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溫度對錳脫除效果的影響溫度/℃ρ(Mn2＋)/mg·L－1除錳率/%100.32587.9300.34189.5500.42484.3700.64676.1表2反應(yīng)時(shí)間對錳脫除效果的影響時(shí)間/hρ(Mn2＋)/mg·L－1除錳率/%1.00.99563.11.50.79470.62.00.32887.92.50.32587.9(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________________________?！爸脫Q”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6.46g的堿式碳酸鋅[Znx(CO3)y(OH)z]，為了測定其組成，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0.72g和0.88g，則該堿式碳酸鋅的化學(xué)式為________________。答案(1)30℃2.0h(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℃、2.0h。(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。－。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eq\f(0.88g,44g·mol－1)＝0.02mol，則n(COeq\o\al(2－,3))＝0.02mol，結(jié)合電荷守恒可知，n(Zn2＋)＝eq\f(1,2)×(0.08mol＋0.02mol×2)＝0.06mol，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_____________________________________________________________________________________________________________________；產(chǎn)生的尾氣對環(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(MoOeq\o\al(2－,4))＝0.40mol·L－1，c(SOeq\o\al(2－,4))＝0.05mol·L－1。結(jié)晶前應(yīng)先除去SOeq\o\al(2－,4)，方法是加入Ba(OH)2固體。假設(shè)加入Ba(OH)2固體后溶液體積不變，當(dāng)BaMoO4開始沉淀時(shí)，SOeq\o\al(2－,4)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)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溶液中，也可以制備鉬酸鈉。該反應(yīng)的離子方程式為_____________________________________________________________________________________________________________________________________。答案(1)2MoS2＋7O2eq\o(=,\s\up7(高溫))2MoO3＋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)晶會析出雜質(zhì)，影響產(chǎn)品純度(5)2Al＋MoO3eq\o(=,\s\up7(高溫))Mo＋Al2O3(6)MoS2＋9ClO－＋6OH－=MoOeq\o\al(2－,4)＋2SOeq\o\al(2－,4)＋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＋7O2eq\o(=,\s\up7(高溫))2MoO3＋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)mol·L－1，根據(jù)Ksp(BaSO4)＝c(Ba2＋)×c(SOeq\o\al(2－,4))＝1.1×10－10，把c(Ba2＋)＝10－7mol·L－1帶入上式，c(SOeq\o\al(2－,4))＝1.1×10－3mol·L－1，當(dāng)BaMoO4開始沉淀時(shí)，SOeq\o\al(2－,4)的去除率為eq\f(0.05－1.1×10－3mol·L－1,0.05mol·L－1)×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＋MoO3eq\o(=,\s\up7(高溫))Mo＋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MoOeq\o\al(2－,4)和SOeq\o\al(2－,4)，反應(yīng)的離子方程式為MoS2＋9ClO－＋6OH－=MoOeq\o\al(2－,4)＋2SOeq\o\al(2－,4)＋9Cl－＋3H2O。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)的活動順序?yàn)锳l>Mn>Fe>Ni。回答下列問題：(1)用離子方程式表示加入“氧化劑(軟錳礦)”作用：________________________________________________________________________________________________________________________________________________。(2)已知：Ksp[Al(OH)3]＝1.0×10－33Ksp[Ni(OH)2]＝1.6×10－15Ksp[Mn(OH)2]＝4.0×10－14Ksp[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.MgOC.H2SO4 D.MnO2②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”可測定軟錳礦中MnO2的純度(假設(shè)雜質(zhì)不參與反應(yīng))：取agMnO2樣品于錐形瓶中，加入適量稀硫酸，再加入V1mLc1mol·L－1Na2C2O4溶液(足量)，最后用c2mol·L－1的KMnO4溶液滴定剩余的Na2C2O4，達(dá)終點(diǎn)時(shí)消耗V2mL標(biāo)準(zhǔn)KMnO①M(fèi)nO2參與反應(yīng)的離子方程式為_____________________________________________________________________________________________________________________。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)①B②5(3)Mn＋Ni2＋=Mn2＋＋Ni(4)70(5)①M(fèi)nO2＋4H＋＋C2Oeq\o\al(2－,4)=Mn2＋＋2CO2↑＋2H2O②eq\f(87c1V1－\f(5,2)c2V2,1000a)×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＋＋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會和酸反應(yīng)，引入鋁離子雜質(zhì)，錯誤；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)，錯誤；D項(xiàng)，MnO2不能和稀酸反應(yīng)，錯誤。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－)＝1×10－6×c3(OH－)，解得c(OH－)＝1×10－9mol·L－1，則c(H＋)＝1×10－5mol·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＋＋C2Oeq\o\al(2－,4)=Mn2＋＋2CO2↑＋2H2O。②C2Oeq\o\al(2－,4)在酸性條件下與MnOeq\o\al(－,4)反應(yīng)的離子方程式為：2MnOeq\o\al(－,4)＋5C2Oeq\o\al(2－,4)＋16H＋=2Mn2＋＋10CO2↑＋8H2O，則剩余Na2C2O4的物質(zhì)的量為eq\f(5,2)c2V2×10－3mol，與MnO2反應(yīng)的Na2C2O4的物質(zhì)的量為(c1V1×10－3mol－eq\f(5,2)c2V2×10－3)mol，由MnO2＋4H＋＋C2Oeq\o\al(2－,4)=Mn2＋＋2CO2↑＋2H2O可知，MnO2的物質(zhì)的量為(c1V1×10－3－eq\f(5,2)c2V2×10－3)mol，質(zhì)量為(c1V1×10－3－eq\f(5,2)c2V2×10－3)mol×87g·mol－1＝(c1V1×10－3－eq\f(5,2)c2V2×10－3)×87g，則該樣品中MnO2的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為eq\f(87\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(c1V1－\f(5,2)c2V2)),1000a)×100%。4.(2018·濮陽市高三三模)稀土有工業(yè)“黃金”之稱，我國稀土資源豐富。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SOeq\o\al(2－,4)結(jié)合成[CeSO4]2＋，Ce4＋能被萃取劑[(HA)2]萃取。請回答下列問題：(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就不會造成環(huán)境污染。則稀硫酸、H2O2與CeO2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＋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。“萃取”時(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＝eq\f(c[CeH2n－1A2n],c[CeSO42＋])，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(SOeq\o\al(2－,4)),D隨浸出液中c(SOeq\o\al(2－,4))增大而減小的原因是________________________________________________________________________________________________________________________________________________。(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1.0×10－6mol·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：_____________________________________________________________________________________________________________________。(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：_______________________