精练02 “矿物开发利用”型工艺流程题-备战2025年高考【化学工艺流程】考点剖析+对点精练（全国通用）

精练02 “矿物开发利用”型工艺流程题 1．（2024·江西景德镇·二模）以红土镍镉矿(NiS、CdO，含、CuO、PbO、等杂质)为原料回收贵重金属Ni、Cd和Cu，其工艺流程如图所示： 已知：水溶液中物质得失电子的能力可用标准电极电势[E(高价态/低价态)]衡量，E越大说明高价态物质的氧化性越强、E越小说明低价态物质的还原性越强。 物质 E/V +0.34 -0.13 -0.40 -0.44 -0.26 (1)“浆化”的目的是 。 (2)滤渣Ⅰ中含有硫单质，写出“酸浸”时NiS反应的离子方程式 ；滤渣Ⅰ中还含有 。(填化学式) (3)溶液中金属离子开始沉淀和完全沉淀时(浓度mol/L)的pH如下表，则物质X不可能是 ；所调pH范围 。 离子 开始沉淀的pH 1.5 6.5 7.2 4.7 6.8 沉淀完全的pH 3.3 9.9 9.5 6.7 9.2 a．                b．CuO                    c．            d．NaOH (4)电解时阴极的电极反应为 。 (5)整个流程中可以循环使用的物质有 。(填化学式) 2．（2024·山东日照·二模）某钒矿石的主要成分为和。一种从该矿石中提钒的工艺流程如下： 已知： Ⅰ.在酸性介质中具有较强的氧化性，能被、乙醇、草酸和酒石酸还原为。 Ⅱ.萃取剂对中的有很强的萃取能力，对、、和其它微粒无萃取能力。萃取的平衡为：。回答下列问题： (1)“氯化焙烧”时气体与矿料逆流而行，目的是 。该步操作中发生反应的化学反应方程式为 。 (2)“还原”时，发生反应的离子方程式为 。 (3)“操作x”为 ；试剂y为 (填化学式)。 (4)室温下，随着值和浓度的变化，微粒的区位优势图如下。以氧化物的性质为分类依据，物质类别为 。“调”时，调节的目的是 ；N点存在平衡，其平衡常数的数值为 。 3．（2024·黑龙江大庆·模拟预测）硼酸是一种重要的化工原料，广泛应用于玻璃、医药、肥料等工业。一种以硼镁矿(含及少量)为原料生产硼酸及轻质氧化镁的工艺流程如下： 回答下列问题： (1)在95℃“溶浸”硼镁矿粉，产生的气体在“吸收”中反应的化学方程式为 。 (2)“滤渣1”的主要成分有 。为检验“过滤1”后的滤液中是否含有离子，可选用的化学试剂是 。 (3)根据的解离反应：，可判断是 酸；在“过滤2”前，将溶液调节至3.5，目的是 。 (4)在“沉镁”中生成沉淀的离子方程式为 ，母液经加热后可返回 工序循环使用。 4．（2024·福建厦门·校考模拟）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 。 5．（2024·湖南衡阳·模拟预测）可用于玻璃和陶瓷的着色剂。由含钴可矿（元素主要以的形式存在，还含有元素，碳及有机物等）制取氯化钴晶体的一种工艺流程如图所示： 已知： ①焦亚硫酸钠常用作食品抗氧化剂。 ②难溶于水。 ③部分金属阳离子形成氢氧化物沉淀的如表所示： 开始沉淀 0.3 2.7 7.2 7.6 9.6 完全沉淀 1.1 3.2 9.2 9.6 11.1 回答下列问题： (1)“焙烧”的目的是 。 (2)“浸取”的过程中，的主要作用是 （用离子方程式表示）。若用盐酸代替和的混合液也能达到目的，从环保角度分析不采用盐酸的原因 。 (3)“滤液1”中加入溶液，反应过程中氧化剂与还原剂的物质的量之比为 。 (4)“滤渣2”的主要成分为 （填化学式）。 (5)已知，当恰好沉淀完全时（浓度为），溶液中 （保留3位有效数字）。 (6)钴的合金材料广泛应用于航空航天、机械制造等领域。用乙醇燃料电池作为电源电解含的水溶液制备金属钴的装置如图2、3所示。 ①图3中电极应连接乙醇燃料电池的 极（填“a”或“b”）。 ②电解过程中Ⅱ室溶液变小，则离子交换膜2为 （填“阴”或“阳”）离子交换膜。 6．（2024·河北·模拟预测）LiMn2O4(锰酸锂)是一种新型的锂离子电池的正极材料。以“两矿”[软锰矿(主要成分为MnO2，含少量的CaO、MgO、Fe3O4、Al2O3和SiO2)和硫铁矿(主要成分为FeS2 )]为原料制备锰酸锂的流程如下： 请回答下列问题： (1)“酸浸”时，MnO2和FeS2转化成Mn2+、Fe2+、和S。若氧化产物S和的物质的量之比为1:1，写出“酸浸”时MnO2和FeS2发生主要反应的离子方程式： ，随着硫铁矿增加，锰浸出速率减小，可能的原因是 。 (2)“除铁铝硅”时，加入H2O2的目的是 ，MnCO3的作用是 。 (3)已知：Ksp中(MgF2)=5.0×10-11，Ksp(CaF2)=5.0×10-9，当MgF2和CaF2共沉淀时，c(Ca2+)：c(Mg2+)= 。 (4)“电解”时，以惰性材料为电极，阳极反应式为 。 (5)“灼烧”时温度在600~750℃，放出两种气体，其中一种气体能使澄清石灰水变浑浊，写出该过程发生反应的化学方程式： 。 (6)某软锰矿含锰质量分数为a %，上述流程中锰的总收率为b%，100 t这样的矿石可制得LiMn2O4的质量为 t(写出用a、b表示的代数式)。 7．（2024·黑龙江哈尔滨·二模）钽（Ta）和铌（Nb）为高新技术产业的关键元素，其单质的性质相似。一种以花岗伟晶岩型铌钽矿（主要成分为、、和少量的FeO、CaO、MgO等）为原料制取钽和铌的流程如图一： “浸取”后的浸出液中含有、两种二元强酸。 已知：①MIBK为甲基异丁基酮： ②，，。 (1)加快“浸取”速率可采取的措施是 。 (2)“浸取”时得到的“浸渣”主要成分为 （填化学式），“浸取”时还会产生“废气”，“废气”中除了挥发出的HF还可能有 （填化学式）。与氢氟酸反应的离子方程式为 。 (3)“萃取”时，若萃取剂MIBK的量一定， （填“一次萃取”或“少量多次萃取”）的萃取效率更高。 (4)用金属钠还原制取金属铌的化学方程式为 。 (5)钽形成的晶体TaAs在室温下拥有超高的空穴迁移率和较低的电子迁移率。TaAs的晶胞结构如图二所示。诗写出As的配位数： 。晶体的密度为 （列出计算式，阿伏伽德罗常数的值为）。 8．（2024·江西上饶·模拟预测）稀有重金属钽()是新兴战略金属，广泛应用于航空航天、核工业及微电子技术领域。富钽矿(主要成分为、含、等氧化物)可用碱熔法制备，其工艺流程见下图： 已知：碳酸钠的作用是降低熔融物的熔点和黏度；难溶于水。 (1)为加快“钠碱熔融”速率，可采取的措施是 (任写一条)。 (2)已知“钠碱熔融”步骤中发生非氧化还原反应，产物为氧化物和，写出与反应的化学方程式： 。 (3)“操作I”为 ，富钽矿的杂质以 (写化学式)形式存在于“残液”中。 (4)“盐酸洗”的目的是 。 (5)已知的晶胞结构如下图所示，晶胞参数分别为a nm、a nm、b nm；。 注：1-5号小灰球位于晶胞体内，6号小灰球位于另一个晶胞，其余小灰球位于晶胞棱上或面上。 ①电负性： (填“<”或“>”)，与配位的氧原子有 个。 ②已知的式量为，阿伏加德罗常数的值为，该晶胞的密度为 (列出算式)。 9．（2024·浙江·模拟预测）工业上以铬铁矿(FeCr2O4质量分数为a%，含Al2O3、SiO2等杂质)为主要原料制备红矾钠(Na2Cr2O7•2H2O)的工艺流程图如图，回答下列问题： (1)焙烧的目的是将FeCr2O4转化为Na2CrO4，写出转化过程中生成可溶性含铝组分的化学方程式： 。 (2)下列有关说法不正确的是 。 A．蒸发结晶时如果长时间蒸发，有利于提高Na2Cr2O7•2H2O的产率 B．除了Na2Cr2O7外，在上述工艺流程中可循环利用的物质还有H2SO4 C．含铁元素的化合物可在中和过程中被除去 D．焙烧时气流与矿料逆流而行，其目的是增大反应物接触面积，提高反应速率 (3)蒸发结晶，盛放样品的容器名称是 。 (4)酸化的目的是(结合离子方程式说明) 。 (5)利用氧化还原滴定法测定Na2Cr2O7•2H2O产品的纯度，从下列选项中选择合适的仪器和操作，补全如下步骤[“_______”上填写一件最关键仪器，“(_______)”内填写一种操作，均用字母表示]。用 (称量产品2.50g)→在烧杯中 →用容量瓶 →用移液管(取25.00mL所配溶液于锥形瓶中)→加入足量碘化钠溶液→加入3滴淀粉指示剂→用 (用0.1200mol•L-1Na2S2O3标准溶液滴定)→ 并且内不恢复原来的颜色，消耗标准溶液40.00mL 仪器：a.碱式滴定管；b.酸式滴定管；c.电子天平；d.托盘天平； 操作：e.加硫酸溶解；f.加盐酸溶解；g.配制250mL溶液；h.观察到溶液蓝色褪去：i.观察到溶液变成蓝色 (6)若以铬铁矿为原料制备mkg硼化铬(CrB)，在工艺流程中Cr损失b%，则至少需要铬铁矿的质量为 kg(用含字母的计算式表示)。 10．（2024·湖南岳阳·一模）某工厂采用如下工艺处理镍钴矿硫酸浸取液(含、、、、和)。实现钴、镍、镁元素的回收。 已知： 物质 回答下列问题： (1)基态Co原子的价层电子轨道表示式为 。 (2)“氧化”中，混合气在金属离子的催化作用下产生具有强氧化性的过一硫酸(已知的电离方程式为：、)。“氧化”中先用石灰乳调节，再加入“混合气”，被氧化为，该氧化还原反应过程的离子方程式为： ；得到滤渣的主要成分为、 (填化学式)。 (3)“沉钴镍”中得到的在空气中可被氧化成，该反应的化学方程式为： 。 (4)“沉镁”中为使沉淀完全(25℃)，需控制pH不低于 (精确至0.1)。 (5)钴镍渣是湿法炼锌净化渣之一，其中含有少量Co(Ⅱ)、Cd(Ⅱ)、Fe(Ⅱ)、Ni(Ⅱ)的硫酸盐及氢氧化物。利用以下工艺流程回收金属并制备氧化锌： 下列说法正确的是：___________(填标号)。 A．粉碎矿渣、升高温度均可以提高“溶浸”率 B．通过高温焙烧可以将制得氧化锌 C．根据中S的化合价分析，具有强还原性 D．可与浓盐酸反应生成，参与反应可生成 (6)可用作聚氯乙烯的染色剂和稳定剂。氨气中的键角比该配合物中的键角小，其原因是 。 11．（2024·辽宁葫芦岛·二模）常用于玻璃、陶瓷中作染色剂，含铝合金钢具有韧性好、高温塑性强等优点，可用于制造机床结构部件。工业上常用铝钒混合矿(主要成分为、，还含、、、等杂质)提取高熔点金属单质钼和，其工艺流程如图所示。 已知： ①“焙烧”时将金属元素转化为氧化物，、、、和均可与纯碱反应生成对应的钠盐，而不行。 ②“气体X”为混合气体，经处理后得“气体Y”。 ③，，。 ④“滤渣Ⅳ”主要成分是。 回答下列问题： (1)“焙烧”时，采用逆流式投料，且分批加入铝钒混合矿、碳酸钠粉末，其目的是 ，参与反应的化学方程式为 。 (2)“气体X”经洗气操作可获得较纯净的“气体Y”，洗气时选择的试剂是 ，“滤渣Ⅲ”的主要成分是 (填化学式)。 (3)“沉铅”过程中，总反应为则该反应的平衡常数 。 (4)“沉钒”后，经过滤、洗涤、干燥，将所得固体进行煅烧，当固体质量减少16.8t时，理论上制得的质量为 t。 (5)“滤渣Ⅳ”中需要加入稍过量的还原制，加入稍过量的原因是 。 12．（2024·安徽合肥·校考模拟）某工厂采用如下工艺处理镍钴矿硫酸浸取液（含、、、、和），实现镍、钴、镁元素的回收。 回答下列问题： (1)工业上用一定浓度的硫酸浸取已粉碎的镍钴矿并不断搅拌，提高浸取速率的方法为 （答出一条即可）。 (2)“氧化”时，混合气在金属离子的催化作用下产生具有强氧化性的过一硫酸（），其中元素的化合价为 。 (3)已知：的电离方程式为、 ①“氧化”时，先通入足量混合气，溶液中的正二价铁元素被氧化为，该反应的离子方程式为 ；再加入石灰乳，所得滤渣中主要成分是、 。 ②通入混合气中的体积分数与氧化率随时间的变化关系如图所示，若混合气中不添加，相同时间内氧化率较低的原因是 ；的体积分数高于9.0%时，相同时间内氧化率开始降低的原因是 。 (4)①将“钴镍渣”酸溶后，先加入溶液进行“钴镍分离”，写出“钴镍分离”反应生成 沉淀的离子方程式： 。 ②若“镍钴分离”后溶液中，加入溶液“沉镍”后的滤液中，则沉镍率= 。[已知：，沉镍率= 13．（2024·江苏·模拟预测）以高硫铝土矿(主要成分为Al2O3、Fe2O3、SiO2，少量FeS2和金属硫酸盐)为原料，生产氧化铝并获得Fe3O4的部分工艺流程如下： (1)添加1%CaO和不添加CaO的矿粉焙烧，其硫去除率随温度变化曲线如图1所示。 已知：多数金属硫酸盐的分解温度都高于600℃；硫去除率=(1-)×100%。 ①不添加CaO的矿粉在低于500 ℃焙烧时，去除的硫元素主要来源于 。 ②700℃焙烧时，添加1%CaO的矿粉硫去除率比不添加 CaO的矿粉硫去除率低，其主要原因是 。 (2)“过滤”得到的滤液中含[Al(OH)4]−，通入过量CO2，其发生反应的离子方程式为 。 (3)“过滤”得到的滤渣中含大量的Fe2O3.Fe2O3与FeS2混合后在缺氧条件下焙烧生成Fe3O4和SO2，理论上完全反应消耗的n(FeS2)∶n(Fe2O3)= 。 (4)FeS2的一种晶体与NaCl晶体的结构相似，在FeS2晶体中，每个S原子与三个Fe2+紧邻，且Fe-S间距相等，图-2给出了FeS2晶胞中的Fe2+和位于晶胞体心的(中的S—S键位于晶胞体对角线上，晶胞中的其他已省略)。在答题卡的图中用“—”将其中一个S原子与紧邻的Fe2+连接起来。 (5)焙烧生成的SO2用石灰乳吸收得到CaSO3浆料，以CaSO3浆料制备NaHSO3溶液的实验方案为 。 已知：2CaSO3+Na2SO4+H2SO4+4H2O=2(CaSO4·2H2O)+2NaHSO3；CaSO4·2H2O难溶于水；pH=4~6溶液中HSO能大量存在。实验中可选用：3 mol·L−1 Na2SO4，3 mol·L−1 H2SO4，1mol·L−1 NaOH。 14．（2024·广东广州·三模）五氟化锑()是非常强的路易斯酸其酸性是纯硫酸的1500万倍。以某矿(主要成分为，含有少量CuO、PbO、 等杂质)为原料制备的工艺流程如图。 已知：I.CuS、PbS的分别为、； Ⅱ.微溶于水、难溶于水，它们均为两性氧化物；SbOCl难溶于水。 回答下列问题： (1)浸出时少量转化为SbOCl，为“滤渣Ⅰ”的成分，加入氨水对其“除氯”转化为，不宜用NaOH溶液代替氨水的原因为 。 (2)已知：浸出液中：、。在“沉淀”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)；当CuS、PbS共沉时， 。 (3)“除砷”时，转化为，该反应的离子方程式为 。 (4)在“电解”过程中，以惰性材料为电极，阴极的电极反应式为 ；“电解”中锑的产率与电压大小关系如图所示。当电压超过U0V时，锑的产率降低的原因可能是 。 (5)与反应，首次实现了用化学方法制取，同时生成和，若生成33.6LF2(标准状况)，则转移电子的数目为 (设为阿伏加德罗常数) 15．（2024·安徽安庆·模拟预测）铋（Bi）及其化合物在电子材料等领域有着广泛作用。以某铋矿（主要成分为、，主要杂质和）制取并回收锰的工艺流程如下： 按要求回答下列问题。 (1)元素Bi较同主族N的周期数大4，写出基态Bi原子的价层电子排布式 。 (2)滤渣1的主要成分的晶体类型为 。 (3)“还原”步骤中Bi粉的作用为 。 (4)已知在2.0<pH<11.0的环境中，易水解成BiOCl沉淀。写出该反应的化学方程式： 。 (5)已知：常温下，；“沉铋”步骤得到BiOCl沉淀。此“沉铋”步骤控制溶液的pH范围为 。 (6)（相对分子质量为Mr）的立方晶胞结构如图所示（棱长为apm）。的化学式为 ；晶胞密度为 （用含a、Mr、的代数式表示；为阿伏加德罗常数的值）。 ( 8 )原创精品资源学科网独家享有版权，侵权必究！ 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $$ 精练02 “矿物开发利用”型工艺流程题 1．（2024·江西景德镇·二模）以红土镍镉矿(NiS、CdO，含、CuO、PbO、等杂质)为原料回收贵重金属Ni、Cd和Cu，其工艺流程如图所示： 已知：水溶液中物质得失电子的能力可用标准电极电势[E(高价态/低价态)]衡量，E越大说明高价态物质的氧化性越强、E越小说明低价态物质的还原性越强。 物质 E/V +0.34 -0.13 -0.40 -0.44 -0.26 (1)“浆化”的目的是 。 (2)滤渣Ⅰ中含有硫单质，写出“酸浸”时NiS反应的离子方程式 ；滤渣Ⅰ中还含有 。(填化学式) (3)溶液中金属离子开始沉淀和完全沉淀时(浓度mol/L)的pH如下表，则物质X不可能是 ；所调pH范围 。 离子 开始沉淀的pH 1.5 6.5 7.2 4.7 6.8 沉淀完全的pH 3.3 9.9 9.5 6.7 9.2 a．                b．CuO                    c．            d．NaOH (4)电解时阴极的电极反应为 。 (5)整个流程中可以循环使用的物质有 。(填化学式) 【答案】 (1)增大接触面积，加快酸浸反应速率 (2)2NiS+O2+4H+=2Ni2++2S+2H2O SiO2、PbSO4 (3)d 3.3-4.7 (4)Ni2++2e－=Ni、Cd2++2e－=Cd (5)Ni、CO、H2SO4 【详解】镍镉矿浆化，然后通入空气加入稀硫酸进行酸浸，硫化镍和金属氧化物溶于稀硫酸得到硫酸盐，二氧化硅不反应，PbSO4不溶，过滤得到含有二氧化硅、硫酸铅的滤渣Ⅰ和滤液；向滤液中加入镍的不溶物调节pH，将溶液中铁离子转化为氢氧化铁沉淀，X可以是碳酸镍或氧化镍等，过滤得到含有氢氧化铁的滤渣Ⅱ和滤液；结合电极电位和不引入杂质，可向滤液中加入Y镍，置换出铜离子为铜，过滤得到含有铜、镍的金属A和硫酸镍、硫酸镉的滤液；滤液经电解、过滤得到含有镉和镍的固体和稀硫酸溶液；固体通入一氧化碳气化分离得到Ni(CO) 4和镉；Ni(CO) 4受热分解得到镍以及CO，则该工艺流程中可以循环利用的物质为一氧化碳、硫酸和镍等。 （1）“浆化”的目的是增大接触面积，加快酸浸反应速率，提高某些金属元素浸取率。 （2）空气中氧气具有氧化性，酸性条件下氧化NiS得到硫单质，反应为：2NiS+O2+4H+=2Ni2++2S+2H2O；由分析可知，滤渣Ⅰ中还含有SiO2、PbSO4； （3）向滤液中加入不溶物X和溶液中氢离子反应调节pH，将溶液中铁离子转化为氢氧化铁沉淀，而其它离子不沉淀，则需调pH范围为3.3-4.7；氢氧化钠溶液碱性太强且会引入钠离子，不合适，、CuO、均为固态且和氢离子反应能调节pH不引入其它杂质，合适；故选d； （4）电解时阴极的镍离子、镉离子得到电子发生还原反应转化为金属单质，电极反应为Ni2++2e－=Ni、Cd2++2e－=Cd； （5）由分析可知，整个流程中可以循环使用的物质有Ni、CO、H2SO4。 2．（2024·山东日照·二模）某钒矿石的主要成分为和。一种从该矿石中提钒的工艺流程如下： 已知： Ⅰ.在酸性介质中具有较强的氧化性，能被、乙醇、草酸和酒石酸还原为。 Ⅱ.萃取剂对中的有很强的萃取能力，对、、和其它微粒无萃取能力。萃取的平衡为：。回答下列问题： (1)“氯化焙烧”时气体与矿料逆流而行，目的是 。该步操作中发生反应的化学反应方程式为 。 (2)“还原”时，发生反应的离子方程式为 。 (3)“操作x”为 ；试剂y为 (填化学式)。 (4)室温下，随着值和浓度的变化，微粒的区位优势图如下。以氧化物的性质为分类依据，物质类别为 。“调”时，调节的目的是 ；N点存在平衡，其平衡常数的数值为 。 【答案】 (1)使得反应物充分接触，使得反应更充分且能加快反应速率 (2) (3)分液 H2SO4 (4)两性氧化物 保证V以微粒存在，利于其萃取分离出来 【详解】钒矿石、氯化钠、空气氯化焙烧生成氯气和含有NaVO3混合物，加入硫酸酸浸，二氧化硅不反应成为滤渣，滤液加入草酸，和草酸反应生成，加入稀硫酸调节pH后加入萃取剂萃取分离出有机层，有机层加入硫酸反萃取后分液得到水层含有VOSO4； （1）“氯化焙烧”时气体与矿料逆流而行，目的是使得反应物充分接触，使得反应更充分且能加快反应速率。该步操作中和氯化钠、空气中氧气高温反应生产NaVO3和氯气，化学反应方程式为； （2）已知：在酸性介质中具有较强的氧化性，能被、乙醇、草酸和酒石酸还原为； “还原”时，和草酸反应生成、二氧化碳和水，发生反应的离子方程式为； （3）“操作x”为将从有机层中反萃取到水层中，然后分液分离出水层，故操作为分液；萃取的平衡为：，且得到VOSO4，则试剂y为H2SO4，硫酸使得溶液中氢离子浓度增大促使萃取平衡逆向移动生成VOSO4； （4）由图可知，在酸性溶液中转化为，在碱性溶液中转化为、，故为两性氧化物；已知，萃取剂对中的有很强的萃取能力，对、、和其它微粒无萃取能力，“调”时，调节的目的是将保证V以微粒存在，利于其萃取分离出来；平衡常数只受温度的影响，N、M点平衡常数相同，由M点可知，其平衡常数的数值为。 3．（2024·黑龙江大庆·模拟预测）硼酸是一种重要的化工原料，广泛应用于玻璃、医药、肥料等工业。一种以硼镁矿(含及少量)为原料生产硼酸及轻质氧化镁的工艺流程如下： 回答下列问题： (1)在95℃“溶浸”硼镁矿粉，产生的气体在“吸收”中反应的化学方程式为 。 (2)“滤渣1”的主要成分有 。为检验“过滤1”后的滤液中是否含有离子，可选用的化学试剂是 。 (3)根据的解离反应：，可判断是 酸；在“过滤2”前，将溶液调节至3.5，目的是 。 (4)在“沉镁”中生成沉淀的离子方程式为 ，母液经加热后可返回 工序循环使用。 【答案】 (1) (2)、、 KSCN (3)一元弱 转化为、促进析出 (4) 溶浸 【详解】硼镁矿(含Mg2B2O5·H2O、SiO2及少量Fe2O3、Al2O3)加入硫酸铵溶液，得到气体，根据硼镁矿和硫酸铵化学式知，得到的气体应为NH3，用NH4HCO3吸收NH3得到(NH4)2CO3；过滤得到的滤渣1应为难溶于硫酸铵溶液的SiO2、Fe2O3、Al2O3；调节滤液pH=3.5再过滤得到H3BO3，此时滤液中主要含有MgSO4，向滤液中加入碳酸铵进行沉镁，得到Mg(OH)2•MgCO3，加热分解可以得到轻质MgO；母液中含有 (NH4)2SO4；据此分析； （1）硼镁矿(含Mg2B2O5·H2O、SiO2及少量Fe2O3、Al2O3)加入硫酸铵溶液，得到气体，根据硼镁矿和硫酸铵化学式知，得到的气体应为NH3，氨气为碱性气体，能和酸式铵盐反应生成正盐，反应方程式为NH3+NH4HCO3=(NH4)2CO3；故答案为NH3+NH4HCO3=(NH4)2CO3； （2）根据上述分析，滤渣1为SiO2、Fe2O3、Al2O3；检验Fe3+，常用KSCN溶液，取少量滤液于试管中，滴加KSCN溶液，溶液变红，则说明含有Fe3+，反之不含有，故答案为SiO2、Fe2O3、Al2O3；KSCN； （3）根据题目信息可知H3BO3能发生一步电离，且电离平衡常数很小，所以为一元弱酸；在“过滤2”前，将溶液pH调节至3.5，有利于析出H3BO3，如果溶液pH较大，得不到硼酸而得到硼酸盐；故答案为一元弱；转化为H3BO3，促进析出； （4）在“沉镁”中镁离子和碳酸根离子发生双水解和复分解反应生成Mg(OH)2•MgCO3沉淀，离子方程式为2Mg2++3CO+2H2O=Mg(OH)2·MgCO3↓+2HCO(或2Mg2++2CO+H2O= Mg(OH)2·MgCO3↓+CO2↑)；母液加热分解后生成硫酸铵溶液，可以返回“溶浸”工序循环使用；故答案为2Mg2++3CO+2H2O=Mg(OH)2·MgCO3↓+2HCO(或2Mg2++2CO+H2O= Mg(OH)2·MgCO3↓+CO2↑)；溶浸。 4．（2024·福建厦门·校考模拟）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 。 【答案】 (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) 【详解】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。 （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； 5．（2024·湖南衡阳·模拟预测）可用于玻璃和陶瓷的着色剂。由含钴可矿（元素主要以的形式存在，还含有元素，碳及有机物等）制取氯化钴晶体的一种工艺流程如图所示： 已知： ①焦亚硫酸钠常用作食品抗氧化剂。 ②难溶于水。 ③部分金属阳离子形成氢氧化物沉淀的如表所示： 开始沉淀 0.3 2.7 7.2 7.6 9.6 完全沉淀 1.1 3.2 9.2 9.6 11.1 回答下列问题： (1)“焙烧”的目的是 。 (2)“浸取”的过程中，的主要作用是 （用离子方程式表示）。若用盐酸代替和的混合液也能达到目的，从环保角度分析不采用盐酸的原因 。 (3)“滤液1”中加入溶液，反应过程中氧化剂与还原剂的物质的量之比为 。 (4)“滤渣2”的主要成分为 （填化学式）。 (5)已知，当恰好沉淀完全时（浓度为），溶液中 （保留3位有效数字）。 (6)钴的合金材料广泛应用于航空航天、机械制造等领域。用乙醇燃料电池作为电源电解含的水溶液制备金属钴的装置如图2、3所示。 ①图3中电极应连接乙醇燃料电池的 极（填“a”或“b”）。 ②电解过程中Ⅱ室溶液变小，则离子交换膜2为 （填“阴”或“阳”）离子交换膜。 【答案】 (1)除去碳和有机物 (2)4Co3+++3H2O=4Co2++2+6H+ 盐酸与Co3+反应产生Cl2且盐酸本身有挥发性，Cl2和HCl会污染环境 (3)1:6 (4)Fe(OH)3 (5)4.15×10-3mol⋅L−1 (6)a 阴 【详解】由题干流程图可知，由含钴矿(Co元素主要以Co2O3、CoO存在，还含有Fe、Mg、Ca元素，碳及有机物等)制取氯化钴晶体的一种工艺流程，含钴废料“550℃焙烧”以除去碳和有机物后加入稀硫酸和焦亚硫酸钠Na2S2O5，过滤得到滤渣1和滤液1，滤液1中加入NaClO3将亚铁离子氧化为三价铁离子，便于分离，加入碳酸钠溶液调节溶液pH3.0～3.5沉淀铁离子，过滤得到滤渣2和滤液2，滤液2中加入NaF调节溶液pH=4.0～5.0沉淀钙离子和镁离子，生成滤渣3为CaF2、MgF2难溶于水；向滤液3中加入萃取剂Ⅰ，分液得到有机层中然后用稀盐酸反萃取得到萃取剂Ⅰ和溶液4，经过一系列操作得到相应的盐，溶液中含钴离子和镍离子，加入萃取剂Ⅱ萃取分液得到含镍离子的溶液和有机层，加入稀盐酸反萃取得到氯化钴溶液。经过浓缩蒸发、冷却结晶、过滤洗涤、干燥得到晶体，据此分析解题。 （1）由分析可知，碳和有机物可通过焙烧除去，含钴废料“550℃焙烧”可以除去碳和有机物，故答案为：除去碳和有机物； （2）由分析结合题干流程图可知，焦亚硫酸钠Na2S2O5，常做食品抗氧化剂，具有还原性，浸取中加入Na2S2O5的作用是将三价钴离子还原为Co2+，防止生成Co(OH)3沉淀，发生反应的离子方程式为4Co3+++3H2O=4Co2++2+6H+，若用盐酸代替H2SO4和Na2S2O5的混合液，盐酸与Co3+反应产生Cl2且盐酸本身有挥发性，Cl2和HCl会造成污染，故答案为：4Co3+++3H2O=4Co2++2+6H+；盐酸与Co3+反应产生Cl2且盐酸本身有挥发性，Cl2和HCl会污染环境； （3）由分析可知，滤液1中加入NaClO3的作用将亚铁离子氧化为三价铁离子，同时生成氯离子，氧化剂氯酸钠得6个电子，还原剂亚铁离子失1个电子，故反应过程中氧化剂与还原剂的物质的量之比为1:6，故答案为：1:6； （4）由分析可知，加入Na2CO3溶液生成的滤渣2是碳酸钠和铁离子反应生成的氢氧化铁沉淀，故答案为：Fe(OH)3； （5）由Ksp(MgF2)=6.5×10−9，当Mg2+恰好沉淀完全时（浓度为1×10−5mol⋅L−1），c2(F-)=，则由Ksp(CaF2)=2.7×10−11，c(Ca2+)=mol⋅L−1，故答案为：4.15×10-3mol⋅L−1； （6）①钴单质由Co2+得电子在Co电极上析出，故Co电极为阴极，连接乙醇燃料电池的负极，燃料电池，燃料在负极反应，故Co电极应连接乙醇燃料电池的a极，答案为：a； （7）②电解过程中Ⅱ室溶液pH变小，说明I室中H+向II室迁移，为保证溶液电中性，III室中Cl-应向II室迁移，故离子交换膜2为阴离子交换膜，答案为：阴。 6．（2024·河北·模拟预测）LiMn2O4(锰酸锂)是一种新型的锂离子电池的正极材料。以“两矿”[软锰矿(主要成分为MnO2，含少量的CaO、MgO、Fe3O4、Al2O3和SiO2)和硫铁矿(主要成分为FeS2 )]为原料制备锰酸锂的流程如下： 请回答下列问题： (1)“酸浸”时，MnO2和FeS2转化成Mn2+、Fe2+、和S。若氧化产物S和的物质的量之比为1:1，写出“酸浸”时MnO2和FeS2发生主要反应的离子方程式： ，随着硫铁矿增加，锰浸出速率减小，可能的原因是 。 (2)“除铁铝硅”时，加入H2O2的目的是 ，MnCO3的作用是 。 (3)已知：Ksp中(MgF2)=5.0×10-11，Ksp(CaF2)=5.0×10-9，当MgF2和CaF2共沉淀时，c(Ca2+)：c(Mg2+)= 。 (4)“电解”时，以惰性材料为电极，阳极反应式为 。 (5)“灼烧”时温度在600~750℃，放出两种气体，其中一种气体能使澄清石灰水变浑浊，写出该过程发生反应的化学方程式： 。 (6)某软锰矿含锰质量分数为a %，上述流程中锰的总收率为b%，100 t这样的矿石可制得LiMn2O4的质量为 t(写出用a、b表示的代数式)。 【答案】 (1)4MnO2 +FeS2+8H+=4Mn2++Fe2+++S+4H2O 生成的硫增多，覆盖在MnO2固体表面，阻止反应 (2)氧化Fe2+生成Fe3+ 调pH，促进Fe3+、Al3+转化成Fe(OH)3、Al(OH)3 (3)100:1(或100) (4)Mn2++2H2O-2e- =MnO2+4H+ (5)8MnO2+2Li2CO34LiMn2O4+2CO2↑+O2↑ (6) 【详解】软锰矿(主要成分为MnO2，含少量的CaO、MgO、Fe3O4、Al2O3和SiO2)和硫铁矿(主要成分为FeS2 )中加入40%硫酸进行酸浸，然后加入H2O2、MnCO3，除铁铝硅，此时Fe3+、Al3+都转化为沉淀，SiO2未参与反应，也进入沉淀中；过滤后，往滤液中加入NaF除钙镁，生成CaF2、MgF2沉淀；过滤后，将所得滤液(MnSO4溶液)进行电解，生成MnO2，加入Li2CO3灼烧，生成LiMn2O4。 （1）“酸浸”时，MnO2和FeS2转化成Mn2+、Fe2+、和S。若氧化产物S和的物质的量之比为1:1，则 “酸浸”时MnO2和FeS2发生主要反应的离子方程式为：4MnO2 +FeS2+8H+=4Mn2++Fe2+++S+4H2O，随着硫铁矿增加，反应生成的固体硫不断增多，在矿石表面的覆盖面积不断增大，锰浸出速率减小，可能的原因是：生成的硫增多，覆盖在MnO2固体表面，阻止反应。 （2）“除铁铝硅”时，通常需要将Fe2+氧化为Fe3+，便于在较低pH条件下生成沉淀，则加入H2O2的目的是：氧化Fe2+生成Fe3+；将Fe3+、Al3+转化为沉淀时，需要调节溶液的pH，则加入MnCO3的作用是：调pH，促进Fe3+、Al3+转化成Fe(OH)3、Al(OH)3。 （3）Ksp(MgF2)=5.0×10-11，Ksp(CaF2)=5.0×10-9，当MgF2和CaF2共沉淀时，c(Ca2+)：c(Mg2+)===100:1(或100)。 （4）“电解”时，以惰性材料为电极，在阳极，Mn2+的失电子产物与电解质反应生成MnO2，则阳极反应式为Mn2++2H2O-2e- =MnO2+4H+。 （5）MnO2中加入Li2CO3灼烧，温度在600~750℃，生成LiMn2O4，同时放出两种气体，其中一种气体能使澄清石灰水变浑浊，此气体为CO2，按氧化还原反应中价态变化规律可知，另一种气体为O2，该过程发生反应的化学方程式：8MnO2+2Li2CO34LiMn2O4+2CO2↑+O2↑。 （6）某软锰矿含锰质量分数为a %，上述流程中锰的总收率为b%，100 t这样的矿石中，被利用的锰质量为100t×a%×b%=0.01abt，可制得LiMn2O4的质量为=t。 7．（2024·黑龙江哈尔滨·二模）钽（Ta）和铌（Nb）为高新技术产业的关键元素，其单质的性质相似。一种以花岗伟晶岩型铌钽矿（主要成分为、、和少量的FeO、CaO、MgO等）为原料制取钽和铌的流程如图一： “浸取”后的浸出液中含有、两种二元强酸。 已知：①MIBK为甲基异丁基酮： ②，，。 (1)加快“浸取”速率可采取的措施是 。 (2)“浸取”时得到的“浸渣”主要成分为 （填化学式），“浸取”时还会产生“废气”，“废气”中除了挥发出的HF还可能有 （填化学式）。与氢氟酸反应的离子方程式为 。 (3)“萃取”时，若萃取剂MIBK的量一定， （填“一次萃取”或“少量多次萃取”）的萃取效率更高。 (4)用金属钠还原制取金属铌的化学方程式为 。 (5)钽形成的晶体TaAs在室温下拥有超高的空穴迁移率和较低的电子迁移率。TaAs的晶胞结构如图二所示。诗写出As的配位数： 。晶体的密度为 （列出计算式，阿伏伽德罗常数的值为）。 【答案】 (1)将铌钽矿粉碎、搅拌、升高温度等 (2)CaF2、MgF2 SiF4 (3)少量多次萃取 (4) (5)6 【详解】花岗伟晶岩型铌钽矿（主要成分为、、和少量的FeO、CaO、MgO等）加入HF、硫酸浸取，得到浸渣，主要成分为CaF2、MgF2，可与HF反应生成SiF4气体，得到浸出液加入MIBK萃取，分为水相和有机相，有机相加入纯水进行反萃取，在水相中加入氨气沉钽，得到氢氧化钽，加热分解得，电解制得Ta，水相加HF、KF沉铌，得到K2NbF7，与Na反应得到铌粉。 （1）加快“浸取”速率可采取的措施是：将铌钽矿粉碎、搅拌、升高温度等； （2）由CaF2和MgF2的Ksp可知，“浸取”时得到的“浸渣”主要成分为：CaF2、MgF2；“浸取”时还会产生“废气”，“废气”中除了挥发出的HF还可能有可与HF反应生成的SiF4；与氢氟酸反应生成，离子方程式为：； （3）“萃取”时，若萃取剂MIBK的量一定，少量多次萃取接触更加充分，萃取效率更高； （4）用金属钠还原制取金属铌，根据氧化还原得失电子守恒的原子，可得到其化学方程式为：； （5）由图可知，As的配位数为6；由均摊法可知，一个晶胞中含有4个TaAs，晶胞质量为：，体积为，密度为。 8．（2024·江西上饶·模拟预测）稀有重金属钽()是新兴战略金属，广泛应用于航空航天、核工业及微电子技术领域。富钽矿(主要成分为、含、等氧化物)可用碱熔法制备，其工艺流程见下图： 已知：碳酸钠的作用是降低熔融物的熔点和黏度；难溶于水。 (1)为加快“钠碱熔融”速率，可采取的措施是 (任写一条)。 (2)已知“钠碱熔融”步骤中发生非氧化还原反应，产物为氧化物和，写出与反应的化学方程式： 。 (3)“操作I”为 ，富钽矿的杂质以 (写化学式)形式存在于“残液”中。 (4)“盐酸洗”的目的是 。 (5)已知的晶胞结构如下图所示，晶胞参数分别为a nm、a nm、b nm；。 注：1-5号小灰球位于晶胞体内，6号小灰球位于另一个晶胞，其余小灰球位于晶胞棱上或面上。 ①电负性： (填“<”或“>”)，与配位的氧原子有 个。 ②已知的式量为，阿伏加德罗常数的值为，该晶胞的密度为 (列出算式)。 【答案】 (1)粉碎矿石或搅拌 (2) (3)过滤 、{或} (4)溶解，除去杂质元素，将转化为 (5)< 6 【详解】富钽矿(主要成分为、含、等氧化物) 加入、进行“钠碱熔融”， 酸性氧化物和两性氧化物，在碱熔过程生成对应钠盐 、{或，反应后生成了、和，水浸过滤后生成的钠盐、{或存在于残液中，浸渣为和，进一步用盐酸洗，盐酸能将溶解以达到除杂效果，且钽元素的存在形式从转变为，再经过水洗煅烧可得。 （1）能加快反应速率的措施是粉碎矿石、搅拌，但由于反应中没有气体参与，因此加压措施不能提速，且反应物为熔融状态，故升温和增大浓度不能提速，同时题目已知信息提示的作用是降低熔点与黏度，因此提高浓度也不能提速； （2）根据题目信息知浸渣为，“钠碱熔融”步骤不涉及氧化还原反应，因此由浸渣推到化合价为+5价，则中的化合价为+2价；再根据题干提示产物是氧化物和，则氧化物产物为和，故反应的化学方程式为； （3）由分析可知，“操作I”为过滤；富钽矿中主要杂质为酸性氧化物和两性氧化物，因此在碱熔过程生成对应钠盐，故答案为、{或}； （4）根据流程分析，杂质铁元素在碱熔过程以形式存在，盐酸能将溶解以达到除杂效果，且钽元素的存在形式从转变为 ； （5）①中的化合价为+5价，为-2价，所以电负性<；由图中可看到原子存在于由6个氧原子构成的正八面体空隙中，因此配位数为6； ②的式量为，晶胞中含4个原子，10个原子，晶胞为立方晶胞，晶胞参数分别为a nm、a nm、b nm，因此晶胞体积为，因此晶胞密度为。 9．（2024·浙江·模拟预测）工业上以铬铁矿(FeCr2O4质量分数为a%，含Al2O3、SiO2等杂质)为主要原料制备红矾钠(Na2Cr2O7•2H2O)的工艺流程图如图，回答下列问题： (1)焙烧的目的是将FeCr2O4转化为Na2CrO4，写出转化过程中生成可溶性含铝组分的化学方程式： 。 (2)下列有关说法不正确的是 。 A．蒸发结晶时如果长时间蒸发，有利于提高Na2Cr2O7•2H2O的产率 B．除了Na2Cr2O7外，在上述工艺流程中可循环利用的物质还有H2SO4 C．含铁元素的化合物可在中和过程中被除去 D．焙烧时气流与矿料逆流而行，其目的是增大反应物接触面积，提高反应速率 (3)蒸发结晶，盛放样品的容器名称是 。 (4)酸化的目的是(结合离子方程式说明) 。 (5)利用氧化还原滴定法测定Na2Cr2O7•2H2O产品的纯度，从下列选项中选择合适的仪器和操作，补全如下步骤[“_______”上填写一件最关键仪器，“(_______)”内填写一种操作，均用字母表示]。用 (称量产品2.50g)→在烧杯中 →用容量瓶 →用移液管(取25.00mL所配溶液于锥形瓶中)→加入足量碘化钠溶液→加入3滴淀粉指示剂→用 (用0.1200mol•L-1Na2S2O3标准溶液滴定)→ 并且内不恢复原来的颜色，消耗标准溶液40.00mL 仪器：a.碱式滴定管；b.酸式滴定管；c.电子天平；d.托盘天平； 操作：e.加硫酸溶解；f.加盐酸溶解；g.配制250mL溶液；h.观察到溶液蓝色褪去：i.观察到溶液变成蓝色 (6)若以铬铁矿为原料制备mkg硼化铬(CrB)，在工艺流程中Cr损失b%，则至少需要铬铁矿的质量为 kg(用含字母的计算式表示)。 【答案】 (1)Al2O3+Na2CO3NaAlO2+CO2↑ (2)AC (3)蒸发皿 (4)H+浓度增大，使2H++2CrOCr2O+H2O平衡正向移动，提高Na2Cr2O7的产率 (5)c e g a h (6) 【详解】由题给流程可知，铬铁矿中加入纯碱与氧气高温条件下焙烧，将铬酸亚铁铬酸钠和氧化铁，将氧化铝和二氧化硅转化为偏铝酸钠和硅酸钠，加入水浸取、过滤得到含有氧化铁的滤渣和滤液；向滤液中加入稀硫酸调节溶液pH使偏铝酸钠和硅酸钠转化为氢氧化铝和硅酸沉淀；过滤得到含有氢氧化铝、硅酸的滤渣和滤液；向滤液中加入稀硫酸，将铬酸钠转化为重铬酸钠，溶液经蒸发结晶、过滤得到含有硫酸钠的副产品和滤液；滤液经冷却结晶、过滤得到红矾钠晶体和含有硫酸的母液，母液中的硫酸可以循环利用。 （1）由分析可知，转化过程中生成可溶性含铝组分的反应为氧化铝和碳酸钠高温条件下反应生成偏铝酸钠和二氧化碳，反应的化学方程式为Al2O3+Na2CO3NaAlO2+CO2↑，故答案为：Al2O3+Na2CO3NaAlO2+CO2↑； （2）A．由分析可知，蒸发结晶的目的是除去溶液中的硫酸钠，则蒸发结晶时如果长时间蒸发，会析出红矾钠晶体，导致红矾钠晶体的产率降低，故错误； B．由分析可知，母液中的硫酸可以循环利用，故正确； C．由分析可知，焙烧得到的氧化铁在浸取过程中被除去，故错误； D．焙烧时气流与矿料逆流而行的目的是增大反应物接触面积，提高反应速率，故正确； 故选AC； （3）蒸发结晶时，盛放样品的容器为蒸发皿，故答案为：蒸发皿； （4）由分析可知，加入稀硫酸酸化的目的是溶液中氢离子浓度增大，使2H++2CrOCr2O+H2O平衡向正反应方向移动，重铬酸钠的物质的量增大、产率增大，故答案为：H+浓度增大，使2H++2CrOCr2O+H2O平衡正向移动，提高Na2Cr2O7的产率； （5）利用氧化还原滴定法测定红矾钠晶体的纯度的实验过程为用电子天平称量2.50g产品，在烧杯中加硫酸溶解样品，用容量瓶配制得到250mL溶液，用移液管量取25.00mL所配溶液于锥形瓶中，向锥形瓶中加入足量碘化钠溶液与重铬酸钠溶液完全反应，加入3滴淀粉做指示剂，用盛有0.1200mol•L-1硫代硫酸钠标准溶液的碱式滴定管滴定，观察到溶液变成蓝色并且30s内不恢复原来的颜色，消耗标准溶液40.00mL，故答案为：c；e；g；a；h； （6）设铬铁矿的质量为xkg，以铬铁矿为原料制备mkg硼化铬，在工艺流程中铬元素损失b%，由铬原子个数守恒可得： ×2=，解得x=，故答案为：。 10．（2024·湖南岳阳·一模）某工厂采用如下工艺处理镍钴矿硫酸浸取液(含、、、、和)。实现钴、镍、镁元素的回收。 已知： 物质 回答下列问题： (1)基态Co原子的价层电子轨道表示式为 。 (2)“氧化”中，混合气在金属离子的催化作用下产生具有强氧化性的过一硫酸(已知的电离方程式为：、)。“氧化”中先用石灰乳调节，再加入“混合气”，被氧化为，该氧化还原反应过程的离子方程式为： ；得到滤渣的主要成分为、 (填化学式)。 (3)“沉钴镍”中得到的在空气中可被氧化成，该反应的化学方程式为： 。 (4)“沉镁”中为使沉淀完全(25℃)，需控制pH不低于 (精确至0.1)。 (5)钴镍渣是湿法炼锌净化渣之一，其中含有少量Co(Ⅱ)、Cd(Ⅱ)、Fe(Ⅱ)、Ni(Ⅱ)的硫酸盐及氢氧化物。利用以下工艺流程回收金属并制备氧化锌： 下列说法正确的是：___________(填标号)。 A．粉碎矿渣、升高温度均可以提高“溶浸”率 B．通过高温焙烧可以将制得氧化锌 C．根据中S的化合价分析，具有强还原性 D．可与浓盐酸反应生成，参与反应可生成 (6)可用作聚氯乙烯的染色剂和稳定剂。氨气中的键角比该配合物中的键角小，其原因是 。 【答案】 (1) (2)H2O+Mn2++=MnO2++3H+ Fe(OH)3 (3) (4)11.3 (5)AB (6)独立存在的氨气分子氮原子含有一对孤电子对，而中的N原子的孤电子对提供出来与Cr3+形成了成键电子对，孤电子对与成键电子对之间的排斥力大于成键电子对之间的排斥力，故氮氢键的键角比独立存在的气态氨气分子中键角略大 【详解】在“氧化”中，混合气在金属离子的催化作用下产生具有强氧化性的过一硫酸(H2SO5)，用石灰乳调节pH=4，Mn2+被 H2SO5氧化为 MnO2，发生反应H2O+Mn2++=MnO2++3H+，Fe3+水解同时生成氢氧化铁，“沉钴镍”过程中，Co2+变为 Co(OH)2，在空气中可被氧化成 CoO(OH)。 （1） Co为27号元素，基态钴原子的价层电子排布式为3d74s2，轨道表示式：； （2）用石灰乳调节pH=4，Mn2+被 H2SO5氧化为 MnO2，发生反应的离子方程式为H2O+Mn2++=MnO2++3H+，在pH=4时，铁元素被 H2SO5氧化为三价铁并转化为Fe(OH)3，故得到滤渣的主要成分为MnO2和Fe(OH)3； （3）在空气中可被氧化成，反应的化学方程式为：； （4）Mg(OH)2的Ksp=c(Mg2+)×c2(OH-)=10-10.4，“沉镁”时Mg2+沉淀完全(25℃)的最低浓度是10-5mol•L-1，此时c(OH-)===10-2.7mol•L-1，则pOH=2.7，pH=14-pOH=14-2.7=11.3；即需控制pH不低于11.3； （5）A．粉碎矿渣、升高温度均可以提高“溶浸”率，故A正确； B．高温下分解会得到氧化锌，故B正确； C．中有两个氧显-1价，故具有较强的氧化性，故C错误； D．没有说明标准状况，无法计算Cl2的体积，故D错误； 答案为AB； （6）中，氮氢键的键角比独立存在的气态氨气分子中键角略大，其原因是独立存在的氨气分子氮原子含有一对孤电子对，而中的N原子的孤电子对提供出来与Cr3+形成了成键电子对，孤电子对与成键电子对之间的排斥力大于成键电子对之间的排斥力，故氮氢键的键角比独立存在的气态氨气分子中键角略大。 11．（2024·辽宁葫芦岛·二模）常用于玻璃、陶瓷中作染色剂，含铝合金钢具有韧性好、高温塑性强等优点，可用于制造机床结构部件。工业上常用铝钒混合矿(主要成分为、，还含、、、等杂质)提取高熔点金属单质钼和，其工艺流程如图所示。 已知： ①“焙烧”时将金属元素转化为氧化物，、、、和均可与纯碱反应生成对应的钠盐，而不行。 ②“气体X”为混合气体，经处理后得“气体Y”。 ③，，。 ④“滤渣Ⅳ”主要成分是。 回答下列问题： (1)“焙烧”时，采用逆流式投料，且分批加入铝钒混合矿、碳酸钠粉末，其目的是 ，参与反应的化学方程式为 。 (2)“气体X”经洗气操作可获得较纯净的“气体Y”，洗气时选择的试剂是 ，“滤渣Ⅲ”的主要成分是 (填化学式)。 (3)“沉铅”过程中，总反应为则该反应的平衡常数 。 (4)“沉钒”后，经过滤、洗涤、干燥，将所得固体进行煅烧，当固体质量减少16.8t时，理论上制得的质量为 t。 (5)“滤渣Ⅳ”中需要加入稍过量的还原制，加入稍过量的原因是 。 【答案】 (1)增大固体与气体的接触面积，增大容器底部氧气浓度，加快反应速率 2MoS2+2Na2CO3+7O2=2Na2MoO4+4SO2+2CO2 (2)饱和NaHCO3溶液 H2SiO3、Al(OH)3 (3) (4)30 (5)过量的铝将Mo全部还原，同时防止Mo被氧气氧化 【详解】铝钒混合矿(主要成分为MoS2、V2O5，还含SiO2、Al2O3、PbS、NiS等杂质)加入碳酸钠、空气焙烧，空气中氧气具有氧化性，将金属元素转化为氧化物，SiO2、MoO3、V2O5、Al2O3和PbO均可与纯碱反应生成对应的钠盐，而NiO不行，同时将硫元素转化为SO2，即气体X，此外，气体X中还有CO2，“气体X”经洗气操作可获得较纯净的“气体Y”，是通入饱和碳酸氢钠溶液除去SO2，故Y为CO2，将焙烧后的固体水浸过滤，滤渣I即为没有转化为钠盐的NiO，水浸后的溶液加入硫化钠生成PbS沉铅，再通入气体Y净化，使硅酸根和铝离子转化为H2SiO3、Al(OH)3即为滤渣III，再调节pH，加入氯化铵使钒以NH4VO3沉淀，煅烧后得V2O3，沉钒后的溶液加入氯化铵并通入HCl使Mo以(NH4)MoO4⋅2H2MoO4析出，再加入稍过量铝还原得Mo。 （1）“焙烧”时，采用逆流式投料，且分批加入铝钒混合矿、碳酸钠粉末，从而增大固体与气体的接触面积，增大容器底部氧气浓度，加快反应速率，MoS2参被空气中氧气氧化，硫元素转化为SO2，Mo转化为氧化物并与碳酸钠反应生成Na2MoO4，反应的化学方程式是2MoS2+2Na2CO3+7O2=2Na2MoO4+4SO2+2CO2； （2）“气体X”含SO2和CO2，经洗气操作可获得较纯净的“气体Y”，Y在后续操作中进行净化使用，Y为CO2，故洗气是除去CO2中的SO2，试剂应当选择饱和NaHCO3溶液；由分析，“滤渣Ⅲ”的主要成分是H2SiO3、Al(OH)3； （3）根据已知③Pb(OH)2(s)+OH-(aq)⇌[Pb(OH)3]-(aq)，K==10b，故所给反应，K==1028+a-b； （4）“沉钒”后，经过滤、洗涤、干燥，将所得固体进行煅烧，根据钒元素守恒，每2mol NH4VO3生成1mol V2O3，当固体质量减少16.8t时，由比例关系，解得理论上制得V2O3的质量为30t； （5）“滤渣Ⅳ”中需要加入稍过量的Al还原(NH4)MoO4⋅2H2MoO4制Mo，稍过量的铝可以保证将Mo全部还原，同时防止生成的Mo被氧气氧化。 12．（2024·安徽合肥·校考模拟）某工厂采用如下工艺处理镍钴矿硫酸浸取液（含、、、、和），实现镍、钴、镁元素的回收。 回答下列问题： (1)工业上用一定浓度的硫酸浸取已粉碎的镍钴矿并不断搅拌，提高浸取速率的方法为 （答出一条即可）。 (2)“氧化”时，混合气在金属离子的催化作用下产生具有强氧化性的过一硫酸（），其中元素的化合价为 。 (3)已知：的电离方程式为、 ①“氧化”时，先通入足量混合气，溶液中的正二价铁元素被氧化为，该反应的离子方程式为 ；再加入石灰乳，所得滤渣中主要成分是、 。 ②通入混合气中的体积分数与氧化率随时间的变化关系如图所示，若混合气中不添加，相同时间内氧化率较低的原因是 ；的体积分数高于9.0%时，相同时间内氧化率开始降低的原因是 。 (4)①将“钴镍渣”酸溶后，先加入溶液进行“钴镍分离”，写出“钴镍分离”反应生成 沉淀的离子方程式： 。 ②若“镍钴分离”后溶液中，加入溶液“沉镍”后的滤液中，则沉镍率= 。[已知：，沉镍率= 【答案】 (1)适当提高反应温度或其他合理叙述 (2)＋6 (3) ， 混合气在金属离子的催化作用下产生具有强氧化性的过一硫酸（）的氧化性远强于氧气 SO₂有还原性，过多将会降低的浓度，且生成的也会被还原成，降低氧化速率 (4) 99%或0.99 【详解】硫酸浸取液中加入混合气，混合气在金属离子的催化作用下产生具有强氧化性的H2SO5，加入石灰乳调节pH，Mn2+被H2SO5氧化为MnO2，亚铁离子也被H2SO5氧化成铁离子，故还有氢氧化铁沉淀生成，钙离子与硫酸根离子反应生成硫酸钙沉淀，滤渣为MnO2、CaSO4和Fe(OH)3；过滤后滤液中加入NaOH沉钴镍，过滤后滤液中加入NaOH沉镁，生成氢氧化镁沉淀。 （1）用硫酸浸取镍钴矿时，适当增大硫酸浓度或适当升高温度或将镍钴矿粉碎增大接触面积可提高浸取速率。 （2）H2SO5中含一个过氧根，相当于H2O2中氢元素被磺酸基取代，根据化合价之和为零，S的化合价为＋6 （3）①溶液中的正二价铁元素Fe(Ⅱ)被H2SO5氧化为，被还原为，离子方程式为：；由分析滤渣为MnO2、CaSO4和Fe(OH)3； ②混合气在金属离子的催化作用下产生具有强氧化性的过一硫酸（）的氧化性远强于氧气，混合气中不添加，相同时间内氧化率较低；SO₂有还原性，过多将会降低的浓度，且生成的也会被还原成，降低氧化速率； （4）①滤液中加NaClO将Co2+氧化为Co(OH)3，反应的离子方程式为； ②根据可知c（Ni2+）=，沉镍率==0.99。 13．（2024·江苏·模拟预测）以高硫铝土矿(主要成分为Al2O3、Fe2O3、SiO2，少量FeS2和金属硫酸盐)为原料，生产氧化铝并获得Fe3O4的部分工艺流程如下： (1)添加1%CaO和不添加CaO的矿粉焙烧，其硫去除率随温度变化曲线如图1所示。 已知：多数金属硫酸盐的分解温度都高于600℃；硫去除率=(1-)×100%。 ①不添加CaO的矿粉在低于500 ℃焙烧时，去除的硫元素主要来源于 。 ②700℃焙烧时，添加1%CaO的矿粉硫去除率比不添加 CaO的矿粉硫去除率低，其主要原因是 。 (2)“过滤”得到的滤液中含[Al(OH)4]−，通入过量CO2，其发生反应的离子方程式为 。 (3)“过滤”得到的滤渣中含大量的Fe2O3.Fe2O3与FeS2混合后在缺氧条件下焙烧生成Fe3O4和SO2，理论上完全反应消耗的n(FeS2)∶n(Fe2O3)= 。 (4)FeS2的一种晶体与NaCl晶体的结构相似，在FeS2晶体中，每个S原子与三个Fe2+紧邻，且Fe-S间距相等，图-2给出了FeS2晶胞中的Fe2+和位于晶胞体心的(中的S—S键位于晶胞体对角线上，晶胞中的其他已省略)。在答题卡的图中用“—”将其中一个S原子与紧邻的Fe2+连接起来。 (5)焙烧生成的SO2用石灰乳吸收得到CaSO3浆料，以CaSO3浆料制备NaHSO3溶液的实验方案为 。 已知：2CaSO3+Na2SO4+H2SO4+4H2O=2(CaSO4·2H2O)+2NaHSO3；CaSO4·2H2O难溶于水；pH=4~6溶液中HSO能大量存在。实验中可选用：3 mol·L−1 Na2SO4，3 mol·L−1 H2SO4，1mol·L−1 NaOH。 【答案】 (1)FeS2 硫元素转化为CaSO4而留在矿粉中 (2)[Al(OH)4]−＋CO2=Al(OH)3↓＋HCO (3)1∶16 (4) (5)向CaSO3浆料中边搅拌边加入一定量3 mol·L−1 Na2SO4溶液，边搅拌边缓慢滴加总量与 Na2SO4溶液相同量的3 mol·L−1 H2SO4，测定反应液的pH，再用3 mol·L−1 H2SO4或1mol·L−1 NaOH调节溶液的pH在4~6之间，过滤(或向CaSO3浆料中边搅拌边缓慢滴加3 mol·L−1 H2SO4，产生的气体通入1mol·L−1 NaOH溶液中，测定溶液pH，当测得pH介于4~6之间，停止滴加H2SO4) 【详解】高硫铝土矿粉中通入空气、加入少量CaO焙烧，FeS2转化为氧化铁和二氧化硫，二氧化硫被CaO吸收，二氧化硅与氧化钙反应生成硅酸钙，随后加入NaOH碱浸，氧化铝与NaOH反应生成Na[Al(OH)4]，氧化铁不溶于NaOH溶液形成沉淀，过滤后滤渣中含有大量氧化铁，滤渣中加入FeS2焙烧反应生成Fe3O4和SO2，再经过磁选得到四氧化三铁。 （1）①从题干可知，金属硫酸盐分解温度都高于600℃，因此低于500℃时，硫元素不会来源于金属硫酸盐，则去除的硫元素来源于FeS2。 ②700℃焙烧时，FeS2、金属硫酸盐等物质都会发生化学反应生成二氧化硫，添加了1%CaO的矿粉中CaO与SO2、O2反应生成了硫酸钙而留在矿粉中，没添加CaO的矿粉SO2逸出，导致添加1%CaO的矿粉硫去除率比不添加CaO矿粉硫去除率低。 （2）过滤后滤液中含有[Al(OH)4]-，其中通入过量二氧化碳，反应生成氢氧化铝沉淀和碳酸氢根离子，离子方程式为[Al(OH)4]−＋CO2=Al(OH)3↓＋HCO。 （3）Fe2O3与FeS2混合后在缺氧条件下焙烧生成Fe3O4和SO2，则该反应中Fe2O3中Fe化合价从+3价降低为+，FeS2中Fe化合价从+2价升高到+，S化合价从-1价升高到+4价，根据得失电子守恒可得n(Fe2O3)×2×=n(FeS2)×2×5+ n(FeS2)×，解得n(FeS2)：n(Fe2O3)=1：16。 （4）晶胞中位于晶胞体心，S-S键位于晶胞体对角线上，每个S原子与三个Fe2+紧邻，以斜上方的S为例，与其紧邻的Fe2+位于左面、上面和后面面心，将其与紧邻的Fe2+连接的图示为。 （5）根据已知可得亚硫酸钙与硫酸钠、硫酸反应生成CaSO4·2H2O和NaHSO3，CaSO4·2H2O难溶于水会结晶析出，亚硫酸氢根离子在pH=4~6之间能大量存在，因此反应时需要控制pH在4-6之间，具体实验方案为向CaSO3浆料中边搅拌边加入一定量3 mol·L−1 Na2SO4溶液，边搅拌边缓慢滴加总量与 Na2SO4溶液相同量的3 mol·L−1 H2SO4，测定反应液的pH，再用3 mol·L−1 H2SO4或1mol·L−1 NaOH调节溶液的pH在4~6之间，过滤(或向CaSO3浆料中边搅拌边缓慢滴加3 mol·L−1 H2SO4，产生的气体通入1mol·L−1 NaOH溶液中，测定溶液pH，当测得pH介于4~6之间，停止滴加H2SO4) 14．（2024·广东广州·三模）五氟化锑()是非常强的路易斯酸其酸性是纯硫酸的1500万倍。以某矿(主要成分为，含有少量CuO、PbO、 等杂质)为原料制备的工艺流程如图。 已知：I.CuS、PbS的分别为、； Ⅱ.微溶于水、难溶于水，它们均为两性氧化物；SbOCl难溶于水。 回答下列问题： (1)浸出时少量转化为SbOCl，为“滤渣Ⅰ”的成分，加入氨水对其“除氯”转化为，不宜用NaOH溶液代替氨水的原因为 。 (2)已知：浸出液中：、。在“沉淀”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)；当CuS、PbS共沉时， 。 (3)“除砷”时，转化为，该反应的离子方程式为 。 (4)在“电解”过程中，以惰性材料为电极，阴极的电极反应式为 ；“电解”中锑的产率与电压大小关系如图所示。当电压超过U0V时，锑的产率降低的原因可能是 。 (5)与反应，首次实现了用化学方法制取，同时生成和，若生成33.6LF2(标准状况)，则转移电子的数目为 (设为阿伏加德罗常数) 【答案】 (1)为两性氧化物，能溶于过量的NaOH溶液 (2)CuS (3) (4) 参与了电极反应 (5)3NA 【详解】锑矿加盐酸浸出后得到的滤液中阳离子主要为Cu2+、Sb3+、Pb2+、As3+和H+，浸出时少量转化为SbOCl，为“滤渣Ⅰ”的成分；沉淀过程加硫化钠溶液，Cu2+、Pb2+转化为CuS和PbS沉淀进入滤渣II中，除砷过程中加入NaH2PO2，根据题中信息，与As3+发生氧化还原反应生成As和H3PO4；此时滤液中的主要阳离子为Sb3+，电解后得到Sb；氯化后得到SbCl5，再氟化得到SbF5。 （1）浸出时少量转化为SbOCl，为“滤渣Ⅰ”的成分，加入氨水对其“除氯”转化为，根据题中信息，为两性氧化物，故不宜用NaOH溶液代替氨水的原因为：为两性氧化物，能溶于过量的NaOH溶液； （2）根据已知信息，CuS、PbS的分别为、，浸出液中：、，铜离子开始沉淀时需要的硫离子浓度为：，铅离子开始沉淀时需要的硫离子浓度为：，相同环境下，铜离子形成沉淀需要的硫离子浓度小，故Cu2+先生成CuS沉淀；当CuS、PbS共沉时，； （3）“除砷”时，转化为，As3+转化为As，离子反应方程式为：； （4）在“电解”过程中，以惰性材料为电极，根据流程可知阴极生成Sb，电极反应式为：；“电解”中当电压超过U0V时，锑的产率降低，可能为氢离子的电子生成氢气，故原因可能是参与了电极反应； （5）与反应生成F2、和，分析元素化合价可知Mn元素化合价降低，F元素化合价升高，由-1价升高到0价，生成33.6LF2(标准状况)，则转移电子的数目为。 15．（2024·安徽安庆·模拟预测）铋（Bi）及其化合物在电子材料等领域有着广泛作用。以某铋矿（主要成分为、，主要杂质和）制取并回收锰的工艺流程如下： 按要求回答下列问题。 (1)元素Bi较同主族N的周期数大4，写出基态Bi原子的价层电子排布式 。 (2)滤渣1的主要成分的晶体类型为 。 (3)“还原”步骤中Bi粉的作用为 。 (4)已知在2.0<pH<11.0的环境中，易水解成BiOCl沉淀。写出该反应的化学方程式： 。 (5)已知：常温下，；“沉铋”步骤得到BiOCl沉淀。此“沉铋”步骤控制溶液的pH范围为 。 (6)（相对分子质量为Mr）的立方晶胞结构如图所示（棱长为apm）。的化学式为 ；晶胞密度为 （用含a、Mr、的代数式表示；为阿伏加德罗常数的值）。 【答案】 (1) (2)共价晶体 (3)还原成 (4) (5)2<pH<6.5 (6) 【详解】某铋矿先水浸提锰，MnSO4溶于水通过过滤分离；用浓盐酸处理浸出固体后过滤，二氧化硅不反应得到滤渣1为SiO2，铋、铁元素反应进入滤液，滤液中含有Fe3+、Bi3+；加入Bi粉处理滤液，Fe3+被还原成Fe2+，过滤后滤液中含有Fe2+、Bi3+；加入NaOH使得铋转化为沉淀过滤分离出来，沉淀加入氢氧化钠溶液脱氯处理得到Bi2O3。 （1）元素Bi较同主族N的周期数大4，则为第6周期ⅤA族，基态Bi原子的价层电子排布式6s26p3。 （2）滤渣1为SiO2，是由共价键形成的共价晶体。 （3）加入Bi粉处理滤液，将Fe3+被还原成Fe2+。 （4）在2.0<pH<11.0的环境中，易水解成BiOCl沉淀，根据质量守恒可知，还生成HCl，该反应的化学方程式：。 （5）亚铁离子浓度度为0.05mol/L，亚铁离子开始沉淀时，，pOH=7.5，pH=6.5，结合BiCl3在2.0＜pH＜11.0的环境中易水解成BiOCl沉淀，故“沉Bi”步骤控制溶液的pH范围为2.0＜pH＜6.5。 （6）根据“均摊法”，晶胞中含个Bi、6个O，则晶体化学式为Bi2O3，密度为。 ( 8 )原创精品资源学科网独家享有版权，侵权必究！ 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $$