微主题9　化学工艺流程 热练（含解析）—2024年高考化学二轮复习

这是一份微主题9　化学工艺流程 热练（含解析）—2024年高考化学二轮复习，共6页。试卷主要包含了Al2O3，PbO2等内容，欢迎下载使用。

下列说法不正确的是( )
A. 可采用加热、搅拌等措施提高“水浸”效率
B. 加入絮凝剂的目的是促使铝离子沉淀
C. “沉铈”后剩余溶液中大量存在的阳离子只有NH eq \\al(＋,4)
D. “沉铈”的离子方程式为2Ce3+＋6HCO eq \\al(－,3)＋5H2O===Ce2(CO3)3·8H2O↓＋3CO2↑
2 (2023盐城调研)废旧铅蓄电池的铅膏中主要含有PbSO4、PbO2。为了保护环境、充分利用铅资源，通过下图流程实现铅的回收。下列说法不正确的是( )
A. “铅膏”中PbO2主要来源于该电池的正极材料
B. “脱硫”的目的是将PbSO4转化为PbCO3
C. “酸浸” 中的H2O2作氧化剂
D. “沉铅” 后的滤液焰色试验呈黄色
3 (2023南通通州质量监测)用废旧锌锰电池处理后的废料[含MnO2、MnOOH、Zn(OH)2、Fe等]制备Zn和MnO2的一种工艺流程如下：
已知：Mn的金属活动性强于Fe，Mn2+在 pH大于5.5时易被氧化。
下列说法不正确的是( )
A. “还原焙烧”时Mn元素被还原
B. “酸浸” 过程中适当加热，主要目的是增大浸取速率
C. “净化”时MnCO3的作用是调节溶液的pH，使Fe3+形成Fe(OH)3沉淀而除去
D. “电解” 时阳极反应式为Mn2+－2e－＋4OH－===MnO2＋2H2O
4 (2023扬州一模)某经预处理的含砷废水中砷元素主要以Na3AsO3和Na3AsO4形式存在。以其为原料制备粗As2O3的部分流程如下：
已知：①“沉砷”时发生反应：3Na3AsO4＋5Ca(OH)2===Ca5(AsO4)3(OH)＋9NaOH；
②“酸化”时发生反应：Ca5(AsO4)3(OH)＋5H2SO4===3H3AsO4＋5CaSO4＋H2O。
下列说法正确的是( )
A. “氧化”时每1 ml Na3AsO3被氧化，会消耗11.2 L O2
B. “沉砷”和“酸化”可提高溶液中砷元素浓度，实现砷元素的富集
C. “酸化”时可用HNO3溶液代替H2SO4溶液
D. “还原”过程溶液的pH不断增大
5 (2023南京二模)高纯ZnO可用作电子元件材料。以次氧化锌酸浸液(主要含有Zn2+、SO eq \\al(2-,4)，还含有Fe3+、Fe2+、Mn2+、Pb2+等) 为原料制备高纯ZnO的实验流程如下：
已知：常温下，Ksp[Zn(OH)2]＝2.1×10-16，Ksp[Fe(OH)2]＝8.0×10-16，Ksp[Fe(OH)3]＝4.0×10-38。
(1) “除铁”时，须将Fe2+氧化为Fe3+的原因是_________________________。
(2) “除锰”反应的离子方程式为____________________________________。其他条件不变时， eq \f(n投入(KMnO4),n理论(KMnO4))与锰去除率、溶液中锰含量的关系如下图所示。 eq \f(n投入(KMnO4),n理论(KMnO4))>2.5时，溶液中锰去除率下降，其原因是________________________
______________________________________________________________________。
(3) 为考查Zn粉用量对“除铅”过程中铅元素去除率的影响，设计若干对照实验组，这些实验组控制不变的因素有：“除锰”滤液浓度与体积、反应温度、________________。
(4) 写出以“ZnSO4溶液”为原料制备高纯ZnO的实验方案：_____________
____________________________________________________________________________________________________________________________________________。
(可选用的试剂：Na2CO3溶液、氨水-NH4HCO3混合溶液、蒸馏水、稀盐酸、BaCl2溶液)
6 锌是一种重要的金属，在电镀、电池等工业上应用广泛。以废锌催化剂(主要成分为ZnO及少量Fe2O3、CuO、MnO2)为原料制备锌的工艺流程如图所示。
已知：①“浸取”后溶液中的阳离子主要是[Zn(NH3)4]2+、[Cu(NH3)4]2+；
②25 ℃时Ksp(ZnS)＝1.6×10-24；
③深度除杂标准：溶液中 eq \f(c（杂质离子）,c{[Zn(NH3)4]2+})≤2.0×10-6。
回答下列问题。
(1) 滤渣①的主要成分是________(填化学式)；“浸取”时，ZnO发生反应的离子方程式为__________________________________________________________
______________________________________________________________________。
(2) 萃取时需要进行多次萃取且合并萃取液，其目的是___________________
________________________________。
(3) “深度除铜”时涉及的部分反应为
[Cu(NH3)4]2+＋4H2O⥫⥬Cu2+＋4NH3·H2O K1＝a
[Cu(NH3)4]2+＋S2-＋4H2O⥫⥬CuS↓＋4NH3·H2O K2＝b
(NH4)2S的加入量[ eq \f(m（实际用量）,m（理论用量）)×100%]对锌的回收率及铜锌比 eq \f(c(Cu2+),c{[Zn(NH3)4]2+})的影响如图所示。
①当(NH4)2S加入量超过100%时，锌的回收率下降的可能原因是___________
_________________________________(用离子方程式表示)。
②(NH4)2S较为合理的加入量约为120%，理由是________________________
_________________________________________。
③室温下，向“浸取”液中加入一定量(NH4)2S固体，“深度除铜”后，测得溶液中c(Cu2+)＝1.0×10-8 ml·L-1，此时溶液中c(S2-)为________ml·L－l(用含a、b的代数式表示，忽略S2-水解)。
(4) 用惰性电极“电解”时，阴极存在竞争反应，该竞争反应的电极反应式为________________。
微主题9 化学工艺流程
1. C MgO用于调pH时，溶液中存在一定量Mg2+，“沉铈”时没有沉淀出来，故剩余溶液中存在大量的阳离子还有Mg2+，C错误。
2. C 铅蓄电池中Pb作负极，PbO2作正极，“铅膏”中PbO2主要来源于该电池的正极材料，A正确；在“脱硫”工艺中，PbSO4与 Na2CO3溶液反应转化为更难溶的PbCO3，转化后生成的PbCO3可由“酸浸”进入溶液中，B正确；“酸浸”中PbO2通过和H2O2、HAc反应转化为Pb(Ac)2，此过程中，Pb元素的化合价降低，PbO2作氧化剂，H2O2作还原剂，C错误；“沉铅”时因加入NaOH，故滤液含有Na＋，滤液焰色试验呈黄色，D正确。
3. D 向废料中加入过量的炭黑，还原焙烧，锰元素变成Mn2+，酸浸时得到Mn2+、Zn2+和Fe2+，过量的炭黑不溶于酸，过滤变成滤渣，溶液中需要除去Fe2+，应将Fe2+氧化为Fe3+，以Fe(OH)3沉淀形式分离除去，但是需要注意Mn2+在酸性条件下比较稳定，pH高于5.5时易被O2氧化，所以应先通入O2，后加入MnCO3调节溶液的pH并控制Mn2+不被氧化，最后通过电解，Zn2+得到电子在阴极生成锌，Mn2+在阳极失去电子生成MnO2, 以此解题。“还原焙烧”中MnO2、MnOOH分别与炭黑反应：2MnOOH＋C eq \(=====,\s\up7(高温))2MnO＋CO↑＋H2O↑、 MnO2＋C eq \(=====,\s\up7(高温))MnO＋CO↑，反应中锰元素被还原为MnO，A正确；“酸浸” 过程中适当加热，能增大浸取速率，B正确；根据以上分析，加入MnCO3调节溶液的pH，将杂质Fe3+转化为Fe(OH)3沉淀除去，C正确；在酸性溶液中电解，则阳极的电极反应式为Mn2+－2e－＋2H2O===MnO2＋4H＋，D错误。
4. B 氧化时消耗O2的体积没有指明温度压强，无法计算，A错误；先“沉砷”，再“酸化”，可实现砷元素的富集，B正确；由于HNO3具有氧化性，酸化时不能用HNO3代替H2SO4溶液，C错误；还原过程中，发生反应H3AsO4＋SO2＋H2O===H3AsO3＋2H＋＋SO eq \\al(2-,4)，酸性增强，pH减小，D错误。
5. (1) Zn(OH)2与Fe(OH)2沉淀时pH相近，不易通过调pH分离Fe2+和Zn2+；Zn(OH)2与Fe(OH)3沉淀时pH相差较大，易于通过调pH分离Fe3+和Zn2+ (2) 3Mn2+＋2MnO eq \\al(－,4)＋2H2O===5MnO2↓＋4H＋ 过量的KMnO4进入溶液
(3) 反应时间、搅拌速率 (4) 在搅拌下向ZnSO4溶液中缓慢滴加氨水NH4HCO3混合溶液；当向上层清液中继续滴加氨水NH4HCO3溶液后不再产生沉淀时，过滤，所得滤渣用蒸馏水洗涤，直至最后一次洗涤滤液加入稀盐酸和BaCl2溶液后不再产生浑浊；将所得沉淀烘干后灼烧至恒重
解析：(1) 由Ksp数据可知Zn(OH)2与Fe(OH)2沉淀时pH相近，不易通过调pH分离Fe2+和Zn2+；Zn(OH)2与Fe(OH)3沉淀时pH相差较大，易于通过调pH分离Fe3+和Zn2+。(2) “除锰”过程中，KMnO4与Mn2+反应转化为MnO2。由图可知，当 eq \f(n投入(KMnO4),n理论(KMnO4))>2.5时，溶液中锰含量增大，而锰去除率下降。
(1) Fe2O3、MnO2 2NH3·H2O＋2NH eq \\al(＋,4)＋ZnO===Zn[(NH3)4]2+＋3H2O (2) 收集尽可能多的Zn2+，提高Zn2+的萃取率 (3) ①Zn[(NH3)4]2+＋S2-＋ 4H2O===ZnS↓＋4NH3·H2O
②锌的回收率高、铜锌比较低，且高于120%时铜锌比变化较小 ③ eq \f(a,b)×108
(4) 2H＋＋2e－===H2↑
解析：废锌催化剂主要成分为ZnO及少量Fe2O3、CuO、MnO2，浸取时ZnO、CuO溶解并生成[Zn(NH3)4]2+、[Cu(NH3)4]2+，浸取过滤后滤渣①主要成分为Fe2O3、MnO2，深度除铜中[Cu(NH3)4]2+与S2-反应生成CuS沉淀，过滤后滤液中加入有机萃取剂萃取[Zn(NH3)4]2+，分液后除去水层及杂质，再用H2SO4反萃取，生成ZnSO4，分液后除去有机层及杂质，最后得到含硫酸的硫酸锌溶液，电解ZnSO4溶液获得单质Zn。(1) 根据“已知①”，浸取时Fe2O3、MnO2没有溶解，过滤后所得滤渣①的主要成分是Fe2O3、MnO2。“浸取”时，ZnO发生反应的离子方程式见答案。(2) 萃取时需要进行多次萃取且合并萃取液，其目的是收集尽可能多的Zn2+，提高Zn2+的萃取率。(3) ①根据“深度除铜”时涉及的部分反应，当(NH4)2S加入量超过100%时，有可能使c(S2-)增大，S2-与[Zn(NH3)4]2+反应生成ZnS沉淀而使锌的回收率下降，有关反应的离子方程式见答案。②根据图中曲线关系，(NH4)2S较为合理的加入量约为120%，理由是此时锌的回收率高、铜锌比较低，且高于120%时铜锌比变化较小。③根据“深度除铜”时涉及的部分反应得K1＝ eq \f(c(Cu2+)·c4(NH3·H2O),c{[Cu(NH3)4]2+})＝a，K2＝ eq \f(c4(NH3·H2O),c{[Cu(NH3)4]2+}·c(S2-))＝b，除铜后溶液中c(Cu2+)＝1.0×10-8 ml·L-1，代入K1计算式得 eq \f(c4(NH3·H2O),c{[Cu(NH3)4]2+})＝ eq \f(a,1.0×10-8)，所得结果再代入K2计算式得c(S2-)＝ eq \f(a,b)×108 ml·L-1。(4) 反萃取时为保证萃取率，硫酸需要过量，因此电解时硫酸锌溶液中含有硫酸，用惰性电极“电解”时，H＋也会在阴极得电子生成H2。