题型02 工艺流程综合（期末真题汇编，黑吉辽蒙专用）高三化学上学期

题型02 工艺流程综合 1．（2023-2024高三上·辽宁沈阳·期末）工业污酸因酸性强，且含有大量(Ⅲ)等毒性物质不可直接排放，用锌冶炼窑渣处理含砷废酸可实现砷、酸的高效脱除，同时获得有价金属铜、铁。工艺流程如下： 已知：①锌窑渣主要成分：等 ②氧化浸出后上清液主要成分() (主要以形式存在) 18.9 17.8 6.6 1.65 8.85 ③(V)毒性较(Ⅲ)弱 (1)为提高污酸中的消除率，可采取的措施有 。 a.将锌窑渣粉碎         b.提高液固比       c.延长浸取时间 (2)氧化浸出步骤，氧气分压对溶出率的影响如图所示，试分析氧气分压过大时，铁元素溶出率变化的可能原因： ；若该步骤不通入氧气，将影响锌窑渣中 (填化学式)成分的溶浸。 (3)沉砷时的化学反应方程式： ；污酸预处理工艺中的作用： 。 (4)加入铁粉的主要目的是沉铜，写出该过程可能发生的离子方程式： 。 (5)滤渣2的主要成分： 。 (6)取水解前样品放入锥形瓶，再加入蒸馏水，滴入指示剂，用酸性溶液滴定至终点。重复三次实验，消耗标准液的体积分别为，则样品中的浓度： 。 2．（2023-2024·黑龙江哈尔滨·期末）铟(In)是制造半导体、电光源等的重要原料。从铜冶炼过程中产生的铟砷烟灰(主要含有、)中提取铟的工艺方法如下： 已知：①为强电解质； ②为磷酸二异辛酯，密度为，其在酸性溶液中可萃取三价金属离子； ③。 回答下列问题： (1)滤渣的主要成分除外还有 、 (填化学式)；“氧化酸浸”过程中，中的砷元素被氧化为最高价的含氧酸，写出此反应的化学方程式： 。 (2)“还原铁”时反应的离子方程式为 。 (3)“萃取除铁”时，用的作萃取剂时，发现当溶液后，铟萃取率随值的升高而下降，原因是 (用平衡移动原理解释)；反萃取时萃余液应从分液漏斗的 (填“下口放出”或“上口倒出”)。 (4)“萃取”过程中也可用酸(用表示)作萃取剂，使进入有机相，发生反应：，平衡常数为。已知与萃取率的关系符合公式：。当时，萃取率为，若将萃取率提升到，应调节溶液的 (已知，忽略萃取剂浓度的变化，结果保留三位有效数字)。 (5)整个工艺流程中，可循环利用的物质是 。 3．（2023-2024高三上·黑龙江牡丹江·期末）产自我国昆仑-西秦岭成矿带钴精矿主要化学成分为CoS、FeS、等，可以通过以下流程生产企业级的晶体。 已知：①（黄钠铁矾）是一种难溶于水的黄色晶体 ②， (1)为提高酸浸速率可采取的措施有 。 (2)残渣中没有S单质，写出酸浸过程中CoS反应的离子方程式 。 (3)除铁过程中溶液的pH不宜过小，原因是 。 (4)当完全沉淀时，滤液1的pH＝ 。 (5)操作1的步骤是 ， ，过滤。 (6)晶体热重曲线（样品质量随温度变化的曲线）如图所示，已知由A→B时生成了一种固体和两种气体（均为化合物），则该反应的化学方程式为 。 4．（2023-2024高三上·辽宁沈阳·期末）蛇纹石矿的主要成分为、、、、、等，现有一种利用该矿石制备高纯度工艺流程如图： 已知：，氢硫酸的两步电离常数分别为，。 (1)滤渣1的主要成分有S、、，根据滤渣成分，分析使用浓硫酸酸浸而不用盐酸的理由是 。 (2)“氧化”时作氧化剂发生反应的离子方程式为 ，鼓入空气，除可作氧化剂外，还有 的作用。 (3)滤渣2的主要成分是 。 (4)沉镍时，当镍离子恰好沉淀完全（离子浓度小于，可认为沉淀完全），要保证此时不会从溶液逸出，应控制溶液中浓度不高于 （已知饱和浓度约为）。 (5)晶体具有型结构（如图），实验测得的晶胞参数为，则与距离最近的有 个，该晶体密度为 （阿伏加德罗常数用表示）。 5．（2024-2025高三上·内蒙古·期末）在化学工业中主要用作橡胶和颜料的添加剂等。工业上可由菱锌矿(主要成分为，还含有等元素)制备。工艺如图所示： 相关金属离子形成氢氧化物沉淀的范围如表： 金属离子 开始沉淀的 1.5 6.3 6.0 7.4 8.1 6.9 沉淀完全 2.8 8.3 8.0 9.4 10.1 8.9 已知： ①“溶浸”后的溶液中金属离子主要有：。 ②弱酸性溶液中能将氧化生成。 ③氧化性顺序：。 (1)“溶浸”后溶液中的价层电子排布式为 。 (2)“溶浸”步骤中可提高浸出率的措施有 (任写一条即可)。 (3)“调”是向“溶浸”后的溶液中加入少量调节至弱酸性，此时溶液中的浓度范围为 。 (4)写出“氧化除杂”步骤中反应的离子方程式 ， 。 (5)“沉锌”时会生成沉淀，写出该步骤的离子方程式 ，该步骤中检验沉淀完全的方法是 。 (6)已知晶体的一种晶胞是立方晶胞(如图所示)，设阿伏加德罗常数的值为，该晶体密度为 (列出最简表达式)。 6．（2024-2025高三上·吉林·期末）对废催化剂进行回收可有效利用金属资源。某废催化剂主要含铝(Al)、钼(Mo)、镍(Ni)等元素的氧化物，一种回收利用工艺的部分流程如下： 已知：25℃时，H2CO3的，；；；该工艺中，pH>6.0时，溶液中Mo元素以的形态存在。 (1)“焙烧”中，有Na2MoO4生成，其中Mo元素的化合价为 。 (2)“沉铝”中，生成的沉淀X为 。 (3)“沉钼”中，pH为7.0.则生成BaMoO4的离子方程式为 。 (4)①滤液Ⅲ中，主要存在的钠盐有NaCl和Y，Y为 。 ②往滤液Ⅲ中添加适量NaCl固体后，通入足量 (填化学式)气体，再通入足量CO2，可析出Y。 (5)高纯AlAs(砷化铝)可用于芯片制造。芯片制造中的一种刻蚀过程如图所示，图中所示致密保护膜为一种氧化物，可阻止H2O2刻蚀液与下层GaAs(砷化镓)反应。 ①该氧化物为 。 ②已知：Ga和Al同族，As和N同族。在H2O2与上层GaAs的反应中，As元素的化合价变为+5价，则该反应的氧化剂与还原剂物质的量之比为 。 7．（2023-2024高三上·黑龙江·期末）HDS废催化剂是石油精炼加氢脱硫工序中产生的危险固体废弃物，但又富含钼、镍等有价金属，是一种重要的二次资源。以下是工业从HDS中回收钼的工艺流程： 已知：①HDS废催化剂氧化焙烧转化成 ②浸出渣的成分为和， ③ (1)该流程中使用的能提高碱浸出率的措施为 ，操作1为 ，此操作在化学实验室中用到的玻璃仪器有：玻璃棒、 、 。 (2)结合下图，碱浸时选择的最佳质量浓度为 ，最佳浸出温度为 。 (3)碱浸时有生成，该反应的离子方程式为 。 (4)采用碳酸根型萃取钼的反应为：。参考有关文献资料可知：一些阴离子被萃取的顺序为，则加入反萃取发生的化学方程式为： 。 反萃取后有机相为型，加入氢氧化钠处理可实现萃取剂再生。 (5)该流程中可循环利用的物质为 (6)经还原可得钼粉，涉及的金属冶炼方法为 。 A．热分解法　　　　　B．热还原法　　　　　C．电解法 8．（2024-2025高三上·吉林长春·期末）HDS催化剂广泛用于石油炼制和化学工业生产中，通常利用加碱焙烧——水浸取法用HDS废催化剂(主要成分为)制取和钼酸，其工艺流程如图所示。 已知：I．均可与纯碱反应生成对应的钠盐，而不能。且熔点795℃，易升华。 Ⅱ．高温下，易分解产生等物质。 回答下列问题： (1)为第五周期元素，与同族，在周期表中的位置为 ；从上述流程中可分析出属于 (填“酸性氧化物”或“碱性氧化物”)。 (2)“焙烧”时若温度超过750℃会导致最终钼酸产率降低的原因是 ；“焙烧”后的尾气需进行处理，写出用足量纯碱吸收二氧化硫的化学方程式： (已知常温下，)。 (3)写出“焙烧”过程中与纯碱、空气反应的化学方程式： ；“沉铝”时发生反应的离子方程式为 。 (4)“沉钒”时生成沉淀，写出“煅烧”中发生反应的化学方程式： 。 (5)“沉钼”所得钼酸需进行水洗，检验钼酸是否洗涤干净的操作为 。 9．（2024-2025高三上·辽宁·期末）一种利用炼锌渣(主要含、一定量的、不溶性杂质)为原料制备硫化锌及高纯镓的流程如图所示： 已知：①电解制取镓时，溶液中的氯离子会影响镓的析出。 ②。 ③与的各物种的分布分数随的变化如图1所示。 ④晶胞可以看成是由8个图2所示的小立方体堆积成大立方体以后，占据四个互不相邻的小立方体的体心得到的结构。 (1)黄钠铁矾的化学式为，晶体颗粒大、易沉降。 ①“沉铁”时生成黄钠铁矾的离子方程式为 。 ②不采用调节的方式沉铁，从制备或分离的角度分析可能的原因是： 。 (2)“还原除杂”时先向溶液中加入一定量的铜粉，反应一段时间后再向溶液中加入稍过量粉，滤渣的成分除了、粉外，还有 。 (3)“调节”时，不能过高的原因是 。 (4)室温时， 。计算反应的平衡常数 。 (5)直接电解“沉锌”后的溶液可制备镓，阴极的电极反应式为 。 (6)在沉铁前可以加入铁氰化钾检验是否被完全氧化，若未被完全氧化，则会产生蓝色的沉淀，每个晶胞含 个。 10．（2023-2024高三上·陕西汉中·阶段练习）高纯硫酸锰作为合成镍钴锰三元正极材料的原料，工业上可由天然二氧化锰粉与硫化锰矿(还含Fe、Al、Mg、Zn、Ni、Si等元素)制备，工艺如下图所示。回答下列问题：    相关金属离子[c0(Mn+)=0.1 mol·L−1]形成氢氧化物沉淀的pH范围如下： 金属离子 Mn2+ Fe2+ Fe3+ Al3+ Mg2+ Zn2+ Ni2+ 开始沉淀的pH 8.1 6.3 1.5 3.4 8.9 6.2 6.9 沉淀完全的pH 10.1 8.3 2.8 4.7 10.9 8.2 8.9 (1)为了加快溶浸效果，可采取的措施有 (任写一条)；写出“溶浸”中二氧化锰与硫化锰反应的化学方程式 。 (2)“氧化”中添加适量的MnO2的作用是将Fe2+氧化为Fe3+，写出该反应的离子方程式 。 (3)滤渣2除了含有Al(OH)3还含有 。 (4)“除杂1”的目的是除去Zn2+和Ni2+，“滤渣3”的主要成分是 。 (5)写出“沉锰”的离子方程式 。 试卷第1页，共3页 1 学科网（北京）股份有限公司 $ 题型02 工艺流程综合 1．（2023-2024高三上·辽宁沈阳·期末）工业污酸因酸性强，且含有大量(Ⅲ)等毒性物质不可直接排放，用锌冶炼窑渣处理含砷废酸可实现砷、酸的高效脱除，同时获得有价金属铜、铁。工艺流程如下： 已知：①锌窑渣主要成分：等 ②氧化浸出后上清液主要成分() (主要以形式存在) 18.9 17.8 6.6 1.65 8.85 ③(V)毒性较(Ⅲ)弱 (1)为提高污酸中的消除率，可采取的措施有 。 a.将锌窑渣粉碎         b.提高液固比       c.延长浸取时间 (2)氧化浸出步骤，氧气分压对溶出率的影响如图所示，试分析氧气分压过大时，铁元素溶出率变化的可能原因： ；若该步骤不通入氧气，将影响锌窑渣中 (填化学式)成分的溶浸。 (3)沉砷时的化学反应方程式： ；污酸预处理工艺中的作用： 。 (4)加入铁粉的主要目的是沉铜，写出该过程可能发生的离子方程式： 。 (5)滤渣2的主要成分： 。 (6)取水解前样品放入锥形瓶，再加入蒸馏水，滴入指示剂，用酸性溶液滴定至终点。重复三次实验，消耗标准液的体积分别为，则样品中的浓度： 。 【答案】(1)ac (2) 氧气分压过大时，被氧化为，进一步发生水解沉淀损失或直接与发生沉砷反应 (3) 或、 将氧化成，降低污酸毒性 (4) (5)或 (6) 【分析】用H2O2预处理污酸，将污酸中的三价As氧化为五价，锌窑渣中的Fe、FeS、Fe2O3、Fe3O4可与酸反应，消耗H+，CuS、CuFeS2在有O2存在时可发生氧化还原反应，SiO2不参加反应，故滤渣1为SiO2，根据已知信息可知氧化浸出后滤液的主要成分，沉砷时O2将Fe2+氧化为Fe3+，并反应生成FeAsO4∙2H2O，沉铜时用Fe将Cu2+还原，水解中O2将Fe2+氧化为Fe3+，锌窑渣消耗H+，调节pH使Fe3+转化为Fe(OH)3沉淀，据此进行分析。 【解析】（1）锌窑渣中的Fe、FeS、Fe2O3、Fe3O4可与酸反应，消耗H+，为了提高污酸中的消除率，可采取的措施有粉碎锌窑渣和延长浸取时间，故选ac。 （2）氧气分压过大，Fe的浸取率降低，因为氧气过多会使被氧化为，进一步发生水解沉淀损失或直接与发生沉砷反应；不通氧气，CuS、CuFeS2在酸性条件下不能发生反应，故会影响锌窑渣中CuS、CuFeS2的溶浸。 （3）沉砷时的化学方程式为或、；用H2O2预处理污酸，将污酸中的三价As氧化为五价，降低污酸毒性。 （4）加入铁粉沉铜时，溶液中含有的离子可能有Cu2+、Fe3+、H+，故能发生的离子反应可能有。 （5）水解中O2将Fe2+氧化为Fe3+，锌窑渣消耗H+，调节pH使Fe3+转化为Fe(OH)3沉淀，Fe(OH)3分解会生成Fe2O3，故滤渣2的主要成分为Fe2O3或。 （6）发生反应，消耗酸性溶液的体积6.3mL误差过大舍去，故平均体积为6.00mL，则Fe2+的物质的量浓度为。 2．（2023-2024·黑龙江哈尔滨·期末）铟(In)是制造半导体、电光源等的重要原料。从铜冶炼过程中产生的铟砷烟灰(主要含有、)中提取铟的工艺方法如下： 已知：①为强电解质； ②为磷酸二异辛酯，密度为，其在酸性溶液中可萃取三价金属离子； ③。 回答下列问题： (1)滤渣的主要成分除外还有 、 (填化学式)；“氧化酸浸”过程中，中的砷元素被氧化为最高价的含氧酸，写出此反应的化学方程式： 。 (2)“还原铁”时反应的离子方程式为 。 (3)“萃取除铁”时，用的作萃取剂时，发现当溶液后，铟萃取率随值的升高而下降，原因是 (用平衡移动原理解释)；反萃取时萃余液应从分液漏斗的 (填“下口放出”或“上口倒出”)。 (4)“萃取”过程中也可用酸(用表示)作萃取剂，使进入有机相，发生反应：，平衡常数为。已知与萃取率的关系符合公式：。当时，萃取率为，若将萃取率提升到，应调节溶液的 (已知，忽略萃取剂浓度的变化，结果保留三位有效数字)。 (5)整个工艺流程中，可循环利用的物质是 。 【答案】(1) (2) (3)  增大，水解生成，不利于萃取 上口倒出 (4)2.73 (5)萃余液 【分析】铟砷烟灰(主要含有、)加入MnO2、硫酸溶液氧化酸浸，各金属元素转化成对应的硫酸盐，PbO转化为PbSO4，铁元素转化成Fe2O3，锌元素转化为ZnSO4，铟元素转化成In2(SO4)3，中的砷元素被氧化为最高价的含氧酸，SiO2、PbSO4和过量的MnO2不溶成为废渣，滤液中加Na2S2O3还原铁，将三价铁还原成Fe2+，再加P2O4萃取除铁得到含FeS4O6的水溶液，剩下的物质加硫酸溶液进行反萃取，分液后加Zn置换铟，反应过滤得粗铟。 【解析】（1）由分析可知，滤渣的主要成分除外还有PbSO4、MnO2；“氧化酸浸”过程中，中的砷元素被氧化为最高价的含氧酸，根据得失电子守恒和电荷守恒配平离子方程式为：。 （2）“还原铁”时，Fe3+被还原为亚铁离子，根据得失电子守恒及元素守恒得反应离子方程式：。 （3）当溶液后，溶液中氢氧根离子浓度逐渐增大，导致铟离子发生水解，水解生成，不利于萃取；为磷酸二异辛酯，密度为比水小，反萃取时萃余液应从分液漏斗的上口倒出。 （4）由可知，当pH=2.30时，萃取率为50%，则，可得，若将萃取率提升到95%，忽略萃取剂浓度的变化，则，将lgK代入得，，则，代入lg19=1.28，得-lgc(H+)=2.73，将萃取率提升到95%，应调节溶液的pH=2.73。 （5）由流程可知整个过程中萃余液可以循环使用。 3．（2023-2024高三上·黑龙江牡丹江·期末）产自我国昆仑-西秦岭成矿带钴精矿主要化学成分为CoS、FeS、等，可以通过以下流程生产企业级的晶体。 已知：①（黄钠铁矾）是一种难溶于水的黄色晶体 ②， (1)为提高酸浸速率可采取的措施有 。 (2)残渣中没有S单质，写出酸浸过程中CoS反应的离子方程式 。 (3)除铁过程中溶液的pH不宜过小，原因是 。 (4)当完全沉淀时，滤液1的pH＝ 。 (5)操作1的步骤是 ， ，过滤。 (6)晶体热重曲线（样品质量随温度变化的曲线）如图所示，已知由A→B时生成了一种固体和两种气体（均为化合物），则该反应的化学方程式为 。 【答案】(1)粉碎、搅拌、升温、适当提高酸的浓度（合理即可） (2) (3)pH过小，溶液酸性过强，不利于析出 (4)9.1 (5)蒸发浓缩 冷却结晶 (6) 【分析】钴精矿加入稀硫酸和稀硝酸具有氧化性，将FeS氧化为铁离子，难溶于酸成为残渣，已知残渣中没有S单质，说明CoS中硫元素被氧化为硫酸根离子，加入硫酸钠得到黄色晶体，加入NaOH与Co2+反应生成Co(OH)2沉淀，加入硫酸酸溶得到CoSO4，蒸发浓缩、冷却结晶得到晶体； 【解析】（1）升高温度、增大反应物接触面积、增大反应物浓度等都能加快反应速率，为提高酸浸速率可采取的措施有粉碎、搅拌、升温、适当提高酸的浓度； （2）残渣中没有S单质，酸浸过程中CoS与硝酸反应生成硫酸根、NO，反应的离子方程式； （3）除铁过程中加入硫酸钠得到黄色晶体，溶液的pH不宜过小，原因是pH过小，溶液酸性过强，不利于析出； （4）当完全沉淀时c(Co2+)=1×10-5mol/L，已知，则，，已知，滤液1的pH＝-lgc(H+)=9+=9.1； （5）CoSO4溶液经过蒸发浓缩、冷却结晶、过滤、洗涤得到晶体； （6）的摩尔质量为173g/mol，由图晶体质量173g为1mol的质量，开始至A点固体质量差为18，则失去1个结晶水，A点物质为，Co2O3、CoO摩尔质量分别为83 g/mol、75 g/mol，由钴元素质量守恒，B点物质为Co2O3，C点为CoO，A→B时分解生成了一种固体为Co2O3，Co元素化合价升高，则硫元素化合价降低，生成两种气体分别为SO2和SO3，该反应的化学方程式为。 4．（2023-2024高三上·辽宁沈阳·期末）蛇纹石矿的主要成分为、、、、、等，现有一种利用该矿石制备高纯度工艺流程如图： 已知：，氢硫酸的两步电离常数分别为，。 (1)滤渣1的主要成分有S、、，根据滤渣成分，分析使用浓硫酸酸浸而不用盐酸的理由是 。 (2)“氧化”时作氧化剂发生反应的离子方程式为 ，鼓入空气，除可作氧化剂外，还有 的作用。 (3)滤渣2的主要成分是 。 (4)沉镍时，当镍离子恰好沉淀完全（离子浓度小于，可认为沉淀完全），要保证此时不会从溶液逸出，应控制溶液中浓度不高于 （已知饱和浓度约为）。 (5)晶体具有型结构（如图），实验测得的晶胞参数为，则与距离最近的有 个，该晶体密度为 （阿伏加德罗常数用表示）。 【答案】(1)浓硫酸能将硫元素氧化为硫单质除去，盐酸不能 (2) 使得溶液与充分混合，氧化更彻底 (3)、 (4) (5) 12 【分析】蛇纹石矿加硫酸酸浸，二氧化硅不反应，氧化钙和硫酸生成不易溶的硫酸钙沉淀，FeS中硫离子被浓硫酸氧化为硫单质沉淀，过滤得到滤渣1含有二氧化硅、硫酸钙、硫，滤液中加入氯酸钠将二价铁转化为三价铁，再加入碳酸钠调pH为使铁离子转化为氢氧化物沉淀，同时生成CaCO3，滤渣2为、，过滤得到的滤液中加入硫化钠溶液，得到硫化铜和硫化镍沉淀为滤渣3，在滤液中加入氢氧化钠溶液得到氢氧化镁沉淀，分解得到氧化镁。 【解析】（1）滤渣1的主要成分除S、SiO2外，还有CaSO4，根据滤渣成分不用盐酸代替浓硫酸的理由是盐酸不能将硫元素氧化为硫单质除去。 （2）“氧化”时作氧化剂将Fe2+氧化为Fe3+，转化为Cl-，根据得失电子守恒和电荷守恒配平离子方程式为：；，鼓入空气，除可作氧化剂外，还有使得溶液与充分混合，氧化更彻底的作用。 （3）由分析可知，滤渣2的主要成分是、。 （4）镍时，当镍离子恰好沉淀完全，则；=，c(H+)=。 （5）由图可知，面对角线的氧原子紧密相邻，则，r(O2-)为anm；据“均摊法”，晶胞中含个O2-、个Mg2+，则晶体密度为 。 5．（2024-2025高三上·内蒙古·期末）在化学工业中主要用作橡胶和颜料的添加剂等。工业上可由菱锌矿(主要成分为，还含有等元素)制备。工艺如图所示： 相关金属离子形成氢氧化物沉淀的范围如表： 金属离子 开始沉淀的 1.5 6.3 6.0 7.4 8.1 6.9 沉淀完全 2.8 8.3 8.0 9.4 10.1 8.9 已知： ①“溶浸”后的溶液中金属离子主要有：。 ②弱酸性溶液中能将氧化生成。 ③氧化性顺序：。 (1)“溶浸”后溶液中的价层电子排布式为 。 (2)“溶浸”步骤中可提高浸出率的措施有 (任写一条即可)。 (3)“调”是向“溶浸”后的溶液中加入少量调节至弱酸性，此时溶液中的浓度范围为 。 (4)写出“氧化除杂”步骤中反应的离子方程式 ， 。 (5)“沉锌”时会生成沉淀，写出该步骤的离子方程式 ，该步骤中检验沉淀完全的方法是 。 (6)已知晶体的一种晶胞是立方晶胞(如图所示)，设阿伏加德罗常数的值为，该晶体密度为 (列出最简表达式)。 【答案】(1)3d6 (2)加热、搅拌、适当提高硫酸的浓度、将矿石粉碎等任写一条 (3)<1mol/L (4) 2+3Mn2++2H2O=5MnO2↓+4H+ +3Fe2++7H2O=MnO2↓+3Fe(OH)3↓+5H+ (5)2Zn2++2+H2O=↓+CO2↑ 取少量“沉锌”后过滤的滤液于试管中，滴入Na2CO3溶液，若出现白色浑浊则说明未沉淀完全，若无明显现象则说明沉淀完全 (6) 【分析】形成氢氧化物沉淀的pH范围如表：“溶浸”发生反应的化学方程式为：ZnCO3+H2SO4=ZnSO4+H2O+CO2↑，“溶浸”后的溶液中金属离子主要有：Zn2+、Fe2+、Cd2+、Mn2+、Ni2+，加入KMnO4能将Fe2+氧化为Fe(OH)3、Mn2+氧化为MnO2，滤渣2的成分为Fe(OH)3、MnO2，由于氧化性顺序：Ni2+>Cd2+>Zn2+，可加入还原剂Zn单质将Ni、Cd置换出来，滤渣3为Ni、Cd，滤液为ZnSO4，加入Na2CO3反应方程式为：3ZnSO4+3Na2CO3+4H2O=ZnCO3·2Zn(OH)2·2H2O↓+3Na2SO4+2CO2↑，高温灼烧固体得到ZnO； 【解析】（1）的价层电子排布式为3d6； （2）提高浸出率的措施有：加热、搅拌、适当提高硫酸的浓度、将矿石粉碎等； （3）根据表中数据，0.1molL-1的Zn2+产生沉淀时pH为6.0，可得出Ksp[Zn(OH)2]=0.1×(10-8)2=10-17，则pH5.5时锌离子的最大浓度为c=10-17(10-8.5)2=1(mol/L)，此时溶液中的浓度范围为<1mol/L； （4）已知弱酸性溶液中KMnO4能将Mn2+氧化生成MnO2，将Fe2+氧化为Fe(OH)3，离子方程式为：2+3Mn2++2H2O=5MnO2↓+4H+、+3Fe2++7H2O=MnO2↓+3Fe(OH)3↓+5H+； （5）“沉锌”时会生成沉淀，滤液为ZnSO4，加入Na2CO3的离子方程式：2Zn2++2+H2O=↓+CO2↑；该步骤中检验沉淀完全的方法是：取少量“沉锌”后过滤的滤液于试管中，滴入Na2CO3溶液，若出现白色浑浊则说明未沉淀完全，若无明显现象则说明沉淀完全； （6）该晶胞中Zn位于顶点和面心的位置、O位于体内，所以晶胞中Zn的个数为8×+6×=4，O的个数为4，晶胞的密度为。 6．（2024-2025高三上·吉林·期末）对废催化剂进行回收可有效利用金属资源。某废催化剂主要含铝(Al)、钼(Mo)、镍(Ni)等元素的氧化物，一种回收利用工艺的部分流程如下： 已知：25℃时，H2CO3的，；；；该工艺中，pH>6.0时，溶液中Mo元素以的形态存在。 (1)“焙烧”中，有Na2MoO4生成，其中Mo元素的化合价为 。 (2)“沉铝”中，生成的沉淀X为 。 (3)“沉钼”中，pH为7.0.则生成BaMoO4的离子方程式为 。 (4)①滤液Ⅲ中，主要存在的钠盐有NaCl和Y，Y为 。 ②往滤液Ⅲ中添加适量NaCl固体后，通入足量 (填化学式)气体，再通入足量CO2，可析出Y。 (5)高纯AlAs(砷化铝)可用于芯片制造。芯片制造中的一种刻蚀过程如图所示，图中所示致密保护膜为一种氧化物，可阻止H2O2刻蚀液与下层GaAs(砷化镓)反应。 ①该氧化物为 。 ②已知：Ga和Al同族，As和N同族。在H2O2与上层GaAs的反应中，As元素的化合价变为+5价，则该反应的氧化剂与还原剂物质的量之比为 。 【答案】(1)+6 (2) (3) (4) NaHCO3 NH3 (5) Al2O3 4：1 【分析】废催化剂主要含铝(Al)、钼(Mo)、镍(Ni)等元素的氧化物在焙烧水浸后除去含镍固体，滤液Ⅰ中Al元素以的形态存在，Mo元素以的形态存在，沉铝时，通过量二氧化碳，转化为氢氧化铝沉淀除去，向滤液Ⅱ中加氯化钡生成沉淀BaMoO4。 【解析】（1）Na2MoO4中Na元素的化合价为+1，O元素的化合价为-2，根据化合物的化合价代数和为0，可得Mo元素的化合价为+6。 （2）根据分析可知，“沉铝”中，通过量二氧化碳，转化为氢氧化铝沉淀除去，发生的反应为：，即沉淀X为Al(OH)3。 （3）“沉钼”中氯化钡和生成沉淀BaMoO4，离子方程式为：。 （4）“沉铝”时，，有碳酸氢钠生成，则滤液Ⅲ中存在的钠盐有NaCl和Y，Y为NaHCO3；往滤液Ⅲ中添加适量NaCl固体后，通NH3、CO2，NH3、CO2和NaCl溶液反应生成溶解度较小的NaHCO3，因为氨气易溶于水而二氧化碳溶解度较小，所以应该先通入氨气后通入二氧化碳；答案：NaHCO3，NH3。 （5）由图可知，GaAs能被H2O2腐蚀，AlAs和H2O2发生氧化还原反应生成致密的氧化物薄膜，H2O2作氧化剂，则AlAs中As元素被氧化，所以得到的氧化物为Al的氧化物，为Al2O3；在H2O2与上层GaAs的反应中，As元素的化合价由-3价变为+5价升高8，GaAs是还原剂，双氧水得电子生成水，H2O2是氧化剂，O元素化合价由-1价变为-2价降低1，根据得失电子守恒，如果转移8mol电子，消耗双氧水4mol，消耗GaAs为1mol，所以氧化剂、还原剂的物质的量之比为4∶1；答案为：Al2O3，4∶1。 7．（2023-2024高三上·黑龙江·期末）HDS废催化剂是石油精炼加氢脱硫工序中产生的危险固体废弃物，但又富含钼、镍等有价金属，是一种重要的二次资源。以下是工业从HDS中回收钼的工艺流程： 已知：①HDS废催化剂氧化焙烧转化成 ②浸出渣的成分为和， ③ (1)该流程中使用的能提高碱浸出率的措施为 ，操作1为 ，此操作在化学实验室中用到的玻璃仪器有：玻璃棒、 、 。 (2)结合下图，碱浸时选择的最佳质量浓度为 ，最佳浸出温度为 。 (3)碱浸时有生成，该反应的离子方程式为 。 (4)采用碳酸根型萃取钼的反应为：。参考有关文献资料可知：一些阴离子被萃取的顺序为，则加入反萃取发生的化学方程式为： 。 反萃取后有机相为型，加入氢氧化钠处理可实现萃取剂再生。 (5)该流程中可循环利用的物质为 (6)经还原可得钼粉，涉及的金属冶炼方法为 。 A．热分解法　　　　　B．热还原法　　　　　C．电解法 【答案】(1) 研磨 过滤 烧杯（或漏斗） 漏斗（或烧杯） (2) 20 170℃ (3) (4) (5)萃取剂 (6)B 【分析】由流程和信息可知，HDS废催化剂氧化焙烧转化成，经研磨碱浸后，Ni元素转化为NiO，和Al2O3一起成为浸出渣，MoO3和一起转化为进入浸出液，浸出液中加入N263有机试剂，和有机溶剂发生反应，再加入反萃取剂转化为，进而经过一系列变化，生成钼，以此来解答。 【解析】（1）根据流程图可知，该流程中使用的能提高碱浸出率的措施为研磨；由操作1得到浸出渣和浸出液可知，操作1为过滤，此操作在化学实验室中用到的玻璃仪器有：玻璃棒、烧杯、漏斗； （2）由图1分析可知，Mo浸出率在Na2CO3添加量20时已达90%以上，再提高，Mo浸出率变化不大，因此的最佳选择为20；同理，由图2分析可知，Mo浸出率在170℃时已达95%以上，再升温变化不大，因此温度的最佳选择为170℃； （3）碱浸时有生成，且浸出渣有NiO，则该反应的离子方程式为； （4）由题意可知，加入反萃取发生的化学方程式为； （5）由流程图和(4)可知，可循环利用的物质为萃取剂； （6）由经还原可得钼粉可知，通过热还原法得到金属钼，答案选B。 8．（2024-2025高三上·吉林长春·期末）HDS催化剂广泛用于石油炼制和化学工业生产中，通常利用加碱焙烧——水浸取法用HDS废催化剂(主要成分为)制取和钼酸，其工艺流程如图所示。 已知：I．均可与纯碱反应生成对应的钠盐，而不能。且熔点795℃，易升华。 Ⅱ．高温下，易分解产生等物质。 回答下列问题： (1)为第五周期元素，与同族，在周期表中的位置为 ；从上述流程中可分析出属于 (填“酸性氧化物”或“碱性氧化物”)。 (2)“焙烧”时若温度超过750℃会导致最终钼酸产率降低的原因是 ；“焙烧”后的尾气需进行处理，写出用足量纯碱吸收二氧化硫的化学方程式： (已知常温下，)。 (3)写出“焙烧”过程中与纯碱、空气反应的化学方程式： ；“沉铝”时发生反应的离子方程式为 。 (4)“沉钒”时生成沉淀，写出“煅烧”中发生反应的化学方程式： 。 (5)“沉钼”所得钼酸需进行水洗，检验钼酸是否洗涤干净的操作为 。 【答案】(1)第5周期第ⅥB族 酸性氧化物 (2)易升华，导致钼损耗，所以钼酸产率降低 (3) (4) (5)取最后一次洗涤液，加入硝酸酸化的溶液，若无白色沉淀生成，则证明洗涤干净 【分析】工业废催化剂在纯碱条件下焙烧，MoS与碳酸钠反应生成钼酸钠、二氧化碳和二氧化硫，MoO3和碳酸钠反应生成钼酸钠和二氧化碳，随后浸泡，除去不溶物得到钼酸钠溶液，其中也含有四羟基铝酸钠，再通入二氧化碳生成氢氧化铝沉淀，过滤除去，滤液调节pH后加入氯化铵沉钒，滤液中加入硝酸得到钼酸。 【解析】（1）为第五周期元素，与同族，在周期表中的位置为第5周期第ⅥB族，可与纯碱反应生成对应的钠盐，说明属于酸性氧化物。 （2）已知的熔点为795℃，易升华，“焙烧”时若温度超过750℃会导致最终钼酸产率降低的原因是：易升华，导致钼损耗，所以钼酸产率降低；已知：，说明酸性：，根据强酸制取弱酸的原理，用足量纯碱吸收二氧化硫生成碳酸氢钠和亚硫酸钠，化学方程式为：。 （3）“焙烧”过程中MoS被空气中的O2氧化为和SO2，为酸性氧化物，和碳酸钠反应生成和CO2，根据得失电子守恒和原子守恒配平化学方程式为：。“沉铝”时四羟基铝酸钠和过量二氧化碳反应生成氢氧化铝沉淀和碳酸氢钠，离子方程式为：。 （4）沉钒”时生成沉淀，煅烧得到V2O3，V元素由+5价下降到+3价，N元素由-3价上升到0价，该反应中有N2生成，根据得失电子守恒和原子守恒配平化学方程式为：。 （5）“沉钼”所得钼酸需进行水洗除去表面的NH4Cl，只需检验洗涤液中的氯离子就可以检验沉淀是否洗涤干净，操作为：取最后一次洗涤液，加入硝酸酸化的溶液，若无白色沉淀生成，则证明洗涤干净。 9．（2024-2025高三上·辽宁·期末）一种利用炼锌渣(主要含、一定量的、不溶性杂质)为原料制备硫化锌及高纯镓的流程如图所示： 已知：①电解制取镓时，溶液中的氯离子会影响镓的析出。 ②。 ③与的各物种的分布分数随的变化如图1所示。 ④晶胞可以看成是由8个图2所示的小立方体堆积成大立方体以后，占据四个互不相邻的小立方体的体心得到的结构。 (1)黄钠铁矾的化学式为，晶体颗粒大、易沉降。 ①“沉铁”时生成黄钠铁矾的离子方程式为 。 ②不采用调节的方式沉铁，从制备或分离的角度分析可能的原因是： 。 (2)“还原除杂”时先向溶液中加入一定量的铜粉，反应一段时间后再向溶液中加入稍过量粉，滤渣的成分除了、粉外，还有 。 (3)“调节”时，不能过高的原因是 。 (4)室温时， 。计算反应的平衡常数 。 (5)直接电解“沉锌”后的溶液可制备镓，阴极的电极反应式为 。 (6)在沉铁前可以加入铁氰化钾检验是否被完全氧化，若未被完全氧化，则会产生蓝色的沉淀，每个晶胞含 个。 【答案】(1) 直接调pH沉铁易生成胶体，不容易过滤，且Fe(OH)3胶体同时容易吸附Zn2+而造成ZnS损失 (2)CuCl (3)pH过高时，Zn2+将转化为Zn(OH)2或，较稳定不利于ZnS生成，Zn(OH)2直接沉淀，不利于Zn2+转化为ZnS或ZnS中混有Zn(OH)2 (4) (5) (6)24 【分析】根据流程图分析，炼锌渣经过稀硫酸、H2O2酸浸过滤掉不溶性杂质，将ZnO、CuO、Fe2O3、FeO转化为Zn2+、Cu2+、Fe3+，向滤液中加入硫酸钠溶液进行沉铁，得到黄钠铁矾，结合已知，溶液中的氯离子会影响镓的析出，可知金属粉末中含有Cu粉除去Cl-，以及金属粉末Zn除去Cu2+，向滤液中加入NaOH溶液调节pH为8.2，目的是将Ga3+转化为，加入Na2S溶液将Zn2+转化为ZnS，最后电解NaGa(OH)4溶液得到金属镓。 【解析】（1）①“沉铁”时，加入硫酸钠生成黄钠铁矾沉淀，离子方程式为； ②直接调pH沉铁易生成Fe(OH)3胶体，不容易过滤；Fe(OH)3胶体同时容易吸附Zn2+而造成ZnS损失； （2）加入铜粉的目的是：除去Cl-，发生的反应为，故滤渣的成分除了、粉外，还有CuCl； （3）根据图示可得知，当pH过高时，Zn2+将转化为Zn(OH)2或，较稳定不利于ZnS生成，Zn(OH)2直接沉淀，不利于Zn2+转化为ZnS或ZnS中混有Zn(OH)2； （4）由反应方程式的平衡常数K1= ，结合 K=1.0×1034，可知K1====1×10-35×1×1034×2.0×10-5=2.0×10-6； （5）电解NaGa(OH)4溶液得到金属镓，阴极的反应为； （6）K+占据四个互不相邻的小立方体(晶胞的部分)的体心，所以晶胞中含有4个K+，化学式为KFe[Fe(CN)6]，则每个KFe[Fe(CN)6]晶胞含有CN-的个数是24。 10．（2023-2024高三上·陕西汉中·阶段练习）高纯硫酸锰作为合成镍钴锰三元正极材料的原料，工业上可由天然二氧化锰粉与硫化锰矿(还含Fe、Al、Mg、Zn、Ni、Si等元素)制备，工艺如下图所示。回答下列问题：    相关金属离子[c0(Mn+)=0.1 mol·L−1]形成氢氧化物沉淀的pH范围如下： 金属离子 Mn2+ Fe2+ Fe3+ Al3+ Mg2+ Zn2+ Ni2+ 开始沉淀的pH 8.1 6.3 1.5 3.4 8.9 6.2 6.9 沉淀完全的pH 10.1 8.3 2.8 4.7 10.9 8.2 8.9 (1)为了加快溶浸效果，可采取的措施有 (任写一条)；写出“溶浸”中二氧化锰与硫化锰反应的化学方程式 。 (2)“氧化”中添加适量的MnO2的作用是将Fe2+氧化为Fe3+，写出该反应的离子方程式 。 (3)滤渣2除了含有Al(OH)3还含有 。 (4)“除杂1”的目的是除去Zn2+和Ni2+，“滤渣3”的主要成分是 。 (5)写出“沉锰”的离子方程式 。 【答案】(1) 将矿物碾碎、加热、增大硫酸的浓度等 MnO2+MnS+2H2SO4=2MnSO4+S+2H2O (2)MnO2+2Fe2++4H+=2Fe3++ Mn2+ +2H2O (3)Fe(OH)3 (4)NiS和ZnS (5)Mn2++2=MnCO3↓+CO2↑+H2O 【分析】溶浸：加硫酸溶浸，根据问题(1)可知，发生MnO2+MnS+2H2SO4=S+2MnSO4+2H2O，含硅元素物质，如果是二氧化硅，二氧化硅不与稀硫酸反应，作为沉淀沉降出来，如果是硅酸盐，则转化成硅酸沉淀，其余元素转化成相应的离子； 氧化：利用MnO2的氧化性将Fe2+氧化成Fe3+； 调pH：加入氨水，调节pH，让Al3+、Fe3+以氢氧化物形式沉淀出来； 除杂1：加入Na2S，根据问题(4)可知，该目的是除去Zn2+、Ni2+； 除杂2：加入MnF2，该步骤是除去Mg2+； 沉锰：加入碳酸氢铵，得到MnCO3沉淀； 据此分析解答。 【解析】（1）为了加快溶浸效果，可采取的措施有粉碎、搅拌、适当升高温度、适当提高硫酸浓度等；利用二氧化锰的氧化性将MnS氧化成S单质，其反应方程式为MnO2+MnS+2H2SO4=S+2MnSO4+2H2O；故答案为粉碎、搅拌、适当升高温度、适当提高硫酸浓度等；MnO2+MnS+2H2SO4=S+2MnSO4+2H2O； （2）利用MnO2的氧化性将Fe2+氧化成Fe3+，其离子方程式为MnO2+2Fe2++4H+=2Fe3++Mn2++2H2O；故答案为MnO2+2Fe2++4H+=2Fe3++Mn2++2H2O； （3）根据流程以及表中数据可知，调pH，使Al3+、Fe3+以氢氧化物形式沉淀出来，滤渣2成分是Al(OH)3、Fe(OH)3，故答案为Fe(OH)3； （4）除杂1的目的是Zn2+、Ni2+，则滤渣3的主要成分是NiS、ZnS，故答案为NiS、ZnS； （5）加入碳酸氢铵，生成碳酸锰沉淀，其离子方程式为Mn2++2=MnCO3↓+CO2↑+H2O；故答案为Mn2++2=MnCO3↓+CO2↑+H2O； 试卷第1页，共3页 1 学科网（北京）股份有限公司 $