突破07 备战2021年高考化学之突破物质结构性质与工艺流程题-工艺流程综合题（题型精练）

突破07 突破工艺流程综合题（2）

（陌生方程式的书写）

限时：40分钟

1.按要求书写方程式

（1）酸性环境中脱硫过程示意图如下：

过程i的离子反应方程式为_________________________________。

（2）将CO2和H2分离得到H2的过程如示意图：

吸收池中发生反应的离子方程式是____________________________________________。

（3）利用化学原理可以对工厂排放的废水、废渣等进行有效检测与合理处理。某工厂对制革工业污泥中Cr(Ⅲ)的处理工艺流程如下：

回答下列问题：

①H2O2的作用是将滤液Ⅰ中的Cr3＋转化为Cr2O，写出此反应的离子方程式：_____________________。

②加入NaOH溶液使溶液呈碱性，既可以除去某些杂质离子，同时又可以将Cr2O转化为CrO，写出该反应的离子方程式_________________________________________。

③写出上述流程中用SO2进行还原时发生反应的离子方程式：_______________________。

（4）若乙酸钴[(CH3COO)2Co]在空气中最终分解生成固态氧化物X、CO、CO2、C2H6，且n(X)∶n(CO)∶n(CO2)∶n(C2H6)＝1∶4∶2∶3(空气中的成分不参与反应)，则乙酸钴在空气气氛中分解的化学方程式为_________________________________________________。

（5）强氧化剂NaClO会将CN－氧化，生成N2、CO和Cl－等无毒无害物质，可用该反应处理含氰废水(破氰)，反应的离子方程式为____________________________。

（6）酸性环境中，纳米Fe/Ni去除NO分两步，将步骤ⅱ补充完整：

ⅰ.NO＋Fe＋2H＋===NO＋Fe2＋＋H2O；

ⅱ.________＋________＋H＋===Fe2＋＋________＋________。

（7）NaClO氧化可除去氨氮，反应机理如下图所示(其中H2O和NaCl略去)

NaClO氧化NH3的总反应的化学方程式为___________________________________。

【答案】　（1）H2S＋2Fe3＋===2Fe2＋＋S↓＋2H＋

（2）CO＋CO2＋H2O===2HCO

（3）①2Cr3＋＋3H2O2＋H2O===Cr2O＋8H＋

②Cr2O＋2OH－===2CrO＋H2O

③2CrO＋3SO2＋12H2O===2Cr(OH)(H2O)5SO4↓＋SO＋2OH－

（4）3(CH3COO)2CoCo3O4＋4CO↑＋2CO2↑＋3C2H6↑

（5）2CN－＋5ClO－＋2OH－===2CO＋N2↑＋5Cl－＋H2O　

（6）1　NO　3　Fe　8　3　1　NH　2　H2O

（7）2NH3 ＋3NaClO===N2＋3H2O＋3NaCl

【解析】（4）乙酸钴最终分解生成固态氧化物X、CO、CO2、C2H6，且n(X)∶n(CO)∶n(CO2)∶n(C2H6)＝1∶4∶2∶3，X为钴的氧化物，有(CH3COO)2Co―→X＋4CO＋2CO2＋3C2H6，根据原子守恒，推出X为Co3O4，反应方程式为3(CH3COO)2CoCo3O4＋4CO↑＋2CO2↑＋3C2H6↑。（5）强氧化剂NaClO会将CN－氧化，生成N2、CO，NaClO被还原为Cl－等无毒无害物质，一个CN－失去5个电子，一个ClO－获得2个电子，根据得失电子守恒和电荷守恒可知，该反应的离子方程式为2CN－＋5ClO－＋2OH－===2CO＋N2↑＋5Cl－＋H2O

2.[（2017·北京节选）)SCR(选择性催化还原)技术可有效降低柴油发动机在空气过量条件下的NOx排放，其工作原理：

（1）尿素[CO(NH2)2]水溶液热分解为NH3和CO2，该反应的化学方程式：_________________________。

（2）反应器中NH3还原NO2的化学方程式：__________________________________________。

（3）当燃油中含硫量较高时，尾气中SO2在O2作用下会形成(NH4)2SO4，使催化剂中毒，用化学方程式表示(NH4)2SO4的形成：____________________________________________。

【答案】　（1）CO(NH2)2＋H2O2NH3↑＋CO2↑

（2）8NH3＋6NO27N2＋12H2O

（3）2SO2＋O2＋4NH3＋2H2O===2(NH4)2SO4

【解析】　本题侧重于考查学生的分析能力，注意把握题给信息。（1）根据问题（2）暗示尿素CO(NH2)2]水溶液热分解为非氧化还原反应，产物中有NH3和CO2，结合原子守恒即可正确书写方程式。（2）反应器中NH3还原NO2生成氮气和水，为氧化还原反应。根据得失电子守恒和原子守恒可得此反应的化学方程式。（3）SO2在O2作用下与NH3、H2O反应形成(NH4)2SO4，此反应中SO2是还原剂，氧气是氧化剂，结合得失电子守恒和原子守恒可得此反应的化学方程式。

3.【2017新课标3卷节选】重铬酸钾是一种重要的化工原料，一般由铬铁矿制备，铬铁矿的主要成分为FeO·Cr2O3，还含有硅、铝等杂质。制备流程如图所示：

回答下列问题：

（1）步骤①的主要反应为：FeO·Cr2O3+Na2CO3+NaNO3 Na2CrO4+ Fe2O3+CO2+ NaNO2

上述反应配平后FeO·Cr2O3与NaNO3的系数比为_______。该步骤不能使用陶瓷容器，原因是_____。

（2）滤渣1中含量最多的金属元素是_______，滤渣2的主要成分是__________及含硅杂质。

（3）步骤④调滤液2的pH使之变____________（填“大”或“小”），原因是_____________（用离子方程式表示）。

【答案】（1）2∶7   陶瓷在高温下会与Na2CO3反应 （2）铁   Al(OH)3

（3）小   2+2H++H2O

【解析】（1）FeO·Cr2O3是还原剂，氧化产物为Na2CrO4和Fe2O3，每摩转移7 mol电子，而NaNO3是氧化剂，还原产物为NaNO2，每摩转移2 mol电子，根据电子守恒可知，FeO·Cr2O3和NaNO3的系数比为2∶7；陶瓷在高温下会与Na2CO3反应，则熔融时不能使用陶瓷容器。

（2）熔块中氧化铁不溶于水，过滤后进入滤渣1，则滤渣1中含量最多的金属元素是铁；滤液1中含有AlO2-、SiO32-及CrO42-，调节溶液pH并过滤后得滤渣2为Al(OH)3及含硅杂质。

4.SO2是主要的大气污染气体，利用化学反应原理是治理污染的重要方法。工业上用Na2SO3吸收尾气中SO2使之转化为NaHSO3，再以SO2为原料设计原电池，然后电解(惰性电极)NaHSO3制取H2SO4，装置如下：

（1）甲图中A电极上的反应式为__________________________________________________。

（2）甲图中B与乙图________(填“C”或“D”)极相连，进行电解时乙图Z中Na＋向________(填“Y”或“W”)中移动。

（3）该电解池阴极的电极反应式为__________________________；

阳极的电极反应式为___________________________。

【答案】　（1）SO2＋2H2O－2e－===4H＋＋SO        （2）D　Y

（3）2HSO＋2e－===2SO＋H2↑　HSO＋H2O－2e－===SO＋3H＋

【解析】　（1）从题目信息可知，二氧化硫反应生成硫酸，所以二氧化硫作负极，失去电子和水结合生成硫酸，电极反应式为SO2＋2H2O－2e－===4H＋＋SO。（2）甲图中A为负极，B为正极，因为乙图中C极附近加入亚硫酸氢钠得到亚硫酸钠，说明氢元素化合价降低生成氢气，所以C极为阴极，连接电源的负极，即A连接C，B连接D；进行电解时乙图中钠离子向阴极移动，即向Y中移动。（3）阴极是亚硫酸氢根离子反应生成亚硫酸根离子和氢气，电极反应式为2HSO＋2e－===2SO＋H2↑。右侧为阳极室，电极反应式为HSO＋H2O－2e－===SO＋3H＋。

5.LiFePO4可作为新型锂离子也池的正极材料。以钛铁矿(主要成分为FeTiO3、Fe2O3及少量CuO、SiO2杂质)为主要原料生产TiOSO4，同时得到的绿矾(FeSO4·7H2O)与磷酸和LiOH反应可制各 LiFePO4， LiFePO4的制备流程如下图所示：

请回答下列问题：

（1）酸溶时 FeTiO3与硫酸反应的化学方程式可表示为____________________。

（4）滤渣中的铜提纯后可用于制取Cu2O，Cu2O是一种半导体材料，基于绿色化学理念设计的制取Cu2O的电解池示意图如下，电解总反应：2Cu+H2OCu2O+H2↑。则该装置中铜电极应连接直流电源的__________极，石墨电极的电极反应式为____________________，当有0. 1mol Cu2O生成时电路中转移__________mol电子。

【答案】FeTiO3+2H2SO4=FeSO4+TiOSO4+2H2O    正    2H2O+2e-=H2↑+2OH-    0.2   

【解析】 （1）酸溶时 FeTiO3与硫酸反应生成FeSO4和TiOSO4，化学方程式为：FeTiO3+2H2SO4=FeSO4+TiOSO4+2H2O；

综上所述，本题答案是：FeTiO3+2H2SO4=FeSO4+TiOSO4+2H2O。

 （4） 根据电解总反应：2Cu+H2OCu2O+H2↑可知，Cu发生氧化反应，做阳极，应与电源的正极相连；石墨电极的为电解池的阴极，发生还原反应，电极反应式为2H2O+2e-=H2↑+2OH-；根据该反应可知2e-~Cu2O，所以当有0.1mol Cu2O生成时电路中转移0.2mol电子。

6.（2013全国卷I节选）锂离子电池的应用很广，其正极材料可再生利用．某锂离子电池正极材料有钴酸锂（LiCoO2）、导电剂乙炔黑和铝箔等．充电时，该锂离子电池阴极发生的反应为6C+xLi++xe﹣═LixC6．现欲利用以下工艺流程回收正极材料中的某些金属资源（部分条件未给出）．

回答下列问题：

（1）LiCoO2中，Co元素的化合价为　   　．

（2）写出“正极碱浸”中发生反应的离子方程式　                    　．

（3）“酸浸”一般在80℃下进行，写出该步骤中发生的所有氧化还原反应的化学方程式　           　；可用盐酸代替H2SO4和H2O2的混合液，但缺点是　                                       　．

（4）写出“沉钴”过程中发生反应的化学方程式　                                          　．

（5）充放电过程中，发生LiCoO2与Li1﹣xCoO2之间的转化，写出放电时电池反应方程式　         　．

【答案】（1）+3       （2）2Al+2OH﹣+2H2O=2AlO2﹣+3H2↑；

（3）2LiCoO2+H2O2+3H2SO4Li2SO4+2CoSO4+O2↑+4H2O、H2O2H20+O2↑；有氯气生成，污染较大，引入氯离子杂质，在后续步骤中难以分离

（4）CoSO4+2NH4HCO3=CoCO3↓+（NH4）2SO4+CO2↑+H2O；

（5）Li1﹣xCoO2+LixC6=LiCoO2+6C

【解答】解：（1）根据化合物中，化合价的代数和为0知，LiCoO2中，Co元素的化合价为+3价

（2）正极中含有铝，铝易溶于强碱溶液生成AlO2﹣，反应的离子方程式为2Al+2OH﹣+2H2O=2AlO2﹣+3H2↑

（3）酸浸时反应物有硫酸、过氧化氢以及LiCoO2，生成物有Li2SO4和CoSO4，反应方程式为：2LiCoO2+H2O2+3H2SO4Li2SO4+2CoSO4+O2↑+4H2O，同时加热条件要考虑过氧化氢的分解；由题中信息知LiCoO2具有强氧化性，加入盐酸有污染性气体氯气生成，且引入氯离子杂质，在后续步骤中难以分离

（4）“沉钴”过程中硫酸钴和碳酸氢铵反应生成碳酸钴沉淀、硫酸铵、二氧化碳和水，反应方程式为CoSO4+2NH4HCO3=CoCO3↓+（NH4）2SO4+CO2↑+H2O

（5）充放电过程中，Li1﹣xCoO2和LixC6发生氧化还原反应生成LiCoO2和C，反应方程式为：Li1﹣xCoO2+LixC6=LiCoO2+6C。