2020高考化學600分沖刺大二輪課件練第十七講工藝流程第1部分17

1、第一部分專題四第十七講1(2019·陜西省高三第二次模擬聯(lián)考)下面是某科研小組利用廢鐵屑還原浸出軟錳礦(主要成分為 MnO2)硫酸錳及電解其溶液制錳的工藝流程圖：已知：浸出液中主要含有 Fe3、Fe2、Co2、Ni2等雜質(zhì)金屬離子；生成氫氧化物的 pH 見表：請回答下列問題：(1) “酸浸”前將原料粉碎的目的是_增大反應物的接觸面積，加快反應速率 。(2) 流程圖中“加入 MnO2”的作用是將浸出液中的 Fe2氧化為 Fe3，同時自身被還原為 Mn2，該反應的離子方程式是 MnO22Fe24H=Mn22Fe32H2O，其中的MnO2 可以用試劑_H2O2(填化學式)代替。(3)流程圖

2、中“調(diào)節(jié) pH”可以除去某種金屬離子，應將溶液 pH 調(diào)節(jié)_3.77.6下列可用于流程中調(diào)節(jié) pH 的試劑是_a(填試劑對應的字母編號)。的范圍是aMnCO3CNaOHbNa2CO3d氨水(4)向濾液 I 中加入 MnS 的作用是除去 Co2、Ni2等離子，發(fā)生反應為 MnSNi2=NiSMn2 等。當該反應完全后， 濾液 2 中的 Mn2 與 Ni2 離子的物質(zhì)的量濃度之比是_1.4×1011已知 Ksp(MnS)2.8×1010，Ksp(NiS)2.0×1021。(5)上述流程中，能循環(huán)使用的一種物質(zhì)是_H2SO4(填化學式)。(6)上述流程中在電解前需對電解

3、液中 Mn2的含量進定。方法是：取出一定體積的電解液，加入一定質(zhì)量的 NaBiO3(不溶于水)，使二者發(fā)生反應，反應的氧化產(chǎn)物和還原產(chǎn)物323分別是 MnO 、Bi ，該反應的離子方程式是 2Mn 5NaBiO 14H =2MnO 5Bi4345Na7H2O。(7)在適當條件下，在 MnSO4H2SO4H2O 為體系的電解液中電解也可獲得 MnO2，其陽極電極反應式為 Mn22H2O2e=MnO24H。(1)“酸浸”前將原料粉碎，增大了反應物的接觸面積，從而加快反應速率； (2)物質(zhì)Fe(OH)2Fe(OH)3Ni(OH)2Co(OH)2Mn(OH)2開始沉淀 pH7.52.77.77.68.

4、3完全沉淀 pH9.73.78.48.29.8流程圖中“加入 MnO2”的作用是將浸出液中的 Fe2氧化為 Fe3，同時自身被還原為 Mn2，該反應的離子方程式為：MnO22Fe24H=Mn22Fe32H2O，其中的 MnO2 作氧化劑，可以用試劑 H2O2 代替； (3)流程圖中“調(diào)節(jié) pH”可以除去鐵離子，應將溶液 pH調(diào)節(jié)的范圍是 3.77.6，促進鐵離子水解。MnCO3，能與 H反應，不引入雜質(zhì)，故 a正確； bNa2CO3，引入鈉離子，故不選；c.NaOH 引入鈉離子，故不選； d氨水，引入銨根離子，可用于流程中調(diào)節(jié) pH 的試劑是 a, 故為：3.77.6；a; (4)Ksp(Mn

5、S)2.8×1010，Ksp(NiS)2.0×1021，沉淀轉化的方程式為：MnSNi2=NiSMn2，則 Mn2與Ni2離子的物質(zhì)的量濃度之比 c(Mn2 )c(Ni2 )Ksp(MnS) Ksp(NiS)2.8×10 10 ：2.0×1021 1.4×1011; (5)上述工藝中，能循環(huán)使用的一種物質(zhì)是電解過程中陽極液含的H2SO4；(6)電解液中 Mn2具有還原性，加入一定質(zhì)量的 NaBiO3(不溶于水)，使二者發(fā)生反應，反應的氧化產(chǎn)物和還原產(chǎn)物分別是 MnO4 、Bi3，反應的離子方程式是 5NaBiO32Mn214H=5Bi32MnO

6、4 5Na7H2O; (7)在適當條件下，電解液中 MnSO4 在陽極失去電子獲得 MnO2，其陽極電極反應式為：Mn22H2O2e=MnO2 4H。2(2019省綿陽市高考化學二診)KMnO4 是一種常見的強氧化劑，主要用于防腐、化工、制藥等?，F(xiàn)以某種軟錳礦(主要成分 MnO2，還有 Fe2O3、Al2O3、SiO2 等)作脫硫劑，通過如下簡化流程既脫除燃煤尾氣中的 SO2，又制得 KMnO4(反應條件已經(jīng)省略)。已知：KspFe(OH)34×1038，KspAl(OH)31×1033，回答下列問題：(1) K2MnO4 中 Mn 的化合價為_6。(2) 濾渣 A 的成分

7、是_SiO2(或二氧化硅)，析出沉淀 B 時，首先析出的物質(zhì)是_Fe(OH)3(或氫氧化鐵)。(3) 步驟 2 中加入 MnCO3 的作用為_調(diào)節(jié)溶液的 pH，促進 Fe3、Al3水解以沉淀形式除去 。2(4) 濾液 C 中加入 KMnO4 時發(fā)生反應的離子方程式是 3Mn 2MnO 42H2O=5MnO24H。(5) 步驟 4 中反應的化學方程式是 3MnO2 KClO3 6KOH=3K2MnO4 KCl 3H2O。(6)電解KMnO4 的裝置。b 與電源的_負 極相連，電解液中最好選擇_陽 2離子交換膜(填“陽”或“陰”)。電解時，陽極的電極反應式為 MnO e =MnO。44(1)錳酸鉀

8、中 K 元素為1 價、O 元素為2 價，根據(jù)化合價的代數(shù)和為 0Mn 元素化合價2×41×26; (2)二氧化硫能與二氧化錳、稀硫酸反應生成硫酸錳，氧化鐵、氧化鋁溶于稀硫酸，二氧化硅不溶，A 為未反應的 SiO2(或二氧化硅)；溶度積常數(shù)小的先生成沉淀，KspFe(OH)34×1038KspAl(OH)31×1033，所以 Fe(OH)3(或氫氧化鐵)先生成沉淀； (3)碳酸錳能和氫離子反應而調(diào)節(jié)溶液的 pH，促進 Fe3、Al3水解以沉淀形式除去； (4)高錳酸鉀和錳離子反應生成二氧化錳沉淀，離子方程式為 3Mn22MnO4 2H2O=5MnO24H；

9、 (5)根據(jù)反應物、生成物和反應條件書寫方程式為 3MnO2KClO36KOH=3K2MnO4KCl3H2O; (6)電解高錳酸鉀時，錳酸根離子失電子發(fā)生氧化反應，在陽極上反應，a 為陽極、b 為陰極，陽極連接原電池正極、陰極連接原電池負極，則 b連接負極；陽極附近生成高錳酸鉀，導致鉀離子有剩余，b 電極附近生成氫氧根離子，所以鉀離子通過交換膜進入右側，則交換膜為陽離子交換膜；電解時陽極反應式為：MnO2e4=MnO4 。3(2019·河南省安陽市高考化學二模)氧化亞銅(Cu2O)是一種用途廣泛的光電材料，某工廠以硫化銅礦石(含 CuFeS2、Cu2S 等)為原料Cu2O 的工藝流程

10、如下：常溫下幾種物質(zhì)開始形成沉淀與完全沉淀時的 pH 如下表(1) 爐氣中的有害氣體成分是 SO2 ，Cu2S 與 O2 反應時，氧化劑與還原劑的物質(zhì)的量之比為_21。(2) 若試劑 X 是 H2O2 溶液，寫出相應反應的離子方程式： 2Fe22HH2O2=2Fe32H2O。當試劑 X 是_氧氣或空氣 時，更有利于降低生產(chǎn)成本。Fe(OH)2Fe(OH)3Cu(OH)2開始沉淀7.52.74.8完全沉淀9.03.76.4(3)加入試劑 Y 調(diào) pH 時，pH 的調(diào)控范圍是_3.7pH4.8。90 (4)寫出用 N HCu O 的化學方程式：4CuSO N H 8KOH=2Cu2ON 2 424

11、2 424K2SO46H2O，操作 X 包括_過濾 、洗滌、烘干，其中烘干時要隔絕空氣，其目的是_防止生成的Cu2O 被空氣氧化 。(5)以銅與石墨作電極，電解濃的強堿性溶液可制得納米級 Cu2O，寫出陽極上生成 Cu2O的電極反應式：2Cu2e2OH=Cu2OH2O。(1)根據(jù)流程，礦石與氧氣得到金屬氧化物和 SO2；Cu2S 與 O2 反應為 Cu2S高溫2O2=2CuOSO2，氧化劑為氧氣，還原劑為 Cu2S，氧化劑與還原劑的物質(zhì)的量之比為 21；(2)若試劑 X 是 H2O2 溶液，將 Fe2氧化為 Fe3，離子反應為：2Fe22HH2O2=2Fe32H2O；酸性條件下，氧氣也可將 F

12、e2氧化為 Fe3，而氧氣或空氣價格遠低于過氧化氫，故可用氧氣或空氣替代；(3)加入試劑 Y 的目的是調(diào)節(jié) pH 完全沉淀 Fe3，但不沉淀 Cu2，根據(jù)表中數(shù)據(jù)可知，pH 范圍為：3.7pH4.8；(4)根據(jù)分析 N2H4Cu2O 的化學方程式90 為 4CuSO N H N 4K SO 6H O；操作 X 為過濾，洗滌、隔絕8KOH=2Cu2O42 42242空氣烘干，制得 Cu2O；因為 Cu2O 具有較強的還原性，在加熱條件下易被空氣氧化，故烘干過程要隔絕空氣；(5)以銅與石墨作電極，電解濃的強堿性溶液可制得納米級 Cu2O，陽極發(fā)生氧化反應，電極反應式為：2Cu2e2OH=Cu2OH

13、2O。4(2019·河南八市重高高三第三次測評)鈦是一種重要的金屬，以鈦鐵礦主要成分為鈦酸亞鐵(FeTiO3)，還含有少量 Fe2O3為原料鈦的工藝流程。(1)濾液 1 中鈦元素以 TiO2形式存在，則“溶浸”過程發(fā)生的主要反應的化學方程式為 FeTiO32H2SO4=TiOSO4FeSO42H2O。(2)物質(zhì) A 為_Fe(填化學式)，“一系列操作”為_蒸發(fā)濃縮、冷卻結晶、過濾 。(3)“水解”步驟中生成 TiO2·xH2O，為提高 TiO2·xH2O 的產(chǎn)率，可采取的措施有_加水稀釋反應物 、_加堿中和生成的酸、加熱等 。(寫出兩條)。(4)“電解”是以石墨為

14、陽極，TiO2 為陰極，熔融 CaO 為電解質(zhì)。陰極的電極反應式為TiO24e=Ti2O2；若制得金屬 Ti 9.60 g，陽極產(chǎn)生氣體_4_480mL(標準狀況下)。(5)將少量 FeSO4·7H 2O 溶于水，加入一定量的 NaHCO3 溶液，可制得 FeCO3，寫出反應的離子方程式 Fe 2HCO =FeCO CO H O；若反應后的溶液中 c(Fe2)233222×10mol·L，則溶液中 c(CO )_1×10mol·L 1。(已知：常溫下 FeCO 飽和溶液濃612533度為 4.5×106 mol·L 1)(1

15、)因鈦鐵礦主要成分為 FeTiO3，且濾液 1 中鈦元素以 TiO2形式存在，所以其主要反應化學方程式為 FeTiO34FeSO42H2O。(2)該流程中還有副產(chǎn)2H SO =TiOSO24物 FeSO4·7H 2O，故需將溶浸產(chǎn)物中的 Fe3除去，物質(zhì) A 為 Fe，“一系列操作”包括蒸發(fā)濃縮、冷卻結晶、過濾。(3)“水解”反應為 TiO2(x1)H2OTiO2·xH2O2H，根據(jù)平衡移動原理，為提高 TiO2·xH2O 的產(chǎn)率可以加水稀釋反應物、加堿中和生成的酸、加熱等。(4)“電解”過程中陰極反應：TiO24e=Ti2O2，陽極反應：2O24eO2，若制得金

16、屬 Ti 9.60 g，則 n(Ti)n(O2)0.2 mol，V(O2)4 480 mL(標準狀況下)。(5)由題意知該反應化學方程式為：Fe22HCO3 =FeCO3CO2H2O；由常溫下 FeCO3 飽和溶液濃度2.025×1011為 4.5×106mol·L 1，KSP(FeCO3)2.025×1011mol2·L 2，則 c(CO2)32×1061.013×105mol·L 1。5(2019·河南省鄭州市高考化學二模)硒是典型的半導體材料，在光照射下導電性可提高近千倍。下圖是從某工廠的硒化銀半導

17、體廢料(含 Ag2Se、Cu 單質(zhì))中提取硒、銀的工藝流程圖：回答下列問題：(1) 為提高反應的浸出速率，可采用的措施為_加熱、增大硫酸的濃度、粉碎固體廢料、攪拌等 (答出兩條)。(2) 已知反應生成一種可參與大氣循環(huán)的氣體單質(zhì)，寫出該反應的離子方程式 4AgClN2H4·H 2O4OH=4Ag4ClN25H2O(或 4AgClN2H44OH=4Ag4ClN24H2O)。2(3)反應為 Ag SO (s)2Cl (aq)=2AgCl(s)SO (aq)；常溫下的 Ag SO AgCl 的飽和244242溶液中陽離子和陰離子濃度關系如圖 1 所示。則 Ag SO (s)2Cl (aq)

18、=2AgCl(s)SO (aq)244的化學平衡常數(shù)的數(shù)量級為_1014。(4) 寫出反應 的化學方程式 H2SeO3 2SO2 H2O=2H2SO4 Se 或 H2SeO3 2H2SO3=2H2SO4SeH2O。2(5)室溫下，H SeO 水溶液中 H SeO 、HSeO 、SeO 的摩爾分數(shù)隨 pH 的變化如圖 2 所232333示，則室溫下 H2SeO3 的 Ka2_107 3 或 5.0×108。(6)工業(yè)上粗銀電解精煉時，電解液的 pH 為 1.52，電流強度為 510 A，若電解液 pH太小，電解精煉過程中在陰極除了銀離子放電，還會發(fā)生2H2e=H2(寫電極反應式)，若用

19、 10 A 的電流電解 60 min 后，得到 32.4 g Ag，則該電解池的電解效率為_80.4%，(保留小數(shù)點后一位。通過一定電量時陰極上實際沉積的金屬質(zhì)量與通過相沉積的金屬質(zhì)量之比叫電解效率。法拉第常數(shù)為 96 500 C·mol 1)量時理論上應硒化銀半導體廢料(含 Ag2Se、Cu 單質(zhì))，加入硫酸、通入氧氣，可生成硫酸銅、硫酸銀和 SeO2，SeO2 和水反應生成 H2SeO3，通入二氧化硫，發(fā)生氧化還原反應生成 Se，蒸硒渣加入氯化鈉溶液生成 AgCl，過濾加入 N2H4·H 2O 和氫氧化鈉溶液，發(fā)生氧化還原反應生成 Ag，電解精煉，可得到純銀，以此解答該

20、題。(1)為提高反應的浸出速率，可采用加熱、增大硫酸的濃度、粉碎固體廢料、攪拌等措施；(2)反應生成一種可參與大氣循環(huán)的氣體單質(zhì)，應生成氮氣，反應的離子方程式為 4AgClN2H4·H 2O4OH=4Ag4ClN25H2O；(或 4AgClN2H44OH=4Ag4ClN24H2O)；(3)由圖象可知 Ksp(Ag2SO4)105，Ksp(AgCl)109 75，Ag2SO4(s)2Cl(aq)=2AgCl(s)SO2(aq)的化學平衡常數(shù) K4c(SO2)105Ksp(Ag2SO4)41014 5，則化學平衡常數(shù)的數(shù)量級為 1014；(4)反應的Ksp(AgCl)2c2(Cl)(10

21、9 75)2化學方程式為 H2SeO32SO2H2O=2H2SO4Se 或H2SeO32H2SO3=2H2SO4Sec(H)c(SeO2) 3H O；(5)由圖象可知 H SeO 的 Ka 10或 5.0×108；(6)若電解液 pH7 32232c(HSO)3太小，則氫離子濃度較大，電解精煉過程中在陰極除了銀離子放電，還會發(fā)生 2H2e10×60×60=H ，用 10 A 的電流電解 60 min，則電子的物質(zhì)的量為mol0.373 mol，理296 500論可得到 0.373 mol Ag，而得到 32.4 g Ag，物質(zhì)的量為 32.4 g 0.3 mol，

22、則該電解池的電108 g/mol解效率為 0.3 ×100%80.4%。0.3736(2019·湖南省株洲市高考一模)某工業(yè)廢催化劑含有 SiO2、ZnO、CuS、ZnS、Fe3O4 等物質(zhì)，為落實“節(jié)約，變廢為寶”的環(huán)保理念，某課外小組的同學取 20 g 該物質(zhì)進行實驗，回收其中的 Cu 和 Zn，實驗方案如下：已知：ZnS 可與稀硫酸反應；CuS 不溶于稀硫酸，也不與其發(fā)生反應。 請回答下列問題：(1)可用右圖裝置進行第一次浸出，燒杯中盛放的是_NaOH 溶液或者氨水 溶液。(2)濾液中的 Fe2最好用_d來檢驗。a氯水cKSCN 溶液b雙氧水dK3Fe(CN)6溶液(3) 物質(zhì) A 是含有 X 元素的氧化物(XO)，則 X 是_Zn(填元素符號)，由濾液、濾液 獲得 ZnSO4·7H 2O 的操作是_蒸發(fā)濃縮，冷卻結晶(過濾，洗滌，干燥)。(4) 第二次浸出時的化學方程式為 CuSH2O2H2SO4=CuSO4S2H2O。(5)加 A 調(diào)節(jié)溶液的 pH 約為_3時，可以完全除去其中的雜質(zhì)離子。(當溶液中離子濃度小于等于 105 mol/L 時視為沉淀完全；實驗條件下部分物質(zhì)的溶度積常數(shù)為：KspFe(OH)31038，KspFe(OH)21017，KspZn(OH)21017，KspCu(OH)