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1、大题突破练大题突破练 1化学工艺流程题1.(2023 广东广州二模)金属镓拥有电子工业脊梁的美誉,镓与铝同族,化学性质相像。一种从高铝粉煤灰(主要成分是 Al2O3,还含有少量Ga2O3 和 Fe2O3 等)中回收镓的工艺如下:答复以下问题:(1) “焙烧”中,Ga2O3 转化成 NaGaO2 的化学方程式为。(2) “碱浸”所得浸出渣的主要成分是。(3) “转化 1”中通入过量 CO2 至溶液 pH=8,过滤,所得滤渣的主要成分是 Al(OH)3 和Ga(OH)3,写诞生成 Al(OH)3 的离子方程式:。(4) “溶镓”所得溶液中存在的阴离子主要有。(5) “电解”所用装置如下图,阴极的电
2、极反响为。假设电解获得 1 mol Ga,则阳极产生的气体在标准状况下的体积为L ,电解后,阳极室所得溶液中的溶质经加热分解生成(填化学式)可循环利用。2.(2023 重庆第三次诊断)钪(Sc)是一种稀土金属,钪及其化合物在航空、电子、超导等方面有着广泛的用途。钛白粉中含有 Fe、TiO2、Sc2O3 等多种成分,用酸化后的钛白废水富集钪,并回收氧化钪(Sc2O3)的工艺流程如下:答复以下问题:(1) “萃取”时 Ti4+、Fe2+、Sc3+均进入有机相中,则在“洗涤”时参加 H2O2 的目的是。(2) “滤渣 1”的主要成分是 Sc(OH)3、(写化学式)。(3) 在“调 pH”时先加氨水调
3、整 pH=3,此时过滤所得滤渣主要成分是;再向滤液中参加氨水调 pH=6,此时滤液中 Sc3+的浓度为mol L-1;检验含 Sc3+滤液中是否含 Fe3+的试剂为(写化学式)。(:KspFe(OH)3=2.610-39;KspSc(OH)3=9.010-31)a(4) “沉钪”时用到草酸。草酸的𝐾1=5.610-2,𝐾a2=1.510-4;则在 25 时 pH=3 的草酸4溶液中 c(C2O2-)c(H2C2O4)=。(5) 写出草酸钪在空气中“焙烧”时反响的化学方程式:。(6) 钛白酸性废水中 Sc3+含量 10.020.0 mgL-1,该工艺日处理钛白酸性
4、废水 100.0 m3,理论上能生产含 80%氧化钪的产品最多kg(保存到小数点后一位)。3.(2023 广东肇庆第三次质检)含钒化合物广泛用于冶金、化工行业。由富钒废渣(含V2O3、V2O4、Na2OAl2O34SiO2 和 FeO)制备 V2O5 的一种流程如下:查阅资料:pH主要形式13VO34备注多钒酸盐在水中溶解度较小局部含钒物种在水溶液中主要存在形式如下:物质开头沉淀 pH沉淀完全 pHFe(OH)2 7.09.0Fe(OH)3 1.93.2Al(OH)3 3.24.7本工艺中,生成氢氧化物沉淀的 pH 如下:答复以下问题:(1) “焙烧”中,将“研磨”所得粉末与 O2 逆流混合的
5、目的为;所生成的气体 A 可在工序中再利用。(2) “酸浸”时发生反响的离子方程式为(任写一个)。(3) 滤渣 2 含有的物质为。(4) “转化”需要调整的 pH 范围为;“转化”中含钒物质反响的离子方程式为。(5) “沉钒”中参加过量 NH4Cl 有利于晶体析出,其缘由为。(6) “煅烧”中所生成的气体 B 用途广泛,写出基于其物理性质的一种用途:。4.(2023 辽宁大连 24 中三模)铍是航天、航空、电子和核工业等领域不行替代的材料,有“超级金属”之称。以绿柱石Be3Al2(SiO3)6为原料制备金属铍的工艺如下:36:“滤渣 1”中含有铁、铝、硅的氧化物,Na FeF 难溶于水,Be2
6、+可与过量 OH-结合成Be(OH)42-(当溶液中被沉淀离子的物质的量浓度小于等于 110-5molL-1 时,认为该离子沉淀完全);lg 2=0.3。答复以下问题:(1) “粉碎”的目的是。(2) 750 烧结时,Na3FeF6 与绿柱石作用生成易溶于水的 Na2BeF4,该反响的化学方程式为。(3) “过滤 1”的滤液中需参加适量 NaOH 生成 Be(OH)2 沉淀,但 NaOH 不能过量,缘由是(用离子方程式表示)。(4) KspBe(OH)2=4.010-21,室温时 0.40 molL-1Be2+沉淀完全时的 pH 最小为。(5) “高温转化”反响产生的气体不能使澄清石灰水变浑浊
7、,写出其化学方程式。(6) “电解”NaCl-BeCl2 熔融混合物制备金属铍,参加 NaCl 的主要目的是。(7) 绿色化学要求在工业生产中应有效利用原料,节约原料。本工艺过程可以循环利用的物质有。5.某湿法炼锌的萃余液中含有 Na+、Zn2+、Fe2+、Mn2+、Co2+、Cd2+及 3060 g L-1 硫酸等,逐级回收有价值的金属并制取活性氧化锌的工艺流程如图:沉淀物K spFe(OH)32.610-39Fe(OH)2 4.910-17Co(OH)2 5.910-15Co(OH)3 1.610-44Cd(OH)2 7.210-15:答复以下问题:(1) “中和氧化水解”时,先参加适量的
8、石灰石调整溶液的 pH 为 1.0;参加肯定量的 Na2S2O8;再参加石灰石调整溶液的 pH 为 4.0。“氧化”时,Mn2+转化为 MnO2 除去,反响的离子方程式为。“沉渣”的主要成分除 MnO2 外还有。“氧化”时,假设参加过量的 Na2S2O8,钴元素将会进入“沉渣”中,则水解后的溶液中含钴微粒的浓度为mol L-1。(2) “除镉”时,主要反响的离子方程式为。(3) “沉锌”时,在近中性条件下参加 Na2CO3 可得碱式碳酸锌ZnCO32Zn(OH)2H2O固体,同时产生大量的气体。产生大量气体的缘由是。ZnCO32Zn(OH)2H2O 需洗涤,检验是否洗净的试剂是。(4) 不同质
9、量分数的 Na2SO4 溶液在不同温度下析出 Na2SO4 晶体的成分如下图。欲从含 20%Na2SO4 及微量杂质的“沉锌后液”中直接析出无水 Na2SO4,“操作 a”为。6.(2023 广东汕头二模)二氧化铈(CeO2)是一种重要的稀土氧化物,具有吸取强紫外光线的力量,可以用于光催化降解有机污染物,利用氟碳铈矿(主要成分为 CeCO3F)制 CeO2 的工艺流程如下图。(1) CeCO3F 中 Ce 元素的化合价为价。(2) “焙烧”过程中可以加快反响速率,提高焙烧效率的方法是(写出一种即可)。(3) 操作所需的玻璃试验仪器有烧杯、。(4) 上述流程中盐酸可用硫酸和 H2O2 替换,避开
10、产生污染性气体 Cl2,由此可知氧化性:CeO2(填“”或“13VO3-+2CO +H O422VO- +2HCO-335(3)V2O、Fe(OH)3(5)利用同离子效应,降低NH4VO3 的溶解度(6)作制冷剂解析 (1)“焙烧”中,“研磨”所得粉末与O2 逆流混合可以增大原料接触面积,加快反响速率,使反响更充分;由转化关系可知,所生成的气体A 为 CO2,可在“转化”工序中再利用。(2) “酸浸”的主要目的为将钒元素转化为VO+的形式存在,避开生成V O 或多钒酸根降低产品产2255232223率;“焙烧”后的烧渣中主要有V2O 、Fe O 、Na O、NaAlO 和 Na SiO 。(3
11、) “转化”的 pH=3.0,其目的是使V 元素以V2O5 形式存在,将大局部Fe3+转化为 Fe(OH)3 沉淀,53过滤除去 Al3+,则滤渣 2 含有的物质为V2O 、Fe(OH) 。(4) “转化”的目的是除去Fe 元素,且由信息知多钒酸盐在水中溶解度较小,则“转化”应将 V元素转化为VO3-,需要调整的pH 范围为13;“转化”中含钒物种由VO3-转化为VO- ,反响的离443子方程式为VO3-+2CO +H OVO- +2HCO- 。42233(5) “沉钒”中需参加过量NH4Cl,可利用同离子效应,降低 NH4VO3 的溶解度,提高产品产率。(6) “煅烧”中生成的气体B 为 N
12、H3,氨易液化,液氨汽化吸取大量热使四周温度急剧降低,可作制冷剂。4.答案 (1)增大固体的外表积,提高水浸的浸取率(2)2Na3FeF6+Be3Al2(SiO3)63Na2BeF4+Fe2O3+Al2O3+6SiO2 (3)Be(OH)2+2OH-Be(OH)42-或 Be2+4OH-Be(OH)42-(4)6.3(5)BeO+Cl2+CBeCl2+CO62(6)增加导电性 (7)Na3FeF、Cl(2)750 烧结时,Na3FeF6 与 Be3Al2(SiO3)6 作用生成易溶于水的Na2BeF4 和 Fe2O3Al2O3SiO2、等固体难溶物,该反响的化学方程式为 2Na3FeF6+Be
13、3Al2(SiO3)63Na2BeF4+Fe2O3+Al2O3+6SiO2;(3)Be(OH)2 呈两性,“过滤 1”的滤液中假设参加的氢氧化钠过量,则会连续溶解而生成可溶性盐,即Be(OH)2+2OH-Be(OH)42-或 Be2+4OH-Be(OH)42-;解析 (1)绿柱石Be3Al2(SiO3)6烧结后得到固体混合物,为提高水浸效率,需要将固体粉碎,增大接触面积;(4)由于 KBe(OH)=110-5c2(OH-)=4.010-21,则有 c(OH-)=210-8 molL-1,pH=-lg10-14=6.3;sp2210-8(5)“高温转化”反响产生的气体不能使澄清石灰水变浑浊,即
14、BeO 与 C、Cl 反响得到 BeCl 、22CO,故其反响的化学方程式为BeO+Cl2+CBeCl2+CO;(6) 从反响过程分析,NaCl 没有参与反响,则参加NaCl 的主要目的是增加导电性;(7) 由题干流程图可知,Na3FeF6 可以循环利用,高温转化时需要利用Cl2,电解时又产生Cl2,即 Cl25.答案 (1)S O2-+Mn2+2H O28Zn2+Cd2MnO +2SO2-+4H+24Fe(OH) 、CaSO341.610-14(2)Zn+Cd2+也可以循环利用。(3) Zn2+和 CO2-发生相互促进的水解反响,产生ZnCO 2Zn(OH) H O 和 CO 气体 BaCl
15、 溶332222液解析 (1)Na2S2O8 具有氧化性,将Mn2+转化为MnO2 除去,反响的离子方程式为S O2-+Mn2+2H O282MnO +2SO2-+4H+;24(4) 蒸发浓缩、趁热过滤“沉渣”的主要成分除MnO2 外还有氢氧化铁和硫酸钙;参加石灰石调整溶液的pH 为 4.0,Co(OH)3的 K =1.610-44,则水解后的溶液中含钴微粒的浓sp度为1.610-44(2)“除镉”时,是锌置换镉,主要反响的离子方程式为Zn+Cd2+Zn2+Cd;(10-10)3mol L-1=1.610-14 molL-1;(3) Zn2+和 CO2-发生相互促进的水解反响,产生ZnCO 2
16、Zn(OH) H O 和大量的 CO气体;33222ZnCO 2Zn(OH) H O 需洗涤,检验是否洗净,即检验溶液中是否含有CO2-,可以选用的试剂是3223BaCl2 溶液;(4) 从题图分析,得到硫酸钠需要进展的操作为蒸发浓缩,趁热过滤。6.答案 (1)+3(2)粉碎矿石、增大气流速度、提高焙烧温度(任写一种,合理即可)(5)2Ce3+6HCO-3Ce (CO ) +3H O+3CO 23 3220.18(6)Ce4+12(3)漏斗、玻璃棒 (4)解析 (1)CeCO3F 中 C 元素化合价为+4 价、O 元素化合价为-2 价、F 元素化合价为-1 价,依据化合价代数和等于 0,Ce
17、元素的化合价为+3 价;(2) 依据影响反响速率的因素,提高焙烧效率的方法是粉碎矿石、增大气流速度、提高焙烧温度等;(3) 操作是分别 Ce(BF4)3 沉淀和 CeCl3 溶液,方法为过滤,所需的玻璃试验仪器有烧杯、玻璃棒、漏斗;(5)“沉铈”过程中 CeCl3 溶液和NH4HCO3 反响生成Ce2(CO3)3 沉淀,反响的离子方程式为2Ce3+6HCO-3Ce (CO ) +3H O+3CO 。假设“沉铈”过程中,Ce3+恰好沉淀完全,则 c(Ce3+)为23 3221.010-5molL ,-1则 c(CO)=2-33𝐾sp23𝑐2(Ce3+)Ce (CO
18、 ) 3 =3 110-28110-10molL =110-1-6molL ,-1𝑐(CO2-3)𝑐(H )+𝑐(HCO- )=5.610-311,此时溶液的pH 为 5,则溶液中 c(HCO )=-𝑐(CO2-)𝑐(H )+335.610-11=110 1105.610-11-6-5mol L-10.18 molL-1;(6)依据题图示,总反响为 4H2+2NO24H2O+N2,该反响中的催化剂为Ce4+;依据化学方程式 4H2+2NO24H2O+N2,NO2 中 N 元素化合价由+4 价降低为 0 价,NO2
19、是氧化剂,H2 中 H 元素化合价由 0 价上升为+1 价,H2 是复原剂,该转化过程中氧化剂与复原剂物质的量之比为 12。(4) Cl-被 CeO2 氧化为Cl2,CeO2 为氧化剂,盐酸为复原剂,盐酸可用硫酸和H2O2 替换,可知 H2O2 是复原剂,则氧化性CeO2H2O2;(2)复原RuO4CaSO4T=65 、pH=1.0(3)6Na+12Fe2+2ClO- +18SO2-+6H O3423Na Fe (SO ) (OH) +2Cl +6OH24462-7.答案 (1)+3H(4)H N H+Cl- H(5) 作保护气,防止钌与空气中的氧气反响6解析 (1)Na2Fe4(SO4) (
20、OH)2 中 Na 元素化合价为+1 价、S 元素化合价为+6 价、O 元素化合价为- 2 价、H 元素化合价为+1 价,依据化合价代数和等于 0,Na2Fe4(SO4)6(OH)2 中 Fe 的化合价为+3 价; (2)依据题给流程图,“酸浸”后,溶液中钌元素只以Ru(SO4)2 形式存在,可知Na2SO3 把 RuO4 复原为44+4 价,Na2SO3 的作用是复原RuO 。二氧化硅和硫酸不反响、硫酸钙微溶,“滤渣”的主要成分有SiO2 和 CaSO 。依据题给图示,温度为 65 、pH 为 1.0 时钌的浸出率最大,“酸浸”的最正确条件是T=65 、pH=1.0;Na Fe (SO(OH
21、) 沉淀244)62,反响的离子方程式为 6Na +12Fe+2Cl+2+O +18S-3O+6H O2-423Na2Fe4(SO4)6(OH)2+2Cl-+6OH-;(3) “酸浸”后溶液中的铁元素以Fe2+的形式存在,“除铁”时参加NaClO3 把 Fe2+氧化为 Fe3+,碳酸钠调整 pH 生成(4) “酸溶”后溶液中的溶质 RuCl4 与参加的(NH4)2C2O4 反响生成 Ru(C2O4)2 沉淀和氯化铵,“滤液 2”H中的化肥是氯化铵,其电子式为H N H+Cl-; H(5) “灼烧”时通入 Ar 作保护气,防止钌与空气中的氧气反响。28.答案 (1)+2(2)AlO-(3) H2
22、O2 易分解 2LiFePO4+H2O2+8H+(4) Fe(OH)32Li+2Fe3+2H3PO4+2H2O(5) 90 可削减Li CO溶解损失310-3741002318(6) 温度过高,促进了碳酸锂的水解2解析 (1)依据正负化合价的和为 0 的原则可知其中Fe 的化合价为+2 价; (2)LiFePO4 不溶于氢氧化钠溶液,铝溶于氢氧化钠,2Al+2NaOH+2H2O 1”中的阴离子为OH-、AlO- ;2NaAlO2+3H2,故“滤液(3)过氧化氢简洁分解,影响除杂,故所加 H2O2 的量要比理论计算值多,可能缘由是 H2O2 易分解;LiFePO4 中 Fe2+被 H2O2 氧化
23、为 Fe3+,同时生成磷酸,离子方程式为 2LiFePO4+H2O2+8H+ 2Li+2Fe3+2H3PO4+2H2O;(5) 由题图可知Li2CO3 的溶解度随温度上升而降低,90 可削减Li2CO3 溶解损失;308 K 时,碳酸锂物质的量分数 x =3.010-3,设溶液中,水和碳酸锂共 1 mol,则 n(Li CO )=3.010-3 mol,n(HO)1 mol, 𝑆i23= 310-374,S=310-374100 g;210011818(6) 碳酸锂可以水解,升温促进水解,故沉锂温度到达 100 时,碳酸锂沉淀率下降,可能的缘由是温度过高,促进了碳酸锂的水解。9
24、.答案 (1)阳 H2(6)BaS O +NiSO234NiS O +BaSO该反响的 K=𝐾sp(BaS2O3)=1.6105,K 大于 105,反响进展得234𝐾sp(BaSO4)较完全 降低 NiS2O3 的溶解度(2)2Fe2+ClO-+2H+ (3)CuS(4)9.15 (5)NaClNa2SO42Fe3+Cl-+H2O解析 先将高磷镍铁制成电极板,进展电解,Ni、Fe、Zn、Cu 转化为阳离子进入溶液,之后参加NaClO 将 Fe2+氧化为Fe3+,然后参加 Na2CO3 调 pH=2,并将溶液加热至 50 ,形成铁、磷共沉淀; 过滤后参加H2S 除
25、去 Cu2+和 Zn2+;过滤后向滤液中参加NaOH 得到 Ni(OH)2 沉淀,过滤、水洗沉淀后,参加硫酸溶解,得到硫酸镍溶液,经系列处理得到NiSO4 6H2O。极主要为氢离子放电,所以主要产物为H2。(2)“除铁磷”时,ClO-将 Fe2+氧化为 Fe3+,依据电子守恒、元素守恒可得离子方程式为 2Fe2+ClO-+2H+2Fe3+Cl-+H2O。(1)电解的主要目的应是将金属元素转化为相应的金属阳离子,所以高磷镍铁应为阳极,被氧化;阴(3)“除铁磷”后主要杂质还有Cu2+、Zn2+,所以参加 H2S 除杂时得到的“滤渣 2”的主要成分为ZnS和 CuS。(4)当溶液中 c(Ni2+)=
26、1.010-5 mol L-1 时,c(OH-)=𝐾spNi(OH)2 = 210-15molL-1=210-5 mol L-1,𝑐(Ni2+)1.010-5此时 c(H+)=210-9 molL-1,pH=-lg c(H+)=9.15,所以理论上应调整溶液pH9.15。24(5) ClO-会被复原为Cl-,电解时选用 2 mol L-1 硫酸溶液为电解液,所以溶液中阴离子还有SO2-,而“”阳离子只剩参加的Na+,所以 母液 中的溶质主要有NaCl、Na SO 。24(6) 依据题意,NiSO 溶液可以使BaS O 沉淀转化为BaSO 沉淀,同时得到NiS O ,化学方程式423423𝑐(S2O2-)𝐾sp(BaS2O3)1.610-5为 BaS O +NiSO NiS O +BaSO;该反响的平衡常数 K=3=1.6105,K4234234𝑐(SO2-)𝐾sp(BaSO4)1.010-10大于 105,反响进展得较完全。无水乙醇可以降低NiS2O3 的溶解度,利于晶体析出。