高考化學(xué)大題逐空突破系列（全國通用）07 ?？碱}空7 工藝流程中加入試劑的作用和循環(huán)物質(zhì)的確定 （附答案解析）

PAGE?？碱}空7工藝流程中加入試劑的作用和循環(huán)物質(zhì)的確定【高考必備知識】1．判斷加入的試劑及分析試劑作用的基本思路(1)看反應(yīng)目的：分析加入試劑后化學(xué)反應(yīng)實(shí)現(xiàn)的目的(2)看試劑性質(zhì)：分析加入試劑本身的性質(zhì)(物質(zhì)類別、所含元素的化合價(jià)、周期表中的位置等)(3)看生成物：分析反應(yīng)前后的物質(zhì)組成的變化(4)看可能信息：綜合利用流程信息和題中設(shè)問提供的信息2．工藝流程中的物質(zhì)確定(1)循環(huán)物質(zhì)的確定(2)副產(chǎn)品的確定(3)濾渣成分的確定①過量的反應(yīng)物②原料中不參與反應(yīng)的物質(zhì)③由原料轉(zhuǎn)化的生成物④由雜質(zhì)轉(zhuǎn)化的沉淀物【題組訓(xùn)練】1．高錳酸鉀生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的廢錳渣(主要成分為MnO2、KOH、MgO和Fe2O3)可用于制備MnSO4晶體，工藝流程如下：“反應(yīng)Ⅱ”中硫鐵礦(FeS2)的作用為______________________________________2．如圖所示，藝流程如下：(1)“除鐵”時需將溶液的pH調(diào)至3左右，加入的化合物X是________(填化學(xué)式)(2)酸浸時H2O2的作用是_____________________________________3．以某冶金工業(yè)產(chǎn)生的廢渣(含Cr2O3、SiO2及少量的Al2O3)為原料，根據(jù)下列流程可制備K2Cr2O7。上述流程中可循環(huán)使用的物質(zhì)是________________4．如圖所示，藝流程如下：“蒸氨沉鋅”工序中，“蒸氨”是將氨及其鹽從固液混合物中蒸出，蒸出物冷凝吸收后得到的碳化氨水可返回________工序循環(huán)使用5．硼酸(H3BO3)是一種重要的化工原料，廣泛應(yīng)用于玻璃、醫(yī)藥、肥料等工業(yè)。一種以硼鎂礦(含Mg2B2O5·H2O、SiO2及少量Fe2O3、Al2O3)為原料生產(chǎn)硼酸及輕質(zhì)氧化鎂的工藝流程如下：在“沉鎂”中生成Mg(OH)2·MgCO3沉淀，母液經(jīng)加熱后可返回________工序循環(huán)使用6．從分金渣(主要成分為AgCl、Ag2S、PbSO4、BaSO4)中獲取高純銀的流程如圖所示：(1)“分銀渣”的主要成分為PbSO4、BaSO4、________(填化學(xué)式)(2)該流程中可循環(huán)使用的物質(zhì)為________7．高純硫酸錳作為合成鎳鈷錳三元正極材料的原料，工業(yè)上可由天然二氧化錳粉與硫化錳礦(還含F(xiàn)e、Al、Mg、Zn、Ni、Si等元素)制備，工藝如圖所示?；卮鹣铝袉栴}：相關(guān)金屬離子[c0(Mn＋)＝0.1mol·L－1]形成氫氧化物沉淀的pH范圍如下：金屬離子Mn2＋Fe2＋Fe3＋Al3＋Mg2＋Zn2＋Ni2＋開始沉淀的pH8.16.31.53.48.96.26.9沉淀完全的pH10.18.32.84.710.98.28.9(1)“氧化”中添加適量的MnO2的作用是______________________________________________(2)“除雜1”的目的是除去Zn2＋和Ni2＋，“濾渣3”的主要成分是______________8．2019年諾貝爾化學(xué)獎頒給了為鋰電池發(fā)展作出突出貢獻(xiàn)的三位科學(xué)家。某廢舊鋰電池正極主要由LiFePO4、鋁箔、炭黑等組成，F(xiàn)e、Li、P具有極高的回收價(jià)值，具體流程如圖過程ⅱ中HCl/H2O2的作用是____________________________________________9．隨著鈷酸鋰電池的普及使用，從廢舊的鈷酸鋰電池中提取鋰、鈷等金屬材料意義重大。下圖是廢舊鈷酸鋰電池材料(主要成分為LiCoO2，含少量鐵、鋁、銅等元素的化合物)回收工藝流程：(1)“拆解”前需進(jìn)行“放電”處理的目的是_____________________________________________________，用食鹽水浸泡是放電的常用方法，浸泡放電過程中產(chǎn)生的氣體主要有________(2)濾液1中加入Na2SO3的主要目的是_______________________；加入NaClO3的主要目的是___________10．某油脂廠廢棄的油脂加氫鎳催化劑主要含金屬Ni、Al、Fe及其氧化物，還有少量其他不溶性物質(zhì)。采用如下工藝流程回收其中的鎳制備硫酸鎳晶體(NiSO4·7H2O)：溶液中金屬離子開始沉淀和完全沉淀的pH如表所示：金屬離子Ni2＋Al3＋Fe3＋Fe2＋開始沉淀時(c＝0.01mol·L－1)的pH7.23.72.27.5沉淀完全時(c＝1.0×10－5mol·L－1)的pH8.74.73.29.0回答下列問題：(1)“濾液②”中含有的金屬離子是________(2)“轉(zhuǎn)化”中可替代H2O2的物質(zhì)是________，若工藝流程改為先“調(diào)pH”后“轉(zhuǎn)化”，即“濾液③”中可能含有的雜質(zhì)離子為________(3)將分離出硫酸鎳晶體后的母液收集、循環(huán)使用，其意義是_______________________________11．二氧化鈰(CeO2)是一種重要的稀土化合物。以氟碳鈰礦(主要含CeCO3F)為原料制備CeO2的一種工藝流程如圖：已知：i.Ce4＋能與F－結(jié)合成[CeFx](4－x)＋，也能與SOeq\o\al(2－,4)結(jié)合成[CeSO4]2＋；ii.在硫酸體系中Ce4＋能被萃取劑[(HA)2]萃取，而Ce3＋不能iii.常溫下，Ce2(CO3)3飽和溶液濃度為1.0×10－6mol/L，請回答下列問題：(1)“萃取”時存在反應(yīng)：Ce4＋＋n(HA)2Ce(H2n－4A2n)＋4H＋，萃取后水層中還存在的含鈰元素的微粒主要是________，經(jīng)處理后可循環(huán)使用(2)“反萃取”中加H2O2的主要反應(yīng)離子方程式為______________________________________________，在“反萃取”后所得水層中加入1.0mol/L的NH4HCO3溶液，產(chǎn)生Ce2(CO3)3沉淀，當(dāng)Ce3＋沉淀完全時[c(Ce3＋)＝1×10－5mol/L]，溶液中c(COeq\o\al(2－,3))約為________12．工業(yè)利用硼礦石(2MgO·B2O3)制備單質(zhì)B并聯(lián)產(chǎn)輕質(zhì)MgO的流程如下：硼酸(H3BO3)的溶解度溫度/℃01020304080溶解度/g2.773.654.876.778.9023.54操作1是____________________________，整個流程中可循環(huán)利用的物質(zhì)是________13．輕質(zhì)碳酸鈣(CaCO3)是一種重要的化工產(chǎn)品，廣泛應(yīng)用于油漆、塑料、橡膠和造紙等工業(yè)。一種以低品位石灰石(含CaCO3、MnCO3、Fe2O3及Al2O3)為原料生產(chǎn)高純度輕質(zhì)碳酸鈣的循環(huán)工藝流程如圖：回答下列問題：(1)氣體A為________，濾渣的主要成分是____________________(2)“沉鈣”過程中發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式為_________________________________(3)“系列操作”包含有：____________________(4)氧化鎂可以在尾液處理中循環(huán)使用，______和________可循環(huán)使用于石灰石制備輕質(zhì)碳酸鈣的過程中。14．氧化鋇廣泛用于玻璃、陶瓷工業(yè)，是制取過氧化鋇和鋇鹽的原料。一種利用鋇泥[含BaCO3、BaSO3、Ba(FeO2)2等]制取氧化鋇的綠色工藝流程如下：回答下列問題：(1)酸溶時，Ba(FeO2)2與稀硝酸反應(yīng)的化學(xué)方程式為___________________________(2)產(chǎn)生濾渣1反應(yīng)的離子方程式是_________________________________________(3)操作Ⅰ調(diào)pH＝4～5的目的是__________________________________________(4)過濾3所得母液應(yīng)返回________工序循環(huán)使用?！境？碱}空7工藝流程中加入試劑的作用和循環(huán)物質(zhì)的確定】答案1．將MnO2還原為Mn2＋2．(1)NaOH(2)將Co2O3還原為Co2＋3．CO2和Na2CO34．浸取5．溶浸6．(1)S(2)鹽酸解析：分金渣中加入氯化鐵進(jìn)行“預(yù)處理”，氯化鐵具有氧化性，能與硫化銀發(fā)生氧化還原反應(yīng)生成氯化亞鐵、單質(zhì)硫、AgCl；“分銀”時，加入亞硫酸鈉，AgCl與Na2SO3反應(yīng)生成Ag(SO3)eq\o\al(3－,2)，而PbSO4、BaSO4及“預(yù)處理”時生成的單質(zhì)S不溶于水，則分銀渣為PbSO4、BaSO4、單質(zhì)S；“沉銀”時加入鹽酸，使Ag(SO3)eq\o\al(3－,2)生成氯化銀沉淀；“還原”時氯化銀與甲醛反應(yīng)生成甲酸、單質(zhì)銀和氯化氫。7．(1)將Fe2＋氧化為Fe3＋(2)NiS和ZnS8．溶解LiFePO4，將Fe2＋氧化為Fe3＋解析：加入鹽酸，可溶解LiFePO4，過氧化氫具有強(qiáng)氧化性，與亞鐵離子發(fā)生2Fe2＋＋H2O2＋2H＋=2Fe3＋＋2H2O，將Fe2＋氧化為Fe3＋，便于分離除去。9．(1)防止在電池拆解過程中發(fā)生短路引起火災(zāi)及操作人員觸電H2、Cl2(2)將Co3＋還原為Co2＋將Fe2＋氧化為Fe3＋解析：(1)電池在拆解過程中容易發(fā)生短路引起火災(zāi)或?qū)е虏僮魅藛T觸電，則拆解前必須進(jìn)行放電處理；用食鹽水浸泡放電過程實(shí)際是電解食鹽水的過程，電解時，氯離子在陽極失去電子發(fā)生氧化反應(yīng)生成氯氣，水電離出的氫離子在陰極得到電子發(fā)生還原反應(yīng)生成氫氣。(2)Co3＋具有氧化性，向?yàn)V液1中加入具有還原性的Na2SO3，能將Co3＋還原為Co2＋；亞鐵離轉(zhuǎn)化為氫氧化鐵沉淀。10．(1)Ni2＋、Fe2＋、Fe3＋(2)O2或空氣Fe3＋(3)提高鎳回收率11．(1)[CeSO4]2＋、Ce4＋(2)2Ce4＋＋H2O2=2Ce3＋＋O2↑＋2H＋1×10－6mol/L12．蒸發(fā)濃縮、冷卻結(jié)晶、過濾CO213．(1)CO2Fe(OH)3、Al(OH)3、Mn(OH)2(2)CaCl2＋(NH4)2CO3=CaCO3↓＋2NH4Cl(3)加熱蒸發(fā)、煅燒(4)HClNH3解析：(1)低品位石灰石(含CaCO3、MnCO3、Fe2O3及Al2O3)用鹽酸酸溶，CaCO3、MnCO3、Fe2O3及Al2O3分別與鹽酸發(fā)生復(fù)分解反應(yīng)，離子方程式為CaCO3＋2H＋=H2O＋CO2↑＋Ca2＋，MnCO3＋2H＋=H2O＋CO2↑＋Mn2＋，F(xiàn)e2O3＋6H＋=2Fe3＋＋3H2O，Al2O3＋6H＋=2Al3＋＋3H2O，所以氣體A為CO2，向粗制的氯化鈣溶液中通入氨氣，除去Fe3＋、Al3＋、Mn2＋，過濾得到濾渣的主要成分是Fe(OH)3、Al(OH)3、Mn(OH)2。(2)氣體A為CO2，用水吸收氨氣和二氧化碳生成碳酸銨，“沉鈣”過程中氯化鈣與碳酸銨發(fā)生復(fù)分解反應(yīng)：CaCl2＋(NH4)2CO3=CaCO3↓＋2NH4Cl得到碳酸鈣沉淀和氯化銨。(3)鎂的氯化物在溶液中水解生成氫氧化鎂和HCl，加熱時HCl揮發(fā)促進(jìn)水解，氣體C為氯化氫，最終生成氫氧化鎂，焙燒得MgO，“系列操作”包含有加熱蒸發(fā)、煅燒。(4)氯化鎂加熱蒸發(fā)，水解生成氫氧化鎂和HCl，氣體C為氯化氫，溶于水為鹽酸，可用于溶解低品位石灰石，氯化銨中加入氧化鎂并加熱，反應(yīng)生成氯化鎂、氨氣和水；向粗制的氯化鈣溶液中通入氨氣，除去Fe3＋、Al3＋、Mn2＋，所以HCl、NH3可循環(huán)使用于石灰石制備輕質(zhì)碳酸鈣的過程中。14．(1)Ba(FeO2)2＋8HNO3=Ba(NO3)2＋2Fe(NO3)3＋4H2O(2)3BaSO3＋2H＋＋2NOeq\o\al(－,3)=3B