1、1题型二 以“化工流程”为载体的综合考查1.(2018东莞市高三第二次综合测试)利用工业炼铅产生的锌灰(主要成分为ZnO、PbO、FeO、MnO 2、CuO)可回收制备 ZnCl2，工艺流程如下：回答下列问题(1)“浸取”实验中，反应体系的温度、反应时间对锰脱除效果的影响如下表，则适合的温度和反应时间分别是_、_。表 1 温度对锰脱除效果的影响温度/ (Mn2 )/mgL1 除锰率/%10 0.325 87.930 0.341 89.550 0.424 84.370 0.646 76.1表 2 反应时间对锰脱除效果的影响时间/h (Mn2 )/mgL1 除锰率/%1.0 0.995 63.11
2、.5 0.794 70.622.0 0.328 87.92.5 0.325 87.9(2)“滤渣 1”的主要成分是_。(3)H2O2溶液的作用是_，已知“滤渣 2”的主要成分是 Fe(OH)3，则氧化锌的作用是_。“置换”实验中发生反应的离子方程式有 ZnPb 2 =PbZn 2 、_。(4)由锌灰制取金属锌可采用碱溶解，然后电解浸取液，已知：ZnO 溶于 NaOH 溶液中生成Zn(OH)42 ，则阴极的电极反应为_。(5)ZnCl2晶体溶解于饱和 Na2CO3溶液中，得到 6.46 g 的碱式碳酸锌Zn x(CO3)y(OH)z，为了测定其组成，充分加热分解，产生的气体依次通入浓硫酸和碱石灰
3、，质量分别增重了 0.72 g 和 0.88 g，则该碱式碳酸锌的化学式为_。答案 (1)30 2.0 h(2)MnO2(3)将 Fe2 氧化为 Fe3 调节 pH 将 Fe3 转化为沉淀除去 ZnCu 2 =Zn2 Cu(4)Zn(OH)42 2e =Zn4OH (5)Zn3CO3(OH)4解析 (1)“浸取”实验中，根据表中反应体系的温度、反应时间对锰脱除效果的数据可知，浸出率较高的适合的温度和反应时间分别是 30 、2.0 h。(2)MnO2不溶于稀盐酸，故“滤渣 1”的主要成分是 MnO2。(3)H2O2溶液的作用是将 Fe2 氧化为 Fe3 ，已知“滤渣 2”的主要成分是 Fe(OH
4、)3，则氧化锌的作用是调节 pH 将 Fe3 转化为沉淀除去；“置换”实验中利用锌置换出未处理的金属性弱的金属，发生反应的离子方程式有 ZnPb 2 =PbZn 2 、ZnCu 2 =Zn2 Cu。(4)阴 极 碱 性 条 件 下 Zn(OH)42 得 到 电 子 产 生 Zn， 电 极 反 应 为 Zn(OH)42 2e =Zn 4OH 。(5)浓 硫 酸 增 重 为 分 解 生 成 水 的 质 量 ， 水 的 物 质 的 量 为 0.04 mol， 则 n(OH )0.72 g18 gmol 1 0.08 mol，碱石灰增重为分解得到二氧化碳的质量，二氧化碳的物质的量为0.02 mol，则
5、 n(CO )0.02 mol，结合电荷守恒可知， n(Zn2 )0.88 g44 gmol 1 23 (0.08 mol0.02 mol2)0.06 mol，则 x y z0.060.020.08314，12故该碱式碳酸锌的化学式为 Zn3CO3(OH)4。2.(2018江西省吉安一中、九江一中等高三 4 月联考)钼(Mo)是一种重要的过渡金属元素，常见化合价为6、5、4，金属钼广泛用于冶金、机械制造、电子、照明及一些高科技3领域。钼酸钠(Na 2MoO4)是一种无公害型冷却水系统的金属缓蚀剂，也可用于制造生物碱、油墨、化肥、钼红颜料等。如图是化工生产中制备金属钼和钼酸钠的主要流程图，已知钼
6、精矿的主要成分为 MoS2，钼酸难溶于水。(1)MoS2焙烧时反应的化学方程式为_；产生的尾气对环境的主要危害是_。(2)操作 1 中，粗产品中的 MoO3与 Na2CO3溶液充分反应后，生成 Na2MoO4和另外一种物质，该物质的电子式为_。粗产品经过充分碱浸后所得的碱浸液中部分离子的浓度： c(MoO )0.40 molL1 ， c(SO )0.05 molL1 。结晶前应先除去 SO ，方24 24 24法是加入 Ba(OH)2固体。假设加入 Ba(OH)2固体后溶液体积不变，当 BaMoO4开始沉淀时，SO的去除率为_。已知： Ksp(BaSO4)1.110 10 ， Ksp(BaMo
7、O4)4.010 8 。24(3)该流程中操作 2 为过滤，如果在实验室模拟该操作时，发现滤液中有少量浑浊，从实验操作的角度分析，可能的原因是_。(4)重结晶得到的母液可以在下次重结晶时重复使用，但达到一定次数后必须净化处理，原因是_。(5)工业上由 MoO3制备 Mo 粉也常用铝热反应，写出该反应的方程式_。(6)操作 3 在碱性条件下，将钼精矿加入到足量的 NaClO 溶液中，也可以制备钼酸钠。该反应的离子方程式为_。答案 (1)2MoS 27O 2 2MoO34SO 2 形成酸雨= = = = =高 温 (2) 97.8%(3)过滤时漏斗中的液面高于滤纸边缘或玻璃棒靠在单层滤纸一边弄破滤
8、纸(4)使用一定次数后，母液中杂质的浓度增大，重结晶会析出杂质，影响产品纯度(5)2AlMoO 3 MoAl 2O3= = = = =高 温 (6)MoS29ClO 6OH =MoO 2SO 9Cl 3H 2O24 244解析 (1)根据流程图可知：MoS 2焙烧时产生 MoO3和 SO2，反应的化学方程式为 2MoS27O 22MoO34SO 2；反应产生的 SO2排放到大气中形成酸雨。= = = = =高 温 (2)根据 MoO3与 Na2CO3溶液充分反应生成 Na2MoO4可知，该反应为非氧化还原反应，根据原子 守 恒 可 知 ， 反 应 生 成 的 另 外 一 种 物 质 为 二 氧
9、 化 碳 ， 电 子 式 为 ； 根 据 Ksp(BaMoO4) c(Ba2 )c(MoO ) 4.010 8， 当 c(MoO ) 0.40 molL 1时 ， c(Ba2 ) 10 7 2 4 2 4molL1 ，根据 Ksp(BaSO4) c(Ba2 )c(SO )1.110 10 ，把 c(Ba2 )10 7 24molL1 带入上式， c(SO )1.110 3 molL1 ，当 BaMoO4开始沉淀时，SO 的去24 24除率为 100%97.8% 。0.05 1.110 3 molL 10.05 molL 1(3)该流程中操作 2 为过滤，发现滤液中有少量浑浊，可能的原因是过滤时
10、漏斗中的液面高于滤纸边缘或玻璃棒靠在单层滤纸一边弄破滤纸。(5)金属铝与 MoO3高温下反应生成氧化铝和 Mo，反应的方程式：2AlMoO 3 MoAl 2O3。= = = = =高 温 (6)次氯酸钠具有强氧化性，在碱性环境下能够把 MoS2氧化为 MoO 和 SO ，反应的离24 24子方程式为 MoS29ClO 6OH =MoO 2SO 9Cl 3H 2O。24 243.(2018河南省六市高三联考)软锰矿的主要成分是 MnO2，其悬浊液可吸收烟气中的 SO2，所得酸性浸出液又可用于制备高纯硫酸锰，其中一种工艺流程如下图图 1 所示。已知金属单质的活动顺序为 AlMnFeNi。回答下列问
11、题：5(1)用离子方程式表示加入“氧化剂(软锰矿)”作用：_。(2)已知： KspAl(OH)3 1.010 33KspNi(OH)21.610 15KspMn(OH)24.010 14KspFe(OH)32.610 39“水解沉降”中：“中和剂”可以是_(填字母)。A.Al2O3 B.MgOC.H2SO4 D.MnO2溶液的 pH 应不低于_(离子浓度小于 1106 molL1 时，即可认为该离子沉淀完全)。(3)“置换”的目的是_(用离子方程式表示)。(4)“结晶分离”中的部分物质的溶解度曲线如上图图 2 所示。结晶与过滤的过程中，体系温度均应维持在_(填“27” “60”或“70”)。(
12、5)“草酸钠高锰酸钾返滴法”可测定软锰矿中 MnO2的纯度(假设杂质不参与反应)：取 a g MnO2样品于锥形瓶中，加入适量稀硫酸，再加入 V1 mL c1 molL1 Na2C2O4 溶液(足量)，最后用 c2 molL1 的 KMnO4溶液滴定剩余的 Na2C2O4，达终点时消耗 V2 mL 标准 KMnO4溶液。MnO 2参与反应的离子方程式为_。该样品中 MnO2 的质量分数为_(假定杂质不参与反应，列出表达式即可)。答案 (1)MnO 22Fe 2 4H =Mn2 2Fe 3 2H 2O(2)B 56(3)MnNi 2 =Mn2 Ni(4)70(5)MnO 24H C 2O =Mn
13、2 2CO 22H 2O24 100%87c1V1 52c2V21 000a解析 (1)“氧化剂”发生反应是利用二氧化锰将亚铁离子氧化成铁离子，二氧化锰被还原为锰 离 子 ， 根 据 得 失 电 子 守 恒 和 原 子 守 恒 ， 该 反 应 的 离 子 方 程 式 为MnO2 2Fe2 4H =Mn2 2Fe 3 2H 2O。(2)中和剂是调节溶液 pH 除去杂质离子，且不引入新的杂质。A 项，加入 Al2O3会和酸反应，引入铝离子杂质，错误；B 项，加入 MgO 和酸反应，能调节溶液 pH 且不引入新的杂质，正确；C 项，加入 H2SO4后不能使溶液 pH 升高而除去 Fe3 和 Al3
14、，且引入新的杂质，错误；D 项，MnO 2不能和稀酸反应，错误。根据 KspAl(OH)31.010 33 、 KspFe(OH)32.610 39 可知，当铝离子全部沉淀时，铁离 子 已 全 部 沉 淀 ， 结 合 氢 氧 化 铝 的 溶 度 积 常 数 可 知 ， KspAl(OH)3 1.010 33 c(Al3 )c3(OH )110 6 c3(OH )，解得 c(OH )110 9 molL1 ，则 c(H )110 5 molL1 ，pH5。(3)“置换”中发生的反应是锰置换出单质镍，离子方程式为 MnNi 2 =Mn2 Ni。(4)据图可知，结晶与过滤过程中，体系温度均应维持在
15、70 ，此时硫酸镁溶解度最大，硫酸锰溶解度小，便于析出硫酸锰晶体。(5)MnO 2与 Na2C2O4在酸性条件下反应生成锰离子、二氧化碳和水，根据得失电子守恒和原子守恒，该反应的离子方程式为 MnO24H C 2O =Mn2 2CO 22H 2O。24C 2O 在酸性条件下与 MnO 反应的离子方程式为：24 42MnO 5C 2O 16H =2Mn2 10CO 28H 2O，则剩余 Na2C2O4的物质的量为 4 24c2V2103 mol，与 MnO2反应的 Na2C2O4的物质的量为( c1V1 103 mol c2V2103 )52 52mol，由 MnO24H C 2O =Mn2 2
16、CO 22H 2O 可知，MnO 2 的物质的量为( c1V1 24103 c2V2103 )mol，质量为( c1V1 103 c2V2103 ) mol87 gmol1 ( c1V1 52 52103 c2V2103 )87 g，则该样品中 MnO2 的质量分数为 100%。52 87(c1V1 52c2V2)1 000a4.(2018濮阳市高三三模)稀土有工业“黄金”之称，我国稀土资源丰富。目前从氟碳铈矿(主要化学成分为 CeFCO3)提取铈族稀土元素的冶炼处理工艺已经发展到十几种，其中一种提取铈的工艺流程如下：7已知：焙烧后烧渣中含4 价的铈及3 价的其他稀土氟氧化物；Ce 4 能与
17、SO 结合成CeSO 42 ，Ce 4 能被萃取剂(HA) 2萃取。24请回答下列问题：(1)CeFCO3中，Ce 元素的化合价为_。(2)“酸浸”过程中 CeO2转化为 Ce3 ，且产生黄绿色气体，用稀硫酸和 H2O2，替换 HCl 就不会造成环境污染。则稀硫酸、H 2O2与 CeO2反应的离子方程式为_。(3)“沉淀”步骤中发生的反应为 Ce(BF4)3(s)3KCl(aq)= =3KBF4(s)CeCl 3 (aq)。已知Ce(BF4)3、KBF 4的 Ksp分别为 a、 b，则该反应的平衡常数为_(用含 a、 b 的代数式表示)。(4)“浸 出 液”中含有少量 Ce4 及其他稀土元素的
18、离子，可以通过“萃取”与“反萃取”作进一步分离、富集各离子。 “萃取”时 Ce4 与萃取剂(HA) 2存在的反应为 Ce4 n(HA)2Ce(H2n4 A2n)4H 。 用 D 表示 Ce4 分别在有机层中与水层中存在形式的浓度之比： D，其他条件不变，在浸出液中加入不同量的 Na2SO4以改变水层中的 c(SOcCeH2n 1A2ncCeSO42 ), D 随浸出液中 c(SO )增大而减小的原因是_24 24_。(5)“操作”后，向溶液中加入 NaOH 溶液，调节溶液的 pH 可获得 Ce(OH)3沉淀，当溶液中离子浓度小于 1.0106 molL1 时视为沉淀完全，常温下加入 NaOH
19、调节溶液的 pH 应大于_已知：Ce(OH) 3的 Ksp8.010 21 ；lg20.3。(6)写出“氧化”步骤的化学方程式：_。(7)CeO2 是汽车尾气净化催化剂的关键成分，它能在还原气氛中供氧，在氧化气氛中耗氧，在尾气消除过程中发生着 CeO2CeO2(1 x) xO2(0 x0.25)的循环。写出 CeO2消除 CO 尾气的化学方程式：_8_。答案 (1)3(2)2CeO2H 2O26H =2Ce3 4H 2OO 2(3)ab3(4)随 着 c(SO )增 大 ， 水 层 中 Ce4 被 SO 结 合 成 CeSO42 ， c(CeSO42 )增 大 ， 同 时 导 致2 4 2 4
20、Ce4 n(HA)2Ce(H2n4 A2n)4H 向左(逆向)移动，致使 cCe(H2n4 A2n)减小(5)9.3(6)2Ce(OH)3NaClOH 2O=2Ce(OH)4NaCl(7) 2xCOCeO 2=CeO2(1 x)2 xCO2解析 (1)O 显2 价，C 显4 价，F 显1 价，整体化合价代数和为 0，即 Ce 显3 价。(2)CeO2中 Ce 的化合价由4 价3 价，CeO 2作氧化剂，H 2O2作还原剂，H 2O2被氧化成O2，根据化合价升降法进行配平，其离子反应方程式为2CeO2H 2O26H =2Ce3 4H 2OO 2。(3)该反应的离子方程式为 Ce(BF4)3(s)
21、3K (aq)=3KBF4(s)Ce 3 (aq)，平衡常数 K 。cCe3 c3K cCe3 c3BF 4c3K c3BF 4 KspCeBF43KspKBF43 ab3(5)获 得 Ce(OH)3沉 淀 ， c(OH ) molL 1 2.010 5 3KspCeOH3cCe3 38.0 10 211.0 1.0 6molL1 ，pOHlg c(OH )4.7，即 pH9.3，pH 应大于 9.3。(6)NaClO 作氧化剂，把 Ce(OH)3氧化成 Ce(OH)4，自身被还原成 Cl ，根据化合价升降法进行配平，化学方程式为 2Ce(OH)3NaClOH 2O=2Ce(OH)4NaCl。(7)根据信息，CO 与氧气反应生成 CO2，两式相加得到：2 xCOCeO 2=CeO2(1 x)2 xCO2。
