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微课题8 选择题中的微流程
[示例] (2023·湖南高考)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-+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
答案 D
解析 污水中含有铜离子、三价铁离子、锌离子、铝离子,首先加入石灰乳除掉三价铁离子和部分铝离子,过滤后,加入硫化钠除去其中的铜离子和锌离子,再次过滤后即可达到除去其中杂质的目的,以此解题。A.根据分析可知氢氧化铁当pH=1.9时开始沉淀,氢氧化铝当pH=3.5时开始沉淀,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;B.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,其第一步水解的方程式为S2-+H2O⥫⥬HS-+OH-,B正确;C.当铜离子和锌离子完全沉淀时,说明硫化铜和硫化锌都达到了沉淀溶解平衡,则====4×10-12,C正确;D.污水经过处理后其中含有较多的钙离子,故“出水”应该经过阳离子交换树脂软化处理,达到工业冷却循环用水的标准后,才能使用,D错误。
【思维建模】 工艺制备小流程类选择题解题流程
(1)明确制备物质特点
首先确定要制备什么物质,从题干或流程图、装置图中获取有用信息,了解制备物质的性质,具有某些特殊性质的产物,要采取必要的措施来避免在制备过程中产生杂质。
(2)分析流程图、装置图中的每一步操作及步骤
从以下几个方面了解流程图、装置图:反应物是什么?反应方程式是什么?该反应有何作用?对制备结果有何影响?
(3)逐项判断,不遗漏任何信息
结合除杂、分离、提纯等实验操作,灵活运用元素化合物及氧化还原反应等知识,从问题中获取解题信息,逐项判断。
1.(2024·黑吉辽高考)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 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,再加入锌浸出液进行“脱氯”,“脱氯”步骤中仅Cu元素的化合价发生改变,得到CuCl固体,可知“脱氯”步骤发生反应的化学方程式为:Cu2++Cu+2Cl-===2CuCl↓,过滤得到脱氯液,脱氯液净化后电解,Zn2+可在阴极得到电子生成Zn,据此回答。A.由以上分析得,“浸铜”时,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;B.“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;C.“脱氯”步骤中仅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,化学方程式为:Cu2++Cu+2Cl-===2CuCl↓,故C正确;D.脱氯液净化后电解,Zn2+应在阴极得到电子变为Zn,故D错误;故选C。
2.(2024·湖南高考)中和法生产Na2HPO4·12H2O 的工艺流程如下:
已知:①H3PO4的电离常数:K1=6.9×10-3,K2=6.2×10-8,K3=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 分析工艺流程可知:H3PO4和Na2CO3先发生反应,通过加入X调节pH,使产物完全转化为Na2HPO4,通过结晶、过滤、干燥,最终得到Na2HPO4·12H2O 成品。A.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项正确;B.若“中和”工序加入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,所以“调pH”工序中X为NaOH或H3PO4,B项正确;C.“结晶”工序中的溶液为饱和Na2HPO4溶液,由已知可知H3PO4的K2=6.2×10-8,K3=4.8×10-13,则HPO的水解常数Kh==≈1.6×10-7,由于Kh>K3,则Na2HPO4的水解程度大于电离程度,溶液显碱性,C项错误;D.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项正确;故选C。
3.(2025·湖北联考)溶液a中的溶质主要为CdSO4,还含有少量FeSO4、H2SO4,以溶液a为主要原料制备高纯镉的工艺流程如图所示。下列说法正确的是( )
A.“氧化”时若用Cl2代替O2,电解时阳极反应式不变
B.“调节pH”时可以用CuO代替ZnO
C.“电解废液”所含溶质的主要成分为ZnSO4、H2SO4
D.“氧化”时可以用KSCN溶液检验Fe2+是否完全被氧化
答案 C
解析 A.“氧化”时若用Cl2代替O2,即有Cl-生成,在“电解”时阳极会有Cl2生成,阳极反应式不同,A项错误;B.“调节pH”时若选用CuO,则后续溶液中含CuSO4,电解时生成的镉中含有铜杂质,B项错误;C.“电解”时生成硫酸、镉及氧气,“电解”前的溶液中含有硫酸锌,C项正确;D.“氧化”时,应用铁氰化钾溶液检验Fe2+是否存在,D项错误。
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