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    2024届高考化学一轮复习 课时分层作业15 无机化工流程的解题策略 (含答案)
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    2024届高考化学一轮复习 课时分层作业15 无机化工流程的解题策略 (含答案)

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    这是一份2024届高考化学一轮复习 课时分层作业15 无机化工流程的解题策略 (含答案),文件包含九年级上册第二单元第4课希腊城邦和亚历山大帝国导学案教师版2023-2024学年初中历史docx、九年级上册第二单元第4课希腊城邦和亚历山大帝国导学案学生版2023-2024学年初中历史docx等2份学案配套教学资源,其中学案共17页, 欢迎下载使用。

    一、选择题(每小题有一个或两个选项符合题目要求)
    1.(2022·济南模拟)利用镍边角料、电镀厂的阴极镍挂柱(含铁、铜杂质)生产硫酸镍的工艺流程如图所示。
    下列说法错误的是( )
    A.“酸溶”时,应该先加入一定量的硝酸,待固体完全溶解后再按剂量加入硫酸
    B.“中和”、第一次“过滤”的主要目的是除铁元素
    C.硫化剂X可以是NiS
    D.“酸溶”时镍表面会有“氢气膜”,硝酸可将镍表面吸附的氢转化为水,提高“酸溶”速率
    2.(2022·长沙模拟)在实验室进行铁粉和硫粉混合加热的实验,产物又进行了系列实验,流程如下。下列说法正确的是( )
    A.气体A和D含有同一物质,且均为氧化产物
    B.硫元素至少参加了3个氧化还原反应
    C.沉淀F可以和NaOH溶液在加热的条件下反应
    D.若固体B中加浓硫酸,发生反应时被氧化的和被还原的均为同一种元素
    3.(2022·丹东模拟)以含镍废料(主要成分为NiO,含少量FeO、Fe2O3、CO、BaO和SiO2)为原料制备碳酸钴(CCO3)和NixOy的工艺流程如图。下列说法正确的是( )
    A.“滤渣Ⅰ”成分是SiO2
    B.“氧化”时为证明添加NaClO3已足量,可用KSCN溶液进行检验
    C.“沉钴”反应的离子方程式为2HCO eq \\al(-,3)+C2+===CCO3↓+CO2↑+H2O
    D.NiSO4溶液通过蒸发结晶获得NiSO4·6H2O晶体
    4.(2022·福州模拟)在我国,粉煤灰是排放量仅次于尾矿的工业固废。粉煤灰的主要组成为Al2O3、SiO2,含少量Fe2O3、CaO等,可利用酸碱联合法回收粉煤灰中的Al2O3和SiO2,回收流程如图所示。
    已知:低温拜耳法反应原理之一为NaAlO2+2H2O⥫⥬Al(OH)3↓+NaOH、2Al(OH)3 eq \(=====,\s\up10(一定温度))Al2O3+3H2O。下列说法错误的是( )
    A.水浸后,溶液进行蒸发浓缩、冷却结晶、过滤、洗涤得到硫酸铝晶体
    B.滤渣的主要成分为SiO2
    C.还原焙烧的主要反应为2Al2(SO4)3+3C eq \(=====,\s\up10(高温))2Al2O3+3CO2↑+6SO2↑
    D.低温拜耳法所得滤液不可循环利用
    二、非选择题
    5.(2022·滨州模拟)2022年3月,我国科研团队准确测定了嫦娥五号带回的月壤样品中40多种元素的含量。研究人员曾在月壤中发现了辉钼矿(主要成分为MS2,含有少量杂质),可用于制备钼酸钠晶体(Na2MO4·2H2O),生产工艺如图。
    回答下列问题:
    (1)焙烧时,采用逆流(空气从炉底进入,辉钼矿经粉碎后从炉顶进入)焙烧的目的是______________________________________。某些生产工艺在焙烧时加入CaCO3会更环保,其原因是_____________________________________________
    ____________________________________________________________________(用化学方程式表示)。
    (2)碱性条件下,也可将辉钼矿加入NaClO溶液中制得钼酸钠和硫酸盐,该反应的离子方程式为_______________________________________________。
    6.(2022·唐山模拟)钪(Sc)及其化合物具有许多优良的性能,被应用于航空航天、超导、核能等领域,以赤泥(含有Sc2O3、Al2O3、Fe2O3、SiO2等)为原料提取Sc2O3的流程如下:
    已知:①P2O4为磷酸酯萃取剂(密度小于水);②ScCl3易水解。
    请回答下列问题:
    (1)“酸浸”时,当温度高于40 ℃钪的浸出率开始下降,其原因是__________
    ____________________________________________________________________;
    滤渣的主要成分________(填化学式)。
    (2)用盐酸“洗涤”的目的是____________________________________________
    ____________________________________________________________________。
    (3)SOCl2是一种液态化合物,与水发生剧烈的非氧化还原反应,生成两种有刺激性气味的气体,化学反应方程式为______________________________________
    ____________________________________________________________________,
    “回流过滤”中SOCl2的作用除了将Sc(OH)3转化成ScCl3、作溶剂外,还有一个作用是_____________________________________________________________
    ____________________________________________________________________。
    (4)在空气中灼烧草酸钪得到Sc2O3的化学反应方程式为___________________。
    7.(2022·长沙模拟)钛白粉(纳米级)广泛应用于功能陶瓷、催化剂、化妆品和光敏材料等白色无机颜料。具有优良的遮盖力和着色牢度,适用于不透明的白色制品。其制备原料钛铁矿(FeTiO3)中往往含有Fe2O3、MgO、CaO、Al2O2、SiO2等杂质。一种硫酸法制取白色颜料钛白粉(TiO2)的生产工艺如图1:
    图1
    已知:①酸浸后,钛主要以TiOSO4形式存在;
    ②强电解质TiOSO4在溶液中仅能电离出SO eq \\al(2-,4)和一种阳离子;
    ③H2TiO3不溶于水和稀酸。
    (1)要提高酸浸速率,可采取的措施是____________________________________
    ____________________________________________________________________(写出一条即可)。
    (2)滤渣①中除铁粉外,还可能含有的成分是________。
    (3)酸浸过程中,FeTiO3发生反应的离子方程式为________________________。
    (4)加入铁粉的目的是还原体系中的Fe3+。为探究最佳反应条件,某实验室做了如下尝试。
    图2
    ①在其他条件不变的情况下,体系中Fe(Ⅲ)[指Fe3+和Fe(OH)3等含正三价铁元素的微粒]含量随pH变化如图2,试分析,在pH介于4~6之间时,Fe(Ⅲ)主要以________(填微粒化学式)形式存在。
    图3
    ②保持其他条件不变,体系中Fe(Ⅲ)含量随温度变化如图3,请从化学平衡原理角度分析,55 ℃后,Fe(Ⅲ)含量增大的原因是____________________________
    ____________________________________________________________________。
    (5)水解过程中得到的滤渣③的化学式为________。
    课时分层作业(十五)
    1.A [镍边角料、电镀厂的阴极镍挂柱(含铁、铜杂质)酸溶后产生Fe3+、Cu2+和Ni2+;中和时加入碱式碳酸镍以降低酸度,使Fe3+转化为氢氧化铁沉淀;过滤后,向滤液中加入NiS将Cu2+转化为CuS沉淀,过滤,再获得硫酸镍。“酸溶”时,若先加入硝酸,硝酸会溶解Ni、Fe、Cu,并产生较多的NO(有毒气体);若先加入硫酸,硫酸可以和Ni、Fe反应生成Ni2+、Fe2+,再加入硝酸,硝酸会氧化Cu、Fe2+,则硝酸的消耗量要少一些,并产生较少的NO;故“酸溶”时,应该先加入一定量的硫酸,待固体停止溶解后再按剂量加入硝酸,A错误。]
    2.BC [首先铁粉和硫粉反应生成FeS,S和O2反应生成SO2,FeS与稀硫酸反应生成FeSO4和H2S,H2S和H2SO4(浓)反应生成S、SO2和H2O。由以上分析可知,气体A中SO2是氧化产物,气体D中SO2是还原产物,A错误;固体B为FeS,FeS和浓硫酸反应生成Fe2(SO4)3、S、SO2和H2O,其中被氧化的元素为Fe和S,被还原的元素为S,故发生反应时被氧化的和被还原的不均为同一种元素,D错误。]
    3.C [由题给流程可知,含镍废料加入稀硫酸酸浸时,NiO、FeO、Fe2O3、CO与稀硫酸反应转化为可溶性硫酸盐,氧化钡与稀硫酸反应转化为硫酸钡,二氧化硅不反应,过滤得到含有硫酸钡、二氧化硅的滤渣Ⅰ和含有可溶性硫酸盐的滤液;向滤液中加入氯酸钠溶液将亚铁离子氧化为铁离子,加入碳酸钠溶液调节溶液pH,将铁离子转化为黄钠铁矾渣,过滤得到黄钠铁矾渣和除去铁离子的滤液;向滤液中加入萃取剂萃取溶液中的镍离子,分液得到含有镍离子的有机相和含有钴离子的水相;向水相中加入碳酸氢钠溶液,将钴离子转化为碳酸钴沉淀,过滤得到碳酸钴;向有机相中加入反萃取剂萃取、分液得到硫酸镍溶液,硫酸镍溶液经过蒸发浓缩、冷却结晶、过滤、洗涤、干燥得到六水硫酸镍晶体,六水硫酸镍晶体经灼烧得到NixOy。]
    4.D [水浸后,溶液中主要含有硫酸铝,对溶液进行蒸发浓缩、冷却结晶、过滤、洗涤可得到硫酸铝晶体,A正确;由粉煤灰组成知,滤渣的主要成分是二氧化硅,B正确;还原焙烧时硫酸铝与C反应生成氧化铝、CO2和SO2,C正确;低温拜耳法所得滤液中含有NaOH,可以循环利用,D错误。]
    5.解析:辉钼矿在空气中焙烧后产生粗产品MO3和尾气,尾气中含有SO2,粗产品MO3和碳酸钠溶液反应得到Na2MO4溶液,经过蒸发浓缩、冷却结晶,过滤、洗涤、干燥得到Na2MO4·2H2O。辉钼矿与次氯酸钠溶液反应也可得到Na2MO4溶液,经过蒸发浓缩、冷却结晶,过滤、洗涤、干燥得到Na2MO4·2H2O。
    答案:(1)增加固体和气体的接触面积,加快反应速率,提高原料利用率 2CaCO3+2SO2+O2 eq \(=====,\s\up10(高温))2CaSO4+2CO2
    (2)9ClO-+MS2+6OH-===MO eq \\al(2-,4)+3H2O+9Cl-+2SO eq \\al(2-,4)
    6.解析:向赤泥中加入盐酸酸浸时,金属氧化物溶于盐酸得到可溶性金属氯化物,二氧化硅不与盐酸反应,过滤得到含有二氧化硅的滤渣和含有金属氯化物的滤液;向滤液中加入磷酸酯萃取剂萃取溶液中的氯化钪,分液得到含有氯化铁、氯化铝的水相和含有氯化钪的有机相;向有机相中加入盐酸洗涤除去残留的氯化铁、氯化铝,分液得到有机相;向有机相中加入氢氧化钠溶液,将氯化钪转化为氢氧化钪沉淀,过滤得到有机相和氢氧化钪;向氢氧化钪中加入SOCl2回流过滤,将氢氧化钪转化为氯化钪,向氯化钪中加入草酸溶液,将氯化钪转化为草酸钪沉淀,过滤后在空气中灼烧草酸钪得到三氧化二钪。
    答案:(1)温度过高,HCl受热挥发,盐酸浓度减小,酸浸速率减慢 SiO2 (2)除去有机相中的FeCl3、AlCl3 (3)SOCl2+H2O===2HCl↑+SO2↑ 抑制Sc3+水解 (4)2Sc2(C2O4)3+3O2 eq \(=====,\s\up10(高温))2Sc2O3+12CO2
    7.解析:(4)①由图2知,在pH介于4~6之间时,Fe(Ⅲ)含量较大,且随pH的增大变化不大,说明此时Fe(Ⅲ)主要以Fe(OH)3形式存在。(5)根据已知③及灼烧滤渣③生成钛白粉知,水解过程发生反应:TiO2++2H2O⥫⥬H2TiO3↓+2H+,得到的滤渣③为H2TiO3。
    答案:(1)粉碎矿石、适当加热、适当增大硫酸浓度等(答案合理即可)
    (2)SiO2、CaSO4 (3)FeTiO3+4H+===TiO2++Fe2++2H2O
    (4)①Fe(OH)3 ②Fe3+在溶液中存在水解平衡Fe3++3H2O⥫⥬Fe(OH)3+3H+,水解吸热,温度升高,平衡向吸热的方向移动,生成Fe(OH)3,Fe(OH)3不再与铁粉发生反应 (5)H2TiO3
    沉淀
    Ni(OH)2
    Fe(OH)3
    Cu(OH)2
    Fe(OH)2
    NiS
    CuS
    FeS
    Ksp
    5.5×10-16
    2.6×10-39
    2.2×10-20
    4.9×10-17
    3.2×10-19
    1.3×10-36
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