知识点挑题 - 高中化学 - 优优班--学霸训练营

1．硫酸锌和轻质氧化镁在工业生产及食品添加等领域有重要应用．用高镁菱锌矿（主要含ZnCO₃、MgCO₃、CaCO₃以及少量SiO₂、Fe₂O₃、Cu等）进行联合生产．流程如图1：

已知：金属离子沉淀的pH
Zn²⁺ Mg²⁺ Cu²⁺ Fe³⁺ Fe²⁺
开始沉淀pH 5.9 9.4 4.7 2.7 7.6
完全沉淀pH 8.2 12.4 6.7 3.7 9.6
（1）写出浸取过程中产生Fe²⁺的离子方程式    、    ．
（2）下列说法正确的是    ．
a．用浓盐酸浸取前，将矿石粉碎能够提高浸出速率．
b．试剂X可以选择氨水，pH的范围在8.2～12.4之间．
c．控制温度在90℃以上的目的是为了促进Zn²⁺的水解．
d．滤渣中加入硫酸后再加入锌粉是为了出去Cu²⁺．
（3）由Fe²⁺生成针铁矿渣的离子反应方程式    ．
（4）从滤液3中获取ZnSO₄•7H₂O的操作1是    、    、过滤、洗涤、干燥．
（5）加入氨水制备氢氧化镁的工艺过程要选择适宜条件．图2为反应温度与Mg²⁺转化率的关系．
①根据图中所示45℃前温度与Mg²⁺转化率之间的关系，可判断此反应是    （填“吸热”或“放热”）反应．
②50℃以上温度升高，Mg²⁺转化率下降的原因可能是    ．
③为了获取副产品CaCl₂，经常用石灰乳代替氨水来制备氢氧化镁．用平衡移动原理解释石灰乳能够制备氢氧化镁的原因    ．

难度：中等

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2．水处理技术在生产、生活中应用广泛，对海水、工业废水和生活污水进行处理是获得淡水，防止水土污染，改善水质的主要措施．
（1）海水淡化常用的三种方法为    ．
（2）具有永久硬度的水在软化时可采取的方法有    （填选项字母，下同）．
a．加热法b．药剂法c．离子交换法
（3）用石灰纯碱法软化硬水时，加入石灰的作用是    ．
a．只能降低水中的永久硬度
b．能同时降低水中的永久硬度和暂时硬度
c．可把部分Ca²⁺所形成的硬度转变为Mg²⁺形成的硬度
d．可把部分Mg²⁺所形成的硬度转变为Ca²⁺形成的硬度
（4）生活用水必须保证安全，自来水厂需要对取自江河湖泊中的淡水进行①杀菌消毒、②混凝沉淀、③过滤等工艺处理，这三项处理的正确顺序是    ．（填序号）
（5）高铁酸钠（Na₂Fe0₄）是一种新型饮用水消毒剂，某研究小组的同学设计了用工业废铁屑（含铜、碳、硅等）制取高铁酸钠的工艺流程如图所示：

①废铁屑中加入碳酸钠热溶液的目的为    ．
②滤渣的成分为    （填化学式）．
③写出Cl₂将Z氧化为Na₂FO₄　的化学方程式：    ．
④高铁酸钠消毒后的还原产物具有净水作用，解释其净水原理：    ．
⑤工业上还可用电化学法制备高铁酸钠：采用铁片作阳极，浓NaOH溶液作为电解质溶液．阳极的电极反应式为    ．

难度：中等

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3．氯化亚铜（CuCl）常用作有机合成工业中的催化剂，在空气中迅速被氧化成绿色；见光则分解，变成褐色．下图是工业上用制作印刷电路的废液（含Fe³⁺、Cu²⁺、Fe²⁺、Cl^-）生产CuCl的流程：

根据以上信息回答下列问题：
（1）写出生产过程中X    ，Y    ．
（2）写出产生CuCl的化学方程式：    ．
（3）在CuCl的生成过程中理论上不需要补充SO₂气体，结合化学方程式和必要的文字说明理由：    ．
（4）在CuCl的生成过程中除环境问题、安全问题外，你认为还应该注意的关键问题是    ．
（5）实验探究pH对CuCl产率的影响如下表所示：
pH 1 2 3 4 5 6 7
CuCl产率 70 90 82 78 75 72 70
析出CuCl晶体最佳pH为    ，当pH较大时CuCl产率变低的原因是    ．
（6）氯化亚铜的定量分析：
①称取样品0.25g和10mL过量的FeCl₃溶液于250mL锥形瓶中，充分溶解．
②用0.10mol•L^-1硫酸铈[Ce（SO₄）₂]标准溶液滴定．
已知：CuCl+FeCl₃═CuCl₂+FeCl₂、Fe²⁺+Ce⁴⁺═Fe³⁺+Ce³⁺．
三次平行实验结果如下（平行实验结果相差不能超过1%）：
平行实验次数 1 2 3
0.25g样品消耗硫酸铈标准溶液的体积（mL） 24.35 24.05 23.95
则样品中CuCl的纯度为    （结果保留三位有效数字）．

难度：中等

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4．某种锂离子电池的正极材料是将含有钴酸锂（LiCoO₂）的正极粉均匀涂覆在铝箔上制成的，可以再生利用．某校研究小组尝试回收废旧正极材料中的钴．

（1）25℃时，用图1所示装置进行电解，有一定量的钴以Co²⁺的形式从正极粉中浸出，且两极均有气泡产生，一段时间后正极粉与铝箔剥离．
①阴极的电极反应式为：LiCoO₂+4H⁺+e^-=Li⁺+Co²⁺+2H₂O、    ．
阳极的电极反应式为    ．
②该研究小组发现硫酸浓度对钴的浸出率有较大影响，一定条件下，测得其变化曲线如图2所示．当c（H₂SO₄）＞0.4mol/L时，钴的浸出率下降，其原因可能为    ．
（2）电解完成后得到含Co²⁺的浸出液，且有少量正极粉沉积在电解槽底部．用以下步骤继续回收钴如图3．
①写出“酸浸”过程中正极粉发生反应的化学方程式：    ．该步骤一般在80℃以下进行，温度不能太高的原因是    ．
②已知（NH₄）₂C₂O₄溶液呈弱酸性，下列关系中正确的是    （填字母序号）．
A．c（NH₄⁺）＞c（C₂O₄^2-）＞c（H⁺）＞c（OH^-）
B．c（H⁺）+c（NH₄⁺）=c（C₂O₄^2-）+c（OH^-）+c（HC₂O₄^-）
C．c（NH₄⁺）+c（NH₃•H₂O）=2[c（C₂O₄^2-）+c（HC₂O₄^-）+c（H₂C₂O₄）]
（3）已知所用锂离子电池的正极材料为x g，其中LiCoO₂ 的质量分数为a%，则回收后得到CoC₂O₄•2H₂O 的质量不高于    g．

难度：中等

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5．工业上利用电镀污泥（主要含有Fe₂O₃、CuO、Cr₂O₃及部分难溶杂质）回收铜和铬等金属，回收流程如图1：

已知部分物质沉淀的pH如下表，CaSO₄的溶解度曲线如图2：
物质 Fe³⁺ Cu²⁺ Cr³⁺
开始沉淀pH 2.1 4.7 4.3
完全沉淀pH 3.2 6.7 a
（1）在浸出过程中除了生成Fe₂（SO₄）₃、Cr₂（SO₄）₃外，主要还有    ．
（2）在除铁操作中，需要除去Fe³⁺和CaSO₄，请完成相关操作：
①加入石灰乳调节pH范围是    ，检验Fe³⁺已经除尽的操作是    ；
②将浊液加热到80℃，
（3）写出还原步骤中加入NaHSO₃生成Cu₂O固体反应的离子方程式：    ，此步骤中加入NaHSO₃得到Cu₂O的产率为95%，若NaHSO₃过量，除了浪费试剂外，还会出现的问题是    ．
（4）当离子浓度小于或等于1×10^-5mol•L^-1时可认为沉淀完全，若要使Cr³⁺完全沉淀则要保持c（OH^-）≥    ．[已知：K_sp[Cr（OH）₃]=6.3×10^-31，
3 63
≈4.0]．

难度：中等

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6．钒（V）是重要的战略资源，广泛应用于钢铁、航空、化工等行业．石煤是低品位的含钒矿石，其中钒元素主要以VO₂、V₂O₃、V₂O₅形式存在．工业上以石煤为原料，采用钙化焙烧提钒和钠化焙烧提钒的部分工艺如下：

（注：固体1和溶液1含钒物质的主要成分相同．）
回答下列问题：
（1）“钙化焙烧提钒”工艺中，可能用到的工业设备有    ．
A．离心机        B．焙烧炉       C．离子交换柱        D．分馏塔
（2）“钙化焙烧提钒”工艺中，VO₂、V₂O₃均被氧化为V₂O₅，再与CaO反应．
①由V₂O₃得到Ca（VO₃）₂的化学方程式为    ．在此生产工艺中，CaO可用    替代．
②“浸取”操作中反应的离子方程式为    ．[已知Ca（VO₃）₂在水中的溶解度很小]
③NH₄VO₃焙烧时产生的碱性气体A可循环利用，具体措施是    ．
（3）“钠化焙烧提钒”工艺中，固体1的含钒物质化学式为    ．其焙烧过程需通入空气，反应的气体产物Cl₂、HCl会污染环境，可用    （填化学式）吸收以达到循环利用的目的．
（4）以V₂O₅为原料，通过铝热反应冶炼钒，化学方程式为    ．某石煤中矾元素的含量为1.2%，使用“钠化焙烧提钒”工艺，矾的总回收率为77%，则10t石煤理论上最多可以生产    t金属钒．（计算结果保留2位有效数字）

难度：中等

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7．硫酸锌用于制造立德粉，并用作媒染剂、收敛剂、木材防腐剂等．现欲用氧化锌矿（主要成分为ZnO，另含ZnSiO₃、FeCO₃、CuO等）为原料及以下工艺流程生产ZnSO₄•7H₂O．

（1）步骤Ⅰ的操作是    ，滤渣A的主要成分是    （填化学式）．
（2）步骤Ⅰ加入稀硫酸进行酸浸时，需不断通入高温水蒸气的目的是    ．
（3）步骤Ⅱ中，在pH约为5.1的滤液中加入高锰酸钾，生成Fe（OH）₃和MnO（OH）₂两种沉淀，该反应的离子方程式为    ．
（4）步骤Ⅲ得到的滤液中，金属阳离子是    （填离子符号）．
（5）步骤Ⅳ中的烘干操作需在减压低温条件下进行，其原因是    ．
（6）取28.70g ZnSO₄•7H₂O加热至不同温度，剩余固体的质量变化如下图所示．

680℃时所得固体的化学式为    （填字母序号）．
a．ZnO　b．Zn₃O（SO₄）₂c．ZnSO₄   d．ZnSO₄•H₂O．

难度：中等

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8．化学电池的研究一直是化学工作者研究的热点之一．
I．美国科科家S•鲁宾成功开发锌汞纽扣式电池，以锌和氧化汞溶液为电极材料，氢氧化钾为电解液的原电池，有效地解决电池使用寿命短、易发生漏液等问题．
电池总反应为：Zn+HgO═ZnO+Hg．

（1）该电池的正极反应式是    ．
（2）含汞电池生产企业的污水中会含有一定量的十2价的汞离子，通常采用处理成本较低的硫化物沉淀法，即向污水中投如一定量的硫化钠，反应的离子方程式为    ．
（3）该方法的缺点是产物的颗粒比较小，大部分悬浮于污水中，通常采用一定量的明矾晶体进行后续处理，请解释其原因    ．
Ⅱ．锂离子电池由于轻便、比能量大等优点，成为当今社会最为常见的电池．其中的重要材料磷酸亚铁锂（LiFeP0₄）通常按照如图流程进行生产．
请回答下列问题：
（4）生产过程中“混合搅拌”的目的是    ．气体X的化学式为    ．
（5）请写出一定条件下由LiH₂PO₄生成LiFePO₄的化学方程式    ．当生成LiFePO₄磷酸亚铁锂时，转移的电子数目为    ．
（6）生成LiFeP0₄的过程可能产生一种杂质对电池有致命的影响，则该杂质可能为    ．

难度：中等

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9．硫酸锌可作为食品锌强化剂的原料．工业上常用菱锌矿生产硫酸锌，菱锌矿的主要成分是ZnCO₃，并含少量的Fe₂O₃、FeCO₃MgO、CaO等，生产工艺流程图如下：

（1）将菱锌矿研磨成粉的目的是    ．
（2）完成“氧化除铁”步骤中反应的离子方程式：
□Fe（OH）₂+□    +□    ═□Fe（OH）₃+□CI^-
（3）针铁矿（Goethite）是以德国诗人歌德（Goethe）名字命名的，组成元素是Fe、O和H，摩尔质量为89g．mol^-1，化学式是    ．以Al和NiO（OH）为电极，NaOH溶液为电解液组成一种新型电池，放电时针铁矿转化为Fe（OH）₂，该电池放电反应的化学方程式是
（4）根据下表数据，调节“滤液2”的pH时，理论上可选用的最大区间为    _．
沉淀化学式 Mg（OH）₂ Zn（OH）₂ MgCO₃ CaCO₃
开始沉淀的pH 10.4 6.4 - -
沉淀完全的pH 12.4 8.0 - -
开始溶解的pH - 10.5 - -
Ksp 5.6×10^-12 - 6.8×10^-6 2.8×10^-9
（5）工业上从“滤液3”制取MgO过程中，合适的反应物是    （选填序号）．
a．大理石粉       b．石灰乳       c．纯碱溶液        d．氨水
（6）“滤液4”之后的操作依次为    、    、过滤，洗涤，干燥．
（7）分析图中数据，菱锌矿粉中ZnCO₃ 的质量分数不低于    （用代数式表示）

难度：中等

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10．高纯氧化铁性能稳定，无毒、无臭、无味，是食品、药品、化妆品常用着色剂．某实验小组用工业FeCl₃粗品（含Ca、Mn、Cu等杂质离子）为原料，以萃取剂Y（甲基异丁基甲酮）萃取法制取高纯氧化铁．实验过程中的主要操作步骤如图1：

已知：试剂X是浓盐酸，HCl（浓）+FeCl₃⇌HFeCl₄
请回答下列问题：
（1）据上述实验操作过程判断，如图2，下列实验装置中，没有用到的是    （填序号）

（2）用萃取剂Y萃取的步骤中：
①Ca、Mn、Cu等杂质离子几乎都在     （填“水”或“有机”）相中．
②分液时，为保证液体顺利流下，应先    ，再打开旋塞，待下层液体完全流尽时，关闭悬塞后再从上口倒出上层液体．
（3）制备萃取剂Y（甲基异丁基甲酮）时，其粗产品中含有异丙叉丙酮、4-甲基-2-戌醇、酸性物质等杂质．一般可采用蒸馏法进行提纯．蒸馏时，应将温度计水银球置于    ．蒸馏前，预处理粗产品时，可以先用    洗（填所选试剂对应的字母，下同），后用    洗，最后用    洗．
A．水    B．碳酸氢钠溶液    C．乙醇
（4）下列试剂中，反萃取剂Z的最佳选择是    ，反萃取能发生的原因是    （从化学平衡的角度进行解释）．
A．高纯水    B．盐酸    C．稀硫酸    D．酒精
（5）测定产品中氧化铁的含量需经酸溶、还原为Fe²⁺，然后在酸性条件下用标准K₂Cr₂O₇溶液滴定（还原产物是Cr³⁺，杂质不与K₂Cr₂O₇反应）．现准确称取Wg样品经酸溶、还原为Fe²⁺，用0.1000mol/L的标准溶液进行滴定．
①滴定起始和终点的液面位置如图3，则消耗K₂Cr₂O₇标准溶液体积为    mL．
②产品中氧化铁的含量为    （保留三位有效数字）．
（6）我国早期科技丛书《物理小识•金石类》就有煅烧青矾（又名绿矾，FeSO₄•7H₂O）制氧化铁的记载：“青矾厂气熏人，衣服当之易烂，载木不盛”，据此分析，写出煅烧青矾制氧化铁的化学方程式：    ．

难度：中等

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	Zn²⁺	Mg²⁺	Cu²⁺	Fe³⁺	Fe²⁺
开始沉淀pH	5.9	9.4	4.7	2.7	7.6
完全沉淀pH	8.2	12.4	6.7	3.7	9.6

平行实验次数	1	2	3
0.25g样品消耗硫酸铈标准溶液的体积（mL）	24.35	24.05	23.95

物质	Fe³⁺	Cu²⁺	Cr³⁺
开始沉淀pH	2.1	4.7	4.3
完全沉淀pH	3.2	6.7	a

沉淀化学式	Mg（OH）₂	Zn（OH）₂	MgCO₃	CaCO₃
开始沉淀的pH	10.4	6.4	-	-
沉淀完全的pH	12.4	8.0	-	-
开始溶解的pH	-	10.5	-	-
Ksp	5.6×10^-12	-	6.8×10^-6	2.8×10^-9

pH	1	2	3	4	5	6	7
CuCl产率	70	90	82	78	75	72	70