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高考化学二轮复习专项分层特训练37 化工生产工艺流程的创新应用 含答案
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这是一份高考化学二轮复习专项分层特训练37 化工生产工艺流程的创新应用 含答案，共8页。试卷主要包含了7 g·L－1，2～7等内容，欢迎下载使用。
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Ksp＝1.8×10－8，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。
（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·L－1。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 ml·L－1（保留两位有效数字）。
（4）①“加热搅拌”有利于加快RE3＋溶出、提高产率，其原因是________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
②“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。
①还原YCl3和PtCl4熔融盐制备Pt3Y时，生成1 ml Pt3Y转移 ml电子。
②Pt3Y/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.[2022·全国甲卷]硫酸锌（ZnSO4）是制备各种含锌材料的原料，在防腐、电镀、医学上有诸多应用．硫酸锌可由菱锌矿制备，菱锌矿的主要成分为ZnCO3，杂质为SiO2以及Ca、Mg、Fe、Cu等的化合物．其制备流程如下：
本题中所涉及离子的氢氧化物溶度积常数如下表：
回答下列问题：
（1）菱锌矿焙烧生成氧化锌的化学方程式为 。
（2）为了提高锌的浸取效果，可采取的措施有 、 。
（3）加入物质X调溶液pH＝5，最适宜使用的X是 （填标号）。
A．NH3·H2O B．Ca（OH）2 C．NaOH
滤渣①的主要成分是 、 、 。
（4）向80～90 ℃的滤液①中分批加入适量KMnO4溶液充分反应后过滤，滤渣②中有MnO2，该步反应的离子方程式为________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
（5）滤液②中加入锌粉的目的是________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
（6）滤渣④与浓H2SO4反应可以释放HF并循环利用，同时得到的副产物是 、 。
3.[2022·重庆联合诊断检测]高性能磁带的磁粉主要成分是CxFe3－xO4，某探究小组设计了如图甲所示流程制取CxFe3－xO4。图中正极材料的主要成分是LiCO2，还含有少量Al和Fe{已知常温下，Ksp[C（OH）2]＝1.6×10－15}。
请根据流程回答下列问题：
（1）流程中放出的“气体”的化学式为 。
（2）提高酸浸浸取率的措施是 （写两条即可）。
（3）在“酸浸”过程中，加入Na2S2O3的作用是 。
（4）实验室要完成②的操作会用到下列仪器中的 （填字母）。
a．坩埚 b．烧杯
c．蒸发皿 d．泥三角
（5）写出①的化学方程式：________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
（6）常温时，“沉钴”过程中，当溶液的pH＝11时，c（C2＋）＝ ；基态C原子的价电子排布式为 。
（7）在空气中加热C（OH）2，固体残留率随温度的变化如图乙所示，则A点主要的固体产物为 （属于氧化物，填化学式）。
4.[2022·山东潍坊一模]铼（Re）是熔点和沸点较高的金属单质之一，用于制造高效能喷射引擎和火箭引擎。从辉钼矿氧化焙烧后的烟道灰（主要成分有Re2O7、ReS2、ReO3、PbO、MO3、CuO、Fe3O4）中提取铼粉的流程如图甲所示。
已知：
Ⅰ.Re2O7易溶于水，高铼酸钾（KReO4）在水中的溶解度随温度变化较大；
Ⅱ.RCl阴离子交换树脂，对铼具有良好的选择性，在酸性体系中能够有效地吸附铼。
回答下列问题：
（1）“氧化浸出”过程，ReS2、 ReO3被氧化为ReO eq \\al(\s\up1(－),\s\d1(4)) ，ReO3被氧化的离子方程式为 。浸出过程中，在浸出时间相同的条件下改变液、固比，实验结果如图乙所示，则实际生产中应选择的液、固比是 （填序号）。
a.2∶1 b．3∶1
c．4∶1 d．5∶1
（2）“水解中和”过程，加NH4HCO3调溶液pH至6左右，过滤后得到滤渣1中除钼的化合物还有 （写化学式）。
（3）“硫化沉淀”过程，先加入硫化铵，与溶液中的MO eq \\al(\s\up1(2－),\s\d1(4)) 反应生成MS eq \\al(\s\up1(2－),\s\d1(4)) ，再加入H2SO4调pH使MS eq \\al(\s\up1(2－),\s\d1(4)) 转化为更难溶的MS3，则生成沉淀的离子方程式是 。
（4）“解吸”后的离子交换树脂用 （填化学式）溶液再生处理后可循环使用。
（5）“提纯”所用的方法是 （填操作名称），“氢还原”过程是在管式电炉中，800 ℃时通入氢气，反应的化学方程式为________________________________________________________________________。
练37 化工生产工艺流程的创新应用
1．答案：（1）Fe2＋
（2）4.7≤pH＜6.2 Al3＋＋3OH－===Al（OH）3↓
（3）4.0×10－4
（4）①加热搅拌可加快反应速率 ②冷却结晶
（5）MgSO4 （6）①15 ②O2＋4e－＋2H2O===4OH－
解析：由流程可知，该类矿（含铁、铝等元素）加入酸化MgSO4溶液浸取，得到浸取液中含有RE3＋、Mg2＋、Fe2＋、Fe3＋、Al3＋、SO eq \\al(\s\up1(2－),\s\d1(4)) 等离子，经氧化调pH使Fe3＋、Al3＋形成沉淀，经过滤除去，滤液1中含有RE3＋、Mg2＋、SO eq \\al(\s\up1(2－),\s\d1(4)) 等离子，加入月桂酸钠，使RE3＋形成（C11H23COO）3RE沉淀，滤液2主要含有MgSO4溶液，可循环利用，滤饼加盐酸，经加热搅拌溶解后，再冷却结晶，析出月桂酸，再固、液分离得到RECl3溶液。
（1）由分析可知，“氧化调pH”目的是除去含铁、铝等元素的离子，需要将Fe2＋氧化为Fe3＋，以便后续除杂，所以化合价有变化的金属离子是Fe2＋，故答案为：Fe2＋；
（2）由表中数据可知，Al3＋沉淀完全的pH为4.7，而RE3＋开始沉淀的pH为6.2～7.4，所以为保证Fe3＋、Al3＋沉淀完全，且RE3＋不沉淀，要用NaOH溶液调pH至4.7≤pH<6.2的范围内，该过程中Al3＋发生反应的离子方程式为Al3＋＋3OH－===Al（OH）3↓；
（3）滤液2中Mg2＋浓度为2.7 g·L－1，即0.112 5 ml·L－1，根据Ksp[（C11H23COO）2Mg]＝c（Mg2＋）·c2（C11H23COO－），若要加入月桂酸钠后只生成（C11H23COO）3RE，而不产生（C11H23COO）2Mg，则c（C11H23COO－）< eq \r(\f(Ksp\b\lc\[\rc\](\a\vs4\al\c1(\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(C11H23COO))2Mg)),c（Mg2＋）)) ＝ eq \r(\f(1.8×10－8,0.112 5)) ＝4.0×10－4ml·L－1；
（4）①“加热搅拌”有利于加快RE3＋溶出、提高产率，其原因是加热搅拌可加快反应速率；② “操作X”的结果是分离出月桂酸，由信息可知，月桂酸（C11H23COOH）熔点为44 ℃，故“操作X”的过程为：先冷却结晶，再固、液分离；
（5）由分析可知，该工艺中，可再生循环利用的物质有MgSO4；
（6）①YCl3中Y为＋3价，PtCl4中Pt为＋4价，而Pt3Y中金属均为0价，所以还原YCl3和PtCl4熔融盐制备Pt3Y时，生成1 ml Pt3Y转移15 ml电子；
②碱性溶液中，氢氧燃料电池正极发生还原反应，发生的电极反应为O2＋4e－＋2H2O===4OH－。
2．答案：（1）ZnCO3 eq \(=====,\s\up7(焙烧)) ZnO＋CO2↑
（2）升高温度 不断搅拌 充分粉碎 适当提高硫酸浓度等（任选两个，答案合理即可）
（3）B SiO2 Fe（OH）3 CaSO4
（4）MnO eq \\al(\s\up1(－),\s\d1(4)) ＋3Fe2＋＋7H2O===MnO2↓＋3Fe（OH）3↓＋5H＋
（5）除去铜离子
（6）硫酸钙 硫酸镁
解析：（1）根据产物有氧化锌，参照碳酸钙的高温分解可写出化学方程式。（2）为了提高浸取效果，工业上一般需要加快反应速率，可以从浓度、温度、接触面积等角度考虑。（3）调pH要考虑不能引入不易除去的杂质离子，如Na＋和NH eq \\al(\s\up1(＋),\s\d1(4)) 后期不易除去；加入氢氧化钙，Ca2＋后期可以被F－除去，同时与硫酸根结合生成微溶的硫酸钙。在确定滤渣①成分时，利用Ksp与Q的大小关系，可知沉淀出Fe（OH）3。（4）根据题意可知，反应中MnO eq \\al(\s\up1(－),\s\d1(4)) 转化为MnO2，说明另一反应物具有还原性，只能是Fe2＋；pH＝5时，产物为Fe（OH）3。（5）加入锌粉的目的是除去铜离子。（6）滤渣④为CaF2、MgF2，可与浓H2SO4分别发生反应：CaF2＋H2SO4（浓） eq \(=====,\s\up7(△)) CaSO4＋2HF↑、MgF2＋H2SO4（浓） eq \(=====,\s\up7(△)) MgSO4＋2HF↑，得到的副产物为硫酸钙和硫酸镁。
3．答案：（1）H2
（2）适当升高温度、不断搅拌（或适当增大硫酸的浓度）（合理即可）
（3）作还原剂，将＋3价C还原成＋2价C
（4）ad
（5）4FeSO4＋8NaOH＋O2 eq \(=====,\s\up7(40 ℃),\s\d5( )) 4FeOOH↓＋4Na2SO4＋2H2O
（6）1.6×10－9 ml·L－1 3d74s2
（7）C3O4
解析：由题给流程可知，向正极材料中加入稀硫酸和硫代硫酸钠溶液酸浸时，钴酸锂与稀硫酸、硫代硫酸钠反应生成硫酸锂、硫酸钴、硫酸钠和水，铁、铝溶于稀硫酸生成硫酸亚铁和硫酸铝，向反应后的溶液中加入氢氧化钠溶液，鼓入空气将硫酸亚铁和硫酸铝转化为氢氧化铁和氢氧化铝沉淀，过滤得到废渣和含有硫酸锂、硫酸钴、硫酸钠的滤液；向滤液中加入氢氧化钠溶液将钴离子转化为氢氧化钴沉淀，过滤得到氢氧化钴；向氢氧化钴沉淀中加入稀硫酸将氢氧化钴溶解得到硫酸钴溶液；将含有稀硫酸的硫酸亚铁溶液加入铁皮晶种生长槽中，铁与稀硫酸反应生成硫酸亚铁和氢气；硫酸亚铁溶液和氢氧化钠溶液在40 ℃条件下搅拌得到FeOOH晶种，将晶种加入铁皮晶种生长槽中，在60 ℃条件下吹入空气经处理得到FeOOH粉末，在200～300 ℃条件下加热灼烧FeOOH粉末得到氧化铁，氧化铁与合适的还原剂作用得到四氧化三铁；四氧化三铁与硫酸钴溶液反应制得CxFe3－xO4。（1）由分析可知，硫酸亚铁溶液加入铁皮晶种生长槽的目的是除去硫酸亚铁溶液中的稀硫酸，发生的反应为铁与稀硫酸反应生成硫酸亚铁和氢气，则放出的气体为氢气。（2）适当升高温度、粉碎正极材料、适当增大硫酸的浓度、不断搅拌等措施能够提高酸浸的浸取率。（3）由分析可知，酸浸过程中加入稀硫酸和硫代硫酸钠溶液发生的反应为钴酸锂与稀硫酸、硫代硫酸钠反应生成硫酸锂、硫酸钴、硫酸钠和水，则加入硫代硫酸钠的目的是将钴酸锂中＋3价钴转化为＋2价钴。（4）由分析可知，②的操作是在200～300 ℃条件下加热灼烧FeOOH粉末得到氧化铁，实验室应在坩埚中加热灼烧FeOOH粉末，灼烧需要的仪器有坩埚、泥三角、三脚架、酒精灯，故选ad。（5）由分析可知，①发生的反应为硫酸亚铁溶液和氢氧化钠溶液在40 ℃条件下搅拌得到FeOOH晶种，反应的化学方程式为4FeSO4＋O2＋8NaOH eq \(=====,\s\up7(40 ℃),\s\d5( )) 4FeOOH↓＋4Na2SO4＋2H2O。（6）由氢氧化钴的溶度积可知，溶液的pH为11时，溶液中钴离子的浓度为 eq \f(Ksp[C（OH）2],c2（OH－）) ＝ eq \f(1.6×10－15,（10－3）2) ml·L－1＝1.6×10－9 ml·L－1；C为27号元素，故基态C原子的价电子排布式为3d74s2。（7）设氢氧化钴的质量为100 g，A点的主要产物是COn，由钴原子个数守恒可得 eq \f(100 g,93 g·ml－1) ＝ eq \f(100 g×86.38%,（59＋16n） g·ml－1) ，解得n＝ eq \f(4,3) ，则A点的主要产物的化学式为C3O4。
4．答案：（1）2ReO3＋H2O2===2ReO eq \\al(\s\up1(－),\s\d1(4)) ＋2H＋ a
（2）Fe（OH）3、Cu（OH）2
（3）MS eq \\al(\s\up1(2－),\s\d1(4)) ＋2H＋===MS3↓＋H2S↑
（4）HCl
（5）重结晶 2KReO4＋7H2 eq \(=====,\s\up7(800 ℃),\s\d5( )) 2Re＋6H2O＋2KOH
解析：（1）根据题意ReO3被H2O2氧化为ReO eq \\al(\s\up1(－),\s\d1(4)) ，根据得失电子守恒、元素守恒可得离子方程式为2ReO3＋H2O2===2ReO eq \\al(\s\up1(－),\s\d1(4)) ＋2H＋；根据整个流程的目的可知，浸出时，需要铼有较高的浸出率，据图乙可知，当液、固比为2∶1时，铼有较高的浸出率，继续增大液、固比，溶液变稀，会增加后续流程中的成本，所以选a。（2）烟道灰中还含有CuO、Fe3O4，氧化浸出后溶液中会含有Cu2＋、Fe3＋，所以调溶液pH至6左右，滤渣中会有Fe（OH）3、Cu（OH）2。（3）根据元素守恒可知除有MS3沉淀生成外，还有H2S气体生成，离子方程式为MS eq \\al(\s\up1(2－),\s\d1(4)) ＋2H＋===MS3↓＋H2S↑。（4）RCl为阴离子交换树脂，所以离子交换时Cl－与ReO eq \\al(\s\up1(－),\s\d1(4)) 进行交换，解吸后交换树脂中有RClO4，所以加入HCl溶液再生处理后可循环使用。（5）高铼酸钾在水中的溶解度随温度变化较大，所以可以采用重结晶进行提纯；根据题意可知800 ℃时KReO4会被氢气还原为Re，根据得失电子守恒、元素守恒可得化学方程式为2KReO4＋7H2 eq \(=====,\s\up7(800 ℃),\s\d5( )) 2Re＋6H2O＋2KOH。
离子
Mg2＋
Fe3＋
Al3＋
RE3＋
开始沉淀时的pH
8.8
1.5
3.6
6.2～7.4
沉淀完全时的pH
/
3.2
4.7
/
离子
Fe3＋
Zn2＋
Cu2＋
Fe2＋
Mg2＋
Ksp
4.0×10－38
6.7×10－17
2.2×10－20
8.0×10－16
1.8×10－11
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Ksp＝1.8×10－8，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。
（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·L－1。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 ml·L－1（保留两位有效数字）。
（4）①“加热搅拌”有利于加快RE3＋溶出、提高产率，其原因是________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
②“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。
①还原YCl3和PtCl4熔融盐制备Pt3Y时，生成1 ml Pt3Y转移 ml电子。
②Pt3Y/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.[2022·全国甲卷]硫酸锌（ZnSO4）是制备各种含锌材料的原料，在防腐、电镀、医学上有诸多应用．硫酸锌可由菱锌矿制备，菱锌矿的主要成分为ZnCO3，杂质为SiO2以及Ca、Mg、Fe、Cu等的化合物．其制备流程如下：
本题中所涉及离子的氢氧化物溶度积常数如下表：
回答下列问题：
（1）菱锌矿焙烧生成氧化锌的化学方程式为 。
（2）为了提高锌的浸取效果，可采取的措施有 、 。
（3）加入物质X调溶液pH＝5，最适宜使用的X是 （填标号）。
A．NH3·H2O B．Ca（OH）2 C．NaOH
滤渣①的主要成分是 、 、 。
（4）向80～90 ℃的滤液①中分批加入适量KMnO4溶液充分反应后过滤，滤渣②中有MnO2，该步反应的离子方程式为________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
（5）滤液②中加入锌粉的目的是________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
（6）滤渣④与浓H2SO4反应可以释放HF并循环利用，同时得到的副产物是 、 。
3.[2022·重庆联合诊断检测]高性能磁带的磁粉主要成分是CxFe3－xO4，某探究小组设计了如图甲所示流程制取CxFe3－xO4。图中正极材料的主要成分是LiCO2，还含有少量Al和Fe{已知常温下，Ksp[C（OH）2]＝1.6×10－15}。
请根据流程回答下列问题：
（1）流程中放出的“气体”的化学式为 。
（2）提高酸浸浸取率的措施是 （写两条即可）。
（3）在“酸浸”过程中，加入Na2S2O3的作用是 。
（4）实验室要完成②的操作会用到下列仪器中的 （填字母）。
a．坩埚 b．烧杯
c．蒸发皿 d．泥三角
（5）写出①的化学方程式：________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
（6）常温时，“沉钴”过程中，当溶液的pH＝11时，c（C2＋）＝ ；基态C原子的价电子排布式为 。
（7）在空气中加热C（OH）2，固体残留率随温度的变化如图乙所示，则A点主要的固体产物为 （属于氧化物，填化学式）。
4.[2022·山东潍坊一模]铼（Re）是熔点和沸点较高的金属单质之一，用于制造高效能喷射引擎和火箭引擎。从辉钼矿氧化焙烧后的烟道灰（主要成分有Re2O7、ReS2、ReO3、PbO、MO3、CuO、Fe3O4）中提取铼粉的流程如图甲所示。
已知：
Ⅰ.Re2O7易溶于水，高铼酸钾（KReO4）在水中的溶解度随温度变化较大；
Ⅱ.RCl阴离子交换树脂，对铼具有良好的选择性，在酸性体系中能够有效地吸附铼。
回答下列问题：
（1）“氧化浸出”过程，ReS2、 ReO3被氧化为ReO eq \\al(\s\up1(－),\s\d1(4)) ，ReO3被氧化的离子方程式为 。浸出过程中，在浸出时间相同的条件下改变液、固比，实验结果如图乙所示，则实际生产中应选择的液、固比是 （填序号）。
a.2∶1 b．3∶1
c．4∶1 d．5∶1
（2）“水解中和”过程，加NH4HCO3调溶液pH至6左右，过滤后得到滤渣1中除钼的化合物还有 （写化学式）。
（3）“硫化沉淀”过程，先加入硫化铵，与溶液中的MO eq \\al(\s\up1(2－),\s\d1(4)) 反应生成MS eq \\al(\s\up1(2－),\s\d1(4)) ，再加入H2SO4调pH使MS eq \\al(\s\up1(2－),\s\d1(4)) 转化为更难溶的MS3，则生成沉淀的离子方程式是 。
（4）“解吸”后的离子交换树脂用 （填化学式）溶液再生处理后可循环使用。
（5）“提纯”所用的方法是 （填操作名称），“氢还原”过程是在管式电炉中，800 ℃时通入氢气，反应的化学方程式为________________________________________________________________________。
练37 化工生产工艺流程的创新应用
1．答案：（1）Fe2＋
（2）4.7≤pH＜6.2 Al3＋＋3OH－===Al（OH）3↓
（3）4.0×10－4
（4）①加热搅拌可加快反应速率 ②冷却结晶
（5）MgSO4 （6）①15 ②O2＋4e－＋2H2O===4OH－
解析：由流程可知，该类矿（含铁、铝等元素）加入酸化MgSO4溶液浸取，得到浸取液中含有RE3＋、Mg2＋、Fe2＋、Fe3＋、Al3＋、SO eq \\al(\s\up1(2－),\s\d1(4)) 等离子，经氧化调pH使Fe3＋、Al3＋形成沉淀，经过滤除去，滤液1中含有RE3＋、Mg2＋、SO eq \\al(\s\up1(2－),\s\d1(4)) 等离子，加入月桂酸钠，使RE3＋形成（C11H23COO）3RE沉淀，滤液2主要含有MgSO4溶液，可循环利用，滤饼加盐酸，经加热搅拌溶解后，再冷却结晶，析出月桂酸，再固、液分离得到RECl3溶液。
（1）由分析可知，“氧化调pH”目的是除去含铁、铝等元素的离子，需要将Fe2＋氧化为Fe3＋，以便后续除杂，所以化合价有变化的金属离子是Fe2＋，故答案为：Fe2＋；
（2）由表中数据可知，Al3＋沉淀完全的pH为4.7，而RE3＋开始沉淀的pH为6.2～7.4，所以为保证Fe3＋、Al3＋沉淀完全，且RE3＋不沉淀，要用NaOH溶液调pH至4.7≤pH<6.2的范围内，该过程中Al3＋发生反应的离子方程式为Al3＋＋3OH－===Al（OH）3↓；
（3）滤液2中Mg2＋浓度为2.7 g·L－1，即0.112 5 ml·L－1，根据Ksp[（C11H23COO）2Mg]＝c（Mg2＋）·c2（C11H23COO－），若要加入月桂酸钠后只生成（C11H23COO）3RE，而不产生（C11H23COO）2Mg，则c（C11H23COO－）< eq \r(\f(Ksp\b\lc\[\rc\](\a\vs4\al\c1(\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(C11H23COO))2Mg)),c（Mg2＋）)) ＝ eq \r(\f(1.8×10－8,0.112 5)) ＝4.0×10－4ml·L－1；
（4）①“加热搅拌”有利于加快RE3＋溶出、提高产率，其原因是加热搅拌可加快反应速率；② “操作X”的结果是分离出月桂酸，由信息可知，月桂酸（C11H23COOH）熔点为44 ℃，故“操作X”的过程为：先冷却结晶，再固、液分离；
（5）由分析可知，该工艺中，可再生循环利用的物质有MgSO4；
（6）①YCl3中Y为＋3价，PtCl4中Pt为＋4价，而Pt3Y中金属均为0价，所以还原YCl3和PtCl4熔融盐制备Pt3Y时，生成1 ml Pt3Y转移15 ml电子；
②碱性溶液中，氢氧燃料电池正极发生还原反应，发生的电极反应为O2＋4e－＋2H2O===4OH－。
2．答案：（1）ZnCO3 eq \(=====,\s\up7(焙烧)) ZnO＋CO2↑
（2）升高温度 不断搅拌 充分粉碎 适当提高硫酸浓度等（任选两个，答案合理即可）
（3）B SiO2 Fe（OH）3 CaSO4
（4）MnO eq \\al(\s\up1(－),\s\d1(4)) ＋3Fe2＋＋7H2O===MnO2↓＋3Fe（OH）3↓＋5H＋
（5）除去铜离子
（6）硫酸钙 硫酸镁
解析：（1）根据产物有氧化锌，参照碳酸钙的高温分解可写出化学方程式。（2）为了提高浸取效果，工业上一般需要加快反应速率，可以从浓度、温度、接触面积等角度考虑。（3）调pH要考虑不能引入不易除去的杂质离子，如Na＋和NH eq \\al(\s\up1(＋),\s\d1(4)) 后期不易除去；加入氢氧化钙，Ca2＋后期可以被F－除去，同时与硫酸根结合生成微溶的硫酸钙。在确定滤渣①成分时，利用Ksp与Q的大小关系，可知沉淀出Fe（OH）3。（4）根据题意可知，反应中MnO eq \\al(\s\up1(－),\s\d1(4)) 转化为MnO2，说明另一反应物具有还原性，只能是Fe2＋；pH＝5时，产物为Fe（OH）3。（5）加入锌粉的目的是除去铜离子。（6）滤渣④为CaF2、MgF2，可与浓H2SO4分别发生反应：CaF2＋H2SO4（浓） eq \(=====,\s\up7(△)) CaSO4＋2HF↑、MgF2＋H2SO4（浓） eq \(=====,\s\up7(△)) MgSO4＋2HF↑，得到的副产物为硫酸钙和硫酸镁。
3．答案：（1）H2
（2）适当升高温度、不断搅拌（或适当增大硫酸的浓度）（合理即可）
（3）作还原剂，将＋3价C还原成＋2价C
（4）ad
（5）4FeSO4＋8NaOH＋O2 eq \(=====,\s\up7(40 ℃),\s\d5( )) 4FeOOH↓＋4Na2SO4＋2H2O
（6）1.6×10－9 ml·L－1 3d74s2
（7）C3O4
解析：由题给流程可知，向正极材料中加入稀硫酸和硫代硫酸钠溶液酸浸时，钴酸锂与稀硫酸、硫代硫酸钠反应生成硫酸锂、硫酸钴、硫酸钠和水，铁、铝溶于稀硫酸生成硫酸亚铁和硫酸铝，向反应后的溶液中加入氢氧化钠溶液，鼓入空气将硫酸亚铁和硫酸铝转化为氢氧化铁和氢氧化铝沉淀，过滤得到废渣和含有硫酸锂、硫酸钴、硫酸钠的滤液；向滤液中加入氢氧化钠溶液将钴离子转化为氢氧化钴沉淀，过滤得到氢氧化钴；向氢氧化钴沉淀中加入稀硫酸将氢氧化钴溶解得到硫酸钴溶液；将含有稀硫酸的硫酸亚铁溶液加入铁皮晶种生长槽中，铁与稀硫酸反应生成硫酸亚铁和氢气；硫酸亚铁溶液和氢氧化钠溶液在40 ℃条件下搅拌得到FeOOH晶种，将晶种加入铁皮晶种生长槽中，在60 ℃条件下吹入空气经处理得到FeOOH粉末，在200～300 ℃条件下加热灼烧FeOOH粉末得到氧化铁，氧化铁与合适的还原剂作用得到四氧化三铁；四氧化三铁与硫酸钴溶液反应制得CxFe3－xO4。（1）由分析可知，硫酸亚铁溶液加入铁皮晶种生长槽的目的是除去硫酸亚铁溶液中的稀硫酸，发生的反应为铁与稀硫酸反应生成硫酸亚铁和氢气，则放出的气体为氢气。（2）适当升高温度、粉碎正极材料、适当增大硫酸的浓度、不断搅拌等措施能够提高酸浸的浸取率。（3）由分析可知，酸浸过程中加入稀硫酸和硫代硫酸钠溶液发生的反应为钴酸锂与稀硫酸、硫代硫酸钠反应生成硫酸锂、硫酸钴、硫酸钠和水，则加入硫代硫酸钠的目的是将钴酸锂中＋3价钴转化为＋2价钴。（4）由分析可知，②的操作是在200～300 ℃条件下加热灼烧FeOOH粉末得到氧化铁，实验室应在坩埚中加热灼烧FeOOH粉末，灼烧需要的仪器有坩埚、泥三角、三脚架、酒精灯，故选ad。（5）由分析可知，①发生的反应为硫酸亚铁溶液和氢氧化钠溶液在40 ℃条件下搅拌得到FeOOH晶种，反应的化学方程式为4FeSO4＋O2＋8NaOH eq \(=====,\s\up7(40 ℃),\s\d5( )) 4FeOOH↓＋4Na2SO4＋2H2O。（6）由氢氧化钴的溶度积可知，溶液的pH为11时，溶液中钴离子的浓度为 eq \f(Ksp[C（OH）2],c2（OH－）) ＝ eq \f(1.6×10－15,（10－3）2) ml·L－1＝1.6×10－9 ml·L－1；C为27号元素，故基态C原子的价电子排布式为3d74s2。（7）设氢氧化钴的质量为100 g，A点的主要产物是COn，由钴原子个数守恒可得 eq \f(100 g,93 g·ml－1) ＝ eq \f(100 g×86.38%,（59＋16n） g·ml－1) ，解得n＝ eq \f(4,3) ，则A点的主要产物的化学式为C3O4。
4．答案：（1）2ReO3＋H2O2===2ReO eq \\al(\s\up1(－),\s\d1(4)) ＋2H＋ a
（2）Fe（OH）3、Cu（OH）2
（3）MS eq \\al(\s\up1(2－),\s\d1(4)) ＋2H＋===MS3↓＋H2S↑
（4）HCl
（5）重结晶 2KReO4＋7H2 eq \(=====,\s\up7(800 ℃),\s\d5( )) 2Re＋6H2O＋2KOH
解析：（1）根据题意ReO3被H2O2氧化为ReO eq \\al(\s\up1(－),\s\d1(4)) ，根据得失电子守恒、元素守恒可得离子方程式为2ReO3＋H2O2===2ReO eq \\al(\s\up1(－),\s\d1(4)) ＋2H＋；根据整个流程的目的可知，浸出时，需要铼有较高的浸出率，据图乙可知，当液、固比为2∶1时，铼有较高的浸出率，继续增大液、固比，溶液变稀，会增加后续流程中的成本，所以选a。（2）烟道灰中还含有CuO、Fe3O4，氧化浸出后溶液中会含有Cu2＋、Fe3＋，所以调溶液pH至6左右，滤渣中会有Fe（OH）3、Cu（OH）2。（3）根据元素守恒可知除有MS3沉淀生成外，还有H2S气体生成，离子方程式为MS eq \\al(\s\up1(2－),\s\d1(4)) ＋2H＋===MS3↓＋H2S↑。（4）RCl为阴离子交换树脂，所以离子交换时Cl－与ReO eq \\al(\s\up1(－),\s\d1(4)) 进行交换，解吸后交换树脂中有RClO4，所以加入HCl溶液再生处理后可循环使用。（5）高铼酸钾在水中的溶解度随温度变化较大，所以可以采用重结晶进行提纯；根据题意可知800 ℃时KReO4会被氢气还原为Re，根据得失电子守恒、元素守恒可得化学方程式为2KReO4＋7H2 eq \(=====,\s\up7(800 ℃),\s\d5( )) 2Re＋6H2O＋2KOH。
离子
Mg2＋
Fe3＋
Al3＋
RE3＋
开始沉淀时的pH
8.8
1.5
3.6
6.2～7.4
沉淀完全时的pH
/
3.2
4.7
/
离子
Fe3＋
Zn2＋
Cu2＋
Fe2＋
Mg2＋
Ksp
4.0×10－38
6.7×10－17
2.2×10－20
8.0×10－16
1.8×10－11
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