2023版高三一輪總復(fù)習(xí)化學(xué)（魯科版）：課時分層作業(yè)15 無機化工流程解題策略

1、PAGE PAGE 9課時分層作業(yè)(十五)無機化工流程解題策略 1利用鋇鹽行業(yè)生產(chǎn)中排出的大量鋇泥主要含有BaCO3、BaSiO3、BaSO3、Ba(FeO2)2等可制取Ba(NO3)2，其部分工藝流程如下：下列說法不正確的是()A“酸溶”時生成的不溶物主要成分為硅酸和硫酸鋇B為了加快反應(yīng)速率，“酸溶”時，可采取攪拌、高溫等措施C“中和”加入的X可選用BaCO3D廢渣中含有Fe(OH)3，經(jīng)過加工可用來生產(chǎn)油漆或涂料B酸溶時BaSiO3與硝酸反應(yīng)生成硅酸，BaSO3與硝酸反應(yīng)生成BaSO4，A正確；由于硝酸易揮發(fā)和分解，所以不能采用高溫的措施，B錯誤；利用BaCO3調(diào)節(jié)pH不引入新的雜質(zhì)，C正

2、確；“中和”時Fe3轉(zhuǎn)化為Fe(OH)3，經(jīng)后續(xù)的過濾、洗滌后進(jìn)入廢渣，F(xiàn)e(OH)3分解得到的Fe2O3可用來生產(chǎn)油漆或涂料，D正確。2硫鐵礦燒渣的主要成分是Fe3O4、Fe2O3、FeO和二氧化硅等，由硫鐵礦燒渣制備高效凈水劑聚合硫酸鐵的流程如圖：下列說法錯誤的是()A實驗室中進(jìn)行“操作”用到的玻璃儀器有3種B“操作”包括蒸發(fā)結(jié)晶、趁熱過濾、洗滌、干燥C實驗室檢驗“反應(yīng)”已經(jīng)進(jìn)行完全的試劑是KSCN溶液D得到聚合硫酸鐵一步中加入H2O2的目的可用離子方程式2Fe2H2O22H=2Fe32H2O表示B“操作”為過濾，實驗室進(jìn)行過濾操作需要的玻璃儀器有漏斗、玻璃棒、燒杯3種，A項正確；應(yīng)采用冷

3、卻結(jié)晶的方法從溶液中得到水合物結(jié)晶，其操作為蒸發(fā)濃縮、冷卻結(jié)晶、過濾和洗滌，B項錯誤；“反應(yīng)”的離子方程式為Fe2Fe3=3Fe2，取“反應(yīng)”中反應(yīng)后清液，加入KSCN溶液后不顯紅色，則可確認(rèn)Fe3反應(yīng)完全，C項正確；加入H2O2的目的是將Fe2氧化為Fe3，D項正確。 3(2021河北選擇性考試，T6)BiOCl是一種具有珍珠光澤的材料，利用金屬Bi制備BiOCl的工藝流程如圖：下列說法錯誤的是()A酸浸工序中分次加入稀HNO3可降低反應(yīng)劇烈程度B轉(zhuǎn)化工序中加入稀HCl可抑制生成BiONO3C水解工序中加入少量CH3COONa(s)可提高Bi3水解程度D水解工序中加入少量NH4NO3(s)有

4、利于BiOCl的生成D酸浸工序中分次加入稀HNO3可控制反應(yīng)物濃度，降低反應(yīng)劇烈程度，A說法正確；轉(zhuǎn)化工序中加入NaCl可生成BiCl3，Bi3會水解生成BiOCl和BiONO3，加入稀HCl可抑制BiONO3的生成，提高BiOCl的產(chǎn)率，B說法正確；水解工序中加入少量CH3COONa(s)可使水解平衡Bi3ClH2OBiOCl2H正向移動，有利于Bi3水解生成BiOCl，C說法正確；水解工序中加入少量NH4NO3(s)可使C選項中的水解平衡逆向移動，不利于BiOCl的生成，D說法錯誤。4防治污染要堅決打好藍(lán)天、碧水、凈土三大保衛(wèi)戰(zhàn)。某工廠擬綜合處理含NHeq oal(,4)廢水和工業(yè)廢氣(主

5、要含N2、CO2、SO2、NO、CO，不考慮其他成分)，設(shè)計了如下流程：下列說法正確的是()A固體1的成分是CaCO3、CaSO3B向氣體1中通入的空氣需要過量C捕獲劑所捕獲的氣體主要是COD處理含NHeq oal(,4)廢水時，發(fā)生的反應(yīng)為NHeq oal(,4)5NOeq oal(,2)4H=6NO4H2OC從流程圖可以看出，工業(yè)廢氣(主要含N2、CO2、SO2、NO、CO，不考慮其他成分)通入過量石灰乳中，CO2、SO2轉(zhuǎn)化為CaCO3、CaSO3，隨過濾轉(zhuǎn)移至固體1中；氣體1的主要成分為N2、NO、CO，通空氣、再用NaOH溶液吸收，NO轉(zhuǎn)化為NaNO2，用含NHeq oal(,4)廢

6、水處理，生成N2和水；用捕獲劑吸收CO氣體，得到捕獲產(chǎn)物。因為石灰乳過量，故固體1的成分是CaCO3、CaSO3、Ca(OH)2等，A錯誤；向氣體1中通入的空氣若過量，NO、O2與NaOH溶液反應(yīng)將生成NaNO3，無法得到NaNO2溶液，B錯誤；氣體2的主要成分為N2和CO，N2不污染環(huán)境，所以捕獲劑所捕獲的氣體主要是CO，C正確；處理含NHeq oal(,4)廢水時，得到的是無污染氣體，則發(fā)生的反應(yīng)為NHeq oal(,4)NOeq oal(,2)=N22H2O，D錯誤。5如圖為從光盤中提取Ag(其他金屬含量少，可忽略不計)對廢舊資源進(jìn)行回收利用的工藝流程，下列說法錯誤的是()A“氧化”階段

7、需在80 條件下進(jìn)行，則適宜的加熱方式為水浴加熱B“氧化”過程還生成O2，則化學(xué)方程式為4Ag4NaClO2H2O=4AgCl4NaOHO2C10%的氨水溶解AgCl固體，AgCl與NH3H2O按12反應(yīng)可生成Cl和Ag(NH3)2D“還原”過程中N2H4H2O在堿性條件下轉(zhuǎn)化為無害氣體N2，則理論上生成2.24 L N2可提取到43.2 g的單質(zhì)AgD未指明氣體所處狀況，2.24 L N2的物質(zhì)的量無法確定，故無法求算生成Ag的質(zhì)量，D項錯誤。6(2021濟南二模)鈦鐵礦(FeTiO3)中往往含有Fe2O3、MgO、CaO、Al2O3、SiO2等雜質(zhì)。一種硫酸法制取白色顏料鈦白粉(TiO2)

8、生產(chǎn)工藝如下：已知：酸浸后，鈦主要以TiOSO4形式存在；強電解質(zhì)TiOSO4在溶液中僅能電離出SOeq oal(2,4)和一種陽離子；H2TiO3不溶于水和稀酸。 請回答下列問題：(1)為提高酸浸速率，一般采取的措施是_(寫兩條)。(2)濾渣的主要成分是_。(3)酸浸過程中，寫出含鈦化合物發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式：_。(4)加入鐵粉的目的是還原體系中的Fe3。為探究最佳反應(yīng)條件，某實驗室做如下嘗試。 圖1圖2在其他條件不變的情況下，體系中Fe3含量隨pH變化如圖1，試分析在pH介于46之間時，F(xiàn)e3含量基本保持不變的原因：_。保持其他條件不變的情況下，體系中Fe3含量隨溫度變化如圖2,55 后，

9、Fe3含量增大的原因是_。(5)水解過程中得到沉淀的化學(xué)式為_。答案(1)粉碎、加熱、增大硫酸濃度等(答兩條合理即可)(2)SiO2、CaSO4、Fe(3)FeTiO32H2SO4TiOSO4FeSO42H2O(4)pH4時，F(xiàn)e3完全沉淀為Fe(OH)3，不再與鐵粉發(fā)生反應(yīng)Fe3水解吸熱，溫度升高向吸熱的方向移動，生成Fe(OH)3，不再與鐵粉發(fā)生反應(yīng)(5)H2TiO37(2021鄭州二模)稀土(RE)是元素周期表中的鑭系元素和鈧、釔共十七種金屬元素的總稱，有工業(yè)“黃金”之稱。我國稀土儲量約占世界總儲量的23%。一種以稀土精礦(稀土的氟碳酸鹽、磷酸鹽，還有CaF2、Fe2O3和SiO2等)為

10、原料制備稀土產(chǎn)品的工藝流程如圖所示：已知： FePO4、Mg3(PO4)2的Ksp分別為1.31022 mol2L2、1.01024 mol5L5。請回答以下問題：(1)酸浸過程中稀土礦轉(zhuǎn)化成可溶性的硫酸鹽。稀土的氟碳酸鹽用REFCO3表示，寫出其與硫酸反應(yīng)的化學(xué)方程式：_。(2)在浸出液中加入FeCl3調(diào)整n(Fe)/n(P)23，其目的是_。加入MgO調(diào)整pH4.04.5使浸出液中的Fe3和Th4生成氫氧化物沉淀。寫出生成Th(OH)4沉淀的離子反應(yīng)方程式：_。(3)在過濾前由于浸出液中含有硅酸膠體和顆粒微小的硫酸鈣，使過濾和洗滌操作困難，對此可加入少量的聚丙烯酰胺，則其可能的作用是_。(

11、4)向濾液1中加入碳酸氫銨得到碳酸稀土沉淀。寫出反應(yīng)的化學(xué)反應(yīng)方程式：_；此處不宜用Na2CO3替代碳酸氫銨，原因是_。解析稀土精礦(稀土的氟碳酸鹽、磷酸鹽，還有CaF2、Fe2O3和SiO2等)，向稀土精礦中加入硫酸，REFCO3與硫酸反應(yīng)生成RE2(SO4)3、HF、CO2和H2O，F(xiàn)e2O3和硫酸反應(yīng)生成Fe3，CaF2和硫酸反應(yīng)生成CaSO4和HF，磷酸鹽和硫酸反應(yīng)生成磷酸，SiO2不溶于酸，加入水，CaSO4微溶于水，SiO2不溶于水；加入FeCl3，使磷酸根離子轉(zhuǎn)化為FePO4沉淀，加入MgO調(diào)節(jié)pH，使Fe3和Th4轉(zhuǎn)化為Fe(OH)3、Th(OH)4沉淀；過濾后，濾液1中的溶質(zhì)

12、為RE2(SO4)3，向濾液1中加入NH4HCO3，RE2(SO4)3和NH4HCO3反應(yīng)生成RE2(CO3)3沉淀、H2O、CO2、(NH4)2SO4，最后得到碳酸稀土。答案(1)2REFCO33H2SO4=RE2(SO4)32HF2CO22H2O(2)促使磷酸根離子完全轉(zhuǎn)化為FePO4沉淀Th44MgO4H=Th(OH)44Mg2(3)促使硅酸膠體凝聚并增大硫酸鈣顆粒，加快過濾速度(4)RE2(SO4)36NH4HCO3=RE2(CO3)33H2O3CO23(NH4)2SO4防止生成氫氧化物沉淀，引入雜質(zhì)8(2021漳州三模)鈷藍(lán)Co(AlO2)2是一種重要的藍(lán)色顏料。利用含鈷廢料(主要成

13、分為Co3O4，還含有少量的鋁箔、LiCoO2等雜質(zhì))制備鈷藍(lán)的一種工藝流程如下：已知：KspCo(OH)25.91015 mol3L3；Ksp(CoCO3)1.41013 mol2L2。請回答以下問題：(1)“濾液”中陰離子主要是OH和_。(2)在實際工業(yè)生產(chǎn)中，“酸浸”不選用鹽酸，原因是_。(3)“酸浸”過程中H2O2發(fā)生的主要反應(yīng)是_(用離子方程式表示)。(4)已知鈷、鋰在有機磷萃取劑中的萃取率與pH的關(guān)系如圖1所示，則有機磷萃取的最佳pH為_。(5)根據(jù)圖2判斷，沉鋰中若要進(jìn)一步提高Li2CO3的產(chǎn)量，還須進(jìn)行的操作依次是_、_、洗滌、干燥等步驟。圖1圖2(6)若CoSO4溶液中，c(

14、Co2)0.059 molL1，為防止沉鈷過程中產(chǎn)生Co(OH)2沉淀，需控制溶液的pH_。(7)寫出灼燒過程中主要反應(yīng)的化學(xué)方程式：_。解析含鈷廢料加入氫氧化鈉溶液，鋁與氫氧化鈉溶液反應(yīng)生成偏鋁酸鈉和氫氣，濾渣是Co3O4和LiCoO2。加入硫酸和過氧化氫，生成硫酸鈷、硫酸鋰。加入有機磷萃取分液，有機相含有硫酸鈷。加入硫酸反萃取，生成硫酸鈷，加入碳酸鈉生成碳酸鈷，再加入氧化鋁灼燒生成鈷藍(lán)。(5)根據(jù)圖2可知，在溫度較高的條件下，Li2CO3溶解度更低，Na2CO3、Na2SO4的溶解度較高，三者之間的溶解度差異更大。若要在沉鋰過程中進(jìn)一步提高Li2CO3的產(chǎn)量，采用的方法就是蒸發(fā)結(jié)晶，趁熱過

15、濾。(6)若要不產(chǎn)生Co(OH)2沉淀，需滿足Qc(Co2)c2(OH)5.91015 mol3L3，將c(Co2)0.059 molL1代入得c(OH)1.0106.5 molL1，即pH7.5。答案(1)AlOeq oal(,2)(2)HCl會被氧化生成Cl2，污染環(huán)境(3)Co3O4H2O26H=3Co2O24H2O(4)5.5(5)蒸發(fā)結(jié)晶趁熱過濾(6)7.5(7)CoCO3Al2O3eq o(=,sup9(灼燒)Co(AlO2)2CO29(2021福建?？?廢舊鋰離子電池經(jīng)處理得到的正極活性粉體中含有Li2O、NiO、Co2O3、MnO2、Fe3O4以及C、Al、Cu等。采用以下工藝

16、流程可從廢舊鋰離子電池中分離回收鈷、鎳、錳，制備一種三元正極材料的前驅(qū)體(NiCO3CoCO3MnCO3)?；卮鹣铝袉栴}：(1)“酸浸”溫度為85 ，粉體中的鈷(以Co2O3表示)還原浸出的化學(xué)方程式為_，H2O2的用量比理論用量多一倍的原因是_。(2)“除鐵”時需將溶液的pH調(diào)至3左右，加入的化合物X是_(填化學(xué)式)。(3)“除銅”時獲得萃余液的操作名稱是_。(4)“除鋁”時反應(yīng)的離子方程式為_。萃余液中Co2的濃度為0.33 molL1，通過計算說明，常溫下“除鋁”控制溶液pH為4.5，是否造成Co的損失？_(列出算式并給出結(jié)論)。(已知：KspCo(OH)25.91015)(5)從濾液中可提取_(任寫一種)用作_。解析(1)Co2O3在酸性條件下被H2O2還原為Co2，反應(yīng)的化學(xué)方程式為Co2O32H2SO4H2O2=2CoSO4O23H2O，“酸浸”溫度為85 ，過氧化氫容易分解，所以H2O2的用量比理論用量多一倍。(2)“除鐵”時需將溶液的pH調(diào)至3左右，從產(chǎn)物分析，應(yīng)引入含有該鈉離子的堿性物質(zhì)，故加入的化合物X是氫氧化鈉，化學(xué)式為NaOH。(3)萃取的操作名稱是分液。(4)“除鋁”時是鋁離子反應(yīng)生成氫氧化鋁沉淀，反應(yīng)的離子方程式為Al33NH3 H2O=Al(OH)33NHeq oal(,4)。萃余液中Co2的濃度為0.33 m