2021届高考化学复习：专题四 工艺流程图专题训练(专题训练)

专题四 工艺流程图专题训练（专题训练）

1、(2020·苏州市高三期初调研，16)以白云石(化学式表示为MgCO3·CaCO3)为原料制备氢氧化镁的工艺流程如下：

已知：①白云石加热过程中，固体失重百分比与温度的关系如图所示：

②Ksp[Mg(OH)2]＝5. 61×10－12。

(1)根据流程图判断白云石“轻烧”后固体产物的主要成分是__________________________

(填化学式)。结合图判断“轻烧” 温度应不超过________。

(2)“加热反应”的化学方程式为_____________________________________。

(3)沉淀过程控制溶液的pH为9.5，此时溶液中c(Mg2＋)＝________。

(4)该工艺中可以循环使用的物质是___________________________________(填化学式)。

(5)传统工艺将白云石分解为氧化镁和氧化钙后提取，从环境保护的角度分析，该工艺采用轻烧白云石的方法，其优点是____________________________________。

答案 (1)CaCO3、MgO 700 ℃ (2) (NH4)2SO4＋MgO===MgSO4＋2NH3＋H2O (3)5.61×10－3mol/L

(4) (NH4)2SO4、NH3或NH3·H2O (5)减少能源消耗、减少CO2的排放、便于CaCO3分离

2磷精矿湿法制备磷酸的一种工艺流程如下：

已知：磷精矿主要成分为Ca5(PO4)3(OH)，还含有Ca5(PO4)3F和有机碳等。

溶解度：Ca5(PO4)3(OH)

(2)磷精矿粉酸浸时发生反应：

2Ca5(PO4)3(OH)＋3H2O＋10H2SO410CaSO4·12 H2O＋6H3PO4

①该反应体现出酸性关系：H3PO4________H2SO4(填“>”或“<”)。

②结合元素周期律解释①中结论：P和S电子层数相同，

____________________________________________________________________。

(3)酸浸时，磷精矿中Ca5(PO4)3F所含氟转化为HF，并进一步转化为SiF4除去。写出生成HF的化学方程式：

____________________________________________________________________。

(4)H2O2将粗磷酸中的有机碳氧化为CO2脱除，同时自身也会发生分解。相同投料比、相同反应时间，不同温度下的有机碳脱除率如图所示。80 ℃后脱除率变化的原因：_______________________________________________________。

(5)脱硫时，CaCO3稍过量，充分反应后仍有SO2－4残留，原因是________________________；

加入BaCO3可进一步提高硫的脱除率，其离子方程式是____________________

(6)取a g所得精制磷酸，加适量水稀释，以百里香酚酞作指示剂，用b mol·L－1NaOH溶液滴定至终点时生成Na2HPO4，消耗NaOH溶液c mL。精制磷酸中H3PO4的质量分数是________。(已知：H3PO4摩尔质量为98 g·mol－1)

答案 (1)研磨、加热

(2)①< ②核电荷数PS，得电子能力P

(3)2Ca5(PO4)3F＋10H2SO4＋5H2O=====△10CaSO4·0.5 H2O＋6H3PO4＋2HF

(4)80 ℃后，H2O2分解速率大，浓度显著降低

(5)CaSO4微溶

BaCO3＋SO2－4＋2H3PO4===BaSO4＋CO2↑＋H2O＋2H2PO－4

(6)4.9bca%

3、以硅藻土为载体的五氧化二钒(V2O5)是接触法生产硫酸的催化剂。从废矾催化剂中回收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 V2O5 V2O4 K2SO4 SiO2 Fe2O3 Al2O3

质量分数/% 2.2～2.9 2.8～3.1 22～28 60～65 1～2 <1

以下是一种废钒催化剂回收工艺路线：

回答下列问题：

(1)“酸浸”时V2O5转化为VO＋2，反应的离子方程式为__________________，同时V2O4转化成VO2＋。“废渣1”的主要成分是________。

(2)“氧化”中欲使3 mol的VO2＋变为VO＋2，则需要氧化剂KClO3至少为________ mol。

(3)“中和”作用之一是使钒以V4O4－12形式存在于溶液中。“废渣2”中含有________。

(4)“离子交换”和“洗脱”可简单表示为：4ROH＋V4O4－12离子交换洗脱R4V4O12＋4OH－(ROH为强碱性阴离子交换树脂)。为了提高洗脱效率，淋洗液应该呈________性(填“酸”、“碱”或“中”)。

(5)“流出液”中阳离子最多的是________。

(6)“沉钒”得到偏钒酸铵(NH4VO3)沉淀，写出“煅烧”中发生反应的化学方程式________________________________________________________________________。

答案 (1)V2O5＋2H＋===2VO＋2＋H2O SiO2 (2)0.5

(3)Fe(OH)3、Al(OH)3 (4)碱 (5)K＋

(6)2NH4VO3=====高温V2O5＋H2O↑＋2NH3↑

4(2020·河南师范大学附属中学高三月考，27)铁的化合物有广泛用途，如碳酸亚铁(FeCO3)可作为补血剂，铁红(Fe2O3)可作为颜料。利用某硫酸厂产生的烧渣(主要含Fe2O3、FeO，还有一定量的SiO2)制备FeCO3的流程如下：

(1)“酸溶”时加快反应速率的方法有________(写出一种)。

(2)①“还原”时，FeS2与H2SO4不反应，Fe3＋通过两个反应被还原，其中一个反应如下：

FeS2＋14Fe3＋＋8H2O===15Fe2＋＋2SO2－4＋16H＋，则另一个反应的离子方程式为__________。

②加入FeS2还原后，检验Fe3＋是否反应完全的方法是________________________

(3)①“沉淀”时，需要控制温度在35 ℃以下，其可能原因是_______________。

②所得FeCO3需充分洗涤，检验沉淀已洗净的方法是_____________

(4)FeCO3浊液长时间暴露在空气中，会有部分固体表面变为红褐色，同时释放出CO2，则与FeCO3反应的物质为________(填化学式)。

(5)写出在空气中煅烧FeCO3制备高纯氧化铁的化学方程式： ________________。

FeCO3在空气中煅烧生成Fe2O3时，也会生成FeO。现煅烧23.2 kg的FeCO3，得到Fe2O3和FeO的混合物15.84 kg，则Fe2O3的质量为________ kg。

答案 (1)加热(或适当增加硫酸的浓度、将烧渣粉碎、搅拌等)

(2)①FeS2＋2Fe3＋ ===3Fe2＋＋2S↓

②取少量溶液，滴入几滴KSCN溶液，若溶液变为红色，说明其中含有Fe3＋，未反应完全

(3)①防止碳酸铵分解，减小亚铁离子的水解程度

②取少许最后一次洗涤液于试管中，滴加稀盐酸，无明显现象，再滴加BaCl2溶液，若无白色沉淀生成，则表明沉淀已洗涤干净，反之，则说明没洗涤干净

(4)O2、H2O (5)4FeCO3＋O2=====高温2Fe2O3＋4CO2 14.4

5、某化学兴趣小组对一种废旧合金(含有Cu、Fe、Si等元素)进行分离、回收再利用，所设计工艺流程如下。

已知：298 K时，Ksp[Fe(OH)3]＝4.0×10－38，

Ksp[Cu(OH)2]＝2.2×10－20，Ksp[Mn(OH)2]＝1.9×10－13

回答下列问题： (1)操作Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ为________，固体B为________(填化学式)。

(2)加入过量FeCl3溶液过程中与较不活泼的金属反应的离子方程式____________________________________________________________________。

(3)调节pH至2.9～3.2的目的是分离________(填离子符号)

(4)①向溶液b中加入酸性KMnO4溶液发生反应的离子方程式为____________________________________________________________________。

②若用a mol/L KMnO4溶液处理溶液b，当恰好反应时消耗KMnO4溶液V mL，所得红棕色固体C的物质的量为________(用含a、V的代数式表示)

(5)常温下，若溶液c中所含的金属阳离子浓度相等，向溶液c中逐滴加入KOH溶液，最后生成的沉淀为_________________________________________________

_______________________________________________________________________(填化学式)。

(6)用惰性电极电解时阳极产生标准状况下的气体6.72 L，阴极得到的电子数为0.8NA，则生成氧气的物质的量为________mol。

答案 (1)过滤 Cu (2)2Fe3＋＋Cu===2Fe2＋＋Cu2＋ (3)Fe3＋ (4)①MnO－4＋

5Fe2＋ ＋8H＋===Mn2＋＋5Fe3＋＋4H2O ②2.5aV×10－3 mol (5)Mn(OH)2 (6)0.1

6、从废旧锂离子二次电池(主要成分为LiCoO2，还含有少量石墨和镀镍金属钢壳、铝箔以及钙等杂质)中回收钴和锂的工艺流程如下：

回答下列问题：

(1)“碱浸”的目的是____________________________________________________。

(2)“酸浸”过程中LiCoO2发生反应的离子方程式为：______________________________________________________________________

_____________________________________________________________________，

浸渣中含有的主要成分是________。