2025屆高三化學(xué)二輪復(fù)習(xí)+主觀題突破練11：化工生產(chǎn)中物質(zhì)的分離與提純

化工生產(chǎn)中物質(zhì)的分離與提純1.(11分)(1)碘化亞銅(CuI)是陽極射線管覆蓋物，不溶于水和乙醇。下圖是工業(yè)上由冰銅制取無水碘化亞銅的流程。①步驟a中Cu2S被轉(zhuǎn)化為Cu，同時有大氣污染物A生成，相關(guān)反應(yīng)的化學(xué)方程式為

。

熔渣B主要成分為黑色磁性物質(zhì)，其化學(xué)式為。

②步驟b中H2O2的作用是

；步驟c中加入過量NaI涉及的主要反應(yīng)的離子方程式為

。

③步驟d用乙醇洗滌的優(yōu)點是；檢驗沉淀是否洗滌干凈的方法是

。

(2)下圖是Na2SO4和Na2SO4·10H2O的溶解度曲線，則由Na2SO4溶液得到Na2SO4固體的操作是→→用乙醇洗滌→干燥。用乙醇洗滌而不用水洗的原因是

。

2.(11分)(2023·廈門高三第二次質(zhì)量檢測)磷精礦主要成分為Ca5F(PO4)3，含少量REPO4、FeO、Fe2O3、SiO2，其中RE代表稀土元素。從磷精礦分離稀土元素的工業(yè)流程如下。(1)“萃取”的目的是富集RE，但其他元素也會按一定比例進(jìn)入萃取劑中。①通過3ROH+POCl3(RO)3PO+3HCl制得有機磷萃取劑(RO)3PO，其中—R代表烴基，—R對(RO)3PO產(chǎn)率的影響如下表?！猂—CH2CH3—CH2CH2CH3—CH2CH2CH2CH3(RO)3PO產(chǎn)率/%826220由表可知，隨著碳原子數(shù)增加，烴基(填“推電子”或“吸電子”)能力增強，O—H更難斷裂，(RO)3PO產(chǎn)率降低。

②“萃取”過程使用的萃取劑(C4H9O)3PO的結(jié)構(gòu)如圖，與RE3+配位的能力：1號O原子(填“>”“<”或“=”)2號O原子。

(2)“反萃取”的目的是分離RE和Fe元素。向“萃取液”中通入NH3，F(xiàn)e2+、Fe3+、RE3+的沉淀率隨pH變化如圖。①試劑X為(填“Na2SO3”或“NaClO”)，應(yīng)調(diào)節(jié)pH為。

②通入NH3得到REPO4沉淀的過程：ⅰ.H3PO4+3NH3=(NH4)3PO4；ⅱ.

(寫出該過程的化學(xué)方程式)。③若萃取劑改用三丁基氧化膦(C4H9)3PO會導(dǎo)致“反萃取”RE產(chǎn)率降低，其原因為(3)若略去“凈化”過程，則制得的草酸稀土?xí)煊?填化學(xué)式)雜質(zhì)。

(4)在整個工藝中，可從副產(chǎn)物中提取(填名稱)，用于生產(chǎn)氮肥。

3.(6分)廢舊太陽能電池CIGS具有較高的回收利用價值，其主要組成為CuIn0.5Ga0.5Se2。某探究小組回收處理流程如圖：(1)高溫焙燒得到的燒渣主要成分是氧化物(如：Cu2O、In2O3、Ga2O3)，“酸浸氧化”得藍(lán)色溶液，則該過程發(fā)生的主要氧化還原反應(yīng)的離子方程式為

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(2)“濾渣”與SOCl2混合前需要洗滌、干燥，檢驗濾渣是否洗凈的操作：。

(3)SOCl2的作用：

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4.(11分)硫酸鈰銨[(NH4)2Ce(SO4)3]微溶于水，不溶于乙醇，溶于無機酸，可用作分析試劑、氧化劑。某工廠用含鈰礦石[已知：①KspCe(OH)4=2×10②硫酸鈰銨的熔點為130℃，沸點為330℃。(1)含鈰礦石進(jìn)行的“一系列操作”包含用硫酸酸浸，其中鈰浸出率與溫度的關(guān)系如圖1所示，鈰浸出率與硫酸濃度的關(guān)系如圖2所示。工業(yè)生產(chǎn)應(yīng)選擇的適宜溫度是℃，適宜的硫酸濃度是mol·L-1。

(2)步驟一中發(fā)生反應(yīng)的離子方程式為。

(3)步驟三中，反應(yīng)生成Ce(OH)4的化學(xué)方程式為。

(4)步驟三在0~30℃反應(yīng)完全后又升溫至90℃的目的是。

(5)步驟四反應(yīng)完全后的溶液經(jīng)、、過濾，得到晶體，最后用洗滌2~3次后，得到高純硫酸鈰銨晶體。

5.(11分)用含鈷廢料(主要成分為Co2O3，含有少量NiO、FeO、Fe2O3、CaO、SiO2雜質(zhì))制備Co2O3的流程如圖所示。已知：①有關(guān)金屬離子形成氫氧化物沉淀的pH范圍如下：金屬離子Fe2+Fe3+Ni2+Co2+開始沉淀的pH7.52.26.46.7完全沉淀的pH9.53.08.48.7②在pH為4~6時，F(xiàn)e3+水解生成含F(xiàn)e(OH)3·nFe3+·(n-x)SO4(1)“酸浸”步驟中可以有效提高廢料利用率的方法有(寫出一種方法即可)。“過濾”所得濾渣的成分是(填化學(xué)式)。

(2)“酸浸”時Co2O3與H2O2發(fā)生反應(yīng)的離子方程式為。

(3)“除鐵”中，溶液pH對除鐵率和鈷回收率影響如圖所示。該步驟應(yīng)控制pH范圍為，圖中鈷回收率驟降的可能原因是。

(4)“除鎳”步驟的實驗操作名稱是。實驗室中進(jìn)行“操作1”用到的硅酸鹽儀器有玻璃棒、酒精燈、泥三角、。

(5)“沉鈷”時溫度不能太低也不能太高，原因是

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(6)“沉鈷”步驟的化學(xué)方程式是

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答案精析1.(1)①Cu2S+O22Cu+SO2Fe3O4②作氧化劑，將Cu2O和Cu氧化為Cu2+2Cu2++4I-=2CuI↓+I2③洗去殘余水分且可快速晾干蘸取最后一次洗滌液進(jìn)行焰色試驗，如果火焰無黃色則已洗凈(或其他合理答案)(2)蒸發(fā)結(jié)晶趁熱過濾防止Na2SO4固體轉(zhuǎn)化為Na2SO4·10H2O，并防止Na2SO4因溶于水而損耗2.(1)①推電子②<(2)①Na2SO32②(NH4)3PO4+RE(NO3)3=REPO4↓+3NH4NO3③—C4H9有較強的推電子作用，導(dǎo)致稀土與萃取劑形成的配位鍵牢固，難以斷裂實現(xiàn)反萃取(3)CaC2O4(4)硝酸銨、硝酸解析磷精礦加入硝酸酸浸，二氧化硅不反應(yīng)得到濾渣1，稀土元素、鐵、鈣元素進(jìn)入濾液，加入萃取劑萃取出稀土元素，然后加入亞硫酸鈉將三價鐵轉(zhuǎn)化為二價鐵，通入氨氣，調(diào)節(jié)pH分離出含有稀土的固相，再加入硝酸溶解，加入硫酸除去鈣元素得到濾渣2硫酸鈣，濾液加入草酸分離出草酸稀土。(1)②由隨著碳原子數(shù)增加，烴基推電子能力增強可知，烴基導(dǎo)致1號位氧更難與RE3+配位，故與RE3+配位的能力：1號O原子<2號O原子。(2)①由圖可知，亞鐵離子與RE的分離效果更好，則試劑X為將鐵離子轉(zhuǎn)化為亞鐵離子的物質(zhì)，故應(yīng)選擇Na2SO3；結(jié)合圖像可知，應(yīng)調(diào)節(jié)pH為2，此時RE幾乎完全沉淀，而亞鐵離子幾乎沒有沉淀，分離效果好。②總反應(yīng)為通入NH3得到REPO4沉淀，反應(yīng)ⅰ.H3PO4+3NH3=(NH4)3PO4，則反應(yīng)ⅱ為(NH4)3PO4和稀土的硝酸鹽轉(zhuǎn)化為REPO4沉淀的反應(yīng)：(NH4)3PO4+RE(NO3)3=REPO4↓+3NH4NO3。(4)在整個工藝中，通入氨氣生成的硝酸銨，以及酸溶加入的硝酸均含有氮元素，故可從副產(chǎn)物中提取硝酸銨、硝酸用于生產(chǎn)氮肥。3.(1)Cu2O+H2O2+4H+=2Cu2++3H2O(2)取最后一次洗滌液于試管中，加入鹽酸酸化，無明顯現(xiàn)象，再加氯化鋇溶液，若無白色沉淀生成，則證明洗滌干凈；若有白色沉淀生成，則證明沒有洗滌干凈(3)將氫氧化物轉(zhuǎn)化為氯化物；作溶劑4.(1)953.0(2)2Ce3++6HCO3-=Ce2(CO3)3↓+3CO2↑+3H2O(3)Ce2(SO4)3+H2O2+6NH3·H2O2Ce(OH)4↓+3(NH4)2SO4(4)0~30℃反應(yīng)是防止H2O2、氨水分解，后升溫至90℃是除去過量的H2O2解析含鈰礦石經(jīng)過一系列操作，Ce3+進(jìn)入溶液中，加入NH4HCO3溶液得到Ce2(CO3)3，加入0.5mol·L-1H2SO4溶液得到Ce2(SO4)3溶液，加入過氧化氫將Ce3+氧化為Ce4+，加入氨水控溫在0~30℃，然后升溫至90℃得到Ce(OH)4懸濁液，加入硫酸、硫酸銨得到硫酸鈰銨晶體。5.(1)適當(dāng)提高H2SO4濃度、粉碎廢料、充分?jǐn)嚢?、適當(dāng)延長酸浸時間等(寫出一種即可)SiO2、CaSO4(2)Co2O3+H2O2+4H+=2Co2++O2↑+3H2O(3)3.0~4.0Fe3+水解生成含F(xiàn)e(OH)3·nFe3+·(n-x)SO42-膠粒的膠體，吸附大量的Co2+，導(dǎo)致鈷回收率下降(4)萃取(或萃取分液)坩堝(5)溫度過低，反應(yīng)速率慢；溫度過高，NH4HCO3不穩(wěn)定受熱易分解(6)2CoSO4+4NH4HCO3=Co2(OH)2CO3↓+3CO2↑+H2O+2(NH4)2解析含鈷廢料主要成分為Co2O3，含有少量NiO、F