第3章　章末提升课　离子反应在化工流程中的应用（课件 学案 练习，共3份）高中化学鲁科版（2019）选择性必修1

章末提升课　离子反应在化工流程中的应用 [核心素养发展目标]　1.了解常考中和反应的曲线形式，掌握特殊点法分析曲线的思维模式。2.能用守恒思想、平衡观念分析酸碱的用量与溶液中微粒存在形式及浓度的关系。 一、工艺流程题的一般呈现形式 二、工艺流程题解题思路 1．审题流程 2．识图技巧 图1箭头表示反应物加入同时生成物出来； 图2箭头表示反应物分步加入和生成物出来； 图3箭头表示循环反应。 三、典例剖析 例1　(2022·全国乙卷，26)废旧铅酸蓄电池的铅膏中主要含有PbSO4、PbO2、PbO和Pb，还有少量Ba、Fe、Al的盐或氧化物等，为了保护环境、充分利用铅资源，通过下图流程实现铅的回收。 一些难溶电解质的溶度积常数如下表： 难溶电解质 PbSO4 PbCO3 BaSO4 BaCO3 Ksp/(mol2·L－2) 2.5×10－8 7.4×10－14 1.1×10－10 2.6×10－9 一定条件下，一些金属氢氧化物沉淀时的pH如下表： 金属氢氧化物 Fe(OH)3 Fe(OH)2 Al(OH)3 Pb(OH)2 开始沉淀的pH 2.3 6.8 3.5 7.2 完全沉淀的pH 3.2 8.3 4.6 9.1 回答下列问题： (1)在“脱硫”中PbSO4转化反应的离子方程式为_____， 用沉淀溶解平衡原理解释选择Na2CO3的原因：_____ _____。 (2)在“脱硫”中，加入Na2CO3不能使铅膏中BaSO4完全转化，原因是_____ _____。 (3)在“酸浸”中，除加入醋酸(HAc)，还要加入H2O2。 (ⅰ)能被H2O2氧化的离子是_____； (ⅱ)H2O2促进了金属Pb在醋酸中转化为Pb(Ac)2，其化学方程式为_____ _____； (ⅲ)H2O2也能使PbO2转化为Pb(Ac)2，H2O2的作用是_____。 (4)“酸浸”后溶液的pH约为4.9，滤渣的主要成分是_____。 (5)“沉铅”的滤液中，金属离子有_____。 流程解读　铅膏中主要含有PbSO4、PbO2、PbO和Pb，还有少量Ba、Fe、Al的盐或氧化物等，向铅膏中加入碳酸钠溶液进行脱硫，硫酸铅转化为碳酸铅，过滤，向所得固体中加入醋酸、过氧化氢进行酸浸，过氧化氢可将溶液中的亚铁离子氧化为铁离子，酸浸后溶液的pH约为4.9，依据金属氢氧化物沉淀时的pH可知，滤渣主要成分为氢氧化铝、氢氧化铁，过滤后，向滤液中加入氢氧化钠溶液进行沉铅，得到氢氧化铅沉淀，滤液中的金属阳离子主要为钠离子和钡离子，氢氧化铅再进行处理得到PbO。 例2　[2022·广东，18(1)(3)(4)(5)]稀土(RE)包括镧、钇等元素，是高科技发展的关键支撑。我国南方特有的稀土矿可用离子交换法处理，一种从该类矿(含铁、铝等元素)中提取稀土的工艺如下： 已知：月桂酸(C11H23COOH)的熔点为44 ℃；月桂酸和(C11H23COO)3RE均难溶于水。该工艺条件下，稀土离子保持＋3价不变；(C11H23COO)2Mg的Ksp＝1.8×10－8 mol3·L－3，Al(OH)3开始溶解时的pH为8.8；有关金属离子沉淀的相关pH见下表。 离子 Mg2＋ Fe3＋ Al3＋ RE3＋ 开始沉淀时的pH 8.8 1.5 3.6 6.2～7.4 沉淀完全时的pH / 3.2 4.7 / (1)“氧化调pH”中，化合价有变化的金属离子是_____。 (3)“过滤2”后，滤饼中检测不到Mg元素，滤液2中Mg2＋浓度为2.7 g·L－1。为尽可能多地提取RE3＋，可提高月桂酸钠的加入量，但应确保“过滤2”前的溶液中c(C11H23COO－)低于_____ mol·L－1(保留两位有效数字)。 (4)①“加热搅拌”有利于加快RE3＋溶出、提高产率，其原因是_____。 ②“操作X”的过程为先_____，再固液分离。 (5)该工艺中，可再生循环利用的物质有_____(写化学式)。 流程解读　由流程可知，该类矿(含铁、铝等元素)加入酸化MgSO4溶液浸取，得到浸取液中含有RE3＋、Mg2＋、Fe2＋、Fe3＋、Al3＋、SO等离子，经氧化调pH使Fe3＋、Al3＋形成沉淀，经过滤除去，滤液1中含有RE3＋、Mg2＋、SO等离子，加入月桂酸钠，使RE3＋形成(C11H23COO)3RE沉淀，滤液2主要含有MgSO4溶液，可循环利用，滤饼加盐酸，经加热搅拌溶解后，再冷却结晶，析出月桂酸，再固液 ... ...