精品解析：河南省湘豫名校2023届高三下学期第一次模拟化学试题变式题(工业流程题)

1. 近期科学家首次发现像大脑样的学习材料—— VO2，某小组以接触法制硫酸的废催化剂(主要成分是V2O5，含少量Fe2O3、CuO、Al2O3等杂质)为原料制备VO2的流程如下： 已知：①NH4VO3难溶于水，(VO2)2SO4易溶于水； ② +2H+ + H2O； ③几种金属离子以氢氧化物沉淀时的pH如下表。 金属氢氧化物 Fe(OH)3 Al(OH)3 Cu(OH)2 开始沉淀的pH 2.7 4.0 4.6 完全沉淀的pH 3.7 5.2 6.0 请回答下列问题： （1）“碱浸”中提高反应速率的可行措施有___________(答两条)。 （2）“煅烧1”发生主要反应的化学方程式为___________。 （3）理论上，为实现Cu2+完全沉淀，应调节pH=6.0，工业生产中，常调节pH=8.0，其目的是___________(用化学用语和必要的文字说明)。 （4）滤渣2的主要成分是Cu(OH)2和___________(填化学式)。“煅烧2”需要在流动空气中煅烧的原因可能是___________。 （5）将2.075g VO2产品溶于强碱溶液，加热煮沸，调节pH为8.5，将溶液稀释至250.00mL溶液。取25.00mL稀释后的溶液于锥形瓶中，加入硫酸酸化的KI溶液(过量) ，溶液中的还原产物为V3+，滴加指示剂，用0. 10 mol∙L−1Na2S2O3溶液滴定，重复三次，测得数据如下表所示： 序号 起始读数 终点读数 ① 0.10 20.55 ② 0. 02 20.12 ③ 0.03 19. 93 该产品的纯度为___________%。若滴定过程中，振荡时间太长，则测得的结果___________ (填“偏高”“偏 低”或“无影响”)。(已知：2Na2S2O3 +I2 =Na2S4O6 + 2NaI) 2. 工业上，处理低品位黄铜矿[二硫化亚铁铜(CuFeS2)含量较低]常采用生物堆浸法。堆浸所得的溶液可用于制备绿矾(FeSO4∙7H2O)和胆矾(CuSO4∙5H2O)。相关流程如下图。 已知：①溶液中的c(H+)越大，pH越小，酸性越强。 ②生物堆浸使用的氧化亚铁硫杆菌(T.f细菌)在pH1.0~6.0范围内可保持活性。 ③溶液中pH很小时，金属通常以离子形式存在，随着pH增大，有些离子会形成氢氧化物沉淀(即使pH<7也可沉淀)，不同离子形成沉淀时的pH如下表所示。 Fe3+ Cu2+ Fe2+ 开始沉淀时的pH 1.5 4.2 6.3 完全沉淀时的pH 2.8 6.7 8.3 （1）生物堆浸过程的反应在T。f细菌的作用下进行，主要包括两个阶段，第一阶段是在T。f细菌作用下，将黄铜矿溶解，第二阶段为Fe2+继续被氧化转变成Fe3+。 ①补全第一阶段反应的离子方程式(反应物已配平)：_______。CuFeS2＋4H＋＋O2=_______。 ②写出第二阶段反应的离子方程式：_______。 （2）结合已知推断：生物堆浸过程中，应控制溶液的pH在_______范围内。 （3）已知：CuS是一种难溶于水的黑色固体。过程II中，用H2O2和稀硫酸处理后，CuS完全溶解，用离子方程式表示H2O2的作用是_______。 （4）绿矾的纯度可通过其与KMnO4反应测定。取mg绿矾晶体，加适量稀硫酸溶解，与物质的量浓度为cmol/L的KMnO4溶液恰好反应时，消耗KMnO4溶液的体积为VmL。绿矾晶体质量分数的计算式为_______。(已知：FeSO4·7H2O摩尔质量为278g/mol) 3. 负载型催化剂(其中为催化剂，为载体)可用于脱除烟气中的，该负载型催化剂的制备和的脱除过程如下： （1）浸渍。 常温下，用酸性溶液浸渍载体6小时。浸渍所得溶液中除外，含有的阳离子还有___________(填化学式)。 （2）焙烧。 将浸渍所得混合物烘干后，在500℃焙烧12小时，制得负载型催化剂。准确称取2.000g负载型催化剂样品，置于250mL锥形瓶中，加入适量稀盐酸，加热溶解后，滴加稍过量的溶液(将还原为)，充分反应后，除去过量的。用溶液与恰好完全反应(反应过程中与反应生成和)，消耗溶液12.00mL。计算该负载型催化剂的负载量___________(写出计算过程)。[负载量] （3）硫化。 400℃时，将一定比例和的混合气体以一定流速通过装有负载型催化剂的反应器。 ①硫化过程不仅可有效脱除，同时还获得单质S，其化学方程式为___________。 ②研究表明，硫化过程中实际起催化作用的是反应初期生成的，硫化过程中还检测到。催化硫化的过程可描述如下：___________，最后S再与FeS反应转化为。 （4）煅烧生成的用石灰乳吸收得到浆料