2025届高三化学二轮复习 主观题突破练(一) 化学工艺流程大题

主观题突破练(一) 化学工艺流程大题 (分值:第7~14题每题15分,共120分　建议用时:第7~14题每题12分钟) 【热点题型】 1.原料预处理及反应条件的控制 碳酸锂(相对分子质量为74)被广泛应用于化工、冶金、陶瓷、医药、制冷、焊接、锂合金等行业。制备流程如下: 已知:碳酸锂的溶解度见下表。 温度/℃ 0 10 20 30 40 50 60 80 100 溶解 度/g 1.54 1.43 1.33 1.25 1.17 1.08 1.01 0.85 0.72 (1)硫酸化焙烧工业反应温度控制在250~300 ℃,主要原因是　　　　　　　　　　　　。  同时,硫酸用量为理论耗酸量的115%左右,如果硫酸加入过多,则　　　　(填字母)。  A.增加耗酸量 B.增加后续杂质的处理量 C.增加后续中和酸的负担 (2)“水浸”时,在搅拌下加入石灰石粉末的主要作用是　　　　　。  (3)“沉锂”需要在95 ℃以上进行,主要原因是　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。  过滤碳酸锂所得母液中主要含有Na2SO4,还可能含有　　　　　　。   2.信息型方程式的书写 (2024·吉、黑适应性测试,节选)SrCO3是一种重要的含锶化合物,广泛应用于许多领域。以天青石(主要成分为SrSO4)为原料制备SrCO3的一种工艺方法如下: 天青石主要元素质量分数如下: 元素 Sr Ba Ca Al Si 质量分数/% 36.4 2.0 4.0 0.5 5.0 Ksp(SrSO4)=3.4×10-7,Ksp(BaSO4)=1.0×10-10。 回答下列问题: (1)“水浸”时需加热,SrS与热水作用后的溶液呈碱性的主要原因为 　　　　　　　　　　(用化学方程式表示)。  (2)“沉锶”过程中,可溶性Sr(OH)2发生反应的离子方程式为　　　　　　　　　　。  3.流程中的分离、提纯操作与答题规范 氯化亚铜(CuCl)广泛应用于化工、印染、电镀等行业。CuCl难溶于醇和水,在潮湿空气中易水解、氧化,且在氯离子浓度较大的体系中存在CuCl+Cl-[CuCl2]-。工业上用低品位铜矿(主要含CuS、Cu2S、FeO等)制备CuCl的一种工艺流程如下: 回答下面问题: (1)写出反应Ⅱ的离子方程式: 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。  (2)在进行反应Ⅱ时,通入的SO2一般都要适当过量,目的是　　　　　　　　　　。  (3)水洗时,检验是否洗涤干净的方法是 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。  (4)滤饼进行醇洗的目的是 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。  4.流程中物质成分的确定 轻质碳酸钙(CaCO3)是一种重要的化工产品,被广泛应用于油漆、塑料、橡胶和造纸等工业。一种以低品位石灰石(含CaCO3、MnCO3、Fe2O3及Al2O3)为原料生产高纯度轻质碳酸钙的循环工艺流程如图所示: 回答下列问题: (1)气体A为　　　　,滤渣的主要成分是　　　　　　　　　　。   (2)“沉钙”过程中发生反应的化学方程式为 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。  (3)“系列操作”包含　　　　　　　　　　。  (4)氧化镁可以在尾液处理中循环使用,　　　　和 　　　　　　　　　　可循环使用于石灰石制备轻质碳酸钙的过程中。   5.流程中Ksp等相关计算 工业上以氟磷灰石[Ca5F(PO4)3,含SiO2等杂质]为原料生产磷酸和石膏。工艺流程如下: 部分盐的溶度积常数见下表: BaSiF6 Na2SiF6 CaSO4 BaSO4 Ksp 1.0×10-6 4.0×10-6 9.0×10-4 1.0×10-10 精制Ⅰ中,按物质的量之比n(Na2CO3)∶n(Si)=1∶1加入Na2CO3脱氟,充分反应后,c(Na+)=　　　　mol·L-1;再分批加入一定量的BaCO3,首先转化为沉淀的离子是　　　　。  6.相关图像分析 (1)Fe3+的萃取率与溶液的pH和接触时间之间的关系如图,据此分析,萃取的最佳条件为 　　　　　　　　　　。  (2)稀土钕铁硼永磁材料广泛应用于新能源汽车、节能环保家电、国防军事等工业领域。工业上以钕铁硼废料[含钕(Nd,质量分数为28.8%)、Fe、B]为主要原料回收高纯度钕的工艺流程如下: 已知:Nd的稳定价态为+3价;Nd的活动性较强,与稀硫酸反应产生H2;硼难溶于稀硫酸。钕离子可与过量H2C2O4反应生成可溶性配合物。 “沉淀”过程得到Nd2(C2O4)3·10H2O晶体。此过程中,草酸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,对沉钕率变化趋势进行解释: 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。  【综合训练】 7.(原创)锰酸锂(LiMn2O4)是新一代锂离子电池正极的理想材料,具有价格低、电位高、环境友好、安全性能高等优点。工业上一种以菱锰矿(主要成分为MnCO3,还含有少量CaCO3以及Si、Fe、Mg、Al、Ni、Co等的氧化物)制备LiMn2O4的工艺流程如下: 已知室温下,部分物质的溶度积常数如表所示: 物质 Co(OH)2 Fe(OH)3 Fe(OH)2 Al(OH)3 Ni(OH)2 MnS NiS CoS Ksp 2.0× 10-15 10-37.4 10-15 10-32.2 10-16 10-13 10-21 4.0× 10-21 回答下列问题: (1)基态Mn原子核外未成对电子数为　　　　。  (2)酸溶前,需将菱锰矿石粉碎过筛,目的是　　　　　　　　　　　　　　　　　;  写出“氧化”步骤主要反应的离子方程式: 　　　　　　　　　　　　　　　　　。  (3)室温下,反应MnS+Ni2+NiS+Mn2+  (填“能”或“不能”)进行完全(化学平衡常数>105认为完全反应),“调pH”为5,溶液中铝离子的浓度最大值为　　　　mol·L-1。  (4)“沉锰”得到的是碳酸锰,反应的离子方程式为　　　　　　　　　　　　　;  若在实验室中进行灼烧操作,需要的仪器有酒精灯、三脚架以及　　　　(填主要仪器名称)。  (5) MnS晶胞结构如图所示,其中Mn周围等距离且最近的S为　　　　个,若测得该晶胞密度为ρ g·cm-3,则晶胞中阴、阳离子最近距离为　 　　　　pm(NA表示阿伏加德罗常数的值,Mn的相对原子质量为55,列出计算式即可)。 8.(2024·黑龙江模拟)以银精矿(主要成分为Ag2S、FeS2、ZnS)为原料采用预氧化湿法提银的工艺流程如下: 已知:酸性环境下,Cl有较强的氧化性,被还原为Cl-。 (1)为提高“分离转化”速率,可采取的措施是 　　　　　　　　　　　　　(任写一条);  Ag2S转化为AgCl和S的化学方程式为 　　　　　　　　　　　　　　　　　。  (2)已知:Ksp(Ag2S)=1.6×10-49,Ksp(AgCl)=2.0×10-10,若不加KClO3,直接加氯化物,依据反应Ag2S+2Cl-2AgCl+S2-,Ag2S能否较完全转化?并说明理由: 　　　　　　　　　　　　　。  (3)滤液1中的金属阳离子有　　　　。在整个工艺中可循环利用的物质是　　　　。  (4)“浸银”时,发生反应的离子方程式为 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。  (5)“分离转化”时,除上述方法外也可以使用过量FeCl3、HCl和CaCl2的混合液作为浸出剂,将Ag2S中的银以[AgCl2]-形式浸出,建立化学平衡状态。请解释浸出剂中Cl-、H+的作用: 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。  (6)还原过程中所用的N2H4分子可能有两种不同的构象——顺式和反式,沿N—N轴方向的投影如图所示,其中(a)为反式,(b)为顺式。测得N2H4分子极性很大,说明它具有　　　　(填“反式”或“顺式”) 构象。  9.(2024·广东模拟)钒是重要的战略资源,以硫酸工业产生的废钒催化剂为原料(含V2O5、VOSO4、K2SO4、SiO2以及少量的Fe2O3等),综合回收利用钒、硅、钾,达到变废为宝、保护环境的目的,回收工艺流程如下: 已知:钒的氧化物在酸性条件下以V、VO2+的形式存在,pH增大时VO2+可转化为VO(OH)2沉淀。 (1)“水浸”前,通常需要将催化剂粉碎,其目的是　　　　　　　　　　　　　　　　　。  (2)“滤渣2”转化为Na2SiO3的化学方程式是　　　　　　　　　　　　　　　　　。  (3)“还原酸浸”时: ①硫酸的用量会影响钒的浸出率,pH需保持在1.2以下的原因是 　　　　　　　　　　　　　。  ②过程中有V2O5被还原成VO2+,相应反应的离子方程式为 　　　　　　　　　　　　　。  ③若以磷酸为介质处理废催化剂,可以提高钒的浸出率。一种钒磷配合物的结构如图所示,形成配位键时V提供　(填“孤电子对”或“空轨道”)。  (4)“萃取”时选择有机萃取剂,原理是H2R(水层)+VO2+2H++VOR(有机层),“反萃取”应选择在　　　　(填“酸性”“碱性”或“中性”)环境中进行。  (5)加氨水生成VO(OH)2沉淀,若经焙烧得到1 mol V2O5产品,则消耗空气中O2的物质的量为　　　　mol。  (6)近年来,研究人员发现含钒的锑化物在超导方面表现出潜在的应用前景。某含钒的锑化物晶胞如图1所示,晶体中由V和Sb构成的二维平面如图2所示。 该含钒的锑化物化学式为　　　　　,钒原子周围紧邻的锑原子数为　　　　　。  10.(2024·河南模拟)硫化铋(Bi2S3)广泛应用于太阳能电池、光电二极管及红外光谱学等方面。以铋矿渣(含Bi2O3、Fe2O3、CuO、Ag2O、Al2O3等)为原料制备Bi2S3的一种工艺流程如下: 已知:①BiOCl不溶于稀硫酸; ②该工艺条件下,部分金属离子形成氢氧化物沉淀的pH如表所示: 离子 Fe3+ Al3+ Cu2+ 开始沉淀时的pH 1.5 3.6 4.5 沉淀完全时的pH 3.2 4.7 6.7 请回答下列问题: (1)提高“酸浸”反应速率的措施是 　　　　　　　　　　　　　　　　　(任答1条);  “酸浸”中,形成“滤渣”的主要反应的离子方程式是　　　　　。  (2)“滤液a”中主要的金属阳离子有Fe3+、Cu2+和　　　　　。  (3)“沉铋”后所得BiOCl固体中含Fe(OH)3杂质,设计实验去除BiOCl固体中含有的Fe(OH)3杂质:　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。  (4)“酸溶”时需加入过量的盐酸的目的是　　　　 　　　　　　　　　、 　　　　　　　　　　　　　　　　　。  (5)化合物X的VSEPR模型是　　　　　　　　　　　　　　　　　。  (6)已知,则“硫化”的离子方程式为 　　　　　　　　　　。  11.(2024·河北模拟)铬酸铅(PbCrO4)又称铬黄,是一种重要的黄色颜料,常用作橡胶、水彩、色纸的着色剂。以含铅废渣(主要成分是PbSO4和ZnO,还含Fe3O4、SiO2等)为原料制备铬酸铅的流程如下: 已知:①PbSO4不溶于硝酸; ②常温下,几种难溶电解质的溶度积如下: 电解质 PbCO3 PbSO4 PbCrO4 Pb(OH)2 Fe(OH)3 Ksp 8×10-14 1.6×10-8 2.8×10-13 1.0×10-16 1.0×10-38 回答下列问题: (1)铅位于元素周期表第　　　　周期第　　　　族,基态铅原子最高能级上电子云轮廓图为　　　　形。  (2)“碱浸”中PbSO4转化反应的离子方程式为 　　　　　　　　　　　　　　　　　。  (3)已知:“酸浸”中6.3 g HNO3作氧化剂时转移0.3 mol 电子。气体R在空气中的颜色变化为 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。  (4)“酸浸”中铅元素浸出率与温度、硝酸浓度的关系如图所示。“酸浸”最佳条件为　　　　　　　　　。  (5)常温下,若测得“酸浸”后得到的溶液中c(Pb2+)=0.01 mol·L-1,则“除铁”时应控制pH范围为　　　　　[c(Fe3+)≤1×10-5 mol·L-1 表明Fe3+已完全沉淀]。 (6)“沉铬”中生成PbCrO4反应的离子方程式为 　　　　　　　　　　　　　　　　　。  12.(2024·福建模拟)BaTiO3被誉为电子陶瓷工业的支柱。工业中以毒重石(主要成分为BaCO3,含少量Fe3O4、CaCO3和SiO2)为原料制备BaTiO3的流程如下: 已知:25 ℃时,Ka1(H2C2O4)=5.0×10-2,Ka2(H2C2O4)=5.4×10-5,Kb(NH3·H2O)=1.75×10-5;Ksp(BaF2)=1.8×10-7,Ksp(CaF2)=2.7×10-11。 回答下列问题: (1)基态Fe原子核外电子的空间运动状态有　　　　种。  (2)浸渣的主要成分为　　　　　、　　　　　(填化学式),“浸出”步骤中BaCO3与NH4Cl溶液反应的原理为　　　　　 　　　　　　　　　(用离子方程式表示)。  (3)“除钙”步骤完成后溶液中c(Ba2+)=0.2 mol·L-1,则c(Ca2+)=　　　　mol·L-1。  (4)(NH4)2C2O4溶液显　　　　(填“酸”“碱”或“中”)性;“沉钛”步骤所得沉淀为BaTiO(C2O4)2,该步骤生成的能循环利用的物质是　　　　　　(填化学式)。  (5)“热解”步骤的化学方程式为 　　　　　　　　　　　　　　　　　。  (6)BaTiO3在室温下为立方晶胞,其结构如图所示,已知Ba与O的最小间距大于Ti与O的最小间距。 ①晶胞中A点微粒的坐标为(0,0,0),则B点微粒的坐标为　　　　。  ②Ti在晶胞中的位置为　　　　;晶胞中1个Ba周围与其最近的O的个数为　　　　。  13.(2024·山西模拟)高纯镍常用于制造芯片、锂电池正极材料。以含镍废料(主要成分是NiO,含有Fe2O3、FeO、Al2O3、CaO、SiO2等)为原料制造高纯度镍的流程如下: 已知: ①几种金属离子沉淀的pH如表所示: 金属氢 氧化物 Fe(OH)3 Fe(OH)2 Al(OH)3 Ni(OH)2 开始沉 淀的pH 2.7 7.6 4.0 6.7 完全沉 淀的pH 3.7 9.6 5.2 7.7 ②氧化性:Ni3+>ClO-。 回答下列问题: (1)“氧化”的目的是　　　　　　　　　, “调pH”范围为　　　　　　　。  (2)“还原”时发生反应的离子方程式为 　　　　　　　　　　　　　　　　　。  (3)电解法提纯镍采用如图所示装置。X极选择　　　　　(填“粗镍”或“纯镍”)。  (4)羰基法提纯镍原理: ①利用如图装置提纯镍,高纯镍在　　　　(填“甲”或“乙”)处收集。  ②1 mol羰基镍Ni(CO)4含　　　　　mol σ键。  (5)测定粗镍中Ni的质量分数:取W g粗镍完全溶于稀硫酸中,加入V1 mL c1 mol·L-1 EDTA溶液(过量),使Ni2+完全络合,煮沸,加入3滴PAN作指示剂,趁热用c2 mol·L-1 CuSO4溶液滴定过量的EDTA,当滴定至溶液呈紫红色时,达到滴定终点,消耗CuSO4溶液V2 mL。该粗镍中Ni的质量分数为  (用含c1、c2、V1、V2、W的代数式表示)。 已知:定量反应为Ni2++EDTA[Ni(EDTA)]2+和Cu2++EDTA[Cu(EDTA)]2+。 14.(2024·广东卷)镓(Ga)在半导体、记忆合金等高精尖材料领域有重要应用。一种从电解铝的副产品炭渣(含C、Na、Al、F和少量的Ga、Fe、K、Ca等元素)中提取镓及循环利用铝的工艺如下: 工艺中,LAEM是一种新型阴离子交换膜,允许带负电荷的配离子从高浓度区扩散至低浓度区。用LAEM提取金属离子Mn+的原理如图。 已知: ①pKa(HF)=3.2。 ②Na3[AlF6](冰晶石)的Ksp为4.0×10-10。 ③浸取液中,Ga(Ⅲ)和Fe(Ⅲ)以[MClm](m-3)(m=0~4)微粒形式存在,Fe2+最多可与2个Cl-配位,其他金属离子与Cl-的配位可忽略。 (1)“电解”中,反应的化学方程式为 　　　　　　　　　　　　　　　　　。  (2)“浸取”中,由Ga3+形成[GaCl4]-的离子方程式为　　　　 　　　　　　　　　。  (3)“还原”的目的:避免　　　　元素以　　　　(填化学式)微粒的形式通过LAEM,从而有利于Ga的分离。  (4)“LAEM提取”中,原料液的Cl-浓度越　　　　,越有利于Ga的提取;研究表明,原料液酸度过高,会降低Ga的提取率。因此,在不提高原料液酸度的前提下,可向Ⅰ室中加入　　　　(填化学式),以进一步提高Ga的提取率。  (5)“调pH”中,pH至少应大于　　　　,使溶液中c(F-)>c(HF),有利于[AlF6]3-配离子及Na3[AlF6]晶体的生成。若“结晶”后溶液中c(Na+)=0.10 mol·L-1,则[AlF6]3-浓度为　mol·L-1。  (6)一种含Ga、Ni、Co元素的记忆合金的晶体结构可描述为Ga与Ni交替填充在Co构成的立方体体心,形成如图所示的结构单元。该合金的晶胞中,粒子个数最简比Co∶Ga∶Ni=　　　　,其立方晶胞的体积为　　　　nm3。  参考答案 1.(1)温度低于250 ℃,反应速率较慢;温度高于300 ℃,硫酸挥发较多　ABC (2)除去多余的硫酸,同时调节pH,将Al3+转化为Al(OH)3而除去 (3)温度越高,碳酸锂溶解度越小,可以增大产率　Na2CO3、Li2CO3 2.(1)SrS+2H2OH2S↑+Sr(OH)2[或2SrS+2H2OSr(HS)2+Sr(OH)2] (2)Sr2++2OH-+CO2SrCO3↓+H2O 3.(1)2Cu2++SO2+2Cl-+2H2O2CuCl↓+S+4H+ (2)将Cu2+全部还原为CuCl,防止CuCl被氧化 (3)取少量最后一次洗涤液于试管中,滴加盐酸酸化的BaCl2溶液,若不产生沉淀,则证明已洗涤干净,否则未洗涤干净 (4)加速干燥,防止CuCl水解和被氧化 解析　低品位铜矿(主要含CuS、Cu2S、FeO等)加入二氧化锰和稀硫酸进行反应,再加入适量氨水后过滤除去的滤渣Ⅰ为氢氧化铁,再加入氨水和碳酸氢铵除锰离子,蒸发、过滤后得到的氧化铜加入稀硫酸溶解,再加入氯化钠、二氧化硫反应,过滤后得到滤饼,滤饼经水洗、醇洗后得到CuCl。 (1)由加入的物质和目标产品可知,氧化剂是Cu2+,还原剂是SO2,氧化产物是H2SO4,还原产物是CuCl。 (3)水洗时,洗去的是滤饼表面的杂质硫酸和Na2SO4,因而要检验洗涤液中是否还存在S。 (4)乙醇易挥发,可带走滤饼表面的水分。 4.(1)CO2　Fe(OH)3、Al(OH)3、Mn(OH)2 (2)CaCl2+(NH4)2CO3CaCO3↓+2NH4Cl (3)加热蒸发、煅烧 (4)HCl　NH3 解析　低品位石灰石(含CaCO3、MnCO3、Fe2O3及Al2O3)用盐酸溶浸,产生CO2气体,溶液里主要含有Ca2+、Mn2+、Fe3+、Al3+、H+、Cl-等。产生的CO2和NH3通入水中反应可得到(NH4)2CO3。酸溶浸得到的溶液吸收NH3再过滤,则滤渣主要是Fe(OH)3、Al(OH)3、Mn(OH)2,滤液中主要含N、Ca2+、Cl-等,该滤液和(NH4)2CO3反应,可得到轻质碳酸钙和NH4Cl尾液。MgO加入NH4Cl尾液中并加热,发生反应:MgO+2NH4ClMgCl2+H2O+2NH3↑,气体B为NH3。得到的MgCl2溶液经加热蒸发,生成氢氧化镁和HCl,则气体C为氯化氢,氢氧化镁经煅烧得到MgO。 (4)由流程可知气体C(HCl)、气体B(NH3)可循环使用于石灰石制备轻质碳酸钙的过程中。 5.2×10-2　S 解析　由工艺流程图可知,粗磷酸中的杂质为Si和硫酸钙的饱和溶液,加碳酸钠脱氟,生成Na2SiF6沉淀。 Ksp(Na2SiF6)= c2(Na+)·c(Si), c(Na+)=2c(Si)→Ksp(Na2SiF6)=4c3(Si) c(Si)= mol·L-1 =1.0×10-2 mol·L-1 c(Na+)=2.0×10-2 mol·L-1 脱氟后的溶液中含有少量Si以及S(除生成CaSO4沉淀外,过滤后滤液中还有剩余的S): 6.(1)pH=1.7、萃取60 min (2)适当增大草酸的用量,可增大C2的浓度,有利于提高沉钕率;草酸浓度过大,钕离子会与过量H2C2O4反应生成可溶性配合物,从而降低沉钕率 7.(每空2分,有标注的除外) (1)5(1分) (2)增大反应物间的接触面积,加快酸溶速率等　2Fe2++MnO2+4H+Mn2++2Fe3++2H2O (3)能(1分)　10-5.2 (4)Mn2++2HCMnCO3↓+CO2↑+H2O　坩埚、泥三角、坩埚钳 (5)6(1分)　××1010 解析　菱锰矿主要成分为MnCO3,还含有少量CaCO3以及Si、Fe、Mg、Al、Ni、Co等的氧化物,硫酸酸溶得到硫酸锰、硫酸亚铁、硫酸铁、硫酸镍、硫酸铝、硫酸镁、硫酸钴等盐溶液,用二氧化锰把硫酸亚铁氧化为硫酸铁,通氨调节pH生成氢氧化铝、氢氧化铁沉淀,加MnS生成NiS、CoS沉淀,加入氟化钠除去钙离子、镁离子,加入碳酸氢铵沉淀锰离子得到碳酸锰,最后加入碳酸锂一起灼烧,反应生成LiMn2O4。 (3)根据离子方程式MnS+Ni2+NiS+Mn2+可知,化学平衡常数K===108≫105,反应能进行完全;溶液pH=5,c(OH-)=10-9 mol·L-1,根据表格中的Ksp可得Al3+浓度小于 mol·L-1=10-5.2 mol·L-1。 (5)根据晶胞结构可知,每个锰周围等距离且最近的S为6个;阴、阳离子最近的距离是棱长的一半,根据均摊法,晶胞中含8×+6×=4个S、12×+1=4个Mn,设晶胞棱长为a pm,则晶体密度为×1030 g·cm-3=×1030 g·cm-3=ρ g·cm-3,a=×1010,故阴、阳离子最近距离是××1010 pm。 8.(每空2分,有标注的除外) (1)粉碎银精矿(或适当提高盐酸浓度、适当升高温度等)　3Ag2S+6HCl+KClO36AgCl+KCl+3S+3H2O (2)不能;K====4×10-30,K极小,几乎不能转化 (3)K+、Fe3+、Zn2+　Na2SO3 (4)AgCl+2S[Ag(SO3)2]3-+Cl- (5)Cl-与Ag2S电离出的Ag+结合生成[AgCl2]-,使Ag2S的溶解平衡正向移动,提高Ag2S浸出率;溶液中Fe3+易水解,H+可以抑制Fe3+水解,防止生成Fe(OH)3沉淀(或其他合理叙述) (6)顺式(1分) 解析　由流程可知,银精矿加盐酸和氯酸钾浸取主要发生反应3Ag2S+6HCl+KClO36AgCl+KCl+3S+3H2O,过滤1分离出的滤渣中含有S、AgCl,加Na2SO3溶液发生反应AgCl+2Na2SO3Na3[Ag(SO3)2]+NaCl,过滤2分离出的滤渣为S,滤液中主要溶质为Na3[Ag(SO3)2]和NaCl,在滤液中加N2H4和NaOH,发生反应4[Ag(SO3)2]3-+N2H4+4OH-4Ag↓+8S+N2↑+4H2O,得到粗银。 (6)由题图可知,构象a的正、负电荷中心基本重合,分子的极性小,而构象b的正、负电荷中心不重合,为极性分子,测得N2H4分子极性很大,符合(b),说明它具有顺式构象。 9.(每空2分,有标注的除外) (1)增大催化剂与水的接触面积,提高反应速率与浸出率(1分) (2)SiO2+2NaOHNa2SiO3+H2O(或SiO2+Na2CO3Na2SiO3+CO2↑) (3)①防止VO2+水解生成VO(OH)2,影响钒的浸出率　②V2O5+S+4H+2VO2++S+2H2O ③空轨道(1分) (4)酸性(1分) (5)0.5 (6)CsV3Sb5　6 解析　水浸废钒催化剂(含V2O5、VOSO4、K2SO4、SiO2以及少量的Fe2O3等),水浸后VOSO4、K2SO4进入滤液1,V2O5、SiO2以及Fe2O3进入滤渣1;用无水K2SO3-H2SO4对滤渣1进行还原酸浸,V2O5、Fe2O3、K2SO3、H2SO4反应进入滤液2,SiO2进入滤渣2;用有机试剂对滤液1和滤液2中的VO2+进行萃取,分离出亚铁离子和钾离子,再反萃取出VO2+,再加氨水沉钒,经焙烧得到V2O5。 (4)“萃取”时选择有机萃取剂,原理是H2R(水层)+VO2+2H++VOR(有机层),“反萃取”应让平衡逆向移动,使VO2+进入水层,故选择在酸性环境中进行。 (5)VO(OH)2沉淀经焙烧得到V2O5的化学方程式为4VO(OH)2+O22V2O5+4H2O,若经焙烧得到1 mol V2O5,则消耗空气中O2的物质的量为0.5 mol。 (6)由该化合物的晶胞可知,Cs位于顶点,含有1个,Sb位于棱上和晶胞内,含有4+1=5个,V位于面上和晶胞内,含有1+4×=3个,所以该锑化物的化学式为CsV3Sb5;晶胞中有4个面的面心由钒原子占据,这些钒原子填充在锑原子构成的八面体空隙中,周围紧邻的锑原子数为6。 10.(每空2分,有标注的除外) (1)粉碎矿石(或搅拌、适当增加盐酸浓度)(1分)　Ag2O+2H++2Cl-2AgCl+H2O (2)Al3+、Na+ (3)向固体中加入过量稀硫酸,过滤、洗涤、烘干得到BiOCl固体 (4)充分溶出Bi3+　抑制Bi3+的水解 (5)四面体形 (6)2Bi3++3H2O+3Bi2S3↓+6H++3 解析　铋矿渣加入盐酸酸浸,Ag2O转化为氯化银沉淀,滤渣为AgCl,溶液中含有Cu2+、Bi3+、Fe3+、Al3+,加入NaOH溶液调节pH=2.5,将铋离子转化为BiOCl沉淀,过滤后,BiOCl沉淀中再加入NaOH溶液生成Bi(OH)3,加强热将其转化为Bi2O3和水,用盐酸溶解Bi2O3后加入硫代乙酰胺,得到Bi2S3。 (2)加入NaOH溶液调节pH=2.5,结合表中数据可知,部分铁离子转化为沉淀,铋离子转化为BiOCl沉淀,则得到“滤液a”中主要的金属阳离子有Fe3+、Cu2+、Al3+和Na+。 (3)BiOCl不溶于稀硫酸,“沉铋”后所得BiOCl固体中含Fe(OH)3杂质,则可以加入稀硫酸溶解氢氧化铁。 (5)X为水,H2O的VSEPR模型是四面体形。 (6)盐酸溶解Bi2O3生成Bi3+,Bi3+与硫代乙酰胺反应得到Bi2S3。 11.(每空2分,有标注的除外) (1)六　ⅣA　哑铃(各1分) (2)PbSO4+CPbCO3+S (3)由无色变为红棕色 (4)浸出温度为60 ℃,硝酸浓度为2.0 mol·L-1 (5)3≤pH<7(3分) (6)Cr2+2OH-+2Pb2+2PbCrO4↓+H2O(3分) 解析　含铅废渣(主要成分是PbSO4和ZnO,还含Fe3O4、SiO2等)加入氨水、碳酸铵进行碱浸并过滤,浸液中含ZnO转化成的[Zn(NH3)4]2+,浸渣含有PbSO4转化成的PbCO3以及Fe3O4、SiO2,浸渣加入硝酸酸浸,PbCO3转化为Pb(NO3)2、CO2,Fe3O4转化为Fe(NO3)3,同时产生NO,则气体R为CO2和NO,过滤得到的滤渣为难溶的含硅元素固体,向滤液1中加入KOH调节pH生成Fe(OH)3除去Fe3+,然后向过滤后的滤液2中加入NaOH、K2Cr2O7生成PbCrO4沉淀。(2)据表中数据,PbCO3比PbSO4更难溶,则“碱浸”中PbSO4转化为PbCO3,反应的离子方程式为PbSO4+CPbCO3+S。 (3)“酸浸”中6.3 g(0.1 mol)HNO3作氧化剂时转移0.3 mol电子,则N元素化合价降低3,生成NO,NO与氧气反应生成红棕色气体NO2,故气体R在空气中的颜色变化为由无色变为红棕色。 (4)由题图知,60 ℃、2.0 mol·L-1下进行“酸浸”,铅元素浸出率最高。 (5)“除铁”时,应使铁离子沉淀完全并防止铅离子沉淀,“酸浸”后的溶液中c(Pb2+)=0.01 mol·L-1,则c(OH-)= mol·L-1=10-7 mol·L-1,此时溶液pH=7,即应控制溶液的pH<7;c(Fe3+)≤1×10-5 mol·L-1表明Fe3+已完全沉淀,则c(OH-)==1.0×10-11 mol·L-1,此时溶液pH=3.0,即应控制溶液的pH≥3,故“除铁”时应控制pH范围为3≤pH<7。 12.(每空2分,有标注的除外) (1)15(1分) (2)Fe3O4(1分)　SiO2(1分)　N+H2ONH3·H2O+H+、BaCO3+2H+Ba2++H2O+CO2↑ (3)3×10-5 (4)酸(1分)　NH4Cl (5)BaTiO(C2O4)22CO↑+2CO2↑+BaTiO3 (6)①　②体心　12(各1分) 解析　毒重石(主要成分为BaCO3,含少量Fe3O4、CaCO3和SiO2)先研磨以增大接触面积,加入NH4Cl溶液发生反应,四氧化三铁与二氧化硅不反应,在滤渣中,碳酸钡与碳酸钙转化为离子,在滤液中,加入NH4F除钙,滤液中加入四氯化钛、草酸铵沉淀钛,得到BaTiO(C2O4)2,滤液中溶质主要为NH4Cl,BaTiO(C2O4)2热解产生CO、CO2与BaTiO3。 (1)基态Fe原子核外电子排布为1s22s22p63s23p63d64s2,电子的空间运动状态数目等于原子轨道数目,则空间运动状态有15种。 (2)根据分析可知,浸渣的主要成分为Fe3O4和SiO2,氯化铵水解产生氢离子,可以溶解BaCO3。 (3)“除钙”步骤完成后,溶液中=,则c(Ca2+)=×0.2 mol·L-1=3×10-5 mol·L-1。 (4)由于Ka2(H2C2O4)>Kb(NH3·H2O),则(NH4)2C2O4溶液显酸性;根据分析可知,滤液中溶质主要为NH4Cl,NH4Cl可循环利用。 (6)②Ba与O的最小间距大于Ti与O的最小间距,则Ti在晶胞中的位置为体心,Ba在顶点,O在面心。 13.(每空2分,有标注的除外) (1)氧化Fe2+,转化为Fe3+更易形成沉淀除去　5.2≤pH<6.7 (2)2Ni2++N2H4+4OH-2Ni↓+N2↑+4H2O (3)纯镍 (4)①甲　②8 (5)%(3分) 解析　该工艺流程原料为含镍废料(主要成分是NiO,含有Fe2O3、FeO、Al2O3、CaO、SiO2等),产品为高纯度镍,通过“酸浸”将CaO、NiO、Fe2O3、FeO、Al2O3转化为可溶性硫酸盐,过滤出的固体1为SiO2和CaSO4,滤液经“氧化”,Fe2+转化为Fe3+,“调pH”除去Fe3+、Al3+,“还原”过程将Ni2+还原为Ni,得到粗镍,通过电解法或羰基法提纯得高纯镍。 (1)“调pH”使Fe3+、Al3+转化为Fe(OH)3、Al(OH)3沉淀,Ni2+未生成Ni(OH)2,则“调pH”范围为5.2≤pH<6.7。 (2)“还原”过程加入的N2H4为还原剂,在碱性条件下,将Ni2+还原为Ni得到粗镍,N2H4被氧化为N2。 (3)电解法提纯镍时,粗镍与电源正极相连作阳极,电极反应为Ni-2e-Ni2+,纯镍与电源负极相连作阴极,电极反应为Ni2++2e-Ni,得到高纯镍,电解质溶液为硫酸镍溶液,在该装置图中X与电源负极相连,为阴极,故X极选择纯镍。 (4)①乙处温度为50~80 ℃,粗镍发生反应Ni(s)+4CO(g)Ni(CO)4(g),甲处温度为180~200 ℃,发生反应Ni(CO)4(g)Ni(s)+4CO(g)得到纯镍,故甲处得到高纯镍。 (5)由Ni+H2SO4NiSO4+H2↑,Ni2++EDTA[Ni(EDTA)]2+,Cu2++EDTA[Cu(EDTA)]2+可知,过量的n(EDTA)=n(Cu2+)=c2·V2×10-3 mol,n(Ni2+)=n总(EDTA)-n过量(EDTA)=c1·V1×10-3 mol-c2·V2×10-3 mol,粗镍中Ni的质量分数为×100%=%。 14.(每空2分,有标注的除外) (1)2Al2O3(熔融)4Al+3O2↑(1分) (2)Ga3++4Cl-[GaCl4]-(1分) (3)铁(1分)　[FeCl4]- (4)高　NaCl(各1分) (5)3.2　4.0×10-7 (6)2∶1∶1　8a3 解析　电解铝的副产品炭渣(含C、Na、Al、F和少量的Ga、Fe、K、Ca等元素)进行焙烧,金属转化为氧化物,焙烧后的固体加入盐酸浸取,浸取液加入铝片将Fe3+还原,得到原料液,原料液利用LAEM提取,[GaCl4]-通过交换膜进入Ⅱ室并转化为Ga3+,Ⅱ室溶液进一步处理得到镓,Ⅰ室溶液加入含F-的废液调pH并结晶,得到NaAlF6晶体用于电解铝。 (1)电解熔融的氧化铝冶炼铝单质,反应的化学方程式为2Al2O3(熔融) 4Al+3O2↑。 (3)浸取液中,Ga(Ⅲ)和Fe(Ⅲ)以[MClm](m-3)(m=0~4)微粒形式存在,m=4时铁元素以[FeCl4]-的微粒形式通过LAEM,故要加入铝片将Fe3+还原为Fe2+,因为Fe2+最多可与2个Cl-配位,不会通过LAEM,从而有利于Ga的分离。 (4)“LAEM提取”中,原料液的Cl-浓度越高,越有利于生成[GaCl4]-的反应正向进行,更有利于Ga的提取,在不提高原料液酸度的前提下,同时不引入新杂质,可向Ⅰ室中加入NaCl,提高Cl-浓度,进一步提高Ga的提取率。 (5)由pKa(HF)=3.2可知,Ka(HF)==10-3.2,为了使溶液中c(F-)>c(HF),c(H+)=×10-3.2<10-3.2 mol·L-1,故pH至少应大于3.2,有利于[AlF6]3-配离子及Na3[AlF6]晶体的生成,若“结晶”后溶液中c(Na+)=0.10 mol·L-1,根据Na3[AlF6](冰晶石)的Ksp为4.0×10-10可知,[AlF6]3-浓度为= mol·L-1=4.0×10-7mol·L-1。 (6)将图中两个结构单元各4个交替排列叠加成上下两层,形成类似氯化钠晶胞的结构,晶胞中Ga和Ni在体内,故晶胞中Ga、Ni个数为4,Co个数为8×+12×+6×+1=8,粒子个数最简比Co∶Ga∶Ni=2∶1∶1,晶胞棱长为2a nm,故晶胞的体积为8a3 nm3。 第 1 页 共 1 页 学科网（北京）股份有限公司 $$