資源簡介

[熱點題空]　第2練　化工流程中物質(zhì)的轉(zhuǎn)化與跟蹤
1.(10分)[2023·全國乙卷，27(1)(5)(6)]LiMn2O4作為一種新型鋰電池正極材料受到廣泛關(guān)注。由菱錳礦(MnCO3，含有少量Si、Fe、Ni、Al等元素)制備LiMn2O4的流程如下：
已知：Ksp[Fe(OH)3]=2.8×10-39，Ksp[Al(OH)3]=1.3×10-33，Ksp[Ni(OH)2]=5.5×10-16。
(1)硫酸溶礦主要反應(yīng)的化學(xué)方程式為　　　　　　　。為提高溶礦速率，可采取的措施　　　　　　(舉1例)。
(5)在電解槽中，發(fā)生電解反應(yīng)的離子方程式為　　　　。隨著電解反應(yīng)進(jìn)行，為保持電解液成分穩(wěn)定，應(yīng)不斷　　　　　　　　　。電解廢液可在反應(yīng)器中循環(huán)利用。
(6)煅燒窯中，生成LiMn2O4反應(yīng)的化學(xué)方程式是　　　　。
2.(4分)[2023·遼寧，16(3)]某工廠采用如下工藝處理鎳鈷礦硫酸浸取液(含Ni2+、Co2+、Fe2+、Fe3+、Mg2+和Mn2+)，實現(xiàn)鎳、鈷、鎂元素的回收。
已知：
物質(zhì) Fe(OH)3 Co(OH)2 Ni(OH)2 Mg(OH)2
Ksp 10-37.4 10-14.7 10-14.7 10-10.8
“氧化”中，用石灰乳調(diào)節(jié)pH=4，Mn2+被H2SO5氧化為MnO2，該反應(yīng)的離子方程式為　　　　　　(H2SO5的電離第一步完全，第二步微弱)；濾渣的成分為MnO2、　　　　　　　(填化學(xué)式)。
3.(5分)[2023·廣東，18(2)(3)(5)①]Ni、Co均是重要的戰(zhàn)略性金屬。從處理后的礦石硝酸浸取液(含Ni2+、Co2+、Al3+、Mg2+)中，利用氨浸工藝可提取Ni、Co，并獲得高附加值化工產(chǎn)品。工藝流程如下：
已知：氨性溶液由NH3·H2O、(NH4)2SO3和(NH4)2CO3配制。常溫下，Ni2+、Co2+、Co3+與NH3形成可溶于水的配離子；lg Kb(NH3·H2O)=-4.7；Co(OH)2易被空氣氧化為Co(OH)3。
(2)常溫下，pH=9.9的氨性溶液中，c(NH3·H2O)　　　　c(N)(填“>”“<”或“=”)。
(3)“氨浸”時，由Co(OH)3轉(zhuǎn)化為[Co(NH3)6]2+的離子方程式為　　　　　　　。
(5)①“析晶”過程中通入的酸性氣體A為　　　　。
4.(4分)利用軟錳礦(主要成分為MnO2，含鐵的化合物等雜質(zhì))和閃鋅礦(主要成分為ZnS)制得硫酸錳的流程如下：
(1)MnO2、ZnS與硫酸反應(yīng)轉(zhuǎn)變?yōu)閮煞N硫酸鹽的化學(xué)方程式：　　　　　　　。
(2)在強酸性條件下加入MnO2氧化Fe2+的離子方程式：　　　　　　　。
5.(7分)(2024·安徽統(tǒng)考模擬)鉬(Mo)及其化合物廣泛應(yīng)用于醫(yī)療衛(wèi)生、國防等領(lǐng)域。某鎳鉬礦中的鎳和鉬以NiS和MoS2形式存在，從鎳鉬礦中分離鉬，并得到Na2SO4的一種工藝流程如下：
回答下列問題：
(1)Ni位于元素周期表第　　　周期第　　　族。(NH4)2MoO4中鉬元素的化合價為　　　。
(2)“焙燒”中生成Na2MoO4的化學(xué)方程式為　　　　　　　。
(3)(NH4)2MoO4分解可得MoO3。高溫下，用鋁粉還原MoO3得到金屬鉬的化學(xué)方程式為　　　　。
6.(10分)溴元素分別被安東尼·巴拉爾和卡爾·羅威兩位科學(xué)家在1825年與1826年所發(fā)現(xiàn)。一種從海水中提取溴的流程如圖所示：
(1)①“氧化”過程中的離子方程式為　　　　　　　。
②熱空氣可用于“吹出”的原因是　　　　　　　。
(2)①“化合”過程中的化學(xué)方程式為　　　　　　　。
②“化合”過程中，若加入過量的鐵粉，則還原產(chǎn)物為　　　　，待反應(yīng)完全后，繼續(xù)向其中通入Cl2，當(dāng)Cl2與該還原產(chǎn)物物質(zhì)的量之比為1∶2時，發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式為　　　　　　　　。
7.(10分)鎘(Cd)可用于制作某些光電子組件。一種以鎘廢渣(含CdO及少量ZnO、CuO、MnO、FeO雜質(zhì))為原料制備鎘的工藝流程如圖所示：
(1)溶解時，CdO參與反應(yīng)的離子方程式為　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。
(2)調(diào)pH，加入石灰乳是為了除銅，寫出除銅的離子方程式：　　　　。
(3)“氧化”是為了除鐵、錳，KMnO4的還原產(chǎn)物是MnO2，該步驟中除鐵、錳的離子方程式為　　　。
(4)置換生成海綿鎘的離子方程式為　　　　　　　。
(5)“熔煉”時，將海綿鎘(含Cd和Zn)與NaOH混合反應(yīng)，反應(yīng)的化學(xué)方程式是　　　　　　　。
答案精析
1.(1)MnCO3+H2SO4===MnSO4+H2O+CO2↑　粉碎菱錳礦(或攪拌、適當(dāng)升高溫度等)
(5)Mn2++2H2OH2↑+MnO2↓+2H+
加入Mn(OH)2　(6)2Li2CO3+8MnO24LiMn2O4+2CO2↑+O2↑
2.H2O+Mn2++HS===MnO2↓+S+3H+
Fe(OH)3、CaSO4
3.(2)>　(3)2Co(OH)3+12NH3·H2O+S===2[Co(NH3)6]2++S+13H2O+4OH-或2Co(OH)3+8NH3·H2O+4N+S===2[Co(NH3)6]2++S+13H2O　(5)①HCl
解析　(2)常溫下，pH=9.9的氨性溶液中，lg Kb(NH3·H2O)=-4.7，Kb(NH3·H2O)=10-4.7=，===10-0.6<1，則c(NH3·H2O)>c()。(5)①“析晶”過程中為了防止Ni2+水解，因此通入的酸性氣體A為HCl。
4.(1)4MnO2+ZnS+4H2SO4===4MnSO4+ZnSO4+4H2O
(2)MnO2+2Fe2++4H+===Mn2++2Fe3++2H2O
5.(1)四　Ⅷ　+6　(2)2MoS2+6Na2CO3+9O22Na2MoO4+6CO2+4Na2SO4
(3)MoO3+2AlMo+Al2O3
解析　鎳鉬礦(含NiS、MoS2等)中加入碳酸鈉并通入空氣焙燒，發(fā)生反應(yīng)：2MoS2+6Na2CO3+9O22Na2MoO4+6CO2+4Na2SO4、NiS+Na2CO3+2O2NiO+CO2+Na2SO4，加水后，Mo進(jìn)入溶液中，加入MgSO4除去多余的C，過濾后再通過低溫結(jié)晶將Na2SO4分離出來，溶液經(jīng)過離子交換萃取等一系列操作后可得(NH4)2MoO4。(1)Ni是第28號元素，位于元素周期表第四周期第Ⅷ族；根據(jù)化合物中各元素化合價代數(shù)和為0，可得(NH4)2MoO4中Mo的化合價為+6價。(3)高溫下，用鋁粉還原MoO3得到金屬鉬和氧化鋁，化學(xué)方程式為MoO3+2AlMo+Al2O3。
6.(1)①MnO2+4H++2Br-===Mn2++Br2+2H2O　②單質(zhì)Br2受熱易揮發(fā)　(2)①2Fe+3Br22FeBr3　②FeBr2　6FeBr2+3Cl2===2FeCl3+4FeBr3
解析　氧化：MnO2、稀硫酸和海水中的Br-發(fā)生氧化還原反應(yīng)：MnO2+4H++2Br-===Mn2++Br2+2H2O；吹出：液溴易揮發(fā)，通入熱空氣可將溴吹出；化合：Br2具有強氧化性，能與鐵粉在加熱條件下發(fā)生反應(yīng)：2Fe+3Br22FeBr3；氧化：通入氯氣，將富集的Br-氧化，生成溴單質(zhì)。
7.(1)CdO+2H+===Cd2++H2O
(2)Cu2++Ca(OH)2+S===Cu(OH)2+CaSO4
(3)3Fe2++Mn+7H2O===3Fe(OH)3↓+MnO2↓+5H+、3Mn2++2Mn+2H2O===5MnO2↓+4H+
(4)Cd2++Zn===Cd+Zn2+
(5)Zn+2NaOHNa2ZnO2+H2↑(共22張PPT)
[熱點題空]
專題二　第2練　
化工流程中物質(zhì)的轉(zhuǎn)化與跟蹤
1.[2023·全國乙卷，27(1)(5)(6)]LiMn2O4作為一種新型鋰電池正極材料受到廣泛關(guān)注。由菱錳礦(MnCO3，含有少量Si、Fe、Ni、Al等元素)制備LiMn2O4的流程如下：
已知：Ksp[Fe(OH)3]=2.8×
10-39，Ksp[Al(OH)3]=1.3×
10-33，Ksp[Ni(OH)2]=5.5×10-16。
(1)硫酸溶礦主要反應(yīng)的化學(xué)方
程式為　　　　　 　　。為提高溶礦速率，可采取的措施　　　　　 　(舉1例)。
MnCO3+H2SO4===MnSO4+H2O+CO2↑
粉碎菱錳礦(或攪拌、適當(dāng)升高溫度等)
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(5)在電解槽中，發(fā)生電解反應(yīng)的離子方程式為______________________
　　　 　。隨著電解反應(yīng)進(jìn)行，為保持電解液成分穩(wěn)定，應(yīng)不斷　　　　　　　。電解廢液可在反應(yīng)器中循環(huán)利用。
加入Mn(OH)2
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Mn2++2H2O H2↑
+MnO2↓+2H+
在電解槽中，Mn2+發(fā)生反應(yīng)生成MnO2，反應(yīng)的離子方程式為Mn2++2H2O H2↑+MnO2↓+2H+；要保持電解液穩(wěn)定，要補充消耗的，移出生成的，應(yīng)加入Mn(OH)2。
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(6)煅燒窯中，生成LiMn2O4反應(yīng)的化學(xué)方程式是_____________________
　　　　 。
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4LiMn2O4+2CO2↑+O2↑
2Li2CO3+8MnO2
“氧化”中，用石灰乳調(diào)節(jié)pH=4，Mn2+被H2SO5氧化為MnO2，該反應(yīng)的離子方程式為　　　　 　　(H2SO5的電離第一步完全，第二步微弱)；濾渣的成分為MnO2、　　　　　　 　(填化學(xué)式)。
2.[2023·遼寧，16(3)]某工廠采用如下工藝處理鎳鈷礦硫酸浸取液(含Ni2+、Co2+、Fe2+、Fe3+、Mg2+和
Mn2+)，實現(xiàn)鎳、鈷、
鎂元素的回收。
已知：
物質(zhì) Fe(OH)3 Co(OH)2 Ni(OH)2 Mg(OH)2
Ksp 10-37.4 10-14.7 10-14.7 10-10.8
H2O+Mn2++HS===MnO2↓+S+3H+
Fe(OH)3、CaSO4
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Ksp[Fe(OH)3]=10-37.4，當(dāng)鐵離子完全沉淀時，溶液中c(Fe3+)=10-5 mol·L-1，Ksp[Fe(OH)3]=c3(OH-)·c(Fe3+)=c3(OH-)×10-5=10-37.4，c(OH-)=10-10.8 mol·L-1，pH=3.2，此時溶液的pH=4，則鐵離子完全水解，生成氫氧化鐵沉淀，Ca2+與S結(jié)合生成CaSO4沉淀。
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3.[2023·廣東，18(2)(3)(5)①]Ni、Co均是重要的戰(zhàn)略性金屬。從處理后的礦石硝酸浸取液(含Ni2+、Co2+、Al3+、Mg2+)中，利用氨浸工藝可提取Ni、Co，并獲得高附加值化工產(chǎn)品。
工藝流程如下：
已知：氨性溶液由NH3·H2O、
(NH4)2SO3和(NH4)2CO3配制。常
溫下，Ni2+、Co2+、Co3+與NH3形
成可溶于水的配離子；lg Kb(NH3·
H2O)=-4.7；Co(OH)2易被空氣氧
化為Co(OH)3。
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(2)常溫下，pH=9.9的氨性溶液中，c(NH3·H2O)　　　c(N)(填“>”
“<”或“=”)。
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常溫下，pH=9.9的氨性溶液中，lg Kb(NH3·H2O)=-4.7，Kb(NH3·
H2O)=10-4.7=
===10-0.6<1，則c(NH3·H2O)>c()。
“析晶”過程中為了防止Ni2+水解，因此通入的酸性氣體A為HCl。
(3)“氨浸”時，由Co(OH)3轉(zhuǎn)化為[Co(NH3)6]2+的離子方程式為________
________________________________________
________________________________________
_________________________________。
(5)①“析晶”過程中通入的酸性
氣體A為　　　　。
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+12NH3·H2O+S===2[Co(NH3)6]2++S+
13H2O+4OH-或2Co(OH)3+8NH3·H2O+4N+
S===2[Co(NH3)6]2++S+13H2O
2Co(OH)3
HCl
4.利用軟錳礦(主要成分為MnO2，含鐵的化合物等雜質(zhì))和閃鋅礦(主要成分為ZnS)制得硫酸錳的流程如下：
(1)MnO2、ZnS與硫酸反應(yīng)轉(zhuǎn)變?yōu)閮煞N硫酸鹽的化學(xué)方程式：__________
　　　　　　 　。
(2)在強酸性條件下加入MnO2氧化Fe2+的離子方程式：________________
　　　　　　　 。
ZnS+4H2SO4===4MnSO4+ZnSO4+4H2O
4MnO2+
===Mn2++2Fe3++2H2O
MnO2+2Fe2++4H+
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5.(2024·安徽統(tǒng)考模擬)鉬(Mo)及其化合物廣泛應(yīng)用于醫(yī)療衛(wèi)生、國防等領(lǐng)域。某鎳鉬礦中的鎳和鉬以NiS和MoS2形式存在，從鎳鉬礦中分離鉬，并得到Na2SO4的一種工藝流程如下：
回答下列問題：
(1)Ni位于元素周期表第　　　周期第　　　族。(NH4)2MoO4中鉬元素的化合價為　　　。
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四
Ⅷ
+6
鎳鉬礦(含NiS、MoS2等)中加入碳酸鈉并通入空氣焙燒，發(fā)生反應(yīng)：
2MoS2+6Na2CO3+9O2 2Na2MoO4+6CO2+4Na2SO4、NiS+Na2CO3
+2O2 NiO+CO2+Na2SO4，加水后，Mo進(jìn)入溶液中，加入
MgSO4除去多余的
C，過濾后再通
過低溫結(jié)晶將Na2SO4
分離出來，溶液經(jīng)過
離子交換萃取等一系列操作后可得(NH4)2MoO4。
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Ni是第28號元素，位于元素周期表第四周期第Ⅷ族；根據(jù)化合物中各元素化合價代數(shù)和為0，可得(NH4)2MoO4中Mo的化合價為+6價。
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(2)“焙燒”中生成Na2MoO4的化學(xué)方程式為________________________
　　　　　　 　。
(3)(NH4)2MoO4分解可得MoO3。高溫下，用鋁粉還原MoO3得到金屬鉬的
化學(xué)方程式為　　 　 　。
2Na2MoO4+6CO2+4Na2SO4
2MoS2+6Na2CO3+9O2
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7
MoO3+2Al Mo+Al2O3
高溫下，用鋁粉還原MoO3得到金屬鉬和氧化鋁，化學(xué)方程式為MoO3+2Al Mo+Al2O3。
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6.溴元素分別被安東尼·巴拉爾和卡爾·羅威兩位科學(xué)家在1825年與1826年所發(fā)現(xiàn)。一種從海水中提取溴的流程如圖所示：
(1)①“氧化”過程中的離子方程式為　　　　 　 　　。
②熱空氣可用于“吹出”的原因是　 　　　　　　。
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MnO2+4H++2Br-===Mn2++Br2+2H2O
單質(zhì)Br2受熱易揮發(fā)
(2)①“化合”過程中的化學(xué)方程式為　　　　　　 　。
②“化合”過程中，若加入過量的鐵粉，則還原產(chǎn)物為　　　　，待反應(yīng)完全后，繼續(xù)向其中通入Cl2，當(dāng)Cl2與該還原產(chǎn)物物質(zhì)的量之比為1∶2時，發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式為　　　　　　 　　。
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FeBr2
2Fe+3Br2 2FeBr3
6FeBr2+3Cl2===2FeCl3+4FeBr3
氧化：MnO2、稀硫酸和海水中的Br-發(fā)生氧化還原反應(yīng)：MnO2+4H+
+2Br-===Mn2++Br2+2H2O；吹出：液溴易揮發(fā)，通入熱空氣可將溴吹出；化合：Br2具有強氧化性，能與鐵粉在加熱條件下發(fā)生反應(yīng)：
2Fe+3Br2 2FeBr3；氧化：通入氯氣，將富集的Br-氧化，生成溴
單質(zhì)。
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7.鎘(Cd)可用于制作某些光電子組件。一種以鎘廢渣(含CdO及少量ZnO、CuO、MnO、FeO雜質(zhì))為原料制備鎘的工藝流程如圖所示：
(1)溶解時，CdO參與反應(yīng)的離子方程式為　 　　　　　　　　。
(2)調(diào)pH，加入石灰乳是為了除銅，寫出除銅的離子方程式：__________
　　　 　。
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CdO+2H+===Cd2++H2O
Ca(OH)2+S===Cu(OH)2+CaSO4
Cu2++
(3)“氧化”是為了除鐵、錳，KMnO4的還原產(chǎn)物是MnO2，該步驟中除鐵、錳的離子方程式為___________________________________________
　　　 。
(4)置換生成海綿鎘的離子方程式為　　　　　　 　。
(5)“熔煉”時，將海綿鎘(含Cd和Zn)與NaOH混合反應(yīng)，反應(yīng)的化學(xué)方
程式是　　　　　 　　。
Zn+2NaOH Na2ZnO2+H2↑
3Fe2++Mn+7H2O===3Fe(OH)3↓+MnO2↓+5H+、
3Mn2++2Mn+2H2O===5MnO2↓+4H+
Cd2++Zn===Cd+Zn2+
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工藝流程分析：
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