2024屆新高考二輪復(fù)習(xí) 工藝流程中的離子反應(yīng)與平衡 作業(yè)

工藝流程中的離子反應(yīng)與平衡題型1工藝流程中的分離與提純1.(2024山東威海模擬,17節(jié)選)一種磁性材料的磨削廢料的主要成分是鐵鎳合金(含鎳質(zhì)量分?jǐn)?shù)約21%),還含有銅、鈣、鎂、硅的氧化物。由該廢料制備氫氧化鎳,工藝流程如下:回答下列問(wèn)題:(1)“除鐵”時(shí)H2O2的作用是,加入碳酸鈉的目的是。(2)“除銅”時(shí),反應(yīng)的離子方程式為,若用Na2S代替H2S除銅,優(yōu)點(diǎn)是。(3)已知“除鈣鎂”過(guò)程在陶瓷容器中進(jìn)行,NaF的實(shí)際用量不能過(guò)多的理由為。2.(2023新課標(biāo),27節(jié)選)鉻和釩具有廣泛用途。鉻釩渣中鉻和釩以低價(jià)態(tài)含氧酸鹽形式存在,主要雜質(zhì)為鐵、鋁、硅、磷等的化合物。從鉻釩渣中分離提取鉻和釩的一種流程如下圖所示。已知:最高價(jià)鉻酸根在酸性介質(zhì)中以Cr2存在?；卮鹣铝袉?wèn)題:(2)水浸渣中主要有SiO2和。(3)“沉淀”步驟調(diào)pH到弱堿性,主要除去的雜質(zhì)是。(4)“除硅磷”步驟中,使硅、磷分別以MgSiO3和MgNH4PO4的形式沉淀。該步需要控制溶液的pH≈9以達(dá)到最好的除雜效果。若pH<9時(shí),會(huì)導(dǎo)致;pH>9時(shí),會(huì)導(dǎo)致。(5)“分離釩”步驟中,將溶液pH調(diào)到1.8左右得到V2O5沉淀。V2O5在pH<1時(shí),溶解為V。上述性質(zhì)說(shuō)明V2O5具有(填標(biāo)號(hào))。A.酸性B.堿性C.兩性題型2工藝流程中的反應(yīng)條件控制及陌生方程式的書(shū)寫(xiě)3.(2024山東泰安期中,18節(jié)選)四水合磷酸鋅[Zn3(PO4)2·4H2O]難溶于水,是一種性能優(yōu)良的綠色環(huán)保防銹顏料。實(shí)驗(yàn)室以鋅灰(含ZnO、PbO、CuO、FeO、Fe2O3、SiO2)為原料制備Zn3(PO4)2·4H2O并回收銅的流程如下,回答下列問(wèn)題:已知:①步驟Ⅳ發(fā)生的反應(yīng)為3[2ZnCO3·3Zn(OH)2·2H2O]+10H3PO45[Zn3(PO4)2·4H2O]+6CO2↑+10H2O;②在酸性較強(qiáng)溶液中,高錳酸鉀為氧化劑,還原產(chǎn)物為Mn2+。(1)步驟Ⅰ中滴加KMnO4溶液反應(yīng)的離子方程式為,若將步驟Ⅰ中兩種試劑加入順序調(diào)換會(huì)導(dǎo)致。(2)試劑a為。步驟Ⅲ反應(yīng)的化學(xué)方程式為。題型3工藝流程中的定性分析與定量計(jì)算4.(2024北京匯文中學(xué)期中,19節(jié)選)紅礬鈉(Na2Cr2O7·2H2O)可用于制備制革產(chǎn)業(yè)中的鉻鞣劑。對(duì)含鉻污泥進(jìn)行酸浸處理后,得到浸出液(主要含Na+、Ni2+、Cr3+、H+、Cr2),經(jīng)過(guò)如下主要流程,可制得紅礬鈉。已知:ⅰ.Cr(Ⅵ)溶液中存在平衡:Cr2+2H+;ⅱ.相關(guān)金屬離子形成氫氧化物沉淀的pH范圍如下:金屬離子開(kāi)始沉淀的pH沉淀完全的pHCr3+4.35.6Ni2+7.19.2(1)過(guò)程Ⅱ中,加入NaOH調(diào)節(jié)pH至(填字母)。A.4.3~5.6B.4.3~7.1C.5.6~7.1D.7.1~9.2(2)過(guò)程Ⅲ中,H2O2氧化Cr(OH)3的離子方程式為。(5)為了測(cè)定獲得的紅礬鈉(Na2Cr2O7·2H2O)純度,稱(chēng)取上述流程中的產(chǎn)品ag配成100mL溶液,取出25mL放于錐形瓶中,加入稀硫酸和足量的KI溶液,置于暗處充分反應(yīng)至Cr2)。①滴定終點(diǎn)的現(xiàn)象為。②所得Na2Cr2O7·2H2O(摩爾質(zhì)量為298g·mol-1)的純度為(用質(zhì)量分?jǐn)?shù)表示)。5.(2024湖南衡陽(yáng)期中,17節(jié)選)利用某鈷礦石(主要成分為Co2O3)制取Co(OH)2粗品及其他工業(yè)產(chǎn)品的工藝流程如圖1所示。圖1已知:浸出液中含有的陽(yáng)離子主要有H+、Cu2+、Co2+、Fe2+、Mg2+、Ca2+?；卮鹣铝袉?wèn)題:(1)鈷礦石浸出時(shí)加入Na2SO3的目的為。(2)溶液中l(wèi)gc(X)(X表示Fe3+、Cu2+、Fe2+、Co2+、Mg2+、Ca2+)與pH的關(guān)系如圖2所示(離子濃度小于10-5mol·L-1時(shí)可認(rèn)為已除盡),在萃取余液中通入空氣的目的是,用熟石灰調(diào)pH至3.2,過(guò)濾1所得濾渣的主要成分為。圖2答案與分層梯度式解析1.答案(1)將Fe2+氧化為Fe3+調(diào)節(jié)溶液的pH,使Fe3+完全沉淀(2)H2S+Cu2+CuS↓+2H+無(wú)易揮發(fā)的有毒氣體H2S逸出,可保護(hù)環(huán)境(3)“除鈣鎂”過(guò)程的溶液呈酸性,若NaF過(guò)量,會(huì)生成HF,HF會(huì)腐蝕陶瓷容器解析(1)“酸溶”時(shí),硅的氧化物與硫酸、硝酸均不反應(yīng),“酸溶”后所得濾液中含有Fe3+、Fe2+、Ni2+、Cu2+、Mg2+、Ca2+等,“除鐵”時(shí)H2O2的作用是將Fe2+氧化為Fe3+;加入碳酸鈉的目的是調(diào)節(jié)溶液的pH,使Fe3+完全沉淀。(2)“除銅”時(shí)通入H2S,將Cu2+沉淀,反應(yīng)的離子方程式為H2S+Cu2+CuS↓+2H+。H2S為易揮發(fā)的有毒氣體,若用Na2S代替H2S除銅,可保護(hù)環(huán)境。(3)“除銅”時(shí)生成了CuS和H+,溶液酸性增強(qiáng),加入NaF“除鈣鎂”過(guò)程中,若NaF的實(shí)際用量過(guò)多,則有較多HF生成,HF會(huì)腐蝕陶瓷容器。題型解讀化學(xué)工藝流程是將化工生產(chǎn)過(guò)程中主要生產(chǎn)階段以流程框圖形式呈現(xiàn)出來(lái),該類(lèi)試題通常以陌生化合物為載體,綜合考查元素化合物的性質(zhì)、陌生化學(xué)方程式的書(shū)寫(xiě)、殘?jiān)驈U液成分的判斷、反應(yīng)條件的控制與選擇、物質(zhì)分離提純的方法、產(chǎn)率的計(jì)算、Ksp的應(yīng)用、綠色化學(xué)思想等。題目綜合性強(qiáng),難度大,將化學(xué)與社會(huì)生產(chǎn)、生活聯(lián)系起來(lái),旨在考查考生閱讀提取信息,遷移應(yīng)用知識(shí)的能力,培養(yǎng)科學(xué)態(tài)度與社會(huì)責(zé)任的化學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)。2.答案(2)Fe2O3(3)[Al(OH)4]-(4)磷酸根離子會(huì)與H+反應(yīng)使其濃度降低,導(dǎo)致磷酸根離子無(wú)法以MgNH4PO4的形式完全沉淀,同時(shí)可能產(chǎn)生硅酸膠狀沉淀不易處理鎂離子形成氫氧化鎂沉淀,無(wú)法徹底除去含硅雜質(zhì)(5)C解析(2)煅燒后,含鐵雜質(zhì)會(huì)轉(zhuǎn)化為Fe2O3,Fe2O3不與Na2CO3、NaOH反應(yīng),其也不溶于水。(3)煅燒、浸取后含鋁化合物以[Al(OH)4]-形式存在,“沉淀”步驟加硫酸調(diào)節(jié)溶液pH到弱酸性,會(huì)發(fā)生反應(yīng)[Al(OH)4]-+H+Al(OH)3↓+H2O,主要除去[Al(OH)4]-。(5)V2O5在pH<1時(shí),以陽(yáng)離子V或VO3+形式成鹽,在堿性條件下以酸根離子V或V形式成鹽,故V2O5為兩性氧化物。3.答案(1)Mn+3Fe2++7H2OMnO2↓+3Fe(OH)3↓+5H+在產(chǎn)物中引入雜質(zhì)元素Mn(2)稀硫酸5ZnSO4+10NH4HCO32ZnCO3·3Zn(OH)2·2H2O↓+5(NH4)2SO4+8CO2↑解析流程分析(1)由分析知,滴加KMnO4溶液,使溶液中的Fe2+轉(zhuǎn)化為Fe(OH)3,離子方程式為Mn+3Fe2++7H2OMnO2↓+3Fe(OH)3↓+5H+;在酸性較強(qiáng)溶液中,KMnO4的還原產(chǎn)物為Mn2+,若將步驟Ⅰ中兩種試劑加入順序調(diào)換會(huì)導(dǎo)致在產(chǎn)物中引入雜質(zhì)元素Mn。(2)濾渣Ⅱ的成分為過(guò)量的鋅和置換出來(lái)的銅,根據(jù)流程可知,試劑a為稀硫酸;結(jié)合題中步驟Ⅳ的反應(yīng),步驟Ⅲ中加入NH4HCO3和Zn2+反應(yīng)生成2ZnCO3·3Zn(OH)2·2H2O沉淀,化學(xué)方程式為5ZnSO4+10NH4HCO32ZnCO3·3Zn(OH)2·2H2O↓+5(NH4)2SO4+8CO2↑。方法規(guī)律工藝流程類(lèi)題中化學(xué)方程式的書(shū)寫(xiě)(1)分析流程圖中的反應(yīng)物:包括原料、加入的物質(zhì)及溶液酸堿性。(2)看生成物:包括目標(biāo)產(chǎn)物和雜質(zhì)。(3)書(shū)寫(xiě)、配平:靈活運(yùn)用元素守恒和得失電子守恒書(shū)寫(xiě)及配平陌生反應(yīng)的化學(xué)方程式。4.答案(1)C(2)2Cr(OH)3+3H2O2+4OH-2Cr+8H2O(5)①滴入最后半滴Na2S2O3標(biāo)準(zhǔn)溶液后,溶液由藍(lán)色變?yōu)闊o(wú)色,且30s內(nèi)不復(fù)色②×100%解析(1)過(guò)程Ⅱ中,加入NaOH調(diào)節(jié)pH的目的是使Cr3+完全轉(zhuǎn)化為Cr(OH)3沉淀,與雜質(zhì)Ni2+等分離,調(diào)節(jié)pH不能使Ni2+生成Ni(OH)2沉淀,則pH范圍為5.6~7.1。(2)H2O2氧化Cr(OH)3,鉻元素化合價(jià)升高為+6價(jià),在堿性溶液中存在形式主要為Cr,故離子方程式為2Cr(OH)3+3H2O2+4OH-2Cr+8H2O。(5)①Cr2與KI溶液在酸性環(huán)境下充分反應(yīng)有I2生成,I2遇淀粉變藍(lán),隨Na2S2O3標(biāo)準(zhǔn)溶液的滴入藍(lán)色變淺,恰好完全反應(yīng)時(shí)藍(lán)色消失,且30s內(nèi)不復(fù)色。②由反應(yīng)Cr2+6I-+14H+2Cr3++3I2+7H2O和I2+2S22I-+S4得到關(guān)系式Cr2~3I2~6S2,n(Cr2)=×=(×)mol=mol,純度為×100%=×100%。5.答案(1)將Co3