專題突破練-11-專題十一無機工藝流程題-2024高考化學(xué)一輪復(fù)習(xí)

專題突破練1.[2022廣東惠州一模]鋰在新能源等領(lǐng)域應(yīng)用廣泛。從粉煤灰（含Al2O3、Fe2O碳酸鋰的溶解度(g?L溫度/℃010203040506080100Li2CO1.541.431.331.251.171.081.010.850.72回答下列問題。（1）“粉碎”的目的是增大粉煤灰的表面積，提高酸浸效率；濾渣1的成分主要是SiO2[解析]根據(jù)影響反應(yīng)速率的因素，“粉碎”增大了反應(yīng)物間的接觸面積，加快反應(yīng)速率，提高酸浸效率；濾渣1的成分主要為SiO2（2）“調(diào)pH”的目的是沉淀Fe3+、Al3+。當(dāng)離子濃度≤1.0×10?5mol/L時表示該離子沉淀完全。常溫下，如果溶液pH=4，F(xiàn)e3+、Al3+不能（填“能”或“不能”）均沉淀完全；此時溶液中c(Fe[解析]當(dāng)pH=4時，c(OH?)=10?10mol/L，（3）從濾渣2中分離出Al(OH)3，可用如圖所示方法，試劑X是NaOH溶液，“步驟2”中主要發(fā)生反應(yīng)的離子方程式有[解析]濾渣2為氫氧化鋁和氫氧化鐵，氫氧化鋁溶于氫氧化鈉溶液，氫氧化鐵不溶，因此試劑X為氫氧化鈉溶液，氫氧化鈉與氫氧化鋁生成偏鋁酸鈉，過濾后向溶液中通入過量二氧化碳，二氧化碳與過量的氫氧化鈉反應(yīng)生成碳酸氫鈉，與偏鋁酸鈉反應(yīng)生成氫氧化鋁和碳酸氫鈉，反應(yīng)的離子方程式分別為OH?+CO2（4）“沉鋰”中的“一系列操作”依次為蒸發(fā)結(jié)晶、趁熱過濾、洗滌、干燥。檢驗?zāi)敢褐兄饕苜|(zhì)的陰離子所用的試劑為鹽酸、BaCl2溶液。母液的用途為制備氨氣或做氮肥[解析]由表格數(shù)據(jù)可知，碳酸鋰的溶解度隨溫度升高而減小，因此“沉鋰”中的“一系列操作”依次為蒸發(fā)結(jié)晶、趁熱過濾、洗滌、干燥。硫酸鋰和碳酸銨反應(yīng)生成碳酸鋰和硫酸銨，因此母液的主要成分為硫酸銨，溶液中的陰離子為硫酸根離子，檢驗硫酸根離子的方法為加入鹽酸酸化，再加入BaCl22.[2022山東臨沂一模]工業(yè)上用磷鐵渣（主要含F(xiàn)eP、Fe2P，以及少量Fe2O3已知：FePO4[解析]將磷鐵渣（主要含F(xiàn)eP、Fe2P，以及少量Fe2O3、SiO2）在90℃時用硝酸和硫酸的混合溶液浸泡，硝酸具有強氧化性，能將鐵和磷元素分別氧化為Fe(NO3)3、H3PO4（1）“浸取”時為加速溶解，可以采取的措施有將磷鐵渣粉碎、適當(dāng)增大硝酸的濃度或者進行攪拌（任寫一種，合理即可）（任寫一種）；加入硫酸的目的是保持體系的酸度，防止生成FePO4；濾渣的主要成分是SiO（2）“浸取”時Fe2P發(fā)生反應(yīng)的離子方程式為[解析]Fe2P發(fā)生反應(yīng)的離子方程式為3（3）“制備”過程中溶液的pH對磷酸鐵產(chǎn)品中鐵和磷的含量及n(Fe)/n(P)比值的影響如圖所示[考慮到微量金屬雜質(zhì)，在當(dāng)pH范圍為1~1.5時，隨pH增大，n(Fe)/n(P)明顯增大，其原因是pH增大，促進[解析]當(dāng)pH范圍在1~1.5時，隨著pH增大，促進Fe3+水解，生成的氫氧化鐵混入產(chǎn)品中，使得n(Fe（4）工業(yè)上也可以用電解磷鐵渣的方法制備FePO4①FeP在陽極放電的電極反應(yīng)式為FeP+4[解析]陽極上發(fā)生氧化反應(yīng)，電極反應(yīng)式為FeP+4H②電解過程中，NaOH溶液的濃度不變（填“變大”“變小”或“不變”）。[解析]陽極上產(chǎn)生的H+通過質(zhì)子交換膜進入陰極區(qū)，H++OH?③常溫電解一段時間，測得溶液中Fe3+濃度約為0.32mol?L?1，為了避免生成Fe(OH)[解析]常溫電解一段時間，測得溶液中Fe3+濃度約為0.32mol?L?1，為了避免生成Fe(OH)3沉淀，應(yīng)控制溶液中c(OH?3.[2022山東青島一模]廢鎳催化劑主要含Ni，還有少量Cu、Fe、Al及其氧化物、SiO2。某研究性學(xué)習(xí)小組設(shè)計如下工藝流程回收鎳，制備硫酸鎳晶體(該小組同學(xué)查閱資料知：①鎳的化學(xué)性質(zhì)與鐵相似，能與酸緩慢反應(yīng)；Ni2+可被HClO②溶液中金屬離子開始沉淀和完全沉淀的pH如下表所示：金屬離子Ni2+Al3+Fe3+Fe2+開始沉淀時(c=0.01mol?L7.23.72.27.5沉淀完全時(c=1.0×10?5mol?8.74.73.29.0[解析]廢鎳催化劑經(jīng)粉碎后通過稀硫酸酸浸，Cu的氧化物和Fe、Al及其氧化物被溶解，Cu、SiO2不溶，濾渣1的主要成分為SiO2、Cu。向濾液1中加入有機溶劑，分液得到含銅有機層及溶液，向溶液中加入H2O2，F(xiàn)e2+→Fe3+，然后調(diào)節(jié)（1）除“粉碎”外，請你再寫出一條提高廢鎳催化劑酸浸效率的措施：升高酸浸溫度、適當(dāng)增大硫酸濃度或攪拌等（寫出一點即可）。[解析]根據(jù)外界條件對反應(yīng)速率的影響可知除“粉碎”外，能提高廢鎳催化劑酸浸效率的措施還有升高酸浸溫度、適當(dāng)增大硫酸濃度、攪拌等。（2）濾渣1的主要成分有SiO2、Cu[解析]根據(jù)以上分析可知濾渣1的主要成分有SiO2、Cu（3）實驗室中進行操作A所用的主要玻璃儀器有分液漏斗、燒杯。[解析]操作A是萃取、分液，則實驗室中進行操作A所用的主要玻璃儀器有分液漏斗、燒杯。（4）“溶液”中加入H2O2的目的是2Fe2++H2O2+2H+[解析]根據(jù)以上分析可知“溶液”中加入H2O2的目的是氧化溶液中的亞鐵離子，反應(yīng)的離子方程式為2Fe2++H2O2+2H+（5）工藝流程中“調(diào)pH”，最好選用c（填字母）。a.氨水b.稀H2c.NiCO3若調(diào)pH前c(Ni2+)=1.0mol?L?1，Al3+和Fe3+[解析]氨水、Na2CO3能調(diào)節(jié)pH，但引入新雜質(zhì)，加入稀H2SO4不能將溶液調(diào)節(jié)至所需pH，用NiCO3調(diào)節(jié)溶液pH比較適宜，故選c；根據(jù)題表中數(shù)據(jù)可知鐵離子完全沉淀的pH是3.2，鋁離子完全沉淀的pH是4.7，鎳離子開始沉淀的pH是7.2，所以氫氧化鎳的溶度積常數(shù)是0.01×(10?6.8)2=10?15.6，由于調(diào)pH前鎳離子濃度是1.04.[2022遼寧丹東質(zhì)檢]從鋁土礦廢料“赤泥”（主要成分為Al2O3、Fe2O3、已知：①鈧離子可以在不同pH下生成[Sc②該工藝條件下，溶液中相關(guān)離子開始沉淀和完全沉淀的pH如表：離子Fe2+Fe3+Al3+TiO2+開始沉淀的pH7.01.93.00.3完全沉淀的pH9.03.24.72.0請回答以下問題：（1）Sc在元素周期表中的位置：第四周期ⅢB族。[解析]Sc位于元素周期表中第四周期ⅢB族。（2）試計算“反萃取”時，使Sc3+恰好完全沉淀（此時Sc3+的濃度為1.0×10?6mol?L?1）的pH[解析]Ksp[Sc(OH)3]=c(Sc3+)?（3）“反萃取”時若加入的NaOH過量，則Sc(OH)3沉淀會溶解。寫出Sc(OH)[解析]由已知可得，n=6時生成[Sc(OH)6（4）常溫下，三價Sc的幾種存在形式與F?濃度的對數(shù)[lgc(F?)]、pH的關(guān)系如圖1所示。若溶液中c(F?)=5×10?6mol?圖1[解析]已知c(F?)=5×10?6mol?L?1，則lgc(F?)≈0.7?6=?5.3（5）鈧的萃取率(E%)與O/A[萃取劑體積(O)和酸液體積(A)之比]的關(guān)系如圖2，應(yīng)選擇的合適O/A為1:4。圖2[解析]鈧的萃取率要高，同時要求O/A要盡可能的小，以降低成本，故應(yīng)選擇的O/A為1:4。（6）向“水相”中加入鐵粉的目的是還原Fe3+，防止Fe3+[解析]加入Fe粉可將Fe3+還原為Fe2+，離子方程式為2Fe3++（7）“水解”過程中，加水稀釋后，TiOSO4水解為TiO2?x[解析]“水解”過程中，加水稀釋后，TiOSO4發(fā)生水解生成TiO2?xH2O和5.[2022重慶八中二模]軟錳礦—硫鐵礦制取電池級二氧化錳的工藝流程如下：回答下列問題：（1）“浸取”過程主要反應(yīng)為3MnO2+2[解析]根據(jù)反應(yīng)3MnO2+2FeS2+6H2SO43MnSO4+Fe2(SO4)3+4S（2）“氧化ⅰ”過程軟錳礦的作用是使Fe2+全部轉(zhuǎn)化為Fe[解析]“浸取”后的溶液中含有大量Fe2+，將Fe2+氧化成Fe3+后再沉淀除去，則“氧化ⅰ”過程軟錳礦的作用是使Fe2+（3）“除鐵”后溶液中殘留的c(Fe3+)=1.0×10?13.5mol?L?1。[[解析]根據(jù)題干信息可知，“除鐵”時溶液的pH=5.5，則c(H+)=10?5.5mol?（4）“沉錳”過程Mn2+轉(zhuǎn)化為MnCO3的離子方程式為Mn2++HCO3[解析]“沉錳”過程，加入碳酸氫銨和NH3?H2O，將溶液中的錳離子轉(zhuǎn)化成碳酸錳，反應(yīng)的離子方程式為Mn2++HCO3?+NH3?（5）“焙燒”過程MnCO3轉(zhuǎn)化為MnO2的化學(xué)方程式為[解析]“焙燒”過程中，MnCO3與空氣中的氧氣反應(yīng)生成MnO2，反應(yīng)的化學(xué)方程式為2（6）“氧化ⅱ”過程中，將Mn（Ⅱ）轉(zhuǎn)化為Mn（Ⅳ）的最適宜氧化劑是a（填字母）。a.b.c.[解析]“氧化ⅱ”過程中，將Mn（Ⅱ）轉(zhuǎn)化為Mn（Ⅳ）的最適宜氧化劑是過氧化氫，因為過氧化氫作氧化劑時的產(chǎn)物為水，不會污染環(huán)境且不引入新的雜質(zhì)，氯氣和氯酸鉀均會引入新的雜質(zhì)離子，故選a。（7）將制備獲得的電池級二氧化錳用于構(gòu)建水系鋅錳電池，其工作原理為xZn+Zn[解析]根據(jù)總反應(yīng)可知，放電時，Zn0.5?xMnO2?nH6.[2021山東濟寧一模]氧化鈧(Sc2O3)是一種稀土氧化物，被廣泛應(yīng)用于航天、激光、導(dǎo)彈等尖端科學(xué)領(lǐng)域。鈦鐵礦的主要成分為TiO2、FeO、Fe2O3已知：①當(dāng)離子濃度減小至10?5②室溫下TiO2+完全沉淀的pH③Ksp[Fe(OH回答下列問題：（1）“酸浸”時，要適當(dāng)升高溫度或?qū)⑩佽F礦粉碎等，其目的是提高浸取效率。[解析]“酸浸”時，升高溫度有助于加快反應(yīng)速率，將鈦鐵礦粉碎可以增大其表面積，進而加快反應(yīng)速率，這兩種方法都能提高浸取效率。（2）“酸浸”后Ti元素轉(zhuǎn)化為TiOSO4，其水解反應(yīng)的化學(xué)方程式是TiOSO[解析]由流程可知，TiOSO4水解生成TiO2?xH2（3）“洗鈦”時H2O2的作用之一是與TiO2+反應(yīng)生成[TiO(H2O2)]2+[解析]“洗鈦”時，H2O2與TiO2+形成配合物[TiO(H2O2)]2+，