新高考化学一轮复习考点巩固练习32 化学工艺流程题——核心反应与条件控制（解析版）

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一、化工流程答题基本思路
二、一个完整的无机化工生产流程一般具有下列过程：
产品的提纯和分离
原料
目标产物
核心化学反应
对原料的预处理
【归纳】控制反应条件：
溶液的PH：提供酸碱性环境反应、抑制或促进离子水解等产生沉淀便于分离等。调节PH的方法：调节pH所需的物质一般应满足两点：一是能与H＋反应，使溶液pH增大；二是不引入新杂质。（一般酸、碱、氧化物、水解的盐等）
如：要除去Cu2＋中混有的Fe3＋，可加入CuO、Cu(OH)2、Cu2(OH)2CO3等物质来调节溶液的pH，不可加入NaOH溶液、氨水等。
温度：升温----加快反应（溶解）速率；促进平衡向吸热方向移动；去除热稳定性差的物质或易升华的物质。
降温----防止物质分解，挥发；使平衡向放热方向移动；使高沸点的物质液化，使其与其他物质分离；降低溶解度，减少损失。
控温-----水浴、沙浴、油浴-----受热均匀，便于控制温度。温度太高---速率太快；物质可能分解、挥发、水解；催化剂可能中毒；发生副反应等。温度太低----速率可能太慢;催化剂活性不高;物质转化率、产率不高等。
氧化剂（还原剂）（电化学）：生产目标（过程）产物或去除某些离子。
其他条件：浓度、压强、催化剂、隔绝空气等。
【典例精析】
1．镉()可用于制作发光电子组件。以铜镉废渣(含、、、等单质)为原料制备镉的工艺流程如下：
核心反应条件控制
浸出后的溶液中含有、、等金属离子，相关金属离子形成氢氧化物沉淀的(开始沉淀的按金属离子浓度为计算)如下表：
(1)“浸出”时通入氮气而不是通入空气进行搅拌的原因是___________。
(2)“氧化”时发生反应的离子方程式为___________。也能氧化，工业生产中不选用的原因是___________。
(3)“调”时控制溶液在3.3~5.9之间，“滤渣”的主要成分是___________(填化学式)。
(4)“置换”时发生的反应为。
镉置换率与的关系如图所示。实际生产中选择的原因是___________。
(5)和同族且相邻，部分金属水合离子的颜色如下表所示：
①金属水合离子是否有颜色与金属离子的结构间的关系可描述为___________。
②硫酸酸化的硫酸铁溶液中铁元素以形式存在而使溶液呈浅紫色，向其中滴入几滴溶液，因生成、等离子而使溶液呈红色，能发生上述反应的原因是___________。
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2．工业上以铬铁矿(FeCr2O4，含Al、Si氧化物等杂质)为主要原料制备红矾钠(Na2Cr2O7•2H2O)的工艺流程如图。回答下列问题：
核心反应条件控制
(1)焙烧的目的是将FeCr2O4转化为Na2CrO4并将Al、Si氧化物转化为可溶性钠盐，焙烧时气体与矿料逆流而行，目的是___。
(2)矿物中相关元素可溶性组分物质的量浓度c与pH的关系如图所示。当溶液中可溶组分浓度c≤1.0×10-5ml•L-1时，可认为已除尽。
中和时pH的理论范围为___；酸化的目的是___；Fe元素在___(填操作单元的名称)过程中除去。
(3)蒸发结晶时，过度蒸发将导致___；冷却结晶所得母液中，除Na2Cr2O7外，可在上述流程中循环利用的物质还有____。
(4)利用膜电解技术(装置如图所示)，以Na2CrO4为主要原料制备Na2Cr2O7的总反应方程式为：4Na2CrO4+4H2O2Na2Cr2O7+4NaOH+2H2↑+O2↑。则Na2Cr2O7在___(填“阴”或“阳”)极室制得，电解时通过膜的离子主要为___。
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核心反应条件控制
注：SiO2在“碱溶”时转化为铝硅酸钠沉淀。
(1)“碱溶”时生成偏铝酸钠的离子方程式为___________。
(2)医疗上，常用胃舒平[主要成Al(OH)3]来治疗胃酸(主要成分盐酸)过多，其理由是___________(用离子方程式表示)。
(3)向“过滤Ⅰ”所得滤液中加NaHCO3溶液，溶液pH___________ (填“增大”、“不变”或“减小”)。
(4)“电解Ⅰ”是电解熔融Al2O3，电解过程中作阳极的石墨易消耗，原因是___________。
(5)铝粉在1000℃时可与N2反应制备AlN。在铝粉中添加少量NH4Cl固体并充分混合，有利于AlN的制备，其主要原因是___________。
(6)为测定含少量FeCl3的AlCl3中AlCl3的含量，可通过下列操作测得(部分物质略去)。
m克样品 NaAlO2溶液 Al(OH)3 n克Al2O3
计算该样品中AlCl3的质量分数 ___________(结果用m、n表示，不必化简)。
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核心反应条件控制
回答下列问题：
(1)铈的某种核素含有58个质子和80个中子，该核素的符号为_______；
(2)为提高“水浸”效率，可采取的措施有_______(至少写两条)；
(3)滤渣Ⅲ的主要成分是_______(填化学式)；
(4)加入絮凝剂的目的是_______；
(5)“沉铈”过程中，生成的离子方程式为_______，常温下加入的溶液呈_______(填“酸性”“碱性”或“中性”)(已知：的，的，)；
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核心反应条件控制
已知：I.钒有多种价态，其中+5价的最稳定。钒在溶液中主要以VO和VO的形式存在，存在平衡：VO+H2O⇌2H++VO
II.部分金属离子的沉淀pH：
回答下列问题：
(1)碱浸步骤中最好选用_______(填字母)
a.NaOH溶液 b.氨水 c.纯碱溶液
(2)焙烧目的是将FeO·V2O3转化为可溶的NaVO3，其中铁全部转化为+3价氧化物，则反应化学方程式_______。
(3)溶液1到溶液2的过程中，调节pH至8有两个目的，一是除去___离子，二是促使____。
(4)加热NH4VO3时生成V2O5，则反应化学方程式：____，流程中最后用V2O5冶炼V通常采用的方法是____(填字母)
A．炭还原法 B．铝热法还原 C．直接加热法 D．盐的水溶液与活泼金属置换法
(5)全钒液流电池工作原理如图：
已知各种含钒离子的颜色如下：VO黄色、VO2+蓝色、V3+绿色、V2+紫色
①全钒液流电池放电时V2+发生氧化反应，该电池放电时总反应式是_______。
②当完成储能时，阳极区溶液的颜色是_______。
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开始沉淀的
1.5
5.9
7.2
沉淀完全的
3.3
8.9
9.9
离子
颜色
浅绿色
蓝色
无色
无色
无色
金属离子
Cu2+
Fe2+
Fe3+
开始沉淀时pH
5.2
7.6
2.7
完全沉淀时pH
6.4
9.6
3.7