专题10 化工流程大题-2019年高三化学二轮考点突破 Word版含解析

1.某科研课题小组研究利用含H+、Na+、Zn+、Mn2+、Fe2+、Fe3+、SO42－的工业废电解质溶液，制备高纯的ZnO、MnO2、Fe2O3，设计出如下实验流程：

回答下列问题:

(1)加入双氧水的目的是______________________。

(2)第一次调pH使Fe3+完全沉淀，写出反应的离子方程式______________________。

(3)第二次调pH前，科研小组成员分析此时的溶液，得到相关数据见下表(表中金属离子沉淀完全时，其浓度为1×10－5mol/L)。

为防止Mn2+也同时沉淀造成产品不纯，最终选择将溶液的pH控制为7，则此时溶液中Zn2+的沉淀率为

___________，利用滤渣Ⅱ制备高纯的ZnO时，必然含有极其微量的___________(以物质的化学式表示)。

(4)已知常温下，K sp(MnS)=3.0×10－14、K sp(ZnS)=1.5×10－24。在除锌时发生沉淀转化反应为：

MnS(s)+Zn2+(aq)ZnS(s)+Mn2+(aq)，其平衡常数K=___________。

(5)沉锰反应在酸性条件下完成，写出该反应的离子方程式______________________。

【答案】(1). 将Fe2+氧化为Fe3+(2). Fe3++3OH-=Fe(OH)3↓ (3). 99% (4). Fe2O3(5). 2×1010 (6). Mn2++S2O82-+2H2O=MnO2↓+2SO42-+4H+

第一次调pH使Fe3+完全沉淀时，有及其少量的Fe3+存在，所以利用滤渣Ⅱ制备高纯的ZnO时，必然含有极其微量的Fe2O3。

(4)、MnS(s)= Mn2+(aq)+ S2- (aq) K sp(MnS)=3.0×10－14、ZnS(s)= Zn2+(aq) + S2- (aq) K sp(ZnS)=1.5×10－24，在除锌时发生沉淀转化反应为：MnS(s)+Zn2+(aq)ZnS(s)+Mn2+(aq)，其平衡常数K=3.0×10－

14/1.5×1024=2×1010；

（2）对于固体参加的反应来说，固体表面积越大，反应速率越大，“焙烧”前将矿石粉碎成细颗粒可增大固体表面积，提高原料的利用率。

（3）在生产过程中，酸浸中会产生大量黄绿色气体，说明Ce4+离子具有强氧化性，可将Cl-氧化为Cl2，离子方程式为：2CeO2+2Cl-+8H+=2Ce3++Cl2+4H2O

4. 中科院张涛院士的研究团队研究发现纳米ZnO可作为一些催化剂的载体。如图是通过锌精矿（主要成分ZnS）与软锰矿（主要成分为MnO 2）酸性共融法制备纳米ZnO及MnO 2的工艺流程。回答下列问题：

（1）“酸浸”时，锌、锰离子浸出率与溶液温度关系如图1所示。当锌、锰离子浸出效果最佳时，所采用的最适宜温度为。

（2）写出酸浸时ZnS与MnO 2发生的主要化学反应方程式（无单质硫生成）。

（3）P5O7（酸性磷酸酯）作萃取剂分离锌、锰离子时，溶液的初始pH与分离系数关系如下表所示：

初始PH 1.0 1.5 2.0 2.5 3.0 3.5 4.0 4.5

锌锰粒子分离系

7.64 8.83 9.97 11.21 12.10 13.17 13.36 11.75

数

已知：分离系数越大，分离效果越好；萃取剂P5O7是一种不溶于水的淡黄色透明油状液体，属于酸性萃取剂。

试分析初始。PH>4.0时，锌锰离子分离系数降低的原因是。

（4）（NH4）2S2O8是一种强氧化剂，能与Mn2+反应生成紫色MnO4-和SO42-．用（NH4）2S2O8检验水相中的Mn2+时发生反应的离子方程式为

（5）二氧化锰广泛用于电池。一种海水中的“水”电池的电池总反应可表示为

5MnO2+2Ag+2NaCl═Na2Mn5O10+2AgCl．电池放电时，负极的反应式为。（6）电解尿素的碱性溶液制取N2和H2的装置如图2所示。（电解池中的隔膜仅阻止气体通过，两电极都是惰性电极） A电极的名称为，若起始时加入电解池的原料配比:n(KOH)/n(CO(NH2)2)=3,完全反应后，电解排出液中 n(OH-)/n(CO32-)=

【答案】95℃；ZnS+4MnO2+4H2SO4=ZnSO4+4MnSO4+4H2O; 锌离子与锰离子水解程度变大；

5S2O82-+2Mn2++8H2O=2MnO4-+10SO42-+16H+ ;Ag+Cl--e-=AgCl；阳极；1：1

（2）ZnS与MnO2在硫酸溶液中反应生成硫酸锌、硫酸锰和水，反应的化学方程式为：

ZnS+4MnO2+4H2SO4=ZnSO4+4MnSO4+4H2O；

（3）锌离子和锰离子属于弱碱阳离子，在溶液中会发生水解，pH过大时，锌离子与锰离子水解程度变大，锌锰离子分离系数降低；

（3）硝酸有氧化性，会氧化Na2SO3，且会引入杂质NO3-，为保证最后得到纯净的硫酸钠，酸C为硫酸，不能选用硝酸等其他酸溶液。酸化后Cr2O2-7可被SO32-还原成Cr3+，SO32-变为SO42-，离子方程式为：

3SO32-+2Cr2O72-+8H+=2Cr3++3SO42-+4H2O；；根据该反应可知，SO32-在反应中失去电子，所以负极电极反应为：SO32—2e-+H2O=SO42-+2H+。

6．随着材料科学的发展,金属钒及其化合物得到了越来越广泛的应用,并被誉为“合金的维生素”.为了回收利用含钒催化剂（V2O5、VOSO4及不溶性杂质),科研人员最新研制了一种离子交换法回收钒的新工艺.该工艺的主要流程如图所示:

已知:部分含钒物质在水中的溶解性:

请回答下列问题:

(1)由V2O5冶炼金属钒采用铝热剂法,反应的化学方程式为

(2) V2O5通常用作为反应2SO2+O2⇌2SO3的理想催化剂,其催化的机理可能是加热时可逆地失去氧的原因,其过程可用两个化学方程式表示: ;4V+5O2⇌2V2O5