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高考化学二轮复习(新高考版) 第1部分 专题8 大题题空逐空突破(十三) 化工流程题中的曲线分析（含解析）
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这是一份高考化学二轮复习(新高考版) 第1部分 专题8 大题题空逐空突破(十三) 化工流程题中的曲线分析（含解析），共4页。
1．从铜氨废液含[Cu(NH3)3·CO]＋、[Cu(NH3)2]2＋、[Cu(NH3)4]2＋、NH3、CH3COO－、CO等中回收铜的工艺流程如图：
步骤(Ⅵ)发生反应生成难溶Cu2(OH)3Cl的离子方程式为______________________________，pH与铜的回收率关系如图(a)所示，为尽可能提高铜的回收率，需控制的pH约为______。
答案 2[Cu(NH3)4]2＋＋Cl－＋5H＋＋3H2O===Cu2(OH)3Cl↓＋8NH 6(或5.5～6.5)
解析 步骤(Ⅵ)发生反应生成难溶Cu2(OH)3Cl的离子方程式为2[Cu(NH3)4]2＋＋Cl－＋5H＋＋3H2O===Cu2(OH)3Cl↓＋8NH，由图可知为尽可能提高铜的回收率，需控制的pH约为6(或5.5～6.5)。
2．实验室用含锰废料(主要成分为MnO2，还含有少量Al2O3、MgO、SiO2)为原料制备Mn的工艺流程如图所示。
“酸浸”时，MnO2将Fe氧化为Fe3＋，该反应的离子方程式为_________________________；该过程中浸出时间和液固比对锰浸出率的影响分别如图所示。
则适宜的浸出时间和液固比分别为________、________。
答案 3MnO2＋2Fe＋12H＋===3Mn2＋＋2Fe3＋＋6H2O 60 min 3∶1(或3)
解析 “酸浸”时，MnO2将Fe氧化为Fe3＋，自身变为Mn2＋，其反应的离子方程式为3MnO2＋2Fe＋12H＋===3Mn2＋＋2Fe3＋＋6H2O；该过程中浸出时间60 min达到80%，以后浸出率不再上升，液固比等于3时锰浸出率最大，因此适宜的浸出时间和液固比分别为60 min、3∶1(或3)。
3．金属钛在航天、潜海和医疗方面应用广泛。以钛铁矿[主要成分为钛酸亚铁(FeTiO3)，含少量Fe2O3]为原料制备钛的工艺流程如图所示。
滤液1中钛元素以TiO2＋形式存在，步骤①中生成TiO2＋的化学方程式为__________________，硫酸质量分数对钛、铁浸出率的影响如图所示，据此判断，酸浸时所加硫酸的质量分数应为________(填范围)。
答案 FeTiO3＋2H2SO4FeSO4＋TiOSO4＋2H2O 80%～85%
解析 根据图像可知硫酸质量分数在80%～85%之间时浸出率最大。
4．锡酸钠(Na2SnO3·xH2O)主要用作电镀铜锡合金和碱性镀锡的基本原料。锡精矿除含SnO2外，还含有少量WO3、S、As、Fe，一种由锡精矿制备锡酸钠的工艺流程如下：
如图为加入NaOH溶液和NaNO3溶液浸出时锡的浸出率与NaOH质量浓度和反应温度间的关系图，则“碱浸”的最适宜条件为________、________。
答案 烧碱质量浓度为100 g·L－1 反应温度为85 ℃
解析 由图可知，烧碱质量浓度为100 g·L－1，反应温度为85 ℃时，“碱浸”时锡的浸出率最高。
5．2019年诺贝尔化学奖颁给了为锂电池发展作出突出贡献的三位科学家。某废旧锂电池正极主要由LiFePO4、铝箔、炭黑等组成，Fe、Li、P具有极高的回收价值，具体流程如下：
浸出液X的主要成分为Li＋、Fe3＋、H2PO等。过程ⅲ控制碳酸钠溶液浓度20%、温度85 ℃、反应时间3 h条件下，探究pH对磷酸铁沉淀的影响，如图所示。
(1)综合考虑铁和磷沉淀率，最佳pH为________。
(2)结合平衡移动原理，解释过程ⅲ中pH增大，铁和磷沉淀率增大的原因：______________
________________________________________________________________________。
(3)当pH＞2.5后，随pH增加，磷沉淀率出现了减小的趋势，解释其原因：_________________。
答案 (1)2.5 (2)H2POHPO＋H＋，HPOPO＋H＋，加入Na2CO3后，CO结合H＋使c(H＋)减小，促进上述电离平衡正向移动，c(PO)增大，与Fe3＋结合形成磷酸铁沉淀 (3)pH＞2.5时，沉淀中的磷酸铁会有部分开始转变生成Fe(OH)3，使得部分PO释放，导致磷沉淀率下降
解析 (1)分析图中数据可知，当pH＝2.5时磷的沉淀率最高，铁的沉淀率较高，则过程ⅲ选择的最佳pH为2.5。(2)已知溶液X中存在H2PO的电离平衡，即H2POHPO＋H＋，HPOPO＋H＋，过程ⅲ中当加入Na2CO3后，CO结合H＋使c(H＋)减小，促进上述电离平衡正向移动，c(PO)增大，与Fe3＋结合形成磷酸铁沉淀，提高了铁和磷沉淀率。(3)已知FePO4(s)Fe3＋(aq)＋PO(aq)，当pH＞2.5后，随pH增加，溶液中c(OH－)增大，Fe3＋开始转变生成Fe(OH)3，促进溶解平衡正向移动，使得部分PO释放，导致磷沉淀率下降。
6．工业上利用废镍催化剂(主要成分为Ni，还含有一定量的Zn、Fe、SiO2、CaO等)制备草酸镍晶体的流程如下：
除铁时，控制不同的条件可以得到不同的滤渣Ⅱ。已知滤渣Ⅱ的成分与温度、pH的关系如图所示：
(1)若控制温度40 ℃、pH＝8，则滤渣Ⅱ的主要成分为________(填化学式)。
(2)若控制温度80 ℃、pH＝2，可得到黄铁矾钠[Na2Fe6(SO4)4(OH)12](图中阴影部分)，写出生成黄铁矾钠的离子方程式：_______________________________________________。
答案 (1)FeOOH
(2)2Na＋＋3ClO－＋6Fe2＋＋4SO＋9H2O===Na2Fe6(SO4)4(OH)12↓＋3Cl－＋6H＋
解析 (1)根据滤渣Ⅱ的成分与温度、pH的关系图，可知控制温度40 ℃、pH＝8时，滤渣Ⅱ的主要成分是FeOOH。(2)Na2Fe6(SO4)4(OH)12中铁元素化合价是＋3，可知ClO－把Fe2＋氧化为Fe3＋，生成Na2Fe6(SO4)4(OH)12沉淀。
1．从铜氨废液含[Cu(NH3)3·CO]＋、[Cu(NH3)2]2＋、[Cu(NH3)4]2＋、NH3、CH3COO－、CO等中回收铜的工艺流程如图：
步骤(Ⅵ)发生反应生成难溶Cu2(OH)3Cl的离子方程式为______________________________，pH与铜的回收率关系如图(a)所示，为尽可能提高铜的回收率，需控制的pH约为______。
答案 2[Cu(NH3)4]2＋＋Cl－＋5H＋＋3H2O===Cu2(OH)3Cl↓＋8NH 6(或5.5～6.5)
解析 步骤(Ⅵ)发生反应生成难溶Cu2(OH)3Cl的离子方程式为2[Cu(NH3)4]2＋＋Cl－＋5H＋＋3H2O===Cu2(OH)3Cl↓＋8NH，由图可知为尽可能提高铜的回收率，需控制的pH约为6(或5.5～6.5)。
2．实验室用含锰废料(主要成分为MnO2，还含有少量Al2O3、MgO、SiO2)为原料制备Mn的工艺流程如图所示。
“酸浸”时，MnO2将Fe氧化为Fe3＋，该反应的离子方程式为_________________________；该过程中浸出时间和液固比对锰浸出率的影响分别如图所示。
则适宜的浸出时间和液固比分别为________、________。
答案 3MnO2＋2Fe＋12H＋===3Mn2＋＋2Fe3＋＋6H2O 60 min 3∶1(或3)
解析 “酸浸”时，MnO2将Fe氧化为Fe3＋，自身变为Mn2＋，其反应的离子方程式为3MnO2＋2Fe＋12H＋===3Mn2＋＋2Fe3＋＋6H2O；该过程中浸出时间60 min达到80%，以后浸出率不再上升，液固比等于3时锰浸出率最大，因此适宜的浸出时间和液固比分别为60 min、3∶1(或3)。
3．金属钛在航天、潜海和医疗方面应用广泛。以钛铁矿[主要成分为钛酸亚铁(FeTiO3)，含少量Fe2O3]为原料制备钛的工艺流程如图所示。
滤液1中钛元素以TiO2＋形式存在，步骤①中生成TiO2＋的化学方程式为__________________，硫酸质量分数对钛、铁浸出率的影响如图所示，据此判断，酸浸时所加硫酸的质量分数应为________(填范围)。
答案 FeTiO3＋2H2SO4FeSO4＋TiOSO4＋2H2O 80%～85%
解析 根据图像可知硫酸质量分数在80%～85%之间时浸出率最大。
4．锡酸钠(Na2SnO3·xH2O)主要用作电镀铜锡合金和碱性镀锡的基本原料。锡精矿除含SnO2外，还含有少量WO3、S、As、Fe，一种由锡精矿制备锡酸钠的工艺流程如下：
如图为加入NaOH溶液和NaNO3溶液浸出时锡的浸出率与NaOH质量浓度和反应温度间的关系图，则“碱浸”的最适宜条件为________、________。
答案 烧碱质量浓度为100 g·L－1 反应温度为85 ℃
解析 由图可知，烧碱质量浓度为100 g·L－1，反应温度为85 ℃时，“碱浸”时锡的浸出率最高。
5．2019年诺贝尔化学奖颁给了为锂电池发展作出突出贡献的三位科学家。某废旧锂电池正极主要由LiFePO4、铝箔、炭黑等组成，Fe、Li、P具有极高的回收价值，具体流程如下：
浸出液X的主要成分为Li＋、Fe3＋、H2PO等。过程ⅲ控制碳酸钠溶液浓度20%、温度85 ℃、反应时间3 h条件下，探究pH对磷酸铁沉淀的影响，如图所示。
(1)综合考虑铁和磷沉淀率，最佳pH为________。
(2)结合平衡移动原理，解释过程ⅲ中pH增大，铁和磷沉淀率增大的原因：______________
________________________________________________________________________。
(3)当pH＞2.5后，随pH增加，磷沉淀率出现了减小的趋势，解释其原因：_________________。
答案 (1)2.5 (2)H2POHPO＋H＋，HPOPO＋H＋，加入Na2CO3后，CO结合H＋使c(H＋)减小，促进上述电离平衡正向移动，c(PO)增大，与Fe3＋结合形成磷酸铁沉淀 (3)pH＞2.5时，沉淀中的磷酸铁会有部分开始转变生成Fe(OH)3，使得部分PO释放，导致磷沉淀率下降
解析 (1)分析图中数据可知，当pH＝2.5时磷的沉淀率最高，铁的沉淀率较高，则过程ⅲ选择的最佳pH为2.5。(2)已知溶液X中存在H2PO的电离平衡，即H2POHPO＋H＋，HPOPO＋H＋，过程ⅲ中当加入Na2CO3后，CO结合H＋使c(H＋)减小，促进上述电离平衡正向移动，c(PO)增大，与Fe3＋结合形成磷酸铁沉淀，提高了铁和磷沉淀率。(3)已知FePO4(s)Fe3＋(aq)＋PO(aq)，当pH＞2.5后，随pH增加，溶液中c(OH－)增大，Fe3＋开始转变生成Fe(OH)3，促进溶解平衡正向移动，使得部分PO释放，导致磷沉淀率下降。
6．工业上利用废镍催化剂(主要成分为Ni，还含有一定量的Zn、Fe、SiO2、CaO等)制备草酸镍晶体的流程如下：
除铁时，控制不同的条件可以得到不同的滤渣Ⅱ。已知滤渣Ⅱ的成分与温度、pH的关系如图所示：
(1)若控制温度40 ℃、pH＝8，则滤渣Ⅱ的主要成分为________(填化学式)。
(2)若控制温度80 ℃、pH＝2，可得到黄铁矾钠[Na2Fe6(SO4)4(OH)12](图中阴影部分)，写出生成黄铁矾钠的离子方程式：_______________________________________________。
答案 (1)FeOOH
(2)2Na＋＋3ClO－＋6Fe2＋＋4SO＋9H2O===Na2Fe6(SO4)4(OH)12↓＋3Cl－＋6H＋
解析 (1)根据滤渣Ⅱ的成分与温度、pH的关系图，可知控制温度40 ℃、pH＝8时，滤渣Ⅱ的主要成分是FeOOH。(2)Na2Fe6(SO4)4(OH)12中铁元素化合价是＋3，可知ClO－把Fe2＋氧化为Fe3＋，生成Na2Fe6(SO4)4(OH)12沉淀。
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