2020高考化学冲刺素养提升专项练 （二） Word版含解析.doc

1、 素养提升专项练素养提升专项练( (二二) ) ( (建议用时建议用时 5050 分钟分钟) ) 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 SO2 B.过程 2 试剂 a 为稀硫酸 C.过程 3 离子方程式为 2Fe 3+SO 2+2H2O2Fe 2+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 Fe 3+,过程 2

2、过滤除去二氧化硅,滤液中通入 SO 2,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 2Fe 3+SO 2+2H2O2Fe 2+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

3、酸,固体 B 可以用 CuO、Cu(OH)2或 Cu2(OH)2CO3 B.通入的气体 A 可以是 O2或 Cl2 C.通入气体 A 之前的混合溶液中存在的阳离子是 Fe 2+、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 Fe 3+ 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,

4、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 + 2Fe 3+3H 2O,2Fe 3+Cu 2Fe 2+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 Fe 2+、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: MgO SiO2 FeO、Fe2O3 CaO Al2O3 B2O3 30% 40% 20% 25% 5% 15% 2% 3% 1%

5、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 Fe 2+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

6、淀出来, 除去 Fe 3+和 Al3+; (3)除杂是除去的 Fe 3+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)H2SO4 SiO2 (2)将 Fe 2+氧化为 Fe3+ 调节溶液 pH,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)

7、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)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

8、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)Fe 3+易水解形成胶体,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 Fe 3+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

9、 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 + 4Fe 3+4S+6H 2O。 答案:(1)过滤 (2)BD (3)冷却结晶 洗涤 (4)促使 Fe 3+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 + 4Fe 3+4S+6H 2O 5.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

10、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 pH Co 2+ 5.6 9.5 Fe 2+ 7.6 9.7 Fe 3+ 2.7 3.7 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 Fe 2+氧化成 Fe3+,便于

11、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 Fe 3+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,Co 2+转化为 CoCO 3,离子方程式 为 2HC+Co 2+ 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 Fe 2+氧化成 Fe3+ (2)3.75.6 (3)2HC+Co 2+ CoCO3+CO2+

12、H2O (4)向过滤器中注入蒸馏水,没过沉淀,待液体滤出后,重复操作 23 次 (5)4CoCO3+O22Co2O3+4CO2 6.(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)6 2+。 离子浓

13、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Ni 2+沉淀完全,则需维持c(OH

14、-)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 _。 已知:Ni 2+在弱酸性溶液中发生水解; 氧化性:Ni 2+(高浓度)H+Ni2+(低浓度)。 A.碳棒上发生的电极反应:4OH -4e- O2+2H2O B.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 pH D.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

15、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,Cr 3+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

16、)2溶于 NH4Cl-氨水的混合液生成Ni(NH3)6 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 Ni(NH3)6 2+发生反应生成 NiS 沉淀,离子方程式为Ni(NH 3)6 2+H 2SNiS +2N+4NH3。 (5)“氧化”时发生的反应是稀硝酸和 NiS 的反应,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 +2N 3Ni 2+2NO+3S+4H 2O。 (6)氢氧化镍中存在溶

17、解平衡,Ksp = c(Ni 2 +)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-)=1.4 10 -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 Ni 2+2e- Ni,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 Ni 2+在弱酸性溶液中易发生水解;氧化性 N

18、i2+(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)Cr 3+4OH- Cr+2H2O (4)实现镍元素和铁元素的分离 Ni(NH3)6 2+H 2SNiS+2N+4NH3 (5)3NiS+8H +2N 3Ni 2+2NO+3S+4H 2O (6)1.410 -5 molL-1 (7)B 7.(2020广州模拟)As2

19、O3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)Ca 2+(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

20、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 CaSO4 b.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 Ca5(AsO4)3OH 沉淀,用稀硫 酸溶解沉淀

21、,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 As 2O3。 (1)H3AsO4与氢氧化钠反应转化为 Na3AsO4反应的化学方程式 H3AsO4+3NaOH Na3AsO4+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(Ca 2+)下降,反应 b 平衡 逆向

22、移动,Ca5(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 mol L -1,25 时 As 2O3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

23、:(1)H3AsO4+3OH - As+3H2O (2)将 As氧化生成 As (3)温度升高,反应 a 平衡逆向移动,c(Ca 2+)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)abc 8.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 CaCO3 MgCO3 BaCO3 Mg(OH)2 Fe(O

24、H)3 Ksp 4.96 10 -9 6.82 10 -6 5.1 10 -9 5.61 10 -12 2.64 10 -38 (1)写出溶解时的离子方程式 _; (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

25、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+Mg 2+。 (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,HCl 会挥发。 (3)操作主要是从溶液中获得 MgCl26H2O 晶体,要防止 Mg 2+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 Ba 2+、Ca2+、Fe3+尽可能除去,而 BaCO 3溶解度仅小于 MgCO3 的溶解度,而大于其他物质的溶解度,当 Ba 2+除尽时,就可以

26、推断 Ca2+、Fe3+已经除 尽。 (5)镁渣用盐酸溶解后,再除去 Ba 2+、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+Mg 2+ (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 Mg 2+水解 降低烘干时的温度,防止 MgCl 26H2O 分解 (4)Ba 2+ BaCO 3溶解度仅小于 MgCO3的溶解度,而大于其他物质的溶解度,Ba 2+可除 尽时,其他杂质已除尽 (5)KCl、NaCl 和 MgCl2