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2021届高考化学二轮复习 题型检测工艺流程题2021届高考化学二轮复习 题型检测工艺流程题年级：姓名：- 12 -题型检测（十） 工艺流程题1(2019西安五校联考)金属钛(Ti)因其硬度大、熔点高、常温时耐酸碱腐蚀而被广泛用作高新科技材料。以钛铁矿(主要成分为钛酸亚铁)为主要原料冶炼金属钛同时获得副产品甲的工业生产流程如图所示。请回答下列问题：(1)钛酸亚铁(用R表示)与碳在高温下反应的化学方程式为2RC2Fe2TiO2CO2，钛酸亚铁的化学式为_；钛酸亚铁和浓H2SO4反应的产物之一是TiOSO4，反应中无气体生成，该反应的化学方程式为_。(2)上述生产流程中加入铁屑的目的是_。此时溶液中含有Fe2、TiO2和少量Mg2等阳离子，常温下，其对应氢氧化物的Ksp如表所示。氢氧化物Fe(OH)2TiO(OH)2Mg(OH)2Ksp8.010161.010291.81011常温下，若所得溶液中Mg2的物质的量浓度为0.001 8 molL1，当溶液的pH等于_时，Mg(OH)2开始沉淀。若将含有Fe2、TiO2和Mg2的溶液加水稀释，立即析出大量白色沉淀，该反应的离子方程式为_。(3)中间产品乙与焦炭、氯气在高温下发生反应制取TiCl4的化学方程式为_。Mg还原TiCl4过程必须在1 070 K的温度下进行，你认为还应该控制的反应条件是_，除去所得金属钛中少量的金属镁可用的试剂是_。解析：(1)由2RC2Fe2TiO2CO2，根据原子守恒，可推知钛酸亚铁的化学式为FeTiO3。钛酸亚铁和浓H2SO4反应，生成TiOSO4，无气体生成，元素Ti的化合价不变，说明发生非氧化还原反应，则产物中还有FeSO4，故该反应的化学方程式为FeTiO32H2SO4(浓)=TiOSO4FeSO42H2O。(2)钛铁矿和浓硫酸反应的产物之一是FeSO4，加入铁屑，可防止Fe2被氧化。根据KspMg(OH)2c(Mg2)c2(OH)1.81011，c(OH) molL1104molL1，则c(H) molL11010 molL1，pHlg101010。根据题表提供的Ksp数据知，三种物质组成类型相同且TiO(OH)2的溶度积常数最小，则加水稀释，立即析出的白色沉淀为TiO(OH)2，TiO2的水解方程式为TiO22H2O=TiO(OH)22H或TiO22H2O=H2TiO32H。(3)中间产品乙与焦炭、氯气在高温下发生反应制取TiCl4的化学方程式为TiO22C2Cl2TiCl42CO；为防止空气中的氧气与反应物发生反应，应隔绝空气加热。可用稀盐酸除去钛中混有的镁。答案：(1)FeTiO3FeTiO32H2SO4(浓)=TiOSO4FeSO42H2O(2)防止Fe2被氧化10TiO22H2O=TiO(OH)22H(或TiO22H2O=H2TiO32H)(3)TiO22C2Cl2TiCl42CO隔绝空气稀盐酸2(2019山西六校检测)某化工厂用含NiO的废料(杂质为Fe2O3、CaO、CuO等)制备羟基氧化镍(2NiOOHH2O)的工艺流程如下：已知：相关金属离子形成氢氧化物沉淀的pH范围如下。离子Fe3Fe2Ni2开始沉淀的pH2.77.67.1沉淀完全的pH3.79.69.2请回答下列问题：(1)滤渣1的主要成分是_。如图是酸浸时镍的浸出率与温度的关系，则酸浸时合适的浸出温度是_，若酸浸时将温度控制在80 左右，则滤渣1中会含有一定量的Ni(OH)2，其原因可能是_。(2)操作A中生成S的反应的化学方程式为_，试剂X是一种常见的绿色氧化剂，X参与的反应中氧化剂与还原剂物质的量之比为_，试剂Y用于调节溶液的pH，则调控pH的范围是_。(3)写出氧化过程中反应的离子方程式_，沉钙时，当溶液中c(F)3.0103 molL1时，通过计算确定溶液中Ca2是否沉淀完全_常温时，Ksp(CaF2)2.71011。解析：(1)由流程知滤渣1的主要成分是CaSO4。由图知当温度在70 左右时镍的浸出率较高，故酸浸时适宜的温度为70 。Ni2能水解生成Ni(OH)2，而升温能促进水解。(2)酸浸后溶液中的金属离子有Fe3、Cu2、Ni2、Ca2等，将H2S氧化为S的是Fe2(SO4)3，由此可写出相应的化学方程式。常见的绿色氧化剂X的作用是将Fe2氧化为Fe3，则它是H2O2，反应中n(H2O2)n(FeSO4)12。由表中数据及此时溶液中金属离子成分(Fe3、Ni2、Ca2等)知，欲沉淀Fe3，而Ni2不受影响，则应调控pH的范围是3.7pH7.1。(3)该反应中Ni2被氧化为2NiOOHH2O，ClO被还原为Cl，相应的离子方程式为ClO2Ni24OH=2NiOOHH2OCl。c(Ca2) molL13.0106 molL11.0105 molL1，Ca2已沉淀完全。答案：(1)CaSO470随着温度升高，Ni2的水解程度增大，从而形成一定量的Ni(OH)2沉淀(2)Fe2(SO4)3H2S=2FeSO4H2SO4S123.7pH7.1(3)ClO2Ni24OH=2NiOOHH2OClc(Ca2) molL13.0106 molL18时，亚铁盐对6价Cr的去除效果反而下降，可能的原因是_。解析：(1)步骤发生的反应有2FeOCr2O34Na2CO37NaNO34Na2CrO4Fe2O34CO27NaNO2，Al2O3Na2CO32NaAlO2CO2，在步骤中调节pH是增大溶液中H浓度，使较多的CrO转化为Cr2O而盐酸易被氧化，只能用CH3COOH；(2)因K2Cr2O7的溶解度随温度降低而减小，则在步骤中加入适量KCl后，应通过蒸发浓缩、冷却结晶、过滤的方法得到K2Cr2O7固体；(3)根据铬元素的质量守恒可得关系式：Cr2O3K2Cr2O7，a kg铬铁矿粉(含Cr2O3 40%)理论上可制得K2Cr2O7质量为 g，产率为100%100%；(4)由氧化还原反应得失电子守恒可得NaHSO3与Cr2O反应的离子方程式为3HSOCr2O5H=2Cr33SO4H2O；pH8时，Fe2转化为Fe(OH)2后易被空气中的氧气氧化为Fe(OH)3，从而使6价Cr的去除率降低。答案：(1)Fe2O3Al(OH)3AlOCO22H2O=Al(OH)3HCOC(2)蒸发浓缩，冷却结晶(3)(4)3HSOCr2O5H=2Cr33SO4H2OpH8时，Fe2转化为Fe(OH)2，而Fe(OH)2易被空气中的O2氧化4(2019哈尔滨模拟)硼、镁及其化合物在工农业生产中应用广泛。.已知硼镁矿的主要成分为Mg2B2O5H2O，硼砂的化学式为Na2B4O710H2O。一种利用硼镁矿制取金属镁及粗硼的工艺流程如图所示：(1)硼砂中B元素的化合价为_，将硼砂溶于热水后，用硫酸调节溶液的pH为23以制取H3BO3，该反应的离子方程式为_。X为H3BO3晶体加热脱水的产物，其与Mg反应制取粗硼的化学方程式为_。(2)由MgCl26H2O制备MgCl2时，需要在HCl氛围中加热，其目的是_。(3)镁H2O2酸性燃料电池的反应原理为MgH2O22H=Mg22H2O，常温下，若起始电解质溶液pH1，则pH2时，电解质溶液中所含Mg2的物质的量浓度为_ molL1。已知常温下，KspMg(OH)25.61012，当电解质溶液的pH6时，_(填“有”或“无”)Mg(OH)2沉淀析出。(忽略反应过程中溶液的体积变化).工业上可用纳米MgH2和LiBH4组成的体系储放氢，如图所示。(4)写出放氢过程中发生反应的化学方程式：_。.MgO浆液是一种高活性的脱硫剂，常用于脱除烟气中的SO2，发生的主要反应如下：Mg(OH)2SO2=MgSO3H2OMgSO3SO2H2O=Mg(HSO3)2Mg(HSO3)2Mg(OH)2=2MgSO32H2O2MgSO3O2=2MgSO4已知25 时，Ksp(MgSO3)3.86103，Ksp(CaSO3)3.1107。(5)其他条件相同时，镁基和钙基的脱硫效率与液、气摩尔流量比的变化情况如图所示。镁基的脱硫效率总比钙基的大，除生成的MgSO4具有良好的水溶性外，还因为_。解析：流程图中各步主要转换如下：.(1)硼砂的化学式为Na2B4O710H2O，钠元素的化合价为1，氧元素的化合价为2，根据化合物中各元素化合价代数和为0，可知硼元素的化合价为3；用H2SO4调pH为23，Na2B4O7在酸溶液中生成H3BO3，反应的离子方程式为B4O2H5H2O4H3BO3。加热H3BO3得到B2O3，Mg与B2O3发生置换反应得到粗硼：3MgB2O32B3MgO。(2)加热MgCl26H2O时，MgCl2水解生成Mg(OH)2和HCl，在HCl氛围中加热可以抑制MgCl2的水解。(3)若起始电解质溶液pH1，则pH2时，溶液中氢离子浓度减小0.1 molL10.01 molL10.09 molL1，由反应MgH2O22H=Mg22H2O可知，c(Mg2)0.045 molL1；KspMg(OH)25.61012，常温下当溶液pH6时，c(OH)108 molL1，H浓度减小0.1 molL1106 molL10.1 molL1，溶液中Mg2的浓度约为0.05 molL1，则Qcc(Mg2)c2(OH)0.05101651018Ksp(CaSO3)，说明MgSO3的溶解度比CaSO3大，且MgSO3比CaSO3更易被氧化，故镁基的脱硫效率比钙基的大。答案：.(1)3B4O 2H5H2O4H3BO33MgB2O32B3MgO(2)防止MgCl2水解生成Mg(OH)2(3)0.045无.(4)MgH22LiBH4=2LiHMgB24H2.(5)MgSO3的溶解度比CaSO3的大，MgSO3比CaSO3更易被氧化5(2019全国卷)立德粉ZnSBaSO4(也称锌钡白)，是一种常用白色颜料。回答下列问题：(1)利用焰色反应的原理既可制作五彩缤纷的节日烟花，亦可定性鉴别某些金属盐。灼烧立德粉样品时，钡的焰色为_(填标号)。A黄色 B红色C紫色D绿色(2)以重晶石(BaSO4)为原料，可按如下工艺生产立德粉：在回转炉中重晶石被过量焦炭还原为可溶性硫化钡，该过程的化学方程式为_。回转炉尾气中含有有毒气体，生产上可通过水蒸气变换反应将其转化为CO2和一种清洁能源气体，该反应的化学方程式为_。在潮湿空气中长期放置的“还原料”，会逸出臭鸡蛋气味的气体，且水溶性变差，其原因是“还原料”表面生成了难溶于水的_(填化学式)。沉淀器中反应的离子方程式为_。(3)成品中S2的含量可以用“碘量法”测得。称取m g样品，置于碘量瓶中，移取25.00 mL 0.100 0 molL1的I2KI溶液于其中，并加入乙酸溶液，密闭，置暗处反应5 min，有单质硫析出。以淀粉为指示剂，过量的I2用0.100 0 molL1 Na2S2O3溶液滴定，反应式为I22S2O=2IS4O。测定时消耗Na2S2O3溶液体积V mL。终点颜色变化为_，样品中S2的含量为_(写出表达式)。解析：(1)根据常见元素的焰色反应，可知钡元素的焰色为绿色。(2)由流程图中的原料为重晶石和焦炭粉经回转炉、浸出槽后得到净化的BaS溶液，可判断重晶石(BaSO4)与焦炭粉反应生成BaS和有毒气体CO，根据电子守恒法可配平氧化还原反应方程式BaSO44CBaS4CO；CO与水蒸气反应得到的清洁能源气体为H2，另一种产物为CO2，则CO与水蒸气反应的化学方程式为COH2O(g)CO2H2。潮湿空气中的CO2和水蒸气跟“还原料”中的硫化钡反应生成的臭鸡蛋气味的气体为H2S，水溶性变差是因为发生了反应BaSCO2H2O=H2SBaCO3，由此可知难溶于水的物质为BaCO3 。硫化钡溶液与硫酸锌反应生成难溶于水的立德粉(ZnSBaSO4)，因此反应的离子方程式为S2Ba2Zn2SO= ZnSBaSO4。(3)淀粉溶液遇到I2溶液变蓝，当Na2S2O3将I2消耗完后，溶液由浅蓝色变至无色，即滴定终点时，溶液会由浅蓝色变至无色。设Na2S2O3消耗的I2的物质的量为n1。由离子方程式I2 2S2O=2IS4O1 mol2 moln1 0.100 0 molL1V103 L可得：n1V 0.100 0103 mol 设样品中S2的含量为w，则由反应I2S2=2ISI2S21 mol 32 g2500103 L0.100 0 molL1V0.100 0103 mol m gw可得：w100%答案：(1)D(2)BaSO44CBaS4COCOH2O(g)CO2H2BaCO3S2Ba2Zn2SO=ZnSBaSO4(3)浅蓝色至无色100%6(2019贵阳模拟)某含镍(Ni)废催化剂中主要含有Ni，还含有Al、Al2O3、Fe及其他不溶于酸、碱的杂质。现用含镍废催化剂制备NiSO47H2O，其流程图如下：部分金属化合物的Ksp近似值如表所示：化学式Fe(OH)2Fe(OH)3Al(OH)3Ni(OH)2NiCO3Ksp近似值1.010171.010381.010341.010151.0105回答下列问题：(1)“碱浸”时发生反应的离子方程式为_，_。(2)“酸浸”所使用的酸为_。(3)“净化除杂”时需加入H2O2溶液，其作用是_，然后调节pH使溶液中铁元素恰好完全沉淀(铁元素对应离子浓度为1.0105 molL1)，此时溶液的pH为_(填计算所得数值)。(4)“操作A”为_、过滤、洗涤、干燥，即得产品。(5)析出NiSO47H2O后的溶液中含有一定浓度的Ni2，为避免镍的损失及其对环境造成的影响，可向析出NiSO47H2O后的溶液中加入Na2CO3固体将Ni2转化为NiCO3沉淀。若c(Ni2)1.0 molL1，欲使1 L溶液中的Ni2沉淀完全，则需要加入Na2CO3固体的质量最少为_g。(忽略溶液体积变化)(6)保持其他条件不变，在不同温度下对含镍废催化剂进行酸浸，镍浸出率随时间变化如图。酸浸的最佳温度和时间分别为_、_min。解析：流程图中各步主要转换如下：(1)因含镍废催化剂中含有Ni、Al、Fe、Al2O3及其他不溶于酸、碱的杂质，故“碱浸”时，Al、Al2O3与OH发生反应。(2)因目标产物为硫酸盐，故“酸浸”时使用的酸是硫酸。(3)过氧化氢具有氧化性，结合Fe(OH)2、Fe(OH)3、Ni(OH)2的Ksp近似值可知，加入H2O2溶液的目的是氧化溶液中的Fe2，使其转化成Fe3，便于后续除杂。结合题表中数据可知，Fe3恰好沉淀完全，即c(Fe3)1.0105 molL1时，c(OH)1.01011 molL1，则此时溶液的pH为3。(4)由流程图可知，经“操作A”可获得硫酸镍晶体，故操作A为冷却结晶、过滤、洗涤、干燥。(5)1 L该溶液中n(Ni2)1 mol，生成NiCO3沉淀需1 mol Na2CO3，欲使溶液中的Ni2沉淀完全，则需溶液中c(Ni2)105 molL1，故加入碳酸钠固体后溶液中的c(CO)Ksp(NiCO3)/c(Ni2)1.0105/105 molL11 molL1，故1 L溶液中的Ni2沉淀完全时，至少需要加入2 mol Na2 CO3固体，其质量为212 g。(6)由题图可知，120 min后，镍浸出率随时间变化不显著，故最佳时间为120 min，120 min时，70 与90 的镍浸出率几乎相同，故采用温度较低的70 。答案：(1)Al2O32OH=2AlOH2O2Al2OH2H2O=2AlO3H2(2)硫酸(或H2SO4)(3)将Fe2氧化为Fe33(4)冷却结晶(5)212(6)70120