2027届高三化学复习三轮冲刺专题化学工艺流程综合题习题及答案

这是一份2027届高三化学复习三轮冲刺专题化学工艺流程综合题习题及答案，共10页。试卷主要包含了解答题等内容，欢迎下载使用。
一、解答题
1．（2026·重庆·模拟预测）独居石精矿是一种以稀土(RE)元素的磷酸盐为主的矿物，还含有、和极少量含铀(U)的化合物。一种从独居石精矿中提取铀和稀土的工艺如图。
已知：①常温下，，，。
②盐酸体系中，存在、，其他离子与的配位可忽略。
③工艺中“离子交换”是将含()的溶液流过盛有阴离子交换树脂(RCl)的离子交换柱(如图)，发生反应：。
(1)中O为-2价，U的化合价为___________。
(2)“碱转化”后溶液中的阴离子含有、___________(填离子符号)和含磷的酸根离子。常温下测得溶液，则溶液中___________(填“>”“”“Au
(2)3Cu+8HNO3(稀)=3Cu(NO3)2+2NO↑+4H2O或3Ag+4HNO3(稀)=3AgNO3+NO↑+2H2O
(3) 电负性SAg>Au，在预处理步骤中，稀硝酸可以溶解Cu和Ag，但Au不溶，这说明Au的还原性最弱，而Cu的还原性最强，金属活动性顺序为：Cu>Ag>Au；
（2）在预处理中，稀硝酸主要与Cu和Ag反应，根据金属与稀硝酸的反应规律，化学方程式为：3Cu+8HNO3(稀)=3Cu(NO3)2+2NO↑+4H2O或3Ag+4HNO3(稀)=3AgNO3+NO↑+2H2O；
（3）①在配合物[Au(TU)2]+中，S原子提供孤对电子与Au+配位，S的电负性小于N，其孤对电子更易给出，配位能力更强；
②Fe3+将Au氧化为Au+，并于TU结合生成配合物，离子方程式为Fe3++2TU+Au=Fe2++[Au(TU)2]+；
③Fe3+浓度升高，氧化性增强，Au溶解速率加快，浸出率上升，过量Fe3+氧化TU，TU浓度降低，根据已知②，当Fe2(SO4)3加入量过大时，过量的Fe3+会将TU氧化，导致TU浓度降低，Au的浸出率随之下降；
（4）在阴极，[Au(TU)2]+得电子被还原为单质Au，同时释放TU分子，电极反应式为[Au(TU)2]++e−=2TU+Au。
10．(1)除油污
(2) 1s22s22p1 L 4Nd2Fe14B+51O2高温 28Fe2O3+4Nd2O3+2B2O3
(3)Nd3+不沉淀
(4)BD
(5) 面心 12
(6)不使用强酸强碱或生成废液和废渣少或步骤少、分离流程简单
【分析】钕铁硼废磁体主要成分为Nd2Fe14B，含少量Al、C、Pr、Si及油污等。“破碎焙烧”前将废磁体浸泡在Na2CO3溶液中洗去油污，“破碎焙烧”Nd2Fe14B转化为Fe2O3、Nd2O3和B2O3，Al、C、Pr、Si转化为相应氧化物，焙烧残渣“酸浸”，得含有Nd3+、Fe3+、Al3+、Pr3+、C2+的溶液，浸取液调pH=3.0、通入空气得到Fe2O3，过滤，滤液1调pH“沉铝”，过滤得滤液2，滤液2加萃取剂P507“选择萃取”， Nd3+可与萃取剂P507形成配合物进入有机相，Pr3+、C2+留在水相，水相加Na2S溶液得CS沉淀。
【详解】（1）Na2CO3溶液可以洗涤油污，“破碎焙烧”前将废磁体浸泡在Na2CO3溶液中洗去油污。
（2）B是5号元素，基态B原子核外电子排布式为1s22s22p1，核外有2个电子层，最高能层符号为L。Nd2Fe14B焙烧产物为Fe2O3、Nd2O3和B2O3，根据得失电子守恒配平该反应的化学方程式为4Nd2Fe14B+51O2高温 28Fe2O3+4Nd2O3+2B2O3。
（3）根据氢氧化铝的溶度积常数，Al3+沉淀完全时，c3(OH-) ，“沉铝”时Nd3+的浓度约为0.1 ml·L-1，=，小于的溶度积常数，所以此时Nd3+没有产生沉淀。
（4）A. Nd3+与O形成配位键，Nd3+与P没有形成配位键，故A错误；
B. 该配合物中P原子价电子对数为4，采用sp3杂化，故B正确；
C. 该配合物的配体数为3，虚线部分代表萃取剂P507失去1个氢离子后的阴离子，故C错误；
D. 适当增大pH，，氢离子浓度减小，平衡正向移动，萃取率增大，故D正确；
选BD。
（5）稀土Nd的一种立方晶胞中的部分Nd原子如图所示，设晶胞边长为d nm，任意两个Nd原子的最近距离为 ，可知两个Nd原子的最近距离为面对角线的一半，则其他Nd原子的位置在面心；晶体中与Nd原子最近且等距离的Nd原子数目为12。
（6）与传统湿法工艺(酸浸法)相比，氢爆法不使用强酸强碱或生成废液和废渣少或步骤少、分离流程简单。
11．(1)
(2)操作X
(3)MgO
(4)热过滤
(5) a 阳离子
(6)0.8
【分析】脱硼：加入盐酸，将[B(OH)4]-转化为H3BO3除去。浓缩结晶与煅烧：结晶出含镁、钠、锂的氯化物。煅烧时，利用MgCl2·6H2O易水解生成的HCl气体进行回收。煅烧的主要目的是将镁盐转化为难溶的MgO。水浸：由于LiCl、NaCl易溶于水，而 MgO不溶，从而实现镁与锂、钠的分离。精制I & II：分别加入生石灰（除去残余Mg2+）和纯碱（除去 Ca2+）。沉锂：利用Li2CO3溶解度随温度升高而降低的特性（见溶解度曲线），通过加热沉淀提高产率。
【详解】（1）酸根离子与氢离子反应生成弱酸，故答案为
（2）煅烧产生的HCl气体显酸性。流程中“脱硼”需要盐酸，另外在操作X阶段，通入HCl可以消耗上一步过量的纯碱，故答案为操作X。
（3）煅烧后，镁的氯化物转化为不溶于水的氧化物或碱式盐，而锂、钠的氯化物依然可溶。经过“水浸”后，滤渣（固体）即为镁的转化产物，故答案为MgO。
（4）观察溶解度曲线图， Li2CO3的溶解度随温度升高而减小，为了减少溶解损失并防止降温时杂质析出，应在高温下进行分离，故答案为热过滤。
（5）步骤①中，Li+进入MnO2形成LixMn2O4，Mn的化合价降低（从+4降至平均+4-0.5x），发生还原反应。因此，中间的MnO2电极在电源1作用下作为阴极。与之相连的电极b为负极，则a为正极 a，故答案为a。
为了让海水中的Li+迁移进入MnO2结构中，中间的膜必须允许阳离子通过。
（6）利用电子转移守恒列方程求解。电极2反应消耗100 ml O2，根据每1分子参与O2转移4个电子，则转移电子的总数为n(e-) = 100 × 4 = 400 ml，完全转化为的反应方程式为，已知MnO2的总质量为87 kg，其物质的量为，根据方程式可知物质的量为500 ml，根据电子守恒列出方程，解得。
12．(1)d
(2)增大反应物接触面积，加快反应速率
(3)
(4)0.64
(5)Bi3++VO43−=BiVO4↓
(6) 使钒元素进入滤液2中，提高原料利用率 温度低反应慢，温度高分解
【分析】石煤(主要成分为、，含有少量)，加入混合球磨后，在空气中高温焙烧，被氧化为，反应生成、，同时产生；焙烧固体加水水浸过滤，得到滤液1含、、剩余的，滤渣为难溶的、、；向滤液1中调，溶液中的转化为沉淀过滤除去，滤液中剩； 、、用盐浸，将转化为可溶的进入滤液2，转化为沉淀，最后合并两份含钒滤液，调节，溶液中的转化为，再加入沉钒，生成目标产物，最终过滤所得滤液3主要含有、等，据此解答。
【详解】（1）是23号元素，核外电子排布为，属于d区；
（2）球磨将石煤和碳酸钠磨成粉末，增大反应物的接触面积，加快焙烧时的反应速率，使焙烧更充分，提高钒的转化率；
（3）焙烧过程中通入氧化剂，将氧化为，反应的化学方程式为：；
（4）时，，故，铝元素恰好完全转化为沉淀，此时溶液中（沉淀完全的临界浓度），代入计算得，故；
（5）调后，钒元素以形式存在，加入，提供，与结合生成难溶的沉淀，故离子方程式为：Bi3++VO43−=BiVO4↓；
（6）①盐浸使用溶液，可将水浸后滤渣中的钒转化为可溶的含钒铵盐，进入滤液2，避免钒损失，提高钒的利用率；
②温度过低时，反应速率慢，钒的浸出率低，生产效率差；温度过高时，受热分解。
13．(1)f
(2)4CePO4+12NaOH+O2+2H2O=4Ce(OH)4+4Na3PO4
(3)Na3PO4
(4) 将Ce(Ⅳ)还原为Ce(Ⅲ)，以便调pH与钍元素进行分离 4.3≤pH +4
(7)
【分析】该工艺旨在从含有的工业废渣中提取高纯度的碲。将废渣与碳酸钠混合并在空气中加热，使碲化物转化为可溶性的碲酸钠（）。用水溶解焙烧产物，使进入溶液，与不溶的金属氧化物分离。通过加入除去溶液中残留的铜离子，加入除去其他杂质离子。加入硫酸，使溶液中的碲以的形式沉淀出来。用盐酸溶解，然后使用有机萃取剂N235将碲富集到有机相，再用稀盐酸将其反萃取回水相，以达到纯化的目的。向纯化后的含碲溶液中加入亚硫酸钠，将四价碲离子（）还原为单质碲（Te）。
【详解】（1）碲（Te）的原子序数是52。它位于氧族元素中，在硫（S）和硒（Se）的下方，在周期表中的位置为第五周期第ⅥA族。
（2）根据流程图和已知信息①，“焙烧”时加入了和空气（），产物是和，同时碳酸盐在高温下通常会释放，根据得失电子守恒和原子守恒配平化学方程式为：。
（3）为提高“水浸”速率，可采取的措施有：升高温度、搅拌、增大固体接触面积（粉碎）。
（4）一般认为离子浓度时沉淀完全，即，根据，，根据的电离平衡可得：=，pH = 10时，，代入数据： =。
（5）题目已知信息②明确指出：“是两性氧化物，可溶于强酸和强碱”。如果硫酸过量，溶液酸性过强，生成的沉淀会与过量的酸反应生成可溶性的碲盐（如），导致沉淀溶解损失。
（6）烷基（-R）是推电子基团，在胺类化合物中，烷基取代氢原子后，氮原子上的电子云密度增加，接受质子（）的能力增强，因此碱性增强。所以碱性：>；观察配合物结构图，Te与5个Cl-形成配位键/共价键，同时整个阴离子带1个负电荷，整体是电中性的，则配合物中Te的化合价为+4。
（7）“还原”时和发生氧化还原反应生成和，根据得失电子守恒和电荷守恒配平离子方程式为：。
物质
金属离子
开始沉淀的pH
1.5
4.2
8.9
完全沉淀的pH
3.0
5.1
10.9
沉淀开始溶解的pH
—
7.8
—
氢氧化物
pH
2~4
6~8
10~12
主要存在形式
物质
PbSO4
PbCO3
PbCl2
BaSO4
BaCO3
电极电势
2.01
1.92
1.78
1.36
0.81
0.77
0.53
金属离子
开始沉淀
1.2
7.6
2.7
7.6
4.0
9.9
7.7
9.0
沉淀完全
2.4
9.2
3.7
9.6
5.2
13.2
9.8
11.0