備考2025屆高考化學(xué)一輪復(fù)習(xí)強化訓(xùn)練第三章金屬及其化合物第6講無機化工工藝流程題

第6講無機化工工藝流程題1.[2024新課標(biāo)卷]鉻和釩具有廣泛用途。鉻釩渣中鉻和釩以低價態(tài)含氧酸鹽形式存在，主要雜質(zhì)為鐵、鋁、硅、磷等的化合物。從鉻釩渣中分別提取鉻和釩的一種流程如下圖所示。已知：最高價鉻酸根在酸性介質(zhì)中以Cr2O72－存在，在堿性介質(zhì)中以回答下列問題：（1）煅燒過程中，釩和鉻被氧化為相應(yīng)的最高價含氧酸鹽，其中含鉻化合物主要為Na2CrO4（填化學(xué)式）。（2）水浸渣中主要有SiO2和Fe2O3。（3）“沉淀”步驟調(diào)pH到弱堿性，主要除去的雜質(zhì)是Al（OH）3。（4）“除硅磷”步驟中，使硅、磷分別以MgSiO3和MgNH4PO4的形式沉淀。該步須要限制溶液的pH≈9以達(dá)到最好的除雜效果。若pH＜9時，會導(dǎo)致溶液中c（PO43－）降低，不利于生成MgNH4PO4沉淀；pH＞9時，會導(dǎo)致Mg2＋形成Mg（OH）（5）“分別釩”步驟中，將溶液pH調(diào)到1.8左右得到V2O5沉淀。V2O5在pH＜1時，溶解為VO2＋或VO3＋；在堿性條件下，溶解為VO3－或VO43－。上述性質(zhì)說明VA.酸性 B.堿性 C.兩性（6）“還原”步驟中加入焦亞硫酸鈉（Na2S2O5）溶液，反應(yīng)的離子方程式為3S2O52－＋2Cr2O72－＋10H＋6SO42－＋解析（1）依據(jù)已知條件可知，最高價鉻酸根在堿性介質(zhì)中以CrO42－存在，故煅燒后含鉻化合物主要為Na2CrO4。（2）煅燒時通入空氣，含鐵化合物轉(zhuǎn)化為Fe2O3，且Fe2O3不溶于水，故水浸渣中還含有Fe2O3。（3）“沉淀”步驟加入稀H2SO4調(diào)pH到弱堿性是為了將[Al（OH）4]－轉(zhuǎn)化為Al（OH）3沉淀而除去。（4）體系中存在平衡MgNH4PO4?Mg2＋＋NH4＋＋PO43－，當(dāng)pH＜9時，PO43－＋H＋?HPO42－，平衡正向移動，c（PO43－）降低，不利于生成MgNH4PO4沉淀；而pH＞9時Mg2＋會形成Mg（OH）2沉淀，原料利用率低。（5）依據(jù)題干描述，V2O5既可與酸反應(yīng)生成鹽和水，又可與堿反應(yīng)生成鹽和水，故V2O5具有兩性。（6）分別釩后溶液呈酸性，Cr元素以Cr2O72－存在，還原過程中Cr2O72－被S2O52－還原為Cr3＋，S2O52－轉(zhuǎn)化為SO42－，因此反應(yīng)的離子方程式為2Cr22.[2024北京]以銀錳精礦（主要含Ag2S、MnS、FeS2）和氧化錳礦（主要含MnO2）為原料聯(lián)合提取銀和錳的一種流程示意圖如下。已知：酸性條件下，MnO2的氧化性強于Fe3＋。（1）“浸錳”過程是在H2SO4溶液中使礦石中的錳元素浸出，同時去除FeS2，有利于后續(xù)銀的浸出；礦石中的銀以Ag2S的形式殘留于浸錳渣中。①“浸錳”過程中，發(fā)生反應(yīng)MnS＋2H＋Mn2＋＋H2S↑，則可推斷：Ksp（MnS）＞（填“＞”或“＜”）Ksp（Ag2S）。②在H2SO4溶液中，銀錳精礦中的FeS2和氧化錳礦中的MnO2發(fā)生反應(yīng)，則浸錳液中主要的金屬陽離子有Fe3＋、Mn2＋。（2）“浸銀”時，運用過量FeCl3、HCl和CaCl2的混合液作為浸出劑，將Ag2S中的銀以[AgCl2]－形式浸出。①將“浸銀”反應(yīng)的離子方程式補充完整：2Fe3＋＋Ag2S＋4Cl－?2Fe2＋＋2[AgCl2]－＋S②結(jié)合平衡移動原理，說明浸出劑中Cl－、H＋的作用：Cl－是為了與Ag2S電離出的Ag＋結(jié)合生成[AgCl2]－，使平衡正向移動，提高Ag2S的浸出率；H＋是為了抑制Fe3＋水解，防止生成Fe（OH）3沉淀。（3）“沉銀”過程中須要過量的鐵粉作為還原劑。①該步反應(yīng)的離子方程式有2[AgCl2]－＋FeFe2＋＋2Ag＋4Cl－、2Fe3＋＋Fe3Fe2＋。②確定溫度下，Ag的沉淀率隨反應(yīng)時間的變更如圖所示。說明t分鐘后Ag的沉淀率漸漸減小的緣由：Fe2＋被氧氣氧化為Fe3＋，F(xiàn)e3＋把Ag氧化為Ag＋。（4）結(jié)合“浸錳”過程，從兩種礦石中各物質(zhì)利用的角度，分析聯(lián)合提取銀和錳的優(yōu)勢：可將兩種礦石中的錳元素同時提取到浸錳液中，得到MnSO4，同時將銀元素和錳元素分別；生成的Fe3＋還可以用于浸銀，節(jié)約氧化劑。解析（1）①由題意知，硫化錳溶于硫酸溶液而硫化銀不溶于硫酸溶液，說明硫化錳的溶度積大于硫化銀。②依據(jù)已知信息，在H2SO4溶液中二氧化錳可將Fe2＋氧化為Fe3＋，自身被還原為Mn2＋。（2）①由已知信息可知，F(xiàn)e3＋將Ag2S氧化為了S，則自身被還原為Fe2＋，結(jié)合得失電子守恒、電荷守恒、原子守恒可補全該離子方程式。（3）①鐵粉作還原劑，除了將浸銀液中的[AgCl2]－還原為單質(zhì)銀，還可還原浸銀時加入的過量Fe3＋。（4）可從原料利用率、生產(chǎn)效率、經(jīng)濟角度分析。3.[2024湖南]鈦（Ti）及其合金是志向的高強度、低密度結(jié)構(gòu)材料。以鈦渣（主要成分為TiO2，含少量V、Si和Al的氧化物雜質(zhì)）為原料，制備金屬鈦的工藝流程如下：已知“降溫收塵”后，粗TiCl4中含有的幾種物質(zhì)的沸點：物質(zhì)TiCl4VOCl3SiCl4AlCl3沸點/答下列問題：（1）TiO2與C、Cl2在600℃的沸騰爐中充分反應(yīng)后，混合氣體中各組分的分壓如下表：物質(zhì)TiCl4COCO2Cl2分壓/MPa4.59×10－21.84×10－23.70×10－25.98×10－9①該溫度下，TiO2與C、Cl2反應(yīng)的總化學(xué)方程式為5TiO2＋6C＋10Cl2600°C5TiCl4＋2CO＋4CO2②隨著溫度上升，尾氣中CO的含量上升，緣由是溫度上升，C主要轉(zhuǎn)化為CO。（2）“除釩”過程中的化學(xué)方程式為3VOCl3＋Al3VOCl2＋AlCl3；“除硅、鋁”過程中，分別TiCl4中含Si、Al雜質(zhì)的方法是蒸餾法。（3）“除釩”和“除硅、鋁”的依次不能（填“能”或“不能”）交換，理由是“除釩”后產(chǎn)生的AlCl3可在“除硅、鋁”時除去，若交換依次，無法除去AlCl3。解析（1）①依據(jù)600℃混合氣體中TiCl4、CO、CO2的分壓，可計算出三者的物質(zhì)的量之比約為5∶2∶4，結(jié)合得失電子守恒和原子守恒可寫出總反應(yīng)的化學(xué)方程式為5Ti