2025届高三化学二轮复习 --- -工业流程题 讲义与练习

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已知：
(1)“碱洗”时，加入NaOH溶液的作用：①可以洗去废旧镀锌铁皮上的油污；② 。
(2)“酸溶”一段时间后，溶液中检测不到Fe3+的原因是 (用化学方程式表示)。
(3)“氧化”时，加入适量的NaClO溶液，发生反应的离子方程式为 ；“氧化”后的溶液中主要含有的金属阳离子Na+、 、 。
(4)“加热沉铁”时，向溶液中不断通入N2，并将溶液加热至60℃，在恒温下快速搅拌，30 min后，向溶液中滴加5 ml/LNaOH溶液至pH=7，此时有黑色颗粒生成，继续滴加NaOH溶液至pH=11，再加入适量柠檬酸三钠(利用柠檬酸根离子与Fe3+反应，抑制晶粒的继续生长，使制得的Fe3O4晶粒更小)，并升温至80℃，恒温搅拌1 h，最后冷却至室温，通过“分离”操作，可制得磁性Fe3O4纳米颗粒。
①通入N2的原因 。
②向溶液中滴加5 ml/LNaOH溶液至pH=7，此时有黑色颗粒生成，写出该过程中总反应的离子方程式 。
(5)“分离”时，在磁铁的帮助下，倒掉上层清液，用蒸馏水洗涤固体2次，固体洗涤干净的标志是 。
(6)将制备的磁性pH=7纳米颗粒分散到水中，所得分散系为 。
2．（2024高三上·福建福州·期末）钪是一种稀土金属元素，在国防、航天、核能等领域具有重要应用。工业上利用固体废料“赤泥”(含、、、、等)回收的工艺流程如图。
已知：难溶于盐酸；。
回答下列问题：
(1)为提高“酸浸”速率，对“赤泥”的处理方式为 ；滤渣I的主要成分是 (填化学式)。
(2)“氧化”时加入足量的目的是 ；氧化后溶液中浓度为，常温下“调”时，若控制，则的去除率为 。(忽略调前后溶液的体积变化)。
(3)已知时，，，。“沉钪”时，发生反应：，该反应的平衡常数 (用含、、的代数式表示)。
3．（24-25高三上·四川自贡·开学考试）一种高硫锰矿的主要成分为MnCO3和MnS，主要杂质为FeS、SiO2、CaCO3、Al2O3、MgO等，研究人员设计了如图流程，制备Mn3O4。
已知：①焙烧烟气中有SO2等酸性气体。
②金属离子浓度≤10-5时，认为该离子沉淀完全。相关离子形成氢氧化物沉淀的pH范围如表。
③Ksp(MgF2)=6.4×10-9、Ksp(CaF2)=4.0×10-11。
(1)MnCO3中Mn的价电子排布式为 ，“焙烧”的主要目的是 。
(2)“酸浸”过程中， (填“能”或“不能”)用盐酸替换硫酸。
(3)“氧化1”时，试剂a为MnO2，并控制溶液的pH=3，此时发生反应的离子方程式为 。
(4)若省略“氧化”步骤直接进行“中和除杂”，则造成的影响是 。
(5)“净化除杂”可将钙、镁离子转化为沉淀过滤除去，若所得滤液中c(Mg2+)=1.0×10-5，则滤液中c(Ca2+)为 。
(6)“氧化2”过程中，在MnSO4溶液中滴入一定浓度的氨水，加压通入空气反应7小时制备Mn3O4，此时发生反应的离子方程式为 。
4．（24-25高三上·广东深圳·阶段练习）铟(In)是一种广泛应用于高科技领域的稀有金属。一种以锌冶炼废渣(主要含有ZnO、PbO以及Fe、In的氧化物)为原料进行铟的富集与回收的工艺流程如图所示：
已知：①常温下，一些金属离子开始沉淀与完全沉淀时的pH：(生成氢氧化物沉淀)
②“萃取”原理可表示为：In3+(aq)+3[H2A2](有机相)[InA3•3HA](有机相)+3H+(aq)
回答下列问题：
(1)滤渣1的主要成分为 (写化学式)，“氧化”步骤发生反应的离子方程式为 。
(2)常温下“调pH”时，应控制范围为 。
(3)若滤液1的主要成分为ZnCl2，则试剂X应使用 (写试剂名称)。
(4)流程中可循环利用的物质为 。
(5)“置换”步骤使用锌粉而不用锌片，其原因为 。
(6)铟可与砷(As)形成一种光纤通信晶体材料，其晶胞结构如图所示：
①该晶体中，铟原子的配位数为 。
②已知晶胞参数为anm，阿伏加德罗常数的值为NA。则晶体密度为 g•cm-3。
5．（2024高三上·河南·期末）电解制锰的阳极渣主要成分是，还含有少量及铁的氧化物，以阳极渣和黄铁矿为原料可制备，其流程如图所示：
已知常温下，。
(1)基态的价电子轨道表示式为 。Cu的焰色试验为绿色，这是 的结果。
(2)加快“酸浸”速率的措施有 (填两条)。稀酸X为 (填名称)。“酸浸”时中的铁元素转化为，则该反应中氧化剂与还原剂的物质的量之比为 。
(3)滤渣Ⅱ的主要成分为、 (填化学式)。
(4)加入时发生反应的离子方程式为 。如果“净化”所得溶液中的浓度为，则溶液中 。
(5)溶液中的元素守恒式为 。加入溶液进行“沉锰”，写出该反应的离子方程式： 。
6．（2024高三上·广西玉林·期末）高铁酸㬛是一种多功能绿色水处理剂，杀菌消毒的同时可生成氢氧化铁胶体。某工厂利用废金属屑(主要成分为和，含有少量)制取并回收金属，工艺流程如下：
(1)试剂为 (填化学式)；在过滤操作中要使用玻璃棒，其作用是 。
(2)证明滤液中无的实验方法是 ；用离子方程式解释滤液不含有可能的原因 。
(3)流程中固体不可暴露在空气中时间过长，原因是 (用化学方程式表示)。
(4)高铁酸钠中铁的化合价为 价。高铁酸钠处理水过程中所发生的化学反应主要为(胶体)，该反应中物质的氧化性强弱关系是 (填“>”或“ 被还原后可生成胶体，胶体具有吸附性可吸附水中悬浮物
【分析】废金属屑中加入少量试剂a稀硫酸，稀硫酸与氧化铁反应生成硫酸铁，生成的硫酸铁又与铁反应生成硫酸亚铁，过滤得到滤液Ⅰ和固体铁、铜，铁和铜中加入足量稀硫酸，铁与稀硫酸反应生成硫酸亚铁，铜不与稀硫酸反应，过滤得到固体铜和滤液Ⅱ。
【详解】（1）由分析可知，试剂a为；在过滤操作中要使用玻璃棒引流；
（2）检验铁离子可用溶液，因此证明滤液I中无的实验方法是：取少量滤液I于试管中，滴加溶液无明显现象，证明滤液I中无。废金属屑中加入少量稀硫酸，稀硫酸与氧化铁反应生成硫酸铁，生成的硫酸铁又与铁反应生成硫酸亚铁，因此滤液I不含有可能的原因为：或；
（3）过氧化钠暴露在空气中，会接触到空气中的水和二氧化碳，从而发生化学反应，方程式为：、；
（4）由化合价代数和为零可知中铁元素为，根据氧化剂氧化性大于氧化产物的氧化性可知，氧化性：；净水时被还原生成三价铁离子，Fe3+水解生成氢氧化铁胶体，胶体能吸附水中悬浮物。
7．(1)生石灰与水反应放热，促使浓氨水挥发
(2)Cu+4HNO3(浓)=Cu(NO3)2+2NO2↑+2H2O
(3)b
(4)8NH3+6NO27N2+12H2O
(5)没有尾气处理装置
(6)增大固体反应物的接触面积，加快反应速率
(7)
(8)氢氧化钠溶液
【分析】Ⅰ．在A中浓氨水与生石灰反应产生NH3，通过装置B的碱石灰进行干燥，再进入装置C进行反应；浓硝酸与铜片反应制备NO2，通过装置乙的五氧化二磷固体或无水氯化钙进行干燥进入装置C中，NH3与NO2在装置C中进行反应，生成N2和H2O；
Ⅱ．制得的SO2与空气经“净化干燥”，进入催化反应室，在常压、催化剂作用下反应生成SO3，在吸收塔中利用98%硫酸吸收，未被吸收的SO2废气被循环使用，吸收后的发烟硫酸经稀释后进入储存室处理。
【详解】（1）将浓氨水滴入CaO固体制取NH3的原理是：生石灰与水反应放热，促使浓氨水分解，产生的NH3挥发逸出；
（2）在装置E中浓硝酸与铜反应制备二氧化氮，发生反应的化学方程式为Cu+4HNO3(浓)=Cu(NO3)2+2NO2↑+2H2O；
（3）装置B中试剂甲的作用是干燥NH3，NH3是碱性气体，应该使用碱性干燥剂碱石灰进行干燥；装置乙中盛有的试剂用于干燥NO2，NO2溶于水，溶液显酸性，因此应该使用酸性或中性固体干燥剂，而不能使用碱性干燥剂，可以使用无水氯化钙，故甲中试剂是碱石灰，乙中试剂是无水氯化钙，合理选项b；
（4）若NO2能够被NH3还原，根据氧化还原反应规律，二者反应产物为N2和H2O，发生反应的化学方程式为：8NH3+6NO27N2+12H2O；
（5）氨气、二氧化氮均为大气污染物，直接排放会造成空气空气，此实验装置存在一个明显缺陷是缺少尾气处理装置；
（6）将黄铁矿粉碎的原因是增大固体反应物的接触面积，加快反应速率；
（7）催化反应室中SO2被氧化为SO3，该反应是可逆反应，反应的化学方程式为：；
（8）硫酸工业的尾气中含有少量SO2，若直接排放会污染空气，并导致硫酸型酸雨，可根据SO2是酸性氧化物的性质，用NaOH溶液等碱性溶液进行吸收然后在排放。
8．(1) 正四面体形
(2) 适当增大硫酸浓度或加热或搅拌 SiO2、CaSO4
(3) ClO+6Fe2++6H+=Cl—+6Fe3++3H2O 4.0×10—8
(4)pH