非選擇題突破3　化工流程的綜合分析（2） 高三化學(xué)二輪復(fù)習(xí)

非選擇題突破3化工流程的綜合分析1.(2024·湖北七市調(diào)研)硒和碲是重要的稀散元素，都可以作為半導(dǎo)體材料。一種從碲堿渣(碲和硒的含量較高，還含有少量Cu、Pb等元素)中分離硒回收碲的工藝流程如圖所示：已知：①水浸液的主要成分為Na2TeO3、Na2SeO3及少量可溶性的銅、鉛化合物等。②TeO2為兩性氧化物，微溶于水。③亞硒酸為二元弱酸，Ka1＝2.7×10－3，Ka2＝2.5×10－8?；卮鹣铝袉栴}：(1)硒與氧同族，基態(tài)Se原子價(jià)電子排布式為

4s24p4

。解析：(1)基態(tài)硒是第四周期ⅥA族元素，原子序數(shù)為34，基態(tài)硒原子的價(jià)電子排布式為4s24p4。4s24p4(2)“除雜渣”的主要成分為

CuS、PbS

。解析：(2)由已知①可知水浸液中含有可溶性的銅、鉛化合物，加入NaHS除雜，得到“除雜渣”，即產(chǎn)生的難溶性的硫化物，其主要成分為CuS、PbS。CuS、PbS(3)“中和”時(shí)控制pH為4～5，生成TeO2沉淀，若硫酸過量，將導(dǎo)致Te的回收率下降的原因是

TeO2為兩性氧化物，會(huì)與過量的硫酸反應(yīng)進(jìn)入

中和液中導(dǎo)致碲元失

。解析：(3)“中和”時(shí)控制pH為4～5，生成TeO2沉淀，由題給已知信息“TeO2為兩性氧化物”可知，若硫酸過量，會(huì)與TeO2反應(yīng)，使碲元素進(jìn)入中和液中導(dǎo)致碲元素?fù)p失，導(dǎo)致Te的回收率下降。TeO2為兩性氧化物，會(huì)與過量的硫酸反應(yīng)進(jìn)入中和液中導(dǎo)致碲元素?fù)p失

6.75×10－7

(6)碘量法測定“粗硒”中硒的含量，過程如下：

①判斷滴定至終點(diǎn)的方法是

滴入最后半滴Na2S2O3標(biāo)準(zhǔn)溶液，溶液藍(lán)色消失，且半分鐘內(nèi)不變色

。②該粗硒的純度為

98.75％

。滴入最后半滴Na2S2O3標(biāo)準(zhǔn)溶液，溶液藍(lán)色消失，且半分鐘內(nèi)不變色98.75％

2.(2024·大連雙基)二氧化鈦(TiO2)俗稱鈦白，是一種重要的白色無機(jī)顏料，從高鈦渣(主要成分為TiO2、Ti3O5、FeO、Fe2O3、Al2O3、SiO2)中制備TiO2的一種清潔生產(chǎn)工藝流程如圖所示：已知：①“熔鹽反應(yīng)”后Ti元素以Na2TiO3存在，Na2TiO3不溶于水，可與鹽酸反應(yīng)，產(chǎn)物為TiO2＋。②一定條件下，一些金屬離子開始沉淀和完全沉淀的pH如表所示：離子Fe2＋Fe3＋TiO2＋開始沉淀的pH7.01.90.3完全沉淀的pH9.03.22.0回答下列問題：(1)鈦的基態(tài)原子的價(jià)層電子的軌道表示式為

。解析：(1)鈦是22號(hào)元素，基態(tài)原子的價(jià)層電子軌道表示式為。

6Na2TiO3＋6H2O(3)“除雜”過程中除去的雜質(zhì)為Na[Al(OH)4]和

Na2SiO3

。

(5)“萃取”主要目的是除去某金屬離子，該離子為

Fe3＋

。Na2SiO3

2H2OFe3＋(6)可用鋁還原－硫酸鐵銨滴定法測定TiO2的質(zhì)量分?jǐn)?shù)：將0.200

0

g樣品溶解在含有硫酸銨的硫酸中，一定條件下，加入鋁將Ti4＋完全還原為Ti3＋，以KSCN溶液作為指示劑，用0.100

0

mol/L

NH4Fe(SO4)2標(biāo)準(zhǔn)溶液滴定(Ti3＋轉(zhuǎn)化為Ti4＋)，平行滴定三次，消耗NH4Fe(SO4)2標(biāo)準(zhǔn)溶液體積平均為24.00

mL。①判斷滴定終點(diǎn)的依據(jù)是

滴入最后半滴NH4Fe(SO4)2標(biāo)準(zhǔn)溶液，錐形瓶內(nèi)溶液變成紅色，且半分鐘不變色

。②TiO2的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為

96.0

％(保留三位有效數(shù)字)。

滴入最后半滴NH4Fe(SO4)2標(biāo)準(zhǔn)溶液，錐形瓶內(nèi)溶液變成紅色，且半分鐘不變色96.03.(2024·廣州綜合一)對(duì)廢舊鋰離子電池正極材料(主要成分為LiCoO2，還含有少量Al、Fe、Mn、Ni等元素)進(jìn)行回收可有效利用金屬資源。一種回收利用工藝流程如下：②常溫下，部分氫氧化物的Ksp如表：氫氧化物Co(OH)2Co(OH)3Al(OH)3Fe(OH)3Ksp3.0×10－151.6×10－441.3×10－332.8×10－39已知：①常溫下，丁二酮肟是白色晶體，不溶于水，可溶于乙醇等有機(jī)溶劑?；卮鹣铝袉栴}：

8∶1

7

(4)“沉鎳”中丁二酮肟與[Ni(NH3)6]2＋反應(yīng)生成丁二酮肟鎳的過程可表示為：從濾渣3中分離出丁二酮肟固體的方法是

加鹽酸、過濾

。4Co2＋＋20NH3·H2O2＋

加鹽酸、過濾解析：(4)由題意分析可知，從濾渣3中分離出丁二酮肟固體的操作為向丁二酮肟鎳中加入鹽酸，充分反應(yīng)后過濾得到丁二酮肟固體和NiCl2溶液。(5)“鋰鈷分離”可產(chǎn)生能重復(fù)利用的物質(zhì)是

氨水

。解析：(5)由題意分析可知，“鋰鈷分離”中產(chǎn)生的能重復(fù)利用的物質(zhì)是氨水。

氨水6

4.(2024·江南十校聯(lián)考)以釩礦石為原料制備化工產(chǎn)品V2O5的一種工藝流程如下：

ⅱ.P204對(duì)四價(jià)釩(VO2＋)具有高選擇性，萃取Fe3＋而不萃取Fe2＋。ⅲ.多釩酸銨微溶于冷水，易溶于熱水。ⅳ.該工藝條件下，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Fe3＋Fe2＋Ca2＋Mn2＋開始沉淀pH1.97.011.98.1完全沉淀pH3.29.013.910.1

3d64s2

解析：(1)Fe是26號(hào)元素，價(jià)電子排布式為3d64s2。

(3)釩的浸出率與焙燒溫度、硫酸加入量的關(guān)系如圖甲、圖乙所示。指出適宜的工藝條件為

820℃、6.5％(數(shù)值接近即可)

。使用冰水洗滌多釩酸銨的目的是

洗去沉淀表面的離子并減少損失

。

820℃、6.5％(數(shù)值接近即可)洗去沉淀表面的離子并減少損失解析：(3)由圖甲知釩的浸出率最高時(shí)對(duì)應(yīng)的焙燒溫度為820

℃左右、硫酸加入量為6.5％左右。過濾后沉淀表面附著有濾液，由于多釩酸銨微溶于冷水，易溶于熱水，用冰水洗滌可減少損失。(4)流程中可循環(huán)使用的物質(zhì)有

NH3、有機(jī)溶劑P204

。NH3、有機(jī)溶劑P204解析：(4)多釩酸銨在煅燒時(shí)釋放出氨氣，有機(jī)溶劑P204在反萃取時(shí)被分離出來，NH3、P204可循環(huán)利用。(5)萃取后的“水相”中含有豐富的金屬資源，經(jīng)三道工序可回收MnSO4溶液。請(qǐng)根據(jù)題給信息，參照上述工藝流程，選用括號(hào)中所給試劑，將下列工藝流程剩余兩步工序補(bǔ)充完整(可選試劑：H2O2、稀H2SO4、MnO、MnO2、Na2CO3)。解析：(5)萃取后的水相中含有Fe2＋、Mn2＋、少量的Ca2＋，加入NaF將Ca2＋沉淀除去后，用雙氧水在酸性條件下將Fe2＋全部氧化成Fe3＋，為了避免引入雜質(zhì)，可用MnO調(diào)節(jié)溶液的pH至3.2～8.1除去Fe3＋。(6)已知常溫下MnF2、CaF2的Ksp分別為5.0×10－3、2.0×10－10，若上述水相“沉鈣”后c(Ca2＋)＝10－7

mol/L，理論上c(Mn2＋)不超過

2.5

mol/L。2.5

5.(2024·南平三模)以某四氯化鈦精制廠的尾渣(主要含F(xiàn)eV2O4、Fe2O3、NaCl及少量的TiO2、Fe2SiO4等)為原料制備V2O5的工藝流程如下：已知：①＋5價(jià)釩在溶液中的主要存在形式如圖所示②25

℃時(shí)，Kb(NH3·H2O)＝1.8×10－5；Ksp(NH4VO3)＝1.8×10－3；Ksp(MnC2O4)＝1.9×10－13(1)“水洗”的目的為

除去尾渣中的NaCl

?！八础焙汀八峤焙缶捎脺p壓過濾，與常壓過濾相比，其優(yōu)點(diǎn)為

加快過濾速度，得到較干燥的沉淀

。解析：(1)用去離子水“水洗”時(shí)可除去尾渣中的可溶性物質(zhì)(NaCl)，減壓過濾是利用循環(huán)水真空泵使吸濾瓶內(nèi)減壓，由于瓶內(nèi)與布氏漏斗液面上形成壓強(qiáng)差，因而加快了過濾速度；固液分離較徹底，得到較干燥的沉淀。(2)“焙燒”的目的是將FeV2O4轉(zhuǎn)化為Fe2O3和可溶于水的MnV2O7，以利于“酸浸”時(shí)釩浸出。

除去尾渣中的NaCl加快過濾速度，得到較干燥的沉淀

8CO2②釩的浸出率與焙燒溫度、錳釩比的關(guān)系如圖所示?！氨簾钡淖罴褱囟群湾i釩比分別為

850℃

、

2.0

，溫度不宜過低的可能原因?yàn)?/p>

焙燒溫度過低，反應(yīng)速率慢，生成Mn2V2O7量少(或焙燒溫度過低，不能充分轉(zhuǎn)化為Mn2V2O7；或Mn2V2O7量少)

。850℃2.0焙燒溫度過低，反應(yīng)速率慢，生成Mn2V2O7量少(或焙燒溫度過低，不能充分轉(zhuǎn)化為Mn2V2O7；或Mn2V2O7量少)

98

3d34s2

12

6.(2024·長沙調(diào)研)磷酸亞鐵鋰(LiFePO4)是重要的鋰電池正極材料，一種利用硫酸法生產(chǎn)鈦白粉過程的副產(chǎn)物硫酸亞鐵(含鈦、銅、錳、鉛、鋅、鈣、鎂等雜質(zhì)離子)制備磷酸亞鐵鋰的生產(chǎn)流程如圖。常溫下各種硫化物溶度積常數(shù)如下：物質(zhì)FeSMnSCuSPbSZnSKsp6.3×10－182.5×10－131.3×10－363.4×10－281.6×10－24解析：向副產(chǎn)物硫酸亞鐵中加入水和硫化鈉溶液，Cu2＋、Pb2＋、Zn2＋轉(zhuǎn)化為硫化物沉淀，濾液1中加入磷酸酸化，鈦離子轉(zhuǎn)化為TiO2沉淀，過濾后向?yàn)V液2中加入磷酸、雙氧水和NaOH溶液，將Fe2＋轉(zhuǎn)化為FePO4·2H2O沉淀，向沉淀中加入碳酸鋰和聚丙烯研磨，得到磷酸亞鐵鋰。回答下列問題：(1)為提高硫酸亞鐵浸取速率，可以采取的措施是

適當(dāng)提高浸取溫度或攪拌

(答一點(diǎn)即可)。解析：(1)提高副產(chǎn)物硫酸亞鐵浸取速率，即增大反應(yīng)速率，可從影響反應(yīng)速率的因素角度考慮，即增大濃度、升高溫度、增大接觸面積等，可選擇適當(dāng)提高浸取溫度或攪拌；(2)基態(tài)亞鐵離子的電子排布式為

1s22s22p63s23p63d6

。解析：(2)基態(tài)Fe原子核外電子排布為1s22s22p63s23p63d64s2，失去2個(gè)電子形成亞鐵離子，故Fe2＋的電子排布式為1s22s22p63s23p63d6；適當(dāng)提高浸取溫度或攪拌1s22s22p63s23p63d6(3)磷元素可以形成多種含氧酸，亞磷酸(H3PO3)結(jié)構(gòu)如圖所示，則亞磷酸屬于

二

元酸。解析：(3)由結(jié)構(gòu)可知，亞磷酸分子中含2個(gè)－OH，可以電離出2個(gè)氫離子，故為二元酸；(4)在濾液2中加入磷酸需控制n(FeSO4)∶n(H3PO4)＝1∶3.5，其目的是①磷酸根過量，可以減少鐵的其他形式的沉淀，提高FePO4的純度；②

使溶液顯酸性，抑制鐵離子水解

。二使溶液顯酸性