发布时间 : 星期六 文章2020年高考化学一轮复习 一遍过 专题11 化工流程(一)(金属)(含解析)更新完毕开始阅读5c5466102dc58bd63186bceb19e8b8f67d1cef42
化铝、氧化铁等），生产碱式硫酸铁的部分工艺如下：
已知：部分阳离子以氢氧化物形式沉淀时溶液的pH见下表：
（1）反应I中发生的氧化还原反应的离子方程式是__________。 （2）反应II中加入NaHCO3调节体系的pH在____范围内。
（3）反应III中生成的气体遇空气变红棕色，则III中发生反应的离子方程式是_________ 。 （4）反应III中通入氧气可减少NaNO2的用量，若消耗1mol氧气可节约n(NaNO2)=____mol。
（5）用硫酸可知体系的pH。若硫酸加入量过小，溶液生成沉淀；若硫酸加入量过大，不利于产品形成，用化学平衡移动原理分析其原因是_________。
（6）碱式硫酸铁溶于水后生成的Fe(OH)2+离子可发生水解生成Fe2(OH)42+聚合离子，该水解反应的离子方程式是____________。
【答案】（1）Fe+2H+=Fe2++H2↑；Fe+2Fe3+=3Fe2+；（2）4.4—7.5 ； （3）Fe+NO2+2H=Fe+NO↑+H2O；（4）4； （5）Fe+3H2O
3+2+
-+
3+
Fe(OH)3+3H，若硫酸量过小，c(H)过低，平衡正向移动，会生成Fe(OH)3沉淀；若硫酸
-
++
加入量过大，平衡逆向移动，溶液中c(OH)过小，不利于产物形成； （6）2Fe(OH)2++2H2O【解析】
试题分析：（1）氧化铝、氧化铁与硫酸反应产生硫酸铝、硫酸铁，硫酸铁与Fe发生氧化还原反应：Fe+2Fe=3Fe；过量的铁粉与硫酸反应产生硫酸亚铁和氢气，所以反应I中发生的氧化还原反应的离子方程式是Fe+2H=Fe+H2↑；Fe+2Fe=3Fe；（2）经过反应I后的溶液中含有Al、Fe，为了使杂质离子Al
+
2+
3+
2+
3+
2+
3+
3+
2+
Fe2(OH)42++2H+
除去，又不使溶液中的Fe3+变为沉淀出去，要加入NaHCO3调节体系的pH在在4.4—7.5 ；范围内；这时形成Al(OH)3沉淀，将其过滤除去，向滤液中加入NaNO2、硫酸，发生氧化还原反应：Fe2++NO2-+2H+=Fe3++NO↑+H2O；（4）根据得失电子数目相等，由于1mol的NaNO2在反应中可以得到1mol电子，1mol氧气能够得到4mol的电子，所以反应III中通入氧气可减少NaNO2的用量，若消耗1mol氧气可节约n(NaNO2)=4mol。（5）用硫酸可知体系的pH。若硫酸加入量过小，溶液生成沉淀；若硫酸加入量过大，不利于产品形成，这是由于Fe3+
17
在溶液中会发生水解反应：Fe+3H2O
3+
Fe(OH)3+3H，若硫酸量过小，c(H)过低，平衡正向移动，会生成
++
Fe(OH)3沉淀；若硫酸加入量过大，平衡逆向移动，溶液中c(OH-)过小，不利于产物形成；（6）碱式硫酸铁溶于水后生成的Fe(OH)2+离子可发生水解反应生成Fe2(OH)42+聚合离子，则该水解反应的离子方程式是2Fe(OH)2++2H2O
Fe2(OH)42++2H+。
14．（16分）纳米TiO2具有独特的光催化性、优异的颜色效应以及紫外线屏蔽等功能，在光催化剂、化妆品、抗紫外线吸收剂、功能陶瓷、气敏传感器件等方面具有广阔的应用前景。工业上用钛铁精矿（FeTiO3）提炼TiO2的工艺流程如下：
（1）写出硫酸酸浸溶解钛铁精矿的离子方程式 ，酸浸时为了提高浸出率，可以采取的措施为 。
（2）钛铁精矿后冷却、结晶得到的副产物A为 ，结晶析出A时，为保持较高的酸度不能加水，其原因可能为 。
（3）滤液水解时往往需加大量水稀释同时加热，其目的是 。 （4）上述工艺流程中体现绿色化学理念的是 。
（5）工业上将TiO2和炭粉混合加热氯化生成的TiCl4，然后在高温下用金属镁还原TiCl4得到金属钛，写出TiO2制备Ti的化学方程式： 。
【答案】⑴FeTiO3＋6H＋＝Fe2＋＋Ti4＋＋3H2O(2分) 增大硫酸浓度或加热升高温度或边加硫酸边搅拦或增加浸出时间等(2分)
⑵FeSO4·7H2O(2分) 防止Ti(SO4)2水解、减少FeSO4·7H2O的溶解量(2分) ⑶促进Ti水解趋于完全，得到更多的H2TiO3沉淀。(2分) ⑷水解得到的稀硫酸可以循环使用(2分) ⑸TiO2＋2C＋2Cl2【解析】
⑴FeTiO3中Fe、Ti分别显＋2、＋4价，溶于硫酸得到对应的硫酸盐，因此方程式为FeTiO3＋6H＋＝Fe2＋＋Ti4＋＋3H2O。要提高浸出率，则可以从影响反应速率的角度分析，即可通过增大硫酸浓度或加热升高温度或边加硫酸边搅拦或增加浸出时间等。
⑵根据（1）正的方程式可知，反应中有硫酸亚铁生成，结晶即得到FeSO4·7H2O，所以副产物A为硫酸亚铁溶液结晶得到的FeSO4·7H2O。结晶时不能加水，是为了防止Ti(SO4)2水解、减少FeSO4·7H2O的溶解量。
18
4＋
TiCl4＋2CO(2分)、TiCl4＋2MgTi＋2MgCl2(2分)
⑶稀释能增加水解程度，同时水解反应受吸热反应，升高温度增大水解程度。所以滤液水解时往往需加大量水稀释同时加热，主要是促进Ti4＋水解趋于完全，得到更多的H2TiO3沉淀。 ⑷该工艺流程中硫酸可以循环使用，体现绿色化学理念。 （5）碳粉在高温下生成物应是CO，方程式为TiO2＋2C＋2Cl2生置换反应，方程式为TiCl4＋2Mg
Ti＋2MgCl2。
TiCl4＋2CO。镁在高温下和四氯化钛发
15．2018年第十二届中国国际航空航天博览会于11月6日至11日在珠海举行。银铜合金广泛用于航空工业，从银铜合金的切割废料中回收银并制备铜化工产品的工艺如下：
注：Al(OH)3和Cu(OH)2开始分解的温度分别为450℃和80℃。
（1）电解精炼银时，粗银作______极，另一电极上的电极反应式为____________。 （2）加快渣料(含少量银)溶于稀H2SO4的速率的措施有________、________(写出两种)。
（3）滤渣A与稀HNO3反应，产生的气体在空气中迅速变为红棕色，滤渣A与稀HNO3反应的离子方程式为__________。
（4）煮沸CuSO4混合溶液的过程中，得到固体B，则固体B的组成为______；在生成固体B的过程中，需控制NaOH的加入量，若NaOH过量，则因过量引起的反应的离子方程式为___________。
（5）硫酸铜溶液可用于浸取硫铁矿中的铁元素，浸取时发生复杂的氧化还原反应。反应体系中除CuSO4和FeS2外，还有H2SO4、Cu2S、FeSO4和H2O，下列对该反应的分析正确的是______(填字母代号)。 A．氧化剂为CuSO4和FeS2 B．反应后溶液的pH降低 C．被氧化的FeS2只占总量的30% D．每转移2 mol电子消耗3 mol CuSO4
【答案】阳 Ag++e-=Ag 增大硫酸浓度 升高温度或粉碎或搅拌等 3Ag+4HNO3(稀) =3AgNO3+NO↑+2H2O Al（OH）3和CuO Al（OH）3+OH-=AlO2-+2H2O ABC 【解析】 【分析】
由工艺流程图可知，废料在空气中熔炼时，Cu被氧化，滤渣中含有CuO及少量Ag，向滤渣中加入硫酸进行酸浸，CuO与硫酸反应，过滤得到硫酸铜溶液（含有硫酸），滤渣A为Ag；向滤液中加入硫酸铝、氢氧化钠，
19
得到氢氧化铝、氢氧化铜，灼烧中会得到CuO、Al2O3，二者反应得到CuAlO2。 【详解】
（1）电镀法精炼银时，粗银为阳极，精银为阴极，阳极上失电子变成离子进入溶液了：Ag-e-=Ag+，阴极银离子得到电子形成单质银：Ag++e-=Ag，故答案为：阳；Ag++e-=Ag；
（2）加快渣料(含少量银)溶于稀H2SO4的速率，可采用增大硫酸浓度、升高反应温度、粉碎渣料增大固体表面积或搅拌等措施，故答案为：增大硫酸浓度；升高温度或粉碎或搅拌等；
（3）滤渣A的主要成分是Ag，稀硝酸是氧化性酸，能与银反应生成硝酸银、一氧化氮无色气体和水，反应的化学方程式为3Ag+4HNO3(稀) =3AgNO3+NO↑+2H2O，故答案为：3Ag+4HNO3(稀) =3AgNO3+NO↑+2H2O； （4）未煮沸CuSO4混合溶液之前是，加入硫酸铝溶液和氢氧化钠溶液得到Cu（OH）2沉淀和Al（OH）3沉淀的化合物，由信息可知Al（OH）3和Cu（OH）2开始分解的温度分别为450℃和80℃，则煮沸后Cu（OH）2分解产生氧化铜，可知固体B的组成为Al（OH）3和CuO；氢氧化铝是两性氢氧化物，能与氢氧化钠溶液反应生成偏铝酸钠和水，反应的化学方程式为：Al（OH）3+NaOH=NaAlO2+2H2O，故答案为：Al（OH）3和CuO；Al（OH）3+OH-=AlO2-+2H2O；
(5) 由反应体系中元素化合价的变化可知，反应物为CuSO4、FeS2和H2O，生成物为Cu2S、FeSO4和H2SO4，反应的化学方程式为14CuSO4+5FeS2+12H2O═7Cu2S+5FeSO4+12H2SO4。
A、反应中，Cu元素的化合价由+2降低为+1，部分S元素的化合价由-1降低到-2，部分S元素的化合价由-1升高到+6价，则Cu2S只是还原产物，FeS2既是作氧化剂，又做还原剂，故正确；
B、由反应的化学方程式为14CuSO4+5FeS2+12H2O═7Cu2S+5FeSO4+12H2SO4可知，反应中有硫酸生成，反应后溶液的pH降低，故正确；
C、由反应的化学方程式可知，10个S原子中，有3个S原子失去电子，7个S原子得到电子，即被氧化的硫与被还原的硫的物质的量比为3:7，则被氧化的FeS2只占总量的30%，故正确；
D、由反应的化学方程式可知，14mol硫酸铜氧化1molFeS2，4molFeS2中有3.5mol是氧化剂，0.5mol是还原剂，反应中转移21mol电子，则转移2 mol电子消耗mol CuSO4，故错误； ABC正确，故答案为：ABC。
16．以红土镍矿(主要含有Fe2O3、FeO、NiO、SiO2等)为原料，获取净水剂黄钠铁矾[NaFe(SO4)2(OH)6]和纳米镍粉的部分工艺流程如下：
20