2022年高考化学一轮复习 第七单元 金属及其化合物 小专题七 化学工艺流程题的突破策略课时练

2022年高考化学一轮复习 第七单元 金属及其化合物 小专题七 化学工艺流程题的突破策略课时练1工业上由黄铜矿(主要成分CuFeS2)冶炼铜的主要流程如下：(1)气体A中的大气污染物可选用下列试剂中的_吸收。a浓H2SO4 b稀HNO3cNaOH溶液 d氨水(1) 用稀H2SO4浸泡熔渣B，取少量所得溶液，滴加KSCN溶液后呈红色，说明溶液中存在_(填离子符号)，检验溶液中还存在Fe2的方法是_(注明试剂、现象)。(3)由泡铜冶炼粗铜的化学反应方程式为_。(4)取一定量的泡铜，加入1 L 0.6 molL1HNO3溶液恰好完全溶解，同时放出2240 mL NO气体(标准状况)，另取等量的泡铜，用足量的H2还原，得到的铜的质量为_g。2(2018届东北三省四市联合体一模)镁的化合物在化工生产和药物合成上有重要用途。某兴趣小组以一种工业废渣(主要成分为MgCO3、MgSiO3和少量Fe的氧化物)为原料制备MgCO33H2O。实验过程如下：(1)滤渣的成分为_(填化学式)，过滤装置在使用一段时间后需用NaOH溶液清洗，用化学方程式表示其清洗原理：_。(2)加入H2O2的目的是_，一段时间后，溶液中有气泡出现并放热，则产生气泡的原因是_。(3)萃取分液中要用到分液漏斗，分液漏斗在使用前须洗干净并_。萃取分液的目的是_(填序号)。A除去水溶液中的铁离子B增加镁离子在水中的溶解性C富集铁元素，可以回收利用(4)萃取后得到的水溶液制备MgCO33H2O的实验操作：边搅拌边向溶液中滴加Na2CO3溶液至有大量沉淀生成，静置，_，确定沉淀完全后，过滤、_，得到MgCO33H2O。3(2018届河北衡水武邑中学调研)KMnO4和MnO2都是重要的化学物质，在实验室可以作氧化剂和催化剂。某学习小组对两种物质的制备和性质探究如下：.MnO2的制备：该学习小组设计了将粗MnO2(含有较多的MnO、MnCO3和Fe2O3)样品转化为纯MnO2的实验，其工艺流程如下：请回答下列问题：(1)第步操作中，生成CO2的化学方程式为_。(2)第步操作中，NaClO3氧化MnSO4的离子方程式为_。(3)第步操作中，最终得到的固体除NaClO3外，还一定含有下列物质中的_(填序号)。aNaCl bNaClO cNaClO4 dNaOH(4)为得到纯净的MnO2，须将过滤后的MnO2合并后进行洗涤。洗涤沉淀所用的玻璃仪器有_，判断是否洗涤干净可选用的试剂是_(填化学式)。(5)NaClO3和MnO2在一定条件下都可以氧化浓盐酸制取氯气，制取等量的氯气消耗NaClO3与MnO2的物质的量之比为_。(6)工业上可以以石墨为电极电解酸化的硫酸锰制取二氧化锰，该过程的阳极反应式为_。.KMnO4的制备和性质：(7)实验室由二氧化锰制备高锰酸钾可分两步进行：第一步：MnO2与KOH共熔并通入氧气：2MnO24KOHO22K2MnO42H2O；第二步：通入CO2，可使K2MnO4发生歧化反应生成KMnO4和MnO2。第二步完成反应时，转化为KMnO4的K2MnO4占其全部的百分率约为_(精确到0.1%)。4(2018届河北石家庄二中模拟)某工厂用一固体废渣(主要成分为Al2O3Cr2O3，还含有FeO、SiO2)为主要原料回收利用，生产红矾钠晶体(Na2Cr2O72H2O)，同时制备明矾KAl(SO4)212H2O。其主要工艺流程如下：已知：NaBiO3不溶于冷水，在碱性条件下能将Cr3氧化为CrO。(1) 、的目的是_。(2) 实验室中操作的名称为_。(3) 已知：KspFe(OH)33.01039，KspAl(OH)311033。当pH5.6时Cr(OH)3开始沉淀。室温下，中需调节溶液pH范围为_(杂质离子浓度小于1106 molL1视为沉淀完全)。(4)写出中发生反应的离子方程式：_。(5)中酸化是用硫酸而不用盐酸酸化，理由是_(结合化学方程式回答)。(6) 写出溶液F和硫酸溶液反应的离子方程式：_，若用足量二氧化碳通入F中，则生成的溶液中离子浓度关系为_。5(2018届湖北联考)镁在工业、医疗等领域均有重要用途。某化学小组利用硼砂工厂的固体废弃物(主要含有MgCO3、MgSiO3、Al2O3和Fe2O3等)设计了回收其中镁的工艺流程：(1)酸浸前，将固体废弃物研磨的目的是_，为达到此目的，还可以采取的措施是_(任写一条)。(2)酸浸时，生成滤渣1的离子方程式为_。(3)第一次调节pH的目的是_。当加入氨水使Al3开始沉淀时，溶液中为_。已知KspFe(OH)3 41038，KspAl(OH)3 11033。(4)设计简单方案分离滤渣2，简述实验过程：_。(5)滤液3中可回收利用的物质主要是_(填化学式)，其阳离子的电子式为_。(6)写出工业上从滤渣3中获得镁锭的所有反应的化学方程式：_。6(2017届江苏南京、盐城二模)硫酸锌可用于制造锌钡白、印染媒染剂等。用锌白矿(主要成分为ZnO，还含有Fe2O3、CuO、SiO2等杂质)制备ZnSO4 7H2O的流程如下：相关金属离子生成氢氧化物沉淀的pH(开始沉淀的pH按金属离子浓度为1.0 molL1计算)如下表：金属离子开始沉淀的pH沉淀完全的pHFe31.13.2Fe25.88.8Zn26.48.0(1)“滤渣1”的主要成分为_(填化学式)。“酸浸”过程中，提高锌元素浸出率的措施有：适当提高酸的浓度、_(填一种)。(2)“置换”过程中，加入适量的锌粉，除与溶液中的Fe3、H反应外，另一主要反应的化学方程式为_。(3)“氧化”一步中，发生反应的离子方程式为_。溶液pH控制在3.2,6.4)之间的目的是_。(4)“母液”中含有的盐类物质有_ (填化学式)。7(2018届湖南株洲质检)常用于印染工业的连二亚硫酸钠(Na2S2O4)俗称保险粉，可溶于水，但不溶于甲醇，其固体受热、遇水都会发生反应放出大量的热，甚至引起燃烧，工业制备流程如下：请回答下列问题：(1)保险粉应如何保存？_(填一个注意事项)。(2)由锌块制备锌粉的目的是_；向锌液中鼓入M气体，使液态锌雾化，冷却得到粒度约为180 m(1 m106 m)的锌粉。鼓入的气体M为常见的双原子单质分子，则M的化学式为_；分散系A为_(填“溶液”“胶体”或“悬浊液”)。(3)流程的化学方程式为_。(4)流程的分离方法步骤为_、洗涤、干燥，其中洗涤所用试剂是_；实验室加入NaCl固体的作用是_。(5)保险粉可以用于除去废水中的重铬酸根离子(Cr2O被转化为Cr3，S2O被转化为SO)，这是目前除去酸性废水中重铬酸根离子的有效方法之一，写出该反应的离子方程式：_。(6)保险粉在空气中容易吸收氧气而发生氧化。其化学方程式为2Na2S2O4O2H2O=4NaHSO3或Na2S2O4O2H2O=NaHSO3NaHSO4。若在此条件下NaHSO3不会被氧化，请设计实验证明氧化时发生的反应是：_。小专题七化学工艺流程题的突破策略1(1)cd(2)Fe3取少量溶液，滴加2滴KMnO4溶液，KMnO4溶液紫色褪去(3)3Cu2O2AlAl2O36Cu(4)16解析：(1)由流程图转化关系可知，气体A中的大气污染物主要是二氧化硫，故应选择能吸收二氧化硫，且不产生新污染气体的试剂。浓H2SO4不能吸收二氧化硫，故a错误；稀HNO3可以吸收二氧化硫，但生成NO污染大气，故b错误；NaOH溶液与二氧化硫反应生成亚硫酸钠，故c正确；氨水与二氧化硫反应生成亚硫酸铵，故d正确。(2)用稀H2SO4浸泡熔渣B，取少量所得溶液，滴加KSCN溶液后呈红色，说明含有Fe3；Fe2具有还原性，可以利用KMnO4溶液检验，取少量溶液，滴加2滴(或少量)KMnO4溶液，KMnO4溶液紫色褪去。(3)由流程图转化可知，Cu2O与Al反应置换反应生成Al2O3与Cu，反应方程式为3Cu2O2AlAl2O36Cu。(4)取一定量的泡铜，加入1 L 0.6 molL1HNO3溶液恰好完全溶解，同时放出2240 mL NO气体(标准状况)即0.1 mol，所得溶液的溶质为Cu(NO3)2，根据氮元素守恒可知，溶液中NO的物质的量为0.6 mol0.1 mol0.5 mol，所以溶液中Cu2的质量为 g16 g，所以另取等量的泡铜，用足量的H2还原，得到的铜的质量也应为16 g。2(1)H2SiO3H2SiO32NaOH=Na2SiO32H2O(2)将Fe2氧化成Fe3Fe3催化H2O2分解(3)检漏AC(4)向上层清液中滴加Na2CO3溶液，若无沉淀生成用水洗涤固体23次低温干燥解析：由题意及流程图可知，向废渣中加入40%H2SO4进行酸溶，MgCO3和少量Fe的氧化物溶解，MgSiO3与硫酸反应生成H2SiO3沉淀；过滤后向所得溶液中加30%H2O2，Fe2被氧化为Fe3，然后加入有机萃取剂将Fe3分离出去；最后溶液经过一系列处理，得到MgCO33H2O。3(1)MnCO3H2SO4=MnSO4H2OCO2(2)2ClO5Mn24H2O=Cl25MnO28H(3)ad(4)烧杯、漏斗、玻璃棒BaCl2溶液(5)13(6)Mn22e2H2O=MnO24H(7)66.7%解析：(3)第步操作中氯气与氢氧化钠反应生成氯酸钠、氯化钠和水，又因为氢氧化钠过量，则最终得到的固体除NaClO3外，还一定含有氯化钠和氢氧化钠。(4)洗涤沉淀后的滤液中含有SO，可通过检验SO判断沉淀是否洗涤干净，检验SO可选用的试剂是BaCl2溶液。(5)NaClO3的还原产物是氯气，HCl的氧化产物也是氯气，1 mol NaClO3对应3 mol Cl2；MnO2的还原产物是Mn2，1 mol MnO2对应1 mol Cl2，因此制取等量的氯气消耗NaClO3与MnO2的物质的量之比为13。(6)电解池中阳极失去电子，发生氧化反应，则该电解池中阳极是Mn2放电，阳极反应式为Mn22e2H2O=MnO24H。(7)Mn元素化合价从6价部分升高到7价，部分降低到4价，因此根据电子得失守恒可知生成的KMnO4和MnO2的物质的量之比为21，所以第二步完成反应时，转化为KMnO4的K2MnO4占其全部的百分率为100%66.7%。4(1)使Fe2转化为Fe3，并调节pH使Fe3和Al3完全沉淀，与铬元素完全分离(2)蒸发浓缩，冷却结晶，过滤(3)5.0pHc(HCO)c(OH)c(H)c(CO)解析：固体废渣的主要成分为Al2O3Cr2O3，还含有FeO、SiO2，向废渣中加入过量的硫酸，氧化铝、氧化亚铁和Cr2O3与硫酸反应生成硫酸铝、硫酸亚铁和硫酸铬，SiO2与硫酸不反应，过滤，得到的固体A为SiO2，溶液B为硫酸铝、硫酸亚铁和硫酸铬及硫酸的混合溶液，加入H2O2将Fe2氧化成Fe3，调节pH形成氢氧化铝和氢氧化铁沉淀，过滤，得到的固体C为氢氧化铁和氢氧化铝的混合物，溶液D为硫酸铬溶液，向固体C中加入过量的KOH溶液，得到氢氧化铁沉淀和偏铝酸钾溶液，固体E为氢氧化铁，溶液F为偏铝酸钾溶液，加入稀硫酸，然后蒸发浓缩，冷却结晶，过滤得到明矾；向溶液D中加入过量的NaOH溶液和NaBiO3，发生氧化还原反应生成Bi(OH)3固体和Na2CrO4溶液，溶液G为Na2CrO4溶液，然后酸化得到Na2Cr2O7溶液和Na2SO4溶液，最终得到红矾钠晶体。(3)Al3完全除去时c(OH)311027，c(OH)109 molL1，此时溶液pH5.0，Fe3完全除去时c(OH)331033，c(OH)1.41011 molL1，此时溶液pH3.1，而pH5.6时Cr(OH)3开始沉淀，所以调节溶液的pH范围为5.0pHc(HCO)c(OH)c(H)c(CO)。5(1)加快浸出速率提高反应温度或适当增大硫酸浓度(或其他合理答案)(2)MgSiO32H=Mg2H2SiO3(3)使Fe3、Al3沉淀从而分离出来4.0105(4)将滤渣2溶于适量氢氧化钠溶液，过滤得Fe(OH)3，另向滤液中通入过量CO2，过滤得Al(OH)3(5)(NH4)2SO4(6)Mg(OH)22HCl=MgCl22H2O、MgCl2(熔融)MgCl2解析：(2)MgCO3、MgSiO3、Al2O3、Fe2O3能与硫酸反应，生成了MgSO4、Al2(SO4)3、Fe2(SO4)3以及H2SiO3沉淀，酸浸时，生成滤渣1的离子方程式为MgSiO32H=Mg2H2SiO3。(3)滤液1中含有MgSO4、Al2(SO4)3和Fe2(SO4)3，根据阳离子以氢氧化物形式完全沉淀时溶液的pH，在调节pH至5.0时，Fe3和Al3已经完全沉淀，滤渣2的主要成分是Fe(OH)3、Al(OH)3，第一次调节pH的目的是使Fe3、Al3沉淀从而分离出来；当加入氨水使Al3开始沉淀时，溶液中4.0105。(4)滤渣2的主要成分是Fe(OH)3、Al(OH)3，利用Al(OH)3 具有两性，分离操作：将滤渣2溶于适量氢氧化钠溶液，过滤得Fe(OH)3；向滤液中通入过量CO2，过滤得Al(OH)3。(5)上述过滤后滤液中阴离子主要是SO，加入NH3H2O后调节pH使Mg2完全沉淀，溶质主要成分是(NH4)2SO4。(6)滤渣3为Mg(OH)2，工业上从滤渣3生产镁锭的反应为Mg(OH)22HCl=MgCl22H2O、MgCl2(熔融)MgCl2。6(1)SiO2粉碎锌白矿(或充分搅拌浆料、适当加热等)(2)ZnCuSO4=CuZnSO4(3)3Fe2MnO7ZnO9H=3Fe(OH)3MnO27Zn2使Fe3沉淀完全，而Zn2不沉淀，MnO变为MnO2沉淀，避免引入杂质(4)ZnSO4、K2SO4解析：锌白矿中加入稀硫酸浸取，ZnO、Fe2O3、CuO分别和稀硫酸反应生成ZnSO4、Fe2(SO4)3、CuSO4，SiO2和稀硫酸不反应，然后过滤，得到的滤液中含有ZnSO4、Fe2(SO4)3、CuSO4、H2SO4，向滤液中加入Zn，将Fe3还原为Fe2，且得到Cu，然后过滤，得到的滤液中含有ZnSO4、FeSO4，向滤液中加入高锰酸钾，高锰酸钾将Fe2氧化为Fe3，向溶液中加入适量氧化锌，调节溶液pH，使铁离子转化为氢氧化铁沉淀，过滤，得到的滤液中含有ZnSO4，将溶液蒸发浓缩、冷却结晶、过滤、洗涤、干燥得到ZnSO47H2O。7(1)密封、阴凉处保存(或其他合理答案)(2)增大锌反应的表面枳，加快化学反应速率N2悬浊液(3)Zn2SO2=ZnS2O4(4)过滤 甲醇降低Na2S2O4的溶解度或增大Na浓度，便于Na2S2O4结晶析出(5)Cr2OS2O6H=2Cr32SO3H2O (6)取少许固体溶于水中，加入BaCl2溶液，有白色沉淀产生，则证明是解析：锌块加热熔化，向锌液中鼓入M气体，使液态锌雾化，冷却得到锌粉，加水形成分散系，再通入二氧化硫反应得到ZnS2O4，加入NaOH溶液反应得到氢氧化锌沉淀、Na2S2O4，最后加入NaCl降低Na2S2O4的溶解度，析出Na2S2O4，溶液D中含有NaCl。(1)根据题目的信息，保险粉受热、遇水都会发生分解反应放出大量的热，甚至引起燃烧，所以保险粉要密封、阴凉处保存。(4)流程是分离固体与溶液，分离方法为过滤、洗涤、干燥，为减少溶解导致的损失，用甲醇洗涤，过滤前加入NaCl增大Na浓度，便于Na2S2O4结晶析出。(6)反应与反应中都生成亚硫酸氢钠，而反应中还生成硫酸氢钠，硫酸氢钠在水溶液中完全电离产生氢离子、钠离子和硫酸根离子，可以通过检验产物中是否存在硫酸根离子来证明发生的反应是。