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課時(shí)數(shù)智作業(yè)(二十一)　無(wú)機(jī)化工流程的解題策略
(建議用時(shí)：40分鐘　總分：40分)
(每小題只有一個(gè)選項(xiàng)正確，每小題3分，共15分)
1．(2024·銅仁模擬)實(shí)驗(yàn)室以工業(yè)廢渣(主要含CaSO4·2H2O，還含少量SiO2)為原料制取輕質(zhì)CaCO3和(NH4)2SO4晶體，其實(shí)驗(yàn)流程如圖。下列說(shuō)法正確的是(　　)
A．為提高浸取效率，浸取時(shí)需在高溫下進(jìn)行
B．浸取時(shí)，需向(NH4)2CO3溶液中加入適量濃氨水，抑制水解
C．濾渣經(jīng)洗滌和干燥后得到純凈的輕質(zhì)CaCO3
D．對(duì)濾液進(jìn)行蒸發(fā)濃縮、冷卻結(jié)晶可得到純凈的(NH4)2SO4晶體
2．(2024·甘肅卷，T11)興趣小組設(shè)計(jì)了從AgCl中提取Ag的實(shí)驗(yàn)方案，下列說(shuō)法正確的是(　　)
A．還原性：Ag>Cu>Fe
B．按上述方案消耗1 mol Fe可回收1 mol Ag
C．反應(yīng)①的離子方程式是[Cu(NH3)4]2+＋4H＋===
D．溶液①中的金屬離子是Fe2+
3．(2024·黑吉遼卷)某工廠利用銅屑脫除鋅浸出液中的Cl－并制備Zn，流程如下。“脫氯”步驟僅Cu元素化合價(jià)發(fā)生改變。下列說(shuō)法正確的是(　　)
銅屑Ｆ浸銅↓　 　↓硫酸 H2O2溶液Ｆ脫 氯↓鋅浸出液CuCl固體脫氯液
鋅浸出液中相關(guān)成分(其他成分無(wú)干擾)
離子 Zn2+ Cu2+ Cl－
濃度/(g·L-1) 145 0.03 1
A．“浸銅”時(shí)應(yīng)加入足量H2O2溶液，確保銅屑溶解完全
B．“浸銅”反應(yīng)：2Cu＋4H＋＋H2O2===2Cu2+＋H2↑＋2H2O
C．“脫氯”反應(yīng)：Cu＋Cu2+＋2Cl－===2CuCl
D．脫氯液凈化后電解，可在陽(yáng)極得到Zn
4．(2025·濰坊模擬)鋰輝礦(主要成分為L(zhǎng)iAlSi2O6)可用低溫重構(gòu)—直接浸出技術(shù)制備碳酸鋰，同時(shí)得到氧化鋁，工藝流程如圖。下列說(shuō)法錯(cuò)誤的是(　　)
A．“水熱反應(yīng)”為2LiAlSi2O6＋8NaOHLi2SiO3↓＋3Na2SiO3＋2Na[Al(OH)4]
B．“濾渣1”和“濾渣2”的主要成分相同
C．冶煉金屬鋰和金屬鋁均可用電解其熔融氯化物的方法
D．流程中不涉及氧化還原反應(yīng)
5．(2024·廈門(mén)二模)碳酸亞鐵作為飼料中鐵的補(bǔ)充劑，其干燥品在空氣中穩(wěn)定，濕品在空氣中被氧化為氫氧化鐵成，呈茶色。用含少量FeS的廢鐵屑制取FeCO3的流程如圖所示：
已知：常溫下存在自偶電離：，K＝1.3×10-4；的Ka2＝5.6×10-11；③Fe(OH)2開(kāi)始沉淀的pH＝6.5。
下列說(shuō)法正確的是(　　)
A．“浸出”時(shí)為了提高反應(yīng)速率，可以把稀硫酸換成濃硫酸
B．“沉鐵”過(guò)程中發(fā)生反應(yīng)的離子方程式是===FeCO3↓
C．“沉鐵”過(guò)程中也可使用飽和碳酸鈉溶液
D．“沉鐵”得到的碳酸亞鐵過(guò)濾后要用無(wú)水乙醇洗滌、隔絕空氣干燥
6．(14分)(2024·安慶二模)粗氫氧化鈷[Co(OH)3]是以銅鈷礦為原料濕法提取而得到的粗制鈷鹽中間品，含有MnOOH以及Al2O3、Fe3O4、Mg等雜質(zhì)，粗氫氧化鈷濕法制取精制硫酸鈷的流程如下：
(1)“浸出”時(shí)添加還原劑SO2對(duì)原料中的錳和__________(填元素名稱)進(jìn)行有效浸出。保持溫度、SO2流速等條件不變，Co浸出率與時(shí)間關(guān)系如圖甲所示，則H2SO4濃度最適宜為_(kāi)_______mol·L-1。(4分)
(2)“除雜”時(shí)混合氣在金屬離子的催化作用下產(chǎn)生具有強(qiáng)氧化性的過(guò)一硫酸(H2SO5)。Mn2+被H2SO5氧化為MnO2，該反應(yīng)的離子方程式為_(kāi)___________________________________________________________________
____________________________________________________________________
(已知：H2SO5的電離第一步完全，第二步微弱)。室溫下，生石灰調(diào)節(jié)pH＝________(保留一位小數(shù))時(shí)，檢驗(yàn)反應(yīng)后的濾液中恰好不存在Fe3+[已知：的Ksp＝10-37.4，離子濃度≤10-6 mol·L-1時(shí)沉淀完全]。(4分)
(3)在萃取劑一定量的情況下，提高萃取率的措施有
____________________________________________________________________
_______________________________________(答出一點(diǎn)即可)，萃取后水相溶液中存在的金屬離子有________。(3分)
(4)硫酸鈷的溶解度曲線如圖乙所示，從溶液中獲得CoSO4·7H2O的方法是____________________________________________________________________
____________________________________________________________________。(3分)
7．(11分)(2024·重慶二模)硼氫化鈉(NaBH4)是有機(jī)化學(xué)中常用的還原劑之一，其易溶于(CH3)2CHNH2，可與水反應(yīng)生成氫氣。工業(yè)上用硼鎂石(主要成分為Mg2B2O5，含少量雜質(zhì)Fe3O4)制取NaBH4的流程如下。
(1)基態(tài)B原子的價(jià)層電子排布圖為_(kāi)_______，NaBH4的電子式為_(kāi)_____________。(2分)
(2)“堿溶”后所得濾渣的成分是______________________________。(2分)
(3)“操作2”包括兩步，分別為_(kāi)_____、________，在實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行“操作2”所用到最主要的玻璃儀器是______________。(3分)
(4)NaBH4與水反應(yīng)的化學(xué)方程式為_(kāi)_____________________________________
_____________________________________________________________。(2分)
(5)“高溫合成”過(guò)程參加反應(yīng)的氧化劑與還原劑的物質(zhì)的量之比為_(kāi)_______。(2分)
1/1課時(shí)數(shù)智作業(yè)(二十一)
1．B　[工業(yè)廢渣(主要含CaSO4·2H2O，還含少量SiO2)中加入(NH4)2CO3溶液，將CaSO4轉(zhuǎn)化為CaCO3和(NH4)2SO4；過(guò)濾后，濾渣中除含有CaCO3、SiO2外，可能還含有未反應(yīng)的CaSO4；濾液中含有(NH4)2SO4及過(guò)量的(NH4)2CO3。A．高溫時(shí)(NH4)2CO3分解，錯(cuò)誤；C．濾渣經(jīng)洗滌和干燥后，所得沉淀中含有CaCO3、SiO2等，錯(cuò)誤；D．得到的(NH4)2SO4晶體中可能含有(NH4)2CO3，錯(cuò)誤。]
2．C　[金屬活動(dòng)性越強(qiáng)，金屬的還原性越強(qiáng)，由題中的實(shí)驗(yàn)方案可知還原性由強(qiáng)到弱的順序?yàn)镕e>Cu>Ag，A不正確；由得失電子守恒可知，按上述方案消耗1 mol Fe可回收2 mol Ag，B不正確；向氯化銅和氯化銨的混合液中加入鐵，鐵置換出銅后生成Fe2+，然后Fe2+被通入的氧氣氧化為Fe3+，因此，溶液①中的金屬離子是Fe3+，D不正確。]
3．C　[銅屑中加入硫酸和H2O2溶液得到Cu2+，反應(yīng)的離子方程式為Cu＋2H+＋H2O2===Cu2+＋2H2O，再加入鋅浸出液進(jìn)行“脫氯”，“脫氯”步驟中僅Cu元素的化合價(jià)發(fā)生改變，得到CuCl固體，可知“脫氯”步驟發(fā)生反應(yīng)的離子方程式為Cu2+＋Cu＋2Cl-===2CuCl，過(guò)濾得到脫氯液，脫氯液凈化后電解，Zn2+可在陰極得到電子生成Zn。由分析得，“浸銅”時(shí)，銅屑不能溶解完全，Cu在“脫氯”步驟還需要充當(dāng)還原劑，故A錯(cuò)誤；“浸銅”時(shí)，銅屑中加入硫酸和H2O2溶液得到Cu2+，反應(yīng)的離子方程式為Cu＋2H+＋H2O2===Cu2+＋2H2O，故B錯(cuò)誤；“脫氯”步驟中僅Cu元素的化合價(jià)發(fā)生改變，得到CuCl固體，即Cu的化合價(jià)升高，Cu2+的化合價(jià)降低，發(fā)生歸中反應(yīng)，離子方程式為Cu2+＋Cu＋2Cl-===2CuCl，故C正確；脫氯液凈化后電解，Zn2+應(yīng)在陰極得到電子變?yōu)閆n，故D錯(cuò)誤。]
4．C　[AlCl3為分子化合物，冶煉金屬鋁采用電解熔融氧化鋁的方法，故C錯(cuò)誤。]
5．D　[常溫下鐵在濃硫酸中鈍化， “浸出”時(shí)不能把稀硫酸換成濃硫酸，A錯(cuò)誤；根據(jù)已知信息可判斷“沉鐵”過(guò)程中發(fā)生反應(yīng)的離子方程式是Fe2+＋2HC===FeCO3↓＋CO2↑＋H2O，B錯(cuò)誤；根據(jù)已知信息可知飽和碳酸鈉溶液的堿性比較強(qiáng)， “沉鐵”過(guò)程中如果使用飽和碳酸鈉溶液會(huì)產(chǎn)生氫氧化亞鐵沉淀，C錯(cuò)誤。]
6．解析：
(1)SO2具有還原性，可將Co(Ⅲ)、Fe(Ⅲ)、Mn(Ⅲ)還原成＋2價(jià)離子進(jìn)行有效浸出；圖甲中當(dāng)硫酸濃度為3.0 mol·L-1時(shí)可在最短時(shí)間內(nèi)使鈷浸出率達(dá)到最大。(2)過(guò)一硫酸與Mn2+反應(yīng)生成MnO2和S，根據(jù)得失電子守恒和元素守恒可得反應(yīng)的離子方程式為HS＋Mn2+＋H2O===MnO2↓＋S＋3H+；由題中信息可知，當(dāng)c(Fe3+)≤10-6 mol·L-1時(shí)，沉淀完全，故恰好完全沉淀時(shí)c(OH-)＝ mol·L-1≈10-10.5 mol·L-1，則pH＝3.5。(3)在萃取劑一定量的情況下，可將萃取劑分多次進(jìn)行萃取以提高萃取率。
答案：(1)鈷、鐵　3.0
(2)H2O＋Mn2+＋HS===MnO2↓＋S＋3H+　3.5
(3)分多次加入萃取劑　Al3+、Mg2+
(4)在70~75 ℃時(shí)減壓蒸發(fā)，冷卻結(jié)晶
7．解析：硼鎂石(主要成分為Mg2B2O5，含少量雜質(zhì)Fe3O4)，加入濃NaOH溶液得到含NaBO2的溶液和濾渣，濾渣成分為不溶于堿的Fe3O4和Mg(OH)2，將含NaBO2的溶液濃縮結(jié)晶得到Na2B4O7·10H2O晶體，將晶體脫水，得到的Na2B4O7固體在高溫下與Na、H2、SiO2合成NaBH4和Na2SiO3，因NaBH4常溫下能與水反 應(yīng)， 易溶于(CH3)2CHNH2，所以加入(CH3)2CHNH2溶解NaBH4分離出不溶于(CH3)2CHNH2的Na2SiO3，再經(jīng)蒸餾得到目標(biāo)產(chǎn)品NaBH4。
答案：(1)　Na+[H︰︰H]-　(2)Fe3O4和Mg(OH)2　(3)萃取　分液　分液漏斗　(4)NaBH4＋2H2O===NaBO2＋4H2↑　(5)1∶2
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