非选择题突破3　化工流程的综合分析（2） 高三化学二轮复习

非选择题突破3化工流程的综合分析1.(2024·湖北七市调研)硒和碲是重要的稀散元素，都可以作为半导体材料。一种从碲碱渣(碲和硒的含量较高，还含有少量Cu、Pb等元素)中分离硒回收碲的工艺流程如图所示：已知：①水浸液的主要成分为Na2TeO3、Na2SeO3及少量可溶性的铜、铅化合物等。②TeO2为两性氧化物，微溶于水。③亚硒酸为二元弱酸，Ka1＝2.7×10－3，Ka2＝2.5×10－8。回答下列问题：(1)硒与氧同族，基态Se原子价电子排布式为

4s24p4

。解析：(1)基态硒是第四周期ⅥA族元素，原子序数为34，基态硒原子的价电子排布式为4s24p4。4s24p4(2)“除杂渣”的主要成分为

CuS、PbS

。解析：(2)由已知①可知水浸液中含有可溶性的铜、铅化合物，加入NaHS除杂，得到“除杂渣”，即产生的难溶性的硫化物，其主要成分为CuS、PbS。CuS、PbS(3)“中和”时控制pH为4～5，生成TeO2沉淀，若硫酸过量，将导致Te的回收率下降的原因是

TeO2为两性氧化物，会与过量的硫酸反应进入

中和液中导致碲元失

。解析：(3)“中和”时控制pH为4～5，生成TeO2沉淀，由题给已知信息“TeO2为两性氧化物”可知，若硫酸过量，会与TeO2反应，使碲元素进入中和液中导致碲元素损失，导致Te的回收率下降。TeO2为两性氧化物，会与过量的硫酸反应进入中和液中导致碲元素损失

6.75×10－7

(6)碘量法测定“粗硒”中硒的含量，过程如下：

①判断滴定至终点的方法是

滴入最后半滴Na2S2O3标准溶液，溶液蓝色消失，且半分钟内不变色

。②该粗硒的纯度为

98.75％

。滴入最后半滴Na2S2O3标准溶液，溶液蓝色消失，且半分钟内不变色98.75％

2.(2024·大连双基)二氧化钛(TiO2)俗称钛白，是一种重要的白色无机颜料，从高钛渣(主要成分为TiO2、Ti3O5、FeO、Fe2O3、Al2O3、SiO2)中制备TiO2的一种清洁生产工艺流程如图所示：已知：①“熔盐反应”后Ti元素以Na2TiO3存在，Na2TiO3不溶于水，可与盐酸反应，产物为TiO2＋。②一定条件下，一些金属离子开始沉淀和完全沉淀的pH如表所示：离子Fe2＋Fe3＋TiO2＋开始沉淀的pH7.01.90.3完全沉淀的pH9.03.22.0回答下列问题：(1)钛的基态原子的价层电子的轨道表示式为

。解析：(1)钛是22号元素，基态原子的价层电子轨道表示式为。

6Na2TiO3＋6H2O(3)“除杂”过程中除去的杂质为Na[Al(OH)4]和

Na2SiO3

。

(5)“萃取”主要目的是除去某金属离子，该离子为

Fe3＋

。Na2SiO3

2H2OFe3＋(6)可用铝还原－硫酸铁铵滴定法测定TiO2的质量分数：将0.200

0

g样品溶解在含有硫酸铵的硫酸中，一定条件下，加入铝将Ti4＋完全还原为Ti3＋，以KSCN溶液作为指示剂，用0.100

0

mol/L

NH4Fe(SO4)2标准溶液滴定(Ti3＋转化为Ti4＋)，平行滴定三次，消耗NH4Fe(SO4)2标准溶液体积平均为24.00

mL。①判断滴定终点的依据是

滴入最后半滴NH4Fe(SO4)2标准溶液，锥形瓶内溶液变成红色，且半分钟不变色

。②TiO2的质量分数为

96.0

％(保留三位有效数字)。

滴入最后半滴NH4Fe(SO4)2标准溶液，锥形瓶内溶液变成红色，且半分钟不变色96.03.(2024·广州综合一)对废旧锂离子电池正极材料(主要成分为LiCoO2，还含有少量Al、Fe、Mn、Ni等元素)进行回收可有效利用金属资源。一种回收利用工艺流程如下：②常温下，部分氢氧化物的Ksp如表：氢氧化物Co(OH)2Co(OH)3Al(OH)3Fe(OH)3Ksp3.0×10－151.6×10－441.3×10－332.8×10－39已知：①常温下，丁二酮肟是白色晶体，不溶于水，可溶于乙醇等有机溶剂。回答下列问题：

8∶1

7

(4)“沉镍”中丁二酮肟与[Ni(NH3)6]2＋反应生成丁二酮肟镍的过程可表示为：从滤渣3中分离出丁二酮肟固体的方法是

加盐酸、过滤

。4Co2＋＋20NH3·H2O2＋

加盐酸、过滤解析：(4)由题意分析可知，从滤渣3中分离出丁二酮肟固体的操作为向丁二酮肟镍中加入盐酸，充分反应后过滤得到丁二酮肟固体和NiCl2溶液。(5)“锂钴分离”可产生能重复利用的物质是

氨水

。解析：(5)由题意分析可知，“锂钴分离”中产生的能重复利用的物质是氨水。

氨水6

4.(2024·江南十校联考)以钒矿石为原料制备化工产品V2O5的一种工艺流程如下：

ⅱ.P204对四价钒(VO2＋)具有高选择性，萃取Fe3＋而不萃取Fe2＋。ⅲ.多钒酸铵微溶于冷水，易溶于热水。ⅳ.该工艺条件下，溶液中金属离子开始沉淀和完全沉淀的pH如表所示：金属离子Fe3＋Fe2＋Ca2＋Mn2＋开始沉淀pH1.97.011.98.1完全沉淀pH3.29.013.910.1

3d64s2

解析：(1)Fe是26号元素，价电子排布式为3d64s2。

(3)钒的浸出率与焙烧温度、硫酸加入量的关系如图甲、图乙所示。指出适宜的工艺条件为

820℃、6.5％(数值接近即可)

。使用冰水洗涤多钒酸铵的目的是

洗去沉淀表面的离子并减少损失

。

820℃、6.5％(数值接近即可)洗去沉淀表面的离子并减少损失解析：(3)由图甲知钒的浸出率最高时对应的焙烧温度为820

℃左右、硫酸加入量为6.5％左右。过滤后沉淀表面附着有滤液，由于多钒酸铵微溶于冷水，易溶于热水，用冰水洗涤可减少损失。(4)流程中可循环使用的物质有

NH3、有机溶剂P204

。NH3、有机溶剂P204解析：(4)多钒酸铵在煅烧时释放出氨气，有机溶剂P204在反萃取时被分离出来，NH3、P204可循环利用。(5)萃取后的“水相”中含有丰富的金属资源，经三道工序可回收MnSO4溶液。请根据题给信息，参照上述工艺流程，选用括号中所给试剂，将下列工艺流程剩余两步工序补充完整(可选试剂：H2O2、稀H2SO4、MnO、MnO2、Na2CO3)。解析：(5)萃取后的水相中含有Fe2＋、Mn2＋、少量的Ca2＋，加入NaF将Ca2＋沉淀除去后，用双氧水在酸性条件下将Fe2＋全部氧化成Fe3＋，为了避免引入杂质，可用MnO调节溶液的pH至3.2～8.1除去Fe3＋。(6)已知常温下MnF2、CaF2的Ksp分别为5.0×10－3、2.0×10－10，若上述水相“沉钙”后c(Ca2＋)＝10－7

mol/L，理论上c(Mn2＋)不超过

2.5

mol/L。2.5

5.(2024·南平三模)以某四氯化钛精制厂的尾渣(主要含FeV2O4、Fe2O3、NaCl及少量的TiO2、Fe2SiO4等)为原料制备V2O5的工艺流程如下：已知：①＋5价钒在溶液中的主要存在形式如图所示②25

℃时，Kb(NH3·H2O)＝1.8×10－5；Ksp(NH4VO3)＝1.8×10－3；Ksp(MnC2O4)＝1.9×10－13(1)“水洗”的目的为

除去尾渣中的NaCl

。“水洗”和“酸浸”后均采用减压过滤，与常压过滤相比，其优点为

加快过滤速度，得到较干燥的沉淀

。解析：(1)用去离子水“水洗”时可除去尾渣中的可溶性物质(NaCl)，减压过滤是利用循环水真空泵使吸滤瓶内减压，由于瓶内与布氏漏斗液面上形成压强差，因而加快了过滤速度；固液分离较彻底，得到较干燥的沉淀。(2)“焙烧”的目的是将FeV2O4转化为Fe2O3和可溶于水的MnV2O7，以利于“酸浸”时钒浸出。

除去尾渣中的NaCl加快过滤速度，得到较干燥的沉淀

8CO2②钒的浸出率与焙烧温度、锰钒比的关系如图所示。“焙烧”的最佳温度和锰钒比分别为

850℃

、

2.0

，温度不宜过低的可能原因为

焙烧温度过低，反应速率慢，生成Mn2V2O7量少(或焙烧温度过低，不能充分转化为Mn2V2O7；或Mn2V2O7量少)

。850℃2.0焙烧温度过低，反应速率慢，生成Mn2V2O7量少(或焙烧温度过低，不能充分转化为Mn2V2O7；或Mn2V2O7量少)

98

3d34s2

12

6.(2024·长沙调研)磷酸亚铁锂(LiFePO4)是重要的锂电池正极材料，一种利用硫酸法生产钛白粉过程的副产物硫酸亚铁(含钛、铜、锰、铅、锌、钙、镁等杂质离子)制备磷酸亚铁锂的生产流程如图。常温下各种硫化物溶度积常数如下：物质FeSMnSCuSPbSZnSKsp6.3×10－182.5×10－131.3×10－363.4×10－281.6×10－24解析：向副产物硫酸亚铁中加入水和硫化钠溶液，Cu2＋、Pb2＋、Zn2＋转化为硫化物沉淀，滤液1中加入磷酸酸化，钛离子转化为TiO2沉淀，过滤后向滤液2中加入磷酸、双氧水和NaOH溶液，将Fe2＋转化为FePO4·2H2O沉淀，向沉淀中加入碳酸锂和聚丙烯研磨，得到磷酸亚铁锂。回答下列问题：(1)为提高硫酸亚铁浸取速率，可以采取的措施是

适当提高浸取温度或搅拌

(答一点即可)。解析：(1)提高副产物硫酸亚铁浸取速率，即增大反应速率，可从影响反应速率的因素角度考虑，即增大浓度、升高温度、增大接触面积等，可选择适当提高浸取温度或搅拌；(2)基态亚铁离子的电子排布式为

1s22s22p63s23p63d6

。解析：(2)基态Fe原子核外电子排布为1s22s22p63s23p63d64s2，失去2个电子形成亚铁离子，故Fe2＋的电子排布式为1s22s22p63s23p63d6；适当提高浸取温度或搅拌1s22s22p63s23p63d6(3)磷元素可以形成多种含氧酸，亚磷酸(H3PO3)结构如图所示，则亚磷酸属于

二

元酸。解析：(3)由结构可知，亚磷酸分子中含2个－OH，可以电离出2个氢离子，故为二元酸；(4)在滤液2中加入磷酸需控制n(FeSO4)∶n(H3PO4)＝1∶3.5，其目的是①磷酸根过量，可以减少铁的其他形式的沉淀，提高FePO4的纯度；②

使溶液显酸性，抑制铁离子水解

。二使溶液显酸性