2020届高三化学二轮复习 工业流程专题训练

2020届高三化学二轮复习 工业流程专题训练

1、碱性锌锰电池是日常生活中消耗量最大的电池，其构造如图所示。

放电时总反应为Zn ＋2H 2O ＋2MnO 2===Zn(OH)2＋2MnOOH 。从废旧碱性锌锰电池中回收Zn 和MnO 2的工艺如图所示：

回答下列问题：

(1)MnOOH 中，Mn 元素的化合价为________。

(2)“还原焙烧”过程中，高价金属化合物被还原为低价氧化物或金属单质(其中MnOOH 、MnO 2被还原成MnO)，主要原因是“粉料”中含有________。

(3)“净化”是为了除去浸出液中的Fe 2＋

，方法是：加入________(填化学式)溶液将Fe 2＋

氧化为Fe 3＋

，再调节pH 使Fe 3＋

沉淀完全。已知浸出液中Mn 2＋

、Zn 2＋

的浓度约为0.1 mol·L －

1，根据下列数据计算，调节pH 的合理范围是________至________。(离子浓度小于1×10－

5 mol·L

－1

即为沉淀完全) 化合物 Mn(OH)2 Zn(OH)2 Fe(OH)3 K sp 近似值

10

－13

10

－17

10

－38

(4)本工艺中应循环利用的物质是________(填化学式)。

(5)若将“粉料”直接与盐酸共热反应后过滤，滤液的主要成分是ZnCl 2和MnCl 2。“粉料”中的MnOOH 与盐酸反应的化学方程式为

____________________________________________________________。

(6)某碱性锌锰电池维持电流强度0.5 A(相当于每秒通过5×10－

6 mol 电子)，连接工作80分钟即接近失效。如果制造一节电池所需的锌粉为6 g ，则电池失效时仍有________%的金属锌未参加反应。 答案(1)＋3 (2)C (3)H 2O 2(或KMnO 4) 3 6 (4)Mn 2＋

－2e －

＋2H 2O===MnO 2＋4H ＋

H 2SO 4

(5)2MnOOH ＋6HCl=====△

Cl 2↑＋2MnCl 2＋4H 2O (6)87

(1)＋3 (2)C (3)H 2O 2(或KMnO 4) 3 6 (4)Mn 2＋

－2e －

＋2H 2O===MnO 2＋4H ＋

H 2SO 4 (5)2MnOOH ＋6HCl=====△

Cl 2↑＋2MnCl 2＋4H 2O (6)87

2、利用水钴矿(主要成分为Co2O3，含少量Fe2O

3、Al2O3、MnO、MgO、CaO、SiO2等)可以制取多种化工试剂，以下为草酸钴晶体和氯化钴晶体的制备流程，回答下列问题：

已知：①浸出液中含有的阳离子主要有H＋、Co2＋、Fe2＋、Mn2＋、Al3＋、Mg2＋、Ca2＋等。

②沉淀Ⅰ中只含有两种沉淀。

③流程中部分阳离子以氢氧化物形式沉淀时溶液的pH见下表：

沉淀物Fe(OH)3Fe(OH)2Co(OH)2Al(OH)3Mn(OH)2

开始沉淀 2.7 7.6 7.6 4.0 7.7

完全沉淀 3.7 9.6 9.2 5.2 9.8

(1)23

____________________________________________________________。

(2)NaClO3在浸出液中发生反应的离子方程式为

_____________________________________________________________。

(3)加入Na2CO3调pH至5.2，目的是________；萃取剂层含锰元素，则沉淀Ⅱ的主要成分为________。

(4)操作Ⅰ包括：将水层加入浓盐酸调整pH为2～3，___、________、过滤、洗涤、减压烘干等过程。

(5)为测定粗产品中CoCl2·6H2O的含量，称取一定质量的粗产品溶于水，加入足量硝酸酸化的硝酸银溶液，过滤、洗涤、干燥，测沉淀质量。通过计算发现粗产品中CoCl2·6H2O质量分数大于100%，其原因可能是(回答一条原因即可)。

(6)将5.49 g草酸钴晶体(CoC2O4·2H2O)置于空气中加热，受热过程中不同温度范围内分别得到一种固体物质，其质量如下表。

温度范围/℃固体质量/g

150～210 4.41

290～320 2.41

2

________。[已知：CoC2O4·2H2O的摩尔质量为183 g·mol－1]

：(1)Co2O3＋SO2－3＋4H＋===2Co2＋＋SO2－4＋2H2O

(2)ClO－3＋6Fe2＋＋6H＋===Cl－＋6Fe3＋＋3H2O

(3)使Fe3＋和Al3＋沉淀完全CaF2和MgF2

(4)蒸发浓缩冷却结晶

(5)粗产品中结晶水含量低(或粗产品中混有氯化钠杂质)

(6)Co3O4(或CoO·Co2O3)

3、锌是一种应用广泛的金属，目前工业上主要采用“湿法”工艺冶炼锌。某硫化锌精矿的主要成分为ZnS(还含少量FeS 等其他成分)，以其为原料冶炼锌的工艺流程如图所示。

回答下列问题：

(1)硫化锌精矿的焙烧在氧气气氛的沸腾炉中进行，所产生的焙砂的主要成分的化学式为________。浸出液净化过程中加入的主要物质为锌粉，其作用是___________________________________

(2)电解沉积过程中的阴极采用铝板，阳极采用惰性电极，阳极的电极反应式为_______________________________________________________________ (3)在该流程中可循环使用的物质是Zn 和________(填化学式)。

(4)改进的锌冶炼工艺，采用了“氧压酸浸”的全湿法流程，既省略了易导致空气污染的焙烧过程，又可获得一种有工业价值的非金属单质。“氧压酸浸”中发生的主要反应的离子方程式为________________________________。

(5)硫化锌精矿(ZnS)遇到硫酸铜溶液可慢慢地转变为铜蓝(CuS)。请解释该反应发生的原理：________________________________________________

____________________________________________________________。

(6)我国古代曾采用“火法”工艺冶炼锌。明代宋应星著的《天工开物》中有关于“升炼倭铅”的记载：“炉甘石十斤，装载入一泥罐内，……，然后逐层用煤炭饼垫盛，其底铺薪，发火煅红，……，冷定毁罐取出，……，即倭铅也。”该炼锌工艺过程中发生的主要反应的化学方程式为____________。(注：炉甘石的主要成分为碳酸锌，倭铅是指金属锌)

答案(1)ZnO 除去Fe 3＋

(2)2H 2O －4e －

===O 2↑＋4H ＋

(3)H 2SO 4 (4)ZnS ＋4H ＋

＋O 2===2Zn 2＋

＋2S ＋2H 2O (5)在一定条件下，溶解度小的矿物可以转化为溶解度更小的矿物[或在相同条件下，由于K sp (CuS)小于K sp (ZnS)，故反应可以发生]

(6)ZnCO 3＋2C=====高温

Zn ＋3CO ↑

3、镍及其化合物用途广泛。某矿渣的主要成分是NiFe 2O 4(铁酸镍)、NiO 、FeO 、CaO 、SiO 2等，以下是从该矿渣中回收NiSO 4的工艺路线：

已知：(NH 4)2SO 4在350 ℃以上会分解生成NH 3和H 2SO 4。NiFe 2O 4在焙烧过程中生成NiSO 4、Fe 2(SO 4)3。锡(Sn)位于第五周期第ⅣA 族。