2021届全国卷Ⅰ高考化学二轮复习工艺流程题-除杂提纯类

2021全国卷Ⅰ高考二轮复习工艺流程题-除杂提纯类1．一种以辉铜矿(主要成分为Cu2S，含少量SiO2）为原料制备硝酸铜的工艺流程如图所示：（1）写出“浸取”过程中Cu2S溶解时发生反应的离子方程式：___。（2）恒温“浸取”的过程中发现铜元素的浸取速率先增大后减少，有研究指出CuCl2是该反应的催化剂，该过程的反应原理可用化学方程式表示为：①Cu2S+2CuCl2=4CuCl+S；②___。（3）“回收S”过程中温度控制在50～60℃之间，不宜过高的原因是___。（4）向滤液M中加入(或通入)___(填字母)，可得到一种可循环利用的物质。a.铁b.氯气c.高锰酸钾d.氯化氢（5）“保温除铁”过程中，加入CuO的目的是__；“蒸发浓缩、冷却结晶”过程中，要用HNO3溶液调节溶液的pH，其理由_。（6）辉铜矿可由黄铜矿(主要成分为CuFeS2)通过电化学反应转变而成，有关转化见图，转化时转移0.2mol电子，生成Cu2S___mol。2．硫酸是一种重要的基本化工产品。接触法制硫酸生产中的关键工序是SO2的催化氧化：2SO2(g)＋O2(g)钒催化剂Δ→2SO3(g)ΔH＝－196kJ·mol－1。回答下列问题：(1)钒催化剂参与反应的能量变化如图所示，V2O5(s)与SO2(g)反应生成VOSO4(s)和V2O4(s)的热化学方程式为：__________________________。(2)工业上设计将VOSO4中的K2SO4、SiO2杂质除去并回收得到V2O5的流程如下：请回答下列问题：①步骤①所得废渣的成分是__________(写化学式)，操作I的名称______________。②步骤②、③的变化过程表示为(下式R表示VO2＋，HA表示有机萃取剂)：R2(SO4)n(水层)＋2nHA(有机层)2RAn(有机层)＋nH2SO4(水层)②中萃取时必须加入适量碱，其原因是_________________________________。③中X试剂为(写化学式)________________。③④的离子方程式为_____________________________________。3．锂被誉为“金属味精”，以LiCoO2为正极材料的锂离子电池已被广泛用作便携式电源。工业上常以β－锂辉矿(主要成分为LiAlSi2O6，还含有FeO、MgO、CaO等杂质)为原料来制取金属锂。其中一种工艺流程如下：已知：①部分金属氢氧化物开始沉淀和完全沉淀时的pH：氢氧化物Fe(OH)3Al(OH)3Mg(OH)2开始沉淀pH2.73.79.6完全沉淀pH3.74.711②Li2CO3在不同温度下的溶解度如下表：温度/℃010205075100Li2CO3的溶解度/g1.5391.4061.3291.1810.8660.728请回答下列问题：(1)用氧化物形式表示LiAlSi2O6的组成：________。(2)反应Ⅱ加入碳酸钙的作用是_______________。(3)写出反应Ⅲ中生成沉淀A的离子方程式：____________；________。(4)反应Ⅳ的产物体系中，得到Li2CO3沉淀的实验操作名称为_________。洗涤所得Li2CO3沉淀要使用______(选填“热水”或“冷水”)，你选择的理由是____________。(5)直接加热蒸干氯化锂时，部分氯化锂会发生水解反应。请写出反应的化学方程式____。4．五氧化二钒(V2O5)是接触法生成硫酸的催化剂。某化学科研小组从废钒催化剂中回收V2O5既避免污染环境又有利于资源综合利用。废钒催化剂的主要成分为：物质V2O5V2O4K2SO4SiO2Fe2O3Al2O3质量分数/%2.2-2.92.8-3.122-2860-651-21以下是一种废钒催化剂回收工艺路线：回答下列问题：(1)“流出液”中最多阳离子是________________。(2)“酸浸”时，欲使“酸浸”速率加快的方法________________(填两种方法)。写出“废渣1”的主要成分与NaOH发生反应的化学方程式是________________。(3)“氧化”中KClO3使VO2+变为+2VO，写出“氧化”中使VO2+变为+2VO的离子反应方程式________________。(4)“中和”作用之一是使钒以4-412VO形式存在于溶液中，作用之二是调节溶液pH值除去杂质离子。“废渣2”中含有________________(填化学式)。(5)“沉钒”得到偏钒酸铵(NH4VO3)沉淀，高温煅烧1molNH4VO3生成的气体用足量浓硫酸吸收，浓硫酸增重________________g。5．电镀污泥中常含大量的铬(Cr)，回收电镀污泥中的铬的方法很多。以电镀污泥[含Cr(OH)3及Al、Cu、Ni、Zn、Fe的金属阳离子等]为原料制备铬酸铅(PbCrO4)的某工艺流程如图：已知：①焙烧后，Al、Zn的存在形式为NaAlO2、Na2ZnO2，Cu、Fe以最高价氧化物的形式存在。②2CrO24+2H+Cr2O27+H2O。③当溶液的pH为6~7时，铅主要以铅离子形式存在；氢氧化锌和氢氧化铝均为两性氢氧化物，相关数据如下：金属阳离子完全沉淀pH沉淀开始溶解pH锌离子8.010.5铝离子5.27.8回答下列问题：（1）焙烧时，Cr(OH)3发生反应的化学方程式为__，反应中被还原的元素与被氧化的元素的质量之比为__。（2）浸取时不选用NaOH溶液浸取的原因为__。（3）“过滤Ⅰ”后为了防止铬的流失需洗涤滤渣Ⅰ，并将洗涤液与滤液合并，实验室洗涤的具体操作为___，洗涤后的滤查Ⅰ中，含NiO、__(填化学式)。（4）“除铝和锌时，为了较好地达到目的，该步骤应注意__。（5）向“滤液2”中加稀盐酸的目的是__。（6）过液3中存在的金属阳离子主要为要为__(填离子符号)。6．磷酸亚铁锂(LiFePO4)电池是新能源汽车的动力电池之一。废旧电池正极片(磷酸亚铁锂、炭黑和铝箔等)可再生利用，其工艺流程如图：已知：碳酸锂在水中的溶解度：0℃时1.54g，90℃时0.85g，100℃时0.71g。(1)上述流程中要得到Li2CO3的操作是____________________。(2)“氧化”发生反应的离子方程式为________________；若用HNO3代替H2O2，不足之处是______。(3)①已知Ksp[Fe(OH)3]=2.6×10-39。常温下，在Fe(OH)3悬浊液中，当溶液的pH=3.0时，Fe3+的浓度为________mol·L-1。②“调节pH”生成沉淀时，溶液pH与金属元素的沉淀百分率(ω)的关系如表：pH3.55.06.58.010.012.0ω(Fe)/%66.579.288.597.297.498.1ω(Li)/%0.91.31.92.44.58.0则最佳的沉淀pH=_______。(4)“沉锂”时所得的沉淀应用_______洗涤(填“热水”或“冷水”)。(5)甲醇燃料电池在工作时，正极发生反应的物质是______，该电池在酸性条件放电时正极的电极反应式为___________________。7．工业上用菱锰矿(MnCO3)[含FeCO3、SiO2、Cu2(OH)2CO3等杂质]为原料制取KMnO4。其流程示意图如下：已知：①Ksp(CuS)=1.3×10-36、Ksp(MnS)=2×10-13；②金属阳离子生成氢氧化物沉淀的pH如下表：回答下列问题：(1)写出滤渣1的一种工业用途：___________________。实验室模拟该流程过程中，洗涤滤渣1的具体操作方法为____________________。(2)试剂a最好选用________（填选项字母）。A．氯水B．高锰酸钾C．次氯酸钠D．浓盐酸(3)试剂b可选用______（填选项字母）。A．氨水B．稀硫酸C．碳酸锰D．Mn(OH)2E.NaOH(4)试剂c为MnS，写出滤液2中加入MnS后发生反应的离子方程式：_________。(5)工业上用硫酸溶解碳酸锰，而不用盐酸溶解，其原因是_______________。(6)KMnO4是一种常用的滴定试剂，某同学用酸性高锰酸钾溶液测定滤液1中Fe2+的含量。滴定过程中，每次均量取25.00mL的滤液1置于锥形瓶中，滴定三次平均消耗掉0.1000mol/L的KMnO4溶液20.00mL，则滤液1中Fe2+的浓度为__________g/L（保留三位有效数字）。8．氯化钴是治疗障碍性贫血药物的主要成分之一。下面是从海绵钴(含有少量Fe、Ni)中制备氯化钴晶体的工艺流程：已知：①Co、Ni溶于盐酸均生成+2价金属阳离子；②Ni2+溶于氨水生成[Ni(NH3)6]2+离子。回答下列问题：(1)为提高海绵钴的溶浸率，可以采用的措施有_________(写出一条即可)。(2)写出“除Ni”时发生的离子反应方程式：__________。(3)研究发现，“除Ni”步骤中，NH3·H2O用量对反应收率的影响有如下关系：加入氨水，调节pH收率/%Ni2+含量/%998.10.089.5980.051097.60.00510.3940.005“除Ni”时，pH=_________时，效果最好。(4)“沉铁”步骤中，加入H2O2时发生的离子反应为________；加入CoO的目的是_________。(5)已知25℃时，若Ksp[Fe(OH)3]＝1.0×10-38，离子浓度小于或等于1.0×10-5mol/L时表示完全沉淀，则该温度下Fe3+完全沉淀时pH＝______。(6)操作a的实验步骤为________。(7)将CoCl2·6H2O晶体在HCl氛围下加热，所得样品的固体残留率(固体样品的剩余质量固体样品的起始质量×100%)随温度的变化如下图所示。则当固体残留率为62.18%时，所得固体的化学式为_______。9．硼酸(H3BO3)大量应用于玻璃制造行业，以硼镁矿(含2MgO·B2O3·H2O、SiO2及少量Fe3O4、CaCO3、Al2O3)为原料生产硼酸的工艺流程如图：已知：①H3BO3在20℃、40℃、60℃、100℃时的溶解度依次为5.0g、8.7g、14.8g、40.2g。②Fe3+、Al3+、Fe2+和Mg2+以氢氧化物形式完全沉淀时，溶液的pH分别为3.2、5.2、9.7和12.4。(1)由于矿粉中含CaCO3，“浸取”时容易产生大量泡沫使物料从反应器溢出，故应分批加入H2SO4，该反应的化学方程式为________。(2)“浸出液”显酸性，含H3BO3和Mg2+、SO2-4，还含有Fe3+、Fe2+、Ca2+、Al3+等杂质。“除杂”时向浸出液中依次加入适量H2O2和MgO，除去的杂质离子是________。H2O2的作用是________(用离子方程式表示)。(3)“浸取”后，采用“热过滤”的目的是________。(4)“母液”可用于回收硫酸镁，已知硫酸镁的溶解度随温度变化的曲线如图，且溶液的沸点随压强增大而升高。为了从“母液”中充分回收MgSO4·H2O，应采取的措施是将“母液”蒸发浓缩，________。10．冶炼、镀铬、制革、印染等工业将含铬废液排入水中，会造成严重的环境污染。下面是某工厂对制革工业污泥中铬元素的回收与再利用工艺流程(其中硫酸浸取液中的金属离子主要是Cr3＋，其次是Fe3＋、Al3＋、Ca2＋和Mg2＋)：(1)实验室若需要240mL4.8mol·L－1的H2SO4溶液，用98%密度为1.84g·cm－3的浓硫酸来配制，需要量取__________mL浓硫酸。(2)酸浸时，为了提高浸取率可采取的措施有__________。(写两个)(3)H2O2的作用是将滤液Ⅰ中的Cr3＋转化为2-27CrO，写出此反应的离子方程式：____________________。(4)常温下，部分阳离子以氢氧化物形式沉淀时溶液的pH如下：阳离子Fe3＋Mg2＋Al3＋Cr3＋开始沉淀时的pH2.7———沉淀完全时的pH3.711.189(＞9溶解)加