2021年高考化學工藝流程與元素化合物解答題專練（十）解

析版

1.三氧化二鉆（co2o3）主要用作顏料、釉料、磁性材料、催化劑和氧化劑等。以含鉆廢

料（主要成分為CsO3,含有少量MnCh、NiO、Fe?4）為原料制備CO2O3的流程如下圖所

示：

NH4HCOP氨水

破酸、HQ2萃取劑r-L,硒1一

?f水相（含Co［，）lCo?（OHLCO、T熱矍

含鉆廢料T研磨H高浸上植PH至3.7卜|萃取外濾液一模作1|~-副產品

TI

MnO2濃淡1機相（含N評）-再生利用

已知：

I.“酸浸”后的浸出液中含的陽離子有H+、Co2+>Fe3+、Ni?+等。

II.部分陽離子以氫氧化物形式沉淀時溶液的pH如下表：

沉淀物Fe(OH)

3CO(OH)2Ni(OH)2

完全沉淀時的pH3.79.09.2

回答下列問題：

（1）“酸浸”含鉆廢料的溫度不宜過高，原因是o

（2）“酸浸”時發(fā)生的主要反應是（寫離子方程式）。

（3）某萃取劑對金屬離子的萃取率與溶液pH的關系如圖所示：

使用該萃取劑時應控制的pH約為,理由是

（4）寫出高溫燃燒時發(fā)生的化學反應方程式___________o

（5）操作1得到的副產品是（填名稱）；

已知該物質的溶液加熱到IOOC時會變質，該物質的溶解度見下表:

濕度0℃10℃20℃30℃40℃50℃60℃

溶解度70.673.075.478.081.084.588.0

操作1是（填字母）。

a.蒸發(fā)結晶b.降溫結晶c.減壓蒸發(fā)結晶

（6）有機相提取的Ni?+再生時可用于制備銀氫電池，該電池充電時的總反應為

Ni（OH）2+M=NiOOH+MH,則放電時負極的電極反應式為。

+2+

【答案】（1）溫度過高H2O2容易分解（2）Co2O3+H2O2+4H=2CD+3H2O+O2t（3）

2.5?3.3即可萃取劑在該pH時對Ni2\C02+萃取率差別大，能分離Ni2\C02+兩種離子

高溫

（4）2CO2（OH）2COS+O2C02O3+2H2O+2CO2（5）硫酸鏤c（6）MH+OH-

e=M+H2O

【解析】（1）雙氧水熱穩(wěn)定性差，“酸浸”含鉆廢料的溫度不宜過高，原因是溫度過高H2O2

容易分解。答案為：溫度過高H2O2容易分解；

（2）“酸浸”時，CO2O3被H2O2還原為C02+,發(fā)生的主要反應是

+2+

CO2O3+H2O2+4HF2CO2++3H2O+O2T。答案為：Co2O3+H2O2+4H=2Co+3H2O+O2t：

（3）使用該萃取劑萃取Ni2+,單純從萃取率考慮，萃取率越高越好，但同時還需考慮到，

C02+盡可能不被萃取，兩方面綜合考慮，應控制的pH約為2.5?3.3即可，理由是萃取劑在

該pH時對Ni2+、Co2+萃取率差別大，能分離Ni2+、Co2+兩種離子。答案為：2.5?3.3即可;

萃取劑在該pH時對Ni2+、C02+萃取率差別大，能分離Ni2+、C02+兩種離子；

（4）高溫燃燒時，CO2（OH）2c03的分解產物被。2氧化生成CO2O3等，化學反應方程式

高溫高溫

=S=

2CO2（OH）2CO3+O2==CO2O3+2H2O+2CO20答案為：2co2（0H）2co3+O2

CO2O3+2H2O+2CO2;

（5）由分析知，操作1得到的副產品是硫酸鉉。答案為：硫酸鉉；從溶解度表看，硫酸鉉

的溶解度隨溫度升高有所增大，但變化量不大，且硫酸鏤受熱易分解，所以操作I是減壓蒸

發(fā)結晶，故選c。答案為：c；

2

(6)放電時負極為MH失電子生成M等，電極反應式為MH+OH-e=M+HzO。答案為:

MH+OH--e-=M+H2Oo

2.隨著鉆酸鋰電池的普及使用，從廢舊的鉆酸鋰電池中提取鋰、鉆等金屬材料意義重大。

如圖是廢舊鉆酸鋰(LiCoO)含少量鐵、鋁、銅等元素的化合物)回收工藝流程：

(1)“拆解”前需進入“放電”處理的目的是用食鹽水浸泡是放電的常用方法，浸泡放電

過程中產生的氣體主要有一。

(2)上述流程中將CoS-轉化為C03+的離子方程式為

(3)濾液1中加入Na2sCh的主要目的是加入NaClO3的主要目的是

(4)“沉鉆”過程中，(NHD2C2O4的加入量(圖a)、沉淀反應的溫度(圖b)與鉆的沉淀率關系

如圖所示：

鉆

鉆

100(NH)CzCh加入量的

的r沉淀反應溫度

沉

沉

淀

淀

率

率

f%(%

反應時間為lOmin

2+

n(C2Ol-)：?(Co)=1.15

931…一i6O7O

摟

溫

40日

1.001.051.101.151.201.251.3050瓠)

2+

n(C2OD：w(Co)

圖a

根據(jù)圖分析：沉鉆時應控制n(C20F)：n(C02+)比為一,溫度控制在一℃左右。

【答案】(1)防止在電池拆解過程中發(fā)生短路引起火災及操作人員觸電H2、Ch

+3+

(2)4H+COO2=2H2O+CO(3)將Co3++還原為Co2+將Fe?+氧化為Fe3+

(4)1.1546

【解析】(1)電池在拆解過程中容易發(fā)生短路引起火災或導致操作人員觸電，則拆解前必

須進行放電處理；用食鹽水浸泡放電過程實際是電解食鹽水的過程，電解時，氯離子在陽極

失去電子發(fā)生氧化反應生成氯氣，水電離出的氫離子在陰極得到電子發(fā)生還原反應生成氫氣,

故答案為：電池拆解過程中發(fā)生短路引起火災及操作人員觸電；Hz、Ch；

（2）用硫酸浸泡時，CoO2—與H+反應轉化為C（?+離子和水，反應的離子方程式為

+3++3+

4H+CO02-=2H20+CO,故答案為：4H+COO2-=2H2O+CO；

（3）Co3+具有氧化性，向濾液1中加入具有還原性的Na2so3,能將Co3+還原為C02+；亞鐵

離子具有還原性，加入具有氧化性的NaCKh,能將Fe2+氧化為Fe3+,便于調節(jié)pH時，將

Fe3++轉換為氫氧化鐵沉淀，故答案為：將C03++還原為C02+；將Fe2+氧化為Fe3+；

（4）由左圖可知，n（C2（V-）：n（Co2+）比為1.15時，鉆的沉淀率最大，效果最好；由右圖可

知，沉淀反應溫度為46℃左右時，鉆的沉淀率最大，效果最好，故答案為：1.15；46o

3.無水氯化鎘（MnClJ在電子技術和精細化工領域有重要應用。一種由粗缽粉（主要雜質為

Fe、Ni、Pb等金屬單質）制備無水氯化銃的T藝如下（部分操作和條件略）°

I.向粗缽粉中加入鹽酸，控制溶液的pH約為5,測定離子的初始濃度。靜置一段時間后鐳

粉仍略有剩余，過濾；

II.向I的濾液中加入一定量鹽酸.再加入Hz。2溶液，充分反應后加入MnCO］固體調節(jié)溶

液的pH約為5,過濾；

W.向II的濾液中通入H2s氣體，待充分反應后加熱一段時間，冷卻后過濾；

IV.濃縮、結晶、過濾、洗滌、脫水得到無水MnCL。

各步驟中對雜質離子的去除情況

Fe2+Ni2+Pb2+

初始濃度/mg【T21.024.955.86

步驟I后/mg-L-112.853.803.39

步驟II后/mg-L-10.253.763.38

步驟III后/mgL-10.10（達標）3.19（未達標）0」2（達標）

已知：金屬活動性Mn>Fe>Ni>Pb

（1）鋅和鹽酸反應的化學方程式是

（2）步驟I中：

4

①Fe2+濃度降低，濾渣中存在Fe(0H)3。結合離子方程式解釋原因：。

+2+

②Pb2+濃度降低，分析步驟I中發(fā)生的反應為：Pb+2H=Pb+H2t，。

(3)步驟H中：

①H2O2酸性溶液的作用：。

②結合離子方程式說明MnC03的作用：。

(4)步驟III通入H2s后，Ni?+K達標而Pb?+達標。推測溶解度：PbSNiS(填或

(5)測定無水MnCU的含量：將ag樣品溶于一定量硫酸和磷酸的混合溶液中，加入稍過

量NH4NO3,使Mi?+氧化為Mn“。待充分反應后持續(xù)加熱一段時間，冷卻后用bmol/L

硫酸亞鐵錢［(NHJzFeeO,)2］滴定Mn",消耗cmL硫酸亞鐵錢。(已知：滴定過程中發(fā)

生的反應為：Fe2++Mn3+=Fe3++Mn2+)

①樣品中MnCL的質量分數(shù)是(已知：MnCb的摩爾質量是126g仙01」)。

②“持續(xù)加熱”的目的是使過量的NH4NC)3分解。若不加熱，測定結果會(填“偏高”、

“偏低”或“無影響”)。

【答案】(1)Mn+2HCI=MnCh+H2t(2)空氣中的O2將部分Fe2+氧化為Fe(OH)3

2++2+2+

沉淀，相關的離子方程式為：4Fe+O2+IOH2O=4Fe(OH)31+8HPb+Mn=Pb+Mn

(3)將剩余Fe2+氧化為Fe3+,調節(jié)pH使Fe3+轉化為Fe(OH)3沉淀除去

MnCCh+2H+=Mn2++H2O+CO2T，F(xiàn)e"+3H20目前Fe(0H)s+3H+(4)<(5)反

a

偏高

【解析】(1)Mn與鹽酸反應的化學方程式為：Mn+2HCl==MnCl2+H2T；

(2)①將粗鎰粉酸浸后，F(xiàn)e單質轉化為還原性較強的Fe?+,靜置一段時間，F(xiàn)e?+會被空氣

中的氧氣氧化，進而生成Fe(OH)s沉淀，相應的離子方程式為：

2++

4Fe+O2+10H2O=4Fe(OH)3J+8H；

②由于金屬活動性Mn>Fe>Ni>Pb,所以溶液中Pb2+會與未反應完全的Mn反應，造成Pb?+

濃度下降，因此與之相關的反應為：Pb2++Mn=Pb+Mn2+；

(3)①通過分析可知，過氧化氫的作用是將溶液中的Fe2+氧化為Fe3+,便于調節(jié)pH值將

5

其轉化為Fe(0H)3沉淀除去；

②通過分析可知，MnCO?的作用即調節(jié)溶液的pH值以便于Fe3+沉淀，相關的離子方程式為：

+2+3+

MnCO3+2H=Mn+H2O+CO2T以及Fe+3H2O目明Fe(OH[+3H二

(4)通過分析可知，PbS的溶解度更??；

(5)①由題可知，ag無水氯化銃中的Mn?+經過氧化后全部轉變?yōu)镸n'+,硫酸亞鐵錢與Mi?+

反應時，M/+和Fe2+按照1:1反應，所以MnCb的質量分數(shù)為：

be

_%必_126g/molx小4_WOO_0?26bc:

W=---------------------------------------------------------------------------

agagaa

②若不加熱，溶液中剩余的硝酸鏤會在酸性條件下體現(xiàn)氧化性能與硫酸亞鐵核發(fā)生反應，這

樣會使消耗的硫酸亞鐵鏤偏大，那么最終求出的純度也偏大。

4.以煉鋅廠的煙道灰(主要成分為ZnO,另含少量FezCh、CuO、SiCh、MnO等)為原料

可生產草酸鋅晶體(ZnCzChNhhO)

鹽酸H:O;ZnOZnS(NHthC^

煙道灰t鼎I蠢志f鬻『

"I--J-I--J~

濾渣AMnO(OH)：濾渣B濾清C灌液

已知:常溫下Ksp[Fe(OH)31=2.6x10-39,Ksp[Cu(OH)2]=2.2xl0-20o

請問答下列問題：

(1)為了提高“酸浸”時鋅元素的浸出率，可以采取的措施有：、(填寫

2條)。

(2)“除銹”反應后，溶液的pH(填“增大”“減小”或"不變')。

(3)常溫下“除鐵”反應中，加入ZnCCh可調節(jié)溶液的pH,使得Fe3+和部分CM+被除去，

當兩種沉淀共存且溶液的pH=8時，c(Cu2+)/c(Fe3+)=.

(4)“除銅”反應的離子方程式為o

(5)若“沉淀”過程中采用Na2c2。4代替(NH4)2c2。4生產草酸鋅晶體，應該在攪拌下，將

Na2c2O4溶液緩慢加入ZnCb溶液中，如果順序顛倒，會產生的不良后果是。

(6)將草酸鋅晶體加熱分解可得到一種納米材料。加熱過程中固體殘留率(剩余固體的質

量/原始固體的質量X100%)隨溫度的變化如圖所示，則A、B點固體的化學式分別為—、

6

，

堡

g

l

ly

l分s

優(yōu)

長酸

適當延

率、

拌速

快攪

當加

、適

溫度

反應

提高

適當

度

鹽酸濃

當提高

1)適

】(

【答案

2+

2+

+Zn

CuS

@ffi

+Cu

ZnS

（4）

012

.5x1

（3）8

小

（2）減

）

即可

2條

間（填

浸時

ZnO

nCO

(6)Z

質

)2雜

(OH

生Zn

(5)產

24

；

時間

酸浸

延長

，或者

速率

反應

時的

酸浸

提高

辦法

以想

，可

出率

高浸

了提

1)為

】(

【解析

；

拌等

分攪

者充

，或

溫度

提高

或者

度，

酸濃

提高

可以

因此

為：

方程式

，離子

反應

還原

氧化

+發(fā)生

的M/

液中

與溶

化氫

過氧

中，

步驟

除錢

(2)

2+

+

小；

pH減

溶液的

,所以