專題12 最佳條件選擇專練1．CO2是一種廉價(jià)的碳資源，其綜合利用具有重要意義回答下列問(wèn)題：（1）CO2與CH4經(jīng)催化重整，制得合成氣：CH4(g)+ CO2(g) 2CO (g)+ 2H2(g)①按一定體積比加入CH4和CO2，在恒壓下發(fā)生反應(yīng)，溫度對(duì)CO和H2產(chǎn)率的影響如圖3所示此反應(yīng)優(yōu)選溫度為900℃的原因是________答案】900 ℃時(shí)，合成氣產(chǎn)率已經(jīng)較高，再升高溫度產(chǎn)率增幅不大，但能耗升高，經(jīng)濟(jì)效益降低【解析】①根據(jù)圖3得到，900℃時(shí)反應(yīng)產(chǎn)率已經(jīng)比較高，溫度再升高，反應(yīng)產(chǎn)率的增大并不明顯，而生產(chǎn)中的能耗和成本明顯增大，經(jīng)濟(jì)效益會(huì)下降，所以選擇900℃為反應(yīng)最佳溫度2．一種利用水鈷礦[主要成分為Co2O3、Co(OH)3，還含少量Fe2O3、Al2O3、MnO等]制取CoCl2·6H2O的工藝流程如下：已知：①浸出液含有的陽(yáng)離子主要有H+、Co2+、Fe2+、Al3+、Mn2+、Ca2+、Mg2+等②部分陽(yáng)離子開(kāi)始沉淀和完全沉淀的pH見(jiàn)下表③CoCl2·6H2O熔點(diǎn)86℃，易溶于水、乙醚等；常溫下穩(wěn)定，加熱至110~120℃時(shí)失去結(jié)晶水變成無(wú)水氯化鈷1)加萃取劑的目的是___________；金屬離子在萃取劑中的萃取率與pH的關(guān)系如圖，據(jù)此分析pH的最佳范圖為_(kāi)__________(填字母序號(hào))。

A.2.0~2.5 B.3.0~3.5 C.4.0~4.5 D.5.0~5.5【答案】 除去溶液中的Mn2+ B 【解析】（1）根據(jù)流程圖可知，存在Mn2+、Co2+金屬離子的溶液中，加入萃取劑的目的是除去溶液中的Mn2+；由萃取劑對(duì)金屬離子的萃取率與pH的關(guān)系可知，調(diào)節(jié)溶液PH在3.0～3.5之間，故選B3．鎳鈷錳酸鋰電池是一種高功率動(dòng)力電池采用廢舊鋰離子電池回收工藝制備鎳鈷錳酸鋰三元正極材料(LiNi1－x－y) Cox MnyO2)的工藝流程如下：回答下列問(wèn)題：（1）溶液溫度和浸漬時(shí)間對(duì)鉆的浸出率影響如圖所示：則浸出過(guò)程的最佳條件是__________答案】 75℃、30min 【解析】（1）由圖可知，在75℃、30min條件下鈷的浸出率最高4．工業(yè)上以軟錳礦(主要成分是MnO2，含有SiO2、Fe2O3等少量雜質(zhì))為主要原料制備高性能的磁性材料碳酸錳(MnCO3)其工業(yè)流程如下： (1)“浸錳”反應(yīng)中往往有副產(chǎn)物MnS2O6生成，溫度對(duì)“浸錳”反應(yīng)的影響如右圖所示，為減少 MnS2O6 的生成，“浸錳”的適宜溫度是_______2)向過(guò)濾Ⅱ所得的濾液中加入NH4HCO3 溶液時(shí)溫度控制在30-35℃，溫度不宜太高的原因是_______。

答案】 90℃ 防止NH4HCO3受熱分解，提高原料的利用率 【解析】 (1)分析圖象可知溫度在90℃以后MnS2O6的生成率較低，錳的浸出率較高，且溫度較低節(jié)約能源，故浸錳的適宜溫度為90℃；(2)銨鹽受熱分解，向過(guò)濾所得的濾液中加入碳酸氫銨溶液，溫度控制在30-35℃的原因是防止NH4HCO3受熱分解，提高原料的利用率5．磁性材料產(chǎn)業(yè)是21世紀(jì)各國(guó)競(jìng)相發(fā)展的高科技支柱產(chǎn)業(yè)之一，作為信息產(chǎn)業(yè)和機(jī)電工業(yè)的重要基礎(chǔ)功能材料，磁性材料廣泛用于電子信息、軍事技術(shù)等領(lǐng)域碳酸錳主要用于制備軟磁鐵氧體，工業(yè)上以軟錳礦(主要成分為MnO2)和黃鐵礦(主要成分為FeS2)為主要原料制備碳酸錳的主要工藝流程如下：已知：幾種金屬離子沉淀的pH如下表Fe2＋Fe3＋Cu2＋Mn2＋開(kāi)始沉淀的pH7.53.25.28.8完全沉淀的pH9.23.77.810. 4回答下列問(wèn)題：（1）下圖為黃鐵礦的質(zhì)量分?jǐn)?shù)對(duì)錳浸出率的影響，僅據(jù)圖中信息，黃鐵礦的質(zhì)量分?jǐn)?shù)應(yīng)保持在________％左右答案】 40 【解析】（1）由圖可讀出，黃鐵礦的質(zhì)量分?jǐn)?shù)應(yīng)保持在40％左右.6．氯化銨焙燒菱錳礦制備高純度碳酸錳的工藝流程如下已知：①菱錳礦的主要成分是MnCO3，還含少量Fe、Al、Ca、Mg等元素。

②相關(guān)金屬離子[c0(Mn+)=0.1mol/L形成氫氧化物沉淀的pH范圍如下：③常溫下，CaF2、MgF2的溶度積分別為1.46×10－10、7.42×10－11回答下列問(wèn)題：（1）分析下列圖1、圖2、圖3，氯化銨焙燒菱錳礦的最佳條件是：焙燒溫度為_(kāi)________、氯化銨與錳礦粉的質(zhì)量之比為_(kāi)________、焙燒時(shí)間為_(kāi)________答案】 500℃ 1.10 60min 【解析】（1）氯化銨焙燒菱錳礦的最佳條件是：焙燒溫度為500℃、氯化銨與錳礦粉的質(zhì)量之比為1.10、焙燒時(shí)間為60min7．某含錳礦物的主要成分有MnCO3、MnO2、FeCO3、SiO2、Al2O3等已知FeCO3、MnCO3難溶于水一種運(yùn)用陰離子膜電解法的新技術(shù)可用于從碳酸錳礦中提取金屬錳，主要流程如下： (1)保持其他條件不變，在不同溫度下對(duì)含錳礦物進(jìn)行酸浸，錳浸出率隨時(shí)間變化如圖酸浸的最佳溫度與時(shí)間分別為_(kāi)_______℃、______min答案】70℃ 120min 【解析】(1)根據(jù)錳浸出率隨時(shí)間變化圖表信息可知，溫度低，錳浸出率低，溫度為90℃時(shí)，錳浸出率與70℃相差無(wú)幾，錳浸出率最佳條件：時(shí)間在120min，溫度為70℃，錳浸出率最好；綜上所述，本題答案是：70℃ ，120min。

8．粉煤灰（主要含有 SiO2、Fe2O3、Al2O3 等）是燃煤發(fā)電過(guò)程中產(chǎn)生的廢渣，粉煤灰的綜合利用具有 很大的價(jià)值Ⅰ．研究人員通過(guò)實(shí)驗(yàn)對(duì)粉煤灰中鋁和鐵元素的分離工藝進(jìn)行了研究1）使用堿性較弱的氨水為pH調(diào)節(jié)劑，進(jìn)行分離實(shí)驗(yàn)①氨水使濾液中鋁離子沉淀的離子方程式為_(kāi)____②反應(yīng)終點(diǎn)的pH對(duì)鋁和鐵分離效果的影響如下圖根據(jù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果，為達(dá)到好的分離效果，反應(yīng)過(guò)程中控制pH的 范圍是______________，選擇該范圍的理由是___________________答案】3NH3·H2O＋Al3+Al(OH)3↓＋3NH4+ 略小于5 鋁元素沉淀較多，鐵元素還沒(méi)有開(kāi)始大量的沉淀【解析】（1）①一水合氨是弱堿，與鋁離子反應(yīng)生成氫氧化鋁沉淀，反應(yīng)的離子方程式為：3NH3·H2O＋Al3+Al(OH)3↓＋3NH4+；綜上所述，本題答案是：3NH3·H2O＋Al3+Al(OH)3↓＋3NH4+②由圖可知：pH略小于5時(shí)，Al的沉淀率較高（接近90%），而Fe的沉淀率較低（小于10%），當(dāng)pH大于5時(shí)，F(xiàn)e的沉淀率突然增大，且Al的沉淀率無(wú)明顯變化，所以反應(yīng)過(guò)程中控制pH略小于5；綜上所述，本題答案是：略小于5，鋁元素沉淀較多，鐵元素還沒(méi)有開(kāi)始大量的沉淀。

9．鈦(22Ti)由于其特殊的性能被譽(yù)為“未來(lái)世紀(jì)的金屬”鈦鐵礦主要成分為FeTiO3（含有少量MgO、SiO2等雜質(zhì)），Li4Ti5O12和LiFePO4都是鋰離子電池的電極材料，可利用鈦鐵礦來(lái)制備，工藝流程如下： (1)過(guò)程①中，鐵的浸出率結(jié)果如圖所示由圖可知，當(dāng)鐵的浸出率為80%時(shí)，所采用的實(shí)驗(yàn)條件是_________2)過(guò)程②中固體TiO2與雙氧水、氨水反應(yīng)轉(zhuǎn)化成(NH4)2Ti5O15溶液時(shí)，Ti元素的浸出率與反應(yīng)溫度的關(guān)系如圖所示，反應(yīng)溫度過(guò)高時(shí)，Ti元素浸出率下降的原因是___________答案】100℃ 3小時(shí) 溫度過(guò)高，雙氧水分解與氨氣逸出導(dǎo)致Ti元素浸出率下降【解析】（1）由圖中三條曲線可得，當(dāng)鐵的浸出率為80%時(shí)，應(yīng)為100℃、約浸取3小時(shí)2）由于二氧化鈦與氨水、雙氧水反應(yīng)生成(NH4)2Ti5O15時(shí)，溫度過(guò)高，雙氧水和氨水都容易分解(雙氧水分解與氨氣逸出)，所以反應(yīng)溫度過(guò)高時(shí)，Ti元素浸出率下降10．鈷被譽(yù)為戰(zhàn)略物資，有出色的性能和廣泛的應(yīng)用以水鈷礦（主要成分為Co2O3、CoO、CuO、Fe2O3、CaO、MgO、NiO和SiO2等）為原料制備CoCl2·6H2O的工藝流程如圖所示：回答下列問(wèn)題：Ⅰ．“酸浸”（1）鈷的浸出率隨酸浸時(shí)間、溫度的變化關(guān)系如下圖所示。

綜合考慮成本，應(yīng)選擇的最佳工藝條件為_(kāi)________、_________；濾渣①的主要成分為_(kāi)_________答案】12h 90℃ SiO2（二氧化硅）【解析】 (1)根據(jù)鈷的浸出率隨酸浸時(shí)間、溫度的變化關(guān)系，推出在12h、90℃時(shí)鈷的浸出率最高；根據(jù)水鈷礦的成分，SiO2是酸性氧化物，不與酸反應(yīng)，即濾渣①的主要成分是SiO211．一種以含鎳廢料（含NiS、Al2O3、FeO、CaO、SiO2）為原料制取醋酸鎳的工藝流程圖如下： （1）保持其他條件不變，在不同溫度下對(duì)含鎳廢料進(jìn)行酸浸，鎳浸出率隨時(shí)間變化如圖酸浸的最佳溫度與時(shí)間為_(kāi)______________ 【答案】 70?℃和120?min【解析】根據(jù)以上分析，（1）由圖象可知，為70℃、120min時(shí)，酸浸出率最高，故答案為：70℃和120min12．以黃鐵礦為原料制備硫酸會(huì)產(chǎn)生大量的廢渣，合理利用廢渣可以減少環(huán)境污染，變廢為寶工業(yè)上，可利用廢渣(含F(xiàn)e2+、Fe3+的硫酸鹽及少量 CaO和MgO)制備高檔顏料鐵紅(Fe2O3) 和回收(NH4)2SO4，具體生產(chǎn)流程如下已知:銨黃鐵礬的化學(xué)式為(NH4)2Fe6(SO4)4(OH)12。

1）根據(jù)下圖有關(guān)數(shù)據(jù)，你認(rèn)為工業(yè)上氧化操作時(shí)應(yīng)控制的最佳溫度和pH是：______答案】80℃ ，pH=1.5 【解析】（4）分析圖象可知在80℃時(shí) 溶液PH=1.5，此時(shí)亞鐵離子的氧化率在90%以上，時(shí)間在4h左右13．銅的電解實(shí)現(xiàn)了銅與雜質(zhì)的分離，也造成了一部分資重金屬進(jìn)入陽(yáng)極泥中，通過(guò)對(duì)陽(yáng)極泥的綜合處理可以回收可觀的寶貴金屬稀散元素硒和碲廣泛用于治金工業(yè)、 電子工業(yè)、國(guó)防工業(yè)、 醫(yī)學(xué)和農(nóng)業(yè)等領(lǐng)域，需求量越來(lái)越大電解精煉銅的陽(yáng)極泥主要成分為Cu2Se、Cu2Te和少量金屬單質(zhì)Au等， 工業(yè)上從其中同收碲、硒的一種工藝流程如圖:已知: TeO2是兩性氧化物，Se和TeO2的物理性質(zhì)如下表:物理性質(zhì)熔點(diǎn)沸點(diǎn)水溶性Se221℃685℃難溶于水TeO2733℃1260℃微溶于水 (1)“沉碲”時(shí)控制溶液的pH為4.5-5.0，生成TeO2沉淀如果H2SO4過(guò)量，溶液酸度過(guò)大，將導(dǎo)致“沉碲”不完全，原因是______________ 2)過(guò)濾所得粗硒中含有Ni、Fe、Cu等雜質(zhì)，可采用真空蒸餾的方法進(jìn)行提純，獲得純硒真空蒸餾的揮發(fā)物中硒含量與溫度的關(guān)系如圖所示蒸餾操作中控制的最佳溫度是_____ (填序號(hào))a. 455℃ b. 462℃ c.475℃ d. 515℃【答案】 TeO2是兩性氧化物，H2SO4過(guò)量會(huì)導(dǎo)致TeO2繼續(xù)與H2SO4反應(yīng)導(dǎo)致?lián)p失 c 【解析】（4）TeO2與鹽酸反應(yīng)生成TeCl4，之后被SO2還原成Te，SO2的氧化產(chǎn)物為H2SO4，反應(yīng)方程式為：TeCl4+2SO2+4H2O=Te+4HCl+2H2SO4 。

1）TeO2是兩性氧化物，因此H2SO4過(guò)量會(huì)導(dǎo)致TeO2繼續(xù)與H2SO4反應(yīng)導(dǎo)致?lián)p失2）從硒含量與溫度的關(guān)系圖知，蒸餾操作中控制的最佳溫度是475℃，故選c14．工業(yè)上用含三價(jià)釩（V2O3）為主的某。