2024年高考化學二輪復習專題10 化學工藝流程(題型突破)(練習)

專題10化學工藝流程(題型突破)目錄TOC\o"1-1"\p""\h\z\u題型01化學工藝流程與物質制備題型02化學工藝流程與反應原理題型03化學工藝流程與物質提純題型01化學工藝流程與物質制備1．(2024·浙江省衢州、麗水、湖州三地市教學質量檢測)硝基乙烷可用作硝化纖維、染料等的溶劑和火箭的燃料，也可用于合成農藥、醫(yī)藥等。硫酸二乙酯硝化法是合成硝基乙烷的重要方法，工藝流程示意圖如下：已知：硫酸結構簡式為請回答：(1)步驟①的化學方程式。(2)下列有關說法不正確的是___________。A．硫酸氫乙酯具有酸性B．相同溫度下，硫酸二乙酯在水中的溶解性大于硫酸C．NaNO2具有一定毒性，不能作為食品添加劑使用D．若③中硫酸二乙酯和NaNO2等物質的量反應，則A化學式為CH3CH2OSO2ONa(3)硫酸氫乙酯沸點為280℃，硫酸二乙酯的沸點為208℃，試從結構角度分析硫酸氫乙酯沸點高于硫酸二乙酯的原因。(4)設計實驗驗證固體NaNO2有還原性(可供選擇的試劑有：酸性KMnO4溶液、KI溶液、H2O2溶液、FeSO4溶液)；寫出實驗過程中涉及的離子反應方程式。2．(2024·重慶市名校聯(lián)盟高三聯(lián)考)I．由硫鐵礦燒渣(主要成分為Fe2O3、Fe3O4、Al2O3和SiO2)得到綠礬(FeSO4·7H2O)，然后制取透明氧化鐵顏料的流程如下：已知：①透明氧化鐵又稱納米氧化鐵，粒子直徑微小(10~90nm)，包括氧化鐵黃(FeOOH)和氧化鐵紅(Fe2O3)，難溶于水，在堿性條件下非常穩(wěn)定；②Fe3+能將FeS2中的硫元素氧化為+6價。回答下列問題：(1)FeS2的電子式為。(2)“濾渣”中的主要成分是。(3)“還原”過程中涉及的離子方程式為。(4)流程中“”環(huán)節(jié)的目的是。(5)“沉淀”采用分批加入KOH溶液，并不斷攪拌，這樣操作不但可以得到色澤純正的氫氧化鐵，而且還可以。(6)可用分光光度法測定制得的透明氧化鐵中氧化鐵黃和氧化鐵紅的含量。已知Fe(SCN)3的吸光度A(對特定波長光的吸收程度)與Fe3+標準溶液濃度的關系如圖所示：稱取3.47g透明氧化鐵，用稀硫酸溶解并定容至1L，準確移取該溶液10.00mL，加入足量KSCN溶液，再用蒸餾水定容至100mL。測得溶液吸光度A=0.8，則透明氧化鐵中氧化鐵紅(Fe2O3)的質量分數(shù)為%(保留小數(shù)點后一位)。Ⅱ．氧化亞銅(Cu2O)用途廣泛，干法生產Cu2O粉末的主要工藝流程如下：(7)粉碎機中，發(fā)生的變化屬于(填“物理變化”或“化學變化”)。(8)800~900℃時，煅燒爐中發(fā)生化合反應，該反應的化學方程式為。3．磷酸鐵被廣泛用于作電極材料，以下為制備磷酸鐵的工藝流程圖，回答問題：(1)氧化槽中發(fā)生反應的離子方程式為_______。(2)過濾器采用真空狀態(tài)的優(yōu)點為：_______。(3)洗滌槽中熱水主要是洗滌磷酸鐵表面殘留的_______(填寫離子符號)，檢驗磷酸鐵是否洗滌干凈的實驗操作：_______。(4)為研究溶液與金屬反應，某同學設計如下實驗流程圖，并記錄相關現(xiàn)象實驗1中生成紅褐色沉淀和氣體的化學方程式是_______。實驗2的現(xiàn)象紅色褪去，該同學提出猜想：①氯水與反應，使生成硫氰合鐵的絡合反應逆向進行。②你還可能提出的猜想是(結合化學平衡原理答題)：_______。該同學預設計如下實驗流程圖來驗證猜想，其中A是_______；B是_______(填寫化學式)。4．(2023·廣東省肇慶市二模)輝銅礦主要成分Cu2S，此外還含有少量SiO2、Fe2O3等雜質，軟錳礦主要含有MnO2，以及少量SiO2、Fe2O3等雜質。研究人員開發(fā)綜合利用這兩種資源，用同槽酸浸濕法冶煉工藝，制備硫酸錳和堿式碳酸銅。主要工藝流程如下：已知：①MnO2有較強的氧化性，能將Cu+氧化成Cu2+②[Cu(NH3)4]SO4常溫穩(wěn)定，在熱水溶液中會分解生成NH3③部分金屬陽離子生成氫氧化物沉淀的pH范圍(開始沉淀和完全沉淀的pH)：Fe3+：1.5～3.2Mn2+：8.3～9.8Cu2+：4.4~6.4。(1)實驗室配制250mL4.8mol/L的稀硫酸，所需的玻璃儀器除玻璃棒、量筒、燒杯以外還需要_______。(2)酸浸時，為了提高浸取率可采取的措施有_______(任寫一點)。(3)酸浸時，得到浸出液中主要含有CuSO4、MnSO4等。寫出該反應的化學方程式_______。(4)調節(jié)浸出液pH=4的作用是_______。(5)本工藝中可循環(huán)使用的物質是(寫化學式)_______。(6)獲得的MnSO4·H2O晶體后常用酒精洗滌，優(yōu)點是_______。(7)用標準的BaCl2溶液測定樣品中MnSO4·H2O質量分數(shù)時，發(fā)現(xiàn)樣品純度大于100%(測定過程中產生的誤差可忽略)其可能原因有_______(任寫一種)。5．(2023·湖南省常德市一模)釩鈦系SCR催化劑主要包含T、V2O5、WO3。從廢SCR催化劑中回收T、V2O5、WO3的某種工藝部分流程如下：(1)“堿浸”選擇高溫的目的是_________。T元素可以形成多種配合物，在配合物T中，提供孤電子對的是_________原子，原因是_________。(2)鈦酸鈉_________(填“難”或“易”)溶于水。鈦酸鈉有多種存在形態(tài)，其中較為常見的一種是Na2T，則將其化學式寫成氧化物的形式為_________。在酸洗過程中Na2T轉化為H2T的化學方程式為_________。(3)釩鎢溶液中鎢元素以WO42-的形式存在，調節(jié)為2~3，溶液中的WO42-會轉化為H2W12O406-，再經萃取、反萃取等過程可制得WO3。寫出WO42-轉化為H2W12O406-的離子方程式_________。(4)為測定廢催化劑中V2O5的含量，現(xiàn)進行如下實驗：準確稱取5.000廢催化劑樣品于燒杯中，加入足量質量分數(shù)為50%的硫酸，加熱，冷卻后將溶液移入容量瓶中，加水定容。準確量取溶液于錐形瓶中，滴加2~3滴指示劑，用濃度為的NH4)2標準溶液進行滴定，恰好完全反應時消耗標準溶液的體積為。實驗過程中，V元素最終轉化為V3+，計算廢催化劑中V2O5的含量為_________(以百分數(shù)表示，廢催化劑中其他成分對測定無影響)。題型02化學工藝流程與反應原理1．(2024·河南三門峽高三階段性考試)分銅液凈化渣主要含銅、碲(Te)、銻(Sb)、砷(As)等元素的化合物，一種回收工藝流程如圖：已知：①“堿浸”時，銅、銻轉化為難溶氫氧化物或氧化物，堿浸液含有Na2TeO3、Na3AsO4。②“酸浸”時，銻元素發(fā)生反應生成難溶的Sb2O(SO4)4浸渣。回答下列問題：(1)As位于第四周期VA族，基態(tài)As的價層電子排布式為。(2)“堿浸”時，TeO2與NaOH反應的離子方程式為。(3)向堿浸液中加入鹽酸調節(jié)pH=4，有TeO2析出，分離出TeO2的操作是。濾液中As元素最主要的存在形式為。(填標號)(25℃，H3AsO4的各級電離常數(shù)為Ka1=6.3×10-3，Ka2=1.0×10-7，Ka3=3.2×10-12)A．H3AsO4B．H2AsO4-

C．HAsO42-

D．AsO43-(4)①Sb2O(SO4)4中，Sb的化合價為。②“氯鹽酸浸”時，通入SO2的目的是。(5)“水解”時，生成SbOCl的化學方程式為。(6)TeO2可用作電子元件材料，熔點為733℃，TeO2晶胞是長方體結構如圖。碲的配位數(shù)為。已知NA為阿伏加德羅常數(shù)的值，則該晶體的密度為g/cm3。2．(2024·四川遂寧高三期中)HDS催化劑廣泛用于石油煉制和化學工業(yè)生產中，通常利用加堿焙燒—水浸取法從HDS廢催化劑(主要成分為MoS、NiS、V2O5、Al2O3)中提取貴重金屬釩和鉬，其工藝流程如圖所示。已知：I．焙燒時MoO3、V2O5、Al2O3均可與純堿反應生成對應的鈉鹽，而NiO不行。II．高溫下NH4VO3易分解，分解產物常含N2和NH3兩種含氮元素的氣體。III．Ksp(CuS)=6×10-36；K1(H2S)=1×10-7、K2(H2S)=6×10-15。請回答下列問題：(1)流程的“氣體”中含有二氧化碳，寫出二氧化碳的一種用途：。(2)請寫出“焙燒”過程中Al2O3及MoS分別與純堿反應的化學方程式：，。(3)“浸渣”的成分為(填化學式)；“濾液2”中的成分除了Na2MoO4外，還含有(填化學式)。(4)“沉釩”時提釩率隨初始釩的濃度及氯化銨的加入量的關系如圖所示，則選擇的初始釩的濃度和NH4Cl的加入量分別為、。(5)在實際工業(yè)生產中，“沉鉬”前要加入NH4HS除掉溶液中微量的Cu2+，反應Cu2++HS－=CuS+H+的平衡常數(shù)K=。(6)“沉釩”時生成NH4VO3沉淀，請寫出“煅燒”中發(fā)生反應的化學方程式：。3．(2024·河北張家口張垣聯(lián)盟高三聯(lián)考)金屬錸(Re)是重要的新興金屬，應用于國防、石油化工以及電子制造等領域，通過還原高錸酸銨(NH4ReO4)可制取金屬錸。以鉬精礦(主要成分為鉬的硫化物和少量錸的硫化物)制取高錸酸銨的流程如下圖所示?；卮鹣铝袉栴}：(1)“焙燒”過程加入生石灰的目的。(2)“焙燒”常采用高壓空氣、逆流操作(空氣從培燒爐下部通入，礦粉從中上部加入)，這樣操作的目的是，請再舉出一項提高“焙燒”效率的合理措施：。(3)“浸出”中，浸出率與溫度的關系如下左圖所示，浸出率與硫酸濃度的關系如下右圖所示。工業(yè)生產應選擇的適宜條件是。(4)“萃取”機理為：，則“反萃取”對應的離子方程式為。(5)硫酸錸(IV)銨[(NH4)aReb(SO4)c·mH2O]是制備高純錸的基礎產品，為測定其組成進行如下實驗：①稱取3.300g樣品配成100mL溶液M。②取10.00mL溶液M，用0.05mol/L的BaCl2標準溶液滴定，恰好完全沉淀，進行三次平行實驗，平均消耗40.00mLBaCl2標準溶液。③另取10.00mL溶液M，加足量濃NaOH溶液并加熱，生成標準狀況下氣體44.80mL。通過計算可知錸的物質的量為，確定硫酸錸銨的化學式為。4．(2024·山西呂梁高三階段性測試)8月1日起，為了國家信息安全，我國禁止鎵和鍺的出口，鍺是一種重要的半導體材料，工業(yè)上用精硫鍺礦(主要成分為GeS2)制取高純度鍺的工藝流程如圖所示：(1)COCl2分子中各原子均達到8電子穩(wěn)定結構，其結構式為。(2)800℃升華時通入N2的目的是：、。(3)酸浸時Ge、S元素均被氧化到最高價態(tài)，寫出該反應的離子方程式：，酸浸時溫度不能過高的原因是。(4)GeCl4易水解生成GeCl4·nH2O，證明GeCl4·nH2O沉淀洗滌干凈的方法是。(5)測定錯的含量：稱取0.5500g鍺樣品，加入雙氧水溶解，再加入鹽酸生成，以淀粉為指示劑，用的碘酸鉀標準溶液滴定，消耗碘酸鉀的體積為24.80mL。已知：酸性條件下IO3-，能將氧化為，①在滴定過程中依次發(fā)生的離子方程式為：、，②該樣品中儲的質量分數(shù)是%(精確到0.01%)。5．金屬鈦(Ti)因其硬度大、熔點高、常溫時耐酸堿腐蝕而被廣泛用作高新科技材料，被譽為“未來金屬”。以鈦鐵礦(主要成分FeTiO3，鈦酸亞鐵)為主要原料冶煉金屬鈦同時獲得副產品甲的工業(yè)生產流程如下：回答下列問題：(1)鈦鐵礦和濃硫酸反應的產物之一是TiOSO4，反應中無氣體生成。副產品甲陽離子是________。(2)上述生產流程中加入鐵屑的目的是____________________________。(3)此時溶液Ⅰ中含有Fe2＋、TiO2＋和少量Mg2＋等陽離子。常溫下，其對應氫氧化物的Ksp如下表所示。氫氧化物Fe(OH)2TiO(OH)2Mg(OH)2Ksp8.0×10－161.0×10－291.8×10－11①常溫下，若所得溶液中Mg2＋的物質的量濃度為0.0018mol·L－1，當溶液的pH等于________時，Mg(OH)2開始沉淀。②若將含有Fe2＋、TiO2＋和Mg2＋的溶液加水稀釋，立即析出大量白色沉淀，寫出該反應的離子方程式：________________________。(4)Mg還原TiCl4過程中必須在1070K的溫度下進行，你認為還應該控制的反應條件是__________________。(5)在800～1000℃時電解TiO2也可制得海綿鈦，裝置如下圖所示。圖中b是電源的________極，陰極的電極反應式________。題型03化學工藝流程與物質提純1．(2024·河北邢臺五岳聯(lián)盟高三聯(lián)考)過硫酸銨[(NH4)2S2O8]是一種重要的氧化劑、漂白劑。工業(yè)上用粗硫酸銨(雜質主要為含鐵化合物)生產過硫酸銨的一種工藝流程如圖所示。已知：(NH4)2S2O8具有強氧化性和腐蝕性，0℃時在水中的溶解度為58.2g，微溶于乙醇，不溶于丙酮?；卮鹣铝袉栴}：(1)(NH4)2S2O8中S元素的化合價為該物質中N、O、S元素的第一電離能由大到小的順序是。(2)用離子方程式表示(NH4)2SO4溶液呈酸性的原因：。(3)若將等體積、等濃度的氨水和稀硫酸混合后，混合溶液的主要溶質為(填化學式)，混合溶液中各離子的濃度由大到小的順序為。(4)FeOOH可用于脫除H2S，其產物為FeSSH，常溫下，F(xiàn)eSSH經空氣氧化可再生出FeOOH，從而循環(huán)使用。寫出FeOOH再生的化學方程式：。(5)降溫結晶后所得(NH4)2S2O8晶體經過濾、(填試劑名稱)洗滌、干燥可得純凈的(NH4)2S2O8晶體，寫出在實驗室中洗滌(NH4)2S2O8晶體的操作：。2．(2024·浙江金華一中高三期中)工業(yè)上用黃銅礦(主要成分是CuFeS2，還含有少量SiO2)制備CuCl的工藝流程如圖：(1)已知在水溶液中存在平衡：CuCl+2Cl-[CuCl3]2-(無色)?！斑€原”的離子方程式為。(2)關于該工藝流程，下列說法正確的是_____。A．“浸取”時離子方程式為CuFeS2+4O2=Cu2++Fe2++2SO42-B．“一系列操作”是加入大量的水、過濾、用無水乙醇洗滌、真空干燥C．“濾渣②”主要成分是CuClD．“還原”時當溶液變?yōu)闊o色時，表明“還原”進行完全(3)CuCl是一種難溶于水和乙醇的白色固體，但其易溶于氨水的原因是。(4)濾渣①的主要成分是(填寫化學式)。設計實驗驗證濾渣①中的陽離子。3．(2024·重慶沙坪壩重慶八中高三期中)電解金屬錳陽極渣(主要成分MnO2，雜質為PbCO3、Fe2O3、CuO)和黃鐵礦(FeS2)為原料可制備Mn3O4，其流程如圖所示：已知：室溫下CaF2和MnF2均難溶于水且前者的溶解度更小?；卮鹣铝袉栴}：(1)基態(tài)Mn原子的價電子的軌道表示式為。(2)“酸浸”過程中，所用的稀酸X是(填化學式)。(3)“酸浸”過程中的質量濃度、Mn浸出率與時間的關系如圖所示。20~80min，浸出Mn元素的主要離子方程式為。80~100min時，濃度上升的原因可能是。(4)“除Fe、Cu”過程中依次加入的試劑Y、Z為___________(填序號)。A．H2O2、NH3·H2OB．KMnO4、CaO C．SO2、MnCO3 D．H2O2、CaCO3(5)“凈化”中加入MnF2的目的是除去，其反應的離子方程式為。(6)硫酸錳在空氣中加熱可以生產相應的氧化物，稱取151mg硫酸錳充分煅燒后刷余固體的質量為79mg，則此時固體的化學式為。下圖為不同溫度下硫酸錳隔絕空氣焙燒2小時后殘留固體的X-射線衍射圖，若由MnSO4固體制取活性Mn2O3方案為：將MnSO4固體置于可控溫度的反應管中，，將Mn2O3冷卻、研磨、密封包裝。(可選用的試劑有：1mol/LBaCl2溶液，1mol/LNaOH溶液)4．(2023·廣東省肇慶市二模)輝銅礦主要成分Cu2S，此外還含有少量SiO2、Fe2O3等雜質，軟錳礦主要含有MnO2，以及少量SiO2、Fe2O3等雜質。研究人員開發(fā)綜合利用這兩種資源，用同槽酸浸濕法冶煉工藝，制備硫酸錳和堿式碳酸銅。主要工藝流程如下：已知：①MnO2有較強的氧化性，能將Cu+氧化成Cu2+②[Cu(NH3)4]SO4常溫穩(wěn)定，在熱水溶液中會分解生成NH3③部分金屬陽離子生成氫氧化物沉淀的pH范圍(開始沉淀和完全沉淀的pH)：Fe3+：1.5～3.2Mn2+：8.3～9.8Cu2+：4.4~6.4。(1)實驗室配制250mL4.8mol/L的稀硫酸，所需的玻璃儀器除玻璃棒、量筒、燒杯以外還需要_______。(2)酸浸時，為了提高浸取率可采取的措施有_______(任寫一點)。(3)酸浸時，得到浸出液中主要含有CuSO4、MnSO4等。寫出該反應的化學方程式_______。(4)調節(jié)浸出液pH=4的作用是_______。(5)本工藝中可循環(huán)使用的物質是(寫化學式)_______。(6)獲得的MnSO4·H2O晶體后常用酒精洗滌，優(yōu)點是_______。(7)用標準的BaCl2溶液測定樣品中MnSO4·H2O質量分數(shù)時，發(fā)現(xiàn)樣品純度大于100%(測定過程中產生的誤差可忽略)其可能原因有_______(任寫一種)。5．(2023·湖南省常德市一模)釩鈦系SCR催化劑主要包含T、V2O5、WO3。從廢SCR催化劑中回收T、V2O5、WO3的某種