专题12最佳条件选择专练教师版备战2020高考化学二轮主观题必刷题集附答案解析

1、专题12最佳条件选择专练. CO2是一种廉价的碳资源，其综合利用具有重要意义。回答下列问题：(1) CO2与CH4经催化重整，制得合成气：CH4(g)+ CO 2(g)2CO (g)+ 2H 2(g)按一定体积比加入 CH4和CO2,在恒压下发生反应，温度对 CO和H2产率的影响如图 3所示。此反应优 选温度为900c的原因是 。用3【答案】900 c时，合成气产率已经较高，再升高温度产率增幅不大，但能耗升高，经济效益降低【解析】根据图3得到，900 c时反应产率已经比较高，温度再升高，反应产率的增大并不明显，而生产中的能耗和成本明显增大，经济效益会下降，所以选择900c为反应最佳温度。. 一

2、种利用水钻矿主要成分为C02O3、Cq(OH)3,还含少量Fe2O3、AI2O3、MnO等制取CoC12 6H2O的工艺流程如下:盐酸双山 水钵矿|tg点6浸出，液加N&m J调pH_1.过滤 盐最过滤_J谓向；沉淀沉淀0睡萃取剂操作1CaCij - 6H2O粗产品已知：浸出液含有的阳离子主要有H+、Co2+、Fe2+、A13+、Mn2+、Ca2+、Mg2+等部分阳离子开始沉淀和完全沉淀的pH见下表阳离子Fc”F/C产A伫Mi?-M/开始沉淀2.77.6407J9.4完全沉淀3J9.69.2S29.812.4110120 c时失去结晶水变成无水氯化CoCl2 6H2O熔点86 C,易溶于水、乙

3、醛等；常温下稳定，加热至 钻。pH的关系如图，据此分析 pH的最佳(1)加萃取剂的目的是 ；金属离子在萃取剂中的萃取率与 范图为(填字母序号)。A.2.02.5B.3.03.5C.4.04.5D.5.05.5【答案】 除去溶液中的 Mn2+ B【解析】(1)根据流程图可知，存在Mn2+、Co2+金属离子的溶液中，加入萃取剂的目的是除去溶液中的Mn2+;由萃取剂对金属离子的萃取率与pH的关系可知，调节溶液PH在3.03.5之间，故选Bo.馍钻镒酸锂电池是一种高功率动力电池。采用废旧锂离子电池回收工艺制备馍钻镒酸锂三元正极材料(LiNi 1 x y) Cox MnyO2)的工艺流程如下:u3 m馍

4、钻铳I三兀前期体PC作。取剂y & .吧彘整-物质的髭之比回答下列问题:(1)溶液温度和浸渍时间对钻的浸出率影响如图所示:则浸出过程的最佳条件是 【答案】75 C、30min【解析】(1)由图可知，在 75C、30min条件下钻的浸出率最高。.工业上以软镒矿(主要成分是 MnO2,含有SiO2、F及O3等少量杂质)为主要原料制备高性能的磁性材料碳 酸镒(MnCO3)。其工业流程如下：| j舞南一屏T一南一黑需，国T 一 一高处MnCJ丁迪超1渡海J1(1)浸镒”反应中往往有副产物 MnS2O6生成，温度对 浸镒”反应的影响如右图所示，为减少MnS2O6的生成，浸镒”的适宜温度是 。 K花温优时

5、活用出单的牲啊*代及没批温度与MnSC&生成率的灵家温度/V(2)向过滤n所得的滤液中加入NH4HCO3溶液时温度控制在 30-35C,温度不宜太高的原因是 【答案】90 C 防止NH4HCO3受热分解，提高原料的利用率【解析】(1)分析图象可知温度在 90c以后MnS2O6的生成率较低，镒的浸出率较高，且温度较低节约能源，故浸镒的适宜温度为90 C ；（2）钱盐受热分解，向过滤所得的滤液中加入碳酸氢钱溶液，温度控制在30-35 C的原因是防止NH4HCO3受热分解，提高原料的利用率。5.磁性材料产业是 21世纪各国竞相发展的高科技支柱产业之一，作为信息产业和机电工业的重要基础功能材料，磁性材

6、料广泛用于电子信息、军事技术等领域。碳酸镒主要用于制备软磁铁氧体，工业上以软镒矿（主要成分为MnO2）和黄铁矿（主要成分为FeS2）为主要原料制备碳酸镒的主要工艺流程如下：稀能酸黄铁矿软镭矿.JL （M花琮即咂爵+邑逅述 一滤液I|滤液碳酸猛沉铳L旗水，碳酸氧镣!I已知：几种金属离子沉淀的pH如下表。Fe2+Fe3+2 2+Cu2 + Mn2开始沉淀的pH7.53.25.28.8完全沉淀的pH9.23.77.810. 4回答下列问题:（1）下图为黄铁矿的质量分数对镒浸出率的影响，仅据图中信息，黄铁矿的质量分数应保持在左右O4隹浸出率，%黄铁矿的一修仆数后【答案】40【解析】（1）由图可读出，黄

7、铁矿的质量分数应保持在40%左右6.氯化钱焙烧菱镒矿制备高纯度碳酸镒的工艺流程如下已知：菱镒矿的主要成分是MnCO3,还含少量Fe、Al、Ca、Mg等元素。相关金属离子C0(Mn+)=0.1mol/L形成氢氧化物沉淀的 pH范围如下：金属离子AF+F十F+CqMn 丁开始沉淀的pH3. 81.56310. 6氏89.6沉淀完全的pH5. 22. 88,312, 610.811.6常温下，CaF2、MgF2的溶度积分别为1.46 10一10、7.42 X10 110回答下列问题：(1)分析下列图1、图2、图3,氯化钱焙烧菱镒矿的最佳条件是：焙烧温度为 、氯化俊与镒矿 粉的质量之比为 、焙烧时间为

8、 。除饶力童，T用】堵望温度对错浸杷率的影响eKHC】用括，校)展2氯化钳用鼠对链浸出率的影叫婚烧时间阮E用3烧烧时间幻裾涌出率的修喻【答案】500 c 1.10 60min【解析】(1)氯化钱焙烧菱镒矿的最佳条件是：焙烧温度为500C、氯化俊与镒矿粉的质量之比为1.10、焙烧时间为 60min。7,某含镒矿物的主要成分有MnCO3、MnO2、FeCO3、SiO2、AI2O3等。已知FeCO3、MnCOa难溶于水。一种运用阴离子膜电解法的新技术可用于从碳酸镒矿中提取金属镒，主要流程如下：油渣1含住审物我备I翼驰&B晚弘般融78化加双蛀水再加就水谢口 H到（5T也解聃制空=（%滤粮门j设备工氢班

9、化幽溶液谖备红陶色沉淀（1）保持其他条件不变，在不同温度下对含镒矿物进行酸浸，镒浸出率随时间变化如图。酸浸的最佳温度与时间分别为 、min。W 60 90 100120140160 时何/mm【答案】70 c 120min【解析】（1）根据镒浸出率随时间变化图表信息可知，温度低，镒浸出率低，温度为90c时，镒浸出率与70C相差无几，镒浸出率最佳条件： 时间在120min ,温度为70C,镒浸出率最好；综上所述，本题答案是：70C , 120min。.粉煤灰（主要含有 SiO2、F及O3、AI2O3等）是燃煤发电过程中产生的废渣，粉煤灰的综合利用具有 很 大的价值。I .研究人员通过实验对粉煤灰

10、中铝和铁元素的分离工艺进行了研究。（1）使用碱性较弱的氨水为pH调节剂，进行分离实验。氨水使滤液中铝离子沉淀的离子方程式为 。反应终点的pH对铝和铁分离效果的影响如下图。根据实验结果，为达到好的分离效果，反应过程中控制 pH的 范围是,选择该范围的理由是 。L0CI3O3O70SO&04O3O2O1OO沉淀率【答案】3NH3 H2O+Al3+Al（OH） 3J+ 3NH4+略小于5铝元素沉淀较多，铁元素还没有开始大量的沉淀【解析】（1）一水合氨是弱碱，与铝离子反应生成氢氧化铝沉淀，反应的离子方程式为：3NH 3 H2O +Al 3+=Al（OH） 3 H 3NH4+;综上所述，本题答案是：3N

11、H 3 H2O+Al3=Al（OH） 33NH4+。由图可知：pH略小于5时，Al的沉淀率较高（接近 90%）,而Fe的沉淀率较低（小于 10%）,当pH大于5时，Fe的沉淀率突然增大，且 Al的沉淀率无明显变化，所以反应过程中控制pH略小于5；综上所述，本题答案是：略小于 5,铝元素沉淀较多，铁元素还没有开始大量的沉淀。.钛（22Ti）由于其特殊的性能被誉为朱来世纪的金属”。钛铁矿主要成分为 FeTiO3 （含有少量MgO、SiO2等杂质），Li4Ti5O12和LiFePO4都是锂离子电池的电极材料，可利用钛铁矿来制备，工艺流程如下：生溶液箫畋沉淀打4，上17 i过程中，铁的浸出率结果如图所

12、示。由图可知，当铁的浸出率为80%时，所采用的实验条件是(2)过程中固体TiO2与双氧水、氨水反应转化成(NH4)2Ti50i5溶液时，Ti元素的浸出率与反应温度的关系如图所示，反应温度过高时，Ti元素浸出率下降的原因是 。【答案】100c 3小时温度过高，双氧水分解与氨气逸出导致Ti元素浸出率下降【解析】(1)由图中三条曲线可得，当铁的浸出率为80%时，应为100C、约浸取3小时。(2)由于二氧化钛与氨水、双氧水反应生成(NH4)2Ti50i5时，温度过高，双氧水和氨水都容易分解(双氧水分解与氨气逸出)，所以反应温度过高时，Ti元素浸出率下降。.钻被誉为战略物资，有出色的性能和广泛的应用。以

13、水钻矿(主要成分为CO2O3、CoO、CuO、Fe2O3、CaO、MgO、NiO和SiO2等)为原料制备 CoC12 6H2O的工艺流程如图所示：广水和行机相慎i苒生同用木柳Zf回回blW广骷湎箭一|革叫一L仃机棚回答下列问题:I.酸浸”(1)钻的浸出率随酸浸时间、温度的变化关系如下图所示。综合考虑成本，应选择的最佳工艺条件为21;滤渣的主要成分为 * I00T+州匚浸出时间h【答案】12h 90 c SiO2 (二氧化硅)【解析】根据钻的浸出率随酸浸时间、温度的变化关系，推出在12h、90c时钻的浸出率最高；根据水钻矿的成分，SiO2是酸性氧化物，不与酸反应，即滤渣的主要成分是SiO2o11

14、. 一种以含馍废料(含NiS、AI2O3、FeO、CaO、SiO2)为原料制取醋酸镇的工艺流程图如下:籽瑶HWs MJ(1)保持其他条件不变，在不同温度下对含馍废料进行酸浸,镇浸出率随时间变化如图。酸浸的最佳温度与时间为40 酬 祖耨143 160罐M制球制肝竦得骂 晏W田宏B【答案】70 C和120 min【解析】根据以上分析，(1)由图象可知，为 70C、120min时，酸浸出率最高,故答案为：70 c和120mino.以黄铁矿为原料制备硫酸会产生大量的废渣，合理利用废渣可以减少环境污染，变废为宝。工业上，可利用废渣(含Fe2+、Fe3+的硫酸盐及少量 CaO和MgO)制备高档颜料铁红(F

15、e2O3)和回收(NH4”SO4,具体 生产流程如下。已知：镂黄铁矶的化学式为(NH4)2Fe6(SO4)4(OH)12。废渣溶解铁红一池旅(1)根据下图有关数据，你认为工业上氧化操作时应控制的最佳温度和pH 是：o时和【答案】80 C , pH=1.5(4)分析图象可知在 80c时 溶液PH=1.5,此时亚铁离子的氧化率在90%以上，时间在4h左右。.铜的电解实现了铜与杂质的分离，也造成了一部分资重金属进入阳极泥中，通过对阳极泥的综合处理电子工业、国防工业、医学和农业等领可以回收可观的宝贵金属。稀散元素硒和硫广泛用于治金工业、域，需求量越来越大。电解精炼铜的阳极泥主要成分为Cu2Se、Cu2

16、Te和少量金属单质Au等，工业上从其中同收硫、硒的一种工艺流程如图：阳极泥T8时，NH 4VO 3的产量明显降低，原 因是。【答案】酸度大于 3.2%时，钮的溶解量增大不明显，而铝的溶解量增大程度更大pH 8时，钮的主要存在形式不是VO3-【解析】(1)根据图像变化可知：酸度大于3.2%时，钮的溶解量增大不明显，而铝的溶解量增大程度更大，因此酸浸时不选择更高酸度；正确答案：酸度大于3.2%时，钮的溶解量增大不明显，而铝的溶解量增大程度更大。(2)根据信息可知：pH8时，钮的主要存在形式为 V2O74-或VO43一等，不是VO3- , NH4VO3的产量 明显降低；正确答案：pH 8时，钮的主要

17、存在形式不是 VO3-。15.高氯酸铜易溶于水，在130c时会发生分解反应是一种燃烧催化剂，以食盐等为原料制备高氯酸铜Cu(C1C 4)2 6H2O)的一种工艺凯程如下：n.|hit触匚卬70 Ku工艺上控制 75c的主要原因是 。铁和铝的浸出率从 72c明显下降的可能原因是 。【答案】使滤液中几乎不含硅的化合物部分Fe2+及Al3+水解形成沉淀【解析】（1）75 c时Si的浸取率接近于零，而其它元素的浸取率很高，可以使滤液中几乎不含硅的化合物。Fe2+和Al3+都能水解，且水解是吸热的，温度高于72c时有利于Fe2+和Al3+水解生成沉淀，导致铁和铝的浸出率明显下降。答案为：使滤液中几乎不含

18、硅的化合物、部分Fe2+及Al3+水解形成沉淀。MnO2和Pb,还含有少量其他金属化合物。下图17.电解法生产镒时会产生大量的阳极泥，其主要成分为是回收电解镒阳极泥生产 MnCO 3的工艺流程。已知：Al(OH) 3、Mn(OH)2、MnCO 3 的 Ksp 分别为 1.0 10-33、1.9 X0-13、2.2 M0-11。(1)还原酸浸”实验中，镒的浸出率结果如图所示。由图可知，所采用的最佳实验条件为-1r - r-F-E-r。蚀 NJ uc 15H I HI 2 in 24CH3COOH HSeO3 ,向Na2SeO3溶液中滴加稍过量的乙酸，因酸性H2SeO3CH3COOH ,所以虽然乙

19、酸过量，产物只能生成HSeO3而不能生成 H2SeO3。.钛铁矿主要成分为 FeTiO3 （含有少量MgO、SiO2等杂质），Li4Ti5O12和LiFePO4都是锂离子电池的电极材料，可利用钛铁矿来制备，工艺流程如下：（1）过程中，铁的浸出率结果如图1所示。由图可知，当铁的浸出率为80%时，所采用的实验条件是（2）过程中固体 TiO2与双氧水、氨水反应转化成 （NH4）2Ti50i5溶液时，Ti元素的浸出率与反应温度的关系如图2所示，反应温度过高时，Ti元素浸出率下降的原因是 。【答案】100c 3小时 温度过高，双氧水分解与氨气逸出导致Ti元素浸出率下降【解析】（1）过程中，铁的浸出率结果

20、如图1所示。由图可知，当铁的浸出率为80%时，所采用的实验条件是100c 3小时；（2）反应温度过高时，Ti元素浸出率下降的原因是温度过高，双氧水分解与氨气逸 出导致Ti元素浸出率下降。.醋酸馍（CH3C00） 2Ni是一种重要的化工原料。一种以含馍废料（含 NiS、AI2O3、FeO、CaO、Si02）为原料，制取醋酸馍的工艺流程图如下：含倭废料一相关离子生成氢氧化物的 pH和相关物质的溶解性如下表:金属离子开始沉淀时的pH沉淀完全时的pH物质20 c时溶解性(H2O)Fe3+1.13.2CaSO4微溶Fe2+5.88.8NiF可溶Al3+3.05.0CaF2难溶N产6.79.5NiCO3K

21、sp=1.0 M0-5(1)将含馍废料粉碎的目的是 。(2)酸浸”实验中，馍的浸出率结果如图所示，从能量损耗和成本角度考虑，若要使馍的浸出效果最佳,选择的最好温度和时间分别为 C、min。7 而%和 皿 加 JQD 12ft n 100时间后dn【答案】增大固液接触面积，提高馍的浸出率70 120【解析】(1)将含馍废料粉碎的目的是增大固液接触面积，提高馍的浸出率；(2)由图象可知，为70C、120min时，酸浸出率最高。.在我国的资源储备中，铭是重要的战略金属资源。以下是以某铭渣(主要成分为Cr2O3,杂质主要是血备KwSjO,FeO、SiO2等)为原料生产 Cr2O3的工艺流程:r* Cc

22、tOlIh PO43 、AsO43 、SiO32反应，分别转化为已知：KspMg(OH) 2= 1.2 10 11, Ksp Cr(OH) 3 = 6.4 10 31(D 除杂”时加入MgSO4-(NH4)2SO4混合物与溶液中少量的NH4MgPO4、NH4MgAsO4、MgSiO 3沉淀除去。7 乩g ii建反应训与除条率为*反应过程控制溶液 pH为9,若pH 9除杂率降低的原因是 反应的温度控制在 80c左右，温度不宜太高的主要原因是 。【答案】pH过高时，Mg2+、NH4+易转化为Mg(OH)2、NH3,影响沉淀形成。俊盐受热分解【解析】(1).除杂”时加入MgSO4-(NH 4)2SO

23、4混合物的目的是与溶液中少量的 PO43 ASO43 SiO32反应，分别 转化为NH4MgPO4、NH4MgAsO4、MgSiO3沉淀除去，反应过程中需控制溶液 pH为9,若pH9,则Mg2+、 NH4+易转化为Mg(OH)2、NH3,影响沉淀形成，使除杂率降低，故答案为：Mg2+、NH4+易转化为Mg(OH) 2、NH 3,影响沉淀形成；.反应的温度控制在 80 c左右，若温度太高，会使钱盐受热分解，降低除杂率，故答案为：钱盐受热分 解。.锐触媒(V2O5)是催化氧化所常用的催化剂，为综合利用，科研人员最新研制了一种离子交换法回收废钮的新工艺，回收率达90%以上。已知废钮催化剂中含有 V2

24、O5、VOSO4及不溶性残渣。查阅资料可知：VOSO4可溶于水，V2O5难溶于水，NH4VO3难溶于水。该工艺的流程如下图。德渣度庾四然CU 还原、醯浸F过IE耕群、水浸废钿催化剂t主要含aS液厝烧VaOs反应NH4C1 应应V03手子交换调节口H为芯(1)水浸时，为了提高废钮的浸出率，除了粉碎，还可以采取的措施:pH影响外，还需要控制氯化俊系(2)该工艺中反应的沉矶率是回收钮的关键，沉钮率的高低除受溶液数（NH4C1加入质量与料液中 V2O5的质量比）和温度。根据下图建议最合适的氯化钱系数和温度：氯化俊系数为,温度为J 4 就WH匚1系能【答案】搅拌适当升高温度，延长浸泡时间4 80 C【解

25、析】（1）水浸时，为了提高废钮的浸出率，除了粉碎，还可以采取的措施搅拌、适当升高温度、延长浸 泡时间等措施;（2）根据图象分析可得，要使沉钮率最高，可控制氯化钱系数为4,温度在80 Co.磷精矿湿法制备磷酸的一种工艺流程如下:；:*希丁 T瑞精防愉 研哈酸浸瞬石If （主要成分为CaSO0.5H已知：磷精矿主要成分为 Ca5（PO4）3（OH）,还含有Ca5（PO4）3F和有机碳等。溶解度：Ca5（PO4）3（OH）CaSO4 0.5H2OH2O2将粗磷酸中的有机碳氧化为CO2脱除，同时自身也会发生分解。相同投料比、相同反应时间，不同温度下的有机碳脱除率如图所示。80c后脱除率变化的原因： 。【答案】80 c后，H2O2分解速率大，浓度显著降低【解析】（1）图示是相同投料比、相同反应时间，不同温度下的有机碳脱除率，80c前温度升高反应速率加快，相同时间内有机碳脱除率增大；80c后温度升高，H2O2分解速率大，H2O2浓度显著降低，反应速率减慢，相同条件下有机碳脱除率减