2026届高三化学二轮高效复习主题巩固卷（双选）化工生产中物质转化条件的优化与物质的分离、提纯（Word版解析版）

这是一份2026届高三化学二轮高效复习主题巩固卷（双选）化工生产中物质转化条件的优化与物质的分离、提纯（Word版解析版），共26页。试卷主要包含了C、Ni是重要的战略性金属等内容，欢迎下载使用。
1．(2025·江苏南京期中节选)以硼镁矿(主要成分Mg2B2O5·H2O)为原料制备硼氢化钠(NaBH4)和七水合硫酸镁(MgSO4·7H2O)的工艺流程如图所示：
已知：硼镁泥的主要成分是MgCO3，还含有杂质Fe2O3、FeO、CaO、MnO等。
“操作a”为蒸发浓缩、___________、过滤、洗涤、___________。
答案：冷却结晶 干燥
2．从阳极泥(主要成分有Cu、Ag、Au、Ag2Se、Cu2S和NiSO4等)中回收Se和金属的部分工艺流程如图。
已知：
①该工艺中萃取原理为2RH＋M2+⥫⥬R2M＋2H＋(其中RH表示萃取剂，M2+表示金属离子)。
②S2O eq \\al(2-,3)在碱性条件下很稳定，常温下可与Ag＋络合：Ag＋(aq)＋2S2O eq \\al(2-,3)(aq)⥫⥬[Ag(S2O3)2]3-(aq) K＝3.0×1013。
(1)“焙烧”前需对阳极泥进行粉碎处理，目的是__________________________。
(2)“焙烧”产生的SO2与SeO2的混合烟气用水吸收可制得单质Se，该反应的化学方程式为__________________________________。
(3)“滤液Ⅰ”中的阳离子主要有Cu2+、Ni2+，可使用萃取剂(RH)萃取分离。Cu2+和Ni2+的萃取率与水相初始pH、萃取剂浓度的关系如图。
则萃取Cu2+最佳的条件为____________和__________；“反萃取剂”最好选用________(填化学式)。
解析：(3)据图可知，萃取Cu2+最佳的pH为6，最佳萃取剂浓度为1%，此时，Cu2+的萃取率较高，且和Ni2+的萃取率相差较大；“滤液Ⅰ”中主要含有Cu2+、Ni2+的硫酸盐，故“反萃取剂”最好选用H2SO4。
答案：(1)增大接触面积，加快反应速率，提高原料利用率
(2)2SO2＋SeO2＋2H2O===Se＋2H2SO4
(3)水相初始pH为6 萃取剂浓度为1% H2SO4
3．(2025·重庆模拟预测节选)C、Ni是重要的战略性金属。一种利用废钴镍矿(含较多的C、Ni、Fe，以及一定量的Mg、Pb、Mn等元素)提取C、Ni，并获得一系列化工产品的工艺流程如图：
已知：①P204对C2+、Ni2+、Fe3+具有高选择性。
②萃取的原理为M2+(水相)＋2HR⥫⥬MR2(有机相)＋2H＋(M＝C、Ni)。
③[C(NH3)6]2+易被氧化成[C(NH3)6]3+
(1)浸渣1的主要成分为____________(填化学式)，水相1中主要含有的金属离子有____________(填离子符号)。
(2)从平衡移动角度分析，“反萃取”中加入酸的目的是_______________。
(3)“氨浸”时生成[C(NH3)6]3+的离子方程式为____________________。
(4)“沉镍”时不选用Na2CO3溶液的原因是________________________。
(5)已知一定条件下，某萃取剂(HR)萃取Ni2+的分配系数 eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(\f(有机相中NiR2的浓度,水相中Ni2+的浓度)))为4，则用等体积该萃取剂萃取Ni2+的萃取率 eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(\f(有机相中NiR2的总物质的量,Ni的总物质的量)×100%))为____________，若使萃取率达到99%以上，则需要用等体积的萃取剂至少萃取_______次。
解析：向废钴镍矿(含较多的C、Ni、Fe，以及一定量的Mg、Pb、Mn等元素)中加入稀硫酸进行酸浸，得到含C2+、Ni2+、Mg2+、Fe2+、Mn2+、Fe3+的硫酸盐和难溶的PbSO4，过滤得到滤渣，故滤渣1的主要成分为PbSO4，向滤液中加入Fe，将Fe3+全部还原为Fe2+，加入P204萃取C2+、Ni2+，则水相1中含有Mg2+、Fe2+、Mn2+的硫酸盐，向含有C2+、Ni2+硫酸盐的有机相中加入酸进行反萃取，得到水相2，向水相2中加入氨水氨浸，C2+转化为[C(NH3)6]2+，其易被氧化为[C(NH3)6]3+，用SO2还原得到CSO4，浸渣2为Ni(OH)2，酸浸转化为Ni2+，加入NH4HCO3沉镍，得到NiCO3，据此回答。
(4)“沉镍”时，Ni2+与NH4HCO3反应，得到NiCO3，离子方程式：Ni2+＋2HCO eq \\al(－,3)===NiCO3↓＋CO2↑＋H2O，若加入Na2CO3溶液，其碱性较强，会产生 Ni(OH)2 沉淀。
(5) eq \f(c有机相(NiR2),c水相(Ni2+))＝4，这意味着在平衡时，有机相中NiR2的浓度是水相中浓度的4倍。设初始水相中Ni2+的浓度为c0，因为是等体积萃取，萃取后水相中Ni2+的浓度为 eq \f(c0,5)，有机相中NiR2的浓度为 eq \f(4c0,5)，萃取率： eq \f(\f(4c0,5),c0)×100%＝80%。单次萃取的萃取率为80%，萃余率为20%，初始浓度为c0，经过n次萃取后水相中Ni2+的浓度为c0 eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(\f(1,5))) eq \s\up12(n)，萃取率达到99%以上，即剩余在水相中的Ni2+不超过1%， eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(\f(1,5))) eq \s\up12(n)≤0.01，解不等式得：5n≥100，因此，至少需要3次萃取。
答案：(1)PbSO4 Mn2+ 、Fe2+、Mg2+
(2)加入酸(H＋)，M2+＋2HR⥫⥬MR2＋2H＋平衡逆向移动，使C2+、Ni2+ 进入水相
(3)4C2+＋24NH3·H2O＋O2⥫⥬4[C(NH3)6]3+＋4OH－＋22H2O
(4)Na2CO3 溶液碱性较强，沉镍时会产生Ni(OH)2沉淀
(5)80% 3
4．(2025·湖南常德一模)钯(Pd)是在航空航天、汽车制造等领域应用广泛的稀有金属。以下是从镍阳极泥中回收钯及其他贵金属的工艺流程：
已知：“酸浸”中浸出液的主要成分为HAuCl4、H2PtCl4、H2PdCl4；金属被提炼过程中伴随有大量气泡，会形成类似海绵的孔隙结构。
回答下列问题：
(1)“酸浸”时，为提高浸出效率可采取的措施有_____________________________(至少回答两点)；写出“酸浸”时单质钯发生反应的化学方程式：__________________________。
(2)“树脂吸附”中，若浸出液经过阴离子交换树脂的流速过快会导致贵金属的提取率________(填“增大”“减小”或“不变”)。
(3)“王水溶解”中，体现了硝酸的________性；此步骤存在的缺点是__________________________。
(4)“萃取”可实现[AuCl4]－从水层转移到有机层，“反萃取”中加入草酸铵的作用是__________________________。
答案：(1)升高温度、适当增大反应物浓度、搅拌等 3Pd＋12HCl＋NaClO3===3H2PdCl4＋NaCl＋3H2O
(2)减小
(3)强氧化 王水会产生氮氧化物等污染性气体，污染环境
(4)作还原剂，并在反应过程中提供气体便于形成海绵金
5．工业上常用软锰矿(主要成分为MnO2，含少量Fe2O3、Al2O3、SiO2)和Li2CO3合成电极材料LiMn2O4并回收净水剂明矾，其工艺流程如图所示。
已知：①Mn2+在酸性条件下比较稳定，pH高于5.5时易被O2氧化；
②当溶液中某离子浓度c(Mn＋)≤1.0×10-5 ml·L-1时，可认为该离子沉淀完全；常温下，几种沉淀的Ksp如下表所示：
③lg 5＝0.7。
(1)“酸浸”时，通入稍过量SO2的目的是________________________。
一定温度下，软锰矿与不同浓度的硫酸反应60 min时结果如下表所示：
则“酸浸”时，选择c(H2SO4)为____________ ml·L-1。
(2)加入MnCO3“调pH”时，若c(Mn2+)＝1.0 ml·L-1，其他金属阳离子浓度为0.001 ml·L-1，则调pH的范围为____________，若“滤渣Ⅲ”主要成分为FeOOH，则“氧化”操作中主反应的离子方程式为__________________________。
(3)“焙烧”操作中，为了提高Li2CO3利用率，加入稍过量的MnO2，加热至600～750 ℃便制得LiMn2O4，则反应的化学方程式为________________________________________，整个流程中，可以循环使用的物质有__________。
(4)获取明矾KAl(SO4)2·12H2O的“一系列操作”是_____________________。
解析：(1)该工艺流程的目的是合成电极材料LiMn2O4并回收净水剂明矾，要求Mn和Al的浸出率都尽量高，由表格数据可知，酸浸时，选择10.0 ml·L-1的硫酸溶液最合适。
(2)加入碳酸锰调pH，是为了让Al3+转化为Al(OH)3沉淀，而其他金属阳离子依然在溶液中，Ksp[Al(OH)3]＝c(Al3+)·c3(OH－)＝1.0×10-33，当Al3+完全沉淀时，Ksp[Al(OH)3]＝c(Al3+)·c3(OH－)＝1.0×10-33，c(OH－)＝ eq \r(3,\f(1.0×10-33,1.0×10-5))ml·L-1＝10－ eq \f(28,3) ml·L-1，c(H＋)＝ eq \f(Kw,c(OH－))＝ eq \f(10-14,10－\f(28,3)) ml·L-1＝10－ eq \f(14,3) ml·L-1，pH≈4.67，若c(Mn2+)＝1.0 ml·L-1，其他金属阳离子浓度为0.001 ml·L-1，当Mn2+开始沉淀时，Ksp[Mn(OH)2]＝c(Mn2+)·c2(OH－)＝5.0×10-12，c(OH－)＝ eq \r(\f(5.0×10-12,1.0)) ml·L-1＝ eq \r(5)×10-6 ml·L-1，c(H＋)＝ eq \f(Kw,c(OH－))＝ eq \f(10-14,\r(5)×10-6) ml·L-1＝ eq \f(10-8,\r(5)) ml·L-1，pH≈8.35；当Fe2+开始沉淀时，Ksp[Fe(OH)2]＝c(Fe2+)·c2(OH－)＝5.0×10-17，c(OH－)＝ eq \r(\f(5.0×10-17,0.001)) ml·L-1＝ eq \r(5)×10-7 ml·L-1，c(H＋)＝ eq \f(Kw,c(OH－))＝ eq \f(10-14,\r(5)×10-7) ml·L-1＝ eq \f(10-7,\r(5)) ml·L-1，pH≈7.35，综上：Al3+完全沉淀时，pH≈4.67，Mn2+开始沉淀时，pH≈8.35，Fe2+开始沉淀时pH≈7.35，即4.67≤pH