2025版高考化学一轮复习微专题小练习专练22化学工艺流程题

专练22化学工艺流程题1．[2023·辽宁卷]某工厂采用如下工艺处理镍钴矿硫酸浸取液含（Ni2＋、Co2＋、Fe2＋、Fe3＋、Mg2＋和Mn2＋）。实现镍、钴、镁元素的回收。已知：物质Fe（OH）3Co（OH）2Ni（OH）2Mg（OH）2Ksp10－37.410－14.710－14.710－10.8回答下列问题：（1）用硫酸浸取镍钴矿时，提高浸取速率的方法为（答出一条即可）。（2）“氧化”中，混合气在金属离子的催化作用下产生具有强氧化性的过一硫酸（H2SO5），1molH2SO5中过氧键的数目为。（3）“氧化”中，用石灰乳调节pH＝4，Mn2＋被H2SO5氧化为MnO2，该反应的离子方程式为（H2SO5的电离第一步完全，第二步微弱）；滤渣的成分为MnO2、（填化学式）。（4）“氧化”中保持空气通入速率不变，Mn（Ⅱ）氧化率与时间的关系如下。SO2体积分数为时，Mn（Ⅱ）氧化速率最大；继续增大SO2体积分数时，Mn（Ⅱ）氧化速率减小的原因是。（5）“沉钴镍”中得到的Co（Ⅱ）在空气中可被氧化成CoO（OH），该反应的化学方程式为。（6）“沉镁”中为使Mg2＋沉淀完全（25℃），需控制pH不低于（精确至0.1）。答案：（1）适当增大硫酸浓度或适当升高温度或将镍钴矿粉碎增大接触面积（2）NA（3）H2O＋Mn2＋＋HSOeq\o\al(－,5)=MnO2＋SOeq\o\al(2－,4)＋3H＋Fe（OH）3（4）9.0%SO2有还原性，过多将会降低H2SO5的浓度，降低Mn（Ⅱ）氧化速率（5）4Co（OH）2＋O2=4CoO（OH）＋2H2O（6）11.1解析：在“氧化”中，混合气在金属离子的催化作用下产生具有强氧化性的过一硫酸（H2SO5），用石灰乳调节pH＝4，Mn2＋被H2SO5氧化为MnO2，发生反应H2O＋Mn2＋＋HSOeq\o\al(－,5)=MnO2＋SOeq\o\al(2－,4)＋3H＋，Fe3＋水解同时生成氢氧化铁，“沉钴镍”过程中，Co2＋变为Co（OH）2，在空气中可被氧化成CoO（OH）。（1）用硫酸浸取镍钴矿时，为提高浸取速率可适当增大硫酸浓度、升高温度或将镍钴矿粉碎增大接触面积。（2）（H2SO5）的结构简式为，所以1molH2SO5中过氧键的数目为NA。（3）用石灰乳调节pH＝4，Mn2＋被H2SO5氧化为MnO2，该反应的离子方程式为：H2O＋Mn2＋＋HSOeq\o\al(－,5)=MnO2＋SOeq\o\al(2－,4)＋3H＋；氢氧化铁的Ksp＝10－37.4，当铁离子完全沉淀时，溶液中c（Fe3＋）＝10－5mol·L－1，Ksp＝c3（OH－）×c（Fe3＋）＝c3（OH－）×10－5＝10－37.4，c（OH－）＝10－10.8mol·L－1，根据Kw＝10－14，pH＝3.2，此时溶液的pH＝4，则铁离子完全水解，生成氢氧化铁沉淀，故滤渣还有氢氧化铁；（4）根据图示可知SO2的体积分数为0.9%时，Mn（Ⅱ）氧化速率最大；继续增大SO2体积分数时，由于SO2有还原性，过多将会降低H2SO5的浓度，降低Mn（Ⅱ）氧化速率；（5）“沉钴镍”中得到的Co（OH）2，在空气中可被氧化成CoO（OH），该反应的化学方程式为：4Co（OH）2＋O2=4CoO（OH）＋2H2O；（6）氢氧化镁的Ksp＝10－10.8,当镁离子完全沉淀时，c（Mg2＋）＝10－5mol·L－1，根据Ksp可计算c（OH－）＝10－2.9mol·L－1，根据Kw＝10－14，c（H＋）＝10－11.1mol·L－1，所以溶液的pH＝11.1。2．[2024·吉林卷]中国是世界上最早利用细菌冶金的国家。已知金属硫化物在“细菌氧化”时转化为硫酸盐，某工厂用细菌冶金技术处理载金硫化矿粉（其中细小的Au颗粒被FeS2、FeAsS包裹），以提高金的浸出率并冶炼金，工艺流程如下：回答下列问题：（1）北宋时期我国就有多处矿场利用细菌氧化形成的天然“胆水”冶炼铜，“胆水”的主要溶质为（填化学式）。（2）“细菌氧化”中，FeS2发生反应的离子方程式为________________________________________________________________________________________________________________________________________________。（3）“沉铁砷”时需加碱调节pH，生成（填化学式）胶体起絮凝作用，促进了含As微粒的沉降。（4）“焙烧氧化”也可提高“浸金”效率，相比“焙烧氧化”，“细菌氧化”的优势为（填标号）。A.无需控温B.可减少有害气体产生C.设备无需耐高温D.不产生废液废渣（5）“真金不怕火炼”表明Au难被O2氧化，“浸金”中NaCN的作用为________________________________________________________________________________________________________________________________________________。（6）“沉金”中Zn的作用为________________________________________________________________________________________________________________________________________________。（7）滤液②经H2SO4酸化，[Zn（CN）4]2－转化为ZnSO4和HCN的化学方程式为________________________________________________________________________________________________________________________________________________。用碱中和HCN可生成（填溶质化学式）溶液，从而实现循环利用。答案：（1）CuSO4（2）4FeS2＋15O2＋2H2O=4Fe3＋＋8SOeq\o\al(2－,4)＋4H＋（3）Fe（OH）3（4）BC（5）与Au＋结合形成[Au（CN）2]－，提高Au的还原性（6）将浸出液中的[Au（CN）2]－还原为Au（7）Na2[Zn（CN）4]＋2H2SO4=Na2SO4＋ZnSO4＋4HCNNaCN解析：（1）利用“胆水”冶炼铜为湿法炼铜，利用了铁和硫酸铜溶液的置换反应：Fe＋CuSO4=FeSO4＋Cu，故“胆水”的主要溶质为CuSO4。（2）金属硫化物在“细菌氧化”时转化为硫酸盐，则“细菌氧化”中空气中的氧气将FeS2氧化为Fe3＋和SOeq\o\al(2－,4)，1molFeS2失15mol电子，1mol氧气得4mol电子，根据得失电子守恒、电荷守恒和原子守恒，配平离子方程式为4FeS2＋15O2＋2H2O=4Fe3＋＋8SOeq\o\al(2－,4)＋4H＋。（3）“沉铁砷”时加碱调节pH，Fe3＋转化为Fe（OH）3胶体起絮凝作用，促进了含As微粒的沉降。（4）高温时细菌可能会失活，故“细菌氧化”也要控制温度，A错误；“焙烧氧化”时有SO2产生，“细菌氧化”无SO2产生，故B正确；“焙烧氧化”时温度高，设备需耐高温，而“细菌氧化”设备无需耐高温，C正确；由题图知，“细菌氧化”也有废液废渣产生，故D错误。（5）“浸金”中发生反应：4Au＋O2＋8CN－＋2H2O=4[Au（CN）2]－＋4OH－，NaCN作络合剂与Au＋结合形成[Au（CN）2]－，使Au的还原性增强，促进其与O2反应。（6）“沉金”时发生反应：2[Au（CN）2]－＋Zn=2Au＋[Zn（CN）4]2－，Zn的作用是作还原剂，将浸出液中的[Au（CN）2]－还原为Au。（7）滤液②中[Zn（CN）4]2－转化为ZnSO4和HCN，发生非氧化还原反应，根据原子守恒配平化学方程式为Na2[Zn（CN）4]＋2H2SO4=Na2SO4＋ZnSO4＋4HCN。根据流程中所加物质知，用碱中和HCN生成NaCN，从而循环到“浸金”环节被利用。3．MnSO4·H2O是一种重要的饲料添加剂，一种以软锰矿（主要成分是MnO2，还有CaO、Al2O3、Fe2O3、SiO2等杂质）为原料制备MnSO4·H2O的工艺流程如图1所示。已知：①25℃时，Ksp（CaF2）＝1.5×10－10、Ksp（MnF2）＝4.5×10－3。②该工艺条件下，有关金属离子沉淀的pH范围如表所示。金属离子Fe3＋Fe2＋Al3＋Mn2＋开始沉淀的pH1.97.03.48.1沉淀完全的pH3.29.04.7（>9.8时开始溶解）10.1回答下列问题：（1）“酸浸”得到的滤渣Ⅰ需要进行二次酸浸，然后将浸出液合并。二次酸浸的目的为。（2）“酸浸”时，MnO2被Fe2＋还原，该反应的离子方程式是。（3）“氧化”时，加热温度不宜过高的原因是。（4）“除铁铝”时，应调节溶液pH的范围是。（5）“除钙”时，加入MnF2发生反应的离子方程式是，在25℃时该反应的平衡常数K＝。（6）硫酸锰在不同温度下的溶解度S和一定温度内析出晶体的组成如图2所示。“一系列操作”包括将所得滤液控制温度在80～90℃之间蒸发结晶、、、真空干燥，最后得到MnSO4·H2O。（7）用BaCl2标准溶液测定样品中MnSO4·H2O的质量分数时，发现样品纯度大于100%（测定过程中产生的误差可以忽略），可能的原因是（写出一种）。答案：（1）提高Mn元素的浸出率（或Mn元素的利用率）（2）MnO2＋2Fe2＋＋4H＋=Mn2＋＋2Fe3＋＋2H2O（3）防止温度过高H2O2分解（4）4.7≤pH<8.1（5）MnF2＋Ca2＋⇌CaF2＋Mn2＋3×107（6）趁热过滤用80～90℃的蒸馏水洗涤2～3次（7）部分晶体失去结晶水（或混有硫酸盐杂质）（合理即可）解析：（1）第一次酸浸可能无法完全提取目标物质，故需将滤渣Ⅰ进行二次酸浸，以提高Mn元素的浸出率或Mn元素的利用率。（2）MnO2被Fe2＋还原为Mn2＋，该反应的离子方程式为MnO2＋2Fe2＋＋4H＋=Mn2＋＋2Fe3＋＋2H2O。（3）H2O2受热易分解，因此“氧化”时，加热温度不宜过高。（4）“除铁铝”时，要保证Fe3＋和Al3＋完全沉淀，Mn2＋不能沉淀，故应调节溶液pH的范围是4.7≤pH<8.1。（5）“除钙”时，加入MnF2除钙的原理是沉淀的转化，反应的离子方程式为MnF2＋Ca2＋⇌CaF2＋Mn2＋，在25℃时该反应的平衡常数K＝eq\f(c（Mn2＋）,c（Ca2＋）)＝eq\f(c（Mn2＋）·c2（F－）,c（Ca2＋）·c2（F－）)＝eq\f(Ksp（MnF2）,Ksp（CaF2）)＝eq\f(4.5×10－3,1.5×10－10)＝3×107。（6）根据题图2中硫酸锰在不同温度下的溶解度曲线可知，要从硫酸锰溶液中得到MnSO4·H2O，应将所得滤液控制温度在80～90℃之间蒸发结晶、趁热过滤、用80～90℃的蒸馏水洗涤2～3次、真空干燥。（7）用BaCl2标准溶液测定样品中MnSO4·H2O的质量分数时，可能有部分晶体失去结晶水或样品中混有硫酸盐杂质，导致相同质量的样品中SOeq\o\al(2－,4)含量比理论上更高，故消耗的BaCl2标准溶液更多，导致最终样品纯度的测定结果大于100%。4．[2022·河北卷]以焙烧黄铁矿FeS2（杂质为石英等）产生的红渣为原料制备铵铁蓝Feeq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(NH4))Fe（CN）6颜料。工艺流程如下：回答下列问题：（1）红渣的主要成分为（填化学式），滤渣①的主要成分为（填化学式）。（2）黄铁矿研细的目的是________________________________________________________________________________________________________________________________________________。（3）还原工序中，不生成S单质的反应的化学方程式为________________________________________________________________________________________________________________________________________________。（4）工序①的名称为___________________________________，所得母液循环使用。（5）沉铁工序产生的白色沉淀Feeq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(NH4))2Fe（CN）6中Fe的化合价为，氧化工序发生反应的离子方程式为_________________________________________________________________________________________________________________________。（6）若用还原工序得到的滤液制备Fe2O3·xH2O和（NH4）2SO4，所加试剂为和（填化学式，不引入杂质）。答案：（1）Fe2O3、SiO2SiO2（2）增大反应物的接触面积，加快反应速率，提高黄铁矿的利用率（3）7Fe2（SO4）3＋FeS2＋8H2O=15FeSO4＋8H2SO4（4）蒸发浓缩、冷却结晶、过滤洗涤（5）＋26Fe（NH4）2Fe（CN）6＋ClOeq\o\al(－,3)＋eq\o(=,\s\up7(△))6Fe（NH4）Fe（CN）6＋Cl－＋3H2O＋6NH3↑（6）O2NH3·H2O解析：以熔烧黄铁矿产生的红渣为原料制备铵铁蓝颜料的工艺流程（1）黄铁矿含FeS2、石英（主要成分为SiO2），焙烧时FeS2发生反应：4FeS2＋11O2eq\o(=,\s\up7(焙烧))2Fe2O3＋8SO2，石英不反应，因此红渣的主要成分为Fe2O3、SiO2。“酸浸”时