题型02 无机工艺流程题（期末真题汇编，湖南专用）高二化学上学期

题型02 无机工艺流程题 1．(24-25高二上·湖南邵阳邵东联考·期末)高纯硫酸锰主要应用于三元锂电池正极材料的合成，一种使用高硫锰矿和软锰矿(主要成分为)制备硫酸锰的工艺如图： 已知：混合焙烧后得到的烧渣主要为；离子浓度，可认为离子沉淀完全。 (1)原料高硫锰矿与软锰矿按一定比例焙烧，焙烧前需要将二者粉碎的原因是 。 (2)加入硫酸浸出后获得的浸渣1主要成分为 。 (3)氧化时发生反应的离子方程式为 。 (4)氟化除杂是除去和的重要方法，某溶液中和的浓度分别为、，若使溶液中的和沉淀完全，加入的的质量至少是 (保留小数点后1位)；若溶液的浓度过大，将导致、沉淀不完全，原因是 。(已知、) (5)沉锰时发生反应的离子方程式为 。 (6)一种在硫酸溶液中电解锂离子电池正极材料获得的装置如图，则阴极电极反应式为 。 2．(24-25高二上·湖南长沙周南中学·期末)以镍铂靶材废料(含49.8%Pt、47.2%Ni，其余为等质量的Fe和Al)为原料制备海绵铂、硫酸镍晶体，其工艺流程如图所示： 请回答下列问题： (1)中pt的化合价为 价。 (2)“酸浸”中加快反应速率的措施有 (写一条即可)；“沉铂”温度不能太高的原因是 。 (3)“滤液①”中含有的金属离子为 (填离子符号)。 (4)室温下“调pH”时，最先生成的沉淀是 (填化学式)，“调pH”结束后，溶液中，此时溶液的最大为 。(已知室温下：，，) (5)“溶解”时发生反应的化学方程式为 。 3．(24-25高二上·湖南天壹名校联盟·期末)镍及其化合物在工业上有广泛用途，以某地红土镍矿(主要成分、、，和铁的氧化物)为原料，采用酸溶法制取和，工业流程如图所示： 已知：①常温下，易溶于水，和NiOOH不溶于水：。 ②在上述流程中，某些金属离子开始沉淀和沉淀完全时的pH如下： 沉淀物 开始沉淀时的pH 7.1 7.6 2.7 3.4 9.2 沉淀完全时的pH 9.0 9.6 3.2 4.7 11.1 回答下列问题： (1)“浸取”时需将矿样研磨的目的是 ，“滤渣1”的成分 (填化学式)。 (2)“滤液1”中加入的作用是 (用离子反应方程式表示)。 (3)操作Ⅱ为达到实验目的，由表中的数据判断通入调节溶液pH的范围是 。 (4)“滤液1”中是否存在，可用 检验。 (5)“沉镍”中pH调为8.5，则滤液中的浓度为 mol/L。 (6)操作Ⅴ是：蒸发浓缩， 、过滤、洗涤。 4．(24-25高二上·湖南衡阳第一中学·期末)一种以废锰液（主要含、、、、、、等）为原料制备Mn的工艺流程如图所示： 已知：Ⅰ．几种金属离子开始沉淀和完全沉淀的如下表（当离子浓度小于等于时视为离子沉淀完全）： 离子 开始沉淀的 7.5 1.8 8.4 8.3 3.4 完全沉淀的 9.7 3 9.4 9.8 4.7 Ⅱ．时，。回答下列问题： (1)基态的价层电子的轨道表示式为 ；Mn元素在周期表中的位置是 。 (2)“除铁铝”时与反应的离子方程式为 。“除铁铝”时，加入溶液应控制的合理范围是不能过高，主要原因是 。 (3)“除钙镁”中同时得到和且刚好完全沉淀，则滤液中 。 (4)“沉锰”时发生反应的离子方程式为 。 (5)用惰性电极电解中性溶液可以制得金属Mn，装置如图所示。 采用中性溶液而不采用酸性溶液作电解液的主要原因是 ，若将电解槽中溶液位置互换，则可得，写出产生的电极反应式： 。 5．(24-25高二上·湖南宁远县第一中学·期末)NiOOH可用作碱性镍镉电池的电极材料，用含镍废料(主要成分是，杂质有、、)制取的流程如图。 已知： ⅰ.镍、铁同族，但的性质较稳定； ii.常温下，该工艺条件下金属阳离子生成氢氧化物沉淀时的范围如表所示。 沉淀物 开始沉淀时 3.0 1.5 5.9 7.1 完全沉淀时 4.7 3.2 9.0 9.2 回答下列问题： (1)“酸浸”前将废料粉碎的目的是 ，“滤渣2”的主要成分是 。 (2)加入的目的是 ，实际生产中发现的实际用量比理论用量多，原因是 。 (3)“调”时的范围是 ，当溶液中离子浓度小于或等于时认为该离子沉淀完全，则常温下 ，“氧化2”中反应的离子方程式为： 。 (4)锌镍电池是一种可充电电池，其充电时总反应为，则放电时负极周围溶液 (填“增大”“减小”或“不变”)。 6．(24-25高二上·湖南长沙第一中学·期末)实验室以含锌废液(主要成分为，含少量的、、)为原料制备活性的实验流程如图所示。 已知：常温下，溶液中金属离子开始沉淀和完全沉淀的pH如下表所示(当溶液中金属阳离子浓度为时恰好完全沉淀)： 物质 开始沉淀的pH 1.9 6.8 6.2 完全沉淀的pH 2.8 8.3 8.2(注：开始溶解) 请回答下列问题： (1)基态锌原子的价层电子排布式为 ，处于周期表的 区。 (2)“除锰”阶段被氧化的元素有 (填元素名称)。 (3)“除铁”时需调节溶液的pH范围为 。 (4)用必要的化学用语和平衡移动原理解释“除铁”原理： 。 (5)利用与醋酸反应也能制备。若、、分别用、、表示，则的化学平衡常数 (用含、、的代数式表示) (6)“一系列操作”包括 、过滤、洗涤、干燥等。 (7)用锌与铜制得的高纯铜锌合金滤料被广泛应用于各种水处理设备。一种铜锌合金的晶胞结构如图，已知：晶胞参数为nm。 ①与Cu等距离且最近的Cu有 个。 ②该铜锌合金晶体密度为 (设为阿伏加德罗常数的值)。 7．(23-24高二上·湖南长沙雅礼教育集团·期末)从砷化镓废料(主要成分为、含和等杂质)中回收镓和砷的工艺流程如图所示： 已知：是两性氢氧化物。时，的溶度积，电离常数。 回答下列问题： (1)“浆化”过程将砷化镓废料转变为悬浊液，目的是 。 (2)“碱浸1”过程，砷化镓转化为和，该反应的离子方程式： 。 (3)为提高镓的回收率，加硫酸调的最大值是 (溶液中含镓元素的微粒的浓度不大于时，认为该微粒沉淀完全)。 (4)“电解”是指用传统的方法将溶解到溶液中，电解得到金属镓。电解时，在阴极放电的电极反应式： 。 (5)向“调”后得到的滤液中加入足量溶液，使大于12，经 、降温结晶、过滤、洗涤、 后得到。 (6)某同学为了探究可逆反应：设计如图1所示装置。实验操作及现象：按图1装置加入试剂并连接装置，电流由流向。当不产生电流时，向图1装置左边烧杯中加入一定量盐酸，发现又产生电流，实验中电流与时间的关系如图2所示： 下列说法正确的是 。 a．实验开始时，电子由经盐桥流向 b．图2中，点时反应达到化学平衡状态 c．向左边烧杯中加入盐酸后，平衡逆向移动 d．若将所加的盐酸换成氢氧化钠溶液，平衡逆向移动，电流增大 8．(24-25高二上·湖南岳阳华容县·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。 9．(23-24高二上·湖南长沙名校联考联合体·期末)某科研人员以废镍催化剂(主要成分为NiO，另含Fe2O3、CaO、CuO、BaO)为原料回收镍，工艺流程如图。 已知：常温下，有关氢氧化物开始沉淀和沉淀完全的pH如表。 氢氧化物 Fe(OH)3 Fe(OH)2 Ni(OH)2 开始沉淀的pH 1.5 6.5 7.7 沉淀完全的pH 3.7 9.7 9.2 回答下列问题： (1)浸出渣主要成分为 (填化学式)。 (2)“除铜”时，Fe3+与H2S反应的离子方程式为 。 (3)“氧化”的目的是将溶液中Fe2+氧化为Fe3+，写出该反应的离子方程式： 。温度需控制在40~50℃之间，该步骤温度不能太高的原因是 。 (4)“调pH”时，pH的控制范围为 。 (5)“除铜”中分离CuS、S用到的分离方法是 。 (6)用可溶性碳酸盐，可以浸取CaSO4固体，在溶液浸取过程中发生反应：CaSO4(s)+(aq)CaCO3(s)+(aq)。已知：298K时，Ksp(CaCO3)=2.80×10-9，Ksp(CaSO4)=4.90×10-5，则此温度下该反应的平衡常数K为 (结果保留三位有效数字)。 10．(23-24高二下·湖南部分学校·期末)铬广泛应用于冶金、化工、铸铁、耐火及高精端科技等领域。工业上以碳素铬铁(铁铬合金)为原料，利用电解法制取金属铬的工艺流程如图所示： 回答下列问题： (1)“溶解”步骤中，被还原，该反应的离子方程式为 。 (2)若以惰性电极进行“电解”，在阴极放电的电极反应式为 。 (3)已知铬的化合物色彩众多，如(紫色)、(灰蓝色沉淀)，(绿色溶液)等。向溶液中滴加NaOH溶液至过量，可观察到的现象是 。 (4)已知晶体有3种不同颜色，其配位数均为6，实验测得1mol不同颜色的晶体分别与足量的硝酸银溶液反应，生成沉淀的物质的量如表所示： 晶体颜色 深绿色 浅绿色 紫色 AgCl沉淀的物质的量 1 2 3 写出深绿色晶体配合物的化学式： 。 (5)、、可以形成一种具有特殊导电性的复合氧化物，晶胞结构如图所示，其中、采用面心立方最密堆积方式(处于面对角线上的钙离子与氧离子紧密相邻)。 已知钙离子、氧离子半径分别为，晶胞中位于所形成的正八面体的体心。 ①基态原子的价层电子排布式为 ，Cr位于元素周期表的 区。 ②该晶胞的边长为 pm；已知阿伏加德罗常数的值为，则该复合氧化物的密度为 (列出计算式即可)。 ③在该晶胞结构的另一种表示中，处于各顶角位置，则位于晶胞的 (填“棱心”、“面心”、“体心”)。 11．(24-25高二上·湖南岳阳云溪区·期末)以废镍触媒(含NiO、MgO、CaO、Al2O3、Fe2O3及SiO2)为原料制备硫酸镍的工艺流程如图： 已知：①NiS不溶于水或稀硫酸；。 ②该工艺流程条件下，有关金属离子开始沉淀和完全沉淀时的pH见下表： 金属离子 Ni+ Fe3+ Al3+ Mg2+ 开始沉淀时的pH 6.4 2.2 4.1 9.6 完全沉淀时的pH 8.4 3.5 5.4 11.6 回答下列问题： (1)“酸溶”时，Al2O3溶解的化学方程式为 。 (2)“滤渣1”的成分是 (填化学式)。 (3)“滤液1”的pH约为1.8，在“调节pH”时用氨水逐步调节pH至6.3，依次析出的是 (填化学式)。 (4)从“沉镍”到“溶解”还需经过的操作是 ，“溶解”时用0.01mol·L-1的硫酸而不用水的原因是 。 (5)“滤渣4”并入滤渣 (填“1”、“2”或“3”)可实现再利用。 (6)某工厂用2t该废镍触媒(NiO含量为75%)制备硫酸镍，设整个流程中Ni的损耗率为20%，最终得到NiSO4·6H2O的质量为 t。 12．(24-25高二上·湖南长沙实验中学·期末)某软锰矿的主要成分为，还含有、、、等杂质，以软锰矿为原料回收并得到各种金属资源的工艺流程如图所示： 已知时相关物质的溶度积常数如下表： 相关物质 若某离子的浓度小于时即可认为沉淀完全，。 请回答下列问题： (1)铜原子的价层电子排布式为 。 (2)软锰矿在“酸浸”前通常需要进行 处理。 (3)“酸浸”时不用硫酸而用盐酸来溶解软锰矿，请用离子方程式说明理由 。 (4)“除钙”时不选用而选用，其优点是 。 (5)“除钙”后的滤液中，，。“沉铁”要将沉淀完全，而不沉降其他离子，则加入氨水调节溶液的pH范围为 (保留一位小数)。 (6)“除铜”时发生反应的离子方程式为 。 (7)“沉锰”时发生反应的离子方程式为 。 13．(24-25高二上·湖南师范大学附属中学·期末)某油脂厂废弃的镍催化剂主要含金属Ni、Al、Fe及其氧化物，表面有残留油污，还有少量其他不溶性物质。采用如下工艺流程回收其中的镍制备硫酸镍晶体(NiSO4·7H2O)： 溶液中金属离子开始沉淀和完全沉淀的pH如表所示： 金属离子 Ni2+ Al3+ Fe3+ Fe2+ 开始沉淀时 (c=0.01mol·L-1)的pH 7.2 3.7 2.2 7.5 完全沉淀时 (c=1.0×10-5mol·L-1)的pH 8.7 4.7 3.2 9.0 回答下列问题： (1)Ni在元素周期表中的位置是 。 (2)碱浸的目的除了除去Al及其氧化物，还有 。 (3)结合表格数据，若“转化”后的溶液中Ni2+浓度为1mol·L-1，则“调pH”除去杂质金属阳离子时应将pH的范围控制为 。 (4)硫酸镍在强碱溶液中用NaClO氧化，可沉淀出能用作镍镉电池正极材料的NiOOH，写出该反应的离子方程式： 。 (5)将分离出硫酸镍晶体后的母液收集、循环使用，其目的是 。 (6)过渡元素在科技发展中发挥重要作用。在高温超导领域中，有一种化合物叫钙钛矿，其晶胞如图所示，在该晶胞中氧、钙、钛的粒子个数比是 。若晶胞参数为a pm，阿伏加德罗常数的值为NA，则该晶体的密度为 g·cm-3. 14．(24-25高二上·湖南常德汉寿县第一中学·期末)锂电池是目前应用广泛的新型电池，一种回收钴酸锂废旧电池(主要成分为LiCoO2，同时含有少量Fe、Al、C单质)的流程如下图所示。 请回答下列问题： (1)LiCoO2中Co元素的化合价为 。 (2)将废旧电池初步处理为粉末的目的是 。 (3)请写出碱“浸液”过程中的化学方程式 。 (4)加入适量盐酸，LiCoO2溶解后生成的Co3+能将Fe2+氧化为Fe3+。请写出该反应的离子方程式： ，过滤后所得滤渣的主要成分为 (写化学式)。 (5)已知Fe3+能与结合成[Fe(C2O4)3]3-，[Fe(C2O4)3]3-在强酸性环境下重新转化为Fe3+，该过程中 (填“有”或“没有”)发生元素化合价的变化；从FeCl3溶液中得到FeCl3·6H2O晶体的操作是：往溶液中加入适量盐酸后，蒸发浓缩、冷却结晶、 、洗涤、干燥。 (6)检验滤液C中含有Na+的实验方法为 。 15．(23-24高二下·五十校教研教改共同体;三湘名校教育联盟;湖湘名校教育联合体·期末)铅铬黄主要成分是铬酸铅，广泛应用于涂料、橡胶、塑料、陶瓷及颜料等工业中。现以和等为原料制备铅铬黄，并测定产物纯度。流程如下，回答下列问题：    已知：I．类似，是一种两性氢氧化物。 II．部分含铬微粒的颜色状态如下表所示： 物质 颜色状态 绿色沉淀 绿色溶液 黄色溶液 橙色溶液 黄色沉淀 (1)进行溶解，过滤、洗涤操作时，不需要用到的仪器为 (填仪器名称)。    (2)步骤①加入过量NaOH溶液发生反应的离子反应方程式为 。 (3)步骤②中滴加溶液颜色由绿色逐渐变为黄色后，仍须持续煮沸溶液一段时间，目的是 。 (4)加入沉淀时，检验沉淀是否完全的方法是 。 (5)测定铅铬黄的纯度：取mg铅铬黄样品用盐酸酸化溶解，加足量KI将其还原为，再用标准溶液滴定至淡黄绿色，发生反应。加入淀粉指示剂，继续滴定，当溶液蓝色褪去，且30s不变色，即为终点。测得平均消耗标准溶液体积为VmL。此铅铬黄样品的质量分数 (用含c、m和V的式子表示)。 (6)有多种不同颜色的异构体(均是配合物，配位数为6)。为测定蒸发溶液析出的暗绿色晶体是哪种异构体，取固体配成溶液，滴加足量溶液，得到0.1mol白色沉淀，则该异构体为 (填化学式)。 16．(23-24高二上·湖南岳阳平江县·期末)镍及其化合物在工业上有广泛用途，以某地红土镍矿(主要成分NiO、MgO、、和铁的氧化物)为原料，采用酸溶法制取和，工业流程如图所示： 已知：①常温下，易溶于水，和NiOOH不溶于水；。 ②在上述流程中，某些金属离子开始沉淀和沉淀完全时的pH如下： 沉淀物 开始沉淀时的pH 7.1 7.6 2.7 3.4 9.2 沉淀完全()时的pH 9.0 9.6 3.2 4.7 11.1 回答下列问题： (1)“浸取”时需将矿样研磨的目的是 ，“滤渣1”的成分 (填化学式)。 (2)“滤液1”中加入的作用是 (用离子反应方程式表示)。 (3)操作II为达到实验目的，由表中的数据判断通入调节溶液pH的范围是 。 (4)“滤液1”中是否存在，可用 检验。 (5)“沉镍”中pH调为8.5，则滤液中的浓度为 。 (6)操作V是 、过滤、洗涤。 (7)在碱性溶液中用NaClO氧化，可制得碱性镍镉电池电极材料NiOOH，该反应的离子方程式为 。 / 学科网（北京）股份有限公司 $ 题型02 无机工艺流程题 1．(24-25高二上·湖南邵阳邵东联考·期末)高纯硫酸锰主要应用于三元锂电池正极材料的合成，一种使用高硫锰矿和软锰矿(主要成分为)制备硫酸锰的工艺如图： 已知：混合焙烧后得到的烧渣主要为；离子浓度，可认为离子沉淀完全。 (1)原料高硫锰矿与软锰矿按一定比例焙烧，焙烧前需要将二者粉碎的原因是 。 (2)加入硫酸浸出后获得的浸渣1主要成分为 。 (3)氧化时发生反应的离子方程式为 。 (4)氟化除杂是除去和的重要方法，某溶液中和的浓度分别为、，若使溶液中的和沉淀完全，加入的的质量至少是 (保留小数点后1位)；若溶液的浓度过大，将导致、沉淀不完全，原因是 。(已知、) (5)沉锰时发生反应的离子方程式为 。 (6)一种在硫酸溶液中电解锂离子电池正极材料获得的装置如图，则阴极电极反应式为 。 【答案】(1)增大反应物接触面积，加快反应速率，使反应更彻底 (2)、 (3) (4) 4.2 与结合形成弱电解质，使、的溶解平衡右移或与结合形成弱电解质，浓度小，很难将、沉淀完全 (5) (6) 【分析】高硫锰矿与软锰矿混合焙烧，得到的烧渣，加入硫酸浸出得到锰、铁、铝、镁盐溶液，二氧化硅不反应、钙转化为硫酸钙沉淀得到浸渣1，浸出液加入二氧化锰将氧化亚铁离子为铁离子，再加入碳酸钙中和调节pH，将铁离子、铝离子以氢氧化物的形式除去，加入氟化锰除杂，使溶液中的镁离子、钙离子沉淀完全，此时溶液中的金属离子为锰离子，加入碳酸氢铵得到MnCO3沉淀，加入硫酸溶解得硫酸锰溶液，经过蒸发浓缩、冷却结晶、过滤、洗涤、干燥等系列操作得到硫酸锰晶体； 【详解】（1）焙烧前需要球磨，目的是增大接触面积，提高焙烧效率； （2）由分析，浸渣1主要成分为、； （3）氧化时发生反应二氧化锰将氧化亚铁离子为铁离子，离子方程式为； （4）由K值可知，氟化镁溶解度较氟化钙大，镁离子完全沉淀，则，则加入的至少为(0.02+0.01+0.03÷2)mol/L×1L=0.045mol，质量至少是4.2g；与结合形成弱电解质，使、的溶解平衡右移或与结合形成弱电解质，浓度小，很难将、沉淀完全，导致溶液的浓度过大，使得、沉淀不完全； （5）含锰离子溶液加入碳酸氢铵得到MnCO3沉淀，反应为锰离子和碳酸氢根离子生成碳酸锰、水、二氧化碳：； （6）由图，阴极在酸性条件下得到电子发生还原反应生成锰离子、锂离子和水：。 2．(24-25高二上·湖南长沙周南中学·期末)以镍铂靶材废料(含49.8%Pt、47.2%Ni，其余为等质量的Fe和Al)为原料制备海绵铂、硫酸镍晶体，其工艺流程如图所示： 请回答下列问题： (1)中pt的化合价为 价。 (2)“酸浸”中加快反应速率的措施有 (写一条即可)；“沉铂”温度不能太高的原因是 。 (3)“滤液①”中含有的金属离子为 (填离子符号)。 (4)室温下“调pH”时，最先生成的沉淀是 (填化学式)，“调pH”结束后，溶液中，此时溶液的最大为 。(已知室温下：，，) (5)“溶解”时发生反应的化学方程式为 。 【答案】(1)+4 (2) 粉碎废料(或适当加热或搅拌等) 防止NH4Cl受热分解，降低原料利用率 (3)Fe2+、Al3+、Ni2+ (4) Fe(OH)3 7 (5) 【分析】以镍铂靶材废料(含49.8%Pt、47.2%Ni，其余为等质量的Fe和Al)中加入稀硫酸，Ni、Fe、Al溶解，分别生成Ni2+、Al3+、Fe2+；Pt不溶。过滤后，将滤渣Pt加入王水中溶解，生成H2PtCl6和NO，将溶液中加入NH4Cl沉铂，生成(NH4)2PtCl6沉淀，再煅烧得到海绵铂；滤液①中加入H2O2，将Fe2+转化为Fe3+，再加入NaOH调节pH，使Fe3+、Al3+转化为Fe(OH)3、Al(OH)3沉淀，滤液②中控制pH，然后浓缩结晶，得到硫酸镍晶体，据此回答。 【详解】（1）(NH4)2PtCl6中，显+1价，Cl显-1价，则依据化合物中各元素化合价的代数为为0，可求出Pt的化合价为+4价； （2）“酸浸”中，增大接触面积、升高温度等都可以加快反应速率，则措施有：粉碎废料(或适当加热或搅拌等)；由于NH4Cl受热易分解，为防止NH4Cl受热分解，降低原料利用率，故“沉铂”温度不能太高 （3）由分析可知，“滤液①”中含有的金属离子为Fe2+、Al3+、Ni2+； （4）流程图中，最后获得的物质是含镍产品，则Ni2+在调pH时不生成沉淀，由于，Fe3+先生成沉淀，所以室温下“调pH”时，最先生成的沉淀是Fe(OH)3，“调pH”结束后，溶液中，此时溶液的，，最大pH为； （5）溶解”时，Pt与浓硝酸、浓盐酸反应，生成H2PtCl6、NO等，依据得失电子守恒、质量守恒可得出发生反应的化学方程式为； 3．(24-25高二上·湖南天壹名校联盟·期末)镍及其化合物在工业上有广泛用途，以某地红土镍矿(主要成分、、，和铁的氧化物)为原料，采用酸溶法制取和，工业流程如图所示： 已知：①常温下，易溶于水，和NiOOH不溶于水：。 ②在上述流程中，某些金属离子开始沉淀和沉淀完全时的pH如下： 沉淀物 开始沉淀时的pH 7.1 7.6 2.7 3.4 9.2 沉淀完全时的pH 9.0 9.6 3.2 4.7 11.1 回答下列问题： (1)“浸取”时需将矿样研磨的目的是 ，“滤渣1”的成分 (填化学式)。 (2)“滤液1”中加入的作用是 (用离子反应方程式表示)。 (3)操作Ⅱ为达到实验目的，由表中的数据判断通入调节溶液pH的范围是 。 (4)“滤液1”中是否存在，可用 检验。 (5)“沉镍”中pH调为8.5，则滤液中的浓度为 mol/L。 (6)操作Ⅴ是：蒸发浓缩， 、过滤、洗涤。 【答案】(1) 增大反应物接触面积，加快反应速率，提高浸取率 SiO2 (2) (3)4.7~7.1 (4)KSCN溶液 (5) (6)冷却结晶 【分析】红土镍矿(主要成分NiO、MgO、、和铁的氧化物)为原料在硫酸中浸取，NiO、MgO、Al2O3、和铁的氧化物与硫酸反应，二氧化硅和硫酸不反应，过滤后向滤液中加入双氧水氧化亚铁离子，再通氨气调节溶液的pH沉淀铝离子和铁离子，再次过滤后向所得滤液中加氧化镁，调节溶液pH值，使镍离子沉淀，过滤向氢氧化镍中加入硫酸得到硫酸镍，滤液3经过一系列操作，得到硫酸镁晶体。 【详解】（1）“浸取”时需将矿样研磨的目的是增大反应物接触面积，加快反应速率，提高浸取率； NiO、MgO、Al2O3、和铁的氧化物与硫酸反应，二氧化硅和硫酸不反应，所以“滤渣1”的成分为：SiO2； （2）“滤液1”中加入的作用是将亚铁离子氧化为铁离子，然后调节溶液pH从而除掉铁离子，其离子方程式为：； （3）操作II的目的是沉淀铁离子、铝离子，而不能沉淀镍离子和镁离子，根据铝离子最终沉淀完全的pH值和镍离子开始沉淀的pH值，由表中数据判断通入氨气调节溶液pH的范围为：4.7~7.1； （4）“滤液1”中是否存在Fe3+，可用KSCN溶液检验，溶液变为红色，说明含有Fe3+，反之则无； （5）镍离子沉淀完全的pH值为9.0，，“沉镍”中pH调为8.5，则滤液中的浓度为； （6）操作V是从溶液中得到晶体，其操作为蒸发浓缩、冷却结晶、过滤、洗涤。 4．(24-25高二上·湖南衡阳第一中学·期末)一种以废锰液（主要含、、、、、、等）为原料制备Mn的工艺流程如图所示： 已知：Ⅰ．几种金属离子开始沉淀和完全沉淀的如下表（当离子浓度小于等于时视为离子沉淀完全）： 离子 开始沉淀的 7.5 1.8 8.4 8.3 3.4 完全沉淀的 9.7 3 9.4 9.8 4.7 Ⅱ．时，。回答下列问题： (1)基态的价层电子的轨道表示式为 ；Mn元素在周期表中的位置是 。 (2)“除铁铝”时与反应的离子方程式为 。“除铁铝”时，加入溶液应控制的合理范围是不能过高，主要原因是 。 (3)“除钙镁”中同时得到和且刚好完全沉淀，则滤液中 。 (4)“沉锰”时发生反应的离子方程式为 。 (5)用惰性电极电解中性溶液可以制得金属Mn，装置如图所示。 采用中性溶液而不采用酸性溶液作电解液的主要原因是 ，若将电解槽中溶液位置互换，则可得，写出产生的电极反应式： 。 【答案】(1) 第四周期ⅦB族 (2) 过高，一方面会造成损失，一方面会使转化成，不能完全除去 (3) (4) (5) 减弱阴极放电的能力，提高的产率 【分析】加入二氧化锰，可以将氧化为，加入氢氧化钠以后，可以将铝和铁转化为氢氧化物沉淀除去，随后加入，将和转化为氟化物沉淀除去，随后加入碳酸氢铵将转化为，之后加入硫酸将其转化为，最后电解得到锰。 【详解】（1）基态铁原子的电子排布式为，所以基态的价层电子的轨道表示式为，元素在周期表中的位置是第四周期族。 （2）“除铁铝”时与反应的离子方程式为。“除铁铝”时，应使和完全沉淀，又不能让开始沉淀，所以应控制的范围是；过高，一方面会造成损失，一方面会使转化成，不能完全除去。 （3）刚好完全沉淀，即，所以滤液中。 （4）“沉锰”时，碳酸氢铵与锰离子发生复分解反应，方程式为：。 （5）若将电解槽中溶液位置互换，则可得，产生的电极反应式为。 5．(24-25高二上·湖南宁远县第一中学·期末)NiOOH可用作碱性镍镉电池的电极材料，用含镍废料(主要成分是，杂质有、、)制取的流程如图。 已知： ⅰ.镍、铁同族，但的性质较稳定； ii.常温下，该工艺条件下金属阳离子生成氢氧化物沉淀时的范围如表所示。 沉淀物 开始沉淀时 3.0 1.5 5.9 7.1 完全沉淀时 4.7 3.2 9.0 9.2 回答下列问题： (1)“酸浸”前将废料粉碎的目的是 ，“滤渣2”的主要成分是 。 (2)加入的目的是 ，实际生产中发现的实际用量比理论用量多，原因是 。 (3)“调”时的范围是 ，当溶液中离子浓度小于或等于时认为该离子沉淀完全，则常温下 ，“氧化2”中反应的离子方程式为： 。 (4)锌镍电池是一种可充电电池，其充电时总反应为，则放电时负极周围溶液 (填“增大”“减小”或“不变”)。 【答案】(1) 加快酸浸速率，提高原料利用率 、 (2) 将氧化为 生成的对分解有催化作用 (3) (4)减小 【分析】用含镍废料(主要成分是，杂质有、、)制取的流程为：向含镍废料加入稀硫酸酸浸，金属元素转化为可溶的硫酸盐，二氧化硅与稀硫酸不反应，过滤得到含有二氧化硅的滤渣1和滤液；向滤液中加入溶液，将溶液中的Fe2+转化为Fe3+，加入调节溶液的pH，将溶液中的Fe3+和Al3+转化为沉淀和沉淀，过滤得到含有和沉淀的滤渣2和含的滤液；向滤液中加入和混合溶液，将溶液中的氧化化为固体，最后过滤得到滤液和产品，据此分析解答。 【详解】（1）“酸浸”前将废料粉碎，可以增大固体表面积，可以加快酸浸速率，提高原料利用率；根据分析，“滤渣2”的主要成分为沉淀和沉淀。 故答案为：可以加快酸浸速率，提高原料利用率；、。 （2）在氧化1中加入的作用为：将Fe2+氧化为Fe3+，在后续的调pH环节将Fe3+转化为沉淀除去；实际生产中发现的实际用量比理论用量增多的原因是生成的Fe3+对分解有催化作用，使部分分解未体现氧化作用。 故答案为：将Fe2+氧化为Fe3+；生成的Fe3+对分解有催化作用。 （3）由分析可知，加入调节溶液的pH的目的是将溶液中的Fe3+和Al3+转化为沉淀和沉淀，即既要将Fe3+和Al3+沉淀完全，同时又不能沉淀，因此由表格数据可知，调节溶液pH的范围应控制在：；当铁离子完全沉淀时，溶液pH为3.2，，得，则的溶度积为；“氧化2”中加入和混合溶液的目的是将溶液中的氧化为，则反应的离子方程式为：。 故答案为：；；。 （4）锌镍电池是一种可充电电池，其充电时总反应为，则放电时负极的电极反应式为：，负极周围溶液中增加，则pH减小。 故答案为：减小。 6．(24-25高二上·湖南长沙第一中学·期末)实验室以含锌废液(主要成分为，含少量的、、)为原料制备活性的实验流程如图所示。 已知：常温下，溶液中金属离子开始沉淀和完全沉淀的pH如下表所示(当溶液中金属阳离子浓度为时恰好完全沉淀)： 物质 开始沉淀的pH 1.9 6.8 6.2 完全沉淀的pH 2.8 8.3 8.2(注：开始溶解) 请回答下列问题： (1)基态锌原子的价层电子排布式为 ，处于周期表的 区。 (2)“除锰”阶段被氧化的元素有 (填元素名称)。 (3)“除铁”时需调节溶液的pH范围为 。 (4)用必要的化学用语和平衡移动原理解释“除铁”原理： 。 (5)利用与醋酸反应也能制备。若、、分别用、、表示，则的化学平衡常数 (用含、、的代数式表示) (6)“一系列操作”包括 、过滤、洗涤、干燥等。 (7)用锌与铜制得的高纯铜锌合金滤料被广泛应用于各种水处理设备。一种铜锌合金的晶胞结构如图，已知：晶胞参数为nm。 ①与Cu等距离且最近的Cu有 个。 ②该铜锌合金晶体密度为 (设为阿伏加德罗常数的值)。 【答案】(1) ds (2)锰、铁 (3) (4)溶液中存在水解平衡：，加入的消耗，溶液中减小，水解平衡正向移动 (5) (6)蒸发浓缩、冷却结晶 (7) ①8 ② 【分析】含锌废液的主要成分为，还含少量的、、，向废液中加入，可将转化为，将氧化为，滤液中此时含有、、和，加入后可将转化为，随后加入，将转化为，最终加入醋酸，得到。 【详解】（1）核外有30个电子，电子排布式为，价层电子排布式为，处于周期表的区； （2）由分析可知，在“除锰”阶段，向废液中加入，可将转化为，将氧化为，故被氧化的元素为锰和铁； （3）“除铁”时，加入后可将转化为，根据已知条件表格中的数据可知，要让完全沉淀，此时，但又不能让以沉淀的形式存在，因此，故“除铁”时需调节溶液的pH范围为； （4）在“除铁”的过程中存在的水解平衡，向其中加入，可消耗体系中的，使平衡正向移动，即可将完全沉淀； （5），，，反应的平衡常数； （6）中加入醋酸，得到，经过蒸发浓缩，冷却结晶，过滤，洗涤，干燥，可得到； （7）①由晶胞的结构可知，与等距离的原子有8个； ②根据均摊法可知，该晶胞中含：个，含：个，故该铜锌合金晶体密度为。 7．(23-24高二上·湖南长沙雅礼教育集团·期末)从砷化镓废料(主要成分为、含和等杂质)中回收镓和砷的工艺流程如图所示： 已知：是两性氢氧化物。时，的溶度积，电离常数。 回答下列问题： (1)“浆化”过程将砷化镓废料转变为悬浊液，目的是 。 (2)“碱浸1”过程，砷化镓转化为和，该反应的离子方程式： 。 (3)为提高镓的回收率，加硫酸调的最大值是 (溶液中含镓元素的微粒的浓度不大于时，认为该微粒沉淀完全)。 (4)“电解”是指用传统的方法将溶解到溶液中，电解得到金属镓。电解时，在阴极放电的电极反应式： 。 (5)向“调”后得到的滤液中加入足量溶液，使大于12，经 、降温结晶、过滤、洗涤、 后得到。 (6)某同学为了探究可逆反应：设计如图1所示装置。实验操作及现象：按图1装置加入试剂并连接装置，电流由流向。当不产生电流时，向图1装置左边烧杯中加入一定量盐酸，发现又产生电流，实验中电流与时间的关系如图2所示： 下列说法正确的是 。 a．实验开始时，电子由经盐桥流向 b．图2中，点时反应达到化学平衡状态 c．向左边烧杯中加入盐酸后，平衡逆向移动 d．若将所加的盐酸换成氢氧化钠溶液，平衡逆向移动，电流增大 【答案】(1)增大固液接触面积，提高碱浸速率 (2) (3)2 (4) (5) 蒸发浓缩(或加热浓缩) 低温干燥 (6)bc 【分析】砷化镓废料主要成分为、含和等杂质。先浆化增大固液接触面积， “碱浸1”过程，砷化镓转化为和，其中和不溶进入滤渣1，再加硫酸调节分离镓和砷两种元素，其中滤渣Ⅱ是，经过溶液溶解，再电解得到金属镍，而滤液再经过蒸发浓缩、冷却结晶、洗涤、干燥等操作得到。 【详解】（1）先“浆化”增大固液接触面积，有利于下一步碱浸1的浸取速率。 （2）“碱浸1”过程，砷化镓在碱性条件下被双氧水氧化为和，根据得失电子守恒，该反应的离子方程式。 （3）根据要求溶液中含镓元素的微粒的浓度不大于时，认为该微粒沉淀完全，的电离常数，则，故加硫酸调的最大值是2。 （4）根据信息，在阴极得电子电解金属镍，阴极的电极反应式是：。 （5）制得用到的是冷却结晶的方法，具体的操作为：蒸发浓缩，降温结晶，过滤，洗涤，低温干燥。 （6）根据电流由流向，可知是正极，是负极； a．电子流向与电流流向相反，所以实验开始时，电子由经电流表流向，电子不能通过盐桥，故a错误； b．图2中，点电流为0，所以此时反应达到化学平衡状态，故b正确； c．向左边烧杯中加入盐酸后会消耗，，平衡逆向移动，故c正确； d．若将所加的盐酸换成氢氧化钠溶液，增大了浓度，平衡正向移动，电流增大，故d错误； 选bc。 8．(24-25高二上·湖南岳阳华容县·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。 9．(23-24高二上·湖南长沙名校联考联合体·期末)某科研人员以废镍催化剂(主要成分为NiO，另含Fe2O3、CaO、CuO、BaO)为原料回收镍，工艺流程如图。 已知：常温下，有关氢氧化物开始沉淀和沉淀完全的pH如表。 氢氧化物 Fe(OH)3 Fe(OH)2 Ni(OH)2 开始沉淀的pH 1.5 6.5 7.7 沉淀完全的pH 3.7 9.7 9.2 回答下列问题： (1)浸出渣主要成分为 (填化学式)。 (2)“除铜”时，Fe3+与H2S反应的离子方程式为 。 (3)“氧化”的目的是将溶液中Fe2+氧化为Fe3+，写出该反应的离子方程式： 。温度需控制在40~50℃之间，该步骤温度不能太高的原因是 。 (4)“调pH”时，pH的控制范围为 。 (5)“除铜”中分离CuS、S用到的分离方法是 。 (6)用可溶性碳酸盐，可以浸取CaSO4固体，在溶液浸取过程中发生反应：CaSO4(s)+(aq)CaCO3(s)+(aq)。已知：298K时，Ksp(CaCO3)=2.80×10-9，Ksp(CaSO4)=4.90×10-5，则此温度下该反应的平衡常数K为 (结果保留三位有效数字)。 【答案】(1)BaSO4、CaSO4 (2)2Fe3++H2S=2Fe2++S↓+2H+ (3) H2O2+2H++2Fe2+=2H2O+2Fe3+ 避免温度太高，过氧化氢受热分解 (4)3.7≤pH<7.7或3.7~7.7 (5)过滤 (6)1.75×104 【分析】以废镍催化剂(主要成分为NiO，另含Fe2O3、CaO、CuO、BaO)为原料回收镍，废镍催化剂先用硫酸浸取，过滤得到含有镍离子、铁离子、钙离子、铜离子的溶液，再通入硫化氢除去铜离子，且使铁离子被还原成亚铁离子，得硫化铜、硫固体，过滤得到的滤液中含有镍离子、亚铁离子、钙离子，加入H2O2将亚铁离子氧化为铁离子，调节pH生成氢氧化铁沉淀，镍离子不沉淀，加入氟化钠除去钙离子，再加入氯化钠后电解得2NiO(OH) ﹒H2O，灼烧得三氧化二镍。 【详解】（1）用硫酸浸取废镍催化剂，各氧化物转化为离子进入溶液，钙离子和钡离子与硫酸根离子结合得到CaSO4、BaSO4沉淀，故答案为：CaSO4、BaSO4； （2）“除铜”时，铁离子氧化硫化氢反应生成亚铁离子和S，离子方程式为2Fe3++H2S=2Fe2++S↓+2H+，故答案为：2Fe3++H2S=2Fe2++S↓+2H+； （3）“氧化”时用H2O2将溶液中Fe2+氧化为Fe3+，离子方程式为H2O2+2H++2Fe2+=2H2O+2Fe3+；过氧化氢受热易分解，故温度不能太高； （4）“调pH”，使铁离子完全沉淀，且避免生成Ni(OH)2，由表中数据可知，pH范围为：3.7≤pH<7.7，故答案为：3.7≤pH<7.7或3.7~7.7； （5）“除铜”中分离CuS、S用到的分离方法是过滤，故答案为：过滤； （6）平衡常数K=，故答案为：1.75×104。 10．(23-24高二下·湖南部分学校·期末)铬广泛应用于冶金、化工、铸铁、耐火及高精端科技等领域。工业上以碳素铬铁(铁铬合金)为原料，利用电解法制取金属铬的工艺流程如图所示： 回答下列问题： (1)“溶解”步骤中，被还原，该反应的离子方程式为 。 (2)若以惰性电极进行“电解”，在阴极放电的电极反应式为 。 (3)已知铬的化合物色彩众多，如(紫色)、(灰蓝色沉淀)，(绿色溶液)等。向溶液中滴加NaOH溶液至过量，可观察到的现象是 。 (4)已知晶体有3种不同颜色，其配位数均为6，实验测得1mol不同颜色的晶体分别与足量的硝酸银溶液反应，生成沉淀的物质的量如表所示： 晶体颜色 深绿色 浅绿色 紫色 AgCl沉淀的物质的量 1 2 3 写出深绿色晶体配合物的化学式： 。 (5)、、可以形成一种具有特殊导电性的复合氧化物，晶胞结构如图所示，其中、采用面心立方最密堆积方式(处于面对角线上的钙离子与氧离子紧密相邻)。 已知钙离子、氧离子半径分别为，晶胞中位于所形成的正八面体的体心。 ①基态原子的价层电子排布式为 ，Cr位于元素周期表的 区。 ②该晶胞的边长为 pm；已知阿伏加德罗常数的值为，则该复合氧化物的密度为 (列出计算式即可)。 ③在该晶胞结构的另一种表示中，处于各顶角位置，则位于晶胞的 (填“棱心”、“面心”、“体心”)。 【答案】(1) (2) (3)开始有灰蓝色沉淀生成，后沉淀溶解，最终溶液变成绿色 (4) (5) d 棱心 【分析】碳素铬铁(铁铬合金)加入稀硫酸，Fe与稀硫酸生成硫酸亚铁和氢气，被还原，离子方程式为，滤液加入硫酸铵沉铁，得到铁铵矾晶体和铬铵矾溶液，结晶后加热热水得到电解液，通过电解得到金属铬，阴极和阴极的废液都可以循环使用，据此解答。 【详解】（1）由分析可知，该反应的离子方程式为，故答案为：该反应的离子方程式为； （2）在阳极失电子转化为，阳极的电极反应式为，在阴极得电子生成Cr，阴极的电极反应式为，故答案为：； （3）由题可知，是两性化合物，故相应的现象是开始有灰蓝色沉淀生成，后沉淀溶解，最终溶液变成绿色，故答案为：开始有灰蓝色沉淀生成，后沉淀溶解，最终溶液变成绿色； （4）因为深绿色晶体只生成，说明外界只有，根据配位数为6，可得出深绿色晶体配合物的化学式为，故答案为； （5）①基态原子的价层电子排布式为，位于元素周期表的d区，故答案为：；d； ②处于面对角线上的钙离子、氧离子紧密相邻，晶胞边长是二者半径之和的倍，故该晶胞参数(边长)为，晶胞中Ca个数为1，个数为3，Cr个数为1，因此化学式为，该复合氧化物的密度为，故答案为：；； ③晶胞中位于所形成的正八面体的体心，若处于晶胞的各顶角位置，则位于晶胞的棱心，故答案为：棱心。 11．(24-25高二上·湖南岳阳云溪区·期末)以废镍触媒(含NiO、MgO、CaO、Al2O3、Fe2O3及SiO2)为原料制备硫酸镍的工艺流程如图： 已知：①NiS不溶于水或稀硫酸；。 ②该工艺流程条件下，有关金属离子开始沉淀和完全沉淀时的pH见下表： 金属离子 Ni+ Fe3+ Al3+ Mg2+ 开始沉淀时的pH 6.4 2.2 4.1 9.6 完全沉淀时的pH 8.4 3.5 5.4 11.6 回答下列问题： (1)“酸溶”时，Al2O3溶解的化学方程式为 。 (2)“滤渣1”的成分是 (填化学式)。 (3)“滤液1”的pH约为1.8，在“调节pH”时用氨水逐步调节pH至6.3，依次析出的是 (填化学式)。 (4)从“沉镍”到“溶解”还需经过的操作是 ，“溶解”时用0.01mol·L-1的硫酸而不用水的原因是 。 (5)“滤渣4”并入滤渣 (填“1”、“2”或“3”)可实现再利用。 (6)某工厂用2t该废镍触媒(NiO含量为75%)制备硫酸镍，设整个流程中Ni的损耗率为20%，最终得到NiSO4·6H2O的质量为 t。 【答案】(1) (2)SiO2和CaSO4 (3)、 (4) 过滤(洗涤)焙烧(煅烧) 抑制Ni2+水解 (5)3 (6)4.208 【分析】废镍触媒加入硫酸溶解，SiO2不溶，NiO、MgO、CaO、Al2O3、Fe2O3转化为硫酸盐，CaSO4微溶，过滤后得到滤渣1和滤液1，滤渣1含有SiO2和CaSO4，滤液1含有NiSO4、MgSO4、Al2(SO4)3、Fe2(SO4)3和过量硫酸；向滤液1中加入氨水调节溶液pH，使Al3+、Fe3+分别转化为Al(OH)3和Fe(OH)3沉淀，经过滤得滤渣2和滤液2，滤渣2含有Al(OH)3和Fe(OH)3，滤液2中含有NiSO4、MgSO4、(NH4)2SO4等；向滤液2中加入(NH4)2S溶液沉镍，NiSO4转化为NiS沉淀，过滤后得到滤液3和滤渣3，滤液3含有MgSO4、(NH4)2SO4和过量的(NH4)2S，滤渣3为NiS，NiS不溶于稀硫酸，根据已知信息，要经焙烧转化为可溶的NiSO4，用稀硫酸溶解后过滤除去不溶的NiS，可循环利用，滤液经蒸发浓缩、冷却结晶得到产品NiSO4·6H2O。 【详解】（1）“酸溶”时，Al2O3和硫酸反应生成硫酸铝和水，化学方程式为，故答案为：。 （2）根据分析，原料中的SiO2与稀硫酸不反应，CaO和稀硫酸反应生成的CaSO4微溶，两者同时进入滤渣，所以“滤渣1”的成分是SiO2和CaSO4，故答案为：SiO2和CaSO4。 （3）由表格信息可知，控制pH至6.3，Fe3+和Al3+已先后沉淀完全，Ni+和Mg2+没有沉淀，所以在“调节pH”时用氨水逐步调节pH至6.3，依次析出的是、，故答案为：、。 （4）加(NH4)2S“沉镍”时，得到的是NiS，NiS不溶于稀硫酸，根据已知条件，焙烧转化为可溶的NiSO4，所以从“沉镍”到“溶解”还需经过的操作是过滤(洗涤)、焙烧(煅烧)；NiSO4为强酸弱碱盐，为防止溶解时Ni2+水解，“溶解”时要用0.01mol·L-1的硫酸，故答案为：过滤(洗涤)焙烧(煅烧)；抑制Ni2+水解。 （5）根据分析，“滤渣4”为未被氧化的NiS，故返回再焙烧，所以“滤渣4”要并入滤渣3实现再利用，故答案为：3。 （6）2t该废镍触媒含NiO的质量为：2t75%=1.5t，除去损耗后的NiO的质量为：1.5t(1-20%)=1.2t，由元素守恒可知，n(NiSO4·6H2O)=n(NiO)==1.6104mol，m(NiSO4·6H2O)= n(NiSO4·6H2O)M(NiSO4·6H2O)= 1.6104mol263g/mol=4.208106g=4.208t，故答案为：4.208。 12．(24-25高二上·湖南长沙实验中学·期末)某软锰矿的主要成分为，还含有、、、等杂质，以软锰矿为原料回收并得到各种金属资源的工艺流程如图所示： 已知时相关物质的溶度积常数如下表： 相关物质 若某离子的浓度小于时即可认为沉淀完全，。 请回答下列问题： (1)铜原子的价层电子排布式为 。 (2)软锰矿在“酸浸”前通常需要进行 处理。 (3)“酸浸”时不用硫酸而用盐酸来溶解软锰矿，请用离子方程式说明理由 。 (4)“除钙”时不选用而选用，其优点是 。 (5)“除钙”后的滤液中，，。“沉铁”要将沉淀完全，而不沉降其他离子，则加入氨水调节溶液的pH范围为 (保留一位小数)。 (6)“除铜”时发生反应的离子方程式为 。 (7)“沉锰”时发生反应的离子方程式为 。 【答案】(1) (2)粉碎 (3)，浓盐酸具有还原性 (4)“除钙”若用会生成挥发性的盐酸，污染空气，而选用生成，对环境无污染，且下一步“沉铁”时还可以减小氨水的用量 (5) (6) (7) 【分析】软锰矿的主要成分为，还含有、、、等杂质，加浓盐酸酸浸，不溶于盐酸，浸渣为，滤液中含有、、、；加除钙，过滤后滤渣1为；滤液中加入氨水除铁，过滤后滤渣2 为；滤液中加，发生反应除铜，过滤滤渣3为；向滤液中加入发生反应，过滤即可得到。 【详解】（1）基态铜原子核外29个电子，价层电子排布式为，故答案为：； （2）软锰矿在“酸浸”前为了增大固体与液体接触面积，使反应更充分，反应速率更快，通常进行粉碎，故答案为：粉碎； （3）因浓盐酸具有还原性，加热条件与二氧化锰下发生反应， 二氧化锰与稀硫酸不反应，“酸浸”时不用硫酸而用盐酸来溶解软锰矿，故答案为：，浓盐酸具有还原性； （4）由图可知，“酸浸”使用的是盐酸，则“酸浸”后滤液中含有氯离子，则“除钙”若用会生成挥发性的盐酸，，污染空气，而选用生成，对环境无污染，且下一步“沉铁”时还可以减小氨水的用量，故答案为：“除钙”若用会生成挥发性的盐酸，污染空气，而选用生成，对环境无污染，且下一步“沉铁”时还可以减小氨水的用量； （5）当铁离子的浓度小于时即可认为沉淀完全，此时，，此时；同理可知，滤液中，开始沉淀的pH为7.3；，开始沉淀的pH为4，则“沉铁”要将沉淀完全，而不沉降其他离子，则加入氨水调节溶液的pH范围为，故答案为：； （6）“除铜”时加入MnS和铜离子反应生成更小的，相应的方程式为：，故答案为：； （7）结合分析可知，“沉锰”时加入发生反应：，故答案为：。 13．(24-25高二上·湖南师范大学附属中学·期末)某油脂厂废弃的镍催化剂主要含金属Ni、Al、Fe及其氧化物，表面有残留油污，还有少量其他不溶性物质。采用如下工艺流程回收其中的镍制备硫酸镍晶体(NiSO4·7H2O)： 溶液中金属离子开始沉淀和完全沉淀的pH如表所示： 金属离子 Ni2+ Al3+ Fe3+ Fe2+ 开始沉淀时 (c=0.01mol·L-1)的pH 7.2 3.7 2.2 7.5 完全沉淀时 (c=1.0×10-5mol·L-1)的pH 8.7 4.7 3.2 9.0 回答下列问题： (1)Ni在元素周期表中的位置是 。 (2)碱浸的目的除了除去Al及其氧化物，还有 。 (3)结合表格数据，若“转化”后的溶液中Ni2+浓度为1mol·L-1，则“调pH”除去杂质金属阳离子时应将pH的范围控制为 。 (4)硫酸镍在强碱溶液中用NaClO氧化，可沉淀出能用作镍镉电池正极材料的NiOOH，写出该反应的离子方程式： 。 (5)将分离出硫酸镍晶体后的母液收集、循环使用，其目的是 。 (6)过渡元素在科技发展中发挥重要作用。在高温超导领域中，有一种化合物叫钙钛矿，其晶胞如图所示，在该晶胞中氧、钙、钛的粒子个数比是 。若晶胞参数为a pm，阿伏加德罗常数的值为NA，则该晶体的密度为 g·cm-3. 【答案】(1)第四周期第Ⅷ族 (2)除去表面油污 (3)3.2～6.2或3.2≤pH<6.2 (4)2Ni2++ClO-+4OH-=2NiOOH↓+Cl-+H2O (5)提高镍的回收率 (6) 3∶1∶1 【分析】废镍催化剂进行碱浸后，氧化铝、铝均能与碱反应，得到的滤液①为偏铝酸盐或四羟基合铝离子，滤饼①为Ni、Fe、Fe2O3和其他不溶性杂质等；进行酸浸后，滤渣②为不溶性杂质，滤液②为Ni2+、Fe2+、Fe3+等，加入双氧水后，亚铁离子被氧化为铁离子，之后加入氢氧化钠溶液，调溶液的pH，使得铁离子变为氢氧化铁沉淀而除去，得到滤渣③，滤液③为含有Ni2+的溶液，控制pH浓缩结晶，得到硫酸镍晶体，据以上分析进行解答。 【详解】（1）Ni是28号元素，在元素周期表中的位置是第四周期Ⅷ族； （2）废弃的镍催化剂主要含金属Ni、Al、Fe及其氧化物，表面有残留油污，其中油脂、氧化铝、铝均能与碱反应，因此“碱浸”中NaOH的作用是除去油脂、溶解铝及Al2O3，故答案为：除去表面油污； （3）利用上述表格数据，pH=8.7，c(OH-)=10-5.3，c(Ni2+)=1.010−5 mol·L−1，Ni(OH)2的Ksp=c(Ni2+)c2(OH-)=1.0×10−5×(10-5.3)2=110-15.6 mol3·L-3；如果“转化”后的溶液中Ni2+浓度为1.0 mol·L−1，据Ksp=c(Ni2+)c2(OH-)=110-15.6 mol3·L-3分析可知，c(OH-)=10-7.8，c(H+)=10-6.2，pH=6.2；为保证铁离子沉淀完全而镍离子不沉淀，结合表格中数据，则“调pH”应控制的pH范围是3.2 ~6.2 或3.2≤pH<6.2； （4）硫酸镍在强碱溶液中用NaClO氧化，可沉淀出能用作镍镉电池正极材料的NiOOH，据此可知，镍离子被氧化为NiOOH，次氯酸根离子被还原为氯离子，该反应的离子方程式2Ni2++ClO-+4OH-=2NOOH↓+Cl-+H2O； （5）将分离出硫酸镍晶体后的母液收集、循环使用，提高提高镍的回收率； （6）在一个晶胞中含有的Ca个数为1，O的个数为：，Ti的个数为，因此该晶胞中氧、钙、钛的粒子个数比是3:1:1；其化学式为CaTiO3，所以上述晶胞的质量为，晶胞的密度为，故答案为：3:1:1；。 14．(24-25高二上·湖南常德汉寿县第一中学·期末)锂电池是目前应用广泛的新型电池，一种回收钴酸锂废旧电池(主要成分为LiCoO2，同时含有少量Fe、Al、C单质)的流程如下图所示。 请回答下列问题： (1)LiCoO2中Co元素的化合价为 。 (2)将废旧电池初步处理为粉末的目的是 。 (3)请写出碱“浸液”过程中的化学方程式 。 (4)加入适量盐酸，LiCoO2溶解后生成的Co3+能将Fe2+氧化为Fe3+。请写出该反应的离子方程式： ，过滤后所得滤渣的主要成分为 (写化学式)。 (5)已知Fe3+能与结合成[Fe(C2O4)3]3-，[Fe(C2O4)3]3-在强酸性环境下重新转化为Fe3+，该过程中 (填“有”或“没有”)发生元素化合价的变化；从FeCl3溶液中得到FeCl3·6H2O晶体的操作是：往溶液中加入适量盐酸后，蒸发浓缩、冷却结晶、 、洗涤、干燥。 (6)检验滤液C中含有Na+的实验方法为 。 【答案】(1)+3价 (2)增大反应物的接触面积，加快碱浸速率，提高废旧电池的浸出率 (3)2Al+2NaOH+2H2O=2NaAlO2+3H2↑ (4) Co3++Fe2+=Co2++Fe3+ C (5) 没有 过滤 (6)焰色试验 【分析】钴酸锂废旧电池经过初步处理，用NaOH溶液浸泡，得到固体残渣和含偏铝酸钠的溶液，含偏铝酸钠的溶液通入过量二氧化碳得到氢氧化铝沉淀，过滤得到氢氧化铝；固体残渣加入适量盐酸，将钴酸锂、铁转化为氯化锂、氯化亚钴、氯化铁，碳与稀盐酸不反应，过滤得到含碳的滤渣和含有氯化锂、氯化亚钴、氯化亚铁的滤液A，向滤液A中加入草酸铵溶液将铁离子转化为[Fe(C2O4)3]3-，过滤得到含锂离子和[Fe(C2O4)3]3-滤液B，滤液B中加入碳酸钠，将锂离子转化为碳酸锂沉淀，过滤得到碳酸锂沉淀和滤液C，向滤液C中加入适量盐酸，使溶液呈强酸性，将溶液中 [Fe(C2O4)3]3-转化为铁离子后，往溶液中加入适量盐酸后，蒸发浓缩、冷却结晶、过滤洗涤、干燥，得到六水氯化铁晶体，据此分析解题。 【详解】（1）锂在化合物中显+1价，氧在化合物中一般显-2价，由化合物中正负化合价之和为0 ，可得LiCoO2中Co元素的化合价为+3价，故答案为：+3； （2）将废旧电池初步处理为粉末可以增大反应物的接触面积，加快碱浸速率，提高废旧电池的浸出率，故答案为：增大反应物的接触面积，加快碱浸速率，提高废旧电池的浸出率； （3）“碱浸”过程中所发生反应为铝与氢氧化钠溶液的反应，反应的化学方程式为2Al+2NaOH+2H2O=2NaAlO2+3H2↑，故答案为：2Al+2NaOH+2H2O=2NaAlO2+3H2↑； （4）由题意知溶液中的Co3+能将Fe2+氧化为Fe3+，反应的离子方程式为：Co3++Fe2+=Co2++Fe3+，固体残渣中加入适量的盐酸，将钴酸锂、铁转化为氯化锂、氯化亚钴、氯化铁，碳与稀盐酸不反应，过滤得到含碳的滤渣，故答案为：Co3++Fe2+=Co2++Fe3+；C； （5）由题干知Fe3+能与结合成[Fe(C2O4)3]3-，[Fe(C2O4)3]3-在强酸性环境下重新转化为Fe3+，该过程中没有发生元素化合价的变化；由分析可知，向滤液C中加入适量盐酸，使溶液呈强酸性，将溶液中 [Fe(C2O4)3]3-转化为铁离子后，往溶液中加入适量盐酸后，蒸发浓缩、冷却结晶、过滤洗涤、干燥，得到六水氯化铁晶体，故答案为：没有；过滤； （6）检验溶液中的钠离子可以用焰色试验，观察火焰颜色是否为黄色，故答案为：焰色试验。 15．(23-24高二下·五十校教研教改共同体;三湘名校教育联盟;湖湘名校教育联合体·期末)铅铬黄主要成分是铬酸铅，广泛应用于涂料、橡胶、塑料、陶瓷及颜料等工业中。现以和等为原料制备铅铬黄，并测定产物纯度。流程如下，回答下列问题：    已知：I．类似，是一种两性氢氧化物。 II．部分含铬微粒的颜色状态如下表所示： 物质 颜色状态 绿色沉淀 绿色溶液 黄色溶液 橙色溶液 黄色沉淀 (1)进行溶解，过滤、洗涤操作时，不需要用到的仪器为 (填仪器名称)。    (2)步骤①加入过量NaOH溶液发生反应的离子反应方程式为 。 (3)步骤②中滴加溶液颜色由绿色逐渐变为黄色后，仍须持续煮沸溶液一段时间，目的是 。 (4)加入沉淀时，检验沉淀是否完全的方法是 。 (5)测定铅铬黄的纯度：取mg铅铬黄样品用盐酸酸化溶解，加足量KI将其还原为，再用标准溶液滴定至淡黄绿色，发生反应。加入淀粉指示剂，继续滴定，当溶液蓝色褪去，且30s不变色，即为终点。测得平均消耗标准溶液体积为VmL。此铅铬黄样品的质量分数 (用含c、m和V的式子表示)。 (6)有多种不同颜色的异构体(均是配合物，配位数为6)。为测定蒸发溶液析出的暗绿色晶体是哪种异构体，取固体配成溶液，滴加足量溶液，得到0.1mol白色沉淀，则该异构体为 (填化学式)。 【答案】(1)分液漏斗、容量瓶 (2) (3)除去过量的，防止将或还原为 (4)静置后，在上层清液中滴加入溶液，若无沉淀产生，证明沉淀完全 (5) (6) 【分析】六水合氯化铬经过步骤①得到绿色溶液，由表格可知，绿色溶液中铬元素存在形式为，再经过步骤②得到黄色溶液，铬元素的存在形式为，再经过步骤③得到橙色溶液，铬元素的存在形式为，再经过步骤④后过滤洗涤得到黄色沉淀PbCrO4。 【详解】（1）溶解，过滤、洗涤操作时不需要用到的仪器是分液漏斗和容量瓶； （2）由于类似，是一种两性氢氧化物，因此在溶液中加入过量NaOH，发生反应的离子方程式为； （3）步骤②加热煮沸的目的是除去过量的，防止将或还原为，影响产率； （4）检验沉淀是否完全的方法是：静置后，在上层清液中滴加溶液，若无沉淀产生，证明沉淀完全，否则未沉淀完全； （5）和KI反应生成和I2，根据电子守恒可知，，结合，可得出关系式：，故样品的质量分数：； （6）固体配成溶液，滴加足量溶液，得到0.1molAgCl沉淀，故中有1个氯离子位于外界，又因为配合物的配位数为6，则配离子中有4个水分子、2个氯离子，该异构体为。 16．(23-24高二上·湖南岳阳平江县·期末)镍及其化合物在工业上有广泛用途，以某地红土镍矿(主要成分NiO、MgO、、和铁的氧化物)为原料，采用酸溶法制取和，工业流程如图所示： 已知：①常温下，易溶于水，和NiOOH不溶于水；。 ②在上述流程中，某些金属离子开始沉淀和沉淀完全时的pH如下： 沉淀物 开始沉淀时的pH 7.1 7.6 2.7 3.4 9.2 沉淀完全()时的pH 9.0 9.6 3.2 4.7 11.1 回答下列问题： (1)“浸取”时需将矿样研磨的目的是 ，“滤渣1”的成分 (填化学式)。 (2)“滤液1”中加入的作用是 (用离子反应方程式表示)。 (3)操作II为达到实验目的，由表中的数据判断通入调节溶液pH的范围是 。 (4)“滤液1”中是否存在，可用 检验。 (5)“沉镍”中pH调为8.5，则滤液中的浓度为 。 (6)操作V是 、过滤、洗涤。 (7)在碱性溶液中用NaClO氧化，可制得碱性镍镉电池电极材料NiOOH，该反应的离子方程式为 。 【答案】(1) 增大反应物接触面积，加快反应速率，提高浸取率 (2) (3)4.7~7.1 (4)KSCN(硫氰化钾)溶液 (5) (6)蒸发浓缩、冷却结晶 (7) 【分析】红土镍矿(主要成分NiO、MgO、、和铁的氧化物)在硫酸中浸取，NiO、MgO、和铁的氧化物与硫酸反应，二氧化硅和硫酸不反应，过滤，向滤液中加入双氧水氧化亚铁离子，再加入氨气调节溶液的pH值沉淀铝离子和铁离子，过滤，向滤液中加入氧化镁调节溶液pH值沉淀镍离子，过滤，向氢氧化镍中加入硫酸得到硫酸镍，将滤液3经过一系列操作得到硫酸镁晶体。 【详解】（1）“浸取”时需将矿样研磨的目的是增大反应物接触面积，加快反应速率，提高浸取率；NiO、MgO、和铁的氧化物与硫酸反应，不与硫酸反应，因此“滤渣1”的成分；故答案为：增大反应物接触面积，加快反应速率，提高浸取率；。 （2）“滤液1”中加入的作用是将亚铁离子氧化为铁离子，以便调节溶液pH值而除掉，其离子方程式为；故答案为：。 （3）操作II为达到实验目的，其目的是沉淀铁离子、铝离子，而不能沉淀镍离子和镁离子，根据铝离子最终沉淀完的pH值和镍离子开始沉淀的pH值得到，由表中的数据判断通入调节溶液pH的范围是4.7~7.1；故答案为：4.7~7.1。 （4）“滤液1”中是否存在，可用KSCN(硫氰化钾)溶液检验，溶液变为红色，说明含有铁离子，反之则无；故答案为：KSCN(硫氰化钾)溶液。 （5）镍离子沉淀完全的pH值为9.0 ，则 ，“沉镍”中pH调为8.5，则滤液中的浓度为；故答案为：。 （6）操作V是从溶液得到晶体，因此操作为蒸发浓缩、冷却结晶、过滤、洗涤；故答案为：蒸发浓缩、冷却结晶。 （7）在碱性溶液中用NaClO氧化，可制得碱性镍镉电池电极材料NiOOH即镍离子和次氯酸根在碱性条件反应生成氯离子、水和NiOOH，该反应的离子方程式为；故答案为：。 / 学科网（北京）股份有限公司 $