微題型40化學(xué)工藝流程——分離與提純的考查1．氧化鋅是一種常用的化學(xué)添加劑，以鋼鐵廠煙灰(主要成分為ZnO，并含少量的CuO、MnO2、Fe2O3等)為原料制備氧化鋅的工藝流程如下：已知：浸取工序中ZnO、CuO分別轉(zhuǎn)化為eq\b\lc\[\rc\](\a\vs4\al\co1(ZnNH34))2＋和eq\b\lc\[\rc\](\a\vs4\al\co1(CuNH34))2＋。下列說法錯(cuò)誤的是()A．除雜時(shí)的離子方程式為Zn＋eq\b\lc\[\rc\](\a\vs4\al\co1(CuNH34))2＋=Cu＋eq\b\lc\[\rc\](\a\vs4\al\co1(ZnNH34))2＋B．浸取和蒸氨沉鋅的操作均應(yīng)在較高溫度下進(jìn)行C．蒸出物用氨水吸收后可返回浸取工序循環(huán)使用D．濾渣①用H2SO4溶液處理后得到Fe2(SO4)3溶液和MnO2固體答案B解析浸取時(shí)，ZnO、CuO轉(zhuǎn)化為[Zn(NH3)4]2＋、[Cu(NH3)4]2＋，MnO2、Fe2O3不反應(yīng)，故濾渣①為MnO2、Fe2O3，濾液①中含有[Zn(NH3)4]2＋、[Cu(NH3)4]2＋、NH4HCO3、NH3·H2O，加入Zn粉時(shí)，發(fā)生反應(yīng)Zn＋[Cu(NH3)4]2＋=Cu＋[Zn(NH3)4]2＋，故濾渣②為Cu、Zn(過量)，濾液②中主要含[Zn(NH3)4]2＋、NH4HCO3、NH3·H2O，經(jīng)過蒸氨沉鋅操作獲得沉淀ZnCO3·Zn(OH)2，最后煅燒獲得ZnO。浸取時(shí)溫度不宜過高，因?yàn)闇囟雀?，氨水易揮發(fā)，不利于形成[Zn(NH3)4]2＋、[Cu(NH3)4]2＋，同時(shí)Zn2＋、Cu2＋水解程度增大，導(dǎo)致ZnO、CuO的浸出率下降，B錯(cuò)誤；蒸出物主要為NH3、CO2，用氨水吸收后，可獲得碳化氨水(主要含NH4HCO3)，可返回浸取工序循環(huán)利用，C正確；濾渣①為MnO2、Fe2O3，F(xiàn)e2O3溶于稀硫酸形成Fe2(SO4)3，MnO2與稀硫酸不反應(yīng)，D正確。2．四川攀枝花蘊(yùn)藏豐富的釩、鈦、鐵資源。用鈦鐵礦渣(主要成分為TiO2、FeO、Fe2O3，Ti的最高化合價(jià)為＋4)作原料，生產(chǎn)白色顏料二氧化鈦的主要步驟如下：下列說法不正確的是()A．硫酸與二氧化鈦反應(yīng)的化學(xué)方程式為TiO2＋2H2SO4=Ti(SO4)2＋2H2OB．由濾液Ⅱ獲得A的操作依次為蒸發(fā)濃縮、冷卻結(jié)晶、過濾、洗滌、干燥C．向?yàn)V液Ⅰ中加入鐵粉，發(fā)生反應(yīng)的離子方程式只有Fe＋2Fe3＋=3Fe2＋D．過濾分離出水合二氧化鈦沉淀后，將濾液返回的主要目的是充分利用濾液中的鈦鹽、FeSO4、H2SO4、H2O，減少廢物排放答案C解析酸可以與金屬氧化物反應(yīng)，又知道Ti的化合價(jià)，可以寫出硫酸與二氧化鈦反應(yīng)的化學(xué)方程式為TiO2＋2H2SO4=Ti(SO4)2＋2H2O，故A正確；由濾液Ⅱ獲得FeSO4·7H2O的操作依次為蒸發(fā)濃縮、冷卻結(jié)晶、過濾、洗滌、干燥，故B正確；加入濃硫酸后，濃硫酸可以氧化亞鐵離子，再加入鐵粉，鐵粉可以還原鐵離子，鐵粉還可以與溶液中的H＋反應(yīng)，反應(yīng)的離子方程式為Fe＋2Fe3＋=3Fe2＋、Fe＋2H＋=Fe2＋＋H2↑，故C錯(cuò)誤；濾液Ⅲ的主要成分為大量的鈦鹽、溶解的硫酸亞鐵、少量的硫酸等，鈦鹽水解后過濾得水合二氧化鈦，得到的濾液中含有未水解的鈦鹽及FeSO4、H2SO4、H2O等，故D正確。3．(2022·青島模擬)某廢催化劑含SiO2、ZnS、CuS及少量的Fe3O4。某實(shí)驗(yàn)小組以該廢催化劑為原料，回收鋅和銅，設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)流程如圖：下列說法正確的是()A．檢驗(yàn)濾液1中是否含有Fe2＋，可以選用KSCN和新制的氯水B．步驟②操作中，應(yīng)先加6%H2O2，然后不斷攪拌下緩慢加入1.0mol·L－1H2SO4C．濾渣1成分是SiO2和CuS，濾渣2成分只有SiO2D．步驟①操作中，生成的氣體需用NaOH溶液或CuSO4溶液吸收答案D解析濾液1中可能含有Fe2＋，還可能含有Fe3＋，加入KSCN和新制的氯水不能檢驗(yàn)是否含F(xiàn)e2＋，故A錯(cuò)誤；過氧化氫在酸性條件下可氧化CuS，應(yīng)先加入稀硫酸，再加入過氧化氫，故B錯(cuò)誤；濾渣2含有硫和二氧化硅，故C錯(cuò)誤；步驟①操作中生成的氣體為硫化氫，需用NaOH溶液或CuSO4溶液吸收，故D正確。4．由于化石燃料的長期大量消耗，傳統(tǒng)能源逐漸枯竭，而人類對能源的需求量越來越高，氫能源和化學(xué)電源的開發(fā)與利用成為全球發(fā)展的重要問題。以含鈷廢渣(主要成分為CoO和Co2O3，含少量Al2O3和ZnO)為原料制備鋰電池的電極材料CoCO3的工藝流程如圖，下列說法錯(cuò)誤的是()A．通入SO2發(fā)生反應(yīng)的離子方程式：2Co3＋＋SO2＋2H2O=2Co2＋＋SOeq\o\al(2－,4)＋4H＋B．加入適量Na2CO3溶液調(diào)節(jié)pH是利用幾種氫氧化物Ksp的不同除鋁C．若萃取劑的總量一定，則分多次加入萃取比一次加入萃取效果更好D．將含Co2＋的溶液緩慢滴加到Na2CO3溶液中沉鈷，以提高CoCO3的產(chǎn)率答案D解析通入SO2時(shí)Co3＋被還原為Co2＋，則反應(yīng)的離子方程式：2Co3＋＋SO2＋2H2O=2Co2＋＋SOeq\o\al(2－,4)＋4H＋，故A正確；加入Na2CO3溶液調(diào)節(jié)pH與Al3＋發(fā)生反應(yīng)：2Al3＋＋3COeq\o\al(2－,3)＋3H2O=2Al(OH)3↓＋3CO2↑，可除去鋁，故B正確；萃取劑的總量一定，則分多次加入萃取比一次加入萃取分離更徹底，效果更好，故C正確；將含Co2＋的溶液緩慢滴加到Na2CO3溶液中，Na2CO3過量，堿性過強(qiáng)，會(huì)生成Co(OH)2沉淀，降低了CoCO3的產(chǎn)率，故D錯(cuò)誤。5．(2022·天津模擬)硫酸錳(MnSO4·H2O)是一種粉色晶體，易溶于水，不溶于乙醇，是重要的微量元素肥料之一，工業(yè)上由天然二氧化錳粉與硫化錳礦(還含F(xiàn)e、Al、Mg、Si等元素的氧化物)制備硫酸錳的工藝如圖所示?；卮鹣铝袉栴}：相關(guān)金屬離子[c0(Mn＋)＝0.1mol·L－1]形成氫氧化物沉淀的pH范圍如下：金屬離子Mn2＋Fe2＋Fe3＋Al3＋Mg2＋開始沉淀的pH8.16.31.53.48.9沉淀完全的pH10.18.32.84.710.9由圖像可知，從“操作A”所得溶液中得到MnSO4·H2O晶體需進(jìn)行的操作是___________、洗滌、干燥。若稱取一定質(zhì)量的MnSO4·H2O用標(biāo)準(zhǔn)BaCl2溶液滴定(操作過程產(chǎn)生的誤差很小可忽略)，計(jì)算所得樣品質(zhì)量分?jǐn)?shù)大于100%，分析可能的原因是________________。答案蒸發(fā)結(jié)晶、趁熱過濾樣品失去部分結(jié)晶水(或混有硫酸鹽雜質(zhì))解析由溶解度圖像可知，當(dāng)溫度低于40℃時(shí)溶液將析出MnSO4·5H2O，故從“操作A”所得溶液中得到MnSO4·H2O晶體需進(jìn)行的操作是蒸發(fā)結(jié)晶、保持溫度高于40℃以上趁熱過濾，洗滌、干燥；若稱取一定質(zhì)量的MnSO4·H2O用標(biāo)準(zhǔn)BaCl2溶液滴定(操作過程產(chǎn)生的誤差很小可忽略)，若樣品失去部分結(jié)晶水則導(dǎo)致相同質(zhì)量的樣品中含有的硫酸根離子偏大，導(dǎo)致結(jié)果偏高，或樣品混有硫酸鹽雜質(zhì)也將產(chǎn)生更多的硫酸鋇，導(dǎo)致計(jì)算所得樣品質(zhì)量分?jǐn)?shù)大于100%。6．(2022·上海長寧模擬)硫酸亞鐵晶體eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(FeSO4·7H2O))在醫(yī)藥上作補(bǔ)血?jiǎng)?。工業(yè)上用廢鐵生產(chǎn)FeSO4·7H2O的一種流程如圖所示：步驟Ⅲ從硫酸亞鐵溶液中獲得硫酸亞鐵晶體eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(FeSO4·7H2O))的實(shí)驗(yàn)操作為________、________、過濾、冰水洗滌、烘干。烘干操作需在低溫條件下進(jìn)行，原因是________________。答案蒸發(fā)濃縮冷卻結(jié)晶防止FeSO4·7H2O分解失去部分結(jié)晶水解析要得到帶結(jié)晶水的晶體，通常采用蒸發(fā)濃縮、冷卻結(jié)晶的方法。硫酸亞鐵溶液經(jīng)過蒸發(fā)濃縮、冷卻結(jié)晶可得到FeSO4·7H2O晶體；FeSO4·7H2O受熱易失去結(jié)晶水，因此低溫烘干是為了防止FeSO4·7H2O晶體失去結(jié)晶水。7．釩及其化合物在工業(yè)上有許多用途。從廢釩(主要成分為V2O3、V2O5、Fe2O3、FeO、SiO2)中提取五氧化二釩的一種工藝流程如下：已知：①VOSO4能溶于水，VO2＋與Fe不能反應(yīng)。②有機(jī)溶劑H2R對VO2＋及Fe3＋萃取率高，但不能萃取Fe2＋?；卮鹣铝袉栴}：(1)“酸浸、氧化”過程中V2O3轉(zhuǎn)化為VO2＋，反應(yīng)的離子方程式為___________________，廢渣成分是________，若用濃鹽酸代替硫酸，V2O5轉(zhuǎn)化為VO2＋，同時(shí)生成有毒的黃綠色氣體，反應(yīng)的化學(xué)方程式為____________________________________。(2)萃取前用“鐵粉”對浸出液進(jìn)行處理，主要目的是__________________，為檢驗(yàn)處理后的浸出液中是否含有Fe3＋，可選用的化學(xué)試劑是____________(填試劑名稱)。(3)“溶劑萃取與反萃取”可表示為VO2＋＋H2Req\o(,\s\up7(溶劑萃取),\s\do5(反萃取))VOR＋2H＋。為了提高VO2＋的產(chǎn)率，反萃取劑可選用________(填字母)。a．NaClb.NaOHc.H2SO4(4)反萃取后的水層中加KClO3，使VO2＋變?yōu)閂Oeq\o\al(－,3)，ClOeq\o\al(－,3)變?yōu)镃l－。當(dāng)反應(yīng)3molVO2＋時(shí)，至少需要KClO3的物質(zhì)的量為______mol。(5)已知NH4VO3難溶于水，在水中的沉淀溶解平衡曲線如圖所示，向10mL0.2mol·L－1NaVO3的濾液中加入等體積的NH4Cl溶液(忽略混合過程中的體積變化)，欲使VOeq\o\al(－,3)沉淀完全，則NH4Cl溶液的最小濃度為________________(當(dāng)溶液中某離子濃度≤1×10－5mol·L－1時(shí)，認(rèn)為該離子沉淀完全)。答案(1)2V2O3＋O2＋8H＋=4VO2＋＋4H2OSiO2V2O5＋6HCl=2VOCl2＋Cl2↑＋3H2O(2)將Fe3＋轉(zhuǎn)化為Fe2＋硫氰化鉀溶液(3)c(4)0.5(5)0.206mol·L－1解析(1)“酸浸、氧化”過程中V2O3轉(zhuǎn)化為VO2＋，反應(yīng)的離子方程式為2V2O3＋O2＋8H＋=4VO2＋＋4H2O，鐵的氧化物與硫酸反應(yīng)，二氧化硅不與硫酸反應(yīng)，因此廢渣成分是SiO2；若用濃鹽酸代替硫酸，V2O5轉(zhuǎn)化為VO2＋，同時(shí)生成有毒的黃綠色氣體，反應(yīng)的化學(xué)方程式為V2O5＋6HCl=2VOCl2＋Cl2↑＋3H2O。(2)根據(jù)有機(jī)溶劑H2R對VO2＋及Fe3＋萃取率高，＋。(3)“溶劑萃取與反萃取”可表示為VO2＋＋H2Req\o(,\s\up7(溶劑萃取),\s\do5(反萃取))VOR＋2H＋，為了提高VO2＋的產(chǎn)率，反萃取劑主要提高氫離子濃度，使反應(yīng)向反萃取方向進(jìn)行。(4)反萃取后的水層中加KClO3，使VO2＋變?yōu)閂Oeq\o\al(－,3)，ClOeq\o\al(－,3)變?yōu)镃l－，當(dāng)反應(yīng)3molVO2＋時(shí)，n(KClO3)×6＝n(VO2＋)×1，n(KClO3)×6＝3mol×1，因此n(KClO3)＝0.5mol。(5)NH4VO3的Ksp＝3.0×10－4×1.0×10－4＝3.0×10－8，向10mL0.2mol·L－1NaVO3的濾液中加入等體積的NH4Cl溶液(忽略混合過程中的體積變化)，則沉淀NaVO3消耗NH4Cl的物質(zhì)的量n(NH4Cl)＝0.2mol·L－1×0.01L＝0.002mol，欲使VOeq\o\al(－,3)沉淀完全，則混合溶液中c(NHeq\o\al(＋,4))＝eq\f(Ksp,cVO\o\al(－,3))＝eq\f(3.0×10－8,1.0×10－5)mol·L－1＝3.0×10－3mol·L－1，因此NH4Cl溶液的最小濃度為c(NH4Cl)＝eq\f(0.002mol＋3.0×10－3mol·L－1×0.02L,0.01L)＝0.206mol·L－1。8．銦(In)作為一種稀有貴金屬在很多高新領(lǐng)域有廣泛應(yīng)用，隨著銦的應(yīng)用越來越廣泛，人類對銦的需求量日益增加，有效富集回收銦的技術(shù)也越來越受到重視?；厥仗幚砗煆U渣[In的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為9.8%，同時(shí)含有FeCl3、SiO2、SnO、Tl(OH)3雜質(zhì)]是提高銦回收率的主要途徑之一。已知：①溶液中一些金屬離子水解生成氫氧化物沉淀時(shí)的pH如表：金屬離子Fe3＋I(xiàn)n3＋Fe2＋開始沉淀pH2.02.97.15沉淀完全pH3.25.08.15②“浸渣Ⅰ”的主要成分為SnO、Tl(OH)3、SiO2、Fe(OH)3、In(OH)3。(1)“操作Ⅲ”的名稱為________________。(2)“浸出渣a”的主要成分為__________(填化學(xué)式)。(3)加入鐵粉凈化的最佳工藝控制溶液中硫酸含量為68.6g·L－1，則此時(shí)硫酸的物質(zhì)的量濃度為__________mol·L－1，“還原渣”的主要成分為Tl和Sn，寫出反應(yīng)生成Tl的離子方程式：________________________________。(4)加入試劑X調(diào)節(jié)pH的范圍為________至________，可選擇的試劑X為________(填字母)。A．Fe2O3 B．FeCO3C．稀硫酸 D．稀硝酸(5)“沉渣”中加入稀硫酸發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式為________________________________。(6)通過加入鋁置換出的海綿銦中銦的質(zhì)量分?jǐn)?shù)達(dá)到96.04%。通過以上途徑回收銦的總損耗率約為2%，回收效率非常高。某企業(yè)每月可產(chǎn)生此種含銦廢渣1600kg，利用上述技術(shù)手段，理論上可獲得海綿銦的質(zhì)量為______________kg。答案(1)過濾(2)SiO2(3)0.73Fe＋2Tl3＋=3Fe2＋＋2Tl(4)5