(配套教参)第八章 专项提能特训(20) 化工流程题中Ksp应用集训-【高考领航】2024高考化学大一轮复习教师用书word+课件PPT（新教材，人教版）

专项提能特训(20)　化工流程题中Ksp应用集训 1．(2022·广东卷，18节选)稀土(RE)包括镧、钇等元素，是高科技发展的关键支撑。我国南方特有的稀土矿可用离子交换法处理，一种从该类矿(含铁、铝等元素)中提取稀土的工艺如下： 已知：月桂酸(C11H23COOH)熔点为44 ℃；月桂酸和(C11H23COO)3RE均难溶于水。该工艺条件下，稀土离子保持＋3价不变；(C11H23COO)2Mg的Ksp＝1.8×10－8；Al(OH)3开始溶解时的pH为8.8；有关金属离子沉淀的相关pH见下表。 离子 Mg2＋ Fe3＋ Al3＋ RE3＋ 开始沉淀时的pH 8.8 1.5 3.6 6.2～7.4 沉淀完全时的pH / 3.2 4.7 / (1)“氧化调pH”中，化合价有变化的金属离子是________。 (2)“过滤1”前，用NaOH溶液调pH至______的范围内，该过程中Al3＋发生反应的离子方程式为___________________________。 (3)“过滤2”后，滤饼中检测不到Mg元素，滤液2中Mg2＋浓度为2.7 g·L－1。为尽可能多地提取RE3＋，可提高月桂酸钠的加入量，但应确保“过滤2”前的溶液中c(C11H23COO－)低于_________ mol·L－1(保留两位有效数字)。 (4)①“加热搅拌”有利于加快RE3＋溶出、提高产率，其原因是_______________________________________。 ②“操作X”的过程为：先__________________________，再固液分离。 解析：(1)由题意知，“氧化调pH”中只有铁是变价金属，铝和稀土金属元素均为＋3价，Fe2＋被氧化为Fe3＋。(2)“过滤1”所得“滤渣”为Fe(OH)3和Al(OH)3，应调节的pH范围为4.7≤pH<6.2，pH小于6.2是防止RE3＋开始沉淀。该过程中Al3＋与OH－反应生成Al(OH)3沉淀。(3)“滤液2”中Mg2＋浓度为2.7 g·L－1，其物质的量浓度为0.1125 mol·L－1，Ksp[(C11H23COO)2Mg]＝c2(C11H23COO－)·c(Mg2＋)，c2(C11H23COO－)＝(1.8×10－8/0.1125) mol2·L－2＝16×10－8 mol2·L－2，c(C11H23COO－)＝ mol·L－1＝4.0×10－4 mol·L－1，若c(C11H23COO－)大于4.0×10－4 mol·L－1，则形成的“滤饼”中会混入(C11H23COO)2Mg。(4)①“滤饼”的主要成分为(C11H23COO)3RE，为难溶物，搅拌可以增加其与盐酸的接触面积，加热也可以加快固体的溶解，进而加快反应速率，提高产率。②加热搅拌的温度为55 ℃，而月桂酸的熔点为44 ℃，所以“操作X”(过滤)前，先要冷却结晶，使月桂酸变成固体。 答案：(1)Fe2＋　(2) 4.7≤pH<6.2　Al3＋＋3OH－===Al(OH)3↓　(3)4.0×10－4　 (4)①加热使反应温度升高，搅拌可增加固液接触面积，均可加快反应速率　②冷却结晶 2．以镁铝复合氧化物(MgO-Al2O3)为载体的负载型镍铜双金属催化剂(Ni-Cu/MgO-Al2O3)是一种新型高效加氢或脱氢催化剂，其制备流程如下： 已知：常温下，Ksp[Cu(OH)2]＝2.21×10－20，Ksp[Al(OH)3]＝1.30×10－33。 回答下列问题： (1)在加热条件下，尿素[CO(NH2)2]在水中发生水解反应，放出________和________两种气体(写化学式)。 (2)“晶化”过程中，需保持恒温60 ℃，可采用的加热方式为___________。 (3)“洗涤”过程中，检验滤饼是否洗净的方法是_____________________。 (4)常温下，若“悬浊液”中＝1.7×109，则溶液的pH＝________。 解析：(1)尿素[CO(NH2)2]在加热条件下在水中发生水解反应：CO(NH2)2＋H2OCO2↑＋2NH3↑，放出NH3和CO2两种气体。 (2)“晶化”过程中，需保持恒温60 ℃，采用的加热方式为水浴加热。 (3)“洗涤”过程中，检验滤饼是否洗净，主要检验洗涤液中是否含有硫酸根离子，因此常用的方法是取少许最后一次洗涤液于试管中，向试管中加入稀盐酸，再加入氯化钡溶液，若有白色沉淀则未洗净，若无沉淀则已洗净。 (4)常温下，若“悬浊液”中＝＝＝＝1.7×109，则c(OH－)＝1×10－4 mol·L－1，c(H＋)＝＝ mol·L－1＝1×10－10 mol·L－1，则溶液的pH＝10。 答案：(1)NH3　CO2　(2)水浴加热　(3)取少许最后