2020屆高考化學(xué)二輪備考專題輔導(dǎo)與測試：大題強化訓(xùn)練-無機工藝流程綜合大題【答案+解析】

無機工藝流程綜合大題1.某工廠從廢含鎮(zhèn)有機催化劑中回收銀的工藝流程如圖所示(已知廢催化劑中含有Ni70.0%及一定量的Al、Fe、SiQ和有機物，銀及其化合物的化學(xué)性質(zhì)與鐵的類似，但Ni2+的性質(zhì)較穩(wěn)定)。乙醇稀硫酸廢液廢催化劑加顫口

調(diào)乙醇稀硫酸廢液廢催化劑加顫口

調(diào)已知：部分陽離子以氫氧化物的形式完全沉淀時的 pH如下表所/K。沉淀物Al(OH)3Fe(OH)3Fe(OH)2Ni(OH)2PH5.23.29.79.2回答下列問題：(1)濾渣a的成分是,用乙醇洗滌廢催化劑的目的是,從廢渣中回收乙醇的方法是(2)為提高酸浸速率，可采取的措施有(答一條即可)。(3)硫酸酸浸后所得濾液A中可能含有的金屬離子是向其中加入HQ的目的是離 子 方(4)利用化學(xué)鍍 (待鍍件直接置于含有鍍層金屬的化合物的溶液中)可以在金屬、 塑料、陶瓷等物品表面鍍上一層金屬鎳或鉻等金屬，與電鍍相比，化學(xué)鍍的最大優(yōu)點是 。(5)濾液C進行如下所示處理可以制得 NiSQ?7H2O。濾液調(diào)pH=3、-操作XC D NiSQ.7H2O①操作X的名稱是?②產(chǎn)品晶體中有時會混有少量綠磯(FeSQ-7H2O),可能是由于生產(chǎn)過程中 導(dǎo)致 Fe2＋未被完全氧化。③NiS。在強堿溶液中用NaClO氧化，可制得堿性銀鎘電池電極材料—NiOOH，該反應(yīng)的離子方程式是解析(1)用乙醇洗滌的目的是溶解并除去有機物雜質(zhì)，利用蒸餾的方法可將乙醇與其他有機物分離開；只有 SiO2不與硫酸反應(yīng)，故濾渣a的成分是 SiO2；(2)將廢催化劑粉碎或適當(dāng)?shù)靥岣吡蛩岬臐舛?、浸泡時的溫度均可提高酸浸速率；(3)依據(jù)分析可知濾液 A中可能含有的金屬離子是 Al3＋、Fe2＋、Ni2+,加入H2Q的目的是將Fe2+氧化為Fe",有利于分離，反應(yīng)離子方程式為： 2Fe2＋＋2H＋＋H2O2===2Fe3＋＋2H2O，由表中數(shù)據(jù)及流程圖知，加入試劑X的目的是將銀轉(zhuǎn)化為Ni(OH)2,故X是堿類物質(zhì)，X可以為NaOH；(4)與電鍍相比，化學(xué)鍍的最大優(yōu)點是：不消耗電能，節(jié)約能源；(5)①由溶液得到晶體的操作為蒸發(fā)結(jié)晶，所以操作X的名稱是蒸發(fā)結(jié)晶；②產(chǎn)品晶體中有時會混有少量綠磯(FeSQ?7HO),可能是由于生產(chǎn)過程中HQ的用量不足(或HQ失效)，可能會導(dǎo)致Fe2+未被完全氧化，從而使產(chǎn)品晶體中混有少量綠磯(FeSO?7HO);③NiSQ在強堿溶液中用 NaClO氧化，可制得堿性銀鎘電池電極材料一一NiOOH該反應(yīng)的離子方程式是： 2Ni2+ClO+4OH===2NiOOH+Cl+HO。答案(1)SiO2溶解、除去有機物蒸儲(2)將廢催化劑粉碎或適當(dāng)?shù)靥岣吡蛩岬臐舛取⒔輹r的溫度(3)Al3+、Fe2+、Ni2+加入HQ的目的是將Fe2+氧化為Fe\有利于分離2Fe2++2H++H2Q===2Fe++2HO(4)不消耗電能，節(jié)約能源(5)①蒸發(fā)結(jié)晶 ②H2O的用量不足(或H2Q失效)③2Ni2++ClO+40H===2NiOOH+Cl+HO.氯化亞銅(CuCl)常用作有機合成工業(yè)中的催化劑，在空氣中迅速被氧化成綠色；見光則分解，變成褐色。如圖是工業(yè)上用制作印刷電路的廢液(含F(xiàn)e"、Cif+、FeLC「)生產(chǎn)CuCl的流程：戶濾液①過量”*蝕刻液廢液加入過阜X調(diào)節(jié)pHaCuCl晶體根據(jù)以上信息回答下列問題：(1)生產(chǎn)過程中X的化學(xué)式為。⑵寫出產(chǎn)生CuCl的化學(xué)方程式(3)在CuCl的生成過程中理論上不需要補充SO氣體，結(jié)合化學(xué)方程式和必要的文字說明理由實際生產(chǎn)中SO要適當(dāng)過量，原因可能是(答一點即可)c⑷實驗探究pH對CuCl產(chǎn)率的影響如下表所示:pH1234567CuCl產(chǎn)率/%70908278757270析出CuCl晶體最佳pH為，當(dāng)pH較大時CuCl產(chǎn)率變低原因是，調(diào)節(jié)pH時，（填“能”或“不能”）用相同pH的硝酸代替硫酸，理由是（5）氯化亞銅的定量分析：①稱取樣品0.25g和過量的FeCl3溶液于錐形瓶中，充分溶解。②用0.10mol?L一硫酸鈾標(biāo)準(zhǔn)溶液滴定。已知：CuCl+FeCL===CuC2+FeCL、Fe2++Ce===F（3j++d三次平行實驗結(jié)果如下（平行實驗結(jié)果相差不能超過1%）:平行實驗次數(shù)1230.25g樣品消耗硫酸鈾標(biāo)準(zhǔn)溶液的體積（mL）24.3524.0523.95則樣品中CuCl的純度為（結(jié)果保留三位有效數(shù)字）。解析向工業(yè)上以制作印刷電路的廢液（含F(xiàn)e"、CiT、Fe2+、Cl）加入過量的鐵粉，三價鐵離子與鐵粉反應(yīng)轉(zhuǎn)化為二價鐵離子，銅離子與鐵反應(yīng)生成銅，然后過濾，濾渣為過量的鐵和生成的銅，依據(jù)銅與鐵活潑性，將濾渣溶于鹽酸，銅與鹽酸不反應(yīng)，過濾得到濾渣即為銅，然后銅與濃硫酸反應(yīng)生成硫酸銅、二氧化硫和水，銅與氯氣反應(yīng)生成氯化銅，硫酸銅、二氧化硫、氯化銅和水反應(yīng)生成氯化亞銅和硫酸。（1）印刷電路的廢液（含F(xiàn)e"、Cu\Fe\C「）加入鐵，三價鐵離子能夠與鐵反應(yīng)生成二價鐵離子，銅離子能夠與鐵反應(yīng)能生成銅，

過濾后濾渣中含有銅和鐵，加入鹽酸，鐵與鹽酸反應(yīng)能生成氯化亞鐵，銅與鹽酸不反應(yīng)，將銅分離出來，則X為Fe、Y為HCl;(2)依據(jù)圖示可知：CuCL、CuSQS@HO反應(yīng)生成HSO、CuCl,依據(jù)得失電子守恒其方程式為：CuCb+CuSNSO+2H2O===2CuCI+2H2SO;△(3)由反應(yīng)方程式Cu+2H2SO(濃)=====CuSO+SOT+2H2O可知Cu與濃硫酸反應(yīng)的過程中有SO生成，且生成的CuSO和SO的物質(zhì)的量之比為1：1,生產(chǎn)CuCl的過程中消耗CuSOffiSO的物質(zhì)的量之比也為1：1,所以理論上不需要補充SO氣體；實際生產(chǎn)中要保持適當(dāng)過量的SO,目的是提高Cu2+的還原速率，同時可以防止生成的Cu+被空氣氧化；(4)由表中數(shù)據(jù)可知，pH=2時，CuCl產(chǎn)率最高；pH較大時，Cd+水解程度增大，導(dǎo)致反應(yīng)生成CuCl減少；硝酸具有強氧化性，能將產(chǎn)品CuCl氧化生成Cif+,所以不能用相同pH的硝酸代替硫酸；(5)根據(jù)題目中所給數(shù)據(jù)及平行實驗結(jié)果相差不能超過 1%體積為24.35mL,誤差大舍去，則滴定0.25g樣品消耗硫酸鈾標(biāo)準(zhǔn)溶液24.05+23.95 ，、人、…一的平均體積為： =24mL,結(jié)合萬程式可知： CuCl+FeCl3===CuC2+FeCl2,Fe2++Ce4+===F(e++Ce3+,CuCl?C4,CuCl的純度為?mol X100%=95.5%0.25g24X10的純度為?mol X100%=95.5%0.25g答案(1)Fe(2)CuCl2+CuSO+SO+2H2O===2CuCI+2H2SO(3)Cu+2HSO(濃)=====CuSO+SOT+2HO反應(yīng)中生成的CuSO和SO為1：1,所以理論上不需要補充SO氣體提高CL2+的還原速率，同時可以防止生成的CJ被空氣氧化(4)2Cj+水解程度增大，反應(yīng)生成CuCl減少，產(chǎn)率減小不能硝酸會與產(chǎn)品CuCl發(fā)生反應(yīng)(5)95.5%.硅是帶來人類文明的重要元素之一，從傳統(tǒng)材料到信息材料的發(fā)展過程中創(chuàng)造了一個又一個奇跡。(1)新型陶瓷Si3N4的熔點高、硬度大、化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定。工業(yè)上可以采用化學(xué)氣相沉積法，在H2的保護下，使SiCl4與N2反應(yīng)生成Si3N4沉積在石墨表面，寫出該反應(yīng)的化學(xué)方程式(2)一種用工業(yè)硅(含少量鉀、鈉、鐵、銅的氧化物)，已知硅的熔點是1420C,高溫下氧氣及水蒸氣能明顯腐蝕氮化硅。一種合成氮化硅的工藝主要流程如下：①凈化N2和H2時，銅屑的作用是：;硅膠的 作 用 是②在氮化爐中3Si(s)+2N2(g)===Si3N(s)AH=-727.5kJ?mol1,開始時為什么要嚴(yán)格控制氮氣的流速以控制溫度;體系中要通入適量的氫氣是為了 O③X可能是(選填：“鹽酸”、“硝酸”、“硫酸”、“氫氟酸”)。(3)工業(yè)上可以通過如下圖所示的流程制取純硅：①整個制備過程必須嚴(yán)格控制無水無氧。 SiHCl3遇水劇烈反應(yīng)，寫出該反應(yīng)的化學(xué)方程式②假設(shè)每一輪次制備1mol純硅，且生產(chǎn)過程中硅元素沒有損失，反應(yīng)I中HCl的利用率為90%反應(yīng)II中H2的利用率為93.75%。則在第二輪次的生產(chǎn)中，補充投入 HCl和H的物質(zhì)的量之比是解析(1)在H的保護下，使SiCl4與N2反應(yīng)生成Si3N,氮元素的化合價由0價降低到一3價，則氫氣中的氫元素由0價升高到+1價生成HCl,根據(jù)得失電子守恒和原子守恒配平，反應(yīng)的化學(xué)方程式為3SiCl4+2M+6H===Si3N+12HCl。(2)①因為高溫下氧氣及水蒸氣能明顯腐蝕氮化硅，則銅屑的作用是除去原料氣中的氧氣；硅膠的作用是除去生成的水蒸氣；②在氮化爐中3Si(s)+2N(g)===Si3N4(s) AH=-727.5kJ?mol1,該反應(yīng)是放熱反應(yīng)，防止局部過熱，導(dǎo)致硅熔化熔合成團，阻礙與 N2的

接觸，開始時要嚴(yán)格控制氮氣的流速以控制溫度； 為了將整個體系中空氣排盡，體系中要通入適量的氫氣；③由于硅中含有銅的氧化物，在反應(yīng)中氧化銅能被還原生成銅， 因此要除去銅應(yīng)該選擇硝酸， 鹽酸和硫酸不能溶解銅，氫氟酸能腐蝕氮化硅。(3)①SiHCl3遇水劇烈反應(yīng)，生成硅酸、HCl和氫氣，反應(yīng)的化學(xué)方程式SiHCl3+3HO===H5iO3+3HCl+H4。553?573K②由題中條件可知： Si(粗)＋3HCl==========S=iHCl3＋H21mol3mol1molSiHCl3＋SiHCl3＋H21373?1453K=S=i（純）＋3HCl1mol1mol 3mol由以上數(shù)據(jù)，循環(huán)生產(chǎn)中只能產(chǎn)生 3molHCl，但HCl的利用率是90%因此需要增加(3+90*3)molHCl,循環(huán)生產(chǎn)中只產(chǎn)生1molH,但H的利用率為93.75%,因此需增加(1+93.75%—1)molH,因此，補充投入HCl和睦的物質(zhì)的量之比為：(3+90%-3)：(1+93.75%—1)=5:1。答案(1)3SiCl4＋2N2＋6H2===Si3N4＋12HCl(2)①除去原料氣中的氧氣 除去生成的水蒸氣②這是放熱反應(yīng)， 防止局部過熱， 導(dǎo)致硅熔化熔合成團， 阻礙與N2的接觸將體系中的氧氣轉(zhuǎn)化為水蒸氣，而易被除去 (或?qū)⒄麄€體系中空氣排盡)③硝酸(3)①SiHCl3+3HO===2SiO3+3HCl+Hd②5：1

5.用輝銅礦(主要成分為CuzS,含少量FeO、SiO2等雜質(zhì))制備難溶于水的堿式碳酸銅的流程如圖：MnO2MnO2H^O<、見HC3溶液輝銅礦一浸取f過濾1f除鐵一沉住一超氮f過淀IlfCu式。H.C?！粸V渣IFe(OH)jMnCOa(1)下列措施是為了加快浸取速率，其中無法達到目的的是(填字母)。A.延長浸取時間A.延長浸取時間B.將輝銅礦粉碎C.充分攪拌C.充分攪拌D.適當(dāng)增加硫酸濃度(2)濾渣I中的主要成分是Mn@SSiQ,請寫出“浸取”反應(yīng)中生成S的離子方程式：(3)研究發(fā)現(xiàn)，若先除鐵再浸取，浸取速率明顯變慢，可能的原因是O(4)“除鐵”的方法是通過調(diào)節(jié)溶液pH,使Fe"轉(zhuǎn)化為Fe(OH)3,則加入的試劑A可以是(填化學(xué)式)；“趕氨”時，最適宜的操作方法是⑸“沉鎰"(除Mrn)過程中有關(guān)反應(yīng)的離子方程式為(6)濾液II經(jīng)蒸發(fā)結(jié)晶得到的鹽主要是 慎化學(xué)式)。解析輝銅礦主要成分為CuS,含少量Fe。、SiO2等雜質(zhì)，加入稀硫酸和二氧化鎰浸取，過濾得到濾渣為 Mn0SiO2、單質(zhì)S,濾液中含有Fe"、Mrn\CU2\調(diào)節(jié)溶液pH除去鐵離子，加入碳酸氫鏤溶液沉淀錳過濾得到濾液趕出氨氣循環(huán)使用，得到堿式碳酸銅。酸浸時，通過粉碎礦石或者升高溫度或者進行攪拌都可以提高浸取率，延長浸取時間并不能提高速率?！敖　睍r：在酸性條件下MnO氧化C&S得到硫沉淀、CuSO和MnSO具反應(yīng)的離子方程式是：2MnO+Cu2S+8rf===S；+2Cu2+2＋＋2Mn2＋＋4H2O。浸取時氧化鐵溶解于稀硫酸中反應(yīng)生成硫酸鐵和水，若先除鐵再浸取，浸取速率明顯變慢，F(xiàn)ezQ在浸取時起媒介作用，F(xiàn)e"可催化Cu2S被MnOM化。(4)加入的試劑A應(yīng)用于調(diào)節(jié)溶液pH,促進鐵離子的水解，但不能引入雜質(zhì)， 因最后要制備堿式碳酸銅， 則可加入氧化銅、 氫氧化銅等，因氨氣易揮發(fā)，加熱可促進揮發(fā)，則可用加熱的方法。5)“沉錳”(除Mn2＋)過程中，加入碳酸氫銨并通氨氣，生成碳酸鎰沉淀，反應(yīng)的離子方程式為Mrn++HCO+NH===MnCQ+NHl。(6)濾液II主要是硫酸鏤溶液通過蒸發(fā)濃縮，冷卻結(jié)晶，過濾洗滌得到硫酸銨晶體。答案(1)A (2)2MnQ+CuS+8H===S；+2Ci2++2Mr2++4H2O(3)Fe"可催化Ci2S被Mn麗化(4)CuO或Cu(OH)2加熱(5)Mn2+HCO+NH===MnCa+N討(6)(NH4)2SO4.硼酸(H3BO)大量應(yīng)用于玻璃制造行業(yè)，以硼鎂礦(2MgO?BO3-H2OSiO2及少量FeO、CaCOAl2O)為原料生產(chǎn)硼酸的工藝流程如下：H⑼4I，鎂礦粉f叵司f根電洲f浸出液7除雜濾液川降溫結(jié)品一硼酸晶體II I浸出液 流渣 母液已知：HBO在20C、40C、60C、100c時的溶解度依次為5.0g、8.7g、14.8g、40.2g。Fe：Al"、Fe"和Mg+以氫氧化物形式完全沉淀時，溶液的pH分別為3.2、5.2、9.7和12.4。(1)由于礦粉中含CaCQ“浸取”時容易產(chǎn)生大量泡沫使物料從反應(yīng)器溢出，故應(yīng)分批加入稀硫酸。該反應(yīng)的化學(xué)方程式為“浸出液”顯酸性，含H3BO和Mg*、SCO,還含有Fe"、Fe2+、CsT、Al3+等雜質(zhì)。“除雜”時向浸出液中依次加入適量H2Q和MgO除去的雜質(zhì)離子是。H2Q的作用是(用離子方程式表示)?！敖　焙螅捎谩盁徇^濾”的目的是“母液”可用于回收硫酸鎂，已知硫酸鎂的溶解度隨溫度變化的曲線如下圖，且溶液的沸點隨壓強增大而升高。為了從“母液”中充分回收MgSO?H2O,應(yīng)采取的措施是將“母液”蒸發(fā)濃縮，u2nu2n4。60HOI(KI1201401601802W)溫度/V.05052114姿等乾潞蜜曼40訃卻25答案(1)CaCO3(粉末)+HSO===CaS4>H2OCOT (2)FeFe\Al3+H2Q+2H++2Fe2+===2Fe++2HO(3)防止溫度下降時H3BO從溶液中析出(4)加壓升溫結(jié)晶7.某工廠對工業(yè)生廣鈦白粉廠生的廢液進行綜合利用，廢液中含有大量FeSQH2SO和少量Fe(SQ)3、TiOSO,可用于生產(chǎn)顏料鐵紅和補血劑乳酸亞鐵。其生產(chǎn)工藝流程如下：已知：①TiOSO可溶于水，在水中可以電離為TiO2+和SO」；②TiOSO水解的反應(yīng)為：TiOSO+(x+1)H2O^TiO2-xH20；+H2SO。請回答：(1)步驟①所得濾渣的主要成分為,分離硫酸亞鐵溶液和濾渣的操作中所用的玻璃儀器是;步驟②中得到硫酸亞鐵晶體的操作為蒸發(fā)濃縮、(2)步驟③硫酸亞鐵在空氣中煨燒生成鐵紅和三氧化硫，該反應(yīng)中氧化劑和還原劑的物質(zhì)的量之比為。(3)步驟④的離子方程式是(4)已知：FeCQs) Fe2(aq)+CC2T(aq),試用平衡移動原理解釋步驟⑤生成乳酸亞鐵的原因(5)實驗室中常用KMnO商定法測定晶體中FeSO-7H2O的質(zhì)量分數(shù)，取步驟②中所得FeSO?7H2O晶體樣品ag,配成500.00mL溶液，取出25.00mL溶液，用KMnO§液7定(雜質(zhì)與KMnO^反應(yīng))。若消耗0.1000molL1KMnO§?夜25.00mL,則所得晶體中FeSO?7H2O的質(zhì)量分數(shù)為(用a表示)。解析廢液中含有大量FeSQH2SO和少量Fe(SQ)3、TiOSO,加鐵屑，F(xiàn)e與H2SO和少量Fe(SQ)3反應(yīng)生成FeSO,TiOSO水解生成TiO2?xHO,過濾，濾渣為TiO2?xH2QFe,濾?夜為FeSO,FeSO溶液通過蒸發(fā)濃縮、冷卻結(jié)晶、過濾洗滌得到硫酸亞鐵晶體，脫水、煨燒得到氧化鐵；FeSO溶液中加碳酸氫鏤反應(yīng)生成碳酸亞鐵沉淀、硫酸鏤和二氧化碳，碳酸亞鐵沉淀加乳酸溶解生成乳酸亞鐵溶液和二氧化碳，乳酸亞鐵溶液通過蒸發(fā)濃縮、冷卻結(jié)晶、過濾洗滌得到乳酸亞鐵晶體；(1)由流程分析可知，步驟①所得濾渣的主要成分為 TiO2?xH。Fe;實現(xiàn)固體和液體的分離用過濾的方法， 過濾操作使用的儀器有玻璃棒、燒杯、漏斗；步驟②是從溶液中得到硫酸亞鐵晶體，操作為蒸發(fā)濃縮、冷卻結(jié)晶、過濾洗滌等操作;(2)硫酸亞鐵在空氣中煨燒生成鐵紅和三氧化硫的方程式為：高溫 一八…□一一、一— 心?3 ~4FeSO+O=====2FeQ+4SO,氧化劑是氧氣，還原劑是硫酸亞鐵，所以氧化劑和還原劑的物質(zhì)的量之比為 1：4;(3)由流程圖可知，硫酸亞鐵與碳酸氫鏤反應(yīng)是碳酸亞鐵，還生成氣體為二氧化碳，溶液B為硫酸鏤溶液，反應(yīng)離子方程式為：Fe2++2HC0===FeC31+H2O+COT;(4)碳酸亞鐵的沉淀存在溶解平衡：FeCQs) Fe2(aq)+C(3>(aq),加入乳酸，這樣CO.與乳酸反應(yīng)濃度降低，平衡向右移動，使碳酸亞鐵溶解得到乳酸亞鐵溶液；(6)令FeSO?7H20的質(zhì)量分數(shù)為x,亞鐵離子會被高鎰酸鉀氧化為三價鐵離子，本身被還原為+2價的鎰離子，根據(jù)電子守恒，則5FeSO?7HO-KMnQ5X278g1molagxxx~~~0.1000mol-L1X0.025L5005X278g 1mol 所以 2^=0.1000mol―?L1X0.025LagXxX500g69.5解得x= 。a答案(1)TiO2-xH2aFe玻璃棒、燒杯、漏斗 冷卻結(jié)晶、過濾洗滌(2)1：4(3)Fe2+2HC(O===FeC3X+H2O+COT(4)FeCO3(s) Fe2(aq)+C(3)(aq),CO」與乳酸反應(yīng)濃度降低，平衡向右移動8.鈦被稱為“二十一世紀(jì)金屬”，工業(yè)上用鈦鐵礦制備金屬鈦的工藝流程如下：已知：鈦鐵礦主要成分與濃硫酸反應(yīng)的主要產(chǎn)物是 TiOSO和FeSO,TiOSO遇水會水解。請回答下列問題：(1)操作1用到的玻璃儀器除燒杯外還有,操作2是＞過濾，副產(chǎn)品主要成分的化學(xué)式為。(2)請結(jié)合化學(xué)用語解釋將TiO"轉(zhuǎn)化為H2TiO3的原理(3)已知鈦的還原性介于鋁和鋅之間，估計鈦能耐腐蝕的原因之是,如果可從NaZn、Fe三種金屬中選一種金屬代替流程中的鎂，那么該金屬跟四氯化鈦反應(yīng)的化學(xué)方程式是(4)電解TiO2來獲得Ti是以TiO2作陰極，石墨為陽極，熔融CaO為電解質(zhì)，用碳塊作電解梢，其陰極反應(yīng)的電極反應(yīng)式為（5）為測定溶液中TiOSO的含量，首先取待測鈦液10mL用水稀釋至100mL,加過量鋁粉，充分振蕩，使其完全反應(yīng)：3TiO2+Al+6HI+===3Ti3+Al3+3H2O,過濾后，取出濾液20.00mL向其中滴加2?3滴KSCN§液作指示劑，用（填一種玻璃儀器的名稱）滴加0.100