(通用版)高考化学二轮复习强化训练五无机化工流程题(含解析)

强化训练五　无机化工流程题

1.工业上常用含少量SiO2、Al2O3的铬铁矿(FeO·Cr2O3)冶炼铬，简要流程如下：

(1)完成下列化学方程式(在横线上填写物质的化学式及计量数)：

2FeO·Cr2O3＋4Na2CO3＋7NaNO34Na2CrO4＋Fe2O3＋4CO2↑＋________。

(2)操作①包括过滤与洗涤，在实验室中进行洗涤沉淀的操作是______________________________________；操作②可选用的装置(部分夹持装置略去)是________(填序号)。

(3)写出能够完成操作③的相关反应的化学方程式： __________________。

(4)化学需氧量(COD)可度量水遭受有机物污染的程度。在强酸并加热的条件下，用K2Cr2O7作强氧化剂处理水样，并测定消耗的K2Cr2O7的量，然后换算成相当于O2的含量称为化学需氧量(以mg·L－1计)。化学兴趣小组测定某水样的化学需氧量(COD)过程如下：

Ⅰ.取a mL水样置于锥形瓶中，加入10.00 mL 0.2500 mol·L－1的K2Cr2O7溶液。

Ⅱ.……

Ⅲ.加指示剂，用c mol·L－1的硫酸亚铁铵[(NH4)2Fe(SO4)2]溶液滴定，终点时消耗b mL(此步骤的目的是用Fe2＋把多余的Cr2O转化为Cr3＋)。

①Ⅰ中量取K2Cr2O7溶液的仪器是________。

②计算该水样的化学需氧量时需用到下列关系：要除去1 mol Cr2O需消耗________ mol Fe2＋，1 mol Cr2O相当于________ mol O2。

答案　(1)7NaNO2

(2)用玻璃棒引流向漏斗中加蒸馏水至浸没沉淀，待液体流下，重复操作2～3次　D

(3)2Cr2O34Cr＋3O2↑(或2Al＋Cr2O32Cr＋Al2O3)(其他答案合理也可)

(4)①酸式滴定管(或移液管)　②6　1.5

解析　(1)根据化学方程式中的元素守恒和原子个数守恒可知需要补充“7NaNO2”。

(4)①K2Cr2O7具有强氧化性，故选用酸式滴定管或移液管。②Fe2＋与Cr2O发生氧化还原反应生成Fe3＋和Cr3＋，根据得失电子守恒可知，1 mol Cr2O需消耗6 mol Fe2＋；根据Cr2O～2Cr3＋转移6e－，O2～2H2O 转移4e－可知，1 mol Cr2O相当于1.5 mol O2。

2．Ⅰ.利用含锰废水(主要含Mn2＋、SO、H＋、Fe2＋、Al3＋、Cu2＋)可制备高性能磁性材料碳酸锰(MnCO3)。其中一种工艺流程如下：

已知某些物质完全沉淀的pH如下表：

回答下列问题：

(1)过程②中，所得滤渣W的主要成分是______________________________。

(2)过程③中，发生反应的离子方程式是______________________________。

(3)过程④中，若生成的气体J可使澄清石灰水变浑浊，则生成MnCO3的反应的离子方程式是_______________________________________________。

(4)由MnCO3可制得重要的催化剂MnO2：2MnCO3＋O2===2MnO2＋2CO2。现在空气中加热460.0 g MnCO3，得到332.0 g产品，若产品中杂质只有MnO，则该产品中MnO2的质量分数是________(Mn的相对原子质量：55)。

Ⅱ.常温下，浓度均为0.1 mol·L－1的下列六种溶液的pH如下表：

(1)上述盐溶液中的阴离子，结合H＋能力最强的是____________。

(2)根据表中数据判断，浓度均为0.01 mol·L－1的下列物质的溶液中，酸性最强的是________(填序号)。

A．HCN　B．HClO　C．C6H5OH　D．CH3COOH　E．H2CO3

答案　Ⅰ.(1)Fe(OH)3、Al(OH)3

(2)MnS＋Cu2＋===Mn2＋＋CuS

(3)Mn2＋＋2HCO===MnCO3↓＋CO2↑＋H2O

(4)78.6%

Ⅱ.(1)CO　(2)D

解析　Ⅰ.(1)根据各物质完全沉淀时的pH可知，当pH＝5.4时产生的沉淀有Fe(OH)3和Al(OH)3。

(2)根据流程，过程③后Mn元素进入滤液，所以过程③主要是除去滤液A中的Cu2＋，离子反应方程式为MnS＋Cu2＋===Mn2＋＋CuS。

(3)根据过程④中参与反应的物质可知J为CO2气体，结合前后物质分析可知发生反应的离子方程式为Mn2＋＋2HCO===MnCO3↓＋CO2↑＋H2O。

(4)MnCO3在空气中加热分解为MnO，并被部分氧化为MnO2,460.0 g MnCO3为4.0 mol，完全分解可产生4.0 mol MnO，设其中有x mol被氧化为MnO2，则有87x＋71×(4.0－x)＝332.0，x＝3。产品中MnO2的质量分数为×100%≈78.6%。

Ⅱ.(1)酸越弱，对应酸根离子结合H＋能力越强，由表中数据可知结合H＋能力最强的为CO。

(2)同理，在阳离子相同的前提下，盐溶液的pH越低，对应酸的酸性越强，D项符合题意。

3．黄铜灰渣(含有Cu、Zn、CuO、ZnO及少量的FeO、Fe2O3)生产硝酸铜溶液的流程如下：

(1)写出酸浸时Fe2O3和稀硫酸反应的离子方程式： _____________________。

(2)反应Ⅰ中所加Zn不能过量的原因是_____________________________。

(3)滤液Ⅱ中含有的金属阳离子主要有____________________________。

(4)写出反应Ⅱ的离子方程式：____________________________________。反应Ⅱ应控制温度不能过高也不能过低的原因是_______________________。

(5)已知Cu(NO3)2·6H2O和Cu(NO3)2·3H2O的溶解度随温度的变化如图所示。则由A点对应的溶液获取Cu(NO3)2·3H2O的方法是________________________________。

答案　(1)Fe2O3＋6H＋===2Fe3＋＋3H2O

(2)加入过量的Zn会使最终所得的Cu(NO3)2溶液中含有杂质

(3)Zn2＋、Fe2＋

(4)3Cu＋8H＋＋2NO===3Cu2＋＋2NO↑＋4H2O　温度过高硝酸会挥发及分解，温度过低则反应速度较慢

(5)向A点对应的溶液中加入适量硝酸，将溶液蒸发浓缩，冷却到30 ℃以上，过滤

解析　(1)Fe2O3溶于酸生成Fe3＋和H2O。

(2)灰渣中Cu不溶于稀H2SO4，作为滤渣Ⅰ进入反应Ⅱ，Zn溶解成Zn2＋，CuO溶解成Cu2＋，ZnO溶解成Zn2＋，FeO溶解成Fe2＋，Fe2O3溶解成Fe3＋，因为滤渣中有Cu，所以Fe3＋与Cu反应生成Fe2＋和Cu2＋，加入Zn粉置换出Cu，若Zn过量，还会置换出Fe，所以Zn过量时，反应Ⅱ完成后溶液中除了有Cu(NO3)2外，还有Fe(NO3)3和Zn(NO3)2。

(3)加入适量的Zn只能置换出Cu，所以滤液中含有Zn2＋和Fe2＋。

(4)Cu被稀HNO3溶解生成Cu(NO3)2、NO和H2O。

(5)Cu2＋会水解，故在蒸发Cu(NO3)2溶液时，要加HNO3抑制Cu2＋水解，再冷却至30 ℃以上时析出Cu(NO3)2·3H2O，温度再低，则会析出Cu(NO3)2·6H2O。

4．钨是我国的丰产元素，是熔点最高的金属，广泛用于拉制灯泡的灯丝，钨在自然界主要以钨酸盐的形式存在。有开采价值的钨矿石之一白钨矿的主要成分是CaWO4，含有二氧化硅、氧化铁等杂质，工业冶炼钨的流程如下：

已知：

①钨酸酸性很弱，难溶于水；

②离子完全沉淀的pH：SiO为8，WO为5；

③碳和金属钨在高温下会反应生成碳化钨。

(1)CaWO4与纯碱发生的化学反应方程式是___________________。

(2)滤渣B的主要成分是________________(写化学式)。调节pH可选用的试剂是________(填字母序号)。

A．氨水      B．氢氧化钠溶液

C．盐酸      D．碳酸钠溶液

(3)母液中加入盐酸的离子方程式为__________________________________。

检验沉淀C是否洗涤干净的操作是_______________________________。

(4)为了获得可以拉制灯丝的高纯度金属钨，不宜用碳而必须用氢气作还原剂的原因是________________________________________________________。

(5)将氢氧化钙加入钨酸钠碱性溶液中可得到钨酸钙，已知温度为T时Ksp(CaWO4)＝1×10－10，

Ksp[Ca(OH)2]＝4×10－7，当溶液中WO恰好沉淀完全(离子浓度等于10－5 mol/L)时，溶液中＝________。

答案　(1)CaWO4＋Na2CO3Na2WO4＋CaO＋CO2↑

(2)H2SiO3　C

(3)WO＋2H＋===H2WO4↓　取最后一次的洗涤液少量于试管中，滴入1～2滴稀硝酸，再滴加1～2滴AgNO3溶液，若无白色沉淀生成，则说明沉淀已经洗涤干净，若出现白色沉淀则表明沉淀未洗涤干净

(4)如果用碳作还原剂，混杂在金属中的碳不易除去，而且碳会在高温下和金属钨反应形成碳化钨，不容易获得纯的金属钨，用氢气作还原剂可避免产生以上问题

(5)5×10－5

解析　(1)由于Na2WO4是易溶性盐、CaCO3高温下会分解，所以高温反应生成Na2WO4、CaO、CO2。

(2)Na2CO3能与SiO2反应生成可溶性的Na2SiO3，所以滤渣A的主要成分是Fe2O3，调节pH可将SiO转化为H2SiO3(滤渣B)；因生成的CaO与水反应生成Ca(OH)2，使得溶液呈较强的碱性，所以必须使用酸来调节pH。

(3)母液中加入盐酸是将WO转化为H2WO4沉淀；若沉淀未洗净则洗涤液中含有Cl－，所以取最后一次洗涤液并用硝酸酸化的AgNO3溶液来检验即可。

(4)过量的碳混在固体中不易除去，且碳与钨反应生成新的杂质碳化钨，而H2是气体，且生成物H2O可蒸发除去。

 (5)Ca(OH)2＋WOCaWO4＋2OH－，该反应的平衡常数K＝＝，即＝，解得c(OH－)＝0.2 mol/L，所以＝5×10－5。

5．金属钛的密度小，强度大，外观像钢，性质像铝，被誉为太空金属和未来钢铁。以钛铁矿(主要成分为FeTiO3，同时含有少量的Fe2O3、FeO等)为原料制TiO2，再由TiO2制金属Ti的工艺流程如下：

(1)在溶液中加入铁屑发生的主要离子方程式为_______________________。

(2)晶体A为________，浊液需要冷却的原因为______________________。

(3)TiOSO4水解方程式为TiOSO4＋2H2OH2TiO3↓＋H2SO4，根据平衡移动原理，可采用__________、__________等措施，以利于该反应顺利进行。

(4)TiO2可与焦炭、氯气在1000～1100 K温度下反应，该反应氧化剂与还原剂的物质的量相等，则反应的化学方程式为_____________________________。

答案　(1)2Fe3＋＋Fe===3Fe2＋

(2)FeSO4·7H2O(或FeSO4)　降低温度可减小FeSO4的溶解度，便于结晶析出，方便分离出硫酸氧钛溶液

(3)加水　加碱(加热)

(4)TiO2＋2C＋2Cl2TiCl4＋2CO

解析　(1)溶液中的Fe3＋能与Fe反应：2Fe3＋＋Fe===3Fe2＋。

(2)根据质量守恒可知晶体A是FeSO4·7H2O；由于FeSO4是易溶性物质，所以降温的目的是使FeSO4以晶体的形式析出而被除去。

(3)正反应生成了H2SO4，所以可以采取加入碱消耗H＋的方法，水解需要吸热，所以提高温度也可以使平衡正向移动，由于生成的H2TiO3是沉淀，所以加水稀释也可以促进水解。

(4)该反应的氧化剂是Cl2，还原剂是C，由于氧化剂和还原剂的物质的量相等，所以生成的氧化产物是CO，发生的反应为TiO2＋2C＋2Cl2TiCl4＋2CO。