2022版高考化学一轮复习-专题集训5-化学工艺流程试题的突破方略鲁科版.doc

2022版高考化学一轮复习 专题集训5 化学工艺流程试题的突破方略鲁科版

2022版高考化学一轮复习 专题集训5 化学工艺流程试题的突破方略鲁科版

年级：
姓名：

- 8 -

专题集训(五)
(建议用时：40分钟)
1．一种以NH4Cl酸性蚀铜废液[含NH4Cl、Cu(NH3)4Cl2、CuCl、CuSO4及盐酸等]为原料制备CuCl并回收Cu(OH)2的工艺流程如图：

回答下列问题：
(1)“反应1”中，NaCl、Cu与CuSO4反应的离子方程式为
______________________________________________________________；
生产中常将“过滤1”的滤渣返回到“反应1”中，其目的是
__________________________________________________________________。
(2)“水解”步骤中，加入大量水稀释即可析出CuCl，原因是____________________________________________________________________
(结合离子方程式，从平衡角度分析)。
(3)湿的CuCl在空气中易被氧化为Cu2(OH)3Cl，该反应的化学方程式为_________________________________________________________________；
“洗涤”时用稀盐酸和乙醇洗涤的目的是______________________________
__________________________________________________________________。
(4)“反应2”需加入的试剂X是______________；“吹脱”出来的NH3可用于生产碳铵化肥，主要反应的化学方程式为______________________________
___________________________________________________________________。
(5)测定产品中CuCl质量分数的步骤如下：称取a g产品，加入稍过量的FeCl3溶液，待溶解后用邻菲罗啉作指示剂，立刻用c mol·L－1的Ce(SO4)2标准溶液滴定到终点，消耗标准溶液V mL。则产品中CuCl的质量分数为________(已知滴定反应为Ce4＋＋Fe2＋===Ce3＋＋Fe3＋，列出计算式)。
[解析]　(5)根据电子守恒可得关系式：CuCl～Fe2＋～Ce4＋
n(CuCl)＝n(Ce4＋)＝V×10－3×c mol
CuCl的质量分数为×100%
[答案]　(1)Cu＋Cu2＋＋8Cl－===2CuCl　提高铜元素的利用率
(2)CuClCuCl＋3Cl－，稀释时，平衡向粒子数增多的方向移动，即平衡右移
(3)4CuCl＋O2＋4H2O===2Cu2(OH)3Cl＋2HCl[或12CuCl＋3O2＋6H2O===4Cu2(OH)3Cl＋4CuCl2]　盐酸抑制其水解和氧化，用乙醇洗涤可促使其快速干燥(或其他合理答案)
(4)NaOH溶液(或其他合理答案)　NH3＋H2O＋CO2===NH4HCO3
(5)×100%
2．以含锂电解铝废渣(主要成分为LiF、AlF3、NaF，少量CaO等)为原料，生产高纯度LiOH的工艺流程如下：(已知：常温下，LiOH可溶于水，Li2CO3微溶于水)

(1)含锂电解铝废渣与浓硫酸在200～400 ℃条件下反应2 h，加水浸取后过滤，“滤渣1”主要成分是________(填化学式)。
(2)“过滤2”需要趁热在恒温装置中进行，否则会导致Li2SO4的回收率下降，原因是__________________________________________________________
___________________________________________________________________。
(已知部分物质的溶解度数据见下表)
温度/℃
Li2SO4/g
Al2(SO4)3/g
Na2SO4/g
0
36.1
31.2
4.9
10
35.4
33.5
9.1
20
34.8
36.5
19.5
30
34.3
40.4
40.8
40
33.9
45.7
48.8
(3)40 ℃下进行“碱解”，得到粗碳酸锂与氢氧化铝的混合滤渣，生成氢氧化铝的离子方程式为__________________________________________________
__________________________________________________________________；
若“碱解”前滤液中[Li＋]＝4 mol·L－1，加入等体积的Na2CO3溶液后，Li＋的沉降率到99%，则“滤液2”中[CO]＝________mol·L－1。[Ksp(Li2CO3)＝1.6×10－3 mol3·L－3]
(4)“苛化”过程，若氧化钙过量，则可能会造成_____________________
___________________________________________________________________。
(5)整个工艺流程中可以循环利用的物质有________。
(6)“电解”原理如图所示。“碳化”后的电解液应从________(填“a”或“b”)口注入。阴极的电极反应式为__________________________________________
___________________________________________________________________。

(7)高纯度LiOH可转化为电池级Li2CO3。将电池级Li2CO3和C、FePO4高温下反应，生成LiFePO4和一种可燃性气体，该反应的化学方程式为___________
___________________________________________________________________。
[解析]　(3)Ksp(Li2CO3)＝1.6×10－3 mol3·L－3＝[CO]×[4××(1－99%)]2，
故c(CO)＝4 mol·L－1。
(6)“碳化”后的电解液为Li2CO3，根据电解法制备LiOH，根据阳离子交换膜，可知Li＋移向阴极，故电解液从a口进入，阴极反应式为2H2O＋2e－,H2↑＋2OH－。
[答案]　(1)CaSO4
(2)溶液温度下降，硫酸钠结晶析出时，夹裹了部分的硫酸锂共沉淀
(3)2Al3＋＋3CO＋3H2O===2Al(OH)3↓＋3CO2↑　4
(4)碳酸锂产品的钙离子含量相对升高(或使得氢氧化铝溶解进入溶液，导致最终产品的纯度下降)
(5)CO2
(6)a　2H2O＋2e－===H2↑＋2OH－
(7)Li2CO3＋2C＋2FePO42LiFePO4＋3CO↑
3．碲是发展高科技产业、国防与尖端技术不可或缺的原料。H2TeO3是一种比草酸酸性弱的二元酸，工业上常用铜阳极泥[主要成分是碲化亚铜(Cu2Te)，含少量的Ag、Au]回收碲，其工艺流程如下：

已知：CuC2O4的Ksp为2.2×10－8 mol2·L－2；离子浓度不大于1×10－5 mol·L－1 时，离子即完全沉淀。
(1)Cu2Te中Te的化合价是________。
(2)滤渣的成分是______，滤液①中含有的氧化酸浸时的氧化产物为____。氧化酸浸时温度过高会使碲的浸出率降低，原因是_______________________
___________________________________________________________________。
(3)要使Cu2＋完全沉淀，应控制C2O的浓度不低于__________________。
(4)还原反应的离子方程式为_______________________________________
__________________________________________________________________。
[解析]　

(2)由于Ag、Au与硫酸不反应，故滤渣的主要成分为Ag和Au；铜阳极泥进行氧化酸浸时发生氧化还原反应：Cu2Te＋4H2O2＋2H2SO4===2CuSO4＋H2TeO3＋5H2O，其中氧化产物为H2TeO3和CuSO4；由于H2O2高温时会发生分解，使氧化酸浸不充分，从而造成碲的浸出率降低。(3)根据Ksp(CuC2O4)＝
[Cu2＋] [C2O]，当铜离子完全沉淀时，[C2O]＝≥
mol·L－1＝2.2×10－3 mol·L－1。
[答案]　(1)－2
(2)Ag、Au　H2TeO3、CuSO4　温度过高H2O2分解增多，使氧化酸浸不充分
(3)2.2×10－3 mol·L－1
(4)H2TeO3＋2SO===2SO＋Te↓＋H2O
4．钼(Mo)是一种重要的过渡金属元素，常见化合价为＋6、＋5、＋4，金属钼广泛用于冶金、机械制造、电子、照明及一些高科技领域。钼酸钠(Na2MoO4)是一种无公害型冷却水系统的金属缓蚀剂，也可用于制造生物碱、油墨、化肥、钼红颜料等。如图是化工生产中制备金属钼和钼酸钠的主要流程图，已知钼精矿的主要成分为MoS2，钼酸难溶于水。

(1)MoS2焙烧时反应的化学方程式为________________________________
___________________________________________________________________；
产生的尾气对环境的主要危害是________________________，一般可用________吸收以生产副产品________________。
(2)操作1中，粗产品中的MoO3与Na2CO3溶液充分反应后，生成Na2MoO4和另外一种气态物质，该物质的电子式为____________________。粗产品经过充分碱浸后所得的碱浸液中部分离子的浓度：[MoO]＝0.40 mol·L－1，[SO]＝0.05 mol·L－1。结晶前应先利用沉淀法除去SO，应加入________。[已知：Ksp(BaSO4)＝1.1×10－10 mol2·L－2，Ksp(BaMoO4)＝4.0×10－8 mol2·L－2]
(3)首次重结晶得到的母液的主要溶质为____________，可以在下次重结晶时重复使用，但达到一定次数后必须净化处理，原因是____________________
____________________________________________________________________
___________________________________________________________________。
(4)工业上由MoO3制备Mo粉也常用铝热反应，写出该反应的化学方程式____________________________________________________________________
___________________________________________________________________。
(5)操作3在碱性条件下，将钼精矿加入足量的NaClO溶液中，也可以制备钼酸钠，可观察到钼精矿逐渐溶解至固体消失。该反应的离子方程式为___________________________________________________________________
___________________________________________________________________。
[解析]　(1)由流程图知，MoS2在空气中焙烧，Mo元素被氧化为MoO3，S元素被氧化为SO2，反应的化学方程式为2MoS2＋7O22MoO3＋4SO2。大气中的SO2溶于水易形成酸雨。SO2为酸性气体，可采用碱性吸收剂吸收，如氨水或石灰乳。(2)结合原子守恒和反应物为MoO3、Na2CO3，可知气态生成物为CO2，其电子式为。结合BaSO4和BaMoO4的溶度积及溶液中离子浓度知，可加入Ba2＋除去SO，结合溶液为碱浸液可知，为不引入杂质离子，可加入Ba(OH)2试剂。(3)由流程图分析可知，得到的母液的主要溶质为Na2MoO4，但多次重结晶后母液中杂质的浓度增大，需进行净化处理。(4)由氧化铁与Al的铝热反应可知MoO3与Al反应的化学方程式为2Al＋MoO3Mo＋Al2O3。(5)操作3在碱性条件下，NaClO溶液将MoS2氧化，反应的离子方程式为MoS2＋9ClO－＋6OH－===MoO＋2SO＋9Cl－＋3H2O。
[答案]　(1)2MoS2＋7O22MoO3＋4SO2　形成酸雨　氨水(或石灰乳)　(NH4)2SO4(硫酸铵，化肥)[或CaSO4(石膏，建筑材料)]
(2)　Ba(OH)2
(3)Na2MoO4　使用一定次数后，母液中杂质的浓度增大，重结晶会析出杂质，影响产品纯度
(4)2Al＋MoO3Mo＋Al2O3
(5)MoS2＋9ClO－＋6OH－===MoO＋2SO＋9Cl－＋3H2O
5．(2020·广州模拟)氧化钪(Sc2O3)是一种稀土氧化物，可用于制作激光、半导体材料。以钪锰矿石(主要含MnO2、SiO2及少量Sc2O3、Al2O3、CaO、FeO)为原料制备Sc2O3的工艺流程如下，其中TBP和P507均为有机萃取剂。

回答下列问题：
(1)Sc2O3中Sc的化合价为________。
(2)“溶解”时铁屑被MnO2氧化为Fe3＋，该反应的离子方程式是_________
__________________________________________________________________。
(3)“滤渣”的主要成分是________。
(4)“萃取除铁”时铁和钪的萃取率与O/A比(有机相与水相的体积比)的关系如图所示。该工艺中最佳O/A比为________。

(5)有机萃取剂P507萃取Sc3＋的反应原理为阳离子交换：ScCl3＋3HR===ScR3＋3HCl(HR代表P507)。在“富钪有机相”中反应生成Sc(OH)3的化学方程式是__________________________________________________________
___________________________________________________________________。
(6)“萃余液2”中的金属阳离子除Al3＋、Ca2＋外，还有________。
(7)Sc2(C2O4)3在空气中“煅烧”生成Sc2O3的化学方程式是______________
___________________________________________________________________。
(8)某厂用1 000 kg的钪锰矿制备Sc2O3，最终得到Sc2O3 306 g，该矿中钪的质量分数为________。
[解析]　(4)“萃取除铁”目的是铁萃取率高，钪萃取率低，故此步的最佳O/A比为2。
(8)m(Sc)＝×2×45 g≈0.20 kg
矿石中钪的质量分数为0.020%。
[答案]　(1)＋3
(2)3MnO2＋2Fe＋12H＋===3Mn2＋＋2Fe3＋＋6H2O
(3)SiO2
(4)2
(5)ScR3＋3NaOH===3NaR＋Sc(OH)3↓
(6)Mn2＋
(7)2Sc2(C2O4)3＋3O22Sc2O3＋12CO2
(8)0.02%