适用于老高考旧教材2024版高考化学二轮复习大题突破练一化学工艺流程题（附解析）

这是一份适用于老高考旧教材2024版高考化学二轮复习大题突破练一化学工艺流程题（附解析），共9页。试卷主要包含了64×10-4,Ksp=2，4×10-11,Ksp=5，硫酸锰是一种重要的化工中间体，4×10-10]等内容，欢迎下载使用。

图甲
查阅资料可知:
Ⅰ.“焙烧”温度对锂提取率的影响如图乙所示:
图乙
Ⅱ.“焙烧”过程中铁的氧化物未参与反应。
Ⅲ.3SiO2·Al2O3·2[(Li,K)(F,OH)]+H2SO4(浓)Li2SO4+Al2(SO4)3+K2SO4+SiO2+SiF4↑+H2O。
Ⅳ.Li2SO4+Na2CO3Li2CO3↓+Na2SO4。
回答下列问题:
(1)“焙烧”温度理论上选择 为宜,同时为提高“焙烧”效率,还可采取的措施有 。
(2)“焙烧”产生的气体可用NaOH溶液吸收,且元素化合价均不发生变化,该反应的化学方程式为 。
(3)在“中和”过程中,为使Fe3+和Al3+完全沉淀,pH至少调整为 。
图丙
部分金属氢氧化物的pKsp(pKsp=-lg Ksp)如图丙所示:
(4)“中和”所得“滤渣1”中除氢氧化物沉淀外还含有 。
(5)“氧化”过程中发生氧化还原反应的离子方程式为 。
(6)“滤渣2”的主要成分是 。
(7)工业上还可以通过“苛化反应”,利用Li2CO3(s)+Ca2+(aq)CaCO3(s)+2Li+(aq)反应原理得到氢氧化锂溶液,进而生产出纯度更高的工业碳酸锂,请通过计算过程证实该方案的可行性: 。
[已知Ksp(Li2CO3)=8.64×10-4,Ksp(CaCO3)=2.5×10-9]
2.(2023·四川泸州二诊)四氧化三锰是电子工业生产锰锌铁氧体软磁材料的重要原料。以碳酸锰矿(主要成分为MnCO3,还含有少量FeCO3、Al2O3、MgO和SiO2等杂质)为原料制备高品位四氧化三锰的一种工艺流程如下:
已知:①0.01 ml·L-1金属离子生成氢氧化物沉淀的pH见表中数据:
②Ksp(MgF2)=7.4×10-11,Ksp(MnF2)=5.6×10-3。
回答下列问题:
(1)提高“酸浸”效果的方法有 、 (任写两种)。
(2)“氧化1”步骤中,氧化剂a可选用MnO2,发生反应的离子方程式为 ;为了检验氧化是否完全,可选用的试剂是 (填化学式)。
(3)“沉铁铝”步骤中,调节pH的范围为 。
(4)“沉镁”步骤中,沉淀转化反应的平衡常数K值等于 。
(5)“沉锰”步骤中,杂质含量直接影响四氧化三锰的品位,实验测得温度对四氧化三锰中硫酸根含量的影响如图所示。实际生产中综合考虑选择50 ℃为宜,不选择更高温度的原因是 。
(6)“氧化2”步骤中发生反应的离子方程式为 。
3.(2023·宁夏银川一模)硫酸镍(NiSO4)是制备各种含镍材料的原料,在防腐、电镀、印染上有诸多应用。NiSO4·6H2O可用含镍废催化剂(主要含有Ni,还含有Al、Al2O3、Fe及其他不溶于酸、碱的杂质)制备。其制备流程如图:
已知:①lg 3≈0.5。
②常温下,部分金属化合物的Ksp近似值如表1所示:
表1
回答下列问题:
(1)“预处理”用热的纯碱溶液去除废料表面的油污,其原理是 (用离子方程式表示)。
(2)“滤液1”中的主要溶质为NaOH和 。
(3)“滤渣2”的成分为 。
(4)“滤液2”中加入H2O2发生反应的离子方程式为 。
(5)常温下,“调pH”可选用的物质是 (填字母)。
a.氨水 b.NaOH
c.NiOd.NaClO
为使Fe3+沉淀完全(离子浓度小于或等于1.0×10-5 ml·L-1),应调节溶液的pH至少为 (保留3位有效数字)。
(6)资料显示,硫酸镍结晶水合物的形态与温度的关系如表2所示:
表2
从“滤液3”获得稳定的NiSO4·6H2O晶体的操作是 。
4.(2023·辽宁沈阳二模)重铬酸钾(K2Cr2O7)在实验室和工业上都有广泛应用。如工业中常将其用于制铬矾、火柴、电镀、有机合成等。工业上以铬铁矿[主要成分为Fe(CrO2)2,杂质主要为硅、铁、铝的氧化物]制备重铬酸钾的工艺流程如下图所示:
已知:①焙烧时Fe(CrO2)2中的Fe元素转化为NaFeO2,铝的氧化物转化为NaAlO2。
②矿物中相关元素可溶性组分物质的量浓度c与pH的关系如图所示,当溶液中可溶性组分浓度c≤1.0×10-5 ml·L-1时,可认为已除尽。
请回答下列问题:
(1)写出焙烧过程中发生的主要反应的化学方程式: 。
(2)水浸滤渣的主要成分是Fe(OH)3,写出生成此滤渣的离子方程式: 。
(3)中和步骤中理论pH的范围是 ,中和后滤渣的主要成分是 (填化学式)。
(4)酸化时加冰醋酸调节pH约等于5,写出酸化过程中反应的离子方程式: 。
(5)工序Ⅰ经过过滤、洗涤后获得粗产品,则工序Ⅱ的操作方法是 。
(6)可以采用氧化还原滴定法测定产品的纯度,还可以采用分光光度法测定(K2Cr2O7溶液的吸光度与其浓度成正比),但测得的质量分数明显偏低,分析原因,发现配制K2Cr2O7待测液时少加了一种试剂,该试剂可以是 (填字母)。
a.硫酸b.氢碘酸
c.硝酸钾d.氢氧化钾
5.(2023·宁夏吴忠一模)硫酸锰是一种重要的化工中间体。一种以高硫锰矿(主要成分为含锰化合物及FeS)与氧化锰矿(主要成分为MnO2等锰的氧化物)为原料制备硫酸锰的工艺流程如下:
已知:①“混合焙烧”后烧渣含MnSO4、Fe2O3及少量FeO、Al2O3、MgO。
②金属离子在水溶液中沉淀的pH范围如下表所示(25 ℃):
③离子浓度≤10-5 ml·L-1时,视为离子沉淀完全。
(1)“混合焙烧”的主要目的是 。
(2)若“试剂a”为MnO2,则“氧化”步骤发生反应的离子方程式为 ;若省略“氧化”步骤,造成的影响是 。
(3)“中和除杂”时,应控制溶液的pH范围是 。
(4)“氟化除杂”后,若使溶液中Mg2+沉淀完全,需维持c(F-)不低于 。[已知:Ksp(MgF2)=6.4×10-10]
(5)“碳化结晶”时发生反应的离子方程式为 ,最后一步“系列操作”主要是 。
6.(2023·四川绵阳二诊节选)锰酸锂(LiMn2O4)是一种锂电池的正极材料。工业上以方锰矿(主要成分为MnO,还含有少量的Fe3O4、Al2O3、CaO、SiO2)为原料制备锰酸锂的流程如下:
已知:Ⅰ.25 ℃时,相关物质的Ksp近似值如表所示:
Ⅱ.25 ℃时,NH3·H2O电离常数Kb=2×10-5。
Ⅲ.离子浓度不高于1×10-5 ml·L-1时即视为沉淀完全。
回答下列问题:
(1)写出步骤①溶于稀硫酸时杂质Fe3O4反应的离子方程式: 。
(2)“滤渣1”的成分是 (填化学式);步骤②加入MnO2的目的是 。
(3)反应Al3+(aq)+3NH3·H2O(aq)Al(OH)3(s)+3N(aq)的平衡常数K= 。
(4)“离子交换”步骤和“洗脱”过程是利用反应:Mn2++2HRMnR2+2H+(HR是氢型交换树脂)的平衡移动将Mn2+进一步提纯,为了提高洗脱效率,又不引入其他杂质,淋洗液应选用 (填化学式)。
(5)步骤④反应未见气体生成,则该反应留存在“滤液3”中的产物有 (填化学式)。
(6)步骤⑤反应的化学方程式为 。
大题突破练(一) 化学工艺流程题
1.答案 (1)700 ℃ 将矿石粉碎(或搅拌)
(2)SiF4+6NaOHNa2SiO3+4NaF+3H2O
(3)5 (4)SiO2、CaSO4
(5)ClO-+2Fe2++H2O+4OH-2Fe(OH)3↓+Cl-
(6)Fe(OH)3、Mg(OH)2
(7)K=≈3.5×105>105,说明该反应可以进行完全
解析 (1)由图可知,“焙烧”温度为700℃时,锂提取率最高,所以“焙烧”的温度理论上选择700℃;将矿石粉碎或搅拌可提高“焙烧”效率。
(2)“焙烧”产生SiF4气体,SiF4中Si元素化合价为+4价,F元素化合价为-1价;用NaOH溶液吸收,且元素化合价均不发生变化,所以该反应的化学方程式为SiF4+6NaOHNa2SiO3+4NaF+3H2O。
(3)溶液中离子浓度不高于1×10-5ml·L-1时视为完全沉淀,由图可知,Al3+完全沉淀时溶液pH比Fe3+完全沉淀时更高,此时溶液中c(OH-)=ml·L-1=1×10-9ml·L-1,此时pH=5,所以pH至少调整为5。
(4)“焙烧”后的物质中SiO2不与Ca(OH)2反应;“中和”后产物中含有CaSO4,CaSO4微溶于水,所以所得“滤渣1”中除氢氧化物沉淀外还含有SiO2和CaSO4。
(5)“氧化”过程主要是氧化亚铁离子,并调pH使其沉淀,所以反应的离子方程式为ClO-+2Fe2++H2O+4OH-2Fe(OH)3↓+Cl-。
(6)根据工艺流程可知,Fe3+和Al3+在“中和”过程完全沉淀,“氧化”过程中有Fe(OH)3以及少量的Mg(OH)2生成。
2.答案 (1)碳酸锰矿粉碎、搅拌、增大H+浓度、升高温度等(任写两种,合理即可)
(2)2Fe2++4H++MnO22Fe3++Mn2++2H2O
K3[Fe(CN)6]溶液(或酸性KMnO4溶液)
(3)5.4≤pH