押题12 化学工艺流程综合（20题）-2023年高考化学终极押题预测300题（全国通用）

押题12 化学工艺流程综合 1．工厂的含砷废水必须经过一定的处理。 某厂用某含砷废水(含HAsO2、H2SO4、及少量Fe3+、Cu2+、Bi2+ )提取三氧化二砷(俗称砒霜，分子式：As2O3)的流程如下： 已知：Ksp[Fe(OH)3]=2.8 ×10-3920 ，Ksp[Cu(OH)2]=2.2 ×10-22，Ksp [Bi(OH)3]=4.4 ×10-31。 回答下列问题： (1)滤渣a的成分是___________(写化学式)。 (2)“沉淀”时，CuSO4溶液必须过量的原因是_________________。 (3)写出“还原”时Cu(AsO2)2与H2O、SO2发生反应的化学方程式：_____________。 (4)红色还原渣(不溶于水)“氧化”时反应的离子方程式为___________。 (5)“沉砷”后废水中残留的砷可用PFS(聚铁)进一步去除，用石灰乳调节废水的pH值，通入空气，PFS用量[以表示]、终点pH值与砷去除率的关系如图所示。PFS除砷的最佳条件是_________。 (6) 当废水中砷质量浓度为5.0g·L-1时，若实验取75 L含砷废水，制得475.2 gAs2O3，则As元的素回收率为________。 (7)砷化镓(GaAs)为第三代半导体，其立方晶胞结构如图所示。已知晶胞参数为a nm，阿伏加德罗常数值为NA，则砷化镓晶体密度为____________g· cm-3。 【答案】(1)Fe(OH)3、Cu(OH)2、Bi(OH)3 (2)为了使砷完全沉淀 (3)3Cu(AsO2)2+ 3SO2 +6H2O=Cu3(SO3)2 ·2H2O+ 6HAsO2 + H2SO4 (4)2Cu3(SO3)2·2H2O+4H+ + 3O2=6Cu2+ +4 +6H2O (5)终点pH值为8，PFS用量为4或 (6)96% (7) 【分析】含砷废水(含HAsO2、H2SO4、及少量Fe3+、Cu2+、Bi2+ )中加入NaOH溶液调节pH=6，由已知数据和后续除杂过程中不在设置步骤除去Fe3+、Cu2+、Bi2+可知，该步骤中Fe3+、Cu2+、Bi2+转化为Fe(OH)3、Cu(OH)2、Bi(OH)3沉淀，过滤后存在于滤渣a中除去，滤液中加入过量CuSO4溶液将AsO转化为Cu(AsO)2沉淀，再用SO2还原Cu(AsO)2得到HAsO2和H2SO4，经过沉砷得到As2O3，以此解答。 【详解】（1）由分析可知，滤渣a的成分是Fe(OH)3、Cu(OH)2、Bi(OH)3。 （2）“沉淀”时，为了使砷完全沉淀，CuSO4溶液必须过量。 （3）“还原”时Cu(AsO2)2与H2O、SO2反应生成Cu3(SO3)22H2O、HAsO2和H2SO4，化学方程式为3Cu(AsO2)2+ 3SO2 +6H2O=Cu3(SO3)2 ·2H2O+ 6HAsO2 + H2SO4。 （4）Cu3(SO3)22H2O (不溶于水)“氧化”时和O2、H2SO4溶液反应得到CuSO4溶液，O元素由0价下降到-2价，S元素由+4价上升到+6价，根据得失电子守恒和电荷守恒配平离子方程式为：2Cu3(SO3)2·2H2O+4H+ + 3O2=6Cu2+ +4 +6H2O。 （5）PFS除砷时，去除率最高时的条件是终点pH值为8，PFS用量为4或。 （6）当废水中砷质量浓度为5.0g·L-1时，若实验取75 L含砷废水，根据As守恒，理论上生成As2O3的质量为495g，As元素的回收率为 =96%。 （7）由晶胞结构可知，每个晶胞含有8=4个Ga和4个As，则砷化镓晶体密度为。 2．一水合硫酸锰主要用于饲料添加剂和植物合成叶绿素的催化剂。一种以软锰矿(主要成分是，还有，等杂质)和废铁屑(主要成分是，还含有少量)为原料制备的工艺流程如下： 已知：时相关物质的如下表： 物质 回答下列问题： (1)净化铁屑：为去除废铁屑表面的油污，可采用的方法为_______。 (2)“浸出”时，锰的浸出率随摩尔比、反应温度的变化曲线如下图所示，则最佳的反应条件为_______。 (3)“浸出”后所得混合溶液中部分离子浓度如下表所示： 离子 0.601 0.15 0.3 0.001 0.1 ①、稀硫酸、发生总反应的离子方程式为_______。 ②反应过程中硫酸不能过量太多的原因是_______。 (4)“氧化”时，过氧化氢的实际消耗量大于理论消耗量的原因是_______。 (5)“除铁、铝”调节溶液的不小于_______(保留1位小数；已知：离子浓度小于时，可认为该离子沉淀完全)。 (6)滤渣Ⅳ的主要成分是_______(填化学式)。 (7)硫酸锰在不同温度下的溶解度