高三高考一輪專題復(fù)習(xí)講義工藝流程資料

一課本工藝流程梳理1.海水提Br2工藝流程圖2.海水提I2工藝流程圖3.海水提Mg工藝流程圖4.工業(yè)制硫酸以金紅石(主要含TiO2)為原料制取Ti工業(yè)制備高純硅二課本工藝流程解析資料：常見氧化劑的價格價格(萬元/噸)Cl20.155KMnO43.4K2Cr2O73.7KClO32.7H2O21.41.海水提Br2工藝流程圖2.海水提I2工藝流程圖3.海水提Mg工藝流程圖4.工業(yè)制硫酸5.以金紅石(主要含TiO2)為原料制取Ti6.工業(yè)制備高純硅三高考真題演練1.(2022·全國甲卷)硫酸鋅(ZnSO4)是制備各種含鋅材料的原料，在防腐、電鍍、醫(yī)學(xué)上有諸多應(yīng)用。硫酸鋅可由菱鋅礦制備。菱鋅礦的主要成分為ZnCO3，雜質(zhì)為SiO2以及Ca、Mg、Fe、Cu等的化合物。其制備流程如下：本題中所涉及離子的氫氧化物溶度積常數(shù)如下表：離子Fe3＋Zn2＋Cu2＋Fe2＋Mg2＋Ksp4.0×10－386.7×10－172.2×10－208.0×10－161.8×10－11③④③回答下列問題：(1)菱鋅礦焙燒生成氧化鋅的化學(xué)方程式為___________________________________。(2)為了提高鋅的浸取效果，可采取的措施有________________、________________。(3)加入物質(zhì)X調(diào)溶液pH＝5，最適宜使用的X是__________(填標(biāo)號)。A．NH3·H2O B．Ca(OH)2C．NaOH濾渣①的主要成分是__________、__________、__________。(4)向80～90℃的濾液①中分批加入適量KMnO4溶液充分反應(yīng)后過濾，濾渣②中有MnO2，該步反應(yīng)的離子方程式為_________________________________________。(5)濾液②中加入鋅粉的目的是_______________________________________。(6)濾渣④與濃H2SO4反應(yīng)可以釋放HF并循環(huán)利用，同時得到的副產(chǎn)物是__________、__________。2.(2022·全國乙卷)廢舊鉛蓄電池的鉛膏中主要含有PbSO4、PbO2、PbO和Pb，還有少量Ba、Fe、Al的鹽或氧化物等，為了保護(hù)環(huán)境、充分利用鉛資源，通過下圖流程實現(xiàn)鉛的回收。一些難溶電解質(zhì)的溶度積常數(shù)如下表：難溶電解質(zhì)PbSO4PbCO3BaSO4BaCO3Ksp2.5×10－87.4×10－141.1×10－102.6×10－9一定條件下，一些金屬氫氧化物沉淀時的pH如下表：金屬氫氧化物Fe(OH)3Fe(OH)2Al(OH)3Pb(OH)2開始沉淀的pH2.36.83.57.2完全沉淀的pH3.28.34.69.1回答下列問題：(1)在“脫硫”中PbSO4轉(zhuǎn)化反應(yīng)的離子方程式為________________________，用沉淀溶解平衡原理解釋選擇Na2CO3的原因：___________________________________________。(2)在“脫硫”中，加入Na2CO3不能使鉛膏中BaSO4完全轉(zhuǎn)化，原因是_________________________________________________________________________。(3)在“酸浸”中，除加入醋酸(HAc)，還要加入H2O2。(ⅰ)能被H2O2氧化的離子是___________________________________；(ⅱ)H2O2促進(jìn)了金屬Pb在醋酸中轉(zhuǎn)化為Pb(Ac)2，其化學(xué)方程式為_____________________________________；(ⅲ)H2O2也能使PbO2轉(zhuǎn)化為Pb(Ac)2，H2O2的作用是__________________________________。(4)“酸浸”后溶液的pH約為4.9，濾渣的主要成分是__________。(5)“沉鉛”的濾液中，金屬離子有__________。3．（2024·全國甲卷）鈷在新能源、新材料領(lǐng)域具有重要用途。某煉鋅廢渣含有鋅、鉛、銅、鐵、鈷、錳的價氧化物及鋅和銅的單質(zhì)。從該廢渣中提取鈷的一種流程如下。注：加沉淀劑使一種金屬離子濃度小于等于，其他金屬離子不沉淀，即認(rèn)為完全分離。已知：①。②以氫氧化物形式沉淀時，和溶液的關(guān)系如圖所示。回答下列問題：(1)“酸浸”前，需將廢渣磨碎，其目的是。(2)“酸浸”步驟中，發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式是。(3)假設(shè)“沉銅”后得到的濾液中和均為，向其中加入至沉淀完全，此時溶液中，據(jù)此判斷能否實現(xiàn)和的完全分離(填“能”或“不能”)。(4)“沉錳”步驟中，生成，產(chǎn)生的物質(zhì)的量為。(5)“沉淀”步驟中，用調(diào)，分離出的濾渣是。(6)“沉鈷”步驟中，控制溶液，加入適量的氧化，其反應(yīng)的離子方程式為。(7)根據(jù)題中給出的信息，從“沉鈷”后的濾液中回收氫氧化鋅的方法是。4．（2024·新課標(biāo)卷）鈷及其化合物在制造合金、磁性材料、催化劑及陶瓷釉等方面有著廣泛應(yīng)用。一種從濕法煉鋅產(chǎn)生的廢渣(主要含Co、Zn、Pb、Fe的單質(zhì)或氧化物)中富集回收得到含錳高鈷成品的工藝如下：已知溶液中相關(guān)離子開始沉淀和沉淀完全()時的pH：開始沉淀的pH1.56.9—7.46.2沉淀完全的pH2.88.41.19.48.2回答下列問題：(1)“酸浸”前廢渣需粉碎處理，目的是；“濾渣1”中金屬元素主要為。(2)“過濾1”后的溶液中加入的作用是。取少量反應(yīng)后的溶液，加入化學(xué)試劑檢驗，若出現(xiàn)藍(lán)色沉淀，需補(bǔ)加。(3)“氧化沉鈷”中氧化還原反應(yīng)的離子方程式為、。(4)“除鈷液”中主要的鹽有(寫化學(xué)式)，殘留的濃度為。5．（2024·黑吉遼卷）中國是世界上最早利用細(xì)菌冶金的國家。已知金屬硫化物在“細(xì)菌氧化”時轉(zhuǎn)化為硫酸鹽，某工廠用細(xì)菌冶金技術(shù)處理載金硫化礦粉(其中細(xì)小的顆粒被、包裹)，以提高金的浸出率并冶煉金，工藝流程如下：回答下列問題：(1)北宋時期我國就有多處礦場利用細(xì)菌氧化形成的天然“膽水”冶煉銅，“膽水”的主要溶質(zhì)為(填化學(xué)式)。(2)“細(xì)菌氧化”中，發(fā)生反應(yīng)的離子方程式為。(3)“沉鐵砷”時需加堿調(diào)節(jié)，生成(填化學(xué)式)膠體起絮凝作用，促進(jìn)了含微粒的沉降。(4)“培燒氧化”也可提高“浸金”效率，相比“培燒氧化”，“細(xì)菌氧化”的優(yōu)勢為_______(填標(biāo)號)。A．無需控溫 B．可減少有害氣體產(chǎn)生C．設(shè)備無需耐高溫 D．不產(chǎn)生廢液廢渣(5)“真金不拍火煉”，表明難被氧化，“浸金”中的作用為。(6)“沉金”中的作用為。(7)濾液②經(jīng)酸化，轉(zhuǎn)化為和的化學(xué)方程式為。用堿中和可生成(填溶質(zhì)化學(xué)式)溶液，從而實現(xiàn)循環(huán)利用。6．（2024·安徽卷）精煉銅產(chǎn)生的銅陽極泥富含等多種元素。研究人員設(shè)計了一種從銅陽極泥中分離提收金和銀的流程，如下圖所示。回答下列問題：(1)位于元素周期表第周期第族。(2)“浸出液1”中含有的金屬離子主要是。(3)“浸取2”步驟中，單質(zhì)金轉(zhuǎn)化為的化學(xué)方程式為。(4)“浸取3”步驟中，“浸渣2”中的(填化學(xué)式)轉(zhuǎn)化為。(5)“電沉積”步驟中陰極的電極反應(yīng)式為。“電沉積”步驟完成后，陰極區(qū)溶液中可循環(huán)利用的物質(zhì)為(填化學(xué)式)。(6)“還原”步驟中，被氧化的與產(chǎn)物的物質(zhì)的量之比為。(7)可被氧化為。從物質(zhì)結(jié)構(gòu)的角度分析的結(jié)構(gòu)為(a)而不是(b)的原因：。參考答案1.【答案】(1)ZnCO3eq\o(=,\s\up7(焙燒))ZnO＋CO2↑(2)將焙燒后的產(chǎn)物碾碎，增大接觸面積、增大硫酸的濃度等(3)BFe(OH)3CaSO4SiO2(4)3Fe2＋＋MnOeq\o\al(－,4)＋7H2O=3Fe(OH)3↓＋MnO2↓＋5H＋(5)置換Cu2＋為Cu從而除去(6)CaSO4MgSO4解析由題干信息，菱鋅礦的主要成分為ZnCO3，雜質(zhì)為SiO2以及Ca、Mg、Fe、Cu等的化合物，結(jié)合流程圖分析，菱鋅礦焙燒，主要發(fā)生反應(yīng)：ZnCO3eq\o(=,\s\up7(焙燒))ZnO＋CO2↑，再加入H2SO4酸浸，得到含Zn2＋、Ca2＋、Mg2＋、Fe2＋、Fe3＋、Cu2＋的溶液，加入物質(zhì)X調(diào)節(jié)pH＝5，結(jié)合表格數(shù)據(jù)，過濾得到濾渣①為Fe(OH)3、CaSO4、SiO2，濾液①中主要含有Zn2＋、Cu2＋、Mg2＋、Ca2＋、Fe2＋，再向濾液①中加入KMnO4溶液氧化Fe2＋，過濾得到濾渣②為Fe(OH)3和MnO2，濾液②中加入鋅粉，發(fā)生反應(yīng)Zn＋Cu2＋=Zn2＋＋Cu，過濾后得到濾渣③為Cu，再向濾液③中加入HF脫鈣鎂，過濾得到濾渣④為CaF2、MgF2，濾液④為ZnSO4溶液，經(jīng)一系列處理得到ZnSO4·7H2O，據(jù)此分析解答。(1)焙燒時，生成ZnO的反應(yīng)為ZnCO3eq\o(=,\s\up7(焙燒))ZnO＋CO2↑。(2)可采用將焙燒后的產(chǎn)物碾碎，增大接觸面積、增大硫酸的濃度等方式提高鋅的浸取率。(3)NH3·H2O易分解產(chǎn)生NH3污染空氣，且經(jīng)濟(jì)成本較高，故A不適宜；Ca(OH)2不會引入新的雜質(zhì)，且成本較低，故B適宜；NaOH會引入雜質(zhì)Na＋，且成本較高，C不適宜；當(dāng)沉淀完全時(離子濃度小于10－5mol·L－1)，結(jié)合表格Ksp計算各離子完全沉淀時的pH，pH＜5的只有Fe3＋，故濾渣①中有Fe(OH)3，又因為CaSO4是微溶物，SiO2不溶于酸，故濾渣①的主要成分是Fe(OH)3、CaSO4、SiO2。(4)向80～90℃的濾液①中加入KMnO4溶液，可氧化Fe2＋，得到Fe(OH)3和MnO2的濾渣②，反應(yīng)的離子方程式為3Fe2＋＋MnOeq\o\al(－,4)＋7H2O=3Fe(OH)3↓＋MnO2↓＋5H＋。(5)濾液②中加入鋅粉，發(fā)生反應(yīng)Zn＋Cu2＋=Zn2＋＋Cu，故加入鋅粉的目的為置換Cu2＋為Cu從而除去。(6)濾渣④為CaF2、MgF2，與濃硫酸反應(yīng)可得到HF，同時得到的副產(chǎn)物為CaSO4、MgSO4。2.【答案】：(1)PbSO4(s)＋COeq\o\al(2－,3)(aq)=PbCO3(s)＋SOeq\o\al(2－,4)(aq)反應(yīng)PbSO4(s)＋COeq\o\al(2－,3)(aq)=PbCO3(s)＋SOeq\o\al(2－,4)(aq)的平衡常數(shù)K＝eq\f(cSO\o\al(2－,4),cCO\o\al(2－,3))＝eq\f(cPb2＋·cSO\o\al(2－,4),cPb2＋·cCO\o\al(2－,3))＝eq\f(KspPbSO4,KspPbCO3)≈3.4×105>105，PbSO4可以比較徹底的轉(zhuǎn)化為PbCO3(2)反應(yīng)BaSO4(s)＋COeq\o\al(2－,3)(aq)=aCO3(s)＋SOeq\o\al(2－,4)(aq)的平衡常數(shù)K＝eq\f(cSO\o\al(2－,4),cCO\o\al(2－,3))＝eq\f(cBa2＋·cSO\o\al(2－,4),cBa2＋·cCO\o\al(2－,3))＝eq\f(KspBaSO4,KspBaCO3)≈0.04?105，反應(yīng)正向進(jìn)行的程度有限(3)(ⅰ)Fe2＋(ⅱ)Pb＋H2O2＋2HAc=Pb(Ac)2＋2H2O(ⅲ)作還原劑(4)Fe(OH)3、Al(OH)3(5)Ba2＋、Na＋解析(1)“脫硫”中，碳酸鈉溶液與硫酸鉛反應(yīng)生成碳酸鉛和硫酸鈉，反應(yīng)的離子方程式為PbSO4(s)＋COeq\o\al(2－,3)(aq)=PbCO3(s)＋SOeq\o\al(2－,4)(aq)，Ksp(PbCO3)＝7.4×10－14，Ksp(PbSO4)＝2.5×10－8，反應(yīng)PbSO4(s)＋COeq\o\al(2－,3)(aq)PbCO3(s)＋SOeq\o\al(2－,4)(aq)的平衡常數(shù)K＝eq\f(cSO\o\al(2－,4),cCO\o\al(2－,3))＝eq\f(cPb2＋·cSO\o\al(2－,4),cPb2＋·cCO\o\al(2－,3))＝eq\f(KspPbSO4,KspPbCO3)＝eq\f(2.5×10－8,7.4×10－14)≈3.4×105>105，說明反應(yīng)可以轉(zhuǎn)化的比較徹底，且轉(zhuǎn)化后生成的碳酸鉛可由酸浸進(jìn)入溶液中，減少鉛的損失。(2)反應(yīng)BaSO4(s)＋COeq\o\al(2－,3)(aq)BaCO3(s)＋SOeq\o\al(2－,4)(aq)的平衡常數(shù)K＝eq\f(cSO\o\al(2－,4),cCO\o\al(2－,3))＝eq\f(cBa2＋·cSO\o\al(2－,4),cBa2＋·cCO\o\al(2－,3))＝eq\f(KspBaSO4,KspBaCO3)＝eq\f(1.1×10－10,2.6×10－9)≈0.04?105，說明該反應(yīng)正向進(jìn)行的程度有限，因此加入碳酸鈉不能使鉛膏中的BaSO4完全轉(zhuǎn)化。(3)(ⅰ)過氧化氫有氧化性，亞鐵離子有還原性，會被過氧化氫氧化為鐵離子。(ⅱ)過氧化氫促進(jìn)金屬Pb在醋酸溶液中轉(zhuǎn)化為Pb(Ac)2，過氧化氫與Pb、HAc發(fā)生氧化還原反應(yīng)生成Pb(Ac)2和H2O，依據(jù)得失電子守恒和原子守恒可知，反應(yīng)的化學(xué)方程式為Pb＋H2O2＋2HAc=Pb(Ac)2＋2H2O。(ⅲ)過氧化氫也能使PbO2轉(zhuǎn)化為Pb(Ac)2，鉛元素化合價由＋4價降低到＋2價，PbO2是氧化劑，則過氧化氫是還原劑。(4)酸浸后溶液的pH約為4.9，依據(jù)金屬氫氧化物沉淀時的pH可知，濾渣的主要成分為氫氧化鋁、氫氧化鐵。(5)加入碳酸鈉不能使鉛膏中的BaSO4完全轉(zhuǎn)化，鐵離子、鋁離子轉(zhuǎn)化為氫氧化鐵、氫氧化鋁沉淀，鉛轉(zhuǎn)化為氫氧化鉛，最終轉(zhuǎn)化為氧化鉛，因此沉鉛的濾液中，金屬離子有Ba2＋和加入碳酸鈉、氫氧化鈉時引入的Na＋。3.【答案】(1)增大固體與酸反應(yīng)的接觸面積，提高鈷元素的浸出效率(2)(3)不能(4)(5)(6)(7)向濾液中滴加溶液，邊加邊攪拌，控制溶液的pH接近12但不大于12，靜置后過濾、洗滌、干燥【解析】煉鋅廢渣含有鋅、鉛、銅、鐵、鈷、錳的價氧化物及鋅和銅的單質(zhì)，經(jīng)稀硫酸酸浸時，銅不溶解，Zn及其他價氧化物除鉛元素轉(zhuǎn)化為硫酸鉛沉淀外，其他均轉(zhuǎn)化為相應(yīng)的+2價陽離子進(jìn)入溶液；然后通入硫化氫沉銅生成CuS沉淀；過濾后，濾液中加入Na2S2O8將錳離子氧化為二氧化錳除去，同時亞鐵離子也被氧化為鐵離子；再次過濾后，用氫氧化鈉調(diào)節(jié)pH=4，鐵離子完全轉(zhuǎn)化為氫氧化鐵沉淀除去；第三次過濾后的濾液中加入次氯酸鈉沉鈷，得到Co(OH)3。（1）“酸浸”前，需將廢渣磨碎，其目的是增大固體與酸反應(yīng)的接觸面積，提高鈷元素的浸出效率。（2）“酸浸”步驟中，Cu不溶解，Zn單質(zhì)及其他價氧化物除鉛元素轉(zhuǎn)化為硫酸鉛沉淀外，其他均轉(zhuǎn)化為相應(yīng)的+2價陽離子進(jìn)入溶液，即為轉(zhuǎn)化為CoSO4，反應(yīng)的化學(xué)方程式為。（3）假設(shè)“沉銅”后得到的濾液中和均為，向其中加入至沉淀完全，此時溶液中，則，小于，說明大部分也轉(zhuǎn)化為硫化物沉淀，據(jù)此判斷不能實現(xiàn)Zn2+和Co2+的完全分離。（4）“沉錳”步驟中，Na2S2O8將Mn2+氧化為二氧化錳除去，發(fā)生的反應(yīng)為，因此，生成，產(chǎn)生的物質(zhì)的量為。（5）“沉錳”步驟中，同時將氧化為，“沉淀”步驟中用調(diào)pH=4，可以完全沉淀為，因此，分離出的濾渣是。（6）“沉鈷”步驟中，控制溶液pH=5.0~5.5，加入適量的NaClO氧化，為了保證被完全氧化，NaClO要適當(dāng)過量，其反應(yīng)的離子方程式為。（7）根據(jù)題中給出的信息，“沉鈷”后的濾液的pH=5.0~5.5，溶液中有元素以形式存在，當(dāng)pH＞12后氫氧化鋅會溶解轉(zhuǎn)化為，因此，從“沉鈷”后的濾液中回收氫氧化鋅的方法是：向濾液中滴加溶液，邊加邊攪拌，控制溶液的pH接近12但不大于12，靜置后過濾、洗滌、干燥。4.【答案】(1)增大固液接觸面積，加快酸浸速率，提高浸取效率Pb(2)將溶液中的氧化為，以便在后續(xù)調(diào)pH時除去Fe元素溶液(3)(4)、【分析】由題中信息可知，用硫酸處理含有Co、Zn、Pb、Fe的單質(zhì)或氧化物的廢渣，得到含有、、、、等離子的溶液，Pb的單質(zhì)或氧化物與硫酸反應(yīng)生成難溶的，則“濾渣1”為“酸浸”時生成的；向濾液中加入將氧化為，然后加入ZnO調(diào)節(jié)pH=4使完全轉(zhuǎn)化為，則“濾渣Ⅱ”的主要成分為，濾液中的金屬離子主要是、和；最后“氧化沉鈷”，加入強(qiáng)氧化劑，將溶液中氧化為，在時形成沉淀，而則被還原為，還會與溶液中的發(fā)生歸中反應(yīng)生成，得到和的混合物，“除鈷液”主要含有ZnSO4、K2SO4，據(jù)此解答?！窘馕觥浚?）在原料預(yù)處理過程中，粉碎固體原料能增大固體與液體的接觸面積，從而加快酸浸的反應(yīng)速率，提高浸取效率；由分析可知，“濾渣1”的主要成分為PbSO4，則“濾渣1”中金屬元素主要為Pb；（2）酸浸液中含有、、、、等離子。由題表中數(shù)據(jù)可知，當(dāng)完全沉淀時，未開始沉淀，而當(dāng)完全沉淀時，已有一部分沉淀，因此為了除去溶液中的Fe元素且不沉淀，應(yīng)先將氧化為，然后調(diào)節(jié)溶液的pH使完全水解轉(zhuǎn)化為沉淀，因此，的作用是將氧化為，以便在后續(xù)調(diào)pH時除去Fe元素。常用溶液檢驗，若生成藍(lán)色沉淀，則說明溶液中仍存在，需補(bǔ)加；（3）由分析可知，該過程發(fā)生兩個氧化還原反應(yīng)，根據(jù)分析中兩個反應(yīng)的反應(yīng)物、產(chǎn)物與反應(yīng)環(huán)境()，結(jié)合得失電子守恒、電荷守恒和原子守恒可寫出兩個離子方程式：、；（4）最終得到的“除鈷液”中含有的金屬離子主要是最初“酸浸”時與加入ZnO調(diào)pH時引入的、加入“氧化沉鈷”時引入的，而陰離子是在酸浸時引入的，因此其中主要的鹽有和。當(dāng)溶液時，恰好完全沉淀，此時溶液中，則，則?！俺捯骸钡模?，則，此時溶液中。5.【答案】(1)CuSO4(2)(3)(4)BC(5)做絡(luò)合劑，將Au轉(zhuǎn)化為從而浸出(6)作還原劑，將還原為Au(7)NaCN【分析】礦粉中加入足量空氣和H2SO4，在pH=2時進(jìn)行細(xì)菌氧化，金屬硫化物中的S元素轉(zhuǎn)化為硫酸鹽，過濾，濾液中主要含有Fe3+、、As（Ⅵ），加堿調(diào)節(jié)pH值，F(xiàn)e3+轉(zhuǎn)化為膠體，可起到絮凝作用，促進(jìn)含As微粒的沉降，過濾可得到凈化液；濾渣主要為Au，Au與空氣中的O2和NaCN溶液反應(yīng)，得到含的浸出液，加入Zn進(jìn)行“沉金”得到Au和含的濾液②?！窘馕觥浚?）“膽水”冶煉銅，“膽水”的主要成分為CuSO4；（2）“細(xì)菌氧化”的過程中，F(xiàn)eS2在酸性環(huán)境下被O2氧化為Fe3+和，離子方程式為：；（3）“沉鐵砷”時，加堿調(diào)節(jié)pH值，F(xiàn)e3+轉(zhuǎn)化為膠體，可起到絮凝作用，促進(jìn)含As微粒的沉降；（4）A．細(xì)菌的活性與溫度息息相關(guān)，因此細(xì)菌氧化也需要控溫，A不符合題意；B．焙燒氧化時，金屬硫化物中的S元素通常轉(zhuǎn)化為SO2，而細(xì)菌氧化時，金屬硫化物中的S元素轉(zhuǎn)化為硫酸鹽，可減少有害氣體的產(chǎn)生，B符合題意；C．焙燒氧化需要較高的溫度，因此所使用的設(shè)備需要耐高溫，而細(xì)菌氧化不需要較高的溫度就可進(jìn)行，設(shè)備無需耐高溫，C符合題意；D．由流程可知，細(xì)菌氧化也會產(chǎn)生廢液廢渣，D不符合題意；故選BC；（5）“浸金”中，Au作還原劑，O2作氧化劑，NaCN做絡(luò)合劑，將Au轉(zhuǎn)化為從而浸出；（6）“沉金”中Zn作還原劑，將還原為Au；（7）濾液②含有，經(jīng)過H2SO4的酸化，轉(zhuǎn)化為ZnSO4和HCN