高考化学 难点剖析 专题09 氧化还原反应在化工流程中的考查练习.doc
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1、1 / 49【2019【2019最新最新】精选高考化学精选高考化学 难点剖析难点剖析 专题专题0909 氧化还原反应在化工流程中的考查练习氧化还原反应在化工流程中的考查练习 1(2018届河南省市第一中学高三第十五次考试)钻(Co)及其化合物在工业上有广泛应用。为从某工业废料中回收钴,某学生设计流程如图(废料中含有Al、Li、Co2O3和Fe2O3等物质)。已知: LiF难溶于水,Li2CO3微溶于水。请回答:(1)写出I中发生反应的化学方程式并用单线桥标记电子转移的方向和数目_。(2)写出步骤中Co2O3与盐酸反应生成Cl2的离子方程式_。(3)步骤II所得废渣的主要成分除了LiF外,还有_
2、。(4)NaF与溶液中的Li+形成LiF沉淀,此反应对步骤IV所起的作用是_。(5)在空气中加热10.98g草酸钴晶体(CoC2O42H2O)样品,受热过程中不同温度范围内分别得到一种固体物质,其质量如下表。己知:M(CoC2O42H2O)=183g/mol。 温度范围/ 固体质量/g150-210 8.82290-3204.82890-920 4.5经测定,加热到210时,固体物质的化学式为_。加热到210-290过程中产生的气体只有CO2,此过程发生反应的化学方程式是_。温度高于890时,固体产物发生分解反应,固体产物为_。【答案】 Co2O3+6H+2Cl-=2Co2+Cl2+3H2O
3、Fe(OH)3 防止锂离子结合碳酸根离子形成碳酸锂沉淀 CoC2O4 3CoC2O4+2O2Co3O4+6CO2 2 / 49CoO【解析】废料经氢氧化钠溶液溶解除去铝,得到钴渣,钴渣经盐酸溶解得浸出液,浸出液中含氯化锂、氯化钴和氯化铁,向浸出液中加入20%的碳酸钠溶液促进Fe3+水解为氢氧化铁沉淀、加入氟化钠溶液沉淀其中的Li+,过滤,再向滤液中加入30%的碳酸钠溶液,把氯化钴转化为碳酸钴沉淀,碳酸钴经盐酸溶解后,再加草酸铵转化为草酸钴晶体,最后将草酸钴高温煅烧得到氧化钴粉末。(4)NaF与溶液中的Li+形成LiF沉淀,因为碳酸锂微溶于水,故此反应对步骤IV所起的作用是防止锂离子结合碳酸根离
4、子形成碳酸锂沉淀。(5)由表中数据可知,加热到210时,10.98g草酸钴晶体(CoC2O42H2O)样品的质量变为8.82g,质量减少了2.16g。结晶水合物受热分解时,通常最先失去结晶水。10.98g草酸钴晶体的物质的量为0.06mol,其中含结晶水0.12mol,其质量恰好为2.16g,所以此时固体物质的化学式为CoC2O4。加热到210-290过程中产生的气体只有CO2,此过程发生反应的化学方程式是3CoC2O4+2O2Co3O4+6CO2。温度高于890时,固体产物Co3O4发生分解反应,固体的质量变为4.5g,其中含0.06mol Co,则产物中n(O)=,所以,此时产物为CoO。
5、2(2018届福建省永安一中、德化一中、漳平一中高三上学期第二次联考)某含氧酸盐X的化学式为ABO3 ;已知在元素周期表中,A、B均为前四周期主族元素,且A位于B的下一周期。(1)若常温下A、B的单质都能与水发生反应,且A的焰色反应为紫色。B在元素周期表中的位置是_。3 / 49下列说法正确的是_(填代号)。aA离子的半径大于B离子的半径 bA、B元素的最高价氧化物对应的水化物都是强电解质cA单质与水反应后溶液的pH比B单质与水反应后溶液的pH大400时,X能发生分解反应生成两种盐,其物质的量之比为1:3,其中一种是无氧酸盐。该反应的化学方程式为_。(2)若含氧酸盐X难溶于水,在空气中易氧化变
6、质;且B元素原子的最外层电子数是其电子层数的2倍。已知X能快速消除自来水中的C1O,则该反应的离子方程式为_(3)若含氧酸盐X能与稀硫酸反应,生成无色、无味的气体。该气体的电子式为_。X可用作防火涂层,其原因是:a高温下X发生分解反应时,吸收大量的热;b_(任写一种)。【答案】 第3周期第VIIA族 bc 4KClO3 KCl+3KClO4 ClO+CaSO3=Cl+CaSO4 生成CO2阻隔空气或生成高熔点的MgO覆盖在可燃物表面a、K+和Cl-的电子层结构相同,电子层结构相同时,核电荷数越大,半径越小,所以K+的半径小于Cl-,故a错误;b、K(A)的最高价氧化物对应的水化物为KOH,属于
7、强碱,是强电解质;Cl(B)的最高价氧化物对应的水化物为HClO4,是最强酸,属于强电解质,故b正确;c、K与水反应生成KOH,所得溶液显强碱性,Cl2与水反应生成盐酸与4 / 49次氯酸,所得溶液显酸性,故pH比较小,故c正确;故选bc。X为KClO3,分解时生成两种盐,其中一种为无氧酸盐,根据元素守恒,该无氧酸盐一定是KCl;KCl为Cl元素升高的产物,则另外一种必为化合价升高的产物。X中K元素化合价不能升高,O化合价若升高产物为氧气,不符合要求。KClO3中Cl化合价为+5,则Cl化合价升高只能被氧化成KClO4。故反应方程式为:4KClO3 KCl+3KClO4;(2)B元素原子的最外
8、层电子数是其电子层数的2倍,则B可能是碳元素或硫元素。若B为碳元素,则X为碳酸盐。A在B的下一周期,则A是第三周期的元素,所以X为MgCO3;MgCO3没有还原性,不能被空气氧化,不符合要求。若B为硫元素,则X为亚硫酸盐,具有强还原性,在空气中易被氧化;A在B的下一周期,则A为第四周期的主族元素,X为CaSO3,难溶于水,符合题意。C1O具有强氧化性,能和CaSO3反应,反应的离子方程式为:ClO+CaSO3=Cl+CaSO4;(3)含氧酸盐ABO3能与稀硫酸反应生成无色无味的气体,可推测ABO3为碳酸盐,所以B为碳元素。A在B元素的下一周期,且为+2价,则A为Mg,即X为MgCO3,气体为C
9、O2。CO2的电子式为:MgCO3在高温条件下分解,能吸收大量的热,且产生CO2和MgO,生成CO2阻隔空气或生成高熔点的MgO覆盖在可燃物表面,所以MgCO3可作防火涂层。3(2018届山东省市高三下学期第二次模拟)碲(Te)为第五周期元素,与氧同主族,其单质和化合物在化工生产等方面具有广泛应用。(1)画出碲的原子结构示意图_。(2)已知TeO2微溶于水,易溶于较浓的强酸和强碱。写出TeO2溶于浓氢氧化钠溶液的离子方程式_。(3)工业上用铜阳极泥(主要成分为Cu2Te,还含有少量的Ag、Au)为原料制备单质碲的工艺流程如下:5 / 49“加压浸出”过程中被氧化的元素为_ (填元素符号),1m
10、olCu2Te被“浸出”时氧化剂得到的电子数为_。“酸浸”时,温度过高会使碲的浸出率降低,原因为_。“还原”过程的化学方程式为_。工业上还可以将铜阳极泥煅烧、碱浸后得到Na2TeO3溶液,然后再通过电解的方法得到单质碲,阴极的电极反应式为_ 。(4)25时,向1molL-1的Na2TeO3溶液中滴加盐酸,当溶液pH约为6时,此时溶液中c(HTeO3-) :c(TeO32-)=_。(H2TeO3 的Ka1=1.010-3,Ka2=2.010-8)【答案】 TeO2+2OH-=TeO32-+H2O Cu、Te 8NA(或4.8161024) 温度升高,盐酸挥发,反应物浓度降低,导致浸出率降低 Te
11、Cl4+2SO2+4H2O=Te+4HCl+2H2SO4 TeO32-+3H2O+4e-=Te +6OH- 50:1【解析】(1)碲(Te)为第五周期元素,与氧同主族,其原子序数为:52,故其原子电子排布为:2 8 18 18 6,原子结构示意图为;(2)已知易溶于较浓的强酸和强碱,这一性质与氧化铝的性质类似,故TeO2溶于浓氢氧化钠溶液的离子方程式为:TeO2+2OH-=TeO32-+H2O;(3)根据流程图:“加压浸出”得到了CuSO4溶液和TeO2,铜阳极泥主要成分为Cu2Te,均为0价,故该过程中Cu和Te被氧气氧化;1molCu2Te被“浸出”时,生成2mol CuSO4 转移4mo
12、l电子和1mol TeO2 转移4mol电子,故1molCu2Te被“浸出”时氧化剂得到的电子数为8NA或4.8161024;“酸浸”时,用浓盐酸将TeO2转化成TeCl4,温度过高,盐酸挥发,反应物浓度降低,导致浸出率降低;6 / 49“还原”过程用SO2将TeCl4还原成单质Te,故该反应的方程式为:TeCl4+2SO2+4H2O=Te+4HCl+2H2SO4;工业上还可以将铜阳极泥煅烧、碱浸后得到Na2TeO3溶液,然后再通过电解Na2TeO3溶液的方法得到单质碲,阴极发生还原反应,有元素化合价要降低,即是Te由+4价降到0价,故电极反应为:TeO32-+3H2O+4e- =Te +6O
13、H-;(4)25时,向1molL-1的Na2TeO3溶液中滴加盐酸,当溶液pH约为6时,c(H+)=10-6mol/L,H2TeO3 的Ka2=2.010-8,故c(HTeO3-) :c(TeO32-)=50:1。4(2018届云南省高三毕业生统测)我国的矿产资源丰富。利用某冶炼废渣(主要成分为二氧化硅和锡、铜、铅、铁的氧化物)回收锡、铜、铅的工艺流程如下图所示:回答下列问题:(1)电炉冶炼时,焦炭的作用是_(填“氧化剂”或“还原剂”),将焦炭粉碎的目的是_。熔剂的主要成分是氟石(CaF2),高温下能与SiO2反应生成两种钙盐,其中之一为 CaSiF6,该反应的化学方程式为_。(2)脱铁后的溶
14、液中含有少量的Sn2+,为减少锡的损失,可用锡、铜、铅、铁多元合金回收处理,反应的离子方程式为_。(3)已知SnO2不溶于稀硫酸。脱铁后氧化焙烧的目的是_。(4)电解CuSO4溶液时,阳极的电极反应式为_。(5)已知H2CO3的一、二级电离常数分别为K1、K2,PbSO4、PbCO3的溶度积常数分别为Ksp(PbSO4)、Ksp(PbCO3)。锡、铅渣中的铅主要以PbSO4存在,脱硫时发生的反应为:PbSO4(s)+HCO3(aq) PbCO3(s)+H+(aq)+SO42-(aq),该反应的平衡常数K=_(用上述已知常数表示)。脱硫后需过滤7 / 49、洗涤再进入下一步工序,检验滤渣是否洗涤
15、干净的方法是_。(6)若该冶炼废渣中锡的质量分数为5%,30t废渣制得精锡lt,则锡的回收率为_。【答案】 还原剂 加快反应速率使反应更充分 3CaF2+3SiO2 CaSiF6+2CaSiO3 Sn2+Fe=Sn+Fe2+ 将Sn、Cu分别氧化为SnO2、CuO,利于浸铜时分离 2H2O-4e-=O2+4H+ 取少量末次洗涤液于试管中,滴加氯化钡溶液,若不出现浑浊,说明滤渣已洗净(合理答案均可) 66.7%程式为Sn2+Fe=Sn+Fe2+;(3)已知SnO2不溶于稀硫酸。脱铁后氧化焙烧的目的是将Sn、Cu分别氧化为SnO2、CuO,利于浸铜时分离;(4)电解CuSO4溶液时,阳极水电离出的
16、氢氧根离子失电子产生氧气,反应的电极反应式为2H2O-4e-=O2+4H+;(5)已知H2CO3的一、二级电离常数分别为K1、K2,PbSO4、PbCO3的溶度积常数分别为Ksp(PbSO4)、Ksp(PbCO3)。锡、铅渣中的铅主要以PbSO4存在,脱硫时发生的反应为PbSO4(s)+HCO3(aq) PbCO3(s)+H+(aq)+SO42+(aq),该反应的平衡常数K=;检验滤渣是否洗涤干净是检验洗涤液中是否含有硫酸根离子,检验的方法是取少量末次洗涤液于试管中,滴加氯化钡溶液,若不出现浑浊,说明滤渣已洗净;(6)若该冶炼废渣中锡的质量分数为5%,30t废渣制得精锡lt,则锡的回收率为。5
17、(2018届山东省山东师范大学附属中学高三下学期第八次模拟)金属镍及其化合物在合金材料及催化剂等方面应用广泛。某矿渣的主要成分是NiFe2O4(铁酸镍)、NiO、FeO、CaO、SiO2等,以下是从该矿渣中回收NiSO4的工艺流程:8 / 49已知:(NH4)2SO4在350以上会分解生成NH3和H2SO4。NiFe2O4在焙烧过程中生成NiSO4、Fe2(SO4)3。(1)焙烧前将矿渣与(NH4)2SO4混合研磨,混合研磨的目的是_。(2)“浸泡”过程中Fe2(SO4)3生成FeO(OH)的离子方程式为_,“浸渣”的成分除Fe2O3,FeO(OH)外还含有_(填化学式)。(3)为保证产品纯度
18、,要检测“浸出液”的总铁量:取一定体积的浸出液,用盐酸酸化后,加入SnC12将Fe3+还原为Fe2+,所需SnC12的物质的量不少于Fe3+物质的量的_倍;除去过量的SnC12后,再用酸性K2Cr2O7标准溶液滴定溶液中的Fe2+,滴定时反应的离子方程式为_。(4)“浸出液”中c(Ca2+)=1.010-3mol,当除钙率达到99时,除钙后的溶液中c(F-)=_molL-1已知Ksp(CaF2)=4.010-11。(5)本工艺中,萃取剂与溶液的体积比(V0VA)对溶液中Ni2+、Fe2+的萃取率影响如图所示,V0VA的最佳取值是_。【答案】 增大接触面积,加快反应速率,使反应更充分 Fe3+2
19、H2OFeO(OH)+3H+ SiO2、CaSO4 0.5 Cr2O72+6Fe2+14H+2Cr3+6Fe3+7H2O 2.0103 0.25【解析】考查化学工艺流程,(1)研磨矿渣和硫酸铵,其目的是增大接触面积,加快反应速率,使反应更充分;(2)浸泡过程中,加入热水,发生的水解反应,即反应方程式为Fe3+2H2O FeO(OH)+3H;根据矿渣中的成分,SiO2不与水反应,即浸渣中含有SiO2,硫酸铵在350以上分解成NH3和H2SO4,CaO与硫酸反应生成CaSO4,CaSO4微溶于水,即浸渣中还含有CaSO4;(3)根据得失电子数目守恒,n(SnCl2)2=n(Fe3)1,得出SnCl
20、2的物质的量不少于Fe3物质的量的0.5倍;利用Fe2的还原性,与K2Cr2O7发生氧化还原反应,即离子反应方程式为Cr2O72+6Fe2+14H=29 / 49Cr3+6Fe3+7H2O ;(4)除钙率达到99%,除钙后,溶液中c(Ca2)=1.01031%molL1=1.0105molL1,则c(F)=2.0103molL1;(5)根据流程图,Fe2被萃取,Ni2不被萃取,因此根据图像,V0/VA的最佳取值为0.25。6(2018届百校联盟TOP20四月联考)电子垃圾中含有大量的废弃塑料和重金属,工业上可以从电子废料(电脑主板和手机废件)中提取大量的金、银和铜,每吨电子废料中能够提取出13
21、0公斤铜,0.45公斤黄金和2公斤白银,提取流程如下:请回答下列问题:(1)“酸溶”过程中,王水与金反应的化学方程式为_。(2)“萃取”过程中,将混合液分离所需要的主要仪器为_,该仪器在使用前必须进行的操作为_。(3)“还原”制备单质Ag的过程中,发生反应的本质是Zn和AgCl在电解质HCl中形成微电池,该过程的总反应为:2AgCl+Zn=2Ag+ZnCl2,则该电池正极的电极反应式为_。(4)滤渣的主要成分为Cu2(OH)2CO3,则“沉铜”过程中发生反应的离子方程式为_。(5)滤液为NaCl、Na2CO3和NaHCO3的混合液,若上述三种物质的物质的量浓度相同,则溶液中各离子浓度的大小顺序
22、为_。(6)根据下表中数据,综合分析工业上进行“还原”过程中所选用的还原剂最好为_。物质价格(元吨-1)双氧水(含30%H2O2)3200绿矾(含99.0%FeSO47H2O)180010 / 49亚硫酸氢钠(含99.5%NaHSO3)2850草酸(含99.0%H2C2O4)3000【答案】 Au+HNO3+4HCl=HAuCl4+2H2O+NO 分液漏斗 检漏 AgCl+e-=Ag+Cl- 2Cu2+ 3CO32-+2H2O= Cu2(OH)2CO3+2HCO3- c(Na+)c(HCO3-)c(Cl-)c(CO32-)c(OH-)c(H+) 草酸根据总反应,得出正极反应式为AgCle=Ag
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