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专题六　水溶液中的离子平衡
物质转化条件的控制与循环物质的确定
1.反应条件的控制
条件控制 目的
研磨、雾化 将块状或颗粒状的物质磨成粉末或将液体分散成微小液滴,增大反应物的接触面积,增大反应速率或提高原料利用率
煅烧或 灼烧 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的氧气反应;④除去热稳定性差的杂质等
酸浸 ①溶解转变成可溶物进入溶液中,以达到与难溶物分离的目的;②去除氧化物(膜)
碱溶 ①除去金属表面的油污;②溶解铝、氧化铝等
条件控制 目的
反应物用 量或浓度 ①酸浸时提高酸的浓度可提高矿石中某些金属元素的浸取率;②增大便宜、易得的反应物的浓度,可以提高其他物质的利用率,使反应充分进行;③增大物质浓度可以增大反应速率,使平衡发生移动等
控温(常用 水浴、冰浴 或油浴) 加热:①增大反应速率或溶解速率;②促进平衡向吸热反应方向移动;③除去热稳定性差的杂质,如NaHCO3、NH4Cl等物质;④使沸点相对较低或易升华的原料汽化;⑤煮沸时促进溶液中气体(如氧气)的挥发等
条件控制 目的
控温(常用 水浴、冰浴 或油浴) 降温:①防止某物质在高温时溶解或分解;②使化学平衡向放热反应方向移动;③使某种沸点较高的产物液化,与其他物质分离等;④降低某些晶体的溶解度,减少损失等
控温:①结晶获得所需物质;②防止某物质(如H2O2、浓硝酸、铵盐等)温度过高时分解或挥发;③使某物质达到沸点挥发出来;④使催化剂的活性达到最高;⑤防止副反应的发生等
加入氧化 剂(或还原剂) ①转化为目标产物的价态;②除去杂质离子[如将Fe2+氧化成Fe3+,而后调节溶液的pH,使Fe3+转化为Fe(OH)3沉淀除去]
条件控制 目的
加入沉 淀剂 ①生成硫化物沉淀(如加入硫化钠、硫化铵、硫化亚铁等);②加入可溶性碳酸盐,生成碳酸盐沉淀;③加入氟化钠,除去Ca2+、Mg2+
pH控制 ①常用试剂:a.调节溶液呈酸性的有稀盐酸、稀硫酸、稀硝酸(注意氧化性)等;b.调节溶液呈碱性的有氢氧化钠、氨水、碳酸钠、碳酸氢铵等。②使某种或几种金属离子转化为氢氧化物沉淀,而目标离子不生成沉淀,以达到分离的目的。③创造氧化还原反应所需要的酸性或碱性环境。④提高或降低某金属离子的萃取率
2.Ksp的相关计算
(1)常考角度。
常考角度 解题策略
根据含同种离子的两种化合物的Ksp数据,求溶液中不同离子的比值 若溶液中含有I-、Cl-等离子,向其中滴加AgNO3溶液,当AgCl开始沉淀时,求溶液中,则有==
判断沉淀的生成或转化 将离子浓度数值代入Ksp表达式,若数值大于Ksp,则沉淀可生成或转化为相应难溶物质
(2)pH计算。
对于M(OH)n(s) Mn+(aq)+nOH-(aq),判断开始沉淀与沉淀完全时的pH:
①开始沉淀时的pH求法:c(OH-)=,c(H+)=,从而确定pH。
②沉淀完全时的pH求法:当该离子浓度小于或等于1.0×10-5 mol·L-1时,认为已经沉淀完全,c(OH-)= mol·L-1,c(H+)=,从而确定pH。
3.循环物质的确定
(1)流程图中回头箭头的物质。
(2)生产流程中后面新生成或新分离的物质(不要忽视结晶后的母液),可能是前面某一步反应的相关物质,注意隐含的生成物。
①从流程中需要加入的物质去找:先观察流程中需要加入的物质,再研究后面的流程中有没有生成此物质。
②从能构成可逆反应的物质去找:可逆反应的反应物不能完全转化,应该回收再利用。
③从过滤后的母液中寻找:析出晶体经过滤后的溶液称为母液,母液是该晶体溶质的饱和溶液,应该循环再利用。
1.研究从太阳能电池的碲化镉吸收层(主要含CdTe、CdS)中回收碲具有重要的意义。某回收工艺的流程如下:
回答下列问题:
(1)反应釜中,溶液的pH、温度(T)与生成沉淀的关系如图,图中区域分别表示铁的化合物稳定存在的区域。则制备FeOOH适宜的pH和温度分别为
　　　　(填字母)。
a.2,80 ℃ b.4,90 ℃
c.5,160 ℃ d.6,25 ℃
b
(2)制备磁性纳米铁棒时,加入NaBH4前先通入N2的作用是
______________________________________________________。
(3)常温下,若在含Cd2+、Te4+滤液中加入NaOH溶液调节pH为7,溶液中c(Cd2+)的最大值为　　　　 (已知:Ksp[Cd(OH)2]=5.3×10-15)。
(4)从Te溶液得到“吸附Te”,利用了纳米铁棒的性质有　　　　、
　　　　。
排出设备中的空气,防止磁性纳米铁棒和NaBH4被氧化
0.53 mol·L-1
吸附性
还原性
【解析】(2)磁性纳米铁棒和NaBH4都容易被氧化,所以在加入NaBH4之前需通入N2排出反应容器中的空气。(3)常温下,溶液的pH=7,则c(OH-)=
1.0×10-7 mol·L-1,根据Ksp[Cd(OH)2]=5.3×10-15,可计算Cd2+的浓度:c(Cd2+)== mol·L-1=0.53 mol·L-1。(4)含Te的溶液和磁性纳米铁棒作用,Te的化合价降低,被纳米铁棒还原,磁性纳米铁棒还能吸附Te,故在得到Te的过程中,磁性纳米铁棒呈现了还原性和吸附性。
2.(2025·广东茂名二模)某种软锰矿中含有Mn、Fe、Si的氧化物,一种综合利用的工艺流程如下:
已知:①25℃下,NH3·H2O的Kb=1.8×10-5,Mn(OH)2的Ksp=1.96×10-13。
②SO4溶解度随温度变化较大。
③离子浓度等于1×10-5 mol·L-1时该离子恰好完全沉淀。
(1)焙烧温度对Mn和Fe的浸出率的影响如图所示,则“焙烧”时最佳温度为
　　　　。
650℃
(2)“浸出渣”主要成分有Fe2O3与　　　　(写化学式)。
(3)“碱化过滤”时,MnSO4发生反应的化学方程式为　　　 　　,当Mn2+完全沉淀,溶液中c(N)　　　(填“>”“<”或“=”)c(NH3·H2O);“氧化”时,氧化剂与还原剂的物质的量之比为
　　　　。
(4)“水热法”时,温度控制在160 ℃,反应的离子方程式为
　　　　 　　　 　　　　;“一系列操作”
为　　　　 ,过滤,洗涤,干燥。
(5)该工艺中可循环利用的物质有　　 　　(写化学式)。
SiO2
MnSO4+2NH3·H2O
SO4+Mn↓
　<
1∶6
Mn2++S2+2H2O MnO2↓+2S+4H+
蒸发浓缩,冷却结晶
SO3或H2SO4
【解析】软锰矿中含有Mn、Fe、Si的氧化物。软锰矿和硫酸混合“焙烧”,加水“浸出”,氧化铁、二氧化硅难溶于水,浸出渣中含有氧化铁、二氧化硅,根据流程图,浸出液“碱化过滤”得氢氧化锰,可知浸出液中含有硫酸锰;氢氧化锰“浆化”通入空气氧化得Mn3O4。硫酸锰溶液加入(NH4)2S2O8,硫酸锰被氧化为二氧化锰沉淀,(NH4)2S2O8还原为硫酸铵,硫酸铵溶液经蒸发浓缩,冷却结晶、过滤、洗涤、干燥得硫酸铵固体。
(1)根据焙烧温度对Mn和Fe的浸出率的影响图,650 ℃时Mn的浸出率高、铁的浸出率低 ,则“焙烧”时最佳温度为650 ℃。
(2)二氧化硅难溶于水,“浸出渣”主要成分有Fe2O3与SiO2。
(3)“碱化过滤”时,MnSO4和氨水发生反应生成氢氧化锰沉淀和硫酸铵,反应的化学方程式为MnSO4+2NH3·H2OSO4+Mn↓;NH3·H2O的Kb=1.8×10-5,=1.8×10-5,根据的Ksp=1.96×10-13,当Mn2+完全沉淀,c(OH-)的最小值为=1.4×10-4 mol/L;
=1.8×10-5,=<1,所以溶液中c(4)“水热法”时,温度控制在160 ℃,硫酸锰被氧化为二氧化锰,(NH4)2S2O8还原为硫酸铵,锰元素化合价由+2升高为+4,氧化剂(NH4)2S2O8在含有2个-1价氧原子,氧元素化合价由-1降低为-2,根据得失电子守恒,配平反应的离子方程式为Mn2++S2+2H2O MnO2↓+2S+4H+。SO4溶解度
随温度变化较大,SO4 溶液蒸发浓缩、冷却结晶可析出SO4晶体,“一系列操作”为蒸发浓缩、冷却结晶,过滤,洗涤,干燥。
(5)“焙烧”生成的SO3可循环到“混料”过程使用,该工艺中可循环利用的物质有SO3或H2SO4。
3.(2024·安康一模)硒被誉为“生命元素”。亚硒酸钙(CaSeO3·2H2O,难溶于水)常用作饲料添加剂,SeO2常用作制备含硒营养物质的原料。一种含硒废料制备亚硒酸钙和二氧化硒的流程如下图(部分条件和部分产物省略)。回答下列问题:
已知部分信息如下:
①含硒废料的主要成分是Cu2Se和Cu2Te;“焙烧”时固体产物为Na2SeO3、Na2TeO3和Cu2O。
②SeO2易溶于水,TeO2难溶于水。
(1)“焙烧”时,含硒废料需要粉碎,目的是______________________________　
　 。
(2)利用“浸渣”可以制备胆矾,操作步骤是加入足量稀硫酸溶解,再通入热空气。通入热空气的目的是_______________________________ (用离子方程式表示)。
增大反应物的接触面积,
增大反应速率
2Cu2O+O2+8H+═4Cu2++4H2O
(3)上述参加反应的H2O2的量远小于实际消耗的H2O2的量(反应温度在50 ℃),主要原因是_________________________________。
温度较高,H2O2受热分解
【解析】含硒废料(主要成分是Cu2Se和Cu2Te)加入纯碱和空气焙烧后,得到固体产物为Na2SeO3、Na2TeO3和Cu2O;加水溶解,浸渣中含Cu2O,Na2SeO3、Na2TeO3溶于水形成溶液,加入稀硫酸,Na2TeO3与硫酸反应生成难溶性酸H2TeO3,并分解得到难溶于水的TeO2,Na2SeO3与硫酸反应生成可溶于水的弱酸H2SeO3,经分离得到H2SeO3,加入H2O2发生氧化还原反应得到H2SeO4,加热分解H2SeO4得到SeO2;H2SeO3中加入石灰乳发生酸碱中和反应生成亚硒酸钙结晶水合物,沉淀析出。
(1)“焙烧”时,含硒废料需要粉碎,目的是增大反应物的接触面积,增大反应速率。
(2)“浸渣”中的Cu2O用足量稀硫酸溶解,通入热空气的目的是将Cu2O氧化为Cu2+,根据得失电子守恒和电荷守恒配平反应的离子方程式为2Cu2O+O2+8H+═4Cu2++4H2O。
(3)参加反应的H2O2的量远小于实际消耗的H2O2的量(反应温度在50 ℃),主要原因是温度较高,H2O2受热分解。
4.(2024·全国甲卷)钴在新能源、新材料领域具有重要用途。某炼锌废渣含有锌、铅、铜、铁、钴、锰的+2价氧化物及锌和铜的单质。从该废渣中提取钴的一种流程如下。
注:加沉淀剂使一种金属离子浓度小于等于10-5 mol·L-1,其他金属离子不沉淀,即认为完全分离。
已知:①Ksp(CuS)=6.3×10-36,Ksp(ZnS)=2.5×10-22,Ksp(CoS)=4.0×10-21;
②以氢氧化物形式沉淀时,lg[c(M)/(mol·L-1)]和溶液pH的关系如下图所示。
回答下列问题:
(1)“酸浸”前,需将废渣磨碎,目的是___________________________________　
　 。
(2)假设“沉铜”后得到的滤液中c(Zn2+)和c(Co2+)均为0.10 mol·L-1,向其中加入Na2S至Zn2+沉淀完全,此时溶液中c(Co2+)=　　　　　　　　mol·L-1,据此判断　　　　(填“能”或“不能”)实现Zn2+和Co2+的完全分离。
(3)根据题中给出的信息,从“沉钴”后的滤液中回收氢氧化锌的方法是　
　 。
增大反应物与稀硫酸的接触面积,增大“酸浸”速率
1.6×10-4　
不能
用NaOH调节滤液pH为8.2~12,将析出的沉淀过滤、洗涤、干燥
【解析】(1)“酸浸”时将废渣磨碎,能够增大反应物与稀硫酸的接触面积,增大“酸浸”速率。
(2)由题给信息可知,此时c(Zn2+)≤10-5 mol·L-1,c(S2-)=≥2.5×10-17 mol·L-1,故c(Co2+)=≤1.6×10-4 mol·L-1<0.10 mol·L-1,Co2+开始沉淀,故不能实现Zn2+和Co2+的完全分离。
(3)由题图可知,Zn2+在pH≈8.2~12时以Zn(OH)2沉淀形式析出,故回收Zn(OH)2时应调节溶液pH为8.2~12,再过滤分离。
5.(2024·鹰潭二模)钛白粉是一种重要的无机化工颜料,主要成分为二氧化钛(TiO2),一种以含Fe2O3、CaO、SiO2等杂质的钛铁矿(FeTiO3)为原料制备钛白粉的工艺流程如下图所示。
已知:①H2TiO3不溶于水和稀酸;
②“酸浸”后钛元素主要以TiO2+形式存在;
③Ksp[Fe(OH)3]=10-38,当溶液中c(Fe3+)≤10-5 mol·L-1时可认为Fe3+完全除去。
回答下列问题:
(1)写出增大“酸浸”速率的一种措施:　
　 。
粉碎钛铁矿石、升高温度、搅拌、适当增大硫酸的浓度等(任写一种)
(2)“酸浸”时,FeTiO3发生反应的化学方程式为
____________________________________________________________。
(3)“滤渣①”的主要成分是_____________________(填化学式)。
(4)流程中加入铁粉的目的是将体系中的Fe3+还原成Fe2+,冷却结晶析出FeSO4·7H2O晶体。体系中的Fe3+还可以用调节pH的方法除去,设“酸浸”后体系中c(Fe3+)=0.01 mol·L-1,常温下Fe3+开始沉淀的pH为　　　　。
(5)经处理后,流程中可循环利用的物质除Fe外,还有　　　　(填化学式)。
FeTiO3+2H2SO4═TiOSO4+FeSO4+2H2O
Fe、SiO2和CaSO4
2
H2SO4
【解析】钛铁矿(主要成分FeTiO3,还含有Fe2O3、CaO、SiO2等杂质)加硫酸“酸浸”,用铁粉将Fe3+还原为Fe2+,SiO2难溶于水、CaSO4微溶于水,过滤除去SiO2、CaSO4、Fe;滤液①冷却结晶析出FeSO4·7H2O;滤液②中含有TiOSO4,加热水解生成H2TiO3沉淀,H2TiO3灼烧分解为TiO2。
(1)根据影响反应速率的因素,增大“酸浸”速率的措施有粉碎钛铁矿石、升高温度、搅拌、适当增大硫酸的浓度等。
(2)“酸浸”后钛元素主要以TiO2+形式存在,“酸浸”时,FeTiO3和硫酸反应生成FeSO4和TiOSO4,化学方程式为FeTiO3+2H2SO4═TiOSO4+FeSO4+2H2O。
(3)SiO2难溶、CaSO4微溶,所以“滤渣①”的主要成分是SiO2、CaSO4和剩余的Fe。
(4)“酸浸”后体系中c(Fe3+)=0.01 mol·L-1,Ksp[Fe(OH)3]=10-38,常温下Fe3+开始沉淀时c(OH-)== mol·L-1=10-12 mol·L-1,c(H+)=10-2 mol·L-1,pH为2。
(5)TiOSO4水解生成H2TiO3和硫酸,硫酸可用于“酸浸”,经处理后,流程中可循环利用的物质除Fe外,还有H2SO4。
6.BiOCl为白色结晶性粉末,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。
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、鼓入适当过量的空气或焙烧过程中不断搅拌
坩埚、坩埚钳
7.重铬酸钾是一种重要的化工原料,一般由铬铁矿制备,铬铁矿的主要成分为FeO·Cr2O3,还含有硅、铝等杂质。制备流程如图所示:
有关物质的溶解度如图所示。向“滤液3”中加入适量KCl,蒸发浓缩,冷却结晶,过滤得到K2Cr2O7固体。冷却到　　　　(填字母)得到的K2Cr2O7固体产品最多。
a.80 ℃ b.60 ℃ c.40 ℃ d.10 ℃
步骤⑤的反应类型是　　　 　。
d　
复分解反应
1.(2025·全国卷)我国的蛇纹石资源十分丰富,它的主要成分是Mg3Si2O5(OH)4,伴生有少量Ni、Fe、Al等元素。利用蛇纹石转化与绿矾分解的耦合回收NiO并矿化固定二氧化碳的实验流程如图所示。
已知:
物质 Al(OH)3 Fe(OH)3 Mg(OH)2 Ni(OH)2
Ksp 1.3×10-33 2.8×10-39 5.6×10-12 5.5×10-16
回答下列问题:
(1)绿矾(FeSO4·7H2O)在高温下分解,得到红棕色固体和气体产物,反应的化学方程式为　　　　　　　　　　　　　　　　　 　。
(2)经“焙烧①”“水浸”,过滤分离后,滤液中金属离子的浓度(mol·L-1)分别
为:Ni2+0.005、Fe3+0.150、Mg2+0.430、Al3+0.010。滤渣①的主要成分是
　　　　、　　　　。
(3)加入NaOH “调pH=6”,过滤后,滤渣②是　　　　、　　　　,滤液中Al3+的浓度为 　　　　mol·L-1。
(5)调节“沉镍”后的溶液为碱性,“矿化”反应的离子方程式为
　　　　　　　　　　 　　。
2FeSO4·7H2O Fe2O3+SO2↑+SO3↑+14H2O↑
Fe2O3
SiO2
Fe(OH)3　
Al(OH)3
1.3×10-9
5Mg2++10OH-+4CO2═Mg5(OH)2·4H2O↓
【解析】(1)绿矾(FeSO4·7H2O)在高温下分解,得到红棕色固体Fe2O3和气体产物三氧化硫、二氧化硫,反应的化学方程式为2FeSO4·7H2O
Fe2O3+SO2↑+SO3↑+14H2O↑,故答案为:2FeSO4·7H2O
Fe2O3+SO2↑+SO3↑+14H2O↑;
(2)Mg3Si2O5(OH)4经“焙烧①”,生成氧化镁、二氧化硅、水;FeSO4·7H2O分解生成Fe2O3、二氧化硫、三氧化硫, “水浸”,过滤分离后,滤渣①的主要成分为Fe2O3、SiO2,故答案为:Fe2O3;SiO2;
(3)加入NaOH “调pH=6”,c(H+)=10-6 mol/L,c(OH-)=10-8 mol/L,c(Fe3+)===2.8×10-15 mol/L<1×10-5 mol/L,c(Al3+)===1.3×10-9 mol/L<1×10-5 mol/L,溶液中没有铁离子、氯离子,两者均以氢氧化物沉淀下来,过滤后,滤渣②是为Fe(OH)3、Al(OH)3;滤液中Al3+的浓度为c(Al3+)===1.3×10-9 mol/L,故答案为:Fe(OH)3;Al(OH)3;1.3×10-9;
(5)调节“沉镍”后的溶液为碱性,通入二氧化碳“矿化”发生反应5Mg2++10OH-+4CO2 (OH)2·4H2O↓ ,故答案为:5Mg2++10OH-+4CO2(OH)2·4H2O↓。
2.(2025·甘肃卷节选)研究人员设计了一种从铜冶炼烟尘(主要含S、As2O3及Cu、Zn、Pb的硫酸盐)中高效回收砷、铜、锌和铅的绿色工艺,部分流程如下:
已知:As2O3熔点314℃,沸点460 ℃。
分解温度:CuO 1100℃,CuSO4 560 ℃,ZnSO4 680 ℃,PbSO4高于1000 ℃。
Ksp(PbSO4)=1.8×10-8。
(1)设计焙烧温度为600 ℃,理由为____________________________________　　　　　　　　　
　　　　　　 　。
使As2O3变为蒸气,使C5SO4分解为CuO,便于后续分离
3.(2024·贵州卷)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_________________。
SiO2
2.8×10-6
NaOH溶液
(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　 。
　
提供Na+和反应所需要的碱性环境　
Fe2++N+3OH-+Na++H2P NaFePO4↓+NH3↑+3H2O
【解析】
(1)“酸浸”时,Fe2O3→Fe3+、Al2O3→Al3+、MgO→Mg2+,SiO2不参与反应,故“滤渣”的主要成分为SiO2。
(2)25 ℃时,Ksp[Fe(OH)3]=2.8×10-39,pH=3.0时,c(OH-)=10-11 mol·L-1,
c(Fe3+)= mol·L-1=2.8×10-6 mol·L-1。
(3)“除杂”时调节溶液pH使Mg2+沉淀为Mg(OH)2,Al3+转化为[Al(OH)4]-,故加入的试剂X是NaOH溶液。
(4)“水热合成”过程中得到NaFePO4,因此“酸化、还原”过程主要提供Fe2+,NH4H2PO4提供H2P,产物为NaFePO4,故“滤液2”主要提供Na+和反应所需要的碱性环境,水热合成NaFePO4的离子方程式为Fe2++N+Na++H2P+3OH- NaFePO4↓+NH3↑+3H2O。
4.(2024·江西卷)稀土是国家的战略资源之一。以下是一种以独居石[主要成分为CePO4,含有Th3(PO4)4、U3O8和少量镭杂质]为原料制备CeCl3·nH2O的工艺流程图。
已知:ⅰ.Ksp[Th(OH)4]=4.0×10-45,
Ksp[Ce(OH)3]=1.6×10-20,Ksp[Ce(OH)4]=2.0×10-48。
ⅱ.镭为第ⅡA族元素。
回答下列问题:
(1)关于独居石的热分解,以下说法正确的是　　　　(填字母)。
a.降低压强,分解速率增大
b.降低温度,分解速率降低
c.反应时间越长,分解速率越大
d.提高搅拌速度,分解速率降低
b
(2)浓缩结晶后,得到的晶体产物的化学式为　　　　　　　　　,滤液可用于　　　　阶段循环利用,避免产生大量的高碱度废水。
(3)以BaSO4为载体形成共沉淀,目的是去除杂质　　　　　　　　。
Na3PO4·12H2O
热分解
镭(或Ra)
【解析】(1)独居石的热分解需要有O2参加,降低压强,O2浓度降低,分解速率减小,a错误;降低温度,分解速率降低,b正确;反应时间越长,反应物浓度越低,分解速率越小,c错误;提高搅拌速度,分解速率增大,d错误。
(2)热分解时CePO4、Th3(PO4)4和NaOH反应得到Ce(OH)4、Th(OH)4和Na3PO4,稀释过滤后得到含Na3PO4、NaOH的滤液,浓缩结晶得到的晶体产物为Na3PO4·12H2O,滤液中主要含NaOH,可用于热分解阶段循环利用,避免产生大量的高碱度废水。
(3)结合流程图知,以BaSO4为载体形成共沉淀,目的是除去杂质镭。
5.(2024·辽宁卷)中国是世界上最早利用细菌冶金的国家。已知金属硫化物在“细菌氧化”时转化为硫酸盐,某工厂用细菌冶金技术处理载金硫化矿粉(其中细小的Au颗粒被FeS2、FeAsS包裹),以提高金的浸出率并冶炼金,工艺流程如下:
回答下列问题:
(1)“沉铁砷”时需加碱调节pH,生成　　　　　(填化学式)胶体起絮凝作用,促进了含As微粒的沉降。
(2)“焙烧氧化”也可提高“浸金”效率,相比“焙烧氧化”,“细菌氧化”的优势
为　　　　(填字母)。
A.无需控温
B.可减少有害气体产生
C.设备无需耐高温
D.不产生废液废渣
Fe(OH)3
BC
(3)“真金不怕火炼”表明Au难被O2氧化,“浸金”中NaCN的作用为　
　 。
(4)“沉金”中Zn的作用为　 。
(5)滤液②经H2SO4酸化,[Zn(CN)4]2-转化为ZnSO4和HCN的化学方程式为　
　　　　　　　 　 　。用碱中和HCN可生成　　　　(填溶质化学式)溶液,从而实现循环利用。
与Au+结合形成[Au(CN)2]-,提高Au的还原性
将浸出液中的[Au(CN)2]-还原为Au
Na2[Zn(CN)4]+2H2SO4═Na2SO4+ZnSO4+4HCN　
NaCN
【解析】(1)“细菌氧化”时,FeS2转化为Fe3+、S,“沉铁砷”时加碱调节pH,Fe3+转化为Fe(OH)3胶体起絮凝作用,促进了含As微粒的沉降。
(2)高温时细菌可能会失活,故“细菌氧化”也要控制温度,A错误;“焙烧氧化”时有SO2产生,“细菌氧化”时无SO2产生,B正确;“焙烧氧化”时温度高,设备需耐高温,而“细菌氧化”设备无需耐高温,C正确;由题图知,“细菌氧化”也有废液废渣产生,D错误。
(3)“浸金”中发生反应4Au+O2+8CN-+2H2O═4[Au(CN)2]-+4OH-,NaCN作为络合剂与Au+结合形成[Au(CN)2]-,使Au的还原性增强,促进其与O2反应。
(4)“沉金”时发生反应2[Au(CN)2]-+Zn═2Au+[Zn(CN)4]2-,Zn的作用是作为还原剂,将浸出液中的[Au(CN)2]-还原为Au。
(5)滤液②经H2SO4酸化,[Zn(CN)4]2-转化为ZnSO4和HCN,发生非氧化还原反应,根据原子守恒配平反应的化学方程式为Na2[Zn(CN)4]+2H2SO4═Na2SO4+ZnSO4+4HCN。根据流程中所加物质知,用碱中和HCN生成NaCN,从而循环到“浸金”环节被利用

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