2024年高考化學(xué)重點(diǎn)知識練習(xí)題無機(jī)化工流程分析含解析

無機(jī)化工流程分析1.POCl3是重要的基礎(chǔ)化工原料，廣泛用于制藥、染料、表面活性劑等行業(yè)。一種制備POCl3的原理為：

PCl3+Cl2+SO2=POCl3+SOCl2。某化學(xué)學(xué)習(xí)小組擬利用如下裝置在試驗(yàn)室模擬制備POCl3。有關(guān)物質(zhì)的部分性質(zhì)如下：物質(zhì)熔點(diǎn)/℃沸點(diǎn)/℃密度/g·mL-1其它PCl3-93.676.11574遇水劇烈水解，易與氧氣反應(yīng)POCl31.25105.81.645遇水劇烈水解，能溶于PCl3SOCl2-10578.81.638遇水劇烈水解，加熱易分解（1）儀器甲的名稱為______________

，與自來水進(jìn)水管連接的接口編號是________________。

(填“a”或“b”)。（2）裝置C的作用是___________________，乙中試劑的名稱為____________________。（3）該裝置有一處缺陷，解決的方法是在現(xiàn)有裝置中再添加一個(gè)裝置，該裝置中應(yīng)裝入的試劑為_________(寫名稱)。若無該裝置，則可能會有什么后果?請用化學(xué)方程式進(jìn)行說明__________________。（4）D中反應(yīng)溫度限制在60-65℃，其緣由是_______________。（5）測定POCl3含量。①精確稱取30.70g

POCl3產(chǎn)品，置于盛有60.00mL蒸餾水的水解瓶中搖動至完全水解；②將水解液配成100.00mL溶液，取10.00mL溶液于錐形瓶中；③加入10.00

mL3.200

mol/LAgNO3標(biāo)準(zhǔn)溶液，并加入少許硝基苯用力搖動，使沉淀表面被有機(jī)物覆蓋；④以Fe3+為指示劑，用0.2000

mol/L

KSCN溶液滴定過量的AgNO3溶液，達(dá)到滴定終點(diǎn)時(shí)共用去10.00

mLKSCN溶液。①滴定終點(diǎn)的現(xiàn)象為____________________，用硝基苯覆蓋沉淀的目的是__________________。②反應(yīng)中POCl3的百分含量為__________________。【答案】（1）球形冷凝管a（2）干燥Cl2，同時(shí)作平安瓶，防止堵塞五氧化二磷(或硅膠)（3）堿石灰POCl3+3H2O=H3PO4+3HCl,SOCl2+H2O=SO2+2HCl（4）一是溫度過高，PCl3會大量揮發(fā)，從而導(dǎo)致產(chǎn)量降低；二是溫度過低，反應(yīng)速率會變慢（5）①當(dāng)最終一滴標(biāo)準(zhǔn)KSCN

溶液滴入時(shí)，溶液變?yōu)榧t色，且半分鐘不褪去使生成的沉淀與溶液隔離，避開滴定過程中SCN-與AgCl

反應(yīng)②50%【分析】本題以POCl3的制備為載體，考查Cl2、SO2的試驗(yàn)室制備、試驗(yàn)條件的限制、返滴定法測定POCl3的含量。由于PCl3、POCl3、SOCl2遇水劇烈水解，所以用干燥的Cl2、SO2與PCl3反應(yīng)制備POCl3，則裝置A、B、C、D、E、F的主要作用依次是：制備Cl2、除Cl2中的HCl（g）、干燥Cl2、制備POCl3、干燥SO2、制備SO2；為防止POCl3、SOCl2水解和汲取尾氣，D裝置后連接盛堿石灰的干燥管。返滴定法測定POCl3含量的原理：POCl3+3H2O=H3PO4+3HCl、AgNO3+HCl=AgCl↓+HNO3，用KSCN滴定過量的AgNO3，發(fā)生的反應(yīng)為KSCN+AgNO3=AgSCN↓+KNO3，由消耗的KSCN計(jì)算過量的AgNO3，加入的總AgNO3減去過量的AgNO3得到與Cl-反應(yīng)的AgNO3，依據(jù)Ag++Cl-=AgCl↓和Cl守恒計(jì)算POCl3的含量。【詳解】（1）依據(jù)儀器甲構(gòu)造特點(diǎn)，儀器甲的名稱為球形冷凝管。為了更充分的冷凝蒸氣，冷凝管中的水應(yīng)下進(jìn)上出，與自來水進(jìn)水管連接的接口的編號為a。（2）由于PCl3、POCl3、SOCl2遇水劇烈水解，所以制備POCl3的Cl2和SO2都必需是干燥的。依據(jù)裝置圖和制備POCl3的原理，裝置A用于制備Cl2，裝置B用于除去Cl2中HCl（g），裝置C用于干燥Cl2，裝置F用于制備SO2，裝置E用于干燥SO2，裝置D制備POCl3；裝置C的作用是干燥Cl2，裝置C中有長直玻璃管，裝置C的作用還有作平安瓶，防止堵塞。乙中試劑用于干燥SO2，SO2屬于酸性氧化物，乙中試劑為五氧化二磷（或硅膠）。（3）由于SO2、Cl2有毒，污染大氣，最終要有尾氣汲取裝置；POCl3、SOCl2遇水劇烈水解，在制備POCl3的裝置后要連接干燥裝置（防外界空氣中H2O（g）進(jìn)入裝置D中），該裝置缺陷的解決方法是在裝置D的球形冷凝管后連接一個(gè)既能汲取SO2、Cl2又能汲取H2O（g）的裝置，該裝置中應(yīng)裝入的試劑是堿石灰。若沒有該裝置，POCl3、SOCl2發(fā)生劇烈水解，反應(yīng)的化學(xué)方程式為POCl3+3H2O=H3PO4+3HCl、SOCl2+H2O=SO2+2HCl。（4）D中反應(yīng)溫度限制在60~65℃，其緣由是：溫度太低，反應(yīng)速率太慢；溫度太高，PCl3會大量揮發(fā)（PCl3的沸點(diǎn)為76.1℃），從而導(dǎo)致產(chǎn)量降低。（5）①以Fe3+為指示劑，當(dāng)KSCN將過量的Ag+完全沉淀時(shí)，再滴入一滴KSCN溶液與Fe3+作用，溶液變紅色，滴定終點(diǎn)的現(xiàn)象為：當(dāng)最終一滴標(biāo)準(zhǔn)KSCN

溶液滴入時(shí)，溶液變?yōu)榧t色，且半分鐘不褪去。硝基苯是難溶于水且密度大于水的液體，用硝基苯覆蓋沉淀的目的是：使生成的沉淀與溶液隔離，避開滴定過程中SCN-與AgCl

反應(yīng)。②n（AgNO3）過量=n（KSCN）=0.2000mol/L0.01L=0.002mol，沉淀10.00mL溶液中Cl-消耗的AgNO3物質(zhì)的量為3.200mol/L0.01L-0.002mol=0.03mol，依據(jù)Ag++Cl-=AgCl↓和Cl守恒，樣品中n（POCl3）==0.1mol，m（POCl3）=0.1mol153.5g/mol=15.35g，POCl3的百分含量為100%=50%。2.黃鉀鐵礬渣經(jīng)如下流程可將其轉(zhuǎn)化為錳鋅鐵氧體：已知：①黃鉀鐵礬渣中鐵主要以形式存在，鋅主要以硫酸鋅()、氧化鋅(ZnO)、硅酸鋅()形式存在，黃鉀鐵礬渣的某些元素成分如下表所示：元素FeZnCuCdCaMgSi質(zhì)量分?jǐn)?shù)%28.98.770.370.180.370.844.63②溶液用于沉淀和③Fe和Cd的金屬活動性相近（1）“酸浸”后，濾渣1的主要成分為______________________________(寫化學(xué)式)；為了提高浸出率，可實(shí)行的措施有_________________________________________(寫出一種即可)。（2）“還原除雜”工序中，加入鐵粉是為了除去溶液中__________、________等金屬雜質(zhì)離子。（3）加入沉淀時(shí)應(yīng)避開過量，緣由是___________________________________________；若此過程中溶液攪拌時(shí)間過長，則會導(dǎo)致去除率偏低，緣由是_____________________。(已知：CdS的溶度積Ksp=8×10-27，F(xiàn)eS的溶度積Ksp=8×10-19，ZnS的溶度積Ksp=8×10-24)（4）寫出“共沉淀"工序中生成的離子反應(yīng)方程式為：_____________________________________。（5）錳鋅鐵氧體是種重要的磁性材料。測定鐵氧體中ZnO的試驗(yàn)步驟如下：①寫出除錳()步驟中的離子方程式：_____________________________________。②精確量取25.00mL溶液A，掩蔽鐵后，用二甲酚橙作指示劑，用0.0100的EDTA()標(biāo)準(zhǔn)溶液滴定其中的(反應(yīng)原理為Zn2++H2Y2-=ZnY2-+2H+)；至消定終點(diǎn)時(shí)消耗EDTA標(biāo)準(zhǔn)溶液20.00mL。通過計(jì)算確定該鐵氧體中ZnO的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為____________________。【答案】（1）適當(dāng)提高硫酸濃度、提高溫度、攪拌、粉碎原料(合理即可)（2）（3）過量、會轉(zhuǎn)化為FeS、ZnS沉淀，造成、損失當(dāng)攪拌時(shí)間過長時(shí)，部分Fe2+被氧化變成Fe3+，會與發(fā)生反應(yīng)，使?jié)舛认陆?，從而?dǎo)致去除率降低；(也可是將氧化，造成濃度下降)（4）Fe2++2HCO3-=FeCO3↓+CO2↑+H2O（5）①②16.20%【解析】（1）黃鉀鐵礬渣加入硫酸酸浸，硅酸鋅與硫酸反應(yīng)生成硅酸，則濾渣1為H2SiO3，為了提高浸出率，可實(shí)行的措施有適當(dāng)提高硫酸濃度、提高溫度、攪拌、粉碎原料；（2）依據(jù)金屬活動依次及離子氧化性強(qiáng)弱，離子氧化性Fe3+>Cu2+>Fe2+；“還原除雜”工序中，加入鐵粉是為了除去溶液中Fe3+、Cu2+等金屬雜質(zhì)離子，反應(yīng)的離子方程式為Fe+2Fe3+=3Fe2+、Fe+Cu2+=Fe2++Cu；（3）加入沉淀時(shí)應(yīng)避開過量，緣由是過量、會轉(zhuǎn)化為FeS、ZnS沉淀，造成、損失；若此過程中溶液攪拌時(shí)間過長，則會導(dǎo)致去除率偏低，緣由是當(dāng)攪拌時(shí)間過長時(shí)，部分Fe2+被氧化變成Fe3+，會與發(fā)生反應(yīng)，使?jié)舛认陆?，從而?dǎo)致去除率降低；(也可是將氧化，造成濃度下降)；（4）“共沉淀"工序中硫酸亞鐵與碳酸氫銨反應(yīng)生成、硫酸銨、二氧化碳和水，反應(yīng)的離子反應(yīng)方程式為：Fe2++2HCO3-=FeCO3↓+CO2↑+H2O；（5）①除錳()步驟中(NH4)2S2O8將錳離子氧化生成二氧化錳而除去，反應(yīng)的離子方程式：；②依據(jù)反應(yīng)Zn2++H2Y2-=ZnY2-+2H+可知，n(ZnO)=n(Zn2+)=n(EDTA)=0.0100×20.00mL×L/mL=2.0×mol；該鐵氧體中ZnO的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為。3.工業(yè)采納氯化銨焙燒菱錳礦制備高純碳酸錳的流程如圖所示：已知：①菱錳礦的主要成分是MnCO3，其中含F(xiàn)e、Ca、Mg、Al等元素。②Al3＋、Fe3＋沉淀完全的pH分別為4.7、3.2，Mn2＋、Mg2＋起先沉淀的pH分別為8.1、9.1。③焙燒過程中主要反應(yīng)為MnCO3＋2NH4ClMnCl2＋2NH3↑＋CO2↑＋H2O。（1）結(jié)合圖1、2、3，分析焙燒過程中最佳的焙燒溫度、焙燒時(shí)間、分別為____________、____________、____________。（2）對浸出液凈化除雜時(shí)，需先加入MnO2將Fe2＋轉(zhuǎn)化為Fe3＋，再調(diào)整溶液pH的范圍為_____，將Fe3＋和Al3＋變?yōu)槌恋矶?，然后加入NH4F將Ca2＋、Mg2＋變?yōu)榉锍恋沓?。?）“碳化結(jié)晶”步驟中，加入碳酸氫銨時(shí)反應(yīng)的離子方程式為_____________________。（4）上述流程中可循環(huán)運(yùn)用的物質(zhì)是________。（5）現(xiàn)用滴定法測定浸出液中Mn2＋含量。試驗(yàn)步驟：稱取1.000g試樣，向其中加入稍過量的磷酸和硝酸，加熱使反應(yīng)2Mn2＋＋NO3-＋4PO43-＋2H＋2[Mn(PO4)2]3－＋NO2-＋H2O充分進(jìn)行并除去多余的硝酸；加入稍過量的硫酸銨，發(fā)生反應(yīng)NO2-＋NH4+===N2↑＋2H2O以除去NO2-；加入稀硫酸酸化，用2.00mol·L－110.00mL硫酸亞鐵銨標(biāo)準(zhǔn)溶液進(jìn)行滴定，發(fā)生的反應(yīng)為[Mn(PO4)2]3－＋Fe2＋===Mn2＋＋Fe3＋＋2PO43-；用0.10mol·L－110.00mL酸性K2Cr2O7溶液恰好除去過量的Fe2＋。①酸性K2Cr2O7溶液與Fe2＋反應(yīng)(還原產(chǎn)物是Cr3＋)的離子方程式為_________________。②試樣中錳的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為________?！敬鸢浮浚?）500℃60min1.10（2）4.7≤pH<8.1（3）Mn2＋＋2HCO3-===MnCO3↓＋CO2↑＋H2O（4）NH4Cl（5）①6Fe2＋＋Cr2O72-＋14H＋===6Fe3＋＋2Cr3＋＋7H2O②77%【詳解】（1）依據(jù)圖像分析，焙燒溫度在500℃以上、焙燒時(shí)間在60min以上、在1.1以上，錳浸出率超過90%，所以焙燒過程中最佳的焙燒溫度、焙燒時(shí)間、分別為500℃、60min、1.10；（2）凈化除雜的目的是將Fe3＋和Al3＋變?yōu)槌恋沓?，并且保證Mn2＋不能沉淀，所以調(diào)整溶液pH的范圍為4.7≤pH<8.1；（3）“碳化結(jié)晶”步驟中，碳酸氫銨與錳離子反應(yīng)生成碳酸錳沉淀和二氧化碳?xì)怏w，反應(yīng)離子方程式是Mn2＋＋2HCO3-===MnCO3↓＋CO2↑＋H2O；（4）依據(jù)流程圖，可循環(huán)運(yùn)用的物質(zhì)是NH4Cl；（5）①依據(jù)得失電子守恒，酸性K2Cr2O7溶液與Fe2＋反應(yīng)的離子方程式是6Fe2＋＋Cr2O72-＋14H＋===6Fe3＋＋2Cr3＋＋7H2O；②Cr2O72-的物質(zhì)的量是0.10mol·L－1×0.01L=0.001mol，反應(yīng)6Fe2＋＋Cr2O72-＋14H＋===6Fe3＋＋2Cr3＋＋7H2O消耗Fe2＋的物質(zhì)的量是0.006mol，[Mn(PO4)2]3－＋Fe2＋===Mn2＋＋Fe3＋＋2PO43-消耗Fe2＋的物質(zhì)的量是2.00mol·L－1×0.01L－0.006mol=0.014mol，依據(jù)Mn2＋～[Mn(PO4)2]3－～Fe2＋，可知Mn2＋的物質(zhì)的量是0.014mol，錳的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為。4.某種電鍍污泥主要含有碲化亞銅(Cu2Te)、三氧化二鉻(Cr2O3)以及少量的金(Au),可以用于制取Na2Cr2O7溶液、金屬銅和粗碲等,以實(shí)現(xiàn)有害廢料的資源化利用,工藝流程如下:已知:煅燒時(shí),Cu2Te發(fā)生的反應(yīng)為Cu2Te+2O22CuO+TeO2。（1）煅燒時(shí),Cr2O3發(fā)生反應(yīng)化學(xué)方程式為__________________。

（2）浸出液中除了含有TeOSO4(在電解過程中不反應(yīng))外,還可能含有____(填化學(xué)式)。（3）工業(yè)上用重鉻酸鈉(Na2Cr2O7)母液生產(chǎn)重鉻酸鉀(K2Cr2O7)的工藝流程如圖所示:通過冷卻結(jié)晶能析出大量K2Cr2O7的緣由是__________________。

（4）測定產(chǎn)品中K2Cr2O7含量的方法如下:稱取產(chǎn)品試樣2.50g配成250mL溶液,用移液管取出25.00mL于錐形瓶中,加入足量稀硫酸酸化后,再加入幾滴指示劑,用0.1000mol·L-1硫酸亞鐵銨(NH4)2Fe(SO4)2標(biāo)準(zhǔn)液進(jìn)行滴定,重復(fù)進(jìn)行二次試驗(yàn)。(已知Cr2被還原為Cr3+)①氧化還原滴定過程中的離子方程式為________________。

②若三次試驗(yàn)消耗(NH4)2Fe(SO4)2標(biāo)準(zhǔn)液的平均體積為25.00mL,則所得產(chǎn)品中K2Cr2O7的純度為_____%。[已知M(K2Cr2O7)=294g·mol-1,計(jì)算結(jié)果保留三位有效數(shù)字]。

（5）上述流程中K2Cr2O7發(fā)生氧化還原反應(yīng)后所得溶液中除含有Cr3+外,還含有肯定濃度的Fe3+雜質(zhì),可通過加堿調(diào)pH的方法使兩者轉(zhuǎn)化為沉淀。已知c(Cr3+)=3×10-5mol·L-1,則當(dāng)溶液中起先析出Cr(OH)3沉淀時(shí)Fe3+是否沉淀完全?____(填“是”或“否”)。{已知:Ksp[Fe(OH)3]=4.0×10-38,Ksp[Cr(OH)3]=6.0×10-31}【答案】（1）2Cr2O3+3O2+4Na2CO34Na2CrO4+4CO2（2）CuSO4(或CuSO4和H2SO4)（3）低溫條件下,K2Cr2O7的溶解度在整個(gè)體系中最小,且K2Cr2O7的溶解度隨溫度的降低而顯著減小（4）①Cr2+6Fe2++14H+2Cr3++6Fe3++7H2O②49.0（5）是【解析】（1）依據(jù)流程中“水浸”，Cr元素以Na2CrO4形式存在，Na2CrO4中Cr的化合價(jià)為＋6價(jià)，Cr2O3中Cr的化合價(jià)為+3價(jià)，Cr2O3作還原劑，被氧氣氧化，依據(jù)化合價(jià)升降法進(jìn)行配平，“煅燒”時(shí)Cr2O3參與的反應(yīng)是2Cr2O3＋3O2＋4Na2CO34Na2CrO4＋4CO2；（2）“煅燒”除(1)中反應(yīng)外，還有Cu2Te＋2O22CuO＋TeO2，沉渣應(yīng)含有CuO、TeO2以及少量的Au，加入稀硫酸，CuO與稀硫酸反應(yīng)生成CuSO4，依據(jù)題干，Te以TiOsO4形式存在，Au不與稀硫酸反應(yīng)，即浸出液中含有TeOsO4、CuSO4、H2SO4；（3）Na2Cr2O7溶液加入KCl(s)，得到K2Cr2O7，說明低溫下，K2Cr2O7的溶解度在整個(gè)體系中最小，且K2Cr2O7的溶解度隨溫度的降低而顯著減??；（4）①Cr2O42－作氧化劑，把Fe2＋氧化成Fe3＋，+6價(jià)Cr被還原成Cr3＋，依據(jù)得失電子數(shù)目守恒，得出Cr2O72－＋6Fe2＋＋14H＋=2Cr3＋＋6Fe3＋＋7H2O；②依據(jù)①的離子反應(yīng)方程式得出：K2Cr2O7的純度==49.0%；（5）Cr(OH)3起先出現(xiàn)沉淀時(shí)，溶液中c3(OH－)==2×10－26，F(xiàn)e3＋沉淀完全，c(Fe3＋)應(yīng)小于10－5mol·L－1，F(xiàn)e(OH)3沉淀完全時(shí)，溶液中c3(OH－)==4×10－33<2×10－26，說明Fe3＋沉淀完全。5.某工廠用軟錳礦（主要成分是MnO2，含少量Al2O3和SiO2）和閃鋅礦（主要成分是ZnS，含少量FeS、CuS等雜質(zhì)）為原料制備MnO2和Zn（干電池原料），其簡化流程如下：已知：反應(yīng)Ⅰ中全部金屬元素均以離子形式存在?；卮鹣铝袉栴}：（1）濾渣1中除了SiO2以外，還有一種淡黃色物質(zhì)，該物質(zhì)是由MnO2、CuS與硫酸共熱時(shí)產(chǎn)生的，請寫出該反應(yīng)還原產(chǎn)物的化學(xué)式____。（2）反應(yīng)Ⅱ中加入適量金屬鋅的目的是為了回收某種金屬，請寫出該反應(yīng)的離子方程式______。（3）反應(yīng)Ⅲ中X可以是______。（填字母代號）它的作用是______。a．MgOb．Zn(OH)2c．Cu2(OH)2CO3d．MnCO3（4）反應(yīng)Ⅳ中電極均是惰性電極，寫出陰極電極反應(yīng)式_______________。（5）已知：H2S的電離常數(shù)K1=1.0×10?7，K2=7.0×10?15。0.1mol/LNaHS的pH_