2020高考化学专题突破训练辑 专题突破训练2 化学工艺流程试题的突破方略

化学工艺流程试题的突破方略(建议用时：35分钟)1．(2019·成都模拟)碲是发展高科技产业、国防与尖端技术不可或缺的原料。

H2TeO3是一种比草酸酸性弱的二元酸，工业上常用铜阳极泥[主要成分是碲化亚铜(Cu2Te)，含少量的Ag、Au]回收碲，其工艺流程如下：已知：CuC2O4的K sp为2.2×10－8；离子浓度不大于1×10－5 mol·L－1时，离子即完全沉淀。

(1)Cu2Te中Te的化合价是________。

(2)滤渣的成分是________，滤液①中含有的氧化酸浸时的氧化产物为________。

氧化酸浸时温度过高会使碲的浸出率降低，原因是___________________________________________________。

(3)要使Cu2＋完全沉淀，应控制C2O2－4的浓度不低于________。

(4)还原反应的离子方程式为____________________________。

[解析](2)由于Ag、Au与硫酸不反应，故滤渣的主要成分为Ag和Au；铜阳极泥进行氧化酸浸时发生氧化还原反应：Cu2Te＋4H2O2＋2H2SO4===2CuSO4＋H2TeO3＋5H2O，其中氧化产物为H2TeO3和CuSO4；由于H2O2高温时会发生分解，使氧化酸浸不充分，从而造成碲的浸出率降低。

(3)根据K sp(CuC2O4)＝[Cu2＋][C2O2－4]，当铜离子完全沉淀时，[C2O2－4]＝K sp(CuC2O4)[Cu2＋]≥2.2×10－81×10－5mol·L－1＝2.2×10－3 mol·L－1。

[答案](1)－2(2)Ag、Au H2TeO3、CuSO4温度过高H2O2分解增多，使氧化酸浸不充分(3)2.2×10－3 mol·L－1(4)H2TeO3＋2SO2－3===2SO2－4＋Te↓＋H2O2．(2019·银川模拟)三氧化二钴主要用作颜料、釉料及磁性材料，利用铜钴矿石制备Co2O3的工艺流程如图1：图1已知：铜钴矿石主要含有CoO(OH)、CoCO3、Cu2(OH)2CO3和SiO2，其中还含有一定量的Fe2O3、MgO和CaO等。

请回答下列问题：(1)“浸泡”过程中可以加快反应速率和提高原料利用率的方法是_____________________________________________________(写出2种即可)。

(2)“浸泡”过程中，加入Na2SO3溶液的主要作用是____________________________________________________。

(3)向“沉铜”后的滤液中加入NaClO3溶液，写出滤液中的金属离子与NaClO3反应的离子方程式______________________________________。

(4)温度、pH对铜、钴浸出率的影响如图2、图3所示：图2图3①“浸泡”铜钴矿石的适宜条件为_______________________。

②图3中pH增大时铜、钴浸出率下降的原因可能是___________________。

(5)CoC 2O 4·2H 2O 在空气中高温煅烧得到Co 2O 3的化学方程式是_____________________________________________________。

[解析] 往铜钴矿石中加入过量稀硫酸和Na 2SO 3溶液，“浸泡”后溶液中含有Co 2＋、Cu 2＋、Fe 2＋、Mg 2＋、Ca 2＋，加入Na 2SO 3溶液主要是将Co 3＋、Fe 3＋还原为Co 2＋、Fe 2＋，“沉铜”后先加入NaClO 3将Fe 2＋氧化为Fe 3＋，再加入Na 2CO 3溶液调节pH ，可以使Fe 3＋沉淀，过滤后所得滤液A 主要含有Co 2＋、Mg 2＋、Ca 2＋，再用NaF 溶液除去钙离子、镁离子，过滤后，向滤液B 中加入浓Na 2CO 3溶液使Co 2＋转化为CoCO 3固体，向CoCO 3固体中先加盐酸，再加草酸铵溶液得到二水合草酸钴，煅烧后制得Co 2O 3。

(1)“浸泡”过程中可以加快反应速率和提高原料利用率的方法有升温、粉碎矿石、适当增加稀硫酸的浓度等。

(2)Na 2SO 3具有较强的还原性，加过量的Na 2SO 3溶液可将CoO(OH)、Fe 2O 3分别与硫酸反应得到的Co 3＋和Fe 3＋还原为Co 2＋及Fe 2＋。

(3)由图1可知，“沉铜”后加入NaClO 3溶液时，Co 2＋并未被氧化，被氧化的是Fe 2＋，反应的离子方程式为ClO －3＋6Fe 2＋＋6H ＋===Cl －＋6Fe 3＋＋3H 2O 。

(4)①根据图2、图3可知，“浸泡”铜钴矿石的适宜条件是温度为65 ℃～75 ℃及pH 为0.5～1.5。

②图3反映的是pH 变化对铜、钴浸出率的影响，“浸泡”过程是利用H ＋和CoO(OH)、CoCO 3、Cu 2(OH)2CO 3发生反应以浸出金属离子，当pH 逐渐增大时，H ＋的浓度减小，铜、钴浸出率降低。

(5)CoC 2O 4·2H 2O 在空气中高温煅烧得到Co 2O 3的化学方程式为4CoC 2O 4·2H 2O ＋3O 2=====高温2Co 2O 3＋8CO 2＋8H 2O 。

[答案] (1)升温、粉碎矿石、适当增加稀硫酸的浓度等(写出2种即可)(2)将Co 3＋、Fe 3＋还原为Co 2＋、Fe 2＋(3)ClO －3＋6Fe 2＋＋6H ＋===Cl －＋6Fe 3＋＋3H 2O(4)①温度为65 ℃～75 ℃、pH 为0.5～1.5 ②pH 升高后溶液中[H ＋]下降，溶解CoO(OH)、CoCO 3、Cu 2(OH)2CO 3的能力降低 (5)4CoC 2O 4·2H 2O ＋3O 2=====高温2Co 2O 3＋8CO 2＋8H 2O3．(2019·开封模拟)三氧化二钴(Co 2O 3)常用作制滤光眼镜的添加剂、催化剂和氧化剂。

以含钴废料(主要成分为CoO 、Co 2O 3，含有少量MnO 2、NiO 、Fe 3O 4杂质)为原料制备Co 2O 3的流程如下：(1)研磨的目的是________________________________________________， 滤渣的主要成分为________(填化学式)。

(2)酸浸时加入H 2O 2的作用有_________________________________。

不能用盐酸代替硫酸，因为Co 2O 3与盐酸反应生成Cl 2，污染环境，该反应的离子方程式为__________________________________________________________________________________________________________。

(3)在实验室里，萃取操作要用到的玻璃仪器主要有________。

有机相再生利用时提取出的Ni 2＋可用于制备氢镍电池，该电池充电时的总反应为Ni(OH)2＋M===NiOOH ＋MH ，则放电时正极的电极反应式为______________。

(4)沉钴时发生反应的离子方程式为_____________________________。

煅烧时发生反应的化学方程式为__________________________________。

[解析] 含钴废料的主要成分为CoO 、Co 2O 3，含有少量MnO 2、NiO 、Fe 3O 4杂质，研磨可增大固体与液体的接触面积，加硫酸、H 2O 2进行酸浸能够分离出MnO 2，同时加入的H 2O 2能够氧化亚铁离子、还原Co 3＋，酸浸分离出的溶液中含Ni 2＋、Fe 3＋、Co 2＋，调pH 使Fe 3＋转化为Fe(OH)3沉淀而从溶液中分离出来，加萃取剂萃取，将有机相(含Ni 2＋)和水相(含Co 2＋)分离，向水相中加入碳酸氢铵、氨水生成Co 2(OH)2CO 3，Co 2(OH)2CO 3经煅烧转化为Co 2O 3。

(2)酸浸时，加入了H 2O 2，一方面可以将溶液中的Fe 2＋氧化为Fe 3＋，另一方面可将Co 3＋还原为Co 2＋。

在反应中不能用盐酸代替硫酸，因为Co 2O 3具有氧化性，可将Cl －氧化为Cl 2而对环境造成污染，其离子方程式为Co 2O 3＋6H ＋＋2Cl －===2Co 2＋＋Cl 2↑＋3H 2O 。

(3)实验室中萃取操作所用的玻璃仪器主要有分液漏斗和烧杯；电池充电时的总反应为Ni(OH)2＋M===NiOOH ＋MH ，则放电时总反应为NiOOH ＋MH===Ni(OH)2＋M ，放电时正极发生还原反应，其电极反应式为NiOOH ＋e －＋H 2O===Ni(OH)2＋OH －。

[答案] (1)增大固体与液体的接触面积，加快酸浸速率，提高钴的浸出率 MnO 2(2)还原Co 3＋，氧化Fe 2＋ Co 2O 3＋6H ＋＋2Cl －===2Co 2＋＋Cl 2↑＋3H 2O(3)分液漏斗、烧杯 NiOOH ＋e －＋H 2O===Ni(OH)2＋OH －(4)2Co 2＋＋HCO －3＋3NH 3·H 2O===Co 2(OH)2CO 3↓＋3NH ＋4＋H 2O2Co 2(OH)2CO 3＋O 2=====高温2Co 2O 3＋2CO 2＋2H 2O4．(2019·石家庄模拟)磷酸铁锂电池被广泛应用于各种电动汽车，其正极是通过将磷酸铁锂(LiFePO 4)、导电剂、黏结剂和乙炔黑等按比例混合，再涂于铝箔上制成。

一种从废旧磷酸铁锂电池正极材料中回收某些金属资源的工艺流程如下：已知：①常温下，K sp [Fe(OH)3]＝10－39 ②Li 2CO 3的溶解度，0 ℃为1.54 g ；100 ℃为0.72 g请回答：(1)向滤液1中加入硫酸，可得到Al(OH)3，该反应的离子方程式为_____________________________________________________。

(2)“酸浸”时，有磷酸生成，则磷酸铁锂在该过程中发生反应的化学方程式为_____________________________________________________；所加H 2SO 4和H 2O 2也可用HNO 3代替，但缺点为_____________________。

(3)“沉铁”时，溶液的pH 与金属元素的沉淀百分率(w )的关系如表： pH3.5 5 6.5 8 10 12 w (Fe)/%66.5 79.2 88.5 97.2 97.4 98.1 w (Li)/% 0.9 1.3 1.9 2.4 4.5 8.0则该过程应调节pH＝________，其原因为____________________________；假设该过程在常温下进行，则此时溶液中[Fe3＋]＝________。