2020高考化学新高考地区专用非选择题规范练(一)无机化学工艺流程综合题

非选择题规范练(一)　无机化学工艺流程综合题 (建议用时：35 分钟) 1．硫酸锰在锰系产品中具有重要地位，一种由软锰矿(MnO2)和硫铁矿(FeS2)制备硫酸 锰的流程如下： 回答下列问题： (1)将软锰矿、硫铁矿和硫酸按一定比例放入反应釜中，搅拌，加热保温反应一定时间， 其中搅拌、加热的目的是____________________；从“除质 2”后的溶液中得到 MnSO4 固 体的操作为________、降温结晶、过滤和干燥。 (2)如图是在一定条件下，不同浓度的硫酸对各元素浸出率的影响，由此得出的相关结 论是①________________________；②______________________。 (3)除铁剂为 H2SO5 和氨水。 ① H2SO5 中 S 的 化 合 价 为 ＋ 6 ， 其 中 过 氧 键 的 数 目 为 ________ ， 加 入 其 目 的 是 __________________________。 ② 写 出 Fe3 ＋ 生 成 沉 淀 黄 铵 铁 矾 [NH4Fe3(SO4)2(OH)6] 的 离 子 方 程 式 ： ________________________________________________________________________。 (4)工业除质剂为 MnF2，发生反应为(已知，该温度下 MnF2、CaF2 和 MgF2 的 Ksp 分别 为 5.0×10－3、2.0×10－10、8.0×10－11)： 反应Ⅰ　MnF2(s)＋Ca2＋CaF2(s)＋Mn2＋ 反应Ⅱ　MnF2(s)＋Mg2＋MgF2(s)＋Mn2＋ 若滤液中 c(Mg2＋)＝0.02 mol·L－1，加入 MnF2(s)，使 Ca2＋恰好沉淀完全，即溶液中 c(Ca2 ＋)＝1.0×10－5mol·L－1，此时是否有 MgF2 沉淀生成？________(填“是”或“否”)，原因 是________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________(结合计算解释)。 2．(新题预测)硼氢化钠(NaBH4)是有机合成中常用的还原剂。一种制备工艺如下(部分 条件和产物省略)： 回答下列问题： (1)MgH2 和 NaBO2 合成硼氢化钠的化学方程式为 ________________________________________________________________________。 (2) 难 溶 的 Mg2B2O5 与 浓 氢 氧 化 钠 溶 液 反 应 的 离 子 方 程 式 为 ________________________________________________________________________。 (3)SOCl2 溶于水能产生两种气体，其中一种气体能使品红溶液褪色，则灼烧时加入 SOCl2 的目的是______________________________________________________。 (4)已知镁­H2O2 酸性燃料电池反应为 Mg＋H2O2＋H2SO4===MgSO4＋2H2O。常温下，电 解质溶液为 200 mL 0.1 mol·L－1 硫酸溶液。 ①写出正极的电极反应式：________________________。 ②若电路转移 0.038 mol 电子时，溶液 pH 为________(忽略溶液体积变化，不考虑 H2O2 电离)。 (5)“有效氢含量”是衡量含氢还原剂的还原能力指标，定义为每克含氢还原剂的还原 能力与多少克 H2 的还原能力相当。则 NaBH4 的“有效氢含量”为________(结果保留两位 小数)。 (6)工业上，也可以利用 NaBO2、HCHO 和生石灰在加热条件下制备 NaBH4，并得到副 产物 CaCO3，该反应中氧化产物与还原产物的物质的量之比为________。 3．五氧化二钒(V2O5)在冶金、搪瓷、磁性材料等领域有重要应用。实验室以含钒废料(含 V2O3、CuO、MnO、SiO2、Al2O3、有机物)为原料制备 V2O5 的一种流程如下： 已知Ⅰ.含钒离子在溶液中的主要存在形式与溶液 pH 的关系如表所示： pH 4～6 6～8 8～10 10～12 含钒离子 VO＋2 VO－3 V2O4－7 VO3－4 Ⅱ.25℃时，难溶电解质的溶度积常数如表所示： 难溶电解质 Cu(OH)2 Mn(OH)2 Al(OH)3 Ksp 2.2×10－20 4×10－14 1.9×10－33Ⅲ.NH4VO3 在水中的溶解度：20 ℃、4.8 g·L－1；60 ℃、24.2 g·L－1。 回答下列问题： (1)“焙烧”的目的是___________________________________________。 (2)“滤渣 1”的用途为_________________________________(写出一种即可)。 (3) 通 过 计 算 说 明 ， 常 温 下 ， 若 “ 调 pH” 为 7 ， Cu2 ＋ 是 否 沉 淀 完 全 ________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。 (溶液中离子浓度小于 10－5mol·L－1 时，认为该离子沉淀完全) (4)“ 沉 锰 ” 需 将 温 度 控 制 在 70 ℃ 左 右 ， 温 度 不 能 过 高 或 过 低 的 原 因 为 __________________________________。 (5)结晶所得 NH4VO3 需进行洗涤、干燥。合适的洗涤试剂为______________；证明 NH4VO3 已洗涤干净的实验操作及现象为___________________________________ ________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。 (6)“ 煅 烧 ” 时 生 成 两 种 能 参 与 大 气 循 环 的 气 体 ， 该 反 应 的 化 学 方 程 式 为 ________________________________________________________________________。 4．TiO2 和 CaTiO3 都是光电转化材料，某研究小组利用钛铁矿(主要成分为 FeTiO3，还 含有少量 SiO2 等杂质)来制备，并利用黄钾矾[KFe3(SO4)2(OH)6]回收铁的工艺流程如下： 回答下列问题： (1)“氧化酸解”的实验中，控制反应温度为 150 ℃，不同氧化剂对钛铁矿酸解率的影 响如图所示。50 min 时，要求酸解率大于 85%，所选氧化剂应为________；采用 H2O2 做氧 化剂时，其效率低的原因可能是___________________________________。(2)“氧化酸解”的滤液①中加入尿素[CO(NH2)2]，TiO2＋转化为 TiO2，写出相应的离子 方程式：____________________________________，使用尿素而不直接通入 NH3 的原因是 ______________________________。 (3) 写 出 “ 高 温 煅 烧 ” 中 由 TiO2 制 备 CaTiO3 的 化 学 方 程 式 ： ________________________________________________________________________。 (4)使 Fe3＋恰好沉淀完全时，溶液中 c(Fe3＋)＝1.0×10－5 mol·L－1，计算此时溶液的 pH≈________。[Fe(OH)3 的 Ksp＝1.0×10－39、水的 Kw＝1.0×10－14] (5)黄钾矾沉淀为晶体，含水量很少。回收 Fe3＋时，不采用加入氨水调节 pH 制得 Fe(OH)3 的原因是__________________________。 5．碲(Te)常用于冶金工业，也是石油裂解的催化剂。工业上用精炼铜的阳极泥(主要含 有 TeO2，还含有少量 Ag、Au)为原料制备单质碲的一种工艺流程如下： 已知 TeO2 微溶于水，易溶于较浓的强酸和强碱。 (1)从滤渣 A 中分离出 Au 的方法是__________________________________________。 (2)“沉碲”时控制溶液的 pH 为 4.5～5.0，生成 TeO2 沉淀。防止溶液局部酸性过强的 操作是________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。 (3) 写 出 “ 碱 浸 ” 时 发 生 反 应 的 离 子 方 程 式 ： ______________________________________。滤液 B 经过蒸发浓缩、冷却结晶、过滤、洗 涤、干燥，得到的副产品是__________________(填化学式)。 (4)为了提高“碱浸”的浸出率，宜采取的措施有________________________________(写 两条即可)。“酸溶”时要控制温度，温度不宜过高，原因是__________________________。 (5)写出“还原”中发生反应的化学方程式：____________________________________。 非选择题规范练(一)　无机化学工艺流程综合题 1．解析：(1)从“除质 2”后的溶液中得到 MnSO4 固体，是由溶液得到固体的过程，实 验操作为蒸发浓缩、降温结晶、过滤和干燥。(2)根据图示，pH 越大，即硫酸浓度越小，各 元素的浸出率越低，但锰元素有反常，即硫酸浓度与锰的浸出率相关性不完全一致。(3)① 根据化合物中各元素的正负化合价的代数和为 0 可知，H2SO5 中 5 个 O 总化合价为－8。设 －2 价氧个数为 x，－1 价氧个数为 y，则 x＋y＝5，－2x－y＝－8，解得 x＝3，y＝2。2 个 －1 价氧形成一个过氧键。H2SO5 含有过氧键，具有强氧化性，加入的目的是氧化亚铁离子， 便于之后除去。②向溶液中加入氨水生成沉淀黄铵铁矾，离子方程式为 6NH3·H2O＋3Fe3＋ ＋2SO2－4 ===NH4Fe3(SO4)2(OH)6↓＋5NH＋4 。(4)根据 Ksp(CaF2)＝c(Ca2＋)·c2(F－)，Ca2＋恰好沉淀完全时，c2(F－)＝ 2.0 × 10－10 1.0 × 10－5 mol2·L－2＝2.0×10－5mol2·L－2，此时 c(Mg2＋)×c2(F －)>Ksp(MgF2)，因此会生成 MgF2 沉淀。 答案：(1)使反应物充分接触，加快反应速率　蒸发浓缩 (2)①除锰外，硫酸浓度越低(高)，浸出率越低(高) ②硫酸浓度与锰的浸出率相关性不完全一致 (3)①1 　 氧 化 亚 铁 离 子 ， 便 于 之 后 除 去 　 ②6NH3 · H2O ＋ 3Fe3 ＋ ＋ 2SO2－4 ===NH4Fe3(SO4)2(OH)6↓＋5NH＋4 (4)是　Ca2＋恰好沉淀完全时，c2(F－)＝ 2.0 × 10－10 1.0 × 10－5 mol2·L－2＝2.0×10－5mol2·L－2， c(Mg2＋)×c2(F－)>Ksp(MgF2)，因此会生成 MgF2 沉淀 2．解析：(1)根据原子守恒，配平 MgH2 和 NaBO2 合成硼氢化钠的化学方程式：2MgH2 ＋NaBO2 =====△ NaBH4＋2MgO。(2)滤液最终提取出溶质 NaBO2，碱性条件下 Mg2＋形成滤 渣氢氧化镁。(3)依题意，其中一种气体为 SO2，结合原子守恒以及 Mg2＋水解的特性，可推 测另一产物为 HCl，反应为 SOCl2＋H2O===SO2↑＋2HCl↑，产生的氯化氢可抑制氯化镁水 解。(4)①根据电池反应可知，电池正极发生 H2O2 的还原反应：H2O2＋2e－＋2H＋===2H2O。 ②n(H＋)＝0.04 mol，由电极反应式知，转移 1 mol 电子消耗 1 mol H＋，转移 0.038 mol 电子 时溶液中 c(H＋)＝ 0.04 mol－0.038 mol 0.2 L ＝0.01 mol·L－1，pH＝2。(5)1 mol(即 38 g)NaBH4 做 还原剂时，H 元素由－1 价被氧化为＋1 价，失去 8 mol 电子，与 4 mol(即 8 g)H2 做还原剂 时转移电子数相等，故 NaBH4 的“有效氢含量”为 8 38≈0.21。(6)该反应的化学方程式为 NaBO2＋2HCHO＋2CaO =====△ NaBH4＋2CaCO3，甲醛中的 C 为 0 价，被氧化为 CaCO3 中 的＋4 价，CaCO3 为氧化产物，甲醛中的 H 为＋1 价，被还原为 NaBH4 中的－1 价，NaBH4 为还原产物，故氧化产物与还原产物的物质的量之比为 2∶1。 答案：(1)2MgH2＋NaBO2 =====△ NaBH4＋2MgO (2)Mg2B2O5＋H2O＋2OH－===2Mg(OH)2＋2BO－2 (3)提供 HCl 抑制 MgCl2 水解 (4)①H2O2＋2e－＋2H＋===2H2O　②2　(5)0.21 (6)2∶1 3．解析：(1)由含钒废料成分和流程图中物质转化关系知，“焙烧”的目的是除去有机 物杂质，将 V2O3 氧化为 V2O5。(2)“滤渣 1”为 SiO2，可用于制光导纤维、制玻璃、制硅胶 等。(3)由流程中信息知，“调 pH”的目的是将 Al3＋和 Cu2＋分别转化为 Al(OH)3、Cu(OH)2 沉淀，并使含钒离子主要以 VO －3 形式存在，常温下，若“调 pH”为 7，溶液中 c(OH－)＝10－7mol·L－1，c(Cu2＋)＝ Ksp[Cu（OH）2] c2（OH－） ＝ 2.2 × 10－20 （10－7）2 mol·L－1＝2.2×10－6mol·L－1