微主题热练19　化学工艺流程(非选择题)（含解析）-2024年高考化学二轮复习

这是一份微主题热练19　化学工艺流程(非选择题)（含解析）-2024年高考化学二轮复习，共7页。试卷主要包含了5×10－12，欲使c≤5等内容，欢迎下载使用。

(1)“焙烧”过程中AlCl3最终转化为Al2O3和________(填化学式)。
(2)“浸出”后的滤液中主要含Li＋、Mg2＋、Cl－等。已知：Ksp[Mg(OH)2]＝5.5×10－12，欲使c(Mg2＋)≤5.5×10－6 ml/L，“除杂”需要调节溶液的pH不低于________。
(3)离子筛法“富集”锂的原理如图1所示。在碱性条件下，离子筛吸附Li＋容量较大，其可能原因是___________________________________________。
(4)已知：Li2CO3的溶解度曲线如图2所示。“沉锂”反应1 h，测得Li＋沉淀率随温度升高而增加，其原因有________________________________________
________________________________________________________________________________________________________________________________________。
(5)“合成”在高温下进行，其化学方程式为_________________________
__________________________________________________________________。
(6)LiFePO4的晶胞结构示意图如图3所示。其中O围绕Fe和P分别形成正八面体和正四面体，它们通过共顶点、共棱形成空间链结构。每个晶胞中含有LiFePO4的单元数有________个。
2. (2023·南京三模节选)CuS是一种重要的P型半导体材料。以一种石膏渣[含CaSO4及少量Cu(OH)2、Cu2(OH)2SO4、Zn(OH)2等]为原料制备CuS的实验流程如下：
已知：常温下，Ksp(CuS)＝1.27×10－36，Ksp(ZnS)＝1.2×10－23。
(1)“浸取”时，生成[Cu(NH3)4]2＋与[Zn(NH3)4]2＋等。Cu2(OH)2SO4参加反应的离子方程式为____________________________________________________。
(2)“沉淀”时Na2S溶液的用量不宜过多，其原因是_________________。
(3)循环“浸取”多次后，“滤液X”中浓度增大的阳离子主要有____________________。
(4)CuS的晶胞如图1所示。1个CuS晶胞含有________个S2－。
(5)将空气以一定流速通过加热的CuS试样，测得固体质量和流出气体中SO2含量随温度的变化如图2所示。在200～300 ℃范围内，CuS经历如下转化：CuS―→Cu2S―→CuO·CuSO4，固体质量减少的主要原因是_________________
_________________________________________________________________。
3. (2022·南通海门期末)聚合硫酸铁(PFS)是一种优质的絮凝剂，水溶液呈棕黄色，其化学组成可表示为[Fex(OH)y(SO4)z]m。以铅尾矿渣(含FeS2、PbS)为原料制备聚合硫酸铁。
已知：①含Fe(NO)2＋溶液为黑色。钨酸钠可与Ti3＋生成蓝色物质“钨蓝”。
②“水解”的过程可表示为Fe3＋＋SOeq \\al(2－,4)＋H2O―→Fex(OH)y(SO4)z＋H＋。
(1)写出“酸浸”过程中FeS2发生反应的离子方程式： 。
(2)①在“氧化、水解”过程中，溶液的pH与反应时间的关系如图1所示，pH在20 min左右出现波动的原因是_____________________________________
__________________________________________________________________。

图1 图2
②“氧化、水解”时H2O2也可用NaNO2代替，反应的机理如图2所示，逐滴滴入NaNO2后的反应现象为_______________________________________。
(3)设计以下实验测定制备的[Fex(OH)y(SO4)z]m中x∶y∶z的值。
步骤1：称取一定质量的PFS样品，加入40 mL 0.10 ml/L 盐酸和蒸馏水配成100.00 mL溶液，分成两等份。
步骤2：取其中一份于锥形瓶中，加入钨酸钠指示剂，用0.10 ml/L TiCl3溶液滴定至终点，消耗TiCl3溶液30.00 mL (Fe3＋＋Ti3＋===Fe2＋＋Ti4＋)。
步骤3：取另一份溶液于锥形瓶中，加入足量KF溶液掩蔽Fe3＋，滴加几滴酚酞溶液，用0.1 ml/L NaOH溶液滴定至终点，消耗NaOH溶液10.00 mL。
①步骤2中滴定终点的现象是_________________________________。
②试计算[Fex(OH)y(SO4)z]m中x∶y∶z的值：________(写出计算过程)。
4. (2022·扬州期末)以铬铁矿(含FeCr2O4及少量Al2O3、V2O5、MgO)为原料，可制备Na2CrO4、AlOOH、V2O5，该工艺流程如下：
(1) “浸取”在350 ℃、高压下进行，所得浸取液的溶质主要为Na2CrO4、NaAlO2、NaVO3，生成NaVO3的化学方程式为____________________________，“过滤1”所得滤渣的主要成分是Fe2O3、________。
(2) “浸取”后，“酸化”时生成的AlOOH可吸附VOeq \\al(－,3)形成沉淀，而“脱附”时两者分离，吸附与脱附的可能机理的示意图如图1所示。
图1
①在A的作用下，吸附剂表面出现“活性吸附位”，A的化学符号为____________。
②“脱附”时加入NaOH溶液可有效脱除AlOOH表面吸附的VOeq \\al(－,3)，该过程可描述为____________________________________________________________
__________________________________________________________________。
(3) “酸化”时铝元素的浓度随pH的变化如图2所示，pH太小或太大都会导致溶液中铝元素浓度偏高的原因是__________________________________。
图2
(4) 测定某Na2CrO4溶液的浓度。准确量取10.00 mL Na2CrO4溶液，加入过量KI溶液，充分反应。用0.100 0 ml/L的Na2S2O3标准溶液滴定至终点，消耗Na2S2O3溶液30.00 mL。实验测定原理为2CrOeq \\al(2－,4)＋6I－＋16H＋===2Cr3＋＋3I2＋8H2O，I2＋2S2Oeq \\al(2－,3)===2I－＋S4Oeq \\al(2－,6)。求Na2CrO4溶液的物质的量浓度(写出计算过程)。
微主题热练19 化学工艺流程(非选择题)
1. (1)HCl (2)11
(3)在碱性条件下，OH－与离子筛中H＋反应，使离子筛留出更多“空位”，能吸附更多Li＋
(4)随温度升高，“沉锂”反应速率加快，相同时间内Li2CO3沉淀量增大；随温度升高，Li2CO3溶解度减小，Li2CO3沉淀量增大
(5)Li2CO3＋H2C2O4＋2FePO4eq \(=====,\s\up7(高温))2LiFePO4＋H2O＋3CO2↑
(6)4
【解析】 (1)“焙烧”浸取液过程中，AlCl3最终转化为Al2O3，有水参与，根据元素质量守恒和元素价态不变可知，另一产物是HCl。(2)“浸出”后的滤液中主要含Li＋、Mg2＋、Cl－等，加入NaOH溶液，使镁离子转化为Mg(OH)2沉淀，根据Ksp[Mg(OH)2]＝c(Mg2＋)·c2(OH－)＝5.5×10－12，欲使c(Mg2＋)≤5.5×10－6 ml/L，则此时溶液中c(OH－)＝eq \f(Ksp[MgOH2],cMg2＋)＝eq \r(\f(5.5×10－12,5.5×10－6)) ml/L＝10－3 ml/L，c(H＋)＝eq \f(Kw,cOH－)＝eq \f(10－14,10－3) ml/L＝10－11 ml/L，故“除杂”需要调节溶液的pH不低于11。(3)离子筛法“富集”锂的原理如图所示，离子筛中含H＋和Li＋，碱性条件下，OH－与离子筛中H＋反应，使离子筛留出更多“空位”，能吸附更多Li＋。(4)由图2可知，温度越高，Li2CO3的溶解度越小，越易产生沉淀；“沉锂”发生反应：2Li＋＋COeq \\al(2－,3)===Li2CO3↓，温度越高，反应速率越大，相同时间内产生Li2CO3的量越大，故“沉锂”反应1 h，测得Li＋沉淀率随温度升高而增加。(6)由图3可知，小球表示锂离子，每个晶胞中的锂离子数＝8×eq \f(1,8)＋4×eq \f(1,4)＋4×eq \f(1,2)＝4，故一个晶胞中含有LiFePO4的单元数有4个。
2. (1)Cu2(OH)2SO4＋8NH3===2[Cu(NH3)4]2＋＋SOeq \\al(2－,4)＋2OH－
(2)生成的CuS沉淀中会混有ZnS沉淀
(3)[Zn(NH3)4]2＋和Na＋ (4)6
(5)CuS生成Cu2S时失重的质量大于部分Cu2S生成CuO·CuSO4时增重的质量
【解析】 (1)加入氨水后，Cu2(OH)2SO4中的Cu元素转变为[Cu(NH3)4]2＋，同时得到OH－和SOeq \\al(2－,4)，该反应的离子方程式见答案。(2)用氨水浸取石膏渣时，浸取液中含有[Zn(NH3)4]2＋，当加入过量的Na2S时，得到的沉淀中会含有ZnS，导致CuS的纯度降低。(3)由于石膏渣中的Zn(OH)2能溶于氨水得到[Zn(NH3)4]2＋，以及加入Na2S作为沉淀剂，故循环浸取多次后，溶液中增加的阳离子为[Zn(NH3)4]2＋和Na＋。(4)由化学式CuS知，晶胞中含有的Cu2＋个数应该与S2－个数相等，由图1可知，晶胞体内含有6个黑球，则晶胞中也应该含有6个白球，故该晶胞中含有6个S2－。(5)由图2可知，在200～300 ℃温度范围内，有SO2生成，即有部分S元素损失，当固体质量减少时，说明CuS生成Cu2S时失重的质量大于Cu2S生成CuO·CuSO4时增重的质量。
3. (1)FeS2＋2H＋===Fe2＋＋H2S↑＋S
(2)①H2O2氧化Fe2＋消耗H＋使溶液pH升高，生成的Fe3＋水解产生H＋使溶液的pH下降，两者速率的变化引起pH的波动
②溶液由浅绿色(无色)变为黑色，后黑色褪去，如此反复，最终溶液呈棕黄色
(3)①滴入最后半滴TiCl3溶液，溶液由棕黄色变为蓝色，且30 s无变化
②3∶1∶4(计算过程见解析)
【解析】 (1)“过滤”步骤得到PbS，铅尾矿渣中PbS不与H2SO4反应，“过滤”还得到S单质，FeS2中S元素显－1价，Fe元素显＋2价，“酸浸”时得到气体，则可写出反应的离子方程式。(2)①Fe2＋与H2O2反应：2Fe2＋＋H2O2＋2H＋===2Fe3＋＋2H2O，使溶液pH升高，根据信息②，Fe3＋水解产生H＋，溶液的pH下降，两者速率的变化引起pH的波动。②由反应机理图可知，Fe2＋与NOeq \\al(－,2)反应生成Fe3＋和NO，NO与Fe2＋反应生成Fe(NO)2＋，Fe(NO)2＋与氧气反应生成NOeq \\al(－,2)和Fe3＋，Fe2＋显浅绿色，Fe(NO)2＋显黑色，Fe3＋显棕黄色，因此逐滴滴入NaNO2后的反应现象为溶液由浅绿色(无色)变为黑色，后黑色褪去，如此反复，最终溶液呈棕黄色。(3)①根据题意可知，步骤2钨酸钠作指示剂，用TiCl3溶液滴定，滴定终点的现象：滴入最后半滴TiCl3溶液，溶液由棕黄色变为蓝色，且30 s无变化。②步骤2中发生Fe3＋＋Ti3＋===Fe2＋＋Ti4＋，则n(Fe3＋)＝2×30×10－3 L×0.1 ml/L＝6×10－3 ml，步骤3中用NaOH溶液滴定溶液中剩余的HCl，则n(OH－)＝40×10－3 L×0.10 ml/L－2×10×10－3 L×0.1 ml/L＝2×10－3 ml，根据电荷守恒得：3n(Fe3＋)＝2n(SOeq \\al(2－,4))＋n(OH－)，推出样品中n(SOeq \\al(2－,4))＝eq \f(3×6×10－3 ml－2×10－3 ml,2)＝8×10－3 ml，则x∶y∶z＝6×10－3∶2×10－3∶8×10－3＝3∶1∶4。
4. (1)V2O5＋2NaOHeq \(=====,\s\up7(高压),\s\d5(350 ℃))2NaVO3＋H2O MgO
(2)① H＋ ② 随着OH－浓度增大，OH－进攻活性吸附位，使VOeq \\al(－,3)从吸附剂表面脱除
(3)pH太小生成Al3＋而溶解，pH太大AlOeq \\al(－,2)不能完全沉淀
(4)由题意得关系式：2CrOeq \\al(2－,4)～3I2～6S2Oeq \\al(2－,3)
n(S2Oeq \\al(2－,3))＝0.100 0 ml/L×30.00×10－3 L＝3．00×10－3 ml
n(CrOeq \\al(2－,4))＝eq \f(1,3)n(S2Oeq \\al(2－,3))＝3.00×10－3 ml ×eq \f(1,3)＝1．00×10－3 ml
c(CrOeq \\al(2－,4))＝eq \f(1.00×10－3 ml,0.01 L)＝0.10 ml/L
【解析】 (1)在NaVO3中V元素显＋5价，故在碱性条件下，V2O5与NaOH发生非氧化还原反应生成NaVO3；由铬铁矿的成分以及“过滤1”后得到Na2CrO4、NaAlO2、NaVO3可知，Mg元素应在滤渣中，故在碱性以及350 ℃的条件下，Mg元素以MgO形式存在于滤渣中。(2)①从图1中看出，A加入后与AlOOH生成了H2O，可以看作是与AlOOH中的OH－发生反应，则A物质显酸性，即为H＋。②该过程可简单理解为加入的OH－代替VOeq \\al(－,3)的位置，故随着OH－浓度增大，OH－进攻活性吸附位，使VOeq \\al(－,3)从AlOOH表面脱除。(3)因为AlOOH具有两性，当pH太小(H＋浓度较大)时，AlOOH与H＋反应生成Al3＋，pH太大(OH－浓度较大)时，AlOOH与OH－反应生成AlOeq \\al(－,2)。(4)由测定过程可得关系式：2CrOeq \\al(2－,4)～3I2～6S2Oeq \\al(2－,3)，根据Na2S2O3溶液的浓度和体积可求得n(S2Oeq \\al(2－,3))，结合关系式可求得n(CrOeq \\al(2－,4))，再结合Na2CrO4溶液的体积可求得c(Na2CrO4)。