2021版高考化学一轮复习素养提升专项练习题3（含解析）

2021版高考化学一轮复习素养提升专项练习题2（含解析）

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2021版高考化学一轮复习素养提升专项练习题3（含解析）

1.(2020·济南模拟)由硫铁矿(主要成分:FeS₂和SiO₂)为主要原料得到绿矾(FeSO₄·7H₂O)的流程如下:

 

下列说法不正确的是 (  )

A.过程1废气中含SO₂

B.过程2试剂a为稀硫酸

C.过程3离子方程式为2Fe³⁺+SO₂+2H₂O2Fe²⁺+S+4H⁺

D.过程4将溶液加热到有较多固体析出,再用余热将液体蒸干,可得纯净绿矾

【解析】选D。硫铁矿高温煅烧后的烧渣中含Fe₂O₃和SiO₂,Fe₂O₃能溶于硫酸,溶液中含Fe³⁺,过程2过滤除去二氧化硅,滤液中通入SO₂,生成FeSO₄,过程4为蒸发浓缩、冷却结晶析出绿矾。过程1的废气中含SO₂,A正确;因绿矾的酸根离子为硫酸根离子,则过程2用硫酸来溶解烧渣,B正确;过程3中二氧化硫将铁离子还原生成硫酸亚铁,离子方程式为2Fe³⁺+SO₂+2H₂O2Fe²⁺+S+4H⁺,C正确;过程4,将溶液加热到有较多固体析出,再用余热将液体蒸干,蒸干时绿矾受热失去结晶水,得不到纯净绿矾,D错误。

2.工业上用含有少量氧化铁杂质的废铜粉为原料,制取硫酸铜的主要过程如图所示:

 

下列有关说法不正确的是 (  )

A.“过量酸”不适合用硝酸或浓硫酸,固体B可以用CuO、Cu(OH)₂或Cu₂(OH)₂CO₃

B.通入的气体A可以是O₂或Cl₂

C.通入气体A之前的混合溶液中存在的阳离子是Fe²⁺、Cu²⁺、H⁺

D.将从溶液中得到的硫酸铜晶体在空气中加热,可制得无水硫酸铜

【解析】选B。制取硫酸铜,“过量酸”应为稀硫酸,若用硝酸,会引入硝酸铜杂质;若用浓硫酸,会产生SO₂污染空气,加入固体B的作用是调节溶液的pH,使Fe³⁺变为沉淀而除去,为了不引入新的杂质,可选用CuO、Cu(OH)₂或Cu₂(OH)₂CO₃,A正确;向混合溶液中通入气体A的作用是将溶液中的亚铁离子氧化为铁离子,气体A为O₂,若用Cl₂会引入氯化铜杂质,B错误;废铜粉与稀硫酸反应:Fe₂O₃+6H⁺2Fe³⁺+3H₂O,2Fe³⁺+Cu2Fe²⁺+Cu²⁺,由于稀硫酸过量,因此通入气体A之前混合溶液中存在的阳离子为Fe²⁺、Cu²⁺、H⁺,C正确;将从溶液中得到的硫酸铜晶体在空气中加热,晶体将失去结晶水,得到无水硫酸铜,D正确。

3.以工业生产硼砂所得废渣硼镁泥为原料制取MgSO₄·7H₂O的过程如图所示:

 

硼镁泥的主要成分如下表:

MgO	SiO2	FeO、Fe2O3	CaO	Al2O3	B2O3
30%～ 40%	20%～ 25%	5%～ 15%	2%～ 3%	1%～ 2%	1%～ 2%

回答下列问题:

(1)“酸解”时应该加入的酸是________,“滤渣1”中主要含有________(写化学式)。 

(2)“除杂”时加入次氯酸钙、氧化镁的作用分别是________________、__________________。 

(3)判断“除杂”基本完成的检验方法是 ___________________________。 

(4)分离滤渣3应趁热过滤的原因是 ________________________________。 

【解析】(1)流程制备的是MgSO₄·7H₂O,为了不引入杂质,因此所用的酸是硫酸;根据硼镁泥的成分,SiO₂不与硫酸反应,因此滤渣1为SiO₂;

(2)硼镁泥中含有FeO,与硫酸反应后生成FeSO₄,次氯酸钙具有强氧化性,能把Fe²⁺氧化成Fe³⁺,氧化镁的作用是调节pH,使Al³⁺和Fe³⁺以氢氧化物形式沉淀出来,除去Fe³⁺和Al³⁺;

(3)除杂是除去的Fe³⁺和Al³⁺,因此验证Fe³⁺就行,方法是取滤液将其酸化后滴加KSCN溶液,若溶液未变红,则说明除杂完全;

(4)防止MgSO₄·7H₂O结晶析出。

答案:(1)H₂SO₄ SiO₂

(2)将Fe²⁺氧化为Fe³⁺ 调节溶液pH,使Fe³⁺、Al³⁺以氢氧化物沉淀的形式除去

(3)取滤液将其酸化后滴加KSCN溶液,若溶液未变红,则说明除杂完全

(4)防止MgSO₄·7H₂O结晶析出

4.硫酸厂烧渣(主要成分是Fe₂O₃,其次含少量的SiO₂和FeS)经回收处理可制得绿矾(FeSO₄·7H₂O)和一种重要的水处理剂聚铁胶体[Fe(OH)SO₄]_n,上述生产工艺流程如下:

 

请通过分析回答下列相关问题:

(1)操作Ⅰ的名称是________。 

(2)灼烧产生的尾气对大气有污染,因此工业生产中必须进行回收处理,下列方法可行的是__________。 

A.直接用水吸收

B.用氨水吸收

C.用浓硫酸吸收

D.与空气混合用石灰石粉末悬浊液吸收

(3)操作Ⅲ经蒸发浓缩、______、过滤、________、干燥等。 

(4)在由溶液X制聚铁胶体过程中①调节pH及②控制温度的目的是______________________。 

(5)检验溶液X中金属阳离子所加试剂是________,其现象是____________________ 。 

(6)溶液X转化为溶液Y需加入一种常见物质是________。 

(7)在反应釜中FeS、O₂及稀硫酸反应生成硫酸铁等物质,则反应的离子方程式是 __________________________________________。 

【解析】(1)操作Ⅰ将固体和液体分离,是过滤;

(2)烧渣中含有FeS,燃烧生成SO₂,污染空气,SO₂用碱液吸收,直接用水吸收,效果差,A不可行;用氨水吸收,效果好,B可行;浓硫酸与SO₂不反应,C不可行;与空气混合用石灰石粉末悬浊液吸收可以转化为石膏,D可行。(3)操作Ⅲ从溶液中得到绿矾晶体,经过蒸发浓缩、冷却结晶、过滤、洗涤、干燥等。(4)Fe³⁺易水解形成胶体,在由溶液X制聚铁胶体过程中①调节pH及②控制温度的目的是促使Fe³⁺充分水解并形成聚铁胶体;(5)溶液X中金属阳离子是铁离子,检验所加试剂是KSCN溶液,其现象是溶液变为红色;(6)溶液X转化为溶液Y是将铁离子还原为亚铁离子,在不引入杂质的情况下,最好加入铁粉;(7)在反应釜中FeS、O₂及稀硫酸反应生成硫酸铁、硫单质和水,其反应的离子方程式是4FeS+ 3O₂ + 12H⁺4Fe³⁺+4S↓+6H₂O。

答案:(1)过滤 (2)BD

(3)冷却结晶 洗涤

(4)促使Fe³⁺充分水解并形成聚铁胶体

(5)KSCN溶液 溶液变为红色 (6)Fe(或铁粉)

(7)4FeS+3O₂+12H⁺4Fe³⁺+4S↓+6H₂O

5.金属钴是一种非常稀缺的战略资源,工业上通过电解法从中回收钴,废旧硬质合金刀具主要含碳化钨(WC)、金属钴(Co)及少量杂质铁。工艺流程简图如下:

 

已知:

金属离子	开始沉淀pH	沉淀完全pH
Co2+	5.6	9.5
Fe2+	7.6	9.7
Fe3+	2.7	3.7

请回答下列问题:

(1)净化过程加双氧水的目的是______________________。 

(2)通氨气的目的是调节溶液的pH,除去铁元素。由表中的数据可知,理论上可选择的pH最大范围是________。 

(3)加入NH₄HCO₃溶液发生反应的离子方程式是 ______________________。 

(4)实验室洗涤过滤得到CoCO₃沉淀的操作是 ______________________。 

(5)CoCO₃焙烧的化学方程式为________________________________。 

【解析】(1)净化过程加双氧水的目的是将Fe²⁺氧化成Fe³⁺,便于除去铁元素。

(2)根据题表中数据可知,控制pH范围为3.7～5.6,可以使Fe³⁺沉淀完全,而Co²⁺不沉淀。(3)根据工艺流程简图可知,加入NH₄HCO₃溶液,Co²⁺转化为CoCO₃,离子方程式为2HC+Co²⁺CoCO₃↓+CO₂↑+H₂O。(4)实验室洗涤过滤得到CoCO₃沉淀的操作为向过滤器中注入蒸馏水,没过沉淀,待液体滤出,重复操作2～3次。(5)CoCO₃焙烧时转化为Co₂O₃,化学方程式为4CoCO₃+O₂2Co₂O₃+4CO₂。

答案:(1)将Fe²⁺氧化成Fe³⁺ (2)3.7～5.6

(3)2HC+Co²⁺CoCO₃↓+CO₂↑+H₂O

2021版高考化学一轮复习素养提升专项练习题1（含解析）

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(4)向过滤器中注入蒸馏水,没过沉淀,待液体滤出后,重复操作2～3次

(5)4CoCO₃+O₂2Co₂O₃+4CO₂

6.(2019·卫辉模拟)硫酸镍是一种重要的化工中间体,是镍行业研究的热点。一种以石油化工中废镍催化剂(主要成分为NiCO₃和SiO₂,含少量Fe₂O₃、Cr₂O₃)为原料制备硫酸镍的工业流程如下:

 

已知:① NiS、Ni(OH)₂、Cr(OH)₃均难溶于水,Cr(OH)₃是两性氢氧化物,过量的氢氧化钠与氢氧化铬反应生成偏铬酸钠。

②Fe(OH)₃不溶于NH₄Cl-氨水的混合液,Ni(OH)₂溶于NH₄Cl-氨水的混合液生成[Ni(NH₃)₆]²⁺。

③离子浓度≤10^-5 mol·L^-1时,离子沉淀完全。

请回答下列问题:

(1)“酸溶”时应先将废镍催化剂粉碎,再与20%硫酸在100 ℃下反应2小时,该操作的目的为________________________________。 

(2)“滤渣Ⅰ”主要成分在工业上的用途为__________________(写1种即可),NH₄Cl的电子式为__________________。 

(3)“一次碱析”时,加入的NaOH溶液需过量,则含铬微粒发生反应的离子方程式为__________________________________________。 

(4)“氨解”的目的为________________________________, “净化”时加入的H₂S的目的是将镍元素转化为NiS沉淀,对应的离子方程式为______________

____________________________。 

(5)“氧化”时发生反应的离子方程式为 ______________________。 

(6)“二次碱析”时,若使溶液中的Ni²⁺沉淀完全,则需维持c(OH^–)不低于________。(已知Ni(OH)₂的K_sp=2×10^-15, ≈1.4)。 

(7)工业上利用电解法处理含氯化镍的酸性废水并得到单质Ni的原理如图所示。下列说法不正确的是________。 

 

已知:①Ni²⁺在弱酸性溶液中发生水解;

②氧化性:Ni²⁺(高浓度)>H⁺>Ni²⁺(低浓度)。

A.碳棒上发生的电极反应:4OH^–-4e^–O₂↑+2H₂O

B.电解过程中,B中NaCl溶液的物质的量浓度将不断减小

C.为了提高Ni的产率,电解过程中需要控制废水pH

D.若将图中阳离子膜去掉,将A、B两室合并,则电解反应总方程式发生改变

【解析】(1)“酸溶”时应先将废镍催化剂粉碎,再与20%硫酸在100 ℃下反应2小时,是为了增大接触面积,加快反应速率,提高镍元素的浸出率。

(2)二氧化硅不溶于稀硫酸,则“滤渣Ⅰ”主要成分是二氧化硅, 二氧化硅主要应用于制玻璃或制光导纤维;NH₄Cl中既含离子键又含共价键,是离子化合物,电子式为[H]⁺]^–。

(3)根据信息可知,Cr(OH)₃是两性氢氧化物,性质类似于氢氧化铝,铬离子与少量氢氧化钠反应生成氢氧化铬,若氢氧化钠过量,则过量的氢氧化钠与氢氧化铬继续反应生成偏铬酸钠,Cr³⁺+4OH^–Cr+2H₂O。

(4)废镍催化剂中的铁元素在“一次碱析”时转化为氢氧化铁,由于Fe(OH)₃不溶于NH₄Cl-氨水的混合液,Ni(OH)₂溶于NH₄Cl-氨水的混合液生成]²⁺,则 “氨解”的目的是实现镍元素和铁元素的分离;“净化”时加入H₂S,H₂S与]²⁺发生反应生成NiS沉淀,离子方程式为[Ni(NH₃)₆]²⁺+H₂SNiS↓+2N+4NH₃↑。

(5)“氧化”时发生的反应是稀硝酸和NiS的反应,根据流程图反应生成S,则稀硝酸中的氮元素由+5价降低到+2价生成NO,NiS中的硫元素由-2价升高到0价生成硫单质,根据得失电子守恒、电荷守恒和原子守恒,反应的离子方程式为3NiS+8H⁺+2N3Ni²⁺+2NO↑+3S↓+4H₂O。

(6)氢氧化镍中存在溶解平衡,K_sp = c(Ni^{2 +})c²(OH^–)。根据信息离子浓度≤10^-5mol·L^-1时,离子沉淀完全,则2×10^-15=10^-5×c²(OH^–),c(OH^–)=1.4×10^-5mol·L^-1。

(7)由图知,碳棒与电源正极相连是电解池的阳极,电极反应为4OH^–-4e^–2H₂O+O₂↑,A正确;镀镍铁棒与电源负极相连是电解池的阴极,电极反应为Ni²⁺+2e^–Ni,电解过程中为平衡A、C中的电荷,A中的Na⁺和C中的Cl^–分别通过阳离子膜和阴离子膜移向B中,这使B中NaCl溶液的物质的量浓度不断增大,B错误;因Ni²⁺在弱酸性溶液中易发生水解;氧化性Ni²⁺(高浓度)>H⁺>Ni²⁺(低浓度),为了提高Ni的产率,电解过程中需要控制废水pH,C正确;若将图中阳离子膜去掉,由于放电顺序Cl^–>OH^–,则Cl^–移向阳极放电:2Cl^–-2e^–Cl₂↑,电解反应总方程式会发生改变,D正确。

答案:(1)加快反应速率,提高镍元素的浸出率

(2)制玻璃或制光导纤维 [H]⁺]^–

(3)Cr³⁺+4OH^–Cr+2H₂O

(4)实现镍元素和铁元素的分离

[Ni(NH₃)₆]²⁺+H₂SNiS↓+2N+4NH₃↑

(5)3NiS+8H⁺+2N3Ni²⁺+2NO↑+3S↓+4H₂O (6)1.4×10^-5 mol·L^-1 (7)B

7.(2020·广州模拟)As₂O₃在医药、电子等领域有重要应用。某含砷元素(As)的工业废水经如下流程转化为粗As₂O₃。

 

图1

(1)“碱浸”的离子方程式________________________________。(任写一个) 

(2)通入氧气的作用________________________________。 

(3)“沉砷”是将砷元素转化为Ca₅(AsO₄)₃OH沉淀,发生的主要反应:

a.Ca(OH)₂(s)Ca²⁺(aq)+2OH^–(aq) ΔH<0>

b.5Ca²⁺+OH^–+3AsCa₅(AsO₄)₃OH ΔH>0

研究表明:“沉砷”的最佳温度是85 ℃。高于85 ℃后,随温度升高,沉淀率下降,其原因是____________________________________________________。 

(4)“还原”过程反应的化学方程式是________________________________。 

(5)“还原”后加热溶液,H₃AsO₃分解为As₂O₃,同时结晶得到粗As₂O₃。As₂O₃在不同温度和不同浓度硫酸中的溶解度(S)曲线如图所示。为了提高粗As₂O₃的沉淀率,“结晶”过程进行的操作是________。 

 

(6)下列说法中,正确的是________(填字母)。 

a.粗As₂O₃中含有 CaSO₄

b.工业生产中,滤液2可循环使用,提高砷的回收率

c.通过先“沉砷”后“酸化”的顺序,可以达到富集砷元素的目的

【解析】由流程图可知,向工业废水中加入氢氧化钠碱浸,H₃AsO₄、H₃AsO₃与氢氧化钠溶液反应生成Na₃AsO₄、Na₃AsO₃,向Na₃AsO₄和Na₃AsO₃的混合溶液中通入氧气,氧气将Na₃AsO₃氧化为Na₃AsO₄,再加入石灰乳沉砷得到Ca₅(AsO₄)₃OH沉淀,用稀硫酸溶解沉淀,生成H₃AsO₄溶液和硫酸钙沉淀,过滤,向H₃AsO₄溶液中通入二氧化硫,二氧化硫将H₃AsO₄还原为H₃AsO₃,加热H₃AsO₃溶液,H₃AsO₃分解为As₂O₃,加入浓度约为7 mol·L^-1的硫酸,冷却至25℃,过滤,得粗As₂O₃。

(1)H₃AsO₄与氢氧化钠反应转化为Na₃AsO₄反应的化学方程式H₃AsO₄+3NaOHNa₃AsO₄+3H₂O;

(2)向Na₃AsO₄和Na₃AsO₃的混合溶液中通入氧气,氧气将Na₃AsO₃氧化为Na₃AsO₄;

(3)反应a为放热反应,升高温度,反应a平衡逆向移动,c(Ca²⁺)下降,反应b平衡逆向移动,Ca₅(AsO₄)₃OH沉淀率下降;

(4)“还原”过程中二氧化硫将H₃AsO₄还原为H₃AsO₃,自身被氧化生成硫酸,反应为H₃AsO₄+H₂O+SO₂H₃AsO₃+H₂SO₄;

(5)由图2可知,硫酸浓度约为7 mol·L^-1,25 ℃时As₂O₃的沉淀率最大,易于分离,故为了提高粗As₂O₃的沉淀率,调硫酸浓度约为7 mol·L^-1,冷却至25 ℃,过滤;

(6)a、钙离子未充分除去,粗As₂O₃中含有CaSO₄,正确;b、滤液2为硫酸,可循环使用,提高砷的回收率,正确;

c、通过先“沉砷”后“酸化”的顺序,可以达到富集砷元素的目的,正确。

答案:(1)H₃AsO₄+3OH^–As+3H₂O

(2)将As氧化生成As

(3)温度升高,反应a平衡逆向移动,c(Ca²⁺)下降,反应b平衡逆向移动,Ca₅(AsO₄)₃OH沉淀率下降

(4)H₃AsO₄+H₂O+SO₂H₃AsO₃+H₂SO₄

(5)调硫酸浓度约为7 mol·L^-1,冷却至25 ℃,过滤 (6)abc

8.工业利用精炼镁渣(含有MgO、KCl、MgCl₂、BaCl₂、CaCl₂、FeCl₃等杂质)回收MgCl₂的工业流程如下,根据流程图回答问题:

 

 已知:25 ℃时有关物质的溶度积如下:

物质	CaCO3	MgCO3	BaCO3	Mg(OH)2	Fe(OH)3
Ksp	4.96× 10-9	6.82× 10-6	5.1× 10-9	5.61× 10-12	2.64× 10-38

(1)写出溶解时的离子方程式 ________________________________; 

(2)溶解时温度不能太高,也不宜太低,要求控制在35 ℃左右,其理由是__

________________________________________; 

(3)操作Ⅰ中,需要在HCl气流中加热蒸发,冷却结晶,其原因为____________, 

最后过滤,洗涤,烘干。烘干时需要减压烘干,原因是______________________; 

(4)为减少Na₂CO₃的用量和提高产品质量,在中和工序(中和后溶液接近中性)结束前要检验溶液中是否存在________离子,选择检验该离子的原因是______

__________________________; 

(5)母液的主要成分为______________________________________。 

【解析】(1)镁渣用盐酸溶解时,主要是里面的MgO和盐酸发生反应,形成含镁盐的溶液,反应方程式为MgO+2H⁺H₂O+Mg²⁺。(2)用盐酸溶解镁渣时,盐酸易挥发,要防止挥发,同时又要保持适当的反应速率,溶解时温度太低,反应速率过慢,温度太高,HCl会挥发。(3)操作Ⅰ主要是从溶液中获得MgCl₂·6H₂O晶体,要防止Mg²⁺水解,同时又要防止结晶水合物MgCl₂·6H₂O失去结晶水,所以要用降温结晶的方法,同时烘干的温度不能太高。(4)在中和工序中要将Ba²⁺、Ca²⁺、Fe³⁺尽可能除去,而BaCO₃溶解度仅小于MgCO₃的溶解度,而大于其他物质的溶解度,当Ba²⁺除尽时,就可以推断Ca²⁺、Fe³⁺已经除尽。(5)镁渣用盐酸溶解后,再除去Ba²⁺、Ca²⁺、Fe³⁺后,碳酸钠中的钠离子及原溶液中的钾离子仍然在溶液中,另外还有少部分未析出的氯化镁,所以溶液中主要留下了KCl、NaCl和MgCl₂。

答案:(1)MgO+2H⁺H₂O+Mg²⁺

(2)溶解时温度太低,反应速率过慢,温度太高,HCl会挥发 (3)抑制Mg²⁺水解 降低烘干时的温度,防止MgCl₂·6H₂O分解

(4)Ba²⁺ BaCO₃溶解度仅小于MgCO₃的溶解度,而大于其他物质的溶解度,Ba²⁺可除尽时,其他杂质已除尽 (5)KCl、NaCl和MgC

2021版高考化学一轮复习素养提升专项练习题4（含解析）

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