2025届高三化学二轮专题练习 无机化工流程题解题指导(能力课)

无机化工流程题解题指导 1.(2023:绍兴选考诊断)某兴趣小组设计了利用MO(含少量铁的氧化物和不溶性 杂质)制备二氧化锰的两种方案流程如下： %HNO溶液调pH 真空加热至 方案一：MnO 浸取 过德 德液1250℃-350℃ 洗涤 方案二： CO,+NH 蕉发 +H,O 过滤 滤 灼烧MnO 粗品 Mno 滤液3 MmO,精品多步指作 NH Mn 已知：①2NH+CO2→H2 NCOONH4:MnO+H-NCOONH4→ ONH. OC-NH Mn ONH, +2H2 MnCO3↓+2NHH2O ②MO易被空气中氧化：MnO2难溶于水：MnNO3)2受热易分解，其他硝酸盐相 对难分解。 请回答： ()方案一中铁元素以（填化学式）被除去。 (2)下列说法正确的是一。 A.步骤Ⅱ中，真空加热主要是为了防止Mn(NO32被氧化 B.步骤Ⅲ中，氨基甲酸铵溶液的制备应在水中先通氨气至饱和，再通CO2至饱和 C,步骤IV和V,步骤IV所得的滤液3和步骤V生成的气体可以循环利用 D,方案二与方案一相比，方案二相对比较环保 (3)过滤后，步骤V,为了得到更多MO2,进行了以下操作。请选出合理的操作（操 作不能重复使用)并排序：将带有沉淀的滤纸折卷一一。 a.将滤纸包放入坩埚后，在泥三角上如装置1朝向摆放 b.将滤纸包放入坩埚后，在泥三角上如装置2朝向摆放 c加热时，不断转动坩埚使滤纸完全灰化 d.先加热装置3中a处，再加热b处 e.先加热装置3中b处，再加热a处 f.将沉淀转移至在石英玻璃管中继续灼烧氧化 (4)步骤I,硝酸的质量分数选取50%，不能过大或者过小的理由是 (5)由碳酸锰在空气中灼烧获得的MO2结构比较疏松，步骤VⅥ用硫酸溶解其中的 Mn2+后，再用合适浓度的KMnO4氧化后，可得到结构相对致密的重质MnO2精 品。写出其中发生的离子反应方程式 2.(2023·浙江百校调研)以废铜为原料（主要成分是Cu,含少量F2O3)制备胆矾和 FeO3的工艺流程如图。回答下列问题： Fe2O 红褐色周体 O,NaOH溶液 过量 滤液2 滤液1 1铁粉 足量 滤液3 稀硫酸 废铜 滤渣2稀疏酸 滤渣3 滤渣1 藤发浓缩 胆矾 冷坪结品溶液 O2、稀HS0 加热 W (1)“滤渣3”与浓硫酸反应的化学方程式是 (2)早在1000多年前，我国就采用胆矾分解产生SO3,S03再与水反应生产硫酸， 随着生产力的发展，疏酸的生产工艺几经改进，目前工业上主要采用接触法制备 硫酸。 ①下列说法正确的是。 A高温下胆矾分解有可能产生四种气体(SO2、O2、SO3、HO) B.框图工艺中氧化亚铁可以替代过量铁粉，且得到的滤液2一定具有强酸性 C现代工艺，制取发烟硫酸是用98.3o浓疏酸吸收SO3 D.工业出厂硫酸一般质量分数大于92%是厂家用92%的浓硫酸稀释发烟硫酸得到 的 E在彩画工程中红褐色固体和胆矾可分别作为红色和蓝色油漆 ②步骤V用无水酒精洗涤胆矾的理由是 ③步骤V在酸性条件下O2氧化性增强的原因是 (3)设计实验鉴定滤液1中的金属阳离子： 3.(2024贵阳摸底)废旧钴酸锂电池的正极材料主要含有难溶于水的LiCoO2及少 量A1、F、炭黑等，常用如图所示的一种工艺分离并回收其中的金属钴和锂。 NaOH 过量C0, 溶液 NaOH 废旧钴酸 →浸出液 空气 氨水 锂电池的 碱浸 正极材料 一浸出渣 除杂 沉钻 pH=4.0 pH=a 稀硫酸、 H,02 废渣 Co(OH) Na,CO,溶液 Li,CO,沉鲤 己知：①Kp[Co(OHD2=1.0×10-15: ②相关金属离子形成氢氧化物沉淀的pH如下表。 金属阳离子 A13+ Fe3+ Fe2+ 开始沉淀的pH 4.2 2.7 7.6 沉淀完全的pH 5.2 3.7 9.6 (1)LiCoO2中元素Co的化合价为。 (2)为提高碱浸率，可采取的措施有 (任写一种)。 (3)在浸出液中通入过量CO2发生反应的离子方程式有CO2+OH一HCO一3和 (4)浸出渣中加入稀疏酸和HO2的主要目的是 废渣的主要成分是 (5)加氨水控制沉钴的pH,当a≥时，溶液中c(CO2+)≤10一5moL1,认为 “沉钴”完全。 4.NNH)C12(二氯六氨合镍)是一种镍的配合物，实验室制备过程及部分装置如 下： Ni(NO3)26H2O一一→去离子水搅拌溶解I一一→浓氨水过滤Ⅱ蓝紫色晶体 1)一一→多步操作Ⅲ蓝紫色晶体2) 蓝紫色 品体 已知：①NiNH3)6NO3)2、NiNH)6C2均为可溶于水、不溶于浓氨水和乙醇的 蓝紫色晶体，水溶液均显碱性。 ②NiNH)6C12在热水中分解。 请回答： (1)步骤I、Ⅱ中须要控制反应温度在0~10℃，分别可采取的措施是 (2)①步骤Ⅲ可在如图装置中进行，方框内装置a的作用是 ②步骤Ⅱ经多步操作可获得蓝紫色晶2，针对多步操作，从下列选项选择合适操 作（操作不能重复使用）并排序：蓝紫色晶体1一→一一→一→一一室 温真空干燥。 a.加入一定量的NH3—NHC1溶液 b.一定量的盐酸溶液 c.减压过滤 d依次用浓氨水、乙醇洗涤 e.依次用稀氨水、冷水洗涤 f用冰盐浴冷却 (3)NNH)6C12产品的纯度可用滴定法测定。某小组用沉淀滴定法测定制备的产 品中CI一的质量分数，实验中以AgNO3溶液作标准液，滴加少量KCO4溶液作 为指示剂。已知Kp(AgC1)=1.8×1010,Kp(Ag2Cr0)=1.2×10一12。 ①下列关于滴定分析的操作，不正确的是。 A锥形瓶中既可以盛放NNH)C溶液，也可以盛放AgNO3溶液 B.在接近滴定终点时，需用蒸馏水直接把该仪器尖端悬挂的液滴冲入锥形瓶 C,为减少沉淀吸附现象，滴定过程中需充分摇动锥形瓶中溶液，即时释放C1 D.滴定前，需用经干燥处理的NaCI配成标准液来标定AgNO3溶液，若NaCI未 干燥将使产品纯度计算结果偏大 E.AgNO3溶液可装在使用聚四氟乙烯活塞的酸碱通用滴定管 ②结果发现NiNH)CL2质量分数明显偏高。分析其原因，发现配制Ni NH3)6C2待测液时少加了一种试剂。该试剂是（填“稀盐酸”或“稀硝酸” 或“稀疏酸”)，添加该试剂的理由是 5.某黄钾铁矾渣主要含有KF©6(SO4)4(OH)12及一定量的锌、铜、镉、镁等金属， 为了综合利用减小污染，可用于制备锰锌铁氧体，其工艺流程如下图。 黄 HSO,①铁粉②NH,),S③NH,F ZnSO,和MnSO 铁酸浸 净化除杂 调节成分 滤渣1 滤渣2 空气 NH,HCO 锰锌铁氧体· 烧结共沉淀 滤液3 已知：溶液中FSO4含量过高，在室温条件下容易发生结品。常温下，相关物质 的Kp如下表。 物质 ZnS FeS Cds MgF2 Fe(OH)3 Fe(OH)2 Mg(OH)2 1.3× 6.3× 8.0× 7.42× 3X 8X 1.2× Ko 10-24 10-18 10-27 10-11 10-39 10-16 10-11 回答下列问题： (1)下列说法不正确的是 0 A酸浸时，可通过增大酸的浓度及加热的方式加快酸浸速率 B.浸出液中的Fe3+极易形成Fε(OD3胶体造成过滤困难和带入大量杂质，因而需 要加铁粉进行还原 C.净化除杂过程中加入NH4)2S的目的是除去溶液中的CdP+,加入NHF的目的 是除去溶液中的Mg2+ D,将滤液3蒸发结晶、过滤可获得纯净的NH)2SO4晶体 (2)实验研究了温度、时间、铁粉用量等因素对浸出液还原的影响。实验中刀一6 数显直流恒速搅拌器转速为200rmin,铁粉加入量是以溶液反应到pH=7时为理 论量，此时铁粉加入比值量为1，实验结果如下图，通过对A、B点溶液中F3+ 的检测，Fc3+已经全部被还原。 47.5 48 47.0 46 B 46.5 44 46.0 45.5 42 45. 404 5060.708090 306090120150180 温度/℃ 出 时间/min 图1温度对浸出液还原的影响图2时间对浸出液还原的影响 53 2 5 50 99 48 47 .001.051.101.151.20 出 铁粉加入比值量/倍 图3铁粉用量对浸出液还原的彩响 浸出液铁粉还原的最佳工艺条件 (3)为确定调节成分时所需加入的ZnSO4、MnSO,的质量，需对除杂后溶液中的 Zn2+进行检测。 准确量取25.00mL除杂后溶液，掩蔽铁后，用二甲酚橙作指示剂，用0.1000mol/L 的EDTA(Na2HY)标准溶液滴定其中的Zn2+(反应原理为Zn2++HY2-一ZnY2 一+2H+),至滴定终点时消耗EDTA标准溶液22.50mL。通过计算确定该溶液中， Zn2+的浓度为一gL。 (4)用MP+表示Fe2+、Mn2+、Zn2+,共沉淀过程中，溶液pH与lgc(MP+)、n NHHCO3):nM2+)的关系如图所示。为提高原料利用率，最好控制n NH4HCO3):nM2+)=-。 lg c(Fe2) e lg e(Mn) -2 -lg e(Zn) -3 5.0 6.06.87.28.0 9.0pH 图4 7,4 7.2 pH7.0 6.8 6.6 6.4 1.41.61,82.02.2 n(NH HCO):n(M) 图5 (5)锰锌铁氧体(MnZn1-Fe2O4),当x=0.2时具有较高的饱和磁场强度，用氧化物 的形式可表示为（最简整数比） 无机化工流程题解题指导 1.(1)Fe(OH)3 (2)CD (3)bdcf (4)浓度太小，反应速率太慢，浓度过大M2 +容易被氧化为MnO2而不利于Mn0的溶解，在后续过滤中被滤除 (5)2Mn0-4+3Mn2++2H0—5Mn02↓+4H+ 解析方案一利用M0加入50%硝酸溶液浸取，调节pH、过滤后得到滤液1在真 空加热到250℃一350℃，洗涤后得到二氧化锰粗品，多步操作后得到二氧化 锰精品：方案二在M0和水中同时通入CO2和氨气，浸取后得到滤液2，蒸发、 过滤得到的滤渣灼烧得到二氧化锰粗品，多步操作得到精品。(1)方案一中通过 调节溶液的，使铁离子水解产生氢氧化铁沉淀过滤而除去，故铁元素以F© (O)3被除去；(2)A.M(NO3)2受热易分解，其他硝酸盐相对难分解，步骤Ⅱ中， 硝酸锰分解生成二氧化锰与二氧化氮，真空有利于分离NO2,平衡右移，促进M (NO3)2分解，选项A错误；B.步骤中，氨基甲酸铵溶液的制备应在0和水中 同时通氨气和C02进行反应，选项B错误；C.步骤V和V,步骤V所得的滤液3 和步骤V生成的CO2气体可以循环利用，选项C正确：D.方案一有硝酸参与，产 生氮的氧化物，故方案二与方案一相比，方案二相对比较环保，选项D正确；(3) 过滤后，步骤V,为了得到更多MO2,具体操作为b.将滤纸包放入坩埚后，在 泥三角上如装置2朝向摆放：d.先加热装置3中a处，再加热b处：c.加热时， 不断转动坩埚使滤纸完全灰化：f.将沉淀转移至在石英玻璃管中继续灼烧氧化： 答案为bdcf;(4)步骤I,硝酸的质量分数选取50%，因为浓度太小，反应速率 太慢，浓度过大Mn+容易被氧化MnO2而不利于Mn0的溶解，在后续过滤中被滤 除：(5)步骤VI用疏酸溶解其中的Mn2+后，再用合适浓度的KMnO4氧化后，可得 到结构相对致密的重质O2精品，高锰酸根离子与锰离子发生归中反应生成二氧 化锰，发生的离子反应方程式为2Mn0一4+3Mn2++2H0一5Mn02↓+4H+。 2.(1)Cu+2HS04(浓)CuS04+S02↑+2H20 (2)①ACD②CuS04·520品体易溶于水，难溶于无水酒精，可用无水酒精洗涤 除去杂质，洗涤后酒精挥发，利于晶体提纯 ③氧化剂得电子后形成负电微粒，酸性增强，氢离子易与负电荷结合，降低了反 应的活化能，使氧化反应更易进行。或氢离子浓度越高导致氧化剂中可形成氢键 的氧原子上的电子云发生变形，氧气更易分裂成氧原子，氧原子氧化性更强 (3)取滤液1，滴入几滴KSCN溶液，溶液不变红色，说明无铁离子，滴几滴氯水， 溶液出现红色，说明含亚铁离子；取滤液1加入铁粉，有紫红色固体生成，说明 含铜离子 解析废铜（主要成分是Cu,含少量Fe203)加足量稀硫酸，少量Fe20s与H2S04 反应生成硫酸铁，硫酸铁溶液和铜反应得到硫酸亚铁和硫酸铜，铜过量，所以滤 渣1的成分是C而，滤液1含硫酸亚铁和硫酸铜，加过量铁粉，铁粉和硫酸铜反应 得到硫酸亚铁和铜，过滤，滤渣2为混合物一一铜中混有铁粉，滤液2为硫酸亚 铁溶液，滤渣2加稀硫酸，发生反应：Fe+2I+一Fe2++↑，铁溶于氢离子、 铜不溶于氢离子，经过滤得滤渣3为纯铜，滤液3为硫酸亚铁溶液，合并滤液2 和滤液3，加氢氧化钠溶液得氢氧化亚铁沉淀、通入氧气得红褐色固体为氢氧化 铁沉淀，分解即可得到氧化铁。合并滤渣1和滤渣3，加入稀硫酸通入氧气，铜 溶解得到疏酸铜溶液，蒸发浓缩、冷却结品得到胆矾。 (1)“滤渣3”为铜，与浓硫酸反应的化学方程式是Cu+2HS04(浓)CS04十S02 ↑十2H0。(2)①A.S03十20H2S04,2S02十022S03是可逆反应，则高温下胆 矾分解有可能产生四种气体(S02、02、S03、H20),A正确：B.据分析，铁粉用于 和硫酸铜反应得置换出铜，则框图工艺中氧化亚铁不可以替代过量铁粉，得到的 滤液2为疏酸亚铁溶液，因水解呈弱酸性，B错误；C.SO3溶于水转化为H2S04 过程中放热，产生酸雾降低S03吸收效率，故现代工艺制取发烟硫酸是用98.3% 浓硫酸吸收SO3,C正确；D.结合选项C可知，工业出厂硫酸一般质量分数大于 92%是厂家用92%的浓硫酸稀释发烟硫酸得到的，D正确：E.红褐色固体为氢氧化 铁，而在彩画工程常用氧化铁而不是氢氧化铁作为红色油漆，E错误；②步骤V 用无水酒精洗涤胆矾的理由是CS04·5H20品体易溶于水，难溶于无水酒精，可 用无水酒精洗涤除去杂质，洗涤后酒精挥发，利于品体提纯。③氧化性强即得电 子能力强，则步骤V在酸性条件下O2氧化性增强的原因是氧化剂得电子后形成负 电微粒，酸性增强，氢离子易与负电荷结合，降低了反应的活化能，使氧化反应 更易进行。或氢离子浓度越高导致氧化剂中可形成氢键的原子氧上的电子云发生 变形，氧气更易分裂成氧原子，氧原子氧化性更强。 (3)滤液1的金属阳离子为亚铁离子和铜离子，鉴定这两种离子的实验方案为取 滤液1，滴入几滴KSCN溶液，溶液不变红色，说明无铁离子，滴几滴氯水，溶 液出现红色，说明含亚铁离子：取滤液1加入铁粉，有紫红色固体生成，说明含 铜离子。 3.(1)十3(2)搅拌混合物（或适当升高温度、将原材料粉碎、延长浸取时间等） (3)C02+A10一2+2H0HC0-3+A1(0H)3↓(4)将C03+还原为Co2+炭黑 和Fe(0H)3(5)9.0 解析(1)LiCo02中Li的化合价为+1,0的化合价为一2，由各元素化合价代数 和为0知C0的化合价为+3。(3)通入的二氧化碳不仅与氢氧化钠反应，还可与 偏铝酸钠反应生成氢氧化铝：C02+A10一2+2H0一HC0一3十A1(OH)3↓。(4)浸 出渣中含有LiCo02、少量Fe和C,结合后续得到Co(OHD)2知，加入稀硫酸和202 的主要日的是将Co3+还原为Co2+,酸浸时Fe转化为Fe3+,结合已知②知，除 杂过滤后所得废渣为炭黑和Fe(OHD3。(5)由已知①知，“沉钻”完全时c(OH一) ≥1.0×10-151.0×10-5)mo1·L1=10-5mo1·L1,此时溶液pH≥9.0。 4.(1)冰水浴或冰盐浴逐滴加入浓氨水 (2)①吸收挥发出的NL(尾气吸收)，或防止倒吸②bacd (3)①AB②稀硝酸[Ni(NL)6]C12溶液呈碱性，加适量稀硝酸调节溶液pH至 中性，防止AgNO3与碱性溶液反应 解析(1)步骤I、Ⅱ中需要控制反应温度在0~10℃，可采取冰水浴或冰盐浴、 逐滴滴加浓氨水来控制温度： (2)①氨气易挥发，方框内装置a的作用是吸收挥发出的氨气：②蓝紫色晶体1 中加入一定量的盐酸溶液使其转化为[Ni(NL)。]C12,用冰盐浴或冰水浴冷却，防 止其分解，加入一定量的NH一HC1溶液，使其溶解度降低，使[N1 (NL)。]C12沉淀下来，减压过滤，依次用浓氨水、乙醇洗涤，得到[Ni (N)6]C12蓝紫色品体2： (3)①A.若锥形瓶中盛放AgNO3溶液，会与指示剂K2CrO4溶液发生反应，起不到 指示作用，选项A错误；B.在接近滴定终点时，需用锥形瓶内壁把滴定管尖端悬 挂的液滴刮入锥形瓶，不能用水冲，选项B错误；C.生成的沉淀能吸附C1一，滴 定过程中需充分摇动锥形瓶中溶液，释放C1一，选项C正确：D.若NaC1未干燥， 则CI一含量偏小，使得标定的AgNO3溶液浓度偏大，使得测定的[NiNL)s]CI2 品的纯度偏大，选项D正确：E.AgNO3溶液呈酸性，可装在使用聚四氟乙烯活塞 的酸碱通用滴定管，选项E正确：②Ni(NL)6]C12的水溶液均显碱性，需要加 入稀硝酸进行中和，防止碱性溶液与AgNO3溶液反应生成沉淀。 5.(1)D(2)80℃，120min,1.15倍（范围70-80℃，90-120min, 1.15-1.20倍也可以)(3)5.85 (4)2.0(5)Mn0*4Zn0·5Fe203 解析根据流程，用过量的稀疏酸溶解黄钾铁矾渣[主要含有K2F©6(S04)4(O)12 及一定量的锌、铜、镉、镁等金属]，Cu不溶于稀硫酸，过滤得到的滤渣1主要