2021届高考化学一轮复习过关训练：化学计量【解析版】


工艺流程题
1.1871年门捷列夫最早预言了类硅元素锗，1886年德国化学家温克勒发现和分离了锗元素，并以其祖国的名字命名为“Ge”。锗是重要的半导体材料，其有机化合物在治疗癌症方面有着独特的功效。如图为工业上利用锗锌矿(主要成分GeO2和ZnS)来制备高纯度锗的流程。
已知：Ⅰ.丹宁是一种有机沉淀剂，可与四价锗络合形成沉淀；Ⅱ.GeCl4易水解，在浓盐酸中溶解度低。

(1)简述步骤①中提高酸浸效率的措施__________(写两种)。
(2)步骤②操作A是__________。
(3)步骤③中的物质在__________(填仪器名称)中加热。
(4)步骤④不能用稀盐酸，原因可能是__________。
(5)写出步骤⑤的化学方程式：_____________________________________________。
写出步骤⑦的化学方程式：_________________________________________。
(6)请写出一种证明步骤⑦反应完全的操作方法______________________________
________________________________________________________________________。
解析：锗锌矿在酸浸取下生成四价锗，再被有机沉淀剂沉淀，沉淀经灼烧得到GeO2，再与浓盐酸反应得到GeCl4，GeCl4发生水解，得到GeO2·nH2O，再脱水得到GeO2。从得到粗品GeO2到得到高纯度的GeO2的整个过程，是为了提高GeO2的纯度，最后得到高纯度的Ge。
(1)提高酸浸速率，即提高化学反应速率，可以通过粉碎矿石增大矿石与酸的接触面积、适当的提高温度，搅拌等等。
(2)根据流程图，经过操作A之后，得到了沉淀和滤液，所以操作A为过滤。
(3)步骤③为焙烧，固体加热需要用到坩埚。
(4)已知GeCl4易水解，而且在浓盐酸中溶解度低，能沉淀，易分离。如果用稀盐酸，GeCl4会水解，而且在稀盐酸中的溶解度较大不利于析出，而且要确保GeO2完全反应生成GeCl4。
(5)步骤⑤，GeCl4和纯水反应生成GeO2·nH2O，为水解反应。步骤⑦，GeO2为H2还原得到Ge。
(6)步骤⑦反应完全从Ge或者GeO2不易看出现象，可以从生成物水分析，可以通过检验气体中是否含水来验证是否反应完，通常用无水硫酸铜检验水蒸气的存在。
答案：(1)把矿石粉碎；加热；充分搅拌　(2)过滤
(3)坩埚　(4)防止四价锗水解；防止GeO2不能充分反应；有利于GeCl4析出　(5)GeCl4＋(2＋n)H2O===GeO2·nH2O＋4HCl　GeO2＋2H2Ge＋2H2O
(6)将反应生成的气体通入装有无水硫酸铜的U形管，无现象(其他合理组合亦可)
2.钼主要用于钢铁工业，也常用于制造石油化学工业中的各种催化剂等。以辉钼矿(主要成分为MoS2)为原料制备钼的工艺流程如图所示(部分产物和条件已省略)。

请回答下列问题：
(1)上述流程中，可以循环利用的物质是______________(填化学式)。
(2)煅烧时，MoS2转化成MoO3，该反应过程中的化学方程式为________________________，工业上利用气体A可以制备化工产品“三酸”中的______________________________________________(写化学式)。
(3)写出“氨溶”离子方程式：____________________________________________。
(4)“氨溶”需要控制温度在50～60 ℃，温度过高的后果是________________。
(5)某半水煤气中含CO、H2和N2，还含少量CO2、H2O(g)等。已知：CuCl溶于浓盐酸形成的溶液能吸收CO，高于700 ℃时，水蒸气能将钼氧化为MoO2，高于800 ℃时，CO会与钼反应生成Mo2C。某同学利用半水煤气模拟上述流程中还原钼，设计如下实验(加热装置已省略)：

①A、B、C中加入的试剂顺序依次为________(填标号)。
a．浓硫酸
b．NaOH溶液
c．CuCl溶于浓盐酸形成的溶液
d．饱和碳酸氢钠溶液
e．蒸馏水
②D处用石英管，不用普通玻璃管，其原因是______________________________
________________________________________________________________________。
③E处尾气处理装置应选用________(填标号)。

解析：(1)气体B的主要成分为氨气，用水吸收氨气可制得氨水，氨水可用于溶解三氧化钼。(2)“煅烧”过程中发生反应的化学方程式为2MoS2＋7O22MoO3＋4SO2，气体A的主要成分是SO2，工业上利用气体A可以制备硫酸。(3)依题意知，MoO3与氨水反应可生成钼酸铵。(4)三氧化钼与氨水反应，温度不能太低，温度过低，反应速率较慢；温度也不能太高，因为随着温度升高，氨水挥发速率加快，原料利用率降低。(5)①分析题意，可以用H2还原MoO3，H2O(g)和CO在一定温度下会与钼反应。所以，需要除去半水煤气中CO2、H2O(g)和CO，应将半水煤气依次通入CuCl溶于浓盐酸形成的溶液、NaOH溶液、浓硫酸。CuCl溶于浓盐酸形成的溶液会有HCl气体逸出，NaOH溶液可吸收CO2和HCl。②普通玻璃管熔化温度较低，石英管熔化温度很高，所以，D处用石英管。③尾气中有H2、N2，N2是空气的主要成分，可直接排入大气，氢气是可燃物，可用燃烧法处理。
答案：(1)NH3　(2)2MoS2＋7O22MoO3＋4SO2　H2SO4　(3)MoO3＋2NH3·H2O===2NH＋MoO＋H2O　(4)氨挥发加快，原料利用率降低　(5)①cba　②石英管耐高温，普通玻璃管易软化　③Ⅱ
3.硒(Se)及其化合物在工农业生产中有许多用途，以铜阳极泥(主要成分为Ag2Se、Cu2Se和银、金、铂等)为原料制备纯硒的工艺流程如图所示：

回答下列问题：
(1)“焙烧”时的硫酸浓度最好为________(填标号)。
A．浓硫酸　 B．20%硫酸　　C．50%硫酸
(2)“焙烧”过程中Cu2Se参与反应时，该反应的氧化产物是______________________。
(3)“水吸收”所发生反应的化学方程式为____________________________________。
(4)“过滤”所得粗硒可采用真空蒸馏的方法进行提纯，获得纯硒。真空蒸馏的挥发物中硒含量与温度的关系如图所示：

蒸馏操作中控制的最佳温度是________(填标号)。
A．455 ℃　　　　　　　 B．462 ℃
C．475 ℃ D．515 ℃
(5)“水浸出”时的炉渣需粉碎，且加入温水进行浸泡，目的是______________________，“浸渣”中含有的金属单质是______________。
(6)若“浸出液”中c(Ag＋)＝3.0×10－2 mol·L－1，则溶液中c(SO)最大为____________________。[已知：Ksp(Ag2SO4)＝1.4×10－5，计算结果保留两位有效数字]
解析：(1)根据铜阳极泥的主要成分知，加硫酸并焙烧的产物有SeO2、SO2、CuSO4、Ag2SO4等，Se元素由－2价升为＋4价，S元素由＋6价变为＋4价，说明焙烧时发生氧化还原反应，硫酸除了作酸外，还作氧化剂，因此选用浓硫酸。(2)Cu2Se与浓硫酸反应生成CuSO4、SeO2、SO2与H2O，该反应中Cu、Se元素化合价升高，因此该反应的氧化产物是CuSO4、SeO2。(3)“水吸收”时，SeO2转化为Se，Se元素的化合价降低，则S元素的化合价升高，SO2转化为H2SO4，配平该化学方程式为SeO2＋2SO2＋2H2O===2H2SO4＋Se↓。(4)由题图可知，在475 ℃时，真空蒸馏的挥发物中硒含量最大，故最好选择475 ℃。(5)“水浸出”时的炉渣需粉碎，且加入温水进行浸泡，目的是加快浸出速率，“浸渣”中含有与浓硫酸不反应的Au、Pt。(6)根据Ksp(Ag2SO4)＝c2(Ag＋)×c(SO)，“浸出液”中c(SO)≤＝ mol·L－1≈1.6×10－2 mol·L－1。
答案：(1)A　(2)CuSO4、SeO2
(3)SeO2＋2SO2＋2H2O===2H2SO4＋Se↓
(4)C　(5)加快浸出速率　金、铂(或Au、Pt)
(6)1.6×10－2 mol·L－1
4.工业上采用氯化铵焙烧菱锰矿制备高纯碳酸锰的流程如图所示：

已知：①菱锰矿的主要成分是MnCO3，其余为Fe、Ca、Mg、Al等元素。
②部分阳离子沉淀时溶液的pH。
离子
Al3＋
Fe3＋
Ca2＋
Mn2＋
Mg2＋
开始沉淀的pH
4.1
2.2
10.6
8.1
9.1
沉淀完全的pH
4.7
3.2
13.1
10.1
11.1
③焙烧过程中主要反应为MnCO3＋2NH4ClMnCl2＋2NH3↑＋CO2↑＋H2O。
(1)根据图1、2、3，分析焙烧过程中最佳的焙烧温度、焙烧时间、m(NH4Cl)/m(菱锰矿粉)分别为________、________、________。

(2)对浸出液净化除杂时，需先加入MnO2，作用是________，再调节溶液pH的最大范围为________，将Fe3＋和Al3＋变为沉淀而除去，然后加入NH4F将Ca2＋、Mg2＋变为氟化物沉淀除去。
(3)“碳化结晶”步骤中，加入碳酸氢铵时反应的离子方程式为________________________________________________________________________。
(4)上述流程中可循环使用的物质是________(填化学式)。
(5)现用滴定法测定产品中锰的含量。实验步骤：称取4.000 g 试样，向其中加入稍过量的磷酸和硝酸，加热使产品中MnCO3完全转化为[Mn(PO4)2]3－(其中NO转化为NO)；加入稍过量的硫酸铵，发生反应NO＋NH===N2↑＋2H2O以除去NO；加入稀硫酸酸化，再加入60.00 mL 0.500 mol·L－1硫酸亚铁铵溶液，发生的反应为[Mn(PO4)2]3－＋Fe2＋===Mn2＋＋Fe3＋＋2PO；用5.00 mL 0.500 mol·L－1酸性K2Cr2O7溶液恰好除去过量的Fe2＋。
①酸性K2Cr2O7溶液与Fe2＋反应的离子方程式为_______________________________________________________________________________________。
②试样中锰的质量分数为______。
解析：(1)结合题中图像，浸出率达到一定高度后再改变该量时变化不明显的临界点，即为最佳选择，则焙烧温度为500 ℃，焙烧时间为60 min，的值为1.10。
(2)为了通过调节pH使溶液中的铁变为沉淀，则需要把亚铁离子氧化为铁离子；为了完全使溶液中的Fe3＋、Al3＋变为沉淀，而不影响Ca2＋、Mg2＋、Mn2＋，则pH应大于等于4.7，小于8.1。
(3)净化除杂后溶液中的锰离子与碳酸氢根离子反应生成碳酸锰沉淀、二氧化碳气体与水，反应的离子方程式为Mn2＋＋2HCO===MnCO3↓＋CO2↑＋H2O。
(4)通过流程可知，可以循环利用的物质为氯化铵。
(5)①酸性K2Cr2O7溶液中的Cr为＋6价，反应中变为＋3价，亚铁离子变为＋3价，反应的离子方程式：6Fe2＋＋Cr2O＋14H＋===6Fe3＋＋2Cr3＋＋7H2O；②加入的硫酸亚铁铵中的亚铁离子分两部分，与[Mn(PO4)2]3－和K2Cr2O7反应，n(Fe2＋)∶n(Cr2O)＝6∶1，n1(Fe2＋)＝6×0.5 mol·L－1×0.005 L＝0.015 mol，n2(Fe2＋)∶n([Mn(PO4)2]3－)＝1∶1，n2(Fe2＋)＝n([Mn(PO4)2]3－)＝0.500 mol·L－1×0.060 L－0.015 mol＝0.015 mol，根据Mn原子守恒，则m(Mn)＝0.015 mol×55 g·mol－1＝0.825 g，质量分数＝×100%＝20.625%。
答案：(1)500 ℃　60 min　1.10　(2)将Fe2＋氧化为Fe3＋　4.7≤pH