河北省鸡泽县第一中学2020届高三上学期期末复习化学试卷

化学试题

1铋及其化合物在工业生产中用途广泛,某研究小组用浮选过的辉铋矿(主要成分是Bi2S3,还含少量SiO2等杂质)制备NaBiO3,其流程如下:

已知:①铋酸钠是一种难溶于水的物质;②水解能力:Bi3+>Fe3+。

回答下列问题:

（1）.“浸取”时,为了提高浸取速率,可采取的措施有        (任写一条);过滤1的滤渣中的某种主要成分可溶于一种弱酸,写出该反应的化学方程式:        

（2）.浸取时加入过量浓盐酸的目的是        。

（3）.写出焙烧时生成铋酸钠的化学方程式:        。

（4）.用H2Dz(双硫腙,二元弱酸)-CCl4络合萃取法可从工业废水中提取金属离子:H2Dz先将金属离子络合成电中性的物质[如Cu( HDz)2等],再用CCl4萃取此络合物。如图是用上述方法处理含有Hg2+、Bi3+、Zn2+的废水时的酸度曲线(E%表示金属离子以络合物形式被萃取分离的百分率)。

①当n(Bi3+):n[Bi(HDz)3]=1:4时,废水的pH=        。

②向萃取后的CCl4中加入足量的NaOH溶液可将Bi(HDz)3中铋元素以氢氧化物的形式沉淀出来,相应的离子方程式为        

（5）.取焙烧得到的NaBiO3样品加入稀硫酸和MnSO4溶液使其完全溶解。已知NaBiO3被还原为Bi3+,Mn2+被氧化成,试写出该反应的离子方程式:        。

2、工业以软锰矿(主要成分是MnO2,含有SiO2、Fe2O3等少量杂质)为主要原料制备高性能的磁性材料碳酸锰(MnCO3)。其工业流程如下:

（1）.浸锰过程中Fe2O3与SO2反应的离子方程式为Fe2O3+ SO2+2H+=2Fe2++ + H2O,该反应是经历以下两步反应实现的。

ⅰ:Fe2O3 + 6H+ = 2Fe3++3H2O

ⅱ: ......

写出ⅱ的离子方程式:_____________________________。

（2）.过滤Ⅰ所得滤液中主要存在的两种金属阳离子为__________(填离子符号)。

（3）.氧化过程中被MnO2氧化的物质有(写化学式):______________________。

（4）.“浸锰”反应中往往有副产物MnS2O6生成,温度对“浸锰”反应的影响如图所示,为减少MnS2O6的生成,“浸锰”的适宜温度是_________;向过滤Ⅱ所得的滤液中加入NH4HCO3溶液时温度不宜太高的原因是___________________。

（5）.加入NH4HCO3溶液后,生成MnCO3沉淀,同时还有气体生成,写出反应的离子方程式:_________________。

（6）.生成的MnCO3沉淀需经充分洗涤,检验洗涤是否完全的方法是____________________________________________________。

3、钛(22Ti)由于其特殊的性能被誉为“未来世纪的金属”。钛铁矿主要成分为FeTiO3(含有少量MgO、SiO2等杂质),Li4Ti5O12和LiFePO4都是锂离子电池的电极材料,可利用钛铁矿来制备,工艺流程如下:

（1）.Ti位于元素周期表中的位置为__________。钛铁矿在预处理时需要进行粉碎,其原因是__________。
（2）.过程①中,铁的浸出率结果如下图所示。由图可知,当铁的浸出率为80%时,所采用的实验条件是__________。

（3）.过程②中固体TiO2与双氧水、氨水反应转化成(NH4)2Ti5O15溶液时,Ti元素的浸出率与反应温度的关系如下图所示,反应温度过高时,Ti元素浸出率下降的原因是__________。

（4）.写出由滤液D生成FePO4的离子方程式__________。
（5）.由流程图可知FePO4制备LiFePO4的化学方程式是__________。

4、工业上用含三价钒(V2O3)为主的某石煤为原料(含有Al2O3、CaO等杂质),钙化法焙烧制备V2O5,其流程如下:

【资料】:+5价钒在溶液中的主要存在形式与溶液pH的关系:

（1）.焙烧:向石煤中加生石灰焙烧,将V2O3转化为Ca(VO3)2的化学方程式是_________________。
（2）.酸浸:

①Ca(VO3)2难溶于水,可溶于盐酸。若焙砂酸浸时溶液的pH=4,Ca(VO3)2溶于盐酸的离子方程式是______________________。

②酸度对钒和铝的溶解量的影响如下图所示: 酸浸时溶液的酸度控制在大约3.2%,根据右图推测,酸浸时不选择更高酸度的原因是________________________________________。

（3）.转沉:将浸出液中的钒转化为NH4VO3固体,其流程如下:

①浸出液中加入石灰乳的作用是________________________。

②已知CaCO3的溶解度小于Ca3(VO4)2。向Ca3(VO4)2沉淀中加入(NH4)2CO3溶液,可使钒从沉淀中溶出。结合化学用语,用平衡移动原理解释其原因:_______________________________________________。

③向(NH4)3VO4溶液中加入NH4Cl溶液,控制溶液的pH=7.5。当pH>8时,NH4VO3的产量明显降低,原因是__________________________________________________________________。

（4）.测定产品中V2O5的纯度:

称取a g产品,先用硫酸溶解,得到(VO2)2SO4溶液。再加入b1 mL c1 mol·L-1(NH4)2Fe(SO4)2溶液(VO2++2H++Fe+VO2++Fe3++H2O)。最后用c2 mol·L-1 KMnO4溶液滴定过量的(NH4)2Fe(SO4)2至终点,消耗KMnO4溶液的体积为b2 mL。已知被还原为Mn2+,假设杂质不参与反应。则产品中V2O5的质量分数是______。(V2O5的摩尔质量:182g·mol-1)

化学答案

1答案及解析：

答案： 1.粉碎矿石、适当提高浸取时温度、适当提高FeCl3溶液浓度、浸取时不断搅拌(任选其一);   SiO2+4HFSiF4↑+2H2O
2.溶解Bi2S3,同时防止FeCl3和BiCl3水解生成不溶性沉淀,提高原料的浸出率。
3.2Bi+2O2+Na2O22NaBiO3
4.①2.5

②
5.

解析： 1.一般提高浸取速率的方法有搅拌、加热、将固体粉碎、增大浸取酸或碱的浓度等。本题要注意:盐酸具有挥发性,所以温度不能太高;因加入的已经是浓盐酸了,故提高盐酸的浓度意义不大。第一步浸取后的滤渣主要是SiO2,该物质可溶于氢氟酸,化学方程式为SiO2+4HFSiF4↑+2H2O
2.加入过量的浓盐酸主要是为了将原料中的Bi元素溶解,同时也能抑制铁离子和铋离子的水解。
3.焙烧和原料是单质铋,加入了氧气和过氧化钠,生成铋酸钠,结合的是电子守恒和原子守恒写出化学方程式:2Bi+2O2+Na2O22NaBiO3。
4.①当n(Bi3+):n[Bi(HDz)3]=1:4时,代表Bi3+的萃取率是80%,由图示得到此时废水的pH=2.5。

②向萃取后的CCl4中加入足量的NaOH溶液可将Bi(HDz)3中铋元素以氧氧化物[Bi(OH)3]的形式沉淀出来,又H2Dz为二元弱酸,所以相应的离子方程式为。
5.取培烧得到的NaBiO3;样品加入稀硫酸和MnSO4溶液使其完全溶解。已知NaBiO3被还原为Bi3+,Mn2+被氧化成,根据守恒规律写出反应的离子方程式:。

     2答案及解析：

答案： 1.2Fe3++ SO2+2H2O = 2Fe2+++4H+
2.Mn2+;Fe2+
3.SO2;(H2SO3); FeSO4
4.90℃;防止NH4HCO3受热分解,提高原料利用率
5.Mn2++2=MnCO3↓+CO2↑+H2O
6.取1-2mL最后一次洗液于试管,滴加盐酸酸化BaCl2溶液,若无白沉淀产生,则洗涤干净

3答案及解析：

答案：1.第四周期IVB; 增大反应物接触面积，加快反应速率
2.100℃ 3小时; 3.温度过高，双氧水分解与氨气逸出导致Ti元素浸出率下降
4.2Fe2++H2O2+2H3PO4=2FePO4+4H++2H2O
5.2FePO4+Li2CO3+H2C2O42LiFePO4+3CO2↑+H2O

解析：1.Ti的原子序数为22,处于第四周期第IVB族。钛铁矿在预处理时进行粉碎,增大了与盐酸的接触面积,可以加快反应速率。
2.由图中三条曲线可得,当铁的漫出率为80%时,应为100°C、约浸取3小时。
3.由于二氧化钛与氨水、双氧水反应生成(NH4)2Ti5O15时,温度过高,双氧水和氨水都容易分解(双氧水分解与氨气逸出),所以反应温度过高时,Ti元素浸出率下降。
4. 由流程图可得,滤液D含有Fe2+,与H2O2、H3PO4反应,生成FePO4,离子方程式为:2Fe2++H2O2+2H3PO4=2FePO4+4H++2H2O。
5.由流程图可知FePO4与H2C2O4、Li2CO3高温锻烧发生反应生成LiFePO4,铁的化合价降低,FePO4应为氧化剂,所以H2C2O4应为还原剂,故化学方程式为:2FePO4+Li2CO3+H2C2O42LiFePO4+3CO2↑+H2O。

【点睛】

本题是一道工业流程题,是近年高考中必考的题型之一,关键是掌握工业流程题的解题技巧,明确常考的知识点。工业流程题目在流程上一般分为3个过程:

(1)原料预处理阶段,经常考查加快反应速率、溶解等方法,如本题就考查了通过粉碎来加快反应速率;

(2)分离提纯阶段,经常考到调节pH、加氧化剂(还原剂)、改变温度等方法涉及的反应,以及混合物分离的常见操作;

(3)获得产品阶段,常考到蒸发、结晶、洗涤等操作。

4答案及解析：

答案：1.CaO+O2+V2O3Ca(VO3)2
2.①Ca(VO3)2+4H+2VO2++Ca2++2H2O

②酸度大于3.2%时,钒的溶解量增大不明显,而铝的溶解量增大程度更大
3.①调节溶液的pH,并提供Ca2+,形成Ca3(VO4)2沉淀(富集钒元素)

②Ca3(VO4)2的浊液中存在平衡Ca3(VO4)2(s) 3Ca2+(aq)+ (aq),(NH4)2CO3溶液中的与Ca2+结合生成更难溶的CaCO3沉淀,c(Ca2+)降低,平衡正向移动,使钒从沉淀中溶出

③pH>8时,钒的主要存在形式不是
4.91(c1b1-5c2b2)/(1000a)