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

1．(2020·山东卷，T16)用软锰矿(主要成分为MnO2，含少量Fe3O4、Al2O3)和BaS制备高纯MnCO3的工艺流程如下： 已知：MnO2是一种两性氧化物；25 ℃时相关物质的Ksp见下表。 物质 Fe(OH)2 Fe(OH)3 Al(OH)3 Mn(OH)2 Ksp 1×10－16.3 1×10－38.6 1×10－32.3 1×10－12.7 回答下列问题： (1)软锰矿预先粉碎的目的是________________________，MnO2与BaS溶液反应转化为MnO的化学方程式为___________________________ ______________________________________________________。 (2)保持BaS投料量不变，随MnO2与BaS投料比增大，S的量达到最大值后无明显变化，而Ba(OH)2的量达到最大值后会减小，减小的原因是__________________________________________。 (3)滤液Ⅰ可循环使用，应当将其导入到________操作中(填操作单元的名称)。 (4)净化时需先加入的试剂X为________(填化学式)，再使用氨水调溶液的pH，则pH的理论最小值为________(当溶液中某离子浓度c≤1.0×10－5 mol·L－1时，可认为该离子沉淀完全)。 (5)碳化过程中发生反应的离子方程式为_____________________ ______________________________________________________。 [解析](1)对软锰矿进行粉碎，其表面积增大，在后续加入硫化钡溶液时，固体与溶液接触面积大，充分反应，能提高反应速率。分析该制备工艺流程图可知，“反应”操作中硫化钡中的硫元素转化为硫单质，硫化钡中的钡元素转化为氢氧化钡，故软锰矿中的二氧化锰在“反应”操作中被硫化钡中的S2－还原，锰元素由＋4价转化为＋2价，故MnO2与BaS溶液反应转化为MnO的化学方程式是MnO2＋BaS＋H2O===Ba(OH)2＋MnO＋S。 (2)加入的MnO2的量增大，而Ba(OH)2的量减少，是因为MnO2为两性氧化物，能与强碱Ba(OH)2反应，从而导致Ba(OH)2的量减少。 (3)滤液Ⅰ中仍含少量的Ba(OH)2，为提高其产率，可将滤液Ⅰ导入前边的“蒸发”操作中。 (4)由软锰矿中的杂质成分有Fe3O4可知，其经过与S2－的“反应”操作后主要以Fe2＋形式存在，结合表中四种氢氧化物的溶度积数据，为减少Mn(OH)2的损失，需将Fe2＋转化为Fe3＋，然后再调节溶液pH，使杂质Fe3＋转化为Fe(OH)3，故“净化”操作中需加入氧化剂，结合后续操作中的物质转化可知，“净化”操作中加入的试剂X为过氧化氢(H2O2)溶液。对比表中的溶度积数据可知，相较于Fe(OH)3，Al(OH)3的溶度积较大，若要除去Al(OH)3、Fe(OH)3两种杂质，以前者的溶度积进行计算，推知调节溶液的pH大小，由已知信息可知，沉淀完全的最大金属离子浓度为1.0×10－5mol·L－1，此时c3(OH－)＝Ksp[Al(OH)3]/c(Al3＋)＝＋H2O。＋NH3·H2O===MnCO3↓＋NH mol·L－1＝1×10－4.9mol·L－1，此时pH＝4.9。 (5)由工艺流程图中的“碳化”操作可知，该操作中加入的物质是碳酸氢铵、氨水，而“压滤”操作后的滤液中含Mn2＋，由目标产物可知，该反应的生成物中有碳酸锰，故“碳化”过程中发生反应的离子方程式是Mn2＋＋HCOmol3·L－3＝1×10－27.3mol3·L－3，则c(OH－)＝1×10－9.1 mol·L－1，c(H＋)＝ [答案] (1)增大接触面积，充分反应，提高反应速率 MnO2＋BaS＋H2O===Ba(OH)2＋MnO＋S (2)过量的MnO2消耗了产生的Ba(OH)2 (3)蒸发 (4)H2O2　4.9 (5)Mn2＋＋HCO＋H2O＋NH3·H2O===MnCO3↓＋NH 2．(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_______________________ ______