2024届高三新高考化学大一轮专题训练题-- --工业流程题

2024届高三新高考化学大一轮专题训练题----工业流程题 1．（2023·全国·模拟预测）稀土(RE)是元素周期表第Ⅲ族副族元素钪(Sc)、钇(Y)和镧系元素共17种化学元素的合称，是隐形战机、超导、核工业等高精尖领域必备的原料，但是稀土的开采和加工对环境破坏比较大。从某种矿物(含铁、铝等元素)中提取稀土的工艺如图： 已知：①月桂酸(C11H23COOH)熔点为44 ℃，月桂酸和(C11H23COO)3RE均难溶于水。 ②该工艺条件下，稀土离子保持+3价不变；(C11H23COO)2Mg的Ksp=1.8×10-8。 ③Al(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)“过滤1”前，用NaOH溶液调pH，控制的范围为 ，得到的滤渣主要成分为 。 (2)“过滤2”后，滤饼中检测不到Mg元素，滤液2中Mg2＋浓度为4.8g/L。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)。 (3)①“加热搅拌”控制在55℃，其原因是 。 ②“操作X”的过程为先 ，再固液分离。 (4)该工艺中，可再生循环利用的物质有 (写化学式)。 (5)稀土中钪元素的单质具有较高熔点且密度和铝接近，可制备高熔点轻质合金，此种合金可用作航空航天或耐高温材料。通常用电解熔融ScCl3制备金属钪，ScCl3易水解，工业上制备无水ScCl3过程中与NH4Cl共热。原理为： I.ScCl3(s)＋H2O(g)ScOCl(s)＋2HCl(g)； II. (完成方程式)。 (6)稀土元素钇(Y)可用于制备高活性的合金类催化剂Pt3Y。Pt3Y/C用作氢氧燃料电池电极材料时，能在碱性溶液中高效催化O2的还原，发生的电极反应为 。 2．（2023·黑龙江哈尔滨·哈尔滨三中校考二模）在钢中加入一定量的钒，就能使钢的硬度、耐腐蚀性大增。工业上以富钒炉渣(主要成分为V2O5、Fe2O3和SiO2等)为原料提取五氧化二钒的工艺流程如图： 查阅资料：偏钒酸铵(NH4VO3)溶于热水和稀氨水，微溶于冷水，不溶于乙醇。 钒的盐类的颜色五光十色，常被制成鲜艳的颜料。如：VO溶液为黄色，VO2+溶液为蓝色，而五氧化二钒则是红色的。 (1)在第一步操作焙烧过程中V2O5转化为可溶性NaVO3，该反应的化学方程式为 。 (2)以上流程中应用过滤操作的有 (填序号)，在③操作后，为使钒元素的沉降率达到98%，要加入较多的NH4Cl，从平衡角度分析原因 。 (3)产品纯度测定：将mg产品溶于足量稀硫酸配成100mL(VO2)2SO4溶液。取20.00mL该溶液于锥形瓶中，用amol•L-1H2C2O4标准溶液进行滴定，经过三次滴定，达到滴定终点时平均消耗标准溶液的体积为20.00mL。 ①完成下列滴定过程的离子方程式： 。 ______VO+______H2C2O4+______=______VO2++______CO2↑+______ ②该滴定实验不需要另外加入指示剂，达到滴定终点时的实验操作和现象是 。 ③产品的纯度为 。(用质量分数表示，已知V2O5，M=182g/mol；H2C2O4，M=90g/mol) (4)钒的晶胞结构为体心立方结构(如图所示)。 ①若原子1，原子3，原子7的坐标分别为(0，0，0)，(1，1，0)，(1，1，1)；则原子8，原子9的坐标分别为 ， 。 ②若晶胞边长为308pm，则钒的密度为 g•cm-3。(列出计算式) 3．（2023·北京·高三统考专题练习）钪是一种稀土金属元素，在国防、航天、核能等领域具有重要应用。工业上利用固体废料“赤泥”(含FeO、Fe2O3、SiO2、Sc2O3、TiO2等)回收Sc2O3的工艺流程如图。 已知：TiO2难溶于盐酸；Ksp[Fe(OH)3]＝1.0×10−38。 回答下列问题： (1)为提高“酸浸”速率，对“赤泥”的处理方式为 ；滤渣I的主要成分是 (填化学式)。 (2)“氧化”时加入足量H2O2的目的是 ；氧化后溶液中Fe3+浓度为0.001 mol∙L−1，常温下“调pH”时，若控制pH＝3，则Fe3+的去除率为 (忽略调pH前后溶液的体积变化)。 (3)已知25℃时，Kh