新教材適用2025版高考化學(xué)二輪總復(fù)習(xí)題型能力提升訓(xùn)練二化學(xué)工藝流程綜合題

題型實(shí)力提升訓(xùn)練(二)1.(2024·河北邯鄲二模)Be被主要用于原子能反應(yīng)堆材料、宇航工程材料等，有“超級(jí)金屬、尖端金屬、空間金屬”之稱。硫酸法是現(xiàn)代工業(yè)用綠柱石(主要成分為3BeO·Al2O3·6SiO2，還含有鐵等雜質(zhì))生產(chǎn)氧化鈹?shù)姆椒ㄖ?，其?jiǎn)化的工藝流程如下：已知幾種金屬陽(yáng)離子的氫氧化物沉淀時(shí)的pH如下表：金屬陽(yáng)離子Fe3＋Al3＋Fe2＋Be2＋起先沉淀時(shí)pH1.53.36.55.2沉淀完全時(shí)pH3.75.09.7—(1)步驟②中還可以實(shí)行什么措施提高反應(yīng)速率_適當(dāng)增加硫酸的濃度、攪拌、適當(dāng)上升溫度等__(除粉碎外，任寫(xiě)一點(diǎn))。(2)濾渣1成分的化學(xué)式為_(kāi)H2SiO3__。(3)步驟③中加入H2O2的目的是_將Fe2＋氧化為Fe3＋__。(4)步驟④不宜運(yùn)用NaOH溶液來(lái)沉淀Be2＋，緣由是Be(OH)2能與強(qiáng)堿發(fā)生反應(yīng)：Be(OH)2＋2OH－=BeOeq\o\al(2－,2)＋2H2O，難以限制強(qiáng)堿的用量使Be2＋恰好完全沉淀(用必要的文字和離子方程式說(shuō)明)；已知Ksp[Be(OH)2]＝1.6×10－22，則Be2＋沉淀完全時(shí)，溶液中c(OH－)＝_4×10－9__mol·L－1(通常認(rèn)為溶液中離子濃度小于1.0×10－5mol·L－1時(shí)為沉淀完全)?！窘馕觥烤G柱石經(jīng)石灰石熔煉后再粉碎、硫酸酸浸，得到濾渣H2SiO3和濾液(含有Be2＋、Fe2＋、Al3＋、H＋、SOeq\o\al(2－,4))，加入H2O2后Fe2＋被氧化為Fe3＋，用氨水調(diào)整pH，F(xiàn)e3＋、Al3＋生成沉淀，Be2＋留在濾液，接著加氨水調(diào)整pH可使Be2＋生成Be(OH)2沉淀，灼燒后生成BeO。(1)步驟②中還可以實(shí)行適當(dāng)增加硫酸的濃度、攪拌、適當(dāng)上升溫度等措施提高反應(yīng)速率。(2)濾渣1成分的化學(xué)式為H2SiO3。(3)步驟③中加入H2O2的目的是將Fe2＋氧化為Fe3＋。(4)Be(OH)2能與強(qiáng)堿發(fā)生反應(yīng)：Be(OH)2＋2OH－=BeOeq\o\al(2－,2)＋2H2O，難以限制強(qiáng)堿的用量使Be2＋恰好完全沉淀，故不宜運(yùn)用NaOH溶液來(lái)沉淀Be2＋。Be2＋沉淀完全時(shí)，c(Be2＋)＝1.0×10－5mol·L－1，由c(Be2＋)c2(OH－)＝Ksp[Be(OH)2]，可得c(OH－)＝4×10－9mol·L－1。2.(2024·河北唐山二模)海水中提取鎂的工藝流程：(1)該工藝流程中屬于分解反應(yīng)的有_3__個(gè)，請(qǐng)寫(xiě)出其中屬于氧化還原反應(yīng)的化學(xué)方程式MgCl2eq\o(=,\s\up7(通電))Mg＋Cl2↑。(2)MgCl2·6H2O脫水得到MgCl2的過(guò)程中，通入HCl的作用是_抑制MgCl2與水在加熱條件下發(fā)生水解反應(yīng)__。(3)25℃時(shí)，在沉鎂的過(guò)程中，將MgCl2溶液滴加到Ca(OH)2懸濁液中，當(dāng)混合溶液中pH＝12時(shí)，同時(shí)存在Ca(OH)2、Mg(OH)2兩種沉淀，則此時(shí)溶液中c(Ca2＋)∶c(Mg2＋)＝_8×105__。推斷此時(shí)Mg2＋_是__完全沉淀(填“是”或“否”)。(Ksp[Ca(OH)2]＝4.8×10－6，Ksp[Mg(OH)2]＝6.0×10－12，當(dāng)某離子濃度降到1×10－5mol·L－1以下時(shí)，認(rèn)為該離子已經(jīng)完全沉淀。)(4)新工藝向含氧化鎂熔漿中添加三氯化鈰(CeCl3)和氯氣反應(yīng)，生成CeO2和無(wú)水氯化鎂。請(qǐng)寫(xiě)出該反應(yīng)的化學(xué)方程式4MgO＋2CeCl3＋Cl2eq\o(=,\s\up7(高溫))2CeO2＋4MgCl2?！窘馕觥刻妓徕}煅燒得到生石灰，加水得石灰乳，加到海水中得到氫氧化鎂沉淀，先與HCl反應(yīng)生成氯化鎂溶液，濃縮結(jié)晶得到MgCl2·6H2O，再在HCl氣流中加熱獲得無(wú)水氯化鎂，電解熔融氯化鎂制取Mg，同時(shí)得到的氯氣可轉(zhuǎn)變?yōu)镠Cl進(jìn)行循環(huán)利用。(1)分解反應(yīng)有：碳酸鈣煅燒得到生石灰和水，MgCl2·6H2O分解得到MgCl2和H2O，電解熔融氯化鎂得到Mg和Cl2，則該工藝流程中屬于分解反應(yīng)的有3個(gè)，其中屬于氧化還原反應(yīng)的化學(xué)方程式為MgCl2eq\o(=,\s\up7(通電))Mg＋Cl2↑。(2)增大氫離子濃度可使鎂離子水解平衡左移，則MgCl2·6H2O脫水得到MgCl2的過(guò)程中，通入HCl的作用是：抑制MgCl2與水在加熱條件下發(fā)生水解反應(yīng)。(3)25℃時(shí)，當(dāng)混合溶液中pH＝12時(shí)，同時(shí)存在Ca(OH)2、Mg(OH)2兩種沉淀，則此時(shí)溶液中c(Ca2＋)∶c(Mg2＋)＝eq\f(cCa2＋·c2OH－,cMg2＋·c2OH－)＝eq\f(Ksp[CaOH2],Ksp[MgOH2])＝eq\f(4.8×10－6,6.0×10－12)＝8×105。此時(shí)c(Mg2＋)＝eq\f(Ksp[MgOH2],c2OH－)＝eq\f(6.0×10－12,10－22)＝6.0×10－8＜10－5，則Mg2＋完全沉淀。(4)新工藝向含氧化鎂熔漿中添加三氯化鈰(CeCl3)和氯氣反應(yīng)，生成CeO2和無(wú)水氯化鎂。則該反應(yīng)的化學(xué)方程式為4MgO＋2CeCl3＋Cl2eq\o(=,\s\up7(高溫))2CeO2＋4MgCl2。3.(2024·河北省邢臺(tái)市部分中學(xué)三模)磷酸鐵(FePO4·2H2O，難溶于水的白色固體)可用于生產(chǎn)藥物、食品添加劑和鋰離子電池的正極材料。試驗(yàn)室用磷鐵渣(含F(xiàn)e、FeP、Fe2P及少量雜質(zhì))來(lái)制備FePO4·2H2O的工藝流程如下：(1)“浸取”時(shí)，在密閉反應(yīng)容器中進(jìn)行，硝酸分解生成的O2將Fe、FeP、Fe2P分別氧化為Fe2O3、P2O5。Fe2P與O2反應(yīng)的化學(xué)方程式為4Fe2P＋11O2eq\o(=,\s\up7(90℃))4Fe2O3＋2P2O5。(2)加入硫酸的目的是_溶解Fe2O3等并能抑制Fe3＋的水解__；加入活性炭的目的是_吸附NO2，削減氣體污染__。(3)寫(xiě)誕生成FePO4·2H2O的離子方程式：Fe3＋＋H3PO4＋3NH3·H2Oeq\o(=,\s\up7(60℃))FePO4·2H2O↓＋3NHeq\o\al(＋,4)＋H2O?！爸苽洹睍r(shí)，溶液的pH對(duì)磷酸鐵產(chǎn)品中eq\f(nFe,nP)的值有影響，在pH為1.2～2.5時(shí)，隨pH增大，eq\f(nFe,nP)明顯增大，其緣由是_pH增大，促進(jìn)了Fe3＋水解，生成的Fe(OH)3混入產(chǎn)品中__。(4)“系列操作”的名稱是_過(guò)濾、洗滌、干燥__。(5)FePO4·2H2O樣品受熱脫水過(guò)程的熱重曲線(樣品含量隨溫度改變的曲線)如圖。則a為_(kāi)80.75__(保留小數(shù)點(diǎn)后兩位)。含量＝eq\f(固體質(zhì)量,起始固體質(zhì)量)×100%【解析】(3)依據(jù)信息可知反應(yīng)為Fe3＋＋H3PO4＋3NH3·H2Oeq\o(=,\s\up7(60℃))FePO4·2H2O↓＋3NHeq\o\al(＋,4)＋H2O。pH增大時(shí)，促進(jìn)溶液中的Fe3＋水解，生成的Fe(OH)3混入產(chǎn)品中，導(dǎo)致eq\f(nFe,nP)明顯增大。(5)設(shè)100gFePO4·2H2O樣品受熱，得到FePO4固體的質(zhì)量為ag，水的質(zhì)量為(100－a)g，依據(jù)物質(zhì)的量比例得到eq\f(ag,151g·mol－1)∶eq\f(100－ag,18g·mol－1)＝1∶2，解得a≈80.75。4.(2024·山東日照二模)某釩礦石的主要成分為V2O5、Al2O3、Fe2O3和SiO2。一種從該礦石中提釩的工藝流程如下：已知：Ⅰ.在酸性介質(zhì)中VOeq\o\al(＋,2)具有較強(qiáng)的氧化性，能被Fe2＋、乙醇、草酸和酒石酸還原為VO2＋。Ⅱ.萃取劑P204[(C8H17O)2PO2H]對(duì)V(Ⅳ)中的VO2＋有很強(qiáng)的萃取實(shí)力，對(duì)Fe(Ⅱ)、Fe(Ⅲ)、Al(Ⅲ)和其他V(Ⅳ)微粒無(wú)萃取實(shí)力。萃取VO2＋的平衡為：VO2＋＋2(C8H17O)2PO2HVO[(C8H17O)2PO2]2＋2H＋。回答下列問(wèn)題：(1)“氯化焙燒”時(shí)氣體與礦料逆流而行，目的是_使得反應(yīng)物充分接觸，使得反應(yīng)更充分且能加快反應(yīng)速率__。該步操作中V2O5發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)反應(yīng)方程式為2V2O5＋4NaCl＋O2eq\o(=,\s\up7(焙燒))4NaVO3＋2Cl2。(2)“還原”時(shí)，VOeq\o\al(＋,2)發(fā)生反應(yīng)的離子方程式為2VOeq\o\al(＋,2)＋H2C2O4＋2H＋=2VO2＋＋2H2O＋2CO2↑。(3)“操作x”為_(kāi)分液__；試劑y為_(kāi)H2SO4__(填化學(xué)式)。(4)室溫下，隨著pH和濃度的改變，V(Ⅳ)微粒的區(qū)位優(yōu)勢(shì)圖如下。以氧化物的性質(zhì)為分類(lèi)依據(jù)，VO2物質(zhì)類(lèi)別為_(kāi)兩性氧化物__?！罢{(diào)pH”時(shí)，調(diào)整pH＝2的目的是_保證V以VO2＋微粒存在，利于其萃取分別出來(lái)__；N點(diǎn)存在平衡HV2Oeq\o\al(－,5)＋5H＋2VO2＋＋3H2O，其平衡常數(shù)的數(shù)值為_(kāi)1019.2__。【解析】釩礦石、氯化鈉、空氣氯化焙燒生成氯氣和含有NaVO3混合物，加入硫酸酸浸，二氧化硅不反應(yīng)成為濾渣，濾液加入草酸，VOeq\o\al(＋,2)和草酸反應(yīng)生成VO2＋，加入稀硫酸調(diào)整pH后加入萃取劑萃取分別出有機(jī)層，有機(jī)層加入硫酸反萃取后分液得到水層含有VOSO4。(1)“氯化焙燒”時(shí)氣體與礦料逆流而行，目的是使得反應(yīng)物充分接觸，使得反應(yīng)更充分且能加快反應(yīng)速率。該步操作中V2O5和氯化鈉、空氣中氧氣高溫反應(yīng)生產(chǎn)NaVO3和氯氣，化學(xué)反應(yīng)方程式為2V2O5＋4NaCl＋O2eq\o(=,\s\up7(焙燒))4NaVO3＋2Cl2。(2)已知：在酸性介質(zhì)中VOeq\o\al(＋,2)具有較強(qiáng)的氧化性，能被Fe2＋、乙醇、草酸和酒石酸還原為VO2＋；“還原”時(shí)，VOeq\o\al(＋,2)和草酸反應(yīng)生成VO2＋、二氧化碳和水，發(fā)生反應(yīng)的離子方程式為2VOeq\o\al(＋,2)＋H2C2O4＋2H＋=2VO2＋＋2H2O＋2CO2↑。(3)“操作x”為將VO2＋從有機(jī)層中反萃取到水層中，然后分液分別出水層，故操作為分液；萃取VO2＋的平衡為VO2＋＋2(C8H17O)2PO2HVO[(C8H17O)2PO2]2＋2H＋，且得到VOSO4，則試劑y為H2SO4，硫酸使得溶液中氫離子濃度增大促使萃取平衡逆向移動(dòng)生成VOSO4。(4)由圖可知，VO2在酸性溶液中轉(zhuǎn)化為VO2＋，在堿性溶液中轉(zhuǎn)化為HV2Oeq\o\al(－,5)、V4Oeq\o\al(2－,9)，故VO2為兩性氧化物；已知，萃取劑P204[(C8H17O)2PO2H]對(duì)V(Ⅳ)中的