2020版高考化学二轮复习 题型层级练9 化工流程综合分析题（含解析）

题型层级练9化工流程综合分析题(A级)1．下图中反应①是制备SiH4的一种方法，其副产物MgCl2·6NH3是优质的镁资源。回答下列问题：(1)MgCl2·6NH3所含元素的简单离子半径由小到大的顺序(H－除外)：__________________，Mg在元素周期表中的位置：______________________，Mg(OH)2的电子式：__________________。(2)A2B的化学式为______________。反应②的必备条件是________________。上图中可以循环使用的物质有______________________。(3)在一定条件下，由SiH4和CH4反应生成H2和一种固体耐磨材料______________(写化学式)。(4)为实现燃煤脱硫，向煤中加入浆状Mg(OH)2，使燃烧产生的SO2转化为稳定的Mg化合物，写出该反应的化学方程式：____________________。(5)用Mg制成的格氏试剂(RMgBr)常用于有机合成，例如制备醇类化合物的合成路线如下：依据上述信息，写出制备323OHCHCHCHCH所需醛的可能结构简式：______________。解析：(1)MgCl2·6NH3所含元素的简单离子有Mg2＋、Cl－、N3－、H＋，Cl－有3个电子层，四者中离子半径最大，Mg2＋、N3－有2个电子层，且具有相同的电子层结构，核电荷数越大，离子半径越小，则N3－的半径大于Mg2＋的半径，故离子半径由小到大的顺序为r(H＋)r(Mg2＋)r(N3－)r(Cl－)。根据镁的原子结构示意图，可推知镁位于元素周期表的第三周期ⅡA族。Mg(OH)2为离子化合物，其电子式为[H····]－Mg2＋[····H]－。(2)根据反应①，由原子守恒可推知A2B为Mg2Si。可通过电解熔融的MgCl2获得Mg。由题图可知，由MgCl2·6NH3得到的NH3、NH4Cl可以循环用于反应①。(3)由SiH4和CH4反应生成H2和一种固体耐磨材料，显然该耐磨材料为原子晶体SiC。(4)煤燃烧产生的SO2与Mg(OH)2反应生成MgSO3，MgSO3具有还原性，易被空气中的氧气氧化为MgSO4，反应的化学方程式为2Mg(OH)2＋2SO2＋O2===2MgSO4＋2H2O。(5)根据格氏试剂与醛反应合成醇的反应原理，323OHCHCHCHCH可由CH3MgBr与CH3CH2CHO反应制得，也可由CH3CH2MgBr与CH3CHO反应制得，故所需醛的可能结构简式为CH3CH2CHO、CH3CHO。答案：(1)r(H＋)r(Mg2＋)r(N3－)r(Cl－)第三周期ⅡA族[H····]－Mg2＋[····H]－(2)Mg2Si熔融、电解NH3、NH4Cl(3)SiC(4)2Mg(OH)2＋2SO2＋O2===2MgSO4＋2H2O(5)CH3CH2CHO，CH3CHO2．锌及其化合物在生产生活中应用比较广泛。(1)ZnFe2O4是一种性能优良的软磁材料，也是一种催化剂，能催化烯类有机物氧化脱氢等反应。①ZnFe2O4中Fe的化合价是________。②工业上利用反应ZnFe2(C2O4)3·6H2O=====△ZnFe2O4＋2CO2↑＋4CO↑＋6H2O制备ZnFe2O4，该反应中还原产物是________(填化学式)，每生成1molZnFe2O4转移的电子总数是________。(2)工业上利用锌焙砂(主要含ZnO、ZnFe2O4，还含有少量FeO、CuO等杂质)制取金属锌的工艺流程如下：①酸浸时要将锌焙砂粉碎，其目的是提高酸浸效率，为达到这一目的，还可采用的措施是________________________(任答一条)。写出ZnFe2O4溶于酸的离子方程式________________________________________________________________________________________________________________________________________________。②净化Ⅰ中H2O2参与反应的离子方程式为________________________________________________________________________________________________________________________________________________。③净化Ⅱ中Y的主要成分是________(填化学式)。(3)利用锌锰电池在800～1000℃时电解TiO2可制得金属钛，装置如图所示。图中a电极的材料为________，阴极的电极反应式为________________________________________________________________________。解析：(1)①ZnFe2O4中Zn是＋2价，O是－2价，根据化合物中正负价代数和为0可知Fe的化合价是＋3价。②反应中Fe元素化合价从＋2价升高到＋3价，碳元素化合价从＋3价部分降低到＋2价，部分升高到＋4价，所以还原产物是CO；根据方程式可知每生成1molZnFe2O4转移的电子的物质的量是4mol，总数是4NA(或2.408×1024)。(2)将锌焙砂(主要含ZnO、ZnFe2O4，还含有少量FeO、CuO等氧化物杂质)酸浸，发生反应ZnFe2O4＋8H＋===2Fe3＋＋Zn2＋＋4H2O、ZnO＋2H＋===Zn2＋＋H2O、FeO＋2H＋===Fe2＋＋H2O、CuO＋2H＋===Cu2＋＋H2O，向溶液中加入双氧水，发生反应2Fe2＋＋2H＋＋H2O2===2Fe3＋＋2H2O，调节溶液的pH将Fe3＋转化为Fe(OH)3沉淀，调节溶液pH时不能引进新的杂质，可以用ZnO，所以X为ZnO，然后向溶液中加入ZnS，发生反应Cu2＋＋ZnS===Zn2＋＋CuS，然后过滤，所以Y中含有CuS，最后电解得到Zn。①酸浸时要将锌焙砂粉碎，其目的是提高酸浸效率，为达到这一目的，还可以采用的措施是增大硫酸的浓度或升高温度、搅拌等。ZnFe2O4溶于酸的离子方程式为ZnFe2O4＋8H＋===2Fe3＋＋Zn2＋＋4H2O。②净化Ⅰ中H2O2参与反应的离子方程式为2Fe2＋＋2H＋＋H2O2===2Fe3＋＋2H2O；③由于ZnS过量，则净化Ⅱ中Y的主要成分是CuS、ZnS。(3)a电极产生Ti，是阴极，所以a电极是负极，其电极材料为锌，阴极是二氧化钛得到电子，电极反应式为TiO2＋4e－===Ti＋2O2－。答案：(1)①＋3②CO4NA(或2.408×1024)(2)①适当增大c(H＋)(或升高温度、搅拌等其他合理答案)ZnFe2O4＋8H＋===2Fe3＋＋Zn2＋＋4H2O②H2O2＋2Fe2＋＋2H＋===2Fe3＋＋2H2O③CuS、ZnS(3)锌(或Zn)TiO2＋4e－===Ti＋2O2－3．铝是应用广泛的金属。以铝土矿(主要成分为Al2O3，含SiO2和Fe2O3等杂质)为原料制备铝的一种工艺流程如下：注：SiO2在“碱溶”时转化为铝硅酸钠沉淀。(1)“碱溶”时生成偏铝酸钠的离子方程式为______________________________________。(2)向“过滤Ⅰ”所得滤液中加入NaHCO3溶液，溶液的pH________(填“增大”、“不变”或“减小”)。(3)“电解Ⅰ”是电解熔融Al2O3，电解过程中作阳极的石墨易消耗，原因是________________________________________________________________________。(4)“电解Ⅱ”是电解Na2CO3溶液，原理如图所示。阳极的电极反应式为______________________________，阴极产生的物质A的化学式为________。(5)铝粉在1000℃时可与N2反应制备AlN。在铝粉中添加少量NH4Cl固体并充分混合，有利于AlN的制备，其主要原因是________________________________________________________________________。解析：(1)“碱溶”时，Al2O3与NaOH反应生成NaAlO2和H2O，注意离子方程式。(2)“过滤Ⅰ”所得滤液为NaAlO2溶液，加入NaHCO3溶液，过滤Ⅱ后电解的是Na2CO3溶液，说明溶液的溶质由NaAlO2变为Na2CO3，发生反应AlO－2＋HCO－3＋H2O===Al(OH)3↓＋CO2－3，说明AlO－2结合H＋能力强于CO2－3，即其水解能力强，说明碱性NaAlO2Na2CO3，溶液的pH减小。(3)电解Al2O3，阳极O2－放电生成O2，石墨(C)电极会被O2氧化。(4)阳极溶液中的阴离子即水中的OH－放电生成O2(图示)及H＋(2H2O－4e－===O2↑＋4H＋)，H＋与CO2－3结合生成HCO－3(CO2－3＋H＋===HCO－3，由图阳极区Na2CO3转化为NaHCO3)，写出总反应：4CO2－3＋2H2O－4e－===4HCO－3＋O2↑。阴极，水中的H＋放电生成H2。(5)NH4Cl加热时分解生成HCl和NH3，HCl可以破坏铝表面的氧化膜，有利于反应进行。答案：(1)Al2O3＋2OH－===2AlO－2＋H2O(2)减小(3)石墨电极被阳极上产生的O2氧化(4)4CO2－3＋2H2O－4e－===4HCO－3＋O2↑H2(5)NH4Cl分解产生的HCl能够破坏Al表面的Al2O3薄膜(B级)4．用金属钴板(含少量Fe、Ni)制备应用广泛的氯化钴的工艺流程如图所示：注：钴与盐酸反应极慢，需加入催化剂硝酸才可能进行实际生产。有关钴、镍和铁的化合物的性质如表：化学式沉淀完全时的pH相关反应Co(OH)29.4Co＋2HCl===CoCl2＋H2↑Co2＋＋2NH3·H2O===Co(OH)2↓＋2NH＋4Co2＋＋2H22＋2H＋Ni＋2HCl===NiCl2＋H2↑Ni2＋＋6NH3·H2O===[Ni(NH3)6]2＋＋6H2OFe(OH)29.6Fe(OH)33.7(1)“除镍”步骤中，氨水用量对反应收率的影响如表：加氨水调pH收率/%Ni2＋含量/%998.10.089.5980.051097.60.00510.3940.005从表中数据可知，当pH调节至x＝________时，除镍效果最好。(2)“除镍”步骤必须控制在一定的时间内完成，否则沉淀中将有部分Co(OH)2转化为Co(OH)3，此反应的化学方程式为________________________________________________________________________。(3)“除铁”步骤中加入双氧水发生反应的离子方程式是________________________________________________________________________。(4)“除铁”步骤中加入的纯碱的作用是________________________________________________________________________________________________________________________________________________。(5)在“调pH”步骤中，加盐酸的作用是________________________________________________________________________________________________________________________________________________。(6)已知25℃时，Ksp[Fe(OH)3]