1、 1 化学工艺流程试题的突破方略 (建议用时：35 分钟) 1(2019 成都模拟)碲是发展高科技产业、国防与尖端技术不可或缺的原料。 H2TeO3是一种比草酸酸性弱的二元酸，工业上常用铜阳极泥主要成分是碲化亚 铜(Cu2Te)，含少量的 Ag、Au回收碲，其工艺流程如下： 已知：CuC2O4的 Ksp为 2.210 8；离子浓度不大于 1105 mol L1 时，离 子即完全沉淀。 (1)Cu2Te 中 Te 的化合价是_。 (2)滤渣的成分是_，滤液中含有的氧化酸浸时的氧化产物为 _。氧化酸浸时温度过高会使碲的浸出率降低，原因是_ _。 (3)要使 Cu2 完全沉淀，应控制 C 2O2 4
2、的浓度不低于_。 (4)还原反应的离子方程式为_ _。 解析 (2)由于 Ag、Au 与硫酸不反应，故滤渣的主要成分为 Ag 和 Au；铜阳极泥进 行氧化酸浸时发生氧化还原反应：Cu2Te4H2O22H2SO4=2CuSO4H2TeO3 5H2O，其中氧化产物为 H2TeO3和 CuSO4；由于 H2O2高温时会发生分解，使氧 化酸浸不充分，从而造成碲的浸出率降低。(3)根据 Ksp(CuC2O4)c(Cu2 ) c(C2O2 4)，当铜离子完全沉淀时，c(C2O2 4)K spCuC2O4 cCu2 2.210 8 110 5 mol L 1 2.210 3 mol L1。 2 答案 (1)
3、2 (2)Ag、Au H2TeO3、CuSO4 温度过高 H2O2分解增多，使氧化酸浸不充分 (3)2.210 3 mol L1 (4)H2TeO32SO2 3=2SO2 4TeH2O 2(2019 银川模拟)三氧化二钴主要用作颜料、釉料及磁性材料，利用铜钴矿 石制备 Co2O3的工艺流程如图 1： 图 1 已知：铜钴矿石主要含有 CoO(OH)、CoCO3、Cu2(OH)2CO3和 SiO2，其中还 含有一定量的 Fe2O3、MgO 和 CaO 等。 请回答下列问题： (1)“浸泡”过程中可以加快反应速率和提高原料利用率的方法是_ _(写出 2 种即可)。 (2)“浸泡”过程中，加入 Na2
4、SO3溶液的主要作用是_ _。 (3)向“沉铜”后的滤液中加入 NaClO3溶液，写出滤液中的金属离子与 NaClO3反应的离子方程式_ _。 (4)温度、pH 对铜、钴浸出率的影响如图 2、图 3 所示： 图 2 图 3 “浸泡”铜钴矿石的适宜条件为_ _。 图 3 中 pH 增大时铜、 钴浸出率下降的原因可能是_ _。 (5)CoC2O4 2H2O 在 空 气 中 高 温 煅 烧 得 到 Co2O3的 化 学 方 程 式 是 _。 3 解析 往铜钴矿石中加入过量稀硫酸和 Na2SO3溶液， “浸泡”后溶液中含 有 Co2 、Cu2、Fe2、Mg2、Ca2，加入 Na 2SO3溶液主要是将
5、Co3 、Fe3还原 为 Co2 、Fe2，“沉铜”后先加入 NaClO 3将 Fe2 氧化为 Fe3，再加入 Na 2CO3 溶液调节 pH，可以使 Fe3 沉淀，过滤后所得滤液 A 主要含有 Co2、Mg2、Ca2 ，再用 NaF 溶液除去钙离子、镁离子，过滤后，向滤液 B 中加入浓 Na 2CO3溶 液使 Co2 转化为 CoCO 3固体，向 CoCO3固体中先加盐酸，再加草酸铵溶液得到 二水合草酸钴，煅烧后制得 Co2O3。(1)“浸泡”过程中可以加快反应速率和提高 原料利用率的方法有升温、粉碎矿石、适当增加稀硫酸的浓度等。(2)Na2SO3具有 较强的还原性，加过量的 Na2SO3溶
6、液可将 CoO(OH)、Fe2O3分别与硫酸反应得到 的 Co3 和 Fe3还原为 Co2及 Fe2。 (3)由图 1 可知， “沉铜”后加入 NaClO 3溶液 时，Co2 并未被氧化，被氧化的是 Fe2，反应的离子方程式为 ClO 36Fe2 6H =Cl6Fe33H 2O。(4)根据图 2、图 3 可知，“浸泡”铜钴矿石的适宜条 件是温度为 65 75 及 pH 为 0.51.5。图 3 反映的是 pH 变化对铜、钴浸 出率的影响，“浸泡”过程是利用 H 和 CoO(OH)、CoCO 3、Cu2(OH)2CO3发生反 应以浸出金属离子，当 pH 逐渐增大时，H 的浓度减小，铜、钴浸出率降
7、低。 (5)CoC2O4 2H2O 在空气中高温煅烧得到 Co2O3的化学方程式为 4CoC2O4 2H2O 3O2= 高温 2Co2O38CO28H2O。 答案 (1)升温、粉碎矿石、适当增加稀硫酸的浓度等(写出 2 种即可) (2)将 Co3 、Fe3还原为 Co2、Fe2 (3)ClO 36Fe2 6H=Cl6Fe33H 2O (4)温度为 65 75 、pH 为 0.51.5 pH 升高后溶液中 c(H )下降， 溶解 CoO(OH)、 CoCO3、 Cu2(OH)2CO3的能力降低 (5)4CoC2O4 2H2O3O2= 高温 2Co2O38CO28H2O 3(2019 开封模拟)三
8、氧化二钴(Co2O3)常用作制滤光眼镜的添加剂、催化剂 和氧化剂。以含钴废料(主要成分为 CoO、Co2O3，含有少量 MnO2、NiO、Fe3O4 杂质)为原料制备 Co2O3的流程如下： (1)研磨的目的是_ 4 _， 滤 渣的主要成分为_(填化学式)。 (2)酸浸时加入 H2O2的作用有_ _。 不能用盐酸代替硫酸，因为 Co2O3与盐酸反应生成 Cl2，污染环境，该反应 的离子方程式为_ _。 (3)在实验室里，萃取操作要用到的玻璃仪器主要有_。有机相再生利 用时提取出的 Ni2 可用于制备氢镍电池，该电池充电时的总反应为 Ni(OH) 2 M=NiOOHMH，则放电时正极的电极反应式
9、为_ _。 (4)沉钴时发生反应的离子方程式为_ _。 煅烧时发生反应的化学方程式为_ _。 解析 含钴废料的主要成分为 CoO、Co2O3，含有少量 MnO2、NiO、Fe3O4 杂质，研磨可增大固体与液体的接触面积，加硫酸、H2O2进行酸浸能够分离出 MnO2，同时加入的 H2O2能够氧化亚铁离子、还原 Co3 ，酸浸分离出的溶液中含 Ni2 、Fe3、Co2，调 pH 使 Fe3转化为 Fe(OH) 3沉淀而从溶液中分离出来，加萃 取剂萃取，将有机相(含 Ni2 )和水相(含 Co2)分离，向水相中加入碳酸氢铵、氨 水生成 Co2(OH)2CO3，Co2(OH)2CO3经煅烧转化为 Co
10、2O3。 (2)酸浸时，加入了 H2O2，一方面可以将溶液中的 Fe2 氧化为 Fe3，另一方 面可将 Co3 还原为 Co2。 在反应中不能用盐酸代替硫酸， 因为 Co 2O3具有氧化性， 可将 Cl 氧化为 Cl 2而对环境造成污染，其离子方程式为 Co2O36H 2Cl =2Co2 Cl 23H2O。(3)实验室中萃取操作所用的玻璃仪器主要有分液漏斗 和烧杯；电池充电时的总反应为 Ni(OH)2M=NiOOHMH，则放电时总反应 为 NiOOHMH=Ni(OH)2M，放电时正极发生还原反应，其电极反应式为 NiOOHe H 2O=Ni(OH)2OH 。 答案 (1)增大固体与液体的接触面
11、积，加快酸浸速率，提高钴的浸出率 MnO2 (2)还原 Co3 ，氧化 Fe2 Co 2O36H 2Cl=2Co2Cl 23H2O 5 (3)分液漏斗、烧杯 NiOOHe H 2O=Ni(OH)2OH (4)2Co2 HCO 33NH3 H2O=Co2(OH)2CO33NH 4H2O 2Co2(OH)2CO3O2= 高温 2Co2O32CO22H2O 4 (2019 石家庄模拟)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： 已知：常温下
12、，KspFe(OH)310 39 Li 2CO3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
13、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“热水”)进行 洗涤， 判断 Li2CO3已洗涤干净的操作和现象为_ _。 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 2H H 2O=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 2LiFePO4H2O2 4H2SO4=Li2SO4Fe2(SO4)32H3
14、PO42H2O。加入硝酸代替硫酸和 H2O2，硝酸 6 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， pH8 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 pH8； KspFe(OH)3c(Fe3 ) c3(OH)1039，则 c(Fe3)1021 mol L1。(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 2H H 2O=Al(OH)3 (2)2LiFePO4H2O24H2SO4=Li2SO4Fe2(SO4)32H3
15、PO42H2O 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 L1 (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 5(2019 名校联考信息卷)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：.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； .SiCl4极易水解生成硅酸；ZrCl4易
16、溶于水，390 升华； .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)“氯化”过程中，锆英石发生的主要反应的化学方程式为_ _。 “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_ _。 7 (3)“滤液 1”中含有的阴离子除 OH 、Cl外，还有_。 (4)常用的铜抑制剂有 NaCN(氰化钠)，NaCN 可与铜离子反应生成 Cu(CN)2Ksp
17、Cu(CN)2410 10 mol3 L3沉淀。已知盐酸溶解后的溶液中 Cu2 的浓度为 1 mol L1，当溶液中 Cu2浓度不大于 1106 mol L1 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)。 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方程式_ _。 (5)通过“萃取”“反萃取”可以分离铁，富集锆，原理为_ _ _ _ _
18、。 解析 (2)根据已知条件可知，“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 ZrSiO44Cl24CO=ZrCl4SiCl44CO2，此反 应体系为无水体系，SiCl4不水解。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
19、难溶于水的 Zr(OH)4， SiCl4水解生成的 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)1 L Cu2 浓 度为 1 mol L 1 的溶液中 n(Cu2 )1 mol，消耗 2 mol NaCN。c(Cu2)1106 8 mol L 1 时，c(CN ) 410 10 mol3 L3 110 6 mol L1210 2 mol L1，设至少需要 NaCN 溶液的体积为 V L，则 2V2210 2(V1)，解
20、得 V1.02。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 5ClO2OH=2CO2 35Cl N2H2O。(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
21、触面积，缩短“氯化”时间，提高锆英石的转化 率 (2)ZrSiO44Cl24CO=ZrCl4SiCl44CO2 1MPa、390 温度高于 390 ，ZrCl4因升华而逸出 (3)AlO 2、SiO2 3 (4)1.02 2CN 5ClO2OH=2CO2 35Cl N 2H2O (5)“络合”后， Fe3 与 Zr4分别与 NH 4SCN 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 6(2019 湖南四校联考)钼(Mo)是一种重要
22、的过渡金属元素，常见化合价为 6、5、4，金属钼广泛用于冶金、机械制造、电子、照明及一些高科技领域。 钼酸钠(Na2MoO4)是一种无公害型冷却水系统的金属缓蚀剂，也可用于制造生物 碱、油墨、化肥、钼红颜料等。如图是化工生产中制备金属钼和钼酸钠的主要流 程图，已知钼精矿的主要成分为 MoS2，钼酸难溶于水。 (1)MoS2焙烧时反应的化学方程式为_ _； 产生的尾气对环境的主要危害是_，一般可用_ 9 吸收以生产副产品_。 (2)操作 1 中，粗产品中的 MoO3与 Na2CO3溶液充分反应后，生成 Na2MoO4 和另外一种气态物质，该物质的电子式为_。粗产品经过充分碱浸后所得 的碱浸液中部
23、分离子的浓度：c(MoO2 4)0.40 mol L 1，c(SO2 4)0.05 mol L 1。 结晶前应先利用沉淀法除去 SO2 4， 应加入_。 已知： Ksp(BaSO4)1.1 10 10 mol2L2，K sp(BaMoO4)4.0 10 8 mol2L2 (3)首次重结晶得到的母液的主要溶质为_，可以在下次重结晶时重复 使用，但达到一定次数后必须净化处理，原因是_ _。 (4)工业上由 MoO3制备 Mo 粉也常用铝热反应，写出该反应的化学方程式 _ _。 (5)操作 3 在碱性条件下， 将钼精矿加入足量的 NaClO 溶液中， 也可以制备钼 酸钠，可观察到钼精矿逐渐溶解至固体
24、消失。该反应的离子方程式为 _ _。 解析 (1)由流程图知，MoS2在空气中焙烧，Mo 元素被氧化为 MoO3，S 元素被氧化为 SO2，反应的化学方程式为 2MoS27O2= 高温 2MoO34SO2。大气 中的 SO2溶于水易形成酸雨。SO2为酸性气体，可采用碱性吸收剂吸收，如氨水 或石灰乳。(2)结合原子守恒和反应物为 MoO3、Na2CO3，可知气态生成物为 CO2， 其电子式为。结合 BaSO4和 BaMoO4的溶度积及溶液中离子浓 度知，可加入 Ba2除去 SO2 4，结合溶液为碱浸液可知，为不引入杂质离子，可 加入 Ba(OH)2试剂。(3)由流程图分析可知，得到的母液的主要溶
25、质为 Na2MoO4， 但多次重结晶后母液中杂质的浓度增大，需进行净化处理。(4)由氧化铁与 Al 的 铝热反应可知 MoO3与 Al 反应的化学方程式为 2AlMoO3= 高温 MoAl2O3。(5) 操作3在碱性条件下， NaClO溶液将MoS2氧化， 反应的离子方程式为MoS29ClO 6OH=MoO2 42SO2 49Cl 3H2O。 答案 (1)2MoS27O2= 高温 2MoO34SO2 形成酸雨 氨水(或石灰乳) (NH4)2SO4(硫酸铵，化肥)或 CaSO4(石膏，建筑材料) 10 (2) Ba(OH)2 (3)Na2MoO4 使用一定次数后， 母液中杂质的浓度增大， 重结晶会析出杂质， 影响产品纯度 (4)2AlMoO3= 高温 MoAl2O3 (5)MoS29ClO 6OH=MoO2 42SO2 49Cl 3H 2O
