2026届高三化学二轮复习  高考大题工艺流程模拟综合训练

高考大题工艺流程模拟综合训练 基础训练 1．钒是一种重要的稀有金属，广泛应用于钢铁、有色合金、化工、新型能源、航空、电子、医药等领域。一种利用含钒钢渣（主要成分为、MgO、CaO、等）提取钒的新工艺流程如下： 硫酸不同浓度下的沸点如表： 硫酸浓度 沸点/℃ >98% 332 70% 162 30% 108 10% 102 回答下列问题： （1）含钒钢渣预先进行粉碎的目的是_____________________。 （2）使用稀硫酸进行Ⅰ段酸浸除杂，Ⅰ段浸出液中的阳离子主要有__________；Ⅱ段酸浸除杂采用酸化焙烧将V（Ⅲ）、V（Ⅳ）转化为，写出V（Ⅲ）参与反应的化学方程式：_____________________。 （3）工业上对Ⅱ段酸浸除杂条件对钒浸出率的影响做相关实验，结果如图甲、乙所示： 分析图像可知，温度过高浸出率反而下降可能是因为_________________；硫酸的适宜浓度为______。 （4）该流程选用的N235是一种阴离子型萃取剂，将酸浸液中的氧化为，再用氨水中和可以形成阴离子，写出其中过氧化氢氧化的离子方程式：_______________________________。 （5）沉钒后所得的粗钒产品（）可采用__________方式提纯。 （6）选矿预处理作业回收率为88%，选择性分段浸出作业回收率为95%，净化与富集作业回收率为97%，精制备作业回收率为99%，则该工艺提钒总回收率为__________%（结果保留一位小数）。 1．答案：（1）增大反应物接触面积，使反应充分进行，提高反应速率焙烧 （2）； （3）达到一定温度后硫酸开始汽化、利用率降低40% （4） （5）重结晶 （6）80.3 解析：（2）含钒钢渣主要成分为、、MgO、CaO、、等，使用稀硫酸进行Ⅰ段酸浸除杂，、、不反应，CaO转化为微溶物，Ⅰ段浸出液中的阳离子主要有，还会有少量的；已知Ⅱ段酸浸除杂采用酸化焙烧将V（Ⅲ）转化为，由V的化合价变化可知发生了氧化还原反应，需要氧气作氧化剂，结合质量守恒、得失电子守恒可书写化学方程式。 （3）由题图甲可知250 ℃时钒浸出率最高；结合题表信息可知，一定浓度的硫酸达到-一定温度后开始汽化、利用率降低，所以温度过高时可能造成钒浸出率下降；由题图乙可看出，硫酸浓度≥40%时，钒浸出率提升不明显，所以40%为硫酸的适宜浓度。 （4）根据题意可知反应物有，生成物有，结合得失电子守恒、电荷守恒、质量守恒可书写离子方程式。 （5）对于含有杂质的固体可采用重结晶的方式进行提纯。 （6）总回收率=88%×95%×97%×99%≈80.3%。 2．广泛用于冶金、化工等行业，主要用于冶炼钒、铁。以钒矿石为原料制备和的工艺如下： 已知：ⅰ.“焙烧”后，固体中主要含有、、、；“酸浸”后钒元素以形式存在。 ⅱ.P204对四价钒（）具有高选择性，且萃取而不萃取。 ⅲ.多钒酸铵微溶于冷水，易溶于热水。 ⅳ.该工艺条件下，溶液中金属离子（物质的量浓度均为）开始沉淀和完全沉淀的pH如下表： 金属离子 开始沉淀pH 1.9 7.0 11.9 8.1 完全沉淀pH 3.2 9.0 13.9 10.1 回答下列问题： （1）基态V原子价层电子排布式为__________________。 （2）“破碎”的目的是__________________。 （3）写出加入铁粉主要发生反应的离子方程式：__________________。 （4）“氧化”时，每消耗，可得到的物质的量为_________mol。 （5）流程中可循环使用的物质有_____________。 （6）已知某温度下的分别为、，当“沉钙”后溶液中时，理论上应小于________。 （7）加入进行“氧化”时，使用的量远超理论计算值的原因是___________；调pH的范围为_____________。 2．答案：（1） （2）减小固体颗粒粒径，提高焙烧速率 （3） （4）3 （5）氨气、有机溶剂P204 （6）250 （7）生成的会催化分解；3.2≤pH<8.1 解析：（1）V的原子序数为23，基态V原子的价层电子排布式为。 （2）“破碎”钒矿石可以减小大块固体颗粒粒径，可提高焙烧速率。 （3）“P204对四价钒（）具有高选择性，且萃取而不萃取”说明铁粉的作用是将“酸浸”后溶液中的和；还原为和，故Fe的氧化产物也应为，根据得失电子守恒和质量守恒，可知加入铁粉主要发生反应的离子方程式为。 （4）将氧化为并得到还原产物NaCl，存在得失电子守恒关系，即，得。 （5）循环使用的物质具有“既消耗又生成”的特点，根据流程分析可发现P204具有该特点，“煅烧”反应为，可发现也可循环使用。 （6）溶液中时，由某温度下可知，，此时不产生沉淀，，则。 （7）生成的会催化分解，导致的用量远超理论计算值。调pH的目的是使转化为沉淀，而不转化为沉淀，则应该调pH的范围为3.2≤pH<8.1。 3．2023年12月21日，商务部、科技部公布了修订后的《中国禁止出口限制出口技术目录》，引发广泛关注。其中，铼（）作为一种具有特殊用途的稀有金属，熔点仅次于钨，在航空航天发动机和高温合金方面有不可替代的作用，是重要的战略资源。一种从钼（Mo）精矿（含极少量铼的化合物）中提取铼的工艺流程如图所示。 已知：高铼酸铵是白色片状晶体，微溶于冷水，溶于热水。 回答下列问题： （1）金属铼被称为“类锰元素”，位于第六周期，与锰位于同一副族，其价层电子的轨道表示式为_______________。 （2）钼精矿“氧化焙烧”时，为增大反应速率，通常可以采取的措施是_______________。 （3）含铼烟尘中主要含有，“碱浸”得到的滤渣Ⅰ为_______________。 （4）若滤渣Ⅱ为难溶的，则“碱浸”后，Zn还原铼的化合物的过程中，氧化剂与还原剂的物质的量之比为_______________。 （5）遇KCl溶液和溶液均可实现“沉铼”，为使沉淀充分析出并分离得到纯净的高铼酸盐，则操作Ⅰ为______、______、过滤、洗涤、干燥。 （6）“热解”时的化学方程式为_______________。 （7）已知：，。若制得的溶液中，，为得到纯净的钼酸锂晶体，需加入固体，当开始沉淀时，的去除率为____________（忽略溶液体积变化）。 3．答案：（1） （2）将矿石粉碎（或适当增大氧气浓度） （3）CuO、 （4）1:3 （5）加热溶解；冷却结晶 （6） （7）95% 解析：（1）铼为75号元素，位于元素周期表的第六周期，与锰位于同一副族，其价层电子排布式为，价层电子的轨道表示式为。 （2）将矿石粉碎、适当增大氧气浓度等都可以增大反应速率。 （3）含铼烟尘中主要含有、、CuO、，加入氢氧化钠“碱浸”，CuO、不与氢氧化钠反应，由题给流程图可知，与氢氧化钠溶液反应，所以滤渣Ⅰ为CuO、。 （4）因为金属铼被称为“类锰元素”，与锰位于同一副族，与NaOH反应后得到，其中铼元素为+7价，还原产物为，每生成1 mol 得6 mol电子，Zn被氧化后变成，1 mol Zn失去2 mol电子，所以氧化剂与还原剂的物质的量之比为1:3。 （5）因为高铼酸铵微溶于冷水，溶于热水，所以在“沉铼”时，遇溶液要加热溶解，便于生成更多的高铼酸铵，再冷却结晶，使高铼酸铵析出。 （6）由题中流程图给出的反应物和生成物可知，发生反应的化学方程式为。 （7）溶液中，开始沉淀时，；又因为，所以开始沉淀时的，原溶液中，所以的去除率为。 4．高砷烟尘的主要成分有、PbO、、ZnO、CdO、等。在具有氧化性且pH<2的条件下As主要以形态存在，As、In的回收流程如下： 回答下列问题： （1）“氧压酸浸”时，砷的浸出率随浓度的增大而变化的曲线如图所示，可能的原因是__________。 （2）“硫化沉淀”中采用做硫化剂，生成CdS和的化学方程式为__________。“硫化沉淀”后浓度减小，可能的原因是__________。 （3）若“硫化沉淀”中采用做硫化剂，可通过调节pH将和分别沉淀脱除。 Ⅰ.在水溶液中电离的总反应式为 Ⅱ.相关物质的： 物质 Cds ZnS 已知某溶液中浓度分别为、。当pH=0时，沉渣的成分为____________________。 （4）“还原”后溶液酸性增强，主要原因是____________________。 （5）“冷却结晶”中发生的化学反应是____________________。 （6）可通过萃取含和的滤液来提铟。对的萃取影响较大，因而对萃取原液进行了分析，发现基本为，原因可能是_________________（用离子方程式表示）。 4．答案：（1）当时，浓度越大，砷的浸出率越大；当时，生成的阻碍了砷与 接触，阻止了砷的浸出 （2）；将还原 （3）CdS和ZnS （4）被氧化为强酸 （5） （6）、 解析：（1）由题给流程可知，“氧压酸浸”后产生滤渣，浓度太大，反应会很迅速，可能会产生致密的固体将反应物紧密包裹阻止反应进行，导致砷的浸出率随浓度的增大先增大后逐渐减小。 （2）根据原子守恒书写化学反应。根据“硫化沉淀”后的产物为CdS和，可推测发生了氧化还原反应。浓度减小可能的原因是发生了反应，消耗了。 （3）pH=0时，，，，。所以当pH=0时，沉渣的成分为CdS和ZnS。 （4）“还原”时主要发生的化学反应为，所以“还原”后溶液酸性增强。 （5）还原产物经冷却脱水析出，反应的化学方程式为。 （6）流程中的和均有还原性，都可以还原。 5．我国钒资源的总储量位居世界第一，石煤矿中含有丰富的钒元素。一种以石煤矿（主要含及少量）为原料生产的工艺流程如下： 已知：①培砂中含有、、、、等。②部分含钒（五价）物质在水溶液中的主要存在形式如表1。 表1 pH <1.0 1.0~4.0 4.0~6.0 6.0~8.5 8.5~13.0 >13.0 pH主要存在形式 多钒酸根 多钒酸根 备注 多钒酸盐在水中的溶解度较小 ③常温下，溶液中金属离子开始沉淀和完全沉淀的pH如表2。 表2 金属离子 开始沉淀pH 4.9 3.2 完全沉淀（）pH 3.2 4.7 回答下列问题： （1）焙烧时，使用鼓风将三种固体粉末进行翻炒，目的是________________。写出生成的化学方程式：________________。 （2）在焙烧过程中，焙烧温度对钒的转浸率的影响如图1所示。最适宜的焙烧温度为_______℃。 （3）滤渣1的主要成分为和________，焙烧时，的作用可能为________________。 （4）酸溶后，溶液的pH<1，写出钒酸钙与盐酸反应的离子方程式：________________。 滤液1的pH=3，其中除了有外，还有少量，则的物质的量浓度为___________。 （5）除铁时溶液的pH>13，则沉钒时的离子方程式为________________，沉钒时需要加入过量，其原因是________________。 （6）煅烧时，若称取23.4 g 固体加热，固体减少的质量（）随温度的变化曲线如图2所示，则200 ℃以后加热时产生的气体是________（填化学式）。 5．答案：（1）增大接触面积，加快反应速率； （2）700 （3）；做催化剂 （4）； （5）；利用铜离子效应，使尽可能析出完全 （6） 解析：（1）焙烧时，使用鼓风机将三种固体粉末进行翻炒，相当于搅拌，增大了接触面积，增大了反应速率，提高了焙烧效率。由、和反应生成，故生成的化学方程式为。 （2）由题图1可知，开始时随着焙烧温度的升高，钒的转浸率显著升高，但700 ℃以后，钒的转浸率随焙烧温度的升高变化不明显，所以最适宜的焙烧温度为700 ℃。 （3）焙砂中含有、，根据题表1中的数据可知，为固体，多钒酸盐溶解度较小，所以酸溶时溶液的pH<1，故滤渣1的主要成分为以及与盐酸反应产生的。由于焙烧后，依然存在，则焙烧时，的作用可能为做催化剂。 （4）酸溶后，溶液的pH<1，则V主要以形式存在，钒酸钙与盐酸反应的离子方程式为。根据题表2中完全沉淀时pH=3.2可知，完全沉淀时溶液中，的溶度积常数，故当溶液pH=3时，此时，。 （5）除铁时，溶液pH>13，所以滤液2中V主要以形式存在，加入时生成，所以发生反应的离子方程式为。沉钒过程中存在的沉淀溶解平衡，即，溶于水能电离出，加入过量可增大，利用铜离子效应，使尽可能析出完全。 （6），煅烧时发生的反应为，由题图2可知，加热至200 ℃时固体的质量减少了3.4 g，恰好是0.2 mol 的质量，继续加热产生气体的质量为1.8 g，恰好为0.1 mol 的质量，故200 ℃以后加热时产生的气体的分子式是。 6．是重要的微量元素肥料之一，可促进多种经济作物生长。工业上以某软锰矿（主要含，还含有、、CaO、MgO等）为主要原料制备的工艺流程如图1所示： 已知：的溶解度随温度的变化关系如下表。 温度/℃ 60 8 90 100 110 120 140 160 溶解度/g 53.6 45.6 36.4 28.8 22.2 16.2 7.2 3.0 回答下列问题： （1）提高“酸浸”效率的具体措施有__________（任写两条）。 （2）“浸渣”主要含有的物质为__________（填化学式）。 （3）“氧化”时发生反应的离子方程式为__________。 （4）“萃取”时几种萃取剂对锰的萃取率和硫酸浓度的关系如图2所示，则最合适的萃取剂为__________。 （5）获得的“系列操作”为__________。 （6）的立方晶胞结构图如图3所示，已知晶胞参数分别为a pm、b pm、c pm。 ①Y代表___________（填“Mn”或“O”）。 ②X的配位数为__________。 ③设为阿伏加德罗常数的值，则该晶体的密度为_________（列出计算式即可）。 6．答案：（1）将软锰矿粉碎、适当升高温度、适当增大硫酸浓度、不断搅拌等 （2） （3） （4）正辛基氧化磷 （5）蒸发浓缩、趁热过滤、洗涤、干燥 （6）①Mn ②3 ③ 解析：（1）提高“酸浸”效率的具体措施有将软锰矿粉碎、适当升高温度、适当增大硫酸浓度、不断搅拌等。 （2）分析题图1可知，“滤渣”中主要含有的物质为和。 （3）“酸浸”时加入，使和被分别还原为和，故“氧化”是为了将转化为，发生反应的离子方程式为。 （4）由题图2可知，选用正辛基氧化磷做萃取剂时硫酸所用浓度较低，且锰的萃取率较高。 （5）由题给表格中的溶解度随温度的变化可知，的溶解度随温度的升高逐渐降低，则获得的“系列操作”为蒸发浓缩、趁热过滤、洗涤、干燥。 （6）①由题给的晶胞结构图可知，1个晶胞中含（个）X，（个）Y，所以X代表O，Y代表Mn。 ②由题给8晶胞结构图可知，Mn的配位数为6，则X的配位数为3。 ③由可知，该晶体的密度为。 7．1781年，瑞典化学家舍勒发现冶炼金属钨的主要原料——白钨矿，其主要成分为，还含有少量和。利用白铇矿冶炼铇的工艺流程如图1所示： 已知：钨酸（）难溶于酸，可溶于氨水。 回答下列问题： （1）操作1的目的是_________________。 （2）“焙烧”时发生主要反应的化学方程式为_________________。 （3）“加酸”后得到的沉淀中所含的杂质为___________（填化学式）。试剂A可选用，其作用是_________________。 （4）晶体（摩尔质量为）的热分解过程较复杂，实验室模拟在惰性气体中热分解62.68 g该晶体，剩余固体质量随温度的变化如图2所示（图中对应温度均为近似值）： ①温度在180~260 ℃之间发生反应的化学方程式为_________________。 ②加热至550 ℃之后，可用将剩余固体彻底还原，消耗的物质的量为______（填序号）时才符合实际情况。 A.3.8 mol B.0.72 mol C.0.24 mo D.0.06 mol 7．答案：（1）加快焙烧速率（或提高原料利用率） （2） （3）；氨水；溶解，分离出难溶的 （4）① ②A 解析：（1）将白钨矿粉碎为白钨矿粉，即操作1为粉碎，可以增大焙烧时矿石与的接触面积，从而加快焙烧速率，提高白钨矿石的利用率。 （2）焙烧时白钨矿中的与发生反焙烧应：，和生成的CaO分别与焙烧得到和，不参与反应。 （3）白钨矿粉经焙烧后加水浸出，过滤除去和，得到的浸出液中主要含有和，加酸，和分别转化为和沉淀，且难溶于酸，故沉淀中所含的杂质为；由于可溶于氨水，且溶解液经操作5后得到的物质中含有氮元素，则试剂A应为氨水，其可将溶解转化为可溶性的钨酸盐，同时不溶于氨水，可通过过滤将其分离。 （4）①热分解过程中，会逐步分解生成和， 的物质的量为，接近时，其质量减少，即失去 ，发生反应： ，得到 ；之间固体质量减少，即失去，故发生反应：。 ②后，固体质量不再改变，说明晶体完全分解生成，则，根据可知，至少需，但在实际实验中，反应前氢气需要验纯，反应后至固体冷却前还要通一段时间氢气，故消耗的物质的量应远远大于0.72 mol，故选A。 能力提升： 8．铍作为一种稀有元素，在航空航天、电子加工等领域具有重要意义。用铍矿石（含BeO及少量Ca、Mg、Mn元素）与配料生产工业氧化铍的工艺流程如图所示： 已知：①碱性条件下的还原产物为。 ②已知好的稳定常数。 回答下列问题： （1）烧结时，若铍矿石中BeO恰好转化为，Si元素转化为，不考虑其他物质影响，则理论上配料中__________。 （2）水浸后溶液中仍有未反应的，加入后会转化为沉淀，所得产物可除去溶液中的钙、镁元素，发生反应的离子方程式为__________。 （3）水浸后溶液中Mn元素以形式存在，加入适量溶液煮沸50 min至反应结束，过滤得到浸出渣。结合平衡移动原理解释酸洗时控制溶液pH<3的原因__________。 （4）碱化时，室温下加入NaOH，控制pH=11，析出颗粒状的，所得滤液中，，则________________________________________（写出计算过程）。 （5）碱化后的浸出液中远高于沉淀标准，向其中加入硫酸铁生成铁冰晶石（），Fe采取杂化，杂化轨道间的夹角为90°和180°，的空间结构为__________。 （6）滤出铁冰晶石的废液中达不到排放标准，需向其中加入熟石灰生成沉淀，该沉淀过程需要搅拌一定的时间才能完成，原因是__________。 8．答案：（1）2 （2） （3）存在沉淀溶解平衡、，酸洗时控制溶液pH<3，溶液中与结合生成HF，使上述沉淀溶解平衡正向移动，溶解，生成的HF使溶解 （4），，的稳定常数，则，pH=1时，，则。 （5）正八面体形 （6）属于微溶物，不断溶解出，且与反应生成沉淀，这个平衡需要一定的时间才能完成 解析：（1）根据分析，烧结时BeO、、反应生成、等，化学方程式为，因此理论上配料中。 （2）根据信息可写出该反应的离子方程式。 （3）浸出渣的成分为，其中存在沉淀溶解平衡、，酸洗时控制溶液pH<3，溶液中与结合生成HF，使上述沉点拨：HF是一种弱酸，生成后溶液中浓度减小淀溶解平衡正向移动，溶解，且与HF反应，从而除去，沉淀仅剩余。 （4），，的稳定常数，则，pH=11时，，则。 （5）为6配位阴离子，杂化轨道间夹角为90°和180°，则的空间结构为正八面体形。 （6）加入熟石灰生成沉淀的过程需要搅拌一定的时间才能完成，主要原因是属于微溶物，不断溶解出，且与反应生成沉淀，这个平衡过程需要一定的时间才能完成。 9．催化剂为工业生产提高效率做出巨大贡献。对废催化剂的回收利用也成为科学家们研究的热点。从某种废催化剂[主要成分为+5价V、+6价W、+4价Ti的氧化物，少量等]中回收钒、钨等金属，其工艺流程如图所示： 回答下列问题： （1）“碱熔”前对废催化剂需要进行清洗和粉碎，其目的是__________________________。 （2）“碱熔”时加入烧碱，+5价V的氧化物发生反应的化学方程式为______________。 （3）“除硅”时需要加入氯化镁形成硅酸镁，用盐酸调pH至10.5左右的目的为______________。 （4）“滤渣2”的主要成分为微溶于水的钨酸钙，需要加洗后可得沉淀，再处理得。已知，若处理2 L含有0.2 mol/L的的溶液，欲使溶液的浓度小于，则需要等体积的溶液的最小浓度为_________（忽略混合过程中溶液的体积变化）。 （5）“反萃取”后得到偏钒酸铵溶液，进行“一系列操作”后经过滤、洗涤、干燥可获得偏钒酸铵固体，其中“一系列操作”是______________。 （6）煅烧偏钒酸铵（）可得，其反应的化学方程式为______________。 9．答案：（1）清洗表面灰尘，增大反应物的接触面积，加快反应速率 （2） （3）减少除硅时氯化镁的用量，降低成本 （4）盐酸；0.38 mol/L （5）蒸发浓缩，降温结晶煅烧 （6） 解析：工艺流程分析 （1）“碱熔”前对废催化剂需要进行清洗和粉碎，其目的是去除废催化剂表面灰尘等杂质，增大反应物的接触面积，加快反应速率。 （2）“碱熔”时+5价V的氧化物发生反应的化学方程式为。 （3）用盐酸调pH至10.5左右的目的减少后续除硅时氯化镁的用量，降低成本。 （4）用盐酸冲洗钨酸钙沉淀，钨酸钙转化为。2 L含有0.2 mol/L的的溶液含有 0.4 mol，需要0.4 mol ，若使溶液的浓度小于，则最终溶液中浓度最小为0.09 mol/L，因此需要的总物质的量为（0.4+0.09×4） mol=0.76 mol，则需要等体积的溶液的最小浓度为0.38 mol/L。 （5）偏钒酸铵不稳定，从其溶液中获得固体需要蒸发浓缩，降温结晶。 10．草酸钴晶体是一种生产指示剂、催化剂以及钴的氧化物的重要化工原料。 一种以含钴废料（主要成分为，还有少量的NiO、等）制备的流程如图甲所示： 已知：①在酸性条件下，氧化性：；②部分阳离子以氢氧化物形式沉淀时溶液的pH如下： 沉淀物 完全沉淀时的pH 4.7 9.0 9.2 （1）滤渣Ⅰ的成分为_____________（填化学式）。 （2）写出“反应”工序中发生化学反应的离子方程式：____________________，实际生产中消耗的的量比理论上多的原因是____________________。 （3）设计加入CoO工序的目的是____________________。 （4）该流程中能够循环利用的物质除外，还有____________（用化学式表示）。 （5）X-射线结构表明，分解的最终产物为（）。的晶胞由A区和B区组成，如图乙所示。 ①如图建立坐标系，取z=0，得，晶胞界面如图丙，若取，请在如图丁中标出相应原子位置（分别用△和○表示）。 ②该晶胞密度为____________（用含a、的代数式表示）。 10．答案：（1） （2）；不稳定，自身分解 （3）调节溶液的pH使杂质形成沉淀而除去 （4）HR （5）① ② 解析： （1）为酸性氧化物，不与热的稀反应，滤渣Ⅰ为 （2）根据生产目的，需要转化为，结合已知信息：酸性条件下，氧化性强于，故“反应”工序中作还原剂，发生反应的离子方程式为。 （4）加入HR萃取，发生反应，反萃取时加入使上述平衡逆向移动，有机相HR可循环利用。 （5）①结合图A和图B，同时结合晶胞，可知。时，（○）和（△）的位置。 ②晶胞中含有结构A、B均为4个，位于晶胞的顶点、面心、结构A的内部，位于结构B内部，处于结构A，结构B内部，晶胞中数目，数目=4×4=16，数目=4×4+4×4=32，故每个晶胞含有8个，。 11．碲（Te）被誉为现代工业、国防与尖端技术的维生素，创造人间奇迹的桥梁。一种从碲化铜渣（主要成分为，含有少量Au、Ag等杂质）中回收Te和Cu的工艺流程如图1所示。 已知：难溶于水，溶于水。 回答下列问题： （1）中铜元素的化合价为__________价。 （2）“酸浸”工序生成，反应的化学方程式为____________________；“浸渣”的主要成分为_________（写化学式）。 （3）在温度为80 ℃，沉淀时间2 h条件下，分别进行了不同草酸钠加入量沉铜条件实验。如图2所示，铜的沉淀率呈现先增后减的趋势，原因为____________________________。 （4）“还原”制备碲粉时，发生反应的化学方程式为____________________________。 （5）草酸铜在300 ℃氩气氛围中热分解得到晶态铜的过程如下： 第一步：（快反应） 第二步：（晶态）（慢反应） 若将温度调整为600 ℃，则得到非晶态铜，原因是____________________________。 （6）中国科学院物理研究所首次制备出新型CuAs基超导体系，其中一种超导材料的晶胞结构如图3所示。若1号As原子的分数坐标为（a，a，0），则2号As原子的分数坐标为_______；该超导材料的密度为，则阿伏加德罗常数_________。 11．答案：（1）+1 （2）； （3）当草酸钠过量时，与络合生成，铜的沉淀率降低 （4） （5）在600 ℃，第二步反应变得非常快，生成的铜原子没有机会按最密堆积原理排列 （6）； 解析：（1）中Te为-2价，Cu为+1价。 （2）被氧化后再和反应生成和，化学方程式为；“浸渣”中主要含有不参与反应的Au和微溶物。 （3）根据已知“溶于水”可知，当草酸钠过量时，与络合生成，铜的沉淀率降低。 （4）被还原为Te，反应的化学方程式为。 （5）晶体的生长需要适宜的温度，温度由300 ℃升至600 ℃，第二步反应会非常快，生成的铜原子没有机会按最密堆积原理排列。 （6）根据坐标系和1号As原子的分数坐标可知，2号As原子位于体心位置，则其分数坐标为。该晶胞中As位于顶点、棱上和体内，则1个晶胞中含As原子的个数为：Cu位于面上和棱上，则1个晶胞中含Cu原子的个数为；O位于面4上，则1个晶胞中含O原子的个数为；La位于棱上和体内，则1个晶胞中含La原子的个数为，故1个晶胞的质量；根据题给晶胞结构图和已知晶胞参数可知，晶胞的体积，而密度，则。 12．铬绿（）有“工业味精”之称，用途非常广泛。铬铁矿（主要成分为，含杂质）液相氧化浸出法制备的工艺流程如图1所示： 已知：。 回答下列问题： （1）“液相氧化”操作中的作用有两个：①改变混合体系的性质，使易溶性进入渣相；②作为氧化的载体，加快反应速率，提高Cr的浸出率。主要参与的反应有两个：，另个反应的化学方程式为____________________________。 （2）用大量水进行“浸洗”操作后所得富铁渣的主要成分为_________（填化学式）。 （3）若“转化”前溶液的浓度为，要使1 L该溶液完全沉淀[]，加入硝酸钡的物质的量不小于；“除铝”过程发生反应的离子方程式为____________________________。 （4）“溶解还原”过程中加入乙醇的作用是____________________________，母液2处理后可进行循环利用的物质有______（填化学式）。 （5）的溶解度随温度的变化情况如图2所示，“结晶”中的具体操作为_______、_______、过滤、洗涤、干燥。 （6）铬的一种氧化物的晶胞结构如图3所示，其中氧离子与晶体镁的堆积方式相似，铬离子在氧离子形成的八面体空隙中[如铬离子（A）在1、2、3、4、5、6氧离子构成的八面体空隙中]。 晶胞中氧离子周围最近的氧离子个数为__________。已知氧离子半径为a cm，晶胞的高为b cm，设为阿伏加德罗常数的值，该晶体的密度为__________。 12．答案：（1） （2） （3）1 mol； （4）将还原为； （5）蒸发浓缩；降温结晶 （6）12； 解析：（1）反应中，作为氧化剂被还原为，根据题目信息作为氧化的载体可知，应存在被氧气氧化的反应，即。 （2）根据（1）中信息可知，Fe元素以形式存在，故用大量水进行“浸洗”操作后所得富铁渣的主要成分为。 （3）根据可知，当加入的硝酸钡恰好与完全反应生成沉淀时，溶液中，则此时硝酸钡的物质的量为，当硝酸钡的物质的量增大时，变小，即硝酸钡的物质的量不小于1 mol。根据流程分析可知，“液相氧化”是在强碱性环境中进行的，转化为，“除铝”时加入，得到难溶的，则离子方程式为。 （4）“溶解还原”过程中加入硝酸和乙醇，则起还原作用的是乙醇。根据流程分析可知，在硝酸环境中被乙醇还原为，溶液中的阴离子主要为，则调pH后形成沉淀，母液2的主要成分为，可在“转化”操作中循环利用。 （5）根据的溶解度随温度的变化情况可知，的溶解度受温度影响变化较大，故应先蒸发浓缩制得热饱和溶液，再降温结晶使析出。 （6）由题意可知，晶胞中氧离子采用的是六方最密堆积，所以氧离子周围最近的氧离子个数为12；已知氧离子的半径为a cm，则底面边长为2a cm，又因为晶胞的高为b cm，所以晶胞的体积；由题图3可知，一个晶胞中含有氧离子的个数为，含有铬离子的个数为4，则一个晶胞中含2个，故一个晶胞的质量，所以该晶体的密度。 13．作为电极材料，具有价格低、电位高、环境友好、安全性能高等优点，受到广泛关注。由菱锰矿（主要成分为，含有少量Fe、Ni、Al等元素）制备的流程如图。 已知常温下部分物质的如表。 物质 回答下列问题： （1）基态Mn原子的价电子轨道表示式为_______________________。 （2）常温下，若溶矿反应完成后，反应器中溶液pH=5，可沉淀完全的金属离子是______；若测得溶液中浓度为，浓度为，为防止发生沉淀，反应器中溶液用石灰乳调节的pH应小于______。（已知：离子浓度小于等于，即可认为该离子沉淀完全） （3）加入少量BaS溶液除去，生成的沉淀有________________（填化学式）。 （4）具有强氧化性的过一硫酸（）可代替电解槽反应将氧化为，该反应的离子方程式为_______________（已知：的电离第一步完全，第二步微弱）。 （5）煅烧窑中，生成反应的化学方程式是_______________。 （6）中锰元素的平均价态为+3.5.在不同温度下，合成的中、和的含量与温度的关系见下表。 T/℃ 700 5.56 44.58 49.86 750 2.56 44.87 52.57 800 5.50 44.17 50.33 850 6.22 44.40 49.38 由此可以确定，在上述温度范围内，锰元素的平均价态的变化情况是_______________。 13．答案：（1） （2）、；7 （3）、NiS （4）；煅烧 （5） （6）先升高，后降低 解析： （1）Mn为25号元素，基态Mn原子的价电子轨道表示式为。 （2）已知的，反应器中溶液pH=5时，浓度为，的，反应器中溶液pH=5时，浓度为，都小于，认为、已经沉淀完全。溶液中浓度为，浓度为，开始沉淀时，pH=7.5，开始沉淀时，pH=7，若、都不沉淀，溶液的pH应小于7。 （3）反应器中加入的有硫酸，一直在溶液中，加入少量BaS溶液除去，生成的沉淀有、NiS。 （4）的电离第一步完全，第二步微弱，将氧化为时，不能拆分，该反应的离子方程式为。 （5）结合流程图，煅烧窑中，生成的同时，还有二氧化碳和氧气生成，反应的化学方程式是。 （6）中锰元素的平均价态为+3.5，其中主要含和。由表中数据可知，700~850 ℃，变化不大，700~750 ℃，增大，而750~850 ℃，逐渐减小，可说明锰元素的平均价态的变化情况是先升高，后降低。 14．铂、镁在现代工业中有着极为重要的应用，某化工厂从含铂废料（主要成分为Pt，还含有少量的MgO、和表面沉积的含碳微粒与有机物）中回收铂、镁的工艺流程如图： 该工艺条件下，有关金属离子开始沉淀和完全沉淀时的pH如表： 离子 开始沉淀的pH 3.5 2.2 9.5 完全沉淀的pH 4.7 3.2 11.1 （1）“沉铂”得到的沉淀为（氯铂酸铵），该物质中铂元素的化合价为___________，灼烧含铂废料最主要的目的是_______________________。 （2）“酸浸”中消耗的氧化剂与还原剂的物质的量之比为_______；“还原”过程中氯铂酸铵与溶液发生的主要反应的离子方程式为_______________________。 （3）试分析“调pH”时pH的调控范围：____________；操作X为___________。 （4）一种硼镁化合物具有超导性能，晶体结构属于立方晶系，其晶体结构、晶胞沿z轴方向的投影如图所示，该物质化学式为___________。 14．答案：（1）+4；除去沉积在废料表面的食炭微粒及有机物 （2）4:3； （3）调控pH的目的是除去，不能使泌成沉淀，完全沉淀的pH是4.7，开始沉淀的pH是9.5，故调控pH范围为4.7≤pH<9.5；再HCl气氛中加热晶体，除去结晶水。 （4） 解析：（1）含铂废料表面沉积的含碳微粒及有机物在空气中灼烧时会转化为。 （2）“酸浸”中氧化剂是王水中的，还原产物是NO，在反应中得到3 mol电子，还原剂Pt转化为，反应中1 mol Pt失去4 mol电子，由得失电子守恒可得消耗的氧化剂与还原剂的物质的量之比为4:3；“还原”过程中被氧化为，。沉淀被还原为Pt，由此可写出相应的离子方程式。 （3）镁的冶炼方法是电解熔融状态的，故操作X是在HCl氛围中加热晶体，除去结晶水。 （4）由题给硼镁化合物的晶体结构可知Mg位于正六棱柱的顶点和面心，由均摊法可以求出正六棱柱中含有个Mg原子，晶体结构中B原子在正六棱柱体内，共6个B原子，由晶胞沿z轴方向的投影可知本题所给晶体结构包含三个晶胞，则晶胞中Mg原子的个数为1，B原子的个数为2，该物质的化学式为。 15．芬兰的Talvivaara是复杂硫化铜镍钴锌矿（含CuS、NiS、CoS、ZnS）生物酸浸厂的典范。由复杂硫化铜镍钴锌矿制备皓矾（）和氧化钴（CoO）的工艺流程如图甲： 已知：CoO不溶于水、乙醇、氨水；NiO溶于酸和氨水。 回答下列问题： （1）氧化焙烧时硫化铜发生反应的化学方程式为___________________，废气回收氧化后可在__________步骤中利用。 （2）生物酸浸时，钴的浸出率随温度的变化如图乙所示，则钴的浸出率先增大后减小的原因是_______________________。 （3）有机溶剂P204（表示）萃取各金属离子的表达式为，反萃取时加入硫酸的原理是_______________________。 （4）常温下，已知沉铜时，溶液中金属离子开始沉淀和完全沉淀的pH如表所示（当离子浓度时认为沉淀完全）。 沉淀物 开始沉淀的pH 4.5 7.6 7.5 完全沉淀的pH 6.5 9.2 9.3 则沉铜时应控制的pH范围是________________，当铜离子恰好完全沉淀时，的最大浓度为________________。 （5）在NiO中加入溶液生成的速率随温度的变化如图丙所示。 35 ℃以后，随着温度升高，的生成速率减小的原因是_______________________。 15．答案：（1）；生物酸浸和反萃取 （2）温度升高化学反应速率加快，且微生物活性增强，故钴的浸出率增大，超过一定温度后微生物失去活性，故钴的浸出率减小 （3）加硫酸时浓度增大，萃取反应的平衡逆向移动，使进入水层，同时提供 （4）6.5≤pH<7.6； （5）超过35 ℃时，氨气大量逸出导致的生成速率下降 解析：（1）焙烧时硫化铜被氧气氧化生成氧化铜和二氧化硫，故反应的化学方程式为；废气主要成分为，被氧化后生成，溶于水生成硫酸，可在生物酸浸和反萃取步骤中利用。 （2）温度升高化学反应速率加快，且微生物活性增强，故钴的浸出率增大，超过一定温度后微生物失去活性，导致钴的浸出率减小。 （3）加入硫酸使浓度增大，由知，此时萃取平衡向逆反应方向移动，使进入水层，同时提供。 （4）由题表知，要使完全沉淀，pH≥6.5，因为要生产氧化钴，所以不能沉淀，故pH<7.6，所以控制6.5≤pH<7.6；由题表知当钴离子恰好完全沉淀时pH=9.2，，则，当铜离子恰好完全沉淀时，pH=6.5，，代入，得，故当铜离子恰好完全沉淀时，的最大浓度为。 （5）温度低于35 ℃时，生成速率随温度的升高而增大，超过35 ℃时，氨气大量逸出导致生成速率下降。 16．是制造钒铁合金、金属钒的原料，也是重要的催化剂。以苛化泥为焙烧添加剂从石煤中提取的工艺，具有钒回收率高、副产物可回收和不产生气体污染物等优点。工艺流程如下。 已知：ⅰ石煤是一种含的矿物，杂质为大量和少量等；苛化泥的主要成分为等。 ⅱ高温下，苛化泥的主要成分可与反应生成偏铝酸盐；室温下，偏钒酸钙和偏铝酸钙均难溶于水。 回答下列问题： （1）钒原子的价层电子排布式为___________；焙烧生成的偏钒酸盐中钒的化合价为___________，产生的气体①为______________________（填化学式）。 （2）水浸工序得到滤渣①和滤液，滤渣①中含钒成分为偏钒酸钙，滤液中杂质的主要成分为______________________（填化学式）。 （3）在弱碱性环境下，偏钒酸钙经盐浸生成碳酸钙发生反应的离子方程式为______________________；加压导入盐浸工序可提高浸出率的原因为______________________；浸取后低浓度的滤液①进入___________（填工序名称），可实现钒元素的充分利用。 （4）洗脱工序中洗脱液的主要成分为______________________（填化学式）。 （5）下列不利于沉钒过程的两种操作为___________（填序号）。 a.延长沉钒时间 b.将溶液调至碱性 c.搅拌 d.降低溶液的浓度 16．答案：（1）；+5； （2） （3）；使浓度增大，促进转化为，使进入溶液中；离子交换 （4）NaCl （5）bd 解析：（1）V为23号元素，价层电子排布式为；结合已知信息和（3）中信息可知，焙烧后V的存在形式为，V为+5价；结合上述分析可得气体①为。 （2）结合石煤和苛化泥的主要成分及已知信息知，焙烧所得产物主要为、等，其中难溶于水，水浸后得到、的混合溶液，结合该流程的目的为制备知，滤液中的杂质主要为。 （3）盐浸工序中转化为，结合电荷守恒、元素守恒配平可得反应的离子方程式。加压条件下通入可增大溶液中浓度，促进转化为，进入溶液进行后续操作，从而提高钒的浸出率。盐浸后滤液①中含有，为提高钒的利用率，可将其加入离子交换工序。 （4）离子交换时发生阴离子交换反应：，根据所用树脂类型知，洗脱时可使用NaCl溶液，使钒元素转入溶液中：。 （5）将溶液调至碱性，会转变成，从而影响沉钒；降低的浓度会使沉钒不充分，也会影响沉钒。 17．以铅精矿（含，等）为主要原料提取金属和的工艺流程如下： 回答下列问题： （1）“热浸”时，难溶的和转化为和及单质硫。溶解等物质的量的和时，消耗物质的量之比为________；溶液中盐酸浓度不宜过大，除防止“热浸”时挥发外，另一目的是防止产生________（填化学式）。 （2）将“过滤Ⅱ”得到的沉淀反复用饱和食盐水热溶，电解所得溶液可制备金属“电解I”阳极产物用尾液吸收后在工艺中循环使用，利用该吸收液的操作单元为________。 （3）“还原”中加入铅精矿的目的是________。 （4）“置换”中可选用的试剂X为________（填标号）。 A. B. C. D. “置换”反应的离子方程式为________。 （5）“电解II”中将富银铅泥制成电极板，用作________（填“阴极”或“阳极”）。 17．答案：（1）1:1； （2）热浸 （3）将过量的还原为 （4）C； （5）阳极 解析：（1）“热浸”时，将和中-2价的硫氧化为单质硫，被还原为，在这个过程中Pb和Ag的化合价保持不变，所以等物质的量的和时，物质的量相等，所以消耗的物质的量相等，比值为1:1；溶液中盐酸浓度过大，这里主要考虑氢离子浓度会过大，会生成气体。 （2）“过滤Ⅱ”得到的沉淀反复用饱和食盐水热溶，会溶解为，电解溶液制备金属，在阴极产生，阳极放电产生，尾液成分为，吸收后转化为，可以在热浸中循环使用。 （3）过滤Ⅱ所得的滤液中有过量的未反应的，根据还原之后可以得到含硫滤渣，“还原”中加入铅精矿的目的是是将将过量的还原为。 （4）“置换”中加入试剂X可以可以得到富银铅泥，为了防止引入其他杂质，则试剂X应为Pb，发生的反应为：。 （5）“电解II”中将富银铅泥制成电极板，电解Ⅱ得到金属银和金属铅，将银和铅分离出来，所以不可能作为阴极，应作为阳极板，阳极放电视，银变成阳极泥而沉降下来，铅失电子为，阴极得电子得到Pb，所以电极板应作阳极。 18．柠檬酸亚铁（）是一种补铁剂，某研究团队用硫铁矿（主要成分为、、）为原料，制备柠檬酸亚铁，其流程如下： 已知：Ⅰ.柠檬酸（）为三元酸； Ⅱ.表中列出了相关金属离子生成氢氧化物沉淀的pH（开始沉淀的pH按金属离子浓度为计算）。 金属离子 开始沉淀的pH 沉淀完全的pH 1.0 3.2 3.0 5.0 5.8 8.8 （1）铁位于元素周期表中___________；的价层电子排布式为__________。 （2）滤渣的成分是__________，“还原”过程中发生反应的离子方程式为__________。 （3）“除铝”时所调pH范围是__________。 （4）“沉铁”时用而不用，其可能的原因是__________。 （5）“一系列操作”包括溶解、________、________、过滤、洗涤、干燥。 （6）柠檬酸亚铁（）在空气中煅烧得到和FeO的混合物。检验FeO存在的方法是__________。 （7）产品纯度的测定。产品中铁的含量用EDTA配位滴定法测定：称取0.4000 g产品，加入足量溶液和适量的稀，充分反应后再用 EDTA溶液滴定至终点________（其他离子对滴定过程无干扰），消耗EDTA溶液的体积为20.00 mL（已知：EDTA与按物质的量之比为1:1反应，柠檬酸亚铁的摩尔质量为）。计算产品的纯度：__________。 18．答案：（1）第四周期第Ⅷ族； （2）； （3）5.0≤pH<5.8 （4）中水解程度更大，溶液碱性强，易生成沉淀 （5）蒸发浓缩；冷却结晶 （6）取煅烧后的固体于试管中，加足量稀硫酸溶解，滴加铁氰化钾溶液，若产生蓝色沉淀则证明FeO存在 （7）73.8% 解析：（2）根据分析可知“溶浸”时产生的离子有、，“还原”时转化为，由“还原” 步骤产生淡黄色沉淀可推测有S生成，根据得失电子守恒、原子守恒、电荷守恒可书写离子方程式。 （3）“除铝”时要让沉淀完全而不沉淀，根据题表数据可知沉淀完全的pH是5.0，而开始沉淀的pH是5.8，故“除铝”时所调pH范围是5.0≤pH<5.8。 （5）固体中加入柠檬酸，全部溶解后反应完全，然后从溶液中获取柠檬酸亚铁晶体，“一系列操作”包括溶解、蒸发浓缩、冷却结晶、过滤、洗涤、干燥。 （6）检验FeO存在实际上是检验二价铁离子，取煅烧后的固体于试管中，加足量稀硫酸溶解，滴加铁氰化钾溶液，若产生蓝色沉淀则证明有FeO存在。 （7）根据题意有关系式：，则产品中柠檬酸亚铁的纯度为。 综合训练： 19．实验室利用油脂加氢的废镍催化剂（主要含及少量Fe、Al及其氧化物），制备硫酸镍晶体（ ），设计实验过程如图甲： 回答下列问题： （1）“碱浸”时NaOH溶液的两个作用分别是_____________________。为回收金属，向“滤液①”中通入足量生成沉淀，写出反应的离子方程式：_____________________。 （2）“酸浸”时，硫酸的作用是催化植物粉水解生成还原性糖。当硫酸浓度过高时，硫酸镍晶体产率下降，其可能的原因是_____________________。 （3）①“转化”时的主要操作为加入一定量的溶液，然后调节溶液的pH为3.5~5.5，过滤。该过程中双氧水实际用量比理论值大的原因是_____________________。 ②若工艺流程改为先“调pH”后“转化”，即，“滤液”中可能含有的杂质离滤渣_____________________。 （4）饱和溶液中的质量分数以及不同温度下析出的晶体类型随温度变化情况如图乙所示，已知当pH控制在3.0时，结晶得到晶体外观最符合要求。请补充由滤液③得到晶体的实验方案：__________________，得到晶体（实验中须使用的试剂：溶液、乙醇）。 19．答案：（1）除去油脂、溶解铝及其氧化物； （2）浓硫酸具有强氧化性和脱水性，当硫酸浓度过高时，还原性糖可能被浓硫酸破坏，导致镍元素浸出率下降 （3）①能够催化过氧化氢分解为氧气 ② （4）向滤液中加入溶液，控制pH为3.0，蒸发浓缩，降温至28 ℃结晶趁热过滤，用乙醇洗涤，低温干燥 解析：（1）“碱浸”中NaOH的两个作用分别是除去油脂和溶解金属铝及其氧化物：“滤液①”中含有，通入足量生成沉淀的离子方程式为。 （2）“酸浸”时，硫酸要催化植物粉水解生成还原性糖，如果硫酸浓度过大，浓硫酸有脱水性、强氧化性而使还原性糖被破坏，的还原率变小，导致硫酸镍晶体的产率降低。 （3）①溶液中加溶液氧化时，由于生成的能催化分解，因此氧化过程中溶液的实际用量比理论用量大； ②“转化”中的作用是将氧化为，再加NaOH调pH除去，若工艺流程改为先“调pH”后“转化”，会导致铁元素不能完全除去，因此“滤液”中可能含有的杂质离子为。 20．二氟磷酸锂（）是提高锂电池循环性能的电解液添加剂，可由锂云母石（主要成分为）经如图甲流程制备。 回答下列问题： （1）已知碳酸二甲酯在工艺流程中作为有机溶剂，写出反应1的化学方程式：___________。 （2）已知，若向的溶液中加入等体积的碳酸钠溶液能生成沉淀，则所加溶液的浓度最小为_______（忽略溶液混合时产生的体积变化）。 （3）已知是一种潮解性强的晶体，遇水发生反应生成LiF和两种气体，其中一种为，写出该反应的化学方程式：___________。该工艺中高纯实际反应用量比理论量稍大的可能原因是___________。 （4）其他条件不变，在精制过程中加入提纯溶剂（将杂质溶解除去，也能部分溶解在提纯溶剂中），在提纯溶剂中的浓度对产品收率（收率 ）和纯度的影响如图乙所示。由图乙可知随浓度的减小，产品纯度逐渐增大，收率逐渐减小，其可能原因是___________。 （5）锂云母石中含有一种由钡、钛、氧元素组成的杂质，其晶胞结构如图丙所示，晶胞中与Ti紧邻的O构成的空间结构是__________，晶体的化学式为___________。 20．答案：（1） （2）0.172 （3）；易潮解，遇水会反应造成损耗 （4）当加入的提纯溶剂越多，溶解的杂质越多，产品纯度提高，但同时也溶解了更多的，导致产品收率降低 （5）正八面体； 解析：（1）由题意可知，反应物为和，产物为、LiF和，据此写出化学方程式。 （2）两种溶液等体积混合后，忽略溶液体积变化，，若此时恰好生成沉淀，则，故加入溶液的最小浓度为。 （3）结合题给部分产物可知，该反应为非氧化还原反应，由原子守恒可知另一种气体为HF，则反应的化学方程式为；由题给信息可知，易潮解，遇水会反应造成损耗，因此实际用量比理论用量稍大，确保反应完全。 （5）分析题给晶胞结构可知，中与Ti紧邻的6个O构成的空间结构是正八面体；用均摊法可算出一个晶胞中O的个数为，Ba的个数为1，Ti的个数为，则晶体的化学式为。 21．是一种用途极广的稀土材料，可广泛应用于多种研究领域。由矿制备的工艺流程如下图所示： 回答下列问题： （1）Ce为镧系的稀土元素，在元素周期表中的位置是___________，在周期表中共有________种稀土元素。 （2）是________（填"复盐"或"混盐"），将矿粉采用如下图所示方式焙烧的优点是____________________。 （3）该流程中，反应①的化学方程式为____________________。 （4）溶解度关系：________（填“>”或“<”）。 （5）实验室模拟操作N时，检验是否沉淀完全的操作是__________________。若恰好沉淀完全时，，则溶液的_________。 已知：、、。 （6）是一种常见的催化剂，用太阳光照射，当时，电子吸收能量由M跃迁至N，并形成和，和分别在催化剂表面进行反应，其反应过程如下图所示，则具有________性（填“氧化”或“还原”，下同），Y为________产物。 21．答案：（1）第六周期ⅢB族；17 （2）混盐；增大接触面积，加快反应速率，使焙烧反应更充分 （3） （4）> （5）静置，向上层清液中继续滴加溶液，若无沉淀产生，则已经沉淀完全；若产生沉淀，则未沉淀完全；6 （6）氧化；还原 解析：（1）Ce为镧系的稀土元素，在元素周期表中的位置是第六周期ⅢB族。稀土元素包括钪、钇以及15种镧系元素，共有17种。 （2）由一种阳离子和两种阴离子构成，属于混盐。将矿粉采用逆流方式焙烧的优点是增大接触面积，加快反应速率，使焙烧反应更充分。 （3）该流程中，焙烧时发生反应，与的物质的量之比为3：1，因此反应①的化学方程式为。 （4）与KCl溶液发生反应生成和沉淀，该反应的化学方程式可表示为，由此可知溶解度：。 （5）残留在溶液中的离子浓度小于时，可认为该离子沉淀完全。恰好沉淀完全为时，，根据，经计算得此时溶液中，则此时溶液的pH为6。 （6）根据题意可知，可得电子，视为氧化剂，有氧化性；X物质得电子转化为Y，发生还原反应，Y为还原产物。 22．煤气化渣属于大宗固废，主要成分为及少量MgO等。一种利用“酸浸—碱沉—充钠”工艺，制备钠基正极材料和回收的流程如下： 已知： ①25℃时，，； ②。 回答下列问题： （1）“滤渣”的主要成分为_______（填化学式）。 （2）25℃时，“碱沉”控制溶液pH至3.0，此时溶液中_______。 （3）“除杂”时需加入的试剂X是_______。 （4）“水热合成”中，作为磷源，“滤液2”的作用是_______，水热合成的离子方程式为_______。 （5）“煅烧”得到的物质也能合成钠基正极材料，其工艺如下： ①该工艺经碳热还原得到，“焙烧”生成的化学方程式为_______。 ②的晶胞结构示意图如甲所示。每个晶胞中含有的单元数有_______个。 ③若“焙烧”温度为，时，生成纯相，则_______，其可能的结构示意图为_______（选填“乙”或“丙”）。 22．答案：（1） （2） （3）NaOH溶液 （4）提供和反应所需要的碱性环境； （5）；3；0.25；乙 解析：（1）煤气化渣（主要成分为及少量MgO等）中加浓硫酸酸浸，不反应、也不溶解成为滤渣，即“滤渣”的主要成分为； （2）25℃时，“碱沉”控制溶液pH至3.0，即，则，此时溶液中； （3）“除杂”时需要沉淀镁离子、得，所以加入的试剂X是NaOH溶液； （4）“水热合成”中，作为磷源，“滤液2”为NaOH溶液，其既可以提供合成所需要的，又可以提供反应所需要的碱性环境，水热合成的离子方程式为； （5）①该工艺经碳热还原得到，“焙烧”时、和反应生成，其化学方程式为； ②由的晶胞图如甲可知，每个晶胞中含有Fe：4×+2=3，Na：8×+2=3，O：8×+4=6，即每个晶胞中的单元数有3个； ③若“焙烧”温度为，时，，生成纯相，则，解得0.25；丙图中Na：1+6×=1.75，，乙图中Na：2+2×=2.25，，则其可能的结构示意图为乙。 23．BeO广泛用于电子、半导体和光学领域。工业上以绿柱石（主要成分为，还含有少量铁元素）和方解石（主要成分为）为原料制备BeO的流程如图所示： 高温已知：①配料熔化过程发生反应：； ②。 （1）“滤渣1”的主要成分为______________（填化学式）。 （2）被浸物料和浸出试剂的流动方向相同时称为“顺流浸出”，相反则为“逆流浸出”，该流程采用“逆流浸出”的优点是___________________。 （3）“结晶”过程中，铝会以铝铵矾[]的形式析出，写出该反应的离子方程式：___________________。 （4）“转化”时加入的作用是___________________。 （5）“调pH”除铁，利用平衡移动原理解释“调pH”过程中加入可得到“滤渣2”的原因：___________________。 （6）“滤液”的主要成分为_________（填化学式），可以返回_______工序循环使用。 （7）常温下，“沉淀”过程中加入调节pH=5，溶液中的铍离子是否沉淀完全______________[列式计算，溶液中时，可认为该离子沉淀完全]。 23．答案：（1） （2）使反应物与硫酸充分接触，提高浸出率 （3） （4）将氧化为 （5）存在平衡：，加入中和，减小，的水解平衡正向移动，使转化为沉淀除去 （6）；结晶 （7），则铍离子没有沉淀完全 解析：（5）由流程剖析可知，溶液中存在水解平衡：，加入中和，减小，的水解平衡正向移动，使转化为沉淀除去。 （7）常温下，“沉淀”过程中加调pH=5，溶液中，溶液中，没有沉淀完全。 24．无色、有刺激性气味，常温常压下为液态，沸点57.5℃。利用对废弃的锂电池正极材料进行氯化处理以回收Li、Co等金属，工艺路线如下： 回答下列问题： （1）Co属于元素周期表________区（填“s”“p”或“d”），基态Co原子核外电子共有________种不同的空间运动状态。 （2）已知烧渣是LiCl、和的混合物，则“焙烧”时发生反应的化学方程式为________。 （3）鉴别洗净的“滤饼3”和固体常用的实验方法名称是________。 （4）常温下，已知，钴离子沉淀完全时，则“沉钴”时应控制pH≥________。（已知：，结果保留两位小数） （5）极易水解，生成中间体（）和第一步水解产物（OH）的机理如下： ①写出用足量NaOH溶液处理残留的离子方程式：________； ②比易水解的原因可能是________（答一点即可）。 （6）已知与分子结构相似，与互溶，极易水解。选择合适仪器并组装蒸馏装置对、混合物进行蒸馏提纯（加热及夹持装置略），安装顺序为①⑨⑧________（填序号），先馏出的物质为________。 24．答案：（1）d；15 （2） （3）焰色反应 （4）9.38 （5）；Si为第3周期元素，存在d轨道，易形成中间体，促进水解进行 （6）；⑥⑩③⑤ 解析：（1）Co是27号元素，位于元素周期表第4周期、第Ⅷ族，属于d区元素。其原子有4个电子层，其电子排布为，基态Co原子核外电子共有15种不同的空间运动状态。 （2）粗品与在500℃焙烧时生成氧气和烧渣，烧渣是LiCl、和的混合物，根据得失电子守恒及元素守恒得反应方程式为：； （3）洗净的“滤饼3”的主要成分为，常用焰色反应鉴别和，的焰色反应为紫红色，而的焰色反应为黄色。故鉴别“滤饼3”和固体常用方法的名称是焰色反应。 （4），钴离子沉淀完全时，则，，pH≥9.38； （5）①足量NaOH溶液处理残留生成硅酸钠和氯化钠，反应离子方程式：； ②由反应机理可知水解过程中，生成中间体（），其中Si形成sp3d杂化轨道，有利于的水解，但C为第二周期元素，不存在d轨道，不能形成类似的中间体，因此比水解程度小。 （6）与分子结构相似，均属于分子晶体，的相对分子质量大于，范德华力更大，因此的沸点高于，、混合物蒸馏时，先馏出；蒸馏装置连接顺序，蒸馏烧瓶连接蒸馏头，蒸馏头连接温度计和直形冷凝管，冷凝管连接牛角管，牛角管连接具支锥形瓶，最后连接干燥管，防止空气中的水进入锥形瓶导致水解发生，装顺序为①⑨⑧⑥⑩③⑤。 25．镓（）在半导体、记忆合金等高精尖材料领域有重要应用。一种从电解铝的副产品炭渣（含和少量的等元素）中提取镓及循环利用铝的工艺如下。 工艺中，是一种新型阴离子交换膜，允许带负电荷的配离子从高浓度区扩散至低浓度区。用提取金属离子的原理如图。已知： ①。 ②（冰晶石）的为。 ③浸取液中，和以微粒形式存在，最多可与2个配位，其他金属离子与的配位可忽略。 （1）“电解”中，反应的化学方程式为_______。 （2）“浸取”中，由形成的离子方程式为_______。 （3）“还原”的目的：避免_______元素以_______（填化学式）微粒的形式通过，从而有利于的分离。 （4）“提取”中，原料液的浓度越_______，越有利于的提取；研究表明，原料液酸度过高，会降低的提取率。因此，在不提高原料液酸度的前提下，可向I室中加入_______（填化学式），以进一步提高的提取率。 （5）“调”中，至少应大于_______，使溶液中，有利于配离子及晶体的生成。若“结晶”后溶液中，则浓度为_______。 （6）一种含、、元素的记忆合金的晶体结构可描述为与交替填充在构成的立方体体心，形成如图所示的结构单元。该合金的晶胞中，粒子个数最简比____，其立方品胞的体积为____。 25．答案：（1）（熔融） （2） （3）铁； （4）高；NaCl （5）3.2； （6）2:1:1；8 解析：（1）“电解”是电解熔融的氧化铝冶炼铝单质，反应的化学方程式为（熔融）； （2）“浸取”中，由形成的离子方程式为； （3）由已知，浸取液中，Ga（III）和Fe（III）以（m=0~4）微粒形式存在，为了避免铁元素以的微粒形式通过LAEM，故要加入铝片还原，从而有利于Ga的分离； （4）“LAEM提取”中，原料液的浓度越高，更有利于生成的反应正向移动，更有利于Ga的提取，在不提高原料液酸度的前提下，同时不引入新杂质，可向I室中加入NaCl，提高浓度，进一步提高Ga的提取率； （5）由，为了使溶液中，故pH至少应大于3.2，有利于配离子及晶体的生成，若“结晶”后溶液中，根据（冰晶石）的为，浓度为； （6）合金的晶体结构可描述为Ga与Ni交替填充在Co构成的立方体体心，形成如图所示的结构单元，取Ga为晶胞顶点，晶胞面心也是Ga，Ni处于晶胞棱心和体心，Ga和Ni形成类似氯化钠晶胞的结构，晶胞中Ga和Ni形成的8个小正方体体心为Co，故晶胞中Ga、Ni个数为4，Co个数为8，粒子个数最简比Co:Ga:Ni=2:1:1，晶胞棱长为两个最近的Ga之间（或最近的Ni之间）的距离，为2anm，故晶胞的体积为8nm。 学科网（北京）股份有限公司 $ 高考大题工艺流程模拟综合训练 知识归纳 考点一 反应条件的控制 条件控制 目的 固体原料 粉碎或研磨 减小颗粒直径，增大反应物接触面积，增大浸取时的反应速率，提高浸取率 煅烧或灼烧 ①除去硫、碳单质；②有机物转化、除去有机物；③高温下原料与空气中氧气反应；④除去热不稳定的杂质等 酸浸 ①溶解转变成可溶物进入溶液中，以达到与难溶物分离的目的；②去氧化物(膜) 碱溶 ①除去金属表面的油污；②溶解铝、氧化铝等 加热 ①加快反应速率或溶解速率；②促进平衡向吸热反应方向移动；③除杂，除去热不稳定的杂质，如NaHCO3、Ca(HCO3)2、KMnO4、NH4Cl等物质；④使沸点相对较低或易升华的原料气化；⑤煮沸时促进溶液中的气体(如氧气)挥发逸出等 反应物用量 或浓度 ①酸浸时提高酸的浓度可提高矿石中某金属元素的浸取率；②增大便宜、易得的反应物的浓度，可以提高其他物质的利用率，使反应充分进行；③增大物质浓度可以加快反应速率，使平衡发生移动等 降温 ①防止某物质在高温时溶解(或分解)；②使化学平衡向着题目要求的方向(放热反应方向)移动；③使某个沸点较高的产物液化，使其与其他物质分离等；④降低某些晶体的溶解度，减少损失等 控温 ①结晶获得所需物质；②防止某种物质(如H2O2、草酸、浓硝酸、铵盐等)温度过高时会分解或挥发；③使某物质达到沸点挥发出来；④使催化剂的活性达到最好；⑤防止副反应的发生等 加入氧化剂 (或还原剂) ①转化为目标产物的价态；②除去杂质离子[如把Fe2＋氧化成Fe3＋，而后调溶液的pH，使其转化为Fe(OH)3沉淀除去] 加入沉淀剂 ①生成硫化物沉淀(如加入硫化钠、硫化铵、硫化亚铁等)；②加入可溶性碳酸盐，生成碳酸盐沉淀；③加入氟化钠，除去Ca2＋、Mg2＋ pH控制 ①生成金属氢氧化物，以达到除去金属离子的目的；②抑制盐类水解；③促进盐类水解生成沉淀，有利于过滤分离 考点二 化工生产过程中分离、提纯、除杂 化工生产过程中分离、提纯、除杂等环节，与高中化学基本实验的原理紧密联系，包括蒸发浓缩、冷却结晶、过滤、洗涤、干燥，或蒸馏、萃取、分液等基本实验操作及原理，并要熟悉所用到的相关仪器。 分离、提纯的操作 (1)从滤液中提取一般晶体(溶解度随温度升高而增大)的方法：蒸发浓缩(至少有晶膜出现)、冷却结晶、过滤、洗涤(冰水洗、热水洗、乙醇洗等)、干燥。 (2)从滤液中提取溶解度受温度影响较小或随温度升高而减小的晶体的方法：蒸发浓缩、趁热过滤(如果温度下降，杂质也会以晶体的形式析出来)、洗涤、干燥。 (3)减压蒸发的原因：减压蒸发降低了蒸发温度，可以防止某物质分解(如H2O2、浓硝酸、NH4HCO3)或失去结晶水(如题目要求制备结晶水合物产品)。 (4)洗涤 洗涤试剂 适用范围 目的 蒸馏水 冷水 产物不溶于水 除去固体表面吸附着的××杂质，可适当降低固体因为溶解而造成的损失 热水 有特殊的物质其溶解度随着温度升高而下降 除去固体表面吸附着的××杂质，可适当降低固体因为温度变化溶解而造成的损失 有机溶剂(酒精、丙酮等) 固体易溶于水、难溶于有机溶剂 减少固体溶解；利用有机溶剂的挥发性除去固体表面的水分，产品易干燥 饱和溶液 对纯度要求不高的产品 减少固体溶解 酸、碱溶液 产物不溶于酸、碱 除去固体表面吸附着的可溶于酸、碱的杂质；减少固体溶解 洗涤沉淀的方法：向过滤器中加入蒸馏水至浸没沉淀，待水自然流下后，重复以上操作2～3次 检验沉淀是否洗涤干净的方法：取少量最后一次的洗涤液于试管中，向其中滴入某试剂，若未出现特征反应现象，则沉淀洗涤干净 (5)萃取与反萃取 ①萃取：利用物质在两种互不相溶的溶剂中的溶解度不同，将物质从一种溶剂转移到另一种溶剂的过程。如用CCl4萃取溴水中的Br2。 ②反萃取：用反萃取剂使被萃取物从负载有机相返回水相的过程，为萃取的逆过程。 (6)其他 ①蒸发时的气体氛围抑制水解：如从溶液中析出FeCl3、AlCl3、MgCl2等溶质时，应在HCl的气流中加热，以防其水解。 ②减压蒸馏的原因：减小压强，使液体沸点降低，防止受热分解、氧化等。 考点三 根据溶解度曲线判断结晶的方法 (1)溶解度受温度影响较小的(如NaCl)采取蒸发结晶的方法。 (2)溶解度受温度影响较大的采取蒸发浓缩、冷却结晶的方法。 (3)带有结晶水的盐，一般采取蒸发浓缩、冷却结晶的方法。 考点四 化工流程中化学方程式的书写 1．书写思路 首先根据题给材料中的信息写出部分反应物和生成物的化学式，再根据反应前后元素化合价有无变化判断反应类型： (1)元素化合价无变化则为非氧化还原反应，遵循质量守恒定律； (2)元素化合价有变化则为氧化还原反应，既遵循质量守恒定律，又遵循得失电子守恒规律。 2．流程中陌生的氧化还原反应的书写流程 (1)首先根据题给材料中的信息确定氧化剂(或还原剂)与还原产物(或氧化产物)，结合已学知识根据加入的还原剂(或氧化剂)判断氧化产物(或还原产物)。 (2)根据得失电子守恒配平氧化还原反应。 (3)根据电荷守恒和反应物的酸碱性，在方程式左边或右边补充H＋、OH－或H2O等。 (4)根据质量守恒配平反应方程式。 考点五 化工流程中的有关计算 1．Ksp计算 (1)判断能否沉淀。 (2)判断能否沉淀完全。 (3)计算某一离子的浓度。 (4)沉淀生成和沉淀完全时pH的计算。 2．产率、纯度的计算 (1)计算公式 纯度＝×100% 产物的产率＝×100% (2)计算的关键在于运用守恒或关系式法结合实验原理找到计算的关系，确定数量关系。 典例训练 基础训练 1．钒是一种重要的稀有金属，广泛应用于钢铁、有色合金、化工、新型能源、航空、电子、医药等领域。一种利用含钒钢渣（主要成分为、MgO、CaO、等）提取钒的新工艺流程如下： 硫酸不同浓度下的沸点如表： 硫酸浓度 沸点/℃ >98% 332 70% 162 30% 108 10% 102 回答下列问题： （1）含钒钢渣预先进行粉碎的目的是_____________________。 （2）使用稀硫酸进行Ⅰ段酸浸除杂，Ⅰ段浸出液中的阳离子主要有__________；Ⅱ段酸浸除杂采用酸化焙烧将V（Ⅲ）、V（Ⅳ）转化为，写出V（Ⅲ）参与反应的化学方程式：_____________________。 （3）工业上对Ⅱ段酸浸除杂条件对钒浸出率的影响做相关实验，结果如图甲、乙所示： 分析图像可知，温度过高浸出率反而下降可能是因为_________________；硫酸的适宜浓度为______。 （4）该流程选用的N235是一种阴离子型萃取剂，将酸浸液中的氧化为，再用氨水中和可以形成阴离子，写出其中过氧化氢氧化的离子方程式：_______________________________。 （5）沉钒后所得的粗钒产品（）可采用__________方式提纯。 （6）选矿预处理作业回收率为88%，选择性分段浸出作业回收率为95%，净化与富集作业回收率为97%，精制备作业回收率为99%，则该工艺提钒总回收率为__________%（结果保留一位小数）。 2．广泛用于冶金、化工等行业，主要用于冶炼钒、铁。以钒矿石为原料制备和的工艺如下： 已知：ⅰ.“焙烧”后，固体中主要含有、、、；“酸浸”后钒元素以形式存在。 ⅱ.P204对四价钒（）具有高选择性，且萃取而不萃取。 ⅲ.多钒酸铵微溶于冷水，易溶于热水。 ⅳ.该工艺条件下，溶液中金属离子（物质的量浓度均为）开始沉淀和完全沉淀的pH如下表： 金属离子 开始沉淀pH 1.9 7.0 11.9 8.1 完全沉淀pH 3.2 9.0 13.9 10.1 回答下列问题： （1）基态V原子价层电子排布式为__________________。 （2）“破碎”的目的是__________________。 （3）写出加入铁粉主要发生反应的离子方程式：__________________。 （4）“氧化”时，每消耗，可得到的物质的量为_________mol。 （5）流程中可循环使用的物质有_____________。 （6）已知某温度下的分别为、，当“沉钙”后溶液中时，理论上应小于________。 （7）加入进行“氧化”时，使用的量远超理论计算值的原因是___________；调pH的范围为_____________。 3．2023年12月21日，商务部、科技部公布了修订后的《中国禁止出口限制出口技术目录》，引发广泛关注。其中，铼（）作为一种具有特殊用途的稀有金属，熔点仅次于钨，在航空航天发动机和高温合金方面有不可替代的作用，是重要的战略资源。一种从钼（Mo）精矿（含极少量铼的化合物）中提取铼的工艺流程如图所示。 已知：高铼酸铵是白色片状晶体，微溶于冷水，溶于热水。 回答下列问题： （1）金属铼被称为“类锰元素”，位于第六周期，与锰位于同一副族，其价层电子的轨道表示式为_______________。 （2）钼精矿“氧化焙烧”时，为增大反应速率，通常可以采取的措施是_______________。 （3）含铼烟尘中主要含有，“碱浸”得到的滤渣Ⅰ为_______________。 （4）若滤渣Ⅱ为难溶的，则“碱浸”后，Zn还原铼的化合物的过程中，氧化剂与还原剂的物质的量之比为_______________。 （5）遇KCl溶液和溶液均可实现“沉铼”，为使沉淀充分析出并分离得到纯净的高铼酸盐，则操作Ⅰ为______、______、过滤、洗涤、干燥。 （6）“热解”时的化学方程式为_______________。 （7）已知：，。若制得的溶液中，，为得到纯净的钼酸锂晶体，需加入固体，当开始沉淀时，的去除率为____________（忽略溶液体积变化）。 4．高砷烟尘的主要成分有、PbO、、ZnO、CdO、等。在具有氧化性且pH<2的条件下As主要以形态存在，As、In的回收流程如下： 回答下列问题： （1）“氧压酸浸”时，砷的浸出率随浓度的增大而变化的曲线如图所示，可能的原因是__________。 （2）“硫化沉淀”中采用做硫化剂，生成CdS和的化学方程式为__________。“硫化沉淀”后浓度减小，可能的原因是__________。 （3）若“硫化沉淀”中采用做硫化剂，可通过调节pH将和分别沉淀脱除。 Ⅰ.在水溶液中电离的总反应式为 Ⅱ.相关物质的： 物质 Cds ZnS 已知某溶液中浓度分别为、。当pH=0时，沉渣的成分为____________________。 （4）“还原”后溶液酸性增强，主要原因是____________________。 （5）“冷却结晶”中发生的化学反应是____________________。 （6）可通过萃取含和的滤液来提铟。对的萃取影响较大，因而对萃取原液进行了分析，发现基本为，原因可能是_________________（用离子方程式表示）。 5．我国钒资源的总储量位居世界第一，石煤矿中含有丰富的钒元素。一种以石煤矿（主要含及少量）为原料生产的工艺流程如下： 已知：①培砂中含有、、、、等。②部分含钒（五价）物质在水溶液中的主要存在形式如表1。 表1 pH <1.0 1.0~4.0 4.0~6.0 6.0~8.5 8.5~13.0 >13.0 pH主要存在形式 多钒酸根 多钒酸根 备注 多钒酸盐在水中的溶解度较小 ③常温下，溶液中金属离子开始沉淀和完全沉淀的pH如表2。 表2 金属离子 开始沉淀pH 4.9 3.2 完全沉淀（）pH 3.2 4.7 回答下列问题： （1）焙烧时，使用鼓风将三种固体粉末进行翻炒，目的是________________。写出生成的化学方程式：________________。 （2）在焙烧过程中，焙烧温度对钒的转浸率的影响如图1所示。最适宜的焙烧温度为_______℃。 （3）滤渣1的主要成分为和________，焙烧时，的作用可能为________________。 （4）酸溶后，溶液的pH<1，写出钒酸钙与盐酸反应的离子方程式：________________。 滤液1的pH=3，其中除了有外，还有少量，则的物质的量浓度为___________。 （5）除铁时溶液的pH>13，则沉钒时的离子方程式为________________，沉钒时需要加入过量，其原因是________________。 （6）煅烧时，若称取23.4 g 固体加热，固体减少的质量（）随温度的变化曲线如图2所示，则200 ℃以后加热时产生的气体是________（填化学式）。 6．是重要的微量元素肥料之一，可促进多种经济作物生长。工业上以某软锰矿（主要含，还含有、、CaO、MgO等）为主要原料制备的工艺流程如图1所示： 已知：的溶解度随温度的变化关系如下表。 温度/℃ 60 8 90 100 110 120 140 160 溶解度/g 53.6 45.6 36.4 28.8 22.2 16.2 7.2 3.0 回答下列问题： （1）提高“酸浸”效率的具体措施有__________（任写两条）。 （2）“浸渣”主要含有的物质为__________（填化学式）。 （3）“氧化”时发生反应的离子方程式为__________。 （4）“萃取”时几种萃取剂对锰的萃取率和硫酸浓度的关系如图2所示，则最合适的萃取剂为__________。 （5）获得的“系列操作”为__________。 （6）的立方晶胞结构图如图3所示，已知晶胞参数分别为a pm、b pm、c pm。 ①Y代表___________（填“Mn”或“O”）。 ②X的配位数为__________。 ③设为阿伏加德罗常数的值，则该晶体的密度为_________（列出计算式即可）。 7．1781年，瑞典化学家舍勒发现冶炼金属钨的主要原料——白钨矿，其主要成分为，还含有少量和。利用白铇矿冶炼铇的工艺流程如图1所示： 已知：钨酸（）难溶于酸，可溶于氨水。 回答下列问题： （1）操作1的目的是_________________。 （2）“焙烧”时发生主要反应的化学方程式为_________________。 （3）“加酸”后得到的沉淀中所含的杂质为___________（填化学式）。试剂A可选用，其作用是_________________。 （4）晶体（摩尔质量为）的热分解过程较复杂，实验室模拟在惰性气体中热分解62.68 g该晶体，剩余固体质量随温度的变化如图2所示（图中对应温度均为近似值）： ①温度在180~260 ℃之间发生反应的化学方程式为_________________。 ②加热至550 ℃之后，可用将剩余固体彻底还原，消耗的物质的量为______（填序号）时才符合实际情况。 A.3.8 mol B.0.72 mol C.0.24 mo D.0.06 mol 能力提升： 8．铍作为一种稀有元素，在航空航天、电子加工等领域具有重要意义。用铍矿石（含BeO及少量Ca、Mg、Mn元素）与配料生产工业氧化铍的工艺流程如图所示： 已知：①碱性条件下的还原产物为。 ②已知好的稳定常数。 回答下列问题： （1）烧结时，若铍矿石中BeO恰好转化为，Si元素转化为，不考虑其他物质影响，则理论上配料中__________。 （2）水浸后溶液中仍有未反应的，加入后会转化为沉淀，所得产物可除去溶液中的钙、镁元素，发生反应的离子方程式为__________。 （3）水浸后溶液中Mn元素以形式存在，加入适量溶液煮沸50 min至反应结束，过滤得到浸出渣。结合平衡移动原理解释酸洗时控制溶液pH<3的原因__________。 （4）碱化时，室温下加入NaOH，控制pH=11，析出颗粒状的，所得滤液中，，则________________________________________（写出计算过程）。 （5）碱化后的浸出液中远高于沉淀标准，向其中加入硫酸铁生成铁冰晶石（），Fe采取杂化，杂化轨道间的夹角为90°和180°，的空间结构为__________。 （6）滤出铁冰晶石的废液中达不到排放标准，需向其中加入熟石灰生成沉淀，该沉淀过程需要搅拌一定的时间才能完成，原因是__________。 9．催化剂为工业生产提高效率做出巨大贡献。对废催化剂的回收利用也成为科学家们研究的热点。从某种废催化剂[主要成分为+5价V、+6价W、+4价Ti的氧化物，少量等]中回收钒、钨等金属，其工艺流程如图所示： 回答下列问题： （1）“碱熔”前对废催化剂需要进行清洗和粉碎，其目的是__________________________。 （2）“碱熔”时加入烧碱，+5价V的氧化物发生反应的化学方程式为______________。 （3）“除硅”时需要加入氯化镁形成硅酸镁，用盐酸调pH至10.5左右的目的为______________。 （4）“滤渣2”的主要成分为微溶于水的钨酸钙，需要加洗后可得沉淀，再处理得。已知，若处理2 L含有0.2 mol/L的的溶液，欲使溶液的浓度小于，则需要等体积的溶液的最小浓度为_________（忽略混合过程中溶液的体积变化）。 （5）“反萃取”后得到偏钒酸铵溶液，进行“一系列操作”后经过滤、洗涤、干燥可获得偏钒酸铵固体，其中“一系列操作”是______________。 （6）煅烧偏钒酸铵（）可得，其反应的化学方程式为______________。 10．草酸钴晶体是一种生产指示剂、催化剂以及钴的氧化物的重要化工原料。 一种以含钴废料（主要成分为，还有少量的NiO、等）制备的流程如图甲所示： 已知：①在酸性条件下，氧化性：；②部分阳离子以氢氧化物形式沉淀时溶液的pH如下： 沉淀物 完全沉淀时的pH 4.7 9.0 9.2 （1）滤渣Ⅰ的成分为_____________（填化学式）。 （2）写出“反应”工序中发生化学反应的离子方程式：____________________，实际生产中消耗的的量比理论上多的原因是____________________。 （3）设计加入CoO工序的目的是____________________。 （4）该流程中能够循环利用的物质除外，还有____________（用化学式表示）。 （5）X-射线结构表明，分解的最终产物为（）。的晶胞由A区和B区组成，如图乙所示。 ①如图建立坐标系，取z=0，得，晶胞界面如图丙，若取，请在如图丁中标出相应原子位置（分别用△和○表示）。 ②该晶胞密度为____________（用含a、的代数式表示）。 11．碲（Te）被誉为现代工业、国防与尖端技术的维生素，创造人间奇迹的桥梁。一种从碲化铜渣（主要成分为，含有少量Au、Ag等杂质）中回收Te和Cu的工艺流程如图1所示。 已知：难溶于水，溶于水。 回答下列问题： （1）中铜元素的化合价为__________价。 （2）“酸浸”工序生成，反应的化学方程式为____________________；“浸渣”的主要成分为_________（写化学式）。 （3）在温度为80 ℃，沉淀时间2 h条件下，分别进行了不同草酸钠加入量沉铜条件实验。如图2所示，铜的沉淀率呈现先增后减的趋势，原因为____________________________。 （4）“还原”制备碲粉时，发生反应的化学方程式为____________________________。 （5）草酸铜在300 ℃氩气氛围中热分解得到晶态铜的过程如下： 第一步：（快反应） 第二步：（晶态）（慢反应） 若将温度调整为600 ℃，则得到非晶态铜，原因是____________________________。 （6）中国科学院物理研究所首次制备出新型CuAs基超导体系，其中一种超导材料的晶胞结构如图3所示。若1号As原子的分数坐标为（a，a，0），则2号As原子的分数坐标为_______；该超导材料的密度为，则阿伏加德罗常数_________。 12．铬绿（）有“工业味精”之称，用途非常广泛。铬铁矿（主要成分为，含杂质）液相氧化浸出法制备的工艺流程如图1所示： 已知：。 回答下列问题： （1）“液相氧化”操作中的作用有两个：①改变混合体系的性质，使易溶性进入渣相；②作为氧化的载体，加快反应速率，提高Cr的浸出率。主要参与的反应有两个：，另个反应的化学方程式为____________________________。 （2）用大量水进行“浸洗”操作后所得富铁渣的主要成分为_________（填化学式）。 （3）若“转化”前溶液的浓度为，要使1 L该溶液完全沉淀[]，加入硝酸钡的物质的量不小于；“除铝”过程发生反应的离子方程式为____________________________。 （4）“溶解还原”过程中加入乙醇的作用是____________________________，母液2处理后可进行循环利用的物质有______（填化学式）。 （5）的溶解度随温度的变化情况如图2所示，“结晶”中的具体操作为_______、_______、过滤、洗涤、干燥。 （6）铬的一种氧化物的晶胞结构如图3所示，其中氧离子与晶体镁的堆积方式相似，铬离子在氧离子形成的八面体空隙中[如铬离子（A）在1、2、3、4、5、6氧离子构成的八面体空隙中]。 晶胞中氧离子周围最近的氧离子个数为__________。已知氧离子半径为a cm，晶胞的高为b cm，设为阿伏加德罗常数的值，该晶体的密度为__________。 13．作为电极材料，具有价格低、电位高、环境友好、安全性能高等优点，受到广泛关注。由菱锰矿（主要成分为，含有少量Fe、Ni、Al等元素）制备的流程如图。 已知常温下部分物质的如表。 物质 回答下列问题： （1）基态Mn原子的价电子轨道表示式为_______________________。 （2）常温下，若溶矿反应完成后，反应器中溶液pH=5，可沉淀完全的金属离子是______；若测得溶液中浓度为，浓度为，为防止发生沉淀，反应器中溶液用石灰乳调节的pH应小于______。（已知：离子浓度小于等于，即可认为该离子沉淀完全） （3）加入少量BaS溶液除去，生成的沉淀有________________（填化学式）。 （4）具有强氧化性的过一硫酸（）可代替电解槽反应将氧化为，该反应的离子方程式为_______________（已知：的电离第一步完全，第二步微弱）。 （5）煅烧窑中，生成反应的化学方程式是_______________。 （6）中锰元素的平均价态为+3.5.在不同温度下，合成的中、和的含量与温度的关系见下表。 T/℃ 700 5.56 44.58 49.86 750 2.56 44.87 52.57 800 5.50 44.17 50.33 850 6.22 44.40 49.38 由此可以确定，在上述温度范围内，锰元素的平均价态的变化情况是_______________。 14．铂、镁在现代工业中有着极为重要的应用，某化工厂从含铂废料（主要成分为Pt，还含有少量的MgO、和表面沉积的含碳微粒与有机物）中回收铂、镁的工艺流程如图： 该工艺条件下，有关金属离子开始沉淀和完全沉淀时的pH如表： 离子 开始沉淀的pH 3.5 2.2 9.5 完全沉淀的pH 4.7 3.2 11.1 （1）“沉铂”得到的沉淀为（氯铂酸铵），该物质中铂元素的化合价为___________，灼烧含铂废料最主要的目的是_______________________。 （2）“酸浸”中消耗的氧化剂与还原剂的物质的量之比为_______；“还原”过程中氯铂酸铵与溶液发生的主要反应的离子方程式为_______________________。 （3）试分析“调pH”时pH的调控范围：____________；操作X为___________。 （4）一种硼镁化合物具有超导性能，晶体结构属于立方晶系，其晶体结构、晶胞沿z轴方向的投影如图所示，该物质化学式为___________。 15．芬兰的Talvivaara是复杂硫化铜镍钴锌矿（含CuS、NiS、CoS、ZnS）生物酸浸厂的典范。由复杂硫化铜镍钴锌矿制备皓矾（）和氧化钴（CoO）的工艺流程如图甲： 已知：CoO不溶于水、乙醇、氨水；NiO溶于酸和氨水。 回答下列问题： （1）氧化焙烧时硫化铜发生反应的化学方程式为___________________，废气回收氧化后可在__________步骤中利用。 （2）生物酸浸时，钴的浸出率随温度的变化如图乙所示，则钴的浸出率先增大后减小的原因是_______________________。 （3）有机溶剂P204（表示）萃取各金属离子的表达式为，反萃取时加入硫酸的原理是_______________________。 （4）常温下，已知沉铜时，溶液中金属离子开始沉淀和完全沉淀的pH如表所示（当离子浓度时认为沉淀完全）。 沉淀物 开始沉淀的pH 4.5 7.6 7.5 完全沉淀的pH 6.5 9.2 9.3 则沉铜时应控制的pH范围是________________，当铜离子恰好完全沉淀时，的最大浓度为________________。 （5）在NiO中加入溶液生成的速率随温度的变化如图丙所示。 35 ℃以后，随着温度升高，的生成速率减小的原因是_______________________。 16．是制造钒铁合金、金属钒的原料，也是重要的催化剂。以苛化泥为焙烧添加剂从石煤中提取的工艺，具有钒回收率高、副产物可回收和不产生气体污染物等优点。工艺流程如下。 已知：ⅰ石煤是一种含的矿物，杂质为大量和少量等；苛化泥的主要成分为等。 ⅱ高温下，苛化泥的主要成分可与反应生成偏铝酸盐；室温下，偏钒酸钙和偏铝酸钙均难溶于水。 回答下列问题： （1）钒原子的价层电子排布式为___________；焙烧生成的偏钒酸盐中钒的化合价为___________，产生的气体①为______________________（填化学式）。 （2）水浸工序得到滤渣①和滤液，滤渣①中含钒成分为偏钒酸钙，滤液中杂质的主要成分为______________________（填化学式）。 （3）在弱碱性环境下，偏钒酸钙经盐浸生成碳酸钙发生反应的离子方程式为______________________；加压导入盐浸工序可提高浸出率的原因为______________________；浸取后低浓度的滤液①进入___________（填工序名称），可实现钒元素的充分利用。 （4）洗脱工序中洗脱液的主要成分为______________________（填化学式）。 （5）下列不利于沉钒过程的两种操作为___________（填序号）。 a.延长沉钒时间 b.将溶液调至碱性 c.搅拌 d.降低溶液的浓度 17．以铅精矿（含，等）为主要原料提取金属和的工艺流程如下： 回答下列问题： （1）“热浸”时，难溶的和转化为和及单质硫。溶解等物质的量的和时，消耗物质的量之比为________；溶液中盐酸浓度不宜过大，除防止“热浸”时挥发外，另一目的是防止产生________（填化学式）。 （2）将“过滤Ⅱ”得到的沉淀反复用饱和食盐水热溶，电解所得溶液可制备金属“电解I”阳极产物用尾液吸收后在工艺中循环使用，利用该吸收液的操作单元为________。 （3）“还原”中加入铅精矿的目的是________。 （4）“置换”中可选用的试剂X为________（填标号）。 A. B. C. D. “置换”反应的离子方程式为________。 （5）“电解II”中将富银铅泥制成电极板，用作________（填“阴极”或“阳极”）。 18．柠檬酸亚铁（）是一种补铁剂，某研究团队用硫铁矿（主要成分为、、）为原料，制备柠檬酸亚铁，其流程如下： 已知：Ⅰ.柠檬酸（）为三元酸； Ⅱ.表中列出了相关金属离子生成氢氧化物沉淀的pH（开始沉淀的pH按金属离子浓度为计算）。 金属离子 开始沉淀的pH 沉淀完全的pH 1.0 3.2 3.0 5.0 5.8 8.8 （1）铁位于元素周期表中___________；的价层电子排布式为__________。 （2）滤渣的成分是__________，“还原”过程中发生反应的离子方程式为__________。 （3）“除铝”时所调pH范围是__________。 （4）“沉铁”时用而不用，其可能的原因是__________。 （5）“一系列操作”包括溶解、________、________、过滤、洗涤、干燥。 （6）柠檬酸亚铁（）在空气中煅烧得到和FeO的混合物。检验FeO存在的方法是__________。 （7）产品纯度的测定。产品中铁的含量用EDTA配位滴定法测定：称取0.4000 g产品，加入足量溶液和适量的稀，充分反应后再用 EDTA溶液滴定至终点________（其他离子对滴定过程无干扰），消耗EDTA溶液的体积为20.00 mL（已知：EDTA与按物质的量之比为1:1反应，柠檬酸亚铁的摩尔质量为）。计算产品的纯度：__________。 综合训练： 19．实验室利用油脂加氢的废镍催化剂（主要含及少量Fe、Al及其氧化物），制备硫酸镍晶体（ ），设计实验过程如图甲： 回答下列问题： （1）“碱浸”时NaOH溶液的两个作用分别是_____________________。为回收金属，向“滤液①”中通入足量生成沉淀，写出反应的离子方程式：_____________________。 （2）“酸浸”时，硫酸的作用是催化植物粉水解生成还原性糖。当硫酸浓度过高时，硫酸镍晶体产率下降，其可能的原因是_____________________。 （3）①“转化”时的主要操作为加入一定量的溶液，然后调节溶液的pH为3.5~5.5，过滤。该过程中双氧水实际用量比理论值大的原因是_____________________。 ②若工艺流程改为先“调pH”后“转化”，即，“滤液”中可能含有的杂质离滤渣_____________________。 （4）饱和溶液中的质量分数以及不同温度下析出的晶体类型随温度变化情况如图乙所示，已知当pH控制在3.0时，结晶得到晶体外观最符合要求。请补充由滤液③得到晶体的实验方案：__________________，得到晶体（实验中须使用的试剂：溶液、乙醇）。 20．二氟磷酸锂（）是提高锂电池循环性能的电解液添加剂，可由锂云母石（主要成分为）经如图甲流程制备。 回答下列问题： （1）已知碳酸二甲酯在工艺流程中作为有机溶剂，写出反应1的化学方程式：___________。 （2）已知，若向的溶液中加入等体积的碳酸钠溶液能生成沉淀，则所加溶液的浓度最小为_______（忽略溶液混合时产生的体积变化）。 （3）已知是一种潮解性强的晶体，遇水发生反应生成LiF和两种气体，其中一种为，写出该反应的化学方程式：___________。该工艺中高纯实际反应用量比理论量稍大的可能原因是___________。 （4）其他条件不变，在精制过程中加入提纯溶剂（将杂质溶解除去，也能部分溶解在提纯溶剂中），在提纯溶剂中的浓度对产品收率（收率 ）和纯度的影响如图乙所示。由图乙可知随浓度的减小，产品纯度逐渐增大，收率逐渐减小，其可能原因是___________。 （5）锂云母石中含有一种由钡、钛、氧元素组成的杂质，其晶胞结构如图丙所示，晶胞中与Ti紧邻的O构成的空间结构是__________，晶体的化学式为___________。 21．是一种用途极广的稀土材料，可广泛应用于多种研究领域。由矿制备的工艺流程如下图所示： 回答下列问题： （1）Ce为镧系的稀土元素，在元素周期表中的位置是___________，在周期表中共有________种稀土元素。 （2）是________（填"复盐"或"混盐"），将矿粉采用如下图所示方式焙烧的优点是____________________。 （3）该流程中，反应①的化学方程式为____________________。 （4）溶解度关系：________（填“>”或“<”）。 （5）实验室模拟操作N时，检验是否沉淀完全的操作是__________________。若恰好沉淀完全时，，则溶液的_________。 已知：、、。 （6）是一种常见的催化剂，用太阳光照射，当时，电子吸收能量由M跃迁至N，并形成和，和分别在催化剂表面进行反应，其反应过程如下图所示，则具有________性（填“氧化”或“还原”，下同），Y为________产物。 22．煤气化渣属于大宗固废，主要成分为及少量MgO等。一种利用“酸浸—碱沉—充钠”工艺，制备钠基正极材料和回收的流程如下： 已知： ①25℃时，，； ②。 回答下列问题： （1）“滤渣”的主要成分为_______（填化学式）。 （2）25℃时，“碱沉”控制溶液pH至3.0，此时溶液中_______。 （3）“除杂”时需加入的试剂X是_______。 （4）“水热合成”中，作为磷源，“滤液2”的作用是_______，水热合成的离子方程式为_______。 （5）“煅烧”得到的物质也能合成钠基正极材料，其工艺如下： ①该工艺经碳热还原得到，“焙烧”生成的化学方程式为_______。 ②的晶胞结构示意图如甲所示。每个晶胞中含有的单元数有_______个。 ③若“焙烧”温度为，时，生成纯相，则_______，其可能的结构示意图为_______（选填“乙”或“丙”）。 23．BeO广泛用于电子、半导体和光学领域。工业上以绿柱石（主要成分为，还含有少量铁元素）和方解石（主要成分为）为原料制备BeO的流程如图所示： 高温已知：①配料熔化过程发生反应：； ②。 （1）“滤渣1”的主要成分为______________（填化学式）。 （2）被浸物料和浸出试剂的流动方向相同时称为“顺流浸出”，相反则为“逆流浸出”，该流程采用“逆流浸出”的优点是___________________。 （3）“结晶”过程中，铝会以铝铵矾[]的形式析出，写出该反应的离子方程式：___________________。 （4）“转化”时加入的作用是___________________。 （5）“调pH”除铁，利用平衡移动原理解释“调pH”过程中加入可得到“滤渣2”的原因：___________________。 （6）“滤液”的主要成分为_________（填化学式），可以返回_______工序循环使用。 （7）常温下，“沉淀”过程中加入调节pH=5，溶液中的铍离子是否沉淀完全______________[列式计算，溶液中时，可认为该离子沉淀完全]。 24．无色、有刺激性气味，常温常压下为液态，沸点57.5℃。利用对废弃的锂电池正极材料进行氯化处理以回收Li、Co等金属，工艺路线如下： 回答下列问题： （1）Co属于元素周期表________区（填“s”“p”或“d”），基态Co原子核外电子共有________种不同的空间运动状态。 （2）已知烧渣是LiCl、和的混合物，则“焙烧”时发生反应的化学方程式为________。 （3）鉴别洗净的“滤饼3”和固体常用的实验方法名称是________。 （4）常温下，已知，钴离子沉淀完全时，则“沉钴”时应控制pH≥________。（已知：，结果保留两位小数） （5）极易水解，生成中间体（）和第一步水解产物（OH）的机理如下： ①写出用足量NaOH溶液处理残留的离子方程式：________； ②比易水解的原因可能是________（答一点即可）。 （6）已知与分子结构相似，与互溶，极易水解。选择合适仪器并组装蒸馏装置对、混合物进行蒸馏提纯（加热及夹持装置略），安装顺序为①⑨⑧________（填序号），先馏出的物质为________。 25．镓（）在半导体、记忆合金等高精尖材料领域有重要应用。一种从电解铝的副产品炭渣（含和少量的等元素）中提取镓及循环利用铝的工艺如下。 工艺中，是一种新型阴离子交换膜，允许带负电荷的配离子从高浓度区扩散至低浓度区。用提取金属离子的原理如图。已知： ①。 ②（冰晶石）的为。 ③浸取液中，和以微粒形式存在，最多可与2个配位，其他金属离子与的配位可忽略。 （1）“电解”中，反应的化学方程式为_______。 （2）“浸取”中，由形成的离子方程式为_______。 （3）“还原”的目的：避免_______元素以_______（填化学式）微粒的形式通过，从而有利于的分离。 （4）“提取”中，原料液的浓度越_______，越有利于的提取；研究表明，原料液酸度过高，会降低的提取率。因此，在不提高原料液酸度的前提下，可向I室中加入_______（填化学式），以进一步提高的提取率。 （5）“调”中，至少应大于_______，使溶液中，有利于配离子及晶体的生成。若“结晶”后溶液中，则浓度为_______。 （6）一种含、、元素的记忆合金的晶体结构可描述为与交替填充在构成的立方体体心，形成如图所示的结构单元。该合金的晶胞中，粒子个数最简比____，其立方品胞的体积为____。 学科网（北京）股份有限公司 $