2022高考化學(xué)一輪復(fù)習(xí) 熱點(diǎn)專題突破2 無機(jī)化工流程題的突破方法練習(xí) 新人教版

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1、2022高考化學(xué)一輪復(fù)習(xí) 熱點(diǎn)專題突破2 無機(jī)化工流程題的突破方法練習(xí) 新人教版 1.[2017·四川綿陽二診]采用硫鐵礦焙燒取硫后的燒渣(主要成分為Fe2O3、SiO2、Al2O3,不考慮其他雜質(zhì))制取綠礬(FeSO4·7H2O),某學(xué)習(xí)小組設(shè)計(jì)了如下流程: 下列說法錯(cuò)誤的是(  ) A.酸浸時(shí)選用足量硫酸,試劑X為鐵粉 B.濾渣a主要含SiO2,濾渣b主要含Al(OH)3 C.從濾液B得到綠礬產(chǎn)品的過程中,必須控制條件防止其氧化和分解 D.試劑X若為過量NaOH溶液,得到的沉淀用硫酸溶解,再結(jié)晶分離也可得綠礬 答案 D 解析 硫鐵礦焙燒取硫后的燒渣(主要成分為Fe2O3

2、、SiO2、Al2O3,不考慮其他雜質(zhì))中加入足量硫酸,F(xiàn)e2O3、Al2O3與酸反應(yīng)生成硫酸鐵、硫酸鋁,二氧化硅不反應(yīng),過濾,濾渣a為二氧化硅;在濾液A中加入鐵粉將Fe3+還原為Fe2+,調(diào)節(jié)pH使Al3+完全生成氫氧化鋁沉淀,過濾,濾渣b為氫氧化鋁,濾液B為硫酸亞鐵,蒸發(fā)濃縮、冷卻結(jié)晶、過濾,得到硫酸亞鐵晶體。由流程分析可知,溶解燒渣選用足量硫酸,試劑X為鐵粉,A正確;根據(jù)以上分析可知濾渣a主要含SiO2,濾渣b主要含Al(OH)3,B正確;Fe2+易被空氣中的氧氣氧化,而且綠礬受熱易失去結(jié)晶水,所以從濾液B得到FeSO4·7H2O產(chǎn)品的過程中,必須控制條件防止其氧化和分解,C正確;試劑X

3、若為過量NaOH溶液,得到的沉淀是氫氧化鐵,用硫酸溶解得到的是硫酸鐵而不是硫酸亞鐵,D錯(cuò)誤。 2.[2017·江西第三次聯(lián)考]如圖是工業(yè)利用菱鎂礦MgCO3(含雜質(zhì)Al2O3、FeCO3)制取鎂的工藝流程。 回答有關(guān)問題: (1)菱鎂礦送入酸浸池前需要粉碎,目的是________。 (2)氧化池中通入氯氣的目的是氧化________(填化學(xué)式),工業(yè)上不選用硝酸作氧化劑的原因是________和________。 (3)沉淀混合物為________和________(填化學(xué)式)。 (4)利用熔融氯化鎂制取金屬鎂,選用的方法是________(填序號(hào))。 A.電解法 B.氧氣

4、還原法 C.碳還原法 D.分解法 答案 (1)提高酸浸速率 (2)Fe2+(或FeCl2) 會(huì)產(chǎn)生污染性氣體NOx 會(huì)引入雜質(zhì)離子NO (3)Al(OH)3 Fe(OH)3 (4)A 解析 (1)粉碎菱鎂礦,增大固相反應(yīng)物的接觸面積,提高酸浸速率。 (2)通入Cl2是為了將Fe2+(或FeCl2)氧化為Fe3+(或FeCl3),工業(yè)上不用HNO3是因?yàn)闀?huì)產(chǎn)生污染性氣體NOx,也會(huì)引入雜質(zhì)離子NO。 (3)氧化池中存在Al3+、Fe3+、H+,所以加入MgO后與H+反應(yīng)使溶液堿性增強(qiáng),Al3+和Fe3+轉(zhuǎn)化為Al(OH)3和Fe(OH)3,故沉淀池中的沉淀為Al(OH)3和Fe(

5、OH)3。 (4)金屬鎂比較活潑,一般采用電解熔融MgCl2的方法進(jìn)行冶煉。 3.[2017·湖南十三校聯(lián)考]近年來,硫化銅礦的濕法冶煉技術(shù)已經(jīng)取得了很大的進(jìn)展?,F(xiàn)有一種催化氧化酸浸硫化銅礦的冶煉法,其工藝流程如圖甲所示: 反應(yīng)溫度、固液比、反應(yīng)時(shí)間和氯離子濃度都對(duì)銅的浸出率有較大的影響,下面是實(shí)驗(yàn)得出的這幾種因素對(duì)銅的浸出率影響的變化曲線圖(如圖乙~戊所示)。 回答下列問題: (1)火法煉銅的主要反應(yīng): ①2CuFeS2+4O2Cu2S+3SO2+2FeO(爐渣); ②2Cu2S+3O22Cu2O+2SO2; ③2Cu2O+Cu2S6Cu+SO2↑。 則在反應(yīng)①

6、、②、③中被氧化的元素為________(填元素符號(hào));若生成的SO2在標(biāo)準(zhǔn)狀況下的體積為4.48 L,則反應(yīng)中轉(zhuǎn)移的電子數(shù)目為________NA;由a mol CuFeS2生成a mol Cu,共消耗________ mol O2。 (2)寫出反應(yīng)1的化學(xué)方程式:____________________________________________________________ __________________________________________________________。 經(jīng)查,硫黃、FeSO4·7H2O均可入藥,用途廣泛。濕法煉銅與火法煉銅相比,優(yōu)點(diǎn)是_

7、________________________________。 (3)從溶液中得到FeSO4·7H2O晶體的操作是____________________________________________________________ _________________________________________________________。 (4)根據(jù)實(shí)驗(yàn)以及工業(yè)生產(chǎn)的實(shí)際要求,從下表中得出的最佳工藝條件為________(填序號(hào))。 選項(xiàng) 反應(yīng)溫 度/℃ 固液比 c(Cl-)/ (mol·L-1) 反應(yīng) 時(shí)間/h A 95 1∶5 0.8 7

8、 B 100 1∶5.5 0.7 7 C 110 1∶6 0.9 8 答案 (1)S 1.2 2.5a (2)2CuS+O2+2H2SO42CuSO4+2H2O+2S 污染小,同時(shí)得到副產(chǎn)物硫酸亞鐵晶體及硫黃,資源得到充分利用 (3)蒸發(fā)濃縮、冷卻結(jié)晶、過濾 (4)A 解析 (1)整個(gè)過程中化合價(jià)升高的元素即被氧化的元素只有硫;每個(gè)硫原子失6個(gè)電子,故生成4.48 L(即0.2 mol) SO2電子轉(zhuǎn)移數(shù)為1.2NA;CuFeS2反應(yīng)后的最終產(chǎn)物為SO2、FeO、Cu,根據(jù)原子守恒即得消耗O2的物質(zhì)的量。 (2)根據(jù)流程圖得出CuS的氧化產(chǎn)物為S,H2SO4提

9、供酸性環(huán)境,從而得出反應(yīng)1的化學(xué)方程式;濕法煉銅沒有SO2生成,故污染小,同時(shí)可得到有藥用價(jià)值的副產(chǎn)物硫酸亞鐵晶體及硫黃。 (3)從溶液中獲得結(jié)晶水合物的常規(guī)操作為蒸發(fā)濃縮、冷卻結(jié)晶。 (4)根據(jù)圖乙~戊可知,A項(xiàng)為最佳工藝條件,95 ℃時(shí)銅的浸出率已經(jīng)很高,且高溫需要更多的燃料供能,不經(jīng)濟(jì)。 4.以硅藻土為載體的五氧化二釩(V2O5)是接觸法生產(chǎn)硫酸的催化劑。從廢釩催化劑中回收V2O5既避免污染環(huán)境又有利于資源綜合利用。廢釩催化劑的主要成分為: 物質(zhì) V2O5 V2O4 K2SO4 SiO2 Fe2O3 Al2O3 質(zhì)量分 數(shù)/% 2.2~2.9 2.8~3.

10、1 22~28 60~65 1~2 <1 以下是一種廢釩催化劑回收工藝路線: 回答下列問題: (1)“酸浸”時(shí)V2O5轉(zhuǎn)化為VO,反應(yīng)的離子方程式為 _________________________________________________________, 同時(shí)V2O4轉(zhuǎn)化成VO2+?!皬U渣1”的主要成分是________。 (2)“氧化”中欲使3 mol的VO2+變?yōu)閂O,則需要氧化劑KClO3至少為________mol。 (3)“中和”作用之一是使釩以V4O形式存在于溶液中。“廢渣2”中含有________。 (4)“離子交換”和“洗脫”可簡單表

11、示為:4ROH+V4OR4V4O12+4OH-(ROH為強(qiáng)堿性陰離子交換樹脂)。為了提高洗脫效率,淋洗液應(yīng)該呈________性(填“酸”“堿”或“中”)。 (5)“流出液”中陽離子最多的是________。 (6)“沉釩”得到偏釩酸銨(NH4VO3)沉淀,寫出“煅燒”中發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式________________________________。 答案 (1)V2O5+2H+===2VO+H2O SiO2 (2)0.5 (3)Fe(OH)3和Al(OH)3 (4)堿 (5)K+ (6)2NH4VO3V2O5+2NH3↑+H2O↑ 解析 (1)V2O5及VO中的V均為

12、+5價(jià),“酸浸”時(shí),發(fā)生非氧化還原反應(yīng),根據(jù)原子守恒及電荷守恒不難寫出離子方程式;“酸浸”時(shí),V2O5轉(zhuǎn)化成VO,V2O4轉(zhuǎn)化成VO2+,K2SO4可溶于水,F(xiàn)e2O3及Al2O3分別轉(zhuǎn)化成Fe3+和Al3+,所以“廢渣1”的主要成分是SiO2。 (2)欲使3 mol VO2+變?yōu)閂O需轉(zhuǎn)移3 mol e-,1 mol KClO3作氧化劑生成Cl-轉(zhuǎn)移6 mol e-,所以需KClO3至少0.5 mol。 (3)“中和”時(shí)加入KOH溶液,釩以V4O形式存在于溶液中,K2SO4可溶,F(xiàn)e3+和Al3+分別轉(zhuǎn)化成Fe(OH)3和Al(OH)3沉淀進(jìn)入“廢渣2”。 (4)該反應(yīng)的逆反應(yīng)為洗脫過

13、程,增大c(OH-),有利于平衡向左移動(dòng),所以淋洗液應(yīng)呈堿性。 (5)由流程圖可以看出,H+在酸浸時(shí)損耗,釩轉(zhuǎn)化為V4O(陰離子),F(xiàn)e3+及Al3+轉(zhuǎn)化為沉淀,所以“流出液”中陽離子最多的是K+。 (6)“煅燒”時(shí)肯定得到V2O5,其他物質(zhì)自然寫出。 5.[2017·安徽師大附中段考]用鋁土礦(含30% SiO2、40.8% Al2O3和少量Fe2O3等)制取鋁硅合金材料有濕法、干法等方法,其中干法制備的工藝流程如下: (1)若濕法處理鋁土礦,用強(qiáng)酸浸取時(shí),所得溶液中陽離子有________。 (2)焙燒除鐵的反應(yīng)為4(NH4)2SO4+Fe2O32NH4Fe(SO4)2+3H

14、2O+6NH3↑(Al2O3部分發(fā)生類似反應(yīng))。氧化物轉(zhuǎn)化為硫酸鹽的轉(zhuǎn)化率與溫度的關(guān)系如圖,最適宜的焙燒溫度為________。 (3)操作①包括加水溶解、________。 (4)用焦炭還原SiO2、Al2O3會(huì)產(chǎn)生中間體SiC、Al4C3。寫出高溫下Al4C3與Al2O3反應(yīng)生成鋁單質(zhì)的化學(xué)方程式:_____________________________________________________。 (5)不計(jì)損失,投入1 t鋁土礦,當(dāng)加入54 kg純鋁后,鋁硅合金中m∶n=________。 答案 (1)Al3+、Fe3+、H+ (2)300 ℃ (3)過濾 (4)

15、Al4C3+Al2O36Al+3CO↑ (5)2∶1 解析 鋁土礦(含30% SiO2、40.8% Al2O3和少量Fe2O3等)加(NH4)2SO4焙燒,F(xiàn)e2O3轉(zhuǎn)化為NH4Fe(SO4)2, 同時(shí)生成氨氣,加水溶解、過濾,濾渣為SiO2和Al2O3,用焦炭在高溫條件下還原SiO2、Al2O3得到鋁硅熔體,再加純鋁攪拌,得到鋁硅合金。 (1)鋁土礦中的氧化鋁和氧化鐵能溶于強(qiáng)酸生成Al3+、Fe3+,另外還有剩余的H+,所以溶液中的陽離子有Al3+、Fe3+、H+。 (2)焙燒除鐵時(shí)盡可能使氧化鐵的轉(zhuǎn)化率升高,并使氧化鋁的轉(zhuǎn)化率降低,由圖可知在300 ℃時(shí),氧化鐵轉(zhuǎn)化為硫酸鹽的轉(zhuǎn)化率很高,而氧化鋁轉(zhuǎn)化為硫酸鹽的轉(zhuǎn)化率最低,所以最適宜的焙燒溫度為300 ℃。 (3)由流程分析可知,操作①包括加水溶解、過濾。 (4)在高溫條件下,Al4C3與Al2O3反應(yīng)生成Al和CO,其反應(yīng)的化學(xué)方程式為Al4C3+Al2O36Al+3CO↑。 (5)已知鋁土礦中含30% SiO2、40.8% Al2O3,不考慮損失,投入1 t鋁土礦,加入54 kg純鋁,則得到的鋁硅合金中Al元素的總質(zhì)量為1000 kg×40.8%×+54 kg=270 kg,Si元素的總質(zhì)量為1000 kg×30%×=140 kg,則鋁硅合金中m∶n=∶=2∶1。

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