专题二 选择题专攻3 无机化工微流程-【步步高·大二轮专题复习】2025年高考化学复习讲义课件(B版)(课件PPT+word教案)
2025-05-02
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教辅
山东金榜苑文化传媒有限责任公司
进店逛逛 资源信息
| 学段 | 高中 |
| 学科 | 化学 |
| 教材版本 | - |
| 年级 | 高三 |
| 章节 | - |
| 类型 | 教案-讲义 |
| 知识点 | 常见无机物及其应用 |
| 使用场景 | 高考复习-二轮专题 |
| 学年 | 2025-2026 |
| 地区(省份) | 全国 |
| 地区(市) | - |
| 地区(区县) | - |
| 文件格式 | ZIP |
| 文件大小 | 39.14 MB |
| 发布时间 | 2025-05-02 |
| 更新时间 | 2025-05-02 |
| 作者 | 山东金榜苑文化传媒有限责任公司 |
| 品牌系列 | 步步高·大二轮专题复习 |
| 审核时间 | 2025-05-02 |
| 下载链接 | https://m.zxxk.com/soft/51929464.html |
| 价格 | 4.00储值(1储值=1元) |
| 来源 | 学科网 |
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内容正文:
无机化工微流程
专题二 选择题专攻3
盘点核心知识
01
1.题型特点
(1)核心元素转化过程中条件控制、定性及定量关系判断。
(2)过渡金属元素价态变化特点、形成氢氧化物沉淀的条件、形成配合物的性质等。
(3)物质分离提纯中涉及仪器使用、操作注意事项的判断等。
(4)绿色化学思想的考查,主要是废物的再利用、循环物质的判断等。
3
2.熟悉几种重要元素及其化合物的转化关系
(1)铝的重要化合物
(2)铁的重要化合物
4
(3)硫及其重要化合物
(4)氮及其重要化合物
(5)硅的重要化合物
5
精练高考真题
02
1.(2024·湖南,11)中和法生产Na2HPO4·12H2O的工艺流程如下:
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已知:①H3PO4的电离常数:Ka1=6.9×10-3,Ka2=6.2×10-8,Ka3=4.8×10-13;
②Na2HPO4·12H2O易风化。下列说法错误的是
A. “中和”工序若在铁质容器中进行,应先加入Na2CO3溶液
B.“调pH”工序中X为NaOH或H3PO4
C.“结晶”工序中溶液显酸性
D.“干燥”工序需在低温下进行
√
铁是较活泼金属,可与H3PO4反应生成氢气,故“中和”工序若在铁质容器中进行,应先加入Na2CO3溶液,A正确;
若“中和”工序加入的Na2CO3过量,则需要加入酸性物质来调节pH,为了不引入新杂质,可加入H3PO4;若“中和”工序加入H3PO4过量,则需要加入碱性物质来调节pH,为了不引入新杂质,可加入NaOH,B正确;
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“结晶”工序中的溶液为饱和Na2HPO4溶液,的水解常数Kh=
=≈1.6×10-7>Ka3,Na2HPO4的水解程度大于其电离程度,
溶液显碱性,C错误;
由于Na2HPO4·12H2O易风化失去结晶水,故“干燥”工序需要在低温下进行,D正确。
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2.(2024·黑吉辽,13)某工厂利用铜屑脱除锌浸出液中的Cl-并制备Zn,流程如下,“脱氯”步骤仅Cu元素化合价发生改变。
锌浸出液中相关成分(其他成分无干扰)
离子 Zn2+ Cu2+ Cl-
浓度/(g·L-1) 145 0.03 1
下列说法正确的是
A.“浸铜”时应加入足量H2O2,确保铜屑溶解完全
B.“浸铜”反应:2Cu+4H++H2O2===2Cu2++H2↑+2H2O
C.“脱氯”反应:Cu+Cu2++2Cl-===2CuCl
D.脱氯液净化后电解,可在阳极得到Zn
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√
离子 Zn2+ Cu2+ Cl-
浓度/(g·L-1) 145 0.03 1
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“浸铜”步骤中,铜屑不能溶解完全,Cu
在“脱氯”步骤还需要充当还原剂,故A
错误;
“浸铜”时,铜屑中加入H2SO4和H2O2得到Cu2+,反应的离子方程式为Cu+2H++H2O2===Cu2++2H2O,故B错误;
“脱氯”步骤中,“浸铜”后的溶液中加入锌浸出液,仅Cu元素的化合价发生改变,得到CuCl固体,即Cu的化合价升高,Cu2+的化合价降低,发生归中反应,离子方程式为Cu+Cu2++2Cl-===2CuCl,故C正确;
脱氯液净化后电解,Zn2+应在阴极得到电子变为Zn,故D错误。
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3.(2023·湖北,3)工业制备高纯硅的主要过程如下:
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石英砂 粗硅 SiHCl3 高纯硅
下列说法错误的是
A.制备粗硅的反应方程式为SiO2+2C Si+2CO↑
B.1 mol Si含Si—Si键的数目约为4×6.02×1023
C.原料气HCl和H2应充分去除水和氧气
D.生成SiHCl3的反应为熵减过程
√
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在晶体硅中,每个Si与其周围的4个Si形成共价键并形成立体空间网状结构,因此,平均每个Si形成2个共价键, 1 mol Si含Si—Si的数目约为2×6.02×1023,B说法错误;
SiHCl3易水解,氢气中混有氧气易爆炸,原料气HCl和H2应充分去除水和氧气 ,C说法正确;
Si+3HCl SiHCl3+H2,该反应是气体分子数减少的反应,因此,生成SiHCl3的反应为熵减过程,D说法正确。
6
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4.(2023·辽宁,10)某工厂采用如下工艺制备Cr(OH)3,已知焙烧后Cr元素以+6价形式存在,下列说法错误的是
A.“焙烧”中产生CO2
B.滤渣的主要成分为Fe(OH)2
C.滤液①中Cr元素的主要存在形式为Cr
D.淀粉水解液中的葡萄糖起还原作用
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5.(2023·湖南,9)处理某铜冶金污水(含Cu2+、Fe3+、Zn2+、Al3+)的部分流程如下:
已知:①溶液中金属离子开始沉淀和完全沉淀的pH如下表所示:
物质 Fe(OH)3 Cu(OH)2 Zn(OH)2 Al(OH)3
开始沉淀pH 1.9 4.2 6.2 3.5
完全沉淀pH 3.2 6.7 8.2 4.6
②Ksp(CuS)=6.4×10-36,Ksp(ZnS)=1.6×10-24。
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下列说法错误的是
A.“沉渣Ⅰ”中含有Fe(OH)3和Al(OH)3
B.Na2S溶液呈碱性,其主要原因是S2-+H2O HS-+OH-
C.“沉淀池Ⅱ”中,当Cu2+和Zn2+完全沉淀时,溶液中=4.0×10-12
D.“出水”经阴离子交换树脂软化处理后,可用作工业冷却循环用水
√
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当pH=1.9时氢氧化铁开始沉淀,
当pH=3.5时氢氧化铝开始沉淀,
当pH=4时,则会生成氢氧化铝
和氢氧化铁,即“沉渣Ⅰ”中含有Fe(OH)3和Al(OH)3,A正确;
硫化钠溶液中的硫离子可以水解,产生氢氧根离子,使溶液显碱性,其第一步水解的离子方程式为S2-+H2O HS-+OH-,B正确;
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当铜离子和锌离子完全沉淀时,
则硫化铜和硫化锌都达到了沉淀
溶解平衡,则=
===4.0×10-12,C正确;
“出水”中除含有阴离子外,还含有大量的Na+、Ca2+等,故只经阴离子交换树脂软化处理后,不可用作工业冷却循环用水,D错误。
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6.(2023·福建,6)从炼钢粉尘(主要含Fe3O4、Fe2O3和ZnO)中提取锌的流程如图。“盐浸”过程ZnO转化为,并有少量Fe2+和Fe3+浸出。下列说法错误的是
A.“盐浸”过程若浸液pH下降,需
补充NH3
B.“滤渣”的主要成分为Fe(OH)3
C.“沉锌”过程发生反应:+4H2O+S2-===ZnS↓+4NH3·H2O
D.应合理控制S用量,以便滤液循环使用
√
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“盐浸”过程ZnO转化为
,发生反应:ZnO+
2NH3===+
H2O,根据题中信息可知,Fe2O3、Fe3O4只有少量溶解,通入空气氧化后Fe2+和Fe3+转化为Fe(OH)3;“沉锌”过程发生反应:+4H2O+S2-===ZnS↓+4NH3·H2O,经洗涤干燥后得到产物ZnS及滤液。“盐浸”过程中消耗氨,浸液pH下降,需补充NH3,A正确;
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由分析可知,“滤渣”的主要成
分为Fe3O4和Fe2O3,只含少量的
Fe(OH)3,B错误;
“沉锌”过程发生反应:+4H2O+S2-===ZnS↓+4NH3·
H2O,C正确。
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7.(2022·河北,8)LiBr溶液可作为替代氟利昂的绿色制冷剂。合成LiBr工艺流程如下:
下列说法错误的是
A.还原工序逸出的Br2用NaOH溶液吸收,吸收液直接返回还原工序
B.除杂工序中产生的滤渣可用煤油进行组分分离
C.中和工序中的化学反应为Li2CO3+2HBr===CO2↑+2LiBr+H2O
D.参与反应的n(Br2)∶n(BaS)∶n(H2SO4)为1∶1∶1
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由流程可知,氢溴酸中含有少
量的溴,加入硫化钡将溴还原
生成溴化钡和硫,再加入硫酸除杂,得到的滤渣为硫酸钡和硫;加入碳酸锂进行中和,得到的溴化锂溶液经浓缩等操作后得到产品溴化锂。还原工序逸出的Br2用NaOH溶液吸收,吸收液中含有溴化钠和次溴酸钠等物质,若直接返回还原工序,则产品中会有一定量的溴化钠,导致产品的纯度降低,A错误;
除杂工序中产生的滤渣为硫酸钡和硫,硫可溶于煤油,而硫酸钡不溶于煤油,因此可用煤油进行组分分离,B正确;
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中和工序中,碳酸锂和氢溴酸
发生反应生成溴化锂、二氧化
碳和水,C正确;
根据得失电子守恒可知,溴和硫化钡反应时物质的量之比为1∶1;根据硫酸钡的化学组成及钡元素守恒可知,n(BaS)∶n(H2SO4)为1∶1,因此,参与反应的n(Br2)∶n(BaS)∶n(H2SO4)为1∶1∶1,D正确。
题型突破练
03
对一对
答案
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题号 1 2 3 4 5 6 7 8
答案 C B C B D A D C
题号 9 10 11 12
答案 C C C A
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1.(2024·贵州省六校联盟高三联考)多晶硅生产工艺流程如图所示。下列说法错误的是
A.粗硅粉碎的目的是增大接触面积,加快反应速率
B.该流程中可以循环使用的物质是HCl、H2
C.为提高还原时SiHCl3的转化率,可采取的措施为增大SiHCl3浓度
D.SiCl4与上述流程中的单质发生化合反应,可以制得SiHCl3,其化学方
程式为3SiCl4+Si+2H2===4SiHCl3
答案
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增大SiHCl3的浓度,可增大转化
速率,但不能提高还原时SiHCl3
的转化率,C错误;
结合流程,对比SiHCl3和SiCl4,可知SiCl4与上述流程中的单质H2、Cl2发生化合反应生成SiHCl3,化学方程式为3SiCl4+Si+2H2===4SiHCl3,D正确。
答案
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2.(2024·长沙高三新高考适应性考试)《自然·天文学》发表的一篇研究论文称在金星大气中探测到一个只属于磷化氢(PH3)的特征光谱。磷化氢是一种无色、剧毒、易燃的强还原性气体,制备的流程如图所示:
下列说法正确的是
A.通过晶体的X射线衍射实验获得P4
分子中∠P—P—P键角为109°28'
B.1 mol P4与足量浓NaOH溶液反应,氧化剂和还原剂的物质的量之比为1∶3
C.次磷酸的分子式为H3PO2,属于三元弱酸
D.含Ca3P2等杂质的电石制得的乙炔中混有PH3,可用高锰酸钾除去乙炔中的
PH3
答案
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P4分子为正四面体形,∠P—P
—P键角为60°,故A错误;
P4与足量浓NaOH溶液反应,
化学方程式为P4+3NaOH+3H2O PH3↑+3NaH2PO2,属于歧化反应,氧化剂和还原剂的物质的量之比为1∶3,故B正确;
次磷酸的分子式为H3PO2,由于与过量浓NaOH溶液反应生成NaH2PO2,说明H3PO2属于一元酸,故C错误;
高锰酸钾也可氧化乙炔,故D错误。
答案
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3.(2024·贵阳高三下学期适应性测试)实验室制备FeCO3的流程如图所示,下列叙述不正确的是
A.可用KSCN溶液检验FeSO4溶液
是否变质
B.沉淀时可用冷水浴降温以防止NH4HCO3分解
C.沉淀时的离子方程式:Fe2++===FeCO3↓+H+
D.为了使FeCO3快速干燥,洗涤操作时可用无水乙醇
√
答案
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亚铁离子变质会生成铁离子,
可利用KSCN溶液检验硫酸亚
铁溶液是否变质,若溶液变红,
则证明硫酸亚铁溶液已变质,故A正确;
NH4HCO3受热易分解,所以加NH4HCO3溶液生成FeCO3沉淀时,可用冷水浴降温以防止NH4HCO3分解,故B正确;
硫酸亚铁与NH4HCO3发生反应的离子方程式为Fe2++2HC===FeCO3↓
+H2O+CO2↑,故C错误。
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答案
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4.用FeCl3溶液腐蚀覆铜板产生的腐蚀废液可回收利用,实验流程如下。下列有关说法错误的是
A.“氧化”步骤中可用的试剂为
氯气
B.“调pH”后,检验Fe3+是否沉淀完全的操作:取少量上层清液于试管
中,滴加几滴酸性KMnO4溶液,观察溶液紫红色是否褪去
C.进行“灼烧”操作时用到的仪器主要有坩埚、坩埚钳、泥三角、三脚
架和酒精灯
D.“步骤X”包含的操作有蒸发浓缩、冷却结晶
答案
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“氧化”的目的是使Fe2+转化
为Fe3+,为防止引入杂质离子,
可用的试剂为氯气,A正确;
酸性KMnO4溶液与Fe2+反应,使溶液紫红色褪去,不能用酸性KMnO4溶液检验Fe3+是否存在,B错误;
过滤除去Fe(OH)3沉淀的滤液中含有CuCl2,加入盐酸酸化,可防止Cu2+水解,然后经蒸发浓缩、冷却结晶、过滤就可以获得CuCl2·2H2O晶体,D正确。
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答案
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5.(2024·湖南常德高三模拟)世界上95%的铝业公司均使用拜耳法(原料为铝土矿,主要成分为Al2O3,含少量Fe2O3、SiO2等)生产Al2O3,其工艺流程如下:
下列说法错误的是
A.物质X为Fe2O3
B.可用过量CO2代替氢氧化铝晶种
C.“缓慢加热”可促使SiO2转化为水合
铝硅酸钠
D.该流程中可循环利用的物质主要有氢
氧化铝晶种
答案
√
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氧化铁和氢氧化钠不反应,物质X为
Fe2O3,A正确;
过量CO2能和四羟基合铝酸钠反应生成
氢氧化铝沉淀,可代替氢氧化铝晶种,
B正确;
“缓慢加热”有利于SiO2和氢氧化钠、
氧化铝反应转化为水合铝硅酸钠,C
正确;
该流程中得到的滤液2中含有氢氧化钠,则可循环利用的物质主要为含氢氧化钠的滤液,D错误。
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6.(2024·合肥第一中学高三第一次教学质量检测)工业上以硫黄或黄铁矿为原料制备硫酸的原理示意图如图。下列叙述错误的是
A.通过量的空气可将硫黄直接转化为SO3
B.控制温度400~500 ℃可增大催化剂活性
C.吸收剂b可选用98.3%的浓硫酸
D.工业上可用氨水处理尾气中的SO2
答案
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硫黄和氧气反应只会生成SO2,
A错误;
选择400~500 ℃是因为V2O5作
催化剂时在该温度范围内催化活性较好,B正确;
工业制硫酸用98.3%的浓硫酸吸收SO3,不用水吸收,是因为用水会生成酸雾,C正确;
氨水作为一种碱性溶液可以和酸性氧化物SO2反应,工业上可用氨水处理尾气中的SO2,D正确。
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答案
7.(2024·河北衡水部分高中高三模拟)某兴趣小组用铝箔制备Al2O3、AlCl3·6H2O及明矾大晶体,具体流程如图,下列说法错误的是
A.步骤Ⅲ,为了得到纯Al2O3,需灼烧
至恒重
B.步骤Ⅴ中抽滤所需仪器:布氏漏斗、
吸滤瓶、抽气泵等
C.通入HCl的作用是抑制AlCl3水解和
增大溶液中Cl-的浓度,有利于AlCl3·6H2O结晶
D.步骤Ⅳ的操作是配制高于室温10~20 ℃的明矾饱和溶液,选规则明矾
小晶体并悬挂在溶液中央,快速冷却至室温,得到明矾大晶体
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答案
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为了得到纯Al2O3,灼烧至恒重时氢
氧化铝完全分解,故A正确;
AlCl3水解生成Al(OH)3和HCl,通入
HCl的作用是抑制AlCl3水解和增大
溶液中Cl-的浓度,有利于AlCl3·6H2O
结晶,故C正确;
步骤Ⅳ的操作是配制高于室温10~20 ℃的明矾饱和溶液,选规则明矾小晶体并悬挂在溶液中央,自然冷却至室温,得到明矾大晶体,故D错误。
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答案
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8.为吸收工业尾气中的NO和SO2,设计如图流程,同时还能获得连二亚硫酸钠(Na2S2O4,其结晶水合物又称保险粉)和NH4NO3产品。
下列说法不正确的是
A.工业尾气中的NO和SO2排放到
大气中会形成酸雨
B.装置Ⅱ的作用是吸收NO
C.Ce4+从阴极口流出回到装置Ⅱ循环使用
D.装置Ⅳ中氧化1 L 2 mol·L-1,至少需要标准状况下22.4 L O2
答案
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7
工业尾气中的NO可与氧气反应
生成NO2,NO2与水反应得硝酸,
形成硝酸型酸雨,SO2与水反应
得H2SO3,H2SO3被氧气氧化为硫酸,形成硫酸型酸雨,故A正确;
装置Ⅱ中Ce4+将NO氧化为,故B正确;
装置Ⅲ(电解槽)中阳极发生反应:Ce3+-e-===Ce4+,Ce4+从阳极口流出回到装置Ⅱ循环使用,故C错误;
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答案
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7
装置Ⅳ中被氧气氧化为
的离子方程式为2N+O2===
2N,n(N)=1 L×2 mol·L-1
=2 mol,即消耗1 mol O2,标准状况下体积为22.4 L,故D正确。
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答案
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9.(2024·福建龙岩质量检测)以炼铁厂锌灰(主要成分为ZnO,含少量的CuO、SiO2、Fe2O3)为原料制备ZnO的流程如图所示。下列说法正确的是
已知:“浸取”工序中ZnO、CuO分别转化为[Zn(NH3)4]2+和[Cu(NH3)4]2+。
A.H—N—H键角:[Cu(NH3)4]2+<NH3
B.“滤渣②”的主要成分为Fe、Cu
和Zn
C.所含金属元素的质量“滤液①”<
“滤液②”
D.“煅烧”时需要在隔绝空气条件下进行
√
答案
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7
NH3提供孤电子对与Cu2+形成配位键后,孤电子对转化为成键电子对,对成键电子对的排斥力减小,则H—N—H键角变大,即键角:[Cu(NH3)4]2+>NH3,故A错误;
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答案
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7
浸取时,SiO2、Fe2O3不反应,“滤
液①”中含有金属元素的离子为[Zn(NH3)4]2+、[Cu(NH3)4]2+,加入锌粉发生反应:Zn+[Cu(NH3)4]2+
===Cu+[Zn(NH3)4]2+,因此“滤
渣②”的主要成分为Cu和过量的Zn,“滤液②”中含有金属元素的离子为[Zn(NH3)4]2+,Zn的相对原子质量大于Cu,金属元素的质量增加,即“滤液①”< “滤液②”,故B错误、C正确;
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8
答案
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7
煅烧时ZnCO3·Zn(OH)2会分解,Zn为+2价,不会被氧气氧化,因此不需要隔绝空气,故D错误。
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答案
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10.(2024·河北雄安新区高三模拟)从废催化剂中回收贵金属和有色金属,不仅所得金属品位高,而且投资少、效益高。以废锆催化剂(含ZrO2、Y2O3及Fe的氧化物)为原料回收氧化锆和氧化钇的部分工艺如右:
答案
已知:①ZrO2、Y2O3可溶于热的浓硫酸;
②聚乙二醇可与Fe3+形成红褐色配合物,便于“离心萃取”操作进行。
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下列说法错误的是
A.“焙烧”时,加入硫酸的浓度不宜
过小,以将金属氧化物完全转化为
硫酸盐进入溶液为宜
B.“离心萃取”前,加入H2O2溶液,
目的是将可能存在的Fe2+氧化为Fe3+,
便于离心分离
C.“红褐色溶液a”的主要成分为Fe(OH)3胶体,用激光笔照射时会出现丁达尔效应
D.“煅烧分解”时,化学方程式为Y2 Y2O3+3CO↑+3CO2↑
答案
√
1
2
3
4
5
6
7
根据已知信息①,硫酸浓度不宜太
小,太小可能导致ZrO2、Y2O3溶解
不充分,影响后续回收,A正确;
过氧化氢为氧化剂,将亚铁离子
氧化为铁离子,Fe3+与聚乙二醇
形成配合物,便于离心分离,B正确;
红褐色溶液a为聚乙二醇与Fe3+形成的配合物,C错误;
沉淀转化,说明氢氧化钇转化为草酸钇,草酸钇煅烧分解生成氧化钇:Y2 Y2O3+3CO↑+3CO2↑,D正确。
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答案
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8
11.稀土金属钕(Nd)铁硼废料的主要成分为Fe2O3,含有SiO2、Nd2O3、Al2O3、CoO等杂质,一种综合回收利用该废料的工艺流程如图所示。
答案
已知:Ksp(FeS)=6.3×10-18,
Ksp(α⁃CoS)=5.0×10-22,Ksp(β⁃CoS)
=1.9×10-27。
下列说法错误的是
A.“酸浸”时产生的浸渣的主要成分为SiO2
B.“还原”时溶液中的Fe3+转化为Fe2+
C.“沉钴”时应控制条件生成α⁃CoS
D.“氧化沉铁”的反应为4Fe2++O2+8===4FeOOH↓+8CO2+2H2O
√
1
2
3
4
5
6
7
钕铁硼废料的成分中,只有
SiO2不溶于盐酸,因此,“酸
浸”时产生的浸渣的主要成分
为SiO2,A项正确;
“还原”时溶液中的Fe3+转化为Fe2+,以避免“沉钴”时Fe3+与Na2S发生氧化还原反应,B项正确;
β⁃CoS与FeS的溶度积相差较大,“沉钴”时应控制条件生成β⁃CoS,使Co2+和Fe2+分离更彻底,C项错误;
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答案
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“氧化沉铁”时,向含有Fe2+的溶液中通入O2并加入NaHCO3,反应生成FeOOH,反应的离子方程式为4Fe2++O2+8===4FeOOH↓+
8CO2+2H2O,D项正确。
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答案
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12.(2024·湖南娄底高三模拟)以PdCl2固体为原料制备纯PdCl2,其部分实验过程如下:
已知:①PdCl2具有顺反
异构;
②“酸溶”中生成[PdCl4];
③Pd(OH)2有两性,Ksp[Pd(OH)2]
=10-31;Pd2++4NH3·H2O===[Pd(NH3)4]2++4H2O K1=1032.8。
答案
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下列说法不正确的是
A.PdCl2中的配体为NH3,
Pd的配位数为2
B.“氧化”过程中发生反应的离
子方程式为Cl+2===Cl-+N2↑+3H2O+2H+
C.Pd(OH)2+4NH3·H2O [Pd]2++2OH-+4H2O的平衡常数K2=101.8
D.若氧化不充分,将会导致Pd(OH)2的产率降低
√
答案
1
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7
已知Pd(NH3)2Cl2具有顺反异
构,说明该分子为平面结构,
NH3、Cl-都是配体,Pd的配
位数为4,故A错误;
“氧化”过程中,发生反应的离子方程式为+2N===Cl-+N2↑+3H2O+2H+,故B正确;
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答案
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5
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7
①Pd2++4NH3·H2O===
[Pd(NH3)4]2++4H2O K1=1032.8,
②Pd(OH)2(s) Pd2+(aq)+
2OH-(aq) Ksp[Pd(OH)2]=10-31,
①+②可得Pd(OH)2+4NH3·H2O +2OH-+4H2O,平衡常数K2=Ksp·K1=101.8,故C正确;
若氧化不充分,未被氧化的N在碱性条件下转化为NH3·H2O,易形成[Pd(NH3)4]2+,则有部分Pd元素因生成配合物而溶解在溶液中,Pd(OH)2的产率降低,故D正确。
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8
答案
本课结束
THANKS
$$
无机化工微流程
1.题型特点
(1)核心元素转化过程中条件控制、定性及定量关系判断。
(2)过渡金属元素价态变化特点、形成氢氧化物沉淀的条件、形成配合物的性质等。
(3)物质分离提纯中涉及仪器使用、操作注意事项的判断等。
(4)绿色化学思想的考查,主要是废物的再利用、循环物质的判断等。
2.熟悉几种重要元素及其化合物的转化关系
(1)铝的重要化合物
(2)铁的重要化合物
(3)硫及其重要化合物
(4)氮及其重要化合物
(5)硅的重要化合物
1.(2024·湖南,11)中和法生产Na2HPO4·12H2O的工艺流程如下:
已知:①H3PO4的电离常数:Ka1=6.9×10-3,Ka2=6.2×10-8,Ka3=4.8×10-13;
②Na2HPO4·12H2O易风化。下列说法错误的是( )
A. “中和”工序若在铁质容器中进行,应先加入Na2CO3溶液
B.“调pH”工序中X为NaOH或H3PO4
C.“结晶”工序中溶液显酸性
D.“干燥”工序需在低温下进行
答案 C
解析 铁是较活泼金属,可与H3PO4反应生成氢气,故“中和”工序若在铁质容器中进行,应先加入Na2CO3溶液,A正确;若“中和”工序加入的Na2CO3过量,则需要加入酸性物质来调节pH,为了不引入新杂质,可加入H3PO4;若“中和”工序加入H3PO4过量,则需要加入碱性物质来调节pH,为了不引入新杂质,可加入NaOH,B正确;“结晶”工序中的溶液为饱和Na2HPO4溶液,的水解常数Kh==≈1.6×10-7>Ka3,Na2HPO4的水解程度大于其电离程度,溶液显碱性,C错误;由于Na2HPO4·12H2O易风化失去结晶水,故“干燥”工序需要在低温下进行,D正确。
2.(2024·黑吉辽,13)某工厂利用铜屑脱除锌浸出液中的Cl-并制备Zn,流程如下,“脱氯”步骤仅Cu元素化合价发生改变。下列说法正确的是( )
锌浸出液中相关成分(其他成分无干扰)
离子
Zn2+
Cu2+
Cl-
浓度/(g·L-1)
145
0.03
1
A.“浸铜”时应加入足量H2O2,确保铜屑溶解完全
B.“浸铜”反应:2Cu+4H++H2O2===2Cu2++H2↑+2H2O
C.“脱氯”反应:Cu+Cu2++2Cl-===2CuCl
D.脱氯液净化后电解,可在阳极得到Zn
答案 C
解析 “浸铜”步骤中,铜屑不能溶解完全,Cu在“脱氯”步骤还需要充当还原剂,故A错误;“浸铜”时,铜屑中加入H2SO4和H2O2得到Cu2+,反应的离子方程式为Cu+2H++H2O2===Cu2++2H2O,故B错误;“脱氯”步骤中,“浸铜”后的溶液中加入锌浸出液,仅Cu元素的化合价发生改变,得到CuCl固体,即Cu的化合价升高,Cu2+的化合价降低,发生归中反应,离子方程式为Cu+Cu2++2Cl-===2CuCl,故C正确;脱氯液净化后电解,Zn2+应在阴极得到电子变为Zn,故D错误。
3.(2023·湖北,3)工业制备高纯硅的主要过程如下:
石英砂粗硅SiHCl3高纯硅
下列说法错误的是( )
A.制备粗硅的反应方程式为SiO2+2CSi+2CO↑
B.1 mol Si含Si—Si键的数目约为4×6.02×1023
C.原料气HCl和H2应充分去除水和氧气
D.生成SiHCl3的反应为熵减过程
答案 B
解析 在晶体硅中,每个Si与其周围的4个Si形成共价键并形成立体空间网状结构,因此,平均每个Si形成2个共价键, 1 mol Si含Si—Si的数目约为2×6.02×1023,B说法错误;SiHCl3易水解,氢气中混有氧气易爆炸,原料气HCl和H2应充分去除水和氧气 ,C说法正确;Si+3HClSiHCl3+H2,该反应是气体分子数减少的反应,因此,生成SiHCl3的反应为熵减过程,D说法正确。
4.(2023·辽宁,10)某工厂采用如下工艺制备Cr(OH)3,已知焙烧后Cr元素以+6价形式存在,下列说法错误的是( )
A.“焙烧”中产生CO2
B.滤渣的主要成分为Fe(OH)2
C.滤液①中Cr元素的主要存在形式为Cr
D.淀粉水解液中的葡萄糖起还原作用
答案 B
5.(2023·湖南,9)处理某铜冶金污水(含Cu2+、Fe3+、Zn2+、Al3+)的部分流程如下:
已知:①溶液中金属离子开始沉淀和完全沉淀的pH如下表所示:
物质
Fe(OH)3
Cu(OH)2
Zn(OH)2
Al(OH)3
开始沉淀pH
1.9
4.2
6.2
3.5
完全沉淀pH
3.2
6.7
8.2
4.6
②Ksp(CuS)=6.4×10-36,Ksp(ZnS)=1.6×10-24。
下列说法错误的是( )
A.“沉渣Ⅰ”中含有Fe(OH)3和Al(OH)3
B.Na2S溶液呈碱性,其主要原因是S2-+H2OHS-+OH-
C.“沉淀池Ⅱ”中,当Cu2+和Zn2+完全沉淀时,溶液中=4.0×10-12
D.“出水”经阴离子交换树脂软化处理后,可用作工业冷却循环用水
答案 D
解析 当pH=1.9时氢氧化铁开始沉淀,当pH=3.5时氢氧化铝开始沉淀,当pH=4时,则会生成氢氧化铝和氢氧化铁,即“沉渣Ⅰ”中含有Fe(OH)3和Al(OH)3,A正确;硫化钠溶液中的硫离子可以水解,产生氢氧根离子,使溶液显碱性,其第一步水解的离子方程式为S2-+H2OHS-+OH-,B正确;当铜离子和锌离子完全沉淀时,则硫化铜和硫化锌都达到了沉淀溶解平衡,则====4.0×10-12,C正确;“出水”中除含有阴离子外,还含有大量的Na+、Ca2+等,故只经阴离子交换树脂软化处理后,不可用作工业冷却循环用水,D错误。
6.(2023·福建,6)从炼钢粉尘(主要含Fe3O4、Fe2O3和ZnO)中提取锌的流程如图。“盐浸”过程ZnO转化为,并有少量Fe2+和Fe3+浸出。下列说法错误的是( )
A.“盐浸”过程若浸液pH下降,需补充NH3
B.“滤渣”的主要成分为Fe(OH)3
C.“沉锌”过程发生反应:+4H2O+S2-===ZnS↓+4NH3·H2O
D.应合理控制S用量,以便滤液循环使用
答案 B
解析 “盐浸”过程ZnO转化为,发生反应:ZnO+2NH3===+H2O,根据题中信息可知,Fe2O3、Fe3O4只有少量溶解,通入空气氧化后Fe2+和Fe3+转化为Fe(OH)3;“沉锌”过程发生反应:+4H2O+S2-===ZnS↓+4NH3·H2O,经洗涤干燥后得到产物ZnS及滤液。“盐浸”过程中消耗氨,浸液pH下降,需补充NH3,A正确;由分析可知,“滤渣”的主要成分为Fe3O4和Fe2O3,只含少量的Fe(OH)3,B错误;“沉锌”过程发生反应:+4H2O+S2-===ZnS↓+4NH3·H2O,C正确。
7.(2022·河北,8)LiBr溶液可作为替代氟利昂的绿色制冷剂。合成LiBr工艺流程如下:
下列说法错误的是( )
A.还原工序逸出的Br2用NaOH溶液吸收,吸收液直接返回还原工序
B.除杂工序中产生的滤渣可用煤油进行组分分离
C.中和工序中的化学反应为Li2CO3+2HBr===CO2↑+2LiBr+H2O
D.参与反应的n(Br2)∶n(BaS)∶n(H2SO4)为1∶1∶1
答案 A
解析 由流程可知,氢溴酸中含有少量的溴,加入硫化钡将溴还原生成溴化钡和硫,再加入硫酸除杂,得到的滤渣为硫酸钡和硫;加入碳酸锂进行中和,得到的溴化锂溶液经浓缩等操作后得到产品溴化锂。还原工序逸出的Br2用NaOH溶液吸收,吸收液中含有溴化钠和次溴酸钠等物质,若直接返回还原工序,则产品中会有一定量的溴化钠,导致产品的纯度降低,A错误;除杂工序中产生的滤渣为硫酸钡和硫,硫可溶于煤油,而硫酸钡不溶于煤油,因此可用煤油进行组分分离,B正确;中和工序中,碳酸锂和氢溴酸发生反应生成溴化锂、二氧化碳和水,C正确;根据得失电子守恒可知,溴和硫化钡反应时物质的量之比为1∶1;根据硫酸钡的化学组成及钡元素守恒可知,n(BaS)∶n(H2SO4)为1∶1,因此,参与反应的n(Br2)∶n(BaS)∶n(H2SO4)为1∶1∶1,D正确。
题型突破练 [分值:50分]
(选择题1~5题,每小题3分,6~12题,每小题5分,共50分)
1.(2024·贵州省六校联盟高三联考)多晶硅生产工艺流程如图所示。下列说法错误的是( )
A.粗硅粉碎的目的是增大接触面积,加快反应速率
B.该流程中可以循环使用的物质是HCl、H2
C.为提高还原时SiHCl3的转化率,可采取的措施为增大SiHCl3浓度
D.SiCl4与上述流程中的单质发生化合反应,可以制得SiHCl3,其化学方程式为3SiCl4+Si+2H2===4SiHCl3
答案 C
解析 增大SiHCl3的浓度,可增大转化速率,但不能提高还原时SiHCl3的转化率,C错误;结合流程,对比SiHCl3和SiCl4,可知SiCl4与上述流程中的单质H2、Cl2发生化合反应生成SiHCl3,化学方程式为3SiCl4+Si+2H2===4SiHCl3,D正确。
2.(2024·长沙高三新高考适应性考试)《自然·天文学》发表的一篇研究论文称在金星大气中探测到一个只属于磷化氢(PH3)的特征光谱。磷化氢是一种无色、剧毒、易燃的强还原性气体,制备的流程如图所示:
下列说法正确的是( )
A.通过晶体的X射线衍射实验获得P4分子中∠P—P—P键角为109°28'
B.1 mol P4与足量浓NaOH溶液反应,氧化剂和还原剂的物质的量之比为1∶3
C.次磷酸的分子式为H3PO2,属于三元弱酸
D.含Ca3P2等杂质的电石制得的乙炔中混有PH3,可用高锰酸钾除去乙炔中的PH3
答案 B
解析 P4分子为正四面体形,∠P—P—P键角为60°,故A错误;P4与足量浓NaOH溶液反应,化学方程式为P4+3NaOH+3H2OPH3↑+3NaH2PO2,属于歧化反应,氧化剂和还原剂的物质的量之比为1∶3,故B正确;次磷酸的分子式为H3PO2,由于与过量浓NaOH溶液反应生成NaH2PO2,说明H3PO2属于一元酸,故C错误;高锰酸钾也可氧化乙炔,故D错误。
3.(2024·贵阳高三下学期适应性测试)实验室制备FeCO3的流程如图所示,下列叙述不正确的是( )
A.可用KSCN溶液检验FeSO4溶液是否变质
B.沉淀时可用冷水浴降温以防止NH4HCO3分解
C.沉淀时的离子方程式:Fe2++===FeCO3↓+H+
D.为了使FeCO3快速干燥,洗涤操作时可用无水乙醇
答案 C
解析 亚铁离子变质会生成铁离子,可利用KSCN溶液检验硫酸亚铁溶液是否变质,若溶液变红,则证明硫酸亚铁溶液已变质,故A正确;NH4HCO3受热易分解,所以加NH4HCO3溶液生成FeCO3沉淀时,可用冷水浴降温以防止NH4HCO3分解,故B正确;硫酸亚铁与NH4HCO3发生反应的离子方程式为Fe2++2HC===FeCO3↓+H2O+CO2↑,故C错误。
4.用FeCl3溶液腐蚀覆铜板产生的腐蚀废液可回收利用,实验流程如下。下列有关说法错误的是( )
A.“氧化”步骤中可用的试剂为氯气
B.“调pH”后,检验Fe3+是否沉淀完全的操作:取少量上层清液于试管中,滴加几滴酸性KMnO4溶液,观察溶液紫红色是否褪去
C.进行“灼烧”操作时用到的仪器主要有坩埚、坩埚钳、泥三角、三脚架和酒精灯
D.“步骤X”包含的操作有蒸发浓缩、冷却结晶
答案 B
解析 “氧化”的目的是使Fe2+转化为Fe3+,为防止引入杂质离子,可用的试剂为氯气,A正确;酸性KMnO4溶液与Fe2+反应,使溶液紫红色褪去,不能用酸性KMnO4溶液检验Fe3+是否存在,B错误;过滤除去Fe(OH)3沉淀的滤液中含有CuCl2,加入盐酸酸化,可防止Cu2+水解,然后经蒸发浓缩、冷却结晶、过滤就可以获得CuCl2·2H2O晶体,D正确。
5.(2024·湖南常德高三模拟)世界上95%的铝业公司均使用拜耳法(原料为铝土矿,主要成分为Al2O3,含少量Fe2O3、SiO2等)生产Al2O3,其工艺流程如下:
下列说法错误的是( )
A.物质X为Fe2O3
B.可用过量CO2代替氢氧化铝晶种
C.“缓慢加热”可促使SiO2转化为水合铝硅酸钠
D.该流程中可循环利用的物质主要有氢氧化铝晶种
答案 D
解析 氧化铁和氢氧化钠不反应,物质X为Fe2O3,A正确;过量CO2能和四羟基合铝酸钠反应生成氢氧化铝沉淀,可代替氢氧化铝晶种,B正确;“缓慢加热”有利于SiO2和氢氧化钠、氧化铝反应转化为水合铝硅酸钠,C正确;该流程中得到的滤液2中含有氢氧化钠,则可循环利用的物质主要为含氢氧化钠的滤液,D错误。
6.(2024·合肥第一中学高三第一次教学质量检测)工业上以硫黄或黄铁矿为原料制备硫酸的原理示意图如图。下列叙述错误的是( )
A.通过量的空气可将硫黄直接转化为SO3
B.控制温度400~500 ℃可增大催化剂活性
C.吸收剂b可选用98.3%的浓硫酸
D.工业上可用氨水处理尾气中的SO2
答案 A
解析 硫黄和氧气反应只会生成SO2,A错误;选择400~500 ℃是因为V2O5作催化剂时在该温度范围内催化活性较好,B正确;工业制硫酸用98.3%的浓硫酸吸收SO3,不用水吸收,是因为用水会生成酸雾,C正确;氨水作为一种碱性溶液可以和酸性氧化物SO2反应,工业上可用氨水处理尾气中的SO2,D正确。
7.(2024·河北衡水部分高中高三模拟)某兴趣小组用铝箔制备Al2O3、AlCl3·6H2O及明矾大晶体,具体流程如图,下列说法错误的是( )
A.步骤Ⅲ,为了得到纯Al2O3,需灼烧至恒重
B.步骤Ⅴ中抽滤所需仪器:布氏漏斗、吸滤瓶、抽气泵等
C.通入HCl的作用是抑制AlCl3水解和增大溶液中Cl-的浓度,有利于AlCl3·6H2O结晶
D.步骤Ⅳ的操作是配制高于室温10~20 ℃的明矾饱和溶液,选规则明矾小晶体并悬挂在溶液中央,快速冷却至室温,得到明矾大晶体
答案 D
解析 为了得到纯Al2O3,灼烧至恒重时氢氧化铝完全分解,故A正确;AlCl3水解生成Al(OH)3和HCl,通入HCl的作用是抑制AlCl3水解和增大溶液中Cl-的浓度,有利于AlCl3·6H2O结晶,故C正确;步骤Ⅳ的操作是配制高于室温10~20 ℃的明矾饱和溶液,选规则明矾小晶体并悬挂在溶液中央,自然冷却至室温,得到明矾大晶体,故D错误。
8.为吸收工业尾气中的NO和SO2,设计如图流程,同时还能获得连二亚硫酸钠(Na2S2O4,其结晶水合物又称保险粉)和NH4NO3产品。
下列说法不正确的是( )
A.工业尾气中的NO和SO2排放到大气中会形成酸雨
B.装置Ⅱ的作用是吸收NO
C.Ce4+从阴极口流出回到装置Ⅱ循环使用
D.装置Ⅳ中氧化1 L 2 mol·L-1,至少需要标准状况下22.4 L O2
答案 C
解析 工业尾气中的NO可与氧气反应生成NO2,NO2与水反应得硝酸,形成硝酸型酸雨,SO2与水反应得H2SO3,H2SO3被氧气氧化为硫酸,形成硫酸型酸雨,故A正确;装置Ⅱ中Ce4+将NO氧化为、,故B正确;装置Ⅲ(电解槽)中阳极发生反应:Ce3+-e-===Ce4+,Ce4+从阳极口流出回到装置Ⅱ循环使用,故C错误;装置Ⅳ中被氧气氧化为的离子方程式为2N+O2===2N,n(N)=1 L×2 mol·L-1=2 mol,即消耗1 mol O2,标准状况下体积为22.4 L,故D正确。
9.(2024·福建龙岩质量检测)以炼铁厂锌灰(主要成分为ZnO,含少量的CuO、SiO2、Fe2O3)为原料制备ZnO的流程如图所示。下列说法正确的是( )
已知:“浸取”工序中ZnO、CuO分别转化为[Zn(NH3)4]2+和[Cu(NH3)4]2+。
A.H—N—H键角:[Cu(NH3)4]2+<NH3
B.“滤渣②”的主要成分为Fe、Cu和Zn
C.所含金属元素的质量“滤液①”<“滤液②”
D.“煅烧”时需要在隔绝空气条件下进行
答案 C
解析 NH3提供孤电子对与Cu2+形成配位键后,孤电子对转化为成键电子对,对成键电子对的排斥力减小,则H—N—H键角变大,即键角:[Cu(NH3)4]2+>NH3,故A错误;浸取时,SiO2、Fe2O3不反应,“滤液①”中含有金属元素的离子为[Zn(NH3)4]2+、[Cu(NH3)4]2+,加入锌粉发生反应:Zn+[Cu(NH3)4]2+===Cu+[Zn(NH3)4]2+,因此“滤渣②”的主要成分为Cu和过量的Zn,“滤液②”中含有金属元素的离子为[Zn(NH3)4]2+,Zn的相对原子质量大于Cu,金属元素的质量增加,即“滤液①”< “滤液②”,故B错误、C正确;煅烧时ZnCO3·Zn(OH)2会分解,Zn为+2价,不会被氧气氧化,因此不需要隔绝空气,故D错误。
10.(2024·河北雄安新区高三模拟)从废催化剂中回收贵金属和有色金属,不仅所得金属品位高,而且投资少、效益高。以废锆催化剂(含ZrO2、Y2O3及Fe的氧化物)为原料回收氧化锆和氧化钇的部分工艺如下:
已知:①ZrO2、Y2O3可溶于热的浓硫酸;
②聚乙二醇可与Fe3+形成红褐色配合物,便于“离心萃取”操作进行。
下列说法错误的是( )
A.“焙烧”时,加入硫酸的浓度不宜过小,以将金属氧化物完全转化为硫酸盐进入溶液为宜
B.“离心萃取”前,加入H2O2溶液,目的是将可能存在的Fe2+氧化为Fe3+,便于离心分离
C.“红褐色溶液a”的主要成分为Fe(OH)3胶体,用激光笔照射时会出现丁达尔效应
D.“煅烧分解”时,化学方程式为Y2Y2O3+3CO↑+3CO2↑
答案 C
解析 根据已知信息①,硫酸浓度不宜太小,太小可能导致ZrO2、Y2O3溶解不充分,影响后续回收,A正确;过氧化氢为氧化剂,将亚铁离子氧化为铁离子,Fe3+与聚乙二醇形成配合物,便于离心分离,B正确;红褐色溶液a为聚乙二醇与Fe3+形成的配合物,C错误;沉淀转化,说明氢氧化钇转化为草酸钇,草酸钇煅烧分解生成氧化钇:Y2Y2O3+3CO↑+3CO2↑,D正确。
11.稀土金属钕(Nd)铁硼废料的主要成分为Fe2O3,含有SiO2、Nd2O3、Al2O3、CoO等杂质,一种综合回收利用该废料的工艺流程如图所示。
已知:Ksp(FeS)=6.3×10-18,Ksp(α⁃CoS)=5.0×10-22,Ksp(β⁃CoS)=1.9×10-27。
下列说法错误的是( )
A.“酸浸”时产生的浸渣的主要成分为SiO2
B.“还原”时溶液中的Fe3+转化为Fe2+
C.“沉钴”时应控制条件生成α⁃CoS
D.“氧化沉铁”的反应为4Fe2++O2+8===4FeOOH↓+8CO2+2H2O
答案 C
解析 钕铁硼废料的成分中,只有SiO2不溶于盐酸,因此,“酸浸”时产生的浸渣的主要成分为SiO2,A项正确;“还原”时溶液中的Fe3+转化为Fe2+,以避免“沉钴”时Fe3+与Na2S发生氧化还原反应,B项正确;β⁃CoS与FeS的溶度积相差较大,“沉钴”时应控制条件生成β⁃CoS,使Co2+和Fe2+分离更彻底,C项错误;“氧化沉铁”时,向含有Fe2+的溶液中通入O2并加入NaHCO3,反应生成FeOOH,反应的离子方程式为4Fe2++O2+8===4FeOOH↓+8CO2+2H2O,D项正确。
12.(2024·湖南娄底高三模拟)以PdCl2固体为原料制备纯PdCl2,其部分实验过程如下:
已知:①PdCl2具有顺反异构;
②“酸溶”中生成[PdCl4];
③Pd(OH)2有两性,Ksp[Pd(OH)2]=10-31;Pd2++4NH3·H2O===[Pd(NH3)4]2++4H2O K1=1032.8。
下列说法不正确的是( )
A.PdCl2中的配体为NH3,Pd的配位数为2
B.“氧化”过程中发生反应的离子方程式为Cl+2===Cl-+N2↑+3H2O+2H+
C.Pd(OH)2+4NH3·H2O[Pd]2++2OH-+4H2O的平衡常数K2=101.8
D.若氧化不充分,将会导致Pd(OH)2的产率降低
答案 A
解析 已知Pd(NH3)2Cl2具有顺反异构,说明该分子为平面结构,NH3、Cl-都是配体,Pd的配位数为4,故A错误;“氧化”过程中,发生反应的离子方程式为+2N===Cl-+N2↑+3H2O+2H+,故B正确;①Pd2++4NH3·H2O===[Pd(NH3)4]2++4H2O K1=1032.8,②Pd(OH)2(s)Pd2+(aq)+2OH-(aq) Ksp[Pd(OH)2]=10-31,①+②可得Pd(OH)2+4NH3·H2O+2OH-+4H2O,平衡常数K2=Ksp·K1=101.8,故C正确;若氧化不充分,未被氧化的N在碱性条件下转化为NH3·H2O,易形成[Pd(NH3)4]2+,则有部分Pd元素因生成配合物而溶解在溶液中,Pd(OH)2的产率降低,故D正确。
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