2023高考化學(xué)二輪復(fù)習(xí)微切口熱練(五)　化工流程中反應(yīng)條件的控制與目的習(xí)題

熱練(五)化工流程中反應(yīng)條件的控制與目的1．(1)一種由菱鎂礦(主要成分MgCO3、CaCO3、FeCO3、SiO2)制備高純氫氧化鎂的工藝如圖：若要得到高純Mg(OH)2，需對(duì)“沉鎂”步驟所得的固體進(jìn)行洗滌，檢驗(yàn)固體已洗凈的方法是____________________________________________________________________________________________________________________________________________________________。(2)堿式氧化鎳(NiOOH)可用作鎳氫電池的正極材料。以含鎳(Ni2＋)廢液為原料生產(chǎn)NiOOH的一種工藝流程如圖：則加入Na2CO3溶液時(shí)，確認(rèn)Ni2＋已經(jīng)完全沉淀的實(shí)驗(yàn)方法是________________________。答案(1)取最后一次洗滌濾液，加入硝酸酸化的BaCl2溶液，若無(wú)白色沉淀生成，則已洗凈(其他合理答案也可)(2)靜置，在上層清液中繼續(xù)滴加1～2滴Na2CO3溶液，無(wú)沉淀生成解析(1)加入MgSO4使CaCl2轉(zhuǎn)化為CaSO4除去，再通入NH3，使Mg2＋形成沉淀，過(guò)濾即可得氫氧化鎂，濾液為NH4Cl和少量(NH4)2SO4溶液，可循環(huán)利用。(2)確認(rèn)Ni2＋已經(jīng)完全沉淀，即溶液中無(wú)Ni2＋的實(shí)驗(yàn)方法是靜置，在上層清液中繼續(xù)滴加1～2滴Na2CO3溶液，無(wú)沉淀生成。2．以粉煤灰(主要成分為Al2O3、SiO2，還含少量Fe2O3等)為原料制取氧化鋁的部分工藝流程如圖：(1)“酸浸”過(guò)程發(fā)生的主要反應(yīng)的離子方程式是___________________________________。“酸浸”在恒容密閉反應(yīng)釜中進(jìn)行，溫度不宜過(guò)高的原因是______________________________________。(2)“除鐵”生成Fe(OH)3的離子方程式為_(kāi)________________________________________，檢驗(yàn)溶液中鐵元素已經(jīng)除盡的方法是_____________________________________________。(3)“結(jié)晶”是向濃溶液中通入HCl氣體，從而獲得AlCl3·6H2O晶體的過(guò)程，溶液中Al3＋和鹽酸的濃度隨通氣時(shí)間的變化如圖所示。Al3＋濃度減小的原因是_____________________________________________。(4)上述流程中，可以循環(huán)利用的物質(zhì)是__________________________________________。答案(1)Al2O3＋6H＋=2Al3＋＋3H2O溫度太高，鹽酸大量揮發(fā)會(huì)引起容器內(nèi)壓強(qiáng)過(guò)大，導(dǎo)致反應(yīng)釜損壞(2)Fe3＋＋3HCOeq\o\al(－,3)=Fe(OH)3↓＋3CO2↑靜置，取少量上層清液于試管中，滴入KSCN溶液，溶液不變紅色(3)鹽酸濃度增大，溶液中Cl－濃度增大，促進(jìn)Al3＋形成AlCl3·6H2O晶體析出(4)HCl(或鹽酸)解析粉煤灰加濃鹽酸酸浸，Al2O3和Fe2O3溶解、SiO2不溶，過(guò)濾得濾渣，主要成分是SiO2，向?yàn)V液中加入NH4HCO3，溶液中的Fe3＋與HCOeq\o\al(－,3)發(fā)生相互促進(jìn)的水解反應(yīng)使鐵元素沉淀，向?yàn)V液中通入HCl氣體，使Al3＋形成AlCl3·6H2O晶體析出，煅燒AlCl3·6H2O，由于HCl大量揮發(fā)，促進(jìn)了Al3＋水解，煅燒最終生成了Al2O3。(1)“酸浸”過(guò)程發(fā)生的主要反應(yīng)的離子方程式是Al2O3＋6H＋=2Al3＋＋3H2O；“酸浸”在恒容密閉反應(yīng)釜中進(jìn)行，溫度不宜過(guò)高，因?yàn)闇囟忍?，鹽酸大量揮發(fā)會(huì)引起容器內(nèi)壓強(qiáng)過(guò)大，導(dǎo)致反應(yīng)釜損壞。(2)“除鐵”生成Fe(OH)3的離子方程式為Fe3＋＋3HCOeq\o\al(－,3)=Fe(OH)3↓＋3CO2↑；檢驗(yàn)溶液中鐵元素已經(jīng)除盡的方法是靜置，取少量上層清液于試管中，滴入KSCN溶液，溶液不變紅色，說(shuō)明鐵已除盡。(3)“結(jié)晶”是向濃溶液中通入HCl氣體，隨著氣體的通入，鹽酸濃度增大，溶液中Cl－濃度增大，平衡Al3＋＋3Cl－＋6H2OAlCl3·6H2O向正反應(yīng)方向移動(dòng)，促進(jìn)Al3＋形成AlCl3·6H2O晶體析出。(4)題述流程中，可以循環(huán)利用的物質(zhì)是HCl或鹽酸。3．鈦酸錳(MnTiO3)納米材料是一種多用途催化劑。工業(yè)上用紅鈦錳礦(主要成分有MnTiO3，還含有少量FeO、Fe2O3、SiO2等雜質(zhì))來(lái)制備MnTiO3，其工藝流程如圖所示：已知：①紅鈦錳礦“酸溶”后Ti元素主要以TiO2＋的形式存在；②H2TiO3不溶于無(wú)機(jī)酸和堿，不溶于水；③在空氣中加熱無(wú)水MnCl2分解放出HCl，生成Mn3O4?；卮鹣铝袉?wèn)題：(1)“粉碎”的目的是__________________________________________________________。(2)“酸溶”中發(fā)生的主要反應(yīng)化學(xué)方程式為_(kāi)_____________________________________。(3)為了更好地把濾渣2分離出來(lái)，除攪拌外，還需要________(填操作名稱(chēng))。(4)“氧化”的氧化劑選用的是高錳酸鉀，而不選擇通常人們認(rèn)可的綠色氧化劑“雙氧水”，除了高錳酸鉀氧化性強(qiáng)、反應(yīng)快之外，還可能的原因是____________________________________________________________________________________________(寫(xiě)出一條即可)。(5)“沉錳”的條件一般控制在45℃以下的原因是________________________________________________。(6)TiO2＋的水解率受溫度和H＋濃度的影響如圖所示，TiO2＋最適宜的水解條件是_________________________________________________________________________________。(7)測(cè)定所得MnCl2·xH2O晶體中結(jié)晶水的含量。取29.70g樣品加熱分解，熱重曲線(xiàn)(TG)如圖所示。所得氯化錳晶體x的值是________。答案(1)增大接觸面積，加快反應(yīng)速率，提高浸取率(2)MnTiO3＋2H2SO4=MnSO4＋TiOSO4＋2H2O(3)加熱(4)根據(jù)反應(yīng)過(guò)程中顏色變化可以判斷Fe2＋是否氧化完全(或Fe2＋、Fe3＋存在時(shí)，加速H2O2分解，導(dǎo)致原料利用率太低，答案合理即可)(5)升溫可以加快反應(yīng)速度，但超過(guò)45℃，NH4HCO3易分解，所以控制在45℃以下可以提高原料利用率(轉(zhuǎn)化率)(6)溫度105℃，H＋濃度0.90g·L－1(7)4解析(5)沉錳的反應(yīng)為MnSO4＋2NH4HCO3=(NH4)2SO4＋MnCO3↓＋CO2↑＋H2O，“沉錳”的條件一般控制在45℃以下的原因是升溫可以加快反應(yīng)速度，但超過(guò)45℃，NH4HCO3易分解，所以控制在45℃以下可以提高原料利用率(轉(zhuǎn)化率)。(7)由題中信息，在空氣中加熱無(wú)水MnCl2分解放出HCl，生成Mn3O4。200℃時(shí)，失去全部結(jié)晶水，eq\f(18.90,126)∶eq\f(29.70－18.90,18)＝1∶x，x＝4，所得氯化錳晶體x的值是4。4．以金屬切削廢料(由鐵屑和鎳鈷合金、金剛砂組成)為原料回收鎳鈷生產(chǎn)NiSO4·7H2O和CoCl2·6H2O的工藝如圖：已知：①相關(guān)金屬離子[c0(Mn＋)＝0.1mol·L－1]形成氫氧化物沉淀的pH范圍如下：金屬離子Co3＋Co2＋Fe3＋Fe2＋Ni2＋開(kāi)始沉淀的pH0.37.21.56.36.9沉淀完全的pH1.19.22.88.38.9②常溫下，Ksp(NiCO3)＝1.0×10－7。回答下列問(wèn)題：(1)將廢料研磨成粉的作用是______________________________________________________。(2)理論上“除鐵”需控制pH的范圍為_(kāi)_________，“濾渣2”中除Fe(OH)3外，還有少量黃鈉鐵礬[Na2Fe6(SO4)4(OH)12]，寫(xiě)出Fe3＋生成黃鈉鐵礬的離子方程式：____________。(3)“鈷鎳分離”后溶液中c(Ni2＋)＝1.0mol·L－1，若“濾液2”中c(COeq\o\al(2－,3))＝10－5mol·L－1，則沉鎳率＝__________________________[沉鎳率＝eq\f(因沉淀減少的cNi2＋,沉鎳前cNi2＋)]。(4)“轉(zhuǎn)化”時(shí)產(chǎn)生的氣體為_(kāi)_______________。答案(1)增大固液接觸面積，加快酸溶速率，提高原料利用率(2)2.8～6.9(或2.8≤pH＜6.9)6Fe3＋＋4SOeq\o\al(2－,4)＋2Na＋＋12OH－=Na2Fe6(SO4)4(OH)12↓(3)99%(或0.99)(4)Cl2解析(2)“除鐵”需控制pH的范圍為2.8～6.9(或2.8≤pH＜6.9)；根據(jù)流程可知，黃鈉鐵礬[Na2Fe6(SO4)4(OH)12]的生