2019版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2018061.doc

小专题七化学工艺流程题的突破策略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 mol·L1HNO3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MgCO3·3H2O。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MgCO3·3H2O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MgCO3·3H2O。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Al2O3·Cr2O3，还含有FeO、SiO2)为主要原料回收利用，生产红矾钠晶体(Na2Cr2O7·2H2O)，同时制备明矾KAl(SO4)2·12H2O。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)33.0×1039，KspAl(OH)31×1033。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1×106 mol·L1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 4×1038，KspAl(OH)3 1×1033。(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 mol·L1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 mol·L1HNO3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MgCO3·3H2O。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)5.0pH<5.6(4)3NaBiO32Cr37OHH2O=2CrO3Na3Bi(OH)3(5)酸性条件下CrO或Cr2O会被Cl还原为Cr3，Cr2O6Cl14H=2Cr33Cl27H2O(6)AlO4H=Al32H2Oc(K)>c(HCO)>c(OH)>c(H)>c(CO)解析：固体废渣的主要成分为Al2O3·Cr2O3，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)31×1027，c(OH)109 mol·L1，此时溶液pH5.0，Fe3完全除去时c(OH)33×1033，c(OH)1.4×1011 mol·L1，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5.0pH<5.6。(6)将足量二氧化碳通入偏铝酸钾溶液中生成氢氧化铝沉淀和碳酸氢钾溶液，碳酸氢钾是强碱弱酸盐，HCO在溶液中存在水解过程和电离过程，且以水解过程为主，溶液显碱性，水解过程是微弱的，则生成的溶液中离子浓度关系为c(K)>c(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4.0×105(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4.0×105。(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NH3·H2O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ZnSO4·7H2O。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。6