04第四单元05素养提升练(四)科学探究-以金属及其化合物为主体的化学工艺流程分析【正文】

素养提升练(四)科学探究——以金属及其化合物为主体的化学工艺流程分析探究点一以金属及其化合物为主体的“微流程”1.一种工业制备无水氯化镁的工艺流程如下:下列说法错误的是 ()A.物质X常选用生石灰B.工业上常用电解熔融MgCl2制备金属镁C.“氯化”过程中发生的反应为MgO+C+Cl2MgCl2+COD.“煅烧”后的产物中加稀盐酸,将所得溶液加热蒸发也可得到无水MgCl22.[2023·辽宁卷]某工厂采用如下工艺制备Cr(OH)3,已知焙烧后Cr元素以+6价形式存在,下列说法错误的是 ()A.“焙烧”中产生CO2B.滤渣的主要成分为Fe(OH)2C.滤液①中Cr元素的主要存在形式为CrOD.淀粉水解液中的葡萄糖起还原作用3.[2024·吉林长春东北师大附中模拟]工业上以镉铁矿(主要成分为CdO2、Fe2O3、Fe和SiO2)为原料制备分析试剂Cd(BrO3)2的流程如图所示,已知Cd(SO4)2可溶于水。下列说法不正确的是 ()A.“酸浸”过程既有氧化还原反应,也有非氧化还原反应B.CH3OH是“还原镉”步骤的还原剂,溶液中Cd4+可能将其氧化为CO2C.若“氧化”步骤有气泡生成,说明酸性条件下H2O2也能氧化CH3OHD.“沉镉”后的滤液仍会残留少量的Cd2+,排放前需进一步回收处理以防污染环境4.[2024·江西名校联考]一种从某钒矿石(主要成分为V2O5、Al2O3、Fe2O3和SiO2)中提钒的工艺流程如图所示。已知:酸浸的温度应控制在80℃,(VO2)2SO4易水解。下列说法错误的是 ()A.“氯化焙烧”时气体与矿料逆流而行的目的是使反应物充分接触,加快反应速率B.“氯化焙烧”“酸浸”和“还原”的操作过程中均有氧化还原反应发生C.“酸浸”的温度不宜过高的目的是防止VO2D.“操作X”使用的主要玻璃仪器有梨形分液漏斗、烧杯5.[2024·山东日照模拟]某工厂废液经简易处理后的沉淀泥浆中含有大量废铜丝和少量V、Ti、Fe、Si元素氯化物及复杂化合物,一种以该沉淀泥浆为原料回收铜与钒的工艺流程如图所示:已知:常温下Ksp[Fe(OH)3]=2.79×10-39,Ksp[Cu(OH)2]=2.2×10-20,溶液中的离子浓度小于10-5mol·L-1时,可以认为已经被除尽。下列说法错误的是 ()A.泥浆在空气中堆放后由灰色变为疏松的绿色粉状,是因为铜被氧化,便于后续酸浸时铜进入溶液B.流程中利用Cu2(OH)3Cl+OH-2Cu(OH)2+Cl-除氯,可以减少酸浸时含氯化合物的挥发C.若浸出液中Cu2+的浓度为0.1mol·L-1,则酸浸时可调pH=5D.焙烧加入Na2CO3的目的是使V元素转化成可溶性的钒酸盐6.[2024·辽宁抚顺六校联考]以高硫铝土矿(主要成分为Fe2O3、Al2O3、SiO2,还含有少量FeS2和硫酸盐)为原料制备聚合硫酸铁{[Fe2(OH)x(SO4)y]n}和明矾的部分工艺流程如下:已知:赤泥液的主要成分为Na2CO3。下列说法错误的是 ()A.赤泥液的作用是吸收“焙烧”阶段中产生的SO2B.从“滤液”到“明矾”的过程中还应有“除硅”步骤C.聚合硫酸铁可用于净化自来水,与其组成中的Fe3+具有氧化性有关D.在“聚合”阶段,若增加Fe2O3用量,会使[Fe2(OH)x(SO4)y]n中x变大探究点二以金属及其化合物为主体的化学工艺流程分析7.[2024·江西九校联盟联考]锂离子电池的应用很广泛,某种锂电池的正极材料为钴酸锂,该材料可以由海水(含较高浓度的LiCl及少量MgCl2、CaCl2、MnCl2等)为原料制备,其工艺流程如图所示:已知:①在常温下几种难溶物质的溶度积常数如表物质Li2CO3MgCO3CaCO3MnCO3Mg(OH)2Ksp2.5×10-26.8×10-63.4×10-92.3×10-115.6×10-12②Li2CO3微溶于热水,可溶于冷水。回答下列问题:(1)“除杂1”步骤中除去的杂质离子为Mg2+和。

(2)“调pH”的目的是。

(3)金属镁可以通过电解熔融MgCl2得到,写出由Mg(OH)2沉淀制MgCl2固体的具体操作:

。

(4)20℃时碳酸锂在水中的溶解度为1.295g,饱和溶液密度为1.0148g·cm-3,其中Li2CO3的物质的量浓度为。(结果保留2位有效数字)

(5)“热水洗涤”的目的是。

(6)“合成”工序需要高温条件,并放出能使澄清石灰水变浑浊的气体,写出该反应的化学方程式:

。

8.[2023·河北沧州开学考]镍粉作为导电填料广泛应用于电路保护的热敏器件,其具有明显降低电阻率的优点。某工厂以氧化镍废渣(主要含有NiO、Fe3O4及少量SiO2)为主要原料制备镍粉,其工艺流程如图所示:25℃时,溶液中金属离子开始沉淀和完全沉淀的pH如下表所示:金属离子Ni2+Fe3+Fe2+开始沉淀时(c=0.01mol·L-1)的pH7.22.27.5沉淀完全时(c=1.0×10-5mol·L-1)的pH8.73.2a回答下列问题:(1)“酸浸”时Fe3O4发生反应的离子方程式为,“滤渣1”中主要成分的一种用途是。

(2)“转化”时理论上消耗的氧化剂与还原剂的物质的量之比为。

(3)“调pH”时应控制的pH范围是,

表中a=。

(4)“沉镍”时不宜用草酸钠代替草酸铵,其原因是

,

“滤液”中溶质的主要成分为(写化学式)。

(5)“还原”时NiC2O4与H2反应,气体产物为CO、CO2,且物质的量之比为1∶1,该反应的化学方程式为。

9.[2024·辽宁十校联合体调研]以某铁钴矿(主要成分为FeCo2S4,还含有少量MgO、SiO2等杂质)为原料制取金属钴和黄钠铁矾的工艺流程如图所示:可能用到的常数如下:难溶物MgF2Mg(OH)2Co(OH)2Ksp6.4×10-95.6×10-125.9×10-15难溶物Fe(OH)2Fe(OH)3Co(OH)3Ksp4.9×10-172.8×10-391.6×10-44HF的电离常数Ka=6.3×10-4。请回答下列问题:(1)焙烧铁钴矿时,产生气体A的主要成分有;滤渣1的主要成分为。

(2)在溶液A中加入适量的Na2CO3溶液调节pH为1.6~2.0,生成黄钠铁矾[Na2Fe6(SO4)4(OH)12]沉淀,写出该反应的化学方程式: ,此步骤加入Na2CO3不宜过量,原因是

。

(3)确定滤液1中的Fe2+已被氧化完全的方法:

。

(4)已知:当离子浓度小于1.0×10-5mol·L-1时,可认为沉淀完全。25℃时,在滤液2中加入NaF溶液,当溶液中Mg2+刚好沉淀完全时,测得溶液的pH为3.5,此时溶液中HF的浓度为mol·L-1。(保留2位有效数字)

(5)流程中NaClO溶液必须分两次加入,请解释原因:

。

(6)经检测,滤渣4是由Co(OH)3和Co(OH)SO4形成的混合物,请写出后者焙烧时发生反应的化学方程式:。

10.[2024·河北石家庄联考]碱式氧化镍(NiOOH)为镍氢电池的正极材料。用含镍废渣(主要成分为NiO、Fe3O4,还含有少量的CuO、Cr2O3、SiO2等杂质)为主要原料制取NiOOH的工艺流程如图所示。已知:①部分金属硫化物的Ksp(25℃)为Ksp(FeS)=6.3×10-18、Ksp(CuS)=6.3×10-36;②当溶液pH>12时,Cr(OH)3会转化为CrO2回答下列问题:(1)Fe、Ni元素在周期表位于区。

(2)“酸浸”后所得废渣的主要成分为(填化学式);除铜步骤的离子方程式为