2021届新高考化学人教第一轮复习微题型专练：原料预处理的化学工艺流程题（含解析）

学科网(ZXXK.COM) 全国最大的教学资源门户网站！ 北京凤凰学易科技有限公司 版权所有@学科网 2021 届新高考化学人教第一轮复习微题型专练 原料预处理的化学工艺流程题 1、电解精炼铜的阳极泥中主要含 Ag、Au 等贵重金属。以下是从精炼 铜的阳极泥中回收银、金的流程图： (1)铜阳极泥氧化时，采用低温焙烧而不采用高温焙烧的原因是_ __________________________________________。 (2)“②浸金”反应中，H2SO4 的作用为________________，该步骤的 分离操作中，需要对所得的 AgCl 进行水洗。简述如何判断 AgCl 已经 洗涤干净？ 2、磷酸铁锂电池被广泛应用于各种电动汽车，其正极是通过将 磷酸铁锂(LiFePO4)、导电剂、黏结剂和乙炔黑等按比例混合，再涂 于铝箔上制成。一种从废旧磷酸铁锂电池正极材料中回收某些金属资 源的工艺流程如下： 学科网(ZXXK.COM) 全国最大的教学资源门户网站！ 北京凤凰学易科技有限公司 版权所有@学科网 已知：①常温下，Ksp[Fe(OH)3]＝10－39　②Li2CO3 的溶解度，0 ℃ 为 1.54 g；100 ℃为 0.72 g 请回答： (1)向滤液 1 中加入硫酸，可得到 Al(OH)3，该反应的离子方程式 为_________________________________。 (2)“酸浸”时，有磷酸生成，则磷酸铁锂在该过程中发生反应 的化学方程式为________________________； 所加 H2SO4 和 H2O2 也可用 HNO3 代替，但缺点为___________。 (3)“沉铁”时，溶液的 pH 与金属元素的沉淀百分率(w)的关系 如表： pH 3.5 5 6.5 8 10 12 w(Fe)/% 66.5 79.2 88.5 97.2 97.4 98.1 w(Li)/% 0.9 1.3 1.9 2.4 4.5 8.0 则该过程应调节 pH＝________，其原因为_______________；假 设该过程在常温下进行，则此时溶液中 c(Fe3＋)＝________。 (4)“沉锂”时，所得 Li2CO3 应选择________(选填“冷水”或“热 学科网(ZXXK.COM) 全国最大的教学资源门户网站！ 北京凤凰学易科技有限公司 版权所有@学科网 水”)进行洗涤，判断 Li2CO3 已洗涤干净的操作和现象为 _____________________________________。 3、硼及其化合物在工业上有许多用途。以铁硼矿(主要成分为 Mg2B2O5·H2O 和 Fe3O4，还有少量 Fe2O3、FeO、CaO、Al2O3 和 SiO2 等) 为原料制备硼酸(H3BO3)的工艺流程如下所示： 回答下列问题： 写出 Mg2B2O5·H2O 与硫酸反应的化学方程式_______________。 为提高浸出速率，除适当增加硫酸浓度外，还可采取的措施有_ ________________________________________(写出两条)。 4、稀土是一种不可再生的战略性资源，被广泛应用于电子信息、国 防军工等多个领域。一种从废弃阴极射线管(CRT)荧光粉中提取稀土 元素钇(Y)的工艺流程如下： 学科网(ZXXK.COM) 全国最大的教学资源门户网站！ 北京凤凰学易科技有限公司 版权所有@学科网 已知：废弃 CRT 荧光粉的化学组成(某些不参与反应的杂质未列出) 成分含量/% Y2O3 ZnO Al2O3 PbO2 MgO 预处理前 24.28 41.82 7.81 1.67 0.19 预处理后 68.51 5.42 4.33 5.43 0.50 试回答步骤Ⅰ中进行原料处理的目的为_ _______________________________________________。 5、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。 (1)“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)。 学科网(ZXXK.COM) 全国最大的教学资源门户网站！ 北京凤凰学易科技有限公司 版权所有@学科网 (2)“水浸”后“滤液 1”的颜色是_______________________。 (3)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____________________________________________。 6、无色透明的锆石(主要成分为 ZrSiO4)酷似钻石，是很好的钻 石代用品。锆石又称锆英石，常含有铁、铝、铜的氧化物杂质。工业 上一种以锆英石为原料制备 ZrO2 的工艺流程如下： 已知：ⅰ.Zr 在化合物中通常显＋4 价，“氯化”过程中除 C、O 元素外，其他元素均转化为高价氯化物； ⅱ.SiCl4 极易水解生成硅酸；ZrCl4 易溶于水，390 ℃升华； ⅲ.Fe(SCN)3 难溶于有机溶剂 MIBK，Zr(SCN)4 在水中的溶解度小 于在有机溶剂 MIBK 中的溶解度。 请回答下列问题： (1)“粉碎”锆英石的目的为 ___________________________________________。 (2)①“氯化”过程中，锆英石发生的主要反应的化学方程式为_ 学科网(ZXXK.COM) 全国最大的教学资源门户网站！ 北京凤凰学易科技有限公司 版权所有@学科网 ___________________________________。 ②“氯化”过程中 ZrCl4 的产率与温度、压强的关系如图所示： 由图可知，“氯化”过程选择的最佳条件为__________________； “氯化”温度超过 390 ℃时，ZrCl4 产率降低的原因为 _____________________________________。 (3)“滤液 1”中含有的阴离子除 OH－、Cl－外，还有________。 (4)①常用的铜抑制剂有 NaCN(氰化钠)，NaCN 可与铜离子反应生 成 Cu(CN)2{Ksp[Cu(CN)2]＝4×10－10 mol3·L－3}沉淀。已知盐酸溶解 后的溶液中 Cu2＋的浓度为 1 mol·L－1，当溶液中 Cu2＋浓度不大于 1×10－6 mol·L－1 时即达到后续生产的要求，则欲处理 1 L 该溶液 至少需要 2 mol·L－1 的 NaCN 溶液的体积为________ L(溶液混合时的 体积变化忽略不计，计算结果保留两位小数)。 ②由于氰化钠有剧毒，所以需要对“废液”中的氰化钠进行处理， 通常选用漂白粉或漂白液在碱性条件下将氰化钠氧化，其中一种产物 为空气的主要成分。请写出在碱性条件下漂白液与氰化钠反应的离子 学科网(ZXXK.COM) 全国最大的教学资源门户网站！ 北京凤凰学易科技有限公司 版权所有@学科网 方程式_______________。 (5)通过“萃取”“反萃取”可以分离铁，富集锆，原理为_ _______________________________。 7、从化工厂铬渣中提取硫酸钠的工艺如下： 已知：①铬渣含有 Na2SO4 及少量 Cr2O72-、Fe3+；②Fe3+、Cr3+完全 沉淀（c ≤1.0×10-5 mol·L-1 ）时 pH 分别为 3.6 和 5。 （1）“微热”除能加快反应速率外，同时还可以 ，滤渣 A 为 （填化学式）。 （2）根据溶解度（S）∽温度（T）曲线，操作 B 的最佳方法为 （填字母序号） A．蒸发浓缩，趁热过滤 B．蒸发浓缩，降温结晶，过滤 120 100 80 60 40 20 20 40 60 T/℃0 S/g 学科网(ZXXK.COM) 全国最大的教学资源门户网站！ 北京凤凰学易科技有限公司 版权所有@学科网 （3）酸化后 Cr2O72－可被 SO32-还原成 Cr3+，离子方程式为： ； 酸 C 为 ，Cr(OH)3 的溶度积常数 Ksp[Cr(OH)3]＝ 。 （4）根据 2CrO42－＋2H+ Cr2O72－＋H2O 设计图示装置（均为惰性电 极）电解 Na2CrO4 溶液制取 Na2Cr2O7 ，图中右侧电极连接电源的 极，其电极反应为 。 8、工业上可用软锰矿（主要成分是 MnO2）和黄铁矿（主要成分是 FeS2）为主要原料制备高性能磁性材料碳酸锰（MnCO3）。其工业流程 如下： 回答下列问题： （1）为了提高溶浸工序中原料的浸出率，可以采取的措施有（写一 条） 。 （2）除铁工序中，在加入石灰调节溶液的 pH 前，加入适量的软锰矿， 其作用是 （3）净化工序的目的是除去溶液中的 Cu2+、Ca2+等杂质。若测得滤液 学科网(ZXXK.COM) 全国最大的教学资源门户网站！ 北京凤凰学易科技有限公司 版权所有@学科网 中 c(F-)=0.01 mol•L-1， 滤液中残留的 c(Ca2+)= 〔已知：Ksp(CaF2)=1.46×10-10〕， （4）沉锰工序中，298K、c(Mn2+)为 1.05 mol•L-1 时，实验测得 MnCO3 的产率与溶液 pH、反应时间的关系如图所示。根据图中信息得出的 结论是 （5）沉锰工序中有 CO2 生成，则生成 MnCO3 的离子方程式是 。 （6）从沉锰工序中得到纯净 MnCO3 的操作方法是 。副产 品 A 的化学式是 。 答案与解析 1．(1)高温焙烧时，生成的 Ag2O 又分解为 Ag 和 O2(或 2Ag2O =====高温 4Ag＋O2↑) (2)提供 H＋，增强 NaClO3 的氧化性　取最后一次洗涤液少许于试 学科网(ZXXK.COM) 全国最大的教学资源门户网站！ 北京凤凰学易科技有限公司 版权所有@学科网 管中，滴入 Ba(NO3)2 溶液，若没有白色沉淀产生，则证明已经洗涤干 净，反之，则需要继续洗涤。 2、解析：(1)由题意及题图可知，滤液 1 中含有 AlO－2 ，加入硫 酸得到 Al(OH)3 的离子反应为 AlO－2 ＋H＋＋H2O===Al(OH)3↓。(2)反应 物为 LiFePO4、H2O2、H2SO4，生成物为 Li2SO4、Fe2(SO4)3、H3PO4、 H2O，发生的反应为 2LiFePO4＋H2O2＋4H2SO4===Li2SO4＋Fe2(SO4)3＋ 2H3PO4＋2H2O。加入硝酸代替硫酸和 H2O2，硝酸会被还原为氮的氧化 物，氮的氧化物是大气污染物，污染环境。(3)由题表可知，pH＝8 时，Fe 元素的沉淀百分率较大且 Li 元素的损失较小，故应调节 pH＝ 8；Ksp[Fe(OH)3]＝c(Fe3＋)·c3(OH－)＝10－39，则 c(Fe3＋)＝10－21 mol·L－1。(4)由不同温度下碳酸锂的溶解度数据可知，应选择热水 进行洗涤；取最后一次洗涤液少许，向其中滴加盐酸酸化的氯化钡溶 液，若无沉淀生成，则证明已洗涤干净。 答案： (1)AlO－2 ＋H＋＋H2O===Al(OH)3↓ (2)2LiFePO4＋H2O2＋4H2SO4===Li2SO4＋Fe2(SO4)3＋2H3PO4＋2H2O　 产生氮氧化物气体，污染环境(合理即可) (3)8　Fe 元素的沉淀百分率较大且 Li 元素的损失较小　10 －21 mol·L－1 学科网(ZXXK.COM) 全国最大的教学资源门户网站！ 北京凤凰学易科技有限公司 版权所有@学科网 (4)热水　取最后一次洗涤液少许，向其中滴加盐酸酸化的氯化 钡溶液，无沉淀生成，则证明已洗涤干净 3．Mg2B2O5·H2O＋2H2SO4===2MgSO4＋2H3BO3　提高反应温度、减小铁 硼矿粉粒径 4．除去 ZnO 和 Al2O3，富集稀土元素，降低后续耗酸量 5．(1)加快浸出速率　CuSO4、TeO2 (2)蓝色(或浅蓝色) (3)“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 6、解析：(2)①根据已知条件ⅰ可知，“氯化”过程中除 C、O 元素外，其他元素均转化为高价氯化物，Zr 在化合物中通常显＋4 价， 因此“氯化”过程中，锆英石发生的主要化学反应为 ZrSiO4＋4Cl2＋ 4CO===ZrCl4＋SiCl4＋4CO2，此反应体系为无水体系，SiCl4 不水解。 ②由图可知，压强和温度都会影响 ZrCl4 的产率，图中“氯化”过程 中 ZrCl4 的产率最高时的条件为 1 MPa、390 ℃。由已知条件ⅱ可知 ZrCl4 易溶于水，390 ℃升华，因此“氯化”温度超过 390 ℃，ZrCl4 因升华而逸出，导致其产率降低。(3)“氯化”后“碱浸”，“氯化” 产物 ZrCl4 与 NaOH 反应生成难溶于水的 Zr(OH)4，SiCl4 水解生成的 学科网(ZXXK.COM) 全国最大的教学资源门户网站！ 北京凤凰学易科技有限公司 版权所有@学科网 H2SiO3 与 NaOH 反应生成 Na2SiO3，Fe3＋、Cu2＋转化为沉淀，Al3＋与过 量 NaOH 溶液反应生成 AlO－2 ，因此，“滤液 1”中含有的阴离子除 OH －、Cl－外，还有 AlO－2 、SiO2－3 。(4)①1 L Cu2＋浓度为 1 mol·L－1 的 溶液中 n(Cu2＋)＝1 mol，消耗 2 mol NaCN。c(Cu2＋)＝1×10－6 mol·L －1 时，c(CN－)＝ 4 × 10－10 mol3·L－3 1 × 10－6 mol·L－1 ＝2×10－2mol·L－1，设至 少需要 NaCN 溶液的体积为 V L，则 2V－2＝2×10－2×(V＋1)，解得 V≈1.02。②选用漂白粉或漂白液在碱性条件下将氰化钠氧化，其中 一种产物为空气的主要成分，即为 N2，因此漂白液与氰化钠反应的离 子方程式为 2CN－＋5ClO－＋2OH－===2CO2－3 ＋5Cl－＋N2↑＋H2O。 (5)“滤液 2”中含有 Fe3＋和 Zr4＋，“络合”后形成 Fe(SCN)3 和 Zr(SCN)4，由已知条件ⅲ可知 Fe(SCN)3 难溶于有机溶剂 MIBK， Zr(SCN)4 在水中的溶解度小于在有机溶剂 MIBK 中的溶解度，通过萃 取，Zr(SCN)4 进入有机层，Fe(SCN)3 留在水层，再利用 H2SO4 反萃取 Zr(SCN)4，从而达到分离铁而富集锆的目的。 答案：(1)增大反应物的接触面积，缩短“氯化”时间，提高锆 英石的转化率 (2)①ZrSiO4＋4Cl2＋4CO===ZrCl4＋SiCl4＋4CO2 ②1MPa、390 ℃　温度高于 390 ℃，ZrCl4 因升华而逸出 学科网(ZXXK.COM) 全国最大的教学资源门户网站！ 北京凤凰学易科技有限公司 版权所有@学科网 (3)AlO－2 、SiO2－3 (4)①1.02　 ②2CN －＋5ClO －＋2OH －===2CO2－3 ＋5Cl －＋N2↑＋ H2O (5)“络合”后，Fe3＋与 Zr4＋分别与 NH4SCN 反应生成 Fe(SCN)3 和 Zr(SCN)4，Fe(SCN)3 难溶于 MIBK，Zr(SCN)4 则被 MIBK 萃取，进入 有机层，再利用 H2SO4 反萃取 Zr(SCN)4，从而达到分离铁而富集锆的 目的 7、（1）促进 Fe3＋水解生成 Fe(OH)3 而除去； Fe(OH)3； （2）A （3）3SO32-＋Cr2O72-＋8H＋＝2Cr3＋＋3SO42-＋4H2O； H2SO4； 1.0×10 －32 mol4·L-4 正极， 4OH－-4e－＝O2↑＋2H2O 8、（1）搅拌、适当升高温度、研磨矿石、适当提高稀硫酸的浓度 （2）使残余的 Fe2+转化为 Fe3+ （3）1.46×10-6 mol•L-1 （4）pH 等于 7.0 时反应速率最快，且 MnCO3 的产率最高 （5）Mn2++2HCO3- = MnCO3↓+CO2↑+H2O （6）过滤、洗涤、干燥。 (NH4)2SO4 学科网(ZXXK.COM) 全国最大的教学资源门户网站！ 北京凤凰学易科技有限公司 版权所有@学科网