第1部分 专题10 化工流程综合试题-2021高考化学二轮复习【名师导航】配套Word教参(全国版)

1．(2020·全国卷Ⅰ，T26)钒具有广泛用途。黏土钒矿中，钒以＋3、＋4、＋5价的化合物存在，还包括钾、镁的铝硅酸盐，以及SiO2、Fe3O4。采用以下工艺流程可由黏土钒矿制备NH4VO3。 该工艺条件下，溶液中金属离子开始沉淀和完全沉淀的pH如下表所示： 金属离子 Fe3＋ Fe2＋ Al3＋ Mn2＋ 开始沉淀pH 1.9 7.0 3.0 8.1 完全沉淀pH 3.2 9.0 4.7 10.1 回答下列问题： (1)“酸浸氧化”需要加热，其原因是______________________________ _______________________________________________________________。 (2)“酸浸氧化”中，VO＋和VO2＋被氧化成VO反应的离子方程式，同时还有________离子被氧化。写出VO＋转化为VO ________________________________________________________________ _______________________________________________________________。 (3)“中和沉淀”中，钒水解并沉淀为V2O5·xH2O，随滤液②可除去金属离子K＋、Mg2＋、Na＋、________，以及部分的________。 (4)“沉淀转溶”中，V2O5·xH2O转化为钒酸盐溶解。滤渣③的主要成分是________。 (5)“调pH”中有沉淀生成，生成沉淀反应的化学方程式是 ________________________________________________________________ _______________________________________________________________。 (6)“沉钒”中析出NH4VO3晶体时，需要加入过量NH4Cl，其原因是___________________________________________________________________ ______________________________________________________________。 [解析]　(1)“酸浸氧化”中温度较低时，酸浸和氧化反应速率较慢，加热的目的是加快酸浸和氧化反应速率。(2)从原料看，“酸浸氧化”中四氧化三铁溶于稀硫酸，发生反应：Fe3O4＋4H2SO4===FeSO4＋Fe2(SO4)3＋4H2O，加入的二氧化锰除氧化VO＋和VO2＋外，还氧化Fe2＋。VO＋转化为VO＋Mn2＋＋H2O。(3)根据表格中数据知，pH在3.0～3.1时，铁离子接近沉淀完全，少量铁离子随滤液②除去，Al3＋部分沉淀，大量铝离子随滤液②除去，K＋、Mg2＋、Na＋、Mn2＋随滤液②除去。(4)在pH>13的强碱性溶液中，V2O5·xH2O转化为钒酸盐而溶解，Al(OH)3转化为Na[Al(OH)4]而溶解，Fe(OH)3不溶，故滤渣③的主要成分是Fe(OH)3。(5)pH＝8.5时铝元素沉淀，故“调pH”时生成氢氧化铝沉淀，反应的化学方程式为Na[Al(OH)4]＋HCl===Al(OH)3↓＋NaCl＋H2O。(6)“沉钒”时要使NH4VO3尽可能析出完全，利用同离子效应，加入过量NH4Cl可达到此目的。反应的离子方程式为VO＋＋MnO2＋2H＋===VO [答案](1)加快酸浸和氧化反应速率(促进氧化完全) (2)Fe2＋　VO＋＋MnO2＋2H＋===VO＋Mn2＋＋H2O (3)Mn2＋　Al3＋和Fe3＋ (4)Fe(OH)3 (5)Na[Al(OH)4]＋HCl===Al(OH)3↓＋NaCl＋H2O (6)利用同离子效应，促进NH4VO3尽可能析出完全 2．(2020·全国卷Ⅲ，T27)某油脂厂废弃的油脂加氢镍催化剂主要含金属Ni、Al、Fe及其氧化物，还有少量其他不溶性物质。采用如下工艺流程回收其中的镍制备硫酸镍晶体(NiSO4·7H2O)： 溶液中金属离子开始沉淀和完全沉淀的pH如表所示： 金属离子 Ni2＋ Al3＋ Fe3＋ Fe2＋ 开始沉淀时(c＝0.01 mol·L－1)的pH 7.2 3.7 2.2 7.5 沉淀完全时(c＝1.0×10－5 mol·L－1)的pH 8.7 4.7 3.2 9.0 回答下列问题： (1)“碱浸”中NaOH的两个作用分别是______________________________ _______________________________________________________