2025届高三化学一轮复习 专题复习---工业流程题

2025届高三化学专题复习---工业流程题 1．（2024·河南·二模）某工厂废渣的主要成分为ZnO、PbO、、CuO、等(与性质相似)，以该工厂废渣为主要原料回收其中金属元素的工艺流程如图所示： 回答下列问题： (1)“焙烧”产生的气体是 (填分子式)，该气体的用途是 (填一条)。 (2)“氨浸”所得滤液1中的阳离子主要成分为、，该步骤温度不宜过高，其原因是 ，“沉铜”时发生反应的离子方程式为 。 (3)“滤渣4”的主要成分为 (填化学式)。 (4)“滤液3”的主要溶质为，以惰性电极电解该滤液可以回收单质Ga，电解时阴极主要电极反应式为 。 (5)“转化”时生成的同时放出能使澄清石灰水变浑浊的气体，该步骤的化学方程式为 。 (6)铁酸铋具有铁电性和反铁磁性，其晶胞结构如图所示，晶胞参数为a pm。 ①基态O原子的核外电子排布式为 。 ②该晶体的密度= (为阿伏加德罗常数的值)。 2．（2024·湖南·二模）钛被称为“二十一世纪的金属”，绿矾是重要的化工原料，用钛铁矿［主要成分是钛酸亚铁（），含少量、MgO、等杂质］作原料生产金属钛和绿矾（）等产品的一种工艺流程如下： 已知：Ti有两种价态，在水溶液中主要以（无色）、（紫色）形式存在。 请回答下列问题： (1)硫酸与反应生成的化学方程式是 。向滤液1中加入适量铁粉，至刚好出现紫色为止，此时溶液仍呈强酸性。已知：氧化性：，则加入适量铁粉的原因是 。 (2)系列操作具体为 ，经系列操作后，再对所得到的绿矾晶体用75%的乙醇溶液洗涤，用乙醇溶液洗涤绿矾的优点为 。 (3)滤液2中加入适量的试剂A，A可选用 （填标号）。 a．稀硫酸    b．碳酸镁    c．二氧化碳    d．鼓入空气 (4)用石墨作阳极、钛网作阴极、熔融-CaO作电解质，利用如图所示装置获得金属钙，并以钙为还原剂还原二氧化钛制备金属钛。写出阴极区反应的电极总反应式： 。 (5)假如中的铁元素占矿物中铁元素总量的80%；某次生产中，向滤液1中加入纯铁粉14kg，得到绿矾晶体（M＝278g/mol）的质量为278kg，整个过程中铁元素的总利用率为80%，Ti元素的转化率为90%，其他损失忽略不计。按上述流程，可得到 kg。 (6)最近发现一种由Ti原子和C原子构成的气态团簇分子如图所示，其化学式为 。 3．（2024·吉林长春·模拟预测）氧缺位体()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，含、等杂质)为原料制备的流程如下： 已知： ①酸浸后溶液中的金属离子有、、和 ②25°℃时已知几种金属离子沉淀的如表所示： 金属氢氧化物 开始沉淀的 1.9 3.4 6.4 7.0 完全沉淀的 3.2 4.7 7.6 9.0 回答下列问题： (1)位于元素周期表 区。 (2)“焙烧”时生成三种氧化物(其中的氧化物形式为)，其化学方程式为 。 (3)加“还原”的目的是 。 (4)滤渣2的主要成分为 。 (5)已知C有两种同分异构体，则“沉铁”过程中生成的的空间构型是 。 (6)充分“煅烧”得到的氧缺位体()的质量为原质量的98%，则 。 (7)氧缺位体分解水制氢分两步： 第一步 (完成方程式)； 第二步：。 4．（2024·江西·二模）某废镍催化剂的主要成分是合金，还含有少量Cr、Fe及不溶于酸碱的有机物。采用如下工艺流程回收其中的镍制备镍的氧化物()： 已知：常温下，，，。 回答下列问题： (1)“碱浸”所得“滤液1”的主要溶质为NaOH、 ，“灼烧”的目的是 。 (2)“溶解”后的溶液中，所含金属离子有、、、 、 。 (3)“煅烧”前滤渣需进行的两步操作是 。 (4)在空气中煅烧，其热重曲线如图所示。300～400℃转化为，反应的化学方程式为 ；400~450℃生成镍的氧化物的化学式为 。 (5)工业上可用电解法制取。用NaOH溶液调节溶液pH至7.5，加入适量硫酸钠后采用惰性电极进行电解。电解过程中产生的有80%在弱碱性条件下生成，再把二价镍氧化为三价镍。写出氧化生成的离子方程式： ，amol二价镍全部转化为三价镍时，外电路中通过电子的物质的量为 mol(假设电解时阳极只考虑放电)。 5．（2023·贵州安顺·一模）某矿物炼铜后的矿渣固体主要成分为、、以及少量的CuO、PbO、等。一种利用这种碱性渣提取高纯碲和粗硒的工艺流程如下图所示。 已知：①；； ②CuO和PbO均具有一定的“两性”，“碱浸”时均能溶于氢氧化钠溶液。 回答下列问题： (1)“碱浸”时应进行加热、搅拌等操作，目的是 。 (2)下图为温度和NaOH溶液浓度对确浸出率的影响，实际生产中“碱浸”工序的反应条件为80℃、的NaOH溶液，而不用更高温度和更大浓度NaOH溶液的原因是 。 (3)“碱浸”时发生反应的离子方程式为 。 (4)滤渣3的主要成分为 。滤液1中沉淀完全时，的最大值是 (保留小数点后2位。某离子浓度低于时，可认为该离子沉淀完全)。 (5)在溶液中通入制Se的离子方程式为 。 (6)电解后电解液可返回 工序循环使用。 6．（2024·湖南长沙·三模）新能源汽车工业飞速发展依赖于锂离子电池的新型电极材料的研究取得的重大成果。可以实现海水中的富集，对锂离子电池的研究作出重要贡献。以软锰矿(含及少量和)为原料生产高纯的工艺流程如图甲。 回答下列问题： (1)“浸锰”时，生成的离子方程式为 。 (2)步骤Ⅱ中，的萃取率与的关系如图乙，当后，随增大，萃取率下降的原因是 。 (3)试剂x为，若，常温下调节范围应为 {已知该条件下，}。 (4)海水中锂的总含量为陆地总含量的5000倍以上，但海水中锂的质量浓度仅为，从海水中提取锂首先需要对低浓度的进行选择性富集，而能够嵌入高纯并在一定条件下脱出，据此可以进行的富集。 ①以和高纯为原料，充分混合后在720℃下煅烧，冷却至室温后即可得到复合氧化物。用的盐酸在60℃下处理，将其中所有置换后得到可以和反应再生成，然后与酸作用脱出从而实现的富集。如此循环处理。合成的化学方程式为 ； ②用酸处理时，除离子交换反应之外，也会发生一个副反应，该副反应导致固体中M的平均化合价有所提高，则副反应的生成物中含元素的微粒是 。这一副反应对再生后的的锂富集性能的影响是 。 (5)利用高纯实施电化学富集锂是行之有效的方法。电化学系统(如图丙所示)的工作步骤如下： 步骤1：向所在的腔室通入海水，启动电源1，使海水中的进入结构而形成； 步骤2：关闭电源1和海水通道，启动电源2，同时向电极2上通入空气，使中的脱出进入腔室2。 ①为衡量对的富集效果，将的溶液通入所在腔室，启动电源1，使电流恒定在，累计工作后发现的电极电势快速下降，则中的 (已知电子的电量为。电流效率为)。 ②电源2工作时，电极上发生的电极反应为 。 7．（2024·广西南宁·二模）GaN是制造微电子器件，光电子器件的新型半导体材料。综合利用炼锌矿渣{主要含铁酸镓[]、铁酸锌()，还含少量Fe及一些难溶于酸的物质}获得金属盐，并进一步利用镓盐制备具有优异光电性能的氮化镓(GaN)，部分工艺流程如图。 已知：①在酸性条件下不稳定，易转化为。 ②常温下，“浸出液”中的金属离子对应的氢氧化物的溶度积常数如下表，离子浓度小于时可视为沉淀完全。 氢氧化物 ③，。 回答下列问题： (1)为提高浸出率，可采取的措施为 (填标号)。 a．将矿渣粉碎     b．降低温度      c．把稀硫酸换成浓硫酸      d．延长浸出时间 (2)已知纤锌矿结构的GaN晶胞结构与金刚石结构类似，则该种GaN晶体的类型为 ，基态Ga原子价层电子的轨道表示式为 。 (3)与稀硫酸反应的化学方程式为 。 (4)“调pH”时需调节溶液pH的最小值为 。 (5)检验“滤液1”中是否含有的试剂为 (填名称)。 (6)电解反萃取液(溶质为)制粗镓的装置如图所示，阳极的电极反应式为 ，电解废液经处理后可循环使用，其主要溶质为 (填化学式)。 (7)采用MOCVD(金属有机化合物化学气相沉积)技术制备GaN时，反应会产生一种标准状况下密度约为的可燃性气体，写出该反应的化学方程式： (不写条件)。 8．（2024·贵州黔南·二模）草酸钴是制作氧化钴和金属钴的原料。一种利用含钴废料(主要成分为，含少量、碳及有机物)制取的工艺流程如图所示： 已知：酸性条件下氧化能力：。 (1)“焙烧”的目的是 ，提高焙烧速率的措施有 。 (2)“碱浸”过程中发生反应的离子方程式是 。 (3)基态原子的价电子排布式是 ；“钴浸出”过程中，不能用盐酸代替硫酸，原因是 。 (4)“净化除杂1”过程中，先在加入的作用是 ；再升温至，加入溶液，调至4.5沉铁，该反应的离子方程式为 。 (5)“净化除杂2”过程中，加入以除去原溶液中的(浓度为)和，若控制溶液中，则的去除率准确值为 。[已知某温度下，] 9．（2024·上海·模拟预测）某油脂厂废弃的油脂加氢镍催化剂主要含金属Ni、Al、Fe，还有少量其他不溶性物质。采用如图工艺流程回收其中的镍并制备硫酸镍晶体： 溶液中金属离子开始沉淀与沉淀完全的pH如表所示： 金属离子 开始沉淀时的pH 沉淀完全时的pH Ni2+ 7.2 8.7 Al3+ 3.7 4.7 Fe3+ 2.2 3.2 Fe2+ 7.5 9.5 (1)“碱浸”中NaOH的作用有 、 。 (2)滤液②中含有的金属离子是 ___________。 A．Ni2+ B．Al3+ C．Fe3+ D．Fe2+ (3)“转化”步骤中H2O2的作用是 ，c(H2O2)随时间t的变化关系如图所示，反应开始10～20min内c(H2O2)迅速减小，原因可能是 。(不考虑温度变化) (4)“调pH”步骤中，pH的最佳调控范围应是 ___________﹣7.2之间。 A．2.2 B．3.2 C．3.7 D．4.7 资料显示，硫酸镍结晶水合物的形态与温度有如表的关系： 温度 低于30.8℃ 30.8℃～53.8℃ 53.8℃～280℃ 高于280℃ 晶体形态 NiSO4•7H2O NiSO4•6H2O 多种结晶水合物 NiSO4 (5)从滤液③中获得NiSO4•6H2O晶体的操作依次是 、 、过滤、洗涤、干燥。 (6)将分离出硫酸镍晶体后的母液收集、循环使用，其目的是 。 实验室有一份NiSO4•xH2O样品，为测定其结晶水数目x，将4.188g样品加热至300℃充分反应，最终残留固体质量为2.328g。 (7)该样品中结晶水数目x为多少？ (结果精确至0.1，写出计算过程) (8)再设计一种实验方案测定样品结晶水数目x(简述实验过程)。 。 10．（2024·甘肃·二模）高纯锑在光电催化、半导体材料方面有着重要的应用。现以辉锑矿(主要成分为，还含有PbS、CuO、等)为原料提取锑。 已知： ①浸出液中主要含过量盐酸和，还含有、、等； ②常温下：，。 (1)浸出渣除硫以外，还有 。 (2)“溶浸”时氧化产物是硫，被氧化的化学方程式为 。 (3)已知：浸出液中、。在沉淀铜、铅过程中，缓慢滴加极稀的硫化钠溶液，先产生的沉淀是 (填化学式)；所加不宜过多，其原因为 。 (4)水解的中间产物有难溶于水的SbOCl生成，其对应的化学方程式为 ；水解最终产物的性质与相似，为去除中混有的SbOCl，可加入氨水对其“除氯”，不宜用NaOH溶液代替氨水的原因是 。 (5)Hg、Ge、Sb形成的物质X为潜在的拓扑绝缘体材料。X晶胞可视为Y晶胞中部分Ge原子被Hg和Sb取代后形成。X的最简式的相对分子质量为Mr，阿伏加德罗常数的数值为，则X晶体的密度为 (列出计算式)。 11．（2024·黑龙江哈尔滨·模拟预测）磷酸亚铁锂(LiFePO4)电池工作电压适中、放电功率高、在高温和高热环境下的稳定性高，是新能源汽车的动力电池之一、一种利用硫酸法生产钛白粉过程的副产物硫酸亚铁(含钛、铜、锰、铅、锌、钙、镁等杂质离子)制备磷酸亚铁锂的生产流程如图： 常温下各种硫化物溶度积常数如下： 物质 FeS Mns CuS PbS ZnS Ksp 6.3×10-18 2.5×10-13 1.3×10-36 3.4×10-28 1.6×10-24 已知：FePO4可溶于pH小于2的酸性溶液。 回答下列问题： (1)铁在元素周期中的位置是 ，FePO4·2H2O中Fe元素的化合价是 。 (2)操作2的名称是 。 (3)TiO2是一种白色颜料，用TiCl4制备TiO2·xH2O的化学方程式是 。 (4)滤液2与磷酸、双氧水生成FePO4·2H2O的离子方程式为 ，向滤液2中加入NaOH溶液调节溶液的pH，将溶液的pH控制在2.0的原因是 。 (5)聚丙烯的作用是 。 (6)LiFePO4的晶胞结构示意图如(a)所示。其中O围绕Fe和P分别形成4个正八面体和4个正四面体，电池充电时，LiFePO4作极 (“阴”或“阳”)，脱出部分Li+，进而转化为Li1-xFePO4，Li1-xFePO4结构示意图如(b)所示，则其中 。 12．（2024·江西·模拟预测）钨(W)广泛用于国防军事、航空航天、信息制造等领域。实验室以硬质合金废料(含WC、Fe和少量C、Co)为原料制备炼钨中间体，并提取有价金属的一种工艺流程如图所示： 已知：该工艺条件下，溶液中金属离子开始沉淀和沉淀完全的pH如下表所示： 金属离子 开始沉淀pH 0.2 1.5 6.5 7.0 沉淀完全pH 1.1 4.1 9.7 9.2 回答下列问题： (1)“酸浸”的目的为 ；“沉铁”时调节pH的范围为 ；“还原”反应同时生成一种参与大气循环的气体，该离子方程式为 。 (2)其他条件相同时,“焙烧”过程中流速与钨氧化率的关系如图所示，其中流速大于0.15 m3/h时钨氧化率降低的原因为 。 (3)“氨化结晶”时需要加入足量，其原因为 。 (4)“酸浸”工序可用电解法代替。则进行电解时，WC进入 (填“阳极泥”或“阴极泥”)。 (5)尾气1与尾气3的反应是汽车尾气处理的原理之一，该反应的化学方程式为 。 (6)、，、，NaOH，Co中，熔点主要取决于氢键的是 ；H、O、Cl、Co的电负性由大到小的顺序为 。 13．（2024·广东·二模）锗是一种战略性金属，广泛应用于光学及电子工业领域。一种用锌浸渣(主要含、，另含少量ZnS、以及)提取Ge和的工艺流程如下： 已知：①锗在硫酸中的存在形式：pH≤2.0时主要为，时主要为。 ②常温下，，。 请回答下列问题： (1)Ge是第四周期第ⅣA族元素，其基态原子的价层电子排布式为 。 (2)“氧化酸浸”工序中，溶液，浸渣的主要成分为、S和 (填化学式)；被双氧水氧化的离子方程式为 。 (3)“中和沉淀”工序中，所加化合物A为 (填一种物质的化学式)；调节溶液，Ge和Fe共沉淀，此时滤液中 。 (4)①在水溶液中的溶解度曲线如图所示，则从滤液中回收的操作为蒸发浓缩、 、洗涤、干燥。 ②用惰性电极电解溶液可制取金属锌，电解后的溶液可在上述流程中 工序循环使用。 (5)“水解”工序中，水解生成的化学方程式为 ；的沸点(1200℃)远高于的沸点(84℃)，其原因为 。 (6)是一种可用于制作太阳电池的钙钛矿型材料，其立方晶胞如图所示，Cs与Br的最短距离比Ge与Br的最短距离大，则Ge在晶胞中的位置为 (填“体心”“面心”或“顶角”)；晶体中一个Cs周围与其距离最近的Br的个数为 。 14．（2024·四川成都·三模）钕铁硼因其超强的磁性被誉为“永磁之王”，广泛应用于新能源汽车、信息存储等方面。从钕铁硼废料[主要成分为钕(Nd)、铁、硼、铝等单质]中回收钕元素的工艺流程如图所示。 已知： ①硼难溶于非氧化性酸，“沉钕”时获得的滤渣为、。 ②与过量溶液反应生成可溶性配合物。 ③25℃，溶液中部分金属离子开始沉淀和完全沉淀的浓度及溶液的pH如下表所示。 金属离子 开始沉淀时的pH() 2.2 3.7 7.5 完全沉淀时的pH() 3.2 4.7 9.0 请回答下列问题： (1)用硫酸酸溶时，下列措施可以提高酸溶速率的是_______(填序号)。 A．适当升高温度 B．适当增大硫酸的浓度 C．适当延长浸取时间 D．将钕铁硼废料粉碎 (2)“滤渣”的主要成分是 (填化学式)。 (3)若“酸溶”后溶液中的浓度为1.0，则“沉钕”时控制pH的范围为 。 (4)向“滤液2”中通入足量，滤液变浑浊，请解释变浑浊的原因： (用化学方程式表示)。 (5)“沉淀”析出晶体，写出“沉淀”时发生反应的离子方程式： 。析出晶体后进行过滤、洗涤，检验晶体是否洗涤干净的方法为 。 (6)“沉淀”过程中，草酸的实际用量与理论计算量的比值(n)和沉钕率的关系如图所示，对沉钕率的变化趋势进行解释： 。 15．（2024·河北邢台·二模）稀有金属钒和钛在钢铁、化工、航空航天等领域应用广泛。从钒钛磁铁矿中提取钒、钛的工艺流程图如下： 已知：①钛渣中主要包括、、和等。 ②“高温氯化”后的产物中含少量的、、、杂质，相关物质的沸点如下表： 化合物 沸点/℃ 136 310 56.5 180 127 回答下列问题： (1)钛在周期表中的位置为 ，上述获得钛单质的“还原”工序中需要通入氩气的目的是 。 (2)滤液X中含有的主要金属离子有 。 (3)“高温氯化”工序生成和一种可燃性气体Y，该反应的化学方程式为 ；的粗产品可以通过分馏提纯，但收集的中总是混有的原因是 。 (4)钒的浸出率随焙烧温度和浸取时间的变化如图所示，则“焙烧”时最适合的反应条件为 。 (5)“浸出”目的是将难溶物转化成进入水相，以便后续沉钒，则“浸出”时反应的离子方程式为 。 (6)采用USTB工艺电解制备高纯钛，过程以固体为阳极、碳棒为阴极，熔融盐为电解质。阳极产生与，阴极只发生的还原反应。请写出电池阳极反应的电极反应式： 。 16．（2024·青海海东·二模）以废铁屑﹑低品位软锰矿[主要成分有MnO2、Al2O3、Fe2O3、Cu(OH)2CO3、CaCO3、SiO2等]为原料，制备硫酸锰，进一步电解制备金属锰，工艺流程如图所示： 已知：Ⅰ.部分金属阳离子以氢氧化物沉淀时的pH如表： 金属阳离子 Fe2+ Fe3+ Al3+ Mn2+ Cu2+ 开始沉淀的pH 6.8 1.8 3.7 8.6 5.2 沉淀完全的pH 8.3 2.8 4.7 10.1 6.7 Ⅱ.几种化合物的溶解性或溶度积(Ksp)如表： 化合物 MnF2 CaS MnS FeS CuS 溶解性或溶度积(Ksp) 溶于水 溶于水 2.5×10-13 6.3×10-18 6.3×10-36 (1)“浸出”时，Fe2O3与废铁屑、稀H2SO4反应的离子方程式为 。 (2)为去除废铁屑表面的油污可采用的方法为 ；“浸出”后浸出液中的+2价金属阳离子有Cu2+、Fe2+、 。 (3)锰的浸出率结果如图所示。由图可知，影响锰浸出率的因素有 。 (4)“除铁、铝”过程中，浸出液需要先用试剂A处理，然后加入CaCO3，反应后溶液的pH≈5。试剂A的作用是 。 (5)“除铜”过程中，当铜离子恰好完全沉淀(当离子浓度小于或等于10-5mol·L-1时视为完全沉淀)时，溶液中c(S2-)= mol·L-1。 (6)用惰性电极电解中性MnSO4溶液可以制得金属Mn。装置如图所示。 若转移的电子数为6.02×1023，右室溶液中最终n(H+)的变化为 (填“增加”或“减少”) mol。 17．（2024·山西晋中·二模）铜是使用广泛的一种金属。下图是某高砷银铜精矿制取铜、银的工艺。该矿石的主要成分是CuS，还含有Ag、As、Ca、Si、Al等的化合物。 已知： ①As2O3剧毒、沸点457℃，可由硫化物氧化得到。 ②。 ③萃取原理。 回答下列问题： (1)焙烧时温度保持500℃，CuS转化为CuO，As2S和CaO、O2作用转化为、CaSO4，写出As2S3反应的化学方程式 。 (2)如果矿石中不含CaO，焙烧时需要添加CaO(或CaCO3)，不添加可能的后果是 。 (3)写出氨浸铜反应的离子方程式 。氨铵比1：1时氨浸铜效果最好，此时溶液pH= 。 (4)如图为萃取剂和Cu2+形成的配离子的结构简式，该配合物中配位原子为 ，萃取时萃取剂分子中 键断裂。 (5)电解时阳极反应式为 。 (6)浸银液含，还原时氧化产物为，氧化剂和还原剂的物质的量之比为 。 18．（23-24高三下·四川绵阳·开学考试）水合硼酸锌（，不溶于冷水）在阻燃方面具有诸多优点。以铁硼矿（主要成分为，以及少量和等）和菱锌矿（主要成分为和等）为原料制备水合硼酸锌的工艺流程如下： 已知：该工艺条件下金属离子开始沉淀和完全沉淀的如下表所示： 金属离子 开始沉淀 1.9 7.0 3.0 6.2 8.9 完全沉淀 3.2 9.0 4.7 8.0 10.9 回答下列问题： (1)“酸浸”时，与硫酸反应的离子方程式为 。为加快“酸浸”时的浸取速率，下列措施中无法达到目的是 （填字母）。 a．将样品粉碎        b．延长浸取时间        c．充分搅拌        d．适当增加硫酸浓度        e．适当升高温度 (2)滤渣1的主要成分为 （填化学式）。 (3)“氧化”的目的是 （语言叙述），也可以用代替，若“氧化”过程中转移电子数相等，则消耗和的物质的量之比为 。 (4)“一次调”时，调节溶液的，目的是 。“二次调”时的范围为 。 (5)“制备”水合硼酸锌的化学方程式为 。 试卷第1页，共3页 试卷第1页，共3页 学科网（北京）股份有限公司 参考答案： 1．(1) 制备硫酸或其他合理答案 (2) 温度过高会导致溶解度降低、分解，原料利用率降低 或 (3) (4) (5) (6) 【分析】工厂废渣含ZnO、PbO、、CuO、等在氧气中焙烧，与氧气反应，生成和气体，加入和进行氨浸，CuO和ZnO发生反应生成、，得到滤液1，向滤液1中加入，发生或，进行沉铜，滤渣2为，滤液2经过一系列操作，得到ZnO，滤渣1中含有、、PbO，加入氢氧化钠进行碱浸，由于与性质相似，故与氢氧化钠发生，过滤得到滤液3，滤液3的主要成分为，滤渣3中含有和PbO，加入硫酸和氯化钠，PbO与硫酸反应，生成和水，故滤渣4为，滤液4经水解得到，加入碳酸氢铵溶液进行转化得到，据此回答。 【详解】（1）由分析知，焙烧时产生的气体为；可用于制备硫酸等； （2）温度过高会导致溶解度降低、分解，故氨浸时温度不宜过高，由分析知，“沉铜”时发生反应的离子方程式为或； （3）由分析知，“滤渣4”的主要成分为； （4）电解溶液回收单质Ga的阴极主要电极反应式为； （5）“转化”时生成的同时放出能使澄清石灰水变浑浊的气体，化学方程式为； （6）①O原子为8号元素，基态O原子的核外电子排布式为；②由晶胞结构可知，钙晶胞含有1个Bi、1个Fe、3个O，故该晶胞的密度为。 2．(1) 使完全还原为；同时避免过量的铁将还原成，影响产品的纯度 (2) 蒸发浓缩（或加热浓缩）、降温结晶（或冷却结晶）、过滤 减少绿矾溶解损耗、快速得到干燥的固体 (3)b (4) (5)57.6 (6) 【分析】钛铁矿用硫酸溶液溶解，过滤得强酸性溶液中含有TiOSO4、FeSO4及未反应的硫酸等，加入铁粉将Fe3+转化为Fe2+，防止Fe3+与TiO2+同时生成沉淀，沉降分离得到溶液中主要含有Fe2+、TiO2+及硫酸根，再浓缩蒸发得到绿矾与溶液2，溶液2中含有TiOSO4，加入碳酸镁，调节pH，TiO(OH)2沉淀完全，煅烧得到二氧化钛，电解得到Ti，高温下和氯气、焦炭反应生成四氯化钛，据此解答。 【详解】（1）钛铁矿的主要成分与硫酸反应的主要产物是和，结合原子守恒配平化学方程式为。加入铁屑至浸出液刚好出现紫色，说明浸出液中含有，加入铁屑作还原剂，将还原为，防止被氧化成，影响产品的纯度。 （2）为避免结晶水失去，适合用降温结晶获得绿矾，然后再过滤，用乙醇洗涤可避免损耗、快速干燥。 （3）试剂A用来中和氢离子，调节pH，选项中只有碳酸镁符合，向富含溶液中加入粉末，使其与反应，降低溶液中，使平衡向生成的方向移动，便于得到粗产品。 （4）电解时，阴极发生反应，钙还原二氧化钛：，所以阴极区反应的电极总反应式为。 （5）由的质量为278kg，可求出最后在绿矾中的铁有56kg，因为铁只有80%的利用率，所以损失前铁元素的总质量是56kg÷0.8＝70kg，又加了14kg纯铁粉，故矿物中铁的质量为56kg，因矿石中80%的铁来自于，故中铁元素的质量为56kg×0.8＝44.8kg，由此推出中Ti的质量为kg＝38.4kg，因Ti的转化率只有90%，故有38.4kg×0.9＝34.56kg Ti可转化成二氧化钛，可求得所得二氧化钛的质量为kg＝57.6kg。 （6）因是团簇分子，所以不用均摊，直接数，根据结构可判断含有4个Ti，5个C，所以化学式为Ti4C5。 3．(1)ds (2) (3)将还原为，防止在调时变成而除去 (4) (5)平面正方形或平面四边形或平行四边形 (6)0.3 (7) 【分析】氧气具有氧化性，已知，酸浸后溶液中的金属离子有、、和，“焙烧”时生成三种氧化物，结合质量守恒可知，“焙烧”中黄铜矿的与氧气反应生成SO2、CuO、，反应为，加入硫酸将金属氧化物转化相应硫酸盐溶液，滤渣1为不反应的二氧化硅，加入Cu还原铁离子为Fe2+，加入CuO调pH使Al3+完全沉淀，而Cu2+、Fe3+不沉淀，滤渣2主要成分是氢氧化铝沉淀，含少量铜、氧化铜；加入过氧化氢将亚铁离子氧化为铁离子，加入过量氨水反应生成Cu(NH3)4SO4，Fe3+与弱碱氨水反应生成Fe(OH)3沉淀，Cu(NH3)4SO4经系列操作生成CuO，灼烧时CuO与氢氧化铁反应生成CuFe2O4，在氮气做保护气下煅烧生成； 【详解】（1）Cu为29号元素，位于元素周期表第四周期第IB族； （2）由分析可知，“焙烧”时反应化学方程式为； （3）还原流程后调pH使得Al3+完全沉淀，而Cu2+、Fe3+不沉淀；由于铁离子会较铝离子首先沉淀，故加Cu“还原”的目是将还原为，防止在调pH时变成而除去； （4）由分析可知，滤渣2的主要成分为； （5）已知有两种同分异构体，则可知其结构不是四面体结构，而是平面四边形结构，故的空间构型为平面正方形或平面四边形或平行四边形； （6）铁酸铜()制备氧缺位体()，质量减少量就是生成氧气的质量，，0.3； （7）氧缺位体分解水制氢总反应为，结合第二步反应，可知第一步反应为。 4．(1) 除去有机物并将金属单质转化为金属氧化物 (2) (3)洗涤、干燥 (4) (5) 1.25a 【分析】将废镍催化剂碱浸，Al和NaOH反应生成，Ni、Cr、Fe、有机物不与碱反应，则“滤液1”的主要溶质为NaOH、；通过灼烧，除去有机物，并将Ni、Cr、Fe转化为金属氧化物；加入硫酸、氧气，使Ni、Cr、Fe溶解生成Ni2+、Cr3+、Fe2+、Fe3+；加入NaClO，使Fe2+完全转化为Fe3+，调节溶液pH，使Cr3+、Fe3+转化为Cr(OH)3、Fe(OH)3沉淀；加入碳酸钠，使Ni2+转化为NiCO3沉淀，滤液2中含有硫酸钠、碳酸钠和次氯酸钠、氯化钠；过滤后得到的NiCO3表面附着可溶性杂质，应洗涤、干燥后，再煅烧，最终得到镍的氧化物，据此分析解答。 【详解】（1）由分析知，“碱浸”所得“滤液1”的主要溶质为NaOH、，“灼烧”的目的是除去有机物并将金属单质转化为金属氧化物。 （2）由分析知，“溶解”后的溶液中，所含金属离子有、、、、。 （3）由分析知，“煅烧”前滤渣需进行的两步操作是洗涤、干燥。 （4）300～400℃转化为，Ni的化合价升高，被氧化，说明有氧气参与反应，生成物还有二氧化碳，故反应的化学方程式为；设1mol NiCO3在400~450℃下分解为NixOy，1mol NiCO3的质量为1mol×119g/mol=119g，由图可知，NiCO3在400~450℃下分解固体残留率为67.5%，则分解后NixOy的质量为119g×67.5%80.3g，根据Ni原子守恒可知，生成NixOy的物质的量为，，得到 ，故400~450℃生成产物的化学式为Ni3O4。 （5）把氧化成，本身被还原成Cl－，根据化合价的升降法进行配平，离子方程式为；根据离子方程式，消耗a mol Ni(OH)2的同时消耗的ClO－，Cl2有80%在弱碱性转化成ClO－，即Cl2＋2OH－=ClO－＋Cl－＋H2O，电解过程中产生氯气的量为，电解过程中2Cl－－2e－=Cl2，因此外电路转移电子物质的量为。 5．(1)加快碱浸时的反应速率 (2)80℃～90℃时，当NaOH溶液浓度为1 mol·L-1时浸出率已很高，若再增大浓度浸出率没有明显提高，且会导致后续在调pH时消耗更多的硫酸，增加成本 (3) (4) CuS、PbS (5) (6)“碱浸”和溶解TeO2 【分析】碱性渣，其主要成分为TeO2、Na2TeO3、Na2SeO3以及少量的CuO、PbO、SiO2等，加入氢氧化钠溶液进行碱浸，TeO2转化为Na2TeO3，CuO和PbO均具有一定的“两性”，碱浸时分别转化为和，SiO2和氢氧化钠反应生成硅酸钠，浸出液中加入氯化钙溶液，与过量的氢氧化钠反应生成微溶的氢氧化钙，与硅酸钠反应生成硅酸钙沉淀，过滤后向滤液中加入硫化钠，与反应生成硫化铜沉淀，与反应生成硫化铅沉淀，过滤后向滤液中加入硫酸，过滤得到TeO2和Na2SeO3溶液，向TeO2中加入氢氧化钠溶液进行溶解，然后电解、熔炼得到高纯碲，向Na2SeO3溶液中通入二氧化硫得到粗硒。 【详解】（1）“碱浸”时应进行加热、搅拌等操作，加快碱浸时的反应速率； （2）由图示可知，碱浸时的合适温度是80℃～90℃，当NaOH溶液浓度为1 mol·L-1时浸出率已很高，若再增大浓度浸出率没有明显提高，且会导致后续在调pH时消耗更多的硫酸，增加成本，因此实际生产中采用1 mol·L-1的NaOH溶液，而不用更大浓度 NaOH溶液； （3）加入氢氧化钠溶液进行碱浸，TeO2转化为Na2TeO3，离子方程式为； （4）由分析可知，滤渣3的主要成分为CuS、PbS；滤液1中沉淀完全时，此时溶液中的硫离子浓度，，则此时铜离子的浓度； （5）被还原为Se，被氧化为硫酸根离子，离子方程式为； （6）电解制碲时阴极得电子生成Te，电极反应式为：，生成了氢氧化钠，电解余液经处理后可循环使用于步骤“碱浸”和溶解TeO2中。 6．(1) (2)之后，随增大，浓度降低，促使水解平衡正向移动，溶液中浓度降低，导致萃取率下降 (3)4.7≤pH＜7 (4) 、 由于的减少，导致再生后的的锂富集能力降低 (5) 0.4 (将代入也可) 【分析】软锰矿(含及少量和)加入稀硫酸、亚硫酸钠浸锰，滤渣①为，滤液中含有、、，加入萃取剂萃取，从而分离出，加入调节pH沉淀，加入沉锰，据此分析解答。 【详解】（1）“浸锰”步骤中稀硫酸溶解、，同时和作还原剂将二氧化锰还原为，则被氧化成，故生成的离子方程式为。 （2）在滤液①中存在水解平衡：，之后，随增大，降低，水解平衡正向移动，溶液中浓度降低，导致萃取率下降。 （3）调节范围应满足让完全沉淀同时未沉淀，当完全沉淀时，浓度为， 此时，此时溶液；当开始沉淀时，溶液中，此时溶液，则调节溶液范围为。 （4）①和高纯，在下煅烧，冷却至室温后即可得到复合氧化物，得到电子，则失去电子，产生，对应的化学方程式为。②与酸作用脱出从而实现的富集，即与发生反应，同时会发生一个副反应，该副反应导致固体中的平均化合价有所提高，说明生成了，副反应为，副反应的发生导致的减少，导致再生后的的锂富集能力降低。 （5）向所在的腔室通入海水，启动电源1，使海水中的进入结构而形成，电极反应为，是阴极反应，此时，海水中的被所吸收，电极1充当阳极，对应的电极反应为；通过阳离子交换膜进入中间区域维持海水的电中性，腔室1中慢慢变为硫酸；一段时间后关闭电源1和海水通道，启动电源2，同时向电极2上通入空气，由中的脱出进入腔室2可知电极2充当阴极，对应的电极反应为，此时阳极反应为，脱出进入腔室2，腔室2中的浓度提高。由于，，根据电极反应得，解得。 7．(1)ad (2) 共价晶体 (3) (4)5.3 (5)硫氰化钾 (6) (7) 【分析】炼锌矿渣{主要含铁酸镓、铁酸锌，还含少量及一些难溶于酸的物质}用稀硫酸酸浸后所得滤液中含有亚铁离子、铁离子、锌离子、Ga3+，加入双氧水氧化亚铁离子，调节pH，沉淀铁离子和Ga3+，滤液1中含有锌离子；得到的滤饼加入盐酸酸化得到氯化铁和氯化镓，加入固体铁把铁离子转化为亚铁离子，然后利用萃取剂萃取Ga3+，加入氢氧化钠溶液使Ga3+转化为NaGaO2，电解NaGaO2溶液生成粗Ga，粗镓与CH3Br反应生成Ga(CH3)3，MOCVD通入氨气制备GaN； 【详解】（1）为提高浸出率，可采取的措施有粉碎矿渣，延长浸出时间，故选ad； （2） 金刚石为共价晶体，GaN晶胞结构与金刚石结构类似，则该种GaN晶体的类型为共价晶体；Ga为31号元素，则基态Ga原子价层电子的轨道表示式为； （3）根据化合物中各元素化合价代数和为0可知，铁元素的化合价为+3价，与稀硫酸反应生成硫酸锌、硫酸铁和水，反应的化学方程式为； （4）调节pH，沉淀铁离子和Ga3+，滤液1中含有锌离子，，c(OH-)=mol/L，c(H+)=510-6，pH=6-lg5=5.3，则“调”时需调节溶液的最小值为5.3； （5）遇到硫氰根离子显红色，则检验“滤液1”中是否含有的试剂为硫氰化钾； （6）由图可知，阳极水失去电子生成氧气同时生成碳酸氢根离子，则阳极的电极反应式为：；“电解”反萃取液(溶质为)制粗镓后的电解废液经处理后可循环使用，阴极上水电离出的氢离子得电子产生氢气，电解废液的主要溶质为； （7）采用MOCVD(金属有机化合物化学气相沉积)技术制备GaN时，反应会产生一种标准状况下密度约为的可燃性气体，则M==，则为甲烷气体，故该反应的化学方程式：。 8．(1) 除去碳和有机物 含钴废料粉碎、含钴废料与空气逆流混合、鼓入富氧空气 (2) (3) 3d74s2 能把盐酸氧化为氯气 (4) 把Fe2+氧化为Fe3+ (5)99% 【分析】含钴废料主要成分为，含少量、碳及有机物，550℃焙烧除去碳和有机物，“碱浸”时，Al2O3和氢氧化钠反应生成 除Al2O3；“钴浸出”时，被Na2SO3还原为Co2+，Fe2O3被Na2SO3还原为Fe2+，浸出液中含有硫酸钴、硫酸亚铁、硫酸钙、硫酸镁；“净化除杂1”过程中，先在加入把Fe2+氧化为Fe3+；再升温至，加入溶液调至4.5生成氢氧化铁沉铁，“净化除杂2”过程中，加过量NaF溶液生成CaF2、MgF2沉淀除钙、镁，滤液中加草酸铵生成草酸钴沉淀。 【详解】（1）含钴废料主要成分为，含少量、碳及有机物，550℃焙烧除去碳和有机物；根据影响反应速率的因素，提高焙烧速率的措施有含钴废料粉碎、含钴废料与空气逆流混合、鼓入富氧空气等。 （2）“碱浸”时，Al2O3和氢氧化钠反应生成，发生反应的离子方程式是； （3）Co是27号元素，基态原子的价电子排布式是3d74s2；酸性条件下氧化能力：，能把盐酸氧化为氯气，所以“钴浸出”过程中，不能用盐酸代替硫酸。 （4）“净化除杂1”过程中，先在加入的作用是把Fe2+氧化为Fe3+；再升温至，加入溶液，调至4.5生成氢氧化铁沉淀，该反应的离子方程式为。 （5）“净化除杂2”过程中，加入以除去原溶液中的(浓度为)和，若控制溶液中，则c()=,则的去除率准确值为。 9．(1) 除去油脂 溶解铝 (2)AD (3) 将Fe2+氧化为Fe3+ 生成的Fe3+催化双氧水的分解 (4)B (5) 蒸发浓缩 冷却至30.8℃结晶 (6)提高镍的回收率 (7)n(H2O)==0.103mol，n(NiSO4)==0.015mol，所以x=≈6.9，即样品中结晶水的数目为6.9 (8)称取mg样品，溶于水，加入足量BaCl2溶液，过滤、洗涤、烘干，称量沉淀质量 【分析】镍催化剂主要含金属Ni、Al、Fe，还有少量其他不溶性物质，加入NaOH溶液碱浸，除去油脂和金属铝，过滤，向滤渣①中加入硫酸，溶解铁和镍，生成硫酸亚铁和硫酸镍以及过量硫酸的混合溶液，过滤，除去不溶形杂质，向滤液中加入双氧水，将Fe2+氧化为Fe3+，再加入NaOH溶液，调节溶液的pH在3.2﹣7.2之间，使铁离子完全沉淀，同时确保Ni2+未沉淀，过滤，除去氢氧化铁沉淀，将滤液经过一系列处理，最后得到硫酸钠晶体，据此分析作答。 【详解】（1）“碱浸”中NaOH的作用有除去油脂，溶解铝； 故答案为：除去油脂；溶解铝； （2）根据分析可知，滤液②中含有的金属离子是Ni2+、Fe2+； 故答案为：AD； （3）根据分析可知，“转化”步骤中H2O2的作用是将Fe2+氧化为Fe3+，c(H2O2)随时间t的变化关系如图所示，反应开始10～20min内c(H2O2)迅速减小，原因可能是生成的Fe3+催化双氧水的分解； 故答案为：将Fe2+氧化为Fe3+； （4）根据金属离子开始沉淀和完全沉淀的表格数据可知，“调pH”步骤中，pH的最佳调控范围应是3.2﹣7.2之间，此时铁离子完全沉淀，镍离子未沉淀，即B符合题意， 故答案为：B； （5）根据题意可知，从滤液③中获得NiSO4•6H2O晶体的操作依次是蒸发浓缩、冷却至30.8℃结晶、过滤、洗涤、干燥； 故答案为：蒸发浓缩；冷却至30.8℃结晶； （6）将分离出硫酸镍晶体后的母液收集、循环使用，其目的是提高镍的回收率； 故答案为：提高镍的回收率； （7）实验室有一份NiSO4•xH2O样品，为测定其结晶水数目x，将4.188g样品加热至300℃充分反应，最终残留固体质量为2.328g，则n(H2O)==0.103mol，n(NiSO4)==0.015mol，所以x=≈6.9，即样品中结晶水的数目为6.9； 故答案为：n(H2O)= =0.103mol，n(NiSO4)= =0.015mol，所以x=≈6.9，即样品中结晶水的数目为6.9； （8）再设计一种实验方案测定样品结晶水数目x，方案如下：称取mg样品，溶于水，加入足量BaCl2溶液，过滤、洗涤、烘干，称量沉淀质量； 故答案为：称取mg样品，溶于水，加入足量BaCl2溶液，过滤、洗涤、烘干，称量沉淀质量(其它方案合理即可)。 10．(1) (2) (3) CuS 产生等污染性气体或生成 (4) 能和强碱氢氧化钠反应导致损失 (5) 【分析】辉锑矿(主要成分为，还含有PbS、CuO、等)中加入盐酸和，浸出液中除含过量盐酸和之外，还含有、、等；滤渣1中除了生成的S之外还有未溶解的；浸出液中加入Sb，Sb将还原为；加入Na2S时使Cu2+和Pb2+沉淀完全，过滤得到的滤渣为CuS、PbS；对滤液调节pH，发生水解反应生成，再还原生成Sb，据此解答。 【详解】（1）由分析知，浸出渣除硫以外，还有。 （2）“溶浸”工序中，和SbCl5发生氧化还原反应生成S单质和SbCl3，根据电子守恒和原子守恒，反应的化学方程式为。 （3）沉淀Cu2+所需S2-的最小浓度为，沉淀Pb2+所需S2-的最小浓度为，故先产生的沉淀是Cu2+。所加不宜过多，其原因为产生等污染性气体或生成。 （4）水解的中间产物有难溶于水的SbOCl生成，其对应的化学方程式为；因为水解最终产物的性质与相似，不宜用NaOH溶液代替氨水的原因是能和强碱氢氧化钠反应导致损失。 （5）由晶胞结构图可知，每个晶胞中含有个Ge，个Hg，8个Sb，故每个晶胞中含有4个GeHgSb2，则X晶体的密度为。 11．(1) 第四周期第VIII族 +3 (2)过滤 (3) (4) pH大于2.0，Fe3+会生成Fe(OH)3，使制备的FePO4·2H2O不纯；pH小于2.0，FePO4会溶解导致产品产率下降 (5)将三价铁还原成二价铁 (6) 阳 3∶13 【分析】向副产物硫酸亚铁(含钛、铜、锰、铅、锌、钙、镁等杂质离子)中加水和 溶液，根据表格数据可知，生成沉淀为CuS、PbS、ZnS, 过滤后向滤液1含有亚铁、钛、锰、钙、镁等离子中加入磷酸酸化生成二氧化钛沉淀，再经过过滤得到滤液2，向滤液2中加入磷酸、双氧水、NaOH溶液生成 沉淀，最后将 沉淀与碳酸锂、聚丙烯混合反应生成磷酸亚铁锂。 【详解】（1）铁为26号元素，故属于第四周期第VIII族；FePO4·2H2O中根据化合价代数和为零可以得到Fe元素的化合价是+3价。 （2）过滤分离难溶性固体和液体的方法。 （3）TiCl4制备TiO2·xH2O根据元素守恒可知化学方程式为。 （4）酸性条件下，过氧化氢把亚铁离子转变为磷酸铁，根据元素守恒和得电子守恒，故离子方程式；铁离子会进行水解，pH过大时容易生成氢氧化铁沉淀，产品质量较差，pH过小时磷酸铁溶解不完全，导致产品的产率降低。 （5）根据流程图可知磷酸铁最后生成磷酸亚铁锂，故聚丙烯作用是还原磷酸铁变成亚铁。 （6）根据图示，电池充电时，亚铁转变为磷酸铁，化合价升高，故LiFePO4失电子作阳极；比较图（a）可知，少了一个棱上的锂离子和面心上的锂离子，也就是以哦个晶胞少了0.5+0.25的锂离子，因此每个晶胞中有4个磷酸铁锂单元，每个单元少了个Li+，每个单元磷酸铁锂中Li+的数目为，磷酸根的化合价为-3价，锂离子的化合价为+1价，设一个酸铁锂单元，则一个单元磷酸铁锂可得，且，解的，故为3：13 12．(1) 将Fe、Co转化成可溶性的盐而与WC和C分离 4.1≤pH＜7.0 2Co2++N2H4‧H2O=2Co↓+N2↑+H2O+4H+ (2)流速过快，与W的接触时间短，氧化不充分 (3)将Na3WO4充分转化为(NH4)3WO4，利用同离子效应，降低(NH4)3WO4的溶解度，提高(NH4)3WO4的产率 (4)阳极泥 (5) (6) 、 O＞Cl＞H＞Co 【分析】硬质合金废料(含WC、Fe和少量C、Co)中加稀硝酸酸浸，得到含WC和C的固体混合物、尾气1的主要成分NO，酸浸时稀硝酸将Fe、Co转化成可溶性的Fe3+和Co2+的盐，过滤得到酸浸液；将得到WC和C的固体混合物在氧气、水蒸气的条件下焙烧，得到的烧渣含WO3，往烧渣中加氢氧化钠溶液进行碱浸，得到的碱浸液中含Na3WO4，其中加氯化铵进行氨化结晶，将Na3WO4转化为(NH4)3WO4，然后煅烧得WO3；酸浸液调pH将铁离子转化为氢氧化铁沉淀除去，过滤后的滤液中含Co2+，加一水合肼将Co2+还原为Co。 【详解】（1）用稀硝酸进行“酸浸”时，硬质合金废料中的Fe、Co转化成可溶性的Fe3+和Co2+的盐，从而与WC和C分离，即其目的为将Fe、Co转化成可溶性的盐，从而与WC和C分离；“沉铁”时是将溶液中的Fe3+转化为氢氧化铁沉淀除去，但Co2+不沉淀，所以调节pH的范围为4.1≤pH＜7.0；“还原”反应是加一水合肼将Co2+还原为Co，同时生成一种参与大气循环的气体，由元素种类守恒可知，该气体为N2，其反应的离子方程式为2Co2++N2H4‧H2O=2Co↓+N2↑+H2O+4H+； （2）由以上分析可知，氧气将W氧化为三氧化钨，若其他条件相同时,“焙烧”过程中流速过快，将会导致氧气与W的接触时间短，氧化不充分，从而使钨的氧化率降低； （3）加氯化铵进行氨化结晶时，可将Na3WO4转化为(NH4)3WO4，加入足量利用了同离子效应，降低(NH4)3WO4的溶解度，提高(NH4)3WO4的产率； （4）“酸浸”工序的目的是将为将Fe、Co转化成可溶性的盐，从而与WC和C分离，若用电解法代替，则进行电解时，硬质合金废料作阳极，即其中的WC不反应进入阳极泥； （5）尾气1是用稀硝酸进行“酸浸”时，硬质合金废料中的Fe、Co转化成可溶性的Fe3+和Co2+的盐，稀硝酸被还原为的NO，尾气3则是煅烧(NH4)3WO4得WO3时生成的NH3，NO与NH3的反应是汽车尾气处理的原理之一，该反应的化学方程式为； （6）N、O元素的非金属性较强，和分子中均存在氧氢键，分子间能形成氢键；和NaOH为离子晶体，熔点高低与离子键强弱有关；Co为金属晶体，熔点高低与金属性强弱有关；为分子晶体，熔点高低与范德华力大小有关，所以、、、，NaOH，Co中，熔点主要取决于氢键的是、；Co为金属元素，其电负性在四种中最小，H、O、Cl均为非金属元素，三者电负性由大到小顺序为O＞Cl＞H，所以H、O、Cl、Co的电负性由大到小的顺序为O＞Cl＞H＞Co。 13．(1) (2) (3) ZnO或等 (4) 趁热过滤 氧化酸浸 (5) 是共价晶体，是分子晶体 (6) 体心 12 【分析】由题给流程可知，向锌浸渣中加入过氧化氢和硫酸的混合溶液，将ZnFe2O4转化为硫酸锌、硫酸铁，硫化锌、二硫化锗转化为硫酸锌、硫酸锗和硫，二氧化硅不反应，过滤得到含有硫酸钙、二氧化硅和硫的滤渣和滤液；向滤液中加入氧化锌或氢氧化锌调节溶液pH，将溶液中的铁离子、锗离子转化为氢氧化铁、氢氧化锗沉淀，过滤得到滤液和滤饼；滤液经蒸发浓缩、趁热过滤、洗涤、干燥得到一水硫酸锌晶体；向滤饼中加入盐酸溶解后，蒸馏得到四氯化锗，四氯化锗一定条件下水解、过滤得到水解液和二氧化锗；二氧化锗与合适的还原剂一定条件下反应生成锗。 【详解】（1）锗元素位于第四周期ⅣA族，则基态原子的价层电子排布式为4s24p2，故答案为：4s24p2； （2）由分析可知，滤渣的主要成分为硫酸钙、二氧化硅和硫；由分析可知，硫化锗与过氧化氢和硫酸混合溶液反应生成硫酸锗、硫和水，反应的离子方程式为，故答案为：；； （3）由分析可知，“中和沉淀”工序中，加入氧化锌或氢氧化锌调节溶液pH的目的是将溶液中的铁离子、锗离子转化为氢氧化铁、氢氧化锗沉淀；由溶度积可知，滤液中锗离子与铁离子的浓度比为=101.6，故答案为：ZnO或等；101.6； （4）①由图可知，一水硫酸锌的溶解度随温度升高而降低，则从硫酸锌溶液中回收一水硫酸锌的操作为蒸发浓缩、趁热过滤、洗涤、干燥，故答案为：趁热过滤； ②用惰性电极电解硫酸锌溶液制取金属锌的反应为2ZnSO4+2H2O2Zn+2H2SO4+O2↑，则电解得到的硫酸溶液可在上述流程中氧化酸浸工序循环使用，故答案为：氧化酸浸； （5）由分析可知，四氯化锗一定条件下水解、过滤得到水解液和二氧化锗，反应的化学方程式为；由沸点可知，二氧化锗是熔沸点高的原子晶体，四氯化锗是熔沸点低的分子晶体，原子晶体的沸点高于分子晶体，故答案为：；是共价晶体，是分子晶体； （6）由晶胞结构可知，晶胞中位于顶点的黑球个数为8×=1、位于体心的条纹球个数为1、位于面心的灰球个数为6×=3，由化学式可知，灰球为溴原子，由铯原子与溴原子的最短距离比锗原子与溴原子的最短距离大可知，条纹球为锗原子、黑球为铯原子；晶胞中位于顶点的铯原子与位于面心的溴原子距离最近，则铯原子周围与其距离最近的溴原子的个数为12，故答案为：体心；12。 14．(1)ABD (2)B (3)4.7≤pH＜6.5(或4.7～6.5) (4) (5) 取少量最后一次洗涤液于试管中，滴加适量的稀盐酸无现象，再加氯化钡溶液，若不产生白色沉淀则已经洗涤干净 (6)适当增大草酸的用量，可增加的浓度，有利于提高沉钕率；草酸的用量过大钕离子可与过量生成可溶性配合物，从而降低沉钕率 【分析】钕铁硼废料的主要成分为钕、铁、硼、铝，加稀硫酸酸溶，钕、铁、铝与硫酸反应生成、、，B与硫酸不反应，“滤渣”的主要成分为B；向滤液中加入使转化为沉淀，转化为沉淀“滤液1”中的主要离子为、，在“碱转换”操作中，加入过量NaOH溶液，使转化为沉淀，同时转化为进入“滤液2”而除去；加入稀硫酸溶解，再用溶液沉淀得到，焙烧得到。 【详解】（1）A．适当升高温度，可提高反应物的能量，提高浸取速率，A符合题意； B．适当增大硫酸的浓度，可增大有效碰撞次数，从而提高浸取速率，B符合题意； C．适当延长浸取时间，可提高浸取率但不能提高浸取速率，C不符合题意； D．将钕铁硼废料粉碎，可增大与硫酸的接触面积，提高浸取速率，D符合题意； 故选ABD； （2）由分析可知，“滤渣”的主要成分为B； （3）全部转化为沉淀时pH≥4.7，不沉淀，由信息可知，，当溶液中的时，，计算出pH=6.5时刚好是饱和溶液，所以控制pH的范围为4.7≤pH＜6.5； （4）“滤液2”变浑浊是有氢氧化铝生成，结合分析应该是与足量反应生成沉淀，化学方程式为NaAlO2+CO2+2H2O=Al(OH)3↓+NaHCO3； （5）草酸是弱酸写离子方程式时不能拆，沉淀析出晶体的离子方程式为2Nd3++3H2C2O4+10H2O=Nd2(C2O4)3⋅10H2O↓+6H+，杂质主要有草酸和硫酸根，选择检验硫酸根是否洗涤干净，方法为取少量最后一次洗涤液于试管中，滴加适量的稀盐酸无现象，再加氯化钡溶液，若不产生白色沉淀则已经洗涤干净； （6）由所给信息可知，适当增大草酸的用量，可增加的浓度，有利于形成，从而提高沉钕率，但草酸的用量过大时钕离子可与过量生成可溶性配合物，从而降低沉钕率。 15．(1) 第四周期第ⅣB族 作保护气，防止钛和钠被氧化 (2)、、 (3) 沸点相近，难以通过分馏分离 (4)1200℃、浸取1h (5) (6) 【分析】钒钛磁铁矿在空气中高温冶炼，得到含钒铁水和钛渣，向含钒铁水中通入空气深度氧化得到半钢水和钒渣，钒渣加入CaO焙烧后用CO2和碳酸氢铵溶液浸出，得到碳酸钙沉淀，过滤后向滤液中加入氯化铵固体沉钒，最后经过煅烧得到V2O5，钛渣中主要包括、、和等，用盐酸酸浸，和不和盐酸反应，滤液X中含有、、，，，和滤渣用NaOH碱浸得到硅酸钠溶液，过滤后和Cl2、C反应生成TiCl4和CO，TiCl4用钠还原得到Ti，以此解答。 【详解】（1）钛是22号元素，在周期表中的位置为第四周期第ⅣB族，上述获得钛单质的“还原”工序中需要通入氩气的目的是作保护气，防止钛和钠被氧化。 （2）钛渣中主要包括、、和等，用盐酸酸浸，和和盐酸反应，和不和盐酸反应，滤液X中含有、、。 （3）“高温氯化”工序生成和一种可燃性气体Y为CO，根据得失电子守恒和质量守恒配平化学方程式为：，的粗产品可以通过分馏提纯，但收集的中总是混有的原因是沸点相近，难以通过分馏分离。 （4）由图可知，“焙烧”时最适合的反应条件为1200℃、浸取1h，此时钒的浸出率最高。 （5）“浸出”目的是将难溶物转化成进入水相，以便后续沉钒，则“浸出”时和NaHCO3、CO2反应生成NaVO3、CaCO3和H2O，反应的离子方程式为。 （6）阳极失去电子生成与，根据得失电子守恒和电荷守恒配平电极方程式为：。 16．(1) (2) 用热的纯碱溶液浸泡废铁屑 Mn2+、Ca2+ (3)浸出温度和浸出时间 (4)将溶液中的亚铁离子氧化为铁离子，便于后续调pH除去 (5) (6) 增加 1 【分析】由题给流程可知，向软锰矿加入铁和稀硫酸浸出，二氧化锰与铁和稀硫酸反应转化为硫酸锰，氧化铁与稀硫酸反应生成硫酸铁，硫酸铁溶液与铁反应生成硫酸亚铁，氧化铝、碱式碳酸铜与稀硫酸反应生成可溶性硫酸盐，碳酸钙与稀硫酸反应生成硫酸钙，二氧化硅与稀硫酸不反应，过滤得到含有二氧化硅、硫酸钙的滤渣和含有锰离子、铜离子、亚铁离子、钙离子的滤液；向滤液中加入试剂A，将溶液中的亚铁离子氧化为铁离子，加入碳酸钙调节溶液的pH将铁离子、铝离子转化为氢氧化铁、氢氧化铝沉淀，过滤得到含有氢氧化铁、氢氧化铝的滤渣和滤液；向滤液中加入硫化钡，将溶液中的铜离子转化为硫化铜沉淀，过滤得到含有硫化铜的滤渣和滤液；向滤液中加入氟化锰，将溶液中的钙离子转化为氟化钙沉淀，过滤得到含有氟化钙的滤渣和滤液；向滤液中加入氨水调节溶液pH得到硫酸锰中性溶液，电解中性溶液在阴极得到锰和含有硫酸的阳极液。 【详解】（1）“浸出”时，Fe2O3与废铁屑、稀H2SO4反应生成Fe2+，离子方程式为：； （2）碳酸钠是强碱弱酸盐，在溶液中水解使溶液呈碱性，能用于去除废铁屑表面的油污，则为去除废铁屑表面的油污可采用的方法为：用热的纯碱溶液浸泡废铁屑；由分析可知，“浸出”后浸出液中的+2价金属阳离子有Cu2+、Fe2+、Mn2+、Ca2+； （3）由图可知，温度为80℃、浸出时间为90min时锰的浸出率最高，则影响锰浸出率的因素为浸出温度和浸出时间； （4）由分析可知，向滤液中加入试剂A的目的是：将溶液中的亚铁离子氧化为铁离子，便于后续调pH除去； （5）溶液中铜离子完全沉淀时，溶液中硫离子浓度为； （6）左侧Mn2+得电子变为Mn，为阴极，右侧为阳极，电极反应式为：，硫酸根离子通过阴离子交换膜由左移向右，若转移的电子数为6.02×1023，即1mol，根据阳极电极反应式可知，此时生成1molH+。 17．(1) (2)焙烧生成SO3和剧毒的As2O3污染空气 (3) (或) 9.25 (4) N、O O-H (5) (6)1：1 【分析】矿石的主要成分是CuS，还含有Ag、As、Ca、Si、Al等的化合物，焙烧时温度保持500℃，CuS转化为CuO，As2S和CaO、O2作用转化为、CaSO4，其化学方程式为：，往焙烧后的产物中加氨水和(NH4)2SO4进行氨浸铜，CuO转化为，其离子方程式为：，往浸取液中加HR进行萃取、分液后，再加硫酸进行反萃取，得到的硫酸铜溶液电解得到粗铜；浸铜渣中加Na2S2O3浸银，然后加Fe作还原剂得到Ag。 【详解】（1）焙烧时温度保持500℃，CuS转化为CuO，As2S和CaO、O2作用转化为、CaSO4，As2S3反应的化学方程式为； （2）如果矿石中不含CaO，焙烧时As2S3转化为剧毒的As2O3和SO2，SO2最终转化为SO3，而焙烧时CaO能将As2S3转化为，所以不添加CaO(或CaCO3)可能的后果是焙烧生成SO3和剧毒的As2O3污染空气； （3）往焙烧后的产物中加氨水和(NH4)2SO4进行氨浸铜，CuO转化为，其离子方程式为：(或)；氨铵比1:1时，，，，，此时溶液pH=9.25； （4）理论上N原子只形成三个共价键，从萃取剂和Cu2+形成的配离子的结构简式中可知，该配合物中N原子形成了四个共价键，O原子形成了两个共价键，其中1个是和铜离子形成，所以该配合物中配位原子为N、O，萃取时得到Cu2+，从萃取剂和Cu2+形成的配离子的结构简式中可知，萃取时萃取剂分子中断裂O-H键； （5）电解时阳极发生氧化反应，其电极反应式为； （6）浸银液含，还原时氧化产物为，则反应中Fe元素化合价升高三个价位，每1molFe失去3mol电子、1mol氧化剂得到3mol电子，由氧化还原反应电子得失守恒可知，氧化剂和还原剂的物质的量之比为1:1。 18．(1) b (2) (3) 将转化为 (4) 将溶液中的转化为氢氧化物而除去（或其他合理叙述） (5) 【分析】铁硼矿和菱锌矿加稀硫酸酸浸，其中的主要成分Mg2B2O5‧H2O转化成硫酸镁和硼酸，碳酸锌转化为硫酸锌，而氧化铁转化为硫酸铁、氧化亚铁转化为硫酸亚铁、氧化铝转化成硫酸铝，二氧化硅不溶也不反应，成为滤渣1，滤液经蒸发浓缩、冷却结晶分离得出粗硼酸和滤液，所得滤液中加过氧化氢氧化亚铁离子成铁离子，然后加浓氨水，第1次调pH到 6.0，使铝离子和铁离子转化为氢氧化铝和氢氧化铁沉淀除去，接着第2次调pH，使锌离子转化为氢氧化锌沉淀，镁离子不沉淀得到含镁离子的盐溶液，把得到的氢氧化锌焙烧以后和粗硼酸，在95℃条件下，经过一系列反应制备水合硼酸锌。 【详解】（1）铁硼矿和菱锌矿加稀硫酸酸浸，其中的主要成分Mg2B2O5‧H2O转化成硫酸镁和硼酸，反应的离子方程式为Mg2B2O5‧H2O+4H+=2Mg2++2H3BO3；为加快“酸浸”时的浸取速率，可以将样品粉碎、充分搅拌、适当增加硫酸浓度、适当升高温度，但延长浸取时间不能加快浸取速率，故答案为：b； （2）铁硼矿和菱锌矿加稀硫酸酸浸，其中的主要成分Mg2B2O5‧H2O转化成硫酸镁和硼酸，而氧化铁转化为硫酸铁、氧化亚铁转化为硫酸亚铁、氧化铝转化成硫酸铝，二氧化硅不溶也不反应，成为滤渣1，所以滤渣1的主要成分为SiO2； （3）滤液中加H2O2可以氧化亚铁离子成铁离子，便于后续调pH时以氢氧化铁的形式除去铁元素；1molH2O2作氧化剂得2mol电子，1molNaClO作氧化剂也得2mol电子，若“氧化”过程中转移电子数相等，则消耗H2O2和NaClO的物质的量之比为1∶1； （4）根据表格中所给各金属离子开始沉淀和完全沉淀的pH可知，加浓氨水，第1次调pH到 6.0，目的是使铝离子和铁离子转化为氢氧化铝和氢氧化铁沉淀除去；第2次调pH，目的是使镁离子不沉淀留在滤液中，而使锌离子完全转化为氢氧化锌沉淀，以此分离镁离子和锌离子，根据表格所给金属离子开始沉淀和完全沉淀的pH可知，pH范围为； （5）氢氧化锌焙烧以后和粗硼酸，在95℃条件下，经过一系列反应制备水合硼酸锌，“制备”水合硼酸锌的化学方程式为； 答案第1页，共2页 答案第1页，共2页 学科网（北京）股份有限公司 $$