1、温馨提示： 此套题为Word版，请按住Ctrl,滑动鼠标滚轴，调节合适的观看比例，答案解析附后。关闭Word文档返回原板块。素养提升专项练 (三)(建议用时40分钟)1.(2020济南模拟)由硫铁矿(主要成分:FeS2和SiO2)为主要原料得到绿矾(FeSO47H2O)的流程如下:下列说法不正确的是()A.过程1废气中含SO2B.过程2试剂a为稀硫酸C.过程3离子方程式为2Fe3+SO2+2H2O2Fe2+S+4H+D.过程4将溶液加热到有较多固体析出,再用余热将液体蒸干,可得纯净绿矾【解析】选D。硫铁矿高温煅烧后的烧渣中含Fe2O3和SiO2,Fe2O3能溶于硫酸,溶液中含Fe3+,过程2过
2、滤除去二氧化硅,滤液中通入SO2,生成FeSO4,过程4为蒸发浓缩、冷却结晶析出绿矾。过程1的废气中含SO2,A正确;因绿矾的酸根离子为硫酸根离子,则过程2用硫酸来溶解烧渣,B正确;过程3中二氧化硫将铁离子还原生成硫酸亚铁,离子方程式为2Fe3+SO2+2H2O2Fe2+S+4H+,C正确;过程4,将溶液加热到有较多固体析出,再用余热将液体蒸干,蒸干时绿矾受热失去结晶水,得不到纯净绿矾,D错误。2.工业上用含有少量氧化铁杂质的废铜粉为原料,制取硫酸铜的主要过程如图所示:下列有关说法不正确的是()A.“过量酸”不适合用硝酸或浓硫酸,固体B可以用CuO、Cu(OH)2或Cu2(OH)2CO3B.通
3、入的气体A可以是O2或Cl2C.通入气体A之前的混合溶液中存在的阳离子是Fe2+、Cu2+、H+D.将从溶液中得到的硫酸铜晶体在空气中加热,可制得无水硫酸铜【解析】选B。制取硫酸铜,“过量酸”应为稀硫酸,若用硝酸,会引入硝酸铜杂质;若用浓硫酸,会产生SO2污染空气,加入固体B的作用是调节溶液的pH,使Fe3+变为沉淀而除去,为了不引入新的杂质,可选用CuO、Cu(OH)2或Cu2(OH)2CO3,A正确;向混合溶液中通入气体A的作用是将溶液中的亚铁离子氧化为铁离子,气体A为O2,若用Cl2会引入氯化铜杂质,B错误;废铜粉与稀硫酸反应:Fe2O3+6H+2Fe3+3H2O,2Fe3+Cu2Fe2
4、+Cu2+,由于稀硫酸过量,因此通入气体A之前混合溶液中存在的阳离子为Fe2+、Cu2+、H+,C正确;将从溶液中得到的硫酸铜晶体在空气中加热,晶体将失去结晶水,得到无水硫酸铜,D正确。3.以工业生产硼砂所得废渣硼镁泥为原料制取MgSO47H2O的过程如图所示:硼镁泥的主要成分如下表:MgOSiO2FeO、Fe2O3CaOAl2O3B2O330%40%20%25%5%15%2%3%1%2%1%2%回答下列问题:(1)“酸解”时应该加入的酸是_,“滤渣1”中主要含有_(写化学式)。(2)“除杂”时加入次氯酸钙、氧化镁的作用分别是_、_。(3)判断“除杂”基本完成的检验方法是_。(4)分离滤渣3应
5、趁热过滤的原因是_。【解析】(1)流程制备的是MgSO47H2O,为了不引入杂质,因此所用的酸是硫酸;根据硼镁泥的成分,SiO2不与硫酸反应,因此滤渣1为SiO2;(2)硼镁泥中含有FeO,与硫酸反应后生成FeSO4,次氯酸钙具有强氧化性,能把Fe2+氧化成Fe3+,氧化镁的作用是调节pH,使Al3+和Fe3+以氢氧化物形式沉淀出来,除去Fe3+和Al3+;(3)除杂是除去的Fe3+和Al3+,因此验证Fe3+就行,方法是取滤液将其酸化后滴加KSCN溶液,若溶液未变红,则说明除杂完全;(4)防止MgSO47H2O结晶析出。答案:(1)H2SO4SiO2(2)将Fe2+氧化为Fe3+调节溶液pH
6、,使Fe3+、Al3+以氢氧化物沉淀的形式除去(3)取滤液将其酸化后滴加KSCN溶液,若溶液未变红,则说明除杂完全(4)防止MgSO47H2O结晶析出4.硫酸厂烧渣(主要成分是Fe2O3,其次含少量的SiO2和FeS)经回收处理可制得绿矾(FeSO47H2O)和一种重要的水处理剂聚铁胶体Fe(OH)SO4n,上述生产工艺流程如下:请通过分析回答下列相关问题:(1)操作的名称是_。(2)灼烧产生的尾气对大气有污染,因此工业生产中必须进行回收处理,下列方法可行的是_。A.直接用水吸收B.用氨水吸收 C.用浓硫酸吸收D.与空气混合用石灰石粉末悬浊液吸收(3)操作经蒸发浓缩、_、过滤、_、干燥等。(4
7、)在由溶液X制聚铁胶体过程中调节pH及控制温度的目的是_。(5)检验溶液X中金属阳离子所加试剂是_,其现象是_ 。(6)溶液X转化为溶液Y需加入一种常见物质是_。(7)在反应釜中FeS、O2及稀硫酸反应生成硫酸铁等物质,则反应的离子方程式是_。【解析】(1)操作将固体和液体分离,是过滤;(2)烧渣中含有FeS,燃烧生成SO2,污染空气,SO2用碱液吸收,直接用水吸收,效果差,A不可行;用氨水吸收,效果好,B可行;浓硫酸与SO2不反应,C不可行;与空气混合用石灰石粉末悬浊液吸收可以转化为石膏,D可行。(3)操作从溶液中得到绿矾晶体,经过蒸发浓缩、冷却结晶、过滤、洗涤、干燥等。(4)Fe3+易水解
8、形成胶体,在由溶液X制聚铁胶体过程中调节pH及控制温度的目的是促使Fe3+充分水解并形成聚铁胶体;(5)溶液X中金属阳离子是铁离子,检验所加试剂是KSCN溶液,其现象是溶液变为红色;(6)溶液X转化为溶液Y是将铁离子还原为亚铁离子,在不引入杂质的情况下,最好加入铁粉;(7)在反应釜中FeS、O2及稀硫酸反应生成硫酸铁、硫单质和水,其反应的离子方程式是4FeS+ 3O2 + 12H+4Fe3+4S+6H2O。答案:(1)过滤(2)BD(3)冷却结晶洗涤 (4)促使Fe3+充分水解并形成聚铁胶体(5)KSCN溶液溶液变为红色(6)Fe(或铁粉)(7)4FeS+3O2+12H+4Fe3+4S+6H2
9、O5.金属钴是一种非常稀缺的战略资源,工业上通过电解法从中回收钴,废旧硬质合金刀具主要含碳化钨(WC)、金属钴(Co)及少量杂质铁。工艺流程简图如下:已知:金属离子开始沉淀pH沉淀完全pHCo2+5.69.5Fe2+7.69.7Fe3+2.73.7请回答下列问题:(1)净化过程加双氧水的目的是_。(2)通氨气的目的是调节溶液的pH,除去铁元素。由表中的数据可知,理论上可选择的pH最大范围是_。(3)加入NH4HCO3溶液发生反应的离子方程式是_。(4)实验室洗涤过滤得到CoCO3沉淀的操作是_。(5)CoCO3焙烧的化学方程式为_。【解析】(1)净化过程加双氧水的目的是将Fe2+氧化成Fe3+
10、,便于除去铁元素。(2)根据题表中数据可知,控制pH范围为3.75.6,可以使Fe3+沉淀完全,而Co2+不沉淀。(3)根据工艺流程简图可知,加入NH4HCO3溶液,Co2+转化为CoCO3,离子方程式为2HC+Co2+CoCO3+CO2+H2O。(4)实验室洗涤过滤得到CoCO3沉淀的操作为向过滤器中注入蒸馏水,没过沉淀,待液体滤出,重复操作23次。(5)CoCO3焙烧时转化为Co2O3,化学方程式为4CoCO3+O22Co2O3+4CO2。答案:(1)将Fe2+氧化成Fe3+(2)3.75.6(3)2HC+Co2+CoCO3+CO2+H2O(4)向过滤器中注入蒸馏水,没过沉淀,待液体滤出后
11、,重复操作23次(5)4CoCO3+O22Co2O3+4CO26.(2019卫辉模拟)硫酸镍是一种重要的化工中间体,是镍行业研究的热点。一种以石油化工中废镍催化剂(主要成分为NiCO3和SiO2,含少量Fe2O3、Cr2O3)为原料制备硫酸镍的工业流程如下:已知: NiS、Ni(OH)2、Cr(OH)3均难溶于水,Cr(OH)3是两性氢氧化物,过量的氢氧化钠与氢氧化铬反应生成偏铬酸钠。Fe(OH)3不溶于NH4Cl-氨水的混合液,Ni(OH)2溶于NH4Cl-氨水的混合液生成Ni(NH3)62+。离子浓度10-5 molL-1时,离子沉淀完全。请回答下列问题:(1)“酸溶”时应先将废镍催化剂粉
12、碎,再与20%硫酸在100 下反应2小时,该操作的目的为_。(2)“滤渣”主要成分在工业上的用途为_(写1种即可),NH4Cl的电子式为_。(3)“一次碱析”时,加入的NaOH溶液需过量,则含铬微粒发生反应的离子方程式为_。(4)“氨解”的目的为_,“净化”时加入的H2S的目的是将镍元素转化为NiS沉淀,对应的离子方程式为_。(5)“氧化”时发生反应的离子方程式为_。(6)“二次碱析”时,若使溶液中的Ni2+沉淀完全,则需维持c(OH-)不低于_。(已知Ni(OH)2的Ksp=210-15, 1.4)。(7)工业上利用电解法处理含氯化镍的酸性废水并得到单质Ni的原理如图所示。下列说法不正确的是
13、_。已知:Ni2+在弱酸性溶液中发生水解;氧化性:Ni2+(高浓度)H+Ni2+(低浓度)。A.碳棒上发生的电极反应:4OH-4e-O2+2H2OB.电解过程中,B中NaCl溶液的物质的量浓度将不断减小C.为了提高Ni的产率,电解过程中需要控制废水pHD.若将图中阳离子膜去掉,将A、B两室合并,则电解反应总方程式发生改变【解析】(1)“酸溶”时应先将废镍催化剂粉碎,再与20%硫酸在100 下反应2小时,是为了增大接触面积,加快反应速率,提高镍元素的浸出率。(2)二氧化硅不溶于稀硫酸,则“滤渣”主要成分是二氧化硅, 二氧化硅主要应用于制玻璃或制光导纤维;NH4Cl中既含离子键又含共价键,是离子化
14、合物,电子式为H+-。(3)根据信息可知,Cr(OH)3是两性氢氧化物,性质类似于氢氧化铝,铬离子与少量氢氧化钠反应生成氢氧化铬,若氢氧化钠过量,则过量的氢氧化钠与氢氧化铬继续反应生成偏铬酸钠,Cr3+4OH-Cr+2H2O。(4)废镍催化剂中的铁元素在“一次碱析”时转化为氢氧化铁,由于Fe(OH)3不溶于NH4Cl-氨水的混合液,Ni(OH)2溶于NH4Cl-氨水的混合液生成2+,则 “氨解”的目的是实现镍元素和铁元素的分离;“净化”时加入H2S,H2S与2+发生反应生成NiS沉淀,离子方程式为Ni(NH3)62+H2SNiS+2N+4NH3。(5)“氧化”时发生的反应是稀硝酸和NiS的反应
15、,根据流程图反应生成S,则稀硝酸中的氮元素由+5价降低到+2价生成NO,NiS中的硫元素由-2价升高到0价生成硫单质,根据得失电子守恒、电荷守恒和原子守恒,反应的离子方程式为3NiS+8H+2N3Ni2+2NO+3S+4H2O。(6)氢氧化镍中存在溶解平衡,Ksp = c(Ni2 +)c2(OH-)。根据信息离子浓度10-5molL-1时,离子沉淀完全,则210-15=10-5c2(OH-),c(OH-)=1.410-5molL-1。(7)由图知,碳棒与电源正极相连是电解池的阳极,电极反应为4OH-4e-2H2O+O2,A正确;镀镍铁棒与电源负极相连是电解池的阴极,电极反应为Ni2+2e-Ni
16、,电解过程中为平衡A、C中的电荷,A中的Na+和C中的Cl-分别通过阳离子膜和阴离子膜移向B中,这使B中NaCl溶液的物质的量浓度不断增大,B错误;因Ni2+在弱酸性溶液中易发生水解;氧化性Ni2+(高浓度)H+Ni2+(低浓度),为了提高Ni的产率,电解过程中需要控制废水pH,C正确;若将图中阳离子膜去掉,由于放电顺序Cl-OH-,则Cl-移向阳极放电:2Cl-2e-Cl2,电解反应总方程式会发生改变,D正确。答案:(1)加快反应速率,提高镍元素的浸出率(2)制玻璃或制光导纤维H+-(3)Cr3+4OH-Cr+2H2O(4)实现镍元素和铁元素的分离Ni(NH3)62+H2SNiS+2N+4N
17、H3(5)3NiS+8H+2N3Ni2+2NO+3S+4H2O(6)1.410-5 molL-1(7)B7.(2020广州模拟)As2O3在医药、电子等领域有重要应用。某含砷元素(As)的工业废水经如下流程转化为粗As2O3。图1(1)“碱浸”的离子方程式_。(任写一个)(2)通入氧气的作用_。(3)“沉砷”是将砷元素转化为Ca5(AsO4)3OH沉淀,发生的主要反应:a.Ca(OH)2(s)Ca2+(aq)+2OH-(aq)H0研究表明:“沉砷”的最佳温度是85 。高于85 后,随温度升高,沉淀率下降,其原因是_。(4)“还原”过程反应的化学方程式是_。(5)“还原”后加热溶液,H3AsO3
18、分解为As2O3,同时结晶得到粗As2O3。As2O3在不同温度和不同浓度硫酸中的溶解度(S)曲线如图所示。为了提高粗As2O3的沉淀率,“结晶”过程进行的操作是_。(6)下列说法中,正确的是_(填字母)。a.粗As2O3中含有 CaSO4b.工业生产中,滤液2可循环使用,提高砷的回收率c.通过先“沉砷”后“酸化”的顺序,可以达到富集砷元素的目的【解析】由流程图可知,向工业废水中加入氢氧化钠碱浸,H3AsO4、H3AsO3与氢氧化钠溶液反应生成Na3AsO4、Na3AsO3,向Na3AsO4和Na3AsO3的混合溶液中通入氧气,氧气将Na3AsO3氧化为Na3AsO4,再加入石灰乳沉砷得到Ca
19、5(AsO4)3OH沉淀,用稀硫酸溶解沉淀,生成H3AsO4溶液和硫酸钙沉淀,过滤,向H3AsO4溶液中通入二氧化硫,二氧化硫将H3AsO4还原为H3AsO3,加热H3AsO3溶液,H3AsO3分解为As2O3,加入浓度约为7 molL-1的硫酸,冷却至25,过滤,得粗As2O3。(1)H3AsO4与氢氧化钠反应转化为Na3AsO4反应的化学方程式H3AsO4+3NaOHNa3AsO4+3H2O;(2)向Na3AsO4和Na3AsO3的混合溶液中通入氧气,氧气将Na3AsO3氧化为Na3AsO4;(3)反应a为放热反应,升高温度,反应a平衡逆向移动,c(Ca2+)下降,反应b平衡逆向移动,Ca
20、5(AsO4)3OH沉淀率下降;(4)“还原”过程中二氧化硫将H3AsO4还原为H3AsO3,自身被氧化生成硫酸,反应为H3AsO4+H2O+SO2H3AsO3+H2SO4;(5)由图2可知,硫酸浓度约为7 molL-1,25 时As2O3的沉淀率最大,易于分离,故为了提高粗As2O3的沉淀率,调硫酸浓度约为7 molL-1,冷却至25 ,过滤;(6)a、钙离子未充分除去,粗As2O3中含有CaSO4,正确;b、滤液2为硫酸,可循环使用,提高砷的回收率,正确;c、通过先“沉砷”后“酸化”的顺序,可以达到富集砷元素的目的,正确。答案:(1)H3AsO4+3OH-As+3H2O(2)将As氧化生成
21、As(3)温度升高,反应a平衡逆向移动,c(Ca2+)下降,反应b平衡逆向移动,Ca5(AsO4)3OH沉淀率下降(4)H3AsO4+H2O+SO2H3AsO3+H2SO4(5)调硫酸浓度约为7 molL-1,冷却至25 ,过滤(6)abc8.工业利用精炼镁渣(含有MgO、KCl、MgCl2、BaCl2、CaCl2、FeCl3等杂质)回收MgCl2的工业流程如下,根据流程图回答问题:已知:25 时有关物质的溶度积如下:物质CaCO3MgCO3BaCO3Mg(OH)2Fe(OH)3Ksp4.9610-96.8210-65.110-95.6110-122.6410-38(1)写出溶解时的离子方程式
22、_;(2)溶解时温度不能太高,也不宜太低,要求控制在35 左右,其理由是_;(3)操作中,需要在HCl气流中加热蒸发,冷却结晶,其原因为_,最后过滤,洗涤,烘干。烘干时需要减压烘干,原因是_;(4)为减少Na2CO3的用量和提高产品质量,在中和工序(中和后溶液接近中性)结束前要检验溶液中是否存在_离子,选择检验该离子的原因是_;(5)母液的主要成分为_。【解析】(1)镁渣用盐酸溶解时,主要是里面的MgO和盐酸发生反应,形成含镁盐的溶液,反应方程式为MgO+2H+H2O+Mg2+。(2)用盐酸溶解镁渣时,盐酸易挥发,要防止挥发,同时又要保持适当的反应速率,溶解时温度太低,反应速率过慢,温度太高,
23、HCl会挥发。(3)操作主要是从溶液中获得MgCl26H2O晶体,要防止Mg2+水解,同时又要防止结晶水合物MgCl26H2O失去结晶水,所以要用降温结晶的方法,同时烘干的温度不能太高。(4)在中和工序中要将Ba2+、Ca2+、Fe3+尽可能除去,而BaCO3溶解度仅小于MgCO3的溶解度,而大于其他物质的溶解度,当Ba2+除尽时,就可以推断Ca2+、Fe3+已经除尽。(5)镁渣用盐酸溶解后,再除去Ba2+、Ca2+、Fe3+后,碳酸钠中的钠离子及原溶液中的钾离子仍然在溶液中,另外还有少部分未析出的氯化镁,所以溶液中主要留下了KCl、NaCl和MgCl2。答案:(1)MgO+2H+H2O+Mg2+(2)溶解时温度太低,反应速率过慢,温度太高,HCl会挥发(3)抑制Mg2+水解降低烘干时的温度,防止MgCl26H2O分解(4)Ba2+BaCO3溶解度仅小于MgCO3的溶解度,而大于其他物质的溶解度,Ba2+可除尽时,其他杂质已除尽(5)KCl、NaCl和MgCl2关闭Word文档返回原板块
