专题11 工业流程-备战2020年高考化学三轮冲刺之聚焦热点专题

专题11 工艺流程 1．(14分) 下面是某科研小组利用废铁屑还原浸出软锰矿(主要成分为MnO2)制备硫酸锰及电解其溶液制锰的工艺流程图： 已知：①浸出液中主要含有Fe3＋、Fe2＋、Co2＋、Ni2＋等杂质金属离子； ②生成氢氧化物的pH见下表： 物质 Fe(OH)2 Fe(OH)3 Ni(OH)2 Co(OH)2 Mn(OH)2 开始沉淀的pH 7.5 2.7 7.7 7.6 8.3 完全沉淀的pH 9.7 3.7 8.4 8.2 9.8 请回答下列问题： （1）“酸浸”前将原料粉碎的目的是_________________________。 （2）流程图中“①加入MnO2”的作用_________________________，MnO2还可以用其他试剂_________________________(填化学式)代替。 （3）流程图中“②调节pH”可以除去某种金属离子，应将溶液pH调节控制的范围是___～7.6。上述流程中，能循环使用的一种物质是___(填化学式)。 （4）向滤液Ⅰ中加入MnS的作用是除去Co2＋、Ni2＋等离子，其中可以发生反应为MnS(s)＋Ni2＋(aq)=NiS(s)＋Mn2＋(aq)等。当该反应完全后，滤液2中的Mn2＋与Ni2＋的物质的量浓度之比是__________[已知Ksp(MnS)＝2.8×10－10，Ksp(NiS)＝2.0×10－21]。 （5）在适当条件下，在MnSO4、H2SO4和H2O为体系的电解液中电解也可获得MnO2，其阳极电极反应式为_______________________________________。 （6）层状镍钴锰三元材料可作为锂离子电池正极材料，其化学式为LiNixCoyMnzO2，其中Ni、Co、Mn的化合价分别为+2、+3、+4。当x=y= 时，z=__________。 2．(14分) 细菌冶金是近年来新兴的绿色冶金工艺，它主要是应用细菌法溶浸贫矿、废矿、尾矿和炉渣等，以回收某些贵重有色金属和稀有金属，节约矿产资源，最大限度地利用矿藏的一种冶金方法。其中细菌治铜的生产流程为： （1）上述生产流程中有三步用到了同一种分离方法，实验室中不能用这种分离方法来分离液态胶体中分散质的原因是________________________。 （2）绿矾(FeSO4·7H2O)是一种良好的还原剂，也可用来制取治疗缺铁性贫血的药剂和食品调味剂。在保存绿矾时，必须___。在溶液B中加入适量(NH4)2(SO4)2固体，加热浓缩时，可以得到(NH4)2Fe(SO4)4·6H2O的原因是________________________。 （3）溶液B中一定含有的金属阳离子是________________________。若在溶液A中加入少量铁屑只发生其中的一个反应，则此反应的平衡常数的表达式为__________。 （4）写出黄铜矿中的CuS·FeS在氧化亚铁硫杆菌作用下被空气氧化生成溶液A的离子方程式：________________________。 （5）氧化亚铜可用作船底防污漆，以杀死低级海生动物而保护船体，也可用作陶瓷和搪瓷的着色剂和红色玻璃的染色剂，氧化亚铜也是一种重要的半导体材料。请用浓的强碱溶液，根据反应2Cu+H2OCu2O+H2↑，设计出工业生产氧化亚铜的一种方法：__________(只要求画实验装置图，其他必要材料任选)。 3．(14分)2019年1月7日于深圳，华为宣布推出鲲鹏920芯片，创造了计算性能新记录！组成芯片的核心物质是高纯度硅。下图是以石英砂为原料同时制备硅和金属锂。 已知：LiCl的熔点是605℃、沸点是1350℃；NH4Cl在100℃开始挥发，337.8℃分解完全。常温下，Ksp[Fe(OH)3]=2.64×10－39，Ksp[Al(OH)3]=1×10－33。 （1）粗硅中常含有副产物SiC，请写出反应①中生成SiC的反应方程式______________。 （2）整个制硅过程必须严格控制无水无氧。SiHCl3遇水能发生剧烈反应，写出该反应的化学方程式 。 （3）假设每一轮次制备1mol纯硅，且生产过程中硅元素没有损失，反应②中HCI的利用率为90%，反应③中H2的利用率为93.75%。则在第二轮次的生产中，补充投入HC1和H2的物质的量之比是 。 （4）试剂X是______；请写出操作名称：a_____；b_______。 （5）本生产工艺要求，要控制LiCl和NH4Cl溶液中的杂质离子浓度在1.0×10－6mol·L－1以下，应控制溶液的pH为_____，此时溶液中Fe3+的浓度为_______。 4．(14分) Ba(NO3)2可用于生产