2019年高考化學大串講 專題19 化工流程練習.doc
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專題19 化工流程 1．一種從廢鉆錳催化劑[含53.1%(CH3COO)2Co、13.2%(CH3COO)2Mn、23.8%CoCO3、6.5%Mn(OH)2、1.3%SiO2及對二甲苯等有機物等中回收鉆和錳的工藝流程如下： 回答下列問題： （1）步驟①焙燒的目的是____________________________________。 （2）步驟②酸浸時，控制鹽酸適當過量、溶液加熱并充分攪拌，其目的是______________。 （3）步驟③MnCl2與H2O2和氨水反應的離子方程式為______________。 （4）步驟④調(diào)節(jié)pH時采用CH3COOH和 CH3 COONa混合溶液，該混合溶液稱為緩沖溶液，該溶液中加入少量的酸、堿或稀釋時pH變化均不大，其中稀釋時pH變化不大的原因是_______________。 （5）步驟⑤硝酸溶解CoS生成Co(NO)2同時生成NO和S，該反應的化學方程式為________。 （6）步驟⑦若在實驗室進行，所需的硅酸鹽質(zhì)儀器除酒精燈和玻璃棒外，還有____________(填儀器名稱)。 （7）某工廠用mkg廢催化劑最終制得 CoO n kg，則CoO的產(chǎn)率為__________。 【答案】將二甲苯等有機物氧化除去，并將(CH3COO)2Co、(CH3COO)2Mn轉(zhuǎn)化為無機物 提高鈷、錳的浸出率 Mn2＋＋H2O2＋2NH3H2O=MnO(OH)2↓＋2NH4＋＋H2O 稀釋時，CH3COOH電離度增大產(chǎn)生的H＋和CH3COO－水解程度增大產(chǎn)生的OH－幾乎抵消 3CoS＋8HNO3=3Co(NO3)2＋3S＋2NO↑＋4H2O 坩堝、泥三角 2．目前鈷酸鋰(LiCoO2)鋰離子電池應用十分廣泛，從廢舊鈷酸鋰理離子電池中回收鋁、鐵、鈷、鋰等元素成了重要的研究課題，某小組模擬工業(yè)流程從廢舊電池中對上述元素進行提取。 已知：①濾液1中陽離子有H+、CO3+、Fe3+、Al3+、Li+等； ②幾種物質(zhì)不同溫度下的溶解度如下表所示： T/℃ 20 40 60 80 S(Li2CO3)/g 1.33 1.17 1.01 0.85 S(Li2SO4)/g 34.2 32.8 31.9 30.7 （1）鈷酸鋰（LiCoO2）中鈷元素的化合價是_______________。 （2）上述流程中將CoO2-轉(zhuǎn)化為Co3+的離子方程式為_________________。 （3）濾液1中加入Na2SO3的主要目的是_____________________；加入NaClO3的主要目的是____________。 （4）為了使Fe3+、Al3+沉淀完全（通常認為金屬離子濃度小于或等于10-5molL-1時表示已沉淀完全）加入氨水調(diào)節(jié)pH的最小值是____________（保留一位小數(shù)）。{已知：Ksp[Fe(OH)3]=1.010-39，Ksp[Al(OH)3]=2.710-34，lg3=0.52} （5）濾液3中加入飽和Na2CO3溶液，過濾后，需要用“熱水洗滌”的原因是_________。 （6）為得到高純度的Li2CO3，需將粗產(chǎn)品Li2CO3與鹽酸反應制得的LiCl進行電解。其原理如圖所示： ①電解時陽極的電解反應式為_____________________。 ②電解后向產(chǎn)品LiOH溶液中加入過濾NH4HCO3溶液生成Li2CO3，反應的化學方程式為__________。 【答案】+3 4H++CoO2=== 2H2O+Co3+ 將Co3+氧化為Co2+ 將Fe2+氧化為Fe3+ 4.5 Li2CO3溶解度隨溫度升高而減小，熱水洗滌可減少Li2CO3的損失 2Cl--e-===Cl2↑ 2LiOH+2NH4HCO3===Li2CO3 + (NH4 )2CO3 + 2H2O 3．鎢是熔點最高的金屬，是重要的戰(zhàn)略物資。自然界中鎢主要存在于黑鎢礦中，其主要成分是鐵和錳的鎢酸鹽（FeWO4、MnWO4），還含少量Si、As的化合物。由黑鎢礦冶煉鎢的工藝流程如下： 已知： ①濾渣I的主要成份是Fe2O3、MnO2。 ②上述流程中，鎢的化合價只有在最后一步發(fā)生改變。 ③常溫下鎢酸難溶于水。 （1）請寫出FeWO4在熔融條件下發(fā)生堿分解反應生成Fe2O3的化學方程式：_____________。 （2）上述流程中向粗鎢酸鈉溶液中加硫酸中和至pH=10后，溶液中的雜質(zhì)陰離子為SiO32―、HAsO32―、HAsO42―等，則“凈化”過程中，加入H2O2時發(fā)生反應的離子方程式為_________，濾渣Ⅱ的主要成分是______________。 （3）已知氫氧化鈣和鎢酸鈣（CaWO4）都是微溶電解質(zhì)，兩者的溶解度均隨溫度升高而減小。下圖為不同溫度下Ca（OH）2、CaWO4的沉淀溶解平衡曲線。 ①T1_____T2（填“>”或“<”）T1時Ksp（CaWO4）=______________。 ②將鎢酸鈉溶液加入石灰乳得到大量鎢酸鈣，發(fā)生反應的離子方程式為_____________。 【答案】4FeWO4+O2+8NaOH2Fe2O3+4Na2WO4+4H2O H2O2+HAsO32―═HAsO42―+H2O MgSiO3 、 MgHAsO4 < 110-10 WO42―+Ca(OH)2=CaWO4+2OH― 【解析】（1）根據(jù)流程圖可知鎢酸亞鐵和氫氧化鈉、氧氣反應生成氧化鐵和鎢酸鈉，反應的方程式為4FeWO4+O2+8NaOH2Fe2O3+4Na2WO4+4H2O； （2）根據(jù)以上分析，加入H2O2的目的是將HAsO32-氧化成HAsO42-，離子方程式為4．二氧化鈰(CeO2)是一種重要的稀土氧化物，平板電視顯示屏生產(chǎn)過程中產(chǎn)生大量的廢玻璃粉末（含SiO2、Fe2O3、CeO2、FeO等物質(zhì)）。某課題組以此粉末為原料，設計如下工藝流程對資源進行回收，得到純凈的CeO2和硫酸鐵銨晶體。 已知：CeO2不溶于稀硫酸，也不溶于NaOH溶液。 回答下列問題： （1）濾液1中加入H2O2溶液的目的是______________。 （2）設計實驗證明濾液1中含有Fe2＋__________________。 （3）在酸性溶液中，已知Fe2＋溶液可以和難溶于水的FeO(OH)反應生成Fe3O4，書寫該反應的離子方程式__________________________。 （4）由濾液2生成Ce(OH)4的離子方程式_____________________。 （5）取上述流程中得到的Ce(OH)4產(chǎn)品0.531 g，加硫酸溶解后，用濃度為0.l000 molL-1的FeSO4標準溶液滴定至終點時（鈰被還原為Ce3＋ )，消耗25.00 mL標準溶液。該產(chǎn)品中Ce(OH)4的質(zhì)量分數(shù)為______________ (結(jié)果保留兩位有效數(shù)字)，Mr（Ce）＝140。 【答案】使Fe2＋氧化為Fe3＋ 取少許濾液1，滴加鐵氰化鉀溶液，有藍色沉淀生成，則證明濾液1中有Fe2＋ Fe2＋ +2FeO(OH) == Fe3O4 +2H＋ 4Ce3 ++ O2 +12OH－+2H2O ==4Ce(OH)4↓ 0.98或98% 5．三氧化二鈷（Co2O3）常用于制濾光眼鏡的添加劑、催化劑和氧化劑。以含鈷廢料（主要成分CoO、Co2O3，含有少量MnO2、NiO、Fe3O4）為原料制備Co2O3的流程如下： (1)研磨的目的是____________。濾渣1的主要成分為______________（填化學式）。 (2)酸浸時雙氧水的作用有___________。不能用鹽酸代替硫酸，因為Co2O3與鹽酸反應生成Cl2，污染境，該反應的離子方程式為__________。 (3)在實驗室里，萃取操作要用到的玻璃儀器主要有___________。有機相再生時提取出的Ni2＋可用于制備氫鎳電池，該電池充電時的總反應為Ni（OH）2＋MNiOOH＋MH。則放電時正極的電極反應式為__________。 (4)沉鈷時發(fā)生反應的離子方程式為_______。煅燒時發(fā)生反應的化學方程式為_______。 【答案】增大固體與液體的接觸面積，使酸浸速率更快，酸浸更充分 MnO2 亞鐵離子氧化為鐵離子 Co2O3+6H++2Cl-= 2Co2++ Cl2↑+3H2O 分液漏斗、燒杯 NiOOH+e-+H+= Ni（OH）2 2 Co2++HCO3-+3NH3?H2O= Co2(OH)2CO3+3NH4++H2O 2Co2(OH)2CO3+O22Co2O3+2CO2+2H2O 6．氧化鎂是優(yōu)良的阻燃劑，同時在醫(yī)藥、建筑等行業(yè)的應用也十分廣泛。用硫酸鎂還原熱解制備高純氧化鎂是一種新的探索。以菱鎂礦（主要成分為MgCO3，含少量SiO2、FeCO3等）為原料制備高純氧化鎂的實驗流程如下： 已知在水溶液中生成氫氧化物沉淀的pH： Mg(OH)2 Fe(OH)2 Fe(OH)3 開始沉淀時 9.4 7.6 1.5 完全沉淀時 10.4 9.7 2.8 （1）菱鎂礦酸溶前需要粉碎，目的是_______________。 （2）加入H2O2氧化時，發(fā)生反應的離子方程式為______________________。 （3）加氨水調(diào)節(jié)溶液的pH范圍為________ ，濾渣2 的主要成分是____________（填化學式）。 （4）流程圖中在獲得濾渣2的“過濾”與“煅燒”之間要經(jīng)過的操作步驟為_______、過濾等操作，得到MgSO4xH2O晶體。 （5）已知煅燒12.3gMgSO4xH2O晶體得到2gMgO，則x值為_____________。 【答案】提高酸溶速率 2Fe2++H2O2 + 2H+=2Fe3++ 2H2O 2.8
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