题型05 工艺流程（期末真题汇编，北京专用）高二化学上学期

题型05 工艺流程 1．(24-25高二上·北京大兴区·期末)研究人员从处理废旧线路板后的固体残渣(含SnO2、PbO2等)中进一步回收金属锡(Sn)，一种回收流程如下。 已知：i．50Sn、82Pb均为IVA族元素。 ii．SnO2、PbO2与强碱反应生成盐和水。 (1)操作Ⅰ的名称是 。 (2)Sn在空气中不反应，Pb在空气中表面生成一层氧化膜，结合原子结构解释原因 。 (3)SnO2与NaOH溶液反应的化学方程式为 。 (4)滤液1中加入Na2S的目的是除铅，将相关方程式补充完整： 。 Na2PbO3＋Na2S＋___________=PbS↓＋S↓＋___________ (5)不同溶剂中Na2SnO3的溶解度随温度变化如图。 相同温度下，Na2SnO3的溶解度随NaOH浓度增大而减小，结合平衡移动原理解释原因： 。 (6)测定粗锡中Sn的纯度：在强酸性环境中将ag粗锡样品溶解(此时Sn全部转化成Sn2+)，迅速加入过量NH4Fe(SO4)2溶液和指示剂，用cmol·L−1K2Cr2O7标准溶液滴定至终点。平行测定三次，消耗K2Cr2O7溶液的体积平均为vmL，计算Sn的纯度。(Sn的摩尔质量为119g·mol-1) 已知：Sn2++2Fe3+=Sn4++2Fe2+、Cr2O+6Fe2++14H+=2Cr3++6Fe3++7H2O。 ①溶解粗锡时不宜选用盐酸，理由是 。 ②粗锡样品中Sn的纯度为 (用质量分数表示)。 2．(24-25高二上·北京大兴区·期末)某学习小组从海水晒盐后的盐卤(主要含Na+、Mg2+、Cl-、Br-)中模拟工业提镁，并探究镁的相关反应。 Ⅰ.工业提镁过程如下图所示： (1)过程i发生的主要反应的离子方程式是 。 (2)过程i得到的沉淀中混有少量Ca(OH)2，除去少量Ca(OH)2的方法是：先将沉淀放到盛有 (填化学式)饱和溶液的烧杯中，充分搅拌后，经过滤、 (填操作方法)、干燥，得到纯净的Mg(OH)2。 (3)工业上通过过程iii制得金属镁，反应的化学方程式为 。 Ⅱ.探究镁的相关反应 实验1：向5mL0.2mol·L-1KCl溶液中加入5mL0.1mol·L-1AgNO3溶液，产生白色沉淀后过滤，取约5mL滤液，放入5cm打磨后的镁条，快速产生大量气泡。 小组同学对“快速产生大量气泡”的原因进行探究。 查阅资料：①常温下镁能与水缓慢反应。②体积较小的阴离子，能够“钻透”Mg(OH)2膜。③K+对该反应无影响。 提出猜想：可能是、Cl-促进了镁与水的反应。 设计并实施如下实验： 实验操作 实验现象 实验2-1 将5cm打磨后的镁条放入5mL水中 细微气泡附着 实验2-2 将5cm打磨后的镁条放入5mL0.05mol·L-1A溶液中 细微气泡附着 实验2-3 将5cm打磨后的镁条放入5mL0.05mol·L-1B溶液中 细小气泡冒出 实验结论：Cl-促进了镁与水的反应；对反应无影响。 (4)实验2-2、实验2-3中，试剂A、B的化学式分别是 、 。 (5)小组同学对比发现：实验1中镁条与AgCl滤液的反应速率比实验2-3更快。猜想滤液中存在微量Ag+，可能形成了微小Mg-Ag原电池，加快了反应速率。 小组同学继续完成如下实验： 实验3-1 实验3-2 装置 试剂 20mL0.05mol·L-1KCl溶液 20mL液体Y ①实验3-2中液体Y是 。 ②小组同学观察到产生气泡的速率：3-2>3-1，得出的结论是 。 ③小组同学设计实验3-2时，有同学使用如图所示装置，甲同学认为不合理，甲同学的理由是 。 3．(24-25高二上·北京朝阳区·期末)天青石的主要成分为硫酸锶，另外含有质量分数约为的、的。利用天青石制备高纯碳酸锶，流程示意图如下。 已知： 物质 (1)位于元素周期表第五周期第A族。写出基态原子价层电子的轨道表示式： 。 (2)酸浸 写出溶于盐酸的离子方程式： 。 (3)净化 滤液C中含有和少量，能除去溶液中以上的，但几乎不损失，其原因是 。 (4)沉淀 ①制得高纯碳酸锶的离子方程式为 。 ②若反应温度较高，产率降低，原因是 。 (5)转化 ①分析“转化”过程中主要转化的原因。 计算反应的 ，该反应的K比的K大得多。 ②分析“转化”过程中和的作用。 i．和调控溶液，进而调控，提高转化率。 ii． 。 4．(24-25高二上·北京东城区·期末)钢铁使用前需用盐酸除去表面氧化物，这一过程会产生大量“酸洗废液”。利用钢铁酸洗废液制备高铁酸钾，实现铁元素回收应用，流程如下： 已知： ⅰ．金属离子沉淀的pH 离子 开始沉淀pH 1.9 3.8 6.5 完全沉淀pH 2.8 4.7 8.3 ⅱ．高铁酸根溶液在强碱性条件下性质稳定，在酸性条件下迅速分解产生氧气。 (1)结合离子方程式，说明向酸洗废液中加入过量铁粉的目的： 。 (2)用氨水调节滤液1的pH至6，可除去部分杂质。滤渣A的主要成分是 。 (3)由滤液2制备铁黄过程中，如果只通入空气不加氨水，溶液pH随时间变化如下图 若不加入氨水，前1小时生成铁黄的离子反应方程式为 ；4小时后发现氧气还在继续消耗，但此时铁黄增加不明显，存在副反应的离子反应方程式为 。因此，制备铁黄过程中需加入氨水，控制溶液，以提高铁黄产率。 (4)由铁黄制备高铁酸钾的离子反应方程式为 。 (5)向高铁酸钾的浓溶液中加入KOH固体，获得高铁酸钾粗品。从平衡移动的角度分析KOH固体的作用是 。 5．(24-25高二上·北京昌平区·期末)以黄铁矿(主要含FeS2)为原料，低成本回收蛇纹石中和渣(含大量Fe2O3及少量其他金属氧化物杂质)中的铁元素，制备高附加值氧化铁红的工艺流程如下(部分流程已省略)： (1)酸浸过程中，加快浸出速率可采取的措施有 ； (写两条)。 (2)酸浸过程中，Fe2O3发生反应的离子方程式为 。 (3)黄铁矿在隔绝空气的条件下还原酸浸液，黄铁矿与酸浸液按一定比例混合，在不同温度下反应相同时间，测得溶液中Fe2+、Fe3+的质量浓度变化如下图。 已知：Sx2− S2− + (x-1)S(x=2，3，…) ①将还原过程的离子方程式补充完整： 。 □FeS2 + □_______ + □_______ = □_______ + □SO+ □_______+□_______ ②温度高于85℃，随温度的升高，Fe2+质量浓度减小的原因是 。 (4)测定氧化铁红纯度。取a g煅烧后的氧化铁红产品，用盐酸溶解后配成100mL溶液，取10mL待测溶液，向其中加入过量SnCl2溶液还原，加入HgCl2除去过量的SnCl2.加入3滴指示剂，用c mol/L K2Cr2O7标准溶液滴定至终点，共消耗V mL K2Cr2O7标准溶液。 资料：Cr2O72-被还原为Cr3+ ①用上述方法测得的产品中Fe2O3的质量分数为 (列计算式即可，Fe2O3摩尔质量为160g/mol)。 ②若不除去过量的SnCl2，Fe2O3的质量分数测定结果将 (填“偏高” “不变”或“偏低”)。 6．(24-25高二上·北京师范大学附属中学·期末)以银锰精矿(主要含、、)和氧化锰矿(主要含)为原料联合提取银和锰的一种流程示意图如下。    已知：酸性条件下，的氧化性强于。 (1) “浸锰”过程是在溶液中使矿石中的锰元素浸出，同时去除，有利于后续银的浸出：矿石中的银以的形式残留于浸锰渣中。 ①“浸锰”过程中，发生反应，则可推断： (填“>”或“<”)。 ②在溶液中，银锰精矿中的和氧化锰矿中的发生反应，则浸锰液中主要的金属阳离子有 。 (2) “浸银”时，使用过量和的混合液作为浸出剂，将中的银以形式浸出。 ①将“浸银”反应的离子方程式补充完整： 。 ②结合平衡移动原理，解释浸出剂中的作用： 。 (3) “沉银”过程中需要过量的铁粉作为还原剂。 ①该步反应的离子方程式有 。 ②一定温度下，的沉淀率随反应时间的变化如图所示。解释分钟后的沉淀率逐渐减小的原因： 。    (4)结合“浸锰”过程，从两种矿石中各物质利用的角度，分析联合提取银和锰的优势： 。 7．(24-25高二上·北京十一学校·期末)一种利用低品位铜矿（含有、、和等）为原料制取的工艺流程如下： 已知、、、开始沉淀和沉淀完全的如下表： 开始沉淀pH 4.7 8.3 8.1 1.5 完全沉淀pH 6.7 9.8 9.6 3.2 (1)步骤I中，可将、等物质氧化溶解。 ①S中的化合价为 。 ②补全并配平下列离子方程式 ：__________。 (2)步骤II中，固体C中含有的物质是 （填化学式）；加入氨水调节至如下范围：的目的是 。 (3)步骤IV中，滤液E中的主要溶质为，加热过程中，主要溶质发生分解反应的化学方程式为 。 (4)该流程中可循环利用的物质是 （填化学式）。 (5)CuCl质量分数的测定 称取样品，溶于过量的硫酸铁铵溶液[可将氧化为]，滴加2滴试亚铁灵指示剂（可与发生特征显色反应），用的硫酸钟标准溶液滴定（反应为），共消耗硫酸铈标准溶液。 写出与CuCl反应的离子方程式 。 写出CuCl质量分数的计算式 （CuCl的相对分子质量以字母表示）。 8．(23-24高二上·北京通州区·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 。 9．(23-24高二上·北京大兴区·期末)碱式碳酸铜可用作有机催化剂。工业上以辉铜矿(主要成分为，含及少量)为原料制备碱式碳酸铜，工业流程如下： 已知：①常温下， ②金属离子沉淀的pH 开始沉淀时 1.5 6.3 完全沉淀时 2.8 8.3 (1)操作I的名称是 ；滤渣b可能含S、 (填化学式)。 (2)①为提高“浸取”时辉铜矿中的浸取率，可采取的措施 (填2条)。 ②某小组测得的浸取率受浓度及温度影响的变化曲线如下： 依据图一分析：适宜的浓度范围为 ； a点浸取时也起到了氧化辉铜矿的作用，该反应的离子方程式为 。 ③图二中温度高于85℃时浸取率下降的原因是 。 (3)“除铁”步骤调pH时，加入的物质X可选择 (填序号)。 a．　　　　　　　　b．    　　　　c． (4)常温下，滤液中，则“除铁”步骤调pH的范围是 。 10．(23-24高二上·北京房山区·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)。 11．(23-24高二上·北京昌平区·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．(23-24高二上·北京朝阳区·期末)高纯碳酸钙在电子材料工业中用于集成电路板、固体激光材料的制作。利用原料碳酸钙(含少量镁的化合物)制备高纯碳酸钙，流程示意图如下。 已知： 物质 (1)煅烧： ①碳酸钙受热完全分解的化学方程式为 。 ②煅烧时，将原料碳酸钙与焦炭按一定比例混合，连续鼓入空气，使焦炭完全燃烧。从能源及资源利用的角度说明该工艺的优点 。 (2)溶浸： ①用离子方程式表示溶液呈酸性的原因 。 ②溶浸的化学方程式为 。 ③若溶浸温度较高(>90℃)，沉钙时高纯碳酸钙的收率降低(如下图所示)，原因是 。 (3)精制： 溶浸后，溶液B含有的金属阳离子有、。通过平衡常数可判断进行的程度，该反应的K= 。说明该反应进行的基本完全。 (4)沉钙反应的离子方程式为 。 13．(23-24高二上·北京顺义区·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 。 14．(23-24高二上·北京西城区·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)。 30 / 30 学科网（北京）股份有限公司 $ 题型05 工艺流程 1．(24-25高二上·北京大兴区·期末)研究人员从处理废旧线路板后的固体残渣(含SnO2、PbO2等)中进一步回收金属锡(Sn)，一种回收流程如下。 已知：i．50Sn、82Pb均为IVA族元素。 ii．SnO2、PbO2与强碱反应生成盐和水。 (1)操作Ⅰ的名称是 。 (2)Sn在空气中不反应，Pb在空气中表面生成一层氧化膜，结合原子结构解释原因 。 (3)SnO2与NaOH溶液反应的化学方程式为 。 (4)滤液1中加入Na2S的目的是除铅，将相关方程式补充完整： 。 Na2PbO3＋Na2S＋___________=PbS↓＋S↓＋___________ (5)不同溶剂中Na2SnO3的溶解度随温度变化如图。 相同温度下，Na2SnO3的溶解度随NaOH浓度增大而减小，结合平衡移动原理解释原因： 。 (6)测定粗锡中Sn的纯度：在强酸性环境中将ag粗锡样品溶解(此时Sn全部转化成Sn2+)，迅速加入过量NH4Fe(SO4)2溶液和指示剂，用cmol·L−1K2Cr2O7标准溶液滴定至终点。平行测定三次，消耗K2Cr2O7溶液的体积平均为vmL，计算Sn的纯度。(Sn的摩尔质量为119g·mol-1) 已知：Sn2++2Fe3+=Sn4++2Fe2+、Cr2O+6Fe2++14H+=2Cr3++6Fe3++7H2O。 ①溶解粗锡时不宜选用盐酸，理由是 。 ②粗锡样品中Sn的纯度为 (用质量分数表示)。 【答案】(1)过滤 (2)Sn和Pb均为第IVA元素，核电荷数Pb>Sn，电子层数Pb>Sn，原子半径Pb>Sn，失电子能力Pb>Sn，金属性Pb>Sn (3)SnO2+2NaOH=Na2SnO3+H2O (4)Na2PbO3＋2Na2S＋3H2O=PbS↓＋S↓＋6NaOH (5)NaOH溶液浓度增大，c(Na+)增大，使Na2SnO3(s)2Na+(aq)+SnO(aq)逆向移动，使得Na2SnO3溶解度减小 (6) K2Cr2O7酸性溶液可以氧化Cl-，产生实验误差 【分析】废旧线路板后的固体残渣(含SnO2、PbO2等)加入NaOH溶液，过滤除去不溶物，溶液中存在Sn和Pb；加入Na2S，生成PbS和S沉淀除去，滤液中存在Na2SnO3；Na2SnO3经过操作Ⅲ后，得到Na2SnO3固体；最后Na2SnO3与焦炭反应，生成粗锡，据此分析作答。 【详解】（1）操作Ⅰ实现固液分离，可知操作Ⅰ的名称是过滤，故答案为：过滤。 （2）Sn和Pb均为第IVA元素，核电荷数Pb>Sn，电子层数Pb>Sn，原子半径Pb>Sn，失电子能力Pb>Sn，金属性Pb>Sn，则Sn在空气中不反应，而Pb在空气中表面生成一层氧化膜，故答案为：Sn和Pb均为第IVA元素，核电荷数Pb>Sn，电子层数Pb>Sn，原子半径Pb>Sn，失电子能力Pb>Sn，金属性Pb>Sn。 （3）SnO2与NaOH反应生成Na2SnO3和水，化学方程式为：SnO2 + 2NaOH= Na2SnO3 + H2O，故答案为：SnO2+2NaOH=Na2SnO3+H2O。 （4）Na2S和Na2PbO3反应生成PbS和S单质，S化合价由-2价上升到0价，Pb元素由+4价下降到+2价，根据得失电子守恒和原子守恒配平化学方程式为：Na2PbO3＋2Na2S＋3H2O=PbS↓＋S↓＋6NaOH，故答案为：Na2PbO3＋2Na2S＋3H2O=PbS↓＋S↓＋6NaOH。 （5）随着NaOH溶液浓度增大，c(Na+)增大，使Na2SnO3溶解平衡：Na2SnO3(s)⇌2Na+(aq) + SnO(aq)逆向移动，使得Na2SnO3溶解度减小，所以相同温度下，Na2SnO3的溶解度随NaOH浓度增大而减小，故答案为：NaOH溶液浓度增大，c(Na+)增大，使Na2SnO3(s)2Na+(aq)+SnO(aq)逆向移动，使得Na2SnO3溶解度减小。 （6）①浓盐酸具有还原性，K2Cr2O7酸性溶液可以氧化Cl- ，产生实验误差，因此不用浓盐酸溶解粗锡，故答案为：K2Cr2O7酸性溶液可以氧化Cl-，产生实验误差。 ②由方程式Sn2+ + 2Fe3+ =Sn4+ + 2Fe2+，Cr2O+ 6Fe2++14H+ = 2Cr3+ + 6Fe3+ + 7H2O可得关系式：Sn∼ Sn2+∼2Fe2+∼Cr2O，n(Cr2O)=cv×10-3mol，则n(Sn)=3 ×cv×10-3mol，m(Sn)=119 g·mol-1×3 cv×10-3mol=119×3 cv×10-3g，则Sn的纯度为，故答案为：。 2．(24-25高二上·北京大兴区·期末)某学习小组从海水晒盐后的盐卤(主要含Na+、Mg2+、Cl-、Br-)中模拟工业提镁，并探究镁的相关反应。 Ⅰ.工业提镁过程如下图所示： (1)过程i发生的主要反应的离子方程式是 。 (2)过程i得到的沉淀中混有少量Ca(OH)2，除去少量Ca(OH)2的方法是：先将沉淀放到盛有 (填化学式)饱和溶液的烧杯中，充分搅拌后，经过滤、 (填操作方法)、干燥，得到纯净的Mg(OH)2。 (3)工业上通过过程iii制得金属镁，反应的化学方程式为 。 Ⅱ.探究镁的相关反应 实验1：向5mL0.2mol·L-1KCl溶液中加入5mL0.1mol·L-1AgNO3溶液，产生白色沉淀后过滤，取约5mL滤液，放入5cm打磨后的镁条，快速产生大量气泡。 小组同学对“快速产生大量气泡”的原因进行探究。 查阅资料：①常温下镁能与水缓慢反应。②体积较小的阴离子，能够“钻透”Mg(OH)2膜。③K+对该反应无影响。 提出猜想：可能是、Cl-促进了镁与水的反应。 设计并实施如下实验： 实验操作 实验现象 实验2-1 将5cm打磨后的镁条放入5mL水中 细微气泡附着 实验2-2 将5cm打磨后的镁条放入5mL0.05mol·L-1A溶液中 细微气泡附着 实验2-3 将5cm打磨后的镁条放入5mL0.05mol·L-1B溶液中 细小气泡冒出 实验结论：Cl-促进了镁与水的反应；对反应无影响。 (4)实验2-2、实验2-3中，试剂A、B的化学式分别是 、 。 (5)小组同学对比发现：实验1中镁条与AgCl滤液的反应速率比实验2-3更快。猜想滤液中存在微量Ag+，可能形成了微小Mg-Ag原电池，加快了反应速率。 小组同学继续完成如下实验： 实验3-1 实验3-2 装置 试剂 20mL0.05mol·L-1KCl溶液 20mL液体Y ①实验3-2中液体Y是 。 ②小组同学观察到产生气泡的速率：3-2>3-1，得出的结论是 。 ③小组同学设计实验3-2时，有同学使用如图所示装置，甲同学认为不合理，甲同学的理由是 。 【答案】(1) (2) MgCl2 洗涤 (3) (4) KNO3 KCl (5) 0.05mol/LKCl溶液 Mg-Ag原电池加快了镁与水的反应速率 盐桥中离子的迁移能改变单位时间内左侧Cl-的浓度，使得实验3-2、3-1的反应速率不可比(其他答案合理) 【分析】I．工业提镁过程：盐卤中含有大量Mg2+,加入石灰乳，使Mg2+沉淀为Mg(OH)2，Mg(OH)2溶于盐酸，MgCl2溶液经过蒸发浓缩、冷却结晶、过滤、洗涤、干燥得MgCl2·6H2O晶体，再加入盐酸使其溶解为MgCl2，电解熔融的MgCl2 得Mg。 【详解】（1）过程i目的为使Mg2+转化为Mg(OH)2沉淀，故主要反应的离子方程式为； 故答案为； （2）根据沉淀转化原理，使Ca(OH)2转化为更难溶的Mg(OH)2，故除去Mg(OH)2沉淀中少量Ca(OH)2的方法是：先将沉淀放到盛有MgCl2饱和溶液的烧杯中，使Ca(OH)2转化为更难溶的Mg(OH)2，充分搅拌后，经过滤、洗涤、干燥，得到纯净的Mg(OH)2； 故答案为 ①MgCl2    ②洗涤； （3）电解熔融氯化镁来冶炼金属镁，化学方程式为； 故答案为； （4）实验1中KCl过量，故滤液中有KCl和KNO3，加入打磨后的镁条快速产生大量气泡，实验证明Cl-促进了镁与水的反应；NO对反应无影响，实验2-2将5cm打磨后的镁条放入5mL0.05mol·L-1A溶液中，有细微气泡附着，A溶液应为KNO3溶液；实验2-3将5cm打磨后的镁条放入5mL0.05mol·L-1B溶液中，B溶液应为KCl溶液； 故答案为①KNO3 ②KCl； （5）①实验3-1和实验3-2目的是为了验证微量Ag+是否会加快Mg和水的反应速率，实验3-2用Ag作电极，溶液中存在微量的银离子，实验需要控制单一变量，故液体Y应为20mL0.05mol·L-1KCl溶液； ②实验3-2产生气泡的速率大于实验3-1，因为实验3-2形成Mg-Ag-KCl原电池，加快镁与水的反应速率； ③形成原电池，Mg为原电池的负极，Ag为正极，盐桥中的Cl-进入左侧烧杯中，导致两烧杯中Cl-浓度不再相等，使得实验3-1、3-2的反应速率不能比较； 故答案为 ①0.05mol/LKCl溶液 ②Mg-Ag原电池加快了镁与水的反应速率 ③盐桥中离子的迁移能改变单位时间内左侧Cl-的浓度，使得实验3-2、3-1的反应速率不可比。 3．(24-25高二上·北京朝阳区·期末)天青石的主要成分为硫酸锶，另外含有质量分数约为的、的。利用天青石制备高纯碳酸锶，流程示意图如下。 已知： 物质 (1)位于元素周期表第五周期第A族。写出基态原子价层电子的轨道表示式： 。 (2)酸浸 写出溶于盐酸的离子方程式： 。 (3)净化 滤液C中含有和少量，能除去溶液中以上的，但几乎不损失，其原因是 。 (4)沉淀 ①制得高纯碳酸锶的离子方程式为 。 ②若反应温度较高，产率降低，原因是 。 (5)转化 ①分析“转化”过程中主要转化的原因。 计算反应的 ，该反应的K比的K大得多。 ②分析“转化”过程中和的作用。 i．和调控溶液，进而调控，提高转化率。 ii． 。 【答案】(1) (2) (3)，先沉淀 (4) 受热分解 (5) 抑制反应 【分析】用天青石制备高纯碳酸锶的流程为：在天青石中加入溶液[含、]进行转化过滤得到滤液A，同时得到含粗品碳酸锶，粗品碳酸锶加入盐酸酸浸再经过滤，得到滤渣B；同时得到滤液C，在滤液C中加入适量的溶液净化，过滤得滤渣D和滤液E，在滤液E中加入溶液沉淀，过滤得到高纯碳酸锶，据此分析解答。 【详解】（1）基态原子价层电子排布式为：，则基态原子价层电子的轨道表示式为：。 （2）加入盐酸酸浸过程中，溶于盐酸反应生成、和，则反应的离子方程式为：。 （3）滤液C中含有和少量，能除去溶液中以上的，但几乎不损失，结合已知表格中的数据、可知，由于，所以在含有和少量的溶液中，先沉淀。 （4）①在含高纯的溶液中加入溶液进行沉淀可以得到高纯，则制得高纯碳酸锶的离子方程式为：； ②如果在沉淀过程中温度大于，产率降低，原因是具有不稳定性、受热分解，导致生成的的量减少。 （5）①分析“转化”过程中主要转化的原因；根据反应得到反应的平衡常数为； ②分析“转化”过程中和的作用；和属于缓冲液，可以调控溶液，从而可以调控，使反应充分进行，提高转化率；同时加入的提供高浓度的，可以抑制反应的进行。 4．(24-25高二上·北京东城区·期末)钢铁使用前需用盐酸除去表面氧化物，这一过程会产生大量“酸洗废液”。利用钢铁酸洗废液制备高铁酸钾，实现铁元素回收应用，流程如下： 已知： ⅰ．金属离子沉淀的pH 离子 开始沉淀pH 1.9 3.8 6.5 完全沉淀pH 2.8 4.7 8.3 ⅱ．高铁酸根溶液在强碱性条件下性质稳定，在酸性条件下迅速分解产生氧气。 (1)结合离子方程式，说明向酸洗废液中加入过量铁粉的目的： 。 (2)用氨水调节滤液1的pH至6，可除去部分杂质。滤渣A的主要成分是 。 (3)由滤液2制备铁黄过程中，如果只通入空气不加氨水，溶液pH随时间变化如下图 若不加入氨水，前1小时生成铁黄的离子反应方程式为 ；4小时后发现氧气还在继续消耗，但此时铁黄增加不明显，存在副反应的离子反应方程式为 。因此，制备铁黄过程中需加入氨水，控制溶液，以提高铁黄产率。 (4)由铁黄制备高铁酸钾的离子反应方程式为 。 (5)向高铁酸钾的浓溶液中加入KOH固体，获得高铁酸钾粗品。从平衡移动的角度分析KOH固体的作用是 。 【答案】(1)将转化为，便于后续与杂质的分离；除去过量酸，减少后续氨水的加入量；以上反应可同时增加 (2) (3) (4) (5)加入KOH固体，增大，平衡逆移，有利于结晶；同时，增大，生成的高铁酸钾不易分解 【分析】酸洗废液含有(Fe2+、Fe3+、Al3+、H+、Cl-等离子)，加入过量铁粉，将还原为，得到滤液1含有Fe2+、Al3+、Cl-，加入氨水调节pH将Al3+转化为，滤液2通入氨水和空气，转化为铁黄(FeOOH)，加入溶液将FeOOH氧化为，加入固体，即可析出粗品，据此解答。 【详解】（1）加入过量铁粉，将还原为，同时将H+转化为，减小后续氨水的用量，故答案为：将转化为，便于后续与杂质的分离；除去过量酸，减少后续氨水的加入量；以上反应可同时增加； （2）由表可知，调节滤液1的pH至6，Al3+转化为沉淀，不沉淀，故答案为：； （3）不加入氨水，做氧化剂，将氧化为铁黄，离子方程式为：；4小时后发现氧气还在继续消耗，但此时铁黄增加不明显，说明被氧气氧化为，离子方程式：；故答案为：；； （4）将铁黄氧化为，自身被还原为，铁元素化合价上升3价，氯元素化合价降低2价，根据转移电子守恒配平该反应，注意KOH过量，溶液是碱性环境，故答案为：； （5）加入KOH固体，增大，平衡逆移，有利于结晶；且同高铁酸根溶液在强碱性条件下性质稳定，加入KOH固体，增大，生成的高铁酸钾不易分解。 5．(24-25高二上·北京昌平区·期末)以黄铁矿(主要含FeS2)为原料，低成本回收蛇纹石中和渣(含大量Fe2O3及少量其他金属氧化物杂质)中的铁元素，制备高附加值氧化铁红的工艺流程如下(部分流程已省略)： (1)酸浸过程中，加快浸出速率可采取的措施有 ； (写两条)。 (2)酸浸过程中，Fe2O3发生反应的离子方程式为 。 (3)黄铁矿在隔绝空气的条件下还原酸浸液，黄铁矿与酸浸液按一定比例混合，在不同温度下反应相同时间，测得溶液中Fe2+、Fe3+的质量浓度变化如下图。 已知：Sx2− S2− + (x-1)S(x=2，3，…) ①将还原过程的离子方程式补充完整： 。 □FeS2 + □_______ + □_______ = □_______ + □SO+ □_______+□_______ ②温度高于85℃，随温度的升高，Fe2+质量浓度减小的原因是 。 (4)测定氧化铁红纯度。取a g煅烧后的氧化铁红产品，用盐酸溶解后配成100mL溶液，取10mL待测溶液，向其中加入过量SnCl2溶液还原，加入HgCl2除去过量的SnCl2.加入3滴指示剂，用c mol/L K2Cr2O7标准溶液滴定至终点，共消耗V mL K2Cr2O7标准溶液。 资料：Cr2O72-被还原为Cr3+ ①用上述方法测得的产品中Fe2O3的质量分数为 (列计算式即可，Fe2O3摩尔质量为160g/mol)。 ②若不除去过量的SnCl2，Fe2O3的质量分数测定结果将 (填“偏高” “不变”或“偏低”)。 【答案】(1) 升温 提高H2SO4浓度、粉碎等 (2)Fe2O3+6H+=2Fe3++3H2O (3) FeS2 + 14Fe3+ +8H2O=15Fe2++2SO+16H+或FeS2 + 8Fe3+ +4H2O=9Fe2++SO+S+8H+ FeS2(s)Fe2+(aq)+S22-(aq)，Sx2− S2− + (x-1)S，85℃后，随温度升高，H+结合S2−生成H2S，H2S挥发脱离体系，最终使FeS2的沉淀溶解平衡正移，该过程生成Fe2+，同时使参与①中反应的FeS2减少，该过程减少Fe2+，Fe2+减少量更多，使Fe2+质量浓度减小。 (4) 偏高 【分析】蛇纹石中和渣(含大量Fe2O3及少量其他金属氧化物杂质)加入稀硫酸酸浸，得到含有Fe3+的溶液，加入黄铁矿，发生氧化还原反应生成S单质杂质，溶液中得到FeSO4溶液，再经过除杂净化，氧化煅烧最终得到Fe2O3。 【详解】（1）酸浸过程中，加快浸出速率可采取的措施有升温、提高H2SO4浓度、粉碎等； （2）酸浸过程中，Fe2O3溶于硫酸，发生反应的离子方程式为：Fe2O3+6H+=2Fe3++3H2O； （3）黄铁矿与Fe3+发生氧化还原反应，可以生成S单质或者S单质与硫酸根离子，反应的离子方程式为：FeS2 + 14Fe3+ +8H2O=15Fe2++2+16H+或FeS2 + 8Fe3+ +4H2O=9Fe2+++S+8H+； FeS2(s)Fe2+(aq)+S22-(aq)，Sx2− S2− + (x-1)S，85℃后，随温度升高，H+结合S2−生成H2S，H2S挥发脱离体系，最终使FeS2的沉淀溶解平衡正移，该过程生成Fe2+，同时使参与FeS2 + 8Fe3+ +4H2O=9Fe2++SO+S+8H+中反应的FeS2减少，该过程减少Fe2+，Fe2+减少量更多，使Fe2+质量浓度减小； （4）根据关系式3Fe2O3~6Fe2+~ ，n(Fe2O3)=3n()=3cv×10-3×mol=3cv×10-2mol，Fe2O3的质量分数为=； 若不除去过量的SnCl2，K2Cr2O7会与过量的SnCl2反应，消耗的KMnO4的体积变大，Fe2O3的质量分数测定结果将偏高。 6．(24-25高二上·北京师范大学附属中学·期末)以银锰精矿(主要含、、)和氧化锰矿(主要含)为原料联合提取银和锰的一种流程示意图如下。    已知：酸性条件下，的氧化性强于。 (1) “浸锰”过程是在溶液中使矿石中的锰元素浸出，同时去除，有利于后续银的浸出：矿石中的银以的形式残留于浸锰渣中。 ①“浸锰”过程中，发生反应，则可推断： (填“>”或“<”)。 ②在溶液中，银锰精矿中的和氧化锰矿中的发生反应，则浸锰液中主要的金属阳离子有 。 (2) “浸银”时，使用过量和的混合液作为浸出剂，将中的银以形式浸出。 ①将“浸银”反应的离子方程式补充完整： 。 ②结合平衡移动原理，解释浸出剂中的作用： 。 (3) “沉银”过程中需要过量的铁粉作为还原剂。 ①该步反应的离子方程式有 。 ②一定温度下，的沉淀率随反应时间的变化如图所示。解释分钟后的沉淀率逐渐减小的原因： 。    (4)结合“浸锰”过程，从两种矿石中各物质利用的角度，分析联合提取银和锰的优势： 。 【答案】(1) > 、 (2) 是为了与电离出的结合生成，使平衡正向移动，提高的浸出率；是为了抑制水解，防止生成沉淀 (3) 、、 被氧气氧化为，把氧化为 (4)可将两种矿石中的锰元素同时提取到浸锰液中，得到，同时将银元素和锰元素分离开；生成的还可以用于浸银，节约氧化剂 【分析】银锰精矿(主要含、、)和氧化锰矿(主要含)混合加溶液，使矿石中的锰元素浸出，同时去除，矿石中的银以的形式残留于浸锰渣中，浸锰液中主要的金属阳离子有、；浸锰渣中与过量和的混合液反应，将中的银以形式浸出，用铁粉把还原为金属银。 【详解】（1）①“浸锰”过程中，矿石中的银以的形式残留于浸锰渣中，发生反应，硫化锰溶于强酸而硫化银不溶于强酸，则可推断：>； ②根据信息，在溶液中二氧化锰可将氧化为，自身被还原为，则浸锰液中主要的金属阳离子有、。 （2）①中S元素化合价升高，Fe元素化合价降低，根据得失电子守恒、元素守恒，该离子方程式为； ②是为了与电离出的结合生成，使平衡正向移动，提高的浸出率；是为了抑制水解，防止生成沉淀。 （3）①铁粉可将还原为单质银，过量的铁粉还可以与铁离子以及过量的氢离子发生反应，因此离子方程式为、、； ②溶液中生成的会被空气中的氧气缓慢氧化为，把部分氧化为，因此后银的沉淀率逐渐降低。 （4）联合提取银和锰的优势在于“浸锰”过程可将两种矿石中的锰元素同时提取到浸锰液中，将银元素和锰元素分离开，利用的氧化性将中的氧化为，同时生成的还可以用于浸银，节约氧化剂，同时得到。 7．(24-25高二上·北京十一学校·期末)一种利用低品位铜矿（含有、、和等）为原料制取的工艺流程如下： 已知、、、开始沉淀和沉淀完全的如下表： 开始沉淀pH 4.7 8.3 8.1 1.5 完全沉淀pH 6.7 9.8 9.6 3.2 (1)步骤I中，可将、等物质氧化溶解。 ①S中的化合价为 。 ②补全并配平下列离子方程式 ：__________。 (2)步骤II中，固体C中含有的物质是 （填化学式）；加入氨水调节至如下范围：的目的是 。 (3)步骤IV中，滤液E中的主要溶质为，加热过程中，主要溶质发生分解反应的化学方程式为 。 (4)该流程中可循环利用的物质是 （填化学式）。 (5)CuCl质量分数的测定 称取样品，溶于过量的硫酸铁铵溶液[可将氧化为]，滴加2滴试亚铁灵指示剂（可与发生特征显色反应），用的硫酸钟标准溶液滴定（反应为），共消耗硫酸铈标准溶液。 写出与CuCl反应的离子方程式 。 写出CuCl质量分数的计算式 （CuCl的相对分子质量以字母表示）。 【答案】(1) +1 (2) 将溶液中铁离子完全转化为氢氧化铁沉淀，而铜离子和锰离子不沉淀 (3) (4)NH3 (5) 【分析】由题给流程可知，向低品位铜矿中加入二氧化锰和稀硫酸酸浸，氧化铁溶于稀硫酸生成硫酸铁，硫化亚铜、硫化铜、氧化亚铁被氧化生成硫、硫酸铜和硫酸铁，过滤得到含有硫的滤渣和滤液；向滤液中加入氨水调节溶液pH，将溶液中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；向滤液中先通氨气将溶液中的铜离子转化为四氨合铜离子，再加入碳酸氢铵将溶液中的锰离子转化为碳酸锰沉淀，过滤得到含有碳酸锰的滤渣和滤液；加热滤液，溶液中碳酸四氨合铜受热分解生成氧化铜、氨气、二氧化碳，过滤得到氧化铜；将氧化铜粉末与水、盐酸、氯化钠、铜混合反应得到Na[CuCl2]，过滤得到含有Na[CuCl2]的滤液；向滤液中加入大量水，将Na[CuCl2]转化为氯化亚铜沉淀，过滤得到氯化亚铜，据此分析； 【详解】（1）①根据化合价代数和为零，中硫的化合价为-2，中的化合价为+1； ②中Cu由+1价升高到+2价，S由-2价升高到0价，每个失去4个电子，中Mn由+4降到+2价，每个得2个电子，根据得失电子守恒进行配平，离子方程式为 ，答案为：； （2）根据分析，步骤II中，固体C中含有的物质是；加入氨水调节至如下范围：目的是：将溶液中铁离子完全转化为氢氧化铁沉淀，而铜离子和锰离子不沉淀； （3）受热分解生成氧化铜、氨气、二氧化碳，反应的化学方程式为； （4）由分析可知，该流程中可循环利用的物质是NH3； （5）根据题中信息，可将氧化为，与CuCl反应的离子方程式：；根据关系式，CuCl质量分数的计算式=； 8．(23-24高二上·北京通州区·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。 9．(23-24高二上·北京大兴区·期末)碱式碳酸铜可用作有机催化剂。工业上以辉铜矿(主要成分为，含及少量)为原料制备碱式碳酸铜，工业流程如下： 已知：①常温下， ②金属离子沉淀的pH 开始沉淀时 1.5 6.3 完全沉淀时 2.8 8.3 (1)操作I的名称是 ；滤渣b可能含S、 (填化学式)。 (2)①为提高“浸取”时辉铜矿中的浸取率，可采取的措施 (填2条)。 ②某小组测得的浸取率受浓度及温度影响的变化曲线如下： 依据图一分析：适宜的浓度范围为 ； a点浸取时也起到了氧化辉铜矿的作用，该反应的离子方程式为 。 ③图二中温度高于85℃时浸取率下降的原因是 。 (3)“除铁”步骤调pH时，加入的物质X可选择 (填序号)。 a．　　　　　　　　b．    　　　　c． (4)常温下，滤液中，则“除铁”步骤调pH的范围是 。 【答案】(1) 过滤 (2) 适当升高温度、适当增大浓度、粉碎固体增大接触面积等(任选其中两条，其他合理答案给分) 0.1mol/L-0.2mol/L 4Fe3++Cu2S=2Cu2++S+4Fe2+ 温度过高，分解，浸取率降低 (3)b (4) 【分析】辉铜矿浸取的过程中Fe2O3被溶解生成Fe2(SO4)3，Cu2S被溶解且氧化生成CuSO4和S，SiO2不能溶解于硫酸，操作Ⅰ为过滤，过滤后滤渣b中含有S和SiO2，溶液a中含有Cu2+和Fe3+等，加入物质X调节滤液pH将铁离子转化为Fe(OH)3沉淀，操作Ⅱ为过滤，滤液c中加入碳酸氢铵溶液后将铜离子转化为碱式碳酸铜。 【详解】（1）根据分析，操作I的名称是过滤；过滤后滤渣中含有S和SiO2； （2）①提升浸取率需要增加浸取效率，可以通过粉碎辉铜矿、搅拌、适当升高温度、适当增大硫酸或H2O2浓度等方式； ②由图一可知浓度范围为0.1mol/L-0.2mol/L时Cu的浸取率较高，为最佳浓度范围；铁离子也可以将硫化亚铜氧化为铜离子和硫单质，离子方程式为4Fe3++Cu2S=2Cu2++S+4Fe2+； ③随着温度升高过氧化氢分解导致Cu的浸取率下降； （3）调节pH时溶液原本就是酸性且要减小氢离子浓度，又不能引入新的杂质，因此最佳的选择为Cu(OH)2、CuO等，故选b； （4）由已知的金属离子沉淀pH可知，Fe3+完全沉淀的pH为2.8，因此pH≥2.8，滤液中c(Cu2+)=2.2mol/L， “除铁”步骤调pH不能使Cu2+沉淀，此时临界状态的氢氧根离子浓度满足，则c(OH-)=10-10mol/L，又不能沉淀铜离子，所以c(OH-)＜10-10mol/L，则pH＜4，因此pH的范围是2.8≤pH＜4。 10．(23-24高二上·北京房山区·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：。 11．(23-24高二上·北京昌平区·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。 12．(23-24高二上·北京朝阳区·期末)高纯碳酸钙在电子材料工业中用于集成电路板、固体激光材料的制作。利用原料碳酸钙(含少量镁的化合物)制备高纯碳酸钙，流程示意图如下。 已知： 物质 (1)煅烧： ①碳酸钙受热完全分解的化学方程式为 。 ②煅烧时，将原料碳酸钙与焦炭按一定比例混合，连续鼓入空气，使焦炭完全燃烧。从能源及资源利用的角度说明该工艺的优点 。 (2)溶浸： ①用离子方程式表示溶液呈酸性的原因 。 ②溶浸的化学方程式为 。 ③若溶浸温度较高(>90℃)，沉钙时高纯碳酸钙的收率降低(如下图所示)，原因是 。 (3)精制： 溶浸后，溶液B含有的金属阳离子有、。通过平衡常数可判断进行的程度，该反应的K= 。说明该反应进行的基本完全。 (4)沉钙反应的离子方程式为 。 【答案】(1) 焦炭燃烧放热，为碳酸钙分解提供能量，可以充分利用能源，提高资源利用率 (2) 温度过高，会使溶液中氨水浓度过低，碱性不够，导致沉钙时高纯碳酸钙的收率降低 (3) (4) 【分析】原料碳酸钙(含少量镁的化合物)煅烧后碳酸钙分解，方程式为，气体为二氧化碳，固体A为CaO和含少量镁的化合物，加入NH4Cl浸取，NH4Cl溶液显酸性，主要发生反应，溶液B含有的金属阳离子有、，加入CaO消耗H+使Mg2+水解平衡正想移动，则滤渣C为Mg(OH)2，滤液中通入NH3、CO2得到高纯碳酸钙。 【详解】（1）①碳酸钙受热完全分解成二氧化碳和氧化钙，其化学方程式为； ②煅烧时，将原料碳酸钙与焦炭按一定比例混合，连续鼓入空气，使焦炭完全燃烧；从能源及资源利用的角度说明该工艺的优点是焦炭燃烧放热，为碳酸钙分解提供能量，可以充分利用能源，提高资源利用率； （2）①溶液呈酸性是因为铵根离子水解，离子方程式为； ②溶浸CaO与反应生成氯化钙氨气和水，其化学方程式为； ③若溶浸温度较高(>90℃)，沉钙时高纯碳酸钙的收率降低的原因是温度过高，会使溶液中氨水浓度过低，碱性不够，导致沉钙时高纯碳酸钙的收率降低； （3），该反应的K===，说明该反应进行的基本完全； （4）沉钙时，氯化钙与氨气二氧化碳反应生成碳酸钙和氯化铵，离子方程式为。 13．(23-24高二上·北京顺义区·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。 14．(23-24高二上·北京西城区·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。 30 / 30 学科网（北京）股份有限公司 $