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1、备战高考化学化学反应与能量的推断题综合热点考点难点附答案解析 一、化学反应与能量练习题（含详细答案解析） 1五氧化二钒常用作化学工业中的催化剂，广泛用于冶金、化工生产。一种以粗钒（主要 含有 V2O5、V2O4，还有少量 Fe3O4、Al2O3、SiO2等）为原料生产五氧化二钒的工艺流程如 下： 已知：部分含钒物质的溶解情况：（VO2）2SO4易溶于水， VOSO 4可溶于水， NH4VO3难 溶于水。 部分金属离子c（M n+）=0.1 mol/L 形成氢氧化物及氢氧化物溶解与 pH 的关系如下表： 回答下列问题： （l）“ 研磨 ” 的目的是 _， “ 酸溶 ” 时 V2O5发生反应的化学
2、方程式为 _ 。 （2）加入 NaCIO溶液，含钒元素的粒子发生反应的离子方程式为_。 （3）向三颈烧瓶中加入NaOH 溶液时实验装置如图所示，虚线框中最为合适的仪器是_ （填标号），调节溶液的pH 范围为 _，滤渣 b 为_（写化学式）。 （4）实验显示，沉钒率的高低与温度有关，如图是沉钒率随温度的变化曲线，则沉钒时的 加热方法为 _。温度高于80，沉钒率下降，其可能原因是_ 【答案】增大固体与酸溶液的接触面积，加快反应速率，提高原料的利用率 V2O5+H2SO4=(VO2)2SO4+H2O 2VO 2+ClO-+H 2O=2VO2+Cl-+2H+ D 4.7 pH7.8 Fe(OH)3、
3、Al(OH) 水浴加热 (热水浴 ) 温度高于80， NH4 +水解程度增大成为主要因素，由于 NH4+浓 度减小，沉钒率下降 【解析】 【分析】 粗钒 (主要含有V2O5、V2O4，还有少量 Fe3O4、Al2O3、SiO2等)经过研磨粉碎，加入硫酸进行 酸浸， V2O5、V2O4，还有少量 Fe3O4 、Al 2O3被硫酸溶解形成含有VO2+、 VO 2+、Fe2+、Fe3+、 Al3+的浸出液，由于 SiO2不与硫酸反应，经过滤后，得到的滤渣 a 为 SiO2，滤液 a 为含有 VO2+、 VO 2+、Fe2+、Fe3+、Al3+的滤液，向滤液 a 中加入具有强氧化性的NaClO 溶液，
4、将滤液 中的 VO 2+、Fe2+氧化为 VO 2 +、Fe3+，再加入氢氧化钠溶液，调节溶液 pH 值，将滤液中的 Fe 3+、Al3+转化为 Fe(OH) 3、 Al(OH)3沉淀除去，过滤后得到的滤渣b 为 Fe(OH)3、Al(OH)3、滤 液 b 为主要含有VO2+的滤液，加入饱和氯化铵溶液，使VO2+转化为 NH4VO3沉淀，对生成 的 NH4VO3沉淀高温煅烧，获得 V2O5，据此分析解答。 【详解】 (l)“研磨 ” 可将块状固体变为粉末状，目的是增大固体与酸溶液的接触面积，加快反应速 率，提高原料的利用率；“ 酸溶 ” 时 V2O5被硫酸溶解形成VO2+，发生反应的化学方程式
5、为 V2O5+H2SO4=(VO2)2SO4+H2O； (2)根据分析，向滤液a 中加入具有强氧化性的 NaClO 溶液，将滤液中的VO 2+、 Fe2+氧化为 VO2+、 Fe 3+，含钒元素的粒子发生反应的离子方程式为 2VO2+ClO-+H2O=2VO2+Cl-+2H+； (3)加入氢氧化钠溶液，调节溶液pH 值，将滤液中的Fe 3+、Al3+转化为 Fe(OH) 3、Al(OH)3沉 淀除去，根据部分金属离子c(M n+)=0.1 mol/L 形成氢氧化物及氢氧化物溶解与 pH 的关系表 格数据可知， pH 值为 2.8 时， Fe(OH)3完全沉淀， pH 值为 4.7 时， Al(
6、OH)3完全沉淀， pH 值为 7.8 时， Al(OH)3开始溶解，调节溶液的 pH 范围为 4.7 pH7.8，滤渣 b 为 Fe(OH)3、 Al(OH)3，向三颈烧瓶中加入NaOH 溶液时，虚线框中最为合适的仪器是恒压漏斗，能保证 仪器内外压强相等，使氢氧化钠溶液顺利流下，答案选 D； (4)由图像可知，当温度为80左右钒的沉淀率最高，酒精灯的火焰温度太高，不能直接用 酒精灯加热，则在该温度下加热方法应使用水浴加热；沉钒过程中使用的是饱和氯化铵溶 液，铵根离子可水解，温度越高水解程度越大，铵盐不稳定，受热易分解生成氨气，温度 高于 80， NH4+水解程度增大成为主要因素，溶液中NH4
7、+浓度减小，使沉钒率下降。 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。回答下列问题： (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。 ZnFe2O4中 Fe的化合价是 _。 工业上利用反应ZnFe2(C2O4)3 6H2O ZnFe2O42CO24CO 6H2O 制备 ZnFe2O4。该 反应中每生成1 mol ZnFe2O4转移电子的物质的量是 _。 (2)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 )；已知 ZnFe2O
8、4能溶于酸，则酸浸后溶液中存在的金 属离子有 _ 。 (3)净化 中 H2O2参与反应的离子方程式为_；试剂 X的作用是 _。 【答案】 3 4 mol 增大硫酸的浓度(或升高温度、搅拌等其他合理答案) Zn 2、 Fe3 、 Fe 2、 Cu2 H 2O22Fe2 2H=2Fe3 2H2O 调节溶液的 pH，促进 Fe 3水解 【解析】 【分析】 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+=Zn2+2Fe 3+4H2O、ZnO+2H+=Zn2+H 2O、FeO+2H +=Fe2+H2O、 CuO+2H +=Cu
9、2+H 2O，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Zn，发生反应Cu2+Zn=Zn 2+Cu，然后过滤，所以 Y中含有 Cu，最后电解得到Zn； (1)ZnFe2O4中锌的化合价+2 价，氧元素化合价-2 价，结合化合价代数和为0 计算得到Fe 的化合价； 工业上利用反应ZnFe2(C2O4)3?6H2O ZnFe2O4+2CO2 +4CO +6H2O 制备 ZnFe2O4反应过 程中铁元素化合价+2 价变化
10、为 +3 价，碳元素化合价+3 价变化为 +4 价好 +2 价，计算转移电 子的物质的量； (2)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 增大硫酸的浓度或升高温度、空气搅拌等，已知ZnFe2O4能溶于酸，则酸浸后溶液中存在 的金属离子有，氧化锌溶解得到锌离子、氧化亚铁溶解得到亚铁离子、氧化铜溶解得到铜 离子、 ZnFe2O4能溶于酸得到铁离子； (3)净化中 H2O2参与反应是双氧水具有氧化性，能将亚铁离子氧化为铁离子，试剂X的作 用是调节溶液PH，促进 Fe3+水解生成氢氧化铁沉淀除去。 【详解】 (1)ZnFe2O4中锌的化合价+2 价，氧元素化合价-2
11、 价，结合化合价代数和为0 计算得到Fe 的化合价， +2+x2+(-2) 4=0，x=+3； 工业上利用反应ZnFe2(C2O4)3?6H2O ZnFe2O4+2CO2 +4CO +6H2O 制备 ZnFe2O4，反应过 程中铁元素化合价+2 价变化为 +3 价，碳元素化合价+3 价变化为 +4 价好 +2 价，则氧化产物 为： ZnFe2O4、CO2，每生成 1mol ZnFe2O4，碳元素化合价+3 价变化为 +2 价降低得到电子， 每生成 1mol ZnFe2O4，生成 4molCO 转移电子的物质的量是 4mol； (2)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
12、采用的措施是 增大硫酸的浓度或升高温度、空气搅拌等，已知ZnFe2O4能溶于酸，则酸浸后溶液中存在 的金属离子有，氧化锌溶解得到锌离子、氧化亚铁溶解得到亚铁离子、氧化铜溶解得到铜 离子、 ZnFe2O4能溶于酸得到铁离子，所以得到的金属离子有： Zn 2+、Fe3+、Fe2+、Cu2+； (3)净化中 H2O2参与反应是双氧水具有氧化性，能将亚铁离子氧化为铁离子，离子方程式 为： H2O2+2Fe 2+2H+2Fe3+2H2O，试剂 X的作用是调节溶液 pH，促进 Fe 3+水解生成氢氧 化铁沉淀除去。 3钴和锌是重要的有色金属，其单质及化合物被广泛用于国民经济各个领域。一种从有机 废催化剂中
13、回收钴和锌的工艺流程如下： 已知：“浸出”后溶液中含有Co 2、Zn2、Mn2 、Fe 2、Fe3等。请回答： ( 1) “煅烧”的目的为_。 ( 2) “净化”时，与KMnO4发生反应的所有离子方程式有 _。 ( 3) “沉钴”时，发生如下反应：(NH4)2S2O8H2ONH4HSO4H2O2；H2O2H2O O； ； Co 3 H 2OCo(OH)3 H 。所缺的化学方程式为 _；每生成1 molCo(OH)3，理论上消耗 (NH4)2S2O8的物质的 量为 _。 ( 4) Co(OH)3沉淀应依次用稀硫酸和水洗涤，检验沉淀是否洗涤干净的方法是 _。 ( 5) “沉钴”时pH 不能太高，其
14、原因为_；“沉锌”时温 度不能太高，其原因为_ 。 ( 6) 取“沉锌”后所得固体34.1g，煅烧后得到固体24.3g，将生成的气体通过足量的浓硫 酸，增重 5.4g。则所得固体的化学式为_。 【答案】除去其中的有机物(或将金属元素转化为氧化物，有利于后续浸出，合理即可) MnO4 -+3Fe2+7H2O=MnO2 +3Fe(OH) 3 +5H +、3Mn2+2MnO4-+2H2O=5MnO 2 +4H + 2Co 2+O+2H+=2Co3+H2O 0.5mol 取最后一次洗涤液少许于试管中，向其加入氯化钡溶 液，没有白色沉淀生成，证明洗涤干净防止 Zn2+提前沉淀防止 NH4HCO3热分解
15、ZnCO3?2Zn(OH)2?H2O 【解析】 【分析】 将废催化剂高温煅烧，将有机废催化剂中的有机物除去，并将金属元素转化为金属氧化 物，用硫酸对煅烧产物进行酸浸，pH 控制在 15，得到含有Co2 、Zn2、Mn 2、Fe2、Fe3 的浸出液，调节溶液 pH 值为 55.2，加入高锰酸钾将Mn 2、Fe2氧化并转化为 Fe(OH)3 和 MnO2除去，再次调节溶液 pH 值为 4.5，加入 (NH4)2S2O8将 Co 2氧化为 Co3并转化为 Co(OH)3沉淀除去，调节pH 值为 8，加入碳酸氢铵使锌离子转化为ZnCO3?xZn(OH)2?yH2O 沉 淀，据此分析解答。 【详解】 (1) “煅烧 ” 可以除去其中的有机物，同时可将金属元素转化为金属氧化物，有利于后续浸 出； (2) “净化 ” 时，加入KMnO4的目的是除去溶液中的Fe 2+和 Mn2+，反应的离子方程式为： MnO4-+3Fe 2+ +7H2O= MnO2+3Fe(OH)3+5H+、3Mn2+2Mn
