题型06 工艺流程综合题（期末真题汇编）高二化学上学期人教版

题型06 工艺流程综合题（非选择题） 1．(24-25高二上·广东佛山·期末)电镀污泥的回收利用对治理重金属污染具有重要意义。一种以电镀污泥[主要成分为CaCO3、Fe2O3、Cr2(SO4)3及CuSO4等]制取有价金属(Fe、Cr、Cu)的工艺流程如图所示： 已知： ①与存在络合平衡：。 ②25℃时，。 ③相关金属离子生成氢氧化物沉淀的pH如下表所示： 金属离子 开始沉淀时pH 6.5 2.0 4.3 4.6 完全沉淀时pH 9.7 3.2 5.6 6.7 回答下列问题： (1)“酸浸”时为了提高浸取速率，可以采取的措施是 (任写一种)；滤渣1的主要成分为 。 (2)“调pH①”中，加入调节pH范围为 ，该过程生成氢氧化物沉淀的离子方程式为 。 (3)“氨浸”生成的较为稳定，不利于后续“还原”的顺利进行，需对其进行“破络”处理。下列试剂中可用作破络剂的是___________(填标号)。 A． B．NaOH C． D． (4)“还原”后，过滤得到Cu和母液，则母液中主要含有的阳离子为 。 (5)含铬废水的排放需要达到国家工业污染物排放标准，计算上述滤液1中 。 (6)工业上电镀污泥也可通过酸浸电解法制取Cu，此时阳极的电极反应式为 。 2．(24-25高二上·广东广州越秀区·期末)工业上常用钛铁矿(主要成分为，可表示为)为原料制备高纯度钛白粉()，同时得到的工艺流程如图。 已知： ⅰ、钛元素在整个流程中化合价没有变化 ⅱ、25℃， 回答下列问题： (1)原料处理中，将矿石粉碎的目的是 。 (2)“步骤Ⅰ”发生的化学反应方程式为 。 (3)“步骤Ⅱ”冰浴时，加入“少量NaCl”的作用 。 (4)“步骤Ⅲ”加“热水”后得到难溶于水和稀酸的[也可以写为]，反应的离子方程式为 。25℃时测得滤液pH=2，则滤液中 。 (5)“步骤Ⅳ”加入氨水、双氧水的作用是 。 3．(24-25高二上·广东广州天河区·期末)钴在新能源、新材料领域具有重要用途。某炼锌废渣含有锌、铅、铜、铁、钴、锰的+2价氧化物及锌和铜的单质。从该废渣中提取钴的一种流程如下。 已知：①； ， ②该工艺条件下，有关金属离子沉淀的相关见下表。 离子 开始沉淀的 0.1 1.5 6.9 6.2 7.4 8.1 完全沉淀时的 1.1 3.2 8.4 8.2 9.4 10.1 回答下列问题： (1)的价层电子排布式为 。 (2)“酸浸”前，需将废渣磨碎，其目的是 。 (3)“酸浸”步骤中，CoO发生反应的化学方程式是 。 (4)“酸浸”后，浸渣的主要成分有和 。 (5)“沉锰”步骤中，过二硫酸钠的作用有将氧化为以及 ，写出生成的离子方程式 。 (6)“沉钴”步骤中，控制溶液pH=5，加入适量的NaClO氧化。滤液中钴离子浓度为 。 (7)已知锌元素和铝元素化学性质相似，往硫酸锌溶液中加入足量溶液，写出反应的离子方程式 。 4．(24-25高二上·贵州贵阳·期末)是化工合成中重要的镍源，工业上以金属镍废料(含Fe、Mg、Ca等杂质)为原料生产，继而生产的工艺流程如图： 已知：①，； ②还原性： ③流程中相关金属离子生成氢氧化物沉淀的pH如表所示： 氢氧化物 开始沉淀的pH 1.1 6.5 7.1 9.3 沉淀完全的pH 3.2 9.7 9.2 10.8 回答下列问题： (1)为了提高镍元素的浸出率，在“酸浸”时可采取的措施有 (任写一条)。 (2)用离子反应方程式解释加入的目的 ；“除铁”时，控制溶液pH的范围为 。 (3)“过滤”所得滤渣B的主要成分的化学式为 。 (4)“沉镍”时，为使镍沉淀完全，溶液中应大于 。 (5)“氧化”得到过程中，氧化剂为 。 (6)可用于制备铁镍蓄电池，放电时总反应为。该电池工作时，正极电极反应式为 ，用该电池电解饱和食盐水，消耗56gFe，理论上阴极产生标准状况下气体体积为 L。 5．(24-25高二上·安徽黄山·期末)以菱锌矿(主要成分，还含有等杂质)为原料制取的工艺流程如下： 已知：①，，；②当离子浓度≤10-5mol/L时，离子沉淀完全。 回答下列问题： (1)为提高“酸浸”速率，可采取的一种措施是 ；铁在元素周期表中的位置为 。“滤渣①”的主要成分为 (填化学式)。 (2)“氧化”中反应的离子方程式是 。 (3)用ZnO来调时，其pH取值范围： 。(假设溶液中的浓度是0.1 mol/L) (4)“多步操作”包括： ， ，过滤，洗涤，干燥。 (5)步骤4中洗涤，选择合适的洗涤剂： 。 A．蒸馏水            B．乙醇            C．饱和硫酸锌溶液 6．(24-25高二上·北京海淀区·期末)研究小组按下图流程进行粗盐(主要杂质为)提纯的实验，发现得到的NaCl样品中仍有残留并探究原因。 (1)②中加入过量溶液的目的是 。 (2)证明NaCl样品中含的实验：取少量NaCl样品于试管中，加入蒸馏水溶解， ，观察到 。 【查阅资料】 ⅰ.工业上一般用残留量来判定精制盐的纯度。 ⅱ.两种沉淀的如下表。 物质 【提出假设并验证】 (3)甲同学猜想步骤②生成的发生沉淀转化导致了的残留，反应的离子方程式为 。于是甲同学改进实验：在原实验的步骤 和 (填序号)之间增加过滤操作，测定所得NaCl样品中的残留量相较之前略有减少。 (4)乙同学继续查阅资料：溶液中的离子会受到周围带有异性电荷离子的屏蔽，使该离子的有效浓度降低，这种影响称为盐效应。推测盐效应会导致在高浓度电解质溶液中的溶解度增大，导致了的残留。设计并实施对照实验：取5个小烧杯，分别加入，再加入下表所示的不同溶液，加热、冷却后过滤，检验滤液中的，结果如下。 序号 饱和NaCl溶液/mL 溶液/mL 溶液/mL 滤液中的量 a 10 0 0 少量 b 0 10 0 较多 c 0 0 10 较多 d 0 5 5 大量 e 6 2 2 大量 ①上表中的实验 (填序号)能说明在单一溶质溶液中，NaCl溶液的盐效应对溶解度产生的影响要明显弱于NaOH溶液或溶液的影响。 ②综合表中实验可得结论：混合溶液的盐效应明显强于单一溶质溶液。依据是 。 【反思改进】 (5)同学们概括粗盐提纯实验中除杂试剂溶液不应过量太多的原因有两个方面： 。 (6)为尽可能减少残留，需对原粗盐提纯进行的改进是 。 7．(24-25高二上·湖南岳阳·期末)我国是世界上最早制得和使用金属锌的国家。一种以闪锌矿(主要成分为ZnS，还含SiO2和少量FeS、CdS、PbS杂质)为原料制备金属锌的流程如图所示： 已知1：PbSO4难溶于水 已知2：相关金属离子[c0(Mn+)=0.1mol·L1]形成氢氧化物沉淀的范围如下： 金属离子 开始沉淀的 1.5 6.3 6.2 7.4 沉淀完全的 2.8 8.3 8.2 9.4 回答下列问题： (1)焙烧时需将矿石粉碎，其目的是 。 (2)写出“溶浸”时发生的主要化学反应方程式为： 。 (3)滤渣1的主要成分除外还有 。 (4)氧化除杂工序中，先通入氧气的目的是 ，然后用控制溶液的范围为 。 (5)惰性电极电解硫酸锌溶液制备单质锌时，阴极的电极反应式为 ；沉积锌后的电解液可返回 工序继续使用。 8．(24-25高二上·重庆一中·期末)氯化铵焙烧菱锰矿(主要成分为MnCO3含少量Fe、Al、Ca、Mg等元素)制备高纯度碳酸锰的工艺流程如图： 已知：①相关金属离子[c(Mn+)=0.1mol•L-1形成氢氧化物沉淀时的pH如下： 金属离子 Al3+ Fe3+ Fe2+ Ca2+ Mn2+ Mg2+ 开始沉淀的pH 3.8 1.5 6.5 10.6 8.1 9.6 沉淀完全的pH 5.2 3.7 9.7 12.6 10.1 11.6 ②常温下，、 回答下列问题： (1)锰元素在元素周期表中的位置为 。 (2)“焙烧”时发生的主要反应的化学方程式为 。由图可知，氯化铵焙烧菱锰矿的最佳条件是：焙烧温度为500℃，m(NH4Cl)：m(菱锰矿粉)= ，焙烧时间为 min。 (3)浸出液“净化除杂”过程如下：首先加入MnO2将Fe2+氧化为Fe3+，反应离子方程式为 ；若溶液中金属离子浓度均为0.1mol•L-1，调节溶液pH使Fe3+、Al3+沉淀完全，此时溶液的pH范围为 ，再加入NH4F沉淀Ca2+、Mg2+，将Ca2+、Mg2+转化为CaF2MgF2沉淀，当c(Ca2+)=1.0×10-5mol•L-1时，c(Mg2+)= mol•L-1(保留两位有效数字)。 (4)碳化结晶时，发生反应的离子方程式为 。 (5)流程中能循环利用的固态物质是 (填化学式)。 9．(24-25高二上·浙江杭州·期末)工业上以菱锰矿(主要成分为还含少量的、、、、、等杂质)为原料制备高纯度碳酸锰的工艺流程如下。 已知： ①该工艺条件下，溶液中金属离子开始沉淀和完全沉淀的pH如下表所示： 金属离子 开始沉淀的pH 3.4 1.9 7.0 8.1 9.1 沉淀完全的pH 4.7 3.2 9.0 10.1 11.1 ②常温下，，。 回答下列问题： (1)向“浸出液”中加入的作用是 。 (2)加入氨水调节溶液pH的范围是 。 (3)“滤渣1”“滤渣2”的主要成分分别为 ， 。 (4)加入的目的是 。 (5)常温下，当溶液中、完全除去时：，则 。 (6)“沉锰”：在30-35℃下，将碳酸氢铵溶液滴加到硫酸锰净化液中，控制反应液的最终pH在6.5~7.0，得到沉淀，该反应的离子方程式为 。 10．(24-25高二上·湖北武汉常青联合体·期末)实验室以废渣(含少量、的氧化物)为原料制备的部分实验过程如下： (1)写出Mn元素在周期表中的位置 ，在元素周期表中属于 区；“浸取”时转化为，提高浸取率的措施有 (任写两种)。 (2)“除、”时，所得溶液中 。[已知：，]。 (3)“沉锰”时，溶液做“沉锰”试剂。 ①的水溶液呈 (填“酸性”或“碱性”或“中性”)，其溶液中、、、离子浓度从大到小的的顺序 。(已知：的，，的) ②此过程需控制温度低于70℃，该过程不宜在较高温度下进行的原因是 。 ③“沉锰”时，“锰”转化为，同时有气体生成，反应的离子方程式为： 。 11．(24-25高二上·陕西西安·期末)碱式碳酸铜在烟火、农药、颜料、杀菌剂等方面应用广泛。一种以辉铜矿(，含有和少量等杂质)为原料制备碱式碳酸铜的流程如图所示： 已知：①有关金属离子形成氢氧化物沉淀的范围如下： 金属离子 开始沉淀的 7.2 2.7 5.6 8.3 完全沉淀的 9.0 3.7 6.7 9.8 ②常温稳定，在热水中会分解生成； ③。 回答下列问题： (1)加快“浸取”速率，除将辉铜矿粉碎外，还可采取的措施有 、 (任写两种)。 (2)滤渣Ⅰ经提取后可获得一种淡黄色副产品，则滤渣Ⅰ中的主要成分除外还有 (填化学式)。 (3)常温下“除铁”时加入的试剂A可用，调节的范围为 ，若加A后将溶液的调为5，则溶液中的浓度为 。 (4)写出“沉锰”(除)过程中反应的离子方程式： 。 (5)“赶氨”时，最适宜的操作方法是 。 12．(24-25高二上·黑龙江牡丹江共同体·期末)草酸钴可用于催化剂的制备，用水钴矿(主要成分为，含有少量、、、、、杂质)制备草酸钴工艺流程如图所示： 已知：①不能直接被浸出； ②酸性条件下，转化为，且氧化性Co3+>>Fe3+； ③部分阳离子以氢氧化物形式沉淀时溶液的如表所示： 沉淀物 开始沉淀时的 2.7 7.6 4.0 7.6 7.7 完全沉淀时的 3.7 9.6 5.2 9.2 9.8 (1)酸浸时，为提高矿石的浸出率可采取的措施为 (写出一种即可)。 (2)浸出过程中发生反应的离子方程式为 。 (3)向“浸出液”中加入的作用是 。 (4)调节溶液至5.2，过滤所得到的沉淀成分为 (写出化学式)。 (5)滤液I“除镁、钙”是将Mg2+、Ca2+完全沉淀。已知在该操作温度下，Ksp(MgF2)=4.0×10-9，，已知离子浓度认为沉淀完全，此时溶液中浓度不低于 。 (6)在萃取除锰时，先向除杂后的溶液中加入有机酸萃取剂，金属离子的萃取率与溶液的关系如图1，萃取应选择的范围是 (填选项)。 A．2.0~2.5 B．3.0~3.5 C．4.0~4.5 (7)在空气中加热(摩尔质量为)，残留固体质量随温度变化曲线如图2所示。C点对应固体的成分为 (填化学式)。 13．(24-25高二上·广西梧州部分学校·期末)硫化镉(CdS)微溶于水，高纯度硫化镉是良好的半导体，可用于制光电管、太阳能电池。利用含镉废水(主要含的离子为、、、、、)制备硫化镉流程如下： 下表列出了相关金属离子生成氢氧化物沉淀的pH： 氢氧化物 开始沉淀的pH 1.5 6.5 4.1 7.2 沉淀完全的pH 3.3 9.9 5.4 9.5 回答下列问题： (1)基态硫原子核外电子占据最高能层的符号是 。 (2)滤渣主要成分是 (填化学式)。 (3)加入溶液的目的是 (用离子方程式表示)。 (4)调节pH范围是 ，写出“沉淀”时发生反应的离子方程式： 。 (5)操作Ⅰ包括 。 (6)写出溶液中电荷守恒关系式： 。 (7)实际工业生产中，有时还采用阳离子交换树脂法来测定“沉镉”后溶液中的含量，其原理为，其中NaR为阳离子交换膜树脂。常温下，将“沉镉”后的溶液(此时溶液)经过阳离子交换树脂后，测得浓度比交换前升高了0.046g·L-1，则该条件下的为 。 14．(24-25高二上·甘肃兰州·期末)湿法炼锌产生的铜镉渣主要含锌、铜、铁、镉()、钴()等单质。用铜镉渣回收金属镉、铜等的工艺流程如图： 相关金属离子生成氢氧化物沉淀的(金属离子的起始浓度为)如下表： 氢氧化物 开始沉淀的 沉淀完全的 (1)酸浸铜镉渣时，粉碎铜镉渣的目的是 。 (2)完成操作Ⅰ所得溶液中阳离子有、、、、，滤渣Ⅰ主要成分为 (填化学式)。 (3)操作Ⅲ中先加入适量，再加入控制反应液的范围为 ；选择 (填“铁氰化钾”或“硫氰化钾”)试剂，能证明添加的已足量。 (4)请用离子方程式表示溶液显酸性的原因 ，若要从溶液中得到固体，该如何操作 。 (5)常用沉淀转化法处理含废水，写出碳酸钙处理的离子方程式： ； (6)电解后的废液可用于电镀锌，电镀锌时阴极上主要发生的电极反应为 。 15．(24-25高二上·黑龙江齐齐哈尔·期末)草酸钻可用于指示剂和催化剂的制备。用水钻矿(主要成分为，含少量、等)制取的工艺流程如下： 已知：①浸出液含有的阳离子主要有等； ②部分阳离子以氢氧化物形式沉淀时溶液的见表： 沉淀物 完全沉淀的 3.7 5.2 9.2 9.6 9.8 (1)酸浸时，为提高矿石的溶解速率可采取的措施为 (任写两条) (2)写出浸出过程中与发生反应的离子方程式： 。 (3)浸出液中加入的目的是 。加入溶液能调节溶液使浸出液中转化成氢氧化物沉淀，试结合平衡移动原理简述其理由： 。 (4)滤液I“除钙、镁”是将钙、镁离子转化为沉淀。已知、，当加入过量NaF后，所得滤液= 。 / 学科网（北京）股份有限公司 $ 题型06 工艺流程综合题（非选择题） 1．(24-25高二上·广东佛山·期末)电镀污泥的回收利用对治理重金属污染具有重要意义。一种以电镀污泥[主要成分为CaCO3、Fe2O3、Cr2(SO4)3及CuSO4等]制取有价金属(Fe、Cr、Cu)的工艺流程如图所示： 已知： ①与存在络合平衡：。 ②25℃时，。 ③相关金属离子生成氢氧化物沉淀的pH如下表所示： 金属离子 开始沉淀时pH 6.5 2.0 4.3 4.6 完全沉淀时pH 9.7 3.2 5.6 6.7 回答下列问题： (1)“酸浸”时为了提高浸取速率，可以采取的措施是 (任写一种)；滤渣1的主要成分为 。 (2)“调pH①”中，加入调节pH范围为 ，该过程生成氢氧化物沉淀的离子方程式为 。 (3)“氨浸”生成的较为稳定，不利于后续“还原”的顺利进行，需对其进行“破络”处理。下列试剂中可用作破络剂的是___________(填标号)。 A． B．NaOH C． D． (4)“还原”后，过滤得到Cu和母液，则母液中主要含有的阳离子为 。 (5)含铬废水的排放需要达到国家工业污染物排放标准，计算上述滤液1中 。 (6)工业上电镀污泥也可通过酸浸电解法制取Cu，此时阳极的电极反应式为 。 【答案】(1) 粉碎以增大接触面积、适当升高温度、搅拌、增大硫酸浓度等 CaSO4 (2) 3.2≤pH＜4.3 2Fe3++3+3H2O=2Fe(OH)3↓+3CO2↑ (3)C (4)、Fe2+ (5)6.3×10-13 (6)2H2O-4e-=O2↑+4H+ 【分析】由题干流程图可知，向电镀污泥[主要成分为CaCO3、Fe2O3、Cr2(SO4)3及CuSO4等]加入浓硫酸进行“酸浸”即CaCO3和H2SO4反应，Fe2O3和H2SO4反应，过滤得到滤渣1主要成分为CaSO4，向滤液中加入Na2CO3调节pH使得Fe3+产生Fe(OH)3沉淀，而Cu2+和Cr3+不沉淀，过滤得到滤渣2主要为Fe(OH)3，向滤液中加入Na2CO3调节pH=8，使得Cu2+和Cr3+均沉淀，过滤得到滤液1为Na2SO4，向滤渣中加入氨水将Cu(OH)2转化为[Cu(NH3)4]2+，过滤得到Cr(OH)3，向滤液中加入破络剂进行破络，然后加入过量的铁粉进行还原得到Cu和母液进行回收，据此分析解题。 【详解】（1）提高浸取速率的措施：常见方法包括将电镀污泥粉碎以增大接触面积、适当升高温度、搅拌、增大硫酸浓度等(任写一种即可)，电镀污泥中含CaCO3，酸浸时CaCO3与H+反应生成CaSO4，因CaSO4微溶于水，会以沉淀形式残留，故滤渣1主要为CaSO4，故答案为：粉碎以增大接触面积、适当升高温度、搅拌、增大硫酸浓度等；CaSO4； （2）调节pH的目的是使Fe3+完全沉淀，而Cr3+、Cu2+不沉淀，根据表格数据，Fe3+完全沉淀的pH为3.2，Cr3+开始沉淀的pH为4.3，因此pH范围需控制在3.2≤pH＜4.3，Fe3+与在溶液中发生相互促进的水解反应，生成Fe (OH)3沉淀和CO2，反应为：2Fe3++3+3H2O=2Fe(OH)3↓+3CO2↑，故答案为：3.2≤pH＜4.3；2Fe3++3+3H2O=2Fe(OH)3↓+3CO2↑； （3）“破络”需打破[Cu(NH3)4]2+的络合平衡(Cu2++4NH3・H2O⇌[Cu(NH3)4]2++4H2O)，使平衡逆向移动，释放Cu2+，据此解题： A．增加NH3・H2O 浓度，平衡正向移动，无法破络，A不合题意； B．NaOH碱性强，可能与Cu2+反应生成Cu (OH)2，B不合题意； C．H2SO4提供H+，与NH3・H2O反应(H++NH3・H2O=+H2O)，降低NH3・H2O浓度，使平衡逆向移动，释放Cu2+，可破络，C符合题意； D．(NH4)2SO4增加浓度，抑制NH3・H2O电离，不可破络，D不合题意； 故答案为：C； （4）“还原”后过滤得到金属 Cu，过量铁粉将 Cu2+还原成 Cu 单质，铁则氧化生成 Fe2+，同时流程中加入破破络会生成，母液中主要阳离子为、Fe2+，故答案为：、Fe2+； （5）“调pH①”后滤液1中pH=8，此时溶液中c (OH-)=mol/L=10-6 mol/L，根据Ksp[Cr(OH)3]=c(Cr3+)・c3(OH-)=6.3×10-31，代入得：c(Cr3+)==6.3×10-13mol/L，故答案为：6.3×10-13； （6）酸浸后溶液含Cu2+，电解时阳极发生氧化反应，若为惰性电极，水或OH-放电生成O2；若为活性电极，可能是金属溶解，但工业上通常用惰性电极，故阳极反应为： 2H2O-4e-=O2↑+4H+，故答案为：2H2O-4e-=O2↑+4H+。 2．(24-25高二上·广东广州越秀区·期末)工业上常用钛铁矿(主要成分为，可表示为)为原料制备高纯度钛白粉()，同时得到的工艺流程如图。 已知： ⅰ、钛元素在整个流程中化合价没有变化 ⅱ、25℃， 回答下列问题： (1)原料处理中，将矿石粉碎的目的是 。 (2)“步骤Ⅰ”发生的化学反应方程式为 。 (3)“步骤Ⅱ”冰浴时，加入“少量NaCl”的作用 。 (4)“步骤Ⅲ”加“热水”后得到难溶于水和稀酸的[也可以写为]，反应的离子方程式为 。25℃时测得滤液pH=2，则滤液中 。 (5)“步骤Ⅳ”加入氨水、双氧水的作用是 。 【答案】(1)增大接触面积，加快酸浸速率，使反应充分 (2) (3)增大Cl-浓度，促进的析出； (4) TiO2++2H2O=H2TiO3↓+2H+ 0.001 mol/L (5)加入双氧水，将Fe2+氧化成Fe3+，加入NH3·H2O，调节pH，使Fe3+以氢氧化铁形式沉淀出来 【分析】TiFeO3溶于盐酸，转化成TiO2+、Fe2+，过滤，往含TiO2+强酸性浸出液中加入少量NaCl，在冰浴下，增大c(Cl-)，有利于FeCl2·4H2O析出，加热水，促进TiO2+水解得到H2TiO3，偏钛酸不稳定受热分解成TiO2，据此分析。 【详解】（1）“酸浸”工序中将矿石粉碎的目的是增加矿石与浓盐酸接触面积，提高浸取率；故答案为增大接触面积，加快酸浸速率，使反应充分； （2）TiFeO3溶于盐酸，转化成TiO2+、Fe2+，其化学反应方程式为TiFeO3+4HCl(浓)=TiOCl2+FeCl2+2H2O；故答案为TiFeO3+4HCl(浓)=TiOCl2+FeCl2+2H2O； （3）滤液B中加入少量NaCl， c(Cl-)增大，有利于FeCl2·4H2O析出，故答案为增大Cl-浓度，有利于FeCl2·4H2O析出； （4）溶液C中存在TiO2+，加热水，促进TiO2+水解得到H2TiO3，其离子方程式为TiO2++2H2O=H2TiO3↓+2H+；pH=2的溶液中c(H+)=1.0×10-2mol/L，此时溶液中c(OH-)=1.0×10-12 mol/L，c(TiO2+)= =1.0×10-3 mol/L；故答案为TiO2++2H2O=H2TiO3↓+2H+；1.0×10-3 mol/L。 （5）双氧水有氧化性，加入双氧水，将Fe2+氧化成Fe3+，加入NH3·H2O，调节pH，使Fe3+以氢氧化铁形式沉淀出来。 3．(24-25高二上·广东广州天河区·期末)钴在新能源、新材料领域具有重要用途。某炼锌废渣含有锌、铅、铜、铁、钴、锰的+2价氧化物及锌和铜的单质。从该废渣中提取钴的一种流程如下。 已知：①； ， ②该工艺条件下，有关金属离子沉淀的相关见下表。 离子 开始沉淀的 0.1 1.5 6.9 6.2 7.4 8.1 完全沉淀时的 1.1 3.2 8.4 8.2 9.4 10.1 回答下列问题： (1)的价层电子排布式为 。 (2)“酸浸”前，需将废渣磨碎，其目的是 。 (3)“酸浸”步骤中，CoO发生反应的化学方程式是 。 (4)“酸浸”后，浸渣的主要成分有和 。 (5)“沉锰”步骤中，过二硫酸钠的作用有将氧化为以及 ，写出生成的离子方程式 。 (6)“沉钴”步骤中，控制溶液pH=5，加入适量的NaClO氧化。滤液中钴离子浓度为 。 (7)已知锌元素和铝元素化学性质相似，往硫酸锌溶液中加入足量溶液，写出反应的离子方程式 。 【答案】(1)3d7 (2)增大废渣与硫酸的接触面积，加快反应速率 (3) (4)PbSO4 (5) 将氧化为 (6) (7) 【分析】炼锌废渣含有锌、铅、铜、铁、钴、锰等元素的+2价氧化物及锌和铜的单质，经稀硫酸酸浸时，铜不溶解，Zn及其它+2价氧化物除铅元素转化为硫酸铅沉淀外，其他均转化为相应的+2价阳离子进入溶液；然后通入硫化氢沉铜生成CuS沉淀；过滤后，滤液中加入将锰离子氧化为二氧化锰除去，同时亚铁离子也被氧化为铁离子；再次过滤后，用氢氧化钠调节，铁离子完全转化为氢氧化铁沉淀除去；第三次过滤后的滤液中加入次氯酸钠沉钴，得到。 【详解】（1）Co的原子序数为27，基态Co原子的价电子排布为3d74s2，则Co2+的价层电子排布式为3d7； （2）“酸浸”前，需将废渣磨碎，其目的是增大废渣与硫酸的接触面积，加快反应速率； （3）“酸浸”步骤中，CoO发生反应的化学方程式是； （4）Cu不与稀硫酸反应，PbO与稀硫酸反应生成PbSO4沉淀，故“酸浸”后，浸渣的主要成分有和PbSO4； （5）“沉锰”步骤中，过二硫酸钠的作用有将氧化为以及氧化为；其中生成的离子方程式为； （6）根据表格数据，Co3+完全沉淀，，pH=1.1，即，根据；“沉钴”步骤中，控制溶液pH=5，即，此时，因此滤液中钴离子浓度为； （7）与足量反应生成，锌元素和铝元素化学性质相似，往硫酸锌溶液中加入足量溶液，应生成，反应的离子方程式为。 4．(24-25高二上·贵州贵阳·期末)是化工合成中重要的镍源，工业上以金属镍废料(含Fe、Mg、Ca等杂质)为原料生产，继而生产的工艺流程如图： 已知：①，； ②还原性： ③流程中相关金属离子生成氢氧化物沉淀的pH如表所示： 氢氧化物 开始沉淀的pH 1.1 6.5 7.1 9.3 沉淀完全的pH 3.2 9.7 9.2 10.8 回答下列问题： (1)为了提高镍元素的浸出率，在“酸浸”时可采取的措施有 (任写一条)。 (2)用离子反应方程式解释加入的目的 ；“除铁”时，控制溶液pH的范围为 。 (3)“过滤”所得滤渣B的主要成分的化学式为 。 (4)“沉镍”时，为使镍沉淀完全，溶液中应大于 。 (5)“氧化”得到过程中，氧化剂为 。 (6)可用于制备铁镍蓄电池，放电时总反应为。该电池工作时，正极电极反应式为 ，用该电池电解饱和食盐水，消耗56gFe，理论上阴极产生标准状况下气体体积为 L。 【答案】(1)粉碎废料，搅拌等 (2) (3)、 (4) (5) (6) 22.4 【分析】金属镍废料(含Fe、Mg、Ca等杂质)盐酸酸浸后的酸性溶液中含有Ni2+、Cl-，另含有Fe2+、Mg2+、Ca2+等；加入过氧化氢氧化亚铁离子为铁离子；加入碳酸钠溶液调节溶液的pH，使铁离子全部沉淀，滤渣A为Fe(OH)3；过滤后的滤液中再加入氟化铵沉淀Ca2+、Mg2+，则滤渣B为MgF2、CaF2；再次过滤后向滤液中加入碳酸钠沉淀镍离子得NiCO3；将NiCO3再溶于盐酸，得氯化镍溶液；向其中加入次氯酸钠和氢氧化钠溶液可得，据此分析作答。 【详解】（1）为了提高镍元素的浸出率，在“酸浸”时还可采取的措施有粉碎废料，搅拌等，故答案为：粉碎废料，搅拌等。 （2）过氧化氢氧化亚铁离子为铁离子，则离子方程式为；“除铁”三价铁离子要沉淀完全，而镍离子不能产生沉淀，所以溶液的pH值控制在，故答案为：；。 （3）滤液中再加入氟化铵的目的是沉淀Ca2+、Mg2+，则滤渣B为、，故答案为：、。 （4），镍离子完全沉淀时，溶液中，应保持溶液中＞，故答案为：。 （5）“氧化”得到过程中，Ni元素由+2价升高到+3价，则NiCO3为还原剂，中Cl元素由+1价降低到-1价，则氧化剂为，故答案为：。 （6）可用于制备铁镍蓄电池，放电时总反应为，该反应中Ni元素由+3价降到+2价，得到电子，则为原电池的正极，正极电极反应式为：；根据，可知消耗56gFe，转移电子2mol，电解饱和食盐水阴极电极反应式为：，理论转移电子2mol，产生氢气为1mol，标准状况下气体体积为22.4L，故答案为：；22.4。 5．(24-25高二上·安徽黄山·期末)以菱锌矿(主要成分，还含有等杂质)为原料制取的工艺流程如下： 已知：①，，；②当离子浓度≤10-5mol/L时，离子沉淀完全。 回答下列问题： (1)为提高“酸浸”速率，可采取的一种措施是 ；铁在元素周期表中的位置为 。“滤渣①”的主要成分为 (填化学式)。 (2)“氧化”中反应的离子方程式是 。 (3)用ZnO来调时，其pH取值范围： 。(假设溶液中的浓度是0.1 mol/L) (4)“多步操作”包括： ， ，过滤，洗涤，干燥。 (5)步骤4中洗涤，选择合适的洗涤剂： 。 A．蒸馏水            B．乙醇            C．饱和硫酸锌溶液 【答案】(1) 加热、适当增大稀硫酸的浓度、搅拌等 第四周期第Ⅷ族 SiO2、CaSO4 (2)2Fe2++2H++ClO-=2Fe3++Cl-+H2O (3)3≤pH<6 (4) 蒸发浓缩 冷却结晶 (5)BC 【分析】菱锌矿(主要成分，还含有等杂质)为原料加入稀硫酸将其进行酸浸，二氧化硅与硫酸不反应，滤渣1为二氧化硅和硫酸钙，滤液中含有亚铁离子、锌离子、钙离子；向滤液中加入次氯酸钠对滤液①进行氧化，将二价铁离子氧化为三价铁离子；加入氧化锌调节pH，使铁离子转化为氢氧化铁沉淀；再加入氟化锌对滤液②进行沉钙，得到的滤液③进行多步操作得ZnSO4·7H2O晶体。 【详解】（1）提高酸浸速率通常可以采取：加热、适当增大稀硫酸的浓度、搅拌等措施；铁(Fe)是26号元素，位于元素周期表的第四周期第VIII族；滤渣①的主要成分是 SiO2和 CaSO4； （2）在“氧化”步骤中，加入 NaClO 的目的是将 Fe2+ 氧化为 Fe3+，以便后续通过调节pH 使 Fe3+ 沉淀，反应的离子方程式为：； （3）根据题给信息，，假设溶液中Zn2+的浓度是0.1mol/L，要使Zn2+不沉淀，pH必须小于一定值，其pH值计算过程如下：，，pH=6，要使Zn2+不沉淀，pH<6；同时为了使Fe3+沉淀完全，pH必须大于一定值，其pH值计算过程如下：，，pH=3，为了使Fe3+沉淀完全，pH≥3。综合考虑，pH 的取值范围是3≤pH<6； （4）从溶液中获得晶体，通常需要经过蒸发浓缩、冷却结晶、过滤、洗涤、干燥等步骤； （5）为了洗去晶体表面的杂质离子，同时避免引入新的杂质，可以选择乙醇或饱和硫酸锌溶液作为洗涤剂。 6．(24-25高二上·北京海淀区·期末)研究小组按下图流程进行粗盐(主要杂质为)提纯的实验，发现得到的NaCl样品中仍有残留并探究原因。 (1)②中加入过量溶液的目的是 。 (2)证明NaCl样品中含的实验：取少量NaCl样品于试管中，加入蒸馏水溶解， ，观察到 。 【查阅资料】 ⅰ.工业上一般用残留量来判定精制盐的纯度。 ⅱ.两种沉淀的如下表。 物质 【提出假设并验证】 (3)甲同学猜想步骤②生成的发生沉淀转化导致了的残留，反应的离子方程式为 。于是甲同学改进实验：在原实验的步骤 和 (填序号)之间增加过滤操作，测定所得NaCl样品中的残留量相较之前略有减少。 (4)乙同学继续查阅资料：溶液中的离子会受到周围带有异性电荷离子的屏蔽，使该离子的有效浓度降低，这种影响称为盐效应。推测盐效应会导致在高浓度电解质溶液中的溶解度增大，导致了的残留。设计并实施对照实验：取5个小烧杯，分别加入，再加入下表所示的不同溶液，加热、冷却后过滤，检验滤液中的，结果如下。 序号 饱和NaCl溶液/mL 溶液/mL 溶液/mL 滤液中的量 a 10 0 0 少量 b 0 10 0 较多 c 0 0 10 较多 d 0 5 5 大量 e 6 2 2 大量 ①上表中的实验 (填序号)能说明在单一溶质溶液中，NaCl溶液的盐效应对溶解度产生的影响要明显弱于NaOH溶液或溶液的影响。 ②综合表中实验可得结论：混合溶液的盐效应明显强于单一溶质溶液。依据是 。 【反思改进】 (5)同学们概括粗盐提纯实验中除杂试剂溶液不应过量太多的原因有两个方面： 。 (6)为尽可能减少残留，需对原粗盐提纯进行的改进是 。 【答案】(1)确保完全沉淀 (2) 加入HCl酸化的溶液(本题中可不考虑HCl和的加入顺序) 有白色沉淀生成 (3) ② ③ (4) a、b、c 实验d、e的溶液中的量明显高于实验a、b、c (5)过量太多的溶液会导致后续试剂用量增大，浪费试剂，还可能由于盐效应导致的溶解度增大，进而使得残留量增大 (6)在加NaOH溶液之前先向粗盐溶液中加入稍过量的溶液，然后过滤，再依次加入其他除杂试剂 【分析】加入过量氢氧化钠溶液，生成氢氧化镁沉淀和氯化钠，除去镁离子；加入氯化钡时，能和硫酸钠反应生成硫酸钡沉淀和氯化钠，从而除去硫酸根离子；加入碳酸钠溶液时，能和氯化钙、过量的氯化钡反应生成碳酸钙沉淀、碳酸钡沉淀和氯化钠，从而除去钙离子和过量的钡离子；过滤，向滤液中加入适量的稀盐酸把过量的氢氧化钠和碳酸钠除去，蒸发结晶得到氯化钠晶体；需要注意的是，由于碳酸钠需要除去过量的钡离子，故碳酸钠必须在氯化钡溶液之后； 【详解】（1）②中加入过量溶液的目的是除去硫酸根离子； （2）硫酸根离子能和钡离子生成硫酸钡沉淀，证明NaCl样品中含的实验：取少量NaCl样品于试管中，加入蒸馏水溶解，加入HCl酸化的溶液，观察到有白色沉淀生成，说明含有硫酸根离子。 （3）猜想步骤②生成的发生沉淀转化导致了的残留，则说明硫酸钡和后来加入的碳酸钠中碳酸根离子反应转化为碳酸钡沉淀和硫酸根离子，反应为：；则可以改进实验，在原实验的步骤②、③之间增加过滤操作，首先分离出硫酸钡沉淀，然后加入碳酸钠，这样可以使得所得NaCl样品中的残留量相较之前略有减少。 （4）①上表中的实验a、b、c中变量为单一溶质，比较滤液中硫酸根离子的量，能说明在单一溶质溶液中，NaCl溶液的盐效应对溶解度产生的影响要明显弱于NaOH溶液或溶液的影响。 ②实验d、e变量为混合溶质，实验a、b、c变量为单一溶质，由表数据，实验d、e的溶液中的量明显高于实验a、b、c，说明混合溶液的盐效应明显强于单一溶质溶液； （5）过量太多的溶液会导致后续碳酸钠试剂用量增大，浪费试剂，还可能由于盐效应导致的溶解度增大，进而使得残留量增大，故粗盐提纯实验中除杂试剂溶液不应过量太多； （6）为尽可能减少残留，可以首先加入稍过量的溶液，和硫酸根离子生成硫酸钡沉淀，然后过滤先除去硫酸钡沉淀，分离出滤液再进行其它除杂操作，故答案为：在加NaOH溶液之前先向粗盐溶液中加入稍过量的溶液，然后过滤，再依次加入其他除杂试剂。 7．(24-25高二上·湖南岳阳·期末)我国是世界上最早制得和使用金属锌的国家。一种以闪锌矿(主要成分为ZnS，还含SiO2和少量FeS、CdS、PbS杂质)为原料制备金属锌的流程如图所示： 已知1：PbSO4难溶于水 已知2：相关金属离子[c0(Mn+)=0.1mol·L1]形成氢氧化物沉淀的范围如下： 金属离子 开始沉淀的 1.5 6.3 6.2 7.4 沉淀完全的 2.8 8.3 8.2 9.4 回答下列问题： (1)焙烧时需将矿石粉碎，其目的是 。 (2)写出“溶浸”时发生的主要化学反应方程式为： 。 (3)滤渣1的主要成分除外还有 。 (4)氧化除杂工序中，先通入氧气的目的是 ，然后用控制溶液的范围为 。 (5)惰性电极电解硫酸锌溶液制备单质锌时，阴极的电极反应式为 ；沉积锌后的电解液可返回 工序继续使用。 【答案】(1)增大固体反应接触面积，加快反应速率 (2)ZnO+H2SO4=ZnSO4+H2O (3)PbSO4 (4) 将Fe2+氧化为Fe3+ 2.8≤pH<6.2 (5) 溶浸 【分析】焙烧时硫元素转化为二氧化硫，所以焙烧过程中生成的气体是SO2；然后加入稀硫酸溶浸，生成硫酸锌、硫酸铁、硫酸镉和硫酸铅，与稀硫酸不反应转化为滤渣，硫酸铅不溶于水，所以滤渣1为未反应的和生成的PbSO4；氧化除杂时通入氧气，使Fe2+转化为Fe3+后，加入ZnO和稀硫酸反应调节溶液的pH值，，将Fe3+转化为Fe(OH)3而除去，滤渣2为生成的Fe(OH)3沉淀；然后向溶液中加入Zn，Zn和Cd2+发生置换反应生成Cd，然后过滤得到滤液，滤渣3为Cd单质；将滤液电解得到Zn单质，据此回答。 【详解】（1）焙烧时需将矿石粉碎，其目的是增大反应接触面积，加快反应速率； （2）然后加入稀硫酸溶浸，氧化锌与硫酸反应生成硫酸锌和水，化学方程式为ZnO+H2SO4=ZnSO4+H2O； （3）由上述分析可知，滤渣1为未反应的和生成的PbSO4； （4）氧化除杂时通入氧气，使Fe2+氧化为Fe3+，反应离子方程式为4Fe2++O2+4H+ =4Fe3+ +2H2O；ZnO能和酸反应生成盐和水，从而改变溶液的pH值，由题干表格可知，使溶液的pH调节在2.8～6.2之间，从而将Fe3+转化为Fe(OH)3除去 （5）惰性电极电解硫酸锌溶液制备单质锌时，阳极上是水失去电子生成O2，电极反应式为，阴极上Zn2+得到电子生成Zn，电极反应式为，总反应为，电解生成硫酸，因此沉积锌后的电解液可返回溶浸工序继续使用。 8．(24-25高二上·重庆一中·期末)氯化铵焙烧菱锰矿(主要成分为MnCO3含少量Fe、Al、Ca、Mg等元素)制备高纯度碳酸锰的工艺流程如图： 已知：①相关金属离子[c(Mn+)=0.1mol•L-1形成氢氧化物沉淀时的pH如下： 金属离子 Al3+ Fe3+ Fe2+ Ca2+ Mn2+ Mg2+ 开始沉淀的pH 3.8 1.5 6.5 10.6 8.1 9.6 沉淀完全的pH 5.2 3.7 9.7 12.6 10.1 11.6 ②常温下，、 回答下列问题： (1)锰元素在元素周期表中的位置为 。 (2)“焙烧”时发生的主要反应的化学方程式为 。由图可知，氯化铵焙烧菱锰矿的最佳条件是：焙烧温度为500℃，m(NH4Cl)：m(菱锰矿粉)= ，焙烧时间为 min。 (3)浸出液“净化除杂”过程如下：首先加入MnO2将Fe2+氧化为Fe3+，反应离子方程式为 ；若溶液中金属离子浓度均为0.1mol•L-1，调节溶液pH使Fe3+、Al3+沉淀完全，此时溶液的pH范围为 ，再加入NH4F沉淀Ca2+、Mg2+，将Ca2+、Mg2+转化为CaF2MgF2沉淀，当c(Ca2+)=1.0×10-5mol•L-1时，c(Mg2+)= mol•L-1(保留两位有效数字)。 (4)碳化结晶时，发生反应的离子方程式为 。 (5)流程中能循环利用的固态物质是 (填化学式)。 【答案】(1)第四周期VIIB族 (2) MnCO3+2NH4ClMnCl2+2NH3↑+CO2↑+H2O 1.10 60 (3) MnO2+2Fe2++4H+＝Mn2++2Fe3++2H2O 5.2≤pH＜8.1 5.08×10-6 (4)Mn2++2HCOMnCO3↓+CO2↑+H2O (5)NH4Cl 【分析】菱锰矿的主要成分为MnCO3，加入氯化铵焙烧发生MnCO3+2NH4ClMnCl2+CO2↑+2NH3↑+H2O↑，气体为二氧化碳和氨气、水蒸气，浸出液中含MnCl2、FeCl2、CaCl2、MgCl2、AlCl3等，结合表中离子的沉淀pH及信息可知，浸取液净化除杂时加入少量MnO2氧化亚铁离子为铁离子，加氨水调pH，生成沉淀氢氧化铁和氢氧化铝，加入NH4F，除去Ca2+、Mg2+，净化液加入碳酸氢铵碳化结晶过滤得到碳酸锰。 【详解】（1）Mn元素为25号元素，外围电子排布式为3d54s2，位于第四周期ⅦB族，故答案为：第四周期ⅦB族； （2）“焙烧”时NH4Cl分解为NH3、HCl，HCl与MnCO3反应得到MnCl2、CO2、H2O，反应方程式为MnCO3+2NH4ClMnCl2+2NH3↑+CO2↑+H2O；氯化铵焙烧菱锰矿的最佳条件是：焙烧温度为500℃、氯化铵与锰矿粉的质量之比为1.10、焙烧时间为60min，故答案为：MnCO3+2NH4ClMnCl2+2NH3↑+CO2↑+H2O；1.10；60； （3）MnO2在酸性条件下将Fe2+氧化为Fe3+，离子方程式为：MnO2+2Fe2++4H+＝Mn2++2Fe3++2H2O；欲使Al3+、Fe3+变为沉淀除去，溶液pH≥5.2，不使Mn2+沉淀，pH＜8.1，溶液pH的范围为5.2≤pH＜8.8；已知：常温下，CaF2、MgF2的溶度积分别为1.46×10-10、7.42×10-11，加入NH4F将Ca2+、Mg2+除去，两种沉淀共存时溶液中c(Ca2+)＝1×10-5mol•L-1，则c2(F﹣)1.46×10-5，c(Mg2+)mol/L＝5.08×10-6mol/L；故答案为：MnO2+2Fe2++4H+＝Mn2++2Fe3++2H2O；5.2≤pH＜8.1；5.08×10-6； （4）可看成Mn(HCO3)2受热分解，离子方程式为：Mn2++2HCOMnCO3+CO2↑+H2O；故答案为：Mn2++2HCOMnCO3+CO2↑+H2O； （5）由流程图可知，混合研磨时，加入氯化铵，蒸发结晶时产生氯化铵，故循环使用的固体物质为NH4Cl；故答案为：NH4Cl。 9．(24-25高二上·浙江杭州·期末)工业上以菱锰矿(主要成分为还含少量的、、、、、等杂质)为原料制备高纯度碳酸锰的工艺流程如下。 已知： ①该工艺条件下，溶液中金属离子开始沉淀和完全沉淀的pH如下表所示： 金属离子 开始沉淀的pH 3.4 1.9 7.0 8.1 9.1 沉淀完全的pH 4.7 3.2 9.0 10.1 11.1 ②常温下，，。 回答下列问题： (1)向“浸出液”中加入的作用是 。 (2)加入氨水调节溶液pH的范围是 。 (3)“滤渣1”“滤渣2”的主要成分分别为 ， 。 (4)加入的目的是 。 (5)常温下，当溶液中、完全除去时：，则 。 (6)“沉锰”：在30-35℃下，将碳酸氢铵溶液滴加到硫酸锰净化液中，控制反应液的最终pH在6.5~7.0，得到沉淀，该反应的离子方程式为 。 【答案】(1)将Fe2+氧化为Fe3+，同时不引入新的杂质 (2)4.7≤pH<8.1 (3) SiO2 Al(OH)3和Fe(OH)3 (4)使Ca2+、Mg2+转化为CaF2和MgF2沉淀除去 (5)4×10−3 (6)Mn2++2=MnCO3↓+CO2↑+H2O 【分析】菱锰矿(主要成分为还含少量的、、、、、等杂质)粉碎后加入盐酸酸溶，其中SiO2不溶于盐酸，是滤渣1主要成分，浸出液中有Fe2+，为了便于后续沉淀除去铁，加入MnO2将Fe2+氧化为Fe3+，调pH除去Al3+和Fe3+，使他们以氢氧化物沉淀，同时避免Mn2+沉淀，需要控制pH，故滤渣2主要成分为Al(OH)3和Fe(OH)3，再加入NH4F使Ca2+、Mg2+转化为CaF2和MgF2沉淀除去，故滤渣3主要成分为，再加入NH4HCO3，使Mn2+以MnCO3沉淀，干燥后得高纯度碳酸锰； 【详解】（1）浸出液中有Fe2+，为了便于后续沉淀除去铁，加入MnO2将Fe2+氧化为Fe3+，同时不引入新的杂质； （2）加入氨水调节溶液pH除去Al3+和Fe3+，使他们以氢氧化物沉淀，同时避免Mn2+沉淀，根据表格中数据可知，4.7≤pH<8.1； （3）由分析可知“滤渣1”“滤渣2”的主要成分分别为SiO2、Al(OH)3和Fe(OH)3； （4）加入NH4F是为了使Ca2+、Mg2+转化为CaF2和MgF2沉淀除去； （5）常温下，，，CaF2的Ksp更大，Ca2+更难除尽，故以Ca2+完全除去计算，c(F−)≥； （6）碳酸氢铵溶液滴加到硫酸锰净化液中，得到沉淀，反应液最终接近中性，故同时生成CO2和H2O，离子方程式为Mn2++2=MnCO3↓+CO2↑+H2O。 10．(24-25高二上·湖北武汉常青联合体·期末)实验室以废渣(含少量、的氧化物)为原料制备的部分实验过程如下： (1)写出Mn元素在周期表中的位置 ，在元素周期表中属于 区；“浸取”时转化为，提高浸取率的措施有 (任写两种)。 (2)“除、”时，所得溶液中 。[已知：，]。 (3)“沉锰”时，溶液做“沉锰”试剂。 ①的水溶液呈 (填“酸性”或“碱性”或“中性”)，其溶液中、、、离子浓度从大到小的的顺序 。(已知：的，，的) ②此过程需控制温度低于70℃，该过程不宜在较高温度下进行的原因是 。 ③“沉锰”时，“锰”转化为，同时有气体生成，反应的离子方程式为： 。 【答案】(1) 第四周期第B族 d 粉碎、适当升高温度、搅拌等(任选两种回答，合理即可) (2)80 (3) 碱性 避免碳酸氢铵温度过高分解 【分析】废渣（含少量Ca、Mg的氧化物）加入H2SO4溶液和Na2SO3溶液浸取，溶液中存在Mn2+、Ca2+和Mg2+，加入NH4F，将CaF2沉淀和MgF2沉淀过滤除去，加入NH4HCO3溶液将Mn2+转化为MnCO3，“焙烧”时，MnCO3生成活性，“加热氧化”时，发生反应生成KMnO4，水浸后经过一系列操作得到KMnO4固体，以此解答。 【详解】（1）Mn元素原子序数是25，在周期表中的位置第四周期第B族；在元素周期表中属于d区；“浸取”时转化为，提高浸取率的措施有粉碎、适当升高温度、搅拌等(任选两种回答，合理即可)； （2）“除、”时，所得溶液中==80； （3）①的水溶液存在铵根、碳酸氢根的水解平衡，的水解常数为，的水解常数为，可知水解程度更大，溶液呈碱性；其溶液中、、、离子浓度从大到小的的顺序：； ②此过程需控制温度低于70℃，该过程不宜在较高温度下进行的原因是：碳酸氢铵温度过高会分解； ③“沉锰”时，“锰”转化为，生成二氧化碳，离子方程式为：。 11．(24-25高二上·陕西西安·期末)碱式碳酸铜在烟火、农药、颜料、杀菌剂等方面应用广泛。一种以辉铜矿(，含有和少量等杂质)为原料制备碱式碳酸铜的流程如图所示： 已知：①有关金属离子形成氢氧化物沉淀的范围如下： 金属离子 开始沉淀的 7.2 2.7 5.6 8.3 完全沉淀的 9.0 3.7 6.7 9.8 ②常温稳定，在热水中会分解生成； ③。 回答下列问题： (1)加快“浸取”速率，除将辉铜矿粉碎外，还可采取的措施有 、 (任写两种)。 (2)滤渣Ⅰ经提取后可获得一种淡黄色副产品，则滤渣Ⅰ中的主要成分除外还有 (填化学式)。 (3)常温下“除铁”时加入的试剂A可用，调节的范围为 ，若加A后将溶液的调为5，则溶液中的浓度为 。 (4)写出“沉锰”(除)过程中反应的离子方程式： 。 (5)“赶氨”时，最适宜的操作方法是 。 【答案】(1) 搅拌 适当增加硫酸浓度、适当加热等(任选二) (2) (3) 3.7-5.6(或3.7≤pH<5.6) (4) (5)将溶液加热 【分析】根据题意，用含有、、的辉铜矿石，制备碱式碳酸铜，开始加入稀硫酸酸浸并且用将氧化为S而沉淀而除去。溶液中加入，促进水解生成而除去，溶液中剩余的阳离子为、，用将沉淀，加热除去溶液中的，最后将溶液处理，得到碱式碳酸铜，据此分析； 【详解】（1）加快“浸取”速率的方法有：适当升高温度、适当增大硫酸浓度、增大接触面、搅拌等。 （2）辉铜矿中含有、和，加入和后，，，和硫酸不发生反应，滤渣Ⅰ中的主要成分、。 （3）加入调节，可以使完全沉淀，不沉淀，根据表中的数据，完全沉淀，≤3.7，开始沉淀＜5.6，调节的范围为：3.7～5.6(或3.7≤pH＜5.6)。 加入调节=5，， ，溶液中的浓度为mol/L。 （4）向溶液中加入、除去，生成沉淀，发生反应的方程式：。 （5）气体在溶液中的溶解度随着温度的升高而降低，故可以将溶液加热。 12．(24-25高二上·黑龙江牡丹江共同体·期末)草酸钴可用于催化剂的制备，用水钴矿(主要成分为，含有少量、、、、、杂质)制备草酸钴工艺流程如图所示： 已知：①不能直接被浸出； ②酸性条件下，转化为，且氧化性Co3+>>Fe3+； ③部分阳离子以氢氧化物形式沉淀时溶液的如表所示： 沉淀物 开始沉淀时的 2.7 7.6 4.0 7.6 7.7 完全沉淀时的 3.7 9.6 5.2 9.2 9.8 (1)酸浸时，为提高矿石的浸出率可采取的措施为 (写出一种即可)。 (2)浸出过程中发生反应的离子方程式为 。 (3)向“浸出液”中加入的作用是 。 (4)调节溶液至5.2，过滤所得到的沉淀成分为 (写出化学式)。 (5)滤液I“除镁、钙”是将Mg2+、Ca2+完全沉淀。已知在该操作温度下，Ksp(MgF2)=4.0×10-9，，已知离子浓度认为沉淀完全，此时溶液中浓度不低于 。 (6)在萃取除锰时，先向除杂后的溶液中加入有机酸萃取剂，金属离子的萃取率与溶液的关系如图1，萃取应选择的范围是 (填选项)。 A．2.0~2.5 B．3.0~3.5 C．4.0~4.5 (7)在空气中加热(摩尔质量为)，残留固体质量随温度变化曲线如图2所示。C点对应固体的成分为 (填化学式)。 【答案】(1)将矿石研磨成粉末状 (2) (3)将氧化为便于除去 (4)、 (5)2.0×10-2 (6)B (7)Co3O4或Co10O13 【分析】用水钻矿(主要成分为，含有少量、、、、、杂质)制备草酸钴，根据工业流程，在水钴矿中加入稀硫酸和亚硫酸钠，所得浸出液中含有的阳离子为：；浸出液加将亚铁离子氧化为铁离子。再加入碳酸钠溶液调节pH ，将转化为沉淀而除去，过滤后的滤液中加氟化钠是将镁离子、钙离子转化为、沉淀。向滤液Ⅱ中加入萃取剂，将锰离子萃取，在萃取后的余液中加入草酸得草酸钴，最后再经蒸发浓缩，冷却结晶、过滤并洗涤得到草酸钴晶体。 【详解】（1）从反应速率的影响因素考虑，酸浸时，为提高矿石的浸出率可采取措施为：将矿石研磨成粉末状； （2）不能直接被浸出，故加入还原性的亚硫酸钠，浸出过程中发生反应的离子方程式为：； （3）根据表中个阳离子的沉淀条件，向“浸出液”中加入的作用是：将氧化为便于除去； （4）根据离子沉淀pH表，调节溶液至5.2，过滤所得到的沉淀成分为：、； （5）对比氟化钙和氟化镁的溶度积可知，氟化镁的溶度积更大一些，则当镁离子沉淀完全时，钙离子也就完全沉淀了，已知在该操作温度下，Ksp(MgF2)=4.0×10-9，若使沉淀完全，，溶液中浓度不低于2.0×10-2； （6）由萃取剂对金属离子的萃取率与pH关系图可知，溶液pH在接近3.0时，锰离子的萃取率最高，同时钴离子的萃取率水平较低，因此使用的pH范围接近3.0，故选B； （7）的物质的量为0.1mol，A到B点为草酸钴晶体失去结晶水，B点为草酸钴，质量为0.1mol×147g/mol=14.7g，B到C为草酸钴分解为钴的氧化物，C点为钴的氧化物，CoC2O4⋅2H2O的质量为18.3 g，其物质的量为0.1 mol，Co元素质量为5.9 g，C点钴氧化物质量为8.03 g，氧化物中氧元素质量为8.03 g－5.9 g＝2.13 g，则氧化物中Co原子与O原子物质的量之比为0.1 mol∶≈3∶4，故B点为Co3O4，故答案为：Co3O4或者Co10O13。 13．(24-25高二上·广西梧州部分学校·期末)硫化镉(CdS)微溶于水，高纯度硫化镉是良好的半导体，可用于制光电管、太阳能电池。利用含镉废水(主要含的离子为、、、、、)制备硫化镉流程如下： 下表列出了相关金属离子生成氢氧化物沉淀的pH： 氢氧化物 开始沉淀的pH 1.5 6.5 4.1 7.2 沉淀完全的pH 3.3 9.9 5.4 9.5 回答下列问题： (1)基态硫原子核外电子占据最高能层的符号是 。 (2)滤渣主要成分是 (填化学式)。 (3)加入溶液的目的是 (用离子方程式表示)。 (4)调节pH范围是 ，写出“沉淀”时发生反应的离子方程式： 。 (5)操作Ⅰ包括 。 (6)写出溶液中电荷守恒关系式： 。 (7)实际工业生产中，有时还采用阳离子交换树脂法来测定“沉镉”后溶液中的含量，其原理为，其中NaR为阳离子交换膜树脂。常温下，将“沉镉”后的溶液(此时溶液)经过阳离子交换树脂后，测得浓度比交换前升高了0.046g·L-1，则该条件下的为 。 【答案】(1)M (2)、 (3) (4) (5)过滤、洗涤、干燥 (6) (7) 【分析】含镉废水(主要含的离子为、、、、、)，加入过氧化氢溶液氧化亚铁离子生成铁离子，调节溶液PH，加入碳酸钠溶液沉淀铁离子和铝离子，过滤得到滤渣为氢氧化铁和氢氧化铝沉淀，滤液通入硫化氢沉淀镉离子生成硫化镉沉淀，过滤洗涤干燥得到CdS，以此解答。 【详解】（1）硫的原子序数为16，核外有3个电子层，基态硫原子核外电子占据最高能层的符号是M。 （2）根据分析，滤渣主要成分是、。 （3）由分析可知，加入的目的是将Fe2+氧化为Fe3+，根据得失电子守恒和电荷守恒配平离子方程式为：。 （4）为使铁离子、铝离子沉淀完全，Cd2+不沉淀，根据Cd(OH)2开始沉淀的pH为7.2，调节pH范围是，“沉淀”时和发生反应的离子方程式为：。 （5）流程图中“操作Ⅰ”通常包括对产物的最终分离与纯化过程，即过滤、洗涤、干燥等。 （6）溶液中存在、、、、，溶液中电荷守恒关系式为：。 （7）pH=8时，c(OH-)=10-6 mol/L，测得交换后增加0.046g·L-1，折合0.002 mol/L，因1 mol Cd2+交换放出2 mol Na+，故c(Cd2+)=0.001 mol/L，则的= c(Cd2+) c2(OH-)=0.001×(10-6)2=。 14．(24-25高二上·甘肃兰州·期末)湿法炼锌产生的铜镉渣主要含锌、铜、铁、镉()、钴()等单质。用铜镉渣回收金属镉、铜等的工艺流程如图： 相关金属离子生成氢氧化物沉淀的(金属离子的起始浓度为)如下表： 氢氧化物 开始沉淀的 沉淀完全的 (1)酸浸铜镉渣时，粉碎铜镉渣的目的是 。 (2)完成操作Ⅰ所得溶液中阳离子有、、、、，滤渣Ⅰ主要成分为 (填化学式)。 (3)操作Ⅲ中先加入适量，再加入控制反应液的范围为 ；选择 (填“铁氰化钾”或“硫氰化钾”)试剂，能证明添加的已足量。 (4)请用离子方程式表示溶液显酸性的原因 ，若要从溶液中得到固体，该如何操作 。 (5)常用沉淀转化法处理含废水，写出碳酸钙处理的离子方程式： ； (6)电解后的废液可用于电镀锌，电镀锌时阴极上主要发生的电极反应为 。 【答案】(1)增大与酸的接触面积，加快反应速率，提高原料的浸出率 (2) (3) 铁氰化钾 (4) 在干燥的气流中加热蒸发结晶，过滤 (5) (6) 【分析】由流程可知，铜镉渣主要含锌、铜、铁、镉(Cd)、钴(Co)等单质，加入稀硫酸后，铜不溶解，操作I过滤，滤渣I主要成分为Cu，滤液含有Zn2+、Fe2+、Cd2+、H+、Co2+，向滤液中加入锌和Sb203，反应生成 Co、Sb，操作Ⅱ为过滤，向除钴后的溶液中加入H2O2溶液氧化Fe2+变为Fe3+，再加入氧化锌调节pH使Fe3+沉淀后经操作III过滤除去，即滤渣 II主要为Fe(OH)3，最后经电解制得镉单质，以此解答； 【详解】（1）将铜镉渣粉碎成粉末，是为了增大与酸的接触面积，加快反应速率，提高原料的浸出率； （2）根据分析可知滤渣I主要成分为Cu； （3）双氧水具有氧化性，能把亚铁离子氧化为三价铁离子，离子方程式为：，根据表格中的信息可知在3.2≤pH＜7.2时，能确保Fe3+沉淀完全，而Cd2+不会沉淀，因此再加入ZnO控制反应液的pH范围为3.2≤pH＜7.2，若加入的双氧水过量，则溶液中没有亚铁离子残余，所以检验亚铁离子即可，故选用铁氰化钾； （4）溶液显酸性的原因是亚铁离子的水解，离子方程式为；属于强酸弱碱盐，加热蒸发时促进水解，所以应该在干燥的气流中加热蒸发结晶，过滤； （5）处理含镉废水常用加入碳酸钙实现沉淀转化，该沉淀转化的反应方程式为：； （6）电镀锌时，阴极Zn2+得到电子生成Zn单质，电极反应式为：； 15．(24-25高二上·黑龙江齐齐哈尔·期末)草酸钻可用于指示剂和催化剂的制备。用水钻矿(主要成分为，含少量、等)制取的工艺流程如下： 已知：①浸出液含有的阳离子主要有等； ②部分阳离子以氢氧化物形式沉淀时溶液的见表： 沉淀物 完全沉淀的 3.7 5.2 9.2 9.6 9.8 (1)酸浸时，为提高矿石的溶解速率可采取的措施为 (任写两条) (2)写出浸出过程中与发生反应的离子方程式： 。 (3)浸出液中加入的目的是 。加入溶液能调节溶液使浸出液中转化成氢氧化物沉淀，试结合平衡移动原理简述其理由： 。 (4)滤液I“除钙、镁”是将钙、镁离子转化为沉淀。已知、，当加入过量NaF后，所得滤液= 。 【答案】(1)将矿石粉碎、适当升高温度、适当增大硫酸浓度、搅拌(任写两条) (2) (3) 将浸出液中的氧化成 浸出液中存在水解平衡：Fe3++3H2OFe(OH)3+3H+，Al3++3H2OAl(OH)3+3H+，加入的碳酸钠(或CO)与H+反应，使c(H+)降低，促进水解平衡向右移动，从而使Fe3+、Al3+转化成氢氧化物沉淀。 (4)0.7 【分析】水钻矿中加入硫酸、，浸出液含有的阳离子主要有等，加入，将氧化成， 加入的碳酸钠，使c(H+)降低，从而使Fe3+、Al3+转化成氢氧化物沉淀而除去，再加入将钙、镁离子转化为沉淀而除去，加入萃取剂除去后，加入，最终得到产品。 【详解】（1）将矿石粉碎可以增大矿石与硫酸的接触面积，使反应更充分，加快溶解速率。升温可加快反应速率，促使矿石溶解。适当增大硫酸浓度，能加快反应速率，提高矿石溶解速率；搅拌能使反应物充分混合，加快溶解速率。任选两条即可。 （2）中Co为+3价，浸出液含有的阳离子主要有，则被还原， 被氧化为，离子方程式。 （3）具有强氧化性，浸出液中含有的具有还原性。可将浸出液中的氧化成； 浸出液中存在水解平衡：Fe3++3H2OFe(OH)3+3H+，Al3++3H2OAl(OH)3+3H+，加入的碳酸钠(或CO)与H+反应，使c(H+)降低，促进水解平衡向右移动，从而Fe3+、Al3+转化成氢氧化物沉淀。 （4）当加入过量NaF后，溶液中浓度相同，那么。 / 学科网（北京）股份有限公司 $