北京市2022届高三各区一模化学试题分类汇编 生产工艺流程 Word版含答案

这是一份北京市2022届高三各区一模化学试题分类汇编 生产工艺流程 Word版含答案，共13页。试卷主要包含了 MnO2在电池中有重要应用，7，Fe3+完全沉淀的pH为2，4×10−16，5×10−16等内容，欢迎下载使用。
北京市2021-2022学年高三各区一模化学试题分类汇编           生产工艺流程 （海淀区）1. MnO2在电池中有重要应用。以软锰矿（主要成分为MnO2）为原料制备粗二氧化锰颗粒的过程如下：（1）浸出 ①用硫酸和FeSO4可溶解软锰矿，请补全该反应的离子方程式： □MnO2+□______ +□______ ===□Mn2+ + □Fe3+ + □______ ②浸出时可用SO2代替硫酸和FeSO4。下列说法正确的是_________（填序号）。  a. SO2在反应中作氧化剂  b. 用SO2浸出可减少酸的使用  c. 该法可同时处理烟气中的SO2，减少大气污染（2）净化、分离 ①软锰矿浸出液中的Fe3+、Al3+可通过加碱转化为沉淀去除，分离出清液的方法是 ______。 ②为减少碱用量，可以通过稀释浸出液除去Fe3+，结合离子方程式解释原理： __________。（3）热解  在一定空气流速下，相同时间内MnCO3 热解产物中不同价态Mn的占比随热解温 度 的变化如右图。MnCO3热解过程中涉及如下              化学反应： i．MnCO3(s) === MnO(s)+CO2(g) ii．4MnO(s)+O2(g)2Mn2O3(s)Δ H＜0 ⅲ．2Mn2O3(s) +O2(g)4MnO2(s)Δ H＜0 ①为了增大产物中MnO2的占比，可以采用的 措施是__________（答出两条）。 ②温度升高，产物中MnO的占比均降低，可能的原因是____________。 （朝阳区）2. 从印刷电路板的腐蚀废液（主要含CuCl2、FeCl3，、FeCl2等）中回收FeCl3、制备CuSO4·5H2O的流程如下。（1）上述流程中能加快反应速率的措施有__________。（2）粗品的主要成分是硫酸铜晶体，而不是硝酸铜晶体，分析有两种可能的原因：①相对于Cu2+，粗液中，浓度过小，原因是__________（用离子方程式表示），不能得到硝酸铜晶体。②粗液中浓度较大，但由于__________，不能得到硝酸铜晶体。（3）测量粗品CuSO4·5H2O中铁（含Fe2+、Fe3+）的含量，评定纯度等级。Ⅰ．用水溶解一定质量粗品，加入稀H2SO4和H2O2溶液，加热。Ⅱ．待溶液冷却后，加入试剂X至溶液pH＝11。过滤、洗涤，得到红褐色沉淀。Ⅲ．用稀HCl溶解红褐色沉淀，滴入KSCN溶液，稀释至一定体积。将溶液红色的深浅与标准色阶对照，确定含量。已知：Cu2+完全沉淀的pH为6.7，Fe3+完全沉淀的pH为2.8①Ⅰ中将Fe2+氧化为Fe3+的离子方程式是__________。②试剂X是__________。（4）电解：在不同电压、不同pH（pH＜7）条件下电解0.1 mol・L-1 FeCl2溶液，研究FeCl3溶液的再生条件。序号电压pH阴极现象阳极产物iV1a无气泡，少量金属析出无Cl2，有Fe3+iiV1b较多气泡，极少量金属析出无Cl2，有Fe3+iiiV2a少量气泡，少量金属析出有Cl2，有Fe3+（V2＞V1，a＞b）①     iii中产生Fe3+的原因有Fe2+ - e- = Fe3+、__________。②FeCl3溶液再生的合适条件是__________（填实验序号）。（东城区）3. 我国芒硝（Na2SO4·10H2O）储量居世界第一，由芒硝制备NaOH具有重要价值。I．以芒硝和石灰石为原料生产NaOH、CaSO4和轻质CaCO3的主要流程如下。（1）i、ii中涉及到的分离操作是________。（2）原料石灰石经反应________、，可获得流程中所需的CO2和石灰乳。（3）HA是一种弱酸，在上述流程中可以循环使用。已知：温度相同时，溶解度①从平衡移动的角度解释HA在i中反应起到的作用：________。②本流程中还利用了HA的性质是________。（4）溶液c中会含有少量NaHCO3，但不会影响钠的利用率，原因是________。（用化学方程式表示）。Ⅱ．利用电解法制备NaOH（如下图所示）。（5）产生OH-电极反应是__________，NaOH在__________（填“A”或“C”）区生成。（6）若改变上述装置中的阳极材料，并将阴极产生的H2导入阳极，发生反应： 。从电能与化学能转化的角度思考：产生等量的NaOH时，与原装置相比，消耗的电能________（填“增大”“减小”或“不变”）。（西城区）4．制备锂离子电池的正极材料的前体FPO4的一种流程如下：资料：i．磷灰石的主要成分是i i．可溶于水，微溶于水iii．iv．（1）制备H3PO4① 用H3PO4溶液、H2SO4溶液分步浸取磷灰石生成HF、CaSO4·2H2O和H3PO4，主要反应是和______。②     增大酸浸反应速率的措施有______（只写1条）。③     其他条件不变时，若仅用H2SO4溶液酸浸，浸取的速率低于用H3PO4、H2SO4分步浸取法，原因是______。（2）制备FePO4将H3PO4、FeSO4、H2O2混合并调节溶液的pH制备FePO4。①     酸性条件下，生成FePO4的离子方程式是________。②     含磷各微粒的物质的量分数与pH的关系如下图。pH=1时，溶液中的，则______。再加入FeSO4晶体、H2O2溶液使溶液中的，不考虑溶液体积的变化，通过计算说明此时能否产生FPO4沉淀______。③ FePO4的纯度及颗粒大小会影响其性能，沉淀速率过快容易团聚。i．研究表明，沉淀时可加入含EDTA4-的溶液，EDTA4-的作用是______。i i．其他条件不变时，工业上选择pH=2而不是更高的pH制备FePO4，可能的原因是______（答出2点）。 （丰台区）5．铜冶炼过程中，产生的粗硫酸镍废液中含有、、、、 等杂质微粒，工业生产以此为原料，精制硫酸镍，主要流程如下：已知：常温下，（1）步骤ⅰ的操作名称是______。（2）①中As的化合价为______。②步骤ⅱ中的作用是______。（3）步骤ⅲ，加入的目的是通过调pH进一步去除，使。若溶液2中，则需控制pH的大致范围为______。（4）①步骤ⅳ，沉淀3的主要成分有______（填化学式）。②在加入NaF的同时需调pH约为5，若pH过低，导致沉淀率下降，原因是______。（5）结合下图说明由溶液4得到的操作是______。（石景山区）6．从铜电解液中分离得到的粗硫酸镍晶体中含有大量的杂质元素（Cu、Fe、As、Ca、Zn等），我国科学家对粗硫酸镍进行精制提纯，其工艺流程如下。     已知：i.含镍溶液中的主要离子有：Ni2+、SO2- 4、Cu2+、Fe2+、AsO3- 4、Ca2+和Zn2+ii.饱和H2S溶液中，c(H2S) ≈ 0.1mol/L ⅲ.部分物质的电离常数和溶度积常数如下表物质电离常数物质溶度积常数物质溶度积常数H2SKα1=1.1×10−7Kα2=1.3×10−13CuS6.3×10−36FeS6.3×10−18NiS3.2×10−19Ni(OH)25.5×10−16  CaF24×10−11Fe(OH)32.8×10−39（1）H2S是弱电解质，Kα1×Kα2=______ [用c(H2S)、c(H+)和c(S2−)表示]=1.43×10−20。（2）滤渣1中含有As2S3和S，写出生成As2S3和S的离子方程式______。（3）解释“氧化除杂”中析出Fe(OH)3的原因______。（4）“氟化除杂”中试剂a为______。（5）“P204萃取”水溶液的pH约为3.3，结合下图解释原因______。（6）理论上“硫化除杂”之后，溶液中c(Cu2+)=______ mol/L [计算时c(H2S)取0.1 mol/L，结果保留两位有效数字]。（门头沟区）7.废弃的锂离子电池中含有大量 Co、Ni、Mn、Cu、Al 等金属元素，需回收处理。柠檬酸因具有酸性和较好的络合性，可用于浸出金属离子并得到柠檬酸浸出液，下列是某小组研究从柠檬酸浸出液中去除铜的方法。方法一：调 pH 去除铜资料 1：金属离子沉淀的 pH Al(OH)3Cu(OH)2Ni(OH)2Co(OH)2Mn(OH)2开始沉淀 pH3.534.916.887.408.14完全沉淀 pH4.896.678.879.3910.14 （1） 由数据分析，甲同学提出可以控制溶液 pH 至  去除溶液中铜离子。（2） 设计实验，测得不同 pH 下铜的沉淀率如下表。pH581012铜的沉淀率2.37.29.812 由数据分析 pH=12 时铜的沉淀率为 12%，远小于理论分析结果，分析可能原因              。结论：不可以通过调 pH 去除铜。方法二：还原法去除铜资料 2：抗坏血酸（C6H8O6）具有较强的还原性，氧化后为脱氢抗坏血酸（C6H6O6）；受热易分解。向柠檬酸浸出液中加入抗坏血酸能有效的将 Cu2+ 还原成金属 Cu。某实验小组研究了相同条件下，pH、反应时间和温度分别对 Cu 沉淀率的影响。         （3）依据图 1 和图 2，判断沉淀铜选择最佳 pH 为理由是。（4）从图 3 可以看出，随着温度的升高，相同时间内 Cu 的沉淀率先逐渐增加，在 80℃时达到最高点，后略有下降。分析原因。（5）由上述实验可知：抗坏血酸还原铜离子可能存在的路径  ，。（用离子方程式表示）结论：可以通过还原法去除铜。（房山区）8.金属钛(Ti)性能优越，被称为继铁、铝之后的“第三金属”。工业上以钛铁矿(主要成分FeTiO3,含FeO2等杂质)为主要原料冶炼金属钛，其生产的工艺流程图如下:已知:2H2SO4(浓)+FeTiO3===TiOSO4+FeSO4+2H2O（1）22Ti该元素位于周期表区。（2）已知:TiO2+易水解,只能存在于强酸性溶液中。25 ℃时,难  溶电解质溶解度(S)与pH关系如右图,TiO(OH)2溶度积Ksp=1×10-29①     步骤II加入铁屑的目的是。 ②     TiO2+水解的离子方程式为。 ③ 溶液Ⅱ中加入Na2CO3溶液的作用是。④ 当溶液pH接近时,TiO(OH)2已沉淀完全。 （3）TiCl4           Ti反应后得到Mg、MgCl2、Ti的混合物,可采用真空蒸馏的方法分离得到Ti,依据下表信息,需加热的温度略高于℃即可。  TiCl4MgMgCl2Ti熔点/℃-25.0648.87141 667沸点/℃136.4109014123 287 （4）研究发现,可以用石墨作阳极、钛网作阴极、熔融 CaF2-CaO作电解质,利用图示所示装置获得金属钙,并以钙为还原剂,还原二氧化钛制备金属钛。写出阳极上所发生的反应式:。       （延庆区）9. 燃烧煤排放的烟气含有SO2和NOx，形成酸雨、污染大气，采用NaClO2碱性溶液作为吸收剂可同时对烟气进行脱硫、脱硝。回答下列问题：（1）NaClO2中氯的化合价为_______。（2）在鼓泡反应器中通入含有SO2和NO的烟气，反应温度为323 K，NaClO2溶液浓度为5×10−3mol·L−1。反应一段时间后溶液中离子浓度的分析结果如下表。离子SO2- 4SO2- 3NO- 3NO- 2Cl-  c/( mol·L-1) 8.35×10-46.87×10-61.5×10-41.2×10-53.4×10-3①写出NaClO2溶液脱硝过程中主要反应的离子方程式：__________。增加压强，NO的转化率______（填“提高”“不变”或“降低”）。②随着吸收反应的进行，吸收剂溶液的pH逐渐______ （填“增大”“不变”或“减小”）。③由实验结果可知，脱硫反应速率大于脱硝反应速率，原因是除了SO2和NO在烟气中的初始浓度不同，还可能是___________。（3）在不同温度下，NaClO2溶液脱硫、脱硝的反应中，SO2和NO的平衡分压pe如图所示。①由图分析可知，反应温度升高，脱硫、脱硝反应的平衡常数均______________（填“增大”“不变”或“减小”）。②反应ClO- 2 + 2SO2- 3 2SO2- 4 + Cl−的平衡常数K表达式为___________。③如果采用NaClO、Ca(ClO)2替代NaClO2，也能得到较好的烟气脱硫效果，从化学平衡原理分析，Ca(ClO)2相比NaClO具有的优点是_______。    北京市2021-2022学年高三各区一模化学试题分类汇编        生产工艺流程   参考答案（海淀区）1.（1）①MnO2+ _2 Fe2+_ + _4 H+_ === Mn2+ + 2Fe3+ + 2_H2O_ ②bc（2）①过滤（1分） ②稀释使溶液的pH升高，有利于Fe3++3H2OFe(OH)3+3H+正向移动（沉淀写 FeOOH 且配平正确，也给分）（3）①控制温度在450℃左右，增大空气流速 ②MnO占比降低是由于反应速率ⅱ＞i（或i已反应完，ⅱ的反应速率变快） （朝阳区）2.（1）加热、搅拌（2）① 3Cu + 8H+ + 2NO3– = 3Cu2+ + 2NO↑ + 4H2O       ② 硫酸铜的溶解度小，硝酸铜的溶解度大（3）① 2Fe2+ + H2O2 + 2H+ = 2Fe3+ + 2H2O        ② 氨水（4）① 2Fe2+ + Cl2 = 2Fe3+ + 2Cl–② ii（东城区）3. （1）过滤（2）（3）①由于溶解度正向反应限度小；加入HA，消耗NaOH，使上述平衡正向移动，促进CaSO4生成②难溶于水（4）（5）    C（6）减小（西城区）4．（1）①②加热、将矿石粉碎、搅拌、适当提高酸的浓度等③生成的CaSO4·2H2O固体覆盖在磷灰石表面，减少了磷灰石与硫酸溶液的接触面积（2）①②10-18．6，能产生FePO4沉淀③i．发生反应，使降低，减小FePO4的沉淀速率，避免团聚；随着Fe3+被沉淀，上述平衡逆向移动，生成的Fe3+继续被沉淀ii．pH更高时，产品中可能混有杂质；pH更高时，大，可能沉淀速率过快导致团聚等（丰台区）5．（1）萃取分液（2）①＋3②氧化和，以利于形成，除去砷和铁元素（3）4～7（4）①  ②与结合生成弱电解质HF，导致降低，沉淀率下降（5）加热浓缩、冷却结晶、过滤（石景山区）6．（1）（2）2AsO3− 4+ 5H2S + 6H+===As2S3↓+ 2S↓ + 8H2O（3）Cl2将Fe2+氧化为Fe3+，Fe3++3H2O3H++Fe(OH)3，加入的Ni(OH)2和H+反应，Fe3+的水解平衡正移，生成Fe(OH)3（4）NiF2或HF（5）pH过大，Ni2+损失较多；pH过小，Zn2+有较多剩余（6）4.4×10−16（门头沟区）7.（1）6.67      （2）柠檬酸是一种强络合剂，与铜离子结合能力大于与氢氧根离子的结合能力,致使铜离子无法与氢氧根离子结合形成氢氧化物沉淀   （3）pH=6， pH=6时铜离子沉淀率较高，而其他金属离子损失率相对较少（4）温度升高，反应速率变快；当温度超过80℃时，抗坏血酸出现分解现象，导致还原性降低，还原铜的能力减弱               （5）Cu2+ + C6H8O6   C6H6O6 +2H++Cu            Cu(OH)2 + C6H8O6  C6H6O6 + 2H2O + Cu     （房山区）8.（1）d区（2）①将Fe3+转化为Fe2+,防止Fe3+与TiO2+同时生成沉淀②TiO2++2H2OTiO(OH)2+2H+③调节溶液pH,促进TiO2+水解④3（3）1412　（4）C+2O2−-4e−===CO2↑（延庆区）9. （1）+3（2）①4OH-＋3ClO- 2＋4NO 4NO- 3＋3Cl－＋2H2O；提高②减小③ SO2易溶于水，NO溶解度较低或脱硝反应活化能较高（3）①减小②③2OH-＋ClO-  ＋SO2         SO2-4＋Cl－＋H2O, Ca2+与SO2-4形成CaSO4沉淀，反应平衡向产物方向移动，SO2转化率提高；