【备考2024】高中化学一轮复习第50讲 无机化工流程图(解析版)

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【备考2024】高中化学一轮复习第50讲 无机化工流程图(解析版)

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第50讲 无机化工流程图(解析版)
学习目标
1.培养从试题提供的新信息中准确地提取实质性内容,并与已有知识块整合重组为新知识块的能力。
2.培养将实际问题分解,通过运用相关知识,采用分析、综合的方法,解决简单化学问题的能力。
3.培养将分析和解决问题的过程及成果用正确的化学术语及文字、图表、模型、图形等表达并做出解释的能力。
思维导图
(一)工业流程题的结构
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(二)流程图中主要环节的分析
1.核心反应——陌生方程式的书写
关注箭头的指向:箭头指入→反应物,箭头指出→生成物。
(1)氧化还原反应:熟练应用氧化还原规律判断产物,并根据化合价升降相等配平。
(2)非氧化还原反应:结合物质性质和实际反应判断产物。
2.原料的预处理
(1)溶解:通常用酸溶,如用硫酸、盐酸等。
水浸 与水接触发生反应或溶解
浸出 固体加水(酸)溶解得到离子
酸浸 在酸溶液中反应,使可溶性金属离子进入溶液,不溶物通过过滤除去
浸出率 固体溶解后,离子在溶液中的含量的多少
(2)灼烧、焙烧、煅烧:改变结构,使一些物质能溶解,并使一些杂质在高温下氧化、分解。
(3)审题时要“瞻前顾后”,注意物质性质及反应原理的前后联系。
3.常用的控制反应条件的方法
(1)调节溶液的pH。常用于使某些金属离子形成氢氧化物沉淀。调节pH所需的物质一般应满足两点:
①能与H+反应,使溶液pH增大;
②不引入新杂质。
例如:若要除去Cu2+中混有的Fe3+,可加入CuO、CuCO3、Cu(OH)2、Cu2(OH)2CO3等物质来调节溶液的pH,不可加入NaOH溶液、氨水等。
(2)控制温度。根据需要升温或降温,改变反应速率或使平衡向需要的方向移动。
(3)趁热过滤。防止某些物质降温时析出。
(4)冰水洗涤。洗去晶体表面的杂质离子,并减少晶体在洗涤过程中的溶解损耗。
4.常用的分离方法
(1)过滤:分离难溶物和易溶物,根据特殊需要采用趁热过滤或者抽滤等方法。
(2)萃取和分液:利用溶质在互不相溶的溶剂里的溶解度不同提取分离物质,如用CCl4或苯萃取溴水中的溴。
(3)蒸发结晶:提取溶解度随温度变化不大的溶质,如从溶液中提取NaCl。
(4)冷却结晶:提取溶解度随温度变化较大的溶质、易水解的溶质或结晶水合物,如KNO3、FeCl3、CuCl2、CuSO4·5H2O、FeSO4·7H2O等。
(5)蒸馏或分馏:分离沸点不同且互溶的液体混合物,如分离乙醇和甘油。
(6)冷却法:利用气体液化的特点分离气体,如合成氨工业采用冷却法分离平衡混合气体中的氨气。
题组练习
一、条件控制与Ksp的计算
1.(温度控制)辉铜矿石主要含有硫化亚铜(Cu2S)及少量脉石(SiO2)。一种以辉铜矿石为原料制备硝酸铜的工艺流程如图所示:
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(1)“回收S”过程中温度控制在50~60 ℃之间,不宜过高或过低的原因是________________________________________________________________________。
(2)“保温除铁”过程中,加入CuO的目的是____________________________________;
“蒸发浓缩、冷却结晶”过程中,要用HNO3溶液调节溶液的pH,其理由是_______________。
答案 (1)温度高苯容易挥发,温度低溶解速率小
(2)调节溶液的pH,使Fe3+完全转化为Fe(OH)3沉淀 抑制Cu2+的水解
解析 (1)苯是有机溶剂,易挥发,所以温度高苯容易挥发,而温度低溶解速率小,因此回收S过程中温度控制在50~60 ℃之间,不宜过高或过低。(2)氧化铜是碱性氧化物,能与酸反应调节溶液的pH,所以氧化铜的作用是调节溶液的pH,使Fe3+完全转化为Fe(OH)3沉淀而析出。
2.(酸碱度控制——调pH)利用某钴矿石(主要成分为Co2O3)制取Co(OH)2粗品及其他工业产品的工艺流程如图1所示。
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已知:浸出液中含有的阳离子主要有H+、Cu2+、Co2+、Fe2+、Mg2+。
回答下列问题:
(1)钴矿石浸出时加入Na2SO3的目的为________________________________。
(2)溶液中lg c(X)(X表示Fe3+、Cu2+、Fe2+、Co2+、Mg2+、Ca2+)与pH的变化关系如图2所示(离子浓度小于10-5 mol·L-1时可认为已除尽),在萃取余液中通入空气的目的是_______________________________________________,用熟石灰调pH至3.2,过滤1所得滤渣的主要成分为________,萃取和反萃取的目的是________________________________________________。
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(3)用氧化镁调滤液1的pH为9.1时,得到的氢氧化钴粗品中含有的主要杂质为____________,多次洗涤可提高粗产品中钴含量。“过滤2”后所得滤液直接排放会造成水体污染,须进行处理,用熟石灰调节pH使c(Mg2+)≤10-5 mol·L-1,则Ksp[Mg(OH)2]=________。
答案 (1)将Co3+还原为Co2+ (2)氧化浸出液中的Fe2+,便于调pH除去 Fe(OH)3 除去Cu2+ (3)CaSO4、MgSO4 10-10.8
解析 流程分析:
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3.(调pH与Ksp计算)某废钒渣(主要成分为V2O3,含有少量Al2O3、CaO)为原料生产V2O5的工艺流程如图:
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已知:钒酸(H3VO4)是强酸,NH4VO3难溶于水;+5价钒在溶液中的主要存在形式与溶液pH的关系如表:
pH 4~6 6~8 8~10 10~12
主要离子 VO VO V2O VO
(1)向钒渣中加入生石灰焙烧,将V2O3转化为Ca(VO3)2的化学方程式为___________________。
(2)已知Ca(VO3)2难溶于水,可溶于盐酸。若“酸浸”时溶液的pH=4,则Ca(VO3)2溶于盐酸的离子方程式为______________________________________________________。
(3)已知加入石灰乳后生成Ca3(VO4)2沉淀,则加入石灰乳的作用是______________________。
(4)反应Ca3(VO4)2(s)+3CO(aq)??2VO(aq)+3CaCO3(s)的平衡常数为____________(用含m、n的代数式表示),已知:Ksp(CaCO3)=m,Ksp[Ca3(VO4)2]=n。
(5)沉钒2过程中加入氯化铵溶液,控制溶液的pH=7.5,当pH>8时,NH4VO3的产量明显降低,原因是___________________________________________________________。
答案 (1)CaO+O2+V2O3Ca(VO3)2
(2)Ca(VO3)2+4H+===Ca2++2VO+2H2O
(3)调节溶液的pH,并提供Ca2+形成Ca3(VO4)2沉淀 (4) (5)当pH>8时,钒的主要存在形式不是VO
解析 废钒渣中加入CaO焙烧,V2O3与CaO、空气中的氧气反应转化为Ca(VO3)2,Al2O3与CaO反应转化为Ca(AlO2)2,向焙烧后的固体中加入盐酸,Ca(AlO2)2转化为Al(OH)3沉淀,过滤得到含有Al(OH)3的滤渣1和含有CaCl2、VO2Cl的滤液;向滤液中加入石灰乳,调节pH,生成Ca3(VO4)2沉淀,过滤得到滤液1和Ca3(VO4)2;向Ca3(VO4)2中加入碳酸铵溶液,将Ca3(VO4)2转化为(NH4)3VO4,过滤得到含有CaCO3的滤渣2和含有(NH4)3VO4的滤液;向滤液中加入氯化铵,将(NH4)3VO4转化为NH4VO3沉淀,过滤得到滤液2和NH4VO3;NH4VO3灼烧脱氨制得V2O5。
(1)向钒渣中加入生石灰焙烧,V2O3与CaO、氧气反应转化为Ca(VO3)2,反应的化学方程式为CaO+O2+V2O3Ca(VO3)2。
(2)由表中数据可知,pH=4时,钒元素在溶液中以VO形式存在,则Ca(VO3)2溶于盐酸的离子方程式为Ca(VO3)2+4H+===Ca2++2VO+2H2O。
(3)加入石灰乳后生成Ca3(VO4)2沉淀,由表中数据可知,钒元素以VO存在时的pH为10~12,则加入石灰乳是为了调节溶液的pH,并提供Ca2+形成Ca3(VO4)2沉淀。
(4)根据方程式可知,反应的平衡常数K=,Ksp(CaCO3)=c(CO)·c(Ca2+)=m,c(CO)=,Ksp=c3(Ca2+)·c2(VO)=n,c2(VO)=,则K==。
(5)当pH>8时,钒元素的主要存在形式不是VO,因此NH4VO3的产量明显降低。
二、化工流程分析滤液、滤渣成分的确定
4.(2022·湖南岳阳模拟)锰常用于制造合金锰钢。某化工厂以软锰矿(主要成分是MnO2,含有SiO2、Fe2O3、CaO等少量杂质)为主要原料制取金属锰的工艺流程如图1所示。
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(1)“浸锰”步骤中往往有副产物MnS2O6生成,温度对“浸锰”反应的影响如图2所示。为减少MnS2O6的生成,“浸锰”的适宜温度是________,“滤渣 Ⅰ”的成分是____________(填化学式)。该步骤中可以再加入MnSO4以促进“滤渣 Ⅰ”析出,结合平衡移动原理分析其原因:_____________________________________________。
(2)“滤液 Ⅰ”中需要先加入MnO2充分反应后再调pH,写出加入MnO2时发生反应的离子方程式:________________________________________________________________________。
INCLUDEPICTURE "E:\\张春兰\\2023\\大一轮\\化学\\化学 人教版 新教材 (辽鄂京津粤渝皖黑吉)\\X9-149.TIF" \* MERGEFORMAT INCLUDEPICTURE "E:\\张春兰\\2023\\大一轮\\化学\\化学 人教版 新教材 (辽鄂京津粤渝皖黑吉)\\X9-149.TIF" \* MERGEFORMATINET INCLUDEPICTURE "E:\\张春兰\\2023\\大一轮\\化学\\化学 人教版 新教材 (辽鄂京津粤渝皖黑吉)\\X9-149.TIF" \* MERGEFORMATINET INCLUDEPICTURE "E:\\张春兰\\2023\\大一轮\\化学\\化学 人教版 新教材 (辽鄂京津粤渝皖黑吉)\\教师word\\X9-149.TIF" \* MERGEFORMATINET INCLUDEPICTURE "E:\\张春兰\\2023\\大一轮\\化学\\化学 人教版 新教材 (辽鄂京津粤渝皖黑吉)\\教师word\\X9-149.TIF" \* MERGEFORMATINET INCLUDEPICTURE "F:\\BaiduNetdiskDownload\\教学资料\\2024版化学步步高一轮复习新教材人教版通用版 【Word讲义】\\【配套Word版文档】第七章~第十一章\\【配套Word版文档】第七章~第十一章\\X9-149.TIF" \* MERGEFORMATINET
(3)“滤液 Ⅱ”中加入MnF2的目的是除去溶液中的Ca2+,已知25 ℃时,Ksp(CaF2)=3.2×10-11,则常温下CaF2在纯水中的溶解度为________g。
答案 (1)90 ℃ SiO2、CaSO4 c(SO)增大,使平衡Ca2+(aq)+SO(aq)CaSO4(s)正向移动,促进CaSO4析出 (2)MnO2+2Fe2++4H+===Mn2++2Fe3++2H2O (3)1.56×10-3
解析 流程分析:
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(3)常温下CaF2溶解在纯水中,则溶液中2c(Ca2+)=c(F-),由Ksp(CaF2)=c(Ca2+)·c2(F-)可知,Ksp(CaF2)=4c3(Ca2+)=3.2×10-11,解得c(Ca2+)=2×10-4 mol·L-1,则饱和CaF2溶液中c(CaF2)=c(Ca2+)=2×10-4 mol·L-1,则常温下CaF2在纯水中的溶解度为1.56×10-3 g。
5.以硫酸渣(含Fe2O3、SiO2等)为原料制备铁黄(FeOOH)的一种工艺流程如图:
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(1)“酸溶”中加快溶解的方法为________________(任意写出一种)。
(2)“还原”过程中的离子方程式为______________________________________。
(3)写出“滤渣”中主要成分的化学式:_____________________________________________。
(4)①“沉铁”过程中生成Fe(OH)2的化学方程式为___________________________________。
②若用CaCO3“沉铁”,则生成FeCO3沉淀。当反应完成时,溶液中=____________。[已知Ksp(CaCO3)=2.8×10-9,Ksp(FeCO3)=2×10-11]
(5)“氧化”时,用NaNO2浓溶液代替空气氧化Fe(OH)2浆液,能缩短氧化时间,但缺点是____________________。
答案 (1)加热(或搅拌或适当增大硫酸浓度等)
(2)Fe+2Fe3+===3Fe2+
(3)SiO2、Fe
(4)①FeSO4+2NH4HCO3===Fe(OH)2↓+(NH4)2SO4+2CO2↑ ②140
(5)NaNO2被还原为氮氧化物,污染空气
解析 (4)②若用CaCO3“沉铁”,则生成FeCO3沉淀,当反应完成时,溶液中===140。
6.钪及其化合物具有许多优良的性能,在宇航、电子、超导等方面有着广泛的应用。从钛白工业废酸(含钪、钛、铁、锰等离子)中提取氧化钪(Sc2O3)的一种流程如图:
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回答下列问题:
(1)洗涤“油相”可除去大量的钛离子。洗涤水是用93%的硫酸、27.5%的双氧水和水按一定比例混合而成。混合的实验操作是__________________________________________。
(2)先加入氨水调节pH=3,过滤,滤渣主要成分是____________;再向滤液中加入氨水调节pH=6,滤液中Sc3+的浓度为__________。(已知:25 ℃时,Ksp[Mn(OH)2]=1.9×10-13,Ksp[Fe(OH)3]=2.6×10-39,Ksp[Sc(OH)3]=9.0×10-31)
(3)用草酸“沉钪”。25 ℃时pH=2的草酸溶液中 =____________(保留两位有效数字)。写出“沉钪”得到草酸钪的离子方程式:____________________________________。[已知:25 ℃时,Ka1(H2C2O4)=5.9×10-2,Ka2(H2C2O4)=6.4×10-5]
答案 (1)将浓硫酸沿烧杯内壁慢慢注入水中,并用玻璃棒不断搅拌,冷却后再慢慢注入双氧水中,并不断搅拌 (2)Fe(OH)3 9.0×10-7mol·L-1
(3)3.8×10-2 2Sc3++3H2C2O4===Sc2(C2O4)3↓+6H+
解析 (1)在混合不同的液体时,一般先加密度较小、易挥发的,后加密度大、难挥发的,若混合时放热,则最后加受热易分解的。(3)25 ℃时pH=2的草酸溶液中=××=Ka2(H2C2O4)×Ka1(H2C2O4)×=6.4×10-5×5.9×10-2×≈3.8×10-2。
高考真题
1.(2023·重庆)是一种用途广泛的磁性材料,以为原料制备并获得副产物水合物的工艺如下。
时各物质溶度积见下表:
物质
溶度积
回答下列问题:
(1)中元素的化合价是和 。的核外电子排布式为 。
(2)反应釜1中的反应需在隔绝空气条件下进行,其原因是 。
(3)反应釜2中,加入和分散剂的同时通入空气。
①反应的离子方程式为 。
②为加快反应速率,可采取的措施有 。(写出两项即可)。
(4)①反应釜3中,时,浓度为,理论上不超过 。
②称取水合物,加水溶解,加入过量,将所得沉淀过滤洗涤后,溶于热的稀硫酸中,用标准溶液滴定,消耗。滴定达到终点的现象为 ,该副产物中的质量分数为 。
答案:(1) +3 1s22s22p6
(2)防止二价铁被空气中氧气氧化为三价铁
(3) 适当升高温度、搅拌
(4) 11 最后半滴标准液加入后,溶液变为红色,且半分钟内不变色 66.6%
解析:溶液加入氧化钙生成氢氧化亚铁,溶液加入氧化钙和空气生成氢氧化铁,反应釜1、2中物质混合后调节pH,加压过滤分离出沉淀处理得到四氧化三铁,滤液处理得到氯化钙水合物;,
(1)可以写成,故元素的化合价是和+3。为氧原子得到2个电子形成的,核外电子排布式为1s22s22p6;
(2)空气中氧气具有氧化性,反应釜1中的反应需在隔绝空气条件下进行,其原因是防止二价铁被空气中氧气氧化为三价铁;
(3)①反应釜2中,加入和分散剂的同时通入空气,氧气将二价铁氧化三价铁,三价铁与氧化钙和水生成的氢氧化钙生成氢氧化铁,反应的离子方程式为。
②为加快反应速率,可采取的措施有适当升高温度、搅拌等;
(4)①反应釜3中,时,浓度为,反应不能使钙离子生成沉淀,防止引入杂质,故此时,pOH=3,pH=11,故理论上不超过11。
②高锰酸钾溶液紫红色,故滴定达到终点的现象为:最后半滴标准液加入后,溶液变为红色,且半分钟内不变色;
氯化钙和草酸钠转化为草酸钙沉淀,草酸钙沉淀加入硫酸转化为草酸,草酸和高锰酸钾发生氧化还原反应:,结合质量守恒可知,,则该副产物中的质量分数为。
2.(2023·海南)铍的氧化物广泛应用于原子能、航天、电子、陶瓷等领域,是重要的战略物资。利用绿柱石(主要化学成分为(,还含有一定量的FeO和)生产BeO的一种工艺流程如下。
回答问题:
(1)中Be的化合价为 。
(2)粉碎的目的是 ;残渣主要成分是 (填化学式)。
(3)该流程中能循环使用的物质是 (填化学式)。
(4)无水可用作聚合反应的催化剂。BeO、与足量C在600~800℃制备的化学方程式为 。
(5)沉铍时,将pH从8.0提高到8.5,则铍的损失降低至原来的 %。
答案:(1)+2
(2) 增大反应物的接触面积加快反应速率,提高浸取率 SiO2
(3)(NH4)2SO4
(4)BeO+Cl2+CCO+BeCl2
(5)10
解析:绿柱石煅烧生成氧化物,浓硫酸浸取,SiO2不溶于硫酸,残渣是SiO2,加硫酸铵调节pH=1.5除去铝离子,加入氨水调节pH=5.1除去铁离子,再加入氨水到pH=8.0生成Be(OH)2沉淀,滤液硫酸铵循环利用。
(1)按照正负化合价代数和为0,Be的化合价为+2+价;
(2)粉碎的目的是增大反应物接触面积,加快浸取速率,提高浸取率;残渣的成分是不溶于酸的SiO2;
(3)最后的滤液中的硫酸铵可以在除铝步骤中循环利用;
(4)BeO、与足量C在600~800°C生成BeCl2同时生成CO,化学方程式为BeO+Cl2+CCO+BeCl2;
(5)设Be(OH)2的溶度积常数为Ksp,K=c(Be2+)×c2(OH-),c(Be2+)=,当pH=8.0时,c(OH-)=10-6mol/L,铍损失浓度为c(Be2+)=mol/L,当pH=8.5时,c(OH-)=10-5.5mol/L,铍损失浓度为c(Be2+)=mol/L,损失降低至原来的10%。
3.(2023·广东)均是重要的战略性金属。从处理后的矿石硝酸浸取液(含)中,利用氨浸工艺可提取,并获得高附加值化工产品。工艺流程如下:
已知:氨性溶液由、和配制。常温下,与形成可溶于水的配离子:;易被空气氧化为;部分氢氧化物的如下表。
氢氧化物
回答下列问题:
(1)活性可与水反应,化学方程式为 。
(2)常温下,的氨性溶液中, (填“>”“<”或“=”)。
(3)“氨浸”时,由转化为的离子方程式为 。
(4)会使滤泥中的一种胶状物质转化为疏松分布的棒状颗粒物。滤渣的X射线衍射图谱中,出现了的明锐衍射峰。
①属于 (填“晶体”或“非晶体”)。
②提高了的浸取速率,其原因是 。
(5)①“析晶”过程中通入的酸性气体A为 。
②由可制备晶体,其立方晶胞如图。与O最小间距大于与O最小间距,x、y为整数,则在晶胞中的位置为 ;晶体中一个周围与其最近的O的个数为 。
(6)①“结晶纯化”过程中,没有引入新物质。晶体A含6个结晶水,则所得溶液中与的比值,理论上最高为 。
②“热解”对于从矿石提取工艺的意义,在于可重复利用和 (填化学式)。
答案:(1)
(2)>
(3)或
(4) 晶体 减少胶状物质对镍钴氢氧化物的包裹,增加了滤泥与氨性溶液的接触面积
(5) 体心 12
(6) 0.4或
解析:硝酸浸取液(含)中加入活性氧化镁调节溶液pH值,过滤,得到滤液主要是硝酸镁,结晶纯化得到硝酸镁晶体,再热解得到氧化镁和硝酸。滤泥加入氨性溶液氨浸,过滤,向滤液中进行镍钴分离,,经过一系列得到氯化铬和饱和氯化镍溶液,向饱和氯化镍溶液中加入氯化氢气体得到氯化镍晶体。
(1)活性可与水反应,化学方程式为;故答案为:。
(2)常温下,的氨性溶液中,,,,则>;故答案为:>。
(3)“氨浸”时,与亚硫酸根发生氧化还原反应,再与氨水反应生成,则由转化为的离子方程式为或;故答案为:或。
(4)会使滤泥中的一种胶状物质转化为疏松分布的棒状颗粒物。滤渣的X射线衍射图谱中,出现了的明锐衍射峰。
①X射线衍射图谱中,出现了的明锐衍射峰,则属于晶体;
②根据题意会使滤泥中的一种胶状物质转化为疏松分布的棒状颗粒物,则能提高了的浸取速率,其原因是减少胶状物质对镍钴氢氧化物的包裹,增加了滤泥与氨性溶液的接触面积;故答案为:减少胶状物质对镍钴氢氧化物的包裹,增加了滤泥与氨性溶液的接触面积。
(5)①“析晶”过程中为了防止水解,因此通入的酸性气体A为;
②由可制备晶体,其立方晶胞如图。x、y为整数,根据图中信息Co、Al都只有一个原子,而氧(白色)原子有3个,与O最小间距大于与O最小间距,则Al在顶点,因此在晶胞中的位置为体心;晶体中一个周围与其最近的O原子,以顶点Al分析,面心的氧原子一个横截面有4个,三个横截面共12个,因此晶体中一个周围与其最近的O的个数为12;(6)①“结晶纯化”过程中,没有引入新物质。晶体A含6个结晶水,则晶体A为,根据,,还剩余5个水分子,因此所得溶液中与的比值理论上最高为;
②“热解”对于从矿石提取工艺的意义,根据前面分析,,在于可重复利用和;。
4.(2023·山东)盐湖卤水(主要含、和硼酸根等)是锂盐的重要来源。一种以高镁卤水为原料经两段除镁制备的工艺流程如下:

已知:常温下,。相关化合物的溶解度与温度的关系如图所示。
回答下列问题:
(1)含硼固体中的在水中存在平衡:(常温下,);与溶液反应可制备硼砂。常温下,在硼砂溶液中,水解生成等物质的量浓度的和,该水解反应的离子方程式为 ,该溶液 。
(2)滤渣Ⅰ的主要成分是 (填化学式);精制Ⅰ后溶液中的浓度为,则常温下精制Ⅱ过程中浓度应控制在 以下。若脱硼后直接进行精制Ⅰ,除无法回收外,还将增加 的用量(填化学式)。
(3)精制Ⅱ的目的是 ;进行操作时应选择的试剂是 ,若不进行该操作而直接浓缩,将导致 。
答案:(1)
(2) 、Mg(OH)2 CaO
(3) 加入纯碱将精制Ⅰ所得滤液中的转化为(或除去精制Ⅰ所得滤液中的),提高纯度 盐酸 浓缩液中因浓度过大使得过早沉淀,即浓缩结晶得到的中会混有,最终所得的产率减小
解析:由流程可知,卤水中加入盐酸脱硼后过滤,所得滤液经浓缩结晶后得到晶体,该晶体中含有Na+、Li+、Cl-、等,焙烧后生成HCl气体;烧渣水浸后过滤,滤液中加生石灰后产生沉淀,滤渣Ⅰ的主要成分为Mg(OH)2、;精制Ⅰ所得滤液中再加纯碱又生成沉淀,则滤渣Ⅱ为、Mg(OH)2;精制Ⅱ所得滤液经操作X后,所得溶液经浓缩结晶、过滤得到氯化钠,浓缩后的滤液中加入饱和碳酸钠溶液沉锂,得到。
(1)含硼固体中的在水中存在平衡:(常温下,);与溶液反应可制备硼砂。常温下.在硼砂溶液中,水解生成等物质的量浓度的和,该水解反应的离子方程式为,由B元素守恒可知,和的浓度均为,,则该溶液。
(2)由分析可知,滤渣I的主要成分是、Mg(OH)2;精制I后溶液中的浓度为2.0,由可知,则常温下精制Ⅱ过程中浓度应控制在以下。若脱硼后直接进行精制Ⅰ,若不回收HCl,整个溶液将呈强酸性,因此为达到除Mg2+离子所需的碱性pH首先需要额外多消耗CaO,同时多引入的Ca2+离子需要更多的纯碱除去,因此,还将增加生石灰(CaO)和纯碱()的用量。
(3)精制Ⅰ中,烧渣水浸后的滤液中加生石灰后产生的滤渣Ⅰ的主要成分为;由于微溶于水,精制Ⅰ所得滤液中还含有一定浓度的,还需要除去,因此,精制Ⅱ的目的是:加入纯碱将精制Ⅰ所得滤液中的转化为(或除去精制Ⅰ所得滤液中的),提高纯度。操作X是为了除去剩余的碳酸根离子,为了防止引入杂质离子,应选择的试剂是盐酸;加入盐酸的目的是除去剩余的碳酸根离子,若不进行该操作而直接浓缩,将导致浓缩液中因浓度过大使得过早沉淀,即浓缩结晶得到的中会混有,最终所得的产率减小。
5.(2023·湖北)是生产多晶硅的副产物。利用对废弃的锂电池正极材料进行氯化处理以回收Li、Co等金属,工艺路线如下:
回答下列问题:
(1)Co位于元素周期表第 周期,第 族。
(2)烧渣是LiCl、和的混合物,“500℃焙烧”后剩余的应先除去,否则水浸时会产生大量烟雾,用化学方程式表示其原因 。
(3)鉴别洗净的“滤饼3”和固体常用方法的名称是 。
(4)已知,若“沉钴过滤”的pH控制为10.0,则溶液中浓度为 。“850℃煅烧”时的化学方程式为 。
(5)导致比易水解的因素有 (填标号)。
a.Si-Cl键极性更大 b.Si的原子半径更大
c.Si-Cl键键能更大 d.Si有更多的价层轨道
答案:(1) 4 Ⅷ
(2)
(3)焰色反应
(4)
(5)abd
解析:由流程和题中信息可知,粗品与在500℃焙烧时生成氧气和烧渣,烧渣是LiCl、和的混合物;烧渣经水浸、过滤后得滤液1和滤饼1,滤饼1的主要成分是和;滤液1用氢氧化钠溶液沉钴,过滤后得滤饼2(主要成分为)和滤液2(主要溶质为LiCl);滤饼2置于空气中在850℃煅烧得到;滤液2经碳酸钠溶液沉锂,得到滤液3和滤饼3,滤饼3为。
(1)Co是27号元素,其原子有4个电子层,其价电子排布为,元素周期表第8、9、10三个纵行合称第Ⅷ族,因此,其位于元素周期表第4周期、第Ⅷ族。
(2)“500℃焙烧”后剩余的应先除去,否则水浸时会产生大量烟雾,由此可知,四氯化硅与可水反应且能生成氯化氢和硅酸,故其原因是:遇水剧烈水解,生成硅酸和氯化氢,该反应的化学方程式为。
(3)洗净的“滤饼3”的主要成分为,常用焰色反应鉴别和,的焰色反应为紫红色,而的焰色反应为黄色。故鉴别“滤饼3”和固体常用方法的名称是焰色反应。
(4)已知,若“沉钴过滤”的pH控制为10.0,则溶液中,浓度为。“850℃煅烧”时,与反应生成和,该反应的化学方程式为。
(5)a.Si-Cl键极性更大,则 Si-Cl键更易断裂,因此,比易水解,a有关;
b.Si的原子半径更大,因此,中的共用电子对更加偏向于,从而导致Si-Cl键极性更大,且Si原子更易受到水电离的的进攻,因此,比易水解,b有关;
c.通常键能越大化学键越稳定且不易断裂,因此,Si-Cl键键能更大不能说明Si-Cl更易断裂,故不能说明比易水解,c无关;
d.Si有更多的价层轨道,因此更易与水电离的形成化学键,从而导致比易水解,d有关;
综上所述,导致比易水解的因素有abd。
6.(2023·辽宁)某工厂采用如下工艺处理镍钴矿硫酸浸取液(含和)。实现镍、钴、镁元素的回收。
已知:
物质
回答下列问题:
(1)用硫酸浸取镍钴矿时,提高浸取速率的方法为 (答出一条即可)。
(2)“氧化”中,混合气在金属离子的催化作用下产生具有强氧化性的过一硫酸,中过氧键的数目为 。
(3)“氧化”中,用石灰乳调节,被氧化为,该反应的离子方程式为
(的电离第一步完全,第二步微弱);滤渣的成分为、 (填化学式)。
(4)“氧化”中保持空气通入速率不变,(Ⅱ)氧化率与时间的关系如下。体积分数为 时,(Ⅱ)氧化速率最大;继续增大体积分数时,(Ⅱ)氧化速率减小的原因是 。
(5)“沉钴镍”中得到的(Ⅱ)在空气中可被氧化成,该反应的化学方程式为 。
(6)“沉镁”中为使沉淀完全,需控制不低于 (精确至0.1)。
答案:(1)适当增大硫酸浓度或适当升高温度或将镍钴矿粉碎增大接触面积
(2)NA
(3) CaSO4、Fe(OH)3
(4) 9.0% SO2有还原性,过多将会降低的浓度,降低(Ⅱ)氧化速率
(5)
(6)11.1
解析:在“氧化”中,混合气在金属离子的催化作用下产生具有强氧化性的过一硫酸,用石灰乳调节,被氧化为,发生反应,Fe3+水解同时生成氢氧化铁,“沉钻镍”过程中,Co2+变为Co(OH)2,在空气中可被氧化成。
(1)用硫酸浸取镍钴矿时,为提高浸取速率可适当增大硫酸浓度、升高温度或将镍钴矿粉碎增大接触面积
(2)的结构简式为,所以中过氧键的数目为NA
(3)用石灰乳调节,被氧化为,该反应的离子方程式为:;氢氧化铁的Ksp=10-37.4,当铁离子完全沉淀时,溶液中c(Fe3+)=10-5mol/L,,c(OH-)=10-10.8mol/L,根据Kw=10-14,pH=3.2,此时溶液的pH=4,则铁离子完全水解,生成氢氧化铁沉淀;由于CaSO4微溶于水,故滤渣还有CaSO4和氢氧化铁;
(4)根据图示可知体积分数为0.9%时,(Ⅱ)氧化速率最大;继续增大体积分数时,由于SO2有还原性,过多将会降低的浓度,降低(Ⅱ)氧化速率
(5)“沉钻镍”中得到的Co(OH)2,在空气中可被氧化成,该反应的化学方程式为:;
(6)氢氧化镁的Ksp=10-10.8, 当镁离子完全沉淀时,c(Mg2+)=10-5mol/L,根据Ksp可计算c(OH-)=10-2.9mol/L,根据Kw=10-14,c(H+)=10-11.1mol/L,所以溶液的pH=11.1;
7.(2023·全国乙卷)LiMn2O4作为一种新型锂电池正极材料受到广泛关注。由菱锰矿(MnCO3,含有少量Si、Fe、Ni、Al等元素)制备LiMn2O4的流程如下:

已知:Ksp[Fe(OH)3]=2.8×10-39,Ksp[Al(OH)3]=1.3×10-33,Ksp[Ni(OH)2]=5.5×10-16。
回答下列问题:
(1)硫酸溶矿主要反应的化学方程式为 。为提高溶矿速率,可采取的措施 (举1例)。
(2)加入少量MnO2的作用是 。不宜使用H2O2替代MnO2,原因是 。
(3)溶矿反应完成后,反应器中溶液pH=4,此时c(Fe3+)= mol·L-1;用石灰乳调节至pH≈7,除去的金属离子是 。
(4)加入少量BaS溶液除去Ni2+,生成的沉淀有 。
(5)在电解槽中,发生电解反应的离子方程式为 。随着电解反应进行,为保持电解液成分稳定,应不断 。电解废液可在反应器中循环利用。
(6)煅烧窑中,生成LiMn2O4反应的化学方程式是 。
答案:(1) MnCO3+H2SO4=MnSO4+H2O+CO2↑ 粉碎菱锰矿
(2) 将Fe2+氧化为Fe3+ Fe3+可以催化H2O2分解
(3) 2.8×10-9 Al3+
(4)BaSO4、NiS
(5) Mn2++2H2OH2↑+MnO2↓+2H+ 加入Mn(OH)2
(6)2Li2CO3+8MnO24LiMn2O4+2CO2↑+O2↑
解析:根据题给的流程,将菱锰矿置于反应器中,加入硫酸和MnO2,可将固体溶解为离子,将杂质中的Fe、Ni、Al等元素物质也转化为其离子形式,同时,加入的MnO2可以将溶液中的Fe2+氧化为Fe3+;随后将溶液pH调至制约等于7,此时,根据已知条件给出的三种氢氧化物的溶度积可以将溶液中的Al3+沉淀出来;随后加入BaS,可以将溶液中的Ni2+沉淀,得到相应的滤渣;后溶液中含有大量的Mn2+,将此溶液置于电解槽中电解,得到MnO2,将MnO2与碳酸锂共同煅烧得到最终产物LiMn2O4。
(1)菱锰矿中主要含有MnCO3,加入硫酸后可以与其反应,硫酸溶矿主要反应的化学方程式为:MnCO3+H2SO4=MnSO4+H2O+CO2↑;为提高溶矿速率,可以将菱锰矿粉碎;
(2)根据分析,加入MnO2的作用是将酸溶后溶液中含有的Fe2+氧化为Fe3+,但不宜使用H2O2氧化Fe2+,因为氧化后生成的Fe3+可以催化H2O2分解,不能使溶液中的Fe2+全部氧化为Fe3+;
(3)溶矿完成以后,反应器中溶液pH=4,此时溶液中c(OH-)=1.0×10-10mol·L-1,此时体系中含有的c(Fe3+)==2.8×10-9mol·L-1,这时,溶液中的c(Fe3+)小于1.0×10-5,认为Fe3+已经沉淀完全;用石灰乳调节至pH≈7,这时溶液中c(OH-)=1.0×10-7mol·L-1,溶液中c(Al3+)=1.3×10-12mol·L-1,c(Ni2+)=5.5×10-2mol·L-1,c(Al3+)小于1.0×10-5,Al3+沉淀完全,这一阶段除去的金属离子是Al3+;
(4)加入少量BaS溶液除去Ni2+,此时溶液中发生的离子方程式为Ba2++S2-+Ni2++SO=BaSO4↓+NiS↓,生成的沉淀有BaSO4、NiS。
(5)在电解槽中,Mn2+发生反应生成MnO2,反应的离子方程式为Mn2++2H2OH2↑+MnO2↓+2H+;电解时电解液中Mn2+大量减少,H+大量增加,需要加入Mn(OH)2以保持电解液成分的稳定;故答案为:Mn2++2H2OH2↑+MnO2↓+2H+、加入Mn(OH)2。
(6)煅烧窑中MnO2与Li2CO3发生反应生成LiMn2O4,反应的化学方程式为2Li2CO3+8MnO24LiMn2O4+2CO2↑+O2↑。
8.(2023·全国新课标)铬和钒具有广泛用途。铬钒渣中铬和钒以低价态含氧酸盐形式存在,主要杂质为铁、铝、硅、磷等的化合物,从铬钒渣中分离提取铬和钒的一种流程如下图所示:
已知:最高价铬酸根在酸性介质中以Cr2O存在,在碱性介质中以CrO存在。
回答下列问题:
(1)煅烧过程中,钒和铬被氧化为相应的最高价含氧酸盐,其中含铬化合物主要为 (填化学式)。
(2)水浸渣中主要有SiO2和 。
(3)“沉淀”步骤调pH到弱碱性,主要除去的杂质是 。
(4)“除硅磷”步骤中,使硅、磷分别以MgSiO3和MgNH4PO4的形式沉淀,该步需要控制溶液的pH≈9以达到最好的除杂效果,若pH<9时,会导致 ;pH>9时,会导致 。
(5)“分离钒”步骤中,将溶液pH调到1.8左右得到V2O5沉淀,V2O5在pH<1时,溶解为VO或VO3+在碱性条件下,溶解为VO或VO,上述性质说明V2O5具有 (填标号)。
A.酸性 B.碱性 C.两性
(6)“还原”步骤中加入焦亚硫酸钠(Na2S2O5)溶液,反应的离子方程式为 。
答案:(1)Na2CrO4(2)Fe2O3(3)Al(OH)3
(4) 磷酸根会与H+反应使其浓度降低导致MgNH4PO4无法完全沉淀,同时可能产生硅酸胶状沉淀不宜处理 会导镁离子生成氢氧化镁沉淀,不能形成MgSiO3沉淀,导致产品中混有杂质,同时溶液中铵根离子浓度降低导致MgNH4PO4无法完全沉淀
(5)C
(6)2Cr2O+3S2O+10H+=4Cr3++6SO+5H2O
解析:由题给流程可知,铬钒渣在氢氧化钠和空气中煅烧,将钒、铬、铝、硅、磷等元素转化为相应的最高价含氧酸盐,煅烧渣加入水浸取、过滤得到含有二氧化硅、氧化铁的滤渣和滤液;向滤液中加入稀硫酸调节溶液pH将Al元素转化为氢氧化铝沉淀,过滤得到强氧化铝滤渣和滤液;向滤液中加入硫酸镁溶液、硫酸铵溶液将硅元素、磷元素转化为MgSiO3和MgNH4PO4沉淀,过滤得到含有MgSiO3、MgNH4PO4的滤渣和滤液;向滤液中加入稀硫酸调节溶液pH将钒元素转化为五氧化二钒,过滤得到五氧化二钒和滤液;向滤液中焦亚硫酸钠溶液将铬元素转化为三价铬离子,调节溶液pH将铬元素转化为氢氧化铬沉淀,过滤得到氢氧化铬。
(1)由分析可知,煅烧过程中,铬元素转化为Na2CrO4;
(2)由分析可知,水浸渣中主要有二氧化硅、氧化铁;
(3)由分析可知,沉淀步骤调pH到弱碱性的目的是将Al元素转化为氢氧化铝沉淀;
(4)由分析可知,加入硫酸镁溶液、硫酸铵溶液的目的是将硅元素、磷元素转化为MgSiO3和MgNH4PO4沉淀,若溶液pH<9时,磷酸根会与H+反应使其浓度降低导致MgNH4PO4无法完全沉淀,同时可能产生硅酸胶状沉淀不宜处理;若溶液pH>9时,会导镁离子生成氢氧化镁沉淀,不能形成MgSiO3沉淀,导致产品中混有杂质,同时溶液中铵根离子浓度降低导致MgNH4PO4无法完全沉淀;
(5)由题给信息可知,五氧化二钒水能与酸溶液反应生成盐和水,也能与碱溶液发生生成盐和水的两性氧化物,故选C;
(6)由题意可知,还原步骤中加入焦亚硫酸钠溶液的目的是将铬元素转化为铬离子,反应的离子方程式为2Cr2O+3S2O+10H+=4Cr3++6SO+5H2O。
9.(2023·全国甲卷)是一种压电材料。以为原料,采用下列路线可制备粉状。
回答下列问题:
(1)“焙烧”步骤中碳粉的主要作用是 。
(2)“焙烧”后固体产物有、易溶于水的和微溶于水的。“浸取”时主要反应的离子方程式为 。
(3)“酸化”步骤应选用的酸是 (填标号)。
a.稀硫酸 b.浓硫酸 c.盐酸 d.磷酸
(4)如果焙烧后的产物直接用酸浸取,是否可行? ,其原因是 。
(5)“沉淀”步骤中生成的化学方程式为 。
(6)“热分解”生成粉状钛酸钡,产生的 。
答案:(1)做还原剂,将还原(2)(3)c
(4) 不可行 产物中的硫化物与酸反应生成的有毒气体会污染空气,而且与盐酸反应生成可溶于水的,导致溶液中混有杂质无法除去、最终所得产品的纯度降低
(5)
(6)
解析:由流程和题中信息可知,与过量的碳粉及过量的氯化钙在高温下焙烧得到、、易溶于水的和微溶于水的;烧渣经水浸取后过滤,滤渣中碳粉和,滤液中有和;滤液经酸化后浓缩结晶得到晶体;晶体溶于水后,加入和将钡离子充分沉淀得到;经热分解得到。
(1)“焙烧”步骤中,与过量的碳粉及过量的氯化钙在高温下焙烧得到、、和,被还原为,因此,碳粉的主要作用是做还原剂,将还原。
(2)“焙烧”后固体产物有、易溶于水的和微溶于水的。易溶于水的 与过量的可以发生复分解反应生成硫化钙沉淀,因此,“浸取”时主要反应的离子方程式为。
(3)“酸化”步骤是为了将转化为易溶液于的钡盐,由于硫酸钡和磷酸钡均不溶于水,而可溶于水,因此,应选用的酸是盐酸,选c。
(4)如果焙烧后的产物直接用酸浸取是不可行的,其原因是:产物中的硫化物与酸反应生成的有毒气体会污染空气,而且与盐酸反应生成可溶于水的,导致溶液中混有杂质无法除去、最终所得产品的纯度降低。
(5)“沉淀”步骤中生成的化学方程式为:++=。
(6)“热分解”生成粉状钛酸钡,该反应的化学方程式为,,因此,产生的=。
巩固练习
1.(2022·辽宁,16)某工厂采用辉铋矿(主要成分为Bi2S3,含有FeS2、SiO2杂质)与软锰矿(主要成分为MnO2)联合焙烧法制备BiOCl和MnSO4,工艺流程如下:
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已知:①焙烧时过量的MnO2分解为Mn2O3,FeS2转变为Fe2O3;
②金属活动性:Fe>(H)>Bi>Cu;
③相关金属离子形成氢氧化物的pH范围如下:
开始沉淀pH 完全沉淀pH
Fe2+ 6.5 8.3
Fe3+ 1.6 2.8
Mn2+ 8.1 10.1
回答下列问题:
(1)为提高焙烧效率,可采取的措施为_________________________。
a.进一步粉碎矿石
b.鼓入适当过量的空气
c.降低焙烧温度
(2)Bi2S3在空气中单独焙烧生成Bi2O3,反应的化学方程式为______________________。
(3)“酸浸”中过量浓盐酸的作用为:①充分浸出Bi3+和Mn2+;②________________________________________________________________________。
(4)滤渣的主要成分为________________(填化学式)。
(5)生成气体A的离子方程式为____________________________________________。
(6)加入金属Bi的目的是_______________________________________________。
答案 (1)ab (2)2Bi2S3+9O22Bi2O3+6SO2 (3)抑制金属离子水解 (4)SiO2 (5)Mn2O3+6H++2Cl-===2Mn2++Cl2↑+3H2O (6)将Fe3+转化为Fe2+
解析 (1)联合焙烧时,进一步粉碎矿石,可以增大矿石与空气的接触面积,能够提高焙烧效率,选项a符合题意;鼓入适当过量的空气有利于矿石充分反应,选项b符合题意;降低焙烧温度,反应速率减慢,不利于提高焙烧效率,选项c不符合题意。(2)Bi2S3在空气中单独焙烧生成Bi2O3,根据原子守恒可知还应生成SO2,结合得失电子守恒,反应的化学方程式为2Bi2S3+9O22Bi2O3+6SO2。(3)加入浓盐酸后,溶液中含有的离子主要为Bi3+、Fe3+、Mn2+、H+、Cl-,而酸浸后取滤液进行转化,故要防止金属离子水解生成沉淀,进入滤渣,造成制得的BiOCl产率偏低。(4)滤渣主要为不溶于浓盐酸的SiO2。(5)因Mn2O3有氧化性,会与浓盐酸发生氧化还原反应:Mn2O3+6H++2Cl-===2Mn2++Cl2↑+3H2O。(6)由已知信息③知,调pH=2.6时,Fe3+会水解生成Fe(OH)3沉淀,但Fe2+还没开始沉淀,故要将Fe3+转化为Fe2+,在调pH后获得含FeCl2的滤液,为了不引入新的杂质,加入Bi作还原剂。
2.(2022·全国乙卷,26)废旧铅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。
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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 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__________。
答案 (1)PbSO4(s)+CO(aq)===PbCO3(s)+SO(aq) 反应PbSO4(s)+CO(aq)??PbCO3(s)+SO(aq)的平衡常数K===≈3.4×105>105,PbSO4可以比较彻底的转化为PbCO3
(2)反应BaSO4(s)+CO(aq)??BaCO3(s)+SO(aq)的平衡常数K===≈0.04 105,反应正向进行的程度有限
(3)(ⅰ)Fe2+ (ⅱ)Pb+H2O2+2HAc===Pb(Ac)2+2H2O (ⅲ)作还原剂
(4)Fe(OH)3、Al(OH)3 (5)Ba2+、Na+
解析 (3)(ⅰ)过氧化氢有氧化性,亚铁离子有还原性,会被过氧化氢氧化为铁离子。(ⅱ)过氧化氢促进金属Pb在醋酸溶液中转化为Pb(Ac)2,过氧化氢与Pb、HAc发生氧化还原反应生成Pb(Ac)2和H2O,依据得失电子守恒和原子守恒可知,反应的化学方程式为Pb+H2O2+2HAc===Pb(Ac)2+2H2O。(ⅲ)过氧化氢也能使PbO2转化为Pb(Ac)2,铅元素化合价由+4价降低到+2价,PbO2是氧化剂,则过氧化氢是还原剂。(4)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,滤渣的主要成分为氢氧化铝、氢氧化铁。(5)加入碳酸钠不能使铅膏中的BaSO4完全转化,铁离子、铝离子转化为氢氧化铁、氢氧化铝沉淀,铅转化为氢氧化铅,最终转化为氧化铅,因此沉铅的滤液中,金属离子有Ba2+和加入碳酸钠、氢氧化钠时引入的Na+。
3.(2022·山东滕州二中模拟)富硼渣中含有镁硼酸盐(2MgO·B2O3)、镁硅酸盐(2MgO·SiO2)及少量Al2O3、FeO等杂质。由富硼渣湿法制备硫酸镁晶体和硼酸(H3BO3)晶体的一种工艺流程如下:
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已知:生成氢氧化物沉淀的pH(金属离子的起始浓度为0.1 mol·L-1)
Fe(OH)3 Al(OH)3 Fe(OH)2 Mg(OH)2
开始沉淀时 1.9 3.4 7.0 9.1
完全沉淀时 3.2 4.7 9.0 11.1
(1)酸浸时发生反应:2MgO·SiO2+2H2SO4===2MgSO4+SiO2+2H2O,2MgO·B2O3+2H2SO4+H2O===2H3BO3+2MgSO4。
①上述反应体现出酸性强弱:H2SO4__________(填“>”或“<”)H3BO3。
②已知硼酸与过量NaOH溶液发生的中和反应为H3BO3+OH-===B(OH)。下列关于硼酸的说法正确的是________(填字母)。
A.硼酸是一元酸
B.向NaHCO3固体中滴加饱和硼酸溶液,有气泡产生
C.硼酸的电离方程式可表示为H3BO3+H2O??B(OH)+H+
(2)检验褐色浸出液中的杂质离子:取少量浸出液,________________(填操作和现象),证明溶液中含有Fe2+。
(3)除去浸出液中的杂质离子:用MgO调节溶液的pH至____________以上,使杂质离子转化为__________________(填化学式)沉淀,过滤。
(4)获取晶体:ⅰ.浓缩滤液,使MgSO4和H3BO3接近饱和;ⅱ.控制温度使两种晶体分别从溶液中结晶。结合如图溶解度曲线,简述ⅱ的方法:将浓缩液加入到高压釜中,升温结晶得到____________晶体,分离后,再将母液降温结晶,分离得到________________晶体。
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答案 (1)①> ②AC (2)滴加K3[Fe(CN)6]溶液,产生蓝色沉淀 (3)4.7 Al(OH)3、Fe(OH)3 (4)硫酸镁 硼酸
解析 (1)①2MgO·B2O3+2H2SO4+H2O===2H3BO3+2MgSO4,根据强酸制弱酸可知,酸性:H2SO4>H3BO3;②硼酸与过量NaOH溶液发生的中和反应为H3BO3+OH-===B(OH),可知硼酸为一元酸,A项正确;由于非金属性:B(3)溶液中含有铁离子、铝离子等杂质,由表中数据可知,用MgO调节溶液的pH至4.7以上,使杂质离子转化为 Al(OH)3、Fe(OH)3。
(4)由图像可知硫酸镁的溶解度随温度升高先升高后降低,硼酸的溶解度随温度升高而增大,则可升温结晶,得到硫酸镁晶体,分离后,再将母液降温结晶,分离得到硼酸晶体。
4.(2022·南京模拟)钛是一种重要的金属,以钛铁矿[主要成分为钛酸亚铁(FeTiO3),还含有少量Fe2O3]为原料制备钛的工艺流程如图所示。
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(1)“溶浸”过程中生成了TiOSO4,其中Ti的化合价为____________,“溶浸”过程发生的主要反应的化学方程式为_________________________________________________。
(2)物质A为单质,化学式为__________,“一系列操作”为蒸发浓缩、________和过滤。
(3)将少量FeSO4·7H2O溶于水,加入一定量的NaHCO3溶液,可制得FeCO3,写出反应的离子方程式为_______________________________________________。
(4)若反应后的溶液中c(Fe2+)=2.0×10-6 mol·L-1,则溶液中c(CO)=__________ mol·L-1(已知:常温下FeCO3饱和溶液浓度为4.5×10-6 mol·L-1)。
答案 (1)+4 FeTiO3+2H2SO4===TiOSO4+FeSO4+2H2O (2)Fe 冷却结晶
(3)Fe2++2HCO===FeCO3↓+CO2↑+H2O
(4)1.0×10-5
解析 (1)TiOSO4中S的化合价为+6价,O的化合价为-2价,根据化合物中各元素化合价的代数和为0,可知TiOSO4中Ti的化合价为+4价。结合钛铁矿的成分及“溶浸”过程中生成了TiOSO4,可知该过程发生的主要反应的化学方程式为FeTiO3+2H2SO4===TiOSO4+FeSO4+2H2O。(2)该流程中还有副产物FeSO4·7H2O,故需将溶浸产物中的Fe3+除去,物质A为Fe。(3)HCO能电离出H+和CO,Fe2+与CO结合形成难溶的FeCO3沉淀,H+与另一分子HCO反应生成CO2和H2O,故反应的离子方程式为Fe2++2HCO===FeCO3↓+CO2↑+H2O。(4)常温下FeCO3饱和溶液浓度为4.5×10-6 mol·L-1,则Ksp(FeCO3)=4.5×10-6×4.5×10-6≈2.0×10-11。当反应后的溶液中c(Fe2+)=2×10-6 mol·L-1时,c(CO)= mol·L-1=1.0×10-5 mol·L-1。
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第50讲 无机化工流程图(原卷版)
学习目标
1.培养从试题提供的新信息中准确地提取实质性内容,并与已有知识块整合重组为新知识块的能力。
2.培养将实际问题分解,通过运用相关知识,采用分析、综合的方法,解决简单化学问题的能力。
3.培养将分析和解决问题的过程及成果用正确的化学术语及文字、图表、模型、图形等表达并做出解释的能力。
思维导图
(一)工业流程题的结构
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(二)流程图中主要环节的分析
1.核心反应——陌生方程式的书写
关注箭头的指向:箭头指入→反应物,箭头指出→生成物。
(1)氧化还原反应:熟练应用氧化还原规律判断产物,并根据化合价升降相等配平。
(2)非氧化还原反应:结合物质性质和实际反应判断产物。
2.原料的预处理
(1)溶解:通常用酸溶,如用硫酸、盐酸等。
水浸 与水接触发生反应或溶解
浸出 固体加水(酸)溶解得到离子
酸浸 在酸溶液中反应,使可溶性金属离子进入溶液,不溶物通过过滤除去
浸出率 固体溶解后,离子在溶液中的含量的多少
(2)灼烧、焙烧、煅烧:改变结构,使一些物质能溶解,并使一些杂质在高温下氧化、分解。
(3)审题时要“瞻前顾后”,注意物质性质及反应原理的前后联系。
3.常用的控制反应条件的方法
(1)调节溶液的pH。常用于使某些金属离子形成氢氧化物沉淀。调节pH所需的物质一般应满足两点:
①能与H+反应,使溶液pH增大;
②不引入新杂质。
例如:若要除去Cu2+中混有的Fe3+,可加入CuO、CuCO3、Cu(OH)2、Cu2(OH)2CO3等物质来调节溶液的pH,不可加入NaOH溶液、氨水等。
(2)控制温度。根据需要升温或降温,改变反应速率或使平衡向需要的方向移动。
(3)趁热过滤。防止某些物质降温时析出。
(4)冰水洗涤。洗去晶体表面的杂质离子,并减少晶体在洗涤过程中的溶解损耗。
4.常用的分离方法
(1)过滤:分离难溶物和易溶物,根据特殊需要采用趁热过滤或者抽滤等方法。
(2)萃取和分液:利用溶质在互不相溶的溶剂里的溶解度不同提取分离物质,如用CCl4或苯萃取溴水中的溴。
(3)蒸发结晶:提取溶解度随温度变化不大的溶质,如从溶液中提取NaCl。
(4)冷却结晶:提取溶解度随温度变化较大的溶质、易水解的溶质或结晶水合物,如KNO3、FeCl3、CuCl2、CuSO4·5H2O、FeSO4·7H2O等。
(5)蒸馏或分馏:分离沸点不同且互溶的液体混合物,如分离乙醇和甘油。
(6)冷却法:利用气体液化的特点分离气体,如合成氨工业采用冷却法分离平衡混合气体中的氨气。
题组练习
一、条件控制与Ksp的计算
1.(温度控制)辉铜矿石主要含有硫化亚铜(Cu2S)及少量脉石(SiO2)。一种以辉铜矿石为原料制备硝酸铜的工艺流程如图所示:
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(1)“回收S”过程中温度控制在50~60 ℃之间,不宜过高或过低的原因是________________________________________________________________________。
(2)“保温除铁”过程中,加入CuO的目的是____________________________________;
“蒸发浓缩、冷却结晶”过程中,要用HNO3溶液调节溶液的pH,其理由是_______________。
2.(酸碱度控制——调pH)利用某钴矿石(主要成分为Co2O3)制取Co(OH)2粗品及其他工业产品的工艺流程如图1所示。
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已知:浸出液中含有的阳离子主要有H+、Cu2+、Co2+、Fe2+、Mg2+。
回答下列问题:
(1)钴矿石浸出时加入Na2SO3的目的为________________________________。
(2)溶液中lg c(X)(X表示Fe3+、Cu2+、Fe2+、Co2+、Mg2+、Ca2+)与pH的变化关系如图2所示(离子浓度小于10-5 mol·L-1时可认为已除尽),在萃取余液中通入空气的目的是_______________________________________________,用熟石灰调pH至3.2,过滤1所得滤渣的主要成分为________,萃取和反萃取的目的是________________________________________________。
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(3)用氧化镁调滤液1的pH为9.1时,得到的氢氧化钴粗品中含有的主要杂质为____________,多次洗涤可提高粗产品中钴含量。“过滤2”后所得滤液直接排放会造成水体污染,须进行处理,用熟石灰调节pH使c(Mg2+)≤10-5 mol·L-1,则Ksp[Mg(OH)2]=________。
3.(调pH与Ksp计算)某废钒渣(主要成分为V2O3,含有少量Al2O3、CaO)为原料生产V2O5的工艺流程如图:
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已知:钒酸(H3VO4)是强酸,NH4VO3难溶于水;+5价钒在溶液中的主要存在形式与溶液pH的关系如表:
pH 4~6 6~8 8~10 10~12
主要离子 VO VO V2O VO
(1)向钒渣中加入生石灰焙烧,将V2O3转化为Ca(VO3)2的化学方程式为___________________。
(2)已知Ca(VO3)2难溶于水,可溶于盐酸。若“酸浸”时溶液的pH=4,则Ca(VO3)2溶于盐酸的离子方程式为______________________________________________________。
(3)已知加入石灰乳后生成Ca3(VO4)2沉淀,则加入石灰乳的作用是______________________。
(4)反应Ca3(VO4)2(s)+3CO(aq)??2VO(aq)+3CaCO3(s)的平衡常数为____________(用含m、n的代数式表示),已知:Ksp(CaCO3)=m,Ksp[Ca3(VO4)2]=n。
(5)沉钒2过程中加入氯化铵溶液,控制溶液的pH=7.5,当pH>8时,NH4VO3的产量明显降低,原因是___________________________________________________________。
二、化工流程分析滤液、滤渣成分的确定
4.(2022·湖南岳阳模拟)锰常用于制造合金锰钢。某化工厂以软锰矿(主要成分是MnO2,含有SiO2、Fe2O3、CaO等少量杂质)为主要原料制取金属锰的工艺流程如图1所示。
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(1)“浸锰”步骤中往往有副产物MnS2O6生成,温度对“浸锰”反应的影响如图2所示。为减少MnS2O6的生成,“浸锰”的适宜温度是________,“滤渣 Ⅰ”的成分是____________(填化学式)。该步骤中可以再加入MnSO4以促进“滤渣 Ⅰ”析出,结合平衡移动原理分析其原因:_____________________________________________。
(2)“滤液 Ⅰ”中需要先加入MnO2充分反应后再调pH,写出加入MnO2时发生反应的离子方程式:________________________________________________________________________。
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(3)“滤液 Ⅱ”中加入MnF2的目的是除去溶液中的Ca2+,已知25 ℃时,Ksp(CaF2)=3.2×10-11,则常温下CaF2在纯水中的溶解度为________g。
5.以硫酸渣(含Fe2O3、SiO2等)为原料制备铁黄(FeOOH)的一种工艺流程如图:
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(1)“酸溶”中加快溶解的方法为________________(任意写出一种)。
(2)“还原”过程中的离子方程式为______________________________________。
(3)写出“滤渣”中主要成分的化学式:_____________________________________________。
(4)①“沉铁”过程中生成Fe(OH)2的化学方程式为___________________________________。
②若用CaCO3“沉铁”,则生成FeCO3沉淀。当反应完成时,溶液中=____________。[已知Ksp(CaCO3)=2.8×10-9,Ksp(FeCO3)=2×10-11]
(5)“氧化”时,用NaNO2浓溶液代替空气氧化Fe(OH)2浆液,能缩短氧化时间,但缺点是____________________。
6.钪及其化合物具有许多优良的性能,在宇航、电子、超导等方面有着广泛的应用。从钛白工业废酸(含钪、钛、铁、锰等离子)中提取氧化钪(Sc2O3)的一种流程如图:
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回答下列问题:
(1)洗涤“油相”可除去大量的钛离子。洗涤水是用93%的硫酸、27.5%的双氧水和水按一定比例混合而成。混合的实验操作是__________________________________________。
(2)先加入氨水调节pH=3,过滤,滤渣主要成分是____________;再向滤液中加入氨水调节pH=6,滤液中Sc3+的浓度为__________。(已知:25 ℃时,Ksp[Mn(OH)2]=1.9×10-13,Ksp[Fe(OH)3]=2.6×10-39,Ksp[Sc(OH)3]=9.0×10-31)
(3)用草酸“沉钪”。25 ℃时pH=2的草酸溶液中 =____________(保留两位有效数字)。写出“沉钪”得到草酸钪的离子方程式:____________________________________。[已知:25 ℃时,Ka1(H2C2O4)=5.9×10-2,Ka2(H2C2O4)=6.4×10-5]
高考真题
1.(2023·重庆)是一种用途广泛的磁性材料,以为原料制备并获得副产物水合物的工艺如下。
时各物质溶度积见下表:
物质
溶度积
回答下列问题:
(1)中元素的化合价是和 。的核外电子排布式为 。
(2)反应釜1中的反应需在隔绝空气条件下进行,其原因是 。
(3)反应釜2中,加入和分散剂的同时通入空气。
①反应的离子方程式为 。
②为加快反应速率,可采取的措施有 。(写出两项即可)。
(4)①反应釜3中,时,浓度为,理论上不超过 。
②称取水合物,加水溶解,加入过量,将所得沉淀过滤洗涤后,溶于热的稀硫酸中,用标准溶液滴定,消耗。滴定达到终点的现象为 ,该副产物中的质量分数为 。
2.(2023·海南)铍的氧化物广泛应用于原子能、航天、电子、陶瓷等领域,是重要的战略物资。利用绿柱石(主要化学成分为(,还含有一定量的FeO和)生产BeO的一种工艺流程如下。
回答问题:
(1)中Be的化合价为 。
(2)粉碎的目的是 ;残渣主要成分是 (填化学式)。
(3)该流程中能循环使用的物质是 (填化学式)。
(4)无水可用作聚合反应的催化剂。BeO、与足量C在600~800℃制备的化学方程式为 。
(5)沉铍时,将pH从8.0提高到8.5,则铍的损失降低至原来的 %。
3.(2023·广东)均是重要的战略性金属。从处理后的矿石硝酸浸取液(含)中,利用氨浸工艺可提取,并获得高附加值化工产品。工艺流程如下:
已知:氨性溶液由、和配制。常温下,与形成可溶于水的配离子:;易被空气氧化为;部分氢氧化物的如下表。
氢氧化物
回答下列问题:
(1)活性可与水反应,化学方程式为 。
(2)常温下,的氨性溶液中, (填“>”“<”或“=”)。
(3)“氨浸”时,由转化为的离子方程式为 。
(4)会使滤泥中的一种胶状物质转化为疏松分布的棒状颗粒物。滤渣的X射线衍射图谱中,出现了的明锐衍射峰。
①属于 (填“晶体”或“非晶体”)。
②提高了的浸取速率,其原因是 。
(5)①“析晶”过程中通入的酸性气体A为 。
②由可制备晶体,其立方晶胞如图。与O最小间距大于与O最小间距,x、y为整数,则在晶胞中的位置为 ;晶体中一个周围与其最近的O的个数为 。
(6)①“结晶纯化”过程中,没有引入新物质。晶体A含6个结晶水,则所得溶液中与的比值,理论上最高为 。
②“热解”对于从矿石提取工艺的意义,在于可重复利用和 (填化学式)。
4.(2023·山东)盐湖卤水(主要含、和硼酸根等)是锂盐的重要来源。一种以高镁卤水为原料经两段除镁制备的工艺流程如下:

已知:常温下,。相关化合物的溶解度与温度的关系如图所示。
回答下列问题:
(1)含硼固体中的在水中存在平衡:(常温下,);与溶液反应可制备硼砂。常温下,在硼砂溶液中,水解生成等物质的量浓度的和,该水解反应的离子方程式为 ,该溶液 。
(2)滤渣Ⅰ的主要成分是 (填化学式);精制Ⅰ后溶液中的浓度为,则常温下精制Ⅱ过程中浓度应控制在 以下。若脱硼后直接进行精制Ⅰ,除无法回收外,还将增加 的用量(填化学式)。
(3)精制Ⅱ的目的是 ;进行操作时应选择的试剂是 ,若不进行该操作而直接浓缩,将导致 。
5.(2023·湖北)是生产多晶硅的副产物。利用对废弃的锂电池正极材料进行氯化处理以回收Li、Co等金属,工艺路线如下:
回答下列问题:
(1)Co位于元素周期表第 周期,第 族。
(2)烧渣是LiCl、和的混合物,“500℃焙烧”后剩余的应先除去,否则水浸时会产生大量烟雾,用化学方程式表示其原因 。
(3)鉴别洗净的“滤饼3”和固体常用方法的名称是 。
(4)已知,若“沉钴过滤”的pH控制为10.0,则溶液中浓度为 。“850℃煅烧”时的化学方程式为 。
(5)导致比易水解的因素有 (填标号)。
a.Si-Cl键极性更大 b.Si的原子半径更大
c.Si-Cl键键能更大 d.Si有更多的价层轨道
6.(2023·辽宁)某工厂采用如下工艺处理镍钴矿硫酸浸取液(含和)。实现镍、钴、镁元素的回收。
已知:
物质
回答下列问题:
(1)用硫酸浸取镍钴矿时,提高浸取速率的方法为 (答出一条即可)。
(2)“氧化”中,混合气在金属离子的催化作用下产生具有强氧化性的过一硫酸,中过氧键的数目为 。
(3)“氧化”中,用石灰乳调节,被氧化为,该反应的离子方程式为
(的电离第一步完全,第二步微弱);滤渣的成分为、 (填化学式)。
(4)“氧化”中保持空气通入速率不变,(Ⅱ)氧化率与时间的关系如下。体积分数为 时,(Ⅱ)氧化速率最大;继续增大体积分数时,(Ⅱ)氧化速率减小的原因是 。
(5)“沉钴镍”中得到的(Ⅱ)在空气中可被氧化成,该反应的化学方程式为 。
(6)“沉镁”中为使沉淀完全,需控制不低于 (精确至0.1)。
7.(2023·全国乙卷)LiMn2O4作为一种新型锂电池正极材料受到广泛关注。由菱锰矿(MnCO3,含有少量Si、Fe、Ni、Al等元素)制备LiMn2O4的流程如下:

已知:Ksp[Fe(OH)3]=2.8×10-39,Ksp[Al(OH)3]=1.3×10-33,Ksp[Ni(OH)2]=5.5×10-16。
回答下列问题:
(1)硫酸溶矿主要反应的化学方程式为 。为提高溶矿速率,可采取的措施 (举1例)。
(2)加入少量MnO2的作用是 。不宜使用H2O2替代MnO2,原因是 。
(3)溶矿反应完成后,反应器中溶液pH=4,此时c(Fe3+)= mol·L-1;用石灰乳调节至pH≈7,除去的金属离子是 。
(4)加入少量BaS溶液除去Ni2+,生成的沉淀有 。
(5)在电解槽中,发生电解反应的离子方程式为 。随着电解反应进行,为保持电解液成分稳定,应不断 。电解废液可在反应器中循环利用。
(6)煅烧窑中,生成LiMn2O4反应的化学方程式是 。
8.(2023·全国新课标)铬和钒具有广泛用途。铬钒渣中铬和钒以低价态含氧酸盐形式存在,主要杂质为铁、铝、硅、磷等的化合物,从铬钒渣中分离提取铬和钒的一种流程如下图所示:
已知:最高价铬酸根在酸性介质中以Cr2O存在,在碱性介质中以CrO存在。
回答下列问题:
(1)煅烧过程中,钒和铬被氧化为相应的最高价含氧酸盐,其中含铬化合物主要为 (填化学式)。
(2)水浸渣中主要有SiO2和 。
(3)“沉淀”步骤调pH到弱碱性,主要除去的杂质是 。
(4)“除硅磷”步骤中,使硅、磷分别以MgSiO3和MgNH4PO4的形式沉淀,该步需要控制溶液的pH≈9以达到最好的除杂效果,若pH<9时,会导致 ;pH>9时,会导致 。
(5)“分离钒”步骤中,将溶液pH调到1.8左右得到V2O5沉淀,V2O5在pH<1时,溶解为VO或VO3+在碱性条件下,溶解为VO或VO,上述性质说明V2O5具有 (填标号)。
A.酸性 B.碱性 C.两性
(6)“还原”步骤中加入焦亚硫酸钠(Na2S2O5)溶液,反应的离子方程式为 。
9.(2023·全国甲卷)是一种压电材料。以为原料,采用下列路线可制备粉状。
回答下列问题:
(1)“焙烧”步骤中碳粉的主要作用是 。
(2)“焙烧”后固体产物有、易溶于水的和微溶于水的。“浸取”时主要反应的离子方程式为 。
(3)“酸化”步骤应选用的酸是 (填标号)。
a.稀硫酸 b.浓硫酸 c.盐酸 d.磷酸
(4)如果焙烧后的产物直接用酸浸取,是否可行? ,其原因是 。
(5)“沉淀”步骤中生成的化学方程式为 。
(6)“热分解”生成粉状钛酸钡,产生的 。
巩固练习
1.(2022·辽宁,16)某工厂采用辉铋矿(主要成分为Bi2S3,含有FeS2、SiO2杂质)与软锰矿(主要成分为MnO2)联合焙烧法制备BiOCl和MnSO4,工艺流程如下:
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已知:①焙烧时过量的MnO2分解为Mn2O3,FeS2转变为Fe2O3;
②金属活动性:Fe>(H)>Bi>Cu;
③相关金属离子形成氢氧化物的pH范围如下:
开始沉淀pH 完全沉淀pH
Fe2+ 6.5 8.3
Fe3+ 1.6 2.8
Mn2+ 8.1 10.1
回答下列问题:
(1)为提高焙烧效率,可采取的措施为_________________________。
a.进一步粉碎矿石
b.鼓入适当过量的空气
c.降低焙烧温度
(2)Bi2S3在空气中单独焙烧生成Bi2O3,反应的化学方程式为______________________。
(3)“酸浸”中过量浓盐酸的作用为:①充分浸出Bi3+和Mn2+;②________________________________________________________________________。
(4)滤渣的主要成分为________________(填化学式)。
(5)生成气体A的离子方程式为____________________________________________。
(6)加入金属Bi的目的是_______________________________________________。
2.(2022·全国乙卷,26)废旧铅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。
INCLUDEPICTURE "E:\\张春兰\\2023\\大一轮\\化学\\化学 人教版 新教材 (辽鄂京津粤渝皖黑吉)\\X9-157.TIF" \* MERGEFORMAT INCLUDEPICTURE "E:\\张春兰\\2023\\大一轮\\化学\\化学 人教版 新教材 (辽鄂京津粤渝皖黑吉)\\X9-157.TIF" \* MERGEFORMATINET INCLUDEPICTURE "E:\\张春兰\\2023\\大一轮\\化学\\化学 人教版 新教材 (辽鄂京津粤渝皖黑吉)\\X9-157.TIF" \* MERGEFORMATINET INCLUDEPICTURE "E:\\张春兰\\2023\\大一轮\\化学\\化学 人教版 新教材 (辽鄂京津粤渝皖黑吉)\\教师word\\X9-157.TIF" \* MERGEFORMATINET INCLUDEPICTURE "E:\\张春兰\\2023\\大一轮\\化学\\化学 人教版 新教材 (辽鄂京津粤渝皖黑吉)\\教师word\\X9-157.TIF" \* MERGEFORMATINET INCLUDEPICTURE "F:\\BaiduNetdiskDownload\\教学资料\\2024版化学步步高一轮复习新教材人教版通用版 【Word讲义】\\【配套Word版文档】第七章~第十一章\\【配套Word版文档】第七章~第十一章\\X9-157.TIF" \* MERGEFORMATINET
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 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__________。
3.(2022·山东滕州二中模拟)富硼渣中含有镁硼酸盐(2MgO·B2O3)、镁硅酸盐(2MgO·SiO2)及少量Al2O3、FeO等杂质。由富硼渣湿法制备硫酸镁晶体和硼酸(H3BO3)晶体的一种工艺流程如下:
INCLUDEPICTURE "E:\\张春兰\\2023\\大一轮\\化学\\化学 人教版 新教材 (辽鄂京津粤渝皖黑吉)\\X9-158.TIF" \* MERGEFORMAT INCLUDEPICTURE "E:\\张春兰\\2023\\大一轮\\化学\\化学 人教版 新教材 (辽鄂京津粤渝皖黑吉)\\X9-158.TIF" \* MERGEFORMATINET INCLUDEPICTURE "E:\\张春兰\\2023\\大一轮\\化学\\化学 人教版 新教材 (辽鄂京津粤渝皖黑吉)\\X9-158.TIF" \* MERGEFORMATINET INCLUDEPICTURE "E:\\张春兰\\2023\\大一轮\\化学\\化学 人教版 新教材 (辽鄂京津粤渝皖黑吉)\\教师word\\X9-158.TIF" \* MERGEFORMATINET INCLUDEPICTURE "E:\\张春兰\\2023\\大一轮\\化学\\化学 人教版 新教材 (辽鄂京津粤渝皖黑吉)\\教师word\\X9-158.TIF" \* MERGEFORMATINET INCLUDEPICTURE "F:\\BaiduNetdiskDownload\\教学资料\\2024版化学步步高一轮复习新教材人教版通用版 【Word讲义】\\【配套Word版文档】第七章~第十一章\\【配套Word版文档】第七章~第十一章\\X9-158.TIF" \* MERGEFORMATINET
已知:生成氢氧化物沉淀的pH(金属离子的起始浓度为0.1 mol·L-1)
Fe(OH)3 Al(OH)3 Fe(OH)2 Mg(OH)2
开始沉淀时 1.9 3.4 7.0 9.1
完全沉淀时 3.2 4.7 9.0 11.1
(1)酸浸时发生反应:2MgO·SiO2+2H2SO4===2MgSO4+SiO2+2H2O,2MgO·B2O3+2H2SO4+H2O===2H3BO3+2MgSO4。
①上述反应体现出酸性强弱:H2SO4__________(填“>”或“<”)H3BO3。
②已知硼酸与过量NaOH溶液发生的中和反应为H3BO3+OH-===B(OH)。下列关于硼酸的说法正确的是________(填字母)。
A.硼酸是一元酸
B.向NaHCO3固体中滴加饱和硼酸溶液,有气泡产生
C.硼酸的电离方程式可表示为H3BO3+H2O??B(OH)+H+
(2)检验褐色浸出液中的杂质离子:取少量浸出液,________________(填操作和现象),证明溶液中含有Fe2+。
(3)除去浸出液中的杂质离子:用MgO调节溶液的pH至____________以上,使杂质离子转化为__________________(填化学式)沉淀,过滤。
(4)获取晶体:ⅰ.浓缩滤液,使MgSO4和H3BO3接近饱和;ⅱ.控制温度使两种晶体分别从溶液中结晶。结合如图溶解度曲线,简述ⅱ的方法:将浓缩液加入到高压釜中,升温结晶得到____________晶体,分离后,再将母液降温结晶,分离得到________________晶体。
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4.(2022·南京模拟)钛是一种重要的金属,以钛铁矿[主要成分为钛酸亚铁(FeTiO3),还含有少量Fe2O3]为原料制备钛的工艺流程如图所示。
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(1)“溶浸”过程中生成了TiOSO4,其中Ti的化合价为____________,“溶浸”过程发生的主要反应的化学方程式为_________________________________________________。
(2)物质A为单质,化学式为__________,“一系列操作”为蒸发浓缩、________和过滤。
(3)将少量FeSO4·7H2O溶于水,加入一定量的NaHCO3溶液,可制得FeCO3,写出反应的离子方程式为_______________________________________________。
(4)若反应后的溶液中c(Fe2+)=2.0×10-6 mol·L-1,则溶液中c(CO)=__________ mol·L-1(已知:常温下FeCO3饱和溶液浓度为4.5×10-6 mol·L-1)。
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