专题15工艺流程题.docx

专题15工艺流程题II：2020年高考真题：1.(2020年山东新高考lTEV交庆旷CH交水力79-IV誓5，口力里:01。2，Fe2O3和A12。3)为原料制备高纯镁砂的工艺流程如下：氯化馈溶液氨水II菱镁矿fl轻烧粉T浸出I-A浸出液T沉镁f氢氧化化TAl纯镁砂O废渣氨气泄液已知浸出时产生的废渣中有S2,Fe(OH)3和Al(OH)3。下列说法错误的是A.浸出镁的反应为MgO+2NH4Cl=MgCl2+2NH3T+凡。B.浸出和沉镁的操作均应在较高温度下进行C.流程中可循环使用的物质有NH3、NH4ClD.分离Mg2+与AU+、Fe3+是利用了它们氢氧化物Ksp的不同【答案】B【解析】菱镁矿煨烧后得到轻烧粉，MgCo3转化为MgO,加入氯化镀溶液浸取，浸出的废渣有SiO2、Fe(OH)3、Al(OH)3,同时产生氨气，则此时浸出液中主要含有Mg?+,加入氨水得到Mg(OH)2沉淀，煨烧得到高纯镁砂。A.高温燧烧后Mg元素主要以MgO的形式存在，MgO可以与铁根水解产生的氢离子反应，促进钱根的水解，所以得到氯化镁、氨气和水，化学方程式为MgO+2NH4CI=MgC12÷2NH3+H2O,故A正确；B.一水合氨受热易分解，沉镁时在较高温度下进行会造成一水合氨大量分解，挥发出氨气，降低利用率，故B错误；C.浸出过程产生的氨气可以回收制备氨水，沉镁时氯化镁与氨水反应生成的氯化核又可以利用到浸出过程中，故C正确；D.Fe(OH)3、Al(OH)3的KSP远小于Mg(OH)2的所以当PH达到一定值时Fe3Ap+产生沉淀，而Mg?+不沉淀，从而将其分离，故D正确；故答案为B。2. (2020年新课标I)钿具有广泛用途。黏土机矿中，机以+3、+4、+5价的化合物存在，还包括钾、镁的铝硅酸盐，以及SiO2、Fe3O4O采用以下工艺流程可由黏土钮矿制备NH4VO3。MnO2滤渣滤液滤渣滤渣滤液该工艺条件下，溶液中金属离子开始沉淀和完全沉淀的PH如下表所示：金属离子Fe3+Fe2+Al3+Mn2+开始沉淀PH1.97.03.08.1完全沉淀PH3.29.04.710.1回答下列问题：(1)“酸浸氧化”需要加热，其原因是o“酸浸氧化”中，VO+和VO?+被氧化成VO；,同时还有离子被氧化。写出vo+转化为VOJ反应的离子方程式o(3)“中和沉淀”中，锐水解并沉淀为V2O5xH2O,随滤液可除去金属离子K+、Mg?+、Na+、提供的溶液中金属离子开始沉淀和完全沉淀的pH,此过程中Fe3+部分转化为Fe(OH)3沉淀，部分A产转化为Al(OH)3沉淀，漉液中含有K+、Na+、Mg2Al3Fe3+,Mn2+.SOj,流饼中含V2O5xH26Fe(OH)3、AI(OH)3,滤饼中加入NaOH使pH>13,V2O5xH2O转化为钿酸盐溶解，AI(OH)3转化为NaAlo2,则滤渣的主要成分为Fe(OH)3；滤液中含机酸盐、偏铝酸钠，力口入HCl调pH=8.5,NaAlO2转化为Al(OH)3沉淀而除去；最后向滤液中加入NHQ“沉机”得到NH4VO3o(1)“酸浸氧化”需要加热，其原因是：升高温度，加快酸浸和氧化反应速率(促进氧化完全)：(2)“酸浸氧化”中，钢矿粉中的Fe3O4与硫酸反应生成FeSo4、FeMSOS和水，Mno2具有氧化性，Fe?+具有还原性，则VO+和VO?+被氧化成VO；的同时还有Fe?+被氧化，反应的离子方程式为MnO2+2Fe2+4H+=Mn2+2Fe3+2H2O;Vcr转化为V0；时，钢元素的化合价由+3价升至+5价，ImOIV0+失去2mol电子，MnO2被还原为MM+,Mn元素的化合价由+4价降至+2价,ImoIMn。2得到2mol电子，根据得失电子守恒、原子守恒和电荷守恒，VO,转化为V0；反应的离子方程式为VO+MnO2+2H*=V;+Mn2+H2O;(3)根据分析，“中和沉淀”中，钮水解并沉淀为V2O5XH2O,随滤液可除去金属离子K+、Mg?+、Na+、Mn2+,以及部分的Fe3+、Al3+;(4)根据分析，滤渣的主要成分是Fe(OH)3；(5)“调pH”中有沉淀生成，是NaAlo2与HCl反应生成Al(OH)3沉淀，生成沉淀反应的化学方程式是NaAIO2+HCl+H2O=NaCI+AI(OH)3NaAl(OH)4+HCI=NaCI+Al(OH)3l+H2Oo(6)“沉机”中析出NH4VO3晶体时，需要加入过量NHQ,其原因是：增大N"+离子浓度，利用同离子效应，促进NH4VO3尽可能析出完全。3. (2020年新课标In)某油脂厂废弃的油脂加氢银催化剂主要含金属Ni、AkFe及其氧化物，还有少量其他不溶性物质。采用如下工艺流程回收其中的银制备硫酸银晶体(NiSO7H2):*1IaH落波Kh,so.H粗押液OHM114n漳懈rJ穗般匚11LI-一I-IL-口”市川*化初一破发IWft转化T«|>H-<-.tc_徙国鞭晶体J-JY11I«jIIT第炳丁溶液中金属离子开始沉淀和完全沉淀的PH如下表所示：金属离子Ni2+Al3+Fe3+Fe2+开始沉淀时(C=O.01molL1)的PH7.23.72.27.5沉淀完全时(C=LOXI(TmolLT)的PH8.74.73.29.0回答下列问题：“碱浸''中NaOH的两个作用分别是o为回收金属，用稀硫酸将"滤液''调为中性，生成沉淀。写出该反应的离子方程式O(2)“滤液”中含有的金属离子是o(3)“转化”中可替代H2O2的物质是o若工艺流程改为先“调pH”后“转化”，即NaOH溶液HQ?溶液滤渣"滤液''中可能含有的杂质离子为O(4)利用上述表格数据，计算Ni(OH)2的KSP=(列出计算式)。如果“转化”后的溶液中Ni?+浓度为1.0molL-',贝调pH”应控制的PH范围是。(5)硫酸镇在强碱溶液中用NaCK)氯化，可沉淀出能用作银镉电池正极材料的NioOH。写出该反应的离子方程式O(6)将分离出硫酸银晶体后的母液收集、循环使用，其意义是o【答案】除去油脂、溶解铝及其氧化物AIO2+H+H2O=Al(OHR或Al(OH)4+H+=AI(OHhl+H2O(2) Ni2Fe2Fe3+(3) O2或空气Fe3+(4) 0.01×(1072-14)2或IO-×(1087,4)23.2-6.2(5) 2Ni2+ClO-+4OH-=2NiOOHl+C+H2O(6)提高银回收率【解析】由工艺流程分析可得，向废银催化剂中加入NaoH溶液进行碱浸，可除去油脂，并发生反应2Al+2NaOH+2H2O=2NaAlO2+3H22A2O3÷4NaOH=4NaAlO2+2H2O将Al及其氧化物溶解，得到的滤液含有NaAlo2,滤饼为Ni、Fe及其氧化物和少量其他不溶性杂质，加稀H2SO4酸浸后得到含有Ni?+、Fe2Fe"的滤液，Fe?+经H2O2氧化为Fe?+后，加入NaOH调节PH使Fe?+转化为Fe(OH)3沉淀除去，再控制PH浓缩结晶得到硫酸银的晶体，据此分析解答问题。(1)根据分析可知，向废银催化剂中加入NaOH溶液进行碱浸，可除去油脂，并将Al及其氧化物溶解，滤液中含有NaAlo2(或NaAI(0H)4),加入稀硫酸可发生反应AlO2+H4+H2O=AKOHhlAl(OH)4+H*=AI(OH)31+H2O,故答案为：除去油脂、溶解铝及其氧化物：AIO2+H1+H2O=AI(OH)3ISEAl(OH)4+H=Al(OH)3l+H2O;(2)加入稀硫酸酸浸，Ni、Fe及其氧化物溶解，所以“滤液”中含有的金属离子是Ni2+、Fe2Fe3+,故答案为：Ni2Fe2Fe3*;(3)“转化”在H2O2的作用是将Fe?+氧化为Fe3+,可用O2或空气替代；若将工艺流程改为先“调pH”后“转化”，会使调PH过滤后的溶液中含有Fe?+,则滤液中可能含有转化生成的Fe3+,故答案为：。2或空气：Fe3+;(4)由上述表格可知，Ni?+完全沉淀时的pH=8.7,此时dNi?+)=LOxI0-511)MJ,c(H÷)=1.0×10-8 7moI L1,则 C(OH )=而J=IoXI。出=o87,4，贝IJNi(OH)2 的10"LOxlO-72=l72d4,则 Ni(OH)2/Csp=c(Ni2*).e2(OH)=IO5×(1087,4)"；或者当Ni?+开始沉淀时pH=7.2,此时c(Ni2+)=0.01moIL1,c(H+)=l.0×IO72moIL1,则C(OH)=-c(Hft<JKsp=c(Ni2+)c2(OH)=0.01×(1072,4)2；如果“转化”后的溶液中Ni?+浓度为LOmolL1,为避免银离子沉淀，此时C(OH)=I人PPOIx(IO_L=Io-78mo.L",贝UV7c(Ni2+)V1.0K|014C(H+)=/二八=7777=1。*即pH=62F/+完全沉淀的PH为3.2,因此“调节pH”应控制cOH10的PH范围是3.26.2,故答案为：0.01×(1072,4)2×(1087-14)2；3.2-6.2;(5)由题干信息，硫酸银在强碱中被NaCIO氧化得到NiooH沉淀，即反应中Ni?+被氧化为NiOOH沉淀，ClO-被还原为C，则根据氧化还原得失电子守恒可得离子方程式为2Ni2+ClO+4OH=2NiOOH+C+H2O,故答案为：2Ni2+CICF+4OH=2NiOOHl+C+H2O；(6)分离出硫酸银晶体后的母液中还含有Ni?+,可将其收集、循环使用，从而提高银的回收率,故答案为：提高银的回收率。4. (2020年山东新高考)用软镒矿(主要成分为MnO2,含少量Fe3O4ALO和BaS制备高纯MnCo3的工艺流程如下:已知：Mno2是一种两性氧化物；25°C时相关物质的KSP见下表。物质Fe(OH)2Fe(OH)3Al(OH)3Mn(OH)2Ksp×o-,631x10-38.61x10-32.3×o-,27回答下列问题(1)软镒矿预先粉碎的目的是,MnO2与BaS溶液反应转化为MnO的化学方程式为0(2)保持BaS投料量不变，随MnOz与BaS投料比增大，S的量达到最大值后无明显变化，而Ba(OH)2的量达到最大值后会减小，减小的原因是o(3)滤液I可循环使用，应当将其导入到操作中(填操作单元的名称)。(4)净化时需先加入的试剂X为(填化学式)。再使用氨水调溶液的pH,则PH的理论最小值为(当溶液中某离子浓度G,LOxlOTmOIL时，可认为该离子沉淀完全)。(5)碳化过程中发生反应的离子方程式为o【答案】(1)增大接触面积，充分反应，提高反应速率MnO2+BaS+H2O=Ba(OH)2+MnO+S(2)过量的Mno2消耗了产生的Ba(OH)2(3)蒸发(4)出。24.9(5) Mn2+HCO；+NH3H2O=MnCO3+NH；+H2O【解析】软钵矿粉(主要成分为MnO2,含少量Fe3。4、A2O3)加入硫化钢溶液进行反应，主要发生Mno2+BaS+H2O=Ba(OH)2+MnO+S,过滤得到Ba