2021高考化学一轮复习 专题突破训练1 化学工艺流程试题的突破方略 新人教版

1专题突破训练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2.2×10－8；离子浓度不大于1×10－5mol·L－1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①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C2O2－4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：Cu2Te＋4H2O2＋2H2SO4===2CuSO4＋H2TeO3＋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)＝Ksp2O4c2＋≥2.2×10－81×10－5mol·L－1＝2.2×10－3mol·L－1。[答案](1)－2(2)Ag、AuH2TeO3、CuSO4温度过高H2O2分解增多，使氧化酸浸不充分(3)2.2×10－3mol·L－1(4)H2TeO3＋2SO2－3===2SO2－4＋Te↓＋H2O22．(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Na2SO3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3①“浸泡”铜钴矿石的适宜条件为_______________________________________________________________________________________________________。②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___________________________________________________________________。[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Na2SO3溶液主要是将Co3＋、Fe3＋还原为Co2＋、Fe2＋，“沉铜”后先加入NaClO3将Fe2＋氧化为Fe3＋，再加入Na2CO3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Na2CO3溶液使Co2＋转化为CoCO3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，3加过量的Na2SO3溶液可将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NaClO3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－3＋6Fe2＋＋6H＋===Cl－＋6Fe3＋＋3H2O。(4)①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0.5～1.5。②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)、CoCO3、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2Co2O3＋8CO2＋8H2O。[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－3＋6Fe2＋＋6H＋===Cl－＋6Fe3＋＋3H2O(4)①温度为65℃～75℃、pH为0.5～1.5②pH升高后溶液中c(H＋)下降，溶解CoO(OH)、CoCO3、Cu2(OH)2CO3的能力降低(5)4CoC2O4·2H2O＋3O2=====高温2Co2O3＋8CO2＋8H2O3．(2019·开封模拟)三氧化二钴(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_____________________________________________________________________________________________________________________，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===NiOOH＋MH，则放电时正极的电极反应式为___________________________________________________________________________________________。(4)沉钴时发生反应的离子方程式为_____________________________________________________________________________________________________。4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Co2O3。(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Co2O3具有氧化性，可将Cl－氧化为Cl2而对环境造成污染，其离子方程式为Co2O3＋6H＋＋2Cl－===2Co2＋＋Cl2↑＋3H2O。(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)2＋M===NiOOH＋MH，则放电时总反应为NiOOH＋MH===Ni(OH)2＋M，放电时正极发生还原反应，其电极反应式为NiOOH＋e－＋H2O===Ni(OH)2＋OH－。[答案](1)增大固体与液体的接触面积，加快酸浸速率，提高钴的浸出率MnO2(2)还原Co3＋，氧化Fe2＋Co2O3＋6H＋＋2Cl－===2Co2＋＋Cl2↑＋3H2O(3)分液漏斗、烧杯NiOOH＋e－＋H2O===Ni(OH)2＋OH－(4)2Co2＋＋HCO－3＋3NH3·H2O===Co2(OH)2CO3↓＋3NH＋4＋H2O2Co2(OH)2CO3＋O2=====高温2Co2O3＋2CO2＋2H2O4．(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：①常温下，Ksp[Fe(OH)3]＝10－39②Li2CO3的溶解度，0℃为1.54g；100℃为0.72g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________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________。5(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：pH3.556.