微主题3　化学工艺流程（答案）-2025高考化学 保分练　微主题强化（含解析）

微主题3　化学工艺流程
1 [2025南通海安期初T11]碲被誉为“现代工业的维生素”。某科研小组从粗铜精炼的阳极泥(主要含有Cu2Te)中提取粗碲设计工艺流程如图所示。
已知：①“焙烧”后，碲主要以TeO2形式存在；
②TeO2微溶于水，易溶于强酸和强碱；
③H6TeO6的Ka1＝1.0×10-7，氧化性比硫酸强。
下列有关说法正确的是(　　)
A. “焙烧”使用的主要仪器有：蒸发皿、酒精灯、玻璃棒
B. “碱溶”后的滤渣中Ag和Au可用稀硝酸分离
C. “氧化”时氧化剂与还原剂的物质的量之比为2∶1
D. “还原”反应的离子方程式为H5TeO＋3SO＋H＋===Te↓＋3SO＋3H2O
2 [2024泰州中学、宿迁中学、宜兴中学调研T9]某研究小组利用BaS的还原性提纯HBr并制取MgBr2的方案如图所示。下列说法不正确的是(　　)
A. “沉淀”步骤中不可使用Na2SO4溶液代替硫酸
B. 滤渣中只有BaSO4
C. “转化”步骤中发生反应的离子方程式为Mg(OH)2＋2H＋===Mg2+＋2H2O
D. 将MgBr2·6H2O晶体在HBr气氛中加热得到MgBr2固体
3 [2023盐城三模]Ce2(CO3)3可用于催化剂载体及功能材料的制备。天然独居石中，铈(Ce)主要以CePO4形式存在，还含有SiO2、Al2O3、Fe2O3、CaF2等物质。以独居石为原料制备Ce2(CO3)3·8H2O的工艺流程如下图所示。
下列说法不正确的是(　　)
A. 可采用加热、搅拌等措施提高“水浸”效率
B. 加入絮凝剂的目的是促使铝离子沉淀
C. “沉铈”后剩余溶液中大量存在的阳离子只有NH
D. “沉铈”的离子方程式为2Ce3+＋6HCO＋5H2O===Ce2(CO3)3·8H2O↓＋3CO2↑
4 [2024连云港期末T14]以含钼(Mo)废催化剂(含MoS2，以及Al2O3、Fe2O3、CuO等)为原料制备MoO3，其过程表示如下：
(1) 焙烧。将废催化剂和足量NaOH固体置于焙烧炉中，通入足量空气加热至750 ℃充分反应。焙烧过程中MoS2转化为Na2MoO4的化学方程式为________
______________________________________________________________________。
(2) 浸取。将焙烧所得固体加水浸泡，然后过滤、洗涤。过滤后所得滤液中存在的阴离子有OH－、MoO、________________。欲提高单位时间内钼的浸取率，可以采取的措施有_________________________________________(任写一点)。
(3) 除杂。向浸取后的滤液中通入过量CO2，过滤。通入过量CO2的目的是____________________________________________。
(4) 制备。向上述(3)所得滤液中加入硝酸调节溶液的pH小于6，使MoO转化为Mo7O，然后加入NH4NO3充分反应，析出(NH4)6Mo7O24·4H2O，灼烧后可得到MoO3。灼烧(NH4)6Mo7O24·4H2O得到MoO3的化学方程式为_______________
______________________________________________________________________。
(5) 应用。将MoO3制成V2O5 WO3 MoO3/TiO2催化剂，用于氨催化还原氮氧化物，一定压强下，将氨氮比为1.0的混合气体按一定流速通入装有上述催化剂的反应装置，测得NOx的转化率随温度的变化关系如图所示。在温度160～240 ℃之间，NOx转化率不高的原因是___________________________________________
____________________________________________________________________________________________________________________________________________。
5 [2024苏州期初T14]V2O5是广泛用于冶金、化工等行业的催化剂。由富钒废渣制备V2O5的一种流程如下：
已知：ⅰ. NaVO3溶于水，NH4VO3难溶于水。ⅱ. 部分含钒(＋5价)物质在水溶液中的主要存在形式如表所示。
pH <1.0 1.0～4.0　 4.0～6.0　 6.0～8.5　 8.5～13.0　 >13.0
主要存在形式 VO V2O5 多钒酸根离子 VO 多钒酸根离子 VO
备注 多钒酸盐在水中溶解度较小
(1) “酸浸”时，MnO2将VO＋转化为VO的离子方程式为_______________
____________________________________________________。
(2) 通过“调pH、萃取、反萃取”等过程，可制得NaVO3溶液。已知：VO能被有机萃取剂(简称ROH)萃取，其萃取原理为VO(水层)＋ROH(有机层) RVO3(有机层)＋OH－(水层)。
①萃取前，加盐酸调节溶液的pH为7的目的是__________________________
____________________________________________________________________________________________________________________________________________。
②反萃取中，VO反萃取率随着pH的升高呈现先增大后减小的趋势的原因是____________________________________________________________________
__________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________。
(3) “沉钒”时，向pH为8的NaVO3溶液中加入NH4Cl溶液，析出NH4VO3沉淀。沉钒温度需控制在70 ℃左右，温度不能过高的原因是___________________
______________________________________________________________________。
(4) NH4VO3在空气中灼烧得V2O5。为测定回收所得V2O5样品的纯度，进行如下实验：称取1.000 g灼烧后的样品，用稀硫酸溶解、定容得100 mL (VO2)2SO4溶液。量取20.00 mL溶液放入锥形瓶中，加入过量的5.00 mL 0.500 0 mol/L (NH4)2Fe(SO4)2溶液，再用0.010 00 mol/L KMnO4标准溶液滴定至终点，消耗标准溶液12.00 mL。
已知：VO＋Fe2+＋2H＋===VO2+＋Fe3+＋H2O；
MnO＋5Fe2+＋8H＋===Mn2+＋5Fe3+＋4H2O。
计算V2O5样品的纯度(V—51，写出计算过程)。
6 [2024如皋适应性考试一T14]全钒液流电池正极废液中含有的离子是VO、VO2+、H＋、SO。以该废液为原料经过氧化、调pH、沉钒、煅烧可以制取V2O5。
(1) 氧化：向正极废液中加入NaClO3将VO2+转化为VO，写出该反应的离子方程式：_____________________________________________________________
______________________________________________________________________。
(2) 调pH：向氧化后的溶液中加入NaOH调节溶液pH，溶液中V(＋5价)会以V2O、V3O、V10O等形式存在。随pH的升高，溶液中 eq \f(c（V2O）,c（V3O）)的值将________(填“增大”“减小”或“保持不变”)，判断的方法是______________
____________________________________________________________________________________________________________________________________________。
(3) 沉钒：不同pH时，向溶液中加入(NH4)2SO4，可得到不同类型的含钒沉淀。
①其他条件一定，控制溶液pH在2～5之间，向溶液中加入(NH4)2SO4，沉钒率和沉淀的X射线衍射图分别如图甲和图乙所示。pH>3时，pH越大，溶液的沉钒率越低的原因是____________________________________________________
____________________________________________________________________________________________________________________________________________。
甲 乙
②向pH＝8的溶液中(此时V主要以VO存在)加入过量(NH4)2SO4溶液，生成NH4VO3沉淀。加入过量(NH4)2SO4溶液的目的是________________________。已知：Ksp(NH4VO3)＝1.7×10-3。
(4) 煅烧：煅烧NH4VO3固体制取V2O5时，需在有氧条件下进行，原因是____________________________________________________________________________________________________________________________________________。
微主题3　化学工艺流程
1 B　焙烧固体，应用坩埚，且放在泥三角上，A错误；Au不溶于稀硝酸，而Ag溶于稀硝酸，可用稀硝酸分离，B正确；H2O2将＋4价Te氧化为＋6价，根据得失电子守恒，氧化剂与还原剂的物质的量之比为1∶1，C错误；由H6TeO6的Ka1＝1.0×10-7可知，H6TeO6为弱酸，不能拆分，D错误。
2 B　最终制备的产品是MgBr2，为防止引入杂质金属离子Na＋，“沉淀”步骤中不可使用Na2SO4溶液代替硫酸，A正确；“还原”步骤发生的主要反应为Br2＋BaS===BaBr2＋S↓，“沉淀”步骤发生的主要反应为BaBr2＋H2SO4===BaSO4↓＋2HBr，故滤渣中除含BaSO4外，还含有S，B错误；“转化”步骤中用Mg(OH)2中和HBr，C正确；HBr气氛可抑制Mg2+的水解，最终能得到MgBr2固体，D正确。
3 C　MgO用于调pH时，溶液中存在一定量Mg2+，“沉铈”时没有沉淀出来，故剩余溶液中存在大量的阳离子还有Mg2+，C错误。
4 (1) 2MoS2＋9O2＋12NaOH2Na2MoO4＋4Na2SO4＋6H2O　(2) SO、[Al(OH)4]－　将固体粉碎(或适当搅拌或适当升高温度等)　(3) 将[Al(OH)4]－全部转化为Al(OH)3沉淀除去　(4) (NH4)6Mo7O24·4H2O7MoO3＋6NH3↑＋7H2O　(5) 温度160～240 ℃之间，催化剂的活性低，同时温度较低反应速率较慢，所以NOx的转化率不高
5 (1) VO＋＋MnO2＋2H＋===VO＋Mn2+＋H2O　(2) ①使溶液中的钒微粒以VO形式存在；减小c(OH－)，有利于向萃取方向进行，提高VO的萃取率　②pH升高，c(OH－)增大，有利于反应向反萃取方向进行，VO的反萃取率增大；但c(OH－)过大，＋5价钒主要以VO或多矾酸根离子的形式存在，VO的反萃取率减小　(3) 温度过高，NH3·H2O受热分解，溶液中c(NH)减小，不利于NH4VO3析出
(4) n(Fe2+)＝0.500 0 mol/L×5.00 mL×10-3 L/mL＝2.500×10-3 mol
由MnO～5Fe2+得，
过量的n(Fe2+)＝5n(MnO)＝5×0.010 00 mol/L×12.00 mL×10-3 L/mL＝6.000×10-4 mol
与VO反应的n(Fe2+)＝2.500×10-3 mol－6.000×10-4 mol＝1.900×10-3 mol
由V2O5～2VO～2Fe2+得，
n(V2O5)＝n(Fe2+)＝×1.900×10-3 mol＝9.500×10-4 mol
100 mL溶液中：m(V2O5)＝9.500×10-4 mol××182 g/mol＝0.864 5 g
V2O5样品的纯度＝×100%＝86.45%
解析：(1) MnO2氧化VO＋生成VO，V元素由＋3价升至＋5价，Mn元素由＋4价降至＋2价，根据Mn、V得失电子守恒配平反应，由H＋平衡电荷，确定反应需要补H＋。(2) ①根据五价钒在不同pH的水溶液中的存在形式知，pH为7时，主要以VO形式存在。由萃取原理知，“VO(水层)＋ROH(有机层) RVO3(有机层)＋OH－(水层)”，减小c(OH－)，萃取平衡正向移动，可以提高VO的萃取率。②在碱性条件下，萃取平衡逆向移动，VO的反萃取率增大；当pH增大时，V元素以多矾酸根离子或VO的形式存在，多钒酸盐在水中溶解度较小，导致VO的反萃取率减小。(3) 温度升高，会促进NH水解：NH＋H2O NH3·H2O＋H＋，温度较高会导致NH3·H2O分解，平衡正向移动，溶液中c(NH)减小，与VO反应生成NH4VO3沉淀的量减小。(4) 测定V2O5纯度，先将V2O5转化为VO，用过量的Fe2+与VO发生氧化还原反应，剩余的Fe2+用KMnO4溶液滴定，根据消耗的KMnO4的量，可以计算出过量的Fe2+，用总投入的n(Fe2+)减去过量的n(Fe2+)，即得到与VO反应的n(Fe2+)，根据V2O5～2VO～2Fe2+关系，可计算出V2O5的量。
6 (1) 6VO2+＋ClO＋3H2O===6VO＋Cl－＋6H＋
(2) 增大　根据反应3V2O＋6H＋ 2V3O＋3H2O可知，pH升高，H＋浓度减小，平衡逆向移动， eq \f(c（V2O）,c（V3O）)的值增大　(3) ①pH＞3时，V3O转化为V10O，(NH4)4Na2V10O28·10H2O或(NH4)6V10O28·6H2O沉淀的溶解度大于2NH4V3O8·H2O沉淀，故沉钒率降低　②促进NH4VO3充分沉淀
(4) V2O5具有氧化性，会被NH3(或NH)还原，O2存在时可以防止V2O5被还原
解析：(2) 加入NaOH调节溶液pH，可以使V(＋5价)以不同的粒子形式存在，类比于“2CrO＋2H＋===Cr2O＋H2O”，溶液碱性越强，含V离子中V的数目越少，故随pH的升高，c(V2O)增大，c(V3O)减小， eq \f(c（V2O）,c（V3O）)的值增大，具体判断方法见答案。(3) ①由图甲知，pH越大，钒的沉淀率越低，由图乙知，在pH＝2或3时，钒以2NH4V3O8·H2O形式存在，pH＝4时，钒以(NH4)4Na2V10O28·10H2O或(NH4)6V10O28·6H2O形式存在，说明钒粒子种类在变化过程中，物种的溶解度增大。(4) 煅烧NH4VO3固体制备V2O5需要在有氧条件下进行，目的是防止生成的NH3将V2O5还原。