新教材2024高考化学二轮专题复习专题11化学工艺流程课时作业

专题精练（11）化学工艺流程

1.[2023・全国甲卷]BaTiOs是一种压电材料。以BaSO」为原料，采用下列路线可制备粉

状BaTiQ。

水酸

滤液

回答下列问题：

（1）“焙烧”步骤中碳粉的主要作用是。

（2）“焙烧”后固体产物有BaCk、易溶于水的BaS和微溶于水的CaS。“浸取”时主

要反应的离子方程式为

（3）“酸化”步骤应选用的酸是（填标号）。

a.稀硫酸b.浓硫酸

c.盐酸d.磷酸

（4）如果焙烧后的产物直接用酸浸取，是否可行？,其原因是

（5）“沉淀”步骤中生成BaTiO（C20,）2的化学方程式为

（6）“热分解”生成粉状钛酸铁，产生的/£04加=o

2.[2023•辽宁卷]某工厂采用如下工艺处理银钻矿疏酸浸取液（含Ni*2\Co2\Fe2\

Fe3\Mg?+和M/+）,实现银、钻、镁元素的回收。

石灰乳般

（s00NaOHNaOH

疏酸泄液

浸取液一氧化坤霹

滤渣钻银渣沉渣

已知:

物质Fe(Oil)：,Co(OH)2Ni(OH)2Mg(Oil)2

10一3IO-14-7nr,io-108

回答下列问题：

（1）用硫酸浸取银钻矿时，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（E2so5）,

ImolH2sO5中过氧键的数目为。

(3)“氧化”中，用石灰乳调节pll=4,M/'被H?S()5氧化为MnO2,该反应的离子方程

式为(H2s。5的电离第一步完全，第二步微弱)；滤渣的成分为晰0八(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。S(M本积

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o

%

/

3榭

屏

(

1

W

工

(5)“沉钻镇”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Mg?+沉淀完全(25C),需控制pH不低于(精确至0.1)。

3.软铺矿一硫铁矿制取电池级二氧化镭的工艺流程如下图：

硫狭矿(RS?)——矿粉NH4HCO,.NH/H2O空气

IpH=53|pH=65~7|

硫酸彳应延卜睡JHI先国5S刚刊—MnCOL^I

软话矿(MnO?)一

MnO2纯品HJgHSHSSffl-MnO,粗晶

H2sO,、氧化剂

回答下列问题：

(1)“浸取”过程主要反应

3Mn0,+2FOS2+61LS0.,=3MnS0,+Fe>(SO.)3+4S+6H20,

则氧化剂与还原剂物质的量之比为o

(2)“氧化i”过程软锦矿的作用是

(3)“除铁”后溶液中残留的c(Fe3+)=mol・L，(25C时,Fe(OH)3的

友为1.0X10-39)

(4)“沉钵”过程Mr?'转化为UnCQ,的离子方程式为

(5)“焙烧”过程\!n(U转化为MnO二的化学方程式为

(6)“氧化ii”过程中，将Mn(II)转化为Mn(W)的最适宜氧化剂是(填

标号)。

a.H2O2b.Cl2c.KCIO3

(7)将制备获得的电池级二氧化镭用户构建水系锌镭电池，其工作原理为：xZn+Zn”

放电

-(MnO2-z/HvO^r-^ZnaoMnO,-放电时正极的电极反应式为

4.[2023•浙江6月]T.业上燧烧含硫矿物产生的SOj可以按如下流程脱除或利用。

()()

IIII

已知：S+HX)—>H(>—S—OH

Z\||

()()()

请回答：

(1)富氯煨烧燃煤产生的低浓度的S02可以在炉内添加CaCO?通过途径I脱除，写出反

应方程式

(2)煨烧含硫量高的矿物得到高浓度的SO」，通过途径n最终转化为化合物A。

①下列说法正确的是。

A.燃煤中的有机硫主要呈正价

B.化合物A具有酸性

C.化合物A是一种无机酸酯

D.工业上途径H产生的SO,也可用浓HSO,吸收

②一定压强下，化合物A的沸点低于硫酸的原因是

(3)设计实验验证化合物A中含有S元素

写出实验过程中涉及的反应方程式

5.[2023•湖北卷]SiCL是生产多晶硅的副产物。利用SiCL对废弃的锂电池正极材料

LiCoO?进行氯化处理以|可收Li、Co等金属，工艺路线如下：

滤液3

滤饼3

C/Oq

回答下列问题：

(1)C。位于元素周期表第周期，第族。

(2)烧渣是LiCl、CoCb和SiOz的混合物,“500C焙烧”后剩余的SiCL应先除去,

否则水浸时会产生大量烟雾，用化学方程式表示其原因。

(3)鉴别洗净的“滤饼3”和固体Na£Q,常用方法的名称是。

(4)已知£p[Co(OH)2]=5.9X10-。若，，沉钻过滤”的pH控制为10.0,则溶液中

Co2+浓度为mol-L-10“850℃煨烧”时的化学方程式

为o

(5)导致SiCL比CCL易水解的因素有(填标号)。

a.Si-Cl键极性更大

b.Si的原子半径更大

c.Si-Cl键键能更大

d.Si有更多的价层轨道

专题精练(11)

1.解析：由流程和题中信息可知，BaSO,与过量的碳粉及过量的氯化钙在高温下焙烧得

到CO、BaCL、易溶于水的3as和微溶于水的CaS；烧渣经水浸取后过滤，滤渣中碳粉和CaS,

滤液中有BaCL和BaS；滤液经酸化后浓缩结晶得到BaCL晶体；BaCk晶体溶于水后，加入

TiCL和(NH。2c2。,将钢离子充分沉淀得到BaTiO(C2O4)2；BaTiO(CO)2经热分解得到BaTiOso

(1)“焙烧”步骤中，BaSOi与过量的碳粉及过量的氟化钙在高温卜.焙烧得到C0、BaCL、

BaS和CaS,BaSOi被还原为BaS,因此，碳粉的主要作用是作还原剂，将BaSO,还原。

(3)“酸化”步骤是为了将BaS转化为易溶的钢盐，为了不引入杂质，应选用的酸是

盐酸，选c。

(4)如果焙烧后的产物直接用酸浸取是不可行的，其原因是CaS也会与盐酸反应生成

可溶于水的CaCk和有毒的也S气体，导致BaCL溶液中混有杂质，最终所得产品的纯度降低。

(5)“沉淀”步骤中生成BaTiO(CA)2的化学方程式为BaCk+TiCh+Ha+2:NH/

2C20,=BaTi0(C20i)2I+4NHQ+2HC1。

(6)“热分解”生成粉状钛酸钢，该反应的化学方程式为，BaTiO(CO)2=BaTiOa

+2C021+2C0t,因此，产生的%2:小,=1：1。

答案：(1)作还原剂，将BaSOi还原

(2)SJ~+CaJ+=CaSI

(3)c

(4)不可行CaS也会与盐酸反应生成可溶于水的CaCL和有毒的H2s气体，导致BaCL

溶液中混有杂质，最终所得产品的纯度降低

(5)BaCl2+TiCl,+H20+2(NHt)QCHBaTiO(CO)2l+4NH,C1+2HC1

(6)1：1

2.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

2+

酸(H2so5),用石灰乳调节pH=4,MrT被H2s。5氧化为MnO„发生反应H2O+Mn+ESO5

=MnO2I+S0「+3H\Fe"水解同时生成氢氧化铁，“况钻银”过程中，C/+变为Co(OH)

2,在空气中可被氧化成CoO(011).

(1)用硫酸浸取银钻矿时，为提高浸取速率可适当增大硫酸浓度、升高温度或将银钻

矿粉碎增大接触面积。

()

II

(2)(H2sOs)的结构简式为()=S—(>—()—H，所以ImolH2sos中过氧键的数H为人。

I

()—H

2

(3)用石灰乳调节pH=4,出]2+被H2s0、氧化为M1O2,该反应的离子方程式为：H2()-FMn

+

++HSO1=Mn02+S0r+3H；Ca?+与S0;结合生成CaSO」沉淀；氢氧化铁的禽=10一个

当铁离子完全沉淀时,溶液中c(Fe3+)=10~6mol•L_1,K*=d(OH")Xc(Fe3+)=3(OH

■)X10-5=10-37-4,c(OH-)=10-,0-mol-L-1,根据X=10-M,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和硫酸钙；

(4)根据图示可知SO,,的体积分数为9.0与时，Mn(II)氧化速率最大；继续增大SO,

体积分数时,由于SQ有还原性,能还原H2s其体积分数过大时与H2s。5反应,降低Mn(II)

氧化速率；

(5)“沉钻银”中得到的Co(0H)2,在空气中可被氧化成CoO(0H),该反应的化学

方程式为：

4Co(OH)2+02=4CO0(OH)+2H>0；

氢氧化镁的-,08当镁离子完全沉淀时，。2+根据

(6)ALP=1O--(Mg)WlOFol-f,K“

可计算c(OH-)210T91roi-L,根据片=10一“，c(H+)W1(T'1•L-',所以溶液的

Io

答案：(1)适当增大毓酸浓度或适当升高温度或将绿钻矿粉碎增大接触面积

(2).

「+、

(3)HQ+Mn"+HSO；=MnO2I+S0+3HFe(OH)3CaSO(

(4)9.0%SO?有还原性，也能还原H2s。5

(5)4Co(OH)2+02=4CO0(OH)+2HQ

(6)11.1

解析：反应中元素

3.(1)3MnO24-2FeS24-6H2SO4=3MnSO44-Fe2(SO.)3+4S4-6H20Mn

化合价降低被还原，Mn。,作氧化剂，Fc元素和S元素化合价升高被氧化，FcS?作还原剂，则

氧化剂与还原剂物质的量之比为3：2；(2)“浸取”过程中软钵矿和硫铁矿在酸性条件下

发生反应除了生成硫酸镒和硫沉淀，可能生成硫酸亚铁，所以“氧化i”过程软钵矿的作用

是将溶液中的亚铁离子氧化为铁离子，以便后续过程除铁；(3)由流程图可知，“除铁”后

1x1rt-11

-551

溶液pH=5.5,c(H+)=l0mol-L,c(0l「)=5=10&5moi・L",根据Fe(OH)

]0xI。—39

3-39-1-l35

3的7U=c(Fe")•C(OH)=1.0X10,c(Fe")=加ol•L=1X10,mol・L

-，;(4)“沉钵”过程中硫酸钵和碳酸氢钱、氨水反应生成碳酸钵、硫酸铁和水，反应的化

学方程式为：由流程图可知,

MnS04+NHlHC03+NH3-H20=MnC031+(NH.)2S0,4-H20；(5)

“焙烧”过程中MnCO；和空气中的氧气在高温条件下反应生成MnO?和C(b反应的化学方程

式为2MnC0：,十0?典谑2Mna+2C()2；(6)Mn(IV)的氧化性比HA和Ch都强(例如，MnO?能

将过氧化氢氧化生成氧气，实验室用MnO2和浓盐酸加热反应制取氯气)，用比0?或Cb不能

将Mn(II)氧化为Mn(IV),而KCIO3在酸性条件下能将Mn(II)氧化为Mn(IV),故选用

最适宜氧化剂是放电时正极发生得电子的还原反应，因此电极反应式为

KClOc(7)Zno.5-

MnO,•/jHvO+xZn2++2^e~=Zno.sMnO2,旭0。

答案：(1)3：2(2)将溶液中的亚铁离子氧化为铁离子(3)1.0X10-13-5(4)

2++乩

Mn+HC0；+NH3•H20=MnC03\+NH：0(5)2MnC0;<+0>^^2Mn()2+2C02(6)c

2+_

(7)Zno.5-AlnO：.•/7H2O+AZn+2^=Zno.5MnO：!•/TH；!O

4.解析：含硫矿物燃烧生成二氧化硫，二氧化硫和氧气、碳酸钙生成硫酸钙和二氧化

碳，二氧化硫被氧气氧化为三氧化硫，三氧化硫和等物质的量的甲醇发生已知反应生成A：

()

II

CH;1(>—S—OH

(1)氧气具有氧化性，能把四价硫氧化为六价硫，二氧化硫、空气中氧气、碳酸钙高

温生成硫酸钙和二氧化碳，反应为①硫的电负性

2S0,+02+2CaC03=2CaS0,+2C02；(2)

大于碳、氢等，故燃煤中的有机硫主要呈负价，A错误；根据分析可知，化合物A分子中与

()

硫直接相连的基团中有一DH,故能电离出氢离子，具有酸性，B正确；化合物A含有

基团，类似酯基一coo一结构，为硫酸和醇生成的酯，是一种无机酸酯，c正确；工业上途

径II产生的S。,也可用浓H2sol吸收用于生产发烟硫酸，D正确；故选BCD；②一定压强下，

化合物A分子只有1个一DH能形成氢键，而硫酸分子中有2个一0H形成氢键，故导致A的

()

沸点低于硫酸；(3)由分析可知，A为S—OH,A碱性水解可以生成硫酸钠、甲醇，

()

硫酸根离子能和氯化钢生成不溶于酸的硫酸钢沉淀，故实验设计为：取化合物A加入足量氢

氧化钠，反应完全后加入盐酸酸化，无明显现象，再加入氯化钢生成白色沉淀，说明A中含

()

II

有S元素；涉及反应为：CH3(>—s—OH+2NaOH=CH;1OH+Na2S0,+ILO.Na2SO,+

()

BaCl2=BaS0,I+2NaClo

高温

2CaS0+2C()2

答案:(1)2S02+02-1-2CaC03(

(2)①BCD②硫酸分子能形成更多的分子间氢键

(3)取化合物A加入足量氢氧化钠，反应完全后加入盐酸酸化，无明显现象，再加入

氯化钢生成白色沉淀，说明A中含有S元素

()

II

CII3()—S—()H+2NaOH=CH:iOH+Na2S0,+H20,Na2S01+BaCl2=BaS01I+2NaCl

()

5.解析：由流程和题中信息可知，LiCo&粗品与SiCh在500℃焙烧时生成氧气和烧渣，

烧渣是LiCl、C0CI2和Si。?的混合物；烧渣经水浸、过滤后得滤液1和滤饼1,滤饼1的主

要成分是SiO?和ILSiO；,；滤液1用氢氧化钠溶液沉钻，过滤后得滤饼2(主要成分为Co(0H)

2)和滤液2(主要溶质为LiOH)；滤饼2置于空气中在850C烟烧得到CoQ；滤液2经碳酸

钠溶液沉锂，得到滤液3和漉饼3,滤饼3为Li£0.n

⑴Co是27号元素，其原子有4个电子层,其价电子排布为3d?4s2,元素周期表第8、

9、10三个纵行合称第VHI族，因此，其位于元素周期表第四周期、第