2023版高考化學(xué)微小練習(xí)22化學(xué)工藝流程

專練22化學(xué)工藝流程

1.[2022?全國(guó)乙卷]廢舊鉛蓄電池的鉛膏中主要含有PbSOi、PbO/、PbO和Pb,還有少

量Ba、Fe、Al的鹽或氧化物等。為了保護(hù)環(huán)境、充分利用鉛資源，通過(guò)下圖流程實(shí)現(xiàn)鉛的回

收。

Na2c。3HAC,H2O2NaOH

II't

鉛膏一T脫硫I-d酸浸I―?|沉鉛I一…--PbO

1

濾液濾渣濾液

一些難溶電解質(zhì)的溶度積常數(shù)如下表:

難溶電解質(zhì)PbSOiPbCO3BaSOiBaCOs

2.5X1()T7.4X10-"1.ixio-102.6X10-9

一定條件下，一些金屬氫氧化物沉淀時(shí)的pH如下表:

金屬氫氧化物Fe(OH)3Fe(OH)2Al(OH)3Pb(OH)2

開(kāi)始沉淀的pH2.36.83.57.2

完全沉淀的pH3.28.34.69.1

回答下列問(wèn)題：

(1)在“脫硫”中PbSO,轉(zhuǎn)化反應(yīng)的離子方程式為

用沉淀溶解平衡原理解釋選擇Na2c的原因o

(2)在“脫硫”中，加入Na2c。3不能使鉛膏中BaSO,完全轉(zhuǎn)化，原因是

(3)在“酸浸”中,除加入醋酸(HAc),還要加入H2O2。

(i)能被H2O2氧化的離子是;

(ii)H202促進(jìn)了金屬Pb在醋酸中轉(zhuǎn)化為Pb(Ac)2,其化學(xué)方程式為

(iii)H2O2也能使Pb02轉(zhuǎn)化為Pb(Ac)2,H202的作用是

(4)“酸浸”后溶液的pH約為4.9,濾渣的主要成分是

(5)“沉鉛”的濾液中，金屬離子有。

2.［2021東卷］對(duì)廢催化劑進(jìn)行回收可有效利用金屬資源。某廢催化劑主要含鋁（Al）、

鑰（Mo）、銀（Ni）等元素的氧化物，一種回收利用工藝的部分流程如下：

Na()H(s)過(guò)量CO,適量BaQ溶液

濾fBaMoOq(s)

廢催750℃水浸沉鋁液

化劑ff液fU

焙燒過(guò)濾過(guò)濾3f濾液in

含Ni固體XAlAs

已知:25C時(shí),H￡03的41=4.5X10,危=4.7X1(T"；啟(BaMoOJ=3.5X10：

9

K”（BaC0：））=2.6X10；該工藝中，pH>6.0時(shí)，溶液中Mo元素以MoO,的形態(tài)存在。

（1）“焙燒”中，有NazMoO,生成，其中Mo元素的化合價(jià)為。

（2）“沉鋁”中，生成的沉淀X為。

（3）“沉鑰”中，pH為7.0。

①生成BaMoO,的離子方程式為。

②若條件控制不當(dāng),BaCCh也會(huì)沉淀。為避免BaMoOi中混入BaC03沉淀,溶液中c（HC0；）

c（MoOr）=（列出算式）時(shí)，應(yīng)停止加入BaCk溶液。

（4）①濾液HI中，主要存在的鈉鹽有NaCl和Y,Y為。

②往濾液III中添加適量NaCl固體后，通入足量____________（填化學(xué)式）氣體，再通入

足量CO?,可析出Y。

（5）高純AlAs（神化鋁）可用于芯片制造。芯片制造中的一種刻蝕過(guò)程如圖所示，圖

中所示致密保護(hù)膜為一種氧化物，可阻止HQ刻蝕液與下層GaAs（神化保）反應(yīng)。

H2O2刻蝕液

光刻.膜I光刻.膜

/I、1,一［、_

/~GAlaAsS

-I—GaAs

致密保護(hù)膜

/d尸般i

TGaAs

①該氧化物為。

②已知：Ga和A1同族，As和N同族。在H2O2與上層GaAs的反應(yīng)中，As元素的化合價(jià)

變?yōu)?5價(jià)，則該反應(yīng)的氧化劑與還原劑物質(zhì)的量之比為o

3.［2021?北京卷］鐵黃是一種重要的化工產(chǎn)品。由生產(chǎn)鈦白粉廢渣制備鐵黃的過(guò)程如下。

I鈦白粉I蒸儲(chǔ)水、鐵粉精制一定量氨水、空氣鐵黃晶種

I廢渣I

wFeSO,溶液制備晶”種FeOOIl制JW黃

鐵黃產(chǎn)品

FeOOH

資料：

i.鈦白粉廢渣成分：主要為FeSO,?HzO,含少量TiOSO,和不溶物

ii.TiOSOiH-(x+1)H2O^TiO2?祝0I+H2SO4

iii.0.1mol?LFe計(jì)生成Fe(OH)2,開(kāi)始沉淀時(shí)pH=6.3,完全沉淀時(shí)pH=8.3

0.1mol?L-1Fe計(jì)生成FeOOIl,開(kāi)始沉淀時(shí)pH=l.5,完全沉淀時(shí)pH=2.8

(1)純化

①加入過(guò)量鐵粉的目的是

②充分反應(yīng)后，分離混合物的方法是

（2）制備晶種

為制備高品質(zhì)鐵黃產(chǎn)品，需先制備少量鐵黃晶種。過(guò)程及現(xiàn)象是：向一定濃度FeSO,溶

液中加入氨水，產(chǎn)生白色沉淀，并很快變成灰綠色。滴加氨水至pH為6.0時(shí)開(kāi)始通空氣并記

錄pH變化（如圖）。

①產(chǎn)生白色沉淀的離子方程式是

②產(chǎn)生白色沉淀后的pH低于資料iii中的6.3。原因是：沉淀生成后c（Fe'）0.1

mol?「（填”或

③0?右時(shí)段，pH幾乎不變；△?友時(shí)段，pH明顯降低。結(jié)合方程式解釋原因:

④pH-4時(shí)制得鐵黃晶種。若繼續(xù)通入空氣，G后pH幾乎不變，此時(shí)溶液中c（Fe?+）

仍降低，但c（Fe3+）增加，且c（Fe"）降低量大于c（Fe時(shí)）增加量。結(jié)合總方程式說(shuō)明

原因：?

（3）產(chǎn)品純度測(cè)定

鐵黃純度可以通過(guò)產(chǎn)品的耗酸量確定。

________H￡0,標(biāo)準(zhǔn)溶液______NaCO,溶液______NaOH標(biāo)準(zhǔn)溶液

?g鐵黃?加而解筋酸滴定

資料：Fe3++3CO=Fe(C0i)

242

Fe（GOO3不與稀堿液反應(yīng)

NaEQi過(guò)量，會(huì)使測(cè)定結(jié)果（填“偏大”“偏小”或“不受影響”）。

4.[2021?山東卷]工業(yè)上以銘鐵礦（FeCmO,,含Al、Si氧化物等雜質(zhì)）為主要原料制

備紅機(jī)鈉（Na2Cr207-2H20）的工藝流程如下?；卮鹣铝袉?wèn)題：

（）IH2O2s（）,gso

—>[w]―>|W]―>—?|蒸發(fā)結(jié)晶

濾渣濾渣副產(chǎn)品

母液

,卜，

—，冷卻結(jié)晶

Na2Cr2O7?2H,（）

（1）焙燒的目的是將FeCr。轉(zhuǎn)化為NazCrO,,并將Al、Si氧化物轉(zhuǎn)化為可溶性鈉鹽。

焙燒時(shí)氣體與礦料逆流而行，目的是

（2）礦物中相關(guān)元素可溶性組分物質(zhì)的量濃度c與pH的關(guān)系如圖所示.當(dāng)溶液中可溶

組分濃度cWl.0X10-5mol?廣,時(shí)，可認(rèn)為已除盡。

7

q

?o

E

、3

M

一

—

;Fe元素在

(填操作單元的名稱)過(guò)程中除去。

(3)蒸發(fā)結(jié)晶時(shí)，過(guò)度蒸發(fā)將導(dǎo)致.冷卻結(jié)晶所得母液中，除NazCr。外，可

在上述流程中循環(huán)利用的物質(zhì)還有

離子交換膜

(4)利用膜電解技術(shù)(裝置如圖所示)，以NazCrO”為主要原料制備NazCr。的總反應(yīng)方

程式為：

4Na2CrO1+4H2O^^2Na2Cr207+4Na0H+2H2t+02t

則Na￡rO在(填“陰”或“陽(yáng)”)極室制得，電解時(shí)通過(guò)膜的離子主要為

專練22化學(xué)工藝流程

2-2-

1.⑴PbS0」(s)+C0,(aq)=PbC03(s)+S0(aq)存在沉淀溶解平衡PbSO』(s)wPb"

34

2-

(aq)+S0(aq)，已知心(PbC03)?(“(PbS0j,加入Na2c0”可將PbSO,轉(zhuǎn)化為更難溶的PbCO”

4

有利于后續(xù)溶于酸

(2)沉淀轉(zhuǎn)化反應(yīng)BaS0,(s)+C0(aq)-BaC0(s)+S0(aq)的平衡常數(shù)衿0.04,4值

334

較小，說(shuō)明正向反應(yīng)程度有限

2+

(3)(i)Fe(ii)Pb+H202+2HAc=Pb(Ac)2+2H20(iiDhW：；作還原劑，還原PbO?

(4)Al(OH)3、Fe(OH)八BaSO.,

(5)Ba2+,Na+

解析：(1)結(jié)合難溶電解質(zhì)的人”可知利用NazCOJ’脫硫”發(fā)生沉淀轉(zhuǎn)化反應(yīng)：PbSO,(s)

2-2-2-

+C0(aq)=PbC03(s)+S0(aq)；存在沉淀溶解平衡PbSOi(s)wPb"(aq)+S0(aq),己

344

知K，(PbC03)?&JPbS0。，加入NaQ”可將PbS?！罐D(zhuǎn)化為更難溶的PbCCL有利于后續(xù)溶于

c(SO：)

酸。(2)沉淀轉(zhuǎn)化反應(yīng)BaS0，(s)+C()3(aq)wBaC03(s)+S0,(aq)的平衡常數(shù)人丁訴~-

=3：累%=白"-Q0.04,4值較小，說(shuō)明正向反應(yīng)程度有限，BaSO,不能完全轉(zhuǎn)

化為BaCOso(3)(i)根據(jù)鉛膏的組成成分中含鐵元素可知，能夠氧化的離子為Fe?+：

(ii)H。將Pb氧化為Pb2+,繼而Pb?+與醋酸反應(yīng)生成Pb(Ac)2,反應(yīng)的化學(xué)方程式為Pb+HQ

+2HAc=Pb(Ac)2+2H20;(iii)PbOz轉(zhuǎn)化為Pb(Ac”的過(guò)程中Pb元素化合價(jià)降低，則H2O2作還

原劑，起到還原PbO?的作用。(4)“脫硫”時(shí)，BaSO”部分轉(zhuǎn)化為BaCO：，，Ba元素以BaSO“、BaC03

的形式進(jìn)入“酸浸”工序，此外還有Al、Fe等金屬元素，結(jié)合題給金屬氫氧化物沉淀時(shí)的

pH和鉛膏的成分,可知濾渣中含有A1(OH)3、Fe(O含3、BaSO」。(5)“沉鉛”后的濾液中有“酸

浸”時(shí)BaCQ,溶于酸產(chǎn)生的Ba?+,還有因加入NaOH溶液而引入的Na卡。

2.(1)+6

(2)Al(0H)3

(3)①M(fèi)oO+Ba3+=BaMo0iI

4

2.6X1Q-91.0X107

②3.5X10-8X4.7X10-11

(4)@NaHC03②N%

(5)①AI2O3②4：1

解析：(1)根據(jù)化合物Na2Mo。，中Na為+1價(jià)，。為一2價(jià)，由化合物中化合價(jià)代數(shù)和為0,

可計(jì)算出NazMoO,中M。元素的化合價(jià)為+6。(2)“750℃焙燒”時(shí)，廢催化劑中的氧化鋁發(fā)

生反應(yīng)：A1203+2NaOII=2NaA102+1120,“濾液I”中主要存在NaA10?和Na2MoO?通入過(guò)量

CO?時(shí)，發(fā)生反應(yīng)：NaA102+C02+2H20=Al(0H)3I+NaHC03,生成的沉淀X為Al(OH)3。(3)

由⑵的分析可知“濾液U”的主要成分是NaHCOs和Na2Mo04o①“濾液II”中加入BaCh溶

2-

液生成BaMoO.,的離子方程式為MoO+Ba2+=BaMoO.1I。②開(kāi)始生成BaCO；時(shí)，溶液中

4

C(CO:)(BaCO.,)2.6X10-9,c(H+)-c(C07)

c(Mo0[)=%(BaMoO,)=3.5X10-8又因?yàn)樾?-c(HCO；)=4.7X10

c(C07)心4.7X10^"c(HCO；)

”,由于“沉鑰”中，pH為70,則、=-7iFT=1ex”；，因此可得卬八:、

c(HCO3)c(H)1.OX10c(MO04)

96乂10-91ox10-7

X-1-——K。(4)①由于“濾液II”的主要成分是NaHCOs和NaMo0,加入適

o.□X1U4./X1U24

量BaCL溶液“沉鋁”后，“濾液HI”中主要存在的鈉鹽有NaCl和NaHC03,則Y為NaHC03?

②由“濾液HI”制備NaHCOB,原理類似侯氏制堿法，加入NaCl固體后，通入足量堿性氣體

NH3,再通入足量CO”發(fā)生反應(yīng)：NH3+H20+CO2=NHtHC03>NHtHCO：(+NaC1=NaHC03I+NH.,C1,

析出溶解度較小的NaHCQ,固體。(5)①由題給芯片制造的刻蝕過(guò)程示意圖可知，加入HG刻

蝕液，GaAs逐漸溶解，當(dāng)1似)2刻蝕液接觸AlAs時(shí)，反應(yīng)生成一種致密的氧化膜，由此可知，

Ga、As均可溶于H2O2刻蝕液中，形成的致密氧化膜是AlAs中的鋁被氧化為致密的AkO,膜。

②GaAs與H2O2反應(yīng)時(shí)，As由一3價(jià)變?yōu)?5價(jià)，0由一1價(jià)變?yōu)橐?價(jià)，由氧化還原反應(yīng)中得

失電子守恒規(guī)律可知，氧化劑(H&)與還原劑(GaAs)的物質(zhì)的量之比為4：1。

3.(1)①與硫酸反應(yīng)，使得

TiOSO,+2H2O^TiO2?Il20I+ILSO,

平衡正向移動(dòng)，沉鈦；過(guò)量的作用是防止二價(jià)鐵被氧化

②過(guò)濾

(2)①Fe"+2NH?H0=Fe(OH)I+2NH(2)>

3224

③pH6.0左右，4Fe(0H)2+02+2H20=4Fe(OH)3,因此pH幾乎不變，之后發(fā)生反應(yīng)4Fe?

+

+02+61l20=4Fe00n\+81廣，溶液中H+濃度增大，pH減?、苋芤褐型瑫r(shí)存在兩個(gè)氧化反

2++3+2++

應(yīng)4Fe+02+4H=4Fe+2H20和4Fe+02+6H20=4Fe00HI+8H,因此c(Fe")的減小

大于c(Fe，+)的增加，或用疊加反應(yīng)解釋：12Fe2++302+2H20=4Fe00HI+8Fe"

(3)不受影響

解析：(2)②0.1mol?「'Fe，+沉淀為Fe(0