专题突破练-11-专题十一无机工艺流程题-2024高考化学一轮复习

专题突破练1.[2022广东惠州一模]锂在新能源等领域应用广泛。从粉煤灰（含Al2O3、Fe2O碳酸锂的溶解度(g⋅L温度/℃010203040506080100Li2CO1.541.431.331.251.171.081.010.850.72回答下列问题。（1）“粉碎”的目的是增大粉煤灰的表面积，提高酸浸效率；滤渣1的成分主要是SiO2[解析]根据影响反应速率的因素，“粉碎”增大了反应物间的接触面积，加快反应速率，提高酸浸效率；滤渣1的成分主要为SiO2（2）“调pH”的目的是沉淀Fe3+、Al3+。当离子浓度≤1.0×10−5mol/L时表示该离子沉淀完全。常温下，如果溶液pH=4，Fe3+、Al3+不能（填“能”或“不能”）均沉淀完全；此时溶液中c(Fe[解析]当pH=4时，c(OH−)=10−10mol/L，（3）从滤渣2中分离出Al(OH)3，可用如图所示方法，试剂X是NaOH溶液，“步骤2”中主要发生反应的离子方程式有[解析]滤渣2为氢氧化铝和氢氧化铁，氢氧化铝溶于氢氧化钠溶液，氢氧化铁不溶，因此试剂X为氢氧化钠溶液，氢氧化钠与氢氧化铝生成偏铝酸钠，过滤后向溶液中通入过量二氧化碳，二氧化碳与过量的氢氧化钠反应生成碳酸氢钠，与偏铝酸钠反应生成氢氧化铝和碳酸氢钠，反应的离子方程式分别为OH−+CO2（4）“沉锂”中的“一系列操作”依次为蒸发结晶、趁热过滤、洗涤、干燥。检验母液中主要溶质的阴离子所用的试剂为盐酸、BaCl2溶液。母液的用途为制备氨气或做氮肥[解析]由表格数据可知，碳酸锂的溶解度随温度升高而减小，因此“沉锂”中的“一系列操作”依次为蒸发结晶、趁热过滤、洗涤、干燥。硫酸锂和碳酸铵反应生成碳酸锂和硫酸铵，因此母液的主要成分为硫酸铵，溶液中的阴离子为硫酸根离子，检验硫酸根离子的方法为加入盐酸酸化，再加入BaCl22.[2022山东临沂一模]工业上用磷铁渣（主要含FeP、Fe2P，以及少量Fe2O3已知：FePO4[解析]将磷铁渣（主要含FeP、Fe2P，以及少量Fe2O3、SiO2）在90℃时用硝酸和硫酸的混合溶液浸泡，硝酸具有强氧化性，能将铁和磷元素分别氧化为Fe(NO3)3、H3PO4（1）“浸取”时为加速溶解，可以采取的措施有将磷铁渣粉碎、适当增大硝酸的浓度或者进行搅拌（任写一种，合理即可）（任写一种）；加入硫酸的目的是保持体系的酸度，防止生成FePO4；滤渣的主要成分是SiO（2）“浸取”时Fe2P发生反应的离子方程式为[解析]Fe2P发生反应的离子方程式为3（3）“制备”过程中溶液的pH对磷酸铁产品中铁和磷的含量及n(Fe)/n(P)比值的影响如图所示[考虑到微量金属杂质，在当pH范围为1~1.5时，随pH增大，n(Fe)/n(P)明显增大，其原因是pH增大，促进[解析]当pH范围在1~1.5时，随着pH增大，促进Fe3+水解，生成的氢氧化铁混入产品中，使得n(Fe（4）工业上也可以用电解磷铁渣的方法制备FePO4①FeP在阳极放电的电极反应式为FeP+4[解析]阳极上发生氧化反应，电极反应式为FeP+4H②电解过程中，NaOH溶液的浓度不变（填“变大”“变小”或“不变”）。[解析]阳极上产生的H+通过质子交换膜进入阴极区，H++OH−③常温电解一段时间，测得溶液中Fe3+浓度约为0.32mol⋅L−1，为了避免生成Fe(OH)[解析]常温电解一段时间，测得溶液中Fe3+浓度约为0.32mol⋅L−1，为了避免生成Fe(OH)3沉淀，应控制溶液中c(OH−3.[2022山东青岛一模]废镍催化剂主要含Ni，还有少量Cu、Fe、Al及其氧化物、SiO2。某研究性学习小组设计如下工艺流程回收镍，制备硫酸镍晶体(该小组同学查阅资料知：①镍的化学性质与铁相似，能与酸缓慢反应；Ni2+可被HClO②溶液中金属离子开始沉淀和完全沉淀的pH如下表所示：金属离子Ni2+Al3+Fe3+Fe2+开始沉淀时(c=0.01mol⋅L7.23.72.27.5沉淀完全时(c=1.0×10−5mol⋅8.74.73.29.0[解析]废镍催化剂经粉碎后通过稀硫酸酸浸，Cu的氧化物和Fe、Al及其氧化物被溶解，Cu、SiO2不溶，滤渣1的主要成分为SiO2、Cu。向滤液1中加入有机溶剂，分液得到含铜有机层及溶液，向溶液中加入H2O2，Fe2+→Fe3+，然后调节（1）除“粉碎”外，请你再写出一条提高废镍催化剂酸浸效率的措施：升高酸浸温度、适当增大硫酸浓度或搅拌等（写出一点即可）。[解析]根据外界条件对反应速率的影响可知除“粉碎”外，能提高废镍催化剂酸浸效率的措施还有升高酸浸温度、适当增大硫酸浓度、搅拌等。（2）滤渣1的主要成分有SiO2、Cu[解析]根据以上分析可知滤渣1的主要成分有SiO2、Cu（3）实验室中进行操作A所用的主要玻璃仪器有分液漏斗、烧杯。[解析]操作A是萃取、分液，则实验室中进行操作A所用的主要玻璃仪器有分液漏斗、烧杯。（4）“溶液”中加入H2O2的目的是2Fe2++H2O2+2H+[解析]根据以上分析可知“溶液”中加入H2O2的目的是氧化溶液中的亚铁离子，反应的离子方程式为2Fe2++H2O2+2H+（5）工艺流程中“调pH”，最好选用c（填字母）。a.氨水b.稀H2c.NiCO3若调pH前c(Ni2+)=1.0mol⋅L−1，Al3+和Fe3+[解析]氨水、Na2CO3能调节pH，但引入新杂质，加入稀H2SO4不能将溶液调节至所需pH，用NiCO3调节溶液pH比较适宜，故选c；根据题表中数据可知铁离子完全沉淀的pH是3.2，铝离子完全沉淀的pH是4.7，镍离子开始沉淀的pH是7.2，所以氢氧化镍的溶度积常数是0.01×(10−6.8)2=10−15.6，由于调pH前镍离子浓度是1.04.[2022辽宁丹东质检]从铝土矿废料“赤泥”（主要成分为Al2O3、Fe2O3、已知：①钪离子可以在不同pH下生成[Sc②该工艺条件下，溶液中相关离子开始沉淀和完全沉淀的pH如表：离子Fe2+Fe3+Al3+TiO2+开始沉淀的pH7.01.93.00.3完全沉淀的pH9.03.24.72.0请回答以下问题：（1）Sc在元素周期表中的位置：第四周期ⅢB族。[解析]Sc位于元素周期表中第四周期ⅢB族。（2）试计算“反萃取”时，使Sc3+恰好完全沉淀（此时Sc3+的浓度为1.0×10−6mol⋅L−1）的pH[解析]Ksp[Sc(OH)3]=c(Sc3+)⋅（3）“反萃取”时若加入的NaOH过量，则Sc(OH)3沉淀会溶解。写出Sc(OH)[解析]由已知可得，n=6时生成[Sc(OH)6（4）常温下，三价Sc的几种存在形式与F−浓度的对数[lgc(F−)]、pH的关系如图1所示。若溶液中c(F−)=5×10−6mol⋅图1[解析]已知c(F−)=5×10−6mol⋅L−1，则lgc(F−)≈0.7−6=−5.3（5）钪的萃取率(E%)与O/A[萃取剂体积(O)和酸液体积(A)之比]的关系如图2，应选择的合适O/A为1:4。图2[解析]钪的萃取率要高，同时要求O/A要尽可能的小，以降低成本，故应选择的O/A为1:4。（6）向“水相”中加入铁粉的目的是还原Fe3+，防止Fe3+[解析]加入Fe粉可将Fe3+还原为Fe2+，离子方程式为2Fe3++（7）“水解”过程中，加水稀释后，TiOSO4水解为TiO2⋅x[解析]“水解”过程中，加水稀释后，TiOSO4发生水解生成TiO2⋅xH2O和5.[2022重庆八中二模]软锰矿—硫铁矿制取电池级二氧化锰的工艺流程如下：回答下列问题：（1）“浸取”过程主要反应为3MnO2+2[解析]根据反应3MnO2+2FeS2+6H2SO43MnSO4+Fe2(SO4)3+4S（2）“氧化ⅰ”过程软锰矿的作用是使Fe2+全部转化为Fe[解析]“浸取”后的溶液中含有大量Fe2+，将Fe2+氧化成Fe3+后再沉淀除去，则“氧化ⅰ”过程软锰矿的作用是使Fe2+（3）“除铁”后溶液中残留的c(Fe3+)=1.0×10−13.5mol⋅L−1。[[解析]根据题干信息可知，“除铁”时溶液的pH=5.5，则c(H+)=10−5.5mol⋅（4）“沉锰”过程Mn2+转化为MnCO3的离子方程式为Mn2++HCO3[解析]“沉锰”过程，加入碳酸氢铵和NH3⋅H2O，将溶液中的锰离子转化成碳酸锰，反应的离子方程式为Mn2++HCO3−+NH3⋅（5）“焙烧”过程MnCO3转化为MnO2的化学方程式为[解析]“焙烧”过程中，MnCO3与空气中的氧气反应生成MnO2，反应的化学方程式为2（6）“氧化ⅱ”过程中，将Mn（Ⅱ）转化为Mn（Ⅳ）的最适宜氧化剂是a（填字母）。a.b.c.[解析]“氧化ⅱ”过程中，将Mn（Ⅱ）转化为Mn（Ⅳ）的最适宜氧化剂是过氧化氢，因为过氧化氢作氧化剂时的产物为水，不会污染环境且不引入新的杂质，氯气和氯酸钾均会引入新的杂质离子，故选a。（7）将制备获得的电池级二氧化锰用于构建水系锌锰电池，其工作原理为xZn+Zn[解析]根据总反应可知，放电时，Zn0.5−xMnO2⋅nH6.[2021山东济宁一模]氧化钪(Sc2O3)是一种稀土氧化物，被广泛应用于航天、激光、导弹等尖端科学领域。钛铁矿的主要成分为TiO2、FeO、Fe2O3已知：①当离子浓度减小至10−5②室温下TiO2+完全沉淀的pH③Ksp[Fe(OH回答下列问题：（1）“酸浸”时，要适当升高温度或将钛铁矿粉碎等，其目的是提高浸取效率。[解析]“酸浸”时，升高温度有助于加快反应速率，将钛铁矿粉碎可以增大其表面积，进而加快反应速率，这两种方法都能提高浸取效率。（2）“酸浸”后Ti元素转化为TiOSO4，其水解反应的化学方程式是TiOSO[解析]由流程可知，TiOSO4水解生成TiO2⋅xH2（3）“洗钛”时H2O2的作用之一是与TiO2+反应生成[TiO(H2O2)]2+[解析]“洗钛”时，H2O2与TiO2+形成配合物[TiO(H2O2)]2+，