题型突破01 工业流程-【好题汇编】备战2024-2025学年高二化学上学期期末真题分类汇编（北京专用）

题型突破01 工业流程 1．（22-23高二上·北京东城·期末）利用含锶(Sr)废渣制备晶体的流程如下。 已知：ⅰ.含锶废渣中Sr主要以和的形式存在 ⅱ.25℃，， (1)转化 ①转化前，含锶废渣需要粉碎研磨的目的是 。 ②已知溶液显弱碱性，结合化学用语解释其原因： 。 ③转化过程中，向溶液中加入氨水，提高溶液pH，目的是提高 (填粒子符号)的浓度，将转化为。 (2)溶出 溶出过程发生反应的离子方程式是 。 (3)纯化 溶出液中除了含有外，还含有和少量的、等杂质，其中与近似相等。纯化过程涉及操作如下。 已知：ⅲ.25℃，和沉淀时的pH(金属离子浓度均为) 氢氧化物 开始沉淀pH 完全沉淀pH 沉淀开始溶解pH 2.3 4.1 — 4.0 5.2 7.8 ⅳ.和在不同温度下的溶解度： 温度/℃ 溶解度/g 氢氧化物 20 40 60 80 90 1.77 3.95 8.42 20.2 44.5 0.173 0.141 0.121 0.094 0.086 ①为了除去溶出液中的和，应调节pH范围为_______＜pH＜_______。 ②向滤液1中加入NaOH调pH至14和升温至90℃均有利于析出的原因是 。 ③90℃时， (填“>”或“＜”)。 ④操作X是 。 2．（22-23高二上·北京西城·期末）三氧化二砷(As2O3)是重要的化工原料，某以含砷废水制备三氧化二砷的流程如图。 资料： i.含砷废水的主要成分：HAsO2(亚砷酸)、H2SO4、Fe2(SO4)3、Bi2(SO4)3(硫酸铋)。 ii.相关难溶电解质的溶度积： 难溶电解质 Fe(OH)3 Bi(OH)3 Ksp 4.0×10-38 4.0×10-31 (1)纯化 ①当溶液中剩余离子的浓度小于1×10-5mol•L-1时，认为该离子已被完全除去。常温下，若纯化过程中控制溶液的pH=6， (填“能”或“不能”)将Fe3+和Bi3+完全除去。 ②充分反应后，分离出精制含砷废水的方法是 。 (2)还原浸出 ①补全还原浸出过程发生主要反应的化学方程式： 。 Cu(AsO2)2+SO2+_____=Cu3(SO3)2•2H2O+HAsO2+_____ ②其他条件相同时，还原浸出60min，不同温度下砷的浸出率如图。随着温度升高，砷的浸出率先增大后减小的原因是 。 ③还原渣经过充分氧化处理，可返回 工序，循环利用。 a.纯化     b.沉砷      c.还原 (3)测定产品纯度 取agAs2O3产品，加适量硫酸溶解，以甲基橙作指示剂，用bmol•L-1KBrO3溶液滴定，终点时生成H3AsO4和Br-，消耗cmLKBrO3溶液。As2O3产品中As2O3的质量分数是 。(As2O3的摩尔质量为198g•mol-1) 3．（23-24高二上·北京通州·期末）利用金属矿渣(含有FeS2、SiO2及Cu2O)制备FeCO3的实验流程如下。已知煅烧过程中FeS2和Cu2O转化为Fe2O3和CuO。 资料：ⅰ.碳酸亚铁是白色固体，常温下 ii.常温下 (1)“酸浸”后过滤，滤渣1的主要成分为 。 (2)“还原”步骤中发生反应的离子方程式有Fe + Cu2+ = Fe2+ +Cu、Fe + 2H+ = Fe2+ + H2↑和 。 (3)甲同学根据复分解反应规律选择Na2CO3溶液为沉淀剂制备碳酸亚铁，并设计了如下实验。向装有2mL 1mol/L Na2CO3(pH=12)溶液的试管中加入2mL 0.8mol/L FeSO4溶液(pH=4.5)，发现产生白色沉淀，部分立即变为灰绿色沉淀，5min后出现明显的红褐色。 ①由上述现象推测该白色沉淀中含有 ，请结合化学用语解释原因 。 ②乙同学通过理论计算认为沉淀中还可能有FeCO3，他的理论依据为 。 ③乙同学设计实验证实沉淀中含有FeCO3.他的实验方案是：将白色沉淀过滤、洗涤后取样， (补全操作和现象)，证明沉淀中含有碳酸亚铁。 (4)丙同学尝试用NaHCO3、NH4HCO3制备FeCO3，实验过程及结果如下： 实验 试剂 现象 滴管 试管 0.8mol/LFeSO4溶液(pH=4.5) 1mol/LNaHCO3溶液(pH=8.6) 实验Ⅰ：产生白色沉淀及少量无色气泡，2min后出现明显的灰绿色。 0.8mol/LFeSO4溶液(pH=4.5) 1 mol/L NH4HCO3溶液 实验Ⅱ：产生白色沉淀及无色气泡，较长时间保持白色 ①1mol/LNaHCO3溶液的pH=8.6，结合化学用语解释原因 。 ②写出实验II中“产生白色沉淀及无色气泡”时，发生反应的离子方程式 。 ③分析使用NH4HCO3溶液作沉淀剂的优点有 。 4．（23-24高二上·北京·期末）TiCl4是由钛精矿(主要成分为TiO2)制备钛(Ti)的重要中间产物，制备纯TiCl4的流程示意图如下： 资料：TiCl4及所含杂质氯化物的性质 化合物 TiCl4 沸点/℃ 58 136 181(升华) 316 1412 熔点/℃ -69 -25 193 304 714 在TiCl4的溶解性 互溶 - 微溶 难溶 (1)氯化过程：与难以直接反应，加碳生成CO和可使反应得以进行。 已知：      ①沸腾炉中加碳氯化生成TiCl4(g)和CO(g)的热化学方程式 。 ②氯化过程中CO和CO2可以相互转化，根据如图判断：CO2生成CO反应的 0(填“>”“<”或“=”)。 ③氯化产物冷却至室温，经过滤得到粗TiCl4混合液，则滤渣中含有 。 (2)结构决定物质的性质，请从结构角度解释下列事实的原因。 已知TiCl4分子为正四面体结构。 ①TiCl4的沸点高于SiCl4 。 ②MgCl2熔点远高于AlCl3 。 (3)根据物质沸点不同可以进行分离提纯。 精制过程：粗TiCl4经两步蒸馏得纯TiCl4。示意图如下： 物质a是 ，T2应控制在 。 5．（22-23高二上·北京大兴·期末）三氧化二镍()是一种重要的电子元件材料和蓄电池材料。工业上利用含镍废料(镍、铁、钙、镁合金为主)制取草酸镍()，再高温煅烧草酸镍制取。工艺流程图如下所示： 已知：ⅰ．草酸的钙、镁、镍盐以及、均难溶于水。 ⅱ．溶液中金属阳离子的氢氧化物开始沉淀和沉淀完全的pH(20℃)如下表： 金属离子 开始沉淀时( mol/L)的pH 7.7 7.5 2.2 12.3 9.6 完全时( mol/L)的pH 9.2 9.0 3.2 微溶 11.1 请回答下列问题： (1)中Ni的化合价为 ；操作a为 。 (2)①加入的作用是 。 ②加入碳酸钠溶液调pH至4.0~5.0，其目的为 。 (3)滤渣C中的主要物质是 。 (4)草酸镍()在热空气中干燥脱水后，再高温下煅烧，可制得，同时获得混合气体。受热分解的化学方程式为 。 (5)若镍废料中镍含量为50%，用该方法处理1 t镍废料得到0.56 t (假设不含杂质)，则产率为 (保留2位小数)。 (6)工业上还可用电解法制取。用NaOH溶液调溶液的pH至7.5，加入适量后利用惰性电极电解。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。 补齐与反应，生成的离子方程式 。 □□□□□________ 6．（23-24高二上·北京昌平·期末）钒是一种重要的有色金属，其及相关化合物被广泛用于航天工业、催化剂等领域。工业上可利用石煤矿(主要含及少量等物质)为原料生产，其中一种工艺流程如下： 资料： 部分难溶电解质的溶度积(均为数据，单位省略) 约为 约为 (1)酸浸过程中，为提高单位时间内钒的浸出率可采取的措施为 (写两条)。 (2)石煤矿中与在空气中焙烧转化为，写出该反应的化学方程式 。 (3)难溶于水，溶液作为浸出剂，使钒元素以形式浸出。 ①将酸浸反应中浸钒的离子方程式补充完整： 。。 ②请你从沉淀溶解平衡的角度，解释浸出剂的作用： 。 ③实验表明随硫酸浓度增大，相同时间内钒浸出率增大趋势变缓，从原理角度解释原因： 。 (4)调时，若溶液中铝元素恰好完全沉淀，则约为 (当溶液中离子浓度即可视为沉淀完全)。 (5)滤液中的主要微粒： 。 7．（22-23高二上·北京海淀·期末）红矾钠可用于制备制革产业中的铬鞣剂。对含铬污泥进行酸浸处理后，得到浸出液(主要含、、、、和)，经过如下主要流程，可制得红矾钠，实现铬资源的有效循环利用。 已知：i.溶液中存在以下平衡： ii.相关金属离子形成氢氧化物沉淀的pH范围如下： 金属离子 开始沉淀的pH 沉淀完全的pH 4.3 5.6 7.1 9.2 (1)Ⅰ中，溶液呈酸性，结合化学用语说明其原因： 。 (2)Ⅱ中，加入NaOH调节pH至 (填字母序号)。 a.4.3~5.6    b.4.3~7.1    c.5.6~7.1    d.7.1~9.2 (3)Ⅲ中，氧化沉淀的化学方程式为 。 (4)Ⅲ中，在投料比、反应时间均相同时，若温度过高，的产率反而降低，可能的原因是 。 (5)Ⅳ中，加入的作用是 (结合平衡移动原理解释)。 (6)为了测定获得红矾钠()的纯度，称取上述流程中的产品ag配成100mL溶液，取出25mL放于锥形瓶中，加入稀硫酸和足量的KI溶液，置于暗处充分反应至全部转化为后，滴入2~3滴淀粉溶液，最后用浓度为的标准溶液滴定，共消耗。(已知：。) ①滴定终点的现象为 。 ②所得(摩尔质量为)的纯度的表达式为 (用质量分数表示)。 8．（23-24高二上·北京西城·期末）工业上利用软锰矿和菱锰矿联合进行锅炉燃煤烟气脱硫，同时制备重要化工产品MnSO4，工艺流程如下： 资料：i．软锰矿的主要成分是 MnO2，含少量SiO2、Fe3O4、FeO。 ⅱ．锅炉燃煤过程中空气过量。 ⅲ．该工艺条件下，溶液中金属离子开始沉淀和完全沉淀的pH。 金属离子 Fe3+ Fe2+ Mn2+ 开始沉淀 1.5 6.3 7.6 完全沉淀 2.8 8.3 10.2 (1)吸收烟气前，软锰矿需研磨后填入吸收塔。研磨的目的是 。 (2)将SO2烟气通入吸收塔中，发生的主要反应的化学方程式是 。 (3)软锰矿浆脱硫过程中，控制流量，每隔3 h监测一次：测定软锰矿浆的pH；同时测定吸收塔入口和出口的SO2含量，计算SO2的吸收率，结果如图所示： ①吸收塔中矿浆pH逐渐下降的原因是 (用化学用语表示)。 ②当SO2吸收率低于95%时，无法实现SO2烟气的达标排放，此时需向吸收塔中加入一定量菱锰矿(主要成分MnCO3)。下列说法中，正确的是 (填字母)。 a．吸收塔中吸收率下降的可能原因是pH减小抑制了SO2的溶解 b．菱锰矿调节pH升至5.0以上后，吸收率又可以恢复至95%左右 c．加入菱锰矿能增加矿浆中Mn2+的浓度 (4)经检测发现滤液1中仍含有少量Fe2+，可加入MnO2进行“深度净化”，该过程中反应的离子方程式是 。 (5)产品含量测定方法如下： I．称取a g晶体，加足量硫酸溶解，将溶液定容于100 mL容量瓶中。 Ⅱ．取25.00 mL 溶液于锥形瓶中，加入少量催化剂和过量 (NH4)2S2O8溶液，加热、充分反应后，煮沸溶液使过量的(NH4)2S2O8分解。 Ⅲ．加入指示剂，用b mol/L (NH4)2Fe(SO4)2溶液滴定，滴定至终点时消耗c mL，重新变成Mn2+。 ①    补全步骤Ⅱ中反应的离子方程式： ，。 ②产品中MnSO4的质量分数为 (MnSO4的摩尔质量为151 g/mol)。 9．（23-24高二上·北京·期末）制备锂离子电池的正极材料的前体的一种流程如下： 资料：i．磷灰石的主要成分是 ii．可溶于水，微溶于水 ii． iv． (1)制备 ①用溶液、溶液分步浸取磷灰石生成HF、和，主要反应是和 。 ②增大酸浸反应速率的措施有 (只写1条)。 ③其他条件不变时，若仅用溶液酸浸，浸取的速率低于用、分步浸取法，原因是 。 (2)制备 将、、混合并调节溶液的pH制备。 ①酸性条件下，生成的离子方程式是 。 ②含磷各微粒的物质的量分数与pH的关系如图。 pH=1时，溶液中的，则 。再加入晶体、溶液使溶液中的，不考虑溶液体积的变化，通过计算说明此时能否产生沉淀 。 ③的纯度及颗粒大小会影响其性能，沉淀速率过快容易团聚。 ⅰ．研究表明，沉淀时可加入含的溶液，的作用是 。 ⅱ．其他条件不变时，工业上选择pH=2而不是更高的pH制备，可能的原因是 (答出2点)。 10．（23-24高二上·北京顺义·期末）以软锰矿（主要成分MnO2）和黄铁矿（主要成分FeS2）为原料联合提取S和制取的一种流程示意图如下。 已知：金属离子沉淀的pH Fe3+ Mn2+ Fe2+ 开始沉淀时 1.5 5.8 6.3 完全沉淀时 2.8 7.8 8.3 (1)步骤①混合研磨成细粉的主要目的是 (2)充分浸取时生成主要产物是S、MnSO4及，反应的化学方程式为 。 (3)步骤②所得酸性滤液含有Fe2+，检验Fe2+的实验操作为 。 (4)沉铁时先加入H2O2，后加入碳酸钠溶液，调节溶液pH≈5，说明试剂加入顺序及调节pH的原因 。 (5)步骤⑥需在90~100℃下进行，该反应的化学方程式为 。 (6)硫酸锰在不同温度下结晶可分别得到、和。硫酸锰在不同温度下的溶解度和该温度范围内析出晶体组成的关系如下图所示。 从沉铁后的滤液中获得较高纯度的操作是：控制温度在80~90℃之间蒸发结晶、 ，然后用80~90℃的蒸馏水洗涤产品2~3次、真空干燥。 (7)从两种矿石中各物质性质利用的角度，分析联合提取S和制取的优点 。 11．（23-24高二上·北京房山·期末）我国科学家用粗氢氧化高钴[主要含Co(OH)3]制备硫酸钴晶体(CoSO4•7H2O)，其工艺流程如下。 已知：i. 还原浸出液中的阳离子有：Co2+、H+、Fe2+和Ca2+等 ii.部分物质的溶度积常数如下(25℃) 物质 Ksp CaF2 4.0×10−11 Fe(OH)3 2.8×10−39 iii. CoSO4·7H2O溶解度随温度升高而明显增大 (1)氢氧化高钴溶于硫酸的化学方程式是 。 (2)还原浸出Co2+时，理论上氧化性离子和还原性离子物质的量之比为 。 (3)氧化沉铁后，浊液中铁离子浓度为 mol/L(此时25℃，溶液pH为4)。 (4)结合平衡移动原理解释“氟化沉钙”步骤加入过量NaF的原因 。 (5)萃取后，经反萃取得到硫酸钴溶液。将硫酸钴溶液经 操作，分离后得到硫酸钴晶体。 (6)用滴定法测定硫酸钴晶体中钴的含量，其原理和操作如下。 在溶液中，用铁氰化钾将Co(Ⅱ)氧化为Co(Ⅲ)，过量的铁氰化钾以Co(Ⅱ)标准液返滴定。反应的方程式为：Co2+ + [Fe(CN)6]3− = Co3+ + [Fe(CN)6]4−。 已知：铁氰化钾标准液浓度为c mol/L，Co(Ⅱ)标准液质量浓度为ρg/L。 取m g硫酸钴晶体，加水配成200 mL溶液，取20 mL待测液进行滴定，消耗V1 mL铁氰化钾标准液、V2 mL Co(Ⅱ)标准液。(Co的相对原子质量为59) 计算样品中钴含量ω= (以钴的质量分数ω计)。 12．（23-24高二上·北京昌平·期末）湿法炼锌净化钴渣中含有Zn、Co、Cu和Fe的单质及Zn(OH)2，可利用过硫酸钠(Na2S2O8)氧化水解法实现钴的富集，同时回收铜和锌元素，生产工艺流程如下： 已知：常温下，当起始浓度为0.01mol·L-1时有关金属离子开始沉淀和沉淀完全的pH见下表。(注：当离子浓度小于10-5mol·L-1时可视为沉淀完全。) 金属离子 Fe3+ Fe2+ Co2+ Co3+ Zn2+ 开始沉淀的pH 1.9 7.5 7.7 0.1 6.5 沉淀完全的pH 3.2 9.0 9.2 1.1 8.0 (1)净化钴渣需研细的目的是 。 (2)酸浸过程中产生Co2+的离子方程式是 。 (3)根据流程可知：Co2+的还原性 (填“>”或者“<”)Fe2+。 (4)关于除铁过程中加入H2O2的必要性，有同学认为Fe2+也可与碱生成沉淀，同样能达到除铁的目的，因此无须加入H2O2。该说法是否合理，请说明理由 。 (5)根据表格中信息，综合考虑流程各步骤目的，“除铁”应控制的pH范围是 。 (6)沉钴过程中发生的主要反应的离子方程式为 。 (7)滤液Ⅱ中主要存在的离子有 。 (8)若实际滤液Ⅰ中Co2+浓度为1mol·L−1，计算：只考虑使铁元素沉淀，最大pH是 。 ( 12 )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 $$ 题型突破01 工业流程 1．（22-23高二上·北京东城·期末）利用含锶(Sr)废渣制备晶体的流程如下。 已知：ⅰ.含锶废渣中Sr主要以和的形式存在 ⅱ.25℃，， (1)转化 ①转化前，含锶废渣需要粉碎研磨的目的是 。 ②已知溶液显弱碱性，结合化学用语解释其原因： 。 ③转化过程中，向溶液中加入氨水，提高溶液pH，目的是提高 (填粒子符号)的浓度，将转化为。 (2)溶出 溶出过程发生反应的离子方程式是 。 (3)纯化 溶出液中除了含有外，还含有和少量的、等杂质，其中与近似相等。纯化过程涉及操作如下。 已知：ⅲ.25℃，和沉淀时的pH(金属离子浓度均为) 氢氧化物 开始沉淀pH 完全沉淀pH 沉淀开始溶解pH 2.3 4.1 — 4.0 5.2 7.8 ⅳ.和在不同温度下的溶解度： 温度/℃ 溶解度/g 氢氧化物 20 40 60 80 90 1.77 3.95 8.42 20.2 44.5 0.173 0.141 0.121 0.094 0.086 ①为了除去溶出液中的和，应调节pH范围为_______＜pH＜_______。 ②向滤液1中加入NaOH调pH至14和升温至90℃均有利于析出的原因是 。 ③90℃时， (填“>”或“＜”)。 ④操作X是 。 【答案】(1) 增大反应物的接触面积，加快反应速率，提高原料的利用率 溶液中存在：i：+H2ONH3·H2O+H+，ii：H++，iii：，iii中产生的OH-的浓度大于i和ii中产生的H+的浓度 (2) (3) 5.2＜pH＜7.8 温度越高，氢氧化钙的溶解度越小，同时，pH越大，氢氧根离子浓度越大，越有利于氢氧根与钙离子结合 ＞ 蒸发浓缩，冷却结晶、过滤、洗涤、干燥   【分析】含锶废渣加入溶液，由于大于，故沉淀会转化为，转化渣的成分为，加入盐酸，会转化为，故溶出液中主要成分为，溶出液通过调节pH方式除去和，再利用升温和增大pH的方法除去钙离子，最后蒸发浓缩、冷却结晶、过滤、洗涤，得到晶体，据此分析。 【详解】（1）含锶废渣需要粉碎研磨的目的：增大反应物的接触面积，加快反应速率，提高原料的利用率；碳酸氢根的水解程度大于铵根离子的水解程度，使氢氧根离子浓度大于氢离子浓度，溶液显弱碱性；向溶液中加入氨水，使溶液的碱性增强，使碳酸氢根的电离平衡正向移动，，使碳酸根离子浓度增大，将转化为，答案为：增大反应物的接触面积，加快反应速率，提高原料的利用率；结合化学用语则可以表示为：溶液中存在：i： +H2O ⇌ NH3·H2O+H+，ii：⇌ H++ ，iii：+H2O⇌H2CO3+OH− ，iii中产生的OH-的浓度大于i和ii中产生的H+的浓度；； （2）转化渣主要成分是，与盐酸反应生成氯化锶、水和二氧化碳，故反应的离子方程式为： ；答案为：； （3）根据图中表格，要完全除去溶出液中的和，pH要大于5.2，同时不能使氢氧化铝溶解，pH小于7.8，应调节pH范围为5.2＜pH＜7.8；根据题中表格，温度越高，氢氧化钙的溶解度越小，同时，pH越大，氢氧根离子浓度越大，越有利于氢氧根与钙离子结合，故加入NaOH调pH至14和升温至90℃均有利于析出，和化学式组成形式一样，溶解度越小，越小，故90℃时＞；从溶液中得到晶体的步骤为蒸发浓缩，冷却结晶、过滤、洗涤、干燥；答案为：5.2＜pH＜7.8；温度越高，氢氧化钙的溶解度越小，同时，pH越大，氢氧根离子浓度越大，越有利于氢氧根与钙离子结合；＞；蒸发浓缩，冷却结晶、过滤、洗涤、干燥。 2．（22-23高二上·北京西城·期末）三氧化二砷(As2O3)是重要的化工原料，某以含砷废水制备三氧化二砷的流程如图。 资料： i.含砷废水的主要成分：HAsO2(亚砷酸)、H2SO4、Fe2(SO4)3、Bi2(SO4)3(硫酸铋)。 ii.相关难溶电解质的溶度积： 难溶电解质 Fe(OH)3 Bi(OH)3 Ksp 4.0×10-38 4.0×10-31 (1)纯化 ①当溶液中剩余离子的浓度小于1×10-5mol•L-1时，认为该离子已被完全除去。常温下，若纯化过程中控制溶液的pH=6， (填“能”或“不能”)将Fe3+和Bi3+完全除去。 ②充分反应后，分离出精制含砷废水的方法是 。 (2)还原浸出 ①补全还原浸出过程发生主要反应的化学方程式： 。 Cu(AsO2)2+SO2+_____=Cu3(SO3)2•2H2O+HAsO2+_____ ②其他条件相同时，还原浸出60min，不同温度下砷的浸出率如图。随着温度升高，砷的浸出率先增大后减小的原因是 。 ③还原渣经过充分氧化处理，可返回 工序，循环利用。 a.纯化     b.沉砷      c.还原 (3)测定产品纯度 取agAs2O3产品，加适量硫酸溶解，以甲基橙作指示剂，用bmol•L-1KBrO3溶液滴定，终点时生成H3AsO4和Br-，消耗cmLKBrO3溶液。As2O3产品中As2O3的质量分数是 。(As2O3的摩尔质量为198g•mol-1) 【答案】(1) 能 过滤 (2) 3Cu(AsO2)2+3SO2+6H2O=Cu3(SO3)2•2H2O+6HAsO2+H2SO4 升温增大反应速率，砷的浸出率先增大，随温度升高HAsO2的溶解度增大，砷的浸出率减小 b (3) 【分析】含砷废水的主要成分：HAsO2(亚砷酸)、H2SO4、Fe2(SO4)3、Bi2(SO4)3(硫酸铋)，加入氢氧化钠除去Fe2(SO4)3、Bi2(SO4)3，经过沉砷得到亚砷酸铜沉淀，经过还原浸出3Cu(AsO2)2+3SO2+6H2O=Cu3(SO3)2•2H2O+6HAsO2+H2SO4，可知Cu3(SO3)2•2H2O为还原渣，据此分析解题。 【详解】（1）①当溶液中剩余离子的浓度小于1×10-5mol•L-1时，认为该离子已被完全除去。常温下，若纯化过程中控制溶液的pH=6， c(H+)=1×10-6mol/L，c(OH-)=1×10-8mol/L，c(Fe3+)= Ksp(Fe(OH)3)÷c3(OH-) =4×10-14 mol/L，c(Bi3+)= Ksp(Bi(OH)3)÷c3(OH-) =4×10-7 mol/L ，两者浓度均小于1×10-5mol•L-1，故能将Fe3+和Bi3+完全除去； ②充分反应后，分离出精制含砷废水的方法是过滤，除去Fe(OH)3、Bi(OH)3固体； （2）①根据原子守恒，还原浸出过程发生主要反应的化学方程式 3Cu(AsO2)2+3SO2+6H2O=Cu3(SO3)2•2H2O+6HAsO2+H2SO4； ②其他条件相同时，还原浸出60min，随着温度升高，砷的浸出率先增大后减小的原因是，升温增大反应速率，砷的浸出率先增大，随温度升高HAsO2的溶解度增大，砷的浸出率减小； ③还原渣为Cu3(SO3)2•2H2O，经过氧化后为CuSO4，可返回沉砷工序，循环利用，故选b； （3）取agAs2O3产品，加适量硫酸溶解，以甲基橙作指示剂，用bmol•L-1KBrO3溶液滴定，终点时生成H3AsO4和Br-，消耗cmLKBrO3溶液。As的化合价由+3→+5，失去2e-，Br的化合价由+5→-1价得6e-，根据电荷守恒可知，As元素的物质的量为， As2O3产品中As2O3的质量分数是：。 3．（23-24高二上·北京通州·期末）利用金属矿渣(含有FeS2、SiO2及Cu2O)制备FeCO3的实验流程如下。已知煅烧过程中FeS2和Cu2O转化为Fe2O3和CuO。 资料：ⅰ.碳酸亚铁是白色固体，常温下 ii.常温下 (1)“酸浸”后过滤，滤渣1的主要成分为 。 (2)“还原”步骤中发生反应的离子方程式有Fe + Cu2+ = Fe2+ +Cu、Fe + 2H+ = Fe2+ + H2↑和 。 (3)甲同学根据复分解反应规律选择Na2CO3溶液为沉淀剂制备碳酸亚铁，并设计了如下实验。向装有2mL 1mol/L Na2CO3(pH=12)溶液的试管中加入2mL 0.8mol/L FeSO4溶液(pH=4.5)，发现产生白色沉淀，部分立即变为灰绿色沉淀，5min后出现明显的红褐色。 ①由上述现象推测该白色沉淀中含有 ，请结合化学用语解释原因 。 ②乙同学通过理论计算认为沉淀中还可能有FeCO3，他的理论依据为 。 ③乙同学设计实验证实沉淀中含有FeCO3.他的实验方案是：将白色沉淀过滤、洗涤后取样， (补全操作和现象)，证明沉淀中含有碳酸亚铁。 (4)丙同学尝试用NaHCO3、NH4HCO3制备FeCO3，实验过程及结果如下： 实验 试剂 现象 滴管 试管 0.8mol/LFeSO4溶液(pH=4.5) 1mol/LNaHCO3溶液(pH=8.6) 实验Ⅰ：产生白色沉淀及少量无色气泡，2min后出现明显的灰绿色。 0.8mol/LFeSO4溶液(pH=4.5) 1 mol/L NH4HCO3溶液 实验Ⅱ：产生白色沉淀及无色气泡，较长时间保持白色 ①1mol/LNaHCO3溶液的pH=8.6，结合化学用语解释原因 。 ②写出实验II中“产生白色沉淀及无色气泡”时，发生反应的离子方程式 。 ③分析使用NH4HCO3溶液作沉淀剂的优点有 。 【答案】(1)SiO2 (2)Fe+2Fe2+═3Fe2+ (3) Fe(OH)2 ，溶液呈碱性，OH﹣ 可与 Fe2+ 反应生成Fe(OH)2 约为0.5mol/L，c(Fe2+) 约为0.4mol/L，＝0.2＞Ksp，故存在FeCO3 向沉淀中加入稀盐酸，产生使澄清石灰水变浑浊的气体，证明沉淀中含有碳酸亚铁 (4) NaHCO3 溶液中存在、，显碱性是因为其水解程度大于电离程度 生成 CO2 保护 Fe2+，防止其被氧化；pH 低可以降低 Fe(OH)2 的比例 【分析】金属矿渣（含有FeS2、SiO2及Cu2O）在空气中煅烧生成氧化铁、氧化铜和二氧化硫，酸浸生成硫酸铁、硫酸铜，则滤渣1为SiO2，滤液中加入铁屑，铁和稀硫酸反应生成硫酸亚铁和氢气，铁与硫酸铜反应生成Cu和硫酸亚铁，铁和硫酸铁反应生成硫酸亚铁，则滤渣2为Cu和过量的Fe，滤液硫酸亚铁与沉淀剂反应生成碳酸亚铁。 【详解】（1）由分析可知，“酸浸”后过滤，滤渣1的主要成分为SiO2； （2）“还原”步骤中发生反应的离子方程式有Fe+Cu2+═Fe2++Cu，Fe+2H+═Fe2++H2↑和Fe+2Fe3+═3Fe2+； （3）①推测白色沉淀中含有Fe(OH)2；结合化学用语解释原因 : ，溶液呈碱性，OH﹣ 可与 Fe2+ 反应生成Fe(OH)2； ②乙同学认为沉淀中还可能有FeCO3，他的理论依据为溶液中，约为0.5mol/L，c(Fe2+) 约为0.4mol/L，＝0.2＞Ksp，故存在FeCO3； ③乙同学设计实验证实沉淀中含有FeCO3。他的实验方案是：将沉淀过滤、洗涤后取样，向沉淀中加入稀盐酸，产生使澄清石灰水变浑浊的气体，证明沉淀中含有碳酸亚铁； （4）①1mol/LNaHCO3溶液的pH＝8.6，原因是NaHCO3 溶液中存在、，显碱性是因为其水解程度大于电离程度； ②实验Ⅱ中“产生白色沉淀及无色气泡”时，发生反应的离子方程式为； ③使用NH4HCO3溶液作沉淀剂的优点有生成 CO2 保护 Fe2+，防止其被氧化；pH 低可以降低 Fe(OH)2 的比例。 4．（23-24高二上·北京·期末）TiCl4是由钛精矿(主要成分为TiO2)制备钛(Ti)的重要中间产物，制备纯TiCl4的流程示意图如下： 资料：TiCl4及所含杂质氯化物的性质 化合物 TiCl4 沸点/℃ 58 136 181(升华) 316 1412 熔点/℃ -69 -25 193 304 714 在TiCl4的溶解性 互溶 - 微溶 难溶 (1)氯化过程：与难以直接反应，加碳生成CO和可使反应得以进行。 已知：      ①沸腾炉中加碳氯化生成TiCl4(g)和CO(g)的热化学方程式 。 ②氯化过程中CO和CO2可以相互转化，根据如图判断：CO2生成CO反应的 0(填“>”“<”或“=”)。 ③氯化产物冷却至室温，经过滤得到粗TiCl4混合液，则滤渣中含有 。 (2)结构决定物质的性质，请从结构角度解释下列事实的原因。 已知TiCl4分子为正四面体结构。 ①TiCl4的沸点高于SiCl4 。 ②MgCl2熔点远高于AlCl3 。 (3)根据物质沸点不同可以进行分离提纯。 精制过程：粗TiCl4经两步蒸馏得纯TiCl4。示意图如下： 物质a是 ，T2应控制在 。 【答案】(1) TiO2(s)+2Cl2(g)+2C(s)=TiCl4(g)+2CO(g)ΔH=-45.56kJ•mol-1 ＞ MgCl2、AlCl3、FeCl3 (2) TiCl4和SiCl4均为结构相似的分子晶体，且TiCl4的相对分子质量比SiCl4的大，导致TiCl4晶体中的分子间作用力比SiCl4的大 MgCl2是离子晶体，而AlCl3为分子晶体 (3) SiCl4 136℃左右 【分析】由制备纯TiCl4的流程示意图，钛精矿与氯气、C发生氯化过程，反应为TiO2+2Cl2+2CTiCl4+2CO，结合表格中数据可知，蒸馏得到纯TiCl4，粗TiCl4经两步蒸馏得纯TiCl4，由图及表格数据可知，先分离出SiCl4，后分离出TiCl4，据此分析解题。 【详解】（1）①由I．TiO2(s)+2Cl2(g)=TiCl4(g)+O2(g)ΔH1=+175.4kJ•mol-1，Ⅱ．2C(s)+O2(g)=2CO(g)ΔH2=-220.9kJ•mol-1，结合盖斯定律可知，I+Ⅱ得到TiO2(s)+2Cl2(g)+2C(s)=TiCl4(g)+2CO(g)，ΔH=(+175.4kJ•mol-1)+(-220.96kJ•mol-1)=-45.56kJ•mol-1，即热化学方程式为TiO2(s)+2Cl2(g)+2C(s)=TiCl4(g)+2CO(g)ΔH=-45.56kJ•mol-1，故答案为：TiO2(s)+2Cl2(g)+2C(s)=TiCl4(g)+2CO(g)ΔH=-45.56kJ•mol-1； ②因温度越高，CO的物质的量越多而CO2的物质的量少，说明CO2生成CO的反应是吸热反应，所以ΔH＞0，故答案为：＞； ③由反应可知，氯化产物冷却至室温，经过滤得到粗TiCl4混合液，结合表格中氯化物的性质可知滤渣中含有MgCl2、FeCl3、AlCl3，故答案为：MgCl2、AlCl3、FeCl3； （2）①已知TiCl4和SiCl4均为正四面体形结构的分子晶体，由于TiCl4的相对分子质量比SiCl4的大，导致TiCl4晶体中的分子间作用力比SiCl4的大，故TiCl4的沸点高于SiCl4，故答案为：TiCl4和SiCl4均为结构相似的分子晶体，且TiCl4的相对分子质量比SiCl4的大，导致TiCl4晶体中的分子间作用力比SiCl4的大； ②由于MgCl2是离子晶体，而AlCl3为分子晶体，故MgCl2熔点远高于AlCl3，故答案为：MgCl2是离子晶体，而AlCl3为分子晶体； （3）粗TiCl4经两步蒸馏得纯TiCl4，由图及表格数据可知，先分离出SiCl4，后分离出TiCl4，则先控制温度T1为58℃左右时分离出物质a为SiCl4，控制温度T2为136℃左右时分离出纯TiCl4，故答案为：SiCl4；136℃左右。 5．（22-23高二上·北京大兴·期末）三氧化二镍()是一种重要的电子元件材料和蓄电池材料。工业上利用含镍废料(镍、铁、钙、镁合金为主)制取草酸镍()，再高温煅烧草酸镍制取。工艺流程图如下所示： 已知：ⅰ．草酸的钙、镁、镍盐以及、均难溶于水。 ⅱ．溶液中金属阳离子的氢氧化物开始沉淀和沉淀完全的pH(20℃)如下表： 金属离子 开始沉淀时( mol/L)的pH 7.7 7.5 2.2 12.3 9.6 完全时( mol/L)的pH 9.2 9.0 3.2 微溶 11.1 请回答下列问题： (1)中Ni的化合价为 ；操作a为 。 (2)①加入的作用是 。 ②加入碳酸钠溶液调pH至4.0~5.0，其目的为 。 (3)滤渣C中的主要物质是 。 (4)草酸镍()在热空气中干燥脱水后，再高温下煅烧，可制得，同时获得混合气体。受热分解的化学方程式为 。 (5)若镍废料中镍含量为50%，用该方法处理1 t镍废料得到0.56 t (假设不含杂质)，则产率为 (保留2位小数)。 (6)工业上还可用电解法制取。用NaOH溶液调溶液的pH至7.5，加入适量后利用惰性电极电解。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。 补齐与反应，生成的离子方程式 。 □□□□□________ 【答案】(1) +3 过滤 (2) 将二价铁转化为三价铁 将铁转化为沉淀而除去 (3)CaF2、MgF2 (4) (5)79.61% (6) 【分析】含镍废料加入硫酸酸溶，过滤除去滤渣，滤液A加入过氧化氢将二价铁转化为三价铁，加入碳酸钠调节pH将铁转化为沉淀，过滤滤液B加入氟化铵除去镁、钙，过滤得到滤液C，C加入草酸得到草酸镍沉淀，煅烧得到； 【详解】（1）中氧为-2价，则Ni的化合价为+3；操作a为分离固液的操作，为过滤； （2）①过氧化氢具有强氧化性，加入的作用是将二价铁转化为三价铁。 ②加入碳酸钠溶液调pH至4.0~5.0，其目的为将铁转化为沉淀而除去； （3）由分析可知，滤渣C中的主要物质是CaF2、MgF2； （4）受热分解生成和CO，反应为； （5）废料中镍含量为50%，用该方法处理1 t镍废料得到0.56 t (假设不含杂质)，根据镍元素元素守恒可知，产率为； （6）反应中氯元素化合价由+1变为-1，镍元素化合价由+2变为+3，根据电子守恒、质量守恒配平得：。 6．（23-24高二上·北京昌平·期末）钒是一种重要的有色金属，其及相关化合物被广泛用于航天工业、催化剂等领域。工业上可利用石煤矿(主要含及少量等物质)为原料生产，其中一种工艺流程如下： 资料： 部分难溶电解质的溶度积(均为数据，单位省略) 约为 约为 (1)酸浸过程中，为提高单位时间内钒的浸出率可采取的措施为 (写两条)。 (2)石煤矿中与在空气中焙烧转化为，写出该反应的化学方程式 。 (3)难溶于水，溶液作为浸出剂，使钒元素以形式浸出。 ①将酸浸反应中浸钒的离子方程式补充完整： 。。 ②请你从沉淀溶解平衡的角度，解释浸出剂的作用： 。 ③实验表明随硫酸浓度增大，相同时间内钒浸出率增大趋势变缓，从原理角度解释原因： 。 (4)调时，若溶液中铝元素恰好完全沉淀，则约为 (当溶液中离子浓度即可视为沉淀完全)。 (5)滤液中的主要微粒： 。 【答案】(1)升高温度、粉碎或研磨、增大酸的浓度 (2) (3) 加入硫酸使正向移动，减小，使正向移动 硫酸浓度过高，生成增多，会覆盖在表面，阻止进一步溶解 (4) (5) 【分析】石煤矿(主要含V2O3及少量Al2O3、Fe2O3等物质)与碳酸钙焙烧生成Ca(VO3)2、Ca(AlO2)2和Fe2O3，加入硫酸酸浸后得到硫酸钙、硫酸铁、硫酸铝和(VO2)2SO4，滤渣a为CaSO4，滤液a为硫酸铁、硫酸铝和(VO2)2SO4，加入氢氧化钠溶液调节pH沉淀铁离子、铝离子生成氢氧化铁、氢氧化铝，滤渣b为Fe(OH)3、Al(OH)3，滤液b含NaVO3、NaOH 、Na2SO4，氯化铵沉钒得到钒酸铵，焙烧得到V2O5。 【详解】（1）酸浸过程中，为提高单位时间内钒的浸出率可采取的措施为升高温度、粉碎或研磨、增大酸的浓度等； （2）石煤矿中V2O3与CaCO3在空气中焙烧转化为Ca(VO3)2，该反应的化学方程式为； （3）①将酸浸反应中浸钒时，矾酸钙转化为(VO2)2SO4，其反应的离子方程式为：； ②浸出时，加入H2SO4，其作用是：加入硫酸使正向移动，减小，使正向移动； ③实验表明随硫酸浓度增大，相同时间内钒浸出率增大趋势变缓，原因是硫酸浓度过高，生成 CaSO4 增多，会覆盖在 Ca(VO3)2 表面，阻止Ca(VO3)2 进一步溶解； （4）调pH时，若溶液中铝元素恰好完全沉淀，c3(OH-)=mol/L，则 mol/L； （5）滤液a为硫酸铁、硫酸铝和(VO2)2SO4，加入氢氧化钠溶液调节pH沉淀铁离子、铝离子生成氢氧化铁、氢氧化铝，滤渣b为Fe(OH)3、Al(OH)3，滤液b含NaVO3、NaOH、Na2SO4，则滤液b中的主要微粒。 7．（22-23高二上·北京海淀·期末）红矾钠可用于制备制革产业中的铬鞣剂。对含铬污泥进行酸浸处理后，得到浸出液(主要含、、、、和)，经过如下主要流程，可制得红矾钠，实现铬资源的有效循环利用。 已知：i.溶液中存在以下平衡： ii.相关金属离子形成氢氧化物沉淀的pH范围如下： 金属离子 开始沉淀的pH 沉淀完全的pH 4.3 5.6 7.1 9.2 (1)Ⅰ中，溶液呈酸性，结合化学用语说明其原因： 。 (2)Ⅱ中，加入NaOH调节pH至 (填字母序号)。 a.4.3~5.6    b.4.3~7.1    c.5.6~7.1    d.7.1~9.2 (3)Ⅲ中，氧化沉淀的化学方程式为 。 (4)Ⅲ中，在投料比、反应时间均相同时，若温度过高，的产率反而降低，可能的原因是 。 (5)Ⅳ中，加入的作用是 (结合平衡移动原理解释)。 (6)为了测定获得红矾钠()的纯度，称取上述流程中的产品ag配成100mL溶液，取出25mL放于锥形瓶中，加入稀硫酸和足量的KI溶液，置于暗处充分反应至全部转化为后，滴入2~3滴淀粉溶液，最后用浓度为的标准溶液滴定，共消耗。(已知：。) ①滴定终点的现象为 。 ②所得(摩尔质量为)的纯度的表达式为 (用质量分数表示)。 【答案】(1)在水溶液中既能发生电离：，又能发生水解：,且电离大于水解 (2)c (3)3H2O2+2Cr(OH)3+4NaOH=2Na2CrO4+8H2O (4)H2O2受热易分解，所以氧化Cr(OH)3的H2O2减少，故能导致Na2CrO4的产率反而降低 (5)加入使得溶液中H+增大，使得反平衡逆向移动，以提高Na2Cr2O7的产率 (6) 滴入最后一滴Na2S2O3标准溶液后，溶液由蓝色变为无色，且半分钟内不恢复蓝色 【详解】（1）由于在水溶液中既能发生电离：，又能发生水解：，且电离大于水解，故导致NaHSO3溶液呈酸性，故答案为：在水溶液中既能发生电离：，又能发生水解：，且电离大于水解； （2）Ⅱ中，加入NaOH调节pH的目的是将Cr3+完全沉淀，而使Ni2+不沉淀，故应该调节pH至5.6~7.1，故答案为：c； （3）Ⅲ中，氧化沉淀即生成Na2CrO4和H2O，根据氧化还原反应配平可得，该反应的化学方程式为3H2O2+2Cr(OH)3+4NaOH=2Na2CrO4+8H2O，故答案为：3H2O2+2Cr(OH)3+4NaOH=2Na2CrO4+8H2O； （4）Ⅲ中，在投料比、反应时间均相同时，若温度过高，H2O2受热易分解，所以氧化Cr(OH)3的H2O2减少，故能导致Na2CrO4的产率反而降低，故答案为：H2O2受热易分解，所以氧化Cr(OH)3的H2O2减少，故能导致Na2CrO4的产率反而降低； （5）Na2CrO4溶液中存在以下平衡：，加入使得溶液中H+增大，使得上述平衡逆向移动，以提高Na2Cr2O7的产率，故答案为：加入使得溶液中H+增大，使得反平衡逆向移动，以提高Na2Cr2O7的产率； （6）①本实验指示剂为淀粉溶液，I2遇到淀粉溶液显蓝色，故滴定终点的现象为滴入最后一滴Na2S2O3标准溶液后，溶液由蓝色变为无色，且半分钟内不恢复蓝色，故答案为：滴入最后一滴Na2S2O3标准溶液后，溶液由蓝色变为无色，且半分钟内不恢复蓝色； ②根据得失电子总数相等可知，Na2Cr2O7·2H2O~3I2~6Na2S2O3，故有n(Na2Cr2O7·2H2O)=n(Na2S2O3)=×c1mol/L×V1×10-3L=c1V1×10-3mol，所得(摩尔质量为)的纯度的表达式为=，故答案为：。 8．（23-24高二上·北京西城·期末）工业上利用软锰矿和菱锰矿联合进行锅炉燃煤烟气脱硫，同时制备重要化工产品MnSO4，工艺流程如下： 资料：i．软锰矿的主要成分是 MnO2，含少量SiO2、Fe3O4、FeO。 ⅱ．锅炉燃煤过程中空气过量。 ⅲ．该工艺条件下，溶液中金属离子开始沉淀和完全沉淀的pH。 金属离子 Fe3+ Fe2+ Mn2+ 开始沉淀 1.5 6.3 7.6 完全沉淀 2.8 8.3 10.2 (1)吸收烟气前，软锰矿需研磨后填入吸收塔。研磨的目的是 。 (2)将SO2烟气通入吸收塔中，发生的主要反应的化学方程式是 。 (3)软锰矿浆脱硫过程中，控制流量，每隔3 h监测一次：测定软锰矿浆的pH；同时测定吸收塔入口和出口的SO2含量，计算SO2的吸收率，结果如图所示： ①吸收塔中矿浆pH逐渐下降的原因是 (用化学用语表示)。 ②当SO2吸收率低于95%时，无法实现SO2烟气的达标排放，此时需向吸收塔中加入一定量菱锰矿(主要成分MnCO3)。下列说法中，正确的是 (填字母)。 a．吸收塔中吸收率下降的可能原因是pH减小抑制了SO2的溶解 b．菱锰矿调节pH升至5.0以上后，吸收率又可以恢复至95%左右 c．加入菱锰矿能增加矿浆中Mn2+的浓度 (4)经检测发现滤液1中仍含有少量Fe2+，可加入MnO2进行“深度净化”，该过程中反应的离子方程式是 。 (5)产品含量测定方法如下： I．称取a g晶体，加足量硫酸溶解，将溶液定容于100 mL容量瓶中。 Ⅱ．取25.00 mL 溶液于锥形瓶中，加入少量催化剂和过量 (NH4)2S2O8溶液，加热、充分反应后，煮沸溶液使过量的(NH4)2S2O8分解。 Ⅲ．加入指示剂，用b mol/L (NH4)2Fe(SO4)2溶液滴定，滴定至终点时消耗c mL，重新变成Mn2+。 ①    补全步骤Ⅱ中反应的离子方程式： ，。 ②产品中MnSO4的质量分数为 (MnSO4的摩尔质量为151 g/mol)。 【答案】(1)增大反应物的接触面积，提高反应速率 (2)MnO2 + SO2 =MnSO4 (3) 、2H2SO3 + O2 = 2H2SO4或2SO2 + O2 + 2H2O = 2H2SO4 abc (4) (5) 【分析】软锰矿浆中的二氧化锰将二氧化硫氧化为硫酸根，二氧化硅不能溶解，过滤后溶液中有硫酸锰和硫酸亚铁（二氧化硫也可以还原三价铁），深度净化将亚铁离子氧化为氢氧化铁过滤除去后即可得到较为纯净的硫酸锰纯度较高的溶液，经过结晶就可以得到硫酸锰晶体。 【详解】（1）研磨后，增加了软锰矿和二氧化硫的接触面积，而增加二氧化硫的吸收时的反应速率； （2）二氧化锰将二氧化硫氧化为硫酸根，Mn被还原为+2价：MnO2 + SO2 =MnSO4； （3）①二氧化硫溶于水生成亚硫酸再被空气中的氧气氧化为硫酸、2H2SO3 + O2 = 2H2SO4或2SO2 + O2 + 2H2O = 2H2SO4使得溶液中氢离子浓度增大，溶液pH下降； ②a．吸收塔中吸收率下降的可能原因是pH减小抑制了SO2的溶解，pH减小导致平衡逆向移动，而抑制了二氧化硫溶解，a正确； b．图中信息可以看出pH=5.0时吸收率恰好为95%，菱锰矿调节pH升至5.0以上后，吸收率又可以恢复至95%左右，b正确； c．加入菱锰矿能调节pH时和消耗酸离子的同时生成了Mn2+，增加矿浆中Mn2+的浓度，c正确； （4）据分析，二氧化锰将亚铁离子氧化为氢氧化铁沉淀自身被还原为锰离子：； （5）根据得失电子守恒有：，根据化学方程式及得失电子守恒有：，则样品中硫酸锰的质量分数为。 9．（23-24高二上·北京·期末）制备锂离子电池的正极材料的前体的一种流程如下： 资料：i．磷灰石的主要成分是 ii．可溶于水，微溶于水 ii． iv． (1)制备 ①用溶液、溶液分步浸取磷灰石生成HF、和，主要反应是和 。 ②增大酸浸反应速率的措施有 (只写1条)。 ③其他条件不变时，若仅用溶液酸浸，浸取的速率低于用、分步浸取法，原因是 。 (2)制备 将、、混合并调节溶液的pH制备。 ①酸性条件下，生成的离子方程式是 。 ②含磷各微粒的物质的量分数与pH的关系如图。 pH=1时，溶液中的，则 。再加入晶体、溶液使溶液中的，不考虑溶液体积的变化，通过计算说明此时能否产生沉淀 。 ③的纯度及颗粒大小会影响其性能，沉淀速率过快容易团聚。 ⅰ．研究表明，沉淀时可加入含的溶液，的作用是 。 ⅱ．其他条件不变时，工业上选择pH=2而不是更高的pH制备，可能的原因是 (答出2点)。 【答案】(1) 加热、将矿石粉碎、搅拌、适当提高酸的浓度等 生成的固体覆盖在磷灰石表面，减少了磷灰石与硫酸溶液的接触面积 (2) ，能产生沉淀 发生反应，使降低，减小的沉淀速率，避免团聚；随着被沉淀，上述平衡逆向移动，生成的继续被沉淀 pH更高时，产品中可能混有杂质；pH更高时，大，可能沉淀速率过快导致团聚等 【分析】由题给流程可知，磷灰石用磷酸溶液和硫酸溶液分步浸取、过滤制得粗磷酸，粗磷酸经纯化得到磷酸，向磷酸中加入硫酸亚铁溶液和过氧化氢溶液并调节溶液pH，充分反应、过滤得到磷酸铁。 【详解】（1）由题意可知，硫酸溶液浸取时发生的反应为磷酸浸取磷灰石得到的磷酸二氢钙与硫酸溶液反应生成二水硫酸钙沉淀和磷酸，反应的化学方程式为，故答案为：； ②加热、将矿石粉碎、搅拌、适当提高酸的浓度等措施能增大酸浸的反应速率，故答案为：加热、将矿石粉碎、搅拌、适当提高酸的浓度等； ③其他条件不变时，若仅用硫酸溶液浸取，硫酸溶液与磷灰石反应生成的二水硫酸钙沉淀附着在磷灰石表面，减少了磷灰石与硫酸溶液的接触面积，降低浸取的速率，故答案为：生成的固体覆盖在磷灰石表面，减少了磷灰石与硫酸溶液的接触面积； （2）①由题意可知，制备磷酸铁发生的反应为酸性条件下，磷酸溶液与硫酸亚铁、过氧化氢溶液反应生成磷酸铁沉淀、硫酸和水，反应的化学方程式为，故答案为：； ②由图可知，当溶液中磷酸氢根离子浓度和磷酸根离子浓度相等时，溶液pH为12.3，则磷酸的三级电离常数Ka3==c(H+)=10—12.3，所以溶液pH为1时，磷酸根离子的浓度为==10—18.6mol/L；当溶液中铁离子浓度为1mol/L时，磷酸铁的熵Qc==1mol/L×10—18.6mol/L＞，所以能产生磷酸铁沉淀，故答案为：，能产生沉淀； ③ⅰ．由题给信息可知，制备磷酸铁沉淀时加入含离子的溶液，离子能与溶液中的铁离子反应生成离子：，溶液中铁离子浓度减小，生成磷酸铁沉淀的反应速率减小，可有效防止团聚的发生，当溶液中铁离子转化为磷酸铁沉淀时，铁离子浓度减小，平衡向逆反应方向移动，生成的铁离子能继续与磷酸根离子反应生成磷酸铁沉淀，故答案为：发生反应，使降低，减小的沉淀速率，避免团聚；随着被沉淀，上述平衡逆向移动，生成的继续被沉淀； ⅱ．其他条件不变，制备磷酸铁沉淀时若pH大于2，铁离子水解程度增大会转化为氢氧化铁沉淀导致产品不纯，同时溶液中磷酸根离子浓度会增大，可能会因沉淀速率过快而导致团聚，所以工业上选择pH=2而不是更高的pH制备磷酸铁，故答案为：pH更高时，产品中可能混有杂质；pH更高时，大，可能沉淀速率过快导致团聚等。 10．（23-24高二上·北京顺义·期末）以软锰矿（主要成分MnO2）和黄铁矿（主要成分FeS2）为原料联合提取S和制取的一种流程示意图如下。 已知：金属离子沉淀的pH Fe3+ Mn2+ Fe2+ 开始沉淀时 1.5 5.8 6.3 完全沉淀时 2.8 7.8 8.3 (1)步骤①混合研磨成细粉的主要目的是 (2)充分浸取时生成主要产物是S、MnSO4及，反应的化学方程式为 。 (3)步骤②所得酸性滤液含有Fe2+，检验Fe2+的实验操作为 。 (4)沉铁时先加入H2O2，后加入碳酸钠溶液，调节溶液pH≈5，说明试剂加入顺序及调节pH的原因 。 (5)步骤⑥需在90~100℃下进行，该反应的化学方程式为 。 (6)硫酸锰在不同温度下结晶可分别得到、和。硫酸锰在不同温度下的溶解度和该温度范围内析出晶体组成的关系如下图所示。 从沉铁后的滤液中获得较高纯度的操作是：控制温度在80~90℃之间蒸发结晶、 ，然后用80~90℃的蒸馏水洗涤产品2~3次、真空干燥。 (7)从两种矿石中各物质性质利用的角度，分析联合提取S和制取的优点 。 【答案】(1)增大表面积，提高硫酸浸取时的浸取率 (2) (3)取少许滤液于试管中，加入几滴铁氰化钾溶液，若生成蓝色沉淀，说明滤液中含有Fe2+ (4)沉铁时先加入H2O2，将Fe2+氧化为Fe3+，后加入碳酸钠溶液，调节溶液pH≈5，将铁全部转化为Fe(OH)3除去，同时不影响Mn2+ (5) (6)趁热过滤 (7)减少耗能，减少了污染性气体二氧化硫的排放 【分析】已知：金属离子沉淀的pH 软锰矿和黄锰矿混合研磨后加入20%的硫酸溶液，反应生成硫酸锰、硫酸铁和硫单质，过滤后，向滤液中加入碱沉铁，将铁转化为氢氧化铁除去，过滤经蒸发结晶缩、趁热过滤得到，向滤渣中加入硫化铵溶液，得到(NH4)2Sx+1固体，加热后分解得到S。 【详解】（1）步骤①混合研磨成细粉，可以增大反应物的接触面积，提高硫酸浸取时的浸取率。 答案为：增大表面积，提高硫酸浸取时的浸取率。 （2）结合上述分析，充分浸取时反应的化学方程式为： 答案为：。 （3）步骤②所得酸性滤液含有Fe2+，检验Fe2+的实验操作为取少许滤液于试管中，加入几滴铁氰化钾溶液，若生成蓝色沉淀，说明滤液中含有Fe2+。 答案为：取少许滤液于试管中，加入几滴铁氰化钾溶液，若生成蓝色沉淀，说明滤液中含有Fe2+。 （4）沉铁时先加入H2O2，将Fe2+氧化为Fe3+，后加入碳酸钠溶液，调节溶液pH≈5，将铁全部转化为Fe(OH)3除去，同时不影响Mn2+。 答案为：沉铁时先加入H2O2，将Fe2+氧化为Fe3+，后加入碳酸钠溶液，调节溶液pH≈5，将铁全部转化为Fe(OH)3除去，同时不影响Mn2+。 （5）步骤⑥需在90~100℃下进行，该反应的化学方程式： 答案为：。 （6）从沉铁后的滤液中获得较高纯度的操作是：控制温度在80~90℃之间蒸发结晶、趁热过滤，然后用80~90℃的蒸馏水洗涤产品2~3次、真空干燥。 答案为：趁热过滤。 （7）软锰矿与黄铁矿联合提取S和制取的优点是该反应在常温下就能进行，减少黄铁矿煅烧时的耗能，减少了污染性气体二氧化硫的排放 答案为：减少耗能，减少了污染性气体二氧化硫的排放。 11．（23-24高二上·北京房山·期末）我国科学家用粗氢氧化高钴[主要含Co(OH)3]制备硫酸钴晶体(CoSO4•7H2O)，其工艺流程如下。 已知：i. 还原浸出液中的阳离子有：Co2+、H+、Fe2+和Ca2+等 ii.部分物质的溶度积常数如下(25℃) 物质 Ksp CaF2 4.0×10−11 Fe(OH)3 2.8×10−39 iii. CoSO4·7H2O溶解度随温度升高而明显增大 (1)氢氧化高钴溶于硫酸的化学方程式是 。 (2)还原浸出Co2+时，理论上氧化性离子和还原性离子物质的量之比为 。 (3)氧化沉铁后，浊液中铁离子浓度为 mol/L(此时25℃，溶液pH为4)。 (4)结合平衡移动原理解释“氟化沉钙”步骤加入过量NaF的原因 。 (5)萃取后，经反萃取得到硫酸钴溶液。将硫酸钴溶液经 操作，分离后得到硫酸钴晶体。 (6)用滴定法测定硫酸钴晶体中钴的含量，其原理和操作如下。 在溶液中，用铁氰化钾将Co(Ⅱ)氧化为Co(Ⅲ)，过量的铁氰化钾以Co(Ⅱ)标准液返滴定。反应的方程式为：Co2+ + [Fe(CN)6]3− = Co3+ + [Fe(CN)6]4−。 已知：铁氰化钾标准液浓度为c mol/L，Co(Ⅱ)标准液质量浓度为ρg/L。 取m g硫酸钴晶体，加水配成200 mL溶液，取20 mL待测液进行滴定，消耗V1 mL铁氰化钾标准液、V2 mL Co(Ⅱ)标准液。(Co的相对原子质量为59) 计算样品中钴含量ω= (以钴的质量分数ω计)。 【答案】(1)2Co(OH)3 + 3H2SO4 = Co2 (SO4)3 + 6H2O (2)2：1 (3)2.8×10−9 (4)Ca2+(aq) + 2F−(aq) CaF2(s)，增大F−浓度，平衡正向移动，有利于氟化沉钙 (5)加热浓缩、冷却结晶、过滤 (6) 【分析】粗氢氧化高钴加入稀硫酸溶解，然后加入过量Na2SO3进行还原浸出，还原浸出液中的阳离子有：Co2+、H+、Fe2+和Ca2+等；加入过量NaClO3氧化沉铁，此时Fe2+被氧化为Fe3+并转化为Fe(OH)3沉淀；加入过量NaF氟化沉钙，此时Ca2+转化为CaF2沉淀；对滤液进行萃取、反萃取后得到硫酸钴溶液；将所得溶液蒸发浓缩、冷却结晶、过滤、洗涤、干燥，便可得到硫酸钴晶体。 【详解】（1）氢氧化高钴溶于硫酸，生成Co2(SO4)3等，化学方程式是2Co(OH)3+3H2SO4=Co2(SO4)3+6H2O。答案为：2Co(OH)3+3H2SO4=Co2(SO4)3+6H2O； （2）用过量Na2SO3还原浸出Co2+时，发生反应+2Co3++H2O=+2Co2++2H+，则理论上氧化剂和还原剂物质的量之比为2:1。答案为：2:1； （3）25℃时，pH=4，c(OH-)=1×10-10mol/L，浊液中c(Fe3+)==2.8×10-9mol/L。答案为：2.8×10-9； （4）用F-沉淀Ca2+是一个平衡体系，增大一种反应物浓度，有利于提高另一种反应物的转化率，则加入过量NaF的原因：加入NaF后，发生反应Ca2+(aq)+2F-(aq)CaF2(s)，增大c(F-)，有利于平衡正向移动，从而使Ca2+沉淀更充分。答案为：加入NaF后，发生反应Ca2+(aq)+2F-(aq)CaF2(s)，增大c(F-)，有利于平衡正向移动，从而使Ca2+沉淀更充分； （5）从硫酸钴溶液中提取硫酸钴晶体时，由于硫酸钴的溶解度随温度升高而明显增大，所以将硫酸钴溶液经加热浓缩、冷却结晶、过滤，得到硫酸钴晶体。答案为：加热浓缩、冷却结晶、过滤； （6）设所配200mL溶液中Co2+浓度为x，则依据得失电子守恒，可建立如下等量关系式：0.02x=cV1×10-3-，x=0.05(cV1-)mol/L，则样品中钴含量ω==。答案为：。 12．（23-24高二上·北京昌平·期末）湿法炼锌净化钴渣中含有Zn、Co、Cu和Fe的单质及Zn(OH)2，可利用过硫酸钠(Na2S2O8)氧化水解法实现钴的富集，同时回收铜和锌元素，生产工艺流程如下： 已知：常温下，当起始浓度为0.01mol·L-1时有关金属离子开始沉淀和沉淀完全的pH见下表。(注：当离子浓度小于10-5mol·L-1时可视为沉淀完全。) 金属离子 Fe3+ Fe2+ Co2+ Co3+ Zn2+ 开始沉淀的pH 1.9 7.5 7.7 0.1 6.5 沉淀完全的pH 3.2 9.0 9.2 1.1 8.0 (1)净化钴渣需研细的目的是 。 (2)酸浸过程中产生Co2+的离子方程式是 。 (3)根据流程可知：Co2+的还原性 (填“>”或者“<”)Fe2+。 (4)关于除铁过程中加入H2O2的必要性，有同学认为Fe2+也可与碱生成沉淀，同样能达到除铁的目的，因此无须加入H2O2。该说法是否合理，请说明理由 。 (5)根据表格中信息，综合考虑流程各步骤目的，“除铁”应控制的pH范围是 。 (6)沉钴过程中发生的主要反应的离子方程式为 。 (7)滤液Ⅱ中主要存在的离子有 。 (8)若实际滤液Ⅰ中Co2+浓度为1mol·L−1，计算：只考虑使铁元素沉淀，最大pH是 。 【答案】(1)增大钴渣与酸的接触面积，加快与酸反应的速率 (2)Co+2H+=Co2++H2↑ (3)< (4)不合理  因为Fe2+在pH=9.0时沉淀完全，此pH下，Co2+也会沉淀，使铁元素与钴元素无法分步分离，影响钴的富集 (5)3.2≤pH＜6.5 (6)2Co2++S2O+6H2O=2Co(OH)3↓+6H++2SO (7)Na+、SO、S2O、Zn2+、H+ (8)6.7 【分析】由题给流程可知，向净化钴渣中加入稀硫酸酸浸时，锌、钴、铁和氢氧化锌溶于稀硫酸得到可溶性硫酸盐，铜不能与稀硫酸反应，过滤得到含有铜的滤渣和浸出液；向浸出液中加入过氧化氢溶液，将溶液中的亚铁离子氧化为铁离子，向氧化后的溶液中加入氢氧化钠溶液调节溶液pH，将铁离子转化为氢氧化铁沉淀，过滤得到含有氢氧化铁的滤渣和滤液；向滤液中加入过二硫酸钠溶液，将溶液中的亚钴离子氧化为钴离子，向氧化后的溶液中加入氢氧化钠溶液调节溶液pH，将钴离子转化为氢氧化钴沉淀，过滤得到滤液和氢氧化钴滤渣；滤渣经洗涤得到氢氧化钴成品。 【详解】（1）研细净化钴渣可以增大固体表面积，有利于增大净化钴渣与稀硫酸的接触面积，加快酸浸速率，使酸浸更充分，故答案为：增大与酸的接触面积，加快酸浸速率，使酸浸更充分； （2）酸浸过程中Co与酸反应，产生Co2+和氢气，的离子方程式是Co+2H+=Co2++H2↑； （3）由分析可知，加入过氧化氢溶液的目的是将溶液中的亚铁离子氧化为铁离子，亚铁离子被氧化为铁离子时，亚钴离子未被氧化，由氧化还原反应规律可知，亚铁离子的还原性强于亚钴离子，故答案为：<； （4）不合理，因为Fe2+在pH=9.0时沉淀完全，此pH下，Co2+也会沉淀，使铁元素与钴元素无法分步分离，影响钴的富集；答案为：不合理  因为Fe2+在pH=9.0时沉淀完全，此pH下，Co2+也会沉淀，使铁元素与钴元素无法分步分离，影响钴的富集； （5）“沉铁”时，为了使铁离子完全沉淀，锌离子不沉淀，根据表中数据可知，控制溶液pH的范围：，故答案为：3.2≤pH＜6.5。 （6）加入过硫酸钠、氢氧化钠溶液沉钴，将氧化成的同时生成CO(OH)3沉淀，则发生反应的离子方程式为2Co2++S2O+6H2O=2Co(OH)3↓+6H++2SO。 （7）滤液Ⅰ含有、、等，再加入过硫酸钠、氢氧化钠溶液沉钴，溶液中存在的离子为Na+、SO、S2O、Zn2+、H+等； （8）由表格数据可知，亚钴离子完全沉淀时溶液pH为9.2，则氢氧化亚钴的溶度积为1×10-5×(1×10-4.8)2=1×10-14.6；亚钴离子浓度为1mol/L的溶液中氢氧根离子浓度为=1×10-7.3mol/L，溶液pH为6.7，故答案为：6.7。 ( 23 )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 $$