11.2021届高考化学三轮考点突破训练 工艺流程综合

2021届高考化学三轮考点突破  工艺流程综合

1.氯化亚铜(CuCl)广泛应用于化工、印染等行业，CuCl难溶于醇和水，可溶于氯离子浓度较大的体系，在潮湿空气中易水解氧化。以硫化铜精矿为原料生产CuCl的工艺如下：

(1)“溶解”温度控制在60～70℃的原因是_____________，“溶解”时无气体产生，此反应的离子方程式是___________________________。

(2)“反应”中的沉淀率与加入的量的关系如图1所示，A点_________ (填“大于”“小于”或“等于”)C点，其原因是______________。

(3)已知：可水解生成CuCl，温度、pH对CuCl产率的影响如图2、3所示。

由CuCl(s)、S(s)混合物提纯CuCl的实验方案为__________________。(实验中须使用的试剂有饱和NaCl溶液、的溶液、乙醇；除常用仪器外须使用的仪器有真空干燥箱)

2.烟气中的主要污染物有，烟气处理有利于环境保护。

(1)利用氨水可以将吸收，原理如图所示。

写出被吸收反应的离子方程式：_____________________。

(2)某科研小组研究臭氧氧化－碱吸收同时脱除和NO工艺，氧化过程反应原理及反应热、活化能数据如下：

反应I：

反应II：

已知该体系中臭氧发生分解反应：。

当进入反应器的的物质的量恒定，若在相同温度下，改变通入的物质的量，反应一段时间后体系中和的变化如图1所示；若通入的物质的量也恒定，改变温度，反应相同时间t后体系中的转化率如图2所示。

①反应______________。

②图1过程中的物质的量变化的原因是_________________。

③相同温度下NO的转化率远高于的可能原因是______________。

④高于200℃时转化率降低的可能原因是_________________。

(3)沥青混凝土可降解CO。含有不同颗粒间隙的沥青混凝土(型)在反应相同时间时，测得CO降解率随温度的变化如图3所示。d点降解率出现突变的原因可能是______________。

3.在工业、农业等方面有广泛的应用，工业上可由高铁菱锰矿（主要成分为，含有等杂质）制备，部分工艺流程如下：

相关金属离子生成氢氧化物沉淀的pH如下表:

（开始沉淀的pH按离子浓度为计算）

（1）“氧化”时发生反应的离子方程式为___________________。

（2）“调pH”范围至5-6，得到滤渣2的主要成分除外还有___________。

（3）“除杂”过程中加入的目的是___________________。

（4）“沉锰”过程中发生反应的化学方程式为___________________。

（5）在水中的溶解度与温度的关系如图所示。由获得较纯净的晶体的方法是：将溶于适量的稀硫酸，按制温度在80℃~90℃之间蒸发结晶______（填操作名称），得到晶体，洗涤、烘干。晶体通常采用减压烘干的原因是___________________。

（6）已知：，。室温下，若溶液中，欲使溶液中的，则需调节溶液pH范围为______。

4.烟气的脱硝（除）技术和脱硫（除）技术都是目前环境科学研究的热点。

（1）工业上可以采用“质子膜电解槽”对烟气进行脱硫脱硝，其工艺如图甲所示：

①NaOH溶液吸收主要反应的化学方程式为_____________________。

②电解的主要目的是阴极的电极反应式为_____________________。

③“高价氮的化合物”中在反应器中发生化合反应的化学方程式为_____________________。

（2）利用活性焦炭的吸附作用，可以对烟气进行脱硫和脱硝。被吸附的与活性焦炭反应生成和，当生成时，转移电子的物质的量为_____mol。

（3）一定条件下，将一定浓度（和NO的混合气体）通入的乳浊液中，发生的反应如下：

；

。

改变，的去除率变化情况如图乙所示。

①当大于1.4时，去除率升高，但NO的去除率却降低，其可能的原因是___________________________________。

②和NO发生的主要反应为。保持NO的初始浓度不变，改变，将反应后的混合气体通入乳浊液中吸收。节省的用量，又能保持去除效果，则合适的值约为_______。

（4）已知：

则_______。

5.我国是少数几个拥有石煤资源的国家之一，工业上以伴生钒的石煤（主要成分为，含少量等杂质）为原料制备钒的主要流程如下：
 

已知：①难溶于水。

②。

请问答下列问题:

（1）焙烧。通入空气的条件下，向石煤中加纯碱焙烧，将转化为的化学方程式为________________。为加快焙烧反应的化学反应速率，可采取的措施为____________________（任写一条）。

（2）除硅、磷。用溶液除硅、磷时，Si、P会形成沉淀。若沉淀后溶液中，则______。随着温度升高，除磷率会显著下降，其原因一是温度升高，溶解度增大，二是____________________。

（3）沉钒。该操作产生的滤液中，两种主要的溶质阴离子是：________________；用实验方法判断此过程中沉钒完全的操作是____________________。

（4）灼烧。在灼烧的过程中，固体残留率随温度变化的曲线如下图所示，则210℃时，剩余固体物质的化学式为______。

（5）还原。在高温真空条件下，用焦炭还原可以生成钒单质，该反应的化学方程式为____________________。

6.利用含有铬、锌、铜、铁、镉(Cd)、钴(Co)等单质的工业废料回收铬的生产流程如下：

几种金属离子生成氢氧化物沉淀的pH见下表：

请回答下列问题：

(1)写出提高酸浸速率的措施_________________(写出两点)。

(2)酸浸时形成的金属离子的价态均相同，料渣中含有大量的CoAs合金，写出除钴时反应的离子方程式__________________；若仅从试剂的经济角度考虑，试剂X最好是_________________；氧化过程中铁、铬形成的离子均被氧化，则调pH时应将pH控制在___________________________范围内；单质铬与试剂Y反应时，反应中二者消耗量___________________________。

(3)设计实验检验废液中是否含有：______________________________。

(4)已知常温下，。试剂Z是_____________________(填“”或“”)时，的去除效果较好。若用溶液处理后，达到沉淀溶解平衡时溶液中，则___________________________。

7.铬具有广泛用途。铬铁矿中，铬元素主要以+3价形式存在，主要成分为，还含有。工业上常采用以下工艺流程由铬铁尖晶石制备碱式硫酸铬。

已知：①铬渣中主要含有铁铝酸钙()、硅酸钙()和钒酸钙。

②浸取液中铬的主要存在形式为。

③难溶与水。

回答下列问题：

(1)“水磨浸取”时将氧化焙烧所得固体用工业磨粉机粉碎的目的是______________。

(2)目前该工艺进行了改良，在氧化焙烧过程中不再加入石灰石，改良后浸取液中除了铝外，还有较多的硅、铁、钒杂质，但是铬的浸取率提高了，这说明原工艺铬渣中可能还含有的成分为___________________；氧化焙烧时发生的主要反应的化学方程式为________________。

(3)“中和除铝”步骤中加入的物质X一般选用_____________。“酸化”过程发生反应的离子方程式为________________________。

(4)已知在酸性条件下，蔗糖与重铬酸钠反应可生成二氧化碳与水。在“还原”步骤，下列物质中不能代替蔗糖的物质是______________(填字母)。

A.双氧水

B.葡萄糖

C.草酸

D.硝酸钠

(5)已知氢氧化铝的。“中和除铝”步骤中为了使铝离子完全沉淀，应调节pH的范围为________________________(当溶液中某离子浓度小于时，可认为该离子沉淀完全)。

8.2019年诺贝尔化学奖授予锂离子电池的发明者，是锂离子电池的正极材料。用含锂废渣(主要金属元素的含量：)制备，并用其制备。部分工艺流程如图(该流程可能造成水体砷污染)：

已知：滤液1、滤液2中部分离子的浓度:

Ⅰ.制备
(1)滤渣2的主要成分有______(填化学式)。
(2)溶液中各离子的浓度由大到小顺序为____________。
(3)写出加入溶液时发生反应的离子方程式：________________________。
Ⅱ.制备
(4)将电池极和置于高温下反应，生成和一种温室气体，该反应的化学方程式是________________________。
(5)需要在高温下成型后才能作为电极，高温成型时要加入少量石墨，则石墨的作用是__________________(任写一点)。
(6)我国科学家研究零价铁活化过硫酸钠()去除废水中的，其机制模型如图，其中零价铁与过硫酸钠反应的离子方程式是__________________________。在该模型中得到的铁砷共沉淀物经灼烧(无元素化合价变化)后得到一种磁性化合物化学式为，该物质中二价铁与三价铁的个数比为______。

9.镍及其化合物用途广泛。某矿渣的主要成分是（铁酸镍）、等，以下是从该矿渣中回收的工艺路线：

已知：在350℃以上会分解生成和。在焙烧过程中生成、。锡（Sn）位于第五周期第ⅣA族。

（1）焙烧前将矿渣与混合研磨，混合研磨的目的是________。

（2）“浸泡”过程中生成FeO(OH)的离子方程式为________，“浸渣”的成分除、FeO(OH)外还含有________（填化学式）。

（3）为保证产品纯度，要检测“浸出液”的总铁量：取一定体积的浸出液，用盐酸酸化后，加入将还原为，所需的物质的量不少于物质的量的________倍；除去过量的后，再用酸性标准溶液滴定溶液中的，还原产物为，滴定时反应的离子方程式为________。

（4）“浸出液”中，当除钙率达到99%时，溶液中________ mol·L－1。[已知]

（5）本工艺中，萃取剂与溶液的体积比（）对溶液中的萃取率影响如下图所示，的最佳取值是________。

10.综合利用炼锌矿渣(主要含铁酸镓、铁酸锌)获得3种金属盐，并进一步利用镓盐制备具有优异光电性能的氮化镓(GaN)，部分工艺流程如下：

已知：①常温下，浸出液中各离子的浓度及其开始形成氢氧化物沉淀的pH见表1。

②金属离子在工艺条件下的萃取率(进入有机层中金属离子的百分数)见表2。

表1金属离子浓度及开始沉淀的pH

表2金属离子的萃取率

(1) 中Ga的化合价为______，“浸出”时其发生反应的离子方程式为______。

(2)滤液1中可回收利用的物质是______，滤饼的主要成分是______；萃取前加入的固体X为______。

(3)Ga与Al同主族，化学性质相似。反萃取后，镓的存在形式为______ (填化学式)。

(4)电解过程包括电解反萃取液制粗镓和粗镓精炼两个步骤。精炼时，以粗镓为阳极，以NaOH溶液为电解液，阴极的电极反应为______。

(5)GaN可采用MOCVD (金属有机物化学气相淀积)技术制得：以合成的三甲基镓为原料，使其与发生系列反应得到GaN和另一种产物，该过程的化学方程式为______。

(6)滤液1中残余的的浓度为______ (写出计算过程)。 

参考答案

1.答案：（1）温度过低，溶解速率过慢，温度过高，硝酸铵易分解；

（2）大于   ；A、C两点生成的CuCl的量一样，但A点未完全沉淀，C点部分CuCl已经形成，所以A点大

（3）将一定量的混合物溶于饱和NaCl溶液中，过滤，控制温度在60℃左右，向滤液中滴加溶液，控制溶液的pH为2.0~2.5搅拌、趁热过滤。将用乙醇洗净所得固体，置于真空干燥箱中干燥

2.答案：（1）

（2）①

②当时，臭氧将NO氧化为，NO减少，增加；当时，臭过量，将氧化成更高价态的氮氧化物

③NO与反应的活化能小，相同条件下反应更易发生

④温度过高分解，导致其浓度减小，氧化能力减弱（温度过高，反应I和反应Ⅱ向逆反应方向移动，转化率降低）

（3）温度升高后催化剂失效

3.答案：（1）

（2）

（3）除去

（4）

（5）趁热过滤；防止失去结晶水

（6）3~9

4.答案：（1）①；

②再生；；

③

（2）8

（3）①和反应生成和NO，导致NO的去除率降低；②0.6

（4）-1265.5kJ/mol

5.答案：（1）;将石煤粉碎、升高反应温度、增大氧气的浓度（答案合理均可）

（2）0.08; 温度升高，促进 水解生成

（3）;  取少量滤液于试管，加入溶液，若无沉淀生成，则沉钒完全，反之则没有

（4）

（5）（答案合理均可）

6.答案：(1)将废料粉碎、适当升高温度(其他合理答案也可)

(2)；空气；3.3≤pH<6.0；4:3

(3)取废液少许于试管中，滴加KSCN溶液，若溶液变血红色，则说明溶液中含有，否则不含

(4)；

解析： (1)采用将废料粉碎以增大反应物接触面积、适当升高温度、适当增大硫酸浓度等都能提高酸浸速率。

(2)铁与稀硫酸反应生成，其他金属(除铜外)也均转化为二价离子。锌将还原为相应的单质，两种单质形成合金，离子反应为。氧气、氯气、过氧化氢等氧化剂均能氧化，但空气的经济价值最低。调pH时得到沉淀，为将铁离子除尽，且不沉淀，pH应不小于3.3，但要小于6.0。单质铬与氧气反应得到，反应中二者消耗量。

(3)用KSCN溶液检验，取废液少许于试管中，滴加KSCN溶液，若溶液变血红色，则说明溶液中含有，否则不含。

(4)、 CdS组成形式相同，相同条件下较小的镉盐析出后，溶液中剩余的的量较小，去除率较好的是。由，，，。

7.答案：(1)增大接触面积，提高浸取率

(2)铬酸钙；

(3)稀硫酸；

(4)D

(5)大于5

解析：(1)“水磨浸取”时将氧化焙烧所得固体用工业磨粉机粉碎，可增大接触面积，能提高浸取率。

(2)加入石灰石，铁、硅、钒等杂质以难溶性钙盐形式进入铬渣，铬主要以铬酸钠形式存在，根据“不加石灰石时，铬的浸取率提高”这个信息可知，加入石灰石时有一部分铬损失，很可能因为生成了难溶的铬酸钙。氧化焙烧时，V元素的化合价升高，可见空气中的氧气做氧化剂，根据氧化还原反应的规律可知，其反应的化学方程式为。

(3)“中和除铝”前，铝以偏铝酸盐形式存在，所以应该加入酸将偏铝酸盐转化为氢氧化铝沉淀，由于该流程目标产物为碱式硫酸铬，所以X选用稀硫酸；酸化前浸取液中铬的主要存在形式为，但是蒸发脱硝后得到的是，所以“酸化”时，转化为，反应的离子方程式为。

(4)在“还原”过程中，蔗糖为还原剂，根据四种物质的特点可知，只有硝酸钠还原性很弱，不能与发生氧化还原反应。

(5)要想使铝离子完全沉淀，则小于，由可知，溶液中应大于，则常温下，应小于，即pH应大于5。

8.答案：（1）、

（2）

（3）

（4）

（5）改善成型后电极的导电作用

（6）；3:4

解析：（1）从已知信息中对比滤液1和滤液2中的浓度，可知滤渣2的主要成分是和。

（2）溶液中会发生水解，使其溶液呈碱性。

（3）滤液2中与反应生成沉淀。

（4）将电池极置于高温下反应，生成和一种温室气体（），由质量守恒，得该反应的化学方程式是。

（5）石墨具有导电性。

（6）零价铁与过硫酸钠反应生成和片，则发生反应的离子方程式为；根据化合物呈电中性原则，且该物质中As的化合价为+5价，可算出与个数比为3:4。

9.答案：（1）增大接触面积，加快反应速率，使反应更充分

（2）；

（3）0.5；

（4）

（5）0.25

10.答案：(1). +3价；(2)硫酸锌；、；Fe    (3) (4) (5) (6)