全國版2025屆高考化學(xué)二輪復(fù)習(xí)題型檢測十工藝流程題含解析

PAGE10-題型檢測（十）工藝流程題1．(2024·西安五校聯(lián)考)金屬鈦(Ti)因其硬度大、熔點(diǎn)高、常溫時耐酸堿腐蝕而被廣泛用作高新科技材料。以鈦鐵礦(主要成分為鈦酸亞鐵)為主要原料冶煉金屬鈦同時獲得副產(chǎn)品甲的工業(yè)生產(chǎn)流程如圖所示。請回答下列問題：(1)鈦酸亞鐵(用R表示)與碳在高溫下反應(yīng)的化學(xué)方程式為2R＋Ceq\o(=,\s\up7(高溫),\s\do5())2Fe＋2TiO2＋CO2↑，鈦酸亞鐵的化學(xué)式為______________________；鈦酸亞鐵和濃H2SO4反應(yīng)的產(chǎn)物之一是TiOSO4，反應(yīng)中無氣體生成，該反應(yīng)的化學(xué)方程式為________________________________________________________________________。(2)上述生產(chǎn)流程中加入鐵屑的目的是__________________________。此時溶液Ⅰ中含有Fe2＋、TiO2＋和少量Mg2＋等陽離子，常溫下，其對應(yīng)氫氧化物的Ksp如表所示。氫氧化物Fe(OH)2TiO(OH)2Mg(OH)2Ksp8.0×10－161.0×10－291.8×10－11①常溫下，若所得溶液中Mg2＋的物質(zhì)的量濃度為0.0018mol·L－1，當(dāng)溶液的pH等于______時，Mg(OH)2起先沉淀。②若將含有Fe2＋、TiO2＋和Mg2＋的溶液加水稀釋，馬上析出大量白色沉淀，該反應(yīng)的離子方程式為________________________________________________________________________________________________________________________________________。(3)中間產(chǎn)品乙與焦炭、氯氣在高溫下發(fā)生反應(yīng)制取TiCl4的化學(xué)方程式為____________________________。Mg還原TiCl4過程必需在1070K的溫度下進(jìn)行，你認(rèn)為還應(yīng)當(dāng)限制的反應(yīng)條件是______________，除去所得金屬鈦中少量的金屬鎂可用的試劑是________。解析：(1)由2R＋Ceq\o(=,\s\up7(高溫))2Fe＋2TiO2＋CO2↑，依據(jù)原子守恒，可推知鈦酸亞鐵的化學(xué)式為FeTiO3。鈦酸亞鐵和濃H2SO4反應(yīng)，生成TiOSO4，無氣體生成，元素Ti的化合價不變，說明發(fā)生非氧化還原反應(yīng)，則產(chǎn)物中還有FeSO4，故該反應(yīng)的化學(xué)方程式為FeTiO3＋2H2SO4(濃)=TiOSO4＋FeSO4＋2H2O。(2)鈦鐵礦和濃硫酸反應(yīng)的產(chǎn)物之一是FeSO4，加入鐵屑，可防止Fe2＋被氧化。①依據(jù)Ksp[Mg(OH)2]＝c(Mg2＋)·c2(OH－)＝1.8×10－11，c(OH－)＝eq\r(,\f(Ksp[Mg（OH）2],c（Mg2＋）))＝eq\r(\f(1.8×10－11,0.0018))mol·L－1＝10－4mol·L－1，則c(H＋)＝eq\f(KW,c（OH－）)＝eq\f(10－14,10－4)mol·L－1＝10－10mol·L－1，pH＝－lg10－10＝10。②依據(jù)題表供應(yīng)的Ksp數(shù)據(jù)知，三種物質(zhì)組成類型相同且TiO(OH)2的溶度積常數(shù)最小，則加水稀釋，馬上析出的白色沉淀為TiO(OH)2，TiO2＋的水解方程式為TiO2＋＋2H2O=TiO(OH)2↓＋2H＋或TiO2＋＋2H2O=H2TiO3↓＋2H＋。(3)中間產(chǎn)品乙與焦炭、氯氣在高溫下發(fā)生反應(yīng)制取TiCl4的化學(xué)方程式為TiO2＋2C＋2Cl2eq\o(=,\s\up7(高溫))TiCl4＋2CO；為防止空氣中的氧氣與反應(yīng)物發(fā)生反應(yīng)，應(yīng)隔絕空氣加熱。可用稀鹽酸除去鈦中混有的鎂。答案：(1)FeTiO3FeTiO3＋2H2SO4(濃)=TiOSO4＋FeSO4＋2H2O(2)防止Fe2＋被氧化①10②TiO2＋＋2H2O=TiO(OH)2↓＋2H＋(或TiO2＋＋2H2O=H2TiO3↓＋2H＋)(3)TiO2＋2C＋2Cl2eq\o(=,\s\up7(高溫))TiCl4＋2CO隔絕空氣稀鹽酸2．(2024·山西六校檢測)某化工廠用含NiO的廢料(雜質(zhì)為Fe2O3、CaO、CuO等)制備羥基氧化鎳(2NiOOH·H2O)的工藝流程如下：已知：相關(guān)金屬離子形成氫氧化物沉淀的pH范圍如下。離子Fe3＋Fe2＋Ni2＋起先沉淀的pH2.77.67.1沉淀完全的pH3.79.69.2請回答下列問題：(1)①濾渣1的主要成分是________。②如圖是酸浸時鎳的浸出率與溫度的關(guān)系，則酸浸時合適的浸出溫度是________℃，若酸浸時將溫度限制在80℃左右，則濾渣1中會含有肯定量的Ni(OH)2，其緣由可能是________________________________。(2)操作A中生成S的反應(yīng)的化學(xué)方程式為________________________________，試劑X是一種常見的綠色氧化劑，X參加的反應(yīng)中氧化劑與還原劑物質(zhì)的量之比為________，試劑Y用于調(diào)整溶液的pH，則調(diào)控pH的范圍是____________。(3)寫出氧化過程中反應(yīng)的離子方程式______________________________________，沉鈣時，當(dāng)溶液中c(F－)＝3.0×10－3mol·L－1時，通過計算確定溶液中Ca2＋是否沉淀完全_______________________________________________________________________________[常溫時，Ksp(CaF2)＝2.7×10－11]。解析：(1)①由流程知濾渣1的主要成分是CaSO4。②由圖知當(dāng)溫度在70℃左右時鎳的浸出率較高，故酸浸時相宜的溫度為70℃。Ni2＋能水解生成Ni(OH)2，而升溫能促進(jìn)水解。(2)酸浸后溶液中的金屬離子有Fe3＋、Cu2＋、Ni2＋、Ca2＋等，將H2S氧化為S的是Fe2(SO4)3，由此可寫出相應(yīng)的化學(xué)方程式。常見的綠色氧化劑X的作用是將Fe2＋氧化為Fe3＋，則它是H2O2，反應(yīng)中n(H2O2)∶n(FeSO4)＝1∶2。由表中數(shù)據(jù)及此時溶液中金屬離子成分(Fe3＋、Ni2＋、Ca2＋等)知，欲沉淀Fe3＋，而Ni2＋不受影響，則應(yīng)調(diào)控pH的范圍是3.7≤pH<7.1。(3)該反應(yīng)中Ni2＋被氧化為2NiOOH·H2O，ClO－被還原為Cl－，相應(yīng)的離子方程式為ClO－＋2Ni2＋＋4OH－=2NiOOH·H2O↓＋Cl－。c(Ca2＋)＝eq\f(Ksp（CaF2）,c2（F－）)＝eq\f(2.7×10－11,（3.0×10－3）2)mol·L－1＝3.0×10－6mol·L－1<1.0×10－5mol·L－1，Ca2＋已沉淀完全。答案：(1)①CaSO4②70隨著溫度上升，Ni2＋的水解程度增大，從而形成肯定量的Ni(OH)2沉淀(2)Fe2(SO4)3＋H2S=2FeSO4＋H2SO4＋S↓1∶23.7≤pH<7.1(3)ClO－＋2Ni2＋＋4OH－=2NiOOH·H2O↓＋Cl－c(Ca2＋)＝eq\f(2.7×10－11,（3.0×10－3）2)mol·L－1＝3.0×10－6mol·L－1<1.0×10－5mol·L－1，Ca2＋已沉淀完全3．(2024·深圳紅嶺中學(xué)測試)K2Cr2O7是一種重要的化工原料。以鉻鐵礦(主要成分為FeO·Cr2O3，還含有Al2O3等雜質(zhì))為原料制備K2Cr2O7的一種工藝流程如下：已知：(a)Cr2Oeq\o\al(2－,7)＋H2O2CrOeq\o\al(2－,4)＋2H＋(b)不同溫度下各物質(zhì)的溶解度：物質(zhì)KClNaClK2Cr2O7Na2Cr2O7溶解度(g/100gH2O)02835.74.71634040.136.426.32158051.33870376(c)步驟①的主要反應(yīng)為2FeO·Cr2O3＋4Na2CO3＋7NaNO3eq\o(=,\s\up7(高溫))4Na2CrO4＋Fe2O3＋4CO2↑＋7NaNO2。(1)“濾渣1”和“濾渣2”的主要成分分別是________、________(填化學(xué)式)。寫出步驟③的離子反應(yīng)方程式____________________________；步驟④中調(diào)pH，以下試劑可選用________(填標(biāo)號)。A．NH3 B．KOHC．CH3COOH D．HCl(2)在步驟⑤中加入適量KCl，__________，過濾得到K2Cr2O7固體。(3)某工廠用akg鉻鐵礦粉(含Cr2O340%)制K2Cr2O7，最終得到產(chǎn)品bkg，產(chǎn)率為________×100%(列計算式)。(4)化學(xué)還原法可除去廢水中的Cr2Oeq\o\al(2－,7)，取含Cr2Oeq\o\al(2－,7)的模擬水樣在不同pH條件下，分別向每個水樣中加肯定量的FeSO4、NaHSO3，攪拌，充分反應(yīng)，然后滴加Ca(OH)2懸濁液，靜置沉淀，測定＋6價Cr的去除率，試驗結(jié)果如圖所示。①在酸性條件下，NaHSO3使Cr2Oeq\o\al(2－,7)還原為Cr3＋，請寫出NaHSO3與Cr2Oeq\o\al(2－,7)反應(yīng)的離子方程式：________________________________。②pH>8時，亞鐵鹽對＋6價Cr的去除效果反而下降，可能的緣由是________________________________________________________________________________________。解析：(1)步驟①發(fā)生的反應(yīng)有2FeO·Cr2O3＋4Na2CO3＋7NaNO3eq\o(=,\s\up7(高溫))4Na2CrO4＋Fe2O3＋4CO2↑＋7NaNO2，Al2O3＋Na2CO3eq\o(=,\s\up7(高溫))2NaAlO2＋CO2↑，在步驟④中調(diào)整pH是增大溶液中H＋濃度，使較多的CrOeq\o\al(2－,4)轉(zhuǎn)化為Cr2Oeq\o\al(2－,7)而鹽酸易被氧化，只能用CH3COOH；(2)因K2Cr2O7的溶解度隨溫度降低而減小，則在步驟⑤中加入適量KCl后，應(yīng)通過蒸發(fā)濃縮、冷卻結(jié)晶、過濾的方法得到K2Cr2O7固體；(3)依據(jù)鉻元素的質(zhì)量守恒可得關(guān)系式：Cr2O3～K2Cr2O7，akg鉻鐵礦粉(含Cr2O340%)理論上可制得K2Cr2O7質(zhì)量為eq\f(0.4×a×294,152)g，產(chǎn)率為eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(b÷\f(0.4×a×294,152)))×100%＝eq\f(152×b,0.4×a×294)×100%；(4)①由氧化還原反應(yīng)得失電子守恒可得NaHSO3與Cr2Oeq\o\al(2－,7)反應(yīng)的離子方程式為3HSOeq\o\al(－,3)＋Cr2Oeq\o\al(2－,7)＋5H＋=2Cr3＋＋3SOeq\o\al(2－,4)＋4H2O；②pH>8時，F(xiàn)e2＋轉(zhuǎn)化為Fe(OH)2后易被空氣中的氧氣氧化為Fe(OH)3，從而使＋6價Cr的去除率降低。答案：(1)Fe2O3Al(OH)3AlOeq\o\al(－,2)＋CO2＋2H2O=Al(OH)3↓＋HCOeq\o\al(－,3)C(2)蒸發(fā)濃縮，冷卻結(jié)晶(3)eq\f(152×b,0.4×a×294)(4)①3HSOeq\o\al(－,3)＋Cr2Oeq\o\al(2－,7)＋5H＋=2Cr3＋＋3SOeq\o\al(2－,4)＋4H2O②pH>8時，F(xiàn)e2＋轉(zhuǎn)化為Fe(OH)2，而Fe(OH)2易被空氣中的O2氧化4．(2024·哈爾濱模擬)硼、鎂及其化合物在工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中應(yīng)用廣泛。Ⅰ.已知硼鎂礦的主要成分為Mg2B2O5·H2O，硼砂的化學(xué)式為Na2B4O7·10H2O。一種利用硼鎂礦制取金屬鎂及粗硼的工藝流程如圖所示：(1)硼砂中B元素的化合價為________，將硼砂溶于熱水后，用硫酸調(diào)整溶液的pH為2～3以制取H3BO3，該反應(yīng)的離子方程式為______________________________。X為H3BO3晶體加熱脫水的產(chǎn)物，其與Mg反應(yīng)制取粗硼的化學(xué)方程式為________________________________。(2)由MgCl2·6H2O制備MgCl2時，須要在HCl氛圍中加熱，其目的是________________________________________________________________________。(3)鎂-H2O2酸性燃料電池的反應(yīng)原理為Mg＋H2O2＋2H＋=Mg2＋＋2H2O，常溫下，若起始電解質(zhì)溶液pH＝1，則pH＝2時，電解質(zhì)溶液中所含Mg2＋的物質(zhì)的量濃度為________mol·L－1。已知常溫下，Ksp[Mg(OH)2]＝5.6×10－12，當(dāng)電解質(zhì)溶液的pH＝6時，________(填“有”或“無”)Mg(OH)2沉淀析出。(忽視反應(yīng)過程中溶液的體積改變)Ⅱ.工業(yè)上可用納米MgH2和LiBH4組成的體系儲放氫，如圖所示。(4)寫出放氫過程中發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式：____________________________________。Ⅲ.MgO漿液是一種高活性的脫硫劑，常用于脫除煙氣中的SO2，發(fā)生的主要反應(yīng)如下：①M(fèi)g(OH)2＋SO2=MgSO3＋H2O②MgSO3＋SO2＋H2O=Mg(HSO3)2③Mg(HSO3)2＋Mg(OH)2=2MgSO3＋2H2O④2MgSO3＋O2=2MgSO4已知25℃時，Ksp(MgSO3)＝3.86×10－3，Ksp(CaSO3)＝3.1×10－7。(5)其他條件相同時，鎂基和鈣基的脫硫效率與液、氣摩爾流量比的改變狀況如圖所示。鎂基的脫硫效率總比鈣基的大，除生成的MgSO4具有良好的水溶性外，還因為______________________________________________________________________________。解析：流程圖中各步主要轉(zhuǎn)換如下：Ⅰ.(1)硼砂的化學(xué)式為Na2B4O7·10H2O，鈉元素的化合價為＋1，氧元素的化合價為－2，依據(jù)化合物中各元素化合價代數(shù)和為0，可知硼元素的化合價為＋3；用H2SO4調(diào)pH為2～3，Na2B4O7在酸溶液中生成H3BO3，反應(yīng)的離子方程式為B4Oeq\o\al(2－,7)＋2H＋＋5H2Oeq\o(=,\s\up7(△))4H3BO3。加熱H3BO3得到B2O3，Mg與B2O3發(fā)生置換反應(yīng)得到粗硼：3Mg＋B2O3eq\o(=,\s\up7(高溫))2B＋3MgO。(2)加熱MgCl2·6H2O時，MgCl2水解生成Mg(OH)2和HCl，在HCl氛圍中加熱可以抑制MgCl2的水解。(3)若起始電解質(zhì)溶液pH＝1，則pH＝2時，溶液中氫離子濃度減小0.1mol·L－1－0.01mol·L－1＝0.09mol·L－1，由反應(yīng)Mg＋H2O2＋2H＋=Mg2＋＋2H2O可知，c(Mg2＋)＝0.045mol·L－1；Ksp[Mg(OH)2]＝5.6×10－12，常溫下當(dāng)溶液pH＝6時，c(OH－)＝10－8mol·L－1，H＋濃度減小0.1mol·L－1－10－6mol·L－1≈0.1mol·L－1，溶液中Mg2＋的濃度約為0.05mol·L－1，則Qc＝c(Mg2＋)·c2(OH－)≈0.05×10－16＝5×10－18<Ksp[Mg(OH)2]，故無氫氧化鎂沉淀生成。Ⅱ.(4)由題圖可知，放氫過程中MgH2和LiBH4反應(yīng)生成MgB2、LiH、H2：MgH2＋2LiBH4=MgB2＋2LiH＋4H2↑。Ⅲ.(5)Ksp(MgSO3)>Ksp(CaSO3)，說明MgSO3的溶解度比CaSO3大，且MgSO3比CaSO3更易被氧化，故鎂基的脫硫效率比鈣基的大。答案：Ⅰ.(1)＋3B4Oeq\o\al(2－,7)＋2H＋＋5H2Oeq\o(=,\s\up7(△))4H3BO33Mg＋B2O3eq\o(=,\s\up7(高溫))2B＋3MgO(2)防止MgCl2水解生成Mg(OH)2(3)0.045無Ⅱ.(4)MgH2＋2LiBH4=2LiH＋MgB2＋4H2↑Ⅲ.(5)MgSO3的溶解度比CaSO3的大，MgSO3比CaSO3更易被氧化5．(2024·全國卷Ⅱ)立德粉ZnS·BaSO4(也稱鋅鋇白)，是一種常用白色顏料?；卮鹣铝袉栴}：(1)利用焰色反應(yīng)的原理既可制作五彩繽紛的節(jié)日煙花，亦可定性鑒別某些金屬鹽。灼燒立德粉樣品時，鋇的焰色為________(填標(biāo)號)。A．黃色 B．紅色C．紫色 D．綠色(2)以重晶石(BaSO4)為原料，可按如下工藝生產(chǎn)立德粉：①在回轉(zhuǎn)爐中重晶石被過量焦炭還原為可溶性硫化鋇，該過程的化學(xué)方程式為__________________________?；剞D(zhuǎn)爐尾氣中含有有毒氣體，生產(chǎn)上可通過水蒸氣變換反應(yīng)將其轉(zhuǎn)化為CO2和一種清潔能源氣體，該反應(yīng)的化學(xué)方程式為________________________________________________________________________。②在潮濕空氣中長期放置的“還原料”，會逸出臭雞蛋氣味的氣體，且水溶性變差，其緣由是“還原料”表面生成了難溶于水的________(填化學(xué)式)。③沉淀器中反應(yīng)的離子方程式為____________________________________________。(3)成品中S2－的含量可以用“碘量法”測得。稱取mg樣品，置于碘量瓶中，移取25.00mL0.1000mol·L－1的I2-KI溶液于其中，并加入乙酸溶液，密閉，置暗處反應(yīng)5min，有單質(zhì)硫析出。以淀粉為指示劑，過量的I2用0.1000mol·L－1Na2S2O3溶液滴定，反應(yīng)式為I2＋2S2Oeq\o\al(2－,3)=2I－＋S4Oeq\o\al(2－,6)。測定時消耗Na2S2O3溶液體積VmL。終點(diǎn)顏色改變?yōu)開_____________________，樣品中S2－的含量為______________(寫出表達(dá)式)。解析：(1)依據(jù)常見元素的焰色反應(yīng)，可知鋇元素的焰色為綠色。(2)①由流程圖中的原料為重晶石和焦炭粉經(jīng)回轉(zhuǎn)爐、浸出槽后得到凈化的BaS溶液，可推斷重晶石(BaSO4)與焦炭粉反應(yīng)生成BaS和有毒氣體CO，依據(jù)電子守恒法可配平氧化還原反應(yīng)方程式BaSO4＋4Ceq\o(=,\s\up7(900～1200℃))BaS＋4CO↑；CO與水蒸氣反應(yīng)得到的清潔能源氣體為H2，另一種產(chǎn)物為CO2，則CO與水蒸氣反應(yīng)的化學(xué)方程式為CO＋H2O(g)eq\o(=,\s\up7(高溫))CO2＋H2。②潮濕空氣中的CO2和水蒸氣跟“還原料”中的硫化鋇反應(yīng)生成的臭雞蛋氣味的氣體為H2S，水溶性變差是因為發(fā)生了反應(yīng)BaS＋CO2＋H2O=H2S＋BaCO3↓，由此可知難溶于水的物質(zhì)為BaCO3。③硫化鋇溶液與硫酸鋅反應(yīng)生成難溶于水的立德粉(ZnS·BaSO4)，因此反應(yīng)的離子方程式為S2－＋Ba2＋＋Zn2＋＋SOeq\o\al(2－,4)=ZnS·BaSO4↓。(3)淀粉溶液遇到I2溶液變藍(lán)，當(dāng)Na2S2O3將I2消耗完后，溶液由淺藍(lán)色變至無色，即滴定終點(diǎn)時，溶液會由淺藍(lán)色變至無色。設(shè)Na2S2O3消耗的I2的物質(zhì)的量為n1。由離子方程式I2＋2S2Oeq\o\al(2－,3)=2I－＋S4Oeq\o\al(2－,6)1mol2moln10.1000mol·L－1×V×10－3可得：n1＝eq\f(1,2)V×0.1000×10－3mol設(shè)樣品中S2－的含量為w，則由反應(yīng)I2＋S2－=2I－＋S↓I2～S2－1mol32g25．00×10－3L×0.1000mol·L－eq\f(1,2)V×0.1000×10－3molmg×w可得：w＝eq\f(\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(25.00－\f(1,2)V))×0.1000×32,m×1000)×100%答案：(1)D(2)①BaSO4＋4Ceq\o(=,\s\up7(900～1200℃))BaS＋4CO↑CO＋H2O(g)eq\o(=,\s\up7(高溫))CO2＋H2②BaCO3③S2－＋Ba2＋＋Zn2＋＋SOeq\o\al(2－,4)=ZnS·BaSO4↓(3)淺藍(lán)色至無色eq\f(\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(25.00－\f(1,2)V))×0.1000×32,m×1000)×100%6．(2024·貴陽模擬)某含鎳(Ni)廢催化劑中主要含有Ni，還含有Al、Al2O3、Fe及其他不溶于酸、堿的雜質(zhì)?，F(xiàn)用含鎳廢催化劑制備NiSO4·7H2O，其流程圖如下：部分金屬化合物的Ksp近似值如表所示：化學(xué)式Fe(OH)2Fe(OH)3Al(OH)3Ni(OH)2NiCO3Ksp近似值1.0×10－171.0×10－381.0×10－341.0×10－151.0×10－5回答下列問題：(1)“堿浸”時發(fā)生反應(yīng)的離子方程式為______________________________，______________________________。(2)“酸浸”所運(yùn)用的酸為____________。(3)“凈化除雜”時需加入H2O2溶液，其作用是____________________，然后調(diào)整pH使溶液中鐵元素恰好完全沉淀(鐵元素對應(yīng)離子濃度為1.0×10－5mol·L－1)，此時溶液的pH為________(填計算所得數(shù)值)。(4)“操作A”為____________、過濾、洗