精品解析：安徽省、云南省、吉林省、黑龙江省2023届高三2月适应性测试变式题(工业流程题)

1. 一种高硫锰矿的主要成分为，主要杂质为，还含有少量等，其中含量较大。研究人员设计了如下流程，制得了金属锰。 已知：①金属离子的与溶液的关系如下图所示。 ②金属硫化物的溶度积常数如下表。 金属硫化物 回答下列问题。 （1）碱性溶液中，在催化剂存在下通空气氧化脱硫，硫化物中的硫元素被氧化为单质。写出硫化亚铁发生反应的化学方程式___________。 （2）根据矿物组成，脱硫时能被部分溶解的物质是___________。 （3）若未经脱硫直接酸浸，会产生污染物是___________。 （4）酸浸时主要含锰组分发生反应的化学方程式为___________；酸浸时，加入的作用是___________(用离子方程式表示)。 （5）调溶液到5左右，滤渣2的主要成分是___________；加入适量的除去的主要离子是___________。 （6）除杂后的溶液通过电解制得金属锰，惰性阳极发生的电极反应为___________。 （7）锰的化合物是一种锂电池材料，其晶胞中的氧原子以面心立方堆积(如图)，若该晶胞参数为，则晶体密度为___________。 2. 五氧化二钒(V2O5)广泛用作合金添加剂及有机化工催化剂。从废钒催化剂(含有V2O5、VOSO4及少量Fe2O3、Al2O3等杂质)回收V2O5的部分工艺流程如下： 已知： a.常温下，部分含钒物质在水中的溶解性见下表： 物质 V2O5 VOSO4 (VO2)2SO4 NH4VO3 溶解性 难溶 可溶 易溶 难溶 b.＋5价钒在溶液中的主要存在形式与溶液pH的关系见下表； pH ＜6 6~8 8~10 10~12 主要离子 （1）“酸浸、氧化”时VO2+发生反应的离子方程式为_______。 （2）“中和”时调节pH为7的目的，一是沉淀部分杂质离子；二是_______。 （3）①“沉钒”前需将溶液先进行“离子交换”和“洗脱”，再加入NH4Cl生成NH4VO3；“离子交换”和“洗脱”两步操作可简单表示为：(ROH为强碱性阴离子交换树脂)。为了提高洗脱效率，淋洗液应该呈_______(填“酸性”或“碱性”)，理由是_______。 ②用沉钒率(NH4VO3沉淀中V的质量和废钒催化剂中V的质量之比)表示该工艺钒的回收率。题14-1图中是沉钒率随温度变化的关系曲线，沉钒时，温度超过80℃以后，沉钒率下降的可能原因是_______。 （4）在Ar气氛中加热“煅烧”NH4VO3，测得加热升温过程中固体质量变化如图所示，加热分解NH4VO3制备V2O5需要控制的温度为_______(写出计算推理过程)。 （5）新型催化材料磷化钒(VP)的晶胞结构如图所示，V作简单六方棱柱体排列，P交替地填入一半的V的正三棱柱中心空隙。与V原子距离相等且最近的P原子有_______个。 3. V2O5是重要的钒的化合物，在催化剂、储能等领域有重要的应用。石煤灰中含有一定量的钒(Ⅲ)(以V2O3计)，还含有Fe、Si、P等元素的化合物杂质。一种以含钒石煤灰为原料制备高纯V2O5的工艺流程如下： 已知：含钒固体中主要含(NH4)2V6O16，还有含Fe3+、PO的化合物以及。常温下，Ksp[Fe(OH)3]=1.0×10−38。 （1）破碎球磨的目的是_______。 （2）请写出中钒元素的化合价_______。 （3）氧化酸浸后，钒元素以形式存在，请写出氧化酸浸中核心反应的离子方程式_____。 （4）碱浸的目的是从含钒固体中浸取出钒元素，同时除铁。常温下，该过程中为完全除去铁元素，溶液pH需保持_______以上。 （5）加入2mol/L的MgCl2，溶液除硅、磷时，MgCl2用量与除硅率、除磷率和钒损失率如下图所示： 测MgCl2溶液的用量的最佳值是_______ml，滤渣2的主要成分是_______。 （6）钒的某种氧化物立方晶胞如下图所示，已知该晶胞边长为apm，则该氧化物晶体的密度为_______g·cm-3(用NA表示阿伏加德罗常数的值，列出计算式即可)。 4. 锶的化合物应用广泛，SrSO4可用于陶瓷工业，SrF2可作防蛀牙膏的添加剂。 （1）以天青石精矿(主要含SrSO4)为原料制备高纯硫酸锶的部分工艺流程如下： ①“转化”中用碳酸氢铵和过量氨水的混合溶液浸取天青石精矿，可制得SrCO3沉淀。写出该过程的离子方程式：_____ ②“转化”中维持反应温度70℃且控制氨水过量，氨水过量主要原因是_____ ③该工艺流程中，可循环利用物质是_______ (填化学式) 。 （2）工业上还可用碳还原法制备高纯硫酸锶。将天青石精矿和煤粉按照一定质量比在回转窑中煅烧，生成SrS，再处理得高纯SrSO4。 ①煅烧温