高三化學二輪復習《高考12題逐題突破》：無機綜合（化工流程綜合題的研究）-真題調研%E3%80%80把握命題規(guī)律【核心突破、經典例題、提升訓練（答案+解析）】

《高考12題逐題突破》：無機綜合（化工流程綜合題的研究）——真題調研把握命題規(guī)律【核心突破】高考化工流程題的命題規(guī)律及設問方向高考化工流程題常以“重要無機物的制備”或“工業(yè)廢料中提取無機物”為載體考查：(1)無機化學基礎知識(物質的類別、名稱、元素的化合價、化學式和電子式的規(guī)范書寫)；(2)基本技能(陌生化學方程式、離子方程式、電極反應式的書寫；分離提純規(guī)范操作等)；(3)識圖能力(物質的轉化與跟蹤)；(4)物質制備及提純條件的控制(提高反應速率、產率或轉化率、產品純度的措施)；(5)基本計算(產品化學式、含量及純度、氧化還原反應中電子轉移數目的計算等)?！菊骖}調研】1．(2019·全國卷Ⅰ，26)硼酸(H3BO3)是一種重要的化工原料，廣泛應用于玻璃、醫(yī)藥、肥料等工業(yè)。一種以硼鎂礦(含Mg2B2O5·H2O、SiO2及少量Fe2O3、Al2O3)為原料生產硼酸及輕質氧化鎂的工藝流程如下：回答下列問題：(1)在95℃“溶浸”硼鎂礦粉，產生的氣體在“吸收”中反應的化學方程式為_________。(2)“濾渣1”的主要成分有________________。為檢驗“過濾1”后的濾液中是否含有Fe3＋離子，可選用的化學試劑是______________。(3)根據H3BO3的解離反應：H3BO3＋H2OH＋＋B(OH)eq\o\al(－,4)，Ka＝5.81×10－10，可判斷H3BO3是________酸；在“過濾2”前，將溶液pH調節(jié)到3.5，目的是________________。(4)在“沉鎂”中生成Mg(OH)2·MgCO3沉淀的離子方程式為_____________________，母液經加熱后可返回________工序循環(huán)使用。由堿式碳酸鎂制備輕質氧化鎂的方法是________。答案(1)NH4HCO3＋NH3=(NH4)2CO3(2)SiO2、Fe2O3、Al2O3KSCN溶液(3)一元弱將硼元素轉化為H3BO3，促進析出(4)2Mg2＋＋3COeq\o\al(2－,3)＋2H2O=Mg(OH)2·MgCO3↓＋2HCOeq\o\al(－,3)(或2Mg2＋＋2COeq\o\al(2－,3)＋H2O=Mg(OH)2·MgCO3↓＋CO2↑)溶浸高溫焙燒解析(1)硫酸銨溶液中存在平衡：NHeq\o\al(＋,4)＋H2ONH3·H2O＋H＋，硼酸鎂能與水解出的H＋反應，促進平衡向右移動，生成的一水合氨濃度增大，因溶液中存在平衡NH3·H2ONH3＋H2O，一水合氨濃度增大，促進NH3·H2O分解產生NH3。用NH4HCO3溶液吸收氨氣，發(fā)生的反應為NH4HCO3＋NH3=(NH4)2CO3。(2)二氧化硅、氧化鐵、氧化鋁不溶于硫酸銨溶液，濾渣1的主要成分是二氧化硅、氧化鐵、氧化鋁。檢驗Fe3＋的試劑可選用KSCN溶液。(3)由題給硼酸的解離反應方程式知，硼酸是一元弱酸?！斑^濾2”之前，調節(jié)pH≈3.5的目的是將硼元素轉化為硼酸，促進硼酸析出。(4)“沉鎂”中，碳酸銨溶液與硫酸鎂溶液發(fā)生相互促進的水解反應生成堿式碳酸鎂：2MgSO4＋2(NH4)2CO3＋H2O=Mg(OH)2·MgCO3↓＋2(NH4)2SO4＋CO2↑，或者反應生成堿式碳酸鎂和碳酸氫鹽。母液含硫酸銨，可以將母液返回“溶浸”工序循環(huán)使用，體現綠色化學理念和環(huán)境保護思想。堿式碳酸鎂轉化成輕質氧化鎂，聯系碳酸鎂、氫氧化鎂受熱都能分解生成氧化鎂，也可以聯系堿式碳酸銅分解生成氧化銅、水和二氧化碳，可知采用的方法是高溫焙燒法，Mg(OH)2·MgCO3eq\o(=,\s\up7(高溫))2MgO＋H2O＋CO2↑。2．(2019·全國卷Ⅱ，26)立德粉ZnS·BaSO4(也稱鋅鋇白)，是一種常用白色顏料?；卮鹣铝袉栴}：(1)利用焰色反應的原理既可制作五彩繽紛的節(jié)日煙花，亦可定性鑒別某些金屬鹽。灼燒立德粉樣品時，鋇的焰色為________(填標號)。A．黃色B．紅色C．紫色D．綠色(2)以重晶石(BaSO4)為原料，可按如下工藝生產立德粉：①在回轉爐中重晶石被過量焦炭還原為可溶性硫化鋇，該過程的化學方程式為________________________________________________________________________?；剞D爐尾氣中含有有毒氣體，生產上可通過水蒸氣變換反應將其轉化為CO2和一種清潔能源氣體，該反應的化學方程式為________________________________________________。②在潮濕空氣中長期放置的“還原料”，會逸出臭雞蛋氣味的氣體，且水溶性變差，其原因是“還原料”表面生成了難溶于水的____________________(填化學式)。③沉淀器中反應的離子方程式為_____________________________________________________________________________________________________________________。(3)成品中S2－的含量可以用“碘量法”測得。稱取mg樣品，置于碘量瓶中，移取25.00mL0.1000mol·L－1的I2-KI溶液于其中，并加入乙酸溶液，密閉，置暗處反應5min，有單質硫析出。以淀粉為指示劑，過量的I2用0.1000mol·L－1Na2S2O3溶液滴定，反應式為I2＋2S2Oeq\o\al(2－,3)=2I－＋S4Oeq\o\al(2－,6)。測定時消耗Na2S2O3溶液體積VmL。終點顏色變化為________________，樣品中S2－的含量為_____________________________________________________(寫出表達式)。答案(1)D(2)①BaSO4＋4C=BaS＋4CO↑CO＋H2O=CO2＋H2②BaCO3③S2－＋Ba2＋＋Zn2＋＋SOeq\o\al(2－,4)=ZnS·BaSO4↓(3)淺藍色至無色eq\f(25.00－\f(1,2)V×0.1000×32,m×1000)×100%解析(1)灼燒立德粉樣品時鋇的焰色為綠色。(2)①由流程圖中經浸出槽后得到凈化的BaS溶液以及回轉爐尾氣中含有有毒氣體可知，在回轉爐中BaSO4與過量的焦炭粉反應生成可溶性的BaS和CO；生產上可通過水蒸氣變換反應除去回轉爐中的有毒氣體CO，即CO與H2O反應生成CO2和H2。②所得“還原料”的主要成分是BaS，BaS在潮濕空氣中長期放置能與空氣中的H2O反應生成具有臭雞蛋氣味的H2S氣體，“還原料”的水溶性變差，表明其表面生成了難溶性的BaCO3。③結合立德粉的成分可寫出沉淀器中S2－、Ba2＋、Zn2＋、SOeq\o\al(2－,4)反應生成ZnS·BaSO4的離子方程式。(3)達到滴定終點時I2完全反應，可觀察到溶液顏色由淺藍色變成無色，且半分鐘內顏色不再發(fā)生變化；根據滴定過量的I2消耗Na2S2O3溶液的體積和關系式I2～2S2Oeq\o\al(2－,3)，可得n(I2)過量＝eq\f(1,2)×0.1000V×10－3mol，再根據關系式S2－～I2可知，n(S2－)＝0.1000×25.00×10－3mol－eq\f(1,2)×0.1000V×10－3mol＝(25.00－eq\f(V,2))×0.1000×10－3mol，則樣品中S2－的含量為eq\f(25.00－\f(V,2)×0.1000×32,m×1000)×100%。3．(2019·全國卷Ⅲ，26)高純硫酸錳作為合成鎳鈷錳三元正極材料的原料，工業(yè)上可由天然二氧化錳粉與硫化錳礦(還含Fe、Al、Mg、Zn、Ni、Si等元素)制備，工藝如圖所示。回答下列問題：相關金屬離子[c0(Mn＋)＝0.1mol·L－1]形成氫氧化物沉淀的pH范圍如下：金屬離子Mn2＋Fe2＋Fe3＋Al3＋Mg2＋Zn2＋Ni2＋開始沉淀的pH8.16.31.53.48.96.26.9沉淀完全的pH10.18.32.84.710.98.28.9(1)“濾渣1”含有S和________；寫出“溶浸”中二氧化錳與硫化錳反應的化學方程式________________________________________________________________________。(2)“氧化”中添加適量的MnO2的作用是______________________________________。(3)“調pH”除鐵和鋁，溶液的pH范圍應調節(jié)為________～6之間。(4)“除雜1”的目的是除去Zn2＋和Ni2＋，“濾渣3”的主要成分是________。(5)“除雜2”的目的是生成MgF2沉淀除去Mg2＋。若溶液酸度過高，Mg2＋沉淀不完全，原因是_____________________________________________________________________________________________________________________________________________。(6)寫出“沉錳”的離子方程式_______________________________________________________________________________________________________________________。(7)層狀鎳鈷錳三元材料可作為鋰離子電池正極材料，其化學式為LiNixCoyMnzO2，其中Ni、Co、Mn的化合價分別為＋2、＋3、＋4。當x＝y＝eq\f(1,3)時，z＝________。答案(1)SiO2(不溶性硅酸鹽)MnO2＋MnS＋2H2SO4=2MnSO4＋S＋2H2O(2)將Fe2＋氧化為Fe3＋(3)4.7(4)NiS和ZnS(5)F－與H＋結合形成弱電解質HF，MgF2Mg2＋＋2F－平衡向右移動(6)Mn2＋＋2HCOeq\o\al(－,3)=MnCO3↓＋CO2↑＋H2O(7)eq\f(1,3)解析(1)硫化錳礦中硅元素主要以SiO2或不溶性硅酸鹽形式存在，則“濾渣1”的主要成分為S和SiO2(或不溶性硅酸鹽)。結合“濾渣1”中含S，可知“溶浸”時MnO2與MnS在酸性條件下發(fā)生氧化還原反應生成MnSO4和S，根據化合價升降法可配平該反應。(2)“溶浸”＋和Al3＋時，結合表格中數據信息可知需控制溶液的pH在4.7～6之間。(4)“除雜1”中加入Na2S能將Zn2＋和Ni2＋分別轉化為沉淀除去，故“濾渣3”的主要成分為NiS和ZnS。(5)“除雜2”中F－與Mg2＋反應生成MgF2沉淀，若溶液酸度過高，則F－與H＋結合生成弱電解質HF，導致MgF2(s)Mg2＋(aq)＋2F－(aq)平衡向右移動，Mg2＋不能完全除去。(6)“沉錳”時Mn2＋與HCOeq\o\al(－,3)反應生成MnCO3并放出CO2，由此可寫出離子方程式。(7)化合物LiNixCoyMnzO2中，當x＝y＝eq\f(1,3)時，根據化合價代數和為0得1＋2×eq\f(1,3)＋3×eq\f(1,3)＋4z－2×2＝0，解得z＝eq\f(1,3)。4．(2018·全國卷Ⅰ，27)焦亞硫酸鈉(Na2S2O5)在醫(yī)藥、橡膠、印染、食品等方面應用廣泛?；卮鹣铝袉栴}：(1)生產Na2S2O5，通常是由NaHSO3過飽和溶液經結晶脫水制得。寫出該過程的化學方程式：__________________________________________________________________________。(2)利用煙道氣中的SO2生產Na2S2O5的工藝為：①pH＝4.1時，Ⅰ中為________溶液(寫化學式)。②工藝中加入Na2CO3固體，并再次充入SO2的目的是___________________________。(3)制備Na2S2O5也可采用三室膜電解技術，裝置如圖所示，其中SO2堿吸收液中含有NaHSO3和Na2SO3。陽極的電極反應式為_________________________________________________。電解后，________室的NaHSO3濃度增加。將該室溶液進行結晶脫水，可得到Na2S2O5。(4)Na2S2O5可用作食品的抗氧化劑。在測定某葡萄酒中Na2S2O5殘留量時，取50.00mL葡萄酒樣品，用0.01000mol·L－1的碘標準液滴定至終點，消耗10.00mL。滴定反應的離子方程式為________________________________________________________________________________________________________________________________________________，該樣品中Na2S2O5的殘留量為______g·L－1(以SO2計)。答案(1)2NaHSO3=Na2S2O5＋H2O(2)①NaHSO3②得到NaHSO3過飽和溶液(3)2H2O－4e－=4H＋＋O2↑a(4)S2Oeq\o\al(2－,5)＋2I2＋3H2O=2SOeq\o\al(2－,4)＋4I－＋6H＋0.128解析(1)根據題給信息，將NaHSO3過飽和溶液結晶脫水可得到Na2S2O5，則化學方程式為2NaHSO3=Na2S2O5＋H2O。(2)①酸性條件下，SO2與Na2CO3溶液反應生成NaHSO3。②工藝中加入Na2CO3固體并再次通入SO2，其目的是得到NaHSO3過飽和溶液。(3)陽極上陰離子OH－放電，電極反應式為2H2O－4e－=O2↑＋4H＋，電解過程中H＋透過陽離子交換膜進入a室，故a室中NaHSO3濃度增加。(4)根據電子、電荷及質量守恒，可寫出反應的離子方程式為S2Oeq\o\al(2－,5)＋2I2＋3H2O=2SOeq\o\al(2－,4)＋4I－＋6H＋，n(S2Oeq\o\al(2－,5))＝eq\f(1,2)×n(I2)＝eq\f(1,2)×0.01000mol·L－1×10.00×10－3L＝5×10－5mol，該樣品中S2Oeq\o\al(2－,5)的殘留量(以SO2計)為5×10－5mol×2×64g·mol－1×eq\f(1000mL·L－1,50.00mL)＝0.128g·L－1。5．(2018·全國卷Ⅱ，26)我國是世界上最早制得和使用金屬鋅的國家。一種以閃鋅礦(ZnS，含有SiO2和少量FeS、CdS、PbS雜質)為原料制備金屬鋅的流程如圖所示：相關金屬離子[c0(Mn＋)＝0.1mol·L－1]形成氫氧化物沉淀的pH范圍如下：金屬離子Fe3＋Fe2＋Zn2＋Cd2＋開始沉淀的pH1.56.36.27.4沉淀完全的pH2.88.38.29.4回答下列問題：(1)焙燒過程中主要反應的化學方程式為______________________。(2)濾渣1的主要成分除SiO2外還有________；氧化除雜工序中ZnO的作用是___________，若不通入氧氣，其后果是_________________________。(3)溶液中的Cd2＋可用鋅粉除去，還原除雜工序中反應的離子方程式為______________。(4)電解硫酸鋅溶液制備單質鋅時，陰極的電極反應式為__________________；沉積鋅后的電解液可返回________工序繼續(xù)使用。答案(1)2ZnS＋3O2eq\o(=,\s\up7(焙燒))2ZnO＋2SO2(2)PbSO4調節(jié)溶液的pH無法除去雜質Fe2＋(3)Cd2＋＋Zn=Cd＋Zn2＋(4)Zn2＋＋2e－=Zn溶浸解析(1)閃鋅礦的主要成分是ZnS，所以高溫焙燒過程中主要反應的化學方程式為2ZnS＋3O2eq\o(=,\s\up7(焙燒))2ZnO＋2SO2。(2)閃鋅礦焙燒后的主要成分變?yōu)閆nO，還存在少量SiO2、Fe2O3、CdO、PbO，加稀H2SO4后，發(fā)生一系列化學反應：ZnO＋H2SO4=ZnSO4＋H2O、Fe2O3＋3H2SO4=Fe2(SO4)3＋3H2O、CdO＋H2SO4=CdSO4＋H2O、PbO＋H2SO4=PbSO4＋H2O。其中SiO2和PbSO4不溶于水，以沉淀的形式沉降下來，所以濾渣1的主要成分是SiO2和PbSO4。氧化除雜工序中ZnO的作用是調節(jié)溶液的pH在2.8～6.2，使Fe3＋完全轉變?yōu)镕e(OH)3沉淀；通入O2的目的是使溶液中的Fe2＋轉化為Fe3＋，有利于除雜，若不通入O2，無法除去溶液中的雜質Fe2＋。(3)溶液中的Cd2＋與加入的Zn粉反應而被除去，反應的離子方程式為Zn＋Cd2＋=Zn2＋＋Cd。(4)電解ZnSO4溶液制備單質Zn時，陰極放電的是Zn2＋和H＋。因為溶液中的Zn2＋濃度較大，－=2H2O＋O2↑。沉積鋅后的溶液應該是ZnSO4和稀H2SO4，可返回到溶浸工序循環(huán)使用。6．(2018·全國卷Ⅲ，27)KIO3是一種重要的無機化合物，可作為食鹽中的補碘劑?；卮鹣铝袉栴}：(1)KIO3的化學名稱是________。(2)利用“KClO3氧化法”制備K