2026届高三化学二轮复习试题主观题突破2无机化工流程及分析（Word版附解析）

这是一份2026届高三化学二轮复习试题主观题突破2无机化工流程及分析（Word版附解析），共16页。试卷主要包含了6×10-4,Ka1=7，010 ml·L-1、0等内容，欢迎下载使用。

已知25 ℃时:①Ksp(As2S3)=10-22,Ksp(FeS)=10-18,Ka(HF)=3.6×10-4,Ka1(H3PO4)=7.1×10-3,Ka2(H3PO4)=6.2×10-8
②将NH3通入H3PO4溶液中,当pH=3.8~4.5时生成NH4H2PO4,pH=8.0~8.2时生成(NH4)2HPO4,pH=11.0~12.0时生成(NH4)3PO4,磷酸二氢盐的溶解性类似于硝酸盐,磷酸一氢盐和磷酸正盐的溶解性类似于碳酸盐。
回答下列问题:
(1)加入适量Ca(OH)2的主要目的是 。
(2)“滤渣2”的主要成分有FeS(a ml)、S及As2S3(b ml),则“脱砷铁”的反应中共消耗Na2S ml(用含a和b的代数式表示);25 ℃下,“脱砷铁”后滤液中c(S2-)=4×10-4 ml·L-1,则c(Fe2+)∶c(As3+)= 。
(3)“氨化”的目的之一是通入适量NH3调节溶液的pH,从保证产率的角度出发,此时H3PO4转化为A,A为 (填化学式)。
(4)“脱镁”的目的是生成MgF2沉淀除去Mg2+。若将流程中“氨化”与“脱镁”交换,Mg2+沉淀不完全,原因是 。
(5)“结晶”后得到A的晶体,与硫酸钡“煅烧”时生成Ba(PO3)2、两种气体(空间结构分别为三角锥形和平面三角形)等物质,其反应的化学方程式为 。
2.(14分)(2025·河北秦皇岛一模)铈(Ce)是地球上镧系元素中含量最丰富的稀土金属,可用于制备玻璃添加剂,汽车尾气净化催化剂等。工业上利用某种含铈矿石(主要成分为CeFCO3,还含少量BaO、SiO2等)制取金属铈的一种工艺流程如图。回答下列问题:
已知:①Ksp[Ce(OH)3]=1.0×10-20;
②硫酸体系中,Ce4+在(HA)2中的溶解度大于其在水中的溶解度,Ce3+与之相反。
(1)“焙烧”时常采用逆流操作,即空气从焙烧炉下部通入,矿石从焙烧炉上部加入,这样操作的目的是 。
(2)“滤渣”的主要成分是SiO2和 (填化学式),写出一条该物质在医疗上的应用: 。
(3)步骤Ⅲ的操作名称是 。
(4)步骤Ⅳ中发生反应的离子方程式为 ,该步骤通常控制温度为40~50 ℃的原因是 。
(5)步骤Ⅳ后,向水层中加入NaOH溶液来调节溶液的pH,pH大于 时,Ce3+完全生成Ce(OH)3沉淀。已知当溶液中某离子浓度小于1.0×10-5 ml·L-1时,可认为该离子沉淀完全。
(6)加热CeCl3·6H2O制备无水CeCl3时,HCl的作用是 。
下列金属冶炼方法与本工艺流程中加入钙冶炼Ce的方法相似的是 (填字母)。
A.高炉炼铁B.电解熔融NaCl制钠
C.利用铝热反应制锰D.氧化汞分解制汞
3.(12分)(2025·江西九江一模)钪(Sc)是一种在国防、航空航天、核能等领域具有重要作用的稀土元素。以钛白酸性废水(含Sc2+、TiO2+、Fe2+、Fe3+等离子)为原料制备Sc及TiO2的工艺流程如图所示。
已知:ⅰ.“萃取”前Sc3+、Fe2+、Fe3+的浓度分别为0.010 ml·L-1、0.001 ml·L-1、0.001 ml·L-1;当某离子的浓度小于1.0×10-5 ml·L-1时,可忽略该离子的存在;
ⅱ.HA代表有机萃取剂,X代表金属元素,萃取时发生反应Xn++nHAXAn+nH+;
ⅲ.钪与铝元素性质相似。
请回答下列问题。
(1)基态钛原子的价层电子排布图为 。
(2)在“洗涤”过程中加入H2O2溶液的作用为 。
(3)“反萃取”时,随pH增大而出现沉淀质量先增大后减少,沉淀质量减少的原因为 。
(4)“溶解富集”后,金属离子的浓度变为原来的12.5倍,则调溶液pH时范围为 ,可实现铁元素和钪元素的完全分离{常温下,Ksp[Fe(OH)3]=1.0×10-38,Ksp[Sc(OH)3]=1.0×10-30,Ksp[Fe(OH)2]=4.9×10-17,lg 2=0.3}。
(5)“热还原”时得到钪和另一产物M,用惰性电极电解M溶液时,阴极的电极反应式为 。
(6)“转化”过程中氧化剂与还原剂物质的量之比为 。
4.(10分)(2025·山东日照一模)以赤泥熔炼渣(主要成分为Fe2O3、SiO2、CaO,少量Sc2O3)为原料分离稀土元素钪(Sc)的一种工艺流程如下。
已知:①萃取剂为磷酸三丁酯、磷酸二丁酯和磺化煤油;②Sc3+的氧化性很弱。
回答下列问题:
(1)“浸渣”的主要成分为 (填化学式)。
(2)“反萃取”的目的是分离钪元素和铁元素。向“萃取液”中加入NaOH,Fe2+、Fe3+、Sc3+的沉淀率随pH的变化如图。试剂X为 (填“Na2SO3”或“NaClO”),应调节pH最佳为 。
(3)已知Sc2(C2O4)3难溶于水,难溶于酸;Ka1(H2C2O4)=a,Ka2(H2C2O4)=b,
Ksp[Sc2(C2O4)3]=c,“沉钪”时发生反应:2Sc3++3H2C2O4Sc2(C2O4)3↓+6H+,此反应的平衡常数K= 。(用含a、b、c的代数式表示)
(4)Sc2(C2O4)3经系列操作可得ScCl3·6H2O,ScCl3·6H2O加热脱水时生成ScOCl的化学方程式为 。
(5)在一定条件下,一种物质在两种互不相溶的溶剂A、B中的浓度之比是一个常数(分配系数为Kd)Kd=c(A)c(B);萃取率=n有机物(X)n总(X)×100%。萃取Sc3+的过程中,若Sc3+的分配系数Kd=c(有机相)c(水相)=7.5,取100 mL含Sc3+的溶液,一次性加入60 mL萃取剂,则Sc3+的萃取率为 %(保留到小数点后一位,下同);若将60 mL萃取剂分成3次萃取,每次用20 mL,则最后一次水层中钪的残留率为 %。
5.(12分)(2025·陕西榆林二模)电解精炼铜产生的铜阳极泥富含Cu、Ag、Au等多种元素。研究人员设计了一种从铜阳极泥中分离回收金和银的流程,如图所示。
回答下列问题:
(1)基态铜原子价层电子排布式为 。
(2)“浸取1”步骤中,将阳极泥中的铜浸出,并处理“浸出液1”回收CuSO4·5H2O。
①“浸取1”步骤中若单纯加入硫酸和O2,铜的浸出速率低,加入少量Fe2(SO4)3溶液,可提高铜的浸出速率,用离子方程式解释: 。
②“浸出液1”提纯、分离过程中,需加氧化剂,调pH约为3。若氧化剂选用H2O2,则其利用率明显比选用O2的利用率低,原因是 。
(3)“浸取2”步骤中,单质金转化为[AuCl4]-进入“浸出液2”中,单质银转化为AgCl进入“浸渣2”中。
①如果将盐酸换成硫酸,金的浸取率大大降低,原因是 。
②写出“还原”步骤中反应的离子方程式: 。
(4)“浸取3”步骤中,AgCl转化为[Ag(S2O3)2]3-,“电沉积”步骤中生成Ag的电极为 (填“阴极”或“阳极”);该极区溶液中可循环利用的物质为 (填化学式)。
(5)Na2S2O3可被I2氧化为Na2S4O6,从物质结构与性质关系的角度分析,S4O62-的结构为 (填“a”或“b”)。
6.(14分)(2025·河北石家庄一模)稀有金属钒和钛在钢铁、化工、航空航天等领域应用广泛。一种利用钒钛磁铁矿精矿(主要成分为Fe3O4、FeV2O4、TiO2和SiO2)综合提取钒、钛,并同步制备黄铵铁矾的工艺流程如图所示:
已知:①“加压焙烧”过程中发生反应2FeCl3(s)2FeCl2(s)+Cl2(g),生成的Cl2会对钒钛磁铁矿精矿“二次氯化”;
②“酸浸”所得溶液中钒、钛以VO2+、TiO2+形式存在。
回答下列问题:
(1)基态钛原子的价层电子排布式为 ;已知FeV2O4中Fe为+2价,则V的化合价为 价。
(2)“加压焙烧”中FeV2O4经“二次氯化”转化为VO2Cl和FeCl2的化学方程式为 。
(3)“酸浸”时,产生的“浸出渣”的主要成分为 (填化学式)。
(4)已知Ksp[TiO(OH)2]=1×10-29,“沉钛”时,为使TiO2+沉淀完全(c≤1.0×10-5 ml·L-1),需要调节溶液的pH不低于 ;该过程中,加入适量铁粉的目的为 。
(5)“氧化”时,H2O2的使用量远大于理论计算量,可能的原因为 。
(6)“萃取”时,VO2+先转化为H2V10O284-,再与萃取剂R3N结合,其过程可表示为4R3N+4H++H2V10O284-[R3NH]4H2V10O28,据此分析“反萃取”过程中加入Na2CO3溶液的作用为 。
(7)“沉铁”时,生成黄铵铁矾的离子方程式为 。
7.(10分)(2025·河南新乡一模)Ti2O3在光热肿瘤治疗和电催化固氮方面有着广泛的应用。以钛铁矿(主要成分为FeTiO3,含少量FeO、Al2O3、SiO2等)为原料制备TiO、Ti2O3的工艺流程如图所示。回答下列问题:
已知:TiOSO4易水解生成TiO(OH)2沉淀。
(1)Ti位于元素周期表 区,“滤液1”中的溶质有 (填化学式)。
(2)“酸浸”中,硫酸和FeTiO3反应生成TiOSO4的化学方程式为 。
(3)绿矾、TiOSO4的溶解度曲线如图所示。“操作X”是 。
“滤液2”可循环用于 工序,实现资源利用。
(4)向“操作X”后得到的母液中滴加Y溶液,产生蓝色沉淀KFe[Fe(CN)6],说明母液中还含有Fe2+,产生蓝色沉淀的离子方程式为 。
(5)制备Ti2O3的反应中,氧化剂与还原剂的物质的量之比为 。
8.(12分)(2025·广东梅州一模)五氧化二钒是接触法制取硫酸的催化剂,具有强氧化性。从废钒催化剂(主要成分为V2O5、VOSO4、K2SO4、SiO2和Fe2O3等)中回收V2O5的一种生产工艺流程如图所示:
已知:+5价钒在溶液中主要以VO2+和VO3-的形式存在,两者转化关系为VO2++H2OVO3-+2H+。
(1)写出基态钒原子的价层电子排布式: 。
(2)“废渣Ⅰ”的主要成分为 。“还原”后的溶液中含有阳离子VO2+、Fe2+、K+、H+,“还原”过程中V2O5发生反应的离子方程式为 。
(3)“萃取”和“反萃取”的变化过程可简化为(下式中的R表示VO2+或Fe2+,HA表示有机萃取剂的主要成分):RSO4(水层)+2HA(有机层)RA2(有机层)+H2SO4(水层)。工艺流程中可循环使用的试剂有 (写化学式)。
(4)“氧化”时欲使3 ml的VO2+变为VO2+,需要氧化剂KClO3至少为 ml。
(5)“调pH”中加入KOH有两个目的,分别为 、
。
(6)钒的某种氧化物的立方晶胞结构如图,晶胞参数为apm。晶胞中钒原子的配位数与氧原子的配位数之比为 ;已知NA表示阿伏加德罗常数的值,该晶体的密度为 g·cm-3(列出计算式即可)。
9.(12分)(2025·江西南昌一模)硫酸化焙烧法处理某铜阳极泥[主要成分为铜、硒化亚铜(Cu2Se)和碲化亚铜(Cu2Te)等]是回收硒(Se)、碲(Te)最常用的工艺之一,其流程如下:
已知:①Se和Te为同主族相邻周期的元素,性质有相似性。
②TeO2微溶于水。
(1)基态碲原子(Te)的价层电子排布式为 。
(2)写出“硫酸化焙烧”时Cu2Se和硫酸反应生成SO2、SeO2的化学方程式: 。
(3)“H2O吸收”生成的 可以循环利用,反应消耗的氧化剂与还原剂的物质的量之比是 。
(4)Cu2Te与硫酸的反应类似Cu2Se与硫酸的反应,则“焙烧渣”的主要成分是 、 ;验证“水浸渣”洗涤干净的方法:取最后的洗涤液少许置于试管中,先加稀盐酸酸化,再加入 溶液,若无明显现象,说明浸渣洗涤干净。
(5)“HCl浸出”生成TeCl4溶液(碲元素以Te4+的形式存在),写出“还原”的离子方程式: 。
(6)碲粉中碲单质质量分数的测定,步骤如下:
①取5.0 g碲粉,加入某酸使其转化为亚碲酸(H2TeO3),将其配制成100 mL溶液,取20.00 mL溶液置于锥形瓶中。
②往锥形瓶中加入20 mL 0.10 ml·L-1酸性K2Cr2O7溶液,充分反应使亚碲酸转化为碲酸(H6TeO6)。
③往锥形瓶中加入指示剂,用0.10 ml·L-1硫酸亚铁铵[(NH4)2Fe(SO4)2]标准溶液滴定剩余的酸性K2Cr2O7溶液,进行三次平行实验,平均消耗12.00 mL硫酸亚铁铵标准溶液。试计算碲粉中碲单质的质量分数为 。
参考答案
1.答案 (1)除去硫酸根(或将硫酸根转化为CaSO4沉淀)
(2)1.5a+5b 2×10-9
(3)NH4H2PO4
(4)Ka1(H3PO4)>Ka(HF),F-与磷酸反应生成HF,导致F-的浓度较小,Mg2+沉淀不完全
(5)2NH4H2PO4+BaSO4Ba(PO3)2+SO3↑+2NH3↑+3H2O
解析:(2)“滤渣2”的主要成分有FeS(a ml)、S及As2S3(b ml),根据化合价变化、电子守恒可知,被氧化的硫离子为a+4b2 ml,FeS(a ml)、As2S3(b ml)消耗硫离子(a+3b) ml,故“脱砷铁”的反应中共消耗Na2S:(1.5a+5b) ml;25 ℃下,“脱砷铁”后滤液中c(S2-)=4×10-4 ml·L-1,则有c(Fe2+)∶c(As3+)=Ksp(FeS)c(S2-)Ksp(As2S3)c3(S2-)=10-184×10-410-22(4×10-4)3=2×10-9。
(4)因为Ka1(H3PO4)>Ka(HF),则F-与磷酸反应生成HF,导致F-的浓度较小,Mg2+沉淀不完全,故“氨化”与“脱镁”交换,导致Mg2+沉淀不完全。
(5)“结晶”后得到A的晶体,与硫酸钡“煅烧”时生成Ba(PO3)2、空间结构分别为三角锥形和平面三角形的两种气体,结合质量守恒可知,分别为氨气和三氧化硫,氨气分子中N采取sp3杂化、三氧化硫分子中硫采取sp2杂化,反应的化学方程式为2NH4H2PO4+BaSO4Ba(PO3)2+SO3↑+2NH3↑+3H2O。
2.答案 (1)增大接触面积,提高反应速率
(2)BaSO4 钡餐 (3)分液
(4)2Ce4++H2O22Ce3++O2↑+2H+ 利于加快酸浸速率,防止H2O2分解
(5)9 (6)抑制CeCl3水解 AC
解析:(1)“焙烧”时常采用逆流操作,即空气从焙烧炉下部通入,矿石从焙烧炉上部加入,这样操作的目的是增大接触面积,提高反应速率。
(4)步骤Ⅳ中加入H2O2溶液,将Ce4+转化为Ce3+进入水层,离子方程式为2Ce4++H2O22Ce3++O2↑+2H+;过氧化氢受热易分解,反应时控制温度为40~50 ℃之间既有利于加快酸浸速率,又可防止温度过高导致H2O2分解。
(5)溶液中的c(Ce3+)小于1×10-5 ml·L-1,可认为Ce3+沉淀完全,由氢氧化铈的溶度积可知,Ksp[Ce(OH)3]=c(Ce3+)·c3(OH-),则c(OH-)>3Ksp[Ce(OH)3]c(Ce3+)=31×10-201×10-5 ml·L-1=1×10-5 ml·L-1,c(H+)