突破06 控体系的环境氛围-备战2021年高考化学《工艺流程》专题突破系列

这是一份突破06 控体系的环境氛围-备战2021年高考化学《工艺流程》专题突破系列，共13页。试卷主要包含了石墨在材料领域有重要应用，工业废铁屑为原料生产硫酸钾等内容，欢迎下载使用。
无机综合及工艺流程(六)
1、利用废旧锌铁皮制备磁性Fe3O4胶体粒子及副产物ZnO的一种制备流程图如下：

(1)用NaOH溶液处理废旧锌铁皮发生反应的化学方程式为__________________________________________
(2)①若溶液A中滴加稀H2SO4过量，会溶解产生的Zn(OH)2，可改用的方法是____________________________
②由Zn(OH)2灼烧制ZnO前需进行洗涤，检验沉淀洗涤是否干净的方法是___________________________________________
(3)流程中加人NaC1O3发生反应的离子方程式为__________________________________________________
(4)①由溶液B制得Fe3O4胶体粒子的过程中通入N2的原因是__________________________________________
②溶液B中主要发生的离子反应方程式为_____________________________________________
③确定溶液B中含有Fe2+的实验方法是__________________________________________
2、我国是世界上最大的钨储藏国，金属钨可用于制造灯丝、合金钢和光学仪器，有“光明使者”的美誉；现以白钨矿(主要成分为CaWO4，还含有二氧化硅、氧化铁等杂质)为原料冶炼高纯度金属钨，工业流程如下：

已知：①钨酸酸性很弱，难溶于水；②完全沉淀离子的pH值：SiO32-为8，WO42-为5；③碳和金属钨在高温下会反应生成碳化钨
回答下列问题：
(1)工业上生产纯碱常先制得碳酸氢钠，此法叫“联碱法”，为我国化工专家侯德榜创立，即向饱和食盐水中先通入NH3，再通入CO2，最终生成碳酸氢钠晶体和氯化铵溶液，写出该化学反应方程式：________________________________
(2)流程中白钨矿CaWO4和纯碱发生的化学反应方程式是：_______________________________________
(3)滤渣B的主要成分是(写化学式)__________，调节pH可选用的试剂是：_____
A.氨水 B.盐酸 C.NaOH溶液 D.Na2CO3溶液
(4)检验沉淀C是否洗涤干净的操作是________________________________________
(5)为了获得可以拉制灯丝的高纯度金属钨，不宜用碳而必须用氢气作还原剂的原因是_________________________________
(6)将氢氧化钙加入钨酸钠碱性溶液中可得到钨酸钙，已知某温度时，Ksp(CaWO4)=1×10-10，Ksp[Ca(OH)2]=4×10-7，当溶液中WO42-恰好沉淀完全（离子浓度等于10-5mol/L）时，溶液中c(OH-)=_________
3、我国是世界上最早制得和使用金属锌的国家。一种以闪锌矿(ZnS，含有SiO2和少量FeS、CdS、PbS杂质)为原料制备金属锌的流程如图所示：

相关金属离子[c0(Mn＋)＝0.1 mol·L－1]形成氢氧化物沉淀的pH范围如下：
金属离子
Fe3＋
Fe2＋
Zn2＋
Cd2＋
开始沉淀的pH
1.5
6.3
6.2
7.4
沉淀完全的pH
2.8
8.3
8.2
9.4
回答下列问题：
(1)焙烧过程中主要反应的化学方程式为__________________________。
(2)滤渣1的主要成分除SiO2外还有________________；氧化除杂工序中ZnO的作用是__________________，若不通入氧气，其后果是_______________________________
(3)溶液中的Cd2＋可用锌粉除去，还原除杂工序中反应的离子方程式为______________________________________
(4)电解硫酸锌溶液制备单质锌时，阴极的电极反应式为______________________；沉积锌后的电解液可返回________工序继续使用




4、聚硅酸铁是目前无机高分子絮凝剂研究的热点，一种用钢管厂的废铁渣（主要成分Fe3O4，少量碳及二氧化硅）为原料制备的流程如下：

(1)废渣进行“粉碎”的目的是__________________________
(2)“酸浸”需适宜的酸浓度、液固比、酸浸温度、氧流量等，其中酸碱度对铁浸取率的影响如图所示：

①加热条件下酸浸时，Fe3O4与硫酸反应的化学方程式__________________________
②酸浸时，通入O2的目的是_____________，该反应的离子方程式为_________
③当酸浸温度超过100℃时，铁浸取率反而减小，其原因是_________________________
(3)滤渣的主要成分为___________________(填化学式)
(4)“Fe3+浓度检测”是先用SnCl2将Fe3+还原为Fe2+；在酸性条件下，再用K2Cr2O7标准溶液滴定Fe2+(Cr2O72—被还原为Cr3+)，该滴定反应的离子方程式为________________________
5、石墨在材料领域有重要应用。某初级石墨中含SiO2（7.8%）、Al2O3(5.1%)、Fe2O3(3.1%)和MgO(0.5%)等杂质。设计的提纯和综合应用工艺如下：

(注：SiCl4的沸点为57.6℃，金属氯化物的沸点均高于150℃)
(1)向反应器中通入Cl2前，需通一段时间的N2，主要目的是
(2)高温反应后，石墨中氧化物杂质均转化为相应的氯化物。气体I中的碳氧化物主要成分为 ，由气体II中某物得到水玻璃的化学反应方程式为
(3)步骤①为：搅拌、 。所得溶液IV中阴离子有
(4)由溶液IV生成沉淀V的总反应的离子方程式为 ，100kg初级石墨最多克获得V的质量为 kg
(5)石墨可用于自然水体中铜件的电化学防护，完成如图防腐蚀示意图，并作相应的标注。

6、金属镉广泛用于合金制造及电池生产等，一种用铜镉废渣（含Cd、Zn、Cu、Fe及Co等单质）制取海绵镉的工艺流程如下：

(1)步骤Ⅰ进行破碎和粉磨的目的是_____________________________
(2)步骤Ⅱ需隔绝O2的原因__________________________________________________________(用文字和方程式说明)
(3)步骤Ⅲ中除铁发生的离子反方程式为_______________________________
(4)步骤Ⅳ调节pH适宜的试剂是_______，应调整的范围为_____________(已知部分氢氧化物开始沉淀和沉淀完全的pH如下表)
氢氧化物
Fe(OH)3
Cd(OH)2
Zn(OH)2
开始沉淀的pH
1.5
7.2
5.9
沉淀完全的pH
3.3
9.9
8.9
(5)步骤Ⅴ发生的反应为Zn+Co2+=Zn2++Co，(已知Sb的金属活动性介于Cu和Ag之间)，加入少量锑盐能加快反应的进行，其原因是_________________________________________
(6)用石墨作阳极，纯锌作阴极电解ZnSO4溶液可得高纯锌，电解时总反应的离子方程式为____________________________________；电解后的残液返回到步骤_______(填流程中数字)
7、铝铁合金可在某些航天器件中替代钛铝合金，大幅度降低成本。如下实验流程可利用废弃的钛铝合金制备聚合硫酸铁和明矾：

(1)流程中试剂X应为________溶液，发生反应的方程式为______________________________________，“浸泡、过滤”车间墙壁上应张贴如下哪种标志__________

(2)聚合硫酸铁是一种无毒无害、化学性质稳定、能与水混溶的新型絮凝剂，微溶于乙醇，其其化学式可表示为[Fe2(OH)x(SO4)y]n。
①聚合硫酸铁可用于净水的原理是      ______________________________    
②浓缩时向其中加入一定量的乙醇，加入乙醇的目的是________________________________________
③加入试剂Y的目的是调节pH，所加试剂Y为    _____        ；溶液的pH对[Fe2(OH） x(SO4）y]n中x的值有较大影响(如图1所
示)，试分析pH过小(pH＜3)导致聚合硫酸铁中x的值减小的原因：___________________________________

(3)铝铁合金制品出厂前一般要经过“发黑”处理，工艺原理是在金属表面形成一层致密的金属氧化物薄膜，有助于合金的防腐，若用电解法对铝铁合金进行“发黑”处理，则铝铁合金制品应连接电解池的___________(选填“阳极”或“阴极”)
(4)若11.0g某铝铁合金样品溶于足量盐酸，标准状况下放出8.96L气体，则合金中铝、铁的物质的量之比为___________
8、工业废铁屑(含有一些不溶于酸的杂质)为原料生产硫酸钾、过二硫酸铵和氧化铁红颜料，其主要流程如下：

(1)反应I加入NH4HCO3的作用是除去过量的酸，还有一个作用是____________
(2)反应I需控制反应温度低于35℃，其目的是________________________________，操作①名称是____________，检验反应Ⅱ溶液中阳离子的方法是___________________________
(3)工业生产上常在反应Ⅲ的过程中加入一定量的醇类溶剂，其目的是________________________________
(4)己知FeCO3的Ksp=2×10-11，反应I中Fe2+完全沉淀后，溶液中c(CO32-)=____________
(5)写出FeCO3在空气中锻烧的化学反应方程式___________________________
(6)NH4C1溶液显酸性，其浓溶液可用于除去铁锈，其原理是(用离子反应方程式表示)___________________________
 
9、高锰酸钾（KMnO4）是一种常用氧化剂，主要用于化工、防腐及制药工业等。以软锰矿(主要成分为MnO2)为原料生产高锰酸钾的工艺路线如下：

回答下列问题：
(1)原料软锰矿与氢氧化钾按1∶1的比例在“烘炒锅”中混配，混配前应将软锰矿粉碎，其作用是
(2)“平炉”中发生的化学方程式为
(3)“平炉”中需要加压，其目的是
(4)将K2MnO4转化为KMnO4的生产有两种工艺。
① “CO2歧化法”是传统工艺，即在K2MnO4溶液中通入CO2气体，使体系呈中性或弱酸性，K2MnO4发生歧化反应，反应中生成K2MnO4、MnO2和 (写化学式)
② “电解法”为现代工艺，即电解K2MnO4水溶液，电解槽中阳极发生的电极反应为 ，阴极逸出的气体是
③ “电解法”和“CO2歧化法”中，K2MnO4的理论利用率之比为
(5)高锰酸钾纯度的测定：称取1.0800 g样品，溶解后定容于100 mL容量瓶中，摇匀。取浓度为0.2000 mol·L−1的H2C2O4标准溶液20.00 mL，加入稀硫酸酸化，用KMnO4溶液平行滴定三次，平均消耗的体积为24.48 mL，该样品的纯度为 (列出计算式即可，已知2MnO4-+5H2C2O4+6H+=2Mn2++10CO2↑+8H2O)
10、氯化亚铜广泛应用于有机合成、石油、油脂、染料等工业。以某种铜矿粉(含Cu2S、CuS及FeS等)为原料制取CuCl的工艺流程如下。回答下列问题：

已知：①CuS、Cu2S、FeS灼烧固体产物为Cu2O、FeO；②Ksp(CuCl)= 2×10-7，2Cu+= Cu+Cu2+的平衡常数K1= 1×106
(1)“灼烧”时，被还原的元素有____________(填元素符号)
(2)“酸浸”所需H2SO4是用等体积的98% H2SO4和水混合而成。实验室配制该硫酸溶液所需的玻璃仪器除玻璃棒、胶头滴管外，还有_______________，“酸浸”时硫酸不宜过多的原因是______________________________
(3)“除杂”的总反应方程式是_________________________________________
(4)“络合”反应中的NH3与NaHCO3理论比值是________________________
(5)加热“蒸氨”在减压条件下进行的原因是________________________________________
(6)X 可以充分利用流程中的产物，若X 是SO2时，通入CuCl2溶液中反应的离子方程式是__________________________________；若X 是Cu时，反应Cu+Cu2++2Cl-= 2CuCl 的平衡常数K2=_________
(7)以铜为阳极电解NaCl溶液也可得到CuCl，写出阳极电极反应式__________________________
11、工业上常采用煅烧黄铁矿来制备SO2，同时产生烧渣。烧渣的主要成分是含铁的氧化物和二氧化硅等，利用烧渣制备高效净水
剂聚合硫酸铁可以达到资源综合利用的目的。其工艺流程如下：

(1)检验“反应I”后的溶液中是否含有Fe3+的试剂是
(2)滤渣I的主要成分是
(3)“操作III”中具体的方法依次为 、 、过滤和洗涤
(4)加入适量H2O2的目的是将Fe2+氧化为Fe3+，氧化时需控制反应温度为50~60℃的原因是
(5)生成聚合硫酸铁的过程是先水解再聚合，聚合的化学方程式为：mFe2(OH)n(SO4)( 3－)[Fe2(OH)n(SO4)( 3－)]m
请写出水解的化学方程式


12、某厂废酸主要含硫酸、Fe3+、Fe2+、TiO2+、Al3+，利用该废液制备过二硫酸铵[(NH4)2S2O8]和TiO(OH)2的一种工艺流程如下:

已知：i.
金属离子
TiO2+
Fe3+
Fe2+
Al3+
开始沉淀的pH
1.2
1.9
7.0
3.2
沉淀完全的pH
2.8
3.1
9.4
4.7
ii.pH>7时，Fe2+部分生成Fe(II)氨络离子[Fe(NH3)2]2+
请回答下列问题：
(1)试剂A为__________，其作用是_________________________________
(2)取少量TiO(OH)2，用稀盐酸溶解，滴加少量KSCN溶液后无明显现象。再加入少量H2O2，出现微红色。焙烧TiO(OH)2获得的TiO2会发黄，发黄的杂质可能是__________(填化学式)
(3)滤渣I的主要成分除Fe(OH)2、Al(OH)3外，还含有__________(填化学式)。
(4)加入H2O2的目的是氧化除掉Fe(II)氨络离子[Fe(NH3)2]2+，配平下列离子方程式：
2[Fe(NH3)2]2++_____+4H2O+H2O2=______+4NH3·H2O
(5)过二硫酸铵中硫元素的化合价为__________
(6)常温下，含硫微粒主要存在形式与 pH的关系如下图所示。用惰性电极电解饱和NH4HSO4溶液制备过二硫酸铵时，在阳极放电的离子主要为HSO4-，则阳极区电解质溶液的pH范围为____