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文檔簡介

I大題突破化工流程題的綜合分析

1.題型特點

近幾年高考中工藝流程題主要是以物質(zhì)的制備、物質(zhì)的分離提純?yōu)榍榫安牧?,用框圖的形式呈現(xiàn)實際

工業(yè)生產(chǎn)中添加物質(zhì)、操作的過程,設問形式包括:物質(zhì)的判斷、方程式的書寫、實驗操作、反應條

件的控制及理論解釋、產(chǎn)品組成的定性及定量分析等,能很好的考查學生綜合運用元素化合物知識、

化學反應原理、實驗技能解決實際問題的能力。

2.工藝流程題的一般呈現(xiàn)形式

預處理沉淀劑、調(diào)①轉(zhuǎn)化劑及用量

輔助原料pH、萃取劑②反應條件

礦物、

焙燒、除去雜核心元分離

工業(yè)獺

質(zhì)離子素轉(zhuǎn)化

廢料浸取

加快速率:粉①含雜質(zhì)元素的①副產(chǎn)品

碎、加熱、提高沉淀,②含雜質(zhì)②循環(huán)物質(zhì)

浸取劑的濃度元素的萃取液

同精練高考真題

1.(2024?安徽,15)精煉銅產(chǎn)生的銅陽極泥富含Cu、Ag、Au等多種元素。研究人員設計了一種從銅陽

極泥中分離回收金和銀的流程,如下圖所示。

硫酸、KO?鹽酸、HO?溫源

盂調(diào)電沉積卜Ag

浸出液1

回答下列問題:

(l)Cu位于元素周期表第周期第族。

(2)“浸出液1”中含有的金屬離子主要是o

⑶“浸取2”步驟中,單質(zhì)金轉(zhuǎn)化為HAuCL的化學方程式為。

(4)“浸取3”步驟中,“浸渣2”中的(填化學式)轉(zhuǎn)化為[Ag(S2O3)2]:

⑸“電沉積”步驟中陰極的電極反應式為o“電沉積”步驟完成后,陰極區(qū)溶液中可循環(huán)

利用的物質(zhì)為(填化學式)。

(6)“還原”步驟中,被氧化的N2H4與產(chǎn)物Au的物質(zhì)的量之比為。

(7)Na2s2O3可被12氧化為Na2s4。6。從物質(zhì)結(jié)構(gòu)的角度分析SQ『的結(jié)構(gòu)為(a)而不是(b)的原

因:O

roo廣「ss廣

IIIIIIII

o-s-s-s-s-oO-S-O-O-S-O

ooJLooJ

(a)(b)

2+3

答案(1)四IB(2)Cu(3)2AU+8HC1+3H2O2=2HAUC14+6H2O(4)AgCl(5)[Ag(S2O3)2]-+e-

—Ag1+2s2。歹Na2s2。3(6)3:4(7)(a)結(jié)構(gòu)中電子云分布較均衡,結(jié)構(gòu)較為穩(wěn)定,(b)結(jié)構(gòu)中正、負電

荷中心不重合,極性較大,較不穩(wěn)定,且存在過氧鍵,過氧鍵的氧化性大于12,故Na2s2。3不能被h氧化

成(b)結(jié)構(gòu)

解析(2)精煉銅產(chǎn)生的銅陽極泥富含Cu、Ag、Au等,銅陽極泥加入硫酸、H2O2,CU被H2O2氧化為C/+

進入浸出液1中,故浸出液1中含有的金屬離子主要是Cu2+,Ag、Au不反應,浸渣1中含有Ag和Au。

⑶浸渣1中含有Ag和Au,向浸渣1中加入鹽酸、H2O2,Au與鹽酸、H2O2反應生成HAuCL和H2O,化

學方程式為2Au+8HCl+3H2。2—2HAUCL+6H2O。(4)浸渣1中含有Ag和Au,向浸渣1中加入鹽酸、H2O2,

Ag轉(zhuǎn)化為AgCl,浸渣2中含有AgCl,AgCl與Na2s2O3反應轉(zhuǎn)化為[Ag(S2O3)2p-。(5)“電沉積”步驟中,

陰極發(fā)生還原反應,[Ag(S2O3)2產(chǎn)得電子被還原為Ag,電極反應式為[Ag(S2O3)2]3-+e-=Agl+2s2O勺;陰極

區(qū)溶液中含有Na+,故“電沉積”步驟完成后,陰極區(qū)溶液中可循環(huán)利用的物質(zhì)為Na2s2。3。(6)還原步驟

中,HAuCL被還原為Au,Au化合價由+3價變?yōu)?價,一個HAuCL得3個電子,N2H4被氧化為N2,N

的化合價由-2價變?yōu)?價,一個N2H4失4個電子,根據(jù)得失電子守恒可知,被氧化的N2H4與產(chǎn)物Au的

物質(zhì)的量之比為3:4。

2.(2024?河北,16)V2O5是制造鋼鐵合金、金屬鋼的原料,也是重要的催化劑。以苛化泥為焙燒添加劑

從石煤中提取V2O5的工藝,具有鋼回收率高、副產(chǎn)物可回收和不產(chǎn)生氣體污染物等優(yōu)點。工藝流程如

下。

R-N(CH3)3C1NH4C1

空氣樹!旨洗脫液溶液

石煤+苛1800-850t

離子

化泥制一“水浸洗脫F沉銳卜一%。5

團烘干亍交換

巴怏濾渣①尾液母液

氣體①

pH?8|65~70t:

3%NH4HCO3

溶液鹽浸」濾液①

濾渣

已知:i.石煤是一種含V2O3的礦物,雜質(zhì)為大量AI2O3和少量CaO等;苛化泥的主要成分為CaCO3、

NaOH、Na2cO3等。

ii.高溫下,苛化泥的主要成分可與AbCh反應生成偏鋁酸鹽;室溫下,偏鋼酸鈣[Ca(VO3)2]和偏鋁酸鈣

均難溶于水。回答下列問題:

⑴焙燒生成的偏鋼酸鹽中鋼的化合價為,產(chǎn)生的氣體①為(填化學

式)。

⑵水浸工序得到濾渣①和濾液,濾渣①中含鋼成分為偏鋼酸鈣,濾液中雜質(zhì)的主要成分為

(填化學式)。

⑶在弱堿性環(huán)境下,偏鋼酸鈣經(jīng)鹽浸生成碳酸鈣,發(fā)生反應的離子方程式為;

CO2加壓導入鹽浸工序可提高浸出率的原因為;浸取后低濃度的濾液①進入

(填工序名稱),可實現(xiàn)鋼元素的充分利用。

(4)洗脫工序中洗脫液的主要成分為(填化學式)。

(5)下列不利于沉鋼過程的兩種操作為(填序號)。

a.延長沉鋼時間

b.將溶液調(diào)至堿性

c.攪拌

d.降低NH4cl溶液的濃度

65?70℃____

答案(1)+5CO2(2)NaA102(3)HC0(+OH+Ca(VO3)2CaCCh+HzO+ZVO]提高溶液中HCO]

濃度,促使偏鋼酸鈣轉(zhuǎn)化為碳酸鈣,使V01進入濾液①中離子交換(4)NaCl⑸bd

解析石煤和苛化泥通入空氣進行焙燒,反應生成NaVCh、Ca(VO3)2、NaAlCh、Ca(A102)2.CaO和CO2

等,水浸可分離焙燒后的可溶性物質(zhì)(如NaVCh)和不溶性物質(zhì)[Ca(VO3)2、Ca(AlC>2)2等],過濾后濾液進行

離子交換、洗脫,用于富集和提純V0.,加入氯化鍍?nèi)芤撼龄?,生成NH4VCh,經(jīng)一系列處理后得到V2O5;

濾渣①在pH*8,65?70。(2的條件下加入3%NH4HCC)3溶液進行鹽浸,濾渣①中含有鋼元素,通過鹽浸,使

濾渣①中的鋼元素進入濾液①中,再將濾液①回流到離子交換工序,進行V01的富集。⑴鋼是23號元素,

其價層電子排布式為3d34s2;焙燒過程中,V2O3被氧氣氧化生成V01,偏鋼酸鹽中鋼的化合價為+5價;

CaCCh在800(以上開始分解,生成的氣體①為CO2。⑵由已知信息可知,高溫下,苛化泥的主要成分與

ALCh反應生成偏鋁酸鈉和偏鋁酸鈣,偏鋁酸鈉溶于水,偏鋁酸鈣難溶于水,所以濾液中雜質(zhì)的主要成分

是NaAlCh。(3)在弱堿性環(huán)境下,Ca(VCh)2與HCO]和OH-反應生成CaCCh、V0]和H2O,離子方程式為

65-70℃______

HCO與+OH+Ca(VC>3)2CaCCh+IhO+ZVO均;CCh加壓導入鹽浸工序可提高浸出率,因為CO?可提

高溶液中HCO]濃度,促使偏鋼酸鈣轉(zhuǎn)化為碳酸鈣,使V01進入濾液①中;濾液①中含有VO]、NH》等,

且濃度較低,若要利用其中的鋼元素,需要通過離子交換進行分離、富集,故濾液①應進入離子交換工序。

⑷由離子交換工序中樹脂的組成可知,洗脫液中應含有C1一,因水浸所得溶液中含有Na+,為避免引入其他

雜質(zhì)離子,且NaCl廉價易得,故洗脫液的主要成分應為NaCl。⑸延長沉鋼時間,能使反應更加完全,有

利于沉鋼,a不符合題意;NH4cl呈弱酸性,如果將溶液調(diào)至堿性,0H與NH1反應,不利于生成NH4Vo3,

b符合題意;攪拌能使反應物更好的接觸,提高反應速率,使反應更加充分,有利于沉鋼,c不符合題意;

降低NH4cl溶液的濃度,不利于生成NH4VCh,d符合題意。

3.(2024-黑吉遼,16)中國是世界上最早利用細菌冶金的國家。已知金屬硫化物在“細菌氧化”時轉(zhuǎn)化

為硫酸鹽,某工廠用細菌冶金技術(shù)處理載金硫化礦粉(其中細小的Au顆粒被FeS2、FeAsS包裹),以提

高金的浸出率并冶煉金,工藝流程如下:

足量?s空氣NaCN溶液Zn

六與H2SO4II士LAU

工.I、,濾渣,恒君浸出液.阿心甘…小

礦一同菌氧化.,旦■口包含[Au(CN)一阿t遽液②咒

粉IPH=21鯉?研研-凈化液1Zn(CN"

回答下列問題:

⑴北宋時期我國就有多處礦場利用細菌氧化形成的天然“膽水”冶煉銅,“膽水”的主要溶質(zhì)為

_______________________(填化學式)。

(2)“細菌氧化”中,F(xiàn)eS2發(fā)生反應的離子方程式為。

⑶“沉鐵碑”時需加堿調(diào)節(jié)pH,生成(填化學式)膠體起絮凝作用,促進了含As微粒的沉

降。

(4)“焙燒氧化”也可提高“浸金”效率,相比“焙燒氧化”,“細菌氧化”的優(yōu)勢為(填標

號)。

A.無需控溫

B.可減少有害氣體產(chǎn)生

C.設備無需耐身溫

D.不產(chǎn)生廢液廢渣

(5)“真金不怕火煉",表明Au難被02氧化,“浸金”中NaCN的作用為。

(6)“沉金”中Zn的作用為。

⑺濾液②經(jīng)H2s04酸化,[Zn(CN)4/轉(zhuǎn)化為ZnS04和HCN的化學方程式為。

用堿中和HCN可生成(填溶質(zhì)化學式)溶液,從而實現(xiàn)循環(huán)利用。

細菌

3++

答案(l)CuS04(2)4FeS2+15O2+2H2O=4Fe+8SOi-+4H(3)Fe(OH)3(4)BC(5)作絡合齊!J,將Au

轉(zhuǎn)化為[Au(CN)才從而浸出(6)作還原劑,將[Au(CN)汀還原為Au

(7)Na2[Zn(CN)4]+2H2sO4=ZnSO4+4HCN+Na2sNaCN

解析礦粉中加入足量空氣和H2s04,在pH=2時進行細菌氧化,金屬硫化物中的S元素轉(zhuǎn)化為硫酸鹽,

過濾,濾液中主要含有Fe3+、SO/、As(V),加堿調(diào)節(jié)pH,Fe3+轉(zhuǎn)化為Fe(0H)3膠體,可起到絮凝作用,

促進含As微粒的沉降,過濾可得到凈化液;濾渣主要為Au,Au與空氣中的O2和NaCN溶液反應,得到

含[Au(CN)汀的浸出液加入Zn進行“沉金”得到Au和含[Zn(CN)4廣的濾液②。⑴“膽水”冶煉銅,

“膽水”的主要成分為CuS04。⑵“細菌氧化”的過程中,F(xiàn)eS?在酸性環(huán)境下被02氧化為Fe3+,離子方

細菌

3+

程式為4FeS2+15O2+2H2O_4Fe+8SOi-+4H\(4)細菌的活性與溫度息息相關(guān),因此細菌氧化也需要控

溫,A不符合題意;焙燒氧化時,金屬硫化物中的S元素通常轉(zhuǎn)化為SO2,而細菌氧化時,金屬硫化物中

的S元素轉(zhuǎn)化為硫酸鹽,可減少有害氣體的產(chǎn)生,B符合題意;焙燒氧化需要較高的溫度,因此所使用的

設備需要耐高溫,而細菌氧化不需要較高的溫度就可進行,設備無需耐高溫,C符合題意;由流程可知,

細菌氧化也會產(chǎn)生廢液廢渣,D不符合題意。⑸“浸金”中,Au作還原劑,Ch作氧化劑,NaCN作絡合

劑,將Au轉(zhuǎn)化為[Au(CN)21從而浸出。⑺濾液②含有[Zn(CN)4p,經(jīng)過H2sO4酸化,[Zn(CN)4廣轉(zhuǎn)化為

ZnSCU和HCN,反應的化學方程式為Na2[Zn(CN)4]+2H2so4=ZnSO4+4HCN+Na2so4;用堿中和HCN得

到的產(chǎn)物,可實現(xiàn)循環(huán)利用,即用NaOH中和HCN生成NaCN,NaCN可用于“浸金”步驟,從而循環(huán)利

用。

題型突破練(A)[分值:50分]

1.(10分)(2024?山東,18)以鉛精礦(含PbS、Ag2s等)為主要原料提取金屬Pb和Ag的工藝流程如下:

含過量FeCk的飽和食鹽水

濃鹽酸

鉛精礦T1浸I過濾I-稀釋、冷卻一

含硫濾渣

鉛精礦試劑IX

一|過『u過:皿—~?尾液

“容)含硫濾渣富銀鉛泥

TLI

【電解I『金屬Pb金屬Ag-(電解U占金屬Pb

⑴“熱浸”時,難溶的PbS和Ag2s轉(zhuǎn)化為[PbClF和[AgCl力及單質(zhì)硫。溶解等物質(zhì)的量的PbS和Ag2s時,

消耗Fe3+物質(zhì)的量之比為;溶液中鹽酸濃度不宜過大,除防止“熱浸”時HC1揮發(fā)外,另一目

的是防止產(chǎn)生(填化學式)。

(2)將“過濾II”得到的PbCb沉淀反復用飽和食鹽水熱溶,電解所得溶液可制備金屬Pb?!半娊釯”陽極產(chǎn)

物用尾液吸收后在工藝中循環(huán)使用,利用該吸收液的操作單元為?

(3)“還原”中加入鉛精礦的目的是。

(4)“置換”中可選用的試劑X為(填標號)。

A.A1B.Zn

C.PbD.Ag

“置換”反應的離子方程式為。

⑸“電解II”中將富銀鉛泥制成電極板,用作(填“陰極”或“陽極”)。

答案(1)1:1H2s(2)熱浸⑶將過量的Fe3+還原為Fe2+(4)CPb+2[AgCl力=2Ag+[PbCl4r(5)陽

解析本題以鉛精礦(含PbS、Ag2s等)為主要原料提取金屬Pb和Ag,“熱浸”時,難溶的PbS和Ag2s

轉(zhuǎn)化為[PbCLF和[AgCb1及單質(zhì)硫,F(xiàn)e3+被還原為Fe2+,“過濾I”除掉含硫濾渣,濾液中[PbClF在稀釋冷

卻的過程中轉(zhuǎn)化為PbCL沉定然后用飽和食鹽水熱溶,增大氯離子濃度,使PbCb又轉(zhuǎn)化為[PbClF,電

解得到Pb;“過濾II”后的濾液成分主要為[AgCl』-、FeCL、FeCl3,故加入鉛精礦主要將FeCb還原為

FeCh,試劑X將[AgCl才置換為Ag,得到富銀鉛泥,試劑X的金屬性應比Ag強,為不引入新的雜質(zhì),可

知X為鉛,尾液為FeCb。⑴“熱浸”時,F(xiàn)e3+將PbS和Ag2s中-2價的硫氧化為單質(zhì)贏Fe3+被還原為

Fe2+,在這個過程中Pb和Ag的化合價保持不變,所以溶解等物質(zhì)的量的PbS和Ag2s時,S2-的物質(zhì)的量

相等,消耗Fe3+的物質(zhì)的量相等;溶液中鹽酸濃度過大,會與S2-結(jié)合生成H2s氣體。⑵“過濾『'得到的

PbCb沉淀反復用飽和食鹽水熱溶,會溶解為[PbC14/,電解[PbCkf-溶液制備金屬Pb,Pb在陰極產(chǎn)生,陽

極C1-放電產(chǎn)生Cb,可將尾液中的FeCb氧化為FeCb,在“熱浸”中循環(huán)使用。⑶“過濾II”所得的濾液

中有過量的未反應的Fe3+,根據(jù)還原之后可以得到含硫濾渣,“還原”中加入鉛精礦的目的是將過量的

Fe3+還原為Fe2+。(5)“電解II”中將富銀鉛泥做陽極板,銀變成陽極泥而沉降下來,鉛失電子轉(zhuǎn)化為Pb?+,

陰極Pb?+得電子析出Pb。

2.(10分)電子級氫氟酸是微電子行業(yè)的關(guān)鍵性基礎材料之一,由螢石粉(主要成分為CaFz,含有少量SiO2

和微量AS2O3等)制備的工藝如下:

螢石粉濃硫酸硫酸氏。2溶液

I溶液

SiF4.HF-

口2。

(1)“酸浸"時生成HF的化學方程式為,工業(yè)生產(chǎn)時往往會適當加熱,

目的是。

(2)“精僧1”設備使用的材料可選用(填字母)。

A.玻璃B陶瓷

C.石英D.金

(3)已知H?SiF6是一種配位酸,酸性與硝酸相近,可與KMnCU溶液反應制備極易溶于水的強酸HMnCU,反

應的離子方程式為?

(4)“氧化”時將ASF3氧化為ASF5。ASF5的沸點高于ASF3,原因是o

(5)液態(tài)HF是酸性溶劑,能發(fā)生自偶電離:HF-H++F-,由于H+和F都溶劑化,常表示為

+

3HF-H2F+HF2O在HF溶劑中ASF5、BF3呈酸性,HCIO3、HNO3、H2O呈堿性,比如AsFs、HCIO3的

+

電離方程式分別為ASF5+2HFAsFg+H2F\HOC1O2+2HF(HO)2C1O+HF2?在HF作用下:

①寫出BF3與HNO3反應的離子方程式:?

②已知:壓0與AsFs反應生成HASF6。結(jié)合H+的能力:H20(填或“=")AsF心

答案⑴CaF2+H2s04濃)=CaSO4+2HFT加快反應速率,提高CaF2的轉(zhuǎn)化率(2)D

(3)2K++Si瑤--K2SiF61(4)ASF5、AsFs均為分子晶體(分子間均不存在氫鍵),AsFs相對分子質(zhì)量大,范

德華力大,沸點高

⑸①BF3+HNO3+HF=(HO)2NO++BF]

②<

解析“酸浸”發(fā)生反應:CaF2+H2s。4(濃)=CaSO4+2HFf,二氧化硅與HF發(fā)生反應:

SiO2+4HF=SiF4T+2H2O,AS2O3與HF發(fā)生反應:As2O3+6HF=2AsF3+3H2O;“硫酸吸附”:加入硫酸,

部分HF、SiF4以氣體形式釋放出去,然后加入水吸收為H2SiF6,部分HF、AsF3x多余硫酸進入精儲1;

“精儲1”:因為硫酸熔、沸點較高,因此精微1中得到HF、ASF3;“氧化”:根據(jù)問題(4),過氧化氫將

ASF3氧化成熔、沸點較高的AsFs;“精儲2”:蒸儲得到HF。

(2)HF能與二氧化硅發(fā)生反應,玻璃、陶瓷、石英均含有二氧化硅,HF不與金反應,因此“精微1”設備

以金為材料。

⑶KMnCU-HMnCU中Mn的價態(tài)沒有發(fā)生變化,IfeSiFe酸性與硝酸相似,即HzSiFe為強酸,HMnCU為溶

于水的強酸,該反應為復分解反應,生成K2SiF6沉淀,即離子方程式為2K++SiF『-K2SiF61。

⑸①HNO3在HF中呈堿性,其電離方程式為HNO3+2HF-(HO)2NO++H%BF3在HF中呈酸性,其電

離方程式為BF3+2HF-BF3+H2F+,因此兩者混合,發(fā)生類似的中和反應,其離子方程式為

+

BF3+HNO3+HF=(HO)2NO+BF;O②H20與AsF5反應生成HASF6,從而推出H2O結(jié)合H+能力小于AsF心

3.(10分)(2023?石家莊質(zhì)量檢測)鋁酸鋤作為新型半導體光催化材料,因其具有優(yōu)異的離子導電性、介電性、

氣體傳感性和催化性而廣泛應用于生產(chǎn)生活中。以氧化鋤渣(主要成分是為2。3、Sb2O3,還含有FezCh、

ZnO、Ag2O和SiCh等雜質(zhì))為原料制備鋁酸鋤Bi2MoO6,其中Mo為+6價)的工藝流程如圖:

鹽酸、加夫8(NH4)6Mo7O2MHQ

NaCl溶液加窘執(zhí)C中CNH?硝酸

||力口熱fpH=2

浸渣Sb2O3廢液單質(zhì)S

⑴基態(tài)83Bi的價層電子排布為。

(2)“浸渣”的主要成分為(填化學式)。

(3)“除睇”過程中發(fā)生反應的化學方程式為;

該過程需要加熱的原因為O

SO

IIII

(4)已知:硫代乙酰胺(CHCNH?)在酸性溶液中會水解為乙酰胺(CHSCNH2)和硫化氫;H2s的

Kai=1.0xl0-7,Xa2=1.0xl0-13;&p(Bi2s3)=2Qx10%

①硫化氫會進一步發(fā)生反應:2Bi3+(aq)+3H2s(aq)=Bi2s3(s)+6H+(aq),計算該反應的平衡常數(shù)

K=o

②硫代乙酰胺比乙酰胺的沸點低,其原因為O

(5)“酸溶”時會有NO逸出,此過程中氧化劑與還原劑的物質(zhì)的量之比為。

(6)已知鋁酸鋤在空氣中放置會變質(zhì),生成Bi202co3和MoCh,該過程中的化學方程式為。

⑺的2。3的立方晶胞結(jié)構(gòu)如圖所示,以A點為原點建立原子分數(shù)坐標,已知A點坐標為(0,0,0),B點坐

標為弓,;),則C點坐標為_____________。

444

答案(l)6s26P3(2)AgCkSiO2(3)2SbCl3+3H2O-Sb2O3;+6HCl鹽酸易揮發(fā),加熱有利于HC1揮發(fā),

水解平衡正向移動(4)①5.0x1038

②乙酰胺分子間氫鍵的鍵能及數(shù)目均大于硫代乙酰胺(5)2:1(6)Bi2MoO6+CO2=Bi2O2CO3+MoO3

⑺613《,》3

解析氧化秘渣(主要成分是由2。3、Sb2O3,還含有FezCh、ZnO、AgzO和SiCh等雜質(zhì))加入鹽酸和氯化鈉

溶液,二氧化硅不與鹽酸反應,氧化銀和鹽酸反應生成氯化銀,其他物質(zhì)和鹽酸生成相應氯化物,過濾,

S

向濾液中加水加熱得到Sb2O3,過濾,向濾液中加入CHCNHz沉鋤,過濾,向Bi2s3中加入硝酸得到單

質(zhì)硫、NO和硝酸鈉向硝酸鋤溶液中加入(NH4)6MO7O24-4H2O得到Bi2MoO6。

(4)①硫化氫會進一步發(fā)生反應:2Bi3+(aq)+3H2s(aq)=Bi2s3(s)+6H+(aq),則該反應的平衡常數(shù)

-C6(H+)_C6(H+)<3(S2-)「硝(H2S)?礁(H2S)_(1.0X10-7)3X(1QX10T3)3_<代、“舲磔”商人右

Kc2(Bi3+)y3(H2S)c2(Bi3+)-c3(s2-)y3(H2S)'KKsp(Bi2s3)2.0x10-""散'合打"伺

NO逸出,即Bi2s3和硝酸反應得到單質(zhì)硫、NO和硝酸鋤,Bi2s3中硫元素化合價從-2價升高到0價,硝酸

中氮元素化合價從+5價降低到+2價,因此此過程中氧化劑與還原劑的物質(zhì)的量之比為2:1。(7)Bi2O3的立

方晶胞結(jié)構(gòu)如圖所示,以A點為原點建立原子分數(shù)坐標,已知A點坐標為(0,0,0),B點坐標為弓,],;),

則c點位于體對角線的四分之一處,其坐標為(;,1)

444

4.(10分)電解鎰渣中含有很多重金屬[主要含有MnSCXPbS04、CaSO4sFe2(SO4)3,MnCh、SiCh]會造成環(huán)

境污染。電解鎰渣的資源化利用既能解決污染問題又能取得較好的經(jīng)濟效益。下面是某課題組研究的工藝

流程:

CH3COONH4NH4HCO3

溶液溶液

T沉鉛j-PbCQ,固體

MnF2

通其卜fMnSO.HQ

濾’渣

(1)“還原酸浸”時氧化產(chǎn)物是s,MnCh被還原的離子方程式為.

(2)操作X的名稱是.

⑶“沉鉛”時若用同濃度的(NH4)2CC>3溶液代替NH4HCO3溶液,會生成Pb2(OH)2c03,原因

是O

(4)調(diào)pH所加的試劑Y,可選擇(填字母)。

a.CaOb.MnCO3c.CaCO3d.Al2O3

e.氨水

⑸寫出“除鈣”時發(fā)生反應的離子方程式:

若“除鈣”后溶液中c(Mn2+)=o.53mol-LL則應控制溶液中c(F)的范圍為(當溶液中金屬離

子濃度小于IO-'mol可以認為該離子沉淀完全。已知:MnF2的Ksp=5.3xl(y3;CaF?的盤=1.5義10-1。,

VI交3.87)。

+2+

答案(l)MnO2+PbS+4H+S0i-=Mn+PbSO4+S+2H2O⑵過濾(3)C0/更易水解生成0H1從而易生

成Pb2(0H)2cCh(4)abc(5)MnF2(s)+Ca2+(aq)^=^Mn2+(叫)+CaFz(s)3.87><10-3mol-L-1<c(F*)<0.1mol-L-1

解析(4)加入試劑Y調(diào)節(jié)pH時,不能引入新的雜質(zhì),該工藝流程制備的是硫酸鎰,并且在隨后的流程中

除去了鈣離子,在該步驟中除去了鐵,故可以選擇的試劑為abc。(5)根據(jù)流程可知,加入MnFz和溶液中

鈣離子反應生成CaF2,離子方程式為MnF2(s)+Ca2+(aq)-Mn2+(aq)+CaF2(s),當該離子沉淀完全時,此時

c(F-)=JJmolL_1~3.87xlO-3mol-L-1,當c(Mn2+)=0.53molL1時,c(F-

)=J)黑~mol.L"=0.1molL-1,故其范圍為3.87><10-3mol-L-1<c(F-)<0.1mol,L"。

5.(10分)硼化鈦(結(jié)構(gòu)式為B=Ti=B)常用于制備導電陶瓷材料和PTC材料。工業(yè)上以高鈦渣(主要成分為

TiO2,SiO2sAI2O3和CaO,另有少量MgO、FezCh)為原料制取TiB2的流程如下:

稀鹽酸濃硫酸萃取劑

TJir

高鈦渣一[酸浸—I酸解H萃?。┮凰膺^濾?

丁I?

濾液濾渣萃取液濾液

B2O3、C

.?“c脫水」電弧爐

一"T°「血。一情還丁丁通

已知:①電弧爐是由石墨電極和石墨t甘堪組成的高溫加熱裝置;

②B2O3高溫下蒸氣壓大、易揮發(fā);

③TiO2可溶于熱的濃硫酸形成TiO2\

(1)“水解”需在沸水中進行,離子方程式為,該工藝中,經(jīng)處理可循環(huán)利用的物質(zhì)為—

(填化學式)。

⑵“熱還原”中發(fā)生反應的化學方程式為,B2O3的實際用量超過

了理論化學計量所要求的用量,原因是。僅增大配料中B2O3的用量,

產(chǎn)品中的雜質(zhì)含量變化如圖所示。雜質(zhì)TiC含量隨w%增大而降低的原因是(用化學方程

式解釋)。

(3)原料中的B2O3可由硼酸脫水制得。以NaB(0H)4為原料,用電滲析法制備硼酸(H3BO3)的工作原理如圖

所示,產(chǎn)品室中發(fā)生反應的離子方程式為?

若反應前后NaOH溶液的質(zhì)量變化為mkg,則制得H3BO3的質(zhì)量為kg0

電源

石久1膜2月莫陽月莫石墨

/

產(chǎn)品室原料室「NaOH溶液

NaB(OH)4

稀硫酸溶液

NaOH溶液

△高溫

2++

答案(1)TiO+(x+1)H2O^TiO2^H2O;+2HH2SO4(2)TiO2+B2O3+5C^TiB2+5COtB2O3高溫下蒸

高溫

氣壓大、易揮發(fā),只有部分參加了反應TiC+B2O3+2CJTiB2+3COf(3)H++[B(OH)41一H3BO3+H2O

31m

解析(3)有稀硫酸的一極為陽極,1膜為陽離子交換膜,氫離子通過1膜進入產(chǎn)品室,2膜為陰離子交換

膜,原料室中的[B(OH)4]通過2膜進入產(chǎn)品室,產(chǎn)品室中發(fā)生反應的離子方程式為H++[B(0H)4

—H3BO3+H2O。右側(cè)的石墨電極為陰極,電極反應為2H2O+2e--H2T+20H-,原料室中的鈉離子通過陽

膜進入右側(cè)陰極室,由電荷守恒可知,當陰極上通過1mol電子時,NaOH溶液的質(zhì)量變化為23g-lg=22

g,此時制得H3BO3的物質(zhì)的量為1mol,質(zhì)量為62g,若反應前后NaOH溶液的質(zhì)量變化為加kg,則制

得H3BO3的質(zhì)量||x加kg審kgo

題型突破練(B)[分值:50分]

1.(10分)(2024?河南高三適應性測試)硝酸鎘晶體[Cd(NO3)2-4H2。]常用作玻璃和陶瓷的著色劑。以鎘黃廢料

(主要含CdS,含少量的FeO、AI2O3、SiO2)為原料制售硝酸鎘晶體的流程如下:

濃硝酸CdCO3

鎘黃T號溶H除j雜卜濾液T系列操作卜硝酸鎘晶體

廢料

濾渣1濾渣2

已知:常溫下,有關(guān)金屬離子形成氫氧化物沉淀的相關(guān)pH見下表。

Fe(OH)3A1(OH)3Cd(OH)2

開始沉淀的pH2.34.08.2

沉淀完全的pH4.25.29.7

⑴Cd位于第五周期,與Zn同族,基態(tài)鎘原子的價層電子排布式為。

⑵“酸溶”時,反應溫度不宜過高,原因是0

(3)“濾渣1”的主要成分是o

(4)“除雜”步驟中,加入CdCOs的目的是調(diào)pH,范圍為;該過程中Fe3+發(fā)生反應

的離子方程式為0

(5)“系列操作”步驟中,將濾液送入蒸發(fā)器濃縮至,然后送至結(jié)晶器進行冷卻結(jié)晶,可得到硝酸

鎘晶體。

⑹硝酸鎘晶體需在低溫的條件下烘干。其在111.2。。時失去結(jié)晶水,217.3(時分解產(chǎn)生CdO和紅棕色的

混合氣體,該混合氣體可以使帶火星的木條復燃。硝酸鎘在217.3(時分解的化學方程式

為O

答案⑴4d】。5s2(2)溫度過高,濃硝酸會揮發(fā)和分解(3)SiO2(4)5.2<pH<8.2

2Fe3++3CdCO3+3H2O=2Fe(OH)3+3CO2T+3CCP+(5)出現(xiàn)晶膜(或有少量晶體析出)

217.3℃

(6)2Cd(NO3)2.''-4NO2T+O2T+2CdO

解析鎘黃廢料(主要含CdS,含少量的FeO、AI2O3、SiO2),“酸浸”時加入濃硝酸,濃硝酸具有強氧化

性,加熱條件下-2價硫元素被氧化為SO歹進入溶液,+2價Fe被氧化成Fe3+,二氧化硅不溶于硝酸,“濾

渣1”主要成分是Si02,濾液中所含離子有Cd?:Fe3\AF+、H+、NO]和S0/;“除雜”時力口入CdCCh

調(diào)節(jié)pH,根據(jù)表中數(shù)據(jù),使Fe3+、AF+以氫氧化物沉淀的形式除去,過濾所得濾液經(jīng)過系列操作采用冷卻

結(jié)晶法獲得硝酸鎘晶體。(4)“除雜”步驟中,CdCCh消耗氫離子生成二氧化碳和Cd2+,氫離子濃度減小促

進鐵離子水解使Fe3+轉(zhuǎn)化為氫氧化鐵沉淀,則Fe3+發(fā)生反應的離子方程式為

2Fe3++3CdCO3+3H2O=2Fe(OHR+3cO2T+3cd2+。(6)硝酸鎘晶體在111.2丫時失去結(jié)晶水,217.3。€:時分

解產(chǎn)生CdO和紅棕色的混合氣體,紅棕色的氣體為二氧化氮,則該反應為氧化還原反應,該混合氣體可以

使帶火星的木條復燃,混合氣體中含有氧氣,則硝酸鎘在217.3(時分解產(chǎn)生CdO、二氧化氮和氧氣,化

217.3℃

學方程式為2cd(NO3)2「-4NO2T+O2T+2CdO。

2.(10分)(2024?甘肅酒泉模擬)甘肅礦產(chǎn)資源豐富,金屬冶煉在國民經(jīng)濟發(fā)展中有著重要的作用。鎰酸鋰離

子蓄電池是第二代鋰離子動力電池,工業(yè)上用某軟鎰礦(主要成分為MnO2,還含有少量鐵、鋁及硅的氧化

物)為原料制備鎰酸鋰(LiMmO。,流程如圖所示:

H2SO4FeSO4H2O2加MnO調(diào)pH

ii②、

軟鎰礦一匾國一一精制)------

丁^

濾渣1濾渣2

Li2c。3固體H2O.O2氨水

III

產(chǎn)品T鋰化卜一〔控溫、氧化卜—[沉鎰1

亍亍

混合氣體濾液

(1)“酸浸”時,為了提高各物質(zhì)的浸出速率,除了適當升高溫度外,還可以采取的措施是

(寫一條即可)。

⑵“還原”步驟得到的溶液中陽離子主要是Mn2+,生成M/+的離子方程式為;

濾渣1的主要成分為。

(3)已知某離子濃度[用c(M)表示]形成沉淀與溶液pH的關(guān)系如圖所示:

則“精制”過程中,加MnO調(diào)節(jié)pH的范圍是o

(4)“沉鎰”得到的是Mn(OH)2和Mn2(OH)2s04濾餅,所得濾液回收可用

于。

⑸“鋰化”是將MnCh和Li2cCh按4:1的物質(zhì)的量比配料,球磨3?5h,然后升溫至600?750°C,保溫

24h,自然冷卻至室溫得產(chǎn)品,寫出反應的化學方程式:。

答案⑴適當增大硫酸的濃度;攪拌;將礦石粉碎(任選1種,其他合理答案均可)

2++2+3+

(2)MnO2+2Fe+4H=Mn+2Fe+2H2OSiO2(3)5.2<pH<8,8⑷作氮肥等

600―750℃

(5)8MnO2+2Li2c。3--4LiMmCU+ZCChT+O2T

解析軟鎰礦加稀硫酸酸浸,加入硫酸亞鐵,在酸性條件下用硫酸亞鐵把MnCh還原為硫酸鎰,所得濾液

中含硫酸鎰、硫酸鐵、硫酸亞鐵、硫酸鋁,二氧化硅不溶于硫酸,濾渣1為二氧化硅;濾液中加雙氧水把

Fe2+氧化為Fe3+,加MnO調(diào)節(jié)pH,生成氫氧化鐵、氫氧化鋁沉淀除鐵和鋁;過濾,濾液中加氨水生成

Mn(OH)2和Mn2(OH)2s04沉淀,Mn(OH)2和Mn2(OH)2so4、水、氧氣控溫、氧化生成二氧化鎰,二氧化鎰

和碳酸鋰生成LiMmCU,根據(jù)質(zhì)量守恒、電子守恒可知,還生成二氧化碳、氧氣。⑶根據(jù)離子濃度形成沉

淀與溶液pH關(guān)系圖,調(diào)節(jié)pH過程中將鐵離子和鋁離子形成沉淀,而鎰離子不沉淀,所以調(diào)節(jié)pH的范圍

應在5.2<pH<8.8o

3.(10分)(2024?南寧模擬)GaN是制造微電子器件、光電子器件的新型半導體材料。綜合利用煉鋅礦渣{主

要含鐵酸綠[Ga2(Fe2()4)3]、鐵酸鋅(ZnFe??!保€含少量Fe及一些難溶于酸的物質(zhì)}獲得金屬鹽,并進一

步利用綠鹽制售具有優(yōu)異光電性能的氮化錢(GaN),部分工藝流程如圖。

稀硫酸H202鹽酸鐵粉萃取劑

¥-4^]^^4轉(zhuǎn)11.化

渣溶液)

一浸出渣濾液1

GaNTMO;VD.a(C叫吾產(chǎn)瞥麗—(反『取|

NH3CH3BrNaOH溶液

已知:①FezO/在酸性條件下不穩(wěn)定,易轉(zhuǎn)化為Fe3+。

②常溫下,“浸出液”中的金屬離子對應的氫氧化物的溶度積常數(shù)如下表,離子濃度小于1x10。mor1/時

可視為沉淀完全。

氫氧化物

Fe(OH)2Fe(OH)3Zn(OH)2Ga(OH)3

Ksp4.9xl0472.8x10-391.8x10-148.0x10-32

③1g2乜).3,1g5乜).7。

(1)為提高浸出率,可采取的措施為(填字母)。

a.將礦渣粉碎b.降低溫度c.把稀硫酸換成濃硫酸d.延長浸出時間

⑵已知纖鋅礦結(jié)構(gòu)的GaN晶胞結(jié)構(gòu)與金剛石結(jié)構(gòu)類似,則該種GaN晶體的類型為,基態(tài)Ga原

子價層電子的軌道表示式為O

(3)ZnFe2C)4與稀硫酸反應的化學方程式為。

(4)“調(diào)pH”時需調(diào)節(jié)溶液pH不低于。

⑸檢驗“濾液1”中是否含有Fe3+的試劑為(填名稱)。

(6)電解反萃取液(溶質(zhì)為Na[Ga(OH)4])制粗錢的裝置如圖所示,陽極的電極反應式為,

電解廢液經(jīng)處理后可循環(huán)使用,其主要溶質(zhì)為(填化學式)。

離子交換膜

7

I/O2+HCO3cGaxi

Na+

2r1--

1X-

H2O+CO3>[Ga(OH)jl

Na2cO3溶液Na[Ga(OH)4]溶液

答案(l)ad⑵共價晶體

4s4p

卜It_________

(3)ZnFe2O4+4H2SO4=ZnSO4+Fe2(SO4)3+4H2O(4)5.3(5)硫氧化鉀(6)2404+4co歹=C)2T+4HCO.

NaOH

解析煉鋅礦渣{主要含鐵酸綠[Ga2(Fe2C)4)3]、鐵酸鋅億nFe?。。還含少量Fe及一些難溶于酸的物質(zhì)}用

稀硫酸酸浸后所得濾液中含有Fe2+、Fe3+、Zn2\Ga3+,加入雙氧水氧化Fe?+,調(diào)節(jié)pH,沉淀Fe3+和Ga?+,

濾液1中含有Zn2+;得到的濾餅加入鹽酸酸化得到氯化鐵和氯化錢,加入固體鐵把Fe3+轉(zhuǎn)化為Fe2+,然后

3+

利用萃取劑萃取Ga,加入氫氧化鈉溶液使Ga3+轉(zhuǎn)化為Na[Ga(OH)4],電解Na[Ga(0H)4]溶液生成粗錢,

3+3+

粗綠與CH3Br反應生成Ga(CH3)3,采用MOCVD技術(shù)通入氨氣制備GaNo(4)調(diào)節(jié)pH,沉淀FefflGa,

濾液1中含有ZW,由Fe(0H)3和Ga(0H)3的&p可知,則需求Ga3+沉淀完全時的pH,c(OH-尸,*二

mol-L-1=2.0xl0-9mol-L-1,c(H+)=5xlO-6,pH=6-lg5=5.3,則“調(diào)pH”時需調(diào)節(jié)溶液

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