突破05 无机综合及工艺流程流程评价-备战2021年高考化学《工艺流程》专题突破系列

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无机综合及工艺流程(五)

【答题技巧与策略】

1、减损增产：(1)减损：某操作使流程中损失(浪费)减少。如用冰水或乙醇洗涤产物，减少产物的损失

(2)增产：或者某操作使产品总量增加。如提纯粗盐后，NaCl 质量反而高于本来的质量

2、高能污染：(1)高能：反应中能耗过高，常见有电解，加热等操作会使得能耗变高

(2)污染：流程中有污染物生成。如 NOX、Cl2等

3、原子经济：(1)原子：指提高原子利用率，反应物是否尽可能多的转化为生成物

(2)经济：指工业生产中要符合经济效益，原材料成本尽可能降低

4、试剂循环：反应中的副产物能够再次投入使用，达到试剂的循环

【习题精炼】

1、废旧光盘金属层中含有金属 Ag(其它金属微量忽略不计)，从光盘中提取金属 Ag 的工艺流程如下。请回答下列问题。

(1)“氧化”阶段需在 80 ℃ 条件下进行，使用的加热方式为______________________

(2)NaClO 溶液与 Ag 反应的产物为 AgCl、NaOH 和O2，该反应的化学方程式为__________________________________________，

有人提出用 HNO3代替 NaClO 氧化 Ag，从反应产物的角度分析，其缺点是______________________________________

(3)“过滤Ⅰ”中洗涤难溶物的实验操作为_____________________________________

(4)常用 10％的氨水溶解 AgCl 固体， AgCl 与 NH3•H2O按 1:2 反应可生成 Cl－和一种阳离子_____(填阳离子的化学式)的溶液。实际

反应中，即使氨水过量，“废渣”中也含有少量 AgCl 固体，可能的原因是__________________________________________

(5)理论上消耗 0.1 mol N2H4•H2O可“还原”得到_____ g Ag 的单质

2、铍铜是力学、化学综合性能良好的合金,广泛应用于制造高级弹性元件。以下是从某废旧铍铜元件(含BeO 25%、CuS71%、少

量FeS 和SiO2)中回收铍和铜两种金属的流程。

已知：Ⅰ．铍、铝元素处于周期表中的对角线位置，化学性质相似

Ⅱ．常温下：ÚKsp[Cu(OH)2]=2.2×10-20，Ksp[Fe(OH)3]=4.0×10-38，Ksp[Mn(OH)2]=2.l×10-13

(1)原子序数为 29 的Cu 的原子结构示意图为______________________

(2)滤渣 B的主要成分为___________________( 填化学式)，写出反应Ⅰ中含铍化合物与过量盐酸反应的化学方程式_____________

(3)①溶液 C中含 NaCl、BeCl2和少量 HCl,，提纯 BeCl2,选择合理步骤并排序_________

a．加入过量的 NaOH b．过滤 c．加入适量的 HCl

d．加入过量的氨水 e．通入过量的 CO2 f．洗涤

②从BeCl2溶液中得到 BeCl2 固体的操作是___________________________________

(4) MnO①2 能将金属硫化物中的硫元素氧化为单质硫,写出反应Ⅱ中 CuS 发生反应的离子方程式__________________________

②若用浓 HNO3溶解金属硫化物,缺点是_______________________(任写一条)

(5)溶液 D 中含 c(Cu2+)=2.2 mol·L-1、c( Fe3+)=0.008 mol·L-1、c( Mn2+)=0.01mol·L-1,逐滴加入稀氨水调节 pH 可依次分离,首先沉淀的是

___________(填离子符号),为使铜离子开始沉淀,常温下应调节溶液的 pH 大于________

(6)取铍铜元件 1000g,最终获得Be 的质量为 72 g，则Be 的产率是________

3、高锰酸钾是一种重要的氧化剂，在消毒杀菌等方面应用广泛。实验室以固体碱熔氧化法制备高锰酸钾，其部分流程如下：

回答下列问题：

(1)为提高第③步的浸出速率，可采取的措施之一是______________________________

(2)第④步通入 CO2，将溶液的 pH 调至10-11 时，K2MnO4完全转化为 KMnO4和MnO2。第①步碱熔时发生反应的化学方程式为___

___________________________

(3)第⑥步母液中主要含有的溶质一定有K2CO3、KCl 和________，该流程中，除了浓缩结晶的母液之外，还可以循环使用的物质

是________________

(4)工业上可采用如图所示装置电解 K2MnO4溶液制备KMnO4

b① 是直流电源的________极 ②该装置中的离子交换膜是________交换膜(填“阴离子”或“阳离子”)

③电解时阳极的电极反应式是________________ ④与“固体碱熔氧化法”相比，“电解法”的优点是____________________

4、一种磁性材料的磨削废料(含镍质量分数约21%)主要成分是铁镍合金，还含有铜、钙、镁、硅的氧化物。由该废料制备纯度较

高的氢氧化镍，工艺流程如下。回答下列问题：

(1)合金中的镍难溶于稀硫酸，“酸溶”时除了加入稀硫酸，还要边搅拌边缓慢加入稀硝酸，反应有 N2生成。写出金属镍溶解的离

子方程式________________________

(2)“除铁”时H2O2的作用是____________________，为了证明添加的 H2O2已足量，应选择的试剂是____________________(填“铁

氰化钾”或“硫氰化钾”)溶液。黄钠铁矾[NaxFey(SO4)m(OH)n]具有沉淀颗粒大、沉淀速率快、容易过滤等特点，则x y m n∶ ∶ ∶

＝1 3 2 ________∶∶∶

(3)“除铜”时，反应的离子方程式为_________________________，若用 Na2S或Na2S2O3代替 H2S除铜，优点是_________________

(4)已知除杂过程在陶瓷容器中进行，NaF 的实际用量为理论用量的 1.1 倍，用量不宜过大的原因是________________________

(5)100kg 废料经上述工艺制得 Ni(OH)2固体的质量为 31kg，则镍回收率的计算式为_______

(6)镍氢电池已成为混合动力汽车的主要电池类型，其工作原理如下：HM+NiOOH M+Ni(OH)2(式中 M为储氢合金)。写出电

池放电过程中正极的电极反应式__________________________

5、氯化铁和高铁酸钾都是常见的水处理剂。某兴趣小组以铁屑为原料模拟工业上制备氯化铁及进一步氧化制备高铁酸钾的流程如

下。请回答下列问题：

(1)“氧化”阶段通入过量空气比用氯气作氧化剂具有的优点是__________________

(2)“合成”阶段生成 Na2FeO4的离子方程式为_______________________________

(3)为了检验“氧化”过程中所得溶液中是否含有 Fe2+，某同学取少量溶液于试管中，选用下列试剂可以达到目的的是_______

a.KSCN 溶液 b.NaOH 溶液 c.K3[Fe(CN)6]溶液 d.苯酚溶液 e.酸性 KMnO4溶液

(4)过程①制取 FeCl3固体的具体操作步骤是_______________________。若使 6.5 mol/LFeCl3饱和溶液不析出 Fe(OH)3，需控制溶液

的pH 小于_________{已知该实验条件下，Ksp[(Fe(OH)3]=6.5×10-36，Kw=1.0×10-13（水离子积）}

(5)以四甲基氯化铵[(CH3)4NCl]水溶液为原料，通过电解法可以制备四甲基氢氧化铵[(CH3)4NOH]，装置如图所示。

① 收集到(CH3)4NOH 的区域是________(填a、b、c或d)

② 写出电解池总反应(化学方程式)__________________________________

6、一种含铝、锂、钴的新型电子材料，生产中产生的废料数量可观，废料中的铝以金属铝箔的形式存在；钴以Co2O3·CoO 的形式

存在，吸附在铝箔的单面或双面：锂混杂于其中。 (已知 Co2O3的氧化性>Cl2的氧化性)从废料中回收氧化钴(CoO)的工艺流程如

下：

已知：① CoCO3的溶度积为：Ksp=1.0×10-13；②溶液中离子浓度小于1.0×10-5mol/L 时认为该离子沉淀完全

(1)“碱溶”前通常将废料粉碎，其目的是____________

(2)过程 I中采用NaOH 溶液溶出废料中的 A1，反应的离子方程式为_________________

(3)过程Ⅱ中加入稀 H2SO4酸化后，再加入 Na2S2O3溶液浸出钴。则浸出含钻物质的反应化学方程式为 (产物中只有一种酸根) _____

__________________________________，在实验室模拟工业生产时，也可用盐酸浸出钴，但实际工业生产中不用盐酸，请分析

不用盐酸浸出钴的主要原因______________________________________

(4)过程 III 得到锂铝渣的主要成分是 LiF 和AI(OH)3，碳酸钠溶液在产生 Al(OH)3时起重要作用，请写出该反应的离子方程式_____

_____________________________

(5)将2.0×10-4 mol/LCoSO4与2.2×10-4mol/L 的Na2CO3等体积混合，此时溶液中的 Co2+的浓度为______________，Co2+是否沉淀完全?

__________(填“是”或“否”)

(6)CoO 溶于盐酸可得粉红色的CoCl2溶液。CoCl2含结晶水数目不同而呈现不同颜色，利用蓝色的无水CoCl2吸水变色这一性质可

制成变色水泥和显隐墨水。如图是粉红色的CoCl2·6H2O晶体受热分解时，剩余固体质量随温度变化的曲线，物质 B的化学式是

____________________

7、锑(Sb)及其化合物在工业上有许多用途。以辉锑矿(主要成分为 Sb2S3，还含有 PbS、As2S3、CuO、SiO2等)为原料制备金属锑的

工艺流程如图所示：

已知：①浸出液中除含过量盐酸和 SbCl5之外，还含有 SbCl3、PbCl2、AsCl3、CuCl2等；

② 常温下：Ksp(CuS)＝1.27×10－36，Ksp(PbS)＝9.04×10－29；

③溶液中离子浓度≤1.0×10－5mol·L－1时，认为该离子沉淀完全

(1)滤渣 1中除了 S之外，还有________(填化学式)

(2)“浸出”时，Sb2S3发生反应的化学方程式为_______________________________________________________________

(3)还原”时，被Sb 还原的物质为________(填化学式)

(4)常温下，“除铜、铅”时，Cu2＋和Pb2＋均沉淀完全，此时溶液中的 c(S2－)不低于________________；所加Na2S也不宜过多，其

原因为_______________________

(5)“除砷”时有H3PO3生成，该反应的化学方程式为_____________

(6)“电解”时，被氧化的 Sb 元素与被还原的 Sb 元素的质量之比为________

8、碲(Te)为第VIA 元素，其单质凭借优良的性能成为制作合金添加剂、半导体、光电元件的主体材料，并被广泛应用于冶金、航

空航天、电子等领域。可从精炼铜的阳极泥(主要成分为 Cu2Te)中回收碲

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