五年高考(2021-2025)化学真题分类汇编专题22 化学工艺流程综合题——分离、提纯类教师版word文档可编辑

分类:高考真题汇编 日期: 适用省份:通用版

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1.(2025·安徽卷)某含锶()废渣主要含有和等,一种提取该废渣中锶的流程如下图所示。 

已知时,

回答下列问题:

(1)锶位于元素周期表第五周期第ⅡA族。基态原子价电子排布式为       。

(2)“浸出液”中主要的金属离子有、       (填离子符号)。

(3)“盐浸”中转化反应的离子方程式为       ;时,向粉末中加入溶液,充分反应后,理论上溶液中       (忽略溶液体积的变化)。

(4)其他条件相同时,盐浸,浸出温度对锶浸出率的影响如图1所示。随温度升高锶浸出率增大的原因是       。 

(5)“浸出渣2”中主要含有、       (填化学式)。

(6)将窝穴体a(结构如图2所示)与形成的超分子加入“浸出液”中,能提取其中的,原因是       。 

(7)由制备无水的最优方法是       (填标号)。

a.加热脱水      b.在气流中加热   c.常温加压    d.加热加压

【答案】(1)

(2)、

(3)     

(4)升高温度,与有效碰撞次数增加,反应速率加快,所以锶浸出率增大;

(5)、

(6)窝穴体a的空腔与更匹配,可通过分子间相互作用形成超分子,且具有更多的空轨道,能够与更多的N、O形成配位键,形成超分子后,结构更稳定

(7)a

【分析】含锶()废渣主要含有和等,加入稀盐酸酸浸,碳酸盐溶解进入滤液,浸出渣1中含有,加入溶液,发生沉淀转化,,得到溶液,经过系列操作得到晶体;

【解析】(1)锶位于元素周期表第五周期第ⅡA族,基态原子价电子排布式为;

(2)由分析可知,碳酸盐均能溶于盐酸,“浸出液”中主要的金属离子有、、;

(3)由分析可知,“盐浸”中发生沉淀的转化,离子方程式:;该反应的平衡常数,平衡常数很大,近似认为完全转化,溶液中剩余,则,列三段式:,理论上溶液中;

(4)随温度升高锶浸出率增大,原因是升高温度,与有效碰撞次数增加,反应速率加快,所以锶浸出率增大;

(5)“盐浸”时发生沉淀的转化,生成了,不参与反应,故浸出渣2”中主要含有、、;

(6)窝穴体a与形成的超分子加入“浸出液”中,能提取其中的,原因是窝穴体a的空腔与更匹配,可通过分子间相互作用形成超分子,且具有更多的空轨道,能够与更多的N、O形成配位键,形成超分子后,结构更稳定;

(7)为强碱,则也是强碱,不水解,排除b,由平衡移动原理可知制备无水的方法加压不利于脱水,排除c、d,故选a。

2.(2025·北京卷)铅酸电池是用途广泛并不断发展的化学电源。

(1)十九世纪,铅酸电池工作原理初步形成并延续至今。

铅酸电池工作原理:

①充电时,阴极发生的电极反应为       。

②放电时,产生a库仑电量,消耗的物质的量为       。已知:转移电子所产生的电量为96500库仑。

③作为电解质溶液性质稳定、有较强的导电能力,参与电极反应并有利于保持电压稳定。该体系中不氧化,氧化性弱与其结构有关,的空间结构是       。

④铅酸电池储存过程中,存在化学能的缓慢消耗:电极在作用下产生的可将电极氧化。氧化发生反应的化学方程式为       。

(2)随着铅酸电池广泛应用,需要回收废旧电池材料,实现资源的再利用。回收过程中主要物质的转化关系示意图如下。 

①将等物质转化为的过程中,步骤I加入溶液的目的是       。

②步骤Ⅱ、Ⅲ中和作用分别是       。

(3)铅酸电池使用过程中,负极因生成导电性差的大颗粒,导致电极逐渐失活。通过向负极添加石墨、多孔碳等碳材料,可提高铅酸电池性能。碳材料的作用有       (填序号)。

a.增强负极导电性

b.增大负极材料比表面积,利于生成小颗粒

c.碳材料作还原剂,使被还原

【答案】(1)          正四面体形     

(2)使硫酸铅转化为氢氧化铅,便于后续的溶解     H2O2的作用为还原剂,K2S2O8的作用为氧化剂

(3)ab

【解析】(1)①充电时,阴极发生还原反应,PbSO4得到电子变成Pb,其发生的电极反应为:;

②根据放电时的反应,每消耗1molH2SO4,转移1mol电子;产生a库伦电量,转移的电子为,故消耗H2SO4的物质的量为;

③的中心原子S原子的价层电子对数为,故其空间结构为正四面体形;

④Pb在H2SO4作用下与氧气反应,会生成PbSO4和水,反应的化学方程式为:。

(2)废旧铅酸电池通过预处理得到PbSO4、PbO、PbO2;加入NaOH,使PbSO4转化为Pb(OH)2,过滤得到Pb(OH)2、PbO、PbO2;若加入H2O2,在酸性条件下生成含Pb2+溶液,电解后生成Pb;若加入K2S2O8,在碱性条件下可生成PbO2。

①由以上分析可知,加入NaOH,使PbSO4转化为Pb(OH)2,过滤得到Pb(OH)2、PbO、PbO2,其目的是为了使硫酸铅转化为氢氧化铅,便于后续的溶解;

②由以上分析可知,加入H2O2,在酸性条件下生成含Pb2+溶液,说明PbO2被H2O2还原,故H2O2的作用为还原剂;加入K2S2O8,在碱性条件下可生成PbO2,说明Pb(OH)2、PbO被K2S2O8氧化,故K2S2O8的作用为氧化剂。

(3)由于负极会生成导电性差的大颗粒PbSO4,石墨可以导电,多孔碳可以增加负极材料的比表面积,故碳材料的作用可以增强负极的导电性,且有利于生成小颗粒PbSO4,故a、b正确;

负极的主要材料是Pb,且电解质环境为酸性,故负极不存在PbO2,碳材料不能使PbO2被还原,c错误;

故选ab。



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