2020届高三化学高考考前复习 工业流程图专题训练(有答案)

2020届高三化学高考考前复习工业流程图专题训练（有答案）
1、V2O5是接触法制硫酸的催化剂。

工业上用钒炉渣(主要含有V2O3·FeO，还含少量SiO
2、P2O5等杂质)提取V2O5的流程如下：
(1)焙烧常采用“加压”的方法，其目的是______________
X是偏钒酸铵分解生成五氧化二钒的副产物且X在常温常压下呈气态，X的电子式为________。

(2)“焙烧”的目的是将V2O3·FeO转化成可溶性的NaVO3，写出化学方程式__________
(3)写出“沉钒”的离子方程式_________________
(4)工业上利用铝热反应冶炼钒，5.4 t铝理论上可以冶炼________ mol V。

(5)用硫酸镁溶液除去硅、磷时，滤渣的主要成分是MgSiO3、Mg3(PO4)2，它们的溶解度随温度的变化忽略不计。

已知：常温下，K sp(MgSiO3)＝2.4×10－5，
K sp[Mg3(PO4)2]＝2.7×10－27。

①如果滤液中c(SiO2－3)＝0.08 mol·L－1，则c(PO3－4)＝________ mol·L－1。

②硅、磷去除率与温度的关系如图所示。

除杂时，随着温度升高，硅元素的去除率升高，其原因是
_______________________________________________________；
磷的去除率降低，其原因是_____________
解析(1)联系压强对化学反应速率的影响，对于有空气、氧气等气体参与的化工反应，都可以采用“加压”的方法提高气体浓度，从而加快化学反应速率。

分析题意可知，偏钒酸铵分解，反应前后各元素化合价没有变化，根据原子守恒知，副产物为氨气、水，常温常压下，水为液体，故X为氨气。

(2)V2O3·FeO被氧化，氧气被还原，生成物为NaVO3、氧化铁、二氧化碳。

(3)“沉钒”说明偏钒酸铵难溶于水。

(4)n(Al)＝5.4×106 g
＝2.0 ×105 mol，利用铝热反应冶炼钒的化学方程式为3V2O5
27 g·mol－1
＋10Al=====高温
5Al 2O 3＋6V ，则n (V)＝3n （Al ）5＝3×2.0×105 mol 5＝1.2×105 mol 。

(5)①c (Mg 2＋)＝
2.4×10－5
0.08
mol·L －1＝3.0×10－4 mol·L －1，则c (PO 3－4 )＝ 2.7×10－27
（3.0×10－4）3
mol·L －1＝1.0×10－8
mol·L －1。

②Mg 2＋、SiO 2－3是能水解的离子，
且水解反应是吸热反应，故升高温度，硅酸根离子水解程度增大，生成的硅酸增多，硅的去除率升高，而升高温度，镁离子水解程度增大，生成的磷酸镁减少，磷的去除率降低。

答案 (1)增大空气浓度，提高反应速率
(2)4V 2O 3·FeO ＋5O 2＋4Na 2CO 3=====高温
8NaVO 3＋4CO 2＋2Fe 2O 3 (3)NH ＋
4＋VO －
3===NH 4VO 3↓ (4)1.2×105
(5)①1.0×10－8 ②随着温度升高，SiO 2－3水解程度增大，生成的硅酸增多 随着温度升高，Mg 2＋
水
解程度增大，生成的磷酸镁减少
2、(2020年朝阳5月)无水氯化锰()2MnCl 在电子技术和精细化工领域有重要应用。

一种由粗锰粉
(主要杂质为Fe 、Ni 、Pb 等金属单质)制备无水氯化锰的工艺如下(部分操作和条件略)。

I ．向粗锰粉中加入盐酸，控制溶液的pH 约为5，测定离子的初始浓度。

静置一段时间 后锰粉仍略有剩余，过滤；
II ．向I 的滤液中加入一定量盐酸，再加入22H O 溶液，充分反应后加入3MnCO 固体调
节溶液的pH 约为5，过滤；
III ．向II 的滤液中通入2H S 气体，待充分反应后加热一段时间，冷却后过滤； IV ．浓缩、结晶、过滤、洗涤、脱水得到无水MnCl 2。

各步骤中对杂质离子的去除情况
已知：金属活动性Mn ＞Fe ＞Ni ＞Pb
（1）锰和盐酸反应的化学方程式是_______。

（2）步骤I 中：
① Fe 2+浓度降低，滤渣中存在()3Fe OH 。

结合离子方程式解释原因： 。

② Pb 2+浓度降低，分析步骤I 中发生的反应为：Pb + 2H + = Pb 2+ + H 2↑、 。

（3）步骤II 中：
① 22H O 酸性溶液的作用：_______。

② 结合离子方程式说明MnCO 3的作用： _______。

（4）步骤III 通入H 2S 后， Ni 2+不达标而2+Pb 达标。

推测溶解度：PbS_____NiS （填“>”或
“<”）。

（5）测定无水2MnCl 的含量：将a g 样品溶于一定量硫酸和磷酸的混合溶液中，加入稍过量
43NH NO ，使2Mn +氧化为3Mn +。

待充分反应后持续加热一段时间，冷却后用b mol/L 硫酸
亚铁铵()()4422NH Fe SO ⎡⎤⎣⎦
滴定3Mn +
，消耗c mL 硫酸亚铁铵。

（已知：滴定过程中发生的反应为：Fe 2+ + Mn 3+ = Fe 3+ + Mn 2+）
① 样品中MnCl 2的质量分数是_____（已知：MnCl 2的摩尔质量是126 g ·mol -1）。

② “持续加热”的目的是使过量的43NH NO 分解。

若不加热，测定结果会______ （填“偏高”、“偏低”或“无影响”）。

答案
（1）Mn + 2HCl == MnCl 2 + H 2↑
（2）① 空气中的O 2 将部分Fe 2+氧化为Fe(OH)3沉淀
4Fe 2+ + O 2 + 10H 2O == 4Fe(OH)3↓+ 8H +
②
Pb 2+ + Mn == Pb + Mn 2+
（3）① 将剩余Fe 2+氧化为Fe 3+
② 调节pH 使Fe 3+转化为Fe(OH)3沉淀除去
（4）＜ （5） ①
② 偏高
3、镍钴锰酸锂电池是一种高功率动力电池。

采用废旧锂离子电池回收工艺制备镍钴锰酸锂三元正极材料LiNi (1－x －y )Co x Mn y O 2的工艺流程如下：
回答下列问题：
(1)能够提高碱浸效率的方法有________(至少写两种)。

(2)废旧锂离子电池拆解前进行“放电处理”有利于锂在正极的回收，其原因是_______________________________________________________
_______________________________________________________。

(3)LiCoO2中Co元素化合价为________，其参与“还原”反应的离子方程式为_______________________________________________________
_______________________________________________________。

(4)溶液温度和浸渍时间对钴的浸出率影响如图所示：
则浸出过程的最佳条件是_____________________________________。

(5)已知溶液中Co2＋的浓度为1.0 mol·L－1，缓慢通入氨气，使其产生Co(OH)2沉淀，列式计算Co2＋沉淀完全时溶液的pH________(已知离子沉淀完全时c(Co2＋)≤1.0×10－5mol·L－1，K sp[Co(OH)2]＝2.0×10－15，lg 2＝0.3，溶液体积变化忽略不计)。

(6)写出“高温烧结固相合成”过程的化学方程式_______________________________________________________
_______________________________________________________。

解析(1)提高浸出率的方法有减小原料粒径(或粉碎)、适当增加溶液浓度、适当升高温度、搅拌、多次浸取等方法。

(2)废旧锂离子电池拆解前进行“放电处理”有利于锂在正极的回收，其原因是Li
＋从负极中脱出，经由电解质向正极移动并进入正极材料中。

(3)LiCoO
2中Li 元素为＋1价，O 元素
为－2价，故Co 元素化合价为＋3价，LiCoO 2为难溶物，H 2SO 4为强电解质，H 2O 2还原LiCoO 2中＋3价Co 元素，反应的离子方程式为2LiCoO 2＋6H ＋＋H 2O 2===2Li ＋＋2Co 2＋＋4H 2O ＋O 2↑。

(4)由图可知，在75 ℃、30 min 条件下钴的浸出率最高。

(5)K sp [Co(OH)2]＝2.0×10－15，沉淀完全时c (OH －)＝
K sp [Co （OH ）2]c （Co 2＋）
＝ 2.0×10－151.0×10－5
＝2
×10－5 (mol/L)，c (H ＋)＝K w /c (OH －)＝
10－14
2×10－
5
＝2
2
×10－9(mol/L)， pH ＝－lg c (H ＋)＝－lg(
2
2
×10－9)＝9.15。

(6)Ni 2＋、Co 2＋、Mn 2＋与NH 3·H 2O 反应分别生成Ni(OH)2、Co(OH)2、Mn(OH)2与Li 2CO 3，高温烧结固相合成LiNi (1－x －y )Co x Mn y O 2，根据原子守恒可得到化学方程式为(4－4x －4y )Ni(OH)2＋4x Co(OH)2＋4y Mn(OH)2＋2Li 2CO 3＋O 2=====高温
4LiNi (1－x －y )Co x Mn y O 2＋2CO 2＋4H 2O 。

答案 (1)减小原料粒径(或粉碎)、适当增加NaOH 溶液浓度、适当升高温度、搅拌、多次浸取等(任选两种合理即可)
(2)Li ＋
从负极中脱出，经由电解质向正极移动并进入正极材料中 (3)＋3价 2LiCoO 2＋6H ＋
＋H 2O 2===2Li ＋
＋2Co 2＋
＋4H 2O ＋O 2↑ (4)75 ℃、30min
(5)K sp [Co(OH)2]＝c (Co 2＋
)·c 2(OH －)，c (OH －
)＝
K sp [Co （OH ）2]
c （Co 2＋
）＝ 2.0×10－
151.0×10
－5＝2×10
－5
(mol/L) c (H ＋
)＝K w /c (OH －
)＝10－
142×10－5＝22×10－
9 (mol/L)， pH ＝－lg c (H ＋
)＝－lg(
22
×10－
9)＝9.15 (6)(4－4x －4y )Ni(OH)2＋4x Co(OH)2＋4y Mn(OH)2＋2Li 2CO 3＋O 2=====高温
4LiNi (1－x －y )Co x Mn y O 2＋2CO 2＋4H 2O
4、砷为ⅤA 族元素，金属冶炼过程产生的含砷有毒废弃物需处理与检测。

Ⅰ.冶炼废水中砷元素主要以亚砷酸(H 3AsO 3)形式存在，可用化学沉降法处理酸性高浓度含砷废水，其工艺流程如下：
已知：①As2S3与过量的S2－存在以下反应：As2S3(s)＋3S2－(aq)2AsS3－3(aq)；
②亚砷酸盐的溶解性大于相应砷酸盐。

(1)亚砷酸中砷元素的化合价为________；砷酸的第一步电离方程式为_____________________________________________________。

(2)“一级沉砷”中FeSO4的作用是_______________________________
_____________________________________________________；
“二级沉砷”中H2O2与含砷物质反应的化学方程式为_____________________________________________________
_____________________________________________________。

(3)沉淀X为________(填化学式)。

Ⅱ.冶炼废渣中的砷元素主要以As2S3的形式存在，可用古氏试砷法半定量检测(As的最低检出限为3.0×10－6 g)。

步骤1：取10 g废渣样品，粉碎后与锌粉混合，加入H2SO4共热，生成AsH3气体。

步骤2：将AsH3气体通入AgNO3溶液中，生成银镜和As2O3。

步骤3：取1 g废渣样品，重复上述实验，未见银镜生成。

(4)AsH3的电子式为______________________________________。

(5)步骤2的离子方程式为__________________________________
_____________________________________________________。

(6)固体废弃物的排放标准中，砷元素不得高于4.0×10－5g·kg－1，则该排放的废渣中砷元素的含量________(填“符合”、“不符合”)排放标准。

解析Ⅰ.(1)根据化合物中元素化合价代数和为0，由H3AsO3中H为＋1价和O为－2价计算可得亚砷酸中砷元素的化合价为＋3；砷酸的第一步电离方程式为H3AsO4H＋＋H2AsO－4。

(2)“一级沉砷”中FeSO4的作用是沉淀过量的S2－，Fe2＋＋S2－===FeS↓，使As2S3(s)＋3S2－(aq)2AsS3－3(aq)平衡左移，提高沉砷效果；“二级沉砷”中H2O2将亚砷酸氧化为砷酸，最终生成溶解度较小的砷酸盐，H2O2与含砷物质反应的化学方程式为H3AsO3＋H2O2===H3AsO4＋H2O。

(3)沉淀X为CaSO4。

Ⅱ.(4)AsH3的电子式为。

(5)步骤2的离子方程式为12Ag＋＋2AsH3＋3H2O===12Ag↓＋As2O3＋12H＋。

(6)1 g废渣样品As的质量小于3.0×10－6 g，10 g废渣样品最后生成银镜和As2O3，则10 g废渣含砷量最少为3.0×10－6 g，则该废渣砷含量为(3.0×10－6÷10 g)×1 000 g/kg＝3.0×10－4 g·kg－1>4.0×10－5 g·kg－1，则该排放的废渣中砷元素的含量不符合排放标准。

答案(1)＋3H3AsO4H＋＋H2AsO－4
(2)沉淀过量的S2－，使As2S3(s)＋3S2－(aq)2AsS3－3(aq)平衡左移，提高沉砷效果H3AsO3＋H2O2===H3AsO4＋H2O
(3)CaSO4(4)
(5)12Ag＋＋2AsH3＋3H2O===12Ag↓＋As2O3＋12H＋
(6)不符合
5、铁红(Fe2O3)和钛白粉(TiO2)均为重要的墙面装修颜料。

一种利用钛铁矿(主要成分为FeTiO3，还含有少量Fe2O3)联合生产铁红和钛白粉的工艺流程如图所示：
回答下列问题：
(1)FeTiO3中Fe的化合价为________。

(2)为加快钛铁矿在稀硫酸中的溶解，可采取的措施有
_______________________________________________________(任写两种)。

酸性溶液中加入适量铁屑的目的是_________________________
_______________________________________________________。

(3)FeSO 4溶液与NH 4HCO 3溶液的反应温度应控制在35 ℃以下，其原因是_______________________________________________________ _______________________________________________________， 该反应的离子方程式是___________________________________ _______________________________________________________。

(4)TiO 2＋
转化为TiO(OH)2需要加热，加热的目的是
_______________________________________________________， 该反应的离子方程式为______________________________ _______________________________________________________。

(5)常温时，在生成的FeCO 3达到沉淀溶解平衡的溶液中，测得溶液中c (CO 2－
3)＝3.0×10－
6
mol·L －
1，pH 为8.5，则所得的FeCO 3中是否含Fe(OH)2？________(列式计算){已知K sp (FeCO 3)＝3.0×10
－
11，K
sp [Fe(OH)2]＝8.0×10－16
}。

解析 (1)由化合物中各元素的化合价代数和为0可知FeTiO 3中Fe 的化合价为＋2。

(2)增大反应物接触面积、提高反应温度或提高反应物浓度均能加快反应速率。

Fe 具有还原性，可将Fe 3＋还原为Fe 2＋。

(3)温度太高，则NH 4HCO 3易分解，且降低温度可减少Fe 2＋的水解。

根据题图可知该反应的离子方程式为Fe 2＋＋2HCO －3===FeCO 3↓＋CO 2↑＋H 2O 。

(4)TiO 2＋水解生成TiO(OH)2，加热可以加快水解反应速率。

答案 (1)＋2
(2)采用钛铁矿粉末、升高温度、使用浓度较大的稀硫酸等 将Fe 3＋
还原为Fe 2＋
(3)减少NH 4HCO 3分解、减少Fe 2＋
水解 Fe 2＋
＋2HCO －
3===FeCO 3↓＋CO 2↑＋H 2O
(4)促进水解，加快反应速率 TiO 2＋＋2H 2O=====△TiO(OH)2↓＋2H ＋ (5)K sp (FeCO 3)＝c (Fe 2＋
)·c (CO 2－
3)，
故c (Fe 2＋
)＝K sp （FeCO 3）c （CO 2
－3）
＝1.0×10－5 mol·L －
1，pH ＝8.5，则c (OH －
)＝10
－5.5
mol·L －1，故c (Fe 2＋)·c 2(OH －
)＝10
－16
<K sp [Fe(OH)2]＝8.0×10
－16
，故所得的FeCO 3中无
Fe(OH)2
6、铬是一种银白色的金属，常用于金属加工、电镀等。

工业以铬铁矿[主要成分是Fe(CrO 2)2]为原料冶炼铬及获得强氧化剂Na 2Cr 2O 7。

其工艺流程如图所示：
已知：高温氧化时发生反应Fe(CrO2)2＋Na2CO3＋O2―→Na2CrO4＋Fe2O3＋CO2(未配平)
回答下列问题：
(1)将铬铁矿的主要成分Fe(CrO2)2写成氧化物的形式：________，高温氧化时可以提高反应速率的方法为________________________________
(写出一条即可)。

(2)Na2CrO4加入硫酸酸化的离子方程式为________________________
_____________________________________________________；
在实验室中，操作a所用到的玻璃仪器有________。

(3)Na2CrO4中铬元素化合价为________；生成1 mol Na2CrO4时共转移电子的物质的量为________ mol。

(4)根据有关国家标准，含CrO2－4的废水要经化学处理，使其浓度降至5.0×10－7 mol·L－1以下才能排放，可采用加入可溶性钡盐生成BaCrO4沉淀[K sp(BaCrO4)＝1.2×10－10]，再加入硫酸处理多余的Ba2＋的方法处理废水，加入可溶性钡盐后，废水中Ba2＋的浓度应大于________ mol·L－1，废水处理后达到国家标准才能排放。

解析(1)Fe(CrO2)2中铁元素为＋2价，则氧化物为氧化亚铁和三氧化二铬；将铬铁矿磨碎、不断搅拌可使反应物之间充分接触，加快反应速率。

(2)Na2CrO4中加入酸生成Na2Cr2O7，为非氧化还原反应，在离子方程式中用氢离子平衡电荷，即可写出并配平离子方程式。

由流程可知操作a将固体和溶液分离，为过滤。

(3)根据化合物中元素化合价代数和为零可得，铬元素在此化合物中为＋6价；配平已知的化学方程式得：4Fe(CrO2)2～7O2～8Na2CrO4，生成1 mol Na2CrO4，参加反应的O2的物
质的量为7
8mol，反应中氧元素由0价降低为－2价，转移电子的物质的量为参加反应的氧气的物
质的量的4倍，转移电子的物质的量为7
8mol×4＝3.5 mol。

(5)由CrO2－4(aq)＋Ba2＋(aq)BaCrO4(s)知K sp(BaCrO4)＝c(CrO2－4)·c(Ba2＋)＝5.0×10－7×c(Ba2＋)＝1.2×10－10，解得c(Ba2＋)＝2.4×10－4 mol·L－1。

答案(1)FeO·Cr2O3不断搅拌或者将铬铁矿磨碎
(2)2CrO2－4＋2H＋Cr2O2－7＋H2O烧杯、漏斗、玻璃棒(3)＋6 3.5(4)2.4×10－4
7、磷酸二氢钾(KH2PO4)在工业、农业、医药及食品等行业均有广泛的应用。

利用氟磷灰石(化学式为Ca5P3FO12)制备磷酸二氢钾的工艺流程如图所示(部分流程步骤已省略)：
其中，萃取是因为KCl和H3PO4产生的HCl易溶于有机萃取剂。

请回答下列问题：
(1)氟磷灰石(Ca5P3FO12)中磷元素的化合价是________。

(2)用化学反应原理解释KCl和H3PO4生成KH2PO4的原因：____________________________________________________________
________________________________________________________________。

(3)若在实验室中进行操作Ⅰ和Ⅱ，则需要相同的玻璃仪器是________；沸腾槽不能采用陶瓷材质的原因是________________________________________________
(用化学方程式表示)。

(4)副产品N的化学式是________；在得到N的流程中“……”的操作步骤是________________________________________________________、洗涤、干燥。

(5)在萃取过程中，影响萃取率的因素复杂，下图是投料比
n（KCl）
n（H3PO4）
对萃取率的影响曲线，在实
际操作中，应选择投料比
n（KCl）
n（H3PO4）
的范围是________(填序号)。

A．0.2～0.4 B．0.4～0.6 C．0.6～0.8 D．0.8～1.0。