题型：解答题-工业流程题
难度：0.4
引用次数：177
题号：18380160
锶(Sr)是第五周期IIA族元素。自然界中的锶存在于天青石中，天青石的主要成分为SrSO4和少量CaSO4、BaSO4。以天青石为原料制备高纯SrCO3需要两个步骤。
[步骤一]从天青石到粗SrCO3：
已知：i． Ca、Sr、Ba硫化物( MS)和硫氢化物[ M( HS)2]均易溶于水，
ii．20℃时，Sr(OH)2、Ba(OH)2、Ca(OH)2的溶解度(单位为g)分别为1.77、3. 89、0.173；80℃时，Sr(OH)2、 Ba(OH)2、Ca(OH)2的溶解度(单位为g)分别为20. 2、101.4、0.094。
(1)焙烧过程中SrSO4转化为SrS的化学方程式是___________ 。
(2)浸取时发生反应：2MS+2H2O
M( HS)2+M(OH)2(M=Ca、Sr、Ba)。使用热水有利于提高平衡转化率，原因是___________ 。
(3)滤渣1的主要成分是___________ (写化学式)。
[步骤二]粗SrCO3转化为高纯SrCO3：
(4)粗SrCO3中的杂质是BaCO3.有同学提出在实验室可以将粗SrCO3产物溶于酸，再加入Na2SO4溶液实现Sr和Ba的分离。设Ba2+完全沉淀时c(Ba2+)= 10-5mol·L-1，则溶液中c(Sr2+)一定不大于___________ 。该方案___________ (填“合理”或者“不合理”)。[Ksp( BaSO4)= 1.1×10-10，Ksp(SrSO4)= 3.3×10-7]
(5)实际的工业除杂和转化流程如下图所示：
已知：i．溶液中存在
+H2O2
+2H+，具有强氧化性。
ii． Cr( OH)3的性质类似Al( OH)3，Ksp[ Cr(OH)3]=1×10-31。
①若酸溶过程中H+过量太多，则除钡过程中Ba2+去除率会下降，请从化学平衡移动角度解释原因___________ 。
②还原过程中草酸(H2C2O4)发生反应的离子方程式为___________ 。
③为除铬，向溶液D中加入NH3·H2O调节pH为7~8。此过程不调节pH为13的原因是___________ 。
[步骤一]从天青石到粗SrCO3：
已知：i． Ca、Sr、Ba硫化物( MS)和硫氢化物[ M( HS)2]均易溶于水，
ii．20℃时，Sr(OH)2、Ba(OH)2、Ca(OH)2的溶解度(单位为g)分别为1.77、3. 89、0.173；80℃时，Sr(OH)2、 Ba(OH)2、Ca(OH)2的溶解度(单位为g)分别为20. 2、101.4、0.094。
(1)焙烧过程中SrSO4转化为SrS的化学方程式是
(2)浸取时发生反应：2MS+2H2O
M( HS)2+M(OH)2(M=Ca、Sr、Ba)。使用热水有利于提高平衡转化率，原因是(3)滤渣1的主要成分是
[步骤二]粗SrCO3转化为高纯SrCO3：
(4)粗SrCO3中的杂质是BaCO3.有同学提出在实验室可以将粗SrCO3产物溶于酸，再加入Na2SO4溶液实现Sr和Ba的分离。设Ba2+完全沉淀时c(Ba2+)= 10-5mol·L-1，则溶液中c(Sr2+)一定不大于
(5)实际的工业除杂和转化流程如下图所示：
已知：i．溶液中存在
+H2O2+2H+，具有强氧化性。 ii． Cr( OH)3的性质类似Al( OH)3，Ksp[ Cr(OH)3]=1×10-31。
①若酸溶过程中H+过量太多，则除钡过程中Ba2+去除率会下降，请从化学平衡移动角度解释原因
②还原过程中草酸(H2C2O4)发生反应的离子方程式为
③为除铬，向溶液D中加入NH3·H2O调节pH为7~8。此过程不调节pH为13的原因是
更新时间：2023-03-13 14:35:38
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【推荐1】我国提出2060年达“碳中和”目标，通过反应
将
转化为高附加值产品
是实现该目标的一种方式。回答下列问题：
体系中涉及两个反应：
I．主反应：
Ⅱ．副反应：
(1)测定不同温度下反应Ⅰ的平衡常数(K>0)如下表所示：
①
___________ 0(填“>”“<”或“=”)。
②已知：
，则
的燃烧热
___________ 。
③
充入恒容密闭容器中反应，下列有利于提高产率的措施有___________ (填序号)。
A．升高反应温度 B．及时移出
C．选择选择性高的催化剂 D．充入氮气
④充入恒容恒温密闭容器中反应，起始压强为
，平衡时压强为
，与的浓度相等，的转化率
___________ (用含
和
的代数式表示)，用各物质的平衡分压表示反应Ⅰ的平衡常数计算式
___________ 
(用含和的代数式表示)。
(2)中国科学院大学以
为电极材料，利用电化学催化还原制备。用计算机模拟在电极材料表面发生还原反应的历程如图(*表示微粒与的接触位点)：
HCOOH是___________ (填“氧化”或“还原”)产物。依据反应历程图中数据，你认为电催化还原CO2生成HCOOH的选择性___________ (填“高于”或“低于”)生成CO的选择性，原因是___________ 。
将转化为高附加值产品是实现该目标的一种方式。回答下列问题：体系中涉及两个反应：
I．主反应：
Ⅱ．副反应：
(1)测定不同温度下反应Ⅰ的平衡常数(K>0)如下表所示：
| T/K | 373 | 473 | 573 | 673 |
| 平衡常数 | 37.5K | 24.3K | 8.4K | K |
②已知：
，则的燃烧热③
充入恒容密闭容器中反应，下列有利于提高产率的措施有A．升高反应温度 B．及时移出
C．选择
选择性高的催化剂 D．充入氮气④
充入恒容恒温密闭容器中反应，起始压强为，平衡时压强为，与的浓度相等，的转化率和的代数式表示)，用各物质的平衡分压表示反应Ⅰ的平衡常数计算式(用含和的代数式表示)。(2)中国科学院大学以
为电极材料，利用电化学催化还原制备。用计算机模拟在电极材料表面发生还原反应的历程如图(*表示微粒与的接触位点)：HCOOH是
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解答题-实验探究题
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较难
(0.4)
解题方法
【推荐2】如图所示，根据实验室制取氯气的原理制备氯气并进行性质验证，回答下列问题：
(1)装置A的名称为___________ 。
(2)利用装置丙制取饱和氯水并测其pH。
①证明氯水已饱和的现象是___________ 。
②若撤去装置乙，直接将装置甲和丙相连，这样做对实验测定结果的影响是___________ 。
(3)在装有20mL饱和氯水试管中加入过量的块状碳酸钙，过滤，将滤液滴在有色布条上，发现其褪色速度比用饱和氯水更快(已知酸性：HCl>H2CO3>HClO)，产生这一现象的原因是___________ 。
(4)制备HClO溶液，可将氯气和空气(空气中所有成分不参与反应)按体积比1：3混合后通入含水8%的Na2CO3悬浊液中制备Cl2O，并用水吸收Cl2O制备HClO溶液，实验过程如图所示(夹持装置未画出)。
已知：①Cl2O极易溶于水并与水反应生成HClO；
②Cl2O的沸点为3.8℃，42℃以上分解为Cl2和O2。
①A瓶中通入的是纯净的Cl2，写出装置A的两个作用___________ 。
②装置B中每生成1molCl2O转移的电子为___________ mol。
③有同学提出B装置外围最好加一个水浴加热装置，控制温度范围在_______ 之间，则效果会更好。
④装置C中发生的化学反应方程式为___________ 。
(1)装置A的名称为
(2)利用装置丙制取饱和氯水并测其pH。
①证明氯水已饱和的现象是
②若撤去装置乙，直接将装置甲和丙相连，这样做对实验测定结果的影响是
(3)在装有20mL饱和氯水试管中加入过量的块状碳酸钙，过滤，将滤液滴在有色布条上，发现其褪色速度比用饱和氯水更快(已知酸性：HCl>H2CO3>HClO)，产生这一现象的原因是
(4)制备HClO溶液，可将氯气和空气(空气中所有成分不参与反应)按体积比1：3混合后通入含水8%的Na2CO3悬浊液中制备Cl2O，并用水吸收Cl2O制备HClO溶液，实验过程如图所示(夹持装置未画出)。
已知：①Cl2O极易溶于水并与水反应生成HClO；
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解答题-原理综合题
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较难
(0.4)
【推荐3】CO2的资源化利用能有效减少CO2排放，对碳循环经济技术的发展具有重要意义。
I．利用CO2和CH4制备合成气(CO、H2)，反应分两步进行：[其中C(ads)为吸附性活性炭]
反应① CH4(g)C(ads)+2H2(g) 
>0
反应② C(ads)+CO2(g)2CO(g) 
>0
(1)研究表明，总反应速率由反应①决定，在图a上画出有关物质的相对能量与反应历程的变化(起始已给出)___________ ：
(2)判断总反应CH4(g)+CO2(g)2CO(g)+2H2(g)自发进行的条件并说明理由___________ 。
II．工业上可利用CO2生产燃料甲醇。该过程发生下列反应：
反应③ CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O 
=-49.5kJ·mol-1
反应④ CO2(g)+H2(g)CO(g)+H2O(g) 
=+41.2kJ·mol-l
在4MPa的恒压反应器中，按照n(CO2)：n(H2)=1∶3投料，测得体系中平衡时CH3OH和CO的选择性[S(CO)=
，S(CH3OH)= 
]及CO2的平衡转化率随温度的变化如图b所示。
(3)研究表明，增大压强可降低CO的选择性，说明其可能的原因：___________ 。
(4)下列说法正确的是___________。
(5)反应④在545K时的平衡常数K=___________ 。
I．利用CO2和CH4制备合成气(CO、H2)，反应分两步进行：[其中C(ads)为吸附性活性炭]
反应① CH4(g)
C(ads)+2H2(g) >0反应② C(ads)+CO2(g)
2CO(g) >0(1)研究表明，总反应速率由反应①决定，在图a上画出有关物质的相对能量与反应历程的变化(起始已给出)
(2)判断总反应CH4(g)+CO2(g)
2CO(g)+2H2(g)自发进行的条件并说明理由II．工业上可利用CO2生产燃料甲醇。该过程发生下列反应：
反应③ CO2(g)+3H2(g)
CH3OH(g)+H2O =-49.5kJ·mol-1反应④ CO2(g)+H2(g)
CO(g)+H2O(g) =+41.2kJ·mol-l在4MPa的恒压反应器中，按照n(CO2)：n(H2)=1∶3投料，测得体系中平衡时CH3OH和CO的选择性[S(CO)=
，S(CH3OH)= ]及CO2的平衡转化率随温度的变化如图b所示。(3)研究表明，增大压强可降低CO的选择性，说明其可能的原因：
(4)下列说法正确的是___________。
| A．曲线II代表S(CO)随温度变化 |
| B．温度越低，越有利于工业生产CH3OH |
| C．上述反应条件下，CO2的平衡转化率始终高于H2的平衡转化率 |
| D．若向体系中充入惰性气体，将减慢CH3OH的生成速率并降低CH3OH的平衡产率 |
(5)反应④在545K时的平衡常数K=
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解答题-工业流程题
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(0.4)
解题方法
【推荐1】镍（Ni）及其化合物在工业生产中具有重要地位。如图是工业精制镍的基本流程示意图：
请按要求回答下列问题：
（1）写出流程图中组成气体X的元素中电负性较大的是__ （填元素符号）。气体X的中心原子的杂化轨道类型为___ ，该分子的立体构型（即空间结构）为__ 。
（2）Ni2＋核外电子排布式为__ 。
（3）向晶体Ni中掺入一定量的Al原子，会改变晶体Ni的（写一种物理性质）_ 。某种用于铸造飞机发动机叶片镍铝合金的晶胞结构如图所示，该合金的化学式为_ 。
（4）已知：常温下溶度积常数：Ksp(NiS)=1.07×10-21；Ksp(CuS)=1.27×10-36
工业生产中常用加NiS的方法除去溶液中的Cu2+，若过滤后溶液中c(Ni2+)为0.107mol·L-1，则滤液中残留的c(Cu2+)为_ 。写出流程图中③NiS在阳极参与放电的电极反应式为__ 。
请按要求回答下列问题：
（1）写出流程图中组成气体X的元素中电负性较大的是
（2）Ni2＋核外电子排布式为
（3）向晶体Ni中掺入一定量的Al原子，会改变晶体Ni的（写一种物理性质）
（4）已知：常温下溶度积常数：Ksp(NiS)=1.07×10-21；Ksp(CuS)=1.27×10-36
工业生产中常用加NiS的方法除去溶液中的Cu2+，若过滤后溶液中c(Ni2+)为0.107mol·L-1，则滤液中残留的c(Cu2+)为
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【推荐2】以废旧玻璃粉末(主要含
)为原料可制备无水氯化铈(
)，主要步骤如下：
(1)酸浸：用稀硫酸和双氧水的混合溶液浸取玻璃粉末，浸取液中含有
、
、
等金属阳离子。
①不溶于水，其发生反应的离子方程式：_________ 。
②铈元素的浸出率与
、温度的关系如图所示。
生产中
浓度最适宜控制在_________ 。高于85℃时，铈元素浸出率下降的主要原因是：_________ 。
(2)除杂：向浸出液中加入NaOH调节pH除去。已知：
①当
时，
沉淀开始溶解。
②、
溶度积常数分别为
、
。
③“完全沉淀”时，金属离子浓度
当浸出液中
，除杂时应控制溶液pH的范围是_________ (忽略体积变化)。
(3)萃取与反萃取：向除杂后的溶液中，加入有机物HT，发生反应：
。分离后，再向所得有机层中加入_________ 能获得较纯的溶液。
结晶析出：将溶液蒸发浓缩、冷却结晶，过滤，得到晶体。
(4)加热脱水：将
固体和
混合，存真空中加热可得无水。加入固体的作用是_________ 。
)为原料可制备无水氯化铈()，主要步骤如下：(1)酸浸：用稀硫酸和双氧水的混合溶液浸取玻璃粉末，浸取液中含有
、、等金属阳离子。①
不溶于水，其发生反应的离子方程式：②铈元素的浸出率与
、温度的关系如图所示。生产中
浓度最适宜控制在(2)除杂：向浸出液中加入NaOH调节pH除去
。已知：①当
时，沉淀开始溶解。②
、溶度积常数分别为、。③“完全沉淀”时，金属离子浓度
当浸出液中
，除杂时应控制溶液pH的范围是(3)萃取与反萃取：向除杂后的溶液中，加入有机物HT，发生反应：
。分离后，再向所得有机层中加入溶液。结晶析出：将溶液蒸发浓缩、冷却结晶，过滤，得到晶体。
(4)加热脱水：将
固体和混合，存真空中加热可得无水。加入固体的作用是
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解答题-实验探究题
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较难
(0.4)
名校
【推荐3】Ⅰ.水泥是重要的建筑材料。水泥熟料的主要成分为CaO、SiO2，并含有一定量的铁、铝和镁等金属的氧化物。实验室测定水泥样品中钙含量的某种方法过程如图所示：
（1）在分解水泥样品过程中，以盐酸为溶剂，氯化铵为助溶剂，还需加入几滴硝酸。加入硝酸的目的是_____________ ，还可使用__________ 代替硝酸。
（2）沉淀A的主要成分是________ ，其不溶于强酸但可与一种弱酸反应，该反应的化学方程式为____________ 。
（3）加氨水过程中加热的目的是_____ 。沉淀B的主要成分为_______ 、_________ （填化学式）。
Ⅱ、已知25℃时草酸的电离常数为K1=5.0×10-2,K2=5.4×10-5.草酸钙的Kap=4.0×10-8.碳酸钙的Ksp=2.5×10-9．不同温度下水的离子积常数见下表：
（1）计算25℃时KHC2O4溶液的水解平衡常数Kb=_____ ；写出水溶液中草酸的电离方程式_____ ；常温下将0.2mol/L的KOH溶液10mL与0.2mol/L的草酸溶液20mL混合后溶液显________ 性。（填“酸性”“中性”或“无法确定”）
（2）25℃时向20mL草酸钙的饱和溶液中逐滴加入8.0×10-4mol/L的碳酸钾溶液10mL，能否产生沉淀，_______ （填“能”或“否”）． 碳酸钙转化为草酸钙的离子方程式为______ ，列式计算该反的平衡常数K=_________ 。
（3）90℃时，将0.005mol/L的氢氧化钙溶液20mL与0.0012mol/L的草酸溶液20mL混合，则混合后溶液的pH______ 。（可能用到的对数：lg38=1.6，lg26=2.4，lg2=0.3）
（1）在分解水泥样品过程中，以盐酸为溶剂，氯化铵为助溶剂，还需加入几滴硝酸。加入硝酸的目的是
（2）沉淀A的主要成分是
（3）加氨水过程中加热的目的是
Ⅱ、已知25℃时草酸的电离常数为K1=5.0×10-2,K2=5.4×10-5.草酸钙的Kap=4.0×10-8.碳酸钙的Ksp=2.5×10-9．不同温度下水的离子积常数见下表：
| t/℃ | 0 | 10 | 20 | 25 | 40 | 50 | 90 | 100 |
| Kw/10-14 | 0.134 | 0.292 | 0.681 | 1.00 | 2.92 | 5.57 | 38.0 | 55.0 |
（1）计算25℃时KHC2O4溶液的水解平衡常数Kb=
（2）25℃时向20mL草酸钙的饱和溶液中逐滴加入8.0×10-4mol/L的碳酸钾溶液10mL，能否产生沉淀，
（3）90℃时，将0.005mol/L的氢氧化钙溶液20mL与0.0012mol/L的草酸溶液20mL混合，则混合后溶液的pH
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解答题-工业流程题
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较难
(0.4)
名校
【推荐1】以铬铁矿[Fe(CrO2)2]为原料可制备K2Cr2O7和金属铬。实验流程如下:
已知:2CrO42-+2H+=Cr2O72-+H2O。pH<3.0，CrO42-含量极小。
（1）写出铬铁矿焙烧转化为Na2CrO4的化学反应方程式:_____________________ 。焙烧时不能使用陶瓷容器的原因是________________________________________ 。
（2）判断加入稀硫酸的量已经足量的标准是_______________________________________ 。
（3）操作①包括过滤和洗涤。实验室洗涤沉淀的操作是________________________________ 。
（4）Na2S的作用是调节溶液的酸碱度和_____________________ 。
（5）Fe3+在pH 为3.7时可完全转化为Fe(OH)3。在上述流程中所得Na2Cr2O7溶液中含有少量Fe3+。请结合上图有关物质的溶解度曲线，设计由Na2Cr2O7溶液制备K2Cr2O7固体的实验方案(实验中须选用的试剂:硫酸溶液、NaOH溶液、KCl固体、蒸馏水):
步骤①除杂质:__________________________________________________________________ ；
步骤②制备K2Cr2O7固体:__________________________________________________ 。
已知:2CrO42-+2H+=Cr2O72-+H2O。pH<3.0，CrO42-含量极小。
（1）写出铬铁矿焙烧转化为Na2CrO4的化学反应方程式:
（2）判断加入稀硫酸的量已经足量的标准是
（3）操作①包括过滤和洗涤。实验室洗涤沉淀的操作是
（4）Na2S的作用是调节溶液的酸碱度和
（5）Fe3+在pH 为3.7时可完全转化为Fe(OH)3。在上述流程中所得Na2Cr2O7溶液中含有少量Fe3+。请结合上图有关物质的溶解度曲线，设计由Na2Cr2O7溶液制备K2Cr2O7固体的实验方案(实验中须选用的试剂:硫酸溶液、NaOH溶液、KCl固体、蒸馏水):
步骤①除杂质:
步骤②制备K2Cr2O7固体:
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(0.4)
解题方法
【推荐2】磷锌白[Zn3(PO4)2]可用于生产无毒防锈颜料和水溶性涂料。一种利用烧铸灰(主要含ZnO，还含少量Fe3O4、PbO、SnO2、CuO及SiO2等)为原料制取磷锌白的工艺流程如图：
回答下列问题：
(1)“酸溶”时，为提高锌的浸出率，可采取的措施有__________ (列举1条)。
(2)“滤渣1”的主要成分为_________ (填化学式)。
(3)“氧化”时，KMnO4与Fe2+发生反应，当消耗1molKMnO4，转移_____ mol电子。
(4)几种金属离子开始沉淀与沉淀完全的pH如下：
“调pH”为4.0的目的是除去Fe2+、Mn2+和_______ ，为检验“过滤2”后的滤液中是否含有Fe3+，可选用的化学试剂是_________ 。
(5)加锌“置换”的目的是________ 。
(6)“制备”时，加Na2HPO4至Zn2+恰好沉淀完全的化学方程式为________ 。
(7)某工厂用7吨烧铸灰(ZnO的质量分数为81%)进行上述工艺流程，最终制得Zn3(PO4)27.7吨，则产率为(保留三位有效数字)_______ 。
回答下列问题：
(1)“酸溶”时，为提高锌的浸出率，可采取的措施有
(2)“滤渣1”的主要成分为
(3)“氧化”时，KMnO4与Fe2+发生反应，当消耗1molKMnO4，转移
(4)几种金属离子开始沉淀与沉淀完全的pH如下：
金属离子 | Sn4+ | Fe3+ | Cu2+ | Zn2+ |
| 开始沉淀～沉淀完全的pH | 0.5～1.3 | 2.2～3.6 | 4.8～6.4 | 6.5～8.5 |
(5)加锌“置换”的目的是
(6)“制备”时，加Na2HPO4至Zn2+恰好沉淀完全的化学方程式为
(7)某工厂用7吨烧铸灰(ZnO的质量分数为81%)进行上述工艺流程，最终制得Zn3(PO4)27.7吨，则产率为(保留三位有效数字)
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(0.4)
解题方法
【推荐3】8月1日起，为了国家信息安全，我国禁止镓和锗的出口，锗是一种重要的半导体材料，工业上用精硫锗矿(主要成分为
)制取高纯度锗的工艺流程如图所示：
(1)
分子中各原子均达到8电子稳定结构，其结构式为___________ 。
(2)800℃升华时通入
的目的是：___________ 、___________ 。
(3)酸浸时Ge、S元素均被氧化到最高价态，写出该反应的离子方程式：___________ ，酸浸时温度不能过高的原因是___________ 。
(4)
易水解生成
，证明沉淀洗涤干净的方法是___________ 。
(5)测定错的含量：称取0.5500g锗样品，加入双氧水溶解，再加入盐酸生成
，以淀粉为指示剂，用
的碘酸钾标准溶液滴定，消耗碘酸钾的体积为24.80mL。已知：酸性条件下
，能将氧化为
，①在滴定过程中依次发生的离子方程式为：___________ 、___________ ，②该样品中储的质量分数是___________ %(精确到0.01%)。
)制取高纯度锗的工艺流程如图所示：(1)
分子中各原子均达到8电子稳定结构，其结构式为(2)800℃升华时通入
的目的是：(3)酸浸时Ge、S元素均被氧化到最高价态，写出该反应的离子方程式：
(4)
易水解生成，证明沉淀洗涤干净的方法是(5)测定错的含量：称取0.5500g锗样品，加入双氧水溶解，再加入盐酸生成
，以淀粉为指示剂，用的碘酸钾标准溶液滴定，消耗碘酸钾的体积为24.80mL。已知：酸性条件下，能将氧化为，①在滴定过程中依次发生的离子方程式为：
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