专题二 [热点题空] 第3练 化工流程中物质的转化与跟踪-【步步高·考前三个月】2025年高考化学复习讲义课件（广东专用）（课件PPT+word教案）

[热点题空] 专题二　第3练　 化工流程中物质的转化与跟踪 1.[2023·全国乙卷，27(1)(5)(6)]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。 (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　　　　 　　　　　(举1例)。  MnCO3+H2SO4===MnSO4+H2O+CO2↑ 粉碎菱锰矿(或搅拌、适当升高温度等) 1 2 3 4 5 6 7 (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。  加入Mn(OH)2 1 2 3 4 5 6 7 Mn2++2H2O H2↑ +MnO2↓+2H+ 在电解槽中，Mn2+发生反应生成MnO2，反应的离子方程式为Mn2++2H2O H2↑+MnO2↓+2H+；要保持电解液稳定，要补充消耗的，移出生成的，应加入Mn(OH)2。 1 2 3 4 5 6 7 (6)煅烧窑中，生成LiMn2O4反应的化学方程式是_____________________ _______________________。 1 2 3 4 5 6 7 4LiMn2O4+2CO2↑+O2↑ 2Li2CO3+8MnO2 “氧化”中，混合气在金属离子的催化作用下产生具有强氧化性的过一硫酸(H2SO5)。“氧化”中，用石灰乳调节pH=4，Mn2+被H2SO5氧化为MnO2，该反应的离子方程式为　　　 　　　(H2SO5的电离第一步完全，第二步微弱)；滤渣的成分为MnO2、　　　　　 　　(填化学式)。 2.[2023·辽宁，16(3)]某工厂采用如右 工艺处理镍钴矿硫酸浸取液(含Ni2+、 Co2+、Fe2+、Fe3+、Mg2+和Mn2+)，实 现镍、钴、镁元素的回收。 已知： 物质 Fe(OH)3 Co(OH)2 Ni(OH)2 Mg(OH)2 Ksp 10-37.4 10-14.7 10-14.7 10-10.8 H2O+Mn2++HS===MnO2↓+S+3H+ Fe(OH)3、CaSO4 1 2 3 4 5 6 7 Ksp[Fe(OH)3]=10-37.4，当铁离子完全沉淀时，溶液中c(Fe3+)=10-5 mol· L-1，Ksp[Fe(OH)3]=c3(OH-)·c(Fe3+)=c3(OH-)×10-5=10-37.4，c(OH-)= 10-10.8 mol·L-1，pH=3.2，此时溶液的pH=4，则铁离子完全水解，生成氢氧化铁沉淀，Ca2+与S结合生成CaSO4沉淀。 1 2 3 4 5 6 7 3.轻质碳酸钙(CaCO3)是一种重要的化工产品，广泛应用于油漆、塑料、橡胶和造纸等工业。一种以低品位 石灰石(含CaCO3、MnCO3、Fe2O3及 Al2O3)为原料生产高纯度轻质碳酸钙 的循环工艺流程如图： 回答下列问题： 1 2 3 4 5 6 7 (1)气体A为　　　，滤渣的主要成分是__________________________。 CO2 Fe(OH)3、Al(OH)3、Mn(OH)2 低品位石灰石(含CaCO3、MnCO3、Fe2O3及Al2O3)用盐酸溶浸，CaCO3、MnCO3、Fe2O3及Al2O3分别与盐酸发生复分解反应，离子方程式分别为CaCO3+2H+===H2O+CO2↑+Ca2+，MnCO3+2H+===H2O+CO2↑+M，Fe2O3+ 6H+===2Fe3++3H2O，Al2O3 +6H+===2Al3++3H2O，所以气体A为 CO2，向粗制的氯化钙溶液中通入氨气，除去Fe3+、Al3+、M，过滤得到滤渣的主要成分是Fe(OH)3、Al(OH)3、Mn(OH)2。 1 2 3 4 5 6 7 气体A为CO2，用水吸收氨气和二氧化碳生成碳酸铵，“沉钙”过程中氯化钙与碳酸铵发生复分解反应：CaCl2+(NH4)2CO3=== CaCO3↓+2NH4Cl，得到碳酸钙沉淀和氯化铵。 (2)“沉钙”过程中发生反应的化学方程式为____________________ _________________。  1 2 3 4 5 6 7 CaCl2+(NH4)2CO3=== CaCO3↓+2NH4Cl 镁的氯化物在溶液中水解生成氢氧化镁和HCl，加热时HCl挥发促进水解，气体C为氯化氢，最终生成氢氧化镁，煅烧得MgO，“系列操作”包含加热蒸发、煅烧。 (3)“系列操作”包含：_________ ______。 1 2 3 4 5 6 7 加热蒸发、 煅烧 气体C为氯化氢，溶于水为盐酸，可用于溶解低品位石灰石，氯化铵中加入氧化镁并加热，反应生成氯化镁、氨气和水，则气体B为NH3，所以HCl、NH3可循环使用于低品位石灰石制备轻质碳酸钙的过程中。 (4)氧化镁可以在尾液处理中循环使用，　　　　　 ______和　　　可循环使用于低品位石灰石制备轻质碳酸钙的过程中。  1 2 3 4 5 6 7 HCl NH3 (1)MnO2、ZnS与硫酸反应转变为两种硫酸盐的化学方程式：__________ ___________________________________。  (2)在强酸性条件下加入MnO2氧化Fe2+的离子方程式：________________ ____________________。  4.利用软锰矿(主要成分为MnO2，含铁的化合物等杂质)和闪锌矿(主要成分为ZnS)制得硫酸锰的流程如下： ZnS+4H2SO4===4MnSO4+ZnSO4+4H2O 4MnO2+ ===Mn2++2Fe3++2H2O MnO2+2Fe2++4H+ 1 2 3 4 5 6 7 回答下列问题： (1)Ni位于元素周期表第　　　周期第　　　族。(NH4)2MoO4中钼元素的化合价为　　　。 5.钼(Mo)及其化合物广泛应用于医疗卫生、国防等领域。某镍钼矿中的镍和钼以NiS和MoS2形式存在，从镍钼矿中分离钼，并得到Na2SO4的一种工艺流程如下： 1 2 3 4 5 6 7 四 Ⅷ +6 镍钼矿(含NiS、MoS2等)中加入碳酸钠并通入空气焙烧，发生反应： 2MoS2+6Na2CO3+9O2 2Na2MoO4+6CO2+4Na2SO4、NiS+Na2CO3 +2O2 NiO+CO2+Na2SO4，加水后，Mo进入溶液中，加入 MgSO4除去多余的C， 过滤后再通过低温结晶将 Na2SO4分离出来，溶液经 过离子交换萃取等一系列 操作后可得(NH4)2MoO4。 1 2 3 4 5 6 7 Ni是第28号元素，位于元素周期表第四周期第Ⅷ族；根据化合物中各元素化合价代数和为0，可得(NH4)2MoO4中Mo的化合价为+6价。 1 2 3 4 5 6 7 (2)“焙烧”中生成Na2MoO4的化学方程式为________________________ _________________________。  (3)(NH4)2MoO4分解可得MoO3。高温下，用铝粉还原MoO3得到金属钼的 化学方程式为_________________________。 2Na2MoO4+6CO2+4Na2SO4 2MoS2+6Na2CO3+9O2 1 2 3 4 5 6 7 MoO3+2Al Mo+Al2O3 高温下，用铝粉还原MoO3得到金属钼和氧化铝，化学方程式为MoO3+2Al Mo+Al2O3。 1 2 3 4 5 6 7 6.溴元素分别被安东尼·巴拉尔和卡尔·罗威两位科学家在1825年与1826年所发现。一种从海水中提取溴的流程如图所示：   (1)①“氧化”过程中的离子方程式为_______________________________。 ②热空气可用于“吹出”的原因是__________________。  1 2 3 4 5 6 7 MnO2+4H++2Br-===Mn2++Br2+2H2O 单质Br2受热易挥发 (2)①“化合”过程中的化学方程式为___________________。  ②“化合”过程中，若加入过量的铁粉，则还原产物为　　　，待反应完全后，继续向其中通入Cl2，当Cl2与该还原产物物质的量之比为1∶2时，发生反应的化学方程式为____________________________。  1 2 3 4 5 6 7 FeBr2 2Fe+3Br2 2FeBr3 6FeBr2+3Cl2===2FeCl3+4FeBr3 氧化：MnO2、稀硫酸和海水中的Br-发生氧化还原反应：MnO2+4H++2Br-===Mn2++Br2+2H2O；吹出：液溴易挥发，通入热空气可将溴吹出；化合：Br2具有强氧化性，能与铁粉在加热条件下发生反应：2Fe+3Br2 2FeBr3；氧化：通入氯气，将富集的Br-氧化，生成溴单质。 1 2 3 4 5 6 7 7.镉(Cd)可用于制作某些光电子组件。一种以镉废渣(含CdO及少量ZnO、CuO、MnO、FeO杂质)为原料制备镉的工艺流程如图所示：   (1)溶解时，CdO参与反应的离子方程式为_____________________。 (2)调pH，加入石灰乳是为了除铜，写出除铜的离子方程式：_________ _______________________________。 1 2 3 4 5 6 7 CdO+2H+===Cd2++H2O Ca(OH)2+S===Cu(OH)2+CaSO4 Cu2++ (3)“氧化”是为了除铁、锰，KMnO4的还原产物是MnO2，该步骤中除铁、锰的离子方程式为___________________________________________ ___________________________________。  (4)置换生成海绵镉的离子方程式为___________________。  (5)“熔炼”时，将海绵镉(含Cd和Zn)与NaOH混合反应，反应的化学方 程式是_____________________________。  Zn+2NaOH Na2ZnO2+H2↑ 3Fe2+++7H2O===3Fe(OH)3↓+MnO2↓+5H+、 3Mn2++2Mn+2H2O===5MnO2↓+4H+ Cd2++Zn===Cd+Zn2+ 1 2 3 4 5 6 7 工艺流程分析： 1 2 3 4 5 6 7 $$ [热点题空]　第3练　化工流程中物质的转化与跟踪　[分值：50分] 　　　　　　　　　　　 　　　　　 1.(8分)[2023·全国乙卷，27(1)(5)(6)]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。 (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　　　　　　　　　(举1例)。  (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____________________________________。 答案　(1)MnCO3+H2SO4===MnSO4+H2O+CO2↑　粉碎菱锰矿(或搅拌、适当升高温度等) (5)Mn2++2H2OH2↑+MnO2↓+2H+　加入Mn(OH)2　(6)2Li2CO3+8MnO24LiMn2O4+2CO2↑+O2↑ 解析　(5)在电解槽中，Mn2+发生反应生成MnO2，反应的离子方程式为Mn2++2H2OH2↑+MnO2↓+2H+；要保持电解液稳定，要补充消耗的，移出生成的，应加入Mn(OH)2。 2.(3分)[2023·辽宁，16(3)]某工厂采用如下工艺处理镍钴矿硫酸浸取液(含Ni2+、Co2+、Fe2+、Fe3+、Mg2+和Mn2+)，实现镍、钴、镁元素的回收。 已知： 物质 Fe(OH)3 Co(OH)2 Ni(OH)2 Mg(OH)2 Ksp 10-37.4 10-14.7 10-14.7 10-10.8 “氧化”中，混合气在金属离子的催化作用下产生具有强氧化性的过一硫酸(H2SO5)。 “氧化”中，用石灰乳调节pH=4，Mn2+被H2SO5氧化为MnO2，该反应的离子方程式为　　　　　　(H2SO5的电离第一步完全，第二步微弱)；滤渣的成分为MnO2、　　　　　　　(填化学式)。  答案　H2O+Mn2++HS===MnO2↓+S+3H+　Fe(OH)3、CaSO4 解析　Ksp[Fe(OH)3]=10-37.4，当铁离子完全沉淀时，溶液中c(Fe3+)=10-5 mol·L-1，Ksp[Fe(OH)3]=c3(OH-)·c(Fe3+)=c3(OH-)×10-5=10-37.4，c(OH-)=10-10.8 mol·L-1，pH=3.2，此时溶液的pH=4，则铁离子完全水解，生成氢氧化铁沉淀，Ca2+与S结合生成CaSO4沉淀。 3.(8分)轻质碳酸钙(CaCO3)是一种重要的化工产品，广泛应用于油漆、塑料、橡胶和造纸等工业。一种以低品位石灰石(含CaCO3、MnCO3、Fe2O3及Al2O3)为原料生产高纯度轻质碳酸钙的循环工艺流程如图： 回答下列问题： (1)气体A为　　　　　　，滤渣的主要成分是____________________________________。  (2)“沉钙”过程中发生反应的化学方程式为_______________________________________。  (3)“系列操作”包含：__________________________________________________________。 (4)氧化镁可以在尾液处理中循环使用，　　　　　和　　　　　可循环使用于低品位石灰石制备轻质碳酸钙的过程中。  答案　(1)CO2　Fe(OH)3、Al(OH)3、Mn(OH)2　(2)CaCl2+(NH4)2CO3===CaCO3↓+2NH4Cl (3)加热蒸发、煅烧 (4)HCl　NH3 解析　(1)低品位石灰石(含CaCO3、MnCO3、Fe2O3及Al2O3)用盐酸溶浸，CaCO3、MnCO3、Fe2O3及Al2O3分别与盐酸发生复分解反应，离子方程式分别为CaCO3+2H+===H2O+CO2↑+Ca2+，MnCO3+2H+===H2O+CO2↑+M，Fe2O3+6H+===2Fe3++3H2O，Al2O3+6H+===2Al3++3H2O，所以气体A为CO2，向粗制的氯化钙溶液中通入氨气，除去Fe3+、Al3+、M，过滤得到滤渣的主要成分是Fe(OH)3、Al(OH)3、Mn(OH)2。(2)气体A为CO2，用水吸收氨气和二氧化碳生成碳酸铵，“沉钙”过程中氯化钙与碳酸铵发生复分解反应：CaCl2+(NH4)2CO3===CaCO3↓+2NH4Cl，得到碳酸钙沉淀和氯化铵。(3)镁的氯化物在溶液中水解生成氢氧化镁和HCl，加热时HCl挥发促进水解，气体C为氯化氢，最终生成氢氧化镁，煅烧得MgO，“系列操作”包含加热蒸发、煅烧。(4)气体C为氯化氢，溶于水为盐酸，可用于溶解低品位石灰石，氯化铵中加入氧化镁并加热，反应生成氯化镁、氨气和水，则气体B为NH3，所以HCl、NH3可循环使用于低品位石灰石制备轻质碳酸钙的过程中。 4.(4分)利用软锰矿(主要成分为MnO2，含铁的化合物等杂质)和闪锌矿(主要成分为ZnS)制得硫酸锰的流程如下： (1)MnO2、ZnS与硫酸反应转变为两种硫酸盐的化学方程式：____________________________ ______________________________________________________________________________________。  (2)在强酸性条件下加入MnO2氧化Fe2+的离子方程式：_________________________________ ______________________________________________________________________________________。  答案　(1)4MnO2+ZnS+4H2SO4===4MnSO4+ZnSO4+4H2O (2)MnO2+2Fe2++4H+===Mn2++2Fe3++2H2O 5.(7分)钼(Mo)及其化合物广泛应用于医疗卫生、国防等领域。某镍钼矿中的镍和钼以NiS和MoS2形式存在，从镍钼矿中分离钼，并得到Na2SO4的一种工艺流程如下： 回答下列问题： (1)Ni位于元素周期表第　　　周期第　　　族。(NH4)2MoO4中钼元素的化合价为　　　。  (2)“焙烧”中生成Na2MoO4的化学方程式为____________________________________________ ______________________________________________________________________________________。  (3)(NH4)2MoO4分解可得MoO3。高温下，用铝粉还原MoO3得到金属钼的化学方程式为 ______________________________________________________________________________________。  答案　(1)四　Ⅷ　+6　(2)2MoS2+6Na2CO3+9O22Na2MoO4+6CO2+4Na2SO4　(3)MoO3+2AlMo+Al2O3 解析　镍钼矿(含NiS、MoS2等)中加入碳酸钠并通入空气焙烧，发生反应：2MoS2+6Na2CO3+9O22Na2MoO4+6CO2+4Na2SO4、NiS+Na2CO3+2O2NiO+CO2+Na2SO4，加水后，Mo进入溶液中，加入MgSO4除去多余的C，过滤后再通过低温结晶将Na2SO4分离出来，溶液经过离子交换萃取等一系列操作后可得(NH4)2MoO4。(1)Ni是第28号元素，位于元素周期表第四周期第Ⅷ族；根据化合物中各元素化合价代数和为0，可得(NH4)2MoO4中Mo的化合价为+6价。(3)高温下，用铝粉还原MoO3得到金属钼和氧化铝，化学方程式为MoO3+2AlMo+Al2O3。 6.(10分)溴元素分别被安东尼·巴拉尔和卡尔·罗威两位科学家在1825年与1826年所发现。一种从海水中提取溴的流程如图所示： (1)①“氧化”过程中的离子方程式为____________________________________________________。  ②热空气可用于“吹出”的原因是_______________________________________________________。  (2)①“化合”过程中的化学方程式为____________________________________________________。  ②“化合”过程中，若加入过量的铁粉，则还原产物为　　　　，待反应完全后，继续向其中通入Cl2，当Cl2与该还原产物物质的量之比为1∶2时，发生反应的化学方程式为_______________ __________________________________________________________________________________________。  答案　(1)①MnO2+4H++2Br-===Mn2++Br2+2H2O　②单质Br2受热易挥发　(2)①2Fe+3Br22FeBr3 ②FeBr2　6FeBr2+3Cl2===2FeCl3+4FeBr3 解析　氧化：MnO2、稀硫酸和海水中的Br-发生氧化还原反应：MnO2+4H++2Br-===Mn2++Br2+2H2O；吹出：液溴易挥发，通入热空气可将溴吹出；化合：Br2具有强氧化性，能与铁粉在加热条件下发生反应：2Fe+3Br22FeBr3；氧化：通入氯气，将富集的Br-氧化，生成溴单质。 7.(10分)镉(Cd)可用于制作某些光电子组件。一种以镉废渣(含CdO及少量ZnO、CuO、MnO、FeO杂质)为原料制备镉的工艺流程如图所示： (1)溶解时，CdO参与反应的离子方程式为__________________________________________________。 (2)调pH，加入石灰乳是为了除铜，写出除铜的离子方程式：________________________________。 (3)“氧化”是为了除铁、锰，KMnO4的还原产物是MnO2，该步骤中除铁、锰的离子方程式为 　 _________________________________________________________________________________________。  (4)置换生成海绵镉的离子方程式为_______________________________________________________。  (5)“熔炼”时，将海绵镉(含Cd和Zn)与NaOH混合反应，反应的化学方程式是_____________ _______________________________________________________________________________________。  答案　(1)CdO+2H+===Cd2++H2O (2)Cu2++Ca(OH)2+S===Cu(OH)2+CaSO4 (3)3Fe2++Mn+7H2O===3Fe(OH)3↓+MnO2↓+5H+、3Mn2++2Mn+2H2O===5MnO2↓+4H+　(4)Cd2++Zn===Cd+Zn2+ (5)Zn+2NaOHNa2ZnO2+H2↑ 解析　工艺流程分析： 学科网（北京）股份有限公司 $$