2023届高三化学高考备考一轮复习 第二十二专题 工艺流程题 测试题

这是一份2023届高三化学高考备考一轮复习 第二十二专题 工艺流程题 测试题，共28页。试卷主要包含了 钯是有机合成中常用的催化剂等内容，欢迎下载使用。
填空题（本题包括10个小题，共100分）
1． (2022甲卷) 硫酸锌(ZnSO4)是制备各种含锌材料的原料，在防腐、电镀、医学上有诸多应用。硫酸锌可由菱锌矿制备。菱锌矿的主要成分为ZnCO3，杂质为SiO2以及Ca、Mg、Fe、Cu等的化合物。其制备流程如下：
本题中所涉及离子的氢氧化物溶度积常数如下表：
回答下列问题：
(1)菱锌矿焙烧生成氧化锌的化学方程式为 。
(2)为了提高锌的浸取效果，可采取的措施有 、 。
(3)加入物质X调溶液pH=5，最适宜使用的X是_______(填标号)。
A．NH3·H2O B．Ca(OH)2 C．NaOH
滤渣①的主要成分是 、 、 。
(4)向80~90℃滤液①中分批加入适量KMnO4溶液充分反应后过滤，滤渣②中有MnO2，该步反应的离子方程式为 。
(5)滤液②中加入锌粉的目的是 。
(6)滤渣④与浓H2SO4反应可以释放HF并循环利用，同时得到的副产物是 、 。
2． (2022乙卷) 废旧铅蓄电池的铅膏中主要含有PbSO4、PbO2、PbO和Pb，还有少量Ba、Fe、Al的盐或氧化物等。为了保护环境、充分利用铅资源，通过下图流程实现铅的回收。
一些难溶电解质的溶度积常数如下表：
一定条件下，一些金属氢氧化物沉淀时的如下表：
回答下列问题：
(1)在“脱硫”中PbSO4转化反应的离子方程式为 ，用沉淀溶解平衡原理解释选择Na2CO3的原因 。
(2)在“脱硫”中，加入Na2CO3不能使铅膏中BaSO4完全转化，原因是 。
(3)在“酸浸”中，除加入醋酸(HAc)，还要加入H2O2。
(ⅰ)能被H2O2氧化的离子是________；
(ⅱ) H2O2促进了金属Pb在醋酸中转化为Pb(Ac)2，其化学方程式为 ；
(ⅲ) H2O2也能使PbO2转化为Pb(Ac)2，H2O2的作用是 。
(4) “酸浸”后溶液的pH约为4.9，滤渣的主要成分是 。
(5) “沉铅”的滤液中，金属离子有 。
3． (2021·全国乙卷)磁选后的炼铁高钛炉渣，主要成分有TiO2、SiO2、Al2O3、MgO、CaO以及少量的Fe2O3。为节约和充分利用资源，通过如下工艺流程回收钛、铝、镁等。
该工艺条件下，有关金属离子开始沉淀和沉淀完全的pH见下表：
回答下列问题：
(1)“焙烧”中，TiO2、SiO2几乎不发生反应，Al2O3、MgO、CaO、Fe2O3转化为相应的硫酸盐。写出Al2O3转化为NH4Al(SO4)2的化学方程式：______________________________。
(2)“水浸”后“滤液”的pH约为2.0，在“分步沉淀”时用氨水逐步调节pH至11.6，依次析出的金属离子是__________________________。
(3)“母液①”中Mg2＋浓度为________ml·L－1。
(4)“水浸渣”在160 ℃“酸溶”，最适合的酸是________。“酸溶渣”的成分是________、________。
(5)“酸溶”后，将溶液适当稀释并加热，TiO2＋水解析出TiO2·xH2O沉淀，该反应的离子方程式是____________________________________________。
(6)将“母液①”和“母液②”混合，吸收尾气，经处理得________，循环利用。
4． (2021·全国甲卷)碘(紫黑色固体，微溶于水)及其化合物广泛用于医药、染料等方面。回答下列问题：
(1)I2的一种制备方法如下图所示：
①加入Fe粉进行转化反应的离子方程式为______________________________________，生成的沉淀与硝酸反应，生成________后可循环使用。
②通入Cl2的过程中，若氧化产物只有一种，反应的化学方程式为 ；若反应物用量比n(Cl2)/n(FeI2)＝1.5时，氧化产物为__________；当n(Cl2)/n(FeI2)>1.5后，单质碘的收率会降低，原因是___________________________________________________。
(2)以NaIO3为原料制备I2的方法是：先向NaIO3溶液中加入计量的NaHSO3，生成碘化物；再向混合溶液中加入NaIO3溶液，反应得到I2。上述制备I2的总反应的离子方程式为________________________________________________________________________。
(3)KI溶液和CuSO4溶液混合可生成CuI沉淀和I2，若生成1 ml I2，消耗的KI至少为________ml。I2在KI溶液中可发生反应：I2＋I－Ieq \\al(－,3)。实验室中使用过量的KI与CuSO4溶液反应后，过滤，滤液经水蒸气蒸馏可制得高纯碘。反应中加入过量KI的原因是________________________。
5． (2021·广东高考)对废催化剂进行回收可有效利用金属资源。某废催化剂主要含铝(Al)、钼(M)、镍(Ni)等元素的氧化物，一种回收利用工艺的部分流程如下：
已知：25 ℃时，H2CO3的Ka1＝4.5×10-7，Ka2＝4.7×10-11；Ksp(BaMO4)＝3.5×10-8；Ksp(BaCO3)＝2.6×10-9；该工艺中，pH>6.0时，溶液中M元素以MOeq \\al(2－,4)的形态存在。
(1)“焙烧”中，有Na2MO4生成，其中M元素的化合价为________。
(2)“沉铝”中，生成的沉淀X为________。
(3)“沉钼”中，pH为7.0。
①生成BaMO4的离子方程式为____________________________________________。
②若条件控制不当，BaCO3也会沉淀。为避免BaMO4中混入BaCO3沉淀，溶液中c(HCOeq \\al(－,3))∶c(MOeq \\al(2－,4))＝____________________(列出算式)时，应停止加入BaCl2溶液。
(4)①滤液Ⅲ中，主要存在的钠盐有NaCl和Y，Y为________。
②往滤液Ⅲ中添加适量NaCl固体后，通入足量_______(填化学式)气体，再通入足量CO2，可析出Y。
6． (2021·湖南高考)Ce2(CO3)3可用于催化剂载体及功能材料的制备。天然独居石中，铈(Ce)主要以CePO4形式存在，还含有SiO2、Al2O3、Fe2O3、CaF2等物质。以独居石为原料制备Ce2(CO3)3·nH2O的工艺流程如下：
回答下列问题：
(1)铈的某种核素含有58个质子和80个中子，该核素的符号为________。
(2)为提高“水浸”效率，可采取的措施有
_____________________________(至少写两条)。
(3)滤渣Ⅲ的主要成分是________(填化学式)。
(4)加入絮凝剂的目的是____________________________________________________。
(5)“沉铈”过程中，生成Ce2(CO3)3·nH2O的离子方程式为_______________________，
常温下加入的NH4HCO3溶液呈________(填“酸性”“碱性”或“中性”)(已知：NH3·H2O的Kb＝1.75×10－5，H2CO3的Ka1＝4.4×10－7，Ka2＝4.7×10－11)。
(6)滤渣Ⅱ的主要成分为FePO4，在高温条件下，Li2CO3、葡萄糖(C6H12O6)和FePO4可制备电极材料LiFePO4，同时生成CO和H2O，该反应的化学方程式为 。
7． (2021·湖北适应性考试)某化学兴趣小组通过查阅文献，设计了从某厂阳极泥(成分为Cu、Ag2Se、Au、Pt)中回收贵重金属的工艺，其流程如图所示。
回答下列问题：
(1)写出“焙烧”时，生成SeO2的化学反应方程式 。
(2)“滤液”中的金属阳离子有____________；“酸浸氧化”中通入氧气的目的是_____________、_ _____________________。
(3)“酸溶”时Pt、Au分别转化为[PtCl6]2－和[AuCl4]－，写出Au溶解的离子方程式________________________________________________________________________。
(4)可从“有机层”回收的金属是_______；实验室“萃取分液”的玻璃仪器有_________、____________。
(5)电解NH4[Au(SO3)2]溶液回收Au的阴极反应式为____________________。
8． (2021年1月新高考8省联考·广东卷)综合利用炼锌矿渣[主要含铁酸镓Ga2(Fe2O4)3、铁酸锌ZnFe2O4]获得3种金属盐，并进一步利用镓盐制备具有优异光电性能的氮化镓(GaN), 部分工艺流程如下：
已知：①常温下，浸出液中各离子的浓度及其开始形成氢氧化物沉淀的pH见表1。
②金属离子在工艺条件下的萃取率(进入有机层中金属离子的百分数)见表2。
表1 金属离子浓度及开始沉淀的pH
表2 金属离子的萃取率
(1)Ga2(Fe2O4)3中Ga的化合价为__________，“浸出” 时其发生反应的离子方程式为________________________________________________________________________。
(2)滤液1中可回收利用的物质是________， 滤饼的主要成分是________ ; 萃取前加入的固体X为________。
(3)Ga与Al同主族，化学性质相似。反萃取后，镓的存在形式为________ (填化学式)。
(4)电解过程包括电解反萃取液制粗镓和粗镓精炼两个步骤。精炼时，以粗镓为阳极，以NaOH溶液为电解液，阴极的电极反应为_________________________________________________________。
(5)GaN可采用MOCVD (金属有机物化学气相淀积)技术制得：以合成的三甲基镓为原料，使其与NH3发生系列反应得到GaN和另一种产物，该过程的化学方程式为__________________________。
(6)滤液1中残余的Ga3＋的浓度为______________ ml·L-1 (写出计算过程)。
9． (2021·浏阳月考)钯(Pd)是有机合成中常用的催化剂。一种由废钯催化剂(主要成分为Pd，还有PdO、Fe、有机物残留以及其他杂质)制取金属Pd的工艺流程如图。
回答下列问题。
(1)废钯催化剂经烘干、粉碎后，再在700 ℃的高温下焙烧，不断通入足量空气除了使有机物充分燃烧而除去，还可以_______________________________________________。
(2)查资料可知，PdO不溶于王水，加入甲酸还原PdO，其目的是_______________________________。
(3)钯在王水(浓硝酸与浓盐酸按体积比1∶3配制)中转化为H2PdCl4，硝酸还原为NO，该反应的化学方程式为__________________________________________________；酸溶时温度不能过高，原因是________________________________________________。
(4)加入适量的稀氨水调节pH至3～4除杂，废渣的主要成分是 。
(5)焙烧2的目的是 。
(6)有水参加情况下，可以将CO通入氯化钯(PdCl2)得到黑色金属Pd粉末，化学方程式为
________________________________________________________________________。
10．(2021年1月新高考8省联考·重庆卷)碳酸锶(SrCO3)是一种重要的工业原料，广泛用于生产锶铁氧体磁性材料。一种以菱锶矿(含80～90% SrCO3，少量MgCO3、CaCO3、BaCO3等)制备高纯碳酸锶的工艺流程如下：
Sr(OH)2在水中的溶解度
(1)元素Sr位于元素周期表第________周期第______族。
(2)菱锶矿、焦炭混合粉碎的目的是______________________________________。
(3)“立窑煅烧”中SrCO3与焦炭反应的化学方程式为____________________________________________。进行煅烧反应的立窑衬里应选择__________(填“石英砂砖”或“碱性耐火砖”)。
(4)“浸取”中用热水浸取而不用冷水的原因是 滤渣1含有焦炭、Ca(OH)2和______。
(5)“沉锶”中反应的化学方程式为__________________________________________。
(6)锶铁氧体是由锶和铁的氧化物组成的复合磁性材料。某种锶铁氧体(xSrO·yFe2O3)中Sr与Fe的质量比为0.13，则eq \f(y,x)为________(取整数)。
1．【答案】（1）ZnCO3ZnO+CO2↑
（2）①将焙烧后的产物碾碎，增大接触面积 ②增大硫酸的浓度等
（3）①B Fe(OH)3 CaSO4 SiO2
（4）3Fe2++ MnO4-+7H2O==3Fe(OH)3↓+MnO2↓+5H+
（5）置换Cu2+为Cu从而除去
（6） CaSO4 MgSO4
【解析】由题干信息，菱锌矿的主要成分为ZnCO3，杂质为SiO2以及Ca、Mg、Fe、Cu等的化合物，结合流程图分析，菱锌矿焙烧，主要发生反应ZnCO3ZnO+CO2↑，再加入H2SO4酸浸，得到含Zn2+、Ca2+、Mg2+、Fe2+、Fe3+、Cu2+的溶液，加入物质X调节pH=5，结合表格数据，过滤得到Fe(OH)3、CaSO4、SiO2的滤渣①，滤液①中主要含有Zn2+、Cu2+、Mg2+、Ca2+、Fe2+，再向滤液①中加入KMnO4溶液氧化Fe2+，过滤得到Fe(OH)3和MnO2的滤渣②，滤液②中加入锌粉，发生反应Zn+Cu2+=Zn2+=Cu，过滤后得到滤渣③为Cu，再向滤液③中加入HF脱钙镁，过滤得到滤渣④为CaF2、MgF2，滤液④为ZnSO4溶液，经一系列处理得到ZnSO4·7H2O，据此分析解答。
（1）由分析，焙烧时，生成ZnO的反应为：ZnCO3ZnO+CO2↑；（2）可采用将焙烧后的产物碾碎，增大接触面积、增大硫酸的浓度等方式提高锌的浸取率；（3）A．NH3·H2O易分解产生NH3污染空气，且经济成本较高，故A不适宜；B．Ca(OH)2不会引入新的杂质，且成本较低，故B适宜；C．NaOH会引入杂质Na+，且成本较高，C不适宜；故答案选B；当沉淀完全时(离子浓度小于10-5 ml/L)，结合表格Ksp计算各离子完全沉淀时pH＜5的只有Fe3+，故滤渣①中有Fe(OH)3，又CaSO4是微溶物，SiO2不溶于酸，故滤渣①的主要成分是Fe(OH)3、CaSO4、SiO2；（4）向80~90℃滤液①中加入KMnO4溶液，可氧化Fe2+，得到Fe(OH)3和MnO2的滤渣②，反应的离子方程式为3Fe2++ MnO4-+7H2O=3Fe(OH)3↓+MnO2↓+5H+；（5）滤液②中加入锌粉，发生反应Zn+Cu2+=Zn2+=Cu，故加入锌粉的目的为置换Cu2+为Cu从而除去；（6）由分析，滤渣④为CaF2、MgF2，与浓硫酸反应可得到HF，同时得到的副产物为CaSO4、MgSO4。
2．【答案】（1）PbSO4(s)+CO(aq)= PbCO3(s)+SO(aq) 反应PbSO4(s)+CO(aq)= PbCO3(s)+SO(aq)的平衡常数K==3.4105>105，PbSO4可以比较彻底的转化为PbCO3；
（2）反应BaSO4(s)+CO(aq)= BaCO3(s)+SO(aq)的平衡常数K==0.04