题组二 以化工流程为载体的综合题典例剖析(12分)工业上由黄铜矿(主要成分为CuFeS2)冶炼铜的主要流程如下：(1)气体A中的大气污染物可选用下列试剂中的________吸收。a.浓硫酸 b.稀硝酸 c.NaOH溶液 d.氨水(2)用稀硫酸浸泡熔渣B，取少量所得溶液，滴加KSCN溶液后呈血红色，说明溶液中存在________(填离子符号)，检验溶液中还存在Fe2＋的方法是________________________(注明试剂、现象)。(3)由泡铜冶炼粗铜的化学方程式为________________________。(4)以CuSO4溶液为电解质溶液进行粗铜(含Al、Zn、Ag、Pt、Au等杂质)的电解精炼，下列说法正确的是________。a.电能全部转化为化学能b.粗铜接电源正极，发生氧化反应c.溶液中Cu2＋向阳极移动d.利用阳极泥可回收Ag、Pt、Au等金属(5)利用反应2Cu＋O2＋2H2SO4===2CuSO4＋2H2O可制备CuSO4，若将该反应设计为原电池，其正极电极反应为____________________________。[答案及评分标准] (1)cd(2分) (2)Fe3＋(2分) 取少量溶液，滴加酸性KMnO4溶液(1分)，酸性KMnO4溶液褪色(1分) (3)3Cu2O＋2AlAl2O3＋6Cu(2分)(4)bd(2分) (5)4H＋＋O2＋4e－===2H2O(2分)[阅卷人的忠告] (1)必须小写，大写不得分；对而不全得1分，错选得0分。(2)①滴加“酸性KMnO4溶液”或“酸性高锰酸钾溶液”或“MnO溶液”均对得1分，“KMnO4”化学式有错不得分；现象答“KMnO4褪色”或“紫色褪去”或“紫红色褪去”或“红色褪去”得1分；若现象答“溶液变为红色”不得分；注“不变紫色、变色”都不给分，“不呈紫色、无紫色、不显紫色、褪色、褪去”都得分。②本空2分，若试剂对现象错，得1分；试剂错现象对，不得分。(3)①分子式错、不配平，不得分；②“===”、“―→”、“”得分；③反应条件不考虑。\n(4)对而不全得1分，有错选得0分。(5)①分子式错、不配平，不得分，但系数成倍得分。②“===”、“―→”、“”得分；电子符号“e”不得分。[挑战满分](限时30分钟)1.目前，新能源不断被利用到现代汽车中，高铁电池技术就是科研机构着力研究的一个方向。(1)高铁酸钾—锌电池(碱性介质)是一种典型的高铁电池，则该种电池负极材料是________(填化学式)。(2)工业上常采用NaClO氧化法生产高铁酸钾(K2FeO4)，K2FeO4在碱性环境中稳定，在中性和酸性条件下不稳定。反应原理为Ⅰ.在碱性条件下，利用NaClO氧化Fe(NO3)3制得Na2FeO4：3NaClO＋2Fe(NO3)3＋10NaOH===2Na2FeO4↓＋3NaCl＋6NaNO3＋5H2O。Ⅱ.Na2FeO4与KOH反应生成K2FeO4：Na2FeO4＋2KOH===K2FeO4＋2NaOH。主要的生产流程如下：①写出反应①的离子方程式：______________________________________________________。②流程图中反应③是在某低温下进行的，且此温度无NaOH析出，说明此温度下Ksp(K2FeO4)________Ksp(Na2FeO4)(填“>”、“<”或“＝”)。(3)已知K2FeO4在水溶液中可以发生：4FeO＋10H2O4Fe(OH)3↓＋8OH－＋3O2↑，则K2FeO4在水处理中的作用是______________________________________________________。(4)FeO在水溶液中的存在形态如图所示。①若向pH＝10的这种溶液中加硫酸至pH＝2，HFeO的分布分数的变化情况是________________________________________________________________________。②若向pH＝6的这种溶液中滴加KOH溶液，则溶液中含铁元素的微粒中，________转化为__________(填化学式)。\n2.硼及其化合物在工农业生产中应用广泛。已知：硼镁矿的主要成分为Mg2B2O5·H2O，硼砂的化学式为Na2B4O7·10H2O。利用硼镁矿制取金属镁及粗硼的工艺流程为回答下列有关问题：(1)硼砂中B的化合价为________价；溶于热水后，常用稀硫酸调pH至2～3制取H3BO3，该反应的离子方程式为_________________________________________________________。X为H3BO3晶体加热脱水的产物，其与Mg反应制取粗硼的化学方程式为________________________。(2)MgCl2·7H2O在HCl氛围中加热的原因是________________________________________。若用惰性电极电解MgCl2溶液，其阴极反应式为________________________________________________________________________。(3)镁—H2O2酸性燃料电池的反应机理为Mg＋H2O2＋2H＋===Mg2＋＋2H2O，则其正极反应式为________________________________________________________________________。常温下，若起始电解质溶液pH＝1，则pH＝2时，溶液中Mg2＋的浓度为____________________________。已知Ksp[Mg(OH)2]＝5.6×10－12，当溶液pH＝6时，________(填“有”或“没有”)Mg(OH)2沉淀析出。(4)制得的粗硼在一定条件下生成BI3，BI3加热分解可以得到纯净的单质硼。现将0.020g粗硼制成的BI3完全分解，生成的I2用0.30mol·L－1Na2S2O3(H2S2O3为弱酸)溶液滴定至终点，消耗Na2S2O3溶液18.00mL。滴定时用到的指示剂是________________。该粗硼样品的纯度为________。(提示：I2＋2S2O===2I－＋S4O)3.(2022·山师附中二模)污染物的有效去除和资源的充分利用是化学造福人类的重要研究课题。某研究小组利用软锰矿(主要成分为MnO2，另含有少量铁、铝、铜、镍等金属化合物)作脱硫剂，通过如下简化流程既脱除燃煤尾气中的SO2，又制得电池材料MnO2(反应条件已省略)。\n请回答下列问题：(1)上述流程中多次涉及到过滤操作，实验室进行过滤操作时需要用到的硅酸盐仪器有玻璃棒、烧杯、________；其中玻璃棒的作用是__________________________。(2)用MnCO3能除去溶液中的Al3＋和Fe3＋，其原理是________________________________________________________________(只用文字表述)。(3)已知Ksp(CuS)＝1.3×10－36，Ksp(NiS)＝1.0×10－24；在除铜镍的过程中，当Ni2＋恰好完全沉淀[此时溶液中c(Ni2＋)＝1.0×10－5mol·L－1]，溶液中Cu2＋的浓度是________mol·L－1。(4)工业上采用电解K2MnO4水溶液的方法来生产KMnO4，其中隋性电极作阳极，铁作阴极，请写出阳极的电极反应式：______________________________________________________。(5)下列各组试剂中，能准确测定一定体积燃煤尾气中SO2含量的是________(填编号)。a.NaOH溶液、酚酞溶液b.稀H2SO4酸化的KMnO4溶液c.碘水、淀粉溶液d.氨水、酚酞溶液(6)废气中SO2与稀硫酸酸化的软锰矿反应的化学方程式为_____________________________；已知废气中SO2的浓度为6.4g·m－3，软锰矿浆对SO2的吸收率可达90%，则处理1000m3燃煤尾气，可得到硫酸锰晶体(MnSO4·H2O，相对分子质量为169)的质量为________kg(结果保留3位有效数字)。4.某工厂现用锗(Ge)产品加工废料生产纳米GeO2，实验流程如下图所示：\n请回答下列问题：(1)操作X的名称为________。Y溶液是一种在该流程中可循环利用的物质，该物质是__________。(2)请补充完整第②步反应的离子方程式：Ge2＋＋________＋H＋===Ge4＋＋________。(3)若要将Fe(OH)3和Al(OH)3分离回收，需要用到的试剂有________(填化学式)。(4)该锗产品加工废料中锗元素的质量分数不小于______________。\n答案精析题组二[挑战满分]1.(1)Zn (2)①Cl2＋2OH－===Cl－＋ClO－＋H2O ②< (3)净水剂和消毒剂 (4)①先增大后减小 ②HFeO FeO解析 (1)高铁酸钾是氧化剂，作电源正极，而锌为还原剂，在电池中失电子，作电源负极。(2)①根据框图中反应①的反应物为Cl2和NaOH知，发生反应的离子方程式为Cl2＋2OH－===Cl－＋ClO－＋H2O。②根据题意分析可知，Na2FeO4的溶度积大于K2FeO4的溶度积。(3)FeO与水反应生成的Fe(OH)3具有吸附性，可作净水剂，FeO具有强氧化性，可作消毒剂。(4)①加入硫酸，将溶液pH由10调节到2，由图中HFeO的变化曲线可知，HFeO的分布分数先增大后减小。②由图可知，pH＝6时，溶液中存在的含铁元素的微粒为HFeO和FeO，加入KOH，溶液pH逐渐增大，HFeO的分布分数逐渐减小，而FeO的分布分数逐渐增大，故HFeO逐渐转化为FeO。2.(1)＋3 B4O＋2H＋＋5H2O===4H3BO3 3Mg＋B2O3高温,2B＋3MgO (2)防止MgCl2水解 2H2O＋Mg2＋＋2e－===H2↑＋Mg(OH)2↓(3)H2O2＋2H＋＋2e－===2H2O 0.045mol·L－1 没有 (4)淀粉 99%解析 (1)硼砂的化学式为Na2B4O7·10H2O，钠元素化合价为＋1价，氧元素化合价为－2价，依据化合价代数和为零计算得到硼元素化合价为＋3价；用H2SO4调pH至2～3，硼砂中的Na2B4O7在酸溶液中生成H3BO3，反应的离子方程式为B4O＋2H＋＋5H2O===4H3BO3；X为H3BO3晶体加热脱水的产物，为B2O3，与Mg反应生成粗硼和氧化镁，反应的化学方程式为3Mg＋B2O3高温,2B＋3MgO。(2)MgCl2·7H2O需要在HCl氛围中加热，是为了防止氯化镁水解生成氢氧化镁；若用惰性电极电解MgCl2溶液，阴极氢离子得到电子生成氢气，水的电离平衡被破坏，水电离生成的氢氧根离子浓度增大，和镁离子形成氢氧化镁沉淀，合并写出阴极反应式为2H2O＋Mg2＋＋2e－===H2↑＋Mg(OH)2↓。(3)镁H2O2酸性燃料电池的反应机理为Mg＋H2O2＋2H＋===Mg2＋＋2H2O，正极上是过氧化氢得到电子生成水的反应，正极反应式为H2O2＋2H＋＋2e－===2H2O；若起始电解质溶液pH＝1，则pH＝2时，溶液中氢离子浓度减小0.1mol·L－1－0.01mol·L－1＝0.09mol·L－1\n，依据反应方程式得到Mg2＋浓度为0.045mol·L－1；Ksp[Mg(OH)2]＝5.6×10－12，当溶液pH＝6时，c(OH－)＝10－8mol·L－1，则Qc＝c(Mg2＋)·c2(OH－)＝0.045×10－16＝4.5×10－18<Ksp[Mg(OH)2]，无氢氧化镁沉淀生成。(4)碘遇淀粉变蓝，终点时蓝色褪去；硫代硫酸钠的物质的量为0.30mol·L－1×0.018L＝0.0054mol，根据关系式：B～BI3～3/2I2～3S2O，n(B)＝n(S2O)＝0.0018mol，硼的质量为11g·mol－1×0.0018mol＝0.0198g，粗硼中硼的含量为0.0198g/0.020g×100%＝99%。3.(1)漏斗 引流(防止液体溅出) (2)MnCO3消耗溶液中的酸，促进Al3＋和Fe3＋水解生成氢氧化物沉淀 (3)1.3×10－17 (4)MnO－e－===MnO (5)bc (6)MnO2＋SO2===MnSO4 15.24.(1)过滤 盐酸(2)1 1 H2O2 2 1 2 H2O(3)NaOH溶液、CO2(4)×100%解析 (1)操作X是将溶液和沉淀分离开，故名称是过滤；Y溶液为盐酸，可循环利用。(2)H2O2作氧化剂，Ge2＋作还原剂，反应的离子方程式为Ge2＋＋H2O2＋2H＋===Ge4＋＋2H2O。(3)欲将Fe(OH)3和Al(OH)3分离，可先用强碱溶液将Al(OH)3溶解，然后过滤，再通入CO2生成Al(OH)3沉淀。(4)利用锗元素守恒，设质量分数为w，则w×＝，解得：w＝×100%。
