高三化学一轮复习 微专题小练习专练22化学工艺流程题.docx

专练22化学工艺流程题1.2022·广东卷稀土（RE）包括镧、钇等元素，是高科技发展的关键支撑。我国南方特有的稀土矿可用离子交换法处理，一种从该类矿（含铁、铝等元素）中提取稀土的工艺如下：已知：月桂酸（C11H23COOH）熔点为44；月桂酸和（C11H23COO）3RE均难溶于水。该工艺条件下，稀土离子保持3价不变；（C11H23COO）2Mg的Ksp1.8×108，Al（OH）3开始溶解时的pH为8.8；有关金属离子沉淀的相关pH见下表。离子Mg2Fe3Al3RE3开始沉淀时的pH8.81.53.66.27.4沉淀完全时的pH/3.24.7/（1）“氧化调pH”中，化合价有变化的金属离子是。（2）“过滤1”前，用NaOH溶液调pH至的范围内，该过程中Al3发生反应的离子方程式为_。（3）“过滤2”后，滤饼中检测不到Mg元素，滤液2中Mg2浓度为2.7 g·L1。为尽可能多地提取RE3，可提高月桂酸钠的加入量，但应确保“过滤2”前的溶液中c（C11H23COO）低于mol·L1（保留两位有效数字）。（4）“加热搅拌”有利于加快RE3溶出、提高产率，其原因是_。“操作X”的过程为：先，再固液分离。（5）该工艺中，可再生循环利用的物质有（写化学式）。（6）稀土元素钇（Y）可用于制备高活性的合金类催化剂Pt3Y。还原YCl3和PtCl4熔融盐制备Pt3Y时，生成1 mol Pt3Y转移mol电子。Pt3Y/C用作氢氧燃料电池电极材料时，能在碱性溶液中高效催化O2的还原，发生的电极反应为。2.2021·湖南卷碳酸钠俗称纯碱，是一种重要的化工原料。以碳酸氢铵和氯化钠为原料制备碳酸钠，并测定产品中少量碳酸氢钠的含量，过程如下：步骤.Na2CO3的制备步骤.产品中NaHCO3含量测定称取产品2.500 g，用蒸馏水溶解，定容于250 mL 容量瓶中；移取25.00 mL上述溶液于锥形瓶，加入2滴指示剂M，用0.100 0 mol·L1盐酸标准溶液滴定，溶液由红色变至近无色（第一滴定终点），消耗盐酸V1 mL；在上述锥形瓶中再加入2滴指示剂N，继续用0.100 0 mol·L1盐酸标准溶液滴定至终点（第二滴定终点），又消耗盐酸V2 mL；平行测定三次，V1平均值为22.45，V2平均值为23.51。已知：（）当温度超过35 时，NH4HCO3开始分解。（）相关盐在不同温度下的溶解度表（g/100 g H2O）温度/ 0102030405060NaCl35.735.836.036.336.637.037.3NH4HCO311.915.821.027.0NaHCO36.98.29.611.112.714.516.4NH4Cl29.433.337.241.445.850.455.2回答下列问题：（1）步骤中晶体A的化学式为，晶体A能够析出的原因是_；（2）步骤中“300 加热”所选用的仪器是（填标号）；（3）指示剂N为，描述第二滴定终点前后颜色变化_；（4）产品中NaHCO3的质量分数为（保留三位有效数字）；（5）第一滴定终点时，某同学俯视读数，其他操作均正确，则NaHCO3质量分数的计算结果（填“偏大”“偏小”或“无影响”）。3.2021·广东卷对废催化剂进行回收可有效利用金属资源。某废催化剂主要含铝（Al）、钼（Mo）、镍（Ni）等元素的氧化物，一种回收利用工艺的部分流程如下：已知：25 时，H2CO3的Ka14.5×107，Ka24.7×1011；Ksp（BaMoO4）3.5×108；Ksp（BaCO3）2.6×109；该工艺中，pH>6.0时，溶液中Mo元素以MoO的形态存在。（1）“焙烧”中，有Na2MoO4生成，其中Mo元素的化合价为。（2）“沉铝”中，生成的沉淀X为。（3）“沉钼”中，pH为7.0。生成BaMoO4的离子方程式为_。若条件控制不当，BaCO3也会沉淀。为避免BaMoO4中混入BaCO3沉淀，溶液中cc（列出算式）时，应停止加入BaCl2溶液。（4）滤液中，主要存在的钠盐有NaCl和Y，Y为。往滤液中添加适量NaCl固体后，通入足量（填化学式）气体，再通入足量CO2，可析出Y。（5）高纯AlAs（砷化铝）可用于芯片制造。芯片制造中的一种刻蚀过程如图所示，图中所示致密保护膜为一种氧化物，可阻止H2O2刻蚀液与下层GaAs（砷化镓）反应。该氧化物为。已知：Ga和Al同族，As和N同族。在H2O2与上层GaAs的反应中，As元素的化合价变为5价，则该反应的氧化剂与还原剂物质的量之比为。4.2021·河北卷绿色化学在推动社会可持续发展中发挥着重要作用。某科研团队设计了一种熔盐液相氧化法制备高价铬盐的新工艺，该工艺不消耗除铬铁矿、氢氧化钠和空气以外的其他原料，不产生废弃物，实现了CrFeAlMg的深度利用和Na内循环。工艺流程如下：回答下列问题：（1）高温连续氧化工序中被氧化的元素是（填元素符号）。（2）工序的名称为。（3）滤渣的主要成分是（填化学式）。（4）工序中发生反应的离子方程式为_。（5）物质V可代替高温连续氧化工序中的NaOH，此时发生的主要反应的化学方程式为，可代替NaOH的化学试剂还有（填化学式）。（6）热解工序产生的混合气体最适宜返回工序（填“”“”“”或“”）参与内循环。（7）工序溶液中的铝元素恰好完全转化为沉淀的pH为。通常认为溶液中离子浓度小于105 mol·L1为沉淀完全：Al（OH）3OHAl（OH）K100.63；Kw1014，KspAl（OH）31033专练22化学工艺流程题1答案：（1）Fe2（2）4.7pH6.2Al33OH=Al（OH）3（3）4.0×104（4） 加热搅拌可加快反应速率冷却结晶（5）MgSO4（6）15 O24e2H2O=4OH解析：（1）由题意知，“氧化调pH”中只有铁是变价金属，铝和稀土金属元素均为3价，Fe2被氧化为Fe3。（2）“过滤1”所得“滤渣”为Fe（OH）3和Al（OH）3，应调节的pH范围为4.7pH<6.2，pH小于6.2是防止RE3开始沉淀。该过程中Al3与OH反应生成Al（OH）3沉淀。（3）“滤液2”中Mg2浓度为2.7 g·L1，其物质的量浓度为0.112 5 mol·L1，Ksp（C11H23COO）2Mgc2（C11H23COO）·c（Mg2），c2（C11H23COO）（1.8×108/0.112 5） mol2·L216×108 mol2·L2，c（C11H23COO） mol·L14.0×104mol·L1，若c（C11H23COO）大于4.0×104 mol·L1，则形成的“滤饼”中会混入（C11H23COO）2Mg。（4）“滤饼”的主要成分为（C11H23COO）3RE，为难溶物，搅拌可以增加其与盐酸的接触面积，加热也可以加快固体的溶解，进而加快反应速率。加热搅拌的温度为55 ，而月桂酸的熔点为44 ，所以“操作X”（过滤）前，先要冷却结晶，使月桂酸变成固体。（5）“滤液2”中含有MgSO4，可以用作“浸取”时加入的“酸化MgSO4溶液”。（6）YCl3中Y为3价，PtCl4中Pt为4价，Pt3Y为合金，Pt和Y均可以看成0价，若生成1 mol Pt3Y，转移电子的物质的量为（4×33×1） mol15 mol。在氢氧燃料电池的碱性介质中，O2得电子与水反应生成OH。2答案：（1） NaHCO33035 ，NaHCO3的溶解度小于NaCl、NH4HCO3和NH4Cl的溶解度（2）D（3）甲基橙溶液由黄色变为橙色，且半分钟内不变色（4）3.56%（5）偏大解析：（1）根据相关盐在不同温度下的溶解度可知，3035 ，NaHCO3的溶解度明显小于NaCl、NH4HCO3和NH4Cl的溶解度，因此NaHCO3在步骤中结晶析出。（2）300 给固体加热选用的仪器应为坩埚。（3）本题中测定碳酸氢钠含量采用了双指示剂滴定法，第一滴定过程以酚酞为指示剂，Na2CO3转化为NaHCO3，第二滴定过程以甲基橙为指示剂，NaHCO3转化为NaCl、CO2和H2O，所以第二滴定终点前后溶液由黄色变为橙色，且半分钟内不变色。（4）由（3）的分析过程可知，25.00 mL待测液中所含NaHCO3的物质的量为0.100 0 mol·L1×（V2V1）×103 L，则2.500 g产品中所含NaHCO3的质量为84 g·mol1××0.100 0 mol·L1×（23.5122.45）×103 L0.089 g，则产品中NaHCO3的质量分数×100%3.56%。（5）第一次滴定终点时，俯视读数，导致测得的V1偏小，NaHCO3质量分数的计算结果偏大。3答案：（1）6（2）Al（OH）3（3）MoOBa2=BaMoO4×（4）NaHCO3NH3（5）Al2O341解析：（1）根据化合物Na2MoO4中Na为1价，O为2价，由化合物中化合价代数和为0，可计算出Na2MoO4中Mo元素的化合价为6。（2）“750 焙烧”时，废催化剂中的氧化铝发生反应：Al2O32NaOH=2NaAlO2H2O，“滤液”中主要存在NaAlO2和Na2MoO4，通入过量CO2时，发生反应：NaAlO2CO22H2O=Al（OH）3NaHCO3，生成的沉淀X为Al（OH）3。（3）由（2）的分析可知“滤液”的主要成分是NaHCO3和Na2MoO4。“滤液”中加入BaCl2溶液生成BaMoO4的离子方程式为MoOBa2=BaMoO4。开始生成BaCO3时，溶液中，又因为Ka24.7×1011，由于“沉钼”中，pH为7.0，则，因此可得×。（4）由于“滤液”的主要成分是NaHCO3和Na2MoO4，加入适量BaCl2溶液“沉钼”后，“滤液”中主要存在的钠盐有NaCl和NaHCO3，则Y为NaHCO3。由“滤液”制备NaHCO3，原理类似侯氏制碱法，加入NaCl固体后，通入足量碱性气体NH3，再通入足量CO2，发生反应：NH3H2OCO2=NH4HCO3、NH4HCO3NaCl=NaHCO3NH4Cl，析出溶解度较小的NaHCO3固体。（5）由题给芯片制造的刻蚀过程示意图可知，加入H2O2刻蚀液，GaAs逐渐溶解，当H2O2刻蚀液接触AlAs时，反应生成一种致密的氧化膜，由此可知，Ga、As均可溶于H2O2刻蚀液中，形成的致密氧化膜是AlAs中的铝被氧化为致密的Al2O3膜。GaAs与H2O2反应时，As由3价变为5价，O由1价变为2价，由氧化还原反应中得失电子守恒规律可知，氧化剂（H2O2）与还原剂（GaAs）的物质的量之比为41。4答案：（1）Fe、Cr（2）溶解（3）Fe2O3、MgO（4）2Na2CrO2CO2H2O=Cr2O2NaHCO3（5）4Fe（CrO2）27O216NaHCO3=8Na2CrO42Fe2O316CO28H2ONa2CO3（6）（7）8.37解析：铬铁矿与熔融NaOH和O2反应后经工序得到滤渣和介稳态物质；介稳态相分离后得到Na2CrO4溶液、NaOH溶液和无色溶液，向无色溶液中通入过量气体A后生成Al（OH）3沉淀和物质V的溶液，又Na2CrO4溶液经工序后得到Na2Cr2O7溶液和物质V（s），所以气体A为CO2，物质V为NaHCO3。（1）Fe（CrO2）2中的Fe为2价，易被氧化为3价；Fe（CrO2）2中的Cr为3价，在后续产物Na2CrO4中Cr为6价，因此高温连续氧化工序中被氧化的元素是Fe和Cr。（2）工序之后为过滤操作，因此加水的目的是溶解可溶性物质，工序的名称为溶解。（3）经高温连续氧化工序和工序后铬铁矿转化为CrO、Al（OH）、Fe2O3和MgO，故滤渣的主要成分是Fe2O3和MgO。（4）由分析可知，气体A为CO2，不溶性物质V为NaHCO3，故工序中发生反应的离子方程式为2Na2CrO2CO2H2O=Cr2O2NaHCO3。（5）由分析可知，物质V为NaHCO3，可代替高温连续氧化工序中的NaOH，此时发生的主要反应的化学方程式为4Fe（CrO2）27O216NaHCO3=8Na2CrO42Fe2O316CO28H2O；可代替NaOH的化学试剂需满足以下两点要求：一是显碱性，二是能提供Na，因此可代替NaOH的化学试剂还有Na2CO3。（6）热解工序中产生的混合气体为CO2和水蒸气，最适宜返回工序参与内循环。（7）由题给方程式Al（OH）3OHAl（OH）K100.63，可得Al（OH）OHAl（OH）3K100.63，则K100.63，通常认为溶液中离子浓度小于105mol·L1为沉淀完全，则100.63，可得c（OH）105.63 mol·L1，已知Kw1014，所以pOH5.63，pH14pOH8.37，故工序溶液中的铝元素恰好完全转化为Al（OH）3沉淀的pH为8.37。7学科网（北京）股份有限公司