资源简介 (共195张PPT)大题题型一 化工流程题分点突破1 化工流程中的预处理与方程式书写 1．原料预处理的常用方法与结果(目的)方法 释义研磨、雾化 将块状或颗粒状的物质磨成粉末或将液体雾化，增大反应物接触面积，以加快反应速率或使反应更充分浸取 水浸 与水接触反应或溶解方法 释义浸取 酸浸 与酸接触反应或溶解，使可溶性金属离子进入溶液，不溶物通过过滤除去，可适当增大浓度碱浸 除去油污，溶解酸性氧化物、铝及其氧化物灼烧(焙烧) 除去可燃性杂质或使原料初步转化：①除去硫、碳单质；②有机物转化、除去有机物；③高温下原料与空气中氧气反应等煅烧 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[注意] 加快矿石浸取速率的措施有研磨粉碎、搅拌、增大溶液浓度、加热等；对于加热措施要注意一些物质的分解(如H2O2、硝酸等要适当加热)；对于硫酸、硝酸要注意浓度改变对化学反应原理的影响。2．化工流程中的方程式书写(1)非氧化还原反应方程式书写(2)氧化还原反应方程式书写[以Fe(OH)3与KClO在强碱性条件下反应制取K2FeO4的离子方程式为例]1．(2024·汕头一模)金属镓被称为“电子工业脊梁”，氮化镓是5G技术中广泛应用的新型半导体材料。利用粉煤灰(主要成分为Ga2O3、Al2O3、SiO2，还有少量Fe2O3等杂质)制备镓和氮化镓的流程如下：已知：①镓与铝同主族，二者化合物性质相似。②“碱浸”后溶液的主要成分为Na[Ga(OH)4]、Na[Al(OH)4](四羟基合铝酸钠)、Na2SiO3。③NH3＋H3BO3===NH3·H3BO3；NH3·H3BO3＋HCl===NH4Cl＋H3BO3。回答下列问题：(1)“焙烧”的目的是将Ga2O3转化为Na[Ga(OH)4]，该反应的化学方程式为_________________________________________________。(2)“沉淀”步骤中加入过量稀硫酸至生成的沉淀不再溶解，则滤渣2的主要成分是____________(写化学式)。(3)步骤①和②中通入过量气体A发生反应的离子方程式为_________________________________________________________。H2SiO32．(2024·南平一模)钴镍渣是湿法炼锌净化渣之一，其中含有较多的Zn(Ⅱ)、Cd(Ⅱ)和少量Co(Ⅱ)、Fe(Ⅱ)、Ni(Ⅱ)的硫酸盐及氢氧化物(“Ⅱ”指相应元素的化合价为＋2价)。利用以下工艺流程回收金属并制备碱式碳酸锌：粉碎钴镍渣、搅拌、适当升温、适当增大H2SO4溶液浓度等(任写一种)Cd2+＋Zn===Cd＋Zn2+(3)过二硫酸根离子具有极强的氧化性，原因是___________________________________________________________________________。(4)“氧化、沉钴”时，加入Na2S2O8溶液并调节溶液pH至5.0～5.2，反应生成Co(OH)3沉淀的离子方程式为____________________________________________________________________________。(5)向ZnSO4溶液中加入适量的Na2CO3溶液，反应生成ZnCO3·xZn(OH)2沉淀的化学方程式为____________________________________________________________________________________________________________________________________________。过二硫酸根离子中含有过氧键(或过二硫酸根离子中含有—O—O—)(x＋1)ZnSO4＋(x＋1)Na2CO3＋xH2O===ZnCO3·xZn(OH)2↓＋(x＋1)Na2SO4＋xCO2↑[解析] 钴镍渣加入硫酸进行“溶浸”，钴镍渣中的硫酸盐及氢氧化物溶解在硫酸里，二价金属离子进入溶液，难溶的杂质经过滤除去，“浸取液”里加过量的锌粉，利用金属的活泼性不同将Cd置换出来，再加入强氧化剂Na2S2O8溶液将溶液中的Co2+等氧化然后转化为氢氧化物沉淀除去，最后再加入锌粉经反应后过滤，将滤液中锌离子转化为沉淀ZnCO3·xZn(OH)2。分点突破2 化工流程中的条件控制与分离提纯 1．反应条件的控制(1)控制溶液的pH①控制反应的发生，增强物质的氧化性或还原性，或改变物质的水解程度。②控制溶液的酸碱性使其中的某些金属离子形成氢氧化物沉淀。如要除去某含Mn2+溶液中的Fe2+，应先用氧化剂把Fe2+氧化为Fe3+，再调溶液的pH到3.7。(2)通过调节物质的浓度、控制体系的压强改变反应速率和反应限度(提高转化率或产率)。(3)加入氧化剂、还原剂完成溶液中离子的转化，需要根据已知信息和环境信息(溶液中离子的氧化性、还原性)判断加入试剂的作用。如加入H2O2或NaClO把Fe2+转化为Fe3+。(4)控制温度的措施有水浴(<100 ℃)、油浴或沙浴(>100 ℃)，此类加热的优点是均匀受热、恒温加热。2．物质分离与提纯的6种常用方法(1)调节pH除杂时，为了防止杂质的引入，往往加一些难溶物消耗H＋，如除去某含Cu2+溶液中的Fe3+时可加入CuO、Cu(OH)2、Cu2(OH)2CO3调节pH，然后过滤。(2)趁热过滤一般是在蒸发结晶时析出晶体后分离出晶体的操作，以防止冷却后其他溶质析出晶体而引入杂质。减压过滤(又称抽滤)的优点是过滤快且固液分离完全，滤出固体易干燥。(3)洗涤沉淀的目的和洗涤剂的选择①洗涤目的：除去沉淀表面吸附的可溶性物质。②洗涤剂的选择：尽可能减少沉淀溶解，同时除去杂质。可以选择冷水或热水，乙醇等。如除去BaSO4吸附的Fe3+，可以用稀硫酸洗涤，这样减少了BaSO4的溶解。1．(2024·鞍山二模，节选)从含钴余液(含Co2+、Ca2+、Mg2+、Ni2+等)中提取氧化钴的流程如下：回答下列问题：(1)在去除钙、镁时，选择适当加热条件的理由是_________________________________________________________________________；该步骤控制pH是影响除钙、镁效果的重要因素，下图是不同pH条件下硫化钴含量和钴收率图，根据图中信息选择最适宜的pH为________。加快沉钴的速率，让CoS形成沉淀更彻底0.5(2)酸解时，硫元素转化为最高价含氧酸根，请写出CoS酸解反应的离子方程式：_____________________________________________。(3)已知P507萃取剂(HA)2和Co2+发生如下反应：Co2+＋n(HA)2 CoA2·(n－1)(HA)2＋2H＋，萃取时适当增加溶液的pH，能增大Co2+的萃取率，原因是__________________________________________________________________________________________。溶液酸性减弱，平衡正向移动，增加Co2+的萃取率(4)反萃取时加入的试剂a应为________(填字母)。A．NaHCO3 B．HClC．NaOH D．CH3COOH(5)沉钴的离子方程式为____________________________________。(6)系列操作中如何检验CoC2O4是否洗涤干净_______________________________________________________________________________________________________________________________________。B取最后一次洗涤液于试管中，向其中加入适量硝酸酸化的硝酸银溶液，观察是否出现白色沉淀[解析] 含钴余液中有Co2+、Ca2+、Mg2+、Ni2+等，加入硫化钠沉淀Ni2+和Co2+，进入酸解的主要是NiS和CoS，经过萃取和反萃取后除掉镍离子，经过沉钴等操作得到氧化钴。(1)在去除钙、镁时，选择适当加热条件的理由是加快沉Co的速率，让CoS形成沉淀更彻底；该步骤是除钙、镁，观察题图可知最适宜的pH为0.5，此时CoS的含量最大且钴回收率较大。2．MnSO4·H2O是一种重要的饲料添加剂，一种以软锰矿(主要成分是MnO2，还有CaO、Al2O3、Fe2O3、SiO2等杂质)为原料制备MnSO4·H2O的工艺流程如图1所示。已知：①25 ℃时，Ksp(CaF2)＝1.5×10-10、Ksp(MnF2)＝4.5×10-3。②该工艺条件下，有关金属离子沉淀的pH范围如表所示。金属离子 Fe3+ Fe2+ Al3+ Mn2+开始沉淀的pH 1.9 7.0 3.4 8.1沉淀完全的pH 3.2 9.0 4.7(>9.8时开始溶解) 10.1回答下列问题：(1)“酸浸”得到的滤渣Ⅰ需要进行二次酸浸，然后将浸出液合并。二次酸浸的目的为_________________________________________。(2)“酸浸”时，MnO2被Fe2+还原，该反应的离子方程式是_________________________________________________________。提高Mn元素的浸出率(或Mn元素的利用率)MnO2＋2Fe2+＋4H＋===Mn2+＋2Fe3+＋2H2O(3)“氧化”时，加热温度不宜过高的原因是____________________。(4)“除铁铝”时，应调节溶液pH的范围是_____________________。(5)“除钙”时，加入MnF2发生反应的离子方程式是________________________________________________________________________。防止温度过高H2O2分解4.7≤pH<8.1MnF2＋Ca2+ CaF2＋Mn2+(6)硫酸锰在不同温度下的溶解度S和一定温度内析出晶体的组成如图2所示。“一系列操作”包括将所得滤液控制温度在80～90 ℃蒸发结晶、__________、_______________________________、真空干燥，最后得到MnSO4·H2O。趁热过滤用80～90 ℃的蒸馏水洗涤2～3次分点突破3 化工流程中Ksp的相关计算 1．(2024·重庆一诊，节选)工业上以菱锰矿(主要成分为MnCO3，含杂质CaCO3、FeCO3、NiCO3)为原料制取金属锰的工艺流程如下：已知常温下，溶度积常数(Ksp)如下表：NiS MnS Mn(OH)2 Fe(OH)3 Ni(OH)2 Fe(OH)21.0×10-24 2.5×10-10 1.9×10-13 2.8×10-39 5.5×10-16 4.8×10-17(1)“酸浸”过程中，MnO2发生的主要反应的离子方程式为_________________________________________________________。(2)常温下，加稀氨水时调pH约为4，则滤渣2的主要成分是________。MnO2＋2Fe2+＋4H＋===Mn2+＋2Fe3+＋2H2OFe(OH)3(3)“除杂1”时加入适量的(NH4)2S，除去的主要离子为________，过滤后得到的滤液中c(Mn2+)＝2.5 mol·L-1，则其的范围为是________________________。Ni2+102．BiOCl为白色结晶粉末，溶于酸，不溶于水，可用作医药、化妆品方面的增白收敛剂。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，工艺流程如图所示。已知：①“联合焙烧”时过量的MnO2分解为Mn2O3；②2BiOCl＋2OH－===2Cl－＋H2O＋Bi2O3。回答下列问题：(1)为提高“联合焙烧”效率，可采取的措施是________________________________________________________________ (任写一种)，实验室中焙烧用到的主要仪器有三脚架、泥三角、酒精灯、________________。将矿渣进一步粉碎(或鼓入适当过量的空气或焙烧过程中不断搅拌)坩埚、坩埚钳(2)Bi2S3和FeS2在“联合焙烧”时元素Bi和Fe分别转化为___________________。气体A产生的原因是___________________________________________ (用化学方程式表示)。“联合焙烧”产生的废气和气体A都可以用__________________(填化学式)溶液吸收。Bi2O3、Mn2O3＋6HCl(浓)===2MnCl2＋NaOH(合理即可)Fe2O3Cl2↑＋3H2O(3)“酸浸”过程所得滤渣的主要成分是________(填化学式)。(4)“转化”时加入的金属Bi的作用是________________。写出Bi3+水解生成BiOCl的离子方程式：_____________________________。调节溶液pH不宜过大的原因是______________________________。SiO2将Fe3+还原为Fe2+Bi3+＋Cl－＋H2O BiOCl＋2H＋防止BiOCl和OH－反应生成Bi2O3[解析] (1)为了提高“联合焙烧”效率，可采取的措施有将矿渣进一步粉碎、鼓入适当过量的空气或焙烧过程中不断搅拌。实验室中焙烧用到的主要仪器有三脚架、泥三角、坩埚、坩埚钳、酒精灯。(2)Bi2S3和FeS2在“联合焙烧”时元素Bi和Fe分别转化为Bi2O3、Fe2O3。Mn2O3有氧化性，会与浓盐酸发生氧化还原反应Mn2O3＋6HCl(浓)===2MnCl2＋Cl2↑＋3H2O，产生的气体A为Cl2。“联合焙烧”产生的废气SO2和气体A(Cl2)都可以用NaOH溶液吸收。(3)“酸浸”所得滤渣的主要成分是SiO2。(4)“转化”时加入金属Bi的作用是将Fe3+转化为Fe2+。Bi3+水解生成BiOCl的离子方程式为Bi3+＋Cl－＋H2O BiOCl＋2H＋。[说明] 部分省市高考题还可能涉及“物质结构与性质”问题。(2023·辽宁卷，T16)某工厂采用如下工艺处理镍钴矿硫酸浸取液(含Ni2+、Co2+、Fe2+、Fe3+、Mg2+和Mn2+)。实现镍、钴、镁元素的回收。已知：物质 Fe(OH)3 Co(OH)2 Ni(OH)2 Mg(OH)2Ksp 10-37.4 10-14.7 10-14.7 10-10.8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(H2SO5)，1 mol H2SO5中过氧键的数目为________。(3)“氧化”中，用石灰乳调节pH＝4，Mn2+被H2SO5氧化为MnO2，该反应的离子方程式为______________________________________________________________________________________________________________________________________(H2SO5的电离第一步完全，第二步微弱)；滤渣的成分为MnO2、________(填化学式)。(4)“氧化”中保持空气通入速率不变，Mn(Ⅱ)氧化率与时间的关系如下。SO2体积分数为________时，Mn(Ⅱ)氧化速率最大；继续增大SO2体积分数时，Mn(Ⅱ)氧化速率减小的原因是___________________________________________________________________________________________________________________________________。(5)“沉钴镍”中得到的Co(Ⅱ)在空气中可被氧化成CoO(OH)，该反应的化学方程式为____________________________________________________________________________________________________。(6)“沉镁”中为使Mg2+沉淀完全(25 ℃)，需控制pH不低于________(精确至0.1)。[解答流程] 第一步：第二步：审流程和信息—确定分析每一步的“试剂加入—反应原理—生成的物质”或“分离提纯操作”[母题变式] 若“沉钴镍”时溶液中c(Mg2+)＝0.01 mol·L-1，则“沉钴镍”时需调节pH的范围是多少？[答案] 9.15≤pH<9.6。(2024·广东卷，T18节选)镓(Ga)在半导体、记忆合金等高精尖材料领域有重要应用。一种从电解铝的副产品炭渣(含C、Na、Al、F和少量的Ga、Fe、K、Ca等元素)中提取镓及循环利用铝的工艺如下。工艺中，LAEM是一种新型阴离子交换膜，允许带负电荷的配离子从高浓度区扩散至低浓度区。用LAEM提取金属离子Mn＋的原理如图。已知：①pKa(HF)＝3.2。②Na3[AlF6](冰晶石)的Ksp为4.0×10-10。③浸取液中，Ga(Ⅲ)和Fe(Ⅲ)以[MClm](m-3)－(m＝0～4)微粒形式存在，Fe2+最多可与2个Cl－配位，其他金属离子与Cl－的配位可忽略。(1)“电解”中，反应的化学方程式为___________________________________________________________________________________。(2)“浸取”中，由Ga3+形成[GaCl4]－的离子方程式为_________________________________________________________。(3)“还原”的目的：避免________元素以________(填化学式)微粒的形式通过LAEM，从而有利于Ga的分离。Ga3+＋4Cl－===[GaCl4]－Fe[FeCl4]－(4)“LAEM提取”中，原料液的Cl－浓度越______，越有利于Ga的提取；研究表明，原料液酸度过高，会降低Ga的提取率。因此，在不提高原料液酸度的前提下，可向Ⅰ室中加入________(填化学式)，以进一步提高Ga的提取率。(5)“调pH”中，pH至少应大于________，使溶液中c(F－)>c(HF)，有利于[AlF6]3-配离子及Na3[AlF6]晶体的生成。若“结晶”后溶液中c(Na＋)＝0.10 mol·L-1，则[AlF6]3-的浓度为________mol·L-1。高NaCl3.24.0×10-7[解析] 电解铝的副产品炭渣(含C、Na、Al、F和少量的Ga、Fe、K、Ca等元素)进行“焙烧”，金属转化为氧化物，“焙烧”后的固体中加入盐酸“浸取”，浸取液加入铝片将Fe3+进行还原，得到原料液，原料液利用“LAEM提取”，[GaCl4]－通过交换膜进入Ⅱ室并转化为Ga3+，Ⅱ室溶液进一步处理得到镓，Ⅰ室溶液加入含F－的废液调pH并结晶得到Na3[AlF6]晶体用于电解铝。(3)浸取液中，Ga(Ⅲ)和Fe(Ⅲ)以[MClm](m-3)－(m＝0～4)微粒形式存在，LAEM是一种新型阴离子交换膜，允许带负电荷的配离子从高浓度区扩散至低浓度区，为了避免铁元素以[FeCl4]－的微粒形式通过LAEM，故要加入铝片还原Fe3+，从而有利于Ga的分离。热点题空专练 化工流程中的预处理和方程式书写1．(2024·延边一模，节选)钒(V)被称为钢铁行业的“维生素”。从某钒矿石焙砂中提取钒的主要流程如下：多维训练五 化工流程题增大接触面积，加快反应速率，提高浸出率V2O5＋H2SO4===(VO2)2SO4＋H2O(4)“萃取”前，若不用石灰乳先中和，萃取效果不好，原因是____________________________________________________________________________________________________________________。(5)滤渣D的主要成分为________(写化学式)。若不用石灰乳中和，溶液中c(H＋)较大，不利于平衡VO2+＋2HA(有机相) VOA2(有机相)＋2H＋正向移动，对VO2+萃取效果不好CaSO42．(2024·湛江一模，节选)镓(Ga)是重要的半导体材料，氮化镓、砷化镓和氧化镓分别是第二代、第三代、第四代半导体材料的代表材料。金属镓在自然界中通常以微量分散于铝土矿、闪锌矿等矿石中，提取非常困难。从闪锌矿渣中提取镓是种常见的方法，具体工艺流程如下：已知：①金属镓在化学性质上非常接近金属铝，其单质、氧化物和氢氧化物均有两性；②闪锌矿渣通常含有Pb2+、Zn2+、Fe2+、硅酸盐等杂质；③25 ℃时，Ksp(PbSO4)＝1.6×10-8、Ksp(CaCO3)＝8.8×10-9。回答下列问题：(1)为了提高镓的浸取率，可以采取的措施为____________________(填写一种)。粉碎(或搅拌)(2)滤渣Ⅰ中主要含有________________。(3)写出加入氧化锌后发生反应的离子方程式(以Ga为例)：_________________________________________________________。(4)工业上通常向Na[Ga(OH)4]溶液中通入过量CO2，产生大量白色沉淀，过滤后加热固体能得到高纯度Ga2O3，写出加入过量CO2时的化学方程式：___________________________________________。PbSO4、H2SiO33ZnO＋3H＋＋Ga3+===Ga(OH)3＋3Zn2+[解析] 闪锌矿渣通常含有Pb2+、Zn2+、Fe2+、硅酸盐等杂质，加入稀硫酸酸浸得到滤渣Ⅰ主要成分为PbSO4、H2SiO3，滤液加入氧化锌反应后过滤，得到滤渣Ⅱ和硫酸锌溶液；硫酸锌溶液用于生产Zn；滤渣Ⅱ加入氢氧化钠进行碱浸得到氢氧化铁固体和Na[Ga(OH)4]，电解Na[Ga(OH)4]得到金属镓。3．(2024·辽阳一模，节选)黄金除具备货币商品属性外，由于其优良特性，还可用作珠宝装饰、金触媒、超导体等。以含砷金精矿(成分为Au、FeAsS)为原料提炼黄金的工艺流程如图，请回答下列问题：(1)焙烧时，FeAsS转化为两种有毒物质和一种红棕色固体，写出此反应的化学方程式：________________________________________。(2)磨砂的目的是___________________________________________________________________________________________________。增大反应物的接触面积，加快反应速率，使氰化更充分(3)氰化过程中，通入O2将Au转化为Na[Au(CN)2](易溶于水)，写出该反应的离子方程式：________________________________________________________________________________________________。(4)滤渣的主要成分为________、________。[解析] 由题给流程可知，含砷金精矿在空气中焙烧，将FeAsS转化为氧化铁、三氧化二砷和二氧化硫，将含有三氧化二砷和二氧化硫的烟气净化处理得到粗白砒，焙砂经冲砂、磨砂、氰化、过滤得到含有氧化铁、氢氧化钙的滤渣和Na[Au(CN)2]的滤液；向滤液中加入锌，将Na[Au(CN)2]转化为金，过滤得到金。O2＋4Au＋8CN－＋2H2O===4[Au(CN)2]－＋4OH－Fe2O3Ca(OH)22413题号热点题空专练 化工流程中的条件控制和分离提纯1．(2024·佛山二模，节选)铼(Re)用于制造高效能火箭引擎。从辉钼矿氧化焙烧后的烟道灰(主要成分有Re2O7、ReO3、MoO3、CuO、Fe3O4)中提取铼粉的一种工艺流程如图所示。已知： Fe3+ Fe2+ Cu2+开始沉淀pH 2.5 7.0 5.7完全沉淀pH 3.2 9.0 6.72413题号2413题号>Fe(OH)3、Cu(OH)210-3.62413题号2413题号2．(2024·济南一模)工业上常用软锰矿(主要成分为MnO2，含少量Fe2O3、Al2O3、SiO2)和Li2CO3合成电极材料LiMn2O4并回收净水剂明矾，其工艺流程如图所示。已知：①Mn2+在酸性条件下比较稳定，pH高于5.5时易被O2氧化；②当溶液中某离子浓度c(Mn＋)≤1.0×10-5 mol·L-1时，可认为该离子沉淀完全；常温下，几种沉淀的Ksp如下表所示： Fe(OH)3 Al(OH)3 Mn(OH)2 Fe(OH)2Ksp 1.0×10-23 1.0×10-33 5.0×10-12 5.0×10-17③lg 5＝0.7。2413题号回答下列问题：(1)“酸浸”时，通入稍过量SO2的目的是____________________________________________________________________________，一定温度下，软锰矿与不同浓度的硫酸反应60 min时结果如下表所示：c(H2SO4)/(mol·L-1) 1.0 5.0 10.0 16.0 18.0Mn浸出率/% 25 78 95 85 55Al浸出率/% 35 90 83 5 0则“酸浸”时，选择c(H2SO4)为________mol·L-1。将MnO2全部转化为Mn2+，且将Fe3+还原为Fe2+，防止在滤渣Ⅱ中引入Fe(OH)310.02413题号(2)加入MnCO3“调pH”时，若c(Mn2+)＝1.0 mol·L-1，其他金属阳离子浓度为0.001 mol·L-1，则调pH的范围为_____________，若“滤渣Ⅲ”主要成分为FeOOH，则“氧化”操作中主反应的离子方程式为______________________________________________。4.67≤pH≤5.5O2＋4Fe2+＋6H2O===4FeOOH＋8H＋2413题号(3)“焙烧”操作中，为了提高Li2CO3利用率，加入稍过量的MnO2，加热至600～750 ℃便制得LiMn2O4，则反应的化学方程式为___________________________________________________，整个流程中，可以循环使用的物质有__________。(4)获取明矾KAl(SO4)2·12H2O的“一系列操作”是_______________________________________________________。O2、硫酸蒸发浓缩、冷却结晶、过滤、洗涤、干燥2413题号2413题号2413题号5672413题号2413题号3．硒和碲是重要的稀散元素，都可以作为半导体材料。一种从碲碱渣(碲和硒的含量较高，还含有少量Cu、Pb等元素)分离硒回收碲的工艺流程如下：已知：①水浸液的主要成分为NaTeO3、Na2SeO3及少量可溶性的铜、铅化合物等。②TeO2为两性氧化物，微溶于水。③亚硒酸为二元弱酸，Ka1＝2.7×10-3、Ka2＝2.5×10-8。回答下列问题：(1)硒与氧同族，基态Se原子价层电子排布式为________。(2)“除杂渣”的主要成分为___________。2413题号4s24p4CuS、PbS2413题号TeO2为两性氧化物，会与过量的硫酸反应进入中和液中导致碲元素损失6.75×10-7(5)“沉硒”时生成了一种无污染的单质气体，写出“沉硒”时发生的主要反应的化学方程式：_____________________________________________________________________________________。2413题号H2SeO3＋4HONH3Cl===Se↓＋2N2↑＋7H2O＋4HCl2413题号2413题号4．(2024·赣州模拟，节选)钕铁硼永磁材料被广泛应用于汽车、家电、电子产品等领域。以某公司的钕铁硼油泥废料(主要物相为RE2O3、Fe2O3)为原料，回收有价金属的工艺流程如图所示。已知：①用RE表示稀土元素；②配位阴离子的稳定常数越大，配位阴离子越稳定。几种配位阴离子的稳定常数如下：配位阴离子稳定常数 25.4 9.4 16.2 20.22413题号(1)浸取后，对浸取液进行紫外可见光光度测试，结果如图所示。写出Fe2O3与盐酸反应的离子方程式：______________________________________________________________________________。2413题号(2)沉淀时，草酸用量及沉淀温度对稀土与铁选择性沉淀分离的影响如下图所示。2413题号沉淀时，n(H2C2O4)与n(RE)的最佳物质的量之比为________，请说明原因：_______________________________________________________________________________________________________________________________________________________________。最佳沉淀温度为60 ℃，温度继续升高，稀土沉淀率略下降的原因可能是___________________________________________________。2413题号3∶1n(H2C2O4)与n(RE)的物质的量之比为3∶1时，稀土沉淀率很高，提高比值，稀土沉淀率没有明显提高，但Fe元素沉淀率大幅度提高温度升高，草酸稀土盐溶解度增大，导致稀土沉淀率降低(3)在沉淀后的滤液中加入H2C2O4，溶液中主要存在的配位阴离子是____________，该离子在加入铁粉后生成FeC2O4·2H2O的离子方程式为____________________________________________________________________________________________________。2413题号 2413题号[解析] 钕铁硼油泥废料(主要物相为RE2O3、Fe2O3)用Na2CO3溶液洗涤油污后，加入稀盐酸浸取，滤液中含有Fe3+、RE3+，向滤液中加入草酸溶液沉淀得到RE2(C2O4)3·10H2O，过滤后的滤液中加入铁粉和草酸溶液沉铁，得到草酸亚铁晶体。(2)n(H2C2O4)与n(RE)的物质的量之比为3∶1时，稀土沉淀率很高，提高比值，稀土沉淀率没有明显提高，但Fe元素沉淀率大幅度提高，所以沉淀时，n(H2C2O4)与n(RE)的最佳物质的量之比为3∶1。最佳沉淀温度为60 ℃，温度继续升高，稀土沉淀率略下降的原因可能是温度升高，草酸稀土盐溶解度增大，导致稀土沉淀率降低。2413题号热点题空专练 化工流程中Ksp的相关计算1．(2024·青岛一模，节选)蛇纹石矿(主要成分为MgO、SiO2和少量铁、铝、镍等元素)与绿矾耦合焙烧提取富镁溶液矿化CO2并回收镍。工艺流程如图。已知：①DDTC[(C2H5)2NCSNa]S是一种常见的络合剂，对低浓度镍离子的络合效果好；②25 ℃时，Ksp[Fe(OH)3]＝4.0×10-38，Ksp[Al(OH)3]＝1.3×10-33。回答下列问题：(1)25 ℃时，pH对“浸出液”中金属沉淀率的影响如图，加入氨水调节的适宜pH≈________。当铝离子恰好完全沉淀时，c(Fe3+)＝________mol·L-1(保留两位有效数字)(已知当离子浓度c≤10-5 mol·L-1时认为已完全沉淀)。4.52413题号3.1×10-10(2)“矿化”的离子方程式为_______________________________________________________________________________________。(3)已知蛇纹石矿中氧化镁含量约为30%，提取过程中镁损失率为20%。80 ℃时，若矿化率为95%，则每1 000 kg蛇纹石矿可固定CO2的质量约为________kg。200.642413题号2413题号2413题号2．(2024·泉州三检，节选)苯胺焦油是工业上催化制苯胺的副产物，主要成分为苯胺，含有少量铂族贵金属、活性炭和Na、K、Fe。回收其中贵金属Pt、Pd的工艺流程如下：回答下列问题：(1)“氧化浸出”时浸出液含[PtCl6]2-、[PdCl4]2-。①王水是浓盐酸和浓硝酸体积比3∶1的混合液，写出生成[PdCl4]2-的离子方程式：__________________________________________________________________________________________。2413题号②如图为Pt、Pd浸出率与浸出温度关系图，氧化浸出需对温度适度控制，有关说法正确的是________(填字母)。a．温度控制在80 ℃左右b．温度控制在120 ℃左右c．温度越高浸出率越低的原因可能是挥发导致王水浓度降低d．40 ℃时Pt的浸出率远低于Pd是因为温度低王水的氧化性弱2413题号bc2413题号NH4Cl＋H2[PtCl6]===(NH4)2PtCl6↓＋2HCl5.2×10-41∶12413题号[解析] 向苯胺焦油中加入乙醇溶解，苯胺、Na、K溶解在乙醇中，铂族贵金属、活性炭和Fe不溶；将不溶物在空气中焚烧，活性炭转化为CO2，Fe转化为金属氧化物，Pt、Pd转化为PtO2、PdO等；用HCOOH还原金属氧化物，PtO2、PdO转化为Pt、Pd；用王水氧化浸出，Pt、Pd转化为[PtCl6]2-、[PdCl4]2-和NO等；用NH4Cl沉铂，铂元素转化为(NH4)2PtCl6，用N2H4·H2O进行还原，便可获得海绵铂。2413题号2413题号3．(2024·九江二模，节选)碳酸铈[Ce2(CO3)3]是一种稀土材料，工业上常以氟碳铈矿(主要成分为CeFCO3、BaSO4、SiO2)为原料制备碳酸铈，其工艺流程如图所示。已知：常温下，H2CO3的Ka1＝4.0×10-7、Ka2＝5.0×10-11，Ce2(CO3)3的Ksp＝1.0×10-28。回答下列问题：(1)“焙烧”中常采用高压空气、逆流操作(空气从焙烧炉下部通入，矿粉从中上部加入)，这样操作的目的是_______________________________________________________________________。(2)滤渣A的主要成分为________、________(写化学式)。2413题号增大反应物的接触面积，加快反应速率，并提高燃烧效率BaSO4SiO22413题号62413题号2413题号4．(2024·平谷区二模，节选)下列为从铜转炉烟灰[主要含有ZnO，还有少量的Fe(Ⅱ)、Pb、Cu、As等元素]制取活性氧化锌的流程。已知：①活性炭主要吸附有机质；②25 ℃时，Ksp[Fe(OH)3]＝4.0×10-38；③氨体系环境中锌元素以[Zn(NH3)4]2+形式存在；④部分金属离子开始沉淀和完全沉淀的pH：金属离子 Fe3+ Fe2+ Cu2+ Mn2+开始沉淀pH 1.9 7.0 4.5 8.1完全沉淀pH 3.2 9.0 6.4 10.12413题号请回答以下问题：(1)加入适量KMnO4溶液的目的是除去铁元素的同时溶液中不会有明显的锰元素残留，写出除铁步骤的离子方程式：_________________________________________________________________，常温下此时体系中Fe3+残留最大浓度为________mol·L-1。(2)“滤渣Ⅲ”的成分为________(填化学式)。2413题号4.0×10-8Cu和Zn(3)“沉锌”反应的离子方程式为___________________________________________________________________________________，此过程中可以循环利用的副产品是________(填化学式)。(4)取m g活性氧化锌样品配成待测液，加入指示剂3～4滴，再加入适量六亚甲基四胺，用a mol·L-1 EDTA标准液进行滴定，消耗标准液V mL。已知：1.0 mL EDTA标准液[c(EDTA)＝1.000 mol·L-1]相当于以克表示的氧化锌质量为0.081 39 g，则样品中氧化锌的质量分数为__________________________(用代数式表示)。2413题号NH4Cl2413题号2413题号2413题号综合大题集训 化工流程题1．(2024·济宁一模)一种以钌矿石[主要含Ru(CO3)2还含少量的Al2O3、FeO、MgO、SiO2和CaO等]为原料制备钌(Ru)的流程如图，回答下列问题：2413题号CO2Na2SiO3、Na[Al(OH)4](3)“软化”时，溶液中钙离子和镁离子的浓度分别为0.01 mol·L-1和0.02 mol·L-1，常温下取2.0 L该滤液，使其中Ca2+、Mg2+沉淀完全，则至少需要加入NaF的物质的量为___________。(4)“灼烧”时Ar的作用是__________________________________。2413题号0.127 8 mol作保护气，防止钌与空气中的氧气反应(5)产生相同物质的量的钌，方案1中消耗H2与方案2中产生CO2的物质的量之比为________；从安全角度分析，方案2优于方案1，其理由是________________________________________________________________________________________________________。2413题号1∶2方案1使用氢气作还原剂，氢气是易燃易爆气体，方案2更安全2413题号[解析] 钌矿石加Na2CO3熔融灼烧，Ru(CO3)2受热分解，气体A为CO2，水浸时，熔融得到的硅酸钠、四羟基合铝酸钠溶解，即为滤液1的溶质，酸浸后溶液中有Ru4+、Fe2+、Mg2+、Ca2+，沉铁时加入氯酸钠在碱性条件下把二价铁转化为三价铁并生成Na2Fe4(SO4)6(OH)2沉淀除去，软化步骤是加入氟离子使Mg2+、Ca2+变为氟化物沉淀除去，软化后的液体即为含Ru4+的溶液，通过后续步骤得Ru。2413题号2413题号2．(2024·黄山二模)氧缺位体(CuFe2O4－δ)是热化学循环分解水制氢的催化剂。一种以黄铜矿(主要成分是CuFeS2，含Al2O3、SiO2等杂质)为原料制备CuFe2O4－δ流程如图所示：已知：①酸浸后溶液中的金属离子有Cu2+、Fe2+、Al3+和Fe3+；②25 ℃时已知几种金属离子沉淀的pH如表所示：金属氢氧化物 Fe(OH)3 Al(OH)3 Cu(OH)2 Fe(OH)2开始沉淀的pH 1.9 3.4 6.4 7.0完全沉淀的pH 3.2 4.7 7.6 9.02413题号请回答下列问题：(1)CuFeS2“焙烧”时生成三种氧化物，其中金属氧化物的化学式为_____________。(2)焙烧产物中的SO2在有氧条件下利用石灰石浆液吸收可制得一种副产品：_________(填化学式)。(3)流程中，若无“还原”工序，造成的后果是_______________________________________________________________________。2413题号CuO、Fe3O4CaSO4还原工序是将Fe3+还原为Fe2+，若没有还原工序，会使Fe3+发生沉淀(4)已知Cu(NH3)2Cl2有两种同分异构体，则“沉铁”过程中生成的[Cu(NH3)4]2+的空间结构是___________。(5)“灼烧”工序的化学方程式是___________________________________________________________________________________，“煅烧”时通入N2的作用是_________________。(6)“煅烧”CuFe2O4得到氧缺位体(CuFe2O4－δ)时，不同温度范围内，发生变价的金属元素不同，某温度下制得的氧缺位体质量为原质量的99%，则δ＝________。2413题号平面正方形在煅烧时作保护气0.15(7)氧缺位体催化分解水制氢可分为两步：第一步：___________________________________(完成方程式)；第二步：2CuFe2O4===2CuFe2O4－δ＋δO2↑。2413题号CuFe2O4－δ＋δH2O===CuFe2O4＋δH2↑2413题号2413题号2413题号3．(2024·连云港一模)以含钼(Mo)废催化剂(含MoS2，以及Al2O3、Fe2O3、CuO等)为原料制备MoO3，其过程表示如下：(1)焙烧。将废催化剂和足量NaOH固体置于焙烧炉中，通入足量空气加热至750 ℃充分反应。焙烧过程中MoS2转化为Na2MoO4的化学方程式为____________________________________________________________________________________________________。2413题号[Al(OH)4]－升高温度、搅拌等废催化剂粉碎、(3)除杂。向浸取后的滤液中通入过量CO2，过滤。通入过量CO2的目的是_________________________________________________。2413题号将[Al(OH)4]－转化为氢氧化铝沉淀2413题号(5)应用。将MoO3制成V2O5-WO3-MoO3/TiO2催化剂，用于氨催化还原氮氧化物，一定压强下，将氨氮比为1.0的混合气体按一定流速通入装有上述催化剂的反应装置，测得NOx的转化率随温度的变化关系如图所示。在温度160～240 ℃，NOx转化率不高的原因是___________________________________。2413题号没有达到催化剂所需的合适的活化温度2413题号2413题号4．(2024·南昌一模)我国的钴(Co)资源非常贫乏，一种利用湿法炼锌净化渣回收钴的工艺流程如图所示。已知净化渣主要含锌、铜、铅、钴元素以及一定量的铁和锰元素，它们大多以金属单质或氧化物的形式存在。已知：①298 K，Ksp(CuS)＝9.0×10-36，Ka1(H2S)＝1.3×10-7，Ka2(H2S)＝7.0×10-15。②NaClO3在酸性溶液中有强氧化性(1)写出钴原子的价层电子排布式：________。(2)“常压浸出”需加热至70 ℃左右，宜采用______(填“盐酸”“硫酸”或“硝酸”)进行酸浸，浸出渣主要成分为________。2413题号3d74s2硫酸PbSO4(3)大多数金属硫化物都难溶于水，能选择Na2S除铜的原因是_______________________________________________________，若加入Na2S后溶液中c(Cu2+)≈1.0×10-6 mol·L-1，c(H2S)≈1.0×10-10 mol·L-1，则溶液的pH约为________。2413题号生成的CuS溶解度最小，先于其他的金属离子沉淀12413题号消耗了H＋，促进Fe3+水解生成Fe(OH)3沉淀而除去(5)根据流程可知：在“沉淀分离”步骤中，还原性Co2+________Mn2+(填“强于”或“弱于”)；氧化沉淀所得产物为Co(OH)3，最终钴产品是Co(OH)3脱水后的产物，脱水前后质量比为55∶46，则钴产品的化学式为__________。2413题号弱于CoO(OH)2413题号[解析] 以净化渣(主要含锌、铜、铅、钴元素以及一定量的铁和锰元素，它们大多以金属单质或氧化物的形式存在)为原料提取钴，加入硫酸进行酸浸，“浸出渣”的主要成分为PbSO4，其他金属元素均转化为对应的硫酸盐，Na2S常用作沉淀剂，铜渣为CuS，“氧化”过程中，Na2S2O8将Fe2+氧化为Fe3+，加NaClO3调节溶液pH，Fe3+转化为氢氧化铁沉淀，过滤后的滤液再次加入Na2S2O8，可将Co2+氧化生成Co(OH)3，经一系列转化后可得钴产品。2413题号5672413题号5672413题号567高考大题集训 化工流程题1．(2024·新课标全国卷，T8)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：(1)“酸浸”前废渣需粉碎处理，目的是_____________________________________________________________________________；“滤渣1”中金属元素主要为________。2413题号567增大固液接触面积，加快酸浸速率，提高浸取效率Pb(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。(3)“氧化沉钴”中氧化还原反应的离子方程式为_______________________________________________________、_______________________________________________________。2413题号567将溶液中的Fe2+氧化为Fe3+，以便在调pH时除去Fe元素K3[Fe(CN)6]Fe2+(4)“除钴液”中主要的盐有_______________(写化学式)，残留的Co3+浓度为________mol·L-1。[解析] (1)在原料预处理过程中，粉碎固体原料能增大固体与液体的接触面积，从而加快酸浸的反应速率，提高浸取效率。2413题号567ZnSO4、K2SO410-16.72413题号5672413题号5672413题号5672．(2024·安徽卷，T15)精炼铜产生的铜阳极泥富含Cu、Ag、Au等多种元素。研究人员设计了一种从铜阳极泥中分离提取金和银的流程，如图所示。回答下列问题：(1)Cu位于元素周期表第______周期第______族。 (2)“浸出液1”中含有的金属离子主要是________。(3)“浸取2”步骤中，单质金转化为HAuCl4的化学方程式为_______________________________________________________。(4)“浸取3”步骤中，“浸渣2”中的________(填化学式)转化为[Ag(S2O3)2]3-。2413题号567四ⅠBCu2+2Au＋8HCl＋3H2O2===2HAuCl4＋6H2OAgCl(5)“电沉积”步骤中阴极的电极反应式为___________________________________________。“电沉积”步骤完成后，阴极区溶液中可循环利用的物质为________(填化学式)。(6)“还原”步骤中，被氧化的N2H4与产物Au的物质的量之比为________。2413题号567Na2S2O33∶42413题号567(a)结构中电子云分布较均衡，结构较为稳定，(b)结构中正、负电荷中心不重合，极性较大，较不稳定，且存在过氧键，过氧键的氧化性大于I2，故Na2S2O3不能被I2氧化成(b)结构2413题号567(1)Cu的原子序数为29，位于第四周期第ⅠB族。(2)由分析可知，铜阳极泥加入硫酸、H2O2浸取，Cu被转化为Cu2+进入浸出液1中，故浸出液1中含有的金属离子主要是Cu2+。(3)“浸取2”步骤中，Au与盐酸、H2O2发生氧化还原反应，生成HAuCl4和H2O，根据得失电子守恒及元素守恒，可得反应得化学方程式为2Au＋8HCl＋3H2O2===2HAuCl4＋6H2O。(4)根据分析可知，浸渣2中含有AgCl，与Na2S2O3反应转化为[Ag(S2O3)2]3-。2413题号5672413题号5672413题号567(7)(a)结构中电子云分布较均衡，结构较为稳定，(b)结构中正、负电荷中心不重合，极性较大，较不稳定，且存在过氧键，过氧键的氧化性大于I2，故Na2S2O3不能被I2氧化成(b)结构。2413题号5673．(2024·湖南卷，T16)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1.0×10-5 mol·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 29.02413题号567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___________________________________________。2413题号567ds3d104s1Cu2Se＋4H2O2＋4H＋===2Cu2+＋H2SeO3＋5H2O(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。2413题号567使银元素转化为AgCl沉淀0.52413题号5670.05(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____________________________________________________________________________________________________________________________________。2413题号567Na2SO3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2413题号567[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Cu2+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，将AgCl转化为Ag2SO3，过滤除去PbSO4，滤液3中含有Ag2SO3；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，位于ds区，其基态原子的价电子排布式为3d104s1；(2)滤液1中含有Cu2+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＋===2Cu2+＋H2SeO3＋5H2O；2413题号5672413题号5672413题号567(5)由分析可知滤液4中溶质主要成分为Na2SO3；由不同温度下Na2SO3的溶解度可知，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。2413题号5672413题号5674．(2024·湖北卷，T16)铍用于宇航器件的构筑。一种从其铝硅酸盐[Be3Al2(SiO3)6]中提取铍的路径为：已知：Be2+＋4HA BeA2(HA)2＋2H＋回答下列问题：(1)基态Be2+的轨道表示式为_______________________________。(2)为了从“热熔、冷却”步骤得到玻璃态，冷却过程的特点是________。(3)“萃取分液”的目的是分离Be2+和Al3+，向过量烧碱溶液中逐滴加入少量“水相1”的溶液，观察到的现象是______________________________________________________________________。2413题号567快速冷却先产生白色沉淀，然后白色沉淀快速溶解(4)写出反萃取生成Na2[Be(OH)4]的化学方程式_______________________________________________________________________。“滤液2”可以进入___________步骤再利用。(5)电解熔融氯化铍制备金属铍时，加入氯化钠的主要作用是_______________________________________________________。(6)Be(OH)2与醋酸反应得到某含4个Be的配合物，4个Be位于以1个O原子为中心的四面体的4个顶点，且每个Be的配位环境相同，Be与Be间通过CH3COO－相连，其化学式为________________。2413题号567BeA2(HA)2＋6NaOH===Na2[Be(OH)4]＋4NaA＋2H2O反萃取分液增强熔融氯化铍的导电性Be4O(CH3COO)62413题号567(1)基态Be2+的电子排布式为1s2，其轨道表示式为 。(2)熔融态物质冷却凝固时，缓慢冷却会形成晶体，快速冷却会形成非晶态，即玻璃态，所以从“热熔、冷却”中得到玻璃态，其冷却过程要求为快速冷却。(3)“滤液1”中有Be2+和Al3+，加入含HA的煤油将Be2+萃取到有机相中，则“水相1”中含有Al3+，则向过量烧碱溶液中逐滴加入少量“水相1”的溶液，可观察到的现象为先产生白色沉淀，然后白色沉淀快速溶解。2413题号5672413题号5672413题号5675．(2024·河北卷，T16)V2O5是制造钒铁合金、金属钒的原料，也是重要的催化剂。以苛化泥为焙烧添加剂从石煤中提取V2O5的工艺，具有钒回收率高、副产物可回收和不产生气体污染物等优点。工艺流程如下。2413题号5673d34s2＋5CO2(2)水浸工序得到滤渣①和滤液，滤渣①中含钒成分为偏钒酸钙，滤液中杂质的主要成分为______________(填化学式)。(3)在弱碱性环境下，偏钒酸钙经盐浸生成碳酸钙，发生反应的离子方程式为______________________________________________________；CO2加压导入盐浸工序可提高浸出率的原因为________________________________________________________；浸取后低浓度的滤液①进入_________(填工序名称)，可实现钒元素的充分利用。(4)洗脱工序中洗脱液的主要成分为________(填化学式)。2413题号567NaAlO2 离子交换NaCl (5)下列不利于沉钒过程的两种操作为________(填标号)。a．延长沉钒时间b．将溶液调至碱性c．搅拌d．降低NH4Cl溶液的浓度2413题号567bd2413题号5672413题号5672413题号5676．(2024·贵州卷，T16)煤气化渣属于大宗固废，主要成分为Fe2O3、Al2O3、SiO2及少量MgO等。一种利用“酸浸—碱沉—充钠”工艺，制备钠基正极材料NaFePO4和回收Al2O3的流程如下：已知：①25 ℃时，Ksp[Fe(OH)3]＝2.8×10-39，Ksp[Al(OH)3]＝1.3×10-33，Ksp[Mg(OH)2]＝5.6×10-12；②2Na[Al(OH)4](aq) Al2O3·3H2O(s)＋2NaOH(aq)。回答下列问题：(1)“滤渣”的主要成分为________(填化学式)。(2)25 ℃时，“碱沉”控制溶液pH至3.0，此时溶液中c(Fe3+)＝________mol·L-1。2413题号567SiO22.8×10-6(3)“除杂”时需加入的试剂X是__________。(4)“水热合成”中，NH4H2PO4作为磷源，“滤液2”的作用是__________________________________，水热合成NaFePO4的离子方程式为______________________________________________________________________________________________________。2413题号567NaOH溶液提供Na＋和反应所需要的碱性环境(5)“煅烧”得到的物质也能合成钠基正极材料NaFeO2，其工艺如下：①该工艺经碳热还原得到Fe3O4，“焙烧”生成NaFeO2的化学方程式为_________________________________________________。2413题号567②NaFeO2的晶胞结构示意图如甲所示。每个晶胞中含有NaFeO2的单元数有________个。③若“焙烧”温度为700 ℃，n(Na2CO3)∶n(Fe3O4)＝9∶8时，生成纯相Na1－xFeO2，则x＝________，其可能的结构示意图为________(选填“乙”或“丙”)。2413题号56730.25乙2413题号5672413题号5672413题号5672413题号5672413题号5677．(2024·北京卷，T18)利用黄铜矿(主要成分为CuFeS2，含有SiO2等杂质)生产纯铜，流程示意图如下。(1)矿石在焙烧前需粉碎，其作用是_________________________________________________________________________________。增大接触面积，加快反应速率，使反应更充分(2)(NH4)2SO4的作用是利用其分解产生的SO3使矿石中的铜元素转化为CuSO4。(NH4)2SO4发生热分解的化学方程式是_______________________________________________________。2413题号567(3)矿石和过量(NH4)2SO4按一定比例混合，取相同质量，在不同温度下焙烧相同时间，测得：“吸收”过程氨吸收率和“浸铜”过程铜浸出率变化如图；400 ℃和500 ℃时，固体B中所含铜、铁的主要物质如表。2413题号567①温度低于425 ℃，随焙烧温度升高，铜浸出率显著增大的原因是______________________________________________________________________________________________________________。温度/℃ B中所含铜、铁的主要物质400 Fe2O3、CuSO4、CuFeS2500 Fe2(SO4)3、CuSO4、CuO2413题号567温度低于425 ℃，随焙烧温度升高，(NH4)2SO4分解产生的SO3增多，可溶物CuSO4含量增加，故铜浸出率显著增加②温度高于425 ℃，根据焙烧时可能发生的反应，解释铜浸出率随焙烧温度升高而降低的原因是______________________________________________________________________________________________________________________________________________。2413题号567(4)用离子方程式表示置换过程中加入Fe的目的_______________________________________________________________________。(5)粗铜经酸浸处理，再进行电解精炼；电解时用酸化的CuSO4溶液做电解液，并维持一定的c(H＋)和c(Cu2+)。粗铜若未经酸浸处理，消耗相同电量时，会降低得到纯铜的量，原因是__________________________________________________________________________________________________________________________。2413题号567Fe＋Cu2+===粗铜若未经酸浸处理，其中杂质Fe会参与放电，则消耗相同电量时，会降低得到纯铜的量Cu＋Fe2+[解析] 黄铜矿(主要成分为CuFeS2，含有SiO2等杂质)粉碎后加入硫酸铵，通入空气焙烧，黄铜矿在硫酸铵生成的SO3作用下，转化成CuSO4，得到的混合气体中主要含NH3，用硫酸吸收，得到硫酸铵，是溶液A的主要溶质，可以循环利用，固体B为SiO2、CuSO4及含铁的化合物，加水分离，主要形成含硫酸铜的滤液和含SiO2的滤渣，分别为滤液C和滤渣D，向硫酸铜溶液中加入过量的铁，置换得到粗铜和FeSO4，粗铜再精炼可以得到纯铜。2413题号5672413题号5672413题号567化工流程中的预处理与方程式书写1．原料预处理的常用方法与结果(目的)方法 释义研磨、雾化 将块状或颗粒状的物质磨成粉末或将液体雾化，增大反应物接触面积，以加快反应速率或使反应更充分浸取 水浸 与水接触反应或溶解酸浸 与酸接触反应或溶解，使可溶性金属离子进入溶液，不溶物通过过滤除去，可适当增大浓度碱浸 除去油污，溶解酸性氧化物、铝及其氧化物灼烧 (焙烧) 除去可燃性杂质或使原料初步转化：①除去硫、碳单质；②有机物转化、除去有机物；③高温下原料与空气中氧气反应等煅烧 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[注意] 加快矿石浸取速率的措施有研磨粉碎、搅拌、增大溶液浓度、加热等；对于加热措施要注意一些物质的分解(如H2O2、硝酸等要适当加热)；对于硫酸、硝酸要注意浓度改变对化学反应原理的影响。2．化工流程中的方程式书写(1)非氧化还原反应方程式书写(2)氧化还原反应方程式书写[以Fe(OH)3与KClO在强碱性条件下反应制取K2FeO4的离子方程式为例]1．(2024·汕头一模)金属镓被称为“电子工业脊梁”，氮化镓是5G技术中广泛应用的新型半导体材料。利用粉煤灰(主要成分为Ga2O3、Al2O3、SiO2，还有少量Fe2O3等杂质)制备镓和氮化镓的流程如下：已知：①镓与铝同主族，二者化合物性质相似。②“碱浸”后溶液的主要成分为Na[Ga(OH)4]、Na[Al(OH)4](四羟基合铝酸钠)、Na2SiO3。③NH3＋H3BO3===NH3·H3BO3；NH3·H3BO3＋HCl===NH4Cl＋H3BO3。回答下列问题：(1)“焙烧”的目的是将Ga2O3转化为Na[Ga(OH)4]，该反应的化学方程式为______________________________________________________________________________________________________________ (2)“沉淀”步骤中加入过量稀硫酸至生成的沉淀不再溶解，则滤渣2的主要成分是____________(写化学式)。(3)步骤①和②中通入过量气体A发生反应的离子方程式为_____________________________________________________________________。2．(2024·南平一模)钴镍渣是湿法炼锌净化渣之一，其中含有较多的Zn(Ⅱ)、Cd(Ⅱ)和少量Co(Ⅱ)、Fe(Ⅱ)、Ni(Ⅱ)的硫酸盐及氢氧化物(“Ⅱ”指相应元素的化合价为＋2价)。利用以下工艺流程回收金属并制备碱式碳酸锌：已知：过二硫酸根离子的结构式为，的还原产物为。回答下列问题：(1)“溶浸”中，可以加快化学反应速率的措施有______________________________________________________________________________________(任写一种)。(2)向“浸取液”中加入Zn粉，发生反应的离子方程式为_________________________________________________________________________________________。(3)过二硫酸根离子具有极强的氧化性，原因是__________________________________________________________________________________________________。(4)“氧化、沉钴”时，加入Na2S2O8溶液并调节溶液pH至5.0～5.2，反应生成Co(OH)3沉淀的离子方程式为________________________________________________________________________________________________________________。(5)向ZnSO4溶液中加入适量的Na2CO3溶液，反应生成ZnCO3·xZn(OH)2沉淀的化学方程式为__________________________________________________________________________________________________________________________。化工流程中的条件控制与分离提纯1．反应条件的控制(1)控制溶液的pH①控制反应的发生，增强物质的氧化性或还原性，或改变物质的水解程度。②控制溶液的酸碱性使其中的某些金属离子形成氢氧化物沉淀。如要除去某含Mn2+溶液中的Fe2+，应先用氧化剂把Fe2+氧化为Fe3+，再调溶液的pH到3.7。(2)通过调节物质的浓度、控制体系的压强改变反应速率和反应限度(提高转化率或产率)。(3)加入氧化剂、还原剂完成溶液中离子的转化，需要根据已知信息和环境信息(溶液中离子的氧化性、还原性)判断加入试剂的作用。如加入H2O2或NaClO把Fe2+转化为Fe3+。(4)控制温度的措施有水浴(<100 ℃)、油浴或沙浴(>100 ℃)，此类加热的优点是均匀受热、恒温加热。2．物质分离与提纯的6种常用方法(1)调节pH除杂时，为了防止杂质的引入，往往加一些难溶物消耗H＋，如除去某含Cu2+溶液中的Fe3+时可加入CuO、Cu(OH)2、Cu2(OH)2CO3调节pH，然后过滤。(2)趁热过滤一般是在蒸发结晶时析出晶体后分离出晶体的操作，以防止冷却后其他溶质析出晶体而引入杂质。减压过滤(又称抽滤)的优点是过滤快且固液分离完全，滤出固体易干燥。(3)洗涤沉淀的目的和洗涤剂的选择①洗涤目的：除去沉淀表面吸附的可溶性物质。②洗涤剂的选择：尽可能减少沉淀溶解，同时除去杂质。可以选择冷水或热水，乙醇等。如除去BaSO4吸附的Fe3+，可以用稀硫酸洗涤，这样减少了BaSO4的溶解。1．(2024·鞍山二模，节选)从含钴余液(含Co2+、Ca2+、Mg2+、Ni2+等)中提取氧化钴的流程如下：回答下列问题：(1)在去除钙、镁时，选择适当加热条件的理由是____________________________；该步骤控制pH是影响除钙、镁效果的重要因素，下图是不同pH条件下硫化钴含量和钴收率图，根据图中信息选择最适宜的pH为________。(2)酸解时，硫元素转化为最高价含氧酸根，请写出CoS酸解反应的离子方程式：_____________________________________________________________________。(3)已知P507萃取剂(HA)2和Co2+发生如下反应：Co2+＋n(HA)2 CoA2·(n－1)(HA)2＋2H＋，萃取时适当增加溶液的pH，能增大Co2+的萃取率，原因是_____________________________________________________________________。(4)反萃取时加入的试剂a应为________(填字母)。A．NaHCO3 B．HClC．NaOH D．CH3COOH(5)沉钴的离子方程式为________________________________________________。(6)系列操作中如何检验CoC2O4是否洗涤干净__________________________________________________________________________________________________。2．MnSO4·H2O是一种重要的饲料添加剂，一种以软锰矿(主要成分是MnO2，还有CaO、Al2O3、Fe2O3、SiO2等杂质)为原料制备MnSO4·H2O的工艺流程如图1所示。已知：①25 ℃时，Ksp(CaF2)＝1.5×10-10、Ksp(MnF2)＝4.5×10-3。②该工艺条件下，有关金属离子沉淀的pH范围如表所示。金属离子 Fe3+ Fe2+ Al3+ Mn2+开始沉淀的pH 1.9 7.0 3.4 8.1沉淀完全的pH 3.2 9.0 4.7(>9.8时开始溶解) 10.1回答下列问题：(1)“酸浸”得到的滤渣Ⅰ需要进行二次酸浸，然后将浸出液合并。二次酸浸的目的为_________________________________________________________________。(2)“酸浸”时，MnO2被Fe2+还原，该反应的离子方程式是________________________________________________________________________________________。(3)“氧化”时，加热温度不宜过高的原因是____________________________________________________________________________________________________。(4)“除铁铝”时，应调节溶液pH的范围是________________________________。(5)“除钙”时，加入MnF2发生反应的离子方程式是_____________________________________________________________________________________________。(6)硫酸锰在不同温度下的溶解度S和一定温度内析出晶体的组成如图2所示。“一系列操作”包括将所得滤液控制温度在80～90 ℃蒸发结晶、______、________________、真空干燥，最后得到MnSO4·H2O。化工流程中Ksp的相关计算溶度积(Ksp)的常见计算类型及方法(1)已知溶度积求溶液中的某种离子的浓度，如Ksp＝a的饱和AgCl溶液中c(Ag＋)＝ mol·L-1。(2)已知溶度积、溶液中某离子的浓度，求溶液中的另一种离子的浓度，如某温度下AgCl的Ksp＝a，在0.1 mol·L-1的NaCl溶液中加入过量的AgCl固体，达到平衡后c(Ag＋)＝10a mol·L-1。(3)计算沉淀转化的平衡常数，如Cu2+(aq)＋MnS(s) CuS(s)＋Mn2+(aq)，平衡常数K＝＝＝。(4)利用难溶氢氧化物的Ksp确定pH如已知Fe(OH)3的Ksp≈1×10-38，室温下0.01 mol·L-1 FeCl3溶液开始沉淀的pH计算思路为Ksp＝c(Fe3+)·c3(OH－)―→c(OH－)＝＝10-12 mol·L-1―→pH＝2；沉淀完全的pH范围计算思路：c(OH－)≥ mol·L-1＝10-11 mol·L-1→pH≥3。1．(2024·重庆一诊，节选)工业上以菱锰矿(主要成分为MnCO3，含杂质CaCO3、FeCO3、NiCO3)为原料制取金属锰的工艺流程如下：已知常温下，溶度积常数(Ksp)如下表：NiS MnS Mn(OH)2 Fe(OH)3 Ni(OH)2 Fe(OH)21.0×10-24 2.5×10-10 1.9×10-13 2.8×10-39 5.5×10-16 4.8×10-17(1)“酸浸”过程中，MnO2发生的主要反应的离子方程式为_____________________________________________________________________。(2)常温下，加稀氨水时调pH约为4，则滤渣2的主要成分是________。(3)“除杂1”时加入适量的(NH4)2S，除去的主要离子为________，过滤后得到的滤液中c(Mn2+)＝2.5 mol·L-1，则其的范围为是________________________。2．BiOCl为白色结晶粉末，溶于酸，不溶于水，可用作医药、化妆品方面的增白收敛剂。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，工艺流程如图所示。已知：①“联合焙烧”时过量的MnO2分解为Mn2O3；②2BiOCl＋2OH－===2Cl－＋H2O＋Bi2O3。回答下列问题：(1)为提高“联合焙烧”效率，可采取的措施是__________________________________________________________________________________________________(任写一种)，实验室中焙烧用到的主要仪器有三脚架、泥三角、酒精灯、________________。(2)Bi2S3和FeS2在“联合焙烧”时元素Bi和Fe分别转化为________。气体A产生的原因是____________________________________________________________________________________________________________________________________________________________(用化学方程式表示)。“联合焙烧”产生的废气和气体A都可以用______(填化学式)溶液吸收。(3)“酸浸”过程所得滤渣的主要成分是________(填化学式)。(4)“转化”时加入的金属Bi的作用是__________。写出Bi3+水解生成BiOCl的离子方程式：__________________________________________________________。调节溶液pH不宜过大的原因是__________________________________________。[说明] 部分省市高考题还可能涉及“物质结构与性质”问题。(2023·辽宁卷，T16)某工厂采用如下工艺处理镍钴矿硫酸浸取液(含Ni2+、Co2+、Fe2+、Fe3+、Mg2+和Mn2+)。实现镍、钴、镁元素的回收。已知：物质 Fe(OH)3 Co(OH)2 Ni(OH)2 Mg(OH)2Ksp 10-37.4 10-14.7 10-14.7 10-10.8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(H2SO5)，1 mol H2SO5中过氧键的数目为________。(3)“氧化”中，用石灰乳调节pH＝4，Mn2+被H2SO5氧化为MnO2，该反应的离子方程式为________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________(H2SO5的电离第一步完全，第二步微弱)；滤渣的成分为MnO2、________(填化学式)。(4)“氧化”中保持空气通入速率不变，Mn(Ⅱ)氧化率与时间的关系如下。SO2体积分数为________时，Mn(Ⅱ)氧化速率最大；继续增大SO2体积分数时，Mn(Ⅱ)氧化速率减小的原因是______________________________________________________________________________________________________________________。(5)“沉钴镍”中得到的Co(Ⅱ)在空气中可被氧化成CoO(OH)，该反应的化学方程式为_______________________________________________________________。(6)“沉镁”中为使Mg2+沉淀完全(25 ℃)，需控制pH不低于________(精确至0.1)。[解答流程] 第一步：第二步：审流程和信息—确定分析每一步的“试剂加入—反应原理—生成的物质”或“分离提纯操作”第三步：审问题、规范答题(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(答出一条即可) (2)6.02×1023 (3)===＋3H＋ 、CaSO4 (4)9.0% SO2有还原性，过量将会降低H2SO5的物质的量浓度，降低Mn(Ⅱ)氧化速率 (5)4Co(OH)2＋O2===4CoO(OH)＋2H2O (6)11.1[母题变式] 若“沉钴镍”时溶液中c(Mg2+)＝0.01 mol·L-1，则“沉钴镍”时需调节pH的范围是多少？(2024·广东卷，T18节选)镓(Ga)在半导体、记忆合金等高精尖材料领域有重要应用。一种从电解铝的副产品炭渣(含C、Na、Al、F和少量的Ga、Fe、K、Ca等元素)中提取镓及循环利用铝的工艺如下。工艺中，LAEM是一种新型阴离子交换膜，允许带负电荷的配离子从高浓度区扩散至低浓度区。用LAEM提取金属离子Mn＋的原理如图。已知：①pKa(HF)＝3.2。②Na3[AlF6](冰晶石)的Ksp为4.0×10-10。③浸取液中，Ga(Ⅲ)和Fe(Ⅲ)以[MClm](m-3)－(m＝0～4)微粒形式存在，Fe2+最多可与2个Cl－配位，其他金属离子与Cl－的配位可忽略。(1)“电解”中，反应的化学方程式为__________________________________________________________________________________________________________。(2)“浸取”中，由Ga3+形成[GaCl4]－的离子方程式为_____________________________________________________________________________________________。(3)“还原”的目的：避免________元素以________(填化学式)微粒的形式通过LAEM，从而有利于Ga的分离。(4)“LAEM提取”中，原料液的Cl－浓度越______，越有利于Ga的提取；研究表明，原料液酸度过高，会降低Ga的提取率。因此，在不提高原料液酸度的前提下，可向Ⅰ室中加入________(填化学式)，以进一步提高Ga的提取率。(5)“调pH”中，pH至少应大于________，使溶液中c(F－)>c(HF)，有利于[AlF6]3-配离子及Na3[AlF6]晶体的生成。若“结晶”后溶液中c(Na＋)＝0.10 mol·L-1，则[AlF6]3-的浓度为________mol·L-1。21世纪教育网(www.21cnjy.com)化工流程中的预处理与方程式书写1．原料预处理的常用方法与结果(目的)方法 释义研磨、雾化 将块状或颗粒状的物质磨成粉末或将液体雾化，增大反应物接触面积，以加快反应速率或使反应更充分浸取 水浸 与水接触反应或溶解酸浸 与酸接触反应或溶解，使可溶性金属离子进入溶液，不溶物通过过滤除去，可适当增大浓度碱浸 除去油污，溶解酸性氧化物、铝及其氧化物灼烧 (焙烧) 除去可燃性杂质或使原料初步转化：①除去硫、碳单质；②有机物转化、除去有机物；③高温下原料与空气中氧气反应等煅烧 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[注意] 加快矿石浸取速率的措施有研磨粉碎、搅拌、增大溶液浓度、加热等；对于加热措施要注意一些物质的分解(如H2O2、硝酸等要适当加热)；对于硫酸、硝酸要注意浓度改变对化学反应原理的影响。2．化工流程中的方程式书写(1)非氧化还原反应方程式书写(2)氧化还原反应方程式书写[以Fe(OH)3与KClO在强碱性条件下反应制取K2FeO4的离子方程式为例]1．(2024·汕头一模)金属镓被称为“电子工业脊梁”，氮化镓是5G技术中广泛应用的新型半导体材料。利用粉煤灰(主要成分为Ga2O3、Al2O3、SiO2，还有少量Fe2O3等杂质)制备镓和氮化镓的流程如下：已知：①镓与铝同主族，二者化合物性质相似。②“碱浸”后溶液的主要成分为Na[Ga(OH)4]、Na[Al(OH)4](四羟基合铝酸钠)、Na2SiO3。③NH3＋H3BO3===NH3·H3BO3；NH3·H3BO3＋HCl===NH4Cl＋H3BO3。回答下列问题：(1)“焙烧”的目的是将Ga2O3转化为Na[Ga(OH)4]，该反应的化学方程式为______________________________________________________________________________________________________________ (2)“沉淀”步骤中加入过量稀硫酸至生成的沉淀不再溶解，则滤渣2的主要成分是____________(写化学式)。(3)步骤①和②中通入过量气体A发生反应的离子方程式为_____________________________________________________________________。[解析] 粉煤灰(主要成分为Ga2O3、Al2O3、SiO2，还有少量Fe2O3等杂质)与纯碱焙烧后得到Na[Al(OH)4]、Na2SiO3、Na[Ga(OH)4]和CO2，加入稀NaOH溶液浸取，得到的滤渣1为氧化铁沉淀，滤液中含有Na[Ga(OH)4]、Na[Al(OH)4]、Na2SiO3等，“沉淀”步骤中加入过量稀硫酸至生成的沉淀不再溶解，则滤渣2的主要成分是H2SiO3沉淀，此时铝、镓存在形式分别为铝离子和镓离子，先加稀NaOH溶液调pH，使Al3+和Ga3+分别转化为[Al(OH)4]－和[Ga(OH)4]－，再通入CO2使转化为Al(OH)3，过滤，分离出，继续通CO2调pH，使[Ga(OH)4]－转化为Ga(OH)3，将Ga(OH)3与稀氢氧化钠溶液混合，得到[Ga(OH)4]－，电解后得到镓单质，加入一溴甲烷和氨得到GaN。[答案] (1)Ga2O3＋Na2CO3＋4H2O2Na[Ga(OH)4]＋CO2↑ (2)H2SiO3 (3)===2．(2024·南平一模)钴镍渣是湿法炼锌净化渣之一，其中含有较多的Zn(Ⅱ)、Cd(Ⅱ)和少量Co(Ⅱ)、Fe(Ⅱ)、Ni(Ⅱ)的硫酸盐及氢氧化物(“Ⅱ”指相应元素的化合价为＋2价)。利用以下工艺流程回收金属并制备碱式碳酸锌：已知：过二硫酸根离子的结构式为，的还原产物为。回答下列问题：(1)“溶浸”中，可以加快化学反应速率的措施有______________________________________________________________________________________(任写一种)。(2)向“浸取液”中加入Zn粉，发生反应的离子方程式为_________________________________________________________________________________________。(3)过二硫酸根离子具有极强的氧化性，原因是__________________________________________________________________________________________________。(4)“氧化、沉钴”时，加入Na2S2O8溶液并调节溶液pH至5.0～5.2，反应生成Co(OH)3沉淀的离子方程式为________________________________________________________________________________________________________________。(5)向ZnSO4溶液中加入适量的Na2CO3溶液，反应生成ZnCO3·xZn(OH)2沉淀的化学方程式为__________________________________________________________________________________________________________________________。[解析] 钴镍渣加入硫酸进行“溶浸”，钴镍渣中的硫酸盐及氢氧化物溶解在硫酸里，二价金属离子进入溶液，难溶的杂质经过滤除去，“浸取液”里加过量的锌粉，利用金属的活泼性不同将Cd置换出来，再加入强氧化剂Na2S2O8溶液将溶液中的Co2+等氧化然后转化为氢氧化物沉淀除去，最后再加入锌粉经反应后过滤，将滤液中锌离子转化为沉淀ZnCO3·xZn(OH)2。[答案] (1)粉碎钴镍渣、搅拌、适当升温、适当增大H2SO4溶液浓度等(任写一种)(2)Cd2+＋Zn===Cd＋Zn2+(3)过二硫酸根离子中含有过氧键(或过二硫酸根离子中含有—O—O—)(4)===＋6H＋(5)(x＋1)ZnSO4＋(x＋1)Na2CO3＋xH2O===ZnCO3·xZn(OH)2↓＋(x＋1)Na2SO4＋xCO2↑化工流程中的条件控制与分离提纯1．反应条件的控制(1)控制溶液的pH①控制反应的发生，增强物质的氧化性或还原性，或改变物质的水解程度。②控制溶液的酸碱性使其中的某些金属离子形成氢氧化物沉淀。如要除去某含Mn2+溶液中的Fe2+，应先用氧化剂把Fe2+氧化为Fe3+，再调溶液的pH到3.7。(2)通过调节物质的浓度、控制体系的压强改变反应速率和反应限度(提高转化率或产率)。(3)加入氧化剂、还原剂完成溶液中离子的转化，需要根据已知信息和环境信息(溶液中离子的氧化性、还原性)判断加入试剂的作用。如加入H2O2或NaClO把Fe2+转化为Fe3+。(4)控制温度的措施有水浴(<100 ℃)、油浴或沙浴(>100 ℃)，此类加热的优点是均匀受热、恒温加热。2．物质分离与提纯的6种常用方法(1)调节pH除杂时，为了防止杂质的引入，往往加一些难溶物消耗H＋，如除去某含Cu2+溶液中的Fe3+时可加入CuO、Cu(OH)2、Cu2(OH)2CO3调节pH，然后过滤。(2)趁热过滤一般是在蒸发结晶时析出晶体后分离出晶体的操作，以防止冷却后其他溶质析出晶体而引入杂质。减压过滤(又称抽滤)的优点是过滤快且固液分离完全，滤出固体易干燥。(3)洗涤沉淀的目的和洗涤剂的选择①洗涤目的：除去沉淀表面吸附的可溶性物质。②洗涤剂的选择：尽可能减少沉淀溶解，同时除去杂质。可以选择冷水或热水，乙醇等。如除去BaSO4吸附的Fe3+，可以用稀硫酸洗涤，这样减少了BaSO4的溶解。1．(2024·鞍山二模，节选)从含钴余液(含Co2+、Ca2+、Mg2+、Ni2+等)中提取氧化钴的流程如下：回答下列问题：(1)在去除钙、镁时，选择适当加热条件的理由是____________________________；该步骤控制pH是影响除钙、镁效果的重要因素，下图是不同pH条件下硫化钴含量和钴收率图，根据图中信息选择最适宜的pH为________。(2)酸解时，硫元素转化为最高价含氧酸根，请写出CoS酸解反应的离子方程式：_____________________________________________________________________。(3)已知P507萃取剂(HA)2和Co2+发生如下反应：Co2+＋n(HA)2 CoA2·(n－1)(HA)2＋2H＋，萃取时适当增加溶液的pH，能增大Co2+的萃取率，原因是_____________________________________________________________________。(4)反萃取时加入的试剂a应为________(填字母)。A．NaHCO3 B．HClC．NaOH D．CH3COOH(5)沉钴的离子方程式为________________________________________________。(6)系列操作中如何检验CoC2O4是否洗涤干净__________________________________________________________________________________________________。[解析] 含钴余液中有Co2+、Ca2+、Mg2+、Ni2+等，加入硫化钠沉淀Ni2+和Co2+，进入酸解的主要是NiS和CoS，经过萃取和反萃取后除掉镍离子，经过沉钴等操作得到氧化钴。(1)在去除钙、镁时，选择适当加热条件的理由是加快沉Co的速率，让CoS形成沉淀更彻底；该步骤是除钙、镁，观察题图可知最适宜的pH为0.5，此时CoS的含量最大且钴回收率较大。[答案] (1)加快沉钴的速率，让CoS形成沉淀更彻底 0.5(2)===＋4H2O(3)溶液酸性减弱，平衡正向移动，增加Co2+的萃取率(4)B===CoC2O4↓(6)取最后一次洗涤液于试管中，向其中加入适量硝酸酸化的硝酸银溶液，观察是否出现白色沉淀2．MnSO4·H2O是一种重要的饲料添加剂，一种以软锰矿(主要成分是MnO2，还有CaO、Al2O3、Fe2O3、SiO2等杂质)为原料制备MnSO4·H2O的工艺流程如图1所示。已知：①25 ℃时，Ksp(CaF2)＝1.5×10-10、Ksp(MnF2)＝4.5×10-3。②该工艺条件下，有关金属离子沉淀的pH范围如表所示。金属离子 Fe3+ Fe2+ Al3+ Mn2+开始沉淀的pH 1.9 7.0 3.4 8.1沉淀完全的pH 3.2 9.0 4.7(>9.8时开始溶解) 10.1回答下列问题：(1)“酸浸”得到的滤渣Ⅰ需要进行二次酸浸，然后将浸出液合并。二次酸浸的目的为_________________________________________________________________。(2)“酸浸”时，MnO2被Fe2+还原，该反应的离子方程式是________________________________________________________________________________________。(3)“氧化”时，加热温度不宜过高的原因是____________________________________________________________________________________________________。(4)“除铁铝”时，应调节溶液pH的范围是________________________________。(5)“除钙”时，加入MnF2发生反应的离子方程式是_____________________________________________________________________________________________。(6)硫酸锰在不同温度下的溶解度S和一定温度内析出晶体的组成如图2所示。“一系列操作”包括将所得滤液控制温度在80～90 ℃蒸发结晶、______、________________、真空干燥，最后得到MnSO4·H2O。[解析] 滤渣Ⅰ为SiO2、CaSO4，滤渣Ⅱ主要为、Al(OH)3、滤渣Ⅲ为CaF2。(6)根据题图2中硫酸锰在不同温度下的溶解度曲线可知，要从硫酸锰溶液中得到MnSO4·H2O，应将所得滤液控制温度在80～90 ℃蒸发结晶、趁热过滤、用80～90 ℃的蒸馏水洗涤2～3次、真空干燥。[答案] (1)提高Mn元素的浸出率(或Mn元素的利用率) (2)MnO2＋2Fe2+＋4H＋===Mn2+＋2Fe3+＋2H2O (3)防止温度过高H2O2分解 (4)4.7≤pH<8.1 (5)MnF2＋Ca2+ CaF2＋Mn2+ (6)趁热过滤 用80～90 ℃的蒸馏水洗涤2～3次化工流程中Ksp的相关计算溶度积(Ksp)的常见计算类型及方法(1)已知溶度积求溶液中的某种离子的浓度，如Ksp＝a的饱和AgCl溶液中c(Ag＋)＝ mol·L-1。(2)已知溶度积、溶液中某离子的浓度，求溶液中的另一种离子的浓度，如某温度下AgCl的Ksp＝a，在0.1 mol·L-1的NaCl溶液中加入过量的AgCl固体，达到平衡后c(Ag＋)＝10a mol·L-1。(3)计算沉淀转化的平衡常数，如Cu2+(aq)＋MnS(s) CuS(s)＋Mn2+(aq)，平衡常数K＝＝＝。(4)利用难溶氢氧化物的Ksp确定pH如已知Fe(OH)3的Ksp≈1×10-38，室温下0.01 mol·L-1 FeCl3溶液开始沉淀的pH计算思路为Ksp＝c(Fe3+)·c3(OH－)―→c(OH－)＝＝10-12 mol·L-1―→pH＝2；沉淀完全的pH范围计算思路：c(OH－)≥ mol·L-1＝10-11 mol·L-1→pH≥3。1．(2024·重庆一诊，节选)工业上以菱锰矿(主要成分为MnCO3，含杂质CaCO3、FeCO3、NiCO3)为原料制取金属锰的工艺流程如下：已知常温下，溶度积常数(Ksp)如下表：NiS MnS Mn(OH)2 Fe(OH)3 Ni(OH)2 Fe(OH)21.0×10-24 2.5×10-10 1.9×10-13 2.8×10-39 5.5×10-16 4.8×10-17(1)“酸浸”过程中，MnO2发生的主要反应的离子方程式为__________________________________________________________。(2)常温下，加稀氨水时调pH约为4，则滤渣2的主要成分是________。(3)“除杂1”时加入适量的(NH4)2S，除去的主要离子为________，过滤后得到的滤液中c(Mn2+)＝2.5 mol·L-1，则其的范围为是________________________。[解析] 菱锰矿(主要成分为MnCO3，含杂质、、NiCO3)中加入H2SO4溶液、MnO2进行“酸浸”，Fe2+被氧化为Fe3+，CaCO3转化成CaSO4成为滤渣1；滤液中加入稀氨水调pH，此时Fe3+转化为沉淀；滤液中加入(NH4)2S，Ni2+转化为NiS沉淀；滤液中加入NH4F，Ca2+转化为CaF2沉淀；将滤液进行电解，便可获得Mn。(3)当Ni2+完全沉淀时，c(S2-)＝ mol·L-1＝1.0×10-19 mol·L-1，pS≤19；当Mn2+不产生沉淀时，c(Mn2+)＝，c(S2-)＜ mol·L-1＝1.0×10-10 mol·L-1，pS＞10，所以pS的范围是10[答案] (1)MnO2＋2Fe2+＋4H＋===Mn2+＋2Fe3+＋2H2O (2)Fe(OH)3 (3)Ni2+ 102．BiOCl为白色结晶粉末，溶于酸，不溶于水，可用作医药、化妆品方面的增白收敛剂。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，工艺流程如图所示。已知：①“联合焙烧”时过量的MnO2分解为Mn2O3；②2BiOCl＋2OH－===2Cl－＋H2O＋Bi2O3。回答下列问题：(1)为提高“联合焙烧”效率，可采取的措施是__________________________________________________________________________________________________(任写一种)，实验室中焙烧用到的主要仪器有三脚架、泥三角、酒精灯、________________。(2)Bi2S3和FeS2在“联合焙烧”时元素Bi和Fe分别转化为________。气体A产生的原因是_____________________________________________________________________________________________________________________________________________(用化学方程式表示)。“联合焙烧”产生的废气和气体A都可以用______(填化学式)溶液吸收。(3)“酸浸”过程所得滤渣的主要成分是________(填化学式)。(4)“转化”时加入的金属Bi的作用是__________。写出Bi3+水解生成BiOCl的离子方程式：__________________________________________________________。调节溶液pH不宜过大的原因是__________________________________________。[解析] (1)为了提高“联合焙烧”效率，可采取的措施有将矿渣进一步粉碎、鼓入适当过量的空气或焙烧过程中不断搅拌。实验室中焙烧用到的主要仪器有三脚架、泥三角、坩埚、坩埚钳、酒精灯。(2)Bi2S3和FeS2在“联合焙烧”时元素Bi和Fe分别转化为Bi2O3、Fe2O3。Mn2O3有氧化性，会与浓盐酸发生氧化还原反应Mn2O3＋6HCl(浓)===2MnCl2＋Cl2↑＋3H2O，产生的气体A为Cl2。“联合焙烧”产生的废气SO2和气体A(Cl2)都可以用NaOH溶液吸收。(3)“酸浸”所得滤渣的主要成分是SiO2。(4)“转化”时加入金属Bi的作用是将Fe3+转化为Fe2+。Bi3+水解生成BiOCl的离子方程式为Bi3+＋Cl－＋H2O BiOCl＋2H＋。[答案] (1)将矿渣进一步粉碎(或鼓入适当过量的空气或焙烧过程中不断搅拌) 坩埚、坩埚钳 (2)、Fe2O3 Mn2O3＋6HCl(浓)===2MnCl2＋Cl2↑＋3H2O NaOH(合理即可) (3)SiO2 (4)将Fe3+还原为Fe2+ Bi3+＋Cl－＋H2O BiOCl＋2H＋ 防止BiOCl和OH－反应生成Bi2O3[说明] 部分省市高考题还可能涉及“物质结构与性质”问题。(2023·辽宁卷，T16)某工厂采用如下工艺处理镍钴矿硫酸浸取液(含Ni2+、Co2+、Fe2+、Fe3+、Mg2+和Mn2+)。实现镍、钴、镁元素的回收。已知：物质 Fe(OH)3 Co(OH)2 Ni(OH)2 Mg(OH)2Ksp 10-37.4 10-14.7 10-14.7 10-10.8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(H2SO5)，1 mol H2SO5中过氧键的数目为________。(3)“氧化”中，用石灰乳调节pH＝4，Mn2+被H2SO5氧化为MnO2，该反应的离子方程式为________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________(H2SO5的电离第一步完全，第二步微弱)；滤渣的成分为MnO2、________(填化学式)。(4)“氧化”中保持空气通入速率不变，Mn(Ⅱ)氧化率与时间的关系如下。SO2体积分数为________时，Mn(Ⅱ)氧化速率最大；继续增大SO2体积分数时，Mn(Ⅱ)氧化速率减小的原因是______________________________________________________________________________________________________________________。(5)“沉钴镍”中得到的Co(Ⅱ)在空气中可被氧化成CoO(OH)，该反应的化学方程式为_______________________________________________________________。(6)“沉镁”中为使Mg2+沉淀完全(25 ℃)，需控制pH不低于________(精确至0.1)。[解答流程] 第一步：第二步：审流程和信息—确定分析每一步的“试剂加入—反应原理—生成的物质”或“分离提纯操作”第三步：审问题、规范答题(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(答出一条即可) (2)6.02×1023 (3)===＋3H＋ 、CaSO4 (4)9.0% SO2有还原性，过量将会降低H2SO5的物质的量浓度，降低Mn(Ⅱ)氧化速率 (5)4Co(OH)2＋O2===4CoO(OH)＋2H2O (6)11.1[母题变式] 若“沉钴镍”时溶液中c(Mg2+)＝0.01 mol·L-1，则“沉钴镍”时需调节pH的范围是多少？[答案] 9.15≤pH<9.6。(2024·广东卷，T18节选)镓(Ga)在半导体、记忆合金等高精尖材料领域有重要应用。一种从电解铝的副产品炭渣(含C、Na、Al、F和少量的Ga、Fe、K、Ca等元素)中提取镓及循环利用铝的工艺如下。工艺中，LAEM是一种新型阴离子交换膜，允许带负电荷的配离子从高浓度区扩散至低浓度区。用LAEM提取金属离子Mn＋的原理如图。已知：①pKa(HF)＝3.2。②Na3[AlF6](冰晶石)的Ksp为4.0×10-10。③浸取液中，Ga(Ⅲ)和Fe(Ⅲ)以[MClm](m-3)－(m＝0～4)微粒形式存在，Fe2+最多可与2个Cl－配位，其他金属离子与Cl－的配位可忽略。(1)“电解”中，反应的化学方程式为__________________________________________________________________________________________________________。(2)“浸取”中，由Ga3+形成[GaCl4]－的离子方程式为_____________________________________________________________________________________________。(3)“还原”的目的：避免________元素以________(填化学式)微粒的形式通过LAEM，从而有利于Ga的分离。(4)“LAEM提取”中，原料液的Cl－浓度越______，越有利于Ga的提取；研究表明，原料液酸度过高，会降低Ga的提取率。因此，在不提高原料液酸度的前提下，可向Ⅰ室中加入________(填化学式)，以进一步提高Ga的提取率。(5)“调pH”中，pH至少应大于________，使溶液中c(F－)>c(HF)，有利于[AlF6]3-配离子及Na3[AlF6]晶体的生成。若“结晶”后溶液中c(Na＋)＝0.10 mol·L-1，则[AlF6]3-的浓度为________mol·L-1。[解析] 电解铝的副产品炭渣(含C、Na、Al、F和少量的Ga、Fe、K、Ca等元素)进行“焙烧”，金属转化为氧化物，“焙烧”后的固体中加入盐酸“浸取”，浸取液加入铝片将Fe3+进行还原，得到原料液，原料液利用“LAEM提取”，[GaCl4]－通过交换膜进入Ⅱ室并转化为Ga3+，Ⅱ室溶液进一步处理得到镓，Ⅰ室溶液加入含F－的废液调pH并结晶得到Na3[AlF6]晶体用于电解铝。(3)浸取液中，Ga(Ⅲ)和Fe(Ⅲ)以[MClm](m-3)－(m＝0～4)微粒形式存在，LAEM是一种新型阴离子交换膜，允许带负电荷的配离子从高浓度区扩散至低浓度区，为了避免铁元素以[FeCl4]－的微粒形式通过LAEM，故要加入铝片还原Fe3+，从而有利于Ga的分离。(4)“LAEM提取”中，原料液中的Cl－浓度越高，越有利于生成[GaCl4]－，越有利于Ga的提取，在不提高原料液酸度，同时不引入新杂质的前提下，可向Ⅰ室中加入NaCl，增加Cl－浓度，进一步提高Ga的提取率。(5)由pKa(HF)＝3.2，Ka(HF)＝＝10-3.2，为了使溶液中c(F－)>c(HF)，c(H＋)＝×10-3.2 mol·L-1<10-3.2 mol·L-1，故pH至少应大于3.2，有利于[AlF6]3-配离子及Na3[AlF6]晶体的生成，若“结晶”后溶液中c(Na＋)＝0.10 mol·L-1，根据Na3[AlF6](冰晶石)的Ksp为4.0×10-10，[AlF6]3-浓度为 mol·L-1＝4.0×10-7 mol·L-1。[答案] (1)2Al2O3(熔融)4Al＋3O2↑(2)Ga3+＋4Cl－===[GaCl4]－ (3)Fe [FeCl4]－ (4)高 NaCl (5)3.2 4.0×10-7化工流程题热点题空专练 化工流程中的预处理和方程式书写1．(2024·延边一模，节选)钒(V)被称为钢铁行业的“维生素”。从某钒矿石焙砂中提取钒的主要流程如下：已知：ⅰ．滤液A中的阳离子主要有H＋、、Fe3+、Al3+等；ⅱ．“萃取”过程可表示为VO2+＋2HA(有机相) VOA2(有机相)＋2H＋。回答下列问题：(1)钒矿石焙砂要进行研磨粉碎，研磨粉碎的目的是______________________________________________________________________________________________。(2)“浸钒”过程中，V2O5与硫酸反应的化学方程式为____________________________________________________________________________________________。(3)用铁粉“还原”过程中，有如下转化：―→VO2+，Fe―→Fe2+；写出其转化的离子方程式：___________________________________________________________________________________________________________________________。(4)“萃取”前，若不用石灰乳先中和，萃取效果不好，原因是__________________________________________________________________________________________________________________________________________。(5)滤渣D的主要成分为________(写化学式)。[解析] 钒矿石焙砂用硫酸浸钒，滤液A中的阳离子主要有H＋、、Fe3+、Al3+等，加铁粉将还原为VO2+、将Fe3+还原为Fe2+，加石灰乳调节pH≈2，Fe2+不会沉淀，滤渣D的主要成分为CaSO4，滤液C用有机溶剂萃取VO2+，VOA2(有机相)中加硫酸使VO2+＋2HA(有机相) VOA2(有机相)＋2H＋平衡逆向移动，反萃取VO2+，将VO2+氧化为，加氨水生成(NH4)2V6O16沉淀，(NH4)2V6O16 煅烧得V2O5。(4)“萃取”过程可表示为VO2+＋2HA(有机相) VOA2(有机相)＋2H＋，“萃取”前，若不用石灰乳先中和，氢离子浓度大，不利于VO2+＋2HA(有机相) VOA2(有机相)＋2H＋平衡正向移动，导致萃取效果不好。[答案] (1)增大接触面积，加快反应速率，提高浸出率(2)V2O5＋H2SO4===(VO2)2SO4＋H2O＋Fe＋4H＋===2VO2+＋Fe2+＋2H2O(4)若不用石灰乳中和，溶液中c(H＋)较大，不利于平衡VO2+＋2HA(有机相) VOA2(有机相)＋2H＋正向移动，对VO2+萃取效果不好(5)CaSO42．(2024·湛江一模，节选)镓(Ga)是重要的半导体材料，氮化镓、砷化镓和氧化镓分别是第二代、第三代、第四代半导体材料的代表材料。金属镓在自然界中通常以微量分散于铝土矿、闪锌矿等矿石中，提取非常困难。从闪锌矿渣中提取镓是种常见的方法，具体工艺流程如下：已知：①金属镓在化学性质上非常接近金属铝，其单质、氧化物和氢氧化物均有两性；②闪锌矿渣通常含有Pb2+、Zn2+、Fe2+、硅酸盐等杂质；③25 ℃时，Ksp(PbSO4)＝1.6×10-8、Ksp(CaCO3)＝8.8×10-9。回答下列问题：(1)为了提高镓的浸取率，可以采取的措施为____________________________________________________________________________________________________(填写一种)。(2)滤渣Ⅰ中主要含有________。(3)写出加入氧化锌后发生反应的离子方程式(以Ga为例)：________________________________________________________________________________________。(4)工业上通常向Na[Ga(OH)4]溶液中通入过量CO2，产生大量白色沉淀，过滤后加热固体能得到高纯度Ga2O3，写出加入过量CO2时的化学方程式：______________________________________________。[解析] 闪锌矿渣通常含有Pb2+、Zn2+、Fe2+、硅酸盐等杂质，加入稀硫酸酸浸得到滤渣Ⅰ主要成分为PbSO4、H2SiO3，滤液加入氧化锌反应后过滤，得到滤渣Ⅱ和硫酸锌溶液；硫酸锌溶液用于生产Zn；滤渣Ⅱ加入氢氧化钠进行碱浸得到氢氧化铁固体和Na[Ga(OH)4]，电解Na[Ga(OH)4]得到金属镓。[答案] (1)粉碎(或搅拌)(2)PbSO4、H2SiO3(3)3ZnO＋3H＋＋Ga3+Ga(OH)3＋3Zn2+(4)===3．(2024·辽阳一模，节选)黄金除具备货币商品属性外，由于其优良特性，还可用作珠宝装饰、金触媒、超导体等。以含砷金精矿(成分为Au、FeAsS)为原料提炼黄金的工艺流程如图，请回答下列问题：(1)焙烧时，FeAsS转化为两种有毒物质和一种红棕色固体，写出此反应的化学方程式：______________________________________________________________。(2)磨砂的目的是______________________________________________________。(3)氰化过程中，通入O2将Au转化为Na[Au(CN)2](易溶于水)，写出该反应的离子方程式：____________________________________________________________。(4)滤渣的主要成分为________、________。[解析] 由题给流程可知，含砷金精矿在空气中焙烧，将FeAsS转化为氧化铁、三氧化二砷和二氧化硫，将含有三氧化二砷和二氧化硫的烟气净化处理得到粗白砒，焙砂经冲砂、磨砂、氰化、过滤得到含有氧化铁、氢氧化钙的滤渣和Na[Au(CN)2]的滤液；向滤液中加入锌，将Na[Au(CN)2]转化为金，过滤得到金。[答案] (1)2FeAsS＋5O2Fe2O3＋2SO2＋As2O3(2)增大反应物的接触面积，加快反应速率，使氰化更充分(3)O2＋4Au＋8CN－＋2H2O===4[Au(CN)2]－＋4OH－(4)Fe2O3 Ca(OH)2热点题空专练 化工流程中的条件控制和分离提纯1．(2024·佛山二模，节选)铼(Re)用于制造高效能火箭引擎。从辉钼矿氧化焙烧后的烟道灰(主要成分有Re2O7、ReO3、MoO3、CuO、Fe3O4)中提取铼粉的一种工艺流程如图所示。已知：Fe3+ Fe2+ Cu2+开始沉淀pH 2.5 7.0 5.7完全沉淀pH 3.2 9.0 6.7回答下列问题：(1)“氧化浸出”时，ReO3被氧化为，ReO3被氧化的离子方程式为_____________________________________________________________________。(2)“水解中和”时，加NH4HCO3调节溶液pH＝6。①NH4HCO3溶液中________(填“>”“<”或“＝”)。②除钼的化合物外，滤渣1中还有________(填化学式)。③计算此时溶液中c(Cu2+)＝________mol·L-1。(3)“硫化沉淀”时与H2SO4反应生成难溶的MoS3，离子方程式为_____________________________________________________________________。[解析] 烟道灰加入硫酸、过氧化氢氧化浸出，过滤后加入碳酸氢铵中和，根据后续流程可知，滤渣1中含有Mo元素的化合物，调节pH为6，同时会生成Fe(OH)3、Cu(OH)2沉淀，向滤液加入硫化铵和硫酸，得到CuS和MoS3沉淀，过滤后向滤液中加入RCl吸附铼，之后加入HClO4解吸得到HReO4溶液，经过提纯，最后得到Re。(2)①NH4HCO3溶液中，由于碳酸氢根离子的水解程度大于铵根离子的水解程度，溶液呈弱碱性，故；②由分析知，除钼的化合物外，滤渣1中还有、Cu(OH)2；③由表中数据可知Ksp[Cu(OH)2]＝c(Cu2+)·c2(OH－)＝1.0×10-5×(10-7.3)2＝10-19.6，此时溶液中c(Cu2+)＝＝＝10-3.6。[答案] (1)===＋2H＋(2)①> ②Fe(OH)3、Cu(OH)2 ③10-3.6(3)＋2H＋===MoS3↓＋H2S↑2．(2024·济南一模)工业上常用软锰矿(主要成分为MnO2，含少量Fe2O3、Al2O3、SiO2)和Li2CO3合成电极材料LiMn2O4并回收净水剂明矾，其工艺流程如图所示。已知：①Mn2+在酸性条件下比较稳定，pH高于5.5时易被O2氧化；②当溶液中某离子浓度c(Mn＋)≤1.0×10-5 mol·L-1时，可认为该离子沉淀完全；常温下，几种沉淀的Ksp如下表所示：Fe(OH)3 Al(OH)3 Mn(OH)2 Fe(OH)2Ksp 1.0×10-23 1.0×10-33 5.0×10-12 5.0×10-17③lg 5＝0.7。回答下列问题：(1)“酸浸”时，通入稍过量SO2的目的是_______________________________________________________________________________________________________，一定温度下，软锰矿与不同浓度的硫酸反应60 min时结果如下表所示：c(H2SO4)/(mol·L-1) 1.0 5.0 10.0 16.0 18.0Mn浸出率/% 25 78 95 85 55Al浸出率/% 35 90 83 5 0则“酸浸”时，选择c(H2SO4)为________mol·L-1。(2)加入MnCO3“调pH”时，若c(Mn2+)＝1.0 mol·L-1，其他金属阳离子浓度为0.001 mol·L-1，则调pH的范围为____________，若“滤渣Ⅲ”主要成分为FeOOH，则“氧化”操作中主反应的离子方程式为______________________________________________________________________________________________。(3)“焙烧”操作中，为了提高Li2CO3利用率，加入稍过量的MnO2，加热至600～750 ℃便制得LiMn2O4，则反应的化学方程式为________________________________________________________________________________________________，整个流程中，可以循环使用的物质有________。(4)获取明矾KAl(SO4)2·12H2O的“一系列操作”是____________________________________________________________________________________________。[解析] 软锰矿(主要成分为MnO2，含少量Fe2O3、Al2O3、SiO2)与SO2和稀硫酸反应，MnO2被还原为Mn2+，Fe2O3生成Fe3+后被还原为Fe2+，Al2O3生成Al3+，SiO2不反应，过滤除去，滤渣Ⅰ为SiO2，滤液中加入MnCO3调pH，使Al3+转化为沉淀，通过过滤分离开，滤渣Ⅱ为，滤液中含有Mn2+、Fe2+，用氧气将Fe2+氧化为FeOOH沉淀，过滤除去，滤渣Ⅲ为FeOOH，电解滤液，将Mn2+氧化为MnO2，MnO2和Li2CO3焙烧，得到LiMn2O4；滤渣Ⅱ为Al(OH)3，加入稀硫酸、K2SO4溶解，经过蒸发浓缩、冷却结晶、过滤、洗涤、干燥后得到明矾KAl(SO4)2·12H2O。(2)加入MnCO3调pH，是为了让Al3+转化为沉淀，而其他金属阳离子依然在溶液中，Ksp[Al(OH)3]＝c(Al3+)·c3(OH－)＝1.0×10-33，当Al3+完全沉淀时，c(OH－)＝ mol·L-1＝ mol·L-1，c(H＋)＝＝ mol·L-1＝ mol·L-1，pH≈4.67，若c(Mn2+)＝1.0 mol·L-1，其他金属阳离子浓度为0.001 mol·L-1，当Mn2+开始沉淀时，Ksp[Mn(OH)2]＝c(Mn2+)·c2(OH－)＝5.0×10-12，c(OH－)＝ mol·L-1＝×10-6 mol·L-1，c(H＋)＝＝ mol·L-1＝ mol·L-1，pH＝8.35；当Fe2+开始沉淀时，Ksp[Fe(OH)2]＝c(Fe2+)·c2(OH－)＝5.0×10-17，c(OH－)＝ mol·L-1＝×10-7 mol·L-1，c(H＋)＝＝ mol·L-1＝ mol·L-1，pH＝7.35，综上所述，Al3+完全沉淀时，pH＝4.67，Mn2+开始沉淀时，pH＝8.35，Fe2+开始沉淀时pH＝7.35，即4.67≤pH＜7.35，由于Mn2+在酸性条件下比较稳定，pH高于5.5时易被O2氧化，应调节pH的范围为4.67≤pH≤5.5。[答案] (1)将MnO2全部转化为Mn2+，且将Fe3+还原为Fe2+，防止在滤渣Ⅱ中引入Fe(OH)3 10.0(2)4.67≤pH≤5.5 O2＋4Fe2+＋6H2O===4FeOOH＋8H＋(3)8MnO2＋2Li2CO34LiMn2O4＋2CO2↑＋O2↑ O2、硫酸 (4)蒸发浓缩、冷却结晶、过滤、洗涤、干燥3．硒和碲是重要的稀散元素，都可以作为半导体材料。一种从碲碱渣(碲和硒的含量较高，还含有少量Cu、Pb等元素)分离硒回收碲的工艺流程如下：已知：①水浸液的主要成分为NaTeO3、Na2SeO3及少量可溶性的铜、铅化合物等。②TeO2为两性氧化物，微溶于水。③亚硒酸为二元弱酸，Ka1＝2.7×10-3、Ka2＝2.5×10-8。回答下列问题：(1)硒与氧同族，基态Se原子价层电子排布式为________。(2)“除杂渣”的主要成分为________。(3)“中和”时控制pH为4～5，生成TeO2沉淀，若硫酸过量，将导致Te的回收率下降的原因是_____________________________________________________。(4)“酸浸液”中硒主要以亚硒酸的形式存在。若控制“酸浸液”的pH＝2，此时溶液中＝________。(5)“沉硒”时生成了一种无污染的单质气体，写出“沉硒”时发生的主要反应的化学方程式：_______________________________________________________。[解析] 碲碱渣(碲和硒的含量较高，还含有少量Cu、Pb等元素)加水水浸得到水浸渣和水浸液，水浸液的主要成分为NaTeO3、Na2SeO3及少量可溶性的铜、铅化合物等，加入NaHS除杂，得到除杂渣，主要成分为CuS、PbS，除杂液加入硫酸中和得到固体物质，固体物质用盐酸酸浸得到酸浸渣和酸浸液，酸浸液加入盐酸羟胺沉硒得到粗硒，溶液再加入亚硫酸钠还原得到还原液和还原碲粉。(4)控制“酸浸液”的pH＝2，此时溶液中＝＝＝＝＝6.75×10-7。[答案] (1)4s24p4 (2)CuS、PbS (3)TeO2为两性氧化物，会与过量的硫酸反应进入中和液中导致碲元素损失 (4)6.75×10-7 (5)H2SeO3＋4HONH3Cl===Se↓＋2N2↑＋7H2O＋4HCl4．(2024·赣州模拟，节选)钕铁硼永磁材料被广泛应用于汽车、家电、电子产品等领域。以某公司的钕铁硼油泥废料(主要物相为RE2O3、Fe2O3)为原料，回收有价金属的工艺流程如图所示。已知：①用RE表示稀土元素；②配位阴离子的稳定常数越大，配位阴离子越稳定。几种配位阴离子的稳定常数如下：配位阴离子稳定常数 25.4 9.4 16.2 20.2(1)浸取后，对浸取液进行紫外可见光光度测试，结果如图所示。写出Fe2O3与盐酸反应的离子方程式：_______________________________________________________________________________________________________________________。(2)沉淀时，草酸用量及沉淀温度对稀土与铁选择性沉淀分离的影响如下图所示。沉淀时，n(H2C2O4)与n(RE)的最佳物质的量之比为________，请说明原因：__________________________________________________________________________________________________________________________________________。最佳沉淀温度为60 ℃，温度继续升高，稀土沉淀率略下降的原因可能是__________________________________________________________________________________________________________________________________________。(3)在沉淀后的滤液中加入H2C2O4，溶液中主要存在的配位阴离子是________，该离子在加入铁粉后生成FeC2O4·2H2O的离子方程式为_____________________________________________________________________。[解析] 钕铁硼油泥废料(主要物相为RE2O3、Fe2O3)用Na2CO3溶液洗涤油污后，加入稀盐酸浸取，滤液中含有Fe3+、RE3+，向滤液中加入草酸溶液沉淀得到RE2(C2O4)3·10H2O，过滤后的滤液中加入铁粉和草酸溶液沉铁，得到草酸亚铁晶体。(2)n(H2C2O4)与n(RE)的物质的量之比为3∶1时，稀土沉淀率很高，提高比值，稀土沉淀率没有明显提高，但Fe元素沉淀率大幅度提高，所以沉淀时，n(H2C2O4)与n(RE)的最佳物质的量之比为3∶1。最佳沉淀温度为60 ℃，温度继续升高，稀土沉淀率略下降的原因可能是温度升高，草酸稀土盐溶解度增大，导致稀土沉淀率降低。[答案] (1)===＋3H2O (2)3∶1 n(H2C2O4)与n(RE)的物质的量之比为3∶1时，稀土沉淀率很高，提高比值，稀土沉淀率没有明显提高，但Fe元素沉淀率大幅度提高 温度升高，草酸稀土盐溶解度增大，导致稀土沉淀率降低 (3)===热点题空专练 化工流程中Ksp的相关计算1．(2024·青岛一模，节选)蛇纹石矿(主要成分为MgO、SiO2和少量铁、铝、镍等元素)与绿矾耦合焙烧提取富镁溶液矿化CO2并回收镍。工艺流程如图。已知：①DDTC[(C2H5)2NCSNa]S是一种常见的络合剂，对低浓度镍离子的络合效果好；②25 ℃时，Ksp[Fe(OH)3]＝4.0×10-38，Ksp[Al(OH)3]＝1.3×10-33。回答下列问题：(1)25 ℃时，pH对“浸出液”中金属沉淀率的影响如图，加入氨水调节的适宜pH≈________。当铝离子恰好完全沉淀时，c(Fe3+)＝________mol·L-1(保留两位有效数字)(已知当离子浓度c≤10-5 mol·L-1时认为已完全沉淀)。(2)“矿化”的离子方程式为_________________________________________________________________________________________________________________。(3)已知蛇纹石矿中氧化镁含量约为30%，提取过程中镁损失率为20%。80 ℃时，若矿化率为95%，则每1 000 kg蛇纹石矿可固定CO2的质量约为________kg。[解析] (1)根据图示，为使Fe3+、Al3+尽可能沉淀，Ni2+、Mg2+尽可能不损失，加入氨水调节的适宜pH≈4.5。当铝离子恰好完全沉淀时，c(Al3+)＝1.0×10-5 mol·L-1，根据＝得此时c(Fe3+)≈3.1×10-10 mol·L-1。(3)根据Mg5(CO3)4(OH)2·4H2O可知关系式：5Mg2+ ～ 4CO25×24 4×441 000×30%××(1－20%)×95% kg mm＝200.64 kg。[答案] (1)4.5 3.1×10-10 (2)=== (3)200.642．(2024·泉州三检，节选)苯胺焦油是工业上催化制苯胺的副产物，主要成分为苯胺，含有少量铂族贵金属、活性炭和Na、K、Fe。回收其中贵金属Pt、Pd的工艺流程如下：回答下列问题：(1)“氧化浸出”时浸出液含[PtCl6]2-、[PdCl4]2-。①王水是浓盐酸和浓硝酸体积比3∶1的混合液，写出生成[PdCl4]2-的离子方程式：__________________________________________________________________。②如图为Pt、Pd浸出率与浸出温度关系图，氧化浸出需对温度适度控制，有关说法正确的是________(填字母)。a．温度控制在80 ℃左右b．温度控制在120 ℃左右c．温度越高浸出率越低的原因可能是挥发导致王水浓度降低d．40 ℃时Pt的浸出率远低于Pd是因为温度低王水的氧化性弱(2)“沉铂”时，已知Ksp[(NH4)2PtCl6]＝5.2×10-6。①发生反应的化学方程式为__________________________________________________________________________________________________________________。②若NH4Cl的投料以固液比0.053 5∶1(g∶mL)时的消耗率为90%(忽略溶液体积变化)，“沉铂”所得溶液中Pt元素的物质的量浓度为________mol·L-1。(3)“还原Ⅱ”时氧化产物为无毒气体，则该反应的氧化剂和还原剂的物质的量之比为________。[解析] 向苯胺焦油中加入乙醇溶解，苯胺、Na、K溶解在乙醇中，铂族贵金属、活性炭和Fe不溶；将不溶物在空气中焚烧，活性炭转化为CO2，Fe转化为金属氧化物，Pt、Pd转化为PtO2、PdO等；用HCOOH还原金属氧化物，PtO2、PdO转化为Pt、Pd；用王水氧化浸出，Pt、Pd转化为[PtCl6]2-、[PdCl4]2-和NO等；用NH4Cl沉铂，铂元素转化为(NH4)2PtCl6，用N2H4·H2O进行还原，便可获得海绵铂。(2)②若NH4Cl的投料以固液比0.053 5∶1(g∶mL)时，c(NH4Cl)＝＝的消耗率为90%，则溶液中c(NH4Cl)＝1 mol·L-1×10%＝0.1 mol·L-1，Ksp[(NH4)2PtCl6]＝5.2×10-6，则0.12×c([PtCl6]2-)＝5.2×10-6，c([PtCl6]2-)＝5.2×10-4 mol·L-1，则“沉铂”所得溶液中Pt元素的物质的量浓度为c([PtCl6]2-)＝5.2×10-4mol·L-1。(3)“还原Ⅱ”时氧化剂为(NH4)2PtCl6，还原剂为N2H4·H2O，根据得失电子守恒可知，n(氧化剂)×4＝n(还原剂)×2×2，故n(氧化剂)∶n(还原剂)＝1∶1。[答案] (1) ===＋2NO↑＋4H2O ②bc (2)①NH4Cl＋H2[PtCl6]===(NH4)2PtCl6↓＋2HCl ②5.2×10-4 (3)1∶13．(2024·九江二模，节选)碳酸铈[Ce2(CO3)3]是一种稀土材料，工业上常以氟碳铈矿(主要成分为CeFCO3、BaSO4、SiO2)为原料制备碳酸铈，其工艺流程如图所示。已知：常温下，H2CO3的Ka1＝4.0×10-7、Ka2＝5.0×10-11，Ce2(CO3)3的Ksp＝1.0×10-28。回答下列问题：(1)“焙烧”中常采用高压空气、逆流操作(空气从焙烧炉下部通入，矿粉从中上部加入)，这样操作的目的是_____________________________________________。(2)滤渣A的主要成分为________、________(写化学式)。(3)步骤④所发生的离子方程式为_____________________________________________________________________________________________________________；常温下，若沉淀后溶液中＝0.2 mol·L-1，c(Ce3+)＝1×10-6.5 mol·L-1。此时溶液的pH＝________。[解析] 氟碳铈矿含CeFCO3、BaSO4、SiO2等，在空气中焙烧，Ce3+在空气中被氧化为Ce4+，用硫酸浸取，Ce元素以形式进入溶液，SiO2、BaSO4不反应，过滤分离，滤渣A为SiO2、BaSO4，滤液中加入硫脲将Ce4+还原为Ce3+，Ce2(SO4)3与Na2SO4形成沉淀Ce2(SO4)3·Na2SO4·nH2O，过滤分离。沉淀先加入NaOH溶液，再加入稀盐酸，Ce3+被转移到溶液中，再加入碳酸氢铵使Ce3+沉淀为Ce2(CO3)3。＝0.2 mol·L-1，c(Ce3+)＝1×10-6.5 mol·L-1，Ce2(CO3)3的Ksp＝＝＝1.0×10-28，解得＝1×10-5 mol·L-1，Ka2＝＝＝5.0×10-11，解得c(H＋)＝1×10-6 mol·L-1，此时溶液的pH＝6。[答案] (1)增大反应物的接触面积，加快反应速率，并提高燃烧效率 (2)BaSO4 SiO2 ===Ce2(CO3)3↓＋3CO2↑＋3H2O 64．(2024·平谷区二模，节选)下列为从铜转炉烟灰[主要含有ZnO，还有少量的Fe(Ⅱ)、Pb、Cu、As等元素]制取活性氧化锌的流程。已知：①活性炭主要吸附有机质；②25 ℃时，Ksp[Fe(OH)3]＝4.0×10-38；③氨体系环境中锌元素以[Zn(NH3)4]2+形式存在；④部分金属离子开始沉淀和完全沉淀的pH：金属离子 Fe3+ Fe2+ Cu2+ Mn2+开始沉淀pH 1.9 7.0 4.5 8.1完全沉淀pH 3.2 9.0 6.4 10.1请回答以下问题：(1)加入适量KMnO4溶液的目的是除去铁元素的同时溶液中不会有明显的锰元素残留，写出除铁步骤的离子方程式：________________________________________________________________________________________________________，常温下此时体系中Fe3+残留最大浓度为________mol·L-1。(2)“滤渣Ⅲ”的成分为________(填化学式)。(3)“沉锌”反应的离子方程式为_____________________________________________________________________________________________________________，此过程中可以循环利用的副产品是________(填化学式)。(4)取m g活性氧化锌样品配成待测液，加入指示剂3～4滴，再加入适量六亚甲基四胺，用a mol·L-1 EDTA标准液进行滴定，消耗标准液V mL。已知：1.0 mL EDTA标准液[c(EDTA)＝1.000 mol·L-1]相当于以克表示的氧化锌质量为0.081 39 g，则样品中氧化锌的质量分数为________(用代数式表示)。[解析] 铜转炉烟灰加入氯化铵、氨水浸取，除烟灰中的Pb；滤液中加入氯化铁生成固体FeAsO4除As；滤液中加高锰酸钾、硫酸，调节pH＝4～4.5生成氢氧化铁沉淀除铁；滤液加过量的锌置换出单质铜除去铜元素；滤液中加入碳酸氢铵生成沉淀，煅烧Zn2(OH)2CO3生成活性氧化锌。(1)常温下，除铁时溶液的pH＝4，c(OH－)＝10-10mol·L-1，Ksp[Fe(OH)3]＝4.0×10-38，此时体系中Fe3+残留最大浓度为 mol·L-1＝4×10-8 mol·L-1。(4)1.0 mL EDTA标准液[c(EDTA)＝1.000 mol·L-1]相当于以克表示的氧化锌质量为0.081 39，反应消耗a mol·L-1 EDTA标准液V mL，则m g样品中氧化锌的质量为0.081 39×aV g，氧化锌的质量分数为×100%(或%)。[答案] (1)＋3Fe2+＋7H2O===MnO2↓＋3Fe(OH)3↓＋5H＋ 4.0×10-8 (2)Cu和Zn (3)===Zn2(OH)2CO3↓＋3CO2↑＋H2O NH4Cl (4)×100%(或%)综合大题集训 化工流程题1．(2024·济宁一模)一种以钌矿石[主要含Ru(CO3)2还含少量的Al2O3、FeO、MgO、SiO2和CaO等]为原料制备钌(Ru)的流程如图，回答下列问题：已知：①常温下，Ksp(CaF2)＝1.5×10-10，Ksp(MgF2)＝7.4×10-11，≈2.7，≈3.9；②离子浓度等于或低于1×10-5 mol·L-1时，则认为该离子已被完全除去。(1)气体A的成分为________，滤液1中溶质为________。(2)“沉铁”的离子方程式为_________________________________________________________________________________________________________________。(3)“软化”时，溶液中钙离子和镁离子的浓度分别为0.01 mol·L-1和0.02 mol·L-1，常温下取2.0 L该滤液，使其中Ca2+、Mg2+沉淀完全，则至少需要加入NaF的物质的量为________。(4)“灼烧”时Ar的作用是___________________________________________________________________________________________________________________。(5)产生相同物质的量的钌，方案1中消耗H2与方案2中产生CO2的物质的量之比为________；从安全角度分析，方案2优于方案1，其理由是__________________________________________________________________________________________________________________________________________。[解析] 钌矿石加Na2CO3熔融灼烧，Ru(CO3)2受热分解，气体A为CO2，水浸时，熔融得到的硅酸钠、四羟基合铝酸钠溶解，即为滤液1的溶质，酸浸后溶液中有Ru4+、Fe2+、Mg2+、Ca2+，沉铁时加入氯酸钠在碱性条件下把二价铁转化为三价铁并生成Na2Fe4(SO4)6(OH)2沉淀除去，软化步骤是加入氟离子使Mg2+、Ca2+变为氟化物沉淀除去，软化后的液体即为含Ru4+的溶液，通过后续步骤得Ru。(3)Ksp(MgF2)比Ksp(CaF2)小，说明Mg2+先沉淀完全，故以Ca2+完全沉淀计算，Ksp(CaF2)＝1.5×10-10＝c(Ca2+)×c2(F－)，当c(Ca2+)＝1×10-5 mol·L-1时，c(F－)＝×10-3 mol·L-1≈3.9×10-3 mol·L-1，则加上沉淀的氟离子，需加入NaF的物质的量为(0.01 mol·L-1×2＋0.02 mol·L-1×2)×2.0 L＋3.9×10-3 mol·L-1×2.0 L＝0.127 8 mol。(5)Ru从＋4价变为0价，每生成1 mol Ru，方案1需要消耗2 mol H2，方案2分解产生4 mol CO2，方案1中消耗H2与方案2中产生CO2的物质的量之比为1∶2，从安全角度分析，方案2优于方案1，原因是方案1使用氢气作还原剂，氢气是易燃易爆气体，方案2更安全。[答案] (1)CO2 Na2SiO3、Na[Al(OH)4](2)＋6H2O===3Na2Fe4(SO4)6(OH)2↓＋2Cl－＋6OH－(3)0.127 8 mol(4)作保护气，防止钌与空气中的氧气反应(5)1∶2 方案1使用氢气作还原剂，氢气是易燃易爆气体，方案2更安全2．(2024·黄山二模)氧缺位体(CuFe2O4－δ)是热化学循环分解水制氢的催化剂。一种以黄铜矿(主要成分是CuFeS2，含Al2O3、SiO2等杂质)为原料制备CuFe2O4－δ流程如图所示：已知：①酸浸后溶液中的金属离子有Cu2+、Fe2+、Al3+和Fe3+；②25 ℃时已知几种金属离子沉淀的pH如表所示：金属氢氧化物 Fe(OH)3 Al(OH)3 Cu(OH)2 Fe(OH)2开始沉淀的pH 1.9 3.4 6.4 7.0完全沉淀的pH 3.2 4.7 7.6 9.0请回答下列问题：(1)CuFeS2“焙烧”时生成三种氧化物，其中金属氧化物的化学式为________。(2)焙烧产物中的SO2在有氧条件下利用石灰石浆液吸收可制得一种副产品：________(填化学式)。(3)流程中，若无“还原”工序，造成的后果是___________________________________________________________________________________________________。(4)已知Cu(NH3)2Cl2有两种同分异构体，则“沉铁”过程中生成的[Cu(NH3)4]2+的空间结构是________。(5)“灼烧”工序的化学方程式是_____________________________________________________________________________________________________________，“煅烧”时通入N2的作用是________。(6)“煅烧”CuFe2O4得到氧缺位体(CuFe2O4－δ)时，不同温度范围内，发生变价的金属元素不同，某温度下制得的氧缺位体质量为原质量的99%，则δ＝________。(7)氧缺位体催化分解水制氢可分为两步：第一步：________________________________________(完成方程式)；第二步：2CuFe2O4===2CuFe2O4－δ＋δO2↑。[解析] 氧气具有氧化性，已知酸浸后的溶液中金属离子有Cu2+、Fe2+、Al3+和Fe3+，CuFeS2焙烧生成三种氧化物，结合元素守恒可知，三种氧化物为SO2、CuO、Fe3O4，加入硫酸，金属氧化物转化为相应的硫酸盐，滤渣1为SiO2，加入Cu还原Fe3+为Fe2+，加入CuO调节pH使Al3+沉淀，而Cu2+和Fe2+不沉淀，滤渣2中有Al(OH)3、CuO、Cu，加H2O2将Fe2+氧化为Fe3+，加入过量的氨水反应生成Cu(NH3)4SO4，Fe3+生成Fe(OH)3沉淀，经过一系列操作生成CuO，灼烧CuO和Fe(OH)3生成CuFe2O4，在N2作保护气下煅烧生成CuFe2O4－δ。(6)“煅烧”CuFe2O4得到氧缺位体(CuFe2O4－δ)，质量减少的是氧气质量，×100%＝1－99%，得出δ＝0.15。(7)制取氢气的总反应为2δH2O===2δH2↑＋δO2↑，结合第二步反应：2CuFe2O4===2CuFe2O4－δ＋δO2↑，可知第一步反应为CuFe2O4－δ＋δH2O===CuFe2O4＋δH2↑。[答案] (1)CuO、Fe3O4 (2)CaSO4 (3)还原工序是将Fe3+还原为Fe2+，若没有还原工序，会使Fe3+发生沉淀 (4)平面正方形 (5)CuO＋2Fe(OH)3CuFe2O4＋3H2O 在煅烧时作保护气 (6)0.15 (7)CuFe2O4－δ＋δH2O===CuFe2O4＋δH2↑3．(2024·连云港一模)以含钼(Mo)废催化剂(含MoS2，以及Al2O3、Fe2O3、CuO等)为原料制备MoO3，其过程表示如下：(1)焙烧。将废催化剂和足量NaOH固体置于焙烧炉中，通入足量空气加热至750 ℃充分反应。焙烧过程中MoS2转化为Na2MoO4的化学方程式为_____________________________________________________________________。(2)浸取。将焙烧所得固体加水浸泡，然后过滤、洗涤。过滤后所得滤液中存在的阴离子有OH－、、________。欲提高单位时间内钼的浸取率，可以采取的措施有___________________________________________________(任写一点)。(3)除杂。向浸取后的滤液中通入过量CO2，过滤。通入过量CO2的目的是__________________________________________________________________________________________________________________________________________。(4)制备。向上述(3)所得滤液中加入硝酸调节溶液的pH小于6，使转化为，然后加入NH4NO3充分反应，析出(NH4)6Mo7O24·4H2O，灼烧后可得到MoO3。灼烧(NH4)6Mo7O24·4H2O得到MoO3的化学方程式为_____________________________________________________________________。(5)应用。将MoO3制成V2O5-WO3-MoO3/TiO2催化剂，用于氨催化还原氮氧化物，一定压强下，将氨氮比为1.0的混合气体按一定流速通入装有上述催化剂的反应装置，测得NOx的转化率随温度的变化关系如图所示。在温度160～240 ℃，NOx转化率不高的原因是____________________________________________________________________________________________________________________。[解析] 废催化剂中加入氢氧化钠，通入空气焙烧，将MoS2转化为Na2MoO4，焙烧产生的气体主要为硫元素转化生成的SO2；加H2O浸取除去不溶的铁、铜化合物，浸出液含OH－、、，通入过量的二氧化碳，将转化为氢氧化铝沉淀，过滤，滤液中加入硝酸调节溶液的pH小于6，使转化为，然后加入NH4NO3充分反应，析出(NH4)6Mo7O24·4H2O，灼烧后可得到MoO3。[答案] (1)2MoS2＋4NaOH＋7O22Na2MoO4＋4SO2＋2H2O(2)[Al(OH)4]－ 废催化剂粉碎、升高温度、搅拌等(3)将[Al(OH)4]－转化为氢氧化铝沉淀(4)(NH4)6Mo7O24·4H2O7MoO3＋6NH3↑＋7H2O↑(5)没有达到催化剂所需的合适的活化温度4．(2024·南昌一模)我国的钴(Co)资源非常贫乏，一种利用湿法炼锌净化渣回收钴的工艺流程如图所示。已知净化渣主要含锌、铜、铅、钴元素以及一定量的铁和锰元素，它们大多以金属单质或氧化物的形式存在。已知：①298 K，Ksp(CuS)＝9.0×10-36，Ka1(H2S)＝1.3×10-7，Ka2(H2S)＝7.0×10-15。②NaClO3在酸性溶液中有强氧化性(1)写出钴原子的价层电子排布式：________。(2)“常压浸出”需加热至70 ℃左右，宜采用______(填“盐酸”“硫酸”或“硝酸”)进行酸浸，浸出渣主要成分为________。(3)大多数金属硫化物都难溶于水，能选择Na2S除铜的原因是_____________________________________________________________________，若加入Na2S后溶液中c(Cu2+)≈1.0×10-6 mol·L-1，c(H2S)≈1.0×10-10 mol·L-1，则溶液的pH约为________。(4)过二硫酸钠(Na2S2O8)氧化Mn2+生成MnO2沉淀，同时生成，请写出该反应的离子方程式：______________________________________________________。加入过二硫酸钠也可以氧化Fe2+生成Fe3+，但Fe3+不会生成沉淀，则还需要加入氯酸钠的原因是_______________________________________________________。(5)根据流程可知：在“沉淀分离”步骤中，还原性Co2+________Mn2+(填“强于”或“弱于”)；氧化沉淀所得产物为Co(OH)3，最终钴产品是Co(OH)3脱水后的产物，脱水前后质量比为55∶46，则钴产品的化学式为________。[解析] 以净化渣(主要含锌、铜、铅、钴元素以及一定量的铁和锰元素，它们大多以金属单质或氧化物的形式存在)为原料提取钴，加入硫酸进行酸浸，“浸出渣”的主要成分为PbSO4，其他金属元素均转化为对应的硫酸盐，Na2S常用作沉淀剂，铜渣为CuS，“氧化”过程中，Na2S2O8将Fe2+氧化为Fe3+，加NaClO3调节溶液pH，Fe3+转化为氢氧化铁沉淀，过滤后的滤液再次加入Na2S2O8，可将Co2+氧化生成Co(OH)3，经一系列转化后可得钴产品。(3)大多数金属硫化物都难溶于水，能选择Na2S除铜的原因是生成的CuS溶解度最小，先于其他的金属离子沉淀；加入Na2S后的溶液中，c(Cu2+)≈1.0×10-6 mol·L-1，则溶液中的c(S2-)＝＝ mol·L-1＝9.0×10-30 mol·L-1，根据Ka1(H2S)＝＝1.3×10-7、Ka2(H2S)＝＝7.0×10-15知，Ka1(H2S)·Ka2(H2S)＝＝1.3×10-7×7.0×10-15，其中c(H2S)≈1.0×10-10 mol·L-1，则c(H＋)≈0.1 mol·L-1，溶液的pH约为1。(5)由图知，在“沉淀分离”步骤中得到锰铁渣和含钴元素的溶液，说明还原性Co2+弱于Mn2+；的相对分子质量为110，Co(OH)3脱水前后质量比为55∶46，则说明该过程中发生反应CoO(OH)＋H2O，则钴产品的化学式为CoO(OH)。[答案] (1)3d74s2 (2)硫酸 PbSO4 (3)生成的CuS溶解度最小，先于其他的金属离子沉淀 1 (4)===＋4H＋ 消耗了H＋，促进Fe3+水解生成Fe(OH)3沉淀而除去 (5)弱于 CoO(OH)高考大题集训 化工流程题1．(2024·新课标全国卷，T8)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：(1)“酸浸”前废渣需粉碎处理，目的是________________________________________________________________________________________________________；“滤渣1”中金属元素主要为________。(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。(3)“氧化沉钴”中氧化还原反应的离子方程式为_______________________________________________________________________________________________、_____________________________________________________________________。(4)“除钴液”中主要的盐有________(写化学式)，残留的Co3+浓度为________mol·L-1。[解析] (1)在原料预处理过程中，粉碎固体原料能增大固体与液体的接触面积，从而加快酸浸的反应速率，提高浸取效率。(2)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，Co2+已有一部分沉淀，因此为了除去溶液中的Fe元素且Co2+不沉淀，应先将Fe2+氧化为Fe3+，再调节pH使Fe3+完全沉淀，则MnO2的作用是将Fe2+氧化为Fe3+。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。(3)由流程分析可知，该过程发生两个氧化还原反应，根据流程分析中两个反应的反应物、生成物与反应环境(pH＝5)，结合得失电子守恒、电荷守恒和元素守恒可写出两个离子方程式：＋7H2O===3Co(OH)3↓＋MnO2↓＋5H＋、＋2H2O===5MnO2↓＋4H＋。(4)由流程分析可知，“除钴液”中含有的金属阳离子主要是Zn2+和K＋，而阴离子主要是“酸浸”步骤引入的，因此其中主要的盐有ZnSO4和K2SO4。当Co3+恰好完全沉淀时，溶液中c(Co3+)＝1.0×10-5 mol·L-1，此时溶液pH＝1.1，即c(H＋)＝10-1.1 mol·L-1，则c(OH－)＝＝10-12.9 mol·L-1，则Ksp[Co(OH)3]＝1.0×10-5×(10-12.9)3＝10-43.7。“除钴液”的pH＝5，即c(H＋)＝10-5 mol·L-1，则c(OH－)＝＝10-9 mol·L-1，此时溶液中c(Co3+)＝＝ mol·L-1＝10-16.7 mol·L-1。[答案] (1)增大固液接触面积，加快酸浸速率，提高浸取效率 Pb (2)将溶液中的Fe2+氧化为Fe3+，以便在调pH时除去Fe元素 K3[Fe(CN)6] Fe2+ ＋7H2O===3Co(OH)3↓＋MnO2↓＋5H＋ ＋2H2O===5MnO2↓＋4H＋ (4)ZnSO4、K2SO4 10-16.72．(2024·安徽卷，T15)精炼铜产生的铜阳极泥富含Cu、Ag、Au等多种元素。研究人员设计了一种从铜阳极泥中分离提取金和银的流程，如图所示。回答下列问题：(1)Cu位于元素周期表第______周期第______族。 (2)“浸出液1”中含有的金属离子主要是________。(3)“浸取2”步骤中，单质金转化为HAuCl4的化学方程式为______________________。(4)“浸取3”步骤中，“浸渣2”中的________(填化学式)转化为[Ag(S2O3)2]3-。(5)“电沉积”步骤中阴极的电极反应式为____________________。“电沉积”步骤完成后，阴极区溶液中可循环利用的物质为________(填化学式)。(6)“还原”步骤中，被氧化的N2H4与产物Au的物质的量之比为________。(7)Na2S2O3可被I2氧化为Na2S4O6。从物质结构的角度分析的结构为(a)而不是(b)的原因：____________________________________________________________________________________________________________________________。[解析] 精炼铜产生的铜阳极泥富含Cu、Ag、Au等元素，铜阳极泥加入硫酸、H2O2浸取，Cu被转化为Cu2+进入浸出液1中，Ag、Au不反应，浸渣1中含有Ag和Au；浸渣1中加入盐酸、H2O2浸取，Au转化为HAuCl4进入浸出液2，Ag转化为AgCl，浸渣2中含有AgCl；浸出液2中加入N2H4将HAuCl4还原为Au，同时N2H4被氧化为N2；浸渣2中加入Na2S2O3，将AgCl转化为，得到浸出液3，利用电沉积法将[Ag(S2O3)2]3-还原为Ag。(1)Cu的原子序数为29，位于第四周期第ⅠB族。(2)由分析可知，铜阳极泥加入硫酸、H2O2浸取，Cu被转化为Cu2+进入浸出液1中，故浸出液1中含有的金属离子主要是Cu2+。(3)“浸取2”步骤中，Au与盐酸、H2O2发生氧化还原反应，生成HAuCl4和H2O，根据得失电子守恒及元素守恒，可得反应得化学方程式为2Au＋8HCl＋3H2O2===2HAuCl4＋6H2O。(4)根据分析可知，浸渣2中含有AgCl，与Na2S2O3反应转化为[Ag(S2O3)2]3-。(5)“电沉积”步骤中，阴极发生还原反应，[Ag(S2O3)2]3-得电子被还原为Ag，电极反应式为===；阴极反应生成，同时阴极区溶液中含有Na＋，故“电沉积”步骤完成后，阴极区溶液中可循环利用的物质为Na2S2O3。(6)“还原”步骤中，HAuCl4被还原为Au，Au化合价由＋3价变为0价，1个HAuCl4转移3个电子，N2H4被氧化为N2，N的化合价由－2价变为0价，1个N2H4转移4个电子，根据得失电子守恒，被氧化的N2H4与产物Au的物质的量之比为3∶4。(7)(a)结构中电子云分布较均衡，结构较为稳定，(b)结构中正、负电荷中心不重合，极性较大，较不稳定，且存在过氧键，过氧键的氧化性大于I2，故Na2S2O3不能被I2氧化成(b)结构。[答案] (1)四 ⅠB (2)Cu2+ (3)2Au＋8HCl＋3H2O2===2HAuCl4＋6H2O (4)AgCl (5)=== Na2S2O3 (6)3∶4 (7)(a)结构中电子云分布较均衡，结构较为稳定，(b)结构中正、负电荷中心不重合，极性较大，较不稳定，且存在过氧键，过氧键的氧化性大于I2，故Na2S2O3不能被I2氧化成(b)结构3．(2024·湖南卷，T16)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1.0×10-5 mol·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-和浓度之和为0.075 mol·L-1，两种离子分布分数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_______________________________________________________________________________________________________________________________。[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Cu2+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，将AgCl转化为Ag2SO3，过滤除去PbSO4，滤液3中含有Ag2SO3；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，位于ds区，其基态原子的价电子排布式为3d104s1；(2)滤液1中含有Cu2+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＋===2Cu2+＋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-和浓度之和为0.075 mol·L-1，溶液中存在平衡关系： ，当＝0.5 mol·L-1时，此时c([Ag(SO3)2]3-)＝c([Ag(SO3)3]5-)＝0.037 5 mol·L-1，则该平衡关系的平衡常数K＝＝＝2，当＝1 mol·L-1时，K＝＝＝2，解得此时c([Ag(SO3)3]5-)＝0.05 mol·L-1；(5)由分析可知滤液4中溶质主要成分为Na2SO3；由不同温度下Na2SO3的溶解度可知，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。[答案] (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4．(2024·湖北卷，T16)铍用于宇航器件的构筑。一种从其铝硅酸盐[Be3Al2(SiO3)6]中提取铍的路径为：已知：Be2+＋4HA BeA2(HA)2＋2H＋回答下列问题：(1)基态Be2+的轨道表示式为____________________________________________。(2)为了从“热熔、冷却”步骤得到玻璃态，冷却过程的特点是________________。(3)“萃取分液”的目的是分离Be2+和Al3+，向过量烧碱溶液中逐滴加入少量“水相1”的溶液，观察到的现象是_______________________________________________________________________________________________________________。(4)写出反萃取生成Na2[Be(OH)4]的化学方程式_________________________________________________________________________________________________。“滤液2”可以进入________步骤再利用。(5)电解熔融氯化铍制备金属铍时，加入氯化钠的主要作用是_____________________________________________________________________。(6)Be(OH)2与醋酸反应得到某含4个Be的配合物，4个Be位于以1个O原子为中心的四面体的4个顶点，且每个Be的配位环境相同，Be与Be间通过CH3COO－相连，其化学式为________。[解析] 本题是对化工流程的综合考察，首先铝硅酸盐先加热熔融，然后快速冷却得到其玻璃态，再加入稀硫酸酸浸过滤，滤渣的成分为H2SiO3，“滤液1”中有Be2+和Al3+，加入含HA的煤油将Be2+萃取到有机相中，“水相1”中含有Al3+，有机相为BeA2(HA)2，加入过量氢氧化钠反萃取Be2+使其转化为Na2[Be(OH)4]进入“水相2”中，分离出含NaA的煤油，最后对“水相2”加热过滤，分离出，通过一系列操作得到金属铍，据此回答。(1)基态Be2+的电子排布式为1s2，其轨道表示式为。(2)熔融态物质冷却凝固时，缓慢冷却会形成晶体，快速冷却会形成非晶态，即玻璃态，所以从“热熔、冷却”中得到玻璃态，其冷却过程要求为快速冷却。(3)“滤液1”中有Be2+和Al3+，加入含HA的煤油将Be2+萃取到有机相中，则“水相1”中含有Al3+，则向过量烧碱溶液中逐滴加入少量“水相1”的溶液，可观察到的现象为先产生白色沉淀，然后白色沉淀快速溶解。(4)反萃取生成Na2[Be(OH)4]的化学方程式为＋6NaOH===Na2[Be(OH)4]＋4NaA＋2H2O；“滤液2”的主要成分为NaOH，可进入反萃取分液步骤再利用。(5)氯化铍为分子晶体，电解熔融氯化铍制备金属铍时，加入氯化钠的主要作用为增强熔融氯化铍的导电性。(6)由题意可知，该配合物中有四个铍位于四面体的4个顶点上，四面体中心只有一个O，Be与Be之间总共有6个CH3COO－，则其化学式为。[答案] (1) (2)快速冷却 (3)先产生白色沉淀，然后白色沉淀快速溶解 (4)BeA2(HA)2＋6NaOH===Na2[Be(OH)4]＋4NaA＋2H2O 反萃取分液 (5)增强熔融氯化铍的导电性 (6)Be4O(CH3COO)65．(2024·河北卷，T16)V2O5是制造钒铁合金、金属钒的原料，也是重要的催化剂。以苛化泥为焙烧添加剂从石煤中提取V2O5的工艺，具有钒回收率高、副产物可回收和不产生气体污染物等优点。工艺流程如下。已知：ⅰ．石煤是一种含V2O3的矿物，杂质为大量Al2O3和少量CaO等；苛化泥的主要成分为、NaOH、Na2CO3等。ⅱ．高温下，苛化泥的主要成分可与Al2O3反应生成偏铝酸盐；室温下，偏钒酸钙[Ca(VO3)2]和偏铝酸钙均难溶于水。回答下列问题：(1)钒原子的价层电子排布式为____________；焙烧生成的偏钒酸盐中钒的化合价为________，产生的气体①为________(填化学式)。(2)水浸工序得到滤渣①和滤液，滤渣①中含钒成分为偏钒酸钙，滤液中杂质的主要成分为______________(填化学式)。(3)在弱碱性环境下，偏钒酸钙经盐浸生成碳酸钙，发生反应的离子方程式为_____________________________________________________________________；CO2加压导入盐浸工序可提高浸出率的原因为______________________；浸取后低浓度的滤液①进入________(填工序名称)，可实现钒元素的充分利用。(4)洗脱工序中洗脱液的主要成分为________(填化学式)。(5)下列不利于沉钒过程的两种操作为________(填标号)。a．延长沉钒时间b．将溶液调至碱性c．搅拌d．降低NH4Cl溶液的浓度[解析] (1)钒是23号元素，其基态原子的价层电子排布式为3d34s2；焙烧过程中，氧气被还原，V2O3被氧化生成，偏钒酸盐中钒的化合价为＋5价；CaCO3在800 ℃以上开始分解，生成的气体①为CO2。(2)由已知信息可知，高温下，苛化泥的主要成分NaOH与Al2O3反应生成的偏铝酸钠溶于水，所以滤液中杂质的主要成分是NaAlO2。(3)在弱碱性环境下，Ca(VO3)2与和OH－反应生成CaCO3、和H2O。滤液①中含有、等，且浓度较低，若要利用其中的钒元素，需要通过离子交换进行分离、富集，故滤液①应进入离子交换工序。(4)由离子交换工序中树脂的组成可知，洗脱液中应含有Cl－，考虑到水浸所得溶液中含有Na＋，为避免引入其他杂质离子，且NaCl廉价易得，故洗脱液的主要成分应为NaCl。(5)沉钒过程是生成NH4VO3。NH4Cl呈弱酸性，如果将溶液调至碱性，OH－与反应，不利于生成NH4VO3，b符合题意；降低NH4Cl溶液的浓度，会使沉钒不充分，也不利于生成NH4VO3，d符合题意。[答案] (1)3d34s2 ＋5 CO2 (2)NaAlO2 (3)＋OH－＋Ca(VO3)2 提高溶液中浓度，促使偏钒酸钙转化为碳酸钙，释放 离子交换 (4)NaCl (5)bd6．(2024·贵州卷，T16)煤气化渣属于大宗固废，主要成分为Fe2O3、Al2O3、SiO2及少量MgO等。一种利用“酸浸—碱沉—充钠”工艺，制备钠基正极材料NaFePO4和回收Al2O3的流程如下：已知：①25 ℃时，Ksp[Fe(OH)3]＝2.8×10-39，Ksp[Al(OH)3]＝1.3×10-33，Ksp[Mg(OH)2]＝5.6×10-12；②2Na[Al(OH)4](aq) Al2O3·3H2O(s)＋2NaOH(aq)。回答下列问题：(1)“滤渣”的主要成分为________(填化学式)。(2)25 ℃时，“碱沉”控制溶液pH至3.0，此时溶液中c(Fe3+)＝________mol·L-1。(3)“除杂”时需加入的试剂X是________。(4)“水热合成”中，NH4H2PO4作为磷源，“滤液2”的作用是__________________________________，水热合成NaFePO4的离子方程式为______________________________________________________________________________________。(5)“煅烧”得到的物质也能合成钠基正极材料NaFeO2，其工艺如下：①该工艺经碳热还原得到Fe3O4，“焙烧”生成NaFeO2的化学方程式为_____________________________________________________________________。②NaFeO2的晶胞结构示意图如甲所示。每个晶胞中含有NaFeO2的单元数有________个。③若“焙烧”温度为700 ℃，n(Na2CO3)∶n(Fe3O4)＝9∶8时，生成纯相Na1－xFeO2，则x＝________，其可能的结构示意图为________(选填“乙”或“丙”)。[解析] 煤气化渣(主要成分为Fe2O3、Al2O3、SiO2及少量MgO等)中加浓硫酸酸浸，SiO2不反应、也不溶解，成为滤渣，Fe2O3、Al2O3及少量MgO转化为硫酸铁、硫酸铝和硫酸镁，向其中加氢氧化钠溶液进行碱沉，将铁离子转化为氢氧化铁沉淀；过滤，滤液1中含硫酸铝和硫酸镁，加过量的氢氧化钠溶液使镁离子转化为氢氧化镁沉淀除去，过滤，滤液主要含Na[Al(OH)4]和NaOH，向其中加氢氧化铝晶种，过滤得Al2O3·3H2O和NaOH溶液，焙烧Al2O3·3H2O得Al2O3；在煅烧氢氧化铁所获得的产物中加稀硫酸、足量的铁进行酸化、还原，然后加NH4H2PO4、稳定剂和滤液2水热合成得。(1)煤气化渣(主要成分为Fe2O3、Al2O3、SiO2及少量MgO等)中加浓硫酸酸浸，SiO2不反应、也不溶解，成为滤渣，即“滤渣”的主要成分为SiO2。(2)25 ℃时，“碱沉”控制溶液pH至3.0，即c(H＋)＝10-3 mol·L-1，则c(OH－)＝10-11 mol·L-1，此时溶液中c(Fe3+)＝＝ mol·L-1＝2.8×10-6 mol·L-1。(3)“除杂”时需要沉淀镁离子，同时得到Na[Al(OH)4]，所以加入的试剂X是NaOH溶液。(4)“水热合成”中，NH4H2PO4作为磷源，“滤液2”为NaOH溶液，其既可以提供合成NaFePO4所需要的Na＋，又可以提供反应所需要的碱性环境，水热合成NaFePO4的离子方程式为NaFePO4↓＋NH3↑＋3H2O。(5)①该工艺经碳热还原得到Fe3O4，“焙烧”时，Fe3O4、Na2CO3和O2反应生成NaFeO2，其化学方程式为4Fe3O4＋6Na2CO3＋O212NaFeO2＋6CO2。②由NaFeO2的晶胞图可知，每个晶胞中含有Fe：4×＋2＝3，Na：8×＋2＝3，O：8×＋4＝6，即每个晶胞中NaFeO2的单元数有3个。③若“焙烧”温度为700 ℃，n(Na2CO3)∶n(Fe3O4)＝9∶8时，＝＝，生成纯相，则＝，解得x＝0.25；丙图中Na：1＋6×＝1.75，≠，乙图中Na：2＋2×＝2.25，＝，则其可能的结构示意图为乙。[答案] (1)SiO2(2)2.8×10-6(3)NaOH溶液(4)提供Na＋和反应所需要的碱性环境 NaFePO4↓＋NH3↑＋3H2O(5)①4Fe3O4＋6Na2CO3＋O212NaFeO2＋6CO2 ②3 ③0.25 乙7．(2024·北京卷，T18)利用黄铜矿(主要成分为CuFeS2，含有SiO2等杂质)生产纯铜，流程示意图如下。(1)矿石在焙烧前需粉碎，其作用是________________________。(2)(NH4)2SO4的作用是利用其分解产生的SO3使矿石中的铜元素转化为CuSO4。(NH4)2SO4发生热分解的化学方程式是_________________________________________________________________________________________________________。(3)矿石和过量(NH4)2SO4按一定比例混合，取相同质量，在不同温度下焙烧相同时间，测得：“吸收”过程氨吸收率和“浸铜”过程铜浸出率变化如图；400 ℃和500 ℃时，固体B中所含铜、铁的主要物质如表。温度/℃ B中所含铜、铁的主要物质400 Fe2O3、CuSO4、CuFeS2500 Fe2(SO4)3、CuSO4、CuO①温度低于425 ℃，随焙烧温度升高，铜浸出率显著增大的原因是______________________。②温度高于425 ℃，根据焙烧时可能发生的反应，解释铜浸出率随焙烧温度升高而降低的原因是_______________________________________________________。(4)用离子方程式表示置换过程中加入Fe的目的_________________________________________________________________________________________________。(5)粗铜经酸浸处理，再进行电解精炼；电解时用酸化的CuSO4溶液做电解液，并维持一定的c(H＋)和c(Cu2+)。粗铜若未经酸浸处理，消耗相同电量时，会降低得到纯铜的量，原因是_______________________________________________________________________________________________________________________。[解析] 黄铜矿(主要成分为CuFeS2，含有SiO2等杂质)粉碎后加入硫酸铵，通入空气焙烧，黄铜矿在硫酸铵生成的SO3作用下，转化成CuSO4，得到的混合气体中主要含NH3，用硫酸吸收，得到硫酸铵，是溶液A的主要溶质，可以循环利用，固体B为SiO2、CuSO4及含铁的化合物，加水分离，主要形成含硫酸铜的滤液和含SiO2的滤渣，分别为滤液C和滤渣D，向硫酸铜溶液中加入过量的铁，置换得到粗铜和FeSO4，粗铜再精炼可以得到纯铜。(1)黄铜矿的矿石在焙烧前需粉碎，其作用是增大反应物的接触面积，加快反应速率，使反应更充分。(2)铵盐不稳定，易分解，(NH4)2SO4分解为非氧化还原反应，产物中有NH3和SO3，故化学方程式为(NH4)2SO42NH3↑＋SO3↑＋H2O。(3)①由题图可知，温度低于425 ℃，随焙烧温度升高，铜浸出率显著增大，是因为温度低于425 ℃，随焙烧温度升高，(NH4)2SO4分解产生的SO3增多，可溶物CuSO4含量增加，故铜浸出率显著增加。②温度高于425 ℃，随焙烧温度升高，CuFeS2和CuSO4转化成难溶于水的CuO，发生反应：＋4SO3，铜浸出率降低。(4)加入Fe置换硫酸铜溶液中的铜，反应的离子方程式为Fe＋Cu2+===Cu＋Fe2+。(5)粗铜中含有Fe杂质，加酸可以除Fe，但粗铜若未经酸浸处理，其中杂质Fe会参与放电，则消耗相同电量时，会降低得到纯铜的量。[答案] (1)增大接触面积，加快反应速率，使反应更充分(2)(NH4)2SO42NH3↑＋SO3↑＋H2O(3)①温度低于425 ℃，随焙烧温度升高，(NH4)2SO4分解产生的SO3增多，可溶物CuSO4含量增加，故铜浸出率显著增加 ②温度高于425 ℃，随焙烧温度升高发生反应：4CuFeS2＋17O2＋2CuSO46CuO＋2Fe2(SO4)3＋4SO3，CuFeS2和CuSO4转化成难溶于水的CuO，铜浸出率降低(4)Fe＋Cu2+===Cu＋Fe2+(5)粗铜若未经酸浸处理，其中杂质Fe会参与放电，则消耗相同电量时，会降低得到纯铜的量21世纪教育网(www.21cnjy.com) 展开更多...... 收起↑ 资源列表 高考化学二轮复习语言与概念二大题题型一化工流程题.docx 高考化学二轮复习语言与概念二大题题型一化工流程题学案.docx 高考化学二轮复习语言与概念二大题题型一化工流程题课件.ppt
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