2019年高三化学复习主观题一遍过专题12最佳条件选择专练（含解析）.docx

专题12 最佳条件选择专练1CO2是一种廉价的碳资源，其综合利用具有重要意义。回答下列问题：（1）CO2与CH4经催化重整，制得合成气：CH4(g)+ CO2(g) 2CO (g)+ 2H2(g)按一定体积比加入CH4和CO2，在恒压下发生反应，温度对CO和H2产率的影响如图3所示。此反应优选温度为900的原因是_。【答案】900 时，合成气产率已经较高，再升高温度产率增幅不大，但能耗升高，经济效益降低【解析】根据图3得到，900时反应产率已经比较高，温度再升高，反应产率的增大并不明显，而生产中的能耗和成本明显增大，经济效益会下降，所以选择900为反应最佳温度。2一种利用水钴矿主要成分为Co2O3、Co(OH)3，还含少量Fe2O3、Al2O3、MnO等制取CoCl26H2O的工艺流程如下：已知：浸出液含有的阳离子主要有H+、Co2+、Fe2+、Al3+、Mn2+、Ca2+、Mg2+等部分阳离子开始沉淀和完全沉淀的pH见下表CoCl26H2O熔点86，易溶于水、乙醚等；常温下稳定，加热至110120时失去结晶水变成无水氯化钴。(1)加萃取剂的目的是_；金属离子在萃取剂中的萃取率与pH的关系如图，据此分析pH的最佳范图为_(填字母序号)。A.2.02.5 B.3.03.5 C.4.04.5 D.5.05.5【答案】 除去溶液中的Mn2+ B 【解析】（1）根据流程图可知，存在Mn2+、Co2+金属离子的溶液中，加入萃取剂的目的是除去溶液中的Mn2+；由萃取剂对金属离子的萃取率与pH的关系可知，调节溶液PH在3.03.5之间，故选B。3镍钴锰酸锂电池是一种高功率动力电池。采用废旧锂离子电池回收工艺制备镍钴锰酸锂三元正极材料(LiNi1xy) Cox MnyO2)的工艺流程如下：回答下列问题：（1）溶液温度和浸渍时间对钻的浸出率影响如图所示：则浸出过程的最佳条件是_。【答案】 75、30min 【解析】（1）由图可知，在75、30min条件下钴的浸出率最高。4工业上以软锰矿(主要成分是MnO2，含有SiO2、Fe2O3等少量杂质)为主要原料制备高性能的磁性材料碳酸锰(MnCO3)。其工业流程如下： (1)“浸锰”反应中往往有副产物MnS2O6生成，温度对“浸锰”反应的影响如右图所示，为减少 MnS2O6 的生成，“浸锰”的适宜温度是_。(2)向过滤所得的滤液中加入NH4HCO3 溶液时温度控制在30-35，温度不宜太高的原因是_。【答案】 90 防止NH4HCO3受热分解，提高原料的利用率 【解析】 (1)分析图象可知温度在90以后MnS2O6的生成率较低，锰的浸出率较高，且温度较低节约能源，故浸锰的适宜温度为90；(2)铵盐受热分解，向过滤所得的滤液中加入碳酸氢铵溶液，温度控制在30-35的原因是防止NH4HCO3受热分解，提高原料的利用率。5磁性材料产业是21世纪各国竞相发展的高科技支柱产业之一，作为信息产业和机电工业的重要基础功能材料，磁性材料广泛用于电子信息、军事技术等领域。碳酸锰主要用于制备软磁铁氧体，工业上以软锰矿(主要成分为MnO2)和黄铁矿(主要成分为FeS2)为主要原料制备碳酸锰的主要工艺流程如下：已知：几种金属离子沉淀的pH如下表。Fe2Fe3Cu2Mn2开始沉淀的pH7.53.25.28.8完全沉淀的pH9.23.77.810. 4回答下列问题：（1）下图为黄铁矿的质量分数对锰浸出率的影响，仅据图中信息，黄铁矿的质量分数应保持在_左右。【答案】 40 【解析】（1）由图可读出，黄铁矿的质量分数应保持在40左右.6氯化铵焙烧菱锰矿制备高纯度碳酸锰的工艺流程如下已知：菱锰矿的主要成分是MnCO3，还含少量Fe、Al、Ca、Mg等元素。相关金属离子c0(Mn+)=0.1mol/L形成氢氧化物沉淀的pH范围如下：常温下，CaF2、MgF2的溶度积分别为1.461010、7.421011。回答下列问题：（1）分析下列图1、图2、图3，氯化铵焙烧菱锰矿的最佳条件是：焙烧温度为_、氯化铵与锰矿粉的质量之比为_、焙烧时间为_。【答案】 500 1.10 60min 【解析】（1）氯化铵焙烧菱锰矿的最佳条件是：焙烧温度为500、氯化铵与锰矿粉的质量之比为1.10、焙烧时间为60min。7某含锰矿物的主要成分有MnCO3、MnO2、FeCO3、SiO2、Al2O3等。已知FeCO3、MnCO3难溶于水。一种运用阴离子膜电解法的新技术可用于从碳酸锰矿中提取金属锰，主要流程如下： (1)保持其他条件不变，在不同温度下对含锰矿物进行酸浸，锰浸出率随时间变化如图。酸浸的最佳温度与时间分别为_、_min。【答案】70 120min 【解析】(1)根据锰浸出率随时间变化图表信息可知，温度低，锰浸出率低，温度为90时，锰浸出率与70相差无几，锰浸出率最佳条件：时间在120min，温度为70，锰浸出率最好；综上所述，本题答案是：70 ，120min。8粉煤灰（主要含有 SiO2、Fe2O3、Al2O3 等）是燃煤发电过程中产生的废渣，粉煤灰的综合利用具有 很大的价值。研究人员通过实验对粉煤灰中铝和铁元素的分离工艺进行了研究。（1）使用碱性较弱的氨水为pH调节剂，进行分离实验。氨水使滤液中铝离子沉淀的离子方程式为_。反应终点的pH对铝和铁分离效果的影响如下图。根据实验结果，为达到好的分离效果，反应过程中控制pH的 范围是_，选择该范围的理由是_。【答案】3NH3H2OAl3+Al(OH)33NH4+ 略小于5 铝元素沉淀较多，铁元素还没有开始大量的沉淀【解析】（1）一水合氨是弱碱，与铝离子反应生成氢氧化铝沉淀，反应的离子方程式为：3NH3H2OAl3+Al(OH)33NH4+；综上所述，本题答案是：3NH3H2OAl3+Al(OH)33NH4+。由图可知：pH略小于5时，Al的沉淀率较高（接近90%），而Fe的沉淀率较低（小于10%），当pH大于5时，Fe的沉淀率突然增大，且Al的沉淀率无明显变化，所以反应过程中控制pH略小于5；综上所述，本题答案是：略小于5，铝元素沉淀较多，铁元素还没有开始大量的沉淀。 9钛(22Ti)由于其特殊的性能被誉为“未来世纪的金属”。钛铁矿主要成分为FeTiO3（含有少量MgO、SiO2等杂质），Li4Ti5O12和LiFePO4都是锂离子电池的电极材料，可利用钛铁矿来制备，工艺流程如下： (1)过程中，铁的浸出率结果如图所示。由图可知，当铁的浸出率为80%时，所采用的实验条件是_。(2)过程中固体TiO2与双氧水、氨水反应转化成(NH4)2Ti5O15溶液时，Ti元素的浸出率与反应温度的关系如图所示，反应温度过高时，Ti元素浸出率下降的原因是_。【答案】100 3小时 温度过高，双氧水分解与氨气逸出导致Ti元素浸出率下降【解析】（1）由图中三条曲线可得，当铁的浸出率为80%时，应为100、约浸取3小时。（2）由于二氧化钛与氨水、双氧水反应生成(NH4)2Ti5O15时，温度过高，双氧水和氨水都容易分解(双氧水分解与氨气逸出)，所以反应温度过高时，Ti元素浸出率下降。10钴被誉为战略物资，有出色的性能和广泛的应用。以水钴矿（主要成分为Co2O3、CoO、CuO、Fe2O3、CaO、MgO、NiO和SiO2等）为原料制备CoCl26H2O的工艺流程如图所示：回答下列问题：“酸浸”（1）钴的浸出率随酸浸时间、温度的变化关系如下图所示。综合考虑成本，应选择的最佳工艺条件为_、_；滤渣的主要成分为_。【答案】12h 90 SiO2（二氧化硅）【解析】 (1)根据钴的浸出率随酸浸时间、温度的变化关系，推出在12h、90时钴的浸出率最高；根据水钴矿的成分，SiO2是酸性氧化物，不与酸反应，即滤渣的主要成分是SiO2。11一种以含镍废料（含NiS、Al2O3、FeO、CaO、SiO2）为原料制取醋酸镍的工艺流程图如下： （1）保持其他条件不变，在不同温度下对含镍废料进行酸浸，镍浸出率随时间变化如图。酸浸的最佳温度与时间为_。 【答案】 70和120min【解析】根据以上分析，（1）由图象可知，为70、120min时，酸浸出率最高，故答案为：70和120min。12以黄铁矿为原料制备硫酸会产生大量的废渣，合理利用废渣可以减少环境污染，变废为宝。工业上，可利用废渣(含Fe2+、Fe3+的硫酸盐及少量 CaO和MgO)制备高档颜料铁红(Fe2O3) 和回收(NH4)2SO4，具体生产流程如下。已知:铵黄铁矾的化学式为(NH4)2Fe6(SO4)4(OH)12。（1）根据下图有关数据，你认为工业上氧化操作时应控制的最佳温度和pH是：_。【答案】80 ，pH=1.5 【解析】（4）分析图象可知在80时 溶液PH=1.5，此时亚铁离子的氧化率在90%以上，时间在4h左右。13铜的电解实现了铜与杂质的分离，也造成了一部分资重金属进入阳极泥中，通过对阳极泥的综合处理可以回收可观的宝贵金属。稀散元素硒和碲广泛用于治金工业、 电子工业、国防工业、 医学和农业等领域，需求量越来越大。电解精炼铜的阳极泥主要成分为Cu2Se、Cu2Te和少量金属单质Au等， 工业上从其中同收碲、硒的一种工艺流程如图:已知: TeO2是两性氧化物，Se和TeO2的物理性质如下表:物理性质熔点沸点水溶性Se221685难溶于水TeO27331260微溶于水 (1)“沉碲”时控制溶液的pH为4.5-5.0，生成TeO2沉淀。如果H2SO4过量，溶液酸度过大，将导致“沉碲”不完全，原因是_ 。(2)过滤所得粗硒中含有Ni、Fe、Cu等杂质，可采用真空蒸馏的方法进行提纯，获得纯硒。真空蒸馏的挥发物中硒含量与温度的关系如图所示。蒸馏操作中控制的最佳温度是_ (填序号)a. 455 b. 462 c.475 d. 515【答案】 TeO2是两性氧化物，H2SO4过量会导致TeO2继续与H2SO4反应导致损失 c 【解析】（4）TeO2与盐酸反应生成TeCl4，之后被SO2还原成Te，SO2的氧化产物为H2SO4，反应方程式为：TeCl4+2SO2+4H2O=Te+4HCl+2H2SO4 。（1）TeO2是两性氧化物，因此H2SO4过量会导致TeO2继续与H2SO4反应导致损失。（2）从硒含量与温度的关系图知，蒸馏操作中控制的最佳温度是475，故选c。14工业上用含三价钒（V2O3）为主的某石煤为原料（含有Al2O3、CaO等杂质），钙化法焙烧制备V2O5，其流程如下： （资料）：+5价钒在溶液中的主要存在形式与溶液pH 的关系：pH46688101012主要离子VO2+VO3V2O74VO43（1）酸浸：酸度对钒和铝的溶解量的影响如下图所示： 酸浸时溶液的酸度控制在大约3.2%，根据下图推测，酸浸时不选择更高酸度的原因是_。（2）转沉：将浸出液中的钒转化为NH4VO3固体，其流程如下：向(NH4)3VO4溶液中加入NH4Cl溶液，控制溶液的pH7.5。当pH8时，NH4VO3的产量明显降低，原因是_。 【答案】酸度大于3.2时，钒的溶解量增大不明显，而铝的溶解量增大程度更大 pH8时，钒的主要存在形式不是VO3 【解析】（1）根据图像变化可知：酸度大于3.2时，钒的溶解量增大不明显，而铝的溶解量增大程度更大，因此酸浸时不选择更高酸度；正确答案：酸度大于3.2时，钒的溶解量增大不明显，而铝的溶解量增大程度更大。 （2）根据信息可知：pH8时，钒的主要存在形式为V2O74或VO43等，不是VO3 ，NH4VO3的产量明显降低；正确答案：pH8时，钒的主要存在形式不是VO3 。15高氯酸铜易溶于水,在130时会发生分解反应是一种燃烧催化剂，以食盐等为原料制备高氯酸铜Cu(ClC4)26H2O)的一种工艺凯程如下:回答下列问题: (1)改化反应是同一种物质中同种元素自身的氧化还原反应，已知上述工艺流程中“歧化反应”的产物之一为NaClO3。 “歧化反应”阶段所采用的不同温度对产率影响的结果如图所示。则该反应最适宜的温度是_。【答案】 60 【解析】 (2) 根据图中信息可知，“歧化反应”阶段在60时，产率达最高80%。16一种由富锰渣(含2MnOSiO2、3MnOAl2O33SiO2、FeO及重金属盐等)制备高纯MnCl2的工艺流程如下:回答下列问题:（1）“浸取”时的温度与四种元素的浸取率如图所示。工艺上控制75的主要原因是_。铁和铝的浸出率从72明显下降的可能原因是_。【答案】 使滤液中几乎不含硅的化合物 部分Fe2+及Al3+水解形成沉淀 【解析】（1）75时Si的浸取率接近于零，而其它元素的浸取率很高，可以使滤液中几乎不含硅的化合物。Fe2+和Al3+都能水解，且水解是吸热的，温度高于72时有利于Fe2+和Al3+水解生成沉淀，导致铁和铝的浸出率明显下降。答案为：使滤液中几乎不含硅的化合物 、部分Fe2+及Al3+水解形成沉淀。17电解法生产锰时会产生大量的阳极泥，其主要成分为MnO2和Pb，还含有少量其他金属化合物。下图是回收电解锰阳极泥生产MnCO3的工艺流程。已知：Al(OH)3、Mn(OH)2、MnCO3的Ksp分别为1.010-33、1.910-13、2.210-11。 (1)“还原酸浸”实验中，锰的浸出率结果如图所示。由图可知，所采用的最佳实验条件为 _ 。【答案】 90min，80 【解析】(1) “还原酸浸”实验中，用的时间越短，温度越高，锰的浸出率越高，效果越好；根据图示可知，所采用的最佳实验条件为90min，80 ；正确答案：90min，80。18用钒钛磁铁矿为原料冶炼铁，产生一种固体废料，主要成分如下表。通过下列工艺流程可以实现元素Ti、Al、Si的回收利用，并得到纳米二氧化钛和分子筛。请回答下列问题： (1)熔融温度和钛的提取率关系如下图，适宜温度为_。【答案】500【解析】（1）从图像可以看出400钛的提取率太低，600钛的提取率提高不多，从节约能源，降低生产成本角度考虑，500最适宜。19硒(34Se)与氧同主族，硒元素及其化合物与人体健康、工业生产密切相关。某科研小组以阳极泥(主要成分是Se，含有CuSe、Ag2Se等杂质)为原料，提炼硒的流程如下：请回答下列问题： (7)粗硒可采用真空蒸馏的方法进行提纯,获得纯硒。真空蒸馏的挥发物中硒含量与温度的关系如图所示：蒸馏操作中控制的最佳温度是_(填标号)。A.455 B.462 C.475 D.515【答案】 C【解析】(1). 据图可知，在475时真空蒸馏的挥发物中硒含量最大，所以最好选择475，故答案为：C。点睛：本题通过提炼硒的工艺流程，考查有关元素化合物的性质、氧化还原反应方程式的书写、物质的分离提纯等知识，试题难度中等。本题的易错点是第（6）小题，根据题目中提供的H2SeO3和CH3COOH的电离常数，可以判断酸性：H2SeO3CH3COOHHSeO3，向Na2SeO3溶液中滴加稍过量的乙酸，因酸性H2SeO3CH3COOH，所以虽然乙酸过量，产物只能生成HSeO3而不能生成H2SeO3。20钛铁矿主要成分为FeTiO3（含有少量MgO、SiO2等杂质），Li4Ti5O12和LiFePO4都是锂离子电池的电极材料，可利用钛铁矿来制备，工艺流程如下：（1）过程中，铁的浸出率结果如图1所示。由图可知，当铁的浸出率为80%时，所采用的实验条件是_。（2）过程中固体TiO2与双氧水、氨水反应转化成(NH4)2Ti5O15溶液时，Ti元素的浸出率与反应温度的关系如图2所示，反应温度过高时，Ti元素浸出率下降的原因是_。【答案】100 3小时 温度过高，双氧水分解与氨气逸出导致Ti元素浸出率下降 【解析】（1）过程中，铁的浸出率结果如图1所示。由图可知，当铁的浸出率为80%时，所采用的实验条件是100 3小时；（2）反应温度过高时，Ti元素浸出率下降的原因是温度过高，双氧水分解与氨气逸出导致Ti元素浸出率下降。21醋酸镍（CH3COO）2Ni是一种重要的化工原料。一种以含镍废料（含NiS、Al2O3、FeO、CaO、SiO2）为原料，制取醋酸镍的工艺流程图如下：相关离子生成氢氧化物的pH和相关物质的溶解性如下表：金属离子开始沉淀时的pH沉淀完全时的pH物质20时溶解性（H2O）Fe3+1.13.2CaSO4微溶Fe2+5.88.8NiF可溶Al3+3.05.0CaF2难溶Ni2+6.79.5NiCO3Ksp=1.010-5（1）将含镍废料粉碎的目的是_。（2）“酸浸”实验中，镍的浸出率结果如图所示，从能量损耗和成本角度考虑，若要使镍的浸出效果最佳，选择的最好温度和时间分别为_、_ min。【答案】 增大固液接触面积，提高镍的浸出率 70 120 【解析】（1）将含镍废料粉碎的目的是增大固液接触面积，提高镍的浸出率；（2）由图象可知，为70、120min时，酸浸出率最高。22在我国的资源储备中，铬是重要的战略金属资源。以下是以某铬渣（主要成分为Cr2O3，杂质主要是FeO、SiO2等）为原料生产Cr2O3的工艺流程：已知：KspMg(OH)21.21011，Ksp Cr(OH)36.41031（1）“除杂”时加入MgSO4-(NH4)2SO4混合物与溶液中少量的PO43 、AsO43 、SiO32反应，分别转化为NH4MgPO4、NH4MgAsO4、MgSiO3沉淀除去。反应过程控制溶液pH为9，若pH9除杂率降低的原因是 _。反应的温度控制在80左右，温度不宜太高的主要原因是_。【答案】 pH过高时，Mg2+、NH4+易转化为Mg(OH)2、NH3，影响沉淀形成。 铵盐受热分解 【解析】(1). .“除杂”时加入MgSO4-(NH4)2SO4混合物的目的是与溶液中少量的PO43、AsO43、SiO32反应，分别转化为NH4MgPO4、NH4MgAsO4、MgSiO3沉淀除去，反应过程中需控制溶液pH为9，若pH9，则Mg2+、NH4+易转化为Mg(OH)2、NH3，影响沉淀形成，使除杂率降低，故答案为：Mg2+、NH4+易转化为Mg(OH)2、NH3，影响沉淀形成；. 反应的温度控制在80左右，若温度太高，会使铵盐受热分解，降低除杂率，故答案为：铵盐受热分解。23钒触媒(V2O5)是催化氧化所常用的催化剂，为综合利用，科研人员最新研制了一种离子交换法回收废钒的新工艺，回收率达90%以上。已知废钒催化剂中含有V2O5、VOSO4及不溶性残渣。查阅资料可知：VOSO4可溶于水，V2O5难溶于水，NH4VO3难溶于水。该工艺的流程如下图。 （1）水浸时，为了提高废钒的浸出率，除了粉碎，还可以采取的措施：_，_（写出2条）；（2）该工艺中反应的沉矾率是回收钒的关