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[热点题空]　第3练　化工流程中图表分析与计算
题组一　有关平衡常数的计算
1.(15分)[2024·新课标卷，27(2)(4)]钴及其化合物在制造合金、磁性材料、催化剂及陶瓷釉等方面有着广泛应用。一种从湿法炼锌产生的废渣(主要含Co、Zn、Pb、Fe的单质或氧化物)中富集回收得到含锰高钴成品的工艺如下：
已知溶液中相关离子开始沉淀和沉淀完全(c≤1.0×10-5 mol·L-1)时的pH：
Fe3+ Fe2+ Co3+ Co2+ Zn2+
开始沉淀的pH 1.5 6.9 — 7.4 6.2
沉淀完全的pH 2.8 8.4 1.1 9.4 8.2
回答下列问题：
(2)“过滤1”后的溶液中加入MnO2的作用是　　　　　　　　　　　　。取少量反应后的溶液，加入化学试剂　　　　　　　检验　　　　　　　，若出现蓝色沉淀，需补加MnO2。
(4)“除钴液”中主要的盐有　　　　　　　(写化学式)，残留的Co3+浓度为　　　　　　　 mol·L-1。
2.(16分)(2024·湖南，16)铜阳极泥(含有Au、Ag2Se、Cu2Se、PbSO4等)是一种含贵金属的可再生资源，回收贵金属的化工流程如下：
已知：①当某离子的浓度低于1.0×10-5mol·L-1时，可忽略该离子的存在；
②AgCl(s)+Cl-(aq)[AgCl2]-(aq)　K=2.0×10-5；
③Na2SO3易从溶液中结晶析出；
④不同温度下Na2SO3的溶解度如下：
温度/℃ 0 20 40 60 80
溶解度/g 14.4 26.1 37.4 33.2 29.0
回答下列问题：
(1)Cu属于　　　　　　　区元素，其基态原子的价电子排布式为　　　　。
(2)“滤液1”中含有Cu2+和H2SeO3，“氧化酸浸”时Cu2Se反应的离子方程式为　　　　　　　。
(3)“氧化酸浸”和“除金”工序均需加入一定量的NaCl：
①在“氧化酸浸”工序中，加入适量NaCl的原因是　　　　。
②在“除金”工序溶液中，Cl-浓度不能超过　　　　　　　 mol·L-1。
(4)在“银转化”体系中，[Ag(SO3)2]3-和[Ag(SO3)3]5-浓度之和为0.075 mol·L-1，两种离子分布分数δ[δ()=]随浓度的变化关系如图所示，若浓度为1.0 mol·L-1，则[Ag(SO3)3]5-的浓度为　　　　　 mol·L-1。
(5)滤液4中溶质主要成分为　　　(填化学式)；在连续生产的模式下，“银转化”和“银还原”工序需在40 ℃左右进行，若反应温度过高，将难以实现连续生产，原因是　　　　　　　。
3.(14分)钪是一种稀土金属元素，在国防、航天、核能等领域具有重要应用。工业上利用固体废料“赤泥”(含FeO、Fe2O3、SiO2、Sc2O3、TiO2等)回收Sc2O3的工艺流程如图。
已知：TiO2难溶于盐酸；Ksp[Fe(OH)3]=1.0×10-38。
回答下列问题：
(1)为提高“酸浸”速率，对“赤泥”的处理方式为　　　　；滤渣Ⅰ的主要成分是　　　　　　　　(填化学式)。
(2)“氧化”时加入足量H2O2的目的是　　　　；
氧化后溶液中Fe3+浓度为0.001 mol·L-1，常温下“调pH”时，若控制pH=3，则Fe3+的去除率为　　　(忽略调pH前后溶液的体积变化)。
(3)已知25 ℃时，Kh1(C2)=a，Kh2(C2)=b，Ksp[Sc2(C2O4)3]=c。“沉钪”时，发生反应：2Sc3++3H2C2O4Sc2(C2O4)3↓+6H+，该反应的平衡常数K=　　　　(用含a、b、c的代数式表示)。
(4)Sc2(C2O4)3·6H2O在空气中加热至550 ℃时生成Sc2O3、CO2和H2O，写出反应的化学方程式：　　。
4.(7分)(2024·哈尔滨模拟)高纯活性氧化锌可用于光催化、光电极、彩色显影等领域。以工业级氧化锌(含Fe2+、Mn2+、Cu2+、Ni2+、Cd2+等)为原料，用硫酸浸出法生产高纯活性氧化锌的工艺流程如下：
已知：Ksp=4.0×10-38，H2SO4浸出液中，c(Fe2+)=5.04 mg·L-1、c(Mn2+)=1.65 mg·L-1。
(1)若要除尽1 m3上述浸出液中的Fe2+和Mn2+，需加入　　　　　 g KMnO4。
(2)加入KMnO4溶液反应一段时间后，溶液中c(Fe3+)=0.56 mg·L-1，若溶液pH=3，则此时Fe3+　　　　(填“能”或“不能”)生成沉淀。
5.(15分)(2024·深圳统考二模)一种从工业锌置换渣(主要含ZnSO4、ZnFe2O4、PbSO4、GeO2、SiO2等)中回收锗、铅的工艺流程如图：
已知：GeO2能溶于强酸的浓溶液或强碱溶液；PbCl2可溶于热盐酸中：PbCl2+2Cl-；常温下，Ksp(PbSO4)=1.6×10-8，Ksp(PbCl2)=1.2×10-5。
(1)“还原浸出”时，SO2的存在可促进ZnFe2O4浸出。该反应中氧化剂与还原剂的物质的量之比为　　　　　　　　　。
(2)“90 ℃酸浸”所用盐酸的浓度不宜过大或过小，浓度不宜过大的主要原因是　　　　　　　。
(3)“碱溶”时，GeO2发生反应的离子方程式为　　　　　　　　　　　　　。
(4)“降温析铅”过程中，体系温度冷却至常温，且c(Cl-)=2.0 mol·L-1。为防止PbCl2中混有PbSO4杂质，应控制溶液中c()≤　　　　　 mol·L-1(结果保留两位有效数字)。
(5)“转化”的意义在于可重复利用　　　　　　(填物质名称)。
题组二　有关化工流程题中的图像分析
6.(15分)废旧钴酸锂电池的正极材料(在铝箔上涂覆活性物质LiCoO2，且外面包裹隔膜PP/PE)中回收钴、锂的工艺流程如下：
已知：①当反应的平衡常数K>105时，可以认为反应进行完全；
②Ksp(CoC2O4)=10-8.48，草酸的电离常数Ka1=5.6×10-2、Ka2=1.5×10-4。
(1)“沉钴”一般加入草酸铵溶液，为了使沉淀反应完全，　　　　(填“能”或“否”)用草酸溶液代替草酸铵溶液，写出计算过程：　　　　　　　　　　　。
(2)根据图1碳酸锂的溶解度曲线分析，实验室模拟“沉锂”中获得Li2CO3固体的操作主要包括　　　　、　　　　、洗涤、干燥等步骤。
为研究Na2CO3的投加量对Li2CO3结晶的影响，固定其他条件不变进行实验，结果如图2。为了既保证碳酸锂有较高的产率和纯度，又降低生产的成本，选择碳酸钠的投加量应为　　　%。
7.(12分)(2024·北京门头沟模拟)一种高硫锰矿的主要成分为MnCO3，含有SiO2、FeCO3、MnS、FeS、CuS、NiS等杂质，其中SiO2、FeCO3含量较大。以该高硫锰矿为原料制备硫酸锰，流程示意图如图所示。
已知：①金属硫化物的溶度积常数如下表。
金属硫化物 CuS NiS MnS FeS
Ksp 6.3×10-36 1.0×10-24 2.5×10-10 6.3×10-18
②金属离子的lg c(M)与溶液pH的关系如图所示。
(1)在预处理阶段，将高硫锰矿粉碎的目的是　　　　　　　　　　　　　　。
(2)若未经脱硫直接酸浸，会产生的污染物是　　　　。
(3)酸浸时主要含锰组分发生反应的离子方程式为　　　　；加入MnO2的作用是　　　　　　　(用离子方程式表示)。
(4)调溶液pH到5左右，滤渣2的主要成分是　　　　。
(5)由图像可知，从“操作”所得溶液中得到MnSO4·H2O晶体需进行的操作是　　　、洗涤、干燥。
8.(6分)(2024·安徽1月适应性测试)钼(Mo)及其化合物广泛地应用于医疗卫生、国防等领域。某镍钼矿中的镍和钼以NiS和MoS2形式存在，从镍钼矿中分离钼，并得到Na2SO4的一种工艺流程如下：
回答下列问题：
(1)Na2CO3用量对钼浸出率和浸取液中C浓度的影响如图1所示，分析实际生产中选择Na2CO3用量为理论用量1.2倍的原因：　　　　　　　。
(2)Na2MoO4、Na2SO4的溶解度曲线如图2所示，为充分分离Na2SO4，工艺流程中的“操作X”应为__________(填标号)。
A.蒸发结晶 B.低温结晶
C.蒸馏 D.萃取
答案精析
1.(2)将溶液中的Fe2+氧化为Fe3+，以便在后续调pH时除去Fe元素　K3[Fe(CN)6]溶液　Fe2+　(4)ZnSO4、K2SO4　10-16.7
解析　 由题中信息可知，用硫酸处理含有Co、Zn、Pb、Fe的单质或氧化物的废渣，得到含有Co2+、Zn2+、Fe2+、Fe3+、等离子的溶液，Pb的单质或氧化物与硫酸反应生成难溶的PbSO4，则“滤渣1”为PbSO4；向滤液中加入MnO2将Fe2+氧化为Fe3+，MnO2被还原为Mn2+，加入ZnO调节pH=4，Fe3+完全转化为Fe(OH)3，“滤渣2”的主要成分为Fe(OH)3，滤液中的金属离子主要是Co2+、Zn2+和Mn2+；最后“氧化沉钴”，加入强氧化剂KMnO4，将溶液中Co2+氧化为Co3+，在pH=5时Co3+形成Co(OH)3沉淀，而KMnO4则被还原为MnO2，KMnO4还会与溶液中的Mn2+发生归中反应生成MnO2，得到Co(OH)3和MnO2的混合物，“除钴液”主要含有ZnSO4、K2SO4，据此解答。
(2)酸浸液中含有Co2+、Zn2+、Fe2+、Fe3+、等离子。由题表中数据可知，当Fe3+完全沉淀时，Co2+未开始沉淀，而当Fe2+完全沉淀时，有一部分Co2+沉淀，为了除去溶液中的Fe元素且Co2+不沉淀，应先将Fe2+氧化为Fe3+，然后调节溶液的pH使Fe3+全部转变为Fe(OH)3沉淀而除去，所以MnO2的作用是将Fe2+氧化为Fe3+，以便在后续调pH时除去Fe元素。常用K3[Fe(CN)6]溶液检验Fe2+，若生成蓝色沉淀，则说明溶液中仍存在Fe2+，需补加MnO2。(4)整个过程中，Zn2+未除，加入KMnO4“氧化沉钴”时引入了K+，而阴离子是在酸浸时引入的，因此除钴液中主要的盐有ZnSO4和K2SO4。当溶液pH=1.1时，c(H+)=10 -1.1 mol·L-1，Co3+恰好完全沉淀，此时溶液中c(Co3+)=1.0×10-5 mol·L-1，则c(OH-)==10-12.9 mol·L-1，则Ksp[Co(OH)3]=1.0×10-5×=10-43.7。“除钴液”的pH=5，即c(H+)=10-5 mol·L-1，则c(OH-)=10-9mol·L-1，此时溶液中c(Co3+)== mol·L-1=10-16.7 mol·L-1。
2.(1)ds　3d104s1　(2)Cu2Se+4H2O2+4H+===2Cu2++H2SeO3+5H2O　(3)①使银元素转化为AgCl沉淀　②0.5
(4)0.05　(5)Na2SO3　高于40 ℃后，Na2SO3的溶解度下降，“银转化”和“银还原”的效率降低，难以实现连续生产
解析　铜阳极泥(含有Au、Ag2Se、Cu2Se、PbSO4等)加入H2O2、H2SO4、NaCl氧化酸浸，由题中信息可知，滤液1中含有和H2SeO3，滤渣1中含有Au、AgCl、PbSO4；滤渣1中加入NaClO3、H2SO4、NaCl，将Au转化为Na[AuCl4]除去，滤液2中含有Na[AuCl4]，滤渣2中含有AgCl、PbSO4；在滤渣2中加入Na2SO3，进行银转化，过滤除去PbSO4，滤液3中加入Na2S2O4，将Ag元素还原为Ag单质，Na2S2O4转化为Na2SO3，滤液4中溶质主要为Na2SO3，可继续进行银转化过程。
(1)Cu的原子序数为29，位于第四周期第ⅠB族，属于ds区元素，其基态原子的价电子排布式为3d104s1。(2)滤液1中含有和H2SeO3，氧化酸浸时Cu2Se与H2O2、H2SO4发生氧化还原反应生成CuSO4、H2SeO3和H2O，反应的离子方程式为Cu2Se+4H2O2+4H+===2+H2SeO3+5H2O。(3)①在“氧化酸浸”工序中，加入适量NaCl的原因是使银元素转化为AgCl沉淀。②由题目可知AgCl(s)+Cl-(aq)[AgCl2]-(aq)，在“除金”工序溶液中，若Cl-加入过多，AgCl则会转化为[AgCl2]-，当某离子的浓度低于1.0×10-5 mol·L-1时，可忽略该离子的存在，为了不让AgCl发生转化，则令c([AgCl2]-)=1.0×10-5 mol·L-1，由K==2.0×10-5，可得c(Cl-)=0.5 mol·L-1，即Cl-浓度不能超过0.5 mol·L-1。(4)在“银转化”体系中，[Ag(SO3)2]3-和[Ag(SO3)3]5-浓度之和为0.075 mol·L-1，溶液中存在平衡关系：[Ag(SO3)2]3-+S[Ag(SO3)3]5-，当c(S)=0.5 mol·L-1时，此时c([Ag(SO3)2]3-)=c([Ag(SO3)3]5-)，则K===2，当)=1 mol·L-1时，K===2，解得c([Ag(SO3)3]5-)=0.05 mol·L-1。
3.(1)将“赤泥”粉碎　SiO2、TiO2
(2)将Fe2+氧化为Fe3+，便于后续调节pH以除去Fe3+　99%　(3)
(4)2Sc2(C2O4)3·6H2O+3O22Sc2O3+12CO2+12H2O
解析　“赤泥”含有FeO、Fe2O3、SiO2、Sc2O3、TiO2等，用盐酸酸浸时，SiO2、TiO2难溶于盐酸，FeO、Fe2O3、Sc2O3与盐酸反应生成 Fe2+、Fe3+、Sc3+，过滤的滤渣Ⅰ的主要成分为SiO2、TiO2，滤液中加入H2O2将Fe2+氧化为Fe3+，便于后续加氨水调节pH沉淀铁离子，过滤得滤渣Ⅱ为Fe(OH)3，向滤液中加入草酸，得到草酸钪晶体，过滤、洗涤、干燥后，在空气中加热可得Sc2O3固体。(2)由分析可知，氧化时，加入H2O2将Fe2+氧化为Fe3+，便于后续调节pH以除去Fe3+；当pH=3时，溶液中c(OH-)=10-11 mol·L-1，此时c(Fe3+)== mol·L-1=1.0×10-5 mol·L-1，则Fe3+的去除率为×100%=99%。(3)反应2Sc3++3H2C2O4Sc2(C2O4)3↓+6H+的平衡常数K====。(4)Sc2(C2O4)3·6H2O在空气中加热至550 ℃时生成Sc2O3、CO2和H2O，草酸根被氧化为二氧化碳，说明氧气参与反应。
4.(1)7.9　(2)不能
解析　(1)浸出液中c(Fe2+)=5.04 mg·L-1=5.04 g·m-3、c(Mn2+)=1.65 mg·L-1=1.65 g·m-3，1 m3上述浸出液中，Fe2+的物质的量为=0.09 mol，Mn2+的物质的量=0.03 mol，3Fe2++7H2O===3Fe(OH)3↓+MnO2↓+5H+、+3Mn2++2H2O===5MnO2↓+4H+，可知需要高锰酸钾的物质的量为0.09 mol×+0.03 mol×=0.05 mol，需要高锰酸钾的质量为0.05 mol×158 g·mol-1=7.9 g。
(2)溶液中c(Fe3+)=0.56 mg·L-1=10-5 mol·L-1，若溶液pH=3，pOH=11，则Q=c3(OH-)·c(Fe3+)=10-5×10-11×3=10-385.(1)1∶1　(2)防止GeO2大量溶解，导致锗的产率下降
(3)GeO2+2OH-===+H2O(或GeO2+4OH-===+2H2O)　(4)5.3×10-3　(5)盐酸
解析　工业锌置换渣(主要含ZnSO4、ZnFe2O4、PbSO4、GeO2、SiO2等)通入SO2并加入硫酸还原浸出，生成Zn2+、Fe2+，滤渣1中有PbSO4、GeO2、SiO2，加入盐酸90 ℃酸浸，浸渣2为GeO2、SiO2，加入氢氧化钠溶液碱溶，发生反应：GeO2+2OH-===+H2O(或GeO2+4OH-===+2H2O)，SiO2+2OH-===+H2O，经过沉硅等一系列操作后得到硅，滤液中含有，降温，PbCl2+2Cl-平衡逆向移动，得到PbCl2，滤液1中加入适量CaCl2得到CaSO4，过滤得滤液2，滤液2主要含有H+、Cl-。(1)该反应的化学方程式为SO2+ZnFe2O4+2H2SO4===ZnSO4+2FeSO4+2H2O，氧化剂为ZnFe2O4，还原剂为SO2，氧化剂与还原剂的物质的量之比为1∶1。(4)c(Cl-)=2.0 mol·L-1，Ksp(PbCl2)=c(Pb2+)·c2(Cl-)=1.2×10-5，即c(Pb2+)=3×10-6 mol·L-1，Ksp(PbSO4)=c(Pb2+)·c()=1.6×10-8，c()≈5.3×10-3 mol·L-1，即为防止PbCl2中混有PbSO4杂质，应控制溶液中c()≤5.3×10-3 mol·L-1。(5)滤液1中加入适量CaCl2得到CaSO4，过滤得滤液2，滤液2主要含有H+、Cl-，“转化”的意义在于可重复利用盐酸。
6.(1)否　Co2++H2C2O4CoC2O4↓+2H+ K=，分子、分母同乘c(C2)，可得K==8.4×102.48<105，反应不能进行到底，钴离子沉淀不完全　(2)蒸发浓缩　趁热过滤　110
解析　(2)根据图1的碳酸锂的溶解度曲线可知：温度升高，碳酸锂的溶解度降低，因此实验室模拟“沉锂”中获得Li2CO3固体的操作主要包括蒸发浓缩、趁热过滤、洗涤、干燥等步骤；根据Na2CO3的投加量对Li2CO3结晶的影响，在固定其他条件不变进行实验，利用Na2CO3的投加量对Li2CO3结晶的产率及纯度的影响，为了既保证碳酸锂有较高的产率和纯度，又降低生产的成本，选择碳酸钠的投加量应为110%。
7.(1)增大反应物之间的接触面积，提高反应速率，使反应更加充分　(2)H2S　(3)MnCO3+2H+===Mn2++CO2↑+H2O　MnO2+2Fe2++4H+===Mn2++2Fe3++2H2O　(4)Fe(OH)3　(5)蒸发结晶，保持温度在40 ℃以上趁热过滤
8.(1)若高于1.2倍，会导致净化过程消耗过多的硫酸镁，若低于1.2倍，钼浸出率较低　(2)B
解析　镍钼矿(含NiS、MoS2等)加入碳酸钠并通入空气焙烧，发生反应2MoS2+6Na2CO3+9O22Na2MoO4+6CO2+4Na2SO4，NiS+Na2CO3+2O2NiO+CO2+Na2SO4，加水后，Mo进入溶液中，加入MgSO4除去多余的C，过滤后再通过低温结晶(根据Na2MoO4、Na2SO4的溶解度随温度变化特点确定)将Na2SO4分离出来，溶液经过离子交换萃取等一系列操作后可得(NH4)2MoO4。(共48张PPT)
[热点题空]
专题八　第3练　
化工流程中图表分析与计算
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题组一　有关平衡常数的计算
1.[2024·新课标卷，27(2)(4)]钴及其化合物在制造合金、磁性材料、催化剂及陶瓷釉等方面有着广泛应用。一种从湿法炼锌产生的废渣(主要含Co、Zn、Pb、Fe的单质或氧化物)中富集回收得到含锰高钴成品的工艺如下：
回答下列问题：
(2)“过滤1”后的溶液中加入MnO2的作用是________________________
　　　　　　　　 　　　　。取少量反应后的溶液，加入化学试剂
　　 检验　　，若出现蓝色沉淀，需补加MnO2。
将溶液中的Fe2+氧化为Fe3+，
以便在后续调pH时除去Fe元素
K3[Fe(CN)6]溶液
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已知溶液中相关离子开始沉淀和沉淀完全(c≤1.0×10-5 mol·L-1)时的pH：
Fe3+ Fe2+ Co3+ Co2+ Zn2+
开始沉淀的pH 1.5 6.9 — 7.4 6.2
沉淀完全的pH 2.8 8.4 1.1 9.4 8.2
Fe2+
由题中信息可知，用硫酸处理含有Co、Zn、Pb、Fe的单质或氧化物的废渣，得到含有Co2+、Zn2+、Fe2+、Fe3+Pb的单质或氧化物与硫酸反应生成难溶的PbSO4，则“滤渣1”为PbSO4；向滤液中加入MnO2将Fe2+氧化为Fe3+，MnO2被还原为Mn2+，加入ZnO调节pH=4，Fe3+完全转化为Fe(OH)3，“滤渣2”的主要成分为Fe(OH)3，滤液中的金属离子主要是Co2+、Zn2+和Mn2+；最后“氧化沉钴”，加入强氧化剂KMnO4，将溶液中Co2+氧化为Co3+，在pH=5时Co3+形成Co(OH)3沉淀，而KMnO4则被还原为MnO2，KMnO4还会与溶液中的Mn2+发生归中反应生成MnO2，
得到Co(OH)3和MnO2的混合物，
“除钴液”主要含有ZnSO4、
K2SO4，据此解答。
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酸浸液中含有Co2+、Zn2+、Fe2+、Fe3+
Fe3+完全沉淀时，Co2+未开始沉淀，而当Fe2+完全沉淀时，有一部分Co2+沉淀，为了除去溶液中的Fe元素且Co2+不沉淀，应先将Fe2+氧化为Fe3+，然后调节溶液的pH使Fe3+全部转变为Fe(OH)3沉淀而除去，所以MnO2的作用是将Fe2+氧化为Fe3+，以便在后续调pH时除去Fe元素。常用K3[Fe(CN)6]溶液检验Fe2+，若生成蓝色沉淀，则说明溶液中仍存在Fe2+，需补加MnO2。
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Fe3+ Fe2+ Co3+ Co2+ Zn2+
开始沉淀的pH 1.5 6.9 — 7.4 6.2
沉淀完全的pH 2.8 8.4 1.1 9.4 8.2
(4)“除钴液”中主要的盐有　　　　　　　(写化学式)，残留的Co3+浓度为　　　　 mol·L-1。
ZnSO4、K2SO4
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Fe3+ Fe2+ Co3+ Co2+ Zn2+
开始沉淀的pH 1.5 6.9 — 7.4 6.2
沉淀完全的pH 2.8 8.4 1.1 9.4 8.2
整个过程中，Zn2+未除，加入KMnO4“氧化沉钴”时引入了K+
ZnSO4和K2SO4。当溶液pH=1.1时，c(H+)=10-1.1 mol·L-1，Co3+恰好完全沉淀，此时溶液中c(Co3+)=1.0×10-5 mol·L-1，则c(OH-)==10-12.9 mol·L-1，则Ksp[Co(OH)3]=1.0×10-5×=10-43.7。“除钴液”的pH=5，即c(H+)=10-5 mol·L-1，则c(OH-)=10-9mol·L-1，此时溶液中c(Co3+)=
=mol·L-1=
10-16.7 mol·L-1。
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2.(2024·湖南，16)铜阳极泥(含有Au、Ag2Se、Cu2Se、PbSO4等)是一种含贵金属的可再生资源，回收贵金属的化工流程如下：
已知：①当某离子的浓度低于1.0×10-5mol·L-1时，可忽略该离子的存在；
②AgCl(s)+Cl-(aq) [AgCl2]-(aq)　K=2.0×10-5；
③Na2SO3易从溶液中结晶析出；
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④不同温度下Na2SO3的溶解度如下：
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溶解度/g 14.4 26.1 37.4 33.2 29.0
回答下列问题：
(1)Cu属于　　　区元素，其基态原子的价电子排布式为　　　　。
ds
3d104s1　
铜阳极泥(含有Au、Ag2Se、Cu2Se、PbSO4等)加入H2O2、H2SO4、NaCl氧化酸浸，由题中信息可知，滤液1中含有H2SeO3，滤渣1中含有Au、AgCl、PbSO4；滤渣1中加入NaClO3、H2SO4、NaCl，将Au转化为Na[AuCl4]除去，滤液2中含有Na[AuCl4]，滤渣2中含有AgCl、PbSO4；在滤渣2中加入Na2SO3，进行银转化，过滤除去PbSO4，滤液3中加入Na2S2O4，将Ag元素还原为Ag单质，Na2S2O4转化为Na2SO3，滤液4中溶质主要为Na2SO3，
可继续进行银转化过程。
Cu的原子序数为29，位于第四周
期第ⅠB族，属于ds区元素，其基
态原子的价电子排布式为3d104s1。
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溶解度/g 14.4 26.1 37.4 33.2 29.0
(2)“滤液1”中含有Cu2+和H2SeO3，“氧化酸浸”时Cu2Se反应的离子方程式为　　　　　　 　。
Cu2Se+4H2O2+4H+===2Cu2++H2SeO3+5H2O
滤液1中含有H2SeO3，氧化酸浸时Cu2Se与H2O2、H2SO4发生氧化还原反应生成CuSO4、H2SeO3和H2O，反应的离子方程式为Cu2Se+
4H2O2+4H+===2+H2SeO3+5H2O。
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在“氧化酸浸”工序中，加入适量NaCl的原因是使银元素转化为AgCl沉淀。
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温度/℃ 0 20 40 60 80
溶解度/g 14.4 26.1 37.4 33.2 29.0
(3)“氧化酸浸”和“除金”工序均需加入一定量的NaCl：
①在“氧化酸浸”工序中，加入适量NaCl的原因是__________________
　　　　 。
使银元素转化为
AgCl沉淀
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温度/℃ 0 20 40 60 80
溶解度/g 14.4 26.1 37.4 33.2 29.0
②在“除金”工序溶液中，Cl-浓度不能超过　 　 mol·L-1。
0.5
由题目可知AgCl(s)+Cl-(aq) [AgCl2]-(aq)，在“除金”工序溶液中，若Cl-加入过多，AgCl则会转化为[AgCl2]-，当某离子的浓度低于1.0×
10-5 mol·L-1时，可忽略该离子的存在，为了不让AgCl发生转化，则令c([AgCl2]-)=1.0×10-5 mol·
L-1，由K==2.0×
10-5，可得c(Cl-)=0.5 mol·
L-1，即Cl-浓度不能超过
0.5 mol·L-1。
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(4)在“银转化”体系中，[Ag(SO3)2]3-和[Ag(SO3)3]5-浓度之和为0.075 mol·
L-1，两种离子分布分数δ[δ()
=]随浓
度的变化关系如图所示，若浓度为
1.0 mol·L-1，则[Ag(SO3)3]5-的浓度为
　　　 mol·L-1。
0.05
在“银转化”体系中，[Ag(SO3)2]3-和
[Ag(SO3)3]5-浓度之和为0.075 mol·L-1，
溶液中存在平衡关系：[Ag(SO3)2]3-+
S [Ag(SO3)3]5-，当c(S=
0.5 mol·L-1时，此时c([Ag(SO3)2]3-)=
c([Ag(SO3)3]5-)，则K===2=1 mol·L-1
时，K===2，解得c([Ag(SO3)3]5-)
=0.05 mol·L-1。
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(5)滤液4中溶质主要成分为　 　　(填化学式)；在连续生产的模式下，“银转化”和“银还原”工序需在40 ℃左右进行，若反应温度过高，将难以实现连续生产，原因是_______________________________________
　 　　　　　　。
Na2SO3
高于40 ℃后，Na2SO3的溶解度下降，“银转化”和“银还原”的效率降低，难以实现连续生产
3.钪是一种稀土金属元素，在国防、航天、核能等领域具有重要应用。工业上利用固体废料“赤泥”(含FeO、Fe2O3、SiO2、Sc2O3、TiO2等)回收Sc2O3的工艺流程如图。
已知：TiO2难溶于盐酸；Ksp[Fe(OH)3]=1.0×10-38。
回答下列问题：
(1)为提高“酸浸”速率，对“赤泥”的处理方式为　　 　　；滤渣Ⅰ的主要成分是　　　　　　(填化学式)。
SiO2、TiO2
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将“赤泥”粉碎
(2)“氧化”时加入足量H2O2的目的是______________________________
　　 　　； 氧化后溶液中Fe3+浓度为0.001 mol·L-1，常温下“调pH”时，若控制pH=3，则Fe3+的去除率为　 (忽略调pH前后溶液的体积变化)。
pH以除去Fe3+
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将Fe2+氧化为Fe3+，便于后续调节
99%
“赤泥”含有FeO、Fe2O3、SiO2、Sc2O3、TiO2等，用盐酸酸浸时，SiO2、TiO2难溶于盐酸，FeO、Fe2O3、Sc2O3与盐酸反应生成 Fe2+、Fe3+、Sc3+，过滤的滤渣Ⅰ的主要成分为SiO2、TiO2，滤液中加入H2O2将Fe2+氧化为Fe3+，便于后续加氨水调节pH沉淀铁离子，过滤得滤渣Ⅱ为Fe(OH)3，向滤液中加入草酸，得到草酸钪晶体，过滤、洗涤、干燥后，在空气中加热可得Sc2O3固体。
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由分析可知，氧化时，加入H2O2将Fe2+氧化为Fe3+，便于后续调节pH以除去Fe3+；当pH=3时，溶液中c(OH-)=10-11 mol·L-1，此时c(Fe3+)=
=mol·L-1=1.0×10-5 mol·L-1，则Fe3+×100%=99%。
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(3)已知25 ℃时，Kh1(C2)=a，Kh2(C2)=b，Ksp[Sc2(C2O4)3]=c。“沉钪”时，发生反应：2Sc3++3H2C2O4 Sc2(C2O4)3↓+6H+，该反应的平
衡常数K=　　　　(用含a、b、c的代数式表示)。
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反应2Sc3++3H2C2O4 Sc2(C2O4)3↓+6H+的平衡常数K=
===
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(4)Sc2(C2O4)3·6H2O在空气中加热至550 ℃时生成Sc2O3、CO2和H2O，写
出反应的化学方程式：__________________________________________
　 　。
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2Sc2(C2O4)3·6H2O+3O2 2Sc2O3+12CO2
+12H2O
Sc2(C2O4)3·6H2O在空气中加热至550 ℃时生成Sc2O3、CO2和H2O，草酸根被氧化为二氧化碳，说明氧气参与反应。
4.(2024·哈尔滨模拟)高纯活性氧化锌可用于光催化、光电极、彩色显影等领域。以工业级氧化锌(含Fe2+、Mn2+、Cu2+、Ni2+、Cd2+等)为原料，用硫酸浸出法生产高纯活性氧化锌的工艺流程如下：
已知：Ksp=4.0×
10-38，H2SO4浸出液中，
c(Fe2+)=5.04 mg·L-1、c(Mn2+)
=1.65 mg·L-1。
(1)若要除尽1 m3上述浸出液
中的Fe2+和Mn2+，需加入　　　 g KMnO4。
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7.9
浸出液中c(Fe2+)=5.04 mg·L-1=5.04 g·m-3、c(Mn2+)=1.65 mg·L-1=1.65 g·
m-3，1 m3上述浸出液中，Fe2+=0.09 mol，Mn2+=
0.03 mol，3Fe2++7H2O
===3Fe(OH)3↓+MnO2↓+5H+
+3Mn2++2H2O===5MnO2↓
+4H+，可知需要高锰酸钾的物质的量为0.09 mol×+0.03 mol×=
0.05 mol，需要高锰酸钾的质量为0.05 mol×158 g·mol-1=7.9 g。
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溶液中c(Fe3+)=0.56 mg·L-1=10-5 mol·L-1，若溶液pH=3，pOH=11，则Q=c3(OH-)·c(Fe3+)=10-5×10-11×3=10-38(2)加入KMnO4溶液反应一段时
间后，溶液中c(Fe3+)=0.56 mg·
L-1，若溶液pH=3，则此时Fe3+
　　　(填“能”或“不能”)
生成沉淀。
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不能
5.(2024·深圳统考二模)一种从工业锌置换渣(主要含ZnSO4、ZnFe2O4、PbSO4、GeO2、SiO2等)中回收
锗、铅的工艺流程如图：
已知：GeO2能溶于强酸的浓溶
液或强碱溶液；PbCl2可溶于热
盐酸中：PbCl2+2Cl- ；
常温下，Ksp(PbSO4)=1.6×10-8，
Ksp(PbCl2)=1.2×10-5。
(1)“还原浸出”时，SO2的存在可促进ZnFe2O4浸出。该反应中氧化剂与还原剂的物质的量之比为　　　　。
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1∶1
工业锌置换渣(主要含ZnSO4、ZnFe2O4、PbSO4、GeO2、SiO2等)通入SO2并加入硫酸还原浸出，生成Zn2+、Fe2+，滤渣1中有PbSO4、GeO2、SiO2，加入盐酸90 ℃酸浸，浸渣2为GeO2、SiO2，加入氢氧化
钠溶液碱溶，发生反应：GeO2+2OH-
===+H2O(或GeO2+4OH-===
+2H2O)，SiO2+2OH-===
+H2O
PbCl2+2Cl-
PbCl2，滤液1中加入适量CaCl2
得到CaSO4，过滤得滤液2，滤液2主要含有H+、Cl-。
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该反应的化学方程式为SO2+
ZnFe2O4+2H2SO4===ZnSO4+
2FeSO4+2H2O，氧化剂为
ZnFe2O4，还原剂为SO2，氧
化剂与还原剂的物质的量之
比为1∶1。
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(2)“90 ℃酸浸”所用盐酸的浓度
不宜过大或过小，浓度不宜过大
的主要原因是________________
　　　 　　　　。
(3)“碱溶”时，GeO2发生反应的
离子方程式为_________________
　　　　　　 　　 　　　　　。
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防止GeO2大量溶
解，导致锗的产率下降
+H2O(或GeO2+4OH-===+2H2O)
GeO2+2OH-===
(4)“降温析铅”过程中，体系温度冷却至常温，且c(Cl-)=2.0 mol·L-1。为防止PbCl2中混有PbSO4杂质，应
控制溶液中c()≤_________mol·
L-1(结果保留两位有效数字)。
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5.3×10-3
c(Cl-)=2.0 mol·L-1，Ksp(PbCl2)=
c(Pb2+)·c2(Cl-)=1.2×10-5，即c(Pb2+)=3×10-6 mol·L-1，Ksp(PbSO4)=c(Pb2+)·c=
1.6×10-8，c≈5.3×
10-3 mol·L-1，即为防止PbCl2
中混有PbSO4杂质，应控制溶
液中c≤5.3×10-3 mol·L-1。
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(5)“转化”的意义在于可重复利
用　　　(填物质名称)。
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盐酸
滤液1中加入适量CaCl2得到CaSO4，过滤得滤液2，滤液2主要含有H+、Cl-，“转化”的意义在于可重复利用盐酸。
题组二　有关化工流程题中的图像分析
6.废旧钴酸锂电池的正极材料(在铝箔上涂覆活性物质LiCoO2，且外面包裹隔膜PP/PE)中回收钴、锂的工艺流程如下：
已知：①当反应的平衡常
数K>105时，可以认为反
应进行完全；
②Ksp(CoC2O4)=10-8.48，草
酸的电离常数Ka1=5.6×10-2、Ka2=1.5×10-4。
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(1)“沉钴”一般加入草酸铵溶液，为了使沉淀反应完全，　　　(填“能”或“否”)用草酸溶液代替草酸铵溶液，写出计算过程：______________
_______________________________________________________________
_______________________________________________________________
__________。
CoC2O4↓+2H+ K=，分子、分母同乘c(C2)，可得
K==8.4×102.48<105，反应不能进行到底，钴离子沉
淀不完全
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否
Co2++H2C2O4
(2)根据图1碳酸锂的溶解度曲线分析，实验室模拟“沉锂”中获得Li2CO3固体的操作主要包括　　 　　、　　　 　、洗涤、干燥等步骤。
为研究Na2CO3的投加量对Li2CO3结晶的影响，固定其他条件不变进行实验，结果如图2。为了既保证碳酸锂有较高的产率和纯度，又降低生产的成本，选择碳酸钠的投加量应为　　　%。
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蒸发浓缩
趁热过滤
110
根据图1的碳酸锂的溶解度曲线可知：温度升高，碳酸锂的溶解度降低，因此实验室模拟“沉锂”中获得Li2CO3固体的操作主要包括蒸发浓缩、趁热过滤、洗涤、干燥等步骤；根据Na2CO3的投加量对Li2CO3结晶的影响，在固定其他条件不变进行实验，利用Na2CO3的投加量对Li2CO3结晶的产
率及纯度的影响，为了既
保证碳酸锂有较高的产率
和纯度，又降低生产的成
本，选择碳酸钠的投加量应为110%。
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7.(2024·北京门头沟模拟)一种高硫锰矿的主要成分为MnCO3，含有SiO2、FeCO3、MnS、FeS、CuS、NiS等杂质，其中SiO2、FeCO3含量较大。以该高硫锰矿为原料制备硫酸锰，流程示意图如图所示。
已知：①金属硫化物的溶度积常数如下表。
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金属硫化物 CuS NiS MnS FeS
Ksp 6.3×10-36 1.0×10-24 2.5×10-10 6.3×10-18
②金属离子的lg c(M)与溶液pH的关系如图所示。
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(1)在预处理阶段，将高硫锰矿粉碎的目的是________________________
　　　　　　　　　　　　　　。
(2)若未经脱硫直接酸浸，会产生的污染物是　　　。
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提高反应速率，使反应更加充分
增大反应物之间的接触面积，
H2S
(3)酸浸时主要含锰组分发生反应的离子方程式为____________________
　　 　 ；加入MnO2的作用是_________________________________
(用离子方程式表示)。
(4)调溶液pH到5左右，滤渣2的主要成分是　　　　。
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CO2↑+H2O
MnCO3+2H+===Mn2++
MnO2+2Fe2++4H+===Mn2++2Fe3++2H2O
Fe(OH)3
(5)由图像可知，从“操作”所得溶液中得到MnSO4·H2O晶体需进行的操作是　　 　、洗涤、干燥。
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蒸发结晶，保持温度在40 ℃以上趁热过滤
8.(2024·安徽1月适应性测试)钼(Mo)及其化合物广泛地应用于医疗卫生、国防等领域。某镍钼矿中的镍和钼以NiS和MoS2形式存在，从镍钼矿中分离钼，并得到Na2SO4的一种工艺流程如下：
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回答下列问题：
(1)Na2CO3用量对钼浸出率和浸取液中C浓度的影响如图1所示，分析实际生产中选择Na2CO3用量为理论用量1.2倍的原因：____________________
__________________________________________________。
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若高于1.2倍，会导致净化过程消耗过多的硫酸镁，若低于1.2倍，钼浸出率较低
(2)Na2MoO4、Na2SO4的溶解度曲线如图2所示，为充分分离Na2SO4，工艺流程中的“操作X”应为_______(填标号)。
A.蒸发结晶
B.低温结晶
C.蒸馏
D.萃取
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B
镍钼矿(含NiS、MoS2等)加入碳酸钠并通入空气焙烧，发生反应2MoS2
+6Na2CO3+9O2 2Na2MoO4+6CO2+4Na2SO4，NiS+Na2CO3+2O2
NiO+CO2+Na2SO4，加水后，MoMgSO4除
去多余的CNa2MoO4、Na2SO4的溶解度随温度变化特点确定)
将Na2SO4分离出来，溶液
经过离子交换萃取等一系
列操作后可得(NH4)2MoO4。
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