微專題十一無機(jī)化工流程-2023-2024學(xué)年解密高考化學(xué)（新教材2019）（原卷版）

2023——2024年解密高考化學(xué)大一輪復(fù)習(xí)精講案微專題十一無機(jī)化工流程(一)工業(yè)流程題的結(jié)構(gòu)(二)流程圖中主要環(huán)節(jié)的分析1．核心反應(yīng)——陌生方程式的書寫關(guān)注箭頭的指向：箭頭指入→反應(yīng)物，箭頭指出→生成物。(1)氧化還原反應(yīng)：熟練應(yīng)用氧化還原規(guī)律判斷產(chǎn)物，并根據(jù)化合價(jià)升降相等配平。(2)非氧化還原反應(yīng)：結(jié)合物質(zhì)性質(zhì)和實(shí)際反應(yīng)判斷產(chǎn)物。2．原料的預(yù)處理(1)溶解：通常用酸溶，如用硫酸、鹽酸等。水浸與水接觸發(fā)生反應(yīng)或溶解浸出固體加水(酸)溶解得到離子酸浸在酸溶液中反應(yīng)，使可溶性金屬離子進(jìn)入溶液，不溶物通過過濾除去浸出率固體溶解后，離子在溶液中的含量的多少(2)灼燒、焙燒、煅燒：改變結(jié)構(gòu)，使一些物質(zhì)能溶解，并使一些雜質(zhì)在高溫下氧化、分解。(3)審題時(shí)要“瞻前顧后”，注意物質(zhì)性質(zhì)及反應(yīng)原理的前后聯(lián)系。3．常用的控制反應(yīng)條件的方法(1)調(diào)節(jié)溶液的pH。常用于使某些金屬離子形成氫氧化物沉淀。調(diào)節(jié)pH所需的物質(zhì)一般應(yīng)滿足兩點(diǎn)：①能與H＋反應(yīng)，使溶液pH增大；②不引入新雜質(zhì)。例如：若要除去Cu2＋中混有的Fe3＋，可加入CuO、CuCO3、Cu(OH)2、Cu2(OH)2CO3等物質(zhì)來調(diào)節(jié)溶液的pH，不可加入NaOH溶液、氨水等。(2)控制溫度。根據(jù)需要升溫或降溫，改變反應(yīng)速率或使平衡向需要的方向移動(dòng)。(3)趁熱過濾。防止某些物質(zhì)降溫時(shí)析出。(4)冰水洗滌。洗去晶體表面的雜質(zhì)離子，并減少晶體在洗滌過程中的溶解損耗。4．常用的分離方法(1)過濾：分離難溶物和易溶物，根據(jù)特殊需要采用趁熱過濾或者抽濾等方法。(2)萃取和分液：利用溶質(zhì)在互不相溶的溶劑里的溶解度不同提取分離物質(zhì)，如用CCl4或苯萃取溴水中的溴。(3)蒸發(fā)結(jié)晶：提取溶解度隨溫度變化不大的溶質(zhì)，如從溶液中提取NaCl。(4)冷卻結(jié)晶：提取溶解度隨溫度變化較大的溶質(zhì)、易水解的溶質(zhì)或結(jié)晶水合物，如KNO3、FeCl3、CuCl2、CuSO4·5H2O、FeSO4·7H2O等。(5)蒸餾或分餾：分離沸點(diǎn)不同且互溶的液體混合物，如分離乙醇和甘油。(6)冷卻法：利用氣體液化的特點(diǎn)分離氣體，如合成氨工業(yè)采用冷卻法分離平衡混合氣體中的氨氣。1.以硫酸廠礦渣(含F(xiàn)e2O3，α?Al2O3資料：i．α?Alii．KspCaCO回答下列問題：(1)為了提高“酸浸”的效率可以采用的措施有_______。(2)“還原”過程中的離子方程式為_______。(3)“濾渣”中主要成分為(填化學(xué)式)_______。(4)①“沉鐵”過程中有CO2氣體產(chǎn)生，反應(yīng)的離子方程式為②“沉鐵”過程中往往有副產(chǎn)物FeOH2生成，分析原因是③若用CaCO3“沉鐵”，則無副產(chǎn)物FeOH2(5)寫出氧化過程生成鐵黃的化學(xué)方程式為_______。(6)工業(yè)上為了充分利用鐵資源，硫酸廠礦渣也可以用來煉鐵，在1225℃、nC請(qǐng)分析焙燒時(shí)間超過15min時(shí)，金屬產(chǎn)率下降的原因可能是_______。2.金屬鈦及其合金在醫(yī)療中有重要用途，鈦鎳形狀記憶合金在空間站建設(shè)中有不可替代的作用。鈦鐵礦又稱鈦磁鐵礦(鈦鐵礦主要成分的晶胞結(jié)構(gòu)如圖甲所示)，是提煉鈦的主要礦石，工業(yè)上提煉金屬鈦的流程如乙所示。回答下列問題：(1)鈦鐵礦主要成分的化學(xué)式為__________。(2)鈦鐵礦的主要成分和濃硫酸反應(yīng)的產(chǎn)物之一是TiOSO4，反應(yīng)中無氣體生成，寫出反應(yīng)的化學(xué)方程式：__________；結(jié)合題給條件簡(jiǎn)述用金紅石(主要成分為)、焦炭、氯氣、金屬鎂為原料制備金屬鈦的生產(chǎn)過程：__________(3)鈦鐵礦礦石粒度對(duì)鈦元素的提取率的影響如圖丙所示，原因是__________。(4)上述生產(chǎn)流程中加入鐵屑，所得溶液I中含有Fe2+、TiO2+氫氧化物Fe(OHTiO(OHMg(OHK8.0×11.0×11.8×1①常溫下，若所得溶液I中的物質(zhì)的量濃度為，當(dāng)溶液的pH=________時(shí)，開始沉淀。若將含有和Mg2+的溶液加水稀釋，立即析出大量白色沉淀，該反應(yīng)的離子方程式為_______。②溶液I經(jīng)過冷卻結(jié)晶、過濾，得到副產(chǎn)品甲的化學(xué)式是_________。3.磷酸亞鐵鋰電池是新能源汽車的動(dòng)力電池之一。用含鋰廢渣(主要金屬元素有Li、Ni、Ca、Mg)制得Li?CO?，純化后用其制備電池的正極材料LiFePO，工藝流程如下：

足量碳、FePO?巳知：①EDTA

能與某些二價(jià)金屬離子形成穩(wěn)定的水溶性配合物。②濾液1、濾液2中部分離子的濃度(g?·L?′)見下表。Li+Ni2+Ca2+Mg2+濾液122.7220.680.3660.18濾液221.947.7×10=10.087.8×10?3③某些物質(zhì)的溶解度(S)見下表。T/℃20406080100S(Li?CO,)/g1.331.171.010.850.72S(Li?SO?)/g34.733.632.731.730.9回答下列問題：(1)為加快“浸出”速率，本工藝中采取的措施有________

．(2)濾渣2的主要成分有_______

和Ca(OH)?

(填化學(xué)式)。(3)“沉鋰”中，先加入EDTA，其作用是________

;再加入飽和Na?CO，

溶液，控制溫度在95℃充分反應(yīng)后，分離出粗Li，CO，的操作是________

．(4)生成純Li?CO，的離子方程式為_______

．(5)純Li?CO，和足量碳、FePO，高溫下反應(yīng)，生成LiFePO，和一種可燃性氣體，該反應(yīng)的化學(xué)方程式為_________4.膽礬(CuSO4·5H2O)是一種重要的含銅化合物，某課外研究小組用粗銅(含少量Fe)物質(zhì)完全沉淀時(shí)的pHFe(OH3.2Fe(OH9.6Cu(OH6.4當(dāng)溶液中被沉淀離子的物質(zhì)的量濃度小于1×10試回答下列問題：(1)下列物質(zhì)中，最適合作為試劑X的是________(填序號(hào))。A.KMnO4

B.K2(2)由粗銅通過兩種途徑制取膽礬，與途徑Ⅱ相比，途徑Ⅰ有明顯的兩個(gè)優(yōu)點(diǎn)，分別是______________、____________________。(3)試劑Y可以是______________________(任填一種物質(zhì)的化學(xué)式)。(4)若溶液C中Cu2+、Fe3+的濃度分別為1mol/L、0.1mol/L，則向溶液C中加入少量試劑Y的過程中應(yīng)控制溶液C的(5)氫化亞銅(CuH)是一種紅色固體，40～50℃時(shí)，濾液E和H3PO2溶液混合反應(yīng)可得氫化亞銅沉淀，同時(shí)得到硫酸和磷酸，該反應(yīng)的離子方程式為___________________________________，該反應(yīng)每轉(zhuǎn)移1.5NA(6)納米氧化亞銅(Cu2O)是一種用途廣泛的光電材料，電化學(xué)法可用銅棒和石墨作電極，電解濾液E獲得納米氧化亞銅，電解過程中無氣體產(chǎn)生，則銅棒作________極，生成Cu2O的電極反應(yīng)式為______________________，電解過程中濾液E(7)得到CuSO4·5H5.明礬在日常生活中用途非常廣泛。用廢鋁灰(含Al、Al2O3、Fe、Fe2O3已知：Fe3+開始沉淀到沉淀完全時(shí)溶液的pH為(1)明礬凈水的原理是_______________________________________(用離子方程式表示)。(2)“酸溶”時(shí)，Al2O(3)“氧化”時(shí)，發(fā)生反應(yīng)的離子方程式為_______________________________________。(4)“步驟①”的目的是________________________；“濾渣2”經(jīng)堿洗、水洗、干燥和煅燒，得到的產(chǎn)品的名稱是____________(填俗稱)。(5)“步驟②”包含的操作有_________、_________、過濾及干燥。6.氧化鋅是一種無毒的無機(jī)化合物，可用于生產(chǎn)嬰兒爽身粉。鋅焙砂主要含ZnO、ZnFe2O4，還含有少量Al2O3、FeO、F

已知：幾種常見金屬離子形成氫氧化物沉淀時(shí)的pH值如下表：氫氧化物Fe(OHFe(OHAl(OHCu(OHZn(OH開始沉淀pH7.02.73.74.26.4完全沉淀pH9.23.25.26.78.0

回答下列問題：

(1)ZnFe2O4中鐵的化合價(jià)是_____________，

(2)“酸浸”時(shí)ZnFe2O(3)“除雜(1)”是為了除去浸出液中的Fe3+、Fe2+、Al3+，加入H2O2溶液的目的是(用離子方程式表示)______________________________，為了加快反應(yīng)速率，可適當(dāng)加熱。加入的H2O2溶液比預(yù)計(jì)的要多了許多，原因是：________________________

(4)“沉淀”時(shí)，需要控制溫度在40℃，目的是：____________________________。

(5)“濾液”中溶質(zhì)的主要成分是_______________________(寫化學(xué)式)。7.鉻和釩具有廣泛用途。鉻釩渣中鉻和釩以低價(jià)態(tài)含氧酸鹽形式存在，主要雜質(zhì)為鐵、鋁、硅、磷等氧化物，從鉻釩渣中分離提取鉻和釩的一種流程如圖所示：已知：i)最高價(jià)鉻酸根在酸性介質(zhì)中以Cr2Oii)pH<7時(shí)，硅元素以H2iii)pH在4?12之間，鋁元素以Al(OH)回答下列問題：(1)Cr元素的價(jià)電子軌道表示式________。(2)煅燒過程中，釩和鉻被氧化為相應(yīng)的最高價(jià)含氧酸鹽，其中含鉻化合物主要為_____(填化學(xué)式)。(3)水浸渣中主要物質(zhì)為_____(填化學(xué)式)。(4)“沉淀”步驟調(diào)pH到弱堿性，主要除去的雜質(zhì)為______(填化學(xué)式)。(5)“除硅磷”步驟中，使硅、磷分別以MgSiO3和MgNH4Pa.若pH過小，磷酸根會(huì)與H+反應(yīng)使其濃度降低導(dǎo)致MgNb.若pH過小，會(huì)抑制硅酸根離子水解，導(dǎo)致硅酸鎂無法完全沉淀c.若pH過大，會(huì)導(dǎo)致鎂離子生成氫氧化鎂沉淀，不能形成MgSiOd.若pH過大，溶液中銨根離子濃度增大，降低導(dǎo)致MgNH(6)“分離釩”步驟中，將溶液pH調(diào)到1.8左右得到V2O5沉淀，V2O5在pH<1時(shí)，溶解為VO?2+或VO3+在堿性條件下，溶解為A.酸性

B.堿性

C.兩性(7)“還原”步驟中加入焦亞硫酸鈉(Na2S28.“如果有誰(shuí)想利用我們出口稀土所制造的產(chǎn)品，反用于遏制打壓中國(guó)的發(fā)展，贛南原中央蘇區(qū)人民、中國(guó)人民，都會(huì)不高興的?！贬愂且环N稀土元素，常見化合價(jià)為+3價(jià)，我國(guó)蘊(yùn)藏著豐富的含釔礦石(Y2已知：①該流程中有關(guān)金屬離子形成氫氧化物沉淀時(shí)的pH見下表：

離子開始沉淀時(shí)的pH完全沉淀時(shí)的pH

F2.13.1

Y6.08.2②在元素周期表中，鈹元素和鋁元素處于第二周期和第三周期的對(duì)角線位置，化學(xué)性質(zhì)相似。(1)若改用氧化物的形式表示Y2FeB(2)欲從Na2SiO3和N

A.NaOH溶液

B.氨水

C.CO2

D.HN

(3)為使Fe3+沉淀完全，用氨水調(diào)節(jié)pH=a時(shí)，a應(yīng)控制在______________________范圍內(nèi)；繼續(xù)加氨水調(diào)節(jié)pH?=b發(fā)生反應(yīng)的離子方程式為____________________________；檢驗(yàn)F(4)煅燒草酸釔時(shí)發(fā)生分解反應(yīng)，其固體產(chǎn)物為氧化釔，氣體產(chǎn)物能使澄清石灰水變渾濁。寫出草酸釔[Y2(9.鈷基合金中含少量鎂、鎳和鐵單質(zhì)，在化工、航空航天和機(jī)械工業(yè)應(yīng)用廣泛．現(xiàn)有鈷基廢合金需要回收再利用，設(shè)計(jì)流程如圖：

已知：①有關(guān)鈷、鎳、鎂、鐵化合物的性質(zhì)見下表：化學(xué)式沉淀開始時(shí)的pH沉淀完全時(shí)的pH有關(guān)性質(zhì)Co(OH7.29.4Co+2HCl=CoCl2+H2↑

CFe(OH7.19.6Fe(OH2.33.7Mg(OH10.812.4②25℃Ksp(MgF2)=7.4×10?11、Ksp(MgCO3)=3.5×10?3

請(qǐng)回答：

(1)“除鎳”步驟必須控制在一定時(shí)間內(nèi)完成，否則沉淀中將有部分Co(OH)2轉(zhuǎn)化為Co(OH)3，此反應(yīng)的化學(xué)方程式為______

(2)在“鹽酸調(diào)pH=4”步驟中，加入鹽酸的作用是______．

(3)“凈化”步驟中加入H2O2的作用是______(請(qǐng)用離子方程式表示).廢渣的成分______(請(qǐng)用化學(xué)式表示)．

(4)10.二氧化錳是制造鋅錳干電池的基本材料，工業(yè)上以軟錳礦、菱錳礦為原料來制備。某軟錳礦主要成分為MnO2，還含有Si(16.27%)、Fe(5.86%)、Al(3.42%)、Zn(2.68%)和Cu(0.86%)等元素的化合物，其處理流程圖如下：

化合物Al(OHFe(OHFe(OHKsp101010(1)硫酸亞鐵在酸性條件下將MnO2還原為M