2019-2020年高考化学 工艺流程专题训练一.doc

2019-2020年高考化学 工艺流程专题训练一1 已知：硼镁矿主要成分为Mg2B2O5H2O，硼砂的化学式为Na2B4O710H2O利用硼镁矿制取金属镁及粗硼的工艺流程为：回答下列有关问题：（1）硼砂中B的化合价为，将硼砂溶于热水后，常用稀H2SO4调pH=23制取H3BO3，该反应的离子方程式为（2）MgCl27H2O需要在HCl氛围中加热，其目的是若用惰性电极电解MgCl2溶液，其阴极反应式为（3）镁H2O2酸性燃料电池的反应原理为 Mg+H2O2+2H+Mg2+2H2O，则正极反应式为常温下，若起始电解质溶液pH=1，则pH=2时，溶液中Mg2+浓度为_当溶液pH=6时，（填“有”或“没有”）Mg（OH）2沉淀析出（已知KspMg（OH）2=5.61012）（4）制得的粗硼在一定条件下生成BI3，BI3加热分解可以得到纯净的单质硼现将0.020g粗硼制成的BI3完全分解，生成的I2用0.30molL1Na2S2O3溶液滴定至终点，消耗Na2S2O3溶液18.00mL该粗硼样品的纯度为（提示：I2+2S2O2I+S4O）（结果保留一位小数） 2 高效净水剂聚合氯化铝铁（PAFC）的组成可表示为AlFe（OH）nCl6nm，该物质广泛应用于日常生活用水和工业废水的处理（1）为检测PAFC中铝和铁元素的含量，采用如图所示流程进行回答下列问题：PAFC中铁元素的化合价为步骤I中的试剂A是（从“氢氧化钠溶液”、“氨水”中选择）步骤中的试剂B是步骤的操作是，用到的主要玻璃仪器（2）某工厂欲以工业废料（铁、铁和铝的氧化物）为原料制取PAFC，设计如下流程：废料（Fe、Fe2O3、FeO、Al2O3）酸性溶液PAEC在废料中加入过量稀盐酸，发生多个离子反应，请在空白处补全离子方程式：FeO+2H+Fe2+H2O Al2O3+6H+2Al3+3H2O Fe2O3+6H+2Fe3+3H2O所得酸性溶液中，不能确定是否一定存在的阳离子是（填序号） 3 某种碳酸锰矿的主要成分有MnCO3、MnO2、FeCO3、MgO、SiO2、Al2O3等已知碳酸锰难溶于水一种运用阴离子膜电解法的新技术可用于从碳酸锰矿中提取金属锰，流程如下：阴离子膜法电解装置如图所示：（1）写出用稀硫酸溶解碳酸锰反应的离子方程式：（2）已知Ksp （Fe（OH）3）=41038，假设溶液中Fe3+离子浓度为0.1molL1，则开始生成Fe（OH）3 沉淀的pH是，沉淀完全的pH是（可能用到的数据：lg=0.1 lg=0.2）（3）已知不同金属离子生成氢氧化物沉淀所需的pH如下表：离子Fe3+A13+Fe2+Mn2+Mg2+开始沉淀的pH1.23.77.07.89.3沉淀完全的pH3.74.79.69.810.8加氨水调节溶液的pH等于6，则“滤渣（待处理）”的成分是 （写化学式），滤液中含有的阳离子有H+和（写符号）（4）在浸出液里锰元素只以Mn2+的形式存在，且滤渣A中也无MnO2，请用离子方程式解释原因：（5）电解装置中箭头表示溶液中阴离子移动的方向，则A电极是直流电源的极实际生产中，阳极以稀硫酸为电解液，阳极的电极反应式为（6）该工艺之所以采用阴离子交换膜，是为了防止Mn2+进入阳极区发生副反应生成MnO2造成资源浪费，写出该副反应的电极反应式： 4 工业废水中Cr（）回收与再利用工艺如下：注：硫酸浸取液中金属离子主要是Cr3+，其次是Fe3+、Al3+、Ca2+、Mg2+部分阳离子常温下以氢氧化物形式完全沉淀时溶液的pH见下表氢氧化物Fe（OH）3Fe（OH）2Mg（OH）2Al（OH）3Cr（OH）3pH3.79.611.189（9溶解）（1）酸浸时，为了提高浸取率可采取的措施（至少写一条）（2）调pH=8是为了除去离子（选填：Fe3+、Al3+、Ca2+、Mg2+）（3）钠离子交换树脂的原理为：Mn+nNaRMRn+nNa+，被交换的杂质离子是（选填：Fe3+、Al3+、Ca2+、Mg2+）电解法处理含Cr2O72离子的废水（pH=46）的一种方法是：往废水中加入适量NaCl，以铁为电极进行电解，同时鼓入空气，经过一段时间后，经过一段时间后，有Cr（OH）3和Fe（OH）3沉淀产生，使工业废水中铬含量低于排放标准（1）阴极电极反应式：（2）加入适量NaCl的作用？（3）鼓入空气的作用？ 5 电解铝技术的出现与成熟让铝从皇家珍品变成汽车、轮船、航天航空制造、化工生产等行业的重要材料工业上用铝土矿（主要成分为Al2O3，Fe2O3、SiO2等）提取纯Al2O3做冶炼铝的原料，某研究性学习小组设计了如图提取流程图（1）固体的化学式为，该固体的颜色为；（2）在实际工业生产流程中需加入冰晶石，目的是；（3）写出流程、中主要反应的离子方程式；（4）铝粉与氧化铁粉末在引燃条件下常用来焊接钢轨，主要是利用该反应；（5）从铝土矿中提取铝的过程不涉及的化学反应类型是；A复分解反应 B氧化还原反应 C置换反应 D分解反应（6）生产过程中除NaOH、H2O可以循环使用外，还可以循环使用的物质有；（7）若向滤液中逐滴滴入NaOH溶液至过量，产生沉淀随NaOH滴入关系正确的是； 6 金属钛（Ti）因其硬度大、熔点高、常温时耐酸碱腐蚀等性质被广泛用在高新科技材料和航天领域中“硫酸法”生产钛的原料是钛铁矿（主要成分是：FeTiO3，还含有少量Mn、Zn、Cr、Cu等重金属元素及脉石等杂质）；主要生产流程如下：已知反应：将钛铁矿与浓H2SO4煮解：FeTiO3+2H2SO4（浓）TiOSO4（硫酸氧钛）+FeSO4+2H2O加水分解硫酸氧钛：TiOSO4+（n+1）H2OTiO2nH2O+H2SO4请回答下列问题：（1）副产品甲是，可循环利用的物质是（2）上述生产流程中加入铁屑的目的是（3）写出中间产品乙与焦炭、氯气在高温下发生反应的方程式为：（4）最近，用熔融法直接电解中间产品乙制取金属钛获得成功写出电解乙制取金属钛的化学方程式（5）“硫酸法”生产钛排放的废液对水体有哪些污染，请指出主要的两点：；根据废液的主要成分，针对其中一项污染，提出处理的方法： 1、解答：解：（1）硼砂的化学式为Na2B4O710H2O，钠元素化合价为+1价，氧元素化合价2价，依据化合价代数和计算得到硼元素化合价为+3价；用H2SO4调pH23，硼砂中的Na2B4O7在酸溶液中生成H3BO3 ，反应的离子方程式为：B4O72+2H+5H2O=4H3BO3，故答案为：+3；B4O72+2H+5H2O=4H3BO3；（2）MgCl27H2O需要在HCl氛围中加热，是为了防止氯化镁水解生成氢氧化镁；若用惰性电极电解MgCl2溶液，阴极氢离子得到电子生成氢气，水的电离平衡破坏，水电离生成氢氧根离子浓度增大，和镁离子形成氢氧化镁沉淀，合并写出阴极反应式为：2H2O+Mg2+2e=H2+Mg（OH）2；故答案为：防止MgCl2水解生成Mg（OH）2；2H2O+Mg2+2e=H2+Mg（OH）2；（3）镁H2O2酸性燃料电池的反应机理为Mg+H2O2+2H+Mg2+2H2O，正极上是过氧化氢得到电子生成水的反应，正极反应式H2O2+2H+2e=2H2O；若起始电解质溶液pH=1，则pH=2时溶液中，氢离子浓度减小0.1mol/L0.01mol/L=0.09mol/L，依据反应方程式得到Mg2+离子浓度=0.045mol/L；KspMg（OH）2=5.61012，当溶液pH=6时，c（OH）=108mol/L，则Qc=c（Mg2+）c2（OH）=0.045mol/L1016mol/L=4.51018KspMg（OH）2，说明无氢氧化镁沉淀生成；故答案为：H2O2+2H+2e=2H2O；0.045 molL1；没有；（4）硫代硫酸钠的物质的量为：0.30mol/L0.018L=0.0054mol，根据关系式：BBI3I23S2O32，n（B）=n（S2O32）=0.0018mol，硼的质量为：10.81g/mol0.0018mol=0.01944g，粗硼中硼的含量为：100%=97.2%，故答案为：97.2%2、解答：解：（1）为检测PAFC中Al和Fe含量，PAFC加入足量A为氢氧化钠溶液反应生成氢氧化铁沉淀和偏铝酸钠溶液过滤后得到氢氧化铁灼烧得到氧化铁，滤液中通入过量二氧化碳气体分压生成氢氧化铝沉淀，灼烧得到氧化铝；设铁化合价是x，聚合氯化铝铁可表示为AlFe（OH）nCl6nm，由此合物内化合价和为0得：3+xn（6n）=0；x=3，所以PAFC中铁元素的化合价为+3；故答案为：+3；步骤中的试剂A为氢氧化钠溶液，步骤的反应为偏铝酸钠溶液中通入过量二氧化碳气体生成氢氧化铝沉淀，反应的离子方程式为：AlO2+CO2+2H2O=Al（OH）3+HCO3，故答案为：氢氧化钠溶液；CO2；步骤是实现固体和液体的分离，采用过滤的方法，用到的玻璃仪器有：烧杯、玻璃棒、漏斗，故答案为：过滤；烧杯、玻璃棒、漏斗；（2）在废料中加入过量稀盐酸，其中的反应有：FeO+2H+Fe2+H2O、Al2O3+6H+2Al3+3H2O、Fe2O3+6H+2Fe3+3H2O、Fe+2H+Fe2+H2O、Fe+2Fe3+3Fe2+，故答案为：Fe+2H+Fe2+H2O、Fe+2Fe3+3Fe2+；由于Al、Fe以及Fe2O3的物质的量关系无法确定，则不能确定溶液中Fe元素的存在形成是否有Fe3+，所得酸性溶液中，不能确定是否一定存在的阳离子为Fe3+，故答案为：Fe3+3、解答：解：将碳酸锰矿粉溶于稀硫酸中，MnCO3、FeCO3、MgO、Al2O3都和稀硫酸反应生成硫酸盐，酸性条件下，MnO2被亚铁离子还原生成Mn2+，SiO2以沉淀析出，然后向浸出液中先加双氧水、再加氨水，并调节溶液的pH到6，根据氢氧化物沉淀需要的pH表知，pH=6时Fe3+、Al3+完全转化为沉淀，溶液中存在 Mn2+、Mg2+、NH4+，则滤渣为Al（OH）3、Fe（OH）3，然后进一步精制，再利用阴离子交换膜电解，从而得到金属Mn，（1）碳酸锰和稀硫酸反应生成硫酸锰、二氧化碳和水，离子方程式为MnCO3+2H+=Mn2+CO2+H2O，故答案为：MnCO3+2H+=Mn2+CO2+H2O；（2）KspFe（OH）3=c（Fe3+）c3（OH），溶液中Fe3+离子浓度为0.1molL1，则开始生成Fe（OH）3 沉淀时，c（OH）=1012，c（H+）=，pH=1.9，当铁离子沉淀完全时，c（OH）=1011，c（H+）=，pH=3.2，故答案为：1.9；3.2；（3）加入双氧水时将亚铁离子氧化为铁离子，根据氢氧化物沉淀需要的pH表知，pH=6时Fe3+、Al3+完全转化为沉淀，溶液中存在 Mn2+、Mg2+、NH4+，所以滤渣的成分是Al（OH）3、Fe（OH）3，滤液中含有的阳离子有H+和Mn2+、Mg2+、NH4+，故答案为：Al（OH）3、Fe（OH）3；Mn2+、Mg2+、NH4+；（4）酸性条件下，MnO2被亚铁离子还原，亚铁离子被氧化生成Fe3+，反应为：MnO2+2Fe2+4H+=Mn2+2Fe3+2H2O，故答案为：MnO2+2Fe2+4H+=Mn2+2Fe3+2H2O；（5）根据阴离子移动方向知，左边电极是阴极、右边电极是阳极，则连接阴极的电极A是电源负极，阳极上氢氧根离子放电生成氧气，电极反应式为4OH4e=O2+2H2O，故答案为：负极；4OH4e=O2+2H2O；（6）锰离子不稳定，易被氧气氧化生成二氧化锰，所以阳极反应的副反应为Mn2+2e+2H2O=MnO2+4H+，故答案为：Mn2+2e+2H2O=MnO2+4H+4、解答：解：硫酸浸取液中的金属离子主要是Cr3+，其次是Fe3+、Al3+、Ca2+和Mg2+，双氧水有强氧化性，能氧化还原性的物质，Fe2+和Cr3+有还原性，Fe2+和Cr3+能被双氧水氧化为高价离子，以便于与杂质离子分离；加入NaOH溶液使溶液呈碱性，Fe3+、Al3+转化为沉淀除去；最后钠离子交换树脂交换的离子是钙离子和镁离子I、（1）酸浸时，为了提高浸取率可采取的措施是：增加浸取时间、不断搅拌混合物、滤渣多次浸取等，故答案为：升高温度，搅拌，过滤后再向滤渣中加入H2SO4 （多次浸取），适当延长浸取时间；（2）硫酸浸取液中的金属离子主要是Cr3+，其次是Fe3+、Al3+、Ca2+和Mg2+，加入NaOH溶液使溶液呈碱性，溶液PH=8，Fe3+、Al3+转化为沉淀除去；故答案为：Al3+、Fe3+；（3）钠离子交换树脂交换的离子是钙离子和镁离子，因为在此之前，Fe3+被除去，Al3+转化为偏铝酸根的形式，故答案为：Ca2+、Mg2+；、（1）Fe为阳极，则阳极反应为Fe2e=Fe2+，溶液中重铬酸根离子在阴极放电：Cr2O72+14H+6e=2Cr3+7H2O，故答案为：Cr2O72+14H+6e=2Cr3+7H2O；（2）因NaCl为电解质，加入适量的NaCl增强废水的导电性，便于电解的进行，故答案为：增强废水的导电性，便于电解的进行；（3）亚铁离子具有还原性可以被空气中的氧气氧化为铁离子，所以鼓入空气，是将阳极溶解生成的Fe2+转化为Fe3+，便于形成沉淀除去，故答案为：将阳极溶解生成的Fe2+转化为Fe3+，便于形成沉淀除去5、解答：解：铝土矿可以主要成分为Fe2O3、Al2O3、SiO2，铝土矿加过量盐酸溶解后，Fe2O3、Al2O3和HCl反应溶解，而SiO2和HCl不反应，不能溶解，不溶物为SiO2；滤液中含有的阳离子有Fe3+、Al3+、H+，加入过量烧碱，氢离子和氢氧化钠反应生成水，铁离子和铝离子都和氢氧化钠反应生成氢氧化物沉淀，氢氧化铝易溶于氢氧化钠溶液中生成偏铝酸根离子，过滤所得出的为Fe（OH）3，滤液含有AlO2、Cl、OH，通入过量二氧化碳气体，得到Al（OH）3沉淀，加热分解生成Al2O3，电解可得到铝；滤液含有碳酸氢根离子，加入氧化钙可生成碳酸钙和氢氧化钠，其中氢氧化钠可循环使用，（1）滤液中含有的阳离子有Fe3+、Al3+、H+，加入过量烧碱生成Fe（OH）3，加热分解生成Fe2O3，颜色为红棕色，故答案为：Fe2O3；红棕色；（2）在实际工业生产流程中，氧化铝熔点高，熔融氧化铝需要消耗较多能量，需加入冰晶石，目的是降低Al2O3的熔化温度，减少能量消耗；故答案为：降低Al2O3的熔化温度，减少能量消耗；（3）向氯化铝中加入过量的氢氧化钠，可以得到偏铝酸钠，Al3+4OH=AlO2+2H2O，滤液含有AlO2、Cl、OH，通入过量二氧化碳气体，得到Al（OH）3沉淀，反应的离子方程式为AlO2+2H2O+CO2=Al（OH）3+HCO3，故答案为：Al3+4OH=AlO2+2H2O；AlO2+2H2O+CO2=Al（OH）3+HCO3；（4）铝热反应放出大量的热，常用于冶炼熔点高、难熔化的金属的冶炼，铝粉与氧化铁粉末在引燃条件下常用来焊接钢轨，主要是利用该反应放出大量的热，故答案为：放出大量的热；（5）反应为复分解反应，反应为氧化还原反应，氢氧化铁、氢氧化铝生成氧化物的反应为分解反应，不涉及置换反应，故答案为：C；（6）根据反应流程可知，反应需要NaOH、水、二氧化碳以及氧化钙等物质为原料，生产过程中除NaOH、H2O可以循环使用外，还可以循环使用的物质有CaO、CO2，其中氧化钙可由碳酸钙加热分解制得，故答案为：CaO； CO2；（7）滤液中含有的阳离子有Fe3+、Al3+、H+，加入过量烧碱，氢离子和氢氧化钠反应生成水，铁离子和铝离子都和氢氧化钠反应生成氢氧化物沉淀，氢氧化铝易溶于氢氧化钠溶液中生成偏铝酸根离子，则符合的图象为D，故答案为：D6、解答：解：钛铁矿（主要成分是：FeTiO3，还含有少量Mn、Zn、Cr、Cu等重金属元素及脉石等杂质）中加入浓硫酸，FeTiO3发生反应：FeTiO3+2H2SO4（浓）TiOSO4（硫酸氧钛）+FeSO4+2H2O，钛铁矿和浓硫酸反应的产物之一是TiOSO4，加入铁屑，可防止Fe2+氧化，溶液中含有FeSO4和TiOSO4，溶液主要含有TiOSO4，加入水，加热可水解生成H2TiO3，经煅烧可生成TiO2，用氯气、碳反应可生成TiCl4，高温条件下与镁反应可生成Ti，（1）从流程图硫酸与过量的铁反应可知，副产品甲是FeSO47H2O，可循环利用的物质是硫酸，故答案为：FeSO47H2O；硫酸；（2）铁可与Fe3+反应生成Fe2+，加入铁屑，可防止Fe2+氧化，故答案为：防止Fe2+氧化（成Fe3+）；（3）中间产物乙为TiO2，TiO2与焦炭、氯气在高温下发生反应生成四氯化钛和一氧化碳，反应的方程式为：TiO2+2Cl2+2CTiCl4+2CO，故答案为：TiO2+2Cl2+2CTiCl4+2CO；（4）乙为TiO2，电解乙制取金属钛的化学方程式为：TiO2（熔融）Ti+O2，故答案为：TiO2（熔融）Ti+O2；（5）“硫酸法”生产钛排放的废液为酸性，会产生酸污染，并且与Ti共存的其它重金属的废液对水体有污染，故答案为：废液呈强酸性，污染水体；因废液中含有的Mn2+、Cu2+、Cr3+等重金属离子排入水体中会造成水体污染，使水体生物绝迹；产生酸污染可以加入熟石灰中和，重金属离子污染可通过沉淀法除去，故答案为：加入熟石灰