1、專題12最佳條件選擇專練. CO2是一種廉價的碳資源，其綜合利用具有重要意義?；卮鹣铝袉栴}：(1) CO2與CH4經(jīng)催化重整，制得合成氣：CH4(g)+ CO 2(g)2CO (g)+ 2H 2(g)按一定體積比加入 CH4和CO2,在恒壓下發(fā)生反應，溫度對 CO和H2產(chǎn)率的影響如圖 3所示。此反應優(yōu) 選溫度為900c的原因是 。用3【答案】900 c時，合成氣產(chǎn)率已經(jīng)較高，再升高溫度產(chǎn)率增幅不大，但能耗升高，經(jīng)濟效益降低【解析】根據(jù)圖3得到，900 c時反應產(chǎn)率已經(jīng)比較高，溫度再升高，反應產(chǎn)率的增大并不明顯，而生產(chǎn)中的能耗和成本明顯增大，經(jīng)濟效益會下降，所以選擇900c為反應最佳溫度。. 一

2、種利用水鉆礦主要成分為C02O3、Cq(OH)3,還含少量Fe2O3、AI2O3、MnO等制取CoC12 6H2O的工藝流程如下:鹽酸雙山 水缽礦|tg點6浸出，液加N&m J調(diào)pH_1.過濾 鹽最過濾_J謂向；沉淀沉淀0睡萃取劑操作1CaCij - 6H2O粗產(chǎn)品已知：浸出液含有的陽離子主要有H+、Co2+、Fe2+、A13+、Mn2+、Ca2+、Mg2+等部分陽離子開始沉淀和完全沉淀的pH見下表陽離子Fc”F/C產(chǎn)A佇Mi?-M/開始沉淀2.77.6407J9.4完全沉淀3J9.69.2S29.812.4110120 c時失去結(jié)晶水變成無水氯化CoCl2 6H2O熔點86 C,易溶于水、乙

3、醛等；常溫下穩(wěn)定，加熱至 鉆。pH的關系如圖，據(jù)此分析 pH的最佳(1)加萃取劑的目的是 ；金屬離子在萃取劑中的萃取率與 范圖為(填字母序號)。A.2.02.5B.3.03.5C.4.04.5D.5.05.5【答案】 除去溶液中的 Mn2+ B【解析】(1)根據(jù)流程圖可知，存在Mn2+、Co2+金屬離子的溶液中，加入萃取劑的目的是除去溶液中的Mn2+;由萃取劑對金屬離子的萃取率與pH的關系可知，調(diào)節(jié)溶液PH在3.03.5之間，故選Bo.饃鉆鎰酸鋰電池是一種高功率動力電池。采用廢舊鋰離子電池回收工藝制備饃鉆鎰酸鋰三元正極材料(LiNi 1 x y) Cox MnyO2)的工藝流程如下:u3 m饃

4、鉆銃I三兀前期體PC作。取劑y & .吧彘整-物質(zhì)的髭之比回答下列問題:(1)溶液溫度和浸漬時間對鉆的浸出率影響如圖所示:則浸出過程的最佳條件是 【答案】75 C、30min【解析】(1)由圖可知，在 75C、30min條件下鉆的浸出率最高。.工業(yè)上以軟鎰礦(主要成分是 MnO2,含有SiO2、F及O3等少量雜質(zhì))為主要原料制備高性能的磁性材料碳 酸鎰(MnCO3)。其工業(yè)流程如下：| j舞南一屏T一南一黑需，國T 一 一高處MnCJ丁迪超1渡海J1(1)浸鎰”反應中往往有副產(chǎn)物 MnS2O6生成，溫度對 浸鎰”反應的影響如右圖所示，為減少MnS2O6的生成，浸鎰”的適宜溫度是 。 K花溫優(yōu)時

5、活用出單的牲啊*代及沒批溫度與MnSC&生成率的靈家溫度/V(2)向過濾n所得的濾液中加入NH4HCO3溶液時溫度控制在 30-35C,溫度不宜太高的原因是 【答案】90 C 防止NH4HCO3受熱分解，提高原料的利用率【解析】(1)分析圖象可知溫度在 90c以后MnS2O6的生成率較低，鎰的浸出率較高，且溫度較低節(jié)約能源，故浸鎰的適宜溫度為90 C ；（2）錢鹽受熱分解，向過濾所得的濾液中加入碳酸氫錢溶液，溫度控制在30-35 C的原因是防止NH4HCO3受熱分解，提高原料的利用率。5.磁性材料產(chǎn)業(yè)是 21世紀各國競相發(fā)展的高科技支柱產(chǎn)業(yè)之一，作為信息產(chǎn)業(yè)和機電工業(yè)的重要基礎功能材料，磁性材

6、料廣泛用于電子信息、軍事技術等領域。碳酸鎰主要用于制備軟磁鐵氧體，工業(yè)上以軟鎰礦（主要成分為MnO2）和黃鐵礦（主要成分為FeS2）為主要原料制備碳酸鎰的主要工藝流程如下：稀能酸黃鐵礦軟鐳礦.JL （M花琮即咂爵+邑逅述 一濾液I|濾液碳酸猛沉銃L旗水，碳酸氧鐐!I已知：幾種金屬離子沉淀的pH如下表。Fe2+Fe3+2 2+Cu2 + Mn2開始沉淀的pH7.53.25.28.8完全沉淀的pH9.23.77.810. 4回答下列問題:（1）下圖為黃鐵礦的質(zhì)量分數(shù)對鎰浸出率的影響，僅據(jù)圖中信息，黃鐵礦的質(zhì)量分數(shù)應保持在左右O4隹浸出率，%黃鐵礦的一修仆數(shù)后【答案】40【解析】（1）由圖可讀出，黃

7、鐵礦的質(zhì)量分數(shù)應保持在40%左右6.氯化錢焙燒菱鎰礦制備高純度碳酸鎰的工藝流程如下已知：菱鎰礦的主要成分是MnCO3,還含少量Fe、Al、Ca、Mg等元素。相關金屬離子C0(Mn+)=0.1mol/L形成氫氧化物沉淀的 pH范圍如下：金屬離子AF+F十F+CqMn 丁開始沉淀的pH3. 81.56310. 6氏89.6沉淀完全的pH5. 22. 88,312, 610.811.6常溫下，CaF2、MgF2的溶度積分別為1.46 10一10、7.42 X10 110回答下列問題：(1)分析下列圖1、圖2、圖3,氯化錢焙燒菱鎰礦的最佳條件是：焙燒溫度為 、氯化俊與鎰礦 粉的質(zhì)量之比為 、焙燒時間為

8、 。除饒力童，T用】堵望溫度對錯浸杷率的影響eKHC】用括，校)展2氯化鉗用鼠對鏈浸出率的影叫婚燒時間阮E用3燒燒時間幻裾涌出率的修喻【答案】500 c 1.10 60min【解析】(1)氯化錢焙燒菱鎰礦的最佳條件是：焙燒溫度為500C、氯化俊與鎰礦粉的質(zhì)量之比為1.10、焙燒時間為 60min。7,某含鎰礦物的主要成分有MnCO3、MnO2、FeCO3、SiO2、AI2O3等。已知FeCO3、MnCOa難溶于水。一種運用陰離子膜電解法的新技術可用于從碳酸鎰礦中提取金屬鎰，主要流程如下：油渣1含住審物我備I翼馳&B晚弘般融78化加雙蛀水再加就水謝口 H到（5T也解聃制空=（%濾糧門j設備工氫班

9、化幽溶液諼備紅陶色沉淀（1）保持其他條件不變，在不同溫度下對含鎰礦物進行酸浸，鎰浸出率隨時間變化如圖。酸浸的最佳溫度與時間分別為 、min。W 60 90 100120140160 時何/mm【答案】70 c 120min【解析】（1）根據(jù)鎰浸出率隨時間變化圖表信息可知，溫度低，鎰浸出率低，溫度為90c時，鎰浸出率與70C相差無幾，鎰浸出率最佳條件： 時間在120min ,溫度為70C,鎰浸出率最好；綜上所述，本題答案是：70C , 120min。.粉煤灰（主要含有 SiO2、F及O3、AI2O3等）是燃煤發(fā)電過程中產(chǎn)生的廢渣，粉煤灰的綜合利用具有 很 大的價值。I .研究人員通過實驗對粉煤灰

10、中鋁和鐵元素的分離工藝進行了研究。（1）使用堿性較弱的氨水為pH調(diào)節(jié)劑，進行分離實驗。氨水使濾液中鋁離子沉淀的離子方程式為 。反應終點的pH對鋁和鐵分離效果的影響如下圖。根據(jù)實驗結(jié)果，為達到好的分離效果，反應過程中控制 pH的 范圍是,選擇該范圍的理由是 。L0CI3O3O70SO&04O3O2O1OO沉淀率【答案】3NH3 H2O+Al3+Al（OH） 3J+ 3NH4+略小于5鋁元素沉淀較多，鐵元素還沒有開始大量的沉淀【解析】（1）一水合氨是弱堿，與鋁離子反應生成氫氧化鋁沉淀，反應的離子方程式為：3NH 3 H2O +Al 3+=Al（OH） 3 H 3NH4+;綜上所述，本題答案是：3N

11、H 3 H2O+Al3=Al（OH） 33NH4+。由圖可知：pH略小于5時，Al的沉淀率較高（接近 90%）,而Fe的沉淀率較低（小于 10%）,當pH大于5時，F(xiàn)e的沉淀率突然增大，且 Al的沉淀率無明顯變化，所以反應過程中控制pH略小于5；綜上所述，本題答案是：略小于 5,鋁元素沉淀較多，鐵元素還沒有開始大量的沉淀。.鈦（22Ti）由于其特殊的性能被譽為朱來世紀的金屬”。鈦鐵礦主要成分為 FeTiO3 （含有少量MgO、SiO2等雜質(zhì)），Li4Ti5O12和LiFePO4都是鋰離子電池的電極材料，可利用鈦鐵礦來制備，工藝流程如下：生溶液簫畋沉淀打4，上17 i過程中，鐵的浸出率結(jié)果如圖所

12、示。由圖可知，當鐵的浸出率為80%時，所采用的實驗條件是(2)過程中固體TiO2與雙氧水、氨水反應轉(zhuǎn)化成(NH4)2Ti50i5溶液時，Ti元素的浸出率與反應溫度的關系如圖所示，反應溫度過高時，Ti元素浸出率下降的原因是 ?！敬鸢浮?00c 3小時溫度過高，雙氧水分解與氨氣逸出導致Ti元素浸出率下降【解析】(1)由圖中三條曲線可得，當鐵的浸出率為80%時，應為100C、約浸取3小時。(2)由于二氧化鈦與氨水、雙氧水反應生成(NH4)2Ti50i5時，溫度過高，雙氧水和氨水都容易分解(雙氧水分解與氨氣逸出)，所以反應溫度過高時，Ti元素浸出率下降。.鉆被譽為戰(zhàn)略物資，有出色的性能和廣泛的應用。以

13、水鉆礦(主要成分為CO2O3、CoO、CuO、Fe2O3、CaO、MgO、NiO和SiO2等)為原料制備 CoC12 6H2O的工藝流程如圖所示：廣水和行機相慎i苒生同用木柳Zf回回blW廣骷湎箭一|革叫一L仃機棚回答下列問題:I.酸浸”(1)鉆的浸出率隨酸浸時間、溫度的變化關系如下圖所示。綜合考慮成本，應選擇的最佳工藝條件為21;濾渣的主要成分為 * I00T+州匚浸出時間h【答案】12h 90 c SiO2 (二氧化硅)【解析】根據(jù)鉆的浸出率隨酸浸時間、溫度的變化關系，推出在12h、90c時鉆的浸出率最高；根據(jù)水鉆礦的成分，SiO2是酸性氧化物，不與酸反應，即濾渣的主要成分是SiO2o11

14、. 一種以含饃廢料(含NiS、AI2O3、FeO、CaO、SiO2)為原料制取醋酸鎮(zhèn)的工藝流程圖如下:籽瑤HWs MJ(1)保持其他條件不變，在不同溫度下對含饃廢料進行酸浸,鎮(zhèn)浸出率隨時間變化如圖。酸浸的最佳溫度與時間為40 酬 祖耨143 160罐M制球制肝竦得罵 晏W田宏B【答案】70 C和120 min【解析】根據(jù)以上分析，(1)由圖象可知，為 70C、120min時，酸浸出率最高,故答案為：70 c和120mino.以黃鐵礦為原料制備硫酸會產(chǎn)生大量的廢渣，合理利用廢渣可以減少環(huán)境污染，變廢為寶。工業(yè)上，可利用廢渣(含F(xiàn)e2+、Fe3+的硫酸鹽及少量 CaO和MgO)制備高檔顏料鐵紅(F

15、e2O3)和回收(NH4”SO4,具體 生產(chǎn)流程如下。已知：鏤黃鐵磯的化學式為(NH4)2Fe6(SO4)4(OH)12。廢渣溶解鐵紅一池旅(1)根據(jù)下圖有關數(shù)據(jù)，你認為工業(yè)上氧化操作時應控制的最佳溫度和pH 是：o時和【答案】80 C , pH=1.5(4)分析圖象可知在 80c時 溶液PH=1.5,此時亞鐵離子的氧化率在90%以上，時間在4h左右。.銅的電解實現(xiàn)了銅與雜質(zhì)的分離，也造成了一部分資重金屬進入陽極泥中，通過對陽極泥的綜合處理電子工業(yè)、國防工業(yè)、醫(yī)學和農(nóng)業(yè)等領可以回收可觀的寶貴金屬。稀散元素硒和硫廣泛用于治金工業(yè)、域，需求量越來越大。電解精煉銅的陽極泥主要成分為Cu2Se、Cu2

16、Te和少量金屬單質(zhì)Au等，工業(yè)上從其中同收硫、硒的一種工藝流程如圖：陽極泥T8時，NH 4VO 3的產(chǎn)量明顯降低，原 因是?！敬鸢浮克岫却笥?3.2%時，鈕的溶解量增大不明顯，而鋁的溶解量增大程度更大pH 8時，鈕的主要存在形式不是VO3-【解析】(1)根據(jù)圖像變化可知：酸度大于3.2%時，鈕的溶解量增大不明顯，而鋁的溶解量增大程度更大，因此酸浸時不選擇更高酸度；正確答案：酸度大于3.2%時，鈕的溶解量增大不明顯，而鋁的溶解量增大程度更大。(2)根據(jù)信息可知：pH8時，鈕的主要存在形式為 V2O74-或VO43一等，不是VO3- , NH4VO3的產(chǎn)量 明顯降低；正確答案：pH 8時，鈕的主要

17、存在形式不是 VO3-。15.高氯酸銅易溶于水，在130c時會發(fā)生分解反應是一種燃燒催化劑，以食鹽等為原料制備高氯酸銅Cu(C1C 4)2 6H2O)的一種工藝凱程如下：n.|hit觸匚卬70 Ku工藝上控制 75c的主要原因是 。鐵和鋁的浸出率從 72c明顯下降的可能原因是 。【答案】使濾液中幾乎不含硅的化合物部分Fe2+及Al3+水解形成沉淀【解析】（1）75 c時Si的浸取率接近于零，而其它元素的浸取率很高，可以使濾液中幾乎不含硅的化合物。Fe2+和Al3+都能水解，且水解是吸熱的，溫度高于72c時有利于Fe2+和Al3+水解生成沉淀，導致鐵和鋁的浸出率明顯下降。答案為：使濾液中幾乎不含

18、硅的化合物、部分Fe2+及Al3+水解形成沉淀。MnO2和Pb,還含有少量其他金屬化合物。下圖17.電解法生產(chǎn)鎰時會產(chǎn)生大量的陽極泥，其主要成分為是回收電解鎰陽極泥生產(chǎn) MnCO 3的工藝流程。已知：Al(OH) 3、Mn(OH)2、MnCO 3 的 Ksp 分別為 1.0 10-33、1.9 X0-13、2.2 M0-11。(1)還原酸浸”實驗中，鎰的浸出率結(jié)果如圖所示。由圖可知，所采用的最佳實驗條件為-1r - r-F-E-r。蝕 NJ uc 15H I HI 2 in 24CH3COOH HSeO3 ,向Na2SeO3溶液中滴加稍過量的乙酸，因酸性H2SeO3CH3COOH ,所以雖然乙

19、酸過量，產(chǎn)物只能生成HSeO3而不能生成 H2SeO3。.鈦鐵礦主要成分為 FeTiO3 （含有少量MgO、SiO2等雜質(zhì)），Li4Ti5O12和LiFePO4都是鋰離子電池的電極材料，可利用鈦鐵礦來制備，工藝流程如下：（1）過程中，鐵的浸出率結(jié)果如圖1所示。由圖可知，當鐵的浸出率為80%時，所采用的實驗條件是（2）過程中固體 TiO2與雙氧水、氨水反應轉(zhuǎn)化成 （NH4）2Ti50i5溶液時，Ti元素的浸出率與反應溫度的關系如圖2所示，反應溫度過高時，Ti元素浸出率下降的原因是 ?！敬鸢浮?00c 3小時 溫度過高，雙氧水分解與氨氣逸出導致Ti元素浸出率下降【解析】（1）過程中，鐵的浸出率結(jié)果

20、如圖1所示。由圖可知，當鐵的浸出率為80%時，所采用的實驗條件是100c 3小時；（2）反應溫度過高時，Ti元素浸出率下降的原因是溫度過高，雙氧水分解與氨氣逸 出導致Ti元素浸出率下降。.醋酸饃（CH3C00） 2Ni是一種重要的化工原料。一種以含饃廢料（含 NiS、AI2O3、FeO、CaO、Si02）為原料，制取醋酸饃的工藝流程圖如下：含倭廢料一相關離子生成氫氧化物的 pH和相關物質(zhì)的溶解性如下表:金屬離子開始沉淀時的pH沉淀完全時的pH物質(zhì)20 c時溶解性(H2O)Fe3+1.13.2CaSO4微溶Fe2+5.88.8NiF可溶Al3+3.05.0CaF2難溶N產(chǎn)6.79.5NiCO3K

21、sp=1.0 M0-5(1)將含饃廢料粉碎的目的是 。(2)酸浸”實驗中，饃的浸出率結(jié)果如圖所示，從能量損耗和成本角度考慮，若要使饃的浸出效果最佳,選擇的最好溫度和時間分別為 C、min。7 而%和 皿 加 JQD 12ft n 100時間后dn【答案】增大固液接觸面積，提高饃的浸出率70 120【解析】(1)將含饃廢料粉碎的目的是增大固液接觸面積，提高饃的浸出率；(2)由圖象可知，為70C、120min時，酸浸出率最高。.在我國的資源儲備中，銘是重要的戰(zhàn)略金屬資源。以下是以某銘渣(主要成分為Cr2O3,雜質(zhì)主要是血備KwSjO,FeO、SiO2等)為原料生產(chǎn) Cr2O3的工藝流程:r* Cc

22、tOlIh PO43 、AsO43 、SiO32反應，分別轉(zhuǎn)化為已知：KspMg(OH) 2= 1.2 10 11, Ksp Cr(OH) 3 = 6.4 10 31(D 除雜”時加入MgSO4-(NH4)2SO4混合物與溶液中少量的NH4MgPO4、NH4MgAsO4、MgSiO 3沉淀除去。7 乩g ii建反應訓與除條率為*反應過程控制溶液 pH為9,若pH 9除雜率降低的原因是 反應的溫度控制在 80c左右，溫度不宜太高的主要原因是 ?！敬鸢浮縫H過高時，Mg2+、NH4+易轉(zhuǎn)化為Mg(OH)2、NH3,影響沉淀形成?？←}受熱分解【解析】(1).除雜”時加入MgSO4-(NH 4)2SO

23、4混合物的目的是與溶液中少量的 PO43 ASO43 SiO32反應，分別 轉(zhuǎn)化為NH4MgPO4、NH4MgAsO4、MgSiO3沉淀除去，反應過程中需控制溶液 pH為9,若pH9,則Mg2+、 NH4+易轉(zhuǎn)化為Mg(OH)2、NH3,影響沉淀形成，使除雜率降低，故答案為：Mg2+、NH4+易轉(zhuǎn)化為Mg(OH) 2、NH 3,影響沉淀形成；.反應的溫度控制在 80 c左右，若溫度太高，會使錢鹽受熱分解，降低除雜率，故答案為：錢鹽受熱分 解。.銳觸媒(V2O5)是催化氧化所常用的催化劑，為綜合利用，科研人員最新研制了一種離子交換法回收廢鈕的新工藝，回收率達90%以上。已知廢鈕催化劑中含有 V2

24、O5、VOSO4及不溶性殘渣。查閱資料可知：VOSO4可溶于水，V2O5難溶于水，NH4VO3難溶于水。該工藝的流程如下圖。德渣度庾四然CU 還原、醯浸F過IE耕群、水浸廢鈿催化劑t主要含aS液厝燒VaOs反應NH4C1 應應V03手子交換調(diào)節(jié)口H為芯(1)水浸時，為了提高廢鈕的浸出率，除了粉碎，還可以采取的措施:pH影響外，還需要控制氯化俊系(2)該工藝中反應的沉磯率是回收鈕的關鍵，沉鈕率的高低除受溶液數(shù)（NH4C1加入質(zhì)量與料液中 V2O5的質(zhì)量比）和溫度。根據(jù)下圖建議最合適的氯化錢系數(shù)和溫度：氯化俊系數(shù)為,溫度為J 4 就WH匚1系能【答案】攪拌適當升高溫度，延長浸泡時間4 80 C【解

25、析】（1）水浸時，為了提高廢鈕的浸出率，除了粉碎，還可以采取的措施攪拌、適當升高溫度、延長浸 泡時間等措施;（2）根據(jù)圖象分析可得，要使沉鈕率最高，可控制氯化錢系數(shù)為4,溫度在80 Co.磷精礦濕法制備磷酸的一種工藝流程如下:；:*希丁 T瑞精防愉 研哈酸浸瞬石If （主要成分為CaSO0.5H已知：磷精礦主要成分為 Ca5（PO4）3（OH）,還含有Ca5（PO4）3F和有機碳等。溶解度：Ca5（PO4）3（OH）CaSO4 0.5H2OH2O2將粗磷酸中的有機碳氧化為CO2脫除，同時自身也會發(fā)生分解。相同投料比、相同反應時間，不同溫度下的有機碳脫除率如圖所示。80c后脫除率變化的原因： ?！敬鸢浮?0 c后，H2O2分解速率大，濃度顯著降低【解析】（1）圖示是相同投料比、相同反應時間，不同溫度下的有機碳脫除率，80c前溫度升高反應速率加快，相同時間內(nèi)有機碳脫除率增大；80c后溫度升高，H2O2分解速率大，H2O2濃度顯著降低，反應速率減慢，相同條件下有機碳脫除率減