2022年高考化學(xué)一輪復(fù)習(xí) 真題專訓(xùn) 第三章 金屬及其化合物 專題課時(shí)4 無機(jī)化工流程 新人教版
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1、2022年高考化學(xué)一輪復(fù)習(xí) 真題專訓(xùn) 第三章 金屬及其化合物 專題課時(shí)4 無機(jī)化工流程 新人教版 1.工業(yè)上利用電解污泥(主要含有Fe2O3、CuO、Cr2O3及部分難溶雜質(zhì))回收銅和鉻等金屬,回收流程如下: 已知部分物質(zhì)沉淀的pH及CaSO4的溶解度曲線如下: Fe3+ Cu2+ Cr3+ 開始沉淀pH 2.1 4.7 4.3 完全沉淀pH 3.2 6.7 a (1)在浸出過程中除了生成Fe2(SO4)3、Cr2(SO4)3外,主要還有________。 (2)在除鐵操作中,需要除去Fe3+和CaSO4,請(qǐng)完成相關(guān)操作:①加入石灰乳調(diào)節(jié)pH范圍為__
2、______~________;②將濁液加熱到80 ℃后的操作是________。 (3)寫出還原步驟中加入NaHSO3生成Cu2O固體的離子反應(yīng)方程式__________________________________________________________________, 此步驟中加入NaHSO3得到Cu2O的產(chǎn)率為95%,若NaHSO3過量,除了浪費(fèi)試劑外,還會(huì)出現(xiàn)的問題是____________________________________________ _____________________________________________________
3、_____________。 解析 (1)Fe2O3、CuO、Cr2O3與硫酸反應(yīng)生成Fe2(SO4)3、CuSO4、Cr2(SO4)3,所以在浸出過程中除了生成Fe2(SO4)3、Cr2(SO4)3外,主要還有CuSO4。 (2)①除鐵操作中Fe3+沉淀完全,而Cu2+與Cr3+不能沉淀,F(xiàn)e3+沉淀完全的pH是3.2,而Cu2+與Cr3+開始沉淀的最小pH是4.3,所以調(diào)節(jié)溶液pH范圍3.2~4.3;②80 ℃ 時(shí)CaSO4的溶解度已經(jīng)很小,此時(shí)主要以固體形式存在,若不趁熱過濾,溫度下降后,CaSO4的溶解度又增大,重新溶解到溶液中,達(dá)不到除雜質(zhì)的目的,所以將濁液加熱到80 ℃,要
4、趁熱過濾,以除去CaSO4。 (3)Cu元素以Cu2+形式存在于溶液中,加入NaHSO3二者發(fā)生氧化還原反應(yīng),生成Cu2O固體,HSO被氧化成SO,所以該離子反應(yīng)方程式為2H2O+HSO+2Cu2+===Cu2O↓+SO+5H+;若NaHSO3過量,該步驟中Cu2+被還原后的溶液酸性增強(qiáng),則H+會(huì)與過量的NaHSO3反應(yīng)產(chǎn)生SO2,污染環(huán)境。 答案 (1)CuSO4 (2)①3.2 4.3?、诔脽徇^濾 (3)2H2O+HSO+2Cu2+===Cu2O↓+SO+5H+ 產(chǎn)生SO2污染環(huán)境 2.(xx·佛山質(zhì)檢,21)某化學(xué)實(shí)驗(yàn)室產(chǎn)生的廢液中含有Fe3+、Cu2+、Ba2+、Cl
5、-四種離子,現(xiàn)設(shè)計(jì)下列方案對(duì)廢液進(jìn)行處理,以回收金屬并制備氯化鋇、氯化鐵晶體。 (1)沉淀1中含有的金屬單質(zhì)是________。 (2)氧化時(shí)加入H2O2溶液發(fā)生反應(yīng)的離子方程式為 _________________________________________________________________。 (3)下列物質(zhì)中,可以作為試劑X的是________(填字母編號(hào))。 A.BaCl2 B.BaCO3 C.NaOH D.Ba(OH)2 (4)檢驗(yàn)沉淀2洗滌是否完全的方法是_________________________________。 (
6、5)制備氯化鐵晶體過程中需保持鹽酸過量,其目的是 _________________________________________________________________。 (6)由過濾2得到的濾液制備BaCl2的實(shí)驗(yàn)操作依次為________、冷卻結(jié)晶、________、洗滌、干燥。 解析 (1)過量鐵屑與Fe3+、Cu2+發(fā)生反應(yīng):2Fe3++Fe===3Fe2+、Cu2++Fe===Fe2++Cu,沉淀1為銅與過量的鐵。(2)H2O2氧化Fe2+得到Fe3+,自身被還原為水,根據(jù)溶液呈酸性補(bǔ)H+配平。(3)試劑X是與H+反應(yīng)調(diào)節(jié)pH使Fe3+沉淀,由流程圖最后有Ba
7、Cl2生成可知,應(yīng)加入能與H+反應(yīng)的鋇的化合物。(4)沉淀2為Fe(OH)3,可能含有的可溶性雜質(zhì)離子有Ba2+、Cl-等,故可取最后一次洗滌液檢驗(yàn)Ba2+或Cl-的存在與否。(5)由于FeCl3溶液加熱時(shí),F(xiàn)e3+水解生成Fe(OH)3沉淀,所以加鹽酸以抑制其水解。(6)從濾液中獲得溶質(zhì)的方法是蒸發(fā)濃縮、冷卻結(jié)晶、過濾、洗滌、干燥。 答案 (1)鐵、銅 (2)2Fe2++2H++H2O2===2Fe3++2H2O (3)B、D (4)取最后一次洗滌液少許,滴入1~2滴硫酸鈉溶液,若不出現(xiàn)白色渾濁,表明已洗滌完全(或取最后一次洗滌液少許,滴入1~2滴硝酸銀溶液,若不出現(xiàn)白色渾濁
8、,表明已洗滌完全) (5)抑制Fe3+水解(合理答案均可) (6)蒸發(fā)濃縮 過濾 3.焦亞硫酸鈉(Na2S2O5)常用作食品漂白劑,其制備工藝流程如下: 已知:反應(yīng)Ⅱ包含2NaHSO3Na2S2O5+H2O等多步反應(yīng)。 (1)反應(yīng)Ⅰ的化學(xué)方程式為_________________________________________ ________________________________________________________________, 反應(yīng)Ⅰ所得副產(chǎn)物的用途是________(填一項(xiàng)即可)。 (2)硫黃燃燒前先加熱成液態(tài)并通過噴嘴噴入焚硫爐
9、中,目的是________________________________,在上述工藝流程中可循環(huán)使用的物質(zhì)是________________________________________________________________ _________________________________________________________________。 (3)反應(yīng)Ⅱ中需控制參加反應(yīng)的氣體與固體的物質(zhì)的量之比接近________,若氣體量不足,則會(huì)導(dǎo)致_________________________________________________ ________
10、_________________________________________________________。 (4)Na2S2O5與稀硫酸反應(yīng)放出SO2,其離子方程式為 _________________________________________________________________。 解析 由制備流程可知,反應(yīng)Ⅰ中生成NaHCO3,加熱生成Na2CO3,反應(yīng)Ⅱ中生成NaHSO3,加熱生成Na2S2O5。 (1)反應(yīng)Ⅰ中,氯化鈉溶液通入氨氣、二氧化碳生成碳酸氫鈉與氯化銨,其化學(xué)方程式為CO2+NH3+NaCl+H2O===NaHCO3↓+NH4Cl;副產(chǎn)
11、物氯化銨可作氮肥; (2)硫黃燃燒前先加熱成液態(tài)并通過噴嘴噴入焚硫爐中,其目的是增大硫與空氣的接觸面積,使硫黃充分燃燒,加快反應(yīng)速率;由流程圖知,反應(yīng)中需要CO2、H2O,其他反應(yīng)又生成CO2、H2O,故CO2、H2O可以循環(huán)利用; (3)反應(yīng)Ⅱ中發(fā)生的反應(yīng)為2SO2+Na2CO3+H2O===2NaHSO3+CO2,2NaHSO3Na2S2O5+H2O,故SO2與Na2CO3的物質(zhì)的量之比接近2∶1時(shí)恰好完全反應(yīng);若SO2不足,Na2S2O5產(chǎn)品中Na2SO3、Na2CO3等雜質(zhì)含量增加,Na2S2O5產(chǎn)率降低; (4)Na2S2O5與稀硫酸反應(yīng)生成SO2,反應(yīng)中S元素的化合價(jià)未
12、發(fā)生變化,反應(yīng)的離子方程式為S2O+2H+===2SO2↑+H2O。 答案 (1)CO2+NH3+NaCl+H2O===NaHCO3↓+NH4Cl 氮肥 (2)增大硫與空氣的接觸面積,使硫黃充分燃燒,加快反應(yīng)速率 CO2、H2O (3)2∶1 Na2S2O5產(chǎn)品中Na2SO3、Na2CO3等雜質(zhì)含量增加,Na2S2O5產(chǎn)率降低 (4)S2O+2H+===2SO2↑+H2O 4.(xx·福建理綜,24)無水氯化鋁在生產(chǎn)、生活中應(yīng)用廣泛。 (1)氯化鋁在水中形成具有凈水作用的氫氧化鋁膠體,其反應(yīng)的離子方程式為__________________________________
13、_________________________________。 (2)工業(yè)上用鋁土礦(主要成分為Al2O3,含有Fe2O3、SiO2等雜質(zhì))制取無水氯化鋁的一種工藝流程示意如下: 已知: 物質(zhì) SiCl4 AlCl3 FeCl3 FeCl2 沸點(diǎn)/℃ 57.6 180(升華) 300(升華) 1 023 ①步驟Ⅰ中焙燒使固體水分揮發(fā)、氣孔數(shù)目增多,其作用是____________________________________________________________________(只要求寫出一種)。 ②步驟Ⅱ中若不通入氯氣和氧氣,則反應(yīng)生
14、成相對(duì)原子質(zhì)量比硅大的單質(zhì)是___________________________________________________________________。 ③已知: Al2O3(s)+3C(s)===2Al(s)+3CO(g) ΔH1=+1 344.1 kJ·mol-1 2AlCl3(g)===2Al(s)+3Cl2(g) ΔH2=+1 169.2 kJ·mol-1 由Al2O3、C和Cl2反應(yīng)生成AlCl3的熱化學(xué)方程式為 __________________________________________________________________
15、_。 ④步驟Ⅲ的尾氣經(jīng)冷卻至室溫后,氣體用足量的NaOH冷溶液吸收,生成的鹽主要有3種,其化學(xué)式分別為_________________________________________。 ⑤結(jié)合流程及相關(guān)數(shù)據(jù)分析,步驟Ⅴ中加入鋁粉的目的是 __________________________________________________________________。 解析 (1)AlCl3屬于強(qiáng)酸弱堿鹽,在溶液中Al3+發(fā)生水解反應(yīng)生成Al(OH)3膠體:Al3++3H2OAl(OH)3(膠體)+3H+;(2)①步驟Ⅰ中焙燒使固體水分揮發(fā)、氣孔數(shù)目增多,可以防止后續(xù)步驟生
16、成的AlCl3水解,同時(shí)也增大了反應(yīng)物的接觸面積,從而加快反應(yīng)速率。②根據(jù)物質(zhì)的組成元素可知:若步驟Ⅱ中不通入氯氣和氧氣,則反應(yīng)生成相對(duì)原子質(zhì)量比Si大的單質(zhì)是Fe。③對(duì)已知兩個(gè)熱化學(xué)方程式由上到下依次標(biāo)記為(i)和(ii),根據(jù)蓋斯定律,(i)-(ii)可得所求熱化學(xué)方程式:Al2O3(s)+3C(s)+3Cl2(g)===2AlCl3(g)+3CO(g) ΔH=+174.9 kJ·mol-1;④步驟Ⅲ經(jīng)冷卻至室溫后,氣體用足量的NaOH冷溶液吸收,Cl2與濃NaOH溶液發(fā)生反應(yīng)生成NaCl、NaClO3和H2O。隨著反應(yīng)進(jìn)行,溶液濃度變小,這時(shí)Cl2與稀NaOH溶液發(fā)生反應(yīng)生成NaCl、NaClO和H2O。因此,得到的3種鹽分別為NaCl、NaClO、NaClO3。⑤Al的活動(dòng)性強(qiáng)于Fe,在步驟Ⅴ中加入Al粉與FeCl3發(fā)生置換反應(yīng),以除去FeCl3從而提高AlCl3的純度。 答案 (1)Al3++3H2OAl(OH)3(膠體)+3H+ (2)①防止后續(xù)步驟生成的AlCl3水解或增大反應(yīng)物的接觸面積,加快反應(yīng)速率 ②Fe或鐵 ③Al2O3(s)+3C(s)+3Cl2(g)===2AlCl3(g)+3CO(g) ΔH=+174.9 kJ·mol-1 ④NaCl、NaClO、NaClO3
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