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无机化工流程题与物质结构的融合应用
1．活性ZnO在橡胶、光学、化工及电子等行业中有重要应用。某工厂以铅锌烟气(主要成分为ZnO、PbO，兼有少量FeO、CuO)制备活性ZnO的工艺流程如下：
(1)基态Zn原子的价层电子排布式为______________________________
(2)为提高“酸浸”速率，可采取的措施___________________________________(写出一点即可)
(3)“酸浸”时当浸出液pH为3.93时，温度与Zn、Pb元素浸出率的影响如图所示。则“酸浸”时采用30℃而不用更高温度的原因是______________________________________________________________________
(4)“氧化”时，在pH约为5的浸出液中分批加入适量KMnO4溶液充分反应后过滤，滤渣Ⅰ中有MnO2，该步反应的离子方程式为________________________________________
(5)“还原”时，滤渣Ⅱ的主要成分为Pb、Cu，最适宜使用的试剂X是_____(填化学式)
(6)在“沉锌”中生成Zn(OH)2·ZnCO3沉淀的化学方程式为_____________________________________________
(7)用锌与铜制得的高纯铜锌合金滤料被广泛应用于各种水处理设备。一种铜锌合金的立方晶胞结构如图，晶胞参数为a pm
①与Cu原子等距离且最近的Cu原子有_____个
②该铜锌合金晶体密度为__________g/cm3(列出计算式，阿伏加德罗常数的值为NA)
2．钾铁蓝主要用于涂料和油墨工业，一种以黄铁矿(主要成分为FeS2，含有少量SiO2)为原料生产钾铁蓝{KFe[Fe(CN)6]}的工艺流程如图所示，回答下列问题:
已知：“转化”工序的产物为K2Fe[Fe(CN)6]
(1)“焙烧”前将黄铁矿粉碎的目的是______________________________
(2)“还原”过程中发生反应的离子方程式为____________________________
(3)“结晶”时，母液中的溶质有______(填化学式)
(4)“氧化”时，发生反应的化学方程式为_______________________________
(5)工业上，可用电解的方法制备铁氰化钾{K3[Fe(CN)6]}，同时获得副产品KOH，电解原理如图所示。
①离子交换膜M应选择______(填“阴”或“阳”)离子交换膜
②写出石墨1电极的电极反应式_________________________________
(6)钾铁蓝的重复单元的结构如图所示
①K+周围距离相等且最近的CN－的个数为__________
②设阿伏加德罗常数的值为NA，则晶体的密度为________g·cm－3(列出计算式，用含a、NA的代数式表示)
3．高砷烟尘(主要成分有As2O3、PbO、In2O3、ZnO、Fe2O3等)属于危险固体废弃物，对高砷烟尘进行综合处理回收As2O3和金属铟的工业流程如图所示：
已知：①As在酸性溶液中以H3AsO3或H3AsO4形式存在，氧化性环境中主要存在H3AsO4
②H3AsO3在90~95 ℃易分解为As2O3，As2O3难溶于水
③lg3≈0.5
回答下列问题：
(1)滤渣的主要成分为____________(填化学式)。
(2)“高压酸浸”时，As的浸出率随硫酸浓度的增大而变化的曲线如图所示，硫酸浓度超过100 g·L-1时，As的浸出率随硫酸浓度增大而略微减小的原因可能为___________________________
(3)“硫化”过程中生成H3AsO3，发生反应的离子方程式为______________________。 已知H2S在水溶液中电离的总反应式为H2S(g)2H+(aq)＋S2－(aq) K＝c2(H+)c(S2－)＝9×10－22，Ksp(ZnS)＝1.6×10－24。当“硫化”操作后溶液中c(Zn2+)＝1.6×10－6 mol·L－1,则此时溶液的pH＝__________
(4)“还原”后溶液酸性增强，主要原因是________________________________(用离子方程式表示)。
(5)“结晶”操作为______________________、过滤、洗涤、干燥。
(6)“萃余液”中含有的金属阳离子为__________(填离子符号)，将In2(SO4)3溶液电解得到金属铟，阴极的电极反应式为__________________
(7)硫化铟铜是一种新型的纳米材料，具有优异的光电性能和光催化性能。一种由S、In、Cu三种元素组成的化合物的晶胞如图所示。采用CuCl2、InCl3和H2S合成硫化铟铜薄膜，该反应的化学方程式是________________，该晶胞的六个面均为矩形，上、下底面的晶胞参数为a nm，高为b nm，晶体密度为d g·cm－3，则阿伏加德罗常数的值为______________________(用含a、b、d的式子表示)
4．利用炼锌钴渣[主要含Co(OH)2、FeSO4、NiSO4和Zn、Cu单质]协同制备Co(OH)3和高纯Zn的流程如下。
(1)“酸浸”过程Co(OH)2发生反应的离子方程式为___________________________________
(2)“沉铁”过程CaCO3的作用有________________________________________
(3)“沉镍”过程pH对溶液中Co(Ⅱ)、Ni(Ⅱ)含量的影响如图
①由图判断，应调节pH＝_____
②该过程Co2＋可能发生的反应如下：
Co2＋＋6NH3·H2O===[Co(NH3)6]2＋＋6H2O　K1＝105
Co2＋＋2NH3·H2O===Co(OH)2↓＋2NH　 K2
则K2＝__________，[Co(NH3)6]2＋为__________(填“热力学”或“动力学”)产物
{已知：25 ℃时，Kb(NH3·H2O)＝10－4.8，Ksp[Co(OH)2]＝10－15}
(4)“沉钴”过程生成Co(OH)3的离子方程式为___________________________________
(5)“电解”过程阴极生成Zn的电极反应式为_________________________。金属Zn的晶胞如图，密度为ρ g/cm3，则阿伏加德罗常数NA＝__________mol－1(列代数式即可，下同)，晶胞空间占有率为_______________
5．BaTiO3被誉为电子陶瓷工业的支柱。工业中以毒重石(主要成分为BaCO3，含少量Fe3O4、CaCO3和SiO2)为原料制备BaTiO3的流程如下，回答下列问题：
已知：25 ℃时，Ka1(H2C2O4)＝5.0×10－2，Ka2(H2C2O4)＝5.4×10－5，Kb(NH3·H2O)＝1.75×10－5；
Ksp(BaC2O4)＝1.6×10－7，Ksp(CaC2O4)＝2.0×10－9
(1)基态Fe原子核外电子的空间运动状态有______种
(2)浸渣的主要成分为______和______(填化学式)，“浸出”步骤中BaCO3与NH4Cl溶液反应的原理为__________
____________________________________(用离子方程式表示)
(3)若浸出液中c(Ba2＋)＝0.1 mol/L，c(Ca2＋)＝0.01 mol/L，“除钙”步骤中，当沉钙率为90%时，钡损率为______
(4)(NH4)2C2O4溶液显______(填“酸”“碱”或“中”)性；“沉钛”步骤所得沉淀为BaTiO(C2O4)2，该步骤生成的能循环利用的物质是____________(填化学式)
(5)“热解”步骤的化学方程式为__________________________________________
(6) BaTiO3在室温下为立方晶胞，其结构如图所示，已知Ba与O的最小间距大于Ti与O的最小间距。
①晶胞中A点微粒的坐标为(0，0，0)，则B点微粒的坐标为____________
②Ti在晶胞中的位置为______；晶胞中一个Ba周围与其最近的O的个数为______
6．氧化锌在橡胶、油漆涂料、化工、医疗及食品等行业有着广泛应用。一种由含锌烟灰(含有ZnO、CuO、PbO、FeO、Fe2O3、MnO、MnO2、CdO等)制备氧化锌的工艺流程如图所示。
已知：(ⅰ)四价铅的氧化性大于次氯酸钙的氧化性；
(ⅱ)二价金属氧化物能分别与氨形成配位化合物，如Fe(Ⅱ)、Mn(Ⅱ)可生成[Fe(NH3)4]2+、[Mn(NH3)4]2+；
(ⅲ)Fe、Mn元素对应优势微粒与溶液的pH及氧化剂氧化电位(Eh)关系如图：
(ⅳ)相关物质Ksp见下表：
物质 MnS FeS ZnS PbS CdS CuS
Ksp 2.5×10－13 6.3×10－18 1.6×10－24 8.0×10－28 3.6×10－29 6.3×10－36
回答下列问题：
(1)O的价电子排布图为______________________________，Zn在周期表中的位置是____________________
(2)“氧化预处理”时，加入Ca(ClO)2溶液的目的为氧化含锌烟灰中的铁(Ⅱ)和锰(Ⅱ)，则氧化产物为_________
(3)“浸出”阶段溶解ZnO时消耗的n(NH3·H2O)∶n(NH4HCO3)＝2∶1，写出该反应的离子方程式_______________
____________________________________________
(4)“深度净化”时，可采用以下两种方案：
方案甲：加入足量锌粉。该方案所得滤渣c中除了含Zn、Cd之外，还含有_______________(填化学式)
方案乙：加入Na2S粉末。已知杂质离子浓度较为接近且远小于含锌离子的浓度。则杂质离子生成沉淀的先后顺序依次为________________(写沉淀的化学式)；工业生产中常采用方案甲而不采用方案乙，其原因为_______
________________________________________________________________________
(5)“蒸氨”时得到混合气体e和固体Znx(OH)y(CO3)z。混合气体e可返回至__________工序循环利用
(6)氧化锌有六边纤锌矿和立方闪锌矿两种常见晶体结构，晶胞结构如图
①六边纤锌矿中锌的配位数为________
②原子1的分数坐标为(，，0)，则原子2的分数坐标为__________
7．二氧化钛化学稳定性好，无污染，可应用于锂电池负极材料。某含钛高炉渣(主要成分为CaTi2O5，含少量Al2O3、SiO2、Fe2O3等杂质)制备二氧化钛工艺如下：
(1)基态Ti的价层电子排布式为________
(2)“焙烧”过程生成偏钛酸钠(Na2TiO3)的化学方程式为________________________________
(3) “滤液1”中Si、Al分别以____________(填离子符号)存在
(4)“滤渣1”的主要成分为____________
(5)“还原”工序需要在低温下进行的原因是____________________
(6)“水解”步骤TiO2＋转化为偏钛酸[TiO(OH)2]沉淀，反应的离子方程式为________________________________
(7)将80 g二氧化钛和40 g焦炭混合，在真空高温条件下制备碳化钛(TiC)的化学方程式为____________________，若该过程固体失重率达到35%，则碳化钛的产率为________
(8)锐钛矿型TiO2晶胞结构如图，该晶胞中氧的配位数为_______；已知该晶体密度为ρ g/cm3，则阿伏加德罗常数为____________mol－1(用含ρ、a、b的代数式表示，Ti－48)
8．以某四氯化钛精制厂的尾渣(主要含FeV2O4、Fe2O3、NaCl及少量的TiO2、Fe2SiO4等)为原料制备V2O5的工艺流程如下：
已知：①＋5价钒在溶液中的主要存在形式如图所示
②25 ℃时，Kb(NH3·H2O)＝1.8×10－5；Ksp(NH4VO3)＝1.8×10－3；Ksp(MnC2O4)＝1.9×10－13
(1)“水洗”的目的为______________________________。“水洗”和“酸浸”后均采用减压过滤，与常压过滤相比，其优点为__________________________________________
(2)“焙烧”的目的是将FeV2O4转化为Fe2O3和可溶于水的MnV2O7，以利于“酸浸”时钒浸出
①该反应的化学方程式为______________________________________________________
②钒的浸出率与焙烧温度、锰钒比的关系如图所示。“焙烧”的最佳温度和锰钒比分别为______、______，温度不宜过低的可能原因为__________________________________________________________________
(3)“酸浸”时，若溶液pH为6～8，MnV2O7与H2C2O4按物质的量比1∶1进行反应的离子方程式为_____________
(4)“沉钒”时，在25 ℃下维持溶液pH＝7，向c(VO)＝0.2 mol·L－1的酸浸液中加入等体积的(NH4)2SO4溶液进行反应(忽略溶液混合时体积的变化)，反应后溶液中c(NH3·H2O)＝0.005 mol·L－1，则沉钒率为______％。
(5)“煅烧”所得V2O5可制成铝钒合金(Al3V)，其晶胞结构如图所示。用原子的分数坐标可以表示晶胞中各原子的位置，如A点原子的分数坐标为(，，1)。
①基态V原子的价电子排布式为______
②B点原子的分数坐标为____________(用含b、c的代数式表示)，V原子的配位数为______
9．对废旧锂离子电池正极材料(主要成分为LiCoO2，还含有少量Al、Fe、Mn、Ni等元素)进行回收可有效利用金属资源。一种回收利用工艺流程如下：
已知：①常温下，丁二酮肟是白色晶体，不溶于水，可溶于乙醇等有机溶剂。
②常温下，部分氢氧化物的Ksp如表：
氢氧化物 Co(OH)2 Co(OH)3 Al(OH)3 Fe(OH)3
Ksp 3.0×10－15 1.6×10－44 1.3×10－33 2.8×10－39
回答下列问题：
(1)“酸浸还原”中LiCoO2转化为Co2＋，氧化产物是SO，该反应的氧化剂与还原剂物质的量之比为______
(2)滤渣2的主要成分是Fe(OH)3、Al(OH)3和MnO2，Mn2＋转化为MnO2的离子方程式是__________________
__________________。常温下，“氧化调pH”后的滤液中Co2＋浓度为17.7 g/L，为尽可能多地提取Co2＋，应控制溶液中的pH不大于　______
(3)“转化”中由Co2＋转化为[Co(NH3)6]3＋的离子方程式为________________________________________________
(4)“沉镍”中丁二酮肟与[Ni(NH3)6]2＋反应生成丁二酮肟镍的过程可表示为：
从滤渣3中分离出丁二酮肟固体的方法是__________________
(5)“锂钴分离”可产生能重复利用的物质是____________
(6)层状LiCoO2的结构如图所示，层状LiCoO2中一个Co周围与其最近的O的个数是______。以晶胞参数为单位长度建立的坐标系可以表示晶胞中各原子的位置，称作原子分数坐标，例如图中原子1的坐标为(0，0，0)，则原子2和原子3的坐标分别为____________________________________
10．锂电池中一些金属的回收利用也是未来发展的一大方向。废弃的锂电池正极材料LiCoO2进行氯化处理并回收利用的工艺流程如下：
回答下列问题：
(1)Co在元素周期表的位置是　　　　　　　　　，“烧渣”是LiCl、CoCl2和SiO2的混合物，滤饼2成分的化学式为　　　　
(2)碳酸锂的溶解度随温度变化如图所示。向滤液2中加入Na2CO3，将温度升至90 ℃是为了提高沉淀速率和　　　　　　　。得到碳酸锂沉淀的最佳操作为　　　　(填字母)
a．静置，过滤 b．加热后，趁热过 c．蒸发浓缩、冷却结晶
(3)取100 mL滤液2，其中c(Li＋)＝0.10 mol·L－1，为使锂元素的回收率不低于80％，则至少应加入Na2CO3固体的物质的量为　　　　mol[已知Ksp(Li2CO3)＝3.6×10－4]
(4)Li2CO3与CoCO3按n(Li)∶n(Co)＝1∶1的比例配合，然后在空气中于700 ℃烧结可合成锂电池正极材料LiCoO2，反应方程式为　　　　　　　　　　　　　
(5)钴酸锂(LiCoO2)的晶胞结构示意图如图。晶体中O围绕Co形成八面体，八面体共棱形成带负电的层状空间结构，与Li＋层交替排列，其中Li处于晶胞顶点或晶胞内部，Co处于晶胞内部或晶胞侧棱上，可推断该晶胞中O的个数为　　　　
11．锌是一种重要的金属，锌及其化合物被广泛应用于汽车、建筑、船舶、电池等行业。现某科研小组以固体废锌催化剂(主要成分是ZnO，含少量Fe2O3、CuO、MnO、SiO2等杂质)为原料制备锌的工艺流程如图所示：
已知：①“浸取”时，ZnO和CuO转化为[Zn(NH3)4]2＋、[Cu(NH3)4]2＋进入溶液。
②25 ℃时，Ksp(CuS)＝6.4×10－36，Ksp(ZnS)＝1.6×10－24
③深度除杂标准：溶液中≤2.0×10－6
(1)“浸取”温度为30 ℃，锌的浸出率可达90.6%，继续升温浸出率反而下降，其原因为_____________________
________________________________________________________________________
(2)“滤渣1”的主要成分为Mn(OH)2、________
(3)“深度除锰”是将残留的Mn2＋转化为MnO2，写出该过程的离子方程式______________________________
(4)“深度除铜”时，锌的最终回收率，除铜效果(用反应后溶液中的铜锌比表示)与(NH4)2S加入量的关系曲线如图所示
①由图可知，当(NH4)2S达到一定量的时候，锌的最终回收率下降的原因是______________________(用离子方程式解释)
②“深度除铜”时(NH4)2S加入量最优选择________(填标号)
A．100% B．110% C．120% D．130%
(5)Zn原子能形成多种配位化合物，一种锌的配合物结构如图：
①配位键①和②相比，较稳定的是________
②基态Zn原子的价电子排布式为________，位于元素周期表中________区
③键角③________120°(填“＞”“＜”或“＝”)
【无机化工流程题与物质结构的融合应用】答案
1．(1)1s22s22p63s23p63d104s2或3d104s2
(2)适当增加盐酸浓度(或适当提高反应温度或搅拌，答案合理即可)　
(3)防止盐酸挥发；随温度升高，Zn2＋浸出率基本不变，Pb2＋浸出率增大，杂质含量增大，增加后续净化成本
(4)3Fe2＋＋MnO＋7H2O===3Fe(OH)3↓＋MnO2↓＋5H＋
(5)Zn　
(6)2ZnCl2＋3Na2CO3＋2H2O===Zn(OH)2·ZnCO3↓＋2NaHCO3＋4NaCl或2ZnCl2＋2Na2CO3＋H2O===Zn(OH)2·ZnCO3↓＋CO2↑＋4NaCl
(7)①8
②或
解析：(5) 滤渣Ⅱ的主要成分为Pb、Cu，还原时，加入Zn可将溶液中Cu2＋、Pb2＋，置换Cu、Pb，且不引入杂质，所以试剂X应为Zn。(7) ①根据图示可知：铜原子位于面心，与Cu原子等距离且最近的Cu原子有8个。②该晶胞中Cu原子个数＝6×＝3、Zn原子个数＝8×＝1，晶胞质量为m＝g＝g，晶胞体积V＝(a×10－10cm)3，黄铜合金晶体密度ρ＝＝＝g/cm3。
2．(1)增大接触面积，加快焙烧速率，使焙烧更充分
(2)SO2＋2Fe3+＋2H2O===2Fe2+＋SO＋4H+
(3)FeSO4、H2SO4
(4)6K2Fe[Fe(CN)6]＋KClO3＋3H2SO4===6KFe[Fe(CN)6]＋KCl＋3K2SO4＋3H2O
(5)①阳
②[Fe(CN)6]4－－e－===[Fe(CN)6]3－
(6)①4　
②
解析：黄铁矿焙烧时生成二氧化硫和氧化铁，酸浸后氧化铁溶解，二氧化硅不溶,过滤得到滤渣。二氧化硫还原铁离子转化为亚铁离子，结晶后加入硫酸和K4[Fe(CN)6]，控制pH＝3得到K2Fe[Fe(CN)6]，再加入硫酸和氯酸钾氧化得到KFe[Fe(CN)6]。
(1)“焙烧”前将黄铁矿粉碎的目的是增大接触面积，加快焙烧速率，使焙烧更充分。
(2)“还原”是用焙烧后的气体产物SO2将溶液中的Fe3+还原为Fe2+，离子方程式为SO2＋2Fe3+＋2H2O===2Fe2+＋SO＋4H+。
(3)“还原”时生成的产物有FeSO4和H2SO4，所以“结晶”时，母液中的溶质有FeSO4、H2SO4。
(4)“氧化”是用KClO3将K2Fe[Fe(CN)6]氧化为KFe[Fe(CN)6]，反应的化学方程式为
6K2Fe[Fe(CN)6]＋KClO3＋3H2SO4===6KFe[Fe(CN)6]＋KCl＋3K2SO4＋3H2O。
(5)①电解时，石墨2电极的电极反应式为2H2O＋2e－===H2↑＋2OH－，所以离子交换膜选择让K+通过，使得石墨2电极附近生成KOH；
②石墨1电极是阳极，发生失去电子的氧化反应，电极反应式为[Fe(CN)6]4－－e－===[Fe(CN)6]3－。
(6)①K+位于体心处，钾离子周围距离相等且最近的CN－的个数为4个；
②取1个重复单元作为研究对象，利用均摊法可计算得1个晶胞中含有1个K+、1个Fe2+、1个Fe3+和6个CN－，则1个重复单元的质量为 g，体积为2a3×10－30 cm3，因此，晶体的密度为 g·cm－3。
3．(1)PbSO4
(2)硫酸浓度过高时,生成致密的难溶物包裹高砷烟尘,导致浸出率降低
(3)3Zn2+＋As2S3＋6H2O===3ZnS＋2H3AsO3＋6H+　1.5
(4)H3AsO4＋H2O＋SO2===H3AsO3＋2H+＋SO
(5)升温至90～95 ℃一段时间，降温
(6)Fe2+　In3+＋3e－===In
(7)2CuCl2＋5H2S＋2InCl3===2CuInS2＋S↓＋10HCl　
解析：(1)根据流程及信息，In是最终产物，硫酸铁、硫酸锌是易溶的，则滤渣是难溶物PbSO4。
(2)硫酸浓度过高时，生成致密的难溶物包裹高砷烟尘，导致浸出率降低，因此As的浸出率随硫酸浓度增大而略微减小。
(3)根据流程判断产物还有ZnS，则离子方程式为3Zn2+＋As2S3＋6H2O===3ZnS＋2H3AsO3＋6H+；根据Ksp(ZnS)＝1.6×10－24，可求当溶液中c(Zn2+)＝1.6×10－6 mol·L－1时，c(S2－)＝1.0×10－18 mol·L－1,则根据K＝c2(H+)c(S2－)＝9×10－22求得c(H+)＝3×10－2 mol·L－1，已知lg3＝0.5，pH＝2－lg3＝1.5。
(4)“高压酸浸”时通入O2，在氧化性环境中生成H3AsO4，“还原”时H3AsO4将SO2氧化为H2SO4，使酸性增强：H3AsO4＋H2O＋SO2===H3AsO3＋2H+＋SO。
(5)根据信息H3AsO3在90～95 ℃易分解为As2O3，As2O3难溶于水，则操作为升温至90～95 ℃一段时间，降温，再过滤可得。
(6)“高压酸浸”时Fe2O3转化为Fe3+，“还原”时SO2将Fe3+还原为Fe2+；根据信息电解In2(SO4)3溶液得金属铟，则In3+在阴极放电：In3+＋3e－===In。
(7)由题给晶胞结构利用均摊法计算可得硫化铟铜的化学式为CuInS2，其中Cu为＋1价，S为－2价，故反应中＋2价Cu被还原，且部分H2S被氧化为S，故化学方程式是2CuCl2＋5H2S＋2InCl3===2CuInS2＋S↓＋10HCl；1个晶胞的体积V＝a2bnm3＝a2b×10－21 cm3，1个晶胞的质量m＝g,晶胞密度d g·cm－3＝＝ g·cm－3，故阿伏加德罗常数的值NA＝。
4．(1)Co(OH)2＋2H＋===Co2＋＋2H2O
(2)调节pH将铁离子转化为氢氧化铁沉淀，且碳酸钙、硫酸钙均为固体，减少引入其他杂质
(3)①10
②105.4　　动力学　
(4)2[Co(NH3)6]2＋＋SO＋4OH－＋H2O===2Co(OH)3↓＋SOi＋12NH3↑
(5)[Zn(OH)4]2－＋2e－===Zn＋4OH－ 　 　
解析：(3) ①“沉镍”过程中尽量使得Ni2＋全转化为沉淀，而Co2＋不沉淀，由图判断，应调节pH＝10，此时镍沉淀完全，而钴损失较小。②K2＝＝＝＝＝105.4。K1＝105＜K2＝105.4，因此热力学上更趋于生成Co(OH)2，Co(OH)2为热力学产物实际生产流程中“沉镍”后没有生成Co(OH)2沉淀，而是生成了[Co( NH3)6]2＋，[Co(NH3)6]2＋则为动力学产物。(5) “电解”过程，[Zn(OH)4]2－在阴极得到电子发生还原反应生成Zn，电极反应式为[Zn(OH)4]2－＋2e－===Zn＋4OH－。根据“均摊法”知1个Zn晶胞中含Zn原子的数目等于×4＋×4＋1＝2，则晶体密度＝＝ g/cm3＝×1021 g/cm3＝ρ g/cm3，则NA＝ mol－1；由图可知，锌原子半径为nm，晶胞空间占有率为＝
5．(1)15
(2)NH＋H2ONH3·H2O＋H＋、BaCO3＋2H＋===Ba2＋＋CO2↑＋H2O　
(3)20%
(4)酸 NH4Cl
(5)BaTiO(C2O4)22CO↑＋2CO2↑＋BaTiO3
(6)①(，1，)
②体心　　12　
解析：(2)四氧化三铁、二氧化硅不与NH4Cl反应，浸渣的主要成分为Fe3O4和SiO2。(3)当沉钙率为90%时，消耗的Ca2＋的浓度为0.009 mol/L，溶液中的Ca2＋浓度为0.001 mol/L，则溶液中c(C2O)＝＝2×10－6 mol/L，则溶液中的Ba2＋的浓度为c(Ba2＋)＝＝＝0.08 mol/L，消耗的Ba2＋为0.02 mol /L，则钡损率为×100%＝20%。(4) ①由于Ka2(H2C2O4)＞Kb(NH3·H2O)，则(NH4)2C2O4中溶液为酸性。
6．(1) 　第四周期第ⅡB族
(2)FeOOH和α－MnO2
(3)ZnO＋4NH3·H2O＋2HCO===[Zn(NH3)4]2+＋2CO＋5H2O
(4)Pb、Cu　CuS、CdS、PdS　含锌离子的浓度较大，ZnS可能会析出，导致产品产率低
(5)浸出　
(6)4　(，，)
解析：(1)O的原子序数是8，价电子排布图为2p，Zn的原子序数是30，在周期表中的位置是第四周期第ⅡB族。
(2)根据信息(ⅲ)图像可知，pH＝11.6，Eh＝0.70 V时，Fe(Ⅱ)转化成FeOOH，Mn(Ⅱ)转化成α－MnO2。
(3)“浸出”阶段溶解ZnO时消耗的n(NH3·H2O)∶n(NH4HCO3)＝2∶1，同时生成[Zn(NH3)4]2+离子，故对应离子反应方程式为：ZnO＋4NH3·H2O＋2HCO===[Zn(NH3)4]2+＋2CO＋5H2O。
(4)根据金属活动顺序表，锌的金属性强于Cu、Pb，加入足量锌粉，可以把溶液中的＋2价Pb、Cu、Cd的离子全部置换出来生成单质，因此滤渣c中除了过量Zn之外，还含有Cu、Pb、Cd；根据表中给出的溶度积常数，Ksp(CuS)Ksp(ZnS)时，会产生ZnS沉淀，降低Zn2+利用率，导致产品产率低。
(5)“蒸氨”时得到的混合气体e为氨气、二氧化碳和水，可返回至浸出工序循环利用。
(6)①由图可知，Zn周围最近且等距离的O是4个，呈四面体形，所以六边纤锌矿中锌的配位数为4。②根据原子1的坐标可知底面左上角O原子为原点，晶胞棱长为单位1，原子2位于体对角线上的处，故坐标为(，，)。
7．(1)3d24s2
(2)CaTi2O5＋2Na2CO3CaO＋2Na2TiO3＋2CO2↑
(3)[Al(OH)4]－、SiO
(4)CaSO4　
(5)冷却结晶析出绿矾以除去铁元素或减缓Fe2＋被空气中的氧气氧化　
(6)TiO2＋＋2H2O===TiO(OH)2↓＋2H＋
(7)TiO2＋3CTiC＋2CO ↑　　75.0%　
(8)3　　mol－1
解析：(7) 80 g二氧化钛物质的量为1 mol ,40 g焦炭物质的量约为3.3 mol，TiO2和C在真空高温条件下反应可生成1 mol TiC和2 mol CO，C剩余，化学方程式为TiO2 ＋3CTiC＋2CO↑，若该过程固体失重率达到35%，则生成CO的质量为120×35% ＝42 g，物质的量为1.5 mol，则生成TiC的物质的量为0.75 mol ，TiC的理论物质的量为1 mol，则碳化钛的产率为75.0%。(8) 根据晶胞结构图可知，灰球位于顶点、面上、体心，个数为8×＋4×＋1＝4，黑球位于棱上、面上、内部，个数为8×＋8×＋2＝8，再结合化学式TiO2，知灰球代表Ti原子，黑球代表O原子，与Ti距离相等且最近的O的个数为6，则Ti的配位数为6，Ti与O的个数比为1∶2，则该晶胞中氧的配位数为3。一个晶胞中有4个“TiO2”，ρ＝g/cm3，则阿伏加德罗常数NA＝mol－1。
8．(1)除去尾渣中的NaCl　　加快过滤速度，得到较干燥的沉淀
(2)①4FeV2O4＋8MnCO3＋5O22Fe2O3＋4Mn2V2O7＋8CO2
②850℃　、　2.0　　焙烧温度过低，反应速率慢，生成Mn2V2O7量少(或焙烧温度过低，不能充分转化为Mn2V2O7；或Mn2V2O7量少)
(3)Mn2＋＋V2O＋H2C2O4===2VO＋MnC2O4↓＋H2O
(4)98
(5)①3d34s2　
②(1，，) 12
解析：(1)用去离子水“水洗”时可除去尾渣中的可溶性物质(NaCl)，减压过滤是利用循环水真空泵使吸滤瓶内减压，由于瓶内与布氏漏斗液面上形成压强差，因而加快了过滤速度；固液分离较彻底，得到较干燥的沉淀。
(2)①结合流程图中“焙烧”步骤的信息和题目中的信息，可写出焙烧的反应方程式为4FeV2O4＋8MnCO3＋5O22Fe2O3＋4Mn2V2O7＋8CO2。
②结合钒的浸出率与焙烧温度、锰钒比的关系图可知：“焙烧”的最佳温度为850 ℃；“焙烧”的最佳锰钒比为2.0；温度过低时，反应速率小，可溶于水的Mn2V2O7生成量少，导致钒的浸出率低；或温度过低时，FeV2O4不能充分转化为可溶于水的Mn2V2O7，导致钒的浸出率低。
(3)Mn2V2O7与H2C2O4反应的离子方程式书写应注意Mn2V2O7可溶于水要拆写，H2C2O4是弱酸不能拆写，根据①的已知信息，若溶液pH为6～8，＋5价钒在溶液中的主要存在形式为VO，并结合(4)的信息可知“沉钒”是用(NH4)2SO4将酸浸液中的VO转化为NH4VO3沉淀，若溶液pH为6～8“酸浸”时，V2O转化为VO，结合Ksp(MnC2O4)＝1.9×10－13可知另一产物为MnC2O4沉淀，故Mn2V2O7与H2C2O4按物质的量比1∶1反应的离子方程式为Mn2＋＋V2O＋H2C2O4===2VO＋MnC2O4↓＋H2O。
(4)“沉钒”时，在25 ℃下维持溶液pH＝7，反应后溶液中c(NH3·H2O)＝0.005 mol·L－1，结合Kb(NH3·H2O)＝1.8×10－5可得反应后溶液中c(NH)＝mol·L－1＝0.9 mol·L－1，再结合Ksp(NH4VO3)＝1.8×10－3可得反应后溶液中c(VO)＝mol·L－1＝0.002 mol·L－1，由于等体积混合且忽略溶液混合时体积变化，故反应前溶液中c(VO)＝0.1 mol·L－1，则沉钒率＝×100％＝98％。
(5)①基态V原子的价电子排布式为3d34s2。
②分析晶胞图可知B点在z轴方向的处，故B点原子的分数坐标为(1，，)
根据铝钒合金的化学式为Al3V可知黑球为V原子，白球为Al原子，结合晶胞图A点可知Al原子的配位数为4，故由化学式可知V原子的配位数为12。
9．(1)8∶1
(2)Mn2＋＋ClO－＋H2O===MnO2↓＋2H＋＋Cl－ 7
(3)4Co2＋＋20NH3·H2O2＋O2＋4NH===4[Co(NH3)6]3＋＋22H2O
(4)加盐酸、过滤　。
(5)氨水
(6)6　　(0，0，)　、　(0，0，)或(0，1，)
解析：(1)由化合价代数和为0可知，钴酸锂中钴元素的化合价为＋3、硫代硫酸钠中硫元素的平均化合价为＋2，由题意可知，“酸浸还原”时，钴酸锂中钴元素被还原为Co2＋，硫代硫酸根离子被氧化为SO，由得失电子数目守恒可知，氧化剂与还原剂的物质的量之比为8∶1。
(2)由题意可知，“氧化调pH”后的滤液中Co2＋的浓度为17.7 g/L，设溶液的体积为1 L，则Co2＋的物质的量浓度为eq \f(,1 L)＝0.3 mol/L，由溶度积可知，为尽可能多地提取Co2＋，溶液中的OH－浓度应小于eq \r()＝10－7 mol/L，则溶液pH应不大于7。
(3)由题意分析可知，“转化”中由Co2＋转化为[Co(NH3)6]3＋的离子方程式为4Co2＋＋20NH3·H2O＋O2＋4NH===4[Co(NH3)6]3＋＋22H2O。
(4)由题意分析可知，从滤渣3中分离出丁二酮肟固体的操作为向丁二酮肟镍中加入盐酸，充分反应后过滤得到丁二酮肟固体和NiCl2溶液。
(5)由题意分析可知，“锂钴分离”中产生的能重复利用的物质是氨水。
(6)由层状结构可知，位于六棱柱顶点的钴原子与位于柱内的氧原子距离最近，则一个钴原子周围与其最近的氧原子的个数是6。由晶胞结构可知，位于六棱柱顶点的1号原子位于晶胞的顶点，2号原子位于所在棱的处，3号原子高度在处，由原子1的坐标为(0，0，0)可知，晶胞底面4个顶点坐标都可以是(0，0，0)，则原子2和原子3的坐标分别为(0，0，)、(0，1，)或(0，0，)。
10．(1)第四周期第Ⅷ族　Co(OH)2　
(2)减少Li2CO3的溶解，提高产率　b　
(3)0.094　
(4)2Li2CO3＋4CoCO3＋O24LiCoO2＋6CO2
(5)6
解析：由流程和题中信息可知，LiCoO2粗品与SiCl4在500 ℃焙烧时生成氧气和烧渣，烧渣是LiCl、CoCl2和SiO2的混合物；烧渣经水浸、过滤后得滤液1和滤饼1，滤饼1的主要成分是SiO2；滤液1用氢氧化钠溶液沉钴，过滤后得滤饼2为Co(OH)2和滤液2主要溶质为LiCl；滤液2经碳酸钠溶液沉锂，得到Li2CO3，据此解答。
(2)碳酸锂的溶解度随温度的升高而减小，则向滤液2中加入碳酸钠溶液，将温度升高至90 ℃是为了提高沉淀速率和减小碳酸锂的溶解量，提高产率。得到碳酸锂沉淀的操作为加热后，趁热过滤，故选b；
(3)常温下，取100 mL“滤液2”，其中c(Li＋)＝0.10 mol/L，为使锂元素的回收率不低于80％，则溶液中剩余的
Li＋浓度为0.1 mol/L×20％＝0.02 mol/L，则溶液中c(CO)＝ mol/L＝0.9 mol/L，需要碳酸钠的物质的量为0.9 mol/L×0.1 L＝0.09 mol，沉淀Li＋需要碳酸钠的物质的量为0.1 mol/L×0.1 L×80％×＝0.004 mol，最少需要碳酸钠的物质的量为0.004 mol＋0.09 mol＝0.094 mol，故至少应加入碳酸钠固体物质的量为0.094 mol；
(5)钴位于棱上和体内，个数为4×＋2＝3，由化学式(LiCoO2)可知，O原子个数为3×2＝6。
11．(1)温度升高，氨气挥发量增加且NH4Cl分解，生成[Zn(NH3)4]2＋减少，不利于锌的浸出
(2)Fe(OH)3、SiO2
(3)Mn2＋＋2NH3·H2O＋H2O2===MnO2↓＋2NH＋2H2O
(4)[Zn(NH3)4]2＋＋S2－===ZnS↓＋4NH3　C
(5)①　3d104s2　ds　＜
解析：废锌催化剂加入氨水氯化铵混合液浸取，锌、铜元素以[Zn(NH3)4]2＋、[Cu(NH3)4]2＋进入溶液，同时铁、镁转化为氢氧化物沉淀和不反应的二氧化硅成为滤渣1，滤液加入过氧化氢将锰离子转化为二氧化锰沉淀，加入适量的硫化铵生成硫化铜沉淀，过滤除去沉淀，滤液加入有机萃取剂萃取分离出含锌的有机相，加入硫酸反萃取得到含锌的水相，电解得到锌。
(1)“浸取”温度为30 ℃时，锌的浸出率可达90.6%，继续升温浸出率反而下降，其原因为温度过高，氨挥发量增加，生成[Zn(NH3)4]2＋减少，不利于废锌催化剂中锌的浸出；故答案为温度升高，氨气挥发量增加且NH4Cl分解，生成[Zn(NH3)4]2＋减少，不利于废锌催化剂中锌的浸出；
(2)根据分析，滤渣1为Mn(OH)2、Fe(OH)3、SiO2；故答案为Fe(OH)3、SiO2；
(3)在氨水存在的碱性条件下，过氧化氢和锰离子发生氧化还原反应生成二氧化锰沉淀和水、铵根离子，反应为Mn2＋＋2NH3·H2O＋H2O2===MnO2↓＋2NH＋2H2O；故答案为Mn2＋＋2NH3·H2O＋H2O2===MnO2↓＋2NH＋2H2O；
(4)①当(NH4)2S加入量≥100%时，锌的最终回收率下降的原因是过量的硫离子和将锌转化为硫化锌沉淀，反应为[Zn(NH3)4]2＋＋S2－===ZnS↓＋4NH3；②“深度除铜”时，(NH4)2S加入量最好应120%，此时除铜效果较好且锌的回收率仍然较高。故答案为[Zn(NH3)4]2＋＋S2－===ZnS↓＋4NH3；C；
(5)①N和O的电负性相比，N弱于O，则N易提供孤电子，配位键稳定性强；故答案为①；②Zn为30号元素，电子排布式为[Ar]3d104s2，价电子排布式为3d104s2；位于元素周期表ds区；故答案为3d104s2；ds；③属于双键与单键形成夹角，电子云密度大，键角斥力大，键角小；故答案为＜。
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