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专题11无机工艺流程题

1.(2021·新高考Ⅰ卷)用软锰矿(主要成分为，含少量、)和BaS制备高纯的工艺流程如下。

已知：是一种两性氧化物；25℃时相关物质的见下表。

物质

回答下列问题：

(1)软锰矿预先粉碎的目的是___________，与BaS溶液反应转化为MnO的化学方程式___________。

(2)保持BaS投料量不变，随与BaS投料比增大，S的量达到最大值后无明显变化，而的量达到最大值后会减小，减小的原因是___________。

(3)滤液Ⅰ可循环使用，应当将其导入到___________操作中(填操作单元的名称)。

(4)净化时需先加入的试剂X为___________(填化学式)，再使用氨水调溶液的pH，则pH的理论最小值为___________(当溶液中某离子浓度时，可认为该离子沉淀完全)。

(5)碳化过程中发生反应的离子方程式为_________________________________。

【答案】

(1)增大接触面积，充分反应，提高反应速率；

(2)过量的消耗了产生的

(3)蒸发

(4)；4.9

(5)

【解析】

(1)预先粉碎软锰矿，可以增大接触面积，充分反应，从而提高反应速率和原料的利用率。从题给流程图中可以看出，和BaS溶液反应除生成MnO外，还生成S和，根据得失电子守恒和原子守恒可得反应的化学方程式为。

(2)由题给信息可知是一种两性氧化物，故可与反应，的量会减少。

(3)蒸发结晶析出，过滤后，滤液Ⅰ是饱和的溶液，其中含有，为循环使用，可将其导入到蒸发操作中。

(4)为除尽，可加入将其氧化为。由题表中相关物质的可知，完全沉淀需要的pH比完全沉淀所需pH小，溶液pH只需达到完全沉淀所需pH即可；设恰好完全沉淀时溶液中浓度为，则。

(5)碳化过程中生成的反应为，生成的再和所加氨水反应生成，故反应的离子方程式为。

2.(2020·全国Ⅲ卷)某油脂厂废弃的油脂加氢镍催化剂主要含金属Ni、Al、Fe及其氧化物，还有少量其他不溶性物质。采用如下工艺流程回收其中的镍制备硫酸镍晶体()：

溶液中金属离子开始沉淀和完全沉淀的pH如下表所示：

金属离子

开始沉淀时的pH

沉淀完全时的pH

7.2

8.7

3.7

4.7

2.2

3.2

7.5

9.0

回答下列问题：

(1)“碱浸”中NaOH的两个作用分别是______________。为回收金属，用稀硫酸将“滤液①”调为中性，生成沉淀。写出该反应的离子方程式______________。

(2)“滤液②”中含有的金属离子是______________。

(3)“转化”中可替代的物质是______________。若工艺流程改为先“调pH”后“转化”，即

，“滤液③”中可能含有的杂质离子为______________。

(4)利用上述表格数据，计算的=______________(列出计算式)。如果“转化”后的溶液中浓度为，则“调pH”应控制的pH范围是______________。

(5)硫酸镍在强碱溶液中用NaClO氧化，可沉淀出能用作镍镉电池正极材料的NiOOH。写出该反应的离子方程式______________。

(6)将分离出硫酸镍晶体后的母液收集、循环使用，其意义是______________。

【答案】

(1)除去油脂，溶解铝及其氧化物；

(2)

(3)或空气；

(4)[或]；3.2~6.2

(5)

(6)提高镍回收率

【解析】

(1)由题给条件可知，该废镍催化剂表面覆有油脂，且其中含有Ni、Al、Fe及其氧化物等，“碱浸”时，油脂在氢氧化钠溶液中水解而被除去，铝及其氧化物也会与氢氧化钠溶液反应而被除去，“碱浸”中NaOH的两个作用分别是除去油脂、溶解铝及其氧化物。“滤液①”中铝元素以的形式存在，加入稀硫酸生成沉淀的离子方程式为。

(2)因Ni、Fe及其氧化物不与NaOH溶液反应，Ni、Fe及其氧化物存在于“滤饼①”中，向“滤饼①”中加入稀硫酸，Ni、Fe及其氧化物与稀硫酸反应，故得到的“滤液②”中含有的金属离子为、、。

(3)转化”过程是将二价铁离子全部转化为三价铁离子，选用的氧化剂是溶液，选用过氧化氢溶液氧化的好处是不引入其他杂质，因此替代过氧化氢溶液的物质也不能引人其他杂质，可用或空气替代溶液；由题表中金属离子开始沉淀和沉淀完全的pH可知，开始沉淀时，已经沉淀一部分，沉淀完全时，还不能沉淀完全，“转化”时会生成，则滤液③中可能含有。

(4)pH=7.2，，，，若不生成，则，，pH6.2，同时应调节pH≥3.2以除去，故pH应控制的范围是3.2~6.2。

(5)由题意可知，反应物为硫酸镍、次氛酸钠和强碱，生成物为NiOOH，硫酸镍中镍为+2价，NiOOH中镍为+3价，镍的化合价升高被氧化，则次氯酸钠中氯元素被还原得到氯化钠，该