第三章 高考题型专练——无机化工流程题-【金版教程】2025年高考化学一轮总复习首选用卷全书Word（新教材 不定项版）

金版教程　高考总复习首选用卷　化学（不定项） 高考题型专练——无机化工流程题 1．(2023·海南卷)铍的氧化物广泛应用于原子能、航天、电子、陶瓷等领域，是重要的战略物资。利用绿柱石(主要化学成分为Be3Al2Si6O18，还含有一定量的FeO和Fe2O3)生产BeO的一种工艺流程如下。 回答问题： (1)Be3Al2Si6O18中Be的化合价为________。 (2)粉碎的目的是________________________________________________；残渣主要成分是________(填化学式)。 (3)该流程中能循环使用的物质是________(填化学式)。 (4)无水BeCl2可用作聚合反应的催化剂。BeO、Cl2与足量C在600～800 ℃制备BeCl2的化学方程式为________________________。 (5)沉铍时，将pH从8.0提高到8.5，则铍的损失降低至原来的________%。 答案　(1)＋2　 (2)增大反应物的接触面积，加快反应速率，提高浸取率　SiO2　(3)(NH4)2SO4 (4)BeO＋Cl2＋CCO＋BeCl2 (5)10 解析　(5)设Be(OH)2的溶度积常数为Ksp，Ksp＝c(Be2＋)·c2(OH－)，c(Be2＋)＝，当pH＝8.0时，c(OH－)＝10－6 mol/L，c(Be2＋)＝ mol/L，当pH＝8.5时，c(OH－)＝10－5.5 mol/L，c(Be2＋)＝ mol/L，损失降低至原来的10%。 2．(2023·湖北卷)SiCl4是生产多晶硅的副产物。利用SiCl4对废弃的锂电池正极材料LiCoO2进行氯化处理以回收Li、Co等金属，工艺路线如下： 回答下列问题： (1)Co位于元素周期表第________周期，第________族。 (2)烧渣是LiCl、CoCl2和SiO2的混合物，“500 ℃焙烧”后剩余的SiCl4应先除去，否则水浸时会产生大量烟雾，用化学方程式表示其原因_______________________________________。 (3)鉴别洗净的“滤饼3”和固体Na2CO3常用方法的名称是________。 (4)已知Ksp[Co(OH)2]＝5.9×10－15，若“沉钴过滤”的pH控制为10.0，则溶液中Co2＋浓度为________mol·L－1。“850 ℃煅烧”时的化学方程式为________________________________。 (5)导致SiCl4比CCl4易水解的因素有________(填标号)。 a．Si—Cl键极性更大 b．Si的原子半径更大 c．Si—Cl键键能更大 d．Si有更多的价层轨道 答案　(1)四　Ⅷ (2)SiCl4＋3H2O===H2SiO3＋4HCl (3)焰色试验　 (4)5.9×10－7　6Co(OH)2＋O22Co3O4＋6H2O (5)abd 解析　由流程和题中信息可知，LiCoO2粗品与SiCl4在500 ℃焙烧时生成氧气和烧渣，烧渣是LiCl、CoCl2和SiO2的混合物；烧渣经水浸、过滤后得滤液1和滤饼1，滤饼1的主要成分是SiO2；滤液1用氢氧化钠溶液沉钴，过滤后得滤饼2[主要成分为Co(OH)2]和滤液2(主要溶质为LiCl)；滤饼2置于空气中在850 ℃煅烧得到Co3O4；滤液2经碳酸钠溶液沉锂，过滤后得到滤液3和滤饼3，滤饼3为Li2CO3。 (5)a项，Si—Cl键极性更大，则Si—Cl键更易断裂，因此，SiCl4比CCl4易水解；b项，Si的原子半径更大，因此，SiCl4中的共用电子对更加偏向于Cl，从而导致Si—Cl键极性更大，且Si原子更易受到水电离的OH－的进攻，因此，SiCl4比CCl4易水解；d项，Si有更多的价层轨道，因此更易与水电离的OH－形成化学键，从而导致SiCl4比CCl4易水解。 3．(2023·全国乙卷)LiMn2O4作为一种新型锂电池正极材料受到广泛关注。由菱锰矿(MnCO3，含有少量Si、Fe、Ni、Al等元素)制备LiMn2O4的流程如下： 已知：Ksp[Fe(OH)3]＝2.8×10－39， Ksp[Al(OH)3]＝1.3×10－33， Ksp[Ni(OH)2]＝5.5×10－16。 回答下列问题： (1)硫酸溶矿主要反应化学方程式为______________________________________________。为提高溶矿速率，可采取的措施__________________(举1例)。 (2)加入少量MnO2的作用是______________。不宜使用H2O2替代MnO2，原因是_________ _____________。 (3)溶矿反应完成后，反应器中溶液pH＝4，此时c(Fe3＋)＝________mol·L－1；用石灰乳调节至pH≈7，除去的金属离子是________。 (4)加入少量BaS溶液除去Ni2＋，生成的沉淀有______________。 (5)在电解槽中，发生电解反应的离子方程式为____________________________________。随着电解反应进行，为保持电解液成分稳定，应不断________。电解废液可在反应器中循环利用。 (6)煅烧窑中，生成LiMn2O4反应的化学方程式是__________________________________。 答案　(1)MnCO3＋H2SO4===MnSO4＋H2O＋CO2↑　粉碎菱锰矿(合理即可) (2)将Fe2＋氧化为Fe3＋　Fe3＋可以催化H2O2分解 (3)2.8×10－9　Al3＋ (4)BaSO4、NiS (5)Mn2＋＋2H2OH2↑＋MnO2↓＋2H＋　加入Mn(OH)2 (6)2Li2CO3＋8MnO24LiMn2O4＋2CO2↑＋O2↑ 解析　(3)溶矿反应完成以后，反应器中溶液pH＝4，溶液中c(OH－)＝1.0×10－10 mol·L－1，此时体系中含有的c(Fe3＋)＝＝ mol·L－1＝2.8×10－9 mol·L－1，这时溶液中的c(Fe3＋)小于1.0×10－5 mol·L－1，认为Fe3＋已经沉淀完全；用石灰乳调节至pH≈7，这时溶液中c(OH－)＝1.0×10－7 mol·L－1，溶液中c(Al3＋)＝＝ mol·L－1＝1.3×10－12 mol·L－1，c(Ni2＋)＝＝ mol·L－1＝5.5×10－2 mol·L－1，c(Al3＋)小于1.0×10－5 mol·L－1，Al3＋沉淀完全，这一阶段除去的金属离子是Al3＋。 4．(2023·新课标卷)铬和钒具有广泛用途。铬钒渣中铬和钒以低价态含氧酸盐形式存在，主要杂质为铁、铝、硅、磷等的化合物，从铬钒渣中分离提取铬和钒的一种流程如下图所示： 已知：最高价铬酸根在酸性介质中以Cr2O存在，在碱性介质中以CrO存在。 回答下列问题： (1)煅烧过程中，钒和铬被氧化为相应的最高价含氧酸盐，其中含铬化合物主要为________(填化学式)。 (2)水浸渣中主要有SiO2和________。 (3)“沉淀”步骤调pH到弱碱性，主要除去的杂质是________。 (4)“除硅磷”步骤中，使硅、磷分别以MgSiO3和MgNH4PO4的形式沉淀，该步需要控制溶液的pH≈9以达到最好的除杂效果，若pH<9时，会导致____________________________；pH>9时，会导致____________________________。 (5)“分离钒”步骤中，将溶液pH调到1.8左右得到V2O5沉淀，V2O5在pH<1时，溶解为VO或VO3＋，在碱性条件下，溶解为VO或VO，上述性质说明V2O5具有________(填标号)。 A．酸性　　　　 B．碱性　　　　 C．两性 (6)“还原”步骤中加入焦亚硫酸钠(Na2S2O5)溶液，反应的离子方程式为_________________。 答案　(1)Na2CrO4　(2)Fe2O3　(3)Al(OH)3 (4)磷酸根离子与H＋反应使其浓度降低，不能形成MgNH4PO4沉淀　镁离子生成氢氧化镁沉淀，不能形成MgSiO3沉淀 (5)C (6)2Cr2O＋3S2O＋10H＋===4Cr3＋＋6SO＋5H2O 5．(2023·辽宁省重点高中联合体高三第二次模拟考试)科学家开发的光催化剂BiVO4实现了高选择性制备氢气。某小组以辉铋矿粉(主要成分是Bi2S3，含少量Bi2O3、Bi、FeS2和SiO2等杂质)为原料制备钒酸铋(BiVO4)的流程如图所示。 已知： ①滤液1中的主要阳离子有Bi3＋、Fe3＋、Fe2＋和H＋。 ②常温下，几种离子生成氢氧化物沉淀的pH如表所示。 氢氧化物 Fe(OH)2 Fe(OH)3 Bi(OH)3 开始沉淀的pH 7.6 1.6 4.0 完全沉淀的pH 9.6 3.1 5.5 回答下列问题： (1)浸取时可以适当加热，但温度不宜过高，其原因是____________________。写出Bi2S3 转化的离子方程式：________________________________________。 (2)加H2O2氧化的目的是____________________________。调pH的最低值为________。 (3)稀释水解时通入水蒸气的目的是__________________________。 (4)将气体X通入酸性KMnO4溶液中，实验现象可能是________________________。 (5)将滤液5经蒸发浓缩、降温结晶、过滤，得到NH4Cl晶体，其晶胞结构如图所示。 ①与氯离子最近且等距离的氯离子有__________个。 A．4 B．6 C．8 D．12 ②晶胞有两个基本参数： ⅰ.原子坐标参数，表示晶胞内部各原子的相对位置。其中A的坐标参数为(0，0，0)，B的坐标参数为(1，1，1)，则NH的坐标参数为________。 ⅱ.晶胞参数，描述晶胞的大小和形状。已知NH4Cl晶胞的晶胞参数为a pm，阿伏加德罗常数的值为NA，其密度为________g·cm－3(列出计算式即可)。 答案　(1)避免盐酸挥发，防止Bi3＋、Fe3＋水解　Bi2S3＋6Fe3＋===2Bi3＋＋3S＋6Fe2＋ (2)将Fe2＋氧化成Fe3＋，便于除去铁元素　3.1 (3)促进BiCl3水解 (4)紫红色溶液变浅(或变为无色) (5)①B　②　 6．(2023·湖南岳阳市高三二模)硼氢化钠(NaBH4)广泛用于化工生产，常温下能与水反应，碱性条件下能稳定存在，易溶于异丙胺(沸点为33 ℃)。工业上可用硼镁矿(主要成分为Mg2B2O5·H2O，含少量杂质Fe3O4)制取NaBH4，其工艺流程如图1所示。 回答下列问题： (1)NaBH4中含有的化学键为________________。 (2)Ti的核外电子排布式为______________。 (3)“碱溶”过滤得“滤渣”的主要成分是________、________。 (4)写出Na2B4O7制取NaBH4的化学方程式：__________________________________。 (5)“高温合成”中，加料之前需将反应器加热至100 ℃以上，并通入氩气。通入氩气的目的是______________________________________。 (6)在碱性条件下，用惰性电极电解NaBO2溶液也可制得NaBH4，装置如图2所示，写出阴极的电极反应式：________________________________________。 (7)NaBH4常用作还原剂，H2也是常见的还原剂。与相同氧化剂反应时，7.6 g NaBH4的还原能力相当于________ g H2的还原能力。 答案　(1)离子键、共价键 (2)[Ar]3d24s2或1s22s22p63s23p63d24s2 (3)Fe3O4　Mg(OH)2 (4)Na2B4O7＋16Na＋8H2＋7SiO24NaBH4＋7Na2SiO3 (5)排除装置中的空气，防止空气中的O2与Na、H2反应 (6)BO＋8e－＋6H2O===BH＋8OH－ (7)1.6 解析　(7)7.6 g NaBH4作还原剂，氢元素化合价由－1升高为＋1，转移电子×8＝1.6 mol，氢气作还原剂，氢元素化合价由0升高为＋1，转移1.6 mol电子需要0.8 mol氢气，所以7.6 g NaBH4的还原能力相当于1.6 g H2的还原能力。 7．(2023·山西忻州高三一模)从铜电解液中提纯得到的粗硫酸镍晶体中还含有Cu2＋、Fe2＋、Fe3＋、Ca2＋、Zn2＋等，为了进一步纯化并回收胆矾晶体，某课题小组设计了如图流程： 已知：相关离子浓度为0.1 mol/L时，形成氢氧化物沉淀的pH范围如表： 金属离子 Cu2＋ Fe2＋ Fe3＋ Ca2＋ Zn2＋ Ni2＋ 开始沉淀的pH 4.2 6.3 1.5 11.8 6.2 6.9 沉淀完全的pH 6.7 8.3 2.8 13.8 8.2 8.9 (1)为加快“水浸”时的浸出率，可采取的措施有________(任写一点)。 (2)为了使“溶液1”中的反应充分进行，需要通入稍过量的H2S，写出Fe3＋与H2S发生反应的离子方程式：__________________________。 (3)请结合离子方程式解释向“溶液2”中加入Ni(OH)2的原因：__________________ ______________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________。 (4)“操作X”为在________中(填仪器名称)加热至________________，冷却结晶、过滤、洗涤、干燥，最后得到结晶水合物。 (5)若“溶液3”中Ca2＋的浓度为0.001 mol/L，取等体积的NiF2溶液与该溶液混合，要使反应结束时c(Ca2＋)≤10－5 mol/L，则所加NiF2溶液的浓度至少为____________ mol/L。[已知室温下Ksp(CaF2)＝4×10－11] (6)室温下选择萃取剂P204(二乙基己基磷酸，用HR表示)，其萃取原理为nHR＋Mn＋MRn＋nH＋，试剂a为________(填化学式)。溶液pH对几种离子的萃取率的影响如图，则萃取锌时，应控制pH的范围为3～4，请解释原因：__________________________________________ __________________________________________________。 答案　(1)搅拌 (2)2Fe3＋＋H2S===S↓＋2Fe2＋＋2H＋ (3)Fe3＋＋3H2OFe(OH)3＋3H＋，加入Ni(OH)2后消耗H＋，使平衡正向移动，有利于Fe3＋形成Fe(OH)3沉淀而被除去 (4)蒸发皿　出现少量晶膜 (5)3×10－3 (6)H2SO4　pH太小，锌的萃取率低，pH太大，镍可能以Ni(OH)2的形式沉出，不利于硫酸镍晶体的生成 解析　粗硫酸镍溶解后，通入硫化氢气体将Fe3＋还原为Fe2＋，将铜离子转化为硫化铜沉淀，过滤后滤渣1中的硫化铜灼烧生成氧化铜，再溶于硫酸得到硫酸铜溶液；溶液2中加过氧化氢将Fe2＋氧化成Fe3＋，再加氢氧化镍调节pH使Fe3＋转化为氢氧化铁沉淀，过滤后在溶液3中加氟化镍将钙离子沉淀，过滤后溶液4中加萃取剂将锌转移至有机相中，溶液5为硫酸镍溶液，经蒸发浓缩、冷却结晶、过滤、洗涤等操作得到硫酸镍晶体。 (5)根据Ksp(CaF2)及反应后c(Ca2＋)，得出c2(F－)≥4×10－6mol/L，设NiF2溶液的体积为V L，即溶液中n(F－)＝2V×2×10－3＝4V×10－3 mol，沉淀时消耗的F－的物质的量为V×2×10－3 mol，则总共需要n(F－)＝6V×10－3 mol，所加的NiF2溶液的浓度至少为3×10－3 mol/L。 8．(2023·黑龙江哈尔滨第三中学高三二模)在钢中加入一定量的钒，就能使钢的硬度、耐腐蚀性大增。工业上以富钒炉渣(主要成分为V2O5、Fe2O3和SiO2等)为原料提取五氧化二钒的工艺流程如图： 查阅资料：偏钒酸铵(NH4VO3)溶于热水和稀氨水，微溶于冷水，不溶于乙醇。 钒的化合物的颜色五光十色，常被制成鲜艳的颜料。如：VO溶液为黄色，VO2＋溶液为蓝色，而五氧化二钒则是红色的。 (1)在第一步操作焙烧过程中V2O5转化为可溶性NaVO3，该反应的化学方程式为__________ ________________________。 (2)以上流程中应用过滤操作的有________(填序号)，在③操作后，为使钒元素的沉降率达到98%，要加入较多的NH4Cl，从平衡角度分析原因：___________________________________ _______________________________________________________________________。 (3)产品纯度测定：将m g产品溶于足量稀硫酸配成100 mL (VO2)2SO4溶液。取20.00 mL该溶液于锥形瓶中，用a mol·L－1 H2C2O4标准溶液进行滴定，经过三次滴定，达到滴定终点时平均消耗标准溶液的体积为20.00 mL。 ①完成滴定过程的离子方程式：____VO＋____H2C2O4＋__________===____VO2＋＋____CO2↑＋________ ②该滴定实验不需要另外加入指示剂，达到滴定终点时的实验操作和现象是_____________ ___________________________________________________________________________________________________________。 ③产品的纯度为________(用质量分数表示)。 (4)钒的晶胞为体心立方结构(如图所示)。 ①若原子1，原子3，原子7的坐标分别为(0，0，0)，(1，1，0)，(1，1，1)；则原子8，原子9的坐标分别为______________，______________。 ②若晶胞边长为308 pm，设阿伏加德罗常数的值为NA，则钒晶体的密度为________________g·cm－3(列出计算式)。 答案　(1)2V2O5＋O2＋4NaCl4NaVO3＋2Cl2 (2)③和④　偏钒酸铵微溶于冷水，存在平衡：NH4VO3(s)NH(aq)＋VO(aq)，铵根离子浓度增大，促进平衡逆向移动，使钒元素沉降率增大 (3)①2　1　2H＋　2　2　2H2O　②当滴入最后半滴标准液后，溶液变为蓝色，且半分钟内不恢复到原来的颜色　③% (4)①(1，0，1)　　 ② 1 学科网（北京）股份有限公司 $$