专题微课2.5 攻大题——捋清“三线”，稳解化工流程题（Word教参）-【新高考方案】2024年高考化学二轮复习专题增分方略（老教材）

专题微课2.5　攻大题——捋清“三线”，稳解化工流程题 高考试题中常以陌生元素为主要载体，再现工业生产中的工艺流程，情境真实有用。不仅考查的元素陌生，而且各工序的转化过程也相当陌生。对学生的分析与推测能力要求较高，学生常因各工序过程中物质变化分析不清而不能正确答题。运用“气—液—固”三线分析法，能有效区分清各工序中物质的三态变化，理清工艺流程中的物质变化和转化关系，提高解题效率，实现稳增分。 一、考什么·怎么考——全方位解读命题 1．(2023·全国乙卷)LiMn2O4作为一种新型锂电池正极材料受到广泛关注。由菱锰矿(MnCO3，含有少量Si、Fe、Ni、Al等元素)制备LiMn2O4的流程如下： 已知：Ksp[Fe(OH)3]＝2.8×10－39， Ksp[Al(OH)3]＝1.3×10－33， Ksp[Ni(OH)2]＝5.5×10－16。 回答下列问题： (1)硫酸溶矿主要反应的化学方程式为______________________________________ ________________________________________________________________________。 为提高溶矿速率，可采取的措施是__________________________________________ ________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________ (举1例)。 (2)加入少量MnO2的作用是____________________________________。不宜使用H2O2替代MnO2，原因是_______________________________________________________ ________________________________________________________________________。 (3)溶矿反应完成后，反应器中溶液pH＝4，此时c(Fe3＋)＝________mol·L－1；用石灰乳调节至pH≈7，除去的金属离子是__________。 (4)加入少量BaS溶液除去Ni2＋，生成的沉淀有______________________________。 (5)在电解槽中，发生电解反应的离子方程式为______________________________ ________________________________________________________________________。 随着电解反应进行，为保持电解液成分稳定，应不断__________________。 电解废液可在反应器中循环利用。 (6)煅烧窑中，生成LiMn2O4反应的化学方程式是_____________________________ ________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。 解析： (1)硫酸溶矿时发生的主要反应是MnCO3溶于硫酸的反应，化学方程式为MnCO3＋H2SO4===MnSO4＋CO2↑＋H2O。可根据影响反应速率的因素分析可采取的措施。(2)加入少量MnO2的作用是将Fe2＋氧化为Fe3＋，便于除铁。若使用H2O2替代MnO2，则Mn2＋和生成的Fe3＋会催化H2O2分解，原料利用率低。(3)溶液pH＝4，即c(OH－)＝10－10 mol·L－1时，由Ksp[Fe(OH)3]＝c(Fe3＋)·c3(OH－)＝2.8×10－39，可得c(Fe3＋)＝2.8×10－9 mol·L－1。同理，pH＝7，c(OH－)＝10－7 mol·L－1时，c(Al3＋)＝1.3×10－12 mol·L－1，Al3＋被除去，c(Ni2＋)＝5.5×10－2 mol·L－1，Ni2＋未被除去。(4)酸溶时得到相应金属的硫酸盐，故加入少量BaS溶液除Ni2＋时会生成NiS和BaSO4沉淀。(5)由图可知，电解槽中反应生成MnO2，则阳极反应为Mn2＋－2e－＋2H2O===MnO2↓＋4H＋，阴极反应为2H2O＋2e－===H2↑＋2OH－，总反应为Mn2＋＋2H2OMnO2↓＋2H＋＋H2↑，该反应中消耗水、生成H2SO4，为保持电解液成分稳定，应