版江苏高考化学一轮复习测试专题突破训练1化学工艺流程试题的突破方略.docx
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版江苏高考化学一轮复习测试专题突破训练1化学工艺流程试题的突破方略
化学工艺流程试题的突破方略
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35分钟）
1．（2019·成都模拟）碲是发展高科技产业、国防与尖端技术不可或缺的原料。
H2TeO3是一种比草酸酸性弱的二元酸，工业上常用铜阳极泥[主要成分是碲化亚铜（Cu2Te），含少量的Ag、Au]回收碲，其工艺流程如下：
已知：
CuC2O4的Ksp为2.2×10－8；离子浓度不大于1×10－5mol·L－1时，离子即完全沉淀。
（1）Cu2Te中Te的化合价是________。
（2）滤渣的成分是________，滤液①中含有的氧化酸浸时的氧化产物为________。
氧化酸浸时温度过高会使碲的浸出率降低，原因是____________________________________________________
____________________________________________________。
（3）要使Cu2＋完全沉淀，应控制C2O
的浓度不低于________。
（4）还原反应的离子方程式为________________________________________
_______________________________________________________________。
[解析]
（2）由于Ag、Au与硫酸不反应，故滤渣的主要成分为Ag和Au；铜阳极泥进行氧化酸浸时发生氧化还原反应：
Cu2Te＋4H2O2＋2H2SO4===2CuSO4＋H2TeO3＋5H2O，其中氧化产物为H2TeO3和CuSO4；由于H2O2高温时会发生分解，使氧化酸浸不充分，从而造成碲的浸出率降低。
（3）根据Ksp（CuC2O4）＝c（Cu2＋）·c（C2O
），当铜离子完全沉淀时，c（C2O
）＝
≥
mol·L－1＝2.2×10－3mol·L－1。
[答案]
（1）－2
（2）Ag、Au H2TeO3、CuSO4 温度过高H2O2分解增多，使氧化酸浸不充分
（3）2.2×10－3mol·L－1
（4）H2TeO3＋2SO
===2SO
＋Te↓＋H2O
2．（2019·银川模拟）三氧化二钴主要用作颜料、釉料及磁性材料，利用铜钴矿石制备Co2O3的工艺流程如图1：
图1
已知：
铜钴矿石主要含有CoO（OH）、CoCO3、Cu2（OH）2CO3和SiO2，其中还含有一定量的Fe2O3、MgO和CaO等。
请回答下列问题：
（1）“浸泡”过程中可以加快反应速率和提高原料利用率的方法是________________________________________________________________________________________________________（写出2种即可）。
（2）“浸泡”过程中，加入Na2SO3溶液的主要作用是________________________________________________________________________________________________________。
（3）向“沉铜”后的滤液中加入NaClO3溶液，写出滤液中的金属离子与NaClO3反应的离子方程式_____________________________________________
___________________________________________________________。
（4）温度、pH对铜、钴浸出率的影响如图2、图3所示：
图2 图3
①“浸泡”铜钴矿石的适宜条件为____________________________________________________
____________________________________________________。
②图3中pH增大时铜、钴浸出率下降的原因可能是____________________________________________________
____________________________________________________。
（5）CoC2O4·2H2O在空气中高温煅烧得到Co2O3的化学方程式是____________________________________________________。
[解析] 往铜钴矿石中加入过量稀硫酸和Na2SO3溶液，“浸泡”后溶液中含有Co2＋、Cu2＋、Fe2＋、Mg2＋、Ca2＋，加入Na2SO3溶液主要是将Co3＋、Fe3＋还原为Co2＋、Fe2＋，“沉铜”后先加入NaClO3将Fe2＋氧化为Fe3＋，再加入Na2CO3溶液调节pH，可以使Fe3＋沉淀，过滤后所得滤液A主要含有Co2＋、Mg2＋、Ca2＋，再用NaF溶液除去钙离子、镁离子，过滤后，向滤液B中加入浓Na2CO3溶液使Co2＋转化为CoCO3固体，向CoCO3固体中先加盐酸，再加草酸铵溶液得到二水合草酸钴，煅烧后制得Co2O3。
（1）“浸泡”过程中可以加快反应速率和提高原料利用率的方法有升温、粉碎矿石、适当增加稀硫酸的浓度等。
（2）Na2SO3具有较强的还原性，加过量的Na2SO3溶液可将CoO（OH）、Fe2O3分别与硫酸反应得到的Co3＋和Fe3＋还原为Co2＋及Fe2＋。
（3）由图1可知，“沉铜”后加入NaClO3溶液时，Co2＋并未被氧化，被氧化的是Fe2＋，反应的离子方程式为ClO
＋6Fe2＋＋6H＋===Cl－＋6Fe3＋＋3H2O。
（4）①根据图2、图3可知，“浸泡”铜钴矿石的适宜条件是温度为65℃～75℃及pH为0.5～1.5。
②图3反映的是pH变化对铜、钴浸出率的影响，“浸泡”过程是利用H＋和CoO（OH）、CoCO3、Cu2（OH）2CO3发生反应以浸出金属离子，当pH逐渐增大时，H＋的浓度减小，铜、钴浸出率降低。
（5）CoC2O4·2H2O在空气中高温煅烧得到Co2O3的化学方程式为4CoC2O4·2H2O＋3O2
2Co2O3＋8CO2＋8H2O。
[答案]
（1）升温、粉碎矿石、适当增加稀硫酸的浓度等（写出2种即可）
（2）将Co3＋、Fe3＋还原为Co2＋、Fe2＋
（3）ClO
＋6Fe2＋＋6H＋===Cl－＋6Fe3＋＋3H2O
（4）①温度为65℃～75℃、pH为0.5～1.5 ②pH升高后溶液中c（H＋）下降，溶解CoO（OH）、CoCO3、Cu2（OH）2CO3的能力降低 （5）4CoC2O4·2H2O＋3O2
2Co2O3＋8CO2＋8H2O
3．（2019·开封模拟）三氧化二钴（Co2O3）常用作制滤光眼镜的添加剂、催化剂和氧化剂。
以含钴废料（主要成分为CoO、Co2O3，含有少量MnO2、NiO、Fe3O4杂质）为原料制备Co2O3的流程如下：
（1）研磨的目的是________________________________________________
____________________________________________________，
滤渣的主要成分为________（填化学式）。
（2）酸浸时加入H2O2的作用有_______________________________________
____________________________________________________。
不能用盐酸代替硫酸，因为Co2O3与盐酸反应生成Cl2，污染环境，该反应的离子方程式为____________________________________________________
____________________________________________________。
（3）在实验室里，萃取操作要用到的玻璃仪器主要有________。
有机相再生利用时提取出的Ni2＋可用于制备氢镍电池，该电池充电时的总反应为Ni（OH）2＋M===NiOOH＋MH，则放电时正极的电极反应式为_____________________
________________________________________________________________。
（4）沉钴时发生反应的离子方程式为__________________________________
________________________________________________________________。
煅烧时发生反应的化学方程式为_____________________________________
________________________________________________________________。
[解析] 含钴废料的主要成分为CoO、Co2O3，含有少量MnO2、NiO、Fe3O4杂质，研磨可增大固体与液体的接触面积，加硫酸、H2O2进行酸浸能够分离出MnO2，同时加入的H2O2能够氧化亚铁离子、还原Co3＋，酸浸分离出的溶液中含Ni2＋、Fe3＋、Co2＋，调pH使Fe3＋转化为Fe（OH）3沉淀而从溶液中分离出来，加萃取剂萃取，将有机相（含Ni2＋）和水相（含Co2＋）分离，向水相中加入碳酸氢铵、氨水生成Co2（OH）2CO3，Co2（OH）2CO3经煅烧转化为Co2O3。
（2）酸浸时，加入了H2O2，一方面可以将溶液中的Fe2＋氧化为Fe3＋，另一方面可将Co3＋还原为Co2＋。
在反应中不能用盐酸代替硫酸，因为Co2O3具有氧化性，可将Cl－氧化为Cl2而对环境造成污染，其离子方程式为Co2O3＋6H＋＋2Cl－===2Co2＋＋Cl2↑＋3H2O。
（3）实验室中萃取操作所用的玻璃仪器主要有分液漏斗和烧杯；电池充电时的总反应为Ni（OH）2＋M===NiOOH＋MH，则放电时总反应为NiOOH＋MH===Ni（OH）2＋M，放电时正极发生还原反应，其电极反应式为NiOOH＋e－＋H2O===Ni（OH）2＋OH－。
[答案]
（1）增大固体与液体的接触面积，加快酸浸速率，提高钴的浸出率 MnO2
（2）还原Co3＋，氧化Fe2＋ Co2O3＋6H＋＋2Cl－===2Co2＋＋Cl2↑＋3H2O
（3）分液漏斗、烧杯 NiOOH＋e－＋H2O===Ni（OH）2＋OH－
（4）2Co2＋＋HCO
＋3NH3·H2O===Co2（OH）2CO3↓＋3NH
＋H2O 2Co2（OH）2CO3＋O2
2Co2O3＋2CO2＋2H2O
4．（2019·石家庄模拟）磷酸铁锂电池被广泛应用于各种电动汽车，其正极是通过将磷酸铁锂（LiFePO4）、导电剂、黏结剂和乙炔黑等按比例混合，再涂于铝箔上制成。
一种从废旧磷酸铁锂电池正极材料中回收某些金属资源的工艺流程如下：
已知：
①常温下，Ksp[Fe（OH）3]＝10－39 ②Li2CO3的溶解度，0℃为1.54g；100℃为0.72g
请回答：
（1）向滤液1中加入硫酸，可得到Al（OH）3，该反应的离子方程式为____________________________________________________。
（2）“酸浸”时，有磷酸生成，则磷酸铁锂在该过程中发生反应的化学方程式为____________________________________________________；
所加H2SO4和H2O2也可用HNO3代替，但缺点为_________________________________________________________________________________________________________________________________________。
（3）“沉铁”时，溶液的pH与金属元素的沉淀百分率（w）的关系如表：
pH
3.5
5
6.5
8
10
12
w（Fe）/%
66.5
79.2
88.5
97.2
97.4
98.1
w（Li）/%
0.9
1.3
1.9
2.4
4.5
8.0
则该过程应调节pH＝________，其原因为____________________________；假设该过程在常温下进行，则此时溶液中c（Fe3＋）＝________。
（4）“沉锂”时，所得Li2CO3应选择________（选填“冷水”或“热水”）进行洗涤，判断Li2CO3已洗涤干净的操作和现象为____________________________________________________
____________________________________________________。
[解析]
（1）由题意及题图可知，滤液1中含有AlO
，加入硫酸得到Al（OH）3的离子反应为AlO
＋H＋＋H2O===Al（OH）3↓。
（2）反应物为LiFePO4、H2O2、H2SO4，生成物为Li2SO4、Fe2（SO4）3、H3PO4、H2O，发生的反应为2LiFePO4＋H2O2＋4H2SO4===Li2SO4＋Fe2（SO4）3＋2H3PO4＋2H2O。
加入硝酸代替硫酸和H2O2，硝酸会被还原为氮的氧化物，氮的氧化物是大气污染物，污染环境。
（3）由题表可知，pH＝8时，Fe元素的沉淀百分率较大且Li元素的损失较小，故应调节pH＝8；Ksp[Fe（OH）3]＝c（Fe3＋）·c3（OH－）＝10－39，则c（Fe3＋）＝10－21mol·L－1。
（4）由不同温度下碳酸锂的溶解度数据可知，应选择热水进行洗涤；取最后一次洗涤液少许，向其中滴加盐酸酸化的氯化钡溶液，若无沉淀生成，则证明已洗涤干净。
[答案]
（1）AlO
＋H＋＋H2O===Al（OH）3↓
（2）2LiFePO4＋H2O2＋4H2SO4===Li2SO4＋Fe2（SO4）3＋2H3PO4＋2H2O 产生氮氧化物气体，污染环境（合理即可） （3）8 Fe元素的沉淀百分率较大且Li元素的损失较小 10－21mol·L－1 （4）热水 取最后一次洗涤液少许，向其中滴加盐酸酸化的氯化钡溶液，无沉淀生成，则证明已洗涤干净
5．（2019·名校联考信息卷）无色透明的锆石（主要成分为ZrSiO4）酷似钻石，是很好的钻石代用品。
锆石又称锆英石，常含有铁、铝、铜的氧化物杂质。
工业上一种以锆英石为原料制备ZrO2的工艺流程如下：
已知：
ⅰ.Zr在化合物中通常显＋4价，“氯化”过程中除C、O元素外，其他元素均转化为高价氯化物；
ⅱ.SiCl4极易水解生成硅酸；ZrCl4易溶于水，390℃升华；
ⅲ.Fe（SCN）3难溶于有机溶剂MIBK，Zr（SCN）4在水中的溶解度小于在有机溶剂MIBK中的溶解度。
请回答下列问题：
（1）“粉碎”锆英石的目的为_______________________________________
________________________________________________________________。
（2）①“氯化”过程中，锆英石发生的主要反应的化学方程式为____________________________________________________
____________________________________________________。
②“氯化”过程中ZrCl4的产率与温度、压强的关系如图所示：
由图可知，“氯化”过程选择的最佳条件为_______________________________________
________________________________________________________________；
“氯化”温度超过390℃时，ZrCl4产率降低的原因为________________________________________________________________________________________________________。
（3）“滤液1”中含有的阴离子除OH－、Cl－外，还有________。
（4）①常用的铜抑制剂有NaCN（氰化钠），NaCN可与铜离子反应生成Cu（CN）2{Ksp[Cu（CN）2]＝4×10－10mol3·L－3}沉淀。
已知盐酸溶解后的溶液中Cu2＋的浓度为1mol·L－1，当溶液中Cu2＋浓度不大于1×10－6mol·L－1时即达到后续生产的要求，则欲处理1L该溶液至少需要2mol·L－1的NaCN溶液的体积为________L（溶液混合时的体积变化忽略不计，计算结果保留两位小数）。
②由于氰化钠有剧毒，所以需要对“废液”中的氰化钠进行处理，通常选用漂白粉或漂白液在碱性条件下将氰化钠氧化，其中一种产物为空气的主要成分。
请写出在碱性条件下漂白液与氰化钠反应的离子方程式____________________________________________________
____________________________________________________。
（5）通过“萃取”“反萃取”可以分离铁，富集锆，原理为____________________________________________________
____________________________________________________
____________________________________________________
____________________________________________________
____________________________________________________。
[解析]
（2）①根据已知条件ⅰ可知，“氯化”过程中除C、O元素外，其他元素均转化为高价氯化物，Zr在化合物中通常显＋4价，因此“氯化”过程中，锆英石发生的主要化学反应为ZrSiO4＋4Cl2＋4CO===ZrCl4＋SiCl4＋4CO2，此反应体系为无水体系，SiCl4不水解。
②由图可知，压强和温度都会影响ZrCl4的产率，图中“氯化”过程中ZrCl4的产率最高时的条件为1MPa、390℃。
由已知条件ⅱ可知ZrCl4易溶于水，390℃升华，因此“氯化”温度超过390℃，ZrCl4因升华而逸出，导致其产率降低。
（3）“氯化”后“碱浸”，“氯化”产物ZrCl4与NaOH反应生成难溶于水的Zr（OH）4，SiCl4水解生成的H2SiO3与NaOH反应生成Na2SiO3，Fe3＋、Cu2＋转化为沉淀，Al3＋与过量NaOH溶液反应生成AlO
，因此，“滤液1”中含有的阴离子除OH－、Cl－外，还有AlO
、SiO
。
（4）①1LCu2＋浓度为1mol·L－1的溶液中n（Cu2＋）＝1mol，消耗2molNaCN。
c（Cu2＋）＝1×10－6mol·L－1时，c（CN－）＝
＝2×10－2mol·L－1，设至少需要NaCN溶液的体积为VL，则2V－2＝2×10－2×（V＋1），解得V≈1.02。
②选用漂白粉或漂白液在碱性条件下将氰化钠氧化，其中一种产物为空气的主要成分，即为N2，因此漂白液与氰化钠反应的离子方程式为2CN－＋5ClO－＋2OH－===2CO
＋5Cl－＋N2↑＋H2O。
（5）“滤液2”中含有Fe3＋和Zr4＋，“络合”后形成Fe（SCN）3和Zr（SCN）4，由已知条件ⅲ可知Fe（SCN）3难溶于有机溶剂MIBK，Zr（SCN）4在水中的溶解度小于在有机溶剂MIBK中的溶解度，通过萃取，Zr（SCN）4进入有机层，Fe（SCN）3留在水层，再利用H2SO4反萃取Zr（SCN）4，从而达到分离铁而富集锆的目的。
[答案]
（1）增大反应物的接触面积，缩短“氯化”时间，提高锆英石的转化率
（2）①ZrSiO4＋4Cl2＋4CO===ZrCl4＋SiCl4＋4CO2
②1MPa、390℃ 温度高于390℃，ZrCl4因升华而逸出
（3）AlO
、SiO
（4）①1.02 ②2CN－＋5ClO－＋2OH－===2CO
＋5Cl－＋N2↑＋H2O
（5）“络合”后，Fe3＋与Zr4＋分别与NH4SCN反应生成Fe（SCN）3和Zr（SCN）4，Fe（SCN）3难溶于MIBK，Zr（SCN）4则被MIBK萃取，进入有机层，再利用H2SO4反萃取Zr（SCN）4，从而达到分离铁而富集锆的目的
6．（2019·湖南四校联考）钼（Mo）是一种重要的过渡金属元素，常见化合价为＋6、＋5、＋4，金属钼广泛用于冶金、机械制造、电子、照明及一些高科技领域。
钼酸钠（Na2MoO4）是一种无公害型冷却水系统的金属缓蚀剂，也可用于制造生物碱、油墨、化肥、钼红颜料等。
如图是化工生产中制备金属钼和钼酸钠的主要流程图，已知钼精矿的主要成分为MoS2，钼酸难溶于水。
（1）MoS2焙烧时反应的化学方程式为____________________________；
产生的尾气对环境的主要危害是________________________，一般可用________吸收以生产副产品________________。
（2）操作1中，粗产品中的MoO3与Na2CO3溶液充分反应后，生成Na2MoO4和另外一种气态物质，该物质的电子式为________。
粗产品经过充分碱浸后所得的碱浸液中部分离子的浓度：
c（MoO
）＝0.40mol·L－1，c（SO
）＝0.05mol·L－1。
结晶前应先利用沉淀法除去SO
，应加入________。
[已知：
Ksp（BaSO4）＝1.1×10－10mol2·L－2，Ksp（BaMoO4）＝4.0×10－8mol2·L－2]
（3）首次重结晶得到的母液的主要溶质为________，可以在下次重结晶时重复使用，但达到一定次数后必须净化处理，原因是______________。
（4）工业上由MoO3制备Mo粉也常用铝热反应，写出该反应的化学方程式____________________________________________________
____________________________________________________。
（5）操作3在碱性条件下，将钼精矿加入足量的NaClO溶液中，也可以制备钼酸钠，可观察到钼精矿逐渐溶解至固体消失。
该反应的离子方程式为____________________________________________________
____________________________________________________。
[解析]
（1）由流程图知，MoS2在空气中焙烧，Mo元素被氧化为MoO3，S元素被氧化为SO2，反应的化学方程式为2MoS2＋7O2
2MoO3＋4SO2。
大气中的SO2溶于水易形成酸雨。
SO2为酸性气体，可采用碱性吸收剂吸收，如氨水或石灰乳。
（2）结合原子守恒和反应物为MoO3、Na2CO3，可知气态生成物为CO2，其电子式为
。
结合BaSO4和BaMoO4的溶度积及溶液中离子浓度知，可加入Ba2＋除去SO
，结合溶液为碱浸液可知，为不引入杂质离子，可加入Ba（OH）
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