(新课标)2020高考化学二轮复习第二部分高考大题突破题型二化工工艺流程题专题强化训练[含答案]

(4)“还原”过程中获得 H3AsO3 的化学方程式为 _____________________________；“操作 A”为________、过滤；滤液Ⅱ的主要溶质是 ________。
(5)若每步均完全反应，“氧化”和“还原”时消耗相同条件下 O2 和 SO2 的体积分别为 x L、y L，则废水中 n(H3AsO3)∶n(H3AsO4)＝________(写出含 x、y 的计算式)。
(4)4
1.3 × 10－22 (5)Fe3＋恰好沉淀完全时，c(PO3－4 )＝ 1.0 × 10－5 mol·L－1＝1.3×10－17mol·L－1，c3(Mg2＋)·c2(PO3－4 )＝0.013×(1.3×10－17)
2＝1.7×10－40<Ksp[Mg3(PO4)2]，因此不会生成 Mg3(PO4)2 沉淀
(2)“酸浸”后，钛主要以 TiOCl 2－4 形式存在，写出相应反应的离子方程式：
________________________________________________________________________。
(3)TiO2·xH2O 沉淀与双氧水、氨水反应 40 min 所得实验结果如下表所示：
= = 高=温 = =
(6)2FePO4＋Li2CO3＋H2C2O4
2LiFePO4＋3CO2↑＋H2O↑
3．最新研究表明 As2O3 在医药领域有重要应用。某小组从工业废料中提取 As2O3，设计
流程如下：
已知：H3AsO3 为弱酸，热稳定性差。 (1)写出一条“碱浸”时提高浸取率的方法：________________________；“碱浸” 中 H3AsO3 转化成 Na3AsO3 的离子方程式为__________________________________。 (2)“氧化”时向混合液中通入 O2 时对体系加压，目的是 ________________________。 (3)“沉砷”过程中有如下反应： ①Ca(OH)2(s)Ca2＋(aq)＋2OH－(aq) ΔH＜0 ②5Ca2＋＋OH－＋3AsO3－4 Ca5(OH)(AsO4)3↓ ΔH＞0 沉砷率与温度关系如图。沉砷最佳温度为____________________________________， 高于 85 ℃时，沉砷率下降的原因是________________________________。
分析，即低于 40 ℃时，随着温度的升高，反应速率加快；高于 40 ℃时，氨水挥发速率加
快、双氧水分解速率加快，导致反应物浓度降低，结果转化率降低。(4)考查化学式与元素
化合价关系。锂元素在化合物中只有一种化合价(＋1)，化合物中元素化合价代数和等于
0，过氧键中氧显－1 价，类似双氧水、过氧化钠。如果能求出－1 价氧原子个数，就能求
(4)“还原”过程中二氧化硫将 H3AsO4 还原为 H3AsO3，自身被氧化生成硫酸，化学方程 式为 H3AsO4＋H2O＋SO2===H3AsO3＋H2SO4；还原后加热溶液，H3AsO3 分解为 As2O3，所以“操 作 A”为加热、过滤；由化学方程式可知，滤液Ⅱ的主要溶质是 H2SO4。
(6) a
2．(2017·高考全国卷Ⅰ，T27，14 分)Li4Ti5O12 和 LiFePO4 都是锂离子电池的电极材 料，可利用钛铁矿(主要成分为 FeTiO3，还含有少量 MgO、SiO2 等杂质)来制备。工艺流程 如下：
回答下列问题： (1)“酸浸”实验中，铁的浸出率结果如图所示。由图可知，当铁的浸出率为 70%时， 所采用的实验条件为__________________。
出过氧键数目，即过氧键数目等于－1 价氧原子个数的一半。设 Li2Ti5O15 中－2 价、－1 价
{ ) x＋y＝15
氧原子个数分别为 x、y。有 2x＋y＝22 ，解得 x＝7，y＝8。所以，过氧键数目为
8
2＝4。(5)考查溶度积计算以及判断沉淀是否形成。分两步计算：①计算铁离子完全沉淀时
1.3 × 10－22
磷酸根离子浓度。c(Fe3＋)·c(PO3－4 )＝Ksp(FePO4)，c(PO3－4 )＝ 1.0 × 10－5
mol·L－1＝1.3×10－17
mol·L－1。②混合后，溶液中镁离子浓度为 c(Mg2＋)＝0.01
mol·L－1，c3(Mg2＋)·c2(PO3－4 )＝0.013×(1.3×10－17)2＝1.7×10－40<Ksp[Mg3(PO4)2]，没 有磷酸镁沉淀生成。(6)草酸中碳为＋3 价，高温煅烧过程中铁的化合价降低，碳的化合价
相同反应时间，不同温度下的有机碳脱除率如图所示。80
℃后脱除率变化的原因：
________________________________________________________________________。
(5)脱硫时，CaCO3 稍过量，充分反应后仍有 SO 2－4 残留，原因是_________________； 加入 BaCO3 可进一步提高硫的脱除率，其离子方程式是____________________________。
升高，有 CO2 生成。 答案：(1)100 ℃、2 h，90 ℃、5 h
(2)FeTiO3＋4H＋＋4Cl－===Fe2＋＋TiOCl2－4 ＋2H2O (3)低于 40 ℃，TiO2·xH2O 转化反应速率随温度升高而增加；超过 40 ℃，双氧水分 解与氨逸出导致 TiO2·xH2O 转化反应速率下降
= = △= = =
(3)2Ca5(PO4)3F＋10H2SO4＋5H2O
10CaSO4·0.5H2O＋6H3PO4＋2HF
(4)80 ℃后，H2O2 分解速率大，浓度显著降低
(5)CaSO4 微溶 BaCO3＋SO2－4 ＋2H3PO4===BaSO4＋CO2↑＋H2O＋2H2PO－4 0.049bc
(6)取 a g 所得精制磷酸，加适量水稀释，以百里香酚酞做指示剂，用 b mol·L－1 NaOH 溶液滴定至终点时生成 Na2HPO4，消耗 NaOH 溶液 c mL。精制磷酸中 H3PO4 的质量分数 是________。(已知：H3PO4 摩尔质量为 98 g·mol－1)
解析：(1)流程中能加快反应速率的措施有将磷精矿研磨，酸浸时进行加热。(2)①该 反应符合复分解反应中“强酸制弱酸”的规律。②比较硫酸与磷酸的酸性强弱，可以比较 S 与 P 的非金属性强弱。结合元素周期律可以比较 S、P 的原子半径、核电荷数。(3)根据 元素守恒可写出反应的化学方程式。(4)有机碳的脱除率受两个因素的共同影响：一方面， 温度越高，反应速率越快，在相同投料比、相同反应时间内，有机碳的脱除率越高；另一 方面，温度升高可使较多的 H2O2 分解，氧化剂的量减少，使得有机碳的脱除率降低。80 ℃后，H2O2 分解对有机碳脱除率的影响超过了温度升高的影响，导致脱除率逐渐降低。(5)
倍)，使 Fe3＋恰好沉淀完全即溶液中 c(Fe3＋)＝1.0×10－5 mol·L－1，此时是否有 Mg3(PO4) 2 沉淀生成？ _______________________________________________________________(列式计算)。
FePO4、Mg3(PO4)2 的 Ksp 分别为 1.3×10－22、1.0×10－24。 (6)写出“高温煅烧②”中由 FePO4 制备 LiFePO4 的化学方程式： ________________________________________________________________________。
(2)磷精矿粉酸浸时发生反应：
= = △= = =
2Ca5(PO4)3(OH)＋3H2O＋10H2SO4
10CaSO4·0.5H2O＋6H3PO4
①该反应体现出酸性关系：H3PO4________H2SO4(填“：P 和 S 电子层数相同，_______________________。
温度/℃
30 35 40 45 50
TiO2·xH2O 转化率/% 92 95 97 93 88 分析 40 ℃时 TiO2·xH2O 转化率最高的原因：______________________________。 (4)Li2Ti5O15 中 Ti 的化合价为＋4，其中过氧键的数目为__________。 (5)若“滤液②”中 c(Mg2＋)＝0.02 mol·L－1，加入双氧水和磷酸(设溶液体积增加 1
解析：工业废料(含 H3AsO3、H3AsO4)加入氢氧化钠溶液“碱浸”，与氢氧化钠反应生 成 Na3AsO3、Na3AsO4 溶液，通入氧气，将 Na3AsO3 氧化为 Na3AsO4，向溶液中加入石灰乳， 得到 Ca5(OH)(AsO4)3 沉淀，将 Ca5(OH)(AsO4)3 用硫酸酸化得到 H3AsO4，通入二氧化硫与
(2)“氧化”时向混合液中通入 O2 时对体系加压，可以增大 O2 的溶解度，加快反应速 率。
(3)“沉砷”是将砷元素转化为 Ca5(OH)(AsO4)3 沉淀，发生的主要反应有①Ca(OH)2(s) Ca2＋(aq)＋2OH－(aq) ΔH<0、②5Ca2＋＋OH－＋3AsO3－4 Ca5(OH)(AsO4)3 ΔH>0， 高于 85 ℃，随着温度升高，反应①中 c(Ca2＋)、c(OH－)减小，温度对平衡移动的影响反 应①大于反应②，使反应②中平衡逆向移动，沉砷率下降。
(3)酸浸时，磷精矿中 Ca5(PO4)3F 所含氟转化为 HF，并进一步转化为 SiF4 除去。写出 生成 HF 的化学方程式：_______________________________________________________。
(4)H2O2 将粗磷酸中的有机碳氧化为 CO2 脱除，同时自身也会发生分解。相同投料比、
m(H3PO4) 10－3bc mol
m(H3PO4)＝4.9×10－2bc