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专项训练 化学条件的优化和选择（解析版）
一、单选题
1．硫酸是一种重要的化工产品，目前主要采用“接触法”进行生产。有关反应
的说法中不正确的是
A．实际生产中，
、
再循环使用提高原料利用率
B．实际生产中，为了提高反应速率，压强越高越好
C．在生产中，通入过量空气的目的是提高
的转化率
D．实际生产中，选定400~500℃作为操作温度的主要原因是催化剂的活性最高
【答案】B
【详解】A．二氧化硫和氧气的反应为可逆反应，SO2和O2不能反应完，因此SO2和
O2需再循环利用以提高原料利用率，A 正确；
B．压强过大，设备可能无法承受太大的压强，适当增大压强可提高反应速率和转化率，
B 错误；
C．通入过量的空气，则反应平衡正向移动，SO2的转化率提高，C 正确；
D．实际生产中，温度为400-500℃时，催化剂的活性最高，因此400-500℃作为操作
温度，D 正确；
故答案选B。
2．2007 年诺贝尔化学奖颁给了德国化学家格哈德•埃特尔(GerhardErtl)，以表彰他在固
体表面化学研究中取得的开拓性成就。他的成就之一是证实了氢气与氮气在固体催化
剂表面合成氨气的反应过程，模拟示意图如图。关于合成氨工艺，下列说法正确的是
A．图①到图③的活化能减去图⑤到图③的活化能就是合成氨反应的反应热
1
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B．反应中有极性键的断裂与形成
C．当温度、体积一定时，在原料气中添加少量惰性气体，有利于提高平衡转化率
D．合成氨反应使用的条件高温、高压是为了提高反应物的平衡转化率
【答案】A
【详解】A．图①到图③为氮气和氢气中的化学键断裂的过程，图⑤到图③为氨气中
化学键的断裂的过程，故图①到图③的活化能减去图⑤到图③的活化能就是合成氨反
应的反应热，A 正确；
B．该反应过程为氮气和氢气反应生成氨气，反应过程中只有非极性键的断裂和极性键
的形成，B 错误；
C．当温度、体积一定时，在原料气中添加少量惰性气体不影响各组分的浓度，因此不
影响平衡，不能提高平衡转化率，C 错误；
D．合成氨的反应是气体总体积减小的放热反应，故高压是为了提高反应物的平衡转
化率，但高温不是为了提高转化率，D 错误；
故选A。
3．一种生产环氧乙烷的反应为：
下列说法正确的是
A．该反应
B．使用
是为了提高乙烯的平衡转化率
C．该反应中每消耗
乙烯，转移电子的数目为
D．实际生产投料时，
值越大，平衡体系中环氧乙烷物质的量分数越
大
【答案】C
【详解】A．根据反应式可知该反应
，根据反应自发的条件，
，A 错误；
B．任何催化剂不会影响平衡转化率，B 错误；
C．根据方程式，反应中消耗
乙烯时，消耗
物质的量为
，转移电子
，
C 正确；
2
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D．
值增大，可理解为
用量一定、增加
用量；
用量增加，
可提高
转化率，增加平衡体系中环氧乙烷物质的量，但因为
用
量一定，平衡体系中环氧乙烷物质的量的增加是有限的，而混合体系物质的量总量增
加是无限的，当
用量超过一定程度时，虽然环氧乙烷物质的量仍然增加，但其物质
的量分数(在体系中所占物质的量百分比)却减小，D 错误；
故答案为：C。
4．焦炉煤气(主要成分：CH4、CO2、H2、CO)在炭催化下，使CH4与CO2重整生成H2
和CO。其主要反应为
反应I：
反应II：
反应III：
反应IV：
在1×105Pa、将焦炉煤气以一定流速通过装有炭催化剂的反应管，CH4、CO、H2的相
对体积和CO2的转化率随温度变化的曲线如图所示。
相对体积
、
3
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相对体积
下列说法不正确的是
A．温度低于900℃，反应I 基本不发生
B．850℃～900℃时，主要发生反应Ⅳ
C．增大焦炉煤气流速一定能提高CO 的相对体积
D．工业生产上需要研发低温下CH4转化率高的催化剂
【答案】C
【详解】A．从图中可以看出，温度低于900℃时，CH4的相对体积基本上是100%，
所以反应I 基本不发生，A 正确；
B．850℃～900℃时，H2、CO 的体积分数都增大，且增大的幅度相近，而CH4的相对
体积略有减小，可能是CO2转化率增大的原因，所以反应I 进行的幅度很小，反应Ⅱ、
Ⅲ基本不发生，主要发生反应Ⅳ，B 正确；
C．从图中可以看出，4 个反应均为生成CO 的反应，且都为吸热反应，所以若想提高
CO 的相对体积，应选择升高温度，与增大焦炉煤气的流速无关，C 不正确；
D．图中信息显示，温度低于900℃，CH4的相对体积基本上是100%，则反应I 基本不
发生，所以工业生产上需要研发低温下CH4转化率高的催化剂，D 正确；
故选C。
5．以
、
为原料合成
涉及的反应如下：
反应Ⅰ：
反应Ⅱ：
反应Ⅲ：
在5MPa 下，按照
投料，平衡时，CO 和
在含碳产物中物质
的量分数及
的转化率随温度的变化如图。下列说法正确的是
4
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A．反应Ⅲ中反应物的总键能大于生成物的总键能
B．曲线
代表CO 在含碳产物中物质的量分数
C．该条件下温度越低，越有利于工业生产
D．图示270℃时，平衡体系中
的体积分数约为66.6%
【答案】D
【详解】A．根据盖斯定律I-Ⅱ可得反应ⅢCO(g)+2H2(g)⇌CH3OH(g) ΔH3=-49kJ·mol-1-
41kJ·mol-1=-90kJ·mol-1；ΔH=反应物的总键能-生成物的总键能，故反应Ⅲ中反应物的总
键能小于生成物的总键能，A 错误；
B．反应Ⅱ的正反应是吸热反应，生成物中有CO，温度升高，反应Ⅱ的平衡正向移动，
CO 的物质的量分数增大；反应Ⅲ的正反应是放热反应，反应物中有CO，温度升高，
反应Ⅲ的平衡逆向移动，CO 的物质的量分数也会增大，也就是说，温度升高，CO 的
产量变大，则CO 在含碳产物的物质的量分数增大，故符合这个规律的是曲线n，B 错
误；
C．由图可知，温度在150℃时有利于反应Ⅰ进行，CH3OH 的含量高，有利于提高
CH3OH 的产率，但并不是温度越低越好，因为温度太低反应速率太慢，C 错误；
D．根据题意设起始量n(CO2)=1mol，n(H2)=3mol，平衡时甲醇和CO 的物质的量相等，
设CH3OH 物质的量为 xmol，则CO 的物质的量也为xmol，270℃时CO2的转化率为
25%，则平衡时CO2的物质的量为0.75mol，根据碳守恒：0.75+2x=1，解得x=0.125，
根据氧守恒，水的物质的量为：2mol-0.75mol×2-0.125mol-0.125mol=0.25mol，根据氢
守恒，氢气的物质的量为
=2.5mol，则反应后总的物质的量
0.75mol+0.125mol+0.125mol+2.5mol+0.25mol=3.75mol，则平衡体系中H2的体积分数为
=66.7%，D 正确；
答案选D。
5
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6．恒压条件下，密闭容器中将CO2、H2按照体积比为1：3 合成CH3OH，其中涉及的
主要反应：
Ⅰ．CO2(g)+3H2(g)
CH3OH(g)+H2O(g) ΔH1=-49kJ·moI-1
Ⅱ．CO2(g)+H2(g)
CO(g)+H2O(g) ΔH2=41kJ·moI-1
在不同催化剂作用下发生反应Ⅰ和反应Ⅱ，在相同的时间段内
的选择性和产率
随温度的变化如图
已知：CH3OH 的选择性=
下列说法正确的是
A．保持恒温恒压下充入氮气，不影响CO 的产率
B．合成甲醇的适宜工业条件是约230°C，催化剂选择CZ(Zr-1)T
C．使用CZ(Zr-l)T，230°C 以上，升高温度甲醇的产率降低，原因是催化剂的活性
降低
D．使用CZT，230°C 以上，升高温度甲醇的产率降低，是因为反应Ⅰ平衡逆向移
动
【答案】B
【详解】A．充入氮气反应Ⅰ压强减小平衡逆向移动，H2和CO2增加从而导致反应Ⅱ
的反应物浓度增大平衡正向，所以CO 的产率增加，A 项错误；
B．相同条件下催化剂CZ(Zr-1)T 选择性更高。此催化剂在230℃选择性最高且CH3OH
的产率较高，所以甲醇的最适宜条件为约230°C、催化剂选择CZ(Zr-1)T，B 项正确；
C．230℃以上反应Ⅰ为放热反应升温平衡逆向，而反应Ⅱ为吸热反应升温平衡正向，
导致甲醇的产率降低，C 项错误；
D．CZT，230°C 以上甲醇的选择性低，且升温反应Ⅱ正向，所以该条件下主要以反应
Ⅱ为主导致甲醇的产率降低，D 项错误；
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故选B。
7．空气中的氮气可通过人工固氮获得氨气，氨气是重要的化工原料，通过氨氧化法可
制得硝酸，反应过程如图：
硝酸是一种强氧化性酸，制硝酸工业产生的尾气中含有氮氧化物，应处理后才能排放。
下列说法不正确的是
A．常温下，浓硝酸可盛放在铝制或铁制容器中
B．BaSO3固体能溶于稀硝酸，生成Ba(NO3)2，放出SO2气体
C．工业上，当转化①的反应达到平衡时，需不断地从混合气体中分离出NH3，将
未反应的原料气送回合成塔以提高原料的利用率
D．转化④中，当V(NO2) V(O
∶
2)=4 1∶时，理论上NO2全部转化为HNO3
【答案】B
【详解】A．常温下，铁、铝的表面被浓硝酸氧化，生成了一层致密的氧化物薄膜，
这层薄膜阻止了酸与内层金属的进一步反应，故常温下，浓硝酸可盛放在铝制或铁制
容器中，A 正确；
B．硝酸是氧化性酸，BaSO3固体能溶于稀硝酸，被氧化生成硫酸钡，硝酸被还原生成
NO，B 错误；
C．工业上，当转化①的反应达到平衡时，根据勒夏特列原理知需不断地从混合气体中
分离出NH3，将未反应的原料气送回合成塔以提高原料的利用率，C 正确；
D．转化④中，当V(NO2) V(O
∶
2)=4 1∶时，理论上NO2全部转化为HNO3：
4NO2+O2+H2O=4HNO3，D 正确；
故选B。
8．1913 年德国化学家哈伯发明了以低成本制造大量氨的方法，从而大太满足了当时
日益增长的人口对粮食的需求。下图是合成氨生产流程示意图，下列说法不正确的是
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A．“干燥净化”可以防止催化剂中毒
B．“压缩机加压”既提高了原料的转化率又加快了反应速率
C．“冷却”提高了原料的平衡转化率和利用率
D．“铁触媒”在生产过程中需使用外加热源持续加热
【答案】D
【详解】A．合成氨反应的原料中含有能使催化剂中毒的杂质，所以“干燥净化”可
以防止催化剂中毒，故A 正确；
B．合成氨反应是气体体积减小的反应，增大压强，化学反应速率加快，平衡向正反应
方向移动，原料的转化率增大，所以“压缩机加压”既提高了原料的转化率又加快了
反应速率，故B 正确；
C．氨气易液化，冷却时氨气转化为液氨，生成物的浓度减小，平衡向正反应方向移动，
原料的转化率增大，所以“冷却”提高了原料的平衡转化率和利用率，故C 正确；
D．合成氨反应为放热反应，“铁触媒”在生产过程中可以通过反应放出的热量和热
交换达到反应所需的温度，不需使用外加热源持续加热，故D 错误；
故选D。
9．下列有关工业生产的叙述正确的是
A．合成氨工业中增大压强既可加快反应速率，又可提高原料转化率，所以压强越
高越好
B．合成氨工业中将NH3液化分离，可加快正反应速率，提高N2、H2的转化率
C．硫酸工业中，催化氧化SO2时常通入稍过量氧气，目的是提高SO2的转化率
D．自来水厂用液氯进行自来水的消毒时会加入少量液氨，发生以下反应，生成比
HClO 稳定的NH2Cl：
，目的是降低HClO 的毒性
【答案】C
【详解】A．合成氨反应正向气体分子数减小，增大压强既能提高速率也能使平衡正
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向移动提高原料转化率，但压强太高对设备要求提高，增加了生成成本，因此压强不
是越高越好，故A 错误；
B．分离产物可使平衡正向移动，从而提高反应物的转化率，但降低浓度使速率降低，
故B 错误；
C．硫酸工业中，适当增大反应物氧气的浓度，可使平衡正向移动，提高二氧化硫的转
化率，故C 正确；
D．该处理方式的目的是防止HClO 分解，并能缓慢释放HClO，让消毒更持久，故D
错误；
故选：C。
二、填空题
10．合成氨工业中，原料气(N2、H2及少量CO、NH3的混合气)在进入合成塔前常用醋
酸二氨合铜(I)溶液来吸收原料气中的CO，其反应是
。
(1)必须除去原料气中CO 的原因为 。
(2)醋酸二氨合铜(I)溶液吸收CO 的生产适宜条件应为_____。
A．低温高压
B．低温低压
C．高温高压
D．高温低压
(3)吸收CO 后的醋酸二氨合铜溶液经过适当处理又可再生，恢复其吸收CO 的能力以
供循环使用。醋酸二氨合铜溶液再生的生产适宜条件应是_____。
A．低温高压
B．低温低压
C．高温高压
D．高温低压
【答案】(1)防止合成塔中的催化剂中毒
(2)A
(3)D
【详解】（1）合成氨的流程中的除杂，是为了除去能使催化剂中毒的物质，题干中指
出：在合成氨的过程中必须除去 CO，因此 CO 是属于使催化剂中毒的物质；
（2）吸收 CO 的反应是正反应为气体体积缩小的放热反应，因此为了使 CO 尽最大
可能地被吸收，应采取高压、低温的办法使平衡正向移动；
（3）要使醋酸二氨合铜(I)溶液再生，即使平衡逆向移动，故必须采取低压、高温的办
法。
11．二氧化碳催化加氢制甲醇，能助力“碳达峰”。涉及反应有：
反应I.
9
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反应II.
反应III.
在体积为1 L 的恒容密闭容器中，充入1 mol
和3 mol
，恒定温度下发生反应
Ⅲ，测得
和
的浓度随时间变化如图所示。
不同条件下，相同的时间段内
的选择性和产率随温度的变化如图。
已知：
的选择性
①由图可知，合成甲醇的适宜条件为 。
A．CZT 催化剂 B．
催化剂 C．230℃ D．290℃
②在230℃以上，升高温度，
的平衡转化率增大，但甲醇的产率降低，原因是
。
【答案】
BC 230℃以上，温度升高，反应III 的平衡向逆反应方向移动，反应I 的平衡向
10
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正反应方向移动
【详解】
①由图可知，使用CZ(Zr-1)T 催化剂时CH3OH 的选择性和产率都比使用CZT 催化剂时
大，故适宜的催化剂为CZ(Zr-1)T 催化剂；在230℃时CH3OH 的选择性较高，CH3OH
的产率最大，故适宜的温度为230℃；答案选BC。
230℃
②
以上，温度升高，反应III 的平衡向逆反应方向移动，反应I 的平衡向正反应方
向移动，则升高温度，CO2的平衡转化率增大，但甲醇的产率降低；答案为：230℃以
上，温度升高，反应III 的平衡向逆反应方向移动，反应I 的平衡向正反应方向移动。
12． CO 可用于合成甲醇，反应方程式为CO(g)+2H2(g)⇌CH3OH(g)。CO 在不同温度
下的平衡转化率与压强的关系如图所示。该反应ΔH 0(填“>”或“<”)，实际生
产条件控制在250℃、1.3×104kPa 左右，选择此压强而不选择更高压强的理由是
。
【答案】
< 在1.3×104kPa 下，CO 转化率已较高，再增大压强CO 转化率提高不大，而生
产成本增加，得不偿失
【解析】
同一压强下，升高温度，CO 的平衡转化率降低，平衡逆向移动，则该反应是放热反应，
ΔH＜0；实际生产条件控制在250℃、1.3×104kPa 左右，选择此压强而不选择更高压强
的理由是在1.3×104kPa 下，CO 转化率已较高，再增大压强CO 转化率提高不大，而生
产成本增加，得不偿失。
13．脱除烟气中的氮氧化物(主要是指NO 和NO2)可以净化空气、改善环境，是环境保
护的主要课题。
(1)次氯酸盐氧化法。次氯酸盐脱除NO 的主要过程如下：
i.NO+HClO=NO2+HCl ii. NO+NO2+H2O⇌2HNO2 iii. HClO+HNO2=HNO3+HCl
①下列叙述正确的是 (填序号)。
A．烟气中含有的少量O2能提高NO 的脱除率
B．NO2单独存在时不能被脱除
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C．脱除过程中，次氯酸盐溶液的pH 下降
②研究不同温度下Ca(ClO)2溶液对NO 脱除率的影响，结果如题图1 所示。
脱除过程中往往有Cl2产生，原因是 (用离子方程式表示)；60~80℃ NO 脱除率
下降的原因是 。
(2)脱氮菌净化法。利用脱氮菌可净化低浓度NO 烟气，当烟气在塔内停留时间均为90
s 的情况下，测得不同条件下NO 的脱氮率如图2、图3 所示。
12
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①由图2 知，当废气中的NO 含量增加时，提高脱氮效率宜选用的方法是 。
②图3 中，循环吸收液加入Fe2+、Mn2+提高了脱氮的效率，其原因可能是 。
【答案】(1) AC ClO-+Cl-+2H+=Cl2↑+H2O HClO 受热易分解为HCl 和
O2，溶液中HClO 的浓度减小，氧化NO 的能力下降
(2)好氧硝化法 Fe2+、Mn2+对该反应有催化作用
【解析】（1）
A
①．烟气中少量的O2能与NO 反应生成NO2，还能氧化HNO2，故烟气中少量的O2能
提高NO 的脱除率，A 正确；
B．NO2和H2O 反应生成NO 和HNO3，NO 和NO2可以发生反应ii，故NO2单独存在时
能被脱除，B 错误；
C．脱除过程中生成HNO3和HCl，溶液中H+的浓度逐渐增大，溶液的pH 下降，C 正
确；
故选AC；
②脱除过程中，ClO-被还原为Cl-，溶液酸性逐渐增强，ClO-会和Cl-反应产生Cl2，该
反应的离子方程式为ClO-+Cl-+2H+=Cl2↑+H2O；HClO 受热易分解为HCl 和O2，溶液中
HClO 的浓度减小，氧化NO 的能力下降。
（2）①如图2 所示，当废气中NO 的含量较高时，好氧硝化法的脱氮率较高，故当废
气中的NO 含量增加时，提高脱氮效率宜选用的方法是好氧硝化法；
②图3 中，循环吸收液加入Fe2+、Mn2+提高了脱氮的效率，其原因可能是Fe2+、Mn2+对
该反应有催化作用。
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14．高效利用能源并且减少
的排放，对完成“碳中和”的目标有重要意义。
利用
与
合成甲醇涉及的主要反应如下：
a.
b.
试回答下列问题：
(1)向刚性容器中充入一定量的
和
，在不同催化剂(Cat.1，Cat.2)下经相同反应
时间，
的转化率和甲醇的选择性[甲醇的选择性
]随温
度的变化如图所示：
①由图可知，催化效果Cat.1 Cat.2(填“>”“<”或“=”)。
②在210~270℃间，
的选择性随温度的升高而下降，请写出一条可能原因
。
(2)一定条件下，向刚性容器中充入物质的量之比为1 3∶的
和
发生上述反应。有
利于提高甲醇平衡产率的条件是_______(填标号)。
A．高温高压
B．低温高压
C．高温低压
D．低温低压
【答案】
(1) >
正反应放热，升高温度平衡逆
向移动
(2)B
【详解】
14
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（1）①根据图示，其它条件相同，Cat.1 作催化剂时
的转化率和甲醇的选择性高，
所以催化效果Cat.1>Cat.2。
②
正反应放热，升高温度平衡逆向移动，所
以在210~270℃间，
的选择性随温度的升高而下降。
（2）
正反应放热，降低温度，平衡正向移动；
正反应气体物质的量减少，增大压强，平衡正向移动，所以有利于提高甲醇平衡产率
的条件是低温高压，选B；
15．金属钛具有密度小、强度高、耐腐蚀、无毒等优点，已广泛应用于航空航天工业，
并逐步进入了化工、船舶、汽车、体育器材、医疗等民用领域，并显示出了巨大的发
展潜力。还原法是工业上冶炼钛常用方法之一，该方法是以金红石(主要含
)为原
料来制取，其主要工艺流程如下：
试回答下列问题：
(1)已知反应①通常在800~900℃的条件下进行，产物中有一种可燃性无色气体，写出
反应①的化学方程式 。
(2)反应②通常在800℃的条件下进行，通入氩气的目的是 ；
(3)②中钛的提取率在不同温度下随时间变化的曲线如图所示，则反应适宜的温度为
℃。
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【答案】(1)
(2)防止镁和钛在高温条件下被氧化
(3) 1000
【分析】金红石(主要含
)中加入焦炭，通入氯气发生反应生成TiCl4，同时生成
CO，在TiCl4中通入氩气、Mg 得到Ti、MgCl2，电解氯化镁可得镁，海绵状钛经熔融
可得钛锭。
【详解】（1）反应①的反应物为
、
、
，结合流程图知有
生成，利用
原子守恒及题给信息可知另一气体产物是
，所以反应的化学方程式为
，答案为：
；
（2）反应②中反应物Mg 以及产物Ti 在高温下都易被空气中的氧气等氧化，所以通入
氩气的目的是防止镁和钛在高温条件下被氧化，答案为：防止镁和钛在高温条件下被
氧化；
（3）由图像可知应该选择1000℃，答案为：1000。
16．钌(Ru)是一种极其昂贵的稀有贵金属，广泛应用于电子、航空航天、石油化工、
有机合成等领域。钌的矿产资源很少，因此从含钌废渣中回收钌尤为重要。某含钌的
废渣主要成分为Ru、Pb、SiO2、Bi2O3(一种两性氧化物) ，回收钌的工艺流程如下：
(1)“氧化碱浸”时，两种氧化剂在不同温度下对钌浸出率和渣率的影响分别如图1、图
2 所示，则适宜选择的氧化剂为 (填化学式)；最佳反应温度为 。
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【答案】(1) NaClO 200℃
【分析】含钌废料在碱性溶液中被氧化，Ru、 Pb 、 SiO2 、 Bi2O3分别转化为
Na2RuO4 、 Na2PbO2、Na2SiO3、 NaBiO2，加甲酸还原，Na2RuO4被还原为Ru(OH)4，
然后在氧化条件下蒸馏得到RuO3，再加盐酸吸收，生成氯气和RuCl3，最后还原得到
钌。
【详解】（1）从图中可以看出，用NaClO 钌浸出率更高，且渣率低，最佳温度控制
在200℃，此时钌的浸出率接近100%，且渣率最低。故答案为：NaClO；200℃；
17．钌
粉主要用于生产钌靶材，而钌靶材是生产计算机硬盘不可替代的材料。以
钌废料(废料中钌主要以单质的形式存在，还含有Al、Cr、Cr、CO、Ti、Fe 等杂质)制
备高纯钌粉的流程如下：
已知：i.钌在碱性条件下被氯气氧化为
，
是有毒的挥发性物质，用盐酸吸
收得到红色
溶液，其中还含有少量
；
ii.
易溶于水，微溶于酒精。
回答下列问题：
(1)钌废料在碱性条件下被氯气氧化的离子方程式为 ；钌废料氧化时，随着温度
的升高，钌的回收率变化如图所示。综合考虑，确定氧化时的温度以 ℃为宜。
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【答案】(1)
80
【分析】钌废料被氯气氧化成
，杂质被氧化成为氯化物，蒸馏出
，
与盐酸反应生成
，
溶液浓缩后，加双氧水和氯化铵反应得到
沉淀，
煅烧得到
，
经氢气高温还原得到高纯度
钌粉，据此分析解答。
【详解】（1）钌废料在碱性条件下被氯气氧化为
，根据得失电子守恒及元素守
恒得反应方程式：
，钌废料氧化时，随着温度
的升高，钌的回收率逐渐升高，在80℃左右回收率已经很高，再升高温度回收率增幅
不明显，且会增加能量消耗，因此温度80℃为宜，故答案为：
；80；
18．金属钪可用作宇航材料、火箭和飞机的制造材料；氧化钪可提高计算机记忆元件
性能。赤泥是铝土矿加工过程中产生的废料，含有丰富的钪元素，另含有
、
、
等氧化物。一种从赤泥中提取氧化钪的工艺流程如图所示(
是一种磷酸酯萃
取剂)
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回答下列问题：
(1)为了提高酸浸时的浸出率可采取的措施是 (写2 条)。
(2)写出赤泥经盐酸处理后所得“浸渣”与强碱溶液反应的离子方程式 。
(3)赤泥“酸浸”时温度过高，酸浸速率反而下降，其原因是 。
(4)
萃取浸出液，其浓度、料液温度对萃取率的影响如表所示，萃取时
最佳浓
度及料液温度分别为 、 。
浓度对萃取率的影响如表：
试验编
号
浓度/%
分相情
况
钪萃取率/%
铁萃取率/%
1-1
1
分相快
90.76
15.82
1-2
2
分相容
易
91.53
19.23
1-3
3
分相容
易
92.98
13.56
1-4
4
有第三
相
90.69
30.12
1-5
5
轻微乳
化
91.74
39.79
料液温度对分离系数的影响如图：
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【答案】(1)搅拌或升高温度或增大盐酸的浓度
(2)SiO2 + 2OH-= SiO
+ H2O
(3)温度过高，氯化氢挥发加快，使HCl 的浓度下降较多
(4) 3% 65℃
【分析】赤泥是铝土矿加工过程中产生的废料，含有丰富的钪元素，另含有
、
、
等氧化物；赤泥用盐酸浸取，
不溶于盐酸，浸渣是
，浸出液中
含有Sc3+、Fe3+、Al3+，用萃取剂
萃取，水相中含Fe3+、Al3+，有机相中含Sc3+；水
相萃取除铁，得氯化铝溶液，蒸发结晶、煅烧的氧化铝；有机相用盐酸洗涤、分液，
有机相用氢氧化钠反萃取得Sc(OH)3沉淀，用盐酸溶解Sc(OH)3得ScCl3溶液，加草酸
生成Sc2(C2O4)3晶体，灼烧生成Sc2O3。
【详解】（1）根据影响反应速率的因素，搅拌或升高温度或增大盐酸的浓度等都能提
高酸浸时的浸出率；
（2）“浸渣”的成分是
，
与氢氧化钠溶液反应生成硅酸钠和水，反应的离
子方程式为SiO2 + 2OH-= SiO
+ H2O。
（3）赤泥“酸浸”时温度过高，氯化氢挥发加快，使HCl 的浓度下降较多，酸浸速率
反而下降；
（4）根据表格数据，
的浓度为3 时，分相容易，钪萃取率最大、铁的萃取率小，
最佳浓度为3；料液温度为65℃时，分离系数最大，萃取时
最佳浓度及料液
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温度分别为3、65℃。
19．Br2是一种重要的工业原料，沸点为59℃，微溶于水，有很强的挥发性和腐蚀性。
海水苦卤含溴(Br-)高达60mg•L-1，是非常宝贵的化工资源。从苦卤中提溴的一种工艺
流程如图1，回答下列问题：
(1)①不同pH 下，Cl2的用量即配氯率(实际通入Cl2和理论需要Cl2的体积比)与所得溶
液中Br2的含量关系如图2 所示。综合考虑，选择配氯率为和酸化的pH 分别为 。
a.1.1，1 b.1.1，3 c.1.1，5 d.1，7
【答案】(1) a
【分析】氯气的氧化性强于Br2，海水苦卤中通入氯气，发生Cl2+2Br-=Br2+2Cl-，利用
液溴易溶于有机溶剂，然后分液，向有机相中通入碳酸钠，根据问题(2)，液溴与碳酸
钠发生5Br2+3Na2CO3=5NaBr+NaBrO3+3CO2↑,然后分液，向水相2 中通入硫酸，发生
5Br-+BrO +6H+=3Br2+3H2O，利用液溴易挥发，采用蒸馏方法得到液溴，据此分析；
【详解】（1）①由图可知，选择配氯率为1.1、酸化的pH 为1.0 时，所得溶液中溴的
含量最高，故答案为：a；
20．铈(Ce)是一种应用广泛的稀土元素，从氟碳铈矿(主要含CeFCO3、Fe2O3、SiO2)和
天青石(主要含SrSO4、并含有少量Ba、Ca 等杂质)伴生矿中回收铈，同时生产高纯碳
酸锶(SrCO3)的一种生产工艺流程如图：
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已知：①铈的常见价态是+3 和+4 价；
②碳酸氢铵受热易分解
(1)焙烧温度是影响浸出率的关键因素之一，下图为不同焙烧温度对Ce 和Sr 浸出率的
影响。
结合实际生产可知，“氧化焙烧”步骤应控制焙烧温度为 ，原因为 。
【答案】(1)
时Sr 的浸出率较低，Ce 的浸出率已达到95％左右，
再升高温度对Ce、Sr 的浸出率影响不大，但生产成本提高
【分析】根据题干工艺流程图可知，“氧化焙烧”中主要目的是将CeFCO3转化为
CeO2，然后“酸浸过滤”主要将CeO2转化为可溶性的Ce(SO4)2，过滤得到滤液I，经
过萃取和反萃取能够将Ce(SO4)2进行富集，滤渣I 中主要含有SrSO4与NH4HCO3反应
转化为SrCO3，SrCO3与HCl 反应转化为SrCl2，过滤得到较纯的SrCl2，然后用
NH4HCO3进行沉锶反应，反应方程式为：
SrCl2+2NH4HCO3=SrCO3↓+2NH4Cl+H2O+CO2↑，然后过滤、洗涤、烘干即可得到纯净
的SrCO3，据此分析解题。
【详解】（1）
由题干图示信息可知，
时Sr 的浸出率较低，Ce 的浸出率已达到95％左右，再升
高温度对Ce、Sr 的浸出率影响不大，但生产成本提高，故答案为：500℃；
时Sr
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的浸出率较低，Ce 的浸出率已达到95％左右，再升高温度对Ce、Sr 的浸出率影响不
大，但生产成本提高。
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