专题十九 工艺流程题综合大题-【高考密码】2024年高考化学二轮百强名校优化组合卷

专题十九 工艺流程题综合大题 (共100分) 1.(10分)(2023·福建宁德·一模)钯催化剂(主要成分为Pd、α-Al2O3,还含少量铁、铜等元素)在使用过 程中,Pd易被氧化为难溶于酸的PdO而失活。一种从废钯催化剂中回收海绵钯的工艺流程如图。 废钯 催化剂 还原 ⅰ→ ↓ 甲酸 酸浸→ ↓ 酸浸液 α-Al2O3 ↓ 浸出液(含 H2PdCl4)→ 离子交换→ 流出液 ↓ 洗涤→ ↓ 淋洗液 6mol·L-1HCl 沉钯→ 滤液 ↓ 还原 ⅱ→ ↓ N2H4·H2O 海绵钯→ (1)“还原ⅰ”加入甲酸的目的是还原 (填化学式)。 (2)“酸浸”过程: ①从绿色化学要求出发,酸浸液应选择 (填字母)。 A.王水(浓硝酸和浓盐酸按体积比1∶3混合) B.盐酸和Cl2 C.盐酸和 H2O2 ②温度、固液比对浸取率的影响如图,则“酸浸”的最佳条件为 。 (3)“离子交换”和“洗脱”可简单表示为:[PdCl4]2-+2RCl 洗脱 离子交换 􀜩 􀜨􀜑􀜑􀜑􀜑 R2PdCl4+2Cl-,(RCl为阴离子交 换树脂)。 ①“离子交换”流出液中阳离子有 H+、 (填离子符号)。 ②淋洗液需保持pH小于2的原因是 。 (4)“沉 钯”过 程 钯 元 素 主 要 发 生 如 下 转 化:H2PdCl4(稀 溶 液)→[Pd(NH3)4]Cl2(稀 溶 液)→ Pd(NH3)2Cl2(沉淀)。“沉钯”的目的是 。 (5)“还原ⅱ”中产生无毒无害气体。由Pd(NH3)2Cl2生成海绵钯的化学方程式为 。 (6)该工艺流程中可循环利用的物质有 。 —58— 2.(10分)(2023·山东烟台·高三二模)以黄铁矿(主要成分是FeS2,含少量SiO2)和软锰矿(主要成分是 MnO2,含少量Fe2O3、Al2O3)为原料制备 MnSO4·H2O的工艺流程如下。回答下列问题: 已知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 Mn2+ Fe2+ Fe3+ Al3+ 开始沉淀时(c=0.01mol·L-1)的pH 8.1 7.5 2.2 3.7 沉淀完全时(c=1.0×10-5mol·L-1)的pH 9.6 9.0 3.2 4.7 (1)混合研磨成细粉的目的是 。“酸浸”过程得到的滤液中含有 Mn2+、Fe3+,则该过程中主要 反应的离子方程式是 。 (2)根据上表数据,计算 Mn(OH)2 的 Ksp= 。若“调pH”后的溶液中 Mn2+浓度为 1.0mol·L-1,则“调pH”应控制的pH范围是 。 (3)“沉锰”时,Mn2+参与反应的离子方程式是 。 (4)结合图像,分析从“操作A”所得溶液中得到 MnSO4·H2O晶体需进行的操作是 、洗涤、干 燥。若称取一定质量的 MnSO4·H2O用标准BaCl2溶液滴定(操作过程产生的误差很小可忽略),计算 所得样品质量分数大于100%,分析可能的原因是 。 3.(10分)(2023·云南·一模)镍及其化合物在工业上有广泛应用,红土镍矿是镍资源的主要来源。以某 地红土镍矿[主要成分 Mg3Si2O5(OH)4、Fe2MgO4、NiO、FeO、Fe2O3]为原料,采用硫酸铵焙烧法选择 性提取镍,可减少其他金属杂质浸出,工艺流程如图所示。 —68— 已知:①2[Mg3Si2O5(OH)4]+9(NH4)2SO4 焙烧 􀪅􀪅3(NH4)2Mg2(SO4)3+12NH3↑ +4SiO2+ 10H2O↑; ②2Fe2MgO4+15(NH4)2SO4 焙烧 􀪅􀪅(NH4)2Mg2(SO4)3+16NH3↑+4(NH4)3Fe(SO4)3+8H2O↑; ③常温下,NiSO4易溶于水,NiOOH不溶于水。 (1)“焙烧”前将“矿样”与(NH4)2SO4混合研磨的目的是 。 (2)经分析矿样中大部分铁仍以氧化物形式存在于“浸渣”中,只有部分 FeO 在空气中焙烧时与 (NH4)2SO4反应生成Fe2(SO4)3,该反应的化学方程式为 ,“浸渣”的主要 成分除铁的氧化物外还有 (填化学式)。 (3)焙烧温度对浸出率的影响如图所示,最佳焙烧温度是 左右(填字母)。 A.300℃ B.350℃ C.400℃ D.600℃ (4)若残留在浸出液中的铁完全转化为黄铵铁矾除去,“除铁”时通入NH3 调节溶液pH的范围是 。该工艺条件下,Ni2+生成Ni(OH)2沉淀,Fe3+生成Fe(OH)3 或黄铵铁矾沉淀定, 开始沉淀和沉淀完全时的pH如下