2020届高考无机化学工艺流程专题提升试题答案详解教师版(21页)

2020届高考无机化学工艺流程专题提升试题

1．以废旧铅酸电池中的含铅废料（Pb、PbO、PbO2、PbSO4及炭黑等）和H2SO4为原料，制备高纯PbO，实现铅的再生利用。其工作流程如下：

（1）过程Ⅰ中，在Fe2+催化下，Pb和PbO2反应生成PbSO4的化学方程式是__________。

（2）过程Ⅰ中，Fe2+催化过程可表示为：

i：2Fe2++ PbO2+4H++SO42−＝2Fe3++PbSO4+2H2O

ii: ……

①写出ii的离子方程式：________________。

②下列实验方案可证实上述催化过程。将实验方案补充完整。

a.向酸化的FeSO4溶液中加入KSCN溶液，溶液几乎无色，再加入少量PbO2，溶液

变红。

b.______________。

（3）PbO溶解在NaOH溶液中，存在平衡：PbO（s）+NaOH（aq）NaHPbO 2（aq），其溶解度曲线如图所示。

①过程Ⅱ的目的是脱硫。滤液1经处理后可在过程Ⅱ中重复使用，其目的是_____(选

填序号)。

A．减少PbO的损失，提高产品的产率

B．重复利用氢氧化钠，提高原料的利用率

C．增加Na2SO4浓度，提高脱硫效率

②过滤Ⅲ的目的是提纯，综合上述溶解度曲线，简述过程Ⅲ的操作

_______________________。

【答案】（1）Pb + PbO2 + 2H2SO4==2PbSO4+ 2H2O。（2）①2Fe3＋+Pb+SO42—==PbSO4+2Fe2＋；

②取a中红色溶液少量，加入过量Pb，充分反应后，红色褪去。

（3）①A、B；②将粗PbO溶解在一定量35%NaOH溶液中，加热至110℃，充分溶解后，趁热过滤，冷却结晶，过滤、洗涤并干燥得到PbO固体。

②根据PbO的溶解度曲线，提纯粗Pb的方法为将粗PbO溶解在35%NaOH溶液中配成

高温下的饱和溶液，降温结晶、过滤，洗涤并干燥即可得到PbO。

2.氟化钡可用于制造电机电刷、光学玻璃、光导纤维、激光发生器。以钡矿粉(主要成分

为BaCO

3，含有SiO

2

、Fe2＋、Mg2＋等杂质)为原料制备氟化钡的流程如下：

已知：常温下Fe3＋、Mg2＋完全沉淀的pH分别是3.4、12.4。

(1)滤渣A的化学式为____________________。

(2)滤液1加H

2O

2

氧化的过程中主要反应的离子方程式为_______________________。

(3)加20%NaOH溶液调节pH＝12.5，得到滤渣C的主要成分是________________。

(4)滤液3加入盐酸酸化后再经______、冷却结晶、______、洗涤、真空干燥等一系列操

作后得到BaCl

2·2H

2

O。

(5)常温下，用BaCl

2·2H

2

O配制成0.2 mol·L－1水溶液与等浓度的氟化铵溶液反应，可

得到氟化钡沉淀。请写出该反应的离子方程式：________________________。已知K sp(BaF2)＝1.84×10－7，当钡离子完全沉淀时(即钡离子浓度≤10－5 mol·L－1)，溶液中氟离子浓度至少是__________mol·L－1。(结果保留三位有效数字，已知 1.84＝1.36)

(6)已知：K sp(BaCO3)＝2.58×10－9，K sp(BaSO4)＝1.07×10－10。将氯化钡溶液滴入等物质

的量浓度的硫酸钠和碳酸钠的混合溶液中，当BaCO

3开始沉淀时，溶液中

c CO2－

3

c SO2－

4

＝________。

(结果保留三位有效数字)

解析：(1)钡矿粉中SiO

2与盐酸不反应，故滤渣A为SiO

2

。

(2)滤液1加H

2O

2

的作用是将Fe2＋氧化为Fe3＋，反应的离子方程式为H

2

O

2

＋2Fe2＋＋2H＋

===2Fe3＋＋2H

2

O。

(3)根据已知信息及流程图可知，加H

2O

2

、调pH，得到的滤渣B为Fe(OH)

3

，加20%NaOH

溶液调节pH＝12.5，得到的滤渣C为Mg(OH)

2。(4)滤液3加盐酸酸化后得到BaCl

2

和HCl的

混合溶液，由该溶液得到BaCl

2·2H

2

O的实验操作为加热浓缩、冷却结晶、过滤、洗涤、真空

干燥等。(5)根据K sp(BaF2)＝c(Ba2＋)·c2(F－)，当Ba2＋完全沉淀时，至少需要的c(F－)＝

K sp BaF

2

c Ba2＋＝

1.84×10－7

10－5

mol·L－1＝0.136 mol·L－1。

(6)K sp(BaSO4)

液中c CO2－

3

c SO2－

4

＝

c CO2－

3

·c Ba2＋

c SO2－

4

·c Ba2＋

＝

K

sp

BaCO

3

K

sp

BaSO

4

＝

2.58×10－9

1.07×10－10

≈24.1。

答案：(1)SiO

2

(2)H

2

O

2

＋2Fe2＋＋2H＋===2Fe3＋＋2H

2

O

(3)Mg(OH)

2

(4)加热浓缩过滤

(5)Ba2＋＋2F－===BaF

2

↓0.136 (6)24.1

3.KAl(SO4)2·12H2O（明矾）是一种复盐，在造纸等方面应用广泛。实验室中，采用废易拉罐

（主要成分为Al，含有少量的Fe、Mg杂质）制备明矾的过程如下图所示。回答下列问题：

（1）为尽量少引入杂质，试剂①应选用___（填标号）。

A．HCl溶液B．H2SO4溶液C．氨水D．NaOH溶液

（2）易拉罐溶解过程中主要反应的化学方程式为________。

（3）沉淀B的化学式为________；将少量明矾溶于水，溶液呈弱酸性，其原因是__________。

（4）已知：K w=1.0×10-14，Al(OH)3AlO2-+H++H2O K=2.0×10-13。Al(OH)3溶于NaOH溶液反应的平衡常数等于_________。

【答案】（8分）

（1）d

（2）2Al+2NaOH+2H2O==2NaAlO2+3H2↑

（3）Al(OH)3Al3+水解，使溶液中H+浓度增大

（4）（4）20