2024屆高考一輪復(fù)習(xí) 課時跟蹤檢測（十四） 無機(jī)化學(xué)工藝流程解題策略（含答案）

PAGE課時跟蹤檢測（十四）無機(jī)化學(xué)工藝流程解題策略1．(2021·全國乙卷)磁選后的煉鐵高鈦爐渣，主要成分有TiO2、SiO2、Al2O3、MgO、CaO以及少量的Fe2O3。為節(jié)約和充分利用資源，通過如下工藝流程回收鈦、鋁、鎂等。該工藝條件下，有關(guān)金屬離子開始沉淀和沉淀完全的pH見下表：金屬離子Fe3＋Al3＋Mg2＋Ca2＋開始沉淀的pH2.23.59.512.4沉淀完全(c＝1.0×10－5mol·L－1)的pH3.24.711.113.8回答下列問題：(1)“焙燒”中，TiO2、SiO2幾乎不發(fā)生反應(yīng)，Al2O3、MgO、CaO、Fe2O3轉(zhuǎn)化為相應(yīng)的硫酸鹽。寫出Al2O3轉(zhuǎn)化為NH4Al(SO4)2的化學(xué)方程式：_____________________________。(2)“水浸”后“濾液”的pH約為2.0，在“分步沉淀”時用氨水逐步調(diào)節(jié)pH至11.6，依次析出的金屬離子是_________________________________________________。(3)“母液①”中Mg2＋濃度為________mol·L－1。(4)“水浸渣”在160℃“酸溶”，最適合的酸是__________?！八崛茉钡某煞质莀_________、__________。(5)“酸溶”后，將溶液適當(dāng)稀釋并加熱，TiO2＋水解析出TiO2·xH2O沉淀，該反應(yīng)的離子方程式是________________________________________________________________________。(6)將“母液①”和“母液②”混合，吸收尾氣，經(jīng)處理得________，循環(huán)利用。2．氧化鉻(Cr2O3)主要用于冶煉金屬鉻、用作有機(jī)化學(xué)合成的催化劑等。工業(yè)上以鉻鐵礦[主要成分：Fe(CrO2)2(亞鉻酸亞鐵)，還含有Al2O3等雜質(zhì)]為主要原料生產(chǎn)Cr2O3，其主要工藝流程如圖甲：(1)“高溫氧化”過程中Fe(CrO2)2轉(zhuǎn)化為Na2CrO4的化學(xué)方程式為___________________________________________________________。(2)“操作1”是將固體冷卻、研磨，再加水浸取，其中研磨的目的是________________________________________________________________________。(3)為獲得純凈Cr(OH)3，需判斷Cr(OH)3是否洗滌干凈。該操作是________________________________________________________________________。(4)現(xiàn)用FeS模擬工業(yè)上處理含鉻廢水[c(Na2CrO4)＝2.00×10－2mol·L－1]，處理后所得濾渣主要成分為FeOOH、Cr(OH)3、FeS(已知：S元素被氧化為可溶性硫酸鹽)。①1L的“廢水”可氧化FeS______________mol。②將濾渣用蒸餾水洗凈后，在低溫條件下干燥，將干燥后的固體在空氣中加熱，測得固體質(zhì)量隨溫度的變化如圖乙所示。說明：780℃以上的殘留固體為Fe2O3、Cr2O3的混合物。A→B固體質(zhì)量增加的原因是__________________________________________________________________________________________________________________。3．某化學(xué)興趣小組通過查閱文獻(xiàn)，設(shè)計了從某廠陽極泥(成分為Cu、Ag2Se、Au、Pt)中回收貴重金屬的工藝，其流程如圖所示。回答下列問題：(1)“焙燒”時，除了生成SeO2，還生成__________(用化學(xué)式表示)。(2)“酸浸氧化”中通入氧氣的目的是①氧化可能存在的Cu、SeO2；②________________________。(3)“酸溶”時Pt、Au分別轉(zhuǎn)化為[PtCl6]2－和[AuCl4]－，寫出Au溶解的離子方程式：________________________________________________________________________。(4)電解NH4[Au(SO3)2]溶液回收Au的陰極反應(yīng)式為________________________。4．鐵黃是一種重要的化工產(chǎn)品。由生產(chǎn)鈦白粉廢渣(主要成分是FeSO4·H2O，含少量TiOSO4和不溶物雜質(zhì))制備鐵黃的過程如下：已知：①TiOSO4易水解，生成難溶于水的TiO2·xH2O；②25℃時，若Fe2＋或Fe3＋濃度均為0.1mol·L－1，對應(yīng)的氫氧化物開始沉淀和完全沉淀的pH如表所示：氫氧化物Fe(OH)2FeOOH開始沉淀的pH6.31.5沉淀完全的pH8.32.8(1)純化時加入過量鐵粉的目的是_______________________________________________________________________________________________________________。(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。實驗時，向一定濃度FeSO4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時開始通空氣并記錄溶液pH變化，如圖所示。①產(chǎn)生白色沉淀的離子方程式是___________________________________________。②0～t1時段，溶液pH幾乎不變；t1～t2時段，溶液pH明顯降低。請解釋原因：________________________________________________________________________。③pH≈4時制得鐵黃晶種。若繼續(xù)通入空氣，t3后pH幾乎不變，此時溶液中c(Fe2＋)仍降低，但c(Fe3＋)增加，且c(Fe2＋)降低量大于c(Fe3＋)增加量。結(jié)合離子方程式解釋原因：________________________________________________________________________。(3)產(chǎn)品純度測定鐵黃純度可以通過產(chǎn)品的耗酸量確定。資料：Fe3＋＋3C2Oeq\o\al(2－,4)=Fe(C2O4)eq\o\al(3－,3)，F(xiàn)e(C2O4)eq\o\al(3－,3)不與稀堿反應(yīng)。若Na2C2O4過量，會使測定結(jié)果______(填“偏大”“偏小”或“無影響”)。5．(2023·濰坊模擬)錸(Re)是熔點(diǎn)和沸點(diǎn)較高的金屬單質(zhì)之一，用于制造高效能噴射引擎和火箭引擎。從輝鉬礦氧化焙燒后的煙道灰(主要成分有Re2O7、ReS2、ReO3、PbO、MoO3、CuO、Fe3O4)中提取錸粉的流程如圖所示。已知：Ⅰ.Re2O7易溶于水，高錸酸鉀(KReO4)在水中的溶解度隨溫度變化較大；Ⅱ.RCl陰離子交換樹脂，對錸具有良好的選擇性，在酸性體系中能夠有效地吸附錸?；卮鹣铝袉栴}：(1)“氧化浸出”過程，ReS2、ReO3被氧化為ReOeq\o\al(－,4)，ReO3被氧化的離子方程式是________________________________________________________________________。(2)“水解中和”過程，加NH4HCO3調(diào)溶液pH至6左右，過濾后得到濾渣1中除鉬的化合物還有________________________________________________________(寫化學(xué)式)。(3)“硫化沉淀”過程，先加入硫化銨，與溶液中的MoOeq\o\al(2－,4)反應(yīng)生成MoSeq\o\al(2－,4)，再加入H2SO4調(diào)pH使MoSeq\o\al(2－,4)轉(zhuǎn)化為更難溶的MoS3，則生成沉淀的離子方程式是________________________________________________________________________。(4)“解吸”后的離子交換樹脂用____________________________(填化學(xué)式)溶液再生處理后可循環(huán)使用。(5)“提純”所用的方法是__________(填操作名稱)，“氫還原”過程是在管式電爐中，800℃時通入氫氣，反應(yīng)的化學(xué)方程式是__________________________________________________________________________________________________________。課時跟蹤檢測（十四）無機(jī)化學(xué)工藝流程解題策略1．(2021·全國乙卷)磁選后的煉鐵高鈦爐渣，主要成分有TiO2、SiO2、Al2O3、MgO、CaO以及少量的Fe2O3。為節(jié)約和充分利用資源，通過如下工藝流程回收鈦、鋁、鎂等。該工藝條件下，有關(guān)金屬離子開始沉淀和沉淀完全的pH見下表：金屬離子Fe3＋Al3＋Mg2＋Ca2＋開始沉淀的pH2.23.59.512.4沉淀完全(c＝1.0×10－5mol·L－1)的pH3.24.711.113.8回答下列問題：(1)“焙燒”中，TiO2、SiO2幾乎不發(fā)生反應(yīng)，Al2O3、MgO、CaO、Fe2O3轉(zhuǎn)化為相應(yīng)的硫酸鹽。寫出Al2O3轉(zhuǎn)化為NH4Al(SO4)2的化學(xué)方程式：_____________________________。(2)“水浸”后“濾液”的pH約為2.0，在“分步沉淀”時用氨水逐步調(diào)節(jié)pH至11.6，依次析出的金屬離子是_________________________________________________。(3)“母液①”中Mg2＋濃度為________mol·L－1。(4)“水浸渣”在160℃“酸溶”，最適合的酸是__________。“酸溶渣”的成分是__________、__________。(5)“酸溶”后，將溶液適當(dāng)稀釋并加熱，TiO2＋水解析出TiO2·xH2O沉淀，該反應(yīng)的離子方程式是________________________________________________________________________。(6)將“母液①”和“母液②”混合，吸收尾氣，經(jīng)處理得________，循環(huán)利用。解析：(1)“焙燒”中，Al2O3和(NH4)2SO4反應(yīng)生成NH4Al(SO4)2，同時放出NH3，反應(yīng)的化學(xué)方程式為Al2O3＋4(NH4)2SO4eq\o(=,\s\up7(高溫))2NH4Al(SO4)2＋6NH3↑＋3H2O↑。(2)由題表中Fe3＋、Al3＋、Mg2＋完全沉淀時的pH分別為3.2、4.7、11.1可知，用氨水逐步調(diào)節(jié)pH至11.6的過程中，依次析出的金屬離子是Fe3＋、Al3＋、Mg2＋。(3)依據(jù)Mg2＋完全沉淀時的pH＝11.1，可知此時c(OH－)＝10－2.9mol·L－1，此時c(Mg2＋)＝10－5mol·L－1，則Ksp[Mg(OH)2]＝c(Mg2＋)·c2(OH－)＝10－10.8，用氨水逐步調(diào)節(jié)pH至11.6時，c(OH－)＝10－2.4mol·L－1，則c(Mg2＋)＝eq\f(Ksp[Mg(OH)2],c2(OH－))＝10－6mol·L－1。(4)“水浸渣”在160℃“酸溶”，為了盡可能減少酸溶液的揮發(fā)而造成不必要的損失且保證TiO2可以完全溶解，故最好選擇硫酸；SiO2不溶于硫酸，“焙燒”生成CaSO4固體，故“酸溶”后所得“酸溶渣”的成分為SiO2、CaSO4。(5)由題意知，TiO2＋水解生成TiO2·xH2O沉淀，該反應(yīng)的離子方程式為TiO2＋＋(x＋1)H2Oeq\o(=,\s\up7(△))TiO2·xH2O↓＋2H＋。(6)母液①的主要成分為硫酸銨和氨水，母液②的主要成分為硫酸，混合后吸收尾氣NH3，經(jīng)處理可得到(NH4)2SO4，循環(huán)利用。答案：(1)Al2O3＋4(NH4)2SO4高溫,2NH4Al(SO4)2＋6NH3↑＋3H2O↑(2)Fe3＋、Al3＋、Mg2＋(3)1.0×10－6(4)硫酸SiO2CaSO4(5)TiO2＋＋(x＋1)H2Oeq\o(=,\s\up7(△))TiO2·xH2O↓＋2H＋(6)(NH4)2SO42．氧化鉻(Cr2O3)主要用于冶煉金屬鉻、用作有機(jī)化學(xué)合成的催化劑等。工業(yè)上以鉻鐵礦[主要成分：Fe(CrO2)2(亞鉻酸亞鐵)，還含有Al2O3等雜質(zhì)]為主要原料生產(chǎn)Cr2O3，其主要工藝流程如圖甲：(1)“高溫氧化”過程中Fe(CrO2)2轉(zhuǎn)化為Na2CrO4的化學(xué)方程式為___________________________________________________________。(2)“操作1”是將固體冷卻、研磨，再加水浸取，其中研磨的目的是________________________________________________________________________。(3)為獲得純凈Cr(OH)3，需判斷Cr(OH)3是否洗滌干凈。該操作是________________________________________________________________________。(4)現(xiàn)用FeS模擬工業(yè)上處理含鉻廢水[c(Na2CrO4)＝2.00×10－2mol·L－1]，處理后所得濾渣主要成分為FeOOH、Cr(OH)3、FeS(已知：S元素被氧化為可溶性硫酸鹽)。①1L的“廢水”可氧化FeS______________mol。②將濾渣用蒸餾水洗凈后，在低溫條件下干燥，將干燥后的固體在空氣中加熱，測得固體質(zhì)量隨溫度的變化如圖乙所示。說明：780℃以上的殘留固體為Fe2O3、Cr2O3的混合物。A→B固體質(zhì)量增加的原因是__________________________________________________________________________________________________________________。解析：化工流程如下：(4)①Cr元素化合價由＋6價降低為＋3價，消耗1molNa2CrO4轉(zhuǎn)移3mol電子，1L“廢水”中含有Na2CrO4的物質(zhì)的量是2.00×10－2mol·L－1×1L＝2.00×10－2mol，則轉(zhuǎn)移電子的物質(zhì)的量為2.00×10－2mol×3＝6.00×10－2mol；FeS中Fe元素化合價由＋2價升高為＋3價、S元素化合價由－2價升高為＋6價，消耗1molFeS轉(zhuǎn)移9mol電子，根據(jù)得失電子守恒，1L“廢水”可氧化FeS的物質(zhì)的量為eq\f(6×10－2mol,9)≈6.67×10－3mol。②分析固體的成分可知，A→B固體質(zhì)量增加的原因是FeS轉(zhuǎn)化成硫酸鹽。答案：(1)4Fe(CrO2)2＋7O2＋8Na2CO3eq\o(=,\s\up7(高溫),\s\do5())2Fe2O3＋8Na2CrO4＋8CO2(2)加快水浸速率，提高鉻元素的浸出率(3)取最后一次洗滌液于試管中，加入BaCl2溶液，若不產(chǎn)生白色沉淀，則Cr(OH)3洗滌干凈(4)①6.67×10－3②FeS轉(zhuǎn)化成硫酸鹽3．某化學(xué)興趣小組通過查閱文獻(xiàn)，設(shè)計了從某廠陽極泥(成分為Cu、Ag2Se、Au、Pt)中回收貴重金屬的工藝，其流程如圖所示?；卮鹣铝袉栴}：(1)“焙燒”時，除了生成SeO2，還生成__________(用化學(xué)式表示)。(2)“酸浸氧化”中通入氧氣的目的是①氧化可能存在的Cu、SeO2；②________________________。(3)“酸溶”時Pt、Au分別轉(zhuǎn)化為[PtCl6]2－和[AuCl4]－，寫出Au溶解的離子方程式：________________________________________________________________________。(4)電解NH4[Au(SO3)2]溶液回收Au的陰極反應(yīng)式為________________________。解析：焙燒：Ag2Se被氧化為SeO2和Ag2O，Cu被氧化為CuO，燒渣為Ag2O、CuO、金和鉑；酸浸氧化：加稀硝酸，通入O2，濾液為硝酸銅和硝酸銀，濾渣為金和鉑；酸溶：加入鹽酸，通氯氣，得到[PtCl6]2－和[AuCl4]－；萃取分液：加入磷酸三丁酯，水層含[AuCl4]－，有機(jī)層含[PtCl6]2－；轉(zhuǎn)化：加入亞硫酸銨和氫氧化鉀，最終轉(zhuǎn)化為NH4[Au(SO3)2]。答案：(1)Ag2O、CuO(2)防止硝酸產(chǎn)生的NO排放到空氣中污染空氣(3)2Au＋3Cl2＋2Cl－=2[AuCl4]－(4)[Au(SO3)2]－＋3e－=Au＋2SOeq\o\al(2－,3)4．鐵黃是一種重要的化工產(chǎn)品。由生產(chǎn)鈦白粉廢渣(主要成分是FeSO4·H2O，含少量TiOSO4和不溶物雜質(zhì))制備鐵黃的過程如下：已知：①TiOSO4易水解，生成難溶于水的TiO2·xH2O；②25℃時，若Fe2＋或Fe3＋濃度均為0.1mol·L－1，對應(yīng)的氫氧化物開始沉淀和完全沉淀的pH如表所示：氫氧化物Fe(OH)2FeOOH開始沉淀的pH6.31.5沉淀完全的pH8.32.8(1)純化時加入過量鐵粉的目的是_______________________________________________________________________________________________________________。(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。實驗時，向一定濃度FeSO4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時開始通空氣并記錄溶液pH變化，如圖所示。①產(chǎn)生白色沉淀的離子方程式是___________________________________________。②0～t1時段，溶液pH幾乎不變；t1～t2時段，溶液pH明顯降低。請解釋原因：________________________________________________________________________。③pH≈4時制得鐵黃晶種。若繼續(xù)通入空氣，t3后pH幾乎不變，此時溶液中c(Fe2＋)仍降低，但c(Fe3＋)增加，且c(Fe2＋)降低量大于c(Fe3＋)增加量。結(jié)合離子方程式解釋原因：________________________________________________________________________。(3)產(chǎn)品純度測定鐵黃純度可以通過產(chǎn)品的耗酸量確定。資料：Fe3＋＋3C2Oeq\o\al(2－,4)=Fe(C2O4)eq\o\al(3－,3)，F(xiàn)e(C2O4)eq\o\al(3－,3)不與稀堿反應(yīng)。若Na2C2O4過量，會使測定結(jié)果______(填“偏大”“偏小”或“無影響”)。解析：(1)純化的目的是除去TiOSO4和不溶性雜質(zhì)，得到精制FeSO4溶液。利用TiOSO4易水解的特點(diǎn)，將其轉(zhuǎn)化為TiO2·xH2O沉淀，發(fā)生反應(yīng)：TiOSO4＋(x＋1)H2OTiO2·xH2O↓＋H2SO4，加入鐵粉，可以與硫酸反應(yīng)，促進(jìn)TiOSO4水解正向進(jìn)行，得到TiO2·xH2O沉淀，同時還可以防止Fe2＋被氧化。(2)①向FeSO4溶液中加氨水產(chǎn)生Fe(OH)2白色沉淀，書寫離子方程式時注意NH3·H2O是弱堿，不能拆成離子形式。②滴加氨水至pH為6.0時，通入空氣，發(fā)生反應(yīng)4Fe(OH)2＋O2=4FeOOH＋2H2O，此時pH幾乎不變。繼續(xù)通氧氣，溶液中未沉淀的Fe2＋被空氣中的氧氣氧化為Fe3＋，F(xiàn)e3＋水解生成FeOOH沉淀，發(fā)生反應(yīng)：4Fe2＋＋6H2O＋O2=4FeOOH↓＋8H＋，c(H＋)增大，pH減小。③pH＝4時，繼續(xù)通空氣，c(Fe2＋)降低，c(Fe3＋)增加說明Fe2＋被氧化，c(Fe2＋)降低量大于c(Fe3＋)的增加量，說明Fe2＋被氧化除生成Fe3＋外，還應(yīng)有FeOOH生成，pH幾乎不變，說明H＋濃度幾乎不變，即轉(zhuǎn)化為Fe3＋的Fe2＋是轉(zhuǎn)化為FeOOH的Fe2＋的2倍。(3)若Na2C2O4過量，過量的草酸鈉會與硫酸標(biāo)準(zhǔn)溶液反應(yīng)生成草酸，草酸也能與NaOH標(biāo)準(zhǔn)溶液反應(yīng)，所以草酸鈉過量對測定結(jié)果沒有影響。答案：(1)與硫酸反應(yīng)，使得TiOSO4＋(x＋1)H2OTiO2·xH2O↓＋H2SO4平衡正向移動，沉鈦；防止＋2價鐵被氧化(2)①Fe2＋＋2NH3·H2O=Fe(OH)2↓＋2NHeq\o\al(＋,4)②pH為6.0左右，發(fā)生4Fe(OH)2＋O2=4FeOOH＋2H2O，因此pH幾乎不變，之后發(fā)生4Fe2＋＋6H2O＋O2=4FeOOH↓＋8H＋，溶液中H＋濃度增大，pH減?、廴芤褐型瑫r存在兩個氧化還原反應(yīng)：4Fe2＋＋O2＋4H＋=4Fe3＋＋2H2O和4Fe2＋＋6H2O＋O2=4FeOOH↓＋8H＋，因此c(Fe2＋)的降低量大于c(Fe3＋)的增加量(或用疊加反應(yīng)12Fe2＋＋2H2O＋3O2=4FeOOH↓＋8Fe3＋解釋)(3)無影響5．(2023·濰坊模擬)錸(Re)是熔點(diǎn)和沸點(diǎn)較高的金屬單質(zhì)之一，用于制造高效能噴射引擎和火箭引擎。從輝鉬礦氧化焙燒后的煙道灰(主要成分有Re2O7、ReS2、ReO3、PbO、MoO3、CuO、Fe3O4)中提取錸粉的流程如圖所示。已知：Ⅰ.Re2O7易溶于水，高錸酸鉀(KReO4)在水中的溶解度隨溫度變化較大；Ⅱ.RCl陰離子交換樹脂，對錸具有良好的選擇性，在酸性體系中能夠有效地吸附錸?；卮鹣铝袉栴}：(1)“氧化浸出”過程，ReS2、ReO3被氧化為ReOeq\o\al(－,4)，ReO3被氧化的離子方程式是________________________________________________________________________。(2)“水解中和”過程，加NH4HCO3調(diào)溶液pH至6左右，過濾后得到濾渣1中除鉬的化合物還有________________________________________________________(寫化學(xué)式)。(3)“硫化沉淀”過程，先加入硫化銨，與溶液中的MoOe