2019年高考化学三轮复习主观题押题练：主观题27题--工艺流程图题

主观题27题工艺流程图题1．NiSO4·6H2O是一种绿色易溶于水的晶体，广泛用于化学镀镍、生产电池等。可由电镀废渣(除含镍外，还含有Cu、Zn、Fe、Cr等杂质)为原料获得。工艺流程如下图：请回答下列问题：（1）用稀硫酸溶解废渣时，为了提高浸取率可采取的措施有_________________(任写一点)。（2）向滤液中滴入适量的Na2S溶液，目的是除去Cu2+、Zn2+，写出除去Cu2+的离子方程式：_______________________________________。（3）在40℃左右，用6%的H2O2氧化Fe2+，再在95℃时加入NaOH调节pH，除去铁和铬。此外，还常用NaClO3作氧化剂，在较小的pH条件下水解，最终生成一种浅黄色的黄铁矾钠[Na2Fe6(SO4)4(OH)12]沉淀除去。如图是温度一pH与生成的沉淀关系图，图中阴影部分是黄铁矾稳定存在的区域[已知25℃时，Fe(OH)3的Ksp=2.6410−39。下列说法正确的是(选填序号)_______。a．FeOOH中铁为+2价b．若在25℃时，用H2O2氧化Fe2+，在pH=4时除去铁，此时溶液中c(Fe3+)=2.610−29mol·L−1c．用氯酸钠在酸性条件下氧化Fe2+的离子方程式为6Fe2++C1O−3+6H+=6Fe3++C1−+3H2Od．工业生产中常保持在85~95℃生成黄铁钒钠，此时水体的pH约为3（4）上述流程中滤液I的主要成分是___________。（5）操作I的实验步骤依次为(实验中可选用的试剂：6mol·L−31的H2SO4溶液、蒸馏水、pH试纸)：①___________；②___________；③蒸发浓缩、冷却结晶，过滤得NiSO4·6H2O晶体：④用少量乙醇洗涤NiSO4·6H2O晶体并晾干。1【答案】（1）加热或搅拌或增大硫酸浓度等（2）Cu2+＋S2−=CuS↓（3）cNiSO4（4）过滤，并用蒸馏水洗净沉淀向沉淀中加6mol·L−1的H2SO4溶液，直至恰好完全溶解【解析】（1）能提高废渣浸出率即提高反应速率，所以升高反应温度，在反应过程中不断搅拌，增大反应物浓度都可以提高反应速率；故答案为：加热或搅拌或增大硫酸浓度等；（2）S2−可以与Cu2+，Zn2+反应生成难溶性的Cu2S和ZnS，从而达到除去Cu2+和Zn2+的目的；故答案为：Cu2+＋S2−=CuS↓；（3）a．FeOOH中O元素显-2价，OH-显-1价，所以铁为+3价，故a错误；b．pH=4时，c(OH−)=110-10mol/L，已知25℃时，Fe（OH）3的Ksp=c(Fe3+)∙c(OH−)3=2.6410-39，则c（Fe3+）=2.6410−9，故b错误；c．ClO−3在酸性条件下具有强氧化性，与Fe2+发生氧化还原反应，反应的离子方程式为6Fe2++C1O−3+6H+=6Fe3++C1−+3H2O，故c正确；d．由图象可知，生成黄铁矾钢所需要的合适温度为85℃～95℃，pH约为1.2～1.8，故d错误；故答案为：c。（4）从流程图可知，滤液I中加入硫酸后，生成了NiSO4，所以滤液I的主要成分是NiSO4；故答案为：NiSO4；（5）滤液III主要是NiSO4，加入碳酸钠溶液后，得到NiCO3沉淀，应先过滤、蒸馏水洗涤，然后与硫酸反应生成NiSO4，最后进行蒸发浓缩、冷却结晶；故答案为：过滤，并用蒸馏水洗净沉淀；向沉淀中加6mol·L−1的H2SO4溶液，直至恰好完全沉淀溶解。2．(14分)工业上常用水钴矿(主要成分为Co2O3，还含少量Fe2O3、Al2O3、MgO、CaO等杂质)制备钴的氧化物，其制备工艺流程如下：回答下列问题：（1）在加入盐酸进行“酸浸”时，能提高“酸浸”速率的方法有________(任写一种)。（2）“酸浸”后加入Na2SO3，钴的存在形式为Co2+，写出产生Co2+反应的离子方程式_________________________________________________。（3）溶液a中加入NaClO的作用为______________________________。（4）沉淀A的成分为________，操作2的名称是________。（5）已知：Ksp(CaF2)＝5.3×10−9，Ksp(MgF2)＝5.2×10−12，若向溶液c中加入NaF溶液，当Mg2+恰好沉淀完全即溶液中c(Mg2+)＝1.0×10−5mol·L−1，此时溶液中c(Ca2+)最大等于________mol·L−1。（6）在空气中煅烧CoC2O4生成钴的某种氧化物和CO2，测得充分煅烧后固体质量为12.05g，CO2的体积为6.72L(标准状况)，则此反应的化学方程式为_____________________。2【答案】（1）将水钴矿石粉碎；充分搅拌；适当增加盐酸浓度；提高酸浸温度等(任写一种)（2）2Co3++SO2－3+H2O===2Co2++SO2－4+2H+（3）将溶液中Fe2+氧化成Fe3+（4）Fe(OH)3、Al(OH)3过滤（5）0.01(或0.0102)（6）3CoC2O4+2O2=====煅烧Co3O4+6CO2【解析】（1）根据影响化学反应速率的因素，水钴矿用盐酸酸浸，提高酸浸速率的方法有：将水钴矿石粉碎；充分搅拌；适当增加盐酸浓度；提高酸浸温度等。（2）酸浸时，Co2O3转化为Co3+，酸浸后，加入Na2SO3，Co3+转化为Co2+，钴元素化合价降低，则S元素化合价升高，Na2SO3转化为Na2SO4，配平离子方程式为：2Co3++SO2－3+H2O===2Co2++SO2－4+2H+。（3）NaClO具有强氧化性，因此溶液a中加入NaClO，可将溶液中Fe2+氧化成Fe3+。（4）溶液b中阳离子有Co2+、Fe3+、Al3+、Mg2+、Ca2+，加入NaHCO3，Fe3+、Al3+与HCO－3发生相互促进的水解反应，分别转化为Fe(OH)3、Al(OH)3，故沉淀A的成分为Fe(OH)3、Al(OH)3。溶液c经操作2得到沉淀B和溶液d，故操作2为过滤。（5）根据MgF2的Ksp(MgF2)＝c(Mg2+)·c2(F−)，当Mg2+恰好沉淀完全时，c(F−)＝Ksp（MgF2）c（Mg2＋）＝5.2×10－121.0×10－5mol·L−1＝52×10−4mol·L−1，根据CaF2的Ksp(CaF2)＝c(Ca2+)·c2(F−)，c(Ca2+)＝Ksp（CaF2）c2（F－）＝5.3×10－9（52×10－4）2mol·L−1＝0.01mol·L−1。（6）根据CoC2O4的组成，n(Co)＝12n(CO2)＝12×6.7222.4mol＝0.15mol，充分煅烧后固体质量为12.05g，则固体中n(O)＝(12.05－0.15×59)/16mol＝0.2mol，n(Co)∶n(O)＝0.15∶0.2＝3∶4，故钴的氧化物为Co3O4，故煅烧CoC2O4的化学方程式为：3CoC2O4+2O2=====煅烧Co3O4+6CO2。3．（15分）铬元素的+6价化合物毒性较大，不能随意排放。某化工厂以铬渣(含有Na2SO4及少量Cr2O2−7、Fe3+)为原料提取硫酸钠，同时制备金属铬的工艺流程如下：已知：Fe3+完全沉淀[c(Fe3+)≤1.010−5mol·L−1时pH为3.6。回答下列问题：（1）滤渣A的主要成分为___________。（2）根据右图信息，操作B包含蒸发结晶和___________。（3）酸化后的Cr2O2−7可被SO2−3还原，该反应中若有0.5molCr2O2−7被还原为Cr3+，则消耗SO2−3的物质的量为___________mol。（4）将重铬酸钠与浓硫酸加热熔融反应、再分离除去硫酸氢钠可以制得工业用粗化液的主要成分CrO3(铬酐)，写出该反应的化学方程式______________________。（5）通过两步反应可以实现Cr(OH)3转化为Cr，若第一步反应为2Cr(OH)3====△Cr2O3+3H2O；第二步反应利用了铝热反应原理，则该反应方程式为___________。（6）利用如图装置，探究铬和铁的活泼性强弱。能证明铁比铬活泼的实验现象是______________________。工业上，在钢器具表面镀铬以增强器具的抗腐蚀性能，用硫酸铬[Cr2(SO4)3]溶液作电解液，阴极的电极反应式为______________________。3.【答案】（1）Fe(OH)3（2）趁热过滤（3）1.5mol（4）Na2Cr2O7+2H2SO4(浓)====△2NaHSO4+2CrO3+H2O（5）Cr2O3+2Al=====高温Al2O3+2Cr（6）Cr电极上产生气泡，溶液颜色变为浅绿色Cr3++3e-=Cr【解析】（1）铬渣中含有Na2SO4及少量Cr2O2−7、Fe3+，先水浸，然后向其中加入稀的NaOH溶液，调整pH=3.6，这时Fe3+完全转化为Fe(OH)3沉淀进入滤渣A中，故滤渣A主要成分是Fe(OH)3；（2）将滤渣A过滤除去后溶液中含有Na2SO4、Na2Cr2O7，将溶液蒸发浓缩，根据物质的溶解度曲线可知：Na2Cr2O7的溶解度随温度的升高而增大，Na2SO4·10H2O的溶解度先是随温度的升高而增大，当温度接近50℃时，Na2SO4的溶解度随温度的升高而减小，趁热过滤，就可以使Na2SO4过滤除去，得到的母液中主要含有Na2Cr2O7；因此操作是蒸发浓缩、趁热过滤；（3）酸化后的Cr2O2−7可被SO2−3还原，根据电子得失数目相等可知，若该反应中有0.5molCr2O2−7被还原为Cr3+，转移电子的物质的量为n(e-)=0.5mol2(6-3)=3mol，由于SO2−3被氧化为SO42-，每1molSO2−3失去2mol电子，所以消耗SO2−3的物质的量n(SO2−3)=3mol÷2=1.5mol；（4）重铬酸钠与浓硫酸在加热时反应产生硫酸氢钠、CrO3和水，根据反应前后各种元素的原子守恒，可得反应方程式：Na2Cr2O7+2H2SO4(浓)====△2NaHSO4+2CrO3+H2O；（5）Cr2O3与Al在高温下发生置换反应，产生Cr与Al2O3，根据电子守恒、原子守恒配平方程式为：Cr2O3+2Al=====高温Al2O3+2Cr；（6）若要利用原电池反应原理，证明铁比铬活泼，可以将二者连接起来，放入稀H2SO4中，在Fe电极上发生反应：Fe-2e−=Fe2+，进入溶液，使溶液变为浅绿色；电子经过导线转移至金属Cr上，溶液中的H+在Cr上获得电子，发生还原反应：2H++2e−=H2↑，在Cr电极上有许多气泡产生。因此看到实验现象是：溶液颜色变为浅绿色，同时在Cr电极上有许多气泡产生；在钢器具表面镀铬，要使钢器具与外接电源的负极连接，作阴极，发生还原反应：Cr3++3e−=Cr，使钢铁表面覆盖一层金属铬，抗腐蚀能力大大增强。4．（15分）锑(Sb)广泛用于生产各种阻燃剂、陶瓷、半导体元件、医药及化工等领域。以辉锑矿为原料制备金属锑，其一种工艺流程如下：已知部分信息如下：I.辉锑矿(主要成分为Sb2S3，还含有As2S5、PbS、CuO和SiO2等)；Ⅱ.浸出液主要含盐酸和SbCl5，还含SbCl3、CuCl2、AsCl3和PbCl2等杂质；Ⅲ.常温下，Ksp(CuS)=1.010−36，Ksp(PbS)=9.010−29。回答下列问题：（1）NaH2PO2中P的化合价为___________。（2）“酸浸”过程中SbCl5和Sb2S3反应有S生成，该反应的还原产物是_________(填化学式)。（3）写出“还原”反应的化学方程式：_________________________________。（4）已知：浸出液中C(Cu2+)=0.01mo/L、C(Pb2+)=0.1mo/L。在沉淀铜、铅过程中，缓慢滴加极稀的硫化钠溶液，先产生的沉淀是______________________(填化学式)；当CuS、