2020高考化学热点题型第27题无机化学工艺流程综合题
2020年高考化学专题复习 化学工艺流程题
2020年高考复习化学工艺流程题题型特点本题型以现代工业生产为基础,与化工生产成本、产品提纯、环境保护等相融合,考查物质的制备、检验、分离、提纯等基本实验原理在化工生产中的实际应用,要求考生依据流程图分析原理、紧扣信息、抓住关键、准确答题。
这类试题具有较强的实用性和综合性,能较好地考查学生信息获取能力、分析问题能力、语言表达能力和计算能力等。
突破点一化工工艺流程题的分析【解题策略】1.粗读试题(1)读题头,得目的。
题头一般是简单介绍该工艺生产的原材料和工艺生产的目的(包括副产品),以及提供需要用到的信息。
(2)读题干、析过程。
题干部分主要用框图形式将原料到产品的主要生产工艺流程表示出来。
题干信息有三个层次:读得懂的;读得不太懂但根据上下文可以勉强懂的;完全读不懂的。
关键是突破第二层次,对于读得不太懂但根据上下文可以勉强懂的部分需要学生运用已有的基础知识,根据学习过的化学反应原理,联系实际工业生产及题目信息等进行知识的整合,最终得到结论。
(3)读题尾、看措施:题尾主要是根据生产过程中涉及的化学知识设计成系列问题,构成一道完整的化学试题。
阅读题尾时要将设问中的提示性信息,用笔画出来,以便在后面精读试题时随时提醒自己与之联系。
2.精读试题在粗读试题的基础上,结合流程图以外的文字描述、表格信息、后续设问中的提示性信息,在流程图上随手画出相关信息,以便在解题时随时进行联系和调用;同时思考几个问题:从原料到产品依次进行了什么反应,利用了什么原理(氧化还原?溶解度?溶液中的平衡?),每一步操作进行到什么程度最佳,每一步除目标物质外还产生了什么杂质或副产物,杂质或副产物用什么方法除去等等,体会出题者设问的角度、意图。
只要掌握了这一题型的一般特点和解题策略,无论流程如何陌生复杂,在高考中即使遇到情境陌生的流程图题,也能够驾驭自如,迎刃而解。
1[2019·全国卷Ⅲ]高纯硫酸锰作为合成镍钴锰三元正极材料的原料,工业上可由天然二氧化锰粉与硫化锰矿(还含Fe、Al、Mg、Zn、Ni、Si等元素)制备,工艺如图G2-1所示。
2020届高考化学二轮优选练习题：无机(化工)工艺流程附答案
2020届高考化学二轮优选练习：无机（化工）工艺流程附答案*无机（化工）工艺流程*1、医用氯化钙可用于补钙、抗过敏和消炎等，以工业碳酸钙(含少量Na＋、Al3＋、Fe3＋等杂质)生产医用二水合氯化钙工艺流程为：已知：查阅资料得知氢氧化物沉淀时的pH如下表。
氢氧化物Fe(OH)3Al(OH)3开始沉淀时的pH 2.3 4.0 开始溶解：7.8完全沉淀时的pH 3.7 5.2 完全溶解：10.8(1)CaCO3与盐酸反应的离子方程式：_________________________________。
(2)除杂操作是加入氢氧化钙，调节溶液的pH为________，目的是除去溶液中少量的Al3＋、Fe3＋。
检验Fe(OH)3是否沉淀完全的实验操作是________________________。
(3)过滤时需用的玻璃仪器有________。
滤渣主要成分的化学式：________。
(4)酸化时加盐酸的目的为①_______________________________________，②防止Ca2＋在蒸发时发生水解。
(5)为什么蒸发结晶要保持在160 ℃：__________________________________。
(6)若所测样品CaCl2·2H2O的质量分数偏高(忽略其他实验误差)，可能的原因之一为__________________________________________________________ _________________________________________________________________。
解析根据流程可知，加入氢氧化钙的目的是通过调节溶液的pH使Al3＋、Fe3＋转化为Fe(OH)3、Al(OH)3，使其沉淀完全，根据表中的数据可知，选择的pH应使得两种离子都生成沉淀，特别要保证Al3＋全部沉淀后不能再溶解，故选择pH为5.2～7.8。
高考化学三轮专题训练：第27题
第27题无机化学综合应用【知识汇总】1．粗读题干，挖掘图图示中一般会呈现超出教材范围的知识，但题目中往往会有提示或者问题中不涉及，所以一定要关注题目的每一个关键字，尽量弄懂流程图，但不必将每一种物质都推出，只需问什么推什么。
如制备类无机化工题，可粗读试题，知道题目制取什么、大致流程和有什么提示等。
2．携带问题，精读信息这里的“信息〞包括三个方面：一是主干，二是流程图，三是设置的问题。
读主干抓住关键字、词；读流程图，常见问题的设置方向如下：反响速率与平衡理论的运用；氧化复原反响的判断、化学方程式或离子方程式的书写；利用控制pH别离除杂；化学反响中的能量变化；实验根本操作：除杂、别离、检验、洗涤、枯燥等；流程中的物质转化和循环，资源的回收和利用；环境保护与绿色化学评价。
3．跳跃思维，标准答题答题时应注意前后问题往往没有“相关性〞，即前一问未答出，不会影响后面答题。
对反响条件的分析可以从以下几个方面着手：对反响速率有何影响，对平衡转化率有何影响，对综合生产效益有何影响(原料是否价廉易得，是否可再生，能源消耗的多少，设备能否满足生产条件的要求，对环境的影响如何)。
(1)要求用化学理论答复的问题一般采用“四段论法〞：此题“改变了什么条件〞(或“是什么条件〞)―→根据什么理论―→所以有什么变化―→结论。
[答案及评分标准](1)MgBO ·H O ＋2HSO △,2H 3BO ＋2MgSO(2分) 提高反响温度、减小2 2 522434铁硼矿粉粒径(2分)(2)FeO(1分)SiO 和CaSO(2分)3 424(3)将Fe 2＋氧化成Fe 3＋(1分) 使Fe 3＋与Al 3＋形成氢氧化物沉淀而除去 (1分)(4)(七水)硫酸镁(1 分)(5)Na＋(2分)△(6)2H 3BO 3=====B 2O 3＋3H 2O 、B 2O 3＋3Mg △,2B ＋3MgO(2分)[阅卷人的忠告](1) 元素符号错、不标准、看不清的不得分，方程式不写“△〞扣分。
2020届高考无机化学工艺流程专题提升试题答案详解教师版(21页)
2020届高考无机化学工艺流程专题提升试题1．以废旧铅酸电池中的含铅废料（Pb、PbO、PbO2、PbSO4及炭黑等）和H2SO4为原料，制备高纯PbO，实现铅的再生利用。
其工作流程如下：（1）过程Ⅰ中，在Fe2+催化下，Pb和PbO2反应生成PbSO4的化学方程式是__________。
（2）过程Ⅰ中，Fe2+催化过程可表示为：i：2Fe2++ PbO2+4H++SO42−＝2Fe3++PbSO4+2H2Oii: ……①写出ii的离子方程式：________________。
②下列实验方案可证实上述催化过程。
将实验方案补充完整。
a.向酸化的FeSO4溶液中加入KSCN溶液，溶液几乎无色，再加入少量PbO2，溶液变红。
b.______________。
（3）PbO溶解在NaOH溶液中，存在平衡：PbO（s）+NaOH（aq）NaHPbO 2（aq），其溶解度曲线如图所示。
①过程Ⅱ的目的是脱硫。
滤液1经处理后可在过程Ⅱ中重复使用，其目的是_____(选填序号)。
A．减少PbO的损失，提高产品的产率B．重复利用氢氧化钠，提高原料的利用率C．增加Na2SO4浓度，提高脱硫效率②过滤Ⅲ的目的是提纯，综合上述溶解度曲线，简述过程Ⅲ的操作_______________________。
【答案】（1）Pb + PbO2 + 2H2SO4==2PbSO4+ 2H2O。
（2）①2Fe3＋+Pb+SO42—==PbSO4+2Fe2＋；②取a中红色溶液少量，加入过量Pb，充分反应后，红色褪去。
（3）①A、B；②将粗PbO溶解在一定量35%NaOH溶液中，加热至110℃，充分溶解后，趁热过滤，冷却结晶，过滤、洗涤并干燥得到PbO固体。
②根据PbO的溶解度曲线，提纯粗Pb的方法为将粗PbO溶解在35%NaOH溶液中配成高温下的饱和溶液，降温结晶、过滤，洗涤并干燥即可得到PbO。
2.氟化钡可用于制造电机电刷、光学玻璃、光导纤维、激光发生器。
2020版高三化学考试试题调研：无机化学基础——工艺流程综合
2020版高三化学试题调研：无机化学基础——工艺流程综合【考情调研】一、工艺流程题的命题特点1.试题形式以工业上制备某物质(纯净物)为目的，把实际生产(或设计)中的过程以简图的形式表现出来。
2.命题思想(1)元素守恒思想。
原料中的“某元素”经多步转化最终“存留”于目标产物中，该思想是工艺流程图的主线。
(2)物料转化思想。
工艺流程图中呈现的各个“方框”一般表示工业生产中的反应釜，方框中的物质表示反应釜中的“主要物质”，方框之间的“箭头”表示“转化关系”，箭头的上方或下方一般注明转化时加入的试剂或需控制的条件等。
(3)教材联系生产的思想。
工艺流程题中的大部分化学反应来源于教材，部分陌生的化学反应，其反应原理源于教材;流程图中的工业操作(反应装置)与教材中的实验操作(实验装置)相对应。
(4)绿色环保思想。
对环境无害的物质可以直接排放，部分物质需要循环利用，实现资源利用最大化。
3.考查内容(1)工艺流程题是综合性较高的题型，在元素化合物转化的过程中考查元素化合物性质。
主要考向:①氧化还原反应、复分解反应类型的化学方程式(离子方程式)的书写②沉淀溶解平衡的运用;③弱电解质的电离及盐类水解原理的应用。
(2)实验仪器与实验操作。
工艺流程中的反应产物多为混合物，为达到制备目的必然涉及反应条件的控制、物质的提纯、物质检验等实验内容，所以反应条件的控制、物质的提纯、物质检验等是该类试题的常考内容。
(3)产率及纯度的计算。
由于工业生产中企业追求的是产品的纯度及产率，故部分试题还会考查物质的纯度或产率的计算。
二、工艺流程题的解题模型由于该类题多以制备某纯净物为目的，所以该类题多以“含核心元素的原料”到“含核心元素的目标产物”的转化为主线，以除杂和除杂实验操作为辅线进行命题。
该类题的解题模型如下：分析实验操作类型:实验过程主要为分离杂质，故其操作 多为过滤、分液、 蒸发结品、燕等。
分析“含核心元素的物质、的转化反:“含核心元素的物所与所加试剂主要发生氧化还原反应或复分解反应，逐 步转化为日标产物分析加入试剂的作用:向反应体系中加入酸、碱、盐溶液或通入气体物质，使“含核心元素的物质”逐步转化为 目标产物或与杂质物质反应达到除杂目的三、解析步骤及典例 1.抓主线、明思路抓主线即分析起始物质中哪些“核心元素”最要存留于目标产物中，以及含核心元素的物质在工艺流程中经过哪些反应，最终转化为目标产物。
(新课标)2020高考化学二轮复习第Ⅱ(一)无机化学工艺流程综合题[含答案]
![(新课标)2020高考化学二轮复习第Ⅱ(一)无机化学工艺流程综合题[含答案]](https://img.taocdn.com/s3/m/02b58ae38e9951e79a89275e.png)
(3)通过计算说明，常温下，若“调 pH”为 7，Cu2＋是否沉淀完全______________。
(溶液中离子浓度小于 10－5mol·L－1 时，认为该离子沉淀完全)
(4)“沉锰”需将温度控制在 70
℃左右，温度不能过高或过低的原因为
____________。
(5)结晶所得 NH4VO3 需进行洗涤、干燥。合适的洗涤试剂为______________；证明 NH4VO3 已洗涤干净的实验操作及现象为________________________________________。
答案：(1)使反应物充分接触，加快反应速率 蒸发浓缩
(2)①除锰外，硫酸浓度越低(高)，浸出率越低(高)
②硫酸浓度与锰的浸出率相关性不完全一致
(3)①1 氧化亚铁离子，便于之后除去
②6NH3·H2O＋3Fe3＋＋2SO2－4 ===NH4Fe3(SO4)2(OH)6↓＋5NH＋4
(4)是 Ca2＋恰好沉淀完全时，c2(F－)
回答下列问题： (1)“氧化酸解”的实验中，控制反应温度为 150 ℃，不同氧化剂对钛铁矿酸解率的 影响如图所示。50 min 时，要求酸解率大于 85%，所选氧化剂应为________；采用 H2O2 做 氧化剂时，其效率低的原因可能是___________________________________。
NaBH4＋2MgO。(2)滤液最终提取出溶质 NaBO2，碱性条件下
Mg2＋形成滤渣氢氧化镁。(3)依题意，其中一种气体为 SO2，结合原子守恒以及 Mg2＋水解的
特性，可推测另一产物为 HCl，反应为 SOCl2＋H2O===SO2↑＋2HCl↑，产生的氯化氢可抑制
氯化镁水解。(4)①根据电池反应可知，电池正极发生 H2O2 的还原反应：
2020届高考化学二轮复习_“无机化工流程题“解题策略(27页)
（教学提纲）2020届高考化学二轮复 习：“ 无机化 工流程 题“解 题策略( 共27页 PPT)（ 免费下 载）
④化学反应的能量变化； ⑤实验基本操作：除杂、分离、检验、洗涤、干燥等； ⑥流程中的物质转化和循环，资源的回收和利用； ⑦环境保护与绿色化学评价。
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反思题目 考点、问法、作答方式
以“点”设问
不需要理清工艺流程图的主线即可以答题
以“线”设问
先理解工艺流程主线，理清前后关系才能答题
（教学提纲）2020届高考化学二轮复 习：“ 无机化 工流程 题“解 题策略( 共27页 PPT)（ 免费下 载）
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回答下列问题：
(1)NaClO2 中 Cl 的化合价为
。
(2)写出“反应”步骤中生成 ClO2 的化学方程式
。
(3)“电解”所用食盐水由粗盐水精制而成，精制时，为除去
Mg2＋和 Ca2＋，要加入的试剂分别为
控制pH 产品洗涤
控制介质环 境氛围
控制温度
循环操作 蒸馏萃取
其他常见 考点
陌生方程式 的书写
绿色化学
实验仪器 工艺设备
因果关系
实验操作 工艺技术
灼烧 表面处理 过滤
化学计算
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2020年高考化学大题专项复习：化学工艺流程题
2020 年高考化学大题专项复习：化学工艺流程题1.中南大学郑雅杰等 3 位老师提出“以含砷废水沉淀还原法制备 As2O3”，有较高的实际应用价值。
某工厂含砷废水含有 H3AsO3、H2SO4、Fe2(SO4)3、Bi2(SO4)3 等，利用该废水提取As2O3 的流程如图所示。
表：金属离子沉淀 pH 值表格(20℃)（1）为了加快中和过程的速率，可以采取的措施有______________(施即可)。
（2）沉淀中的成分，除了 Bi(OH)3 沉淀外，还有。
（3）A 可以循环利用，A 的化学式为_________。
在滤液 1 中，加入 NaOH 调节 pH 为 8 的目的是。
（4）Cu3(AsO3)2 沉淀加入一定量的水调成浆料，通入 SO2，该过程的化学反应方程式是。
（5）按照一定的液固比，将水加入 Cu3(AsO3)2 沉淀中，调成浆料。
当反应温度为25℃，SO2 流量为 16L/h，液固比、时间对砷、铜浸出率的影响如图甲、乙所示。
请选择最适宜的液固比、反应时间：______________、_______________。
（6）一定条件下，用雄黄(As4S4)制备 As2O3 的转化关系如图所示。
若反应中，1mol As4S4(其中 As 元素的化合价为+2 价)参加反应时，转移 28mole-，则物质 a 为_______(填化学式)。
【答案】（1）适当增加氢氧化钠溶液的浓度或加热（2）Fe(OH)3（3）CuSO4 完全沉淀 Cu2+，回收利用铜（4）Cu3(AsO3)2+3SO2+6H2O=Cu3(SO3)2·2H2O+2H3AsO3+H2SO4（5）4：1 60min SO2【解析】（1）为了加快中和的速率，可以通过浓度、温度来调节反应的速率。
（2）根据元素守恒进行判断。
（3）Cu3(SO3)2·2H2O 氧化可以得到 CuSO4，在流程中可以循环利用。
（4）根据氧化还原反应中化合价升降守恒可知 S 的化合价升高，根据信息写出反应物和产物并配平方程式。
2020届高三化学高考常见12题型专题——无机化学工艺流程题型
2020届届届届届届届届届12届届届届——届届届届届届届届届届一、单选题（本大题共19小题，共38分）1.由二氧化硅制高纯硅的流程如下，下列判断中不正确的是()A. ①②③均属于氧化还原反应B. H2和HCl均可循环利用C. SiO2是一种坚硬难熔的固体D. 硅可用于制作光导纤维【答案】D【解析】【分析】本题考查了硅及其化合物之间的转化，熟悉相关物质的性质是解题关键，题目难度不大。
【解答】A.SiO2→Si，Si→SiHCl3，SiHCl3→Si，都存在化合价变化，都是氧化还原反应，故A 正确；B.依据工艺流程可知，氢气、氯化氢既参与反应，最终又生成，所以均可循环利用，故B正确；C.二氧化硅硬度大、熔点高，故C正确；D.光导纤维主要成分是二氧化硅，故D错误。
故选：D。
2.CaCO3是一种化工原料，可以通过反应生成一系列物质，如图所示．下列说法正确的是()A. Cl2和SO2均可以漂白有色物质，且漂白的原理相同B. 由SiO2+Na2CO3− 高温 Na2SiO3+CO2↑可知H2CO3的酸性强于H2SiO3C. 工业上，可先向饱和食盐水中通入NH3后再通入CO2制NaHCO3D. 制取玻璃、纯碱和漂白粉所涉及的反应都是非氧化还原反应【答案】C【解析】解：A.二氧化硫与有机色质化合为无色物质，具有漂白性，而Cl2没有漂白性，其与水反应生成的HClO，具有强氧化性，可以使有色物质褪色，具有漂白性，故A错误；B.反应在高温条件下进行，不是利用强酸制备弱酸原理，不能说明酸性强弱，故B错误；C.NH3极易溶于水且溶液呈弱减性，再通入CO2使之更多地转化为HCO3−，故工业上，可先向饱和食盐水中通入NH3后再通入CO2制NaHCO3，故C正确；D.二氧化硅与碳酸钠反应制取玻璃、加热分解碳酸氢钠制取纯碱，两反应中元素化合价不变化，属于非氧化还原反应，但制备漂白粉的反应中氯元素的化合价由0价变化为−1、+1价，属于氧化还原反应，故D错误，故选：C。
2020年高考试题分类汇编 化学工艺流程
2020年高考试题分类汇编化学工艺流程题1．[2019新课标Ⅰ 26]（14分）钒具有广泛用途。
黏土钒矿中，钒以+3、+4、+5价的化合物存在，还包括钾、镁的铝硅酸盐，以及SiO 2、Fe 3O 4。
采用以下工艺流程可由黏土钒矿制备NH 4VO 3。
该工艺条件下，溶液中金属离子开始沉淀和完全沉淀的pH 如下表所示：回答下列问题：（1）“酸浸氧化”需要加热，其原因是___________。
（2）“酸浸氧化”中，VO +和VO 2+被氧化成，同时还有___________离子被氧化。
写出VO +转化为反应的离子方程式___________。
（3）“中和沉淀”中，钒水解并沉淀为，随滤液②可除去金属离子K +、Mg 2+、Na +、___________，以及部分的___________。
（4）“沉淀转溶”中，转化为钒酸盐溶解。
滤渣③的主要成分是___________。
（5）“调pH”中有沉淀生产，生成沉淀反应的化学方程式是___________。
（6）“沉钒”中析出NH 4VO 3晶体时，需要加入过量NH 4Cl ，其原因是___________。
【答案】26．（1）加快酸浸和氧化反应速率（促进氧化完全） （2）Fe 2+ VO ++MnO 2 +2H + =2VO ++Mn 2++H 2O（3）Mn 2+ Al 3+和Fe 3+ （4）Fe(OH)3（5）NaAl(OH)4+ HCl= Al(OH)3↓+NaCl+H 2O （6）利用同离子效应，促进NH 4VO 3尽可能析出完全2VO +2VO +252V O H O x ⋅252V O H O x ⋅2.[2020新课标Ⅲ27]（15分）某油脂厂废弃的油脂加氢镍催化剂主要含金属Ni、Al、Fe及其氧化物，还有少量其他不溶性物质。
采用如下工艺流程回收其中的镍制备硫酸镍晶体（NiSO4·7H2O）：溶液中金属离子开始沉淀和完全沉淀的pH如下表所示：金属离子Ni2+Al3+Fe3+Fe2+开始沉淀时（c=0.01 mol·L−1）的pH 沉淀完全时（c=1.0×10−5 mol·L−1）的pH 7.28.73.74.72.23.27.59.0回答下列问题：（1）“碱浸”中NaOH的两个作用分别是______________。
高考化学一轮复习第章金属及其重要化合物热点题型无机化学工艺流程题的解题策略课件新人教版
金属离子
Fe3＋
Fe2＋
Al3＋
Mn2＋
开始沉淀 pH
1.9
7.0
3.0
8.1
完全沉淀 pH
3.2
9.0
4.7
10.1
回答下列问题： (1)“酸浸氧化”需要加热，其原因是_____________________________。 (2)“酸浸氧化”中，VO＋和 VO2＋被氧化成 VO＋2 ，同时还有______离子被氧 化。写出 VO＋转化为 VO＋2 反应的离子方程式：________________________。 (3)“中和沉淀”中，钒水解并沉淀为 V2O5·xH2O，随滤液②可除去金属离 子 K＋、Mg2＋、Na＋、____________，以及部分的____________。
3．特定洗涤的目的 (1)冰水洗涤的目的：洗去晶体表面的杂质离子并降低被洗涤物质的溶解度， 减少其在洗涤过程中的溶解损耗。 (2)乙醇洗涤的目的：降低被洗涤物质的溶解度，减少其在洗涤过程中的溶 解损耗，得到较干燥的产物。
4．结晶方式 (1)蒸发浓缩、冷却结晶：适用于溶解度随温度变化较大物质的分离提纯， 如除去 KNO3 中的少量 NaCl，或提纯受热易分解的物质(结晶水合物、铵盐 等)。 (2)蒸发结晶、趁热过滤：适用于溶解度随温度变化不大物质的分离提纯， 可减少杂质晶体的析出，如除去 NaCl 中的少量 KNO3。 [注意] 晶体的干燥：要得到干燥的晶体，常见的干燥方法有自然晾干、滤 纸吸干、在干燥器中干燥、烘干(适用于热稳定性较好的物质)。
2．截段分析法 用截段分析法更容易找到解题的切入点。用截段分析法解工艺流程题关键 在于看清主、副产品是如何分开的，以此确定如何截段，截几段更合适， 一般截段以产品为准点。 3．交叉分析法 利用交叉分析法解工艺流程题的关键在于找准中间产品(因为有时会出现多 种中间产品)和流水生产的分线，在分析过程中，抓住中间物质的关联作用， 逐一破解。
【人教版】2020版高考化学一轮复习 全国卷热考微专题(6)无机化学工艺流程题学案
全国卷热考微专题(6)无机化学工艺流程题化学工艺流程题是将化工生产中的生产流程用框图形式表示出来，一般具有如下环节：原料→对原料的预处理→核心化学反应→产品的提纯分离→目标产物它以现代工业生产为基础，与化工生产成本、产品提纯、环境保护等相融合，并根据生产流程中有关的化学知识步步设问。
考查物质的制备、检验、分离提纯等基本实验原理在化工生产中的实际应用，要求考生依据流程图分析原理，紧扣信息，抓住关键、准确答题。
这类试题具有较强的实用性和综合性，是新课标全国卷命题的热考题型。
(2017·海南卷)以工业生产硼砂所得废渣硼镁泥为原料制取MgSO4·7H 2O 的过程如图所示：硼镁泥的主要成分如下表：(1)“酸解”时应该加入的酸是________，“滤渣1”中主要含有________(写化学式)。
(2)“除杂”时加入次氯酸钙、氧化镁的作用分别是____________________、____________________。
(3)判断“除杂”基本完成的检验方法是__________________ _______________________________________________________ _______________________________________________________ ______________________________________________________。
(4)分离滤渣3应趁热过滤的原因是________________________ _______________________________________________________ _______________________________________________________ ______________________________________________________。
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第27题无机化学工艺流程综合题
题组一以陌生无机物分离、提纯流程为载体的综合题专练
1.氟碳铈矿(主要成分为CeFCO
3
)是提取稀土化合物、冶炼铈的重要矿物原料,以氟碳铈矿为原料提取铈的工艺流程如图所示。
回答下列问题:
(1)CeFCO
3
中Ce的化合价为。
(2)氧化焙烧时不能使用陶瓷容器,原因是。
(3)氧化焙烧后的产物之一为CeO
2
,则酸浸时发生反应的离子方程式为。
(4)HT是一种难溶于水的有机溶剂,则操作1的名称为。
(5)为了提高酸浸率,可以适当提高反应温度,但温度偏高浸出率反而会减小,其原因
是。
(6)有机物HT能将Ce3+从水溶液中提取出来,该过程可表示为Ce3+(水层)+3HT(有机层)
CeT
3(有机层)+3H+(水层)。
向CeT
3
(有机层)中加入稀硫酸能获得较纯的含Ce3+的水溶液,从平
衡角度解释其原因: 。
(7)已知,298 K时,K sp[Ce(OH)3]=5×10-20,若溶液中c(Ce3+)=0.05 mol·L-1,加碱调节pH到时Ce3+开始沉淀(忽略加碱过程中溶液体积变化)。
(8)写出向Ce(OH)
3悬浊液中通入氧气得到产品Ce(OH)
4
的化学方程式: 。
答案(1)+3 (2)陶瓷中的SiO
2会与生成的HF反应(3)2CeO
2
+H
2
O
2
+6H+ 2Ce3++O
2
↑+4H
2
O
(4)分液(5)温度升高,双氧水发生分解,造成浸出率偏小(6)向混合液中加入稀硫酸,使c(H+)增大,平衡向形成Ce3+水溶液方向移动(7)8
(8)4Ce(OH)
3+O
2
+2H
2
O 4Ce(OH)
4
解析(1)CeFCO
3
中C O32-整体显-2价,F显-1价,根据化合物中各元素正负化合价的代数和为0,推出Ce的价态为+3价。
(2)陶瓷容器中含有SiO
2,SiO
2
与HF发生反应:SiO
2
+4HF SiF
4
↑+2H
2
O,因此该流程中氧化
焙烧时不能使用陶瓷容器。
(3)有机层CeT
3中Ce显+3价,CeO
2
中Ce显+4价,即在酸浸时,Ce的价态降低,CeO
2
为氧化
剂,H
2O
2
为还原剂,反应的离子方程式为2CeO
2
+H
2
O
2
+6H+ 2Ce3++O
2
↑+4H
2
O。
(4)经过操作1后得到溶液和有机相,因此操作1的名称为分液。
(5)酸浸时加入H
2O
2
,H
2
O
2
在高温下会发生分解,导致H
2
O
2
的量减少,造成浸出率降低。
(6)有机物HT能将Ce3+从水溶液中提取出来,该过程中存在Ce3+(水层)+3HT(有机层)
CeT
3
(有机层)+3H+(水层),加入稀硫酸,c(H+)增大,平衡向逆反应方向进行,生成Ce3+的水溶液,能获得较纯含Ce3+的水溶液。
(7)Ce3+开始出现沉淀,c(Ce3+)·c3(OH-)=K sp[Ce(OH)3],则有
c(OH-)=√K sp[Ce(OH)3] c(Ce3+)
3
=√5×10-20 0.05
3
mol·L-1=1×10-6mol·L-1,即当pH=8时Ce3+开始沉淀。
2.锌锰干电池是最早的实用电池。
现用下列工艺回收正极材料中的金属(部分条件未给出)。
(1)碱性锌锰电池总反应为Zn+2MnO
2+2H
2
O Zn(OH)
2
+2MnO(OH),电解质是KOH,MnO(OH)中
Mn的化合价为,正极反应式为。
(2)黑粉的主要成分为MnO
2
和石墨,写出反应①的化学方程式:。
(3)MnO
2
的转化率与温度的关系如下表:
温度/℃20 40 60 80 100
转化率/% 86.0 90.0 91.3 92.0 92.1
生产中常选反应温度为80 ℃,其理由是。
(4)“沉锰”过程中生成碱式碳酸锰[MnCO
3·6Mn(OH)
2
·5H
2
O],写出其离子方程式:。
滤液③中可回收的物质为(填化学式)。
(5)用硫酸酸化的MnO 2浆液可吸收工业废气中的SO 2生成MnSO 4·H 2O,已知浆液中MnO 2含量为
a %,工业废气中SO 2含量为
b g·m -3,SO 2的吸收率可达90%,则处理1 000 m 3工业尾气,可得到MnSO 4·H 2O 的质量为 kg(用含字母的代数式表示)。
答案 (1)+3 MnO 2+H 2O+e - MnO(OH)+OH -
(2)MnO 2+2FeSO 4+2H 2SO 4
MnSO 4+Fe 2(SO 4)3+2H 2O
(3)由表格中的数据可知,MnO 2的转化率随温度的升高而升高,80 ℃时MnO 2的转化率已经较高,更高的温度会增加能耗,增大生产成本
(4)7Mn 2++7C O 32-+11H 2O
MnCO 3·6Mn(OH)2·5H 2O↓+6CO 2↑ Na 2SO 4 (5)
0.9b ·169
64
或
152.1b 64
解析 (1)碱性锌锰电池总反应为Zn+2MnO 2+2H 2O
Zn(OH)2+2MnO(OH),MnO(OH)中氧元素
为-2价,氢元素为+1价,则Mn 的化合价为+3价;正极MnO 2得到电子产生MnO(OH),电极反应式为MnO 2+H 2O+e - MnO(OH)+OH -。
(2)黑粉的主要成分为MnO 2和石墨,加入FeSO 4-H 2SO 4混合液后反应的化学方程式为MnO 2+2FeSO 4+2H 2SO 4
MnSO 4+Fe 2(SO 4)3+2H 2O 。
(3)由题目表格中的数据可知,MnO 2的转化率随温度的升高而升高,80 ℃时MnO 2的转化率已经较高,更高的温度会增加能耗,增大生产成本,故生产中常选反应温度为80 ℃。
(4)“沉锰”过程中碳酸钠与硫酸锰反应生成碱式碳酸锰[MnCO 3·6Mn(OH)2·5H 2O],碳酸钠水解生成氢氧化钠进而生成氢氧化锰沉淀促进水解放出二氧化碳,反应的离子方程式为
7Mn 2++7C O 32-+11H 2O
MnCO 3·6Mn(OH)2·5H 2O↓+6CO 2↑,根据该离子方程式可知,滤液③中
可回收的物质为Na 2SO 4。
(5)用硫酸酸化的MnO 2浆液可吸收工业废气中的SO 2生成MnSO 4·H 2O,反应的化学方程式为MnO 2+SO 2+H 2O
MnSO 4·H 2O 。
1 000 m 3
工业尾气中含有SO 2的物质的量为
1 000m 3×bg ·m -3
64 g ·mol -1
=
1 000b 64
mol,则生成MnSO 4·H 2O 的物质的量为1000b 64 mol×90%=
900b 64
mol,MnSO 4·H 2O 的质量
为 900b 64
mol×169 g·mol -1=
900b×169
64
g=
0.9b×169
64
kg 或
152.1b 64
kg 。
题组二 以陌生无机物制备流程为载体的综合题专练。