2025年高考二輪復(fù)習(xí)化學(xué)大題突破練1　化學(xué)工藝流程題

大題突破練(一)化學(xué)工藝流程題學(xué)生用書P306溫馨提示:大題突破練不做題卡合一。1.(2024·廣東梅州二模)金屬錸廣泛用于航空航天等領(lǐng)域。以鉬精礦(主要成分為鉬的硫化物和少量錸的硫化物)制取高錸酸銨晶體的流程如圖所示?；卮鹣铝袉栴}:(1)金屬錸具有良好的導(dǎo)電、導(dǎo)熱性和延展性,可用于解釋這一現(xiàn)象的理論是。

(2)①“焙燒”時(shí)常采用高壓空氣、逆流操作(空氣從焙燒爐下部通入,礦粉從中上部加入),其目的是

。

②“焙燒”過程中ReS2轉(zhuǎn)化為Ca(ReO4)2,反應(yīng)的方程式:4ReS2+10CaO+19O22Ca(ReO4)2+。

(3)“萃取”機(jī)理為:R3N+H++ReO4-R3N·HReO4,則“反萃取”對應(yīng)的離子方程式為

;常溫下,“反萃取”得到高錸酸銨溶液的pH=9.0,則溶液中c(NH4+)(填“>”“<”或“=”)c(NH3·H2O)。[已知:常溫下lgKb(NH3·H2O)=4.(4)如圖是NH4ReO4的X射線衍射圖譜,則NH4ReO4屬于(填“晶體”或“非晶體”)。

高錸酸銨XRD譜(5)工業(yè)上制備的錸粉中含有少量炭粉和鐵粉(其熔、沸點(diǎn)見下表),在3500℃時(shí),利用氫氣提純可得到純度達(dá)99.995%的錸粉(如圖為碳在高溫氫氣環(huán)境中氣固占比計(jì)算結(jié)果),請分析原因:

。

物質(zhì)熔點(diǎn)/℃沸點(diǎn)/℃Re31805900C36524827Fe15352750(6)三氧化錸的晶胞是簡單立方晶胞,晶胞結(jié)構(gòu)如圖所示,摩爾質(zhì)量為Mg·mol1,晶體密度為ρg·cm3。錸原子填在氧原子圍成的(填“四面體”“立方體”或“八面體”)空隙中,該晶胞中兩個(gè)相距最近的O原子間的距離為cm。(列出計(jì)算式)

答案:(1)電子氣理論(2)①增大接觸面積,提高反應(yīng)速率,使焙燒充分,提高原料的利用率②8CaSO4(3)R3N·HReO4+NH3NH4++ReO4-+R3N或R3N·HReO4+NH3·H2ONH4++ReO4-+R(4)晶體(5)3500℃時(shí),Fe已氣化去除,固態(tài)碳與H2完全反應(yīng)形成了氣態(tài)物質(zhì)(6)八面體2解析:(1)金屬錸屬于金屬晶體,在金屬晶體中,金屬原子的價(jià)電子從金屬原子上“脫落”下來形成“電子氣”,在外力作用下金屬原子發(fā)生相對滑動(dòng),電子在其中起到“潤滑”的作用,因此金屬具有延展性;電子氣在外電場作用下定向移動(dòng),因此金屬有良好的導(dǎo)電性;金屬受熱,加速自由電子與金屬離子之間的能量交換,將熱能從一端傳遞到另一端而使金屬有良好的導(dǎo)熱性,因此可以用電子氣理論解釋金屬Re具有良好的導(dǎo)電、導(dǎo)熱性和延展性。(2)①“焙燒”時(shí)常采用高壓空氣、逆流操作可增大接觸面積,提高反應(yīng)速率,使焙燒充分,提高原料的利用率。②ReS2在反應(yīng)中轉(zhuǎn)化成Ca(ReO4)2和CaSO4,ReS2作還原劑,氧氣作氧化劑,反應(yīng)的方程式為4ReS2+10CaO+19O22Ca(ReO4)2+8CaSO4。(3)反萃取時(shí)R3N·HReO4與氨氣反應(yīng)生成NH4ReO4、R3N,反應(yīng)的離子方程式為R3N·HReO4+NH3NH4++ReO4-+R3N或R3N·HReO4+NH3·H2ONH4++ReO4-+R3N+H2O;lgKb(NH3·H2O)=4.7,Kb(NH3·H2O)=c(NH4+)c(OH-)c(NH3·H2O)=104.7,“反萃取”得到高錸酸銨溶液的pH=9.0,則溶液中c(4)由NH4ReO4的X射線衍射圖譜可知,NH4ReO4具有衍射峰,說明NH4ReO4屬于晶體。(5)根據(jù)表中數(shù)據(jù)可知,在3500℃時(shí),鐵轉(zhuǎn)化成鐵蒸氣,根據(jù)圖像可知,在3500℃時(shí),C和氫氣生成氣態(tài)物質(zhì),得到高純度的Re。(6)由圖可知,頂角的Re原子周圍有6個(gè)距離相等且最近的O原子,這6個(gè)O原子構(gòu)成正八面體,因此Re原子填在O原子圍成的八面體空隙中;根據(jù)均攤法可計(jì)算出一個(gè)晶胞中Re和O的個(gè)數(shù)分別為1和3,也就是1個(gè)晶胞含有1個(gè)ReO3,設(shè)晶胞的棱長為acm,則a3=V=N·MNA·ρ=MNA·ρ,a=3MNA·ρ,晶胞的棱中心是O2.(2024·廣東佛山質(zhì)檢一)稀土(RE)包括鑭(La)、鈰(Ce)等元素,是重要的戰(zhàn)略資源,從離子型稀土礦(含F(xiàn)e、Al等元素)中提取稀土元素并獲得高附加值產(chǎn)品的一種工藝流程如圖所示:已知:該工藝下,除鈰(Ce)外,稀土離子保持+3價(jià)不變;金屬離子形成氫氧化物沉淀的相關(guān)pH見下表。離子Fe3+Al3+RE3+開始沉淀時(shí)的pH1.54.35.6(La3+為6.2)沉淀完全時(shí)的pH3.25.5/(La3+為9.0)回答下列問題:(1)“預(yù)中和”工序中:①該工序適宜的pH范圍是。

②膠狀Fe(OH)3的X射線衍射圖譜中,(填“能”或“不能”)觀察到明銳的衍射峰。

(2)“調(diào)pH”工序中,Al3+發(fā)生反應(yīng)的離子方程式為。

(3)“濾液3”可返回工序循環(huán)使用。

(4)“沉淀”工序產(chǎn)物為[填“La2(CO3)3”或“La(OH)3”],理由是________________________{Ksp[La2(CO3)3]=1.0×1028}。(當(dāng)反應(yīng)的K>105時(shí)可認(rèn)為反應(yīng)完全)(5)含氟稀土拋光粉的主要成分為CeLa2O4F2,焙燒時(shí)發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式為。

(6)利用離子交換法浸出稀土的過程如圖所示。已知離子半徑越小、電荷數(shù)越大,離子交換能力越強(qiáng)。下列離子對RE3+交換能力最強(qiáng)的是。

A.Na+ B.NHC.Mg2+ D.Cl(7)銀鈰合金是優(yōu)良的導(dǎo)電材料,一種銀鈰晶體結(jié)構(gòu)單元如圖(a)所示:圖(a)圖(b)①將該結(jié)構(gòu)單元示意圖(b)補(bǔ)充完全。②該晶體的化學(xué)式為。

答案:(1)①3.2≤pH<4.3②不能(2)Al3++3HCO3-3CO2↑+Al(OH)3(3)“酸溶”(4)La(OH)3Ksp[La(OH)3]=c(La3+)·c3(OH)=105×(105)3=1020,La2(CO3)3+6OH2La(OH)3+3CO32-,K=Ksp[(5)2La2O3+O2+2CeF22CeLa2O4F2(6)C(7)①②Ag15Ce解析:稀土礦物與鹽溶液發(fā)生離子交換除去礦渣,“預(yù)中和”工序中加入碳酸氫銨將鐵離子轉(zhuǎn)化為氫氧化鐵沉淀,再加入碳酸氫銨調(diào)pH沉淀鋁元素與稀土元素,在沉淀中加入氫氧化鈉將氫氧化鋁沉淀溶解,然后水解轉(zhuǎn)化為Al(OH)3·nH2O,給稀土元素的沉淀加HCl溶解,一部分加碳酸鈉沉淀之后轉(zhuǎn)化為La2O3,加入CeF2焙燒轉(zhuǎn)化為含氟稀土拋光粉,另一部分加草酸酸化得到La2O3和含稀土合金。(1)①“預(yù)中和”工序中使鐵離子沉淀,其他金屬陽離子不沉淀,pH的范圍:3.2≤pH<4.3;②只有晶體在X射線衍射圖譜中才能觀察到明銳的衍射峰,而膠體不是晶體。(2)“調(diào)pH”工序中,Al3+與碳酸氫根離子強(qiáng)烈相互促進(jìn)水解,發(fā)生反應(yīng)的離子方程式為Al3++3HCO3-3CO2↑+Al(OH)3↓(3)濾液3中含有HCl,可以回到“酸溶”工序中循環(huán)利用。(4)根據(jù)表中數(shù)據(jù)可得Ksp[La(OH)3]=c(La3+)·c3(OH)=105×(105)3=1020,La2(CO3)3+6OH2La(OH)3+3CO32-,K=Ksp[L(5)含氟稀土拋光粉的主要成分為CeLa2O4F2,焙燒時(shí)發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式為2La2O3+O2+2CeF22CeLa2O4F2。(6)根據(jù)離子半徑越小、電荷數(shù)越大,離子交換能力越強(qiáng),對RE3+交換能力最強(qiáng)的是Mg2+,故選C。(7)①根據(jù)圖(a)可以看出,Ce在前面的兩個(gè)頂角,且位于面對角線的位置,Ag在剩下的6個(gè)頂角和6個(gè)面心。②2個(gè)Ce在頂角,給晶胞的貢獻(xiàn)為2×18=14,Ag在剩下的6個(gè)頂角和6個(gè)面心,給晶胞的貢獻(xiàn)為6×18+6×123.(2024·河北卷)V2O5是制造釩鐵合金、金屬釩的原料,也是重要的催化劑。以苛化泥為焙燒添加劑從石煤中提取V2O5的工藝,具有釩回收率高、副產(chǎn)物可回收和不產(chǎn)生氣體污染物等優(yōu)點(diǎn)。工藝流程如下。已知:ⅰ.石煤是一種含V2O3的礦物,雜質(zhì)為大量Al2O3和少量CaO等;苛化泥的主要成分為CaCO3、NaOH、Na2CO3等。ⅱ.高溫下,苛化泥的主要成分可與Al2O3反應(yīng)生成偏鋁酸鹽;室溫下,偏釩酸鈣[Ca(VO3)2]和偏鋁酸鈣均難溶于水?；卮鹣铝袉栴}:(1)釩原子的價(jià)層電子排布式為;焙燒生成的偏釩酸鹽中釩的化合價(jià)為,產(chǎn)生的氣體①為(填化學(xué)式)。

(2)水浸工序得到濾渣①和濾液,濾渣①中含釩成分為偏釩酸鈣,濾液中雜質(zhì)的主要成分為(填化學(xué)式)。

(3)在弱堿性環(huán)境下,偏釩酸鈣經(jīng)鹽浸生成碳酸鈣,發(fā)生反應(yīng)的離子方程式為;CO2加壓導(dǎo)入鹽浸工序可提高浸出率的原因?yàn)?浸取后低濃度的濾液①進(jìn)入(填工序名稱),可實(shí)現(xiàn)釩元素的充分利用。

(4)洗脫工序中洗脫液的主要成分為(填化學(xué)式)。

(5)下列不利于沉釩過程的兩種操作為(填字母)。

a.延長沉釩時(shí)間b.將溶液調(diào)至堿性c.攪拌d.降低NH4Cl溶液的濃度答案:(1)3d34s2+5價(jià)CO2(2)NaAlO2(3)HCO3-+OH+Ca(VO3)2CaCO3+H2O+2VO3-提高溶液中HCO3-濃度,促使偏釩酸鈣轉(zhuǎn)化為碳酸鈣(4)NaCl(5)bd解析:“焙燒”過程中,通入空氣,石煤和苛化泥在高溫條件下反應(yīng)生成NaVO3、Ca(VO3)2、NaAlO2、Ca(AlO2)2、CaO和CO2等?！八边^程中,分離“焙燒”后的可溶性物質(zhì)(如NaVO3)和不溶性物質(zhì)[Ca(VO3)2、Ca(AlO2)2等]?！半x子交換”“洗脫”過程中,富集和提純VO3-?！俺菱C”過程中,生成NH4VO3?！胞}浸”過程中,濾渣①中含有釩元素,通過“鹽浸”,使濾渣①中的釩元素進(jìn)入濾液①中,再將濾液①回流到“離子交換”工序,進(jìn)行V(1)釩是23號元素,其價(jià)層電子排布式為3d34s2;焙燒過程中,氧氣被還原,V2O3被氧化生成VO3-,偏釩酸鹽中釩的化合價(jià)為+5價(jià);CaCO3在800℃以上開始分解,生成的氣體①為CO(2)由已知信息可知,高溫下,苛化泥的主要成分NaOH與Al2O3反應(yīng)生成偏鋁酸鈉,所以濾液中雜質(zhì)的主要成分是NaAlO2。(3)在弱堿性環(huán)境下,Ca(VO3)2與HCO3-和OH反應(yīng)生成CaCO3、VO3-和H2O,離子方程式為HCO3-+OH+Ca(VO3)2CaCO3+H2O+2VO3-。濾液①中含有VO3-、NH4+等,(4)由離子交換工序中樹脂的組成可知,洗脫液中應(yīng)含有Cl,考慮到水浸所得溶液中含有Na+,為避免引入其他雜質(zhì)離子,且NaCl廉價(jià)易得,故洗脫液的主要成分應(yīng)為NaCl。(5)沉釩過程是生成NH4VO3。NH4Cl呈弱酸性,如果將溶液調(diào)至堿性,OH與NH4+反應(yīng),不利于生成NH4VO3,b符合題意;降低NH4Cl溶液的濃度,也不利于生成NH4VO34.(2024·湖北卷)鈹用于航天器件的構(gòu)筑。一種從其鋁硅酸鹽[Be3Al2(SiO3)6]中提取鈹?shù)穆窂饺鐖D所示。已知:Be2++4HABeA2(HA)2+2H+回答下列問題。(1)基態(tài)Be2+的軌道表示式為。

(2)為了從“熱熔冷卻”步驟得到玻璃態(tài),冷卻過程的特點(diǎn)是。

(3)“萃取分液”的目的是分離Be2+和Al3+,向過量燒堿溶液中逐滴加入少量“水相1”的溶液,觀察到的現(xiàn)象是

。

(4)寫出反萃取生成Na2[Be(OH)4]的化學(xué)方程式:。“濾液2”可以進(jìn)入步驟再利用。

(5)電解熔融氯化鈹制備金屬鈹時(shí),加入氯化鈉的主要作用是。(6)Be(OH)2與醋酸反應(yīng)得到某含4個(gè)Be的配合物,4個(gè)Be位于以1個(gè)O原子為中心的四面體的4個(gè)頂角,且每個(gè)Be的配位環(huán)境相同,Be與Be間通過CH3COO相連,其化學(xué)式為。

答案:(1)(2)快速冷卻(3)先出現(xiàn)白色渾濁,后白色渾濁迅速消失(4)BeA2(HA)2+6NaOHNa2[Be(OH)4]+4NaA+2H2O反萃取分液(5)增強(qiáng)熔融氯化鈹?shù)膶?dǎo)電性(6)Be4O(CH3COO)6解析:將Be3Al2(SiO3)6加熱熔融,然后快速冷卻到其玻璃態(tài),再加入稀硫酸“酸浸過濾”,“濾渣”的成分為H2SiO3,“濾液1”中有Be2+和Al3+,加入含HA的煤油將Be2+萃取到有機(jī)相中,“水相1”中含有Al3+,“有機(jī)相”為BeA2(HA)2,加入過量氫氧化鈉反萃取Be2+使其轉(zhuǎn)化為Na2[Be(OH)4]進(jìn)入“水相2”中,分離出含NaA的煤油,最后對“水相2”加熱,并過濾分離出Be(OH)2,通過系列操作得到金屬鈹,據(jù)此回答。(1)基態(tài)Be2+的電子排布式為1s2,其軌道表示式為。(2)熔融態(tài)物質(zhì)冷卻凝固時(shí),緩慢冷卻會(huì)形成晶體,快速冷卻會(huì)形成非晶態(tài),即玻璃態(tài),所以從“熱熔冷卻”中得到玻璃態(tài),其冷卻過程的特點(diǎn)為快速冷卻。(3)“濾液1”中有Be2+和Al3+,加入含HA的煤油將Be2+萃取到有機(jī)相中,則“水相1”中含有Al3+,向過量燒堿溶液中逐滴加入少量“水相1”的溶液,發(fā)生反應(yīng):Al3++3OHAl(OH)3↓、Al(OH)3+OH[Al(OH)4],可觀察到的現(xiàn)象為先出現(xiàn)白色渾濁,后白色渾濁迅速消失。(4)反萃取生成Na2[Be(OH)4]的化學(xué)方程式為BeA2(HA)2+6NaOHNa2[Be(OH)4]+4NaA+2H2O;“濾液2”的主要成分為NaOH,可進(jìn)入“反萃取分液”步驟再利用。(5)氯化鈹熔融態(tài)導(dǎo)電性弱,電解熔融氯化鈹制備金屬鈹時(shí),加入氯化鈉的主要作用為增強(qiáng)熔融氯化鈹?shù)膶?dǎo)電性。(6)由題意可知,該配合物中有4個(gè)Be位于四面體的4個(gè)頂角,四面體中心只有1個(gè)O,Be與Be之間總共有6個(gè)CH3COO,則該配合物的化學(xué)式為Be4O(CH3COO)6。5.(2024·安徽黃山二模)氧缺位體(CuFe2O4δ)是熱化學(xué)循環(huán)分解水制氫的催化劑。一種以黃銅礦(主要成分是CuFeS2,含Al2O3、SiO2等雜質(zhì))為原料制備CuFe2O4δ的流程如圖所示:已知:①酸浸后溶液中的金屬離子有Cu2+、Fe2+、Al3+和Fe3+②25℃時(shí)已知幾種金屬離子沉淀的pH如表所示:氫氧化物Fe(OH)3Al(OH)3Cu(OH)2Fe(OH)2開始沉淀的pH1.93.46.47.0完全沉淀的pH3.24.77.69.0請回答下列問題:(1)CuFeS2“焙燒”時(shí)生成三種氧化物,其中金屬氧化物的化學(xué)式為。

(2)“焙燒”產(chǎn)物中的SO2在有氧條件下利用石灰漿液吸收可制得一種副產(chǎn)品(填化學(xué)式)。

(3)流程中,若無“還原”工序,造成的后果是

。

(4)已知Cu(NH3)2Cl2有兩種同分異構(gòu)體,則“沉鐵”過程中生成的[Cu(NH3)4]2+的空間結(jié)構(gòu)是。

(5)“灼燒”工序的化學(xué)方程式是,“煅燒”時(shí)通入N2的作用是

。

(6)“煅燒”CuFe2O4得到氧缺位體(CuFe2O4δ)時(shí),不同溫度范圍內(nèi),發(fā)生變價(jià)的金屬元素不同,某溫度下制得的氧缺位體質(zhì)量為原質(zhì)量的99%,則δ=。

(7)氧缺位體催化分解水制氫可分為兩步:第一步:

(完成方程式);第二步:2CuFe2O42CuFe2O4δ+δO2↑。答案:(1)CuO、Fe3O4(2)CaSO4(3)還原工序是將Fe3+還原為Fe2+,若沒有還原工序,Fe3+會(huì)形成Fe(OH)3進(jìn)入濾渣2中(4)平面正方形(5)CuO+2Fe(OH)3CuFe2O4+3H2O作保護(hù)氣(6)0.15(7)CuFe2O4δ+δH2OCuFe2O4+δH2↑解析:氧氣具有氧化性,已知酸浸后溶液中的金屬離子有Cu2+、Fe2+、Al3+和Fe3+,CuFeS2“焙燒”生成三種氧化物,可知三種氧化物為SO2、CuO、Fe3O4;加入硫酸,金屬氧化物轉(zhuǎn)化為相應(yīng)的硫酸鹽,“濾渣1”為SiO2,加入Cu還原Fe3+為Fe2+,加入CuO調(diào)節(jié)pH使Al3+沉淀,而Cu2+和Fe2+不沉淀,“濾渣2”中有Al(OH)3、CuO、Cu,加H2O2將Fe2+氧化為Fe3+,加入過量的氨水反應(yīng)生成Cu(NH3)4SO4,Fe3+生成Fe(OH)3沉淀,Cu(NH3)4SO4經(jīng)過系列操作生成CuO,灼燒CuO和Fe(OH)3生成CuFe2O4,在N2作保護(hù)氣下“煅燒”生成CuFe2O4δ。(1)由分析知金屬氧化物的化學(xué)式為CuO、Fe3O4。(2)“焙燒”產(chǎn)物中的SO2在有氧條件下利用石灰漿液Ca(OH)2吸收可制得的一種副產(chǎn)品是CaSO4。(4)已知Cu(NH3)2Cl2有兩種同分異構(gòu)體,可知其結(jié)構(gòu)不是四面體結(jié)構(gòu),而是平面四邊形結(jié)構(gòu),故[Cu(NH3)4]2+的空間結(jié)構(gòu)為平面正方形。(5)灼燒CuO和Fe(OH)3生成CuFe2O4,N2作保護(hù)氣,防止生成物被氧化。(6)“煅燒”CuFe2O4得到氧缺位體(CuFe2O4δ),質(zhì)量減少的是氧氣質(zhì)量,16δ64+2×56+4×16×100%=1(7)制取氫氣的總反應(yīng)為2H2O2H2↑+O2↑,結(jié)合第二步反應(yīng)2CuFe2O42CuFe2O4δ+δO2↑,可知第一步反應(yīng)為CuFe2O4δ+δH2OCuFe2O4+δH2↑。6.鎳、鉻、銅及其化合物在工業(yè)上有廣泛的應(yīng)用,從電鍍污泥[含有Cu(OH)2、Ni(OH)2、Fe(OH)3、Cr(OH)3和SiO2等]中回收制備NiSO4·nH2O和其他金屬及其化合物的工藝流程如圖所示。已知:“萃取”可將金屬離子進(jìn)行富集與分離,原理如下:X2+(水相)+2RH(有機(jī)相)XR2(有機(jī)相)+2H+(水相)回答下列問題:(1)與鉻同周期的所有元素的基態(tài)原子中最外層電子數(shù)與鉻原子相同的元素有(填元素符號)。原子核外運(yùn)動(dòng)的電子有兩種相反的自旋狀態(tài),若一種自旋狀態(tài)用“+12”表示,與之相反的用“12”表示,“±12”即稱為電子的自旋磁量子數(shù)。對于基態(tài)Ni原子,(2)已知NiO與MgO的晶體結(jié)構(gòu)相同,其中Mg2+和Ni2+的離子半徑分別為66pm和69pm。則熔點(diǎn):NiO(填“>”“<”或“=”)MgO,理由是

。

(3)“濾渣Ⅰ”的主要成分為(填化學(xué)式)。

(4)電解之后加入碳酸鈉調(diào)節(jié)pH的目的是

。

(5)“反萃取”時(shí)加入的試劑