(全國(guó)通用版)2022高考化學(xué)總復(fù)習(xí) 優(yōu)編增分練:高考?jí)狠S大題特訓(xùn) 題型二 以“化工流程”為載體的綜合考查
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1、(全國(guó)通用版)2022高考化學(xué)總復(fù)習(xí) 優(yōu)編增分練:高考?jí)狠S大題特訓(xùn) 題型二 以“化工流程”為載體的綜合考查 1.(2018·東莞市高三第二次綜合測(cè)試)利用工業(yè)煉鉛產(chǎn)生的鋅灰(主要成分為ZnO、PbO、FeO、MnO2、CuO)可回收制備ZnCl2,工藝流程如下: 回答下列問題 (1)“浸取”實(shí)驗(yàn)中,反應(yīng)體系的溫度、反應(yīng)時(shí)間對(duì)錳脫除效果的影響如下表,則適合的溫度和反應(yīng)時(shí)間分別是________、________。 表1 溫度對(duì)錳脫除效果的影響 溫度/℃ ρ(Mn2+)/mg·L-1 除錳率/% 10 0.325 87.9 30 0.341 89.5 50 0.4
2、24 84.3 70 0.646 76.1 表2 反應(yīng)時(shí)間對(duì)錳脫除效果的影響 時(shí)間/h ρ(Mn2+)/mg·L-1 除錳率/% 1.0 0.995 63.1 1.5 0.794 70.6 2.0 0.328 87.9 2.5 0.325 87.9 (2)“濾渣1”的主要成分是________。 (3)H2O2溶液的作用是__________________________________________________________, 已知“濾渣2”的主要成分是Fe(OH)3,則氧化鋅的作用是______________________
3、__。 “置換”實(shí)驗(yàn)中發(fā)生反應(yīng)的離子方程式有Zn+Pb2+===Pb+Zn2+、___________________。 (4)由鋅灰制取金屬鋅可采用堿溶解,然后電解浸取液,已知:ZnO溶于NaOH溶液中生成[Zn(OH)4]2-,則陰極的電極反應(yīng)為____________________________________________。 (5)ZnCl2晶體溶解于飽和Na2CO3溶液中,得到6.46 g的堿式碳酸鋅[Znx(CO3)y(OH)z],為了測(cè)定其組成,充分加熱分解,產(chǎn)生的氣體依次通入濃硫酸和堿石灰,質(zhì)量分別增重了0.72 g和0.88 g,則該堿式碳酸鋅的化學(xué)式為_____
4、___________。 答案 (1)30 ℃ 2.0 h (2)MnO2 (3)將Fe2+氧化為Fe3+ 調(diào)節(jié)pH將Fe3+轉(zhuǎn)化為沉淀除去 Zn+Cu2+===Zn2++Cu (4)[Zn(OH)4]2-+2e-===Zn+4OH- (5)Zn3CO3(OH)4 解析 (1)“浸取”實(shí)驗(yàn)中,根據(jù)表中反應(yīng)體系的溫度、反應(yīng)時(shí)間對(duì)錳脫除效果的數(shù)據(jù)可知,浸出率較高的適合的溫度和反應(yīng)時(shí)間分別是30 ℃、2.0 h。 (2)MnO2不溶于稀鹽酸,故“濾渣1”的主要成分是MnO2。 (3)H2O2溶液的作用是將Fe2+氧化為Fe3+,已知“濾渣2”的主要成分是Fe(OH)3,則氧化鋅的作用
5、是調(diào)節(jié)pH將Fe3+轉(zhuǎn)化為沉淀除去;“置換”實(shí)驗(yàn)中利用鋅置換出未處理的金屬性弱的金屬,發(fā)生反應(yīng)的離子方程式有Zn+Pb2+===Pb+Zn2+、Zn+Cu2+===Zn2++Cu。 (4)陰極堿性條件下[Zn(OH)4]2-得到電子產(chǎn)生Zn,電極反應(yīng)為[Zn(OH)4]2-+2e-===Zn+4OH-。 (5)濃硫酸增重為分解生成水的質(zhì)量,水的物質(zhì)的量為=0.04 mol,則n(OH-)=0.08 mol,堿石灰增重為分解得到二氧化碳的質(zhì)量,二氧化碳的物質(zhì)的量為=0.02 mol,則n(CO)=0.02 mol,結(jié)合電荷守恒可知,n(Zn2+)=×(0.08 mol+0.02 mol×2)
6、=0.06 mol,則x∶y∶z=0.06∶0.02∶0.08=3∶1∶4,故該堿式碳酸鋅的化學(xué)式為Zn3CO3(OH)4。 2.(2018·江西省吉安一中、九江一中等高三4月聯(lián)考)鉬(Mo)是一種重要的過渡金屬元素,常見化合價(jià)為+6、+5、+4,金屬鉬廣泛用于冶金、機(jī)械制造、電子、照明及一些高科技領(lǐng)域。鉬酸鈉(Na2MoO4)是一種無(wú)公害型冷卻水系統(tǒng)的金屬緩蝕劑,也可用于制造生物堿、油墨、化肥、鉬紅顏料等。如圖是化工生產(chǎn)中制備金屬鉬和鉬酸鈉的主要流程圖,已知鉬精礦的主要成分為MoS2,鉬酸難溶于水。 (1)MoS2焙燒時(shí)反應(yīng)的化學(xué)方程式為_______________________
7、______________________ ________________________________________________________________________; 產(chǎn)生的尾氣對(duì)環(huán)境的主要危害是____________。 (2)操作1中,粗產(chǎn)品中的MoO3與Na2CO3溶液充分反應(yīng)后,生成Na2MoO4和另外一種物質(zhì),該物質(zhì)的電子式為________________。粗產(chǎn)品經(jīng)過充分堿浸后所得的堿浸液中部分離子的濃度:c(MoO)=0.40 mol·L-1,c(SO)=0.05 mol·L-1。結(jié)晶前應(yīng)先除去SO,方法是加入Ba(OH)2固體。假設(shè)加入Ba(OH
8、)2固體后溶液體積不變,當(dāng)BaMoO4開始沉淀時(shí),SO的去除率為________。已知:Ksp(BaSO4)=1.1×10-10,Ksp(BaMoO4)=4.0×10-8。 (3)該流程中操作2為過濾,如果在實(shí)驗(yàn)室模擬該操作時(shí),發(fā)現(xiàn)濾液中有少量渾濁,從實(shí)驗(yàn)操作的角度分析,可能的原因是________________________________________________ ________________________________________________________________________。 (4)重結(jié)晶得到的母液可以在下次重結(jié)晶時(shí)重復(fù)使用,但達(dá)到一定次數(shù)
9、后必須凈化處理,原因是________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。 (5)工業(yè)上由MoO3制備Mo粉也常用鋁熱反應(yīng),寫出該反應(yīng)的方程式___________________ _____________________________________________________。 (6)操作3在堿性條件下,將鉬精礦加入到足量的NaClO溶液
10、中,也可以制備鉬酸鈉。該反應(yīng)的離子方程式為_____________________________________________________________ ________________________________________________________________________。 答案 (1)2MoS2+7O22MoO3+4SO2 形成酸雨 (2) 97.8% (3)過濾時(shí)漏斗中的液面高于濾紙邊緣或玻璃棒靠在單層濾紙一邊弄破濾紙 (4)使用一定次數(shù)后,母液中雜質(zhì)的濃度增大,重結(jié)晶會(huì)析出雜質(zhì),影響產(chǎn)品純度 (5)2Al+MoO3Mo+Al2O3 (6
11、)MoS2+9ClO-+6OH-===MoO+2SO+9Cl-+3H2O 解析 (1)根據(jù)流程圖可知:MoS2焙燒時(shí)產(chǎn)生MoO3和SO2,反應(yīng)的化學(xué)方程式為2MoS2+7O22MoO3+4SO2;反應(yīng)產(chǎn)生的SO2排放到大氣中形成酸雨。 (2)根據(jù)MoO3與Na2CO3溶液充分反應(yīng)生成Na2MoO4可知,該反應(yīng)為非氧化還原反應(yīng),根據(jù)原子守恒可知,反應(yīng)生成的另外一種物質(zhì)為二氧化碳,電子式為;根據(jù)Ksp(BaMoO4)=c(Ba2+)×c(MoO)=4.0×10-8,當(dāng)c(MoO)=0.40 mol·L-1時(shí),c(Ba2+)=10-7 mol·L-1,根據(jù)Ksp(BaSO4)= c(Ba2+)×
12、c(SO)=1.1×10-10,把c(Ba2+)=10-7 mol·L-1帶入上式,c(SO)=1.1×10-3 mol·L-1,當(dāng)BaMoO4開始沉淀時(shí),SO的去除率為×100%=97.8% 。 (3)該流程中操作2為過濾,發(fā)現(xiàn)濾液中有少量渾濁,可能的原因是過濾時(shí)漏斗中的液面高于濾紙邊緣或玻璃棒靠在單層濾紙一邊弄破濾紙。 (5)金屬鋁與MoO3高溫下反應(yīng)生成氧化鋁和Mo,反應(yīng)的方程式:2Al+MoO3Mo+Al2O3。 (6)次氯酸鈉具有強(qiáng)氧化性,在堿性環(huán)境下能夠把MoS2氧化為MoO 和SO,反應(yīng)的離子方程式為MoS2+9ClO-+6OH-===MoO+2SO+9Cl-+3H2O。
13、 3.(2018·河南省六市高三聯(lián)考)軟錳礦的主要成分是MnO2,其懸濁液可吸收煙氣中的SO2,所得酸性浸出液又可用于制備高純硫酸錳,其中一種工藝流程如下圖圖1所示。已知金屬單質(zhì)的活動(dòng)順序?yàn)锳l>Mn>Fe>Ni?;卮鹣铝袉栴}: (1)用離子方程式表示加入“氧化劑(軟錳礦)”作用:__________________________________ ______________________________________________________________________________________________________________。 (2)已知
14、:Ksp[Al(OH)3]= 1.0×10-33 Ksp[Ni(OH)2]=1.6×10-15 Ksp[Mn(OH)2]=4.0×10-14 Ksp[Fe(OH)3]=2.6×10-39 “水解沉降”中: ①“中和劑”可以是________(填字母)。 A.Al2O3 B.MgO C.H2SO4 D.MnO2 ②溶液的pH 應(yīng)不低于________(離子濃度小于1×10-6mol·L-1時(shí),即可認(rèn)為該離子沉淀完全)。 (3)“置換”的目的是_________________________________________________________(用離子方程式表
15、示)。 (4)“結(jié)晶分離”中的部分物質(zhì)的溶解度曲線如上圖圖2所示。結(jié)晶與過濾的過程中,體系溫度均應(yīng)維持在______(填“27”“60”或“70”)℃。 (5)“草酸鈉—高錳酸鉀返滴法”可測(cè)定軟錳礦中MnO2的純度(假設(shè)雜質(zhì)不參與反應(yīng)):取a g MnO2樣品于錐形瓶中,加入適量稀硫酸,再加入V1 mL c1 mol·L-1 Na2C2O4 溶液(足量),最后用c2 mol·L-1的KMnO4溶液滴定剩余的Na2C2O4,達(dá)終點(diǎn)時(shí)消耗V2 mL 標(biāo)準(zhǔn)KMnO4溶液。 ①M(fèi)nO2參與反應(yīng)的離子方程式為_____________________________________________
16、 ________________________________________________________________________。 ②該樣品中MnO2 的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為________________(假定雜質(zhì)不參與反應(yīng),列出表達(dá)式即可)。 答案 (1)MnO2+2Fe2++4H+===Mn2++2Fe3++2H2O (2)①B?、? (3)Mn+Ni2+===Mn2++Ni (4)70 (5)①M(fèi)nO2+4H++C2O===Mn2++2CO2↑+2H2O ②×100% 解析 (1)“氧化劑”發(fā)生反應(yīng)是利用二氧化錳將亞鐵離子氧化成鐵離子,二氧化錳被還原為錳離子,
17、根據(jù)得失電子守恒和原子守恒,該反應(yīng)的離子方程式為MnO2+2Fe2++4H+===Mn2++2Fe3++2H2O。 (2)①中和劑是調(diào)節(jié)溶液pH除去雜質(zhì)離子,且不引入新的雜質(zhì)。A項(xiàng),加入Al2O3會(huì)和酸反應(yīng),引入鋁離子雜質(zhì),錯(cuò)誤;B項(xiàng),加入MgO和酸反應(yīng),能調(diào)節(jié)溶液pH且不引入新的雜質(zhì),正確;C項(xiàng),加入H2SO4后不能使溶液pH升高而除去Fe3+和Al3+,且引入新的雜質(zhì),錯(cuò)誤;D項(xiàng),MnO2不能和稀酸反應(yīng),錯(cuò)誤。 ②根據(jù)Ksp[Al(OH)3]=1.0×10-33、Ksp[Fe(OH)3]=2.6×10-39可知,當(dāng)鋁離子全部沉淀時(shí),鐵離子已全部沉淀,結(jié)合氫氧化鋁的溶度積常數(shù)可知,Ksp
18、[Al(OH)3]=1.0×10-33=c(Al3+)·c3(OH-)=1×10-6×c3(OH-),解得c(OH-)=1×10-9 mol·L-1,則c(H+)=1×10-5 mol·L-1,pH=5。 (3)“置換”中發(fā)生的反應(yīng)是錳置換出單質(zhì)鎳,離子方程式為Mn+Ni2+===Mn2++Ni。 (4)據(jù)圖可知,結(jié)晶與過濾過程中,體系溫度均應(yīng)維持在70 ℃,此時(shí)硫酸鎂溶解度最大,硫酸錳溶解度小,便于析出硫酸錳晶體。 (5)①M(fèi)nO2與Na2C2O4在酸性條件下反應(yīng)生成錳離子、二氧化碳和水,根據(jù)得失電子守恒和原子守恒,該反應(yīng)的離子方程式為MnO2+4H++C2O===Mn2++2CO2↑
19、+2H2O。 ②C2O在酸性條件下與MnO反應(yīng)的離子方程式為:2MnO+5C2O+16H+===2Mn2++10CO2↑+8H2O,則剩余Na2C2O4的物質(zhì)的量為c2V2×10-3 mol,與MnO2反應(yīng)的Na2C2O4的物質(zhì)的量為(c1V1 ×10-3 mol-c2V2×10-3)mol,由MnO2+4H++C2O===Mn2++2CO2↑+2H2O可知,MnO2 的物質(zhì)的量為(c1V1 ×10-3-c2V2×10-3)mol,質(zhì)量為(c1V1 ×10-3-c2V2×10-3) mol×87 g·mol-1=(c1V1 ×10-3-c2V2×10-3)×87 g,則該樣品中MnO2 的質(zhì)
20、量分?jǐn)?shù)為×100%。 4.(2018·濮陽(yáng)市高三三模)稀土有工業(yè)“黃金”之稱,我國(guó)稀土資源豐富。目前從氟碳鈰礦(主要化學(xué)成分為CeFCO3)提取鈰族稀土元素的冶煉處理工藝已經(jīng)發(fā)展到十幾種,其中一種提取鈰的工藝流程如下: 已知:①焙燒后燒渣中含+4價(jià)的鈰及+3 價(jià)的其他稀土氟氧化物; ②Ce4+能與SO結(jié)合成[CeSO4]2+,Ce4+能被萃取劑[(HA)2]萃取。 請(qǐng)回答下列問題: (1)CeFCO3中,Ce元素的化合價(jià)為________。 (2)“酸浸Ⅰ”過程中CeO2轉(zhuǎn)化為Ce3+,且產(chǎn)生黃綠色氣體,用稀硫酸和H2O2,替換HCl 就不會(huì)造成環(huán)境污染。則稀硫酸、H2O2與C
21、eO2反應(yīng)的離子方程式為______________________ __________________________________________________________________________________________________________________________。 (3)“沉淀”步驟中發(fā)生的反應(yīng)為Ce(BF4)3(s)+3KCl(aq)===3KBF4(s)+CeCl3 (aq)。已知Ce(BF4)3、KBF4的Ksp分別為a、b,則該反應(yīng)的平衡常數(shù)為________(用含a、b 的代數(shù)式表示)。 (4)“浸 出 液”中含有少量Ce4+
22、及其他稀土元素的離子,可以通過“萃取”與“反萃取”作進(jìn)一步分離、富集各離子?!拜腿 睍r(shí)Ce4+與萃取劑[(HA)2]存在的反應(yīng)為Ce4++n(HA)2Ce(H2n-4A2n)+4H+。 用D表示Ce4+分別在有機(jī)層中與水層中存在形式的濃度之比:D= ,其他條件不變,在浸出液中加入不同量的Na2SO4以改變水層中的c(SO), D隨浸出液中c(SO)增大而減小的原因是____________________________________ ____________________________________________________________________________
23、________________________________。 (5)“操作Ⅰ”后,向溶液中加入NaOH 溶液,調(diào)節(jié)溶液的pH 可獲得Ce(OH)3沉淀,當(dāng)溶液中離子濃度小于1.0×10-6 mol·L-1時(shí)視為沉淀完全,常溫下加入NaOH 調(diào)節(jié)溶液的pH 應(yīng)大于________[已知:Ce(OH)3的Ksp=8.0×10-21;lg2=0.3]。 (6)寫出“氧化”步驟的化學(xué)方程式:_____________________________________________ _______________________________________________________
24、_________________。 (7)CeO2 是汽車尾氣凈化催化劑的關(guān)鍵成分,它能在還原氣氛中供氧,在氧化氣氛中耗氧,在尾氣消除過程中發(fā)生著CeO2CeO2(1-x)+xO2↑(0≤x≤0.25)的循環(huán)。寫出CeO2消除CO 尾氣的化學(xué)方程式:____________________________________________________________ ________________________________________________________________________。 答案 (1)+3 (2)2CeO2+H2O2+6H+===2Ce3
25、++4H2O+O2↑ (3) (4)隨著c(SO)增大,水層中Ce4+被SO結(jié)合成[CeSO4]2+,c([CeSO4]2+)增大,同時(shí)導(dǎo)致Ce4++n(HA)2Ce(H2n-4A2n)+4H+向左(逆向)移動(dòng),致使c[Ce(H2n-4A2n)]減小 (5)9.3 (6)2Ce(OH)3+NaClO+H2O===2Ce(OH)4+NaCl (7) 2xCO+CeO2===CeO2(1-x)+2xCO2 解析 (1)O顯-2價(jià),C顯+4價(jià),F(xiàn)顯-1價(jià),整體化合價(jià)代數(shù)和為0,即Ce顯+3價(jià)。 (2)CeO2中Ce的化合價(jià)由+4價(jià)→+3價(jià),CeO2作氧化劑,H2O2作還原劑,H2O
26、2被氧化成O2,根據(jù)化合價(jià)升降法進(jìn)行配平,其離子反應(yīng)方程式為2CeO2+H2O2+6H+===2Ce3++4H2O+O2↑。 (3)該反應(yīng)的離子方程式為Ce(BF4)3(s)+3K+(aq)===3KBF4(s)+Ce3+(aq),平衡常數(shù)K====。 (5)獲得Ce(OH)3沉淀,c(OH-)== mol·L-1=2.0×10-5 mol·L-1,pOH=-lg c(OH-)=4.7,即pH=9.3,pH應(yīng)大于9.3。 (6)NaClO作氧化劑,把Ce(OH)3氧化成Ce(OH)4,自身被還原成Cl-,根據(jù)化合價(jià)升降法進(jìn)行配平,化學(xué)方程式為2Ce(OH)3+NaClO+H2O===2Ce(OH)4+NaCl。 (7)根據(jù)信息,CO與氧氣反應(yīng)生成CO2,兩式相加得到:2xCO+CeO2===CeO2(1-x)+2xCO2。
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