高考化学工艺流程与元素化合物解答题专练十原卷版.docx
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高考化学工艺流程与元素化合物解答题专练十原卷版
2021年高考化学工艺流程与元素化合物解答题专练(十)原卷版
1.三氧化二钴(Co2O3)主要用作颜料、釉料、磁性材料、催化剂和氧化剂等。
以含钴废料(主要成分为Co2O3,含有少量MnO2、NiO、Fe3O4)为原料制备Co2O3的流程如下图所示:
已知:
Ⅰ.“酸浸”后的浸出液中含的阳离子有H+、Co2+、Fe3+、Ni2+等。
Ⅱ.部分阳离子以氢氧化物形式沉淀时溶液的pH如下表:
沉淀物
Fe(OH)3
Co(OH)2
Ni(OH)2
完全沉淀时的pH
3.7
9.0
9.2
回答下列问题:
(1)“酸浸”含钴废料的温度不宜过高,原因是_____________。
(2)“酸浸”时发生的主要反应是___________________(写离子方程式)。
(3)某萃取剂对金属离子的萃取率与溶液pH的关系如图所示:
使用该萃取剂时应控制的pH约为____________,理由是_____________。
(4)写出高温煅烧时发生的化学反应方程式___________。
(5)操作1得到的副产品是__________(填名称);
已知该物质的溶液加热到100℃时会变质,该物质的溶解度见下表:
湿度
0℃
10℃
20℃
30℃
40℃
50℃
60℃
溶解度
70.6
73.0
75.4
78.0
81.0
84.5
88.0
操作1是________(填字母)。
a.蒸发结晶b.降温结晶c.减压蒸发结晶
(6)有机相提取的Ni2+再生时可用于制备镍氢电池,该电池充电时的总反应为Ni(OH)2+M=NiOOH+MH,则放电时负极的电极反应式为_________________。
2.随着钴酸锂电池的普及使用,从废旧的钴酸锂电池中提取锂、钴等金属材料意义重大。
如图是废旧钻酸锂(LiCoO2)(含少量铁、铝、铜等元素的化合物)回收工艺流程:
(1)“拆解”前需进入“放电”处理的目的是__;用食盐水浸泡是放电的常用方法,浸泡放电过程中产生的气体主要有__。
(2)上述流程中将CoO2-转化为Co3+的离子方程式为__。
(3)滤液1中加入Na2SO3的主要目的是__;加入NaClO3的主要目的是__。
(4)“沉钴”过程中,(NH4)2C2O4的加入量(图a)、沉淀反应的温度(图b)与钴的沉淀率关系如图所示:
根据图分析:
沉钴时应控制n(C2O42-):
n(Co2+)比为__,温度控制在__℃左右。
3.无水氯化锰
在电子技术和精细化工领域有重要应用。
一种由粗锰粉(主要杂质为Fe、Ni、Pb等金属单质)制备无水氯化锰的工艺如下(部分操作和条件略)。
I.向粗锰粉中加入盐酸,控制溶液的pH约为5,测定离子的初始浓度。
静置一段时间后锰粉仍略有剩余,过滤;
II.向I的滤液中加入一定量盐酸,再加入
溶液,充分反应后加入
固体调节溶液的pH约为5,过滤;
III.向II的滤液中通入
气体,待充分反应后加热一段时间,冷却后过滤;
IV.浓缩、结晶、过滤、洗涤、脱水得到无水MnCl2。
各步骤中对杂质离子的去除情况
初始浓度/mg·L–1
21.02
4.95
5.86
步骤I后/mg·L–1
12.85
3.80
3.39
步骤II后/mg·L–1
0.25
3.76
3.38
步骤III后/mg·L–1
0.10(达标)
3.19(未达标)
0.12(达标)
已知:
金属活动性Mn>Fe>Ni>Pb
(1)锰和盐酸反应的化学方程式是_______。
(2)步骤I中:
①Fe2+浓度降低,滤渣中存在
。
结合离子方程式解释原因:
_______。
②Pb2+浓度降低,分析步骤I中发生的反应为:
Pb+2H+=Pb2++H2↑、______。
(3)步骤II中:
①
酸性溶液的作用:
_______。
②结合离子方程式说明MnCO3的作用:
_______。
(4)步骤III通入H2S后,Ni2+不达标而
达标。
推测溶解度:
PbS_____NiS(填“>”或“<”)。
(5)测定无水
的含量:
将ag样品溶于一定量硫酸和磷酸的混合溶液中,加入稍过量
,使
氧化为
。
待充分反应后持续加热一段时间,冷却后用bmol/L硫酸亚铁铵
滴定
,消耗cmL硫酸亚铁铵。
(已知:
滴定过程中发生的反应为:
Fe2++Mn3+=Fe3++Mn2+)
①样品中MnCl2的质量分数是_____(已知:
MnCl2的摩尔质量是126g·mol-1)。
②“持续加热”的目的是使过量的
分解。
若不加热,测定结果会______(填“偏高”、“偏低”或“无影响”)。
4.以炼锌厂的烟道灰(主要成分为ZnO,另含少量Fe2O3、CuO、SiO2、MnO等)为原料可生产草酸锌晶体(ZnC2O4⋅2H2O)
已知:
常温下Ksp[Fe(OH)3]=2.6×10-39,Ksp[Cu(OH)2]=2.2×10-20。
请问答下列问题:
(1)为了提高“酸浸”时锌元素的浸出率,可以采取的措施有:
_________、________(填写2条)。
(2)“除锰”反应后,溶液的pH__________(填“增大”“减小”或“不变”)。
(3)常温下“除铁”反应中,加入ZnCO3可调节溶液的pH,使得Fe3+和部分Cu2+被除去,当两种沉淀共存且溶液的pH=8时,c(Cu2+)/c(Fe3+)=________________。
(4)“除铜”反应的离子方程式为________。
(5)若“沉淀”过程中采用Na2C2O4代替(NH4)2C2O4生产草酸锌晶体,应该在搅拌下,将Na2C2O4溶液缓慢加入ZnCl2溶液中,如果顺序颠倒,会产生的不良后果是__________。
(6)将草酸锌晶体加热分解可得到一种纳米材料。
加热过程中固体残留率(剩余固体的质量/原始固体的质量×100%)随温度的变化如图所示,则A、B点固体的化学式分别为____、___________。
5.纯橄岩为含镁的硅酸盐矿物,并含有MnO、Fe2O3、FeO、SiO2和一些有机物等杂质。
工业上利用纯橄岩制备一水硫酸镁(MgSO4·H2O)的工艺流程如下:
(1)浸出时温度控制在90℃~100℃之间,并且要连续搅拌2小时的目的是___________。
(2)上述流程中多次用到了过滤操作,实验室过滤时需要用到的玻璃仪器是玻璃棒、烧杯和________________。
(3)向过滤Ⅰ的滤液中加入NaClO溶液,将溶液中的Mn2+氧化成MnO2,反应的离子方程式为________________________________。
(4)滤渣Ⅱ中主要成分为________________(填化学式)。
(5)检验过滤Ⅱ后的滤液中是否含有Fe3+的实验操作方法是________________________
。
(6)已知硫酸镁的溶解度随温度变化的曲线如下图,且溶液的沸点随压强增大而升高。
为了从滤液中充分回收MgSO4·H2O,采取将滤液蒸发浓缩、加压升温结晶的方法,采取加压升温结晶的原因是________________________________。
6.银精矿主要含有Ag2S(杂质是铜、锌、锡和铅的硫化物),工业上利用银精矿制取贵金属银,流程图如下图所示。
已知“氯化焙烧”能把硫化物转化为氯化物,请回答下列问题:
(1)“氯化焙烧”的温度控制在650~670℃,如果温度过高则对焙烧不利,产率会降低,原因是______。
(2)水洗后的滤液中溶质有盐酸盐和大量钠盐,取少量滤液加入盐酸酸化,再滴入氯化钡溶液有白色沉淀生成,此钠盐为_____(填化学式)。
(3)氨浸时发生的化学反应方程式为________。
(4)“沉银”是用N2H4还原银的化合物。
①N2H4的电子式是_______。
②理论上,1molN2H4完全反应所得到的固体质量是______g。
③向所得母液中加入烧碱,得到的两种物质可分别返回________、______工序中循环使用。
(5)助熔剂Na2CO3和Na2B4O7有两个作用:
一是降低了银的熔点,减少能耗;二是____。
利用________的方法可以进一步直接精炼银锭。
7.软锰矿的主要成分为MnO2,还含有SiO2、Al2O3、Fe2O3、FeO等杂质。
软锰矿经过综合利用,可制备碳酸锰、氧化铝及绿矾(FeSO4•7H2O),其制备过程如图:
部分物质的Ksp如表:
回答下列问题:
(1)操作I中需要的仪器有______(填字母序号)。
a.蒸发皿b.酒精灯c.漏斗d.玻璃棒e.烧杯
(2)操作Ⅱ中反应的离子方程式为______。
(3)操作Ⅲ中也可用NaHCO3与MnSO4溶液反应制备碳酸锰,其反应的离子方程式为______。
(4)操作Ⅳ中加入适量Fe的目的是______;当调节pH=______时(结果保留整数),可确定Al(OH)3完全沉淀。
(已知:
完全沉淀后,溶液中离子浓度不高于10-5mol•L-1)
(5)操作Ⅵ中一般要加入稀硫酸,目的是______,然后______、冷却结晶、______、洗涤、干燥。
8.某实验室以含镍废料(主要成分为NiO,还含有少量FeO、Fe2O3、CoO、BaO和SiO2)为原料制备NixOy和碳酸钴(CoCO3)的工艺流程如图:
已知有关氢氧化物开始沉淀和沉淀完全的pH如表:
氢氧化物
Fe(OH)3
Fe(OH)2
Co(OH)2
Ni(OH)2
开始沉淀的pH
1.5
6.5
7.2
7.7
沉淀完全的pH
3.7
9.7
9.4
9.2
请回答以下问题:
(1)“滤渣Ⅰ”主要成分为(填化学式)_____。
(2)“氧化”时(加入NaClO3)的离子方程式为_____。
(3)加入Na2CO3来“调pH”的目的是生成黄钠铁钒沉淀而除去铁,也可通过加入MO(对应的金属氧化物)来调节pH将铁除去,则pH控制的范围为_____。
(4)在实验室萃取操作应该在_____中完成(填仪器名称),向水相中加入NaHCO3时的离子方程式为_________。
(5)从NiSO4溶液获得NiSO4·6H2O晶体的操作依次是:
_____,_________,过滤,洗涤,干燥。
“煅烧”时剩余固体质量与温度变化曲线如图,该曲线中B段所表示氧化物的名称为_____。
9.LiCoO2(钴酸锂)是锂离子电池的正极材料。
以某海水为原料制备钴酸锂的一种流程如下:
已知如下信息:
①该海水中含浓度较大的LiCl,含少量MgCl2、CaCl2、MnCl2等。
②碳酸锂的溶解度与温度关系如图所示:
③常温下,几种难溶物质的溶度积数据如下:
物质
Li2CO3
MgCO3
CaCO3
MnCO3
Mg(OH)2
Ksp
2.5×10-2
6.8×10-6
2.8×10-9
2.3×10-11
6.0×10-10
请回答下列问题:
(1)LiCoO2中钴的化合价为________。
滤渣1主要成分有MgCO3、Mg(OH)2、CaCO3和__________(填化学式)。
(2)调节pH=5的目的是__________。
(3)“沉锂”包括过滤、洗涤等,宜用_________(填“热水”或“冷水”)洗涤Li2CO3。
加入纯碱的量与锂回收率的关系如表所示:
序号
沉淀质量/g
碳酸锂含量/%
锂回收率/%
①
0.9∶1
10.09
92.36
77.67
②
1.0∶1
10.97
90.19
82.46
③
1.1∶1
11.45
89.37
85.27
④
1.2∶1
12.14
84.82
85.45
从生产成本考虑,宜选择_______(填序号)方案投料。
(4)“除杂2”中调pH=13时c(Mg2+)=_________mol·L-1。
(5)“合成”中采用高温条件,放出一种能使澄清石灰水变浑浊的气体。
写出“合成”发生反应的化学方程式________。
(6)在“合成”中制备1molLiCoO2转移电子的物质的量为__________。
10.从铜转炉烟灰(主要成分ZnO还有Pb、Cu、Cd、As、Cl、F等元素)中回收锌、铜、铅等元素进行资源综合利用,具有重要意义。
以铜转炉烟灰制备重要化工原料活性氧化锌的工艺流程如图所示。
已知:
活性炭净化主要是除去有机杂质。
请回答以下问题:
(1)若浸出液中锌元素以[Zn(NH3)4]2+形式存在,则浸取时ZnO发生反应的离子方程式为___。
(2)在反应温度为50℃,反应时间为lh时,测定各元素的浸出率与氯化铵溶液浓度的关系如图,结合流程图分析,氯化铵适宜的浓度为___mo1·L-1。
(3)若浸出液中c(AsO43-)=6.0×10-3mol•L-1,现将8.0×10-3mo1•L-1FeC13溶液与浸出液等体积混合生成砷酸铁沉淀。
若该温度时Ksp(FeAsO4)=2.0×10-22,则反应后溶液中c(AsO43-)=___mo1•L-1。
(4)滤渣II的主要成分为___;除杂3是置换除杂过程,则此过程主要除去的金属有___(填化学式)。
(5)沉锌得到的物质为Zn(NH3)2C12,请写出水解转化的化学方程式___。
(6)该流程中可以循环使用的物质的电子式为___。
(7)取mg活性氧化锌样品,预处理后配成待测液,加入指示剂3、4滴,再加入适量六亚甲基四胺,用amol•L-1EDTA标准液进行滴定,消耗标准液VmL。
已知:
与1.0mLEDTA标准液[c(EDTA)=1.000mo1•L-1]相当的以克表示的氧化锌质量为0.08139,则样品中氧化锌的质量分数为___(用代数式表示)。
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