2021年高考化学工艺流程与元素化合物解答题专练(十)原卷版

卷版

1．三氧化二钴（Co2O3）主要用作颜料、釉料、磁性材料、催化剂和氧化剂等。以含钴废料（主要成分为Co2O3，含有少量MnO2、NiO、Fe3O4）为原料制备Co2O3的流程如下图所示：

已知：

Ⅰ.“酸浸”后的浸出液中含的阳离子有H+、Co2+、Fe3+、Ni2+等。 Ⅰ.部分阳离子以氢氧化物形式沉淀时溶液的pH如下表：

沉淀物 Fe(OH)3 Co(OH)2 Ni(OH)2 完全沉淀时的pH 3.7 9.0 9.2 回答下列问题：

（1）“酸浸”含钴废料的温度不宜过高，原因是_____________。

（2） “酸浸”时发生的主要反应是___________________（写离子方程式）。 （3）某萃取剂对金属离子的萃取率与溶液pH的关系如图所示：

使用该萃取剂时应控制的pH约为____________，理由是_____________。 （4）写出高温煅烧时发生的化学反应方程式___________。

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（5）操作1得到的副产品是__________（填名称）；

已知该物质的溶液加热到100Ⅰ时会变质，该物质的溶解度见下表： 湿度 溶解度

操作1是________（填字母）。

a．蒸发结晶 b．降温结晶 c．减压蒸发结晶

（6）有机相提取的Ni2+再生时可用于制备镍氢电池，该电池充电时的总反应为Ni(OH)2+M=NiOOH+MH，则放电时负极的电极反应式为_________________。

2．随着钴酸锂电池的普及使用，从废旧的钴酸锂电池中提取锂、钴等金属材料意义重大。如图是废旧钻酸锂(LiCoO2)(含少量铁、铝、铜等元素的化合物)回收工艺流程：

0Ⅰ 70.6 10Ⅰ 73.0 20Ⅰ 75.4 30Ⅰ 78.0 40Ⅰ 81.0 50Ⅰ 84.5 60Ⅰ 88.0

（1）“拆解”前需进入“放电”处理的目的是__；用食盐水浸泡是放电的常用方法，浸泡放电过程中产生的气体主要有__。

（2）上述流程中将CoO2-转化为Co3+的离子方程式为__。

（3）滤液1中加入Na2SO3的主要目的是__；加入NaClO3的主要目的是__。

（4）“沉钴”过程中，(NH4)2C2O4的加入量(图a)、沉淀反应的温度(图b)与钴的沉淀率关系如图所示：

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根据图分析：沉钴时应控制n(C2O42-)：n(Co2+)比为__，温度控制在__Ⅰ左右。

3．无水氯化锰MnCl2在电子技术和精细化工领域有重要应用。一种由粗锰粉(主要杂质为Fe、Ni、Pb等金属单质)制备无水氯化锰的工艺如下(部分操作和条件略)。

I．向粗锰粉中加入盐酸，控制溶液的pH约为5，测定离子的初始浓度。静置一段时间后锰粉仍略有剩余，过滤；

II．向I的滤液中加入一定量盐酸，再加入H2O2溶液，充分反应后加入MnCO3固体调节溶液的pH约为5，过滤；

III．向II的滤液中通入H2S气体，待充分反应后加热一段时间，冷却后过滤； IV．浓缩、结晶、过滤、洗涤、脱水得到无水MnCl2。 各步骤中对杂质离子的去除情况 初始浓度/mg·L–1 步骤I后/ mg·L–1 步骤II后/ mg·L–1 步骤III后/ mg·L–1 Fe2+ 21.02 12.85 0.25 0.10(达标) Ni2+ 4.95 3.80 3.76 3.19(未达标) Pb2+ 5.86 3.39 3.38 0.12(达标) 已知：金属活动性Mn＞Fe＞Ni＞Pb

（1）锰和盐酸反应的化学方程式是_______。 （2）步骤I中：

①Fe2+浓度降低，滤渣中存在FeOH3。结合离子方程式解释原因：_______。

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②Pb2+浓度降低，分析步骤I中发生的反应为：Pb + 2H+ = Pb2+ + H2↑、______。 （3）步骤II中：

①H2O2酸性溶液的作用：_______。

②结合离子方程式说明MnCO3的作用： _______。

（4）步骤III通入H2S后， Ni2+不达标而Pb2+达标。推测溶解度：PbS_____NiS（填“>”或“<”）。

（5）测定无水MnCl2的含量：将a g 样品溶于一定量硫酸和磷酸的混合溶液中，加入稍过量NH4NO3，使Mn2+氧化为Mn3+。待充分反应后持续加热一段时间，冷却后用b mol/L

3+硫酸亚铁铵（已知：滴定过程中发NH42FeSO42滴定Mn，消耗c mL 硫酸亚铁铵。

生的反应为：Fe2+ + Mn3+ = Fe3+ + Mn2+）

①样品中MnCl2的质量分数是_____（已知：MnCl2的摩尔质量是126 g·mol-1）。

②“持续加热”的目的是使过量的NH4NO3分解。若不加热，测定结果会______（填“偏高”、“偏低”或“无影响”）。

4．以炼锌厂的烟道灰（主要成分为ZnO，另含少量Fe2O3、CuO、SiO2、MnO等）为原料可生产草酸锌晶体（ZnC2O4⋅2H2O）

已知：常温下Ksp[Fe（OH）3]＝2.6×10-39， Ksp[Cu（OH）2]＝2.2×10-20。 请问答下列问题：

（1）为了提高“酸浸”时锌元素的浸出率，可以采取的措施有：_________、________（填写2条）。

（2）“除锰”反应后，溶液的pH__________（填“增大”“减小”或“不变”）。

（3）常温下“除铁”反应中，加入ZnCO3可调节溶液的pH，使得Fe3+和部分Cu2+被除去，当两种沉淀共存且溶液的pH＝8时，c（Cu2+）/ c（ Fe3+）＝________________ 。 （4）“除铜”反应的离子方程式为________。

（5）若“沉淀”过程中采用Na2C2O4代替（NH4）2C2O4生产草酸锌晶体，应该在搅拌下，将

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Na2C2O4溶液缓慢加入ZnCl2溶液中，如果顺序颠倒，会产生的不良后果是__________。 （6）将草酸锌晶体加热分解可得到一种纳米材料。加热过程中固体残留率（剩余固体的质量/原始固体的质量×100%）随温度的变化如图所示，则A、B点固体的化学式分别为____、___________。

5．纯橄岩为含镁的硅酸盐矿物，并含有MnO、Fe2O3、FeO、SiO2和一些有机物等杂质。工业上利用纯橄岩制备一水硫酸镁(MgSO4·H2O)的工艺流程如下：

（1）浸出时温度控制在90Ⅰ~100Ⅰ之间，并且要连续搅拌2小时的目的是___________。 （2）上述流程中多次用到了过滤操作，实验室过滤时需要用到的玻璃仪器是玻璃棒、烧杯和________________。

（3）向过滤Ⅰ的滤液中加入NaClO溶液，将溶液中的Mn2+氧化成MnO2，反应的离子方程式为________________________________。

（4）滤渣Ⅰ中主要成分为________________（填化学式）。

（5）检验过滤Ⅰ后的滤液中是否含有Fe3+的实验操作方法是________________________（6）已知硫酸镁的溶解度随温度变化的曲线如下图，且溶液的沸点随压强增大而升高。为了从滤液中充分回收MgSO4·H2O，采取将滤液蒸发浓缩、加压升温结晶的方法，采取加压升温结晶的原因是________________________________。

。

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6．银精矿主要含有 Ag2S（杂质是铜、锌、锡和铅的硫化物），工业上利用银精矿制取贵金 属银，流程图如下图所示。已知“ 氯化焙烧” 能把硫化物转化为氯化物，请回答下列问题：

（1）“ 氯化焙烧” 的温度控制在 650～670Ⅰ，如果温度过高则对焙烧不利，产率会降低，原因是 ______。

（2）水洗后的滤液中溶质有盐酸盐和大量钠盐，取少量滤液加入盐酸酸化，再滴入氯化钡溶液有白色沉淀生成，此钠盐为_____（填化学式）。 （3）氨浸时发生的化学反应方程式为________。 （4）“ 沉银” 是用 N2H4还原银的化合物。 ①N2H4的电子式是_______。

②理论上，1molN2H4完全反应所得到的固体质量是______g。

______工序中循环使用。 ③向所得母液中加入烧碱，得到的两种物质可分别返回________ 、（5）助熔剂 Na2CO3和 Na2B4O7有两个作用：一是降低了银的熔点，减少能耗；二是____。利用________的方法可以进一步直接精炼银锭。

7．软锰矿的主要成分为MnO2，还含有SiO2、Al2O3、Fe2O3、FeO等杂质。软锰矿经过综合利用，可制备碳酸锰、氧化铝及绿矾（ FeSO4•7H2O），其制备过程如图：

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部分物质的Ksp如表：

回答下列问题：

（1）操作I中需要的仪器有______（填字母序号）。 a．蒸发皿 b．酒精灯c．漏斗 d．玻璃棒 e．烧杯 （2）操作Ⅰ中反应的离子方程式为______。

（3）操作Ⅰ中也可用NaHCO3与MnSO4溶液反应制备碳酸锰，其反应的离子方程式为______。（4）操作Ⅰ中加入适量Fe的目的是______；当调节pH=______时（结果保留整数），可确定Al（OH）3完全沉淀。（已知：完全沉淀后，溶液中离子浓度不高于10-5mol•L-1） （5）操作Ⅰ中一般要加入稀硫酸，目的是______，然后______、冷却结晶、______、洗涤、干燥。

8．某实验室以含镍废料(主要成分为NiO，还含有少量 FeO、Fe2O3、CoO、BaO 和SiO2)为原料制备NixOy 和碳酸钴(CoCO3)的工艺流程如图：

已知有关氢氧化物开始沉淀和沉淀完全的 pH 如表： 氢氧化物 Fe(OH)3 Fe(OH)2 Co(OH)2 Ni(OH)2

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开始沉淀的 pH 1.5 沉淀完全的 pH 3.7

请回答以下问题：

6.5 9.7 7.2 9.4 7.7 9.2 （1）“滤渣Ⅰ”主要成分为(填化学式)_____。 （2）“氧化”时(加入 NaClO3)的离子方程式为_____。

（3）加入 Na2CO3 来“调 pH”的目的是生成黄钠铁钒沉淀而除去铁，也可通过加入MO(对应的金属氧化物)来调节 pH 将铁除去，则 pH 控制的范围为_____。

（4）在实验室萃取操作应该在_____中完成(填仪器名称)，向水相中加入NaHCO3 时的离子方程式为_________。

_____，_________，（5）从 NiSO4 溶液获得NiSO4·6H2O 晶体的操作依次是：过滤，洗涤，干燥。“煅烧”时剩余固体质量与温度变化曲线如图，该曲线中 B 段所表示氧化物的名称为_____。

9．LiCoO2（钴酸锂）是锂离子电池的正极材料。以某海水为原料制备钴酸锂的一种流程如下：

已知如下信息：

①该海水中含浓度较大的LiCl，含少量MgCl2、CaCl2、MnCl2等。 ②碳酸锂的溶解度与温度关系如图所示：

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③常温下，几种难溶物质的溶度积数据如下： 物质 Li2CO3 Ksp MgCO3 CaCO3 MnCO3 Mg(OH)2 2.5×102 6.8×106 2.8×109 2.3×1011 6.0×1010 请回答下列问题：

（1）LiCoO2中钴的化合价为________。滤渣1主要成分有MgCO3、Mg(OH)2、CaCO3和__________（填化学式）。

（2）调节pH=5的目的是__________。

（3）“沉锂”包括过滤、洗涤等，宜用_________（填“热水”或“冷水”）洗涤Li2CO3。加入纯碱的量与锂回收率的关系如表所示：

序号 ① ② ③ ④ nNa2CO3 nLiCl0.9∶1 1.0∶1 1.1∶1 1.2∶1 沉淀质量/g 10.09 10.97 11.45 12.14 碳酸锂含量/% 92.36 90.19 89.37 84.82 锂回收率/% 77.67 82.46 85.27 85.45 从生产成本考虑，宜选择_______（填序号）方案投料。 （4）“除杂2”中调pH=13时c(Mg2+)=_________mol·L-1。

（5）“合成”中采用高温条件，放出一种能使澄清石灰水变浑浊的气体。写出“合成”发生反应的化学方程式________。

（6）在“合成”中制备1 mol LiCoO2转移电子的物质的量为__________。

10．从铜转炉烟灰（主要成分ZnO还有Pb、Cu、Cd、As、Cl、F等元素）中回收锌、铜、铅等元素进行资源综合利用，具有重要意义。以铜转炉烟灰制备重要化工原料活性氧化锌的

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工艺流程如图所示。

已知：活性炭净化主要是除去有机杂质。 请回答以下问题：

（1）若浸出液中锌元素以[Zn(NH3)4]2+形式存在，则浸取时ZnO发生反应的离子方程式为___。（2）在反应温度为50Ⅰ，反应时间为lh时，测定各元素的浸出率与氯化铵溶液浓度的关系如图，结合流程图分析，氯化铵适宜的浓度为___mo1·L-1。

（3）若浸出液中c（AsO43-）=6.0×10-3mol•L-1，现将8.0×10-3mo1•L-1FeC13溶液与浸出液等体积混合生成砷酸铁沉淀。若该温度时Ksp(FeAsO4)=2.0×10-22，则反应后溶液中c(AsO43-)=___mo1•L-1。

（4）滤渣II的主要成分为___；除杂3是置换除杂过程，则此过程主要除去的金属有___（填化学式）。

（5）沉锌得到的物质为Zn(NH3)2C12，请写出水解转化的化学方程式___。 （6）该流程中可以循环使用的物质的电子式为___。

（7）取mg活性氧化锌样品，预处理后配成待测液，加入指示剂3、4滴，再加入适量六亚甲基四胺，用amol•L-1EDTA标准液进行滴定，消耗标准液VmL。已知：与1.0mLEDTA标准液[c(EDTA)=1.000mo1•L-1]相当的以克表示的氧化锌质量为0.08139，则样品中氧化锌的质

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量分数为___（用代数式表示）。

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