2023届高考化学二轮复习工艺流程综合题突破作业含答案

这是一份2023届高考化学二轮复习工艺流程综合题突破作业含答案，共75页。试卷主要包含了7×10-11)等内容，欢迎下载使用。
板块二　无机化学工艺流程
NO.1 “品”高考考情——考什么?怎么考?精准备考!
物质制备型
1.(2021·福建卷,11)四钼酸铵是钼深加工的重要中间产品,具有广泛的用途。一种以钼精矿(主要含MoS2,还有Cu、Fe的化合物及SiO2等)为原料制备四钼酸铵的工艺流程如下图所示。

回答下列问题:
(1)“焙烧”产生的气体用　　　　吸收后可制取氮肥。 
(2)“浸出”时,MoO3转化为MoO42-。提高单位时间内钼浸出率的措施有　 (任写两种)。 
温度对 90 min 内钼浸出率的影响如图所示。当浸出温度超过80 ℃后,钼的浸出率反而降低,主要原因是温度升高使水大量蒸发,导致　 。 

(3)“净化”时,浸出液中残留的Cu2+、Fe2+转化为沉淀除去。研究表明,该溶液中c(S2-)和pH的关系为lg c(S2-)=pH-15.1。为了使溶液中的杂质离子浓度小于1.0×10-6mol·L-1,应控制溶液的pH不小于　　　　。(已知:pKsp=-lg Ksp;CuS和FeS的pKsp分别为35.2和17.2) 
(4)“净化”后,溶液中若有低价钼(以MoO32-表示),可加入适量H2O2将其氧化为MoO42-,反应的离子方程式为　 。 
(5)“沉淀”时,加入NH4NO3的目的是 
　。 
(6)高温下用H2还原(NH4)2Mo4O13可制得金属钼,反应的化学方程式为　 。 
[已知:(NH4)2Mo4O13受热分解生成MoO3]
答案:(1)氨水　(2)适当升温、搅拌、增加Na2CO3用量(增大Na2CO3浓度)等　Na2MoO4晶体析出,混入浸渣
(3)3.9　(4)H2O2+MoO32-MoO42-+H2O
(5)提供NH4+,使MoO42-充分转化为沉淀析出
(6)(NH4)2Mo4O13+12H24Mo+2NH3+13H2O
2.(2021·福建适应性考试,11)废旧锂离子电池经处理得到的正极活性粉体中含有Li2O、NiO、Co2O3、MnO2、Fe、C、Al、Cu等。采用以下工艺流程可从废旧锂离子电池中分离回收钴、镍、锰,制备正极材料的前驱体(NiCO3·CoCO3·MnCO3)。

回答下列问题:
(1)“酸浸”温度为85 ℃,粉体中的钴(以Co2O3表示)还原浸出的化学方程式为　 , 
H2O2的用量比理论用量多一倍的原因是 　。 
(2)“除铁”时需将溶液的pH调至3左右,加入的化合物X是　　　　(填化学式)。 
(3)“除铜”时获得萃余液的操作名称是　 。 
(4)“除铝”时反应的离子方程式为 
　　　　　　　　　　　　。萃余液中Co2+的浓度为0.33 mol·L-1,通过计算说明,常温下“除铝”控制溶液pH为4.5,是否造成Co的损失?　 
(列出算式并给出结论)。已知:(Ksp[Co(OH)2]=5.9×10-15)
(5)从滤液④中可提取　　　　　 　　　　(任写一种)用作　　　　　　　　　。 
(1)Co2O3+2H2SO4+H2O22CoSO4+O2↑+3H2O　85 ℃时过氧化氢容易分解,所以其用量比理论用量多　(2)NaOH　(3)分液　(4)Al3++3NH3·H2OAl(OH)3↓+3NH4+　0.33×(10-1410-4.5) 2=3.3×10-206.0时,溶液中Mo元素以MoO42-的形态存在。
(1)“焙烧”中,有Na2MoO4生成,其中Mo元素的化合价为　　　　。 
(2)“沉铝”中,生成的沉淀X为　　　　。 
(3)“沉钼”中,pH为7.0。
①生成BaMoO4的离子方程式为 　。 
②若条件控制不当,BaCO3也会沉淀。为避免BaMoO4中混入BaCO3沉淀,溶液中c(HCO3-)∶c(MoO42-)=　　　　(列出算式)时,应停止加入BaCl2溶液。 
(4)①滤液Ⅲ中,主要存在的钠盐有NaCl和Y,Y为　　　　。 
②往滤液Ⅲ中添加适量NaCl固体后,通入足量　　　　(填化学式)气体,再通入足量CO2,可析出Y。 
(5)高纯AlAs(砷化铝)可用于芯片制造。芯片制造中的一种刻蚀过程如图所示,图中所示致密保护膜为一种氧化物,可阻止H2O2刻蚀液与下层GaAs(砷化镓)反应。

①该氧化物为　　　　。 
②已知:Ga和Al同族,As和N同族。在H2O2与上层GaAs的反应中,As元素的化合价变为+5价,则该反应的氧化剂与还原剂物质的量之比为　　　　。 
(1)+6　(2)Al(OH)3　(3)①MoO42-+Ba2+BaMoO4↓　②1×10-7×2.6×10-94.7×10-11×3.5×10-8
(4)①NaHCO3　②NH3　(5)①Al2O3　②4∶1
2.(2017·全国Ⅱ卷,26)水泥是重要的建筑材料。水泥熟料的主要成分为CaO、SiO2,并含有一定量的铁、铝和镁等金属的氧化物。实验室测定水泥样品中钙含量的过程如图所示:

回答下列问题:
(1)在分解水泥样品过程中,以盐酸为溶剂,氯化铵为助溶剂,还需加入几滴硝酸。加入硝酸的目的是　　　　　　　　　　　　,还可使用　　　　代替硝酸。 
(2)沉淀A的主要成分是　　　　,其不溶于强酸但可与一种弱酸反应,该反应的化学方程式为　 　 。 
(3)加氨水过程中加热的目的是　 。 
沉淀B的主要成分为　 、　　　　(写化学式)。 
(4)草酸钙沉淀经稀H2SO4处理后,用KMnO4标准溶液滴定,通过测定草酸的量可间接获知钙的含量,滴定反应为:MnO4-+H++H2C2O4Mn2++CO2+H2O。实验中称取0.400 g水泥样品,滴定时消耗了0.050 0 mol·L-1的 KMnO4溶液36.00 mL,则该水泥样品中钙的质量分数为
　　　　。 
(1)将样品中可能存在的Fe2+氧化为Fe3+　H2O2
(2)SiO2(或H2SiO3)　SiO2+4HFSiF4↑+2H2O(或H2SiO3+4HFSiF4↑+3H2O)
(3)防止胶体生成,易沉淀分离　Al(OH)3　Fe(OH)3
(4)45.0%

　　化学工艺流程题以真实的工业生产为命题素材,从2017年开始,已成为全国卷的固定题型。从试题的素材背景看,主要包括自然资源开发利用、废弃资源回收利用以及物质的制备提纯。试题将元素化合物知识、化学反应原理、化学实验等内容统一到一个完整的工艺流程中。试题中涉及的元素化合物多为一些材料领域的热点元素,如Pb、Ga、Ge、As、V、Cr、Mo、W等;化学原理主要涉及氧化还原反应、离子反应、难溶物转化、化学反应速率的影响因素等;实验操作则主要涉及混合物分离,如过滤、结晶、分液、萃取等重要操作,以及杂质离子检验等;定量计算方式多为原料纯度(质量分数)、转化率、损失率、产率等。
从近五年的试题特点看:物质的制备类型出现频率越来越高,试题的设问点则集中在化学方程式、离子方程式的书写以及实验知识的考查上,甚至有与化学实验相互融合的趋势。
根据以上分析,可提炼出无机化学工艺流程题常考命题点:1.原料预处理;2.反应条件的控制;3.陌生方程式的书写;4.物质的分离与提纯等。
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原料预处理

1.原料预处理的目的
(1)原料经过预处理主要是除去不必要的杂质,净化所需要的原料。
(2)原料中的目标物质(不易除去的杂质)转化为易于化学处理的物质。
2.原料的预处理措施
方法
作用
粉碎、研磨
将块状或颗粒状的物质磨成粉末,增大反应物接触面积,以加快反应速率或使反应更充分
灼烧、焙
烧、煅烧
除去可燃性杂质(碳、有机物);氢氧化物、碳酸盐类分解为氧化物;金属单质、金属硫化物转变为金属氧化物
浸取
向固体中加入适当溶剂或溶液,使其中可溶性的物质溶解,包括水浸、酸浸、碱浸、醇浸等
酸浸
与酸反应或溶解,金属氧化物、弱酸盐转变为金属离子进入溶液,不溶物通过过滤除去
碱浸
除去油污;溶解铝(氧化铝等两性物质)、锌、二氧化硅;调节pH促进水解,实现金属离子(Al3+、Fe3+等)的沉淀
醇浸
提取有机物,主要涉及有机物的提纯、分离
3.浸出率(浸取率)
实际浸取量与理论浸取量的比值(固体溶解后,离子在溶液中含量的多少)。
4.提高浸出率的方法
适当升温(加热)、搅拌、粉碎(研磨)、增大反应物(酸、碱)的浓度等。

1.碳酸锂(相对分子质量74)广泛应用于化工、冶金等行业。工业上利用锂辉石(Li2Al2Si4Ox)制备碳酸锂的流程如图:

请回答下列问题:
(1)硫酸化焙烧温度控制在250～300 ℃之间,主要原因是 
　。 
(2)焙烧中硫酸用量控制在理论用量的115%左右,硫酸加入过多的副作用是 
　。 
(3)水浸时,加入CaCO3粉末充分反应后过滤,滤渣的主要成分除CaCO3外还有　 。 
(1)温度低于250 ℃,反应速率较慢,温度高于 300 ℃,接近硫酸的沸点,硫酸挥发较多,反应温度控制在 250～300 ℃,反应速率较快,硫酸挥发较少。
(2)硫酸如果加入过多,后续还需要除去过量的硫酸,增加后续杂质的处理量及中和酸的负担。
(3)水浸时,加入CaCO3粉末充分反应后过滤,滤渣的主要成分除CaCO3外还有CaSO4、SiO2、Al(OH)3。
(1)温度低于250 ℃,反应速率较慢,温度高于300 ℃,硫酸挥发较多
(2)后续还需要除去过量的硫酸,增加后续杂质的处理量及中和酸的负担
(3)CaSO4、SiO2、Al(OH)3
2.碲(Te)位于元素周期表第ⅥA族,由该元素组成的物质可用作石油裂化的催化剂、电镀液的光亮剂、玻璃的着色材料、合金材料的添加剂等。碲化铜渣是电解精炼铜时产生的一种矿渣,其主要含Cu2Te、Au、Ag等,利用下列工艺流程可回收碲:

已知:TeO2的熔点为733 ℃,微溶于水,可溶于强酸和强碱。
回答下列问题:
(1)Te与S的最高价氧化物对应的水化物的酸性强弱顺序为　 (用化学式表示)。 
(2)“酸浸1”需加热,加热的目的是　 , 
“酸浸1”发生反应的氧化产物是　　　　　　　　　　(写化学式)。 
(3)“水浸”后“滤液1”的颜色是　　　　　　　　　　。 
(4)“滤渣1”进行“碱浸”的离子方程式是 
　　　　　　　　　　　　　。 
(5)从可持续发展意识和绿色化学观念来看,“滤渣2”进行酸浸的意义是  　。 
(1)S、Te同主族,同主族元素从上到下,非金属性逐渐减弱,故H2SO4的酸性比H2TeO4强。(2)酸浸时加热的目的是提高浸出速率;结合流程图知,“酸浸1”发生反应的化学方程式为Cu2Te+2H2SO4+2O22CuSO4+TeO2+2H2O,故其氧化产物为CuSO4、TeO2。(3)“滤液1”的溶质中含CuSO4,故“滤液1”的颜色为蓝色。(4)“滤渣1”中含有TeO2、Au、Ag等,TeO2溶解于NaOH溶液生成亚碲酸盐,故反应的离子方程式为TeO2+2OH-TeO32-+H2O。(5)分析流程图知,“滤渣2”经酸浸后可得到含CuSO4的滤液,并可回收Au、Ag,符合可持续发展意识和绿色化学观念。
(1)H2SO4>H2TeO4
(2)加快浸出速率　CuSO4、TeO2　
(3)蓝色(或浅蓝色)
(4)TeO2+2OH-TeO32-+H2O
(5)“滤渣2”经过酸浸可得到含CuSO4的滤液,并可达到回收Au、Ag的目的,符合可持续发展意识和绿色化学观念
3.一种由菱镁矿(主要成分MgCO3、CaCO3、FeCO3、SiO2)制备高纯氢氧化镁的工艺如图1:


回答下列问题:
(1)“煅烧”时FeCO3发生反应的化学方程式为 　 。 
(2)“浸取”温度为100 ℃左右,该步骤含镁化合物参与反应的化学方程式为  　。 
(3)“浸取”时NH4Cl用量对Mg2+浸出率的影响曲线如图2 所示。下列有关说法正确的是　　　　(填字母)。 
A.“浸取”时适当搅拌浆料
B.用超理论用量20%的NH4Cl进行浸取
C.可用NH4Cl对浸取后的滤渣进行二次浸取,将两次浸取液合并
D.浸取温度采用100 ℃可促进NH4Cl的水解和NH3的逸出
(1)煅烧FeCO3,得到二氧化碳气体和氧化铁固体,所以反应的化学方程式为4FeCO3+O22Fe2O3+4CO2。
(2)经过煅烧得到氧化镁,加入水和氯化铵浸取,得到氯化镁、氨气和水,故反应的化学方程式为MgO+2NH4ClMgCl2+2NH3↑+H2O。
(3)搅拌可以加速溶解,A正确;从题图2中看出,用超理论用量20%的NH4Cl进行浸取,镁离子的浸出率和理论用量时的浸出率基本相等,而NH4Cl的利用率反而降低,B错误;用NH4Cl对浸取后的滤渣进行二次浸取,可增加镁离子的浸出率,将两次浸取液合并,减少镁离子的损失,C正确;水解反应是吸热反应,适当升高温度可以促进水解,浸取过程产生氨气,适当升高温度,有利于氨气的排出,D正确。
(1)4FeCO3+O22Fe2O3+4CO2
(2)MgO+2NH4ClMgCl2+2NH3↑+H2O
(3)ACD
反应条件的控制

通过控制一定的反应条件,来达到提高物质转化率或更彻底除去杂质的目的。反应条件最常见的是溶液的pH、反应的温度、反应物的配料比等。
1.控制溶液的酸碱性(pH)的目的
(1)增强物质的氧化性(增强MnO4-、NO3-的氧化性)。
(2)通过控制溶液的pH可以除去某些金属离子。
①如:要除去溶液中含有的Fe3+、Al3+,可调节溶液的pH使之转变为Fe(OH)3、Al(OH)3沉淀。[若有Fe2+,需先用氧化剂(H2O2等)把Fe2+氧化为Fe3+]
②调节pH所需的物质一般应满足两点:能与H+反应,使溶液pH增大;不引入新杂质。例如:若要除去Cu2+溶液中混有的Fe3+,可加入CuO、Cu(OH)2、CuCO3、Cu2(OH)2CO3等物质来调节溶液的pH。
2.控制反应的温度
(1)控制反应温度的目的
温度
目的
高温
加快物质溶解(分解、逸出);加快反应速率;促进平衡移动等
低温
防止物质溶解、挥发或分解;促进平衡移动
温度
范围
(1)过低:反应速率变慢,溶解速率变慢;
(2)过高:①催化剂失去活性;②产物的浸出率(产率)降低;③造成物质分解[NaHCO3、NH4HCO3、H2O2、HNO3(浓)等]、挥发(醋酸、HCl、液溴、乙醇等)、升华(I2等);
(3)防止副反应发生,控制固体的溶解与结晶
(2)控制反应物温度的方法:水浴、油浴、冰水浴、沙浴等。
3.调节反应物的浓度(配料比)
(1)通过控制反应物的浓度,控制反应的类型,有利于目标反应的进行。
(2)根据需要选择适宜浓度,控制一定的反应速率,使平衡向利于目标产物生成的方向进行。
(3)反应物过量,能保证反应的完全发生或提高其他物质的转化率,但会给后续操作带来除杂问题。
4.加入氧化剂、还原剂
完成溶液中离子的转化,需要根据题目信息(溶液中离子的氧化性、还原性)判断加入试剂的作用。如加入H2O2或NaClO等,把Fe2+转化为Fe3+。

1.以某含镍废料(主要成分为NiO,还含有少量FeO、Fe2O3、SiO2、CoO)为原料制备NixOy和碳酸钴的工艺流程如图:

回答下列问题:
(1)“氧化”中添加NaClO3的作用是　　　　　　　　,为证明添加的NaClO3已足量,可用　　　　　　　　(写化学式)溶液进行检验。 
(2)若“沉钴”开始时c(Co2+)=0.10 mol·L-1,则控制pH≤　　　　时不会产生Co(OH)2沉淀。{已知Ksp[Co(OH)2]=4.0×10-15,lg 2=0.3} 
(1)NaClO3的作用是将Fe2+氧化为Fe3+;氧化后溶液中含有Cl-,所以检验Fe2+时应用K3[Fe(CN)6],而不能用KMnO4。
(2)若不产生Co(OH)2沉淀,则c2(OH-)×0.10 ≤4.0×10-15,故c(OH-)≤2×10-7 mol·L-1,pH≤7.3。
(1)将Fe2+氧化为Fe3+　K3[Fe(CN)6]
(2)7.3
2.氯酸镁[Mg(ClO3)2]常用作催熟剂、除草剂等,工业大规模生产前,实验室先按如下流程进行模拟制备少量 Mg(ClO3)2·6H2O:

已知:①卤块主要成分为MgCl2·6H2O,含有MgSO4、FeCl2等杂质。②几种化合物的溶解度(S)随温度(T)的变化曲线如图。

回答下列问题:
(1)卤块中加H2O2的目的是　　　　　　　　　　,写出该反应的离子方程式:　 。 
(2)加入BaCl2的目的是除去SO42-,如何检验SO42-已沉淀完全? 　。 
(3)常温下,加MgO调节pH=4后溶液中c(Fe3+)=　　　　　　　　(已知Ksp[Fe(OH)3]=4×10-38),过滤所得滤渣的主要成分有　　 　。
(1)卤块中加H2O2的目的是将Fe2+氧化为Fe3+;反应的离子方程式为2Fe2++H2O2+2H+2Fe3++2H2O。
(2)检验硫酸根离子是否除净的方法是静置,取少量上层清液于试管中,加入BaCl2,若无白色沉淀,则证明SO42-沉淀完全。
(3)常温下,加MgO调节pH=4,c(OH-)=10-10 mol/L,Ksp[Fe(OH)3]=
c(Fe3+)·c3(OH-)=c(Fe3+)×(10-10)3=4×10-38,c(Fe3+)=4×10-8 mol/L;滤渣主要是前面生成的BaSO4和通过调节pH生成的Fe(OH)3。
(1)将Fe2+氧化为Fe3+　2Fe2++H2O2+2H+2Fe3++2H2O
(2)静置,取少量上层清液于试管中,加入BaCl2,若无白色沉淀,则证明SO42-沉淀完全
(3)4×10-8 mol/L　BaSO4和Fe(OH)3
3.铁红(Fe2O3)和钛白粉(TiO2)均为重要的墙面装修颜料。一种利用钛铁矿(主要成分为FeTiO3,还含有少量Fe2O3)联合生产铁红和钛白粉的工艺流程如图所示:

回答下列问题:
(1)FeSO4溶液与NH4HCO3溶液的反应温度应控制在35 ℃以下,其原因是 　　　　　　　　,该反应的离子方程式是　 
　　　　　　　　　　　　　　　　　。 
(2)TiO2+转化为TiO(OH)2需要加热,加热的目的是　　　　　 　
　　　　　　　　　　　　,该反应的离子方程式为　 。 
(1)温度太高,则NH4HCO3易分解,且降低温度可减少Fe2+的水解;根据题图可知,FeSO4溶液与NH4HCO3溶液反应的离子方程式为Fe2++2HCO3-FeCO3↓+CO2↑+H2O。(2)TiO2+水解生成 TiO(OH)2,加热可以加快水解反应速率。
(1)减少NH4HCO3分解,减少Fe2+水解　Fe2++2HCO3-FeCO3↓+
CO2↑+H2O
(2)促进TiO2+水解,加快反应速率　TiO2++2H2OTiO(OH)2↓+2H+
陌生方程式的书写

在工艺流程题中常出现过渡金属元素的转化,所以有关的氧化还原反应方程式、离子方程式的书写成为必出的考查点,有时也会涉及非氧化还原反应、电极反应式的书写。
1.氧化还原反应方程式、离子方程式的书写
(1)了解常见氧化剂、还原剂,当在题目中出现时能联想到其氧化性、还原性
①常见氧化剂:Na2O2、Fe3+、NO2、HNO3(浓)、HNO3(稀)、O2、O3、H2O2、H2SO4(浓)、Cl2、Br2、HClO、NaClO、Ca(ClO)2、KMnO4(H+)、KClO3等。
②常见还原剂:Fe2+、SO2、H2SO3、Na2SO3、NaHSO3、SO32-、H2S、Na2S、NaHS、S2-、HI、NaI、I-等。
③注意H2O2既有氧化性,也有还原性。绝大多数情境下作氧化剂,但遇到强氧化剂时也可能作还原剂。
④注意题目中给出的提示信息、暗示信息。如要制备某金属较高价态化合物,意味着其低价离子有还原性。
(2)掌握常见氧化剂、还原剂发生氧化还原反应的产物
常见氧化剂
反应产物
常见还原剂
反应产物
Na2O2
NaOH
Fe2+
Fe3+
Fe3+
Fe2+
SO2、H2SO3、
Na2SO3、NaHSO3
SO42-
NO2
NO
H2S、Na2S、NaHS
S、SO2、SO42-
HNO3(浓)
NO2
NaI、HI
I2、IO3-
HNO3(稀)
NO
H2C2O4、C2O42-
CO32-
H2O2
H2O
H2O2
O2
H2SO4(浓)
SO2


Cl2、HClO、
ClO-、ClO3-
Cl-


KMnO4
(H+)
Mn2+


KMnO4
(OH-)
MnO2


(3)通过练习掌握氧化还原反应方程式的书写流程

(4)缺项化学方程式的配平
配平化学方程式时,有时要用H+、OH-、H2O来使化学方程式两边电荷及原子守恒,总的原则是酸性溶液中不能出现OH-,碱性溶液中不能出现H+,具体方法如下:

酸性环境
碱性环境
反应物中少氧
左边加H2O,右边加H+
左边加OH-,右边加H2O
反应物中多氧
左边加H+,右边加H2O
左边加H2O,右边加OH-
2.非氧化还原反应方程式的书写
(1)广义的水解反应
广义的水解是指化合物中的正电性原子或原子团与“OH”结合,负电性原子或原子团与“H”结合形成两种新的物质。

(2)酸(酸式盐)与碱可发生反应,强酸与弱酸盐反应生成强酸盐与弱酸。
(3)铵盐、弱酸酸式盐、难溶氢氧化物、难溶碳酸盐受热后的分解
反应。
(4)多元弱酸盐与其多元弱酸反应生成其酸式盐。
3.电极反应式的书写
(1)原电池的电极反应都是自发氧化还原反应的半反应,其书写思路为
①负极反应先考虑还原剂失电子后的合理产物(碳元素酸性条件下生成CO2、碱性条件下以CO32-存在),然后考虑产物与电解质是否反应。
②正极反应则先考虑氧化剂得电子后的合理产物,然后考虑产物与电解质是否反应。
(2)电解池中的阳极有最强的氧化能力,阴极有最强的还原能力,所以可以发生平常不能发生的一些氧化还原反应,同时考虑得失电子后的产物与电解液可能发生的反应。
(3)由于离子在电极上的放电顺序除了与离子氧化还原性有关外,还与离子浓度等因素有关,所以有些电极反应需要结合题目的信息完成。

1.钴酸锂(LiCoO2)电池是一种应用广泛的新型电源,电池中含有少量的铝、铁、碳等单质。实验室尝试对废旧钴酸锂电池回收再利用。实验过程如下:

已知:①还原性Cl->Co2+;
②Fe3+和C2O42-结合生成较稳定的[Fe(C2O4)3]3-,在强酸性条件下分解重新生成Fe3+。
回答下列问题:
(1)从含铝废液中得到Al(OH)3的离子方程式为
　。 
(2)滤液A中的溶质除HCl、LiCl外还有　　　　　　(填化学式)。写出LiCoO2和盐酸反应的化学方程式: 
　。 
(3)在空气中加热一定质量的CoC2O4·2H2O固体样品时,其固体失重率数据见下表,请补充完整表中问题。
已知:①CoC2O4在空气中加热时的气体产物为CO2。
②固体失重率=对应温度下样品失重的质量样品的初始质量×100%。
序号
温度范围/℃
化学方程式
固体失重率
Ⅰ
120～220
CoC2O4·2H2OCoC2O4+2H2O
19.67%
Ⅱ
300～350
 
 
59.02%
废旧钴酸锂电池主要含有 LiCoO2 和Fe、Al、C的单质,初步处理,加碱浸泡,铝和碱液反应生成偏铝酸盐和氢气,固体残渣为Fe、C的单质和LiCoO2,加盐酸发生反应Fe+2H+Fe2++H2↑,2LiCoO2+8H++2Cl-2Li++2Co2++Cl2↑+4H2O,残渣为C,滤液A为含Fe3+、Li+、Co3+、Cl-的溶液,加入草酸铵,过滤沉淀为CoC2O4·2H2O,滤液B为含Fe3+、Li+、Cl-的溶液,加入碳酸钠,发生的离子反应为2Li++CO32-Li2CO3↓,滤液C为含Fe3+、Cl-的溶液,加入氧化剂防止铁离子被还原,得氯化铁溶液。
(1)偏铝酸钠溶液中通入过量二氧化碳反应生成氢氧化铝沉淀和碳酸氢钠,因此从含铝废液得到Al(OH)3的离子方程式为AlO2-+CO2+2H2OAl(OH)3↓+HCO3-。(2)LiCoO2中Li为+1价,Co为+3价,具有氧化性,HCl中-1价的氯具有还原性,向固体残渣中加入盐酸时,发生氧化还原反应2LiCoO2+8HCl2CoCl2+Cl2↑+4H2O+2LiCl;滤液A为含Fe3+、Li+、Co3+、Cl-的溶液,故滤液A中的溶质为HCl、LiCl、FeCl3、CoCl2。(3)在空气中加热一定质量的CoC2O4·2H2O固体样品时,首先失去结晶水,在120～220 ℃时,固体失重率为19.76%,产物为CoC2O4;由已知信息可知,在120～220 ℃时,CoC2O4·2H2O完全失去结晶水生成CoC2O4,然后继续升高温度加热,则CoC2O4分解生成二氧化碳和氧化物,CoC2O4·2H2O的相对分子质量为183,由Ⅱ可知,其分解失去的质量为183 g×59.02%≈108 g,剩余的质量为183 g-108 g=75 g,设产物的化学式为CoOx,则59+16x=75,解得x=1,则化学式为CoO,反应的化学方程式为2CoC2O4+O22CoO+4CO2。
(1)AlO2-+CO2+2H2OAl(OH)3↓+HCO3-
(2)FeCl3、CoCl2　2LiCoO2+8HCl2CoCl2+Cl2↑+4H2O+2LiCl
(3)2CoC2O4+O22CoO+4CO2
2.二氧化锆(ZrO2)是最重要的氧离子固体电解质,用于制造燃料电池、氧气含量测定仪等,可由锆英砂(主要成分为ZrSiO4,也表示为ZrO2·SiO2,含有少量Fe2O3、Al2O3、SiO2杂质)通过如图所示工艺流程制得。

已知:①ZrO2具有两性,高温下与纯碱共熔生成可溶于水的Na2ZrO3,与酸反应生成ZrO2+。
②部分金属离子在实验条件下开始沉淀和完全沉淀的pH如下表:
金属离子
Fe3+
Al3+
ZrO2+
开始沉淀时pH
1.9
3.3
6.2
完全沉淀时pH
3.2
5.2
8.0

请回答下列问题:
(1)烧结时,ZrSiO4发生反应的化学方程式为 
　; 
滤渣1的化学式为　　　　。 
(2)调节pH=a时,a的范围应该是　　　　　　　　　;用氨水调节pH=b时,所发生反应的离子方程式为　　　　　。 
(3)工业上可用铝热法冶炼锆,写出以ZrO2通过铝热法制取锆的化学方程式:　 。 
(4)一种新型燃料电池用掺杂Y2O3的ZrO2晶体作电解质,在熔融状态下传导O2-,一极通入空气,另一极通入乙烷,写出负极的电极反应式:
　 。 
(1)ZrSiO4与Na2CO3在高温下发生反应生成Na2ZrO3、Na2SiO3和CO2气体,化学方程式为ZrSiO4+2Na2CO3Na2ZrO3+Na2SiO3+2CO2↑。硅酸钠溶液与过量硫酸反应生成硅酸(或原硅酸)沉淀,所以滤渣1为H2SiO3(或H4SiO4)。
(2)用氨水调节溶液的pH=a,目的是使Fe3+、Al3+沉淀完全,以达到除去两种离子的目的,但同时不能使ZrO2+沉淀,根据题表中信息可知,适宜的pH范围为5.2≤pH1.5时,氯气过量,单质碘收率降低,考虑过量氯气氧化了单质碘。
⑤考虑+4价硫较强的还原性,加入过量NaHSO3,NaIO3被还原为I-。I-与再加入的NaIO3发生归中反应生成I2。
⑥这里KI既表现还原性生成I2,又发生复分解反应生成CuI,根据反应方程式确定KI的量。
⑦把几个信息联系起来:KI过量;滤液经蒸馏制得高纯碘;I2微溶于水。可得出加入过量KI的目的是让析出的I2转化为I3-存在于溶液中。
(1)①由流程分析可知,加入Fe粉进行转化反应的离子方程式是2AgI+Fe2Ag+Fe2++2I-;生成的沉淀为Ag,Ag与HNO3反应生成AgNO3,AgNO3可以循环使用。②由于还原性I->Fe2+,故通入Cl2的过程中,若氧化产物只有一种,则该产物应是I2,此时反应的化学方程式是FeI2+Cl2I2+FeCl2;若n(Cl2)n(FeI2)=1.5,则正好将Fe2+氧化为Fe3+,反应的化学方程式是2FeI2+3Cl22FeCl3+2I2;当n(Cl2)n(FeI2)>1.5后,单质I2的收率会降低,说明Cl2可以进一步将I2氧化为高价态的碘的化合物。(2)NaIO3具有氧化性,NaHSO3具有还原性,两者发生氧化还原反应生成NaI和Na2SO4,反应的离子方程式是IO3-+3HSO3-3SO42-+I-+3H+;NaI和NaIO3在酸性条件下,继续发生氧化还原反应生成I2,反应的离子方程式是5I-+IO3-+6H+3I2+3H2O,故制备I2的总反应的离子方程式是2IO3-+5HSO3-I2+5SO42-+H2O+3H+。(3)由题给信息可推断出CuSO4和KI发生反应的化学方程式是2CuSO4+4KI2CuI↓+I2+2K2SO4,故若生成 1 mol I2,消耗的KI至少为4 mol;I3-的生成增大了I2在水中的溶解度,反应中加入过量的KI可以防止单质碘析出。
(1)①2AgI+Fe2Ag+Fe2++2I-　AgNO3　②FeI2+Cl2I2+FeCl2　I2、FeCl3　I2被进一步氧化
(2)2IO3-+5HSO3-I2+5SO42-+H2O+3H+
(3)4　防止单质碘析出
2.(2021·山西临汾一模)铍是火箭、导弹、航空航天和冶金工业等领域不可替代的材料,有“超级金属”之称。以绿柱石[Be3Al2Si6O18]为原料制备金属铍的工艺如图:

已知:铍及其化合物具有与铝及其化合物相似的化学性质。回答下列问题:
(1)Be3Al2Si6O18用氧化物形式表示为　 。 
(2)750 ℃烧结时,Na3FeF6与绿柱石作用生成易溶于水的Na2BeF4,写出该反应的化学方程式: 
　。 
(3)烧结冷却后,水浸之前“操作a”的目的是 
　。 
(4)“过滤1”的滤液中若加入的氢氧化钠溶液过量,后果是 
　(结合离子方程式说明)。 
(5)已知25 ℃时Ksp[Be(OH)2]=1.0×10-21,当溶液的pH=7.0时,Be2+是否完全沉淀? 
　(列式计算)。 
(6)由BeO制备BeCl2的化学方程式为 
　。 
工业上电解NaCl-BeCl2熔融混合物制备金属铍,电解时阴极反应式为　 。 
750 ℃烧结时,Na3FeF6与绿柱石作用生成易溶于水的Na2BeF4和难溶于水的Fe2O3、Al2O3、SiO2,过滤,得到含有Na2BeF4的滤液,加入适量氢氧化钠溶液,过滤得到Be(OH)2,煅烧Be(OH)2得到BeO,BeO与C、Cl2在高温条件下反应制备BeCl2,电解NaCl-BeCl2熔融混合物制备金属铍。
(1)Be3Al2Si6O18中Be、Al、Si、O的个数比为3∶2∶6∶18,用氧化物形式表示为3BeO·Al2O3·6SiO2。
(2)750 ℃烧结时,Na3FeF6与绿柱石作用生成易溶于水的Na2BeF4,由流程图可知,还生成难溶于水的Fe2O3、Al2O3、SiO2,则该反应的化学方程式Be3Al2Si6O18+2Na3FeF63Na2BeF4+Fe2O3+Al2O3+6SiO2。
(3)烧结冷却后,水浸之前的“操作a”为粉碎,目的是增大接触面积,使其充分溶解。
(4) “过滤1”的滤液中加入适量氢氧化钠溶液,得到 Be(OH)2,若加入的氢氧化钠溶液过量,则会发生反应 Be(OH)2+2OH-[Be(OH)4]2-
[或Be(OH)2+2OH-BeO22-+2H2O],使铍的产率降低(或氢氧化铍沉淀量减少)。
(5)当溶液的pH=7.0时,c(Be2+)=Ksp[Be(OH)2]c2(OH-)=1.0×10-21(1.0×10-7)2 mol·L-1=
1.0×10-7 mol·L-1