专题12 工艺流程综合题(期中真题汇编,广东专用)高三化学上学期

2026-10-05
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专题12 工艺流程综合题 1.(2025-2026高三上·广东广州市大龙中学·期中)工业上利用黑钨矿(其主要成分是FeWO4、MnWO4,还含有少量SiO2和Al2O3)制备钨的工艺流程如下图所示: 已知:①上述流程中,钨的化合价只在最后一步发生改变;②常温下钨酸难溶于水。回答下列问题: (1)已知元素钨与铬同族,钨在元素周期表中的位置是第六周期第      族,其位于元素周期表        区。 (2)提高黑钨矿“焙烧”效率的措施有      (任写一条),FeWO4在“焙烧”过程中发生反应的化学方程式为          。 (3)“滤渣”的主要成分是      (填化学式)。 (4)钨酸钙(CaWO4)和氢氧化钙都是微溶电解质。某温度下Ca(OH)2和CaWO4的饱和溶液中,pc(Ca2+)与pc(阴离子)的关系如图所示,已知:pc(离子)=-lgc(离子)。该温度下将Na2WO4溶液加入石灰乳中得到大量钨酸钙,发生反应的离子方程式为          ,该反应的平衡常数K=         。 (5)合金具有比金属单质更优越的性能,Cu-Mn-Al合金为磁性形状记忆合金材料之一,其晶胞结构如图所示(已知:Mn原子和Al原子位于Cu原子所构成的八个小正方体的体心)。 ①若A原子的坐标参数为(0,0,0),则B原子的坐标参数为       。 ②已知该合金晶体的密度为pg·cm-3,则最近的两个Al原子间的距离为     pm(列出计算式,阿伏加德罗常数的值用NA表示)。 2.(2025-2026高三上·广东广州市南海中学·期中)高纯超细氧化铝是重要的功能材料,利用废铝催化剂可以制备( 既降低环境污染又可提高铝资源的利用率。已知废铝催化剂的主要成分为 (含少量杂质 其制备实验流程如图: (1)焙烧应在       (填仪器名称) 中进行,焙烧温度与的溶出率如图所示,焙烧的最佳温度为       。 (2)酸溶温度对溶出率的影响如表所示: 溶出温度/℃ 室温 60~70℃ 70~80℃ 80~90℃ 100~110℃ Al₂O₃的溶出率/% 16 28 33 61 82 最佳溶出温度为 ,可能原因是       (写出一点即可)。 (3)滤渣Ⅰ的主要成分是       (填化学式), 在该步骤中的作用是       。 (4)向 中加入 和 最佳物质的量之比为1:1.5, 过量的原因是       。但 不能过量太多, 过量太多可能导致的后果是       。 (5)写出高纯硫酸铝铵生产高纯超细氧化铝的化学方程式:       (提示:分解产物中无单质)。 3.(2025-2026高三上·广东揭阳普宁市·期中)NaClO2是一种重要的杀菌消毒剂,也常用来漂白织物等,其一种生产工艺如下: 回答下列问题: (1)NaClO2中Cl的化合价为       。 (2)写出“反应”步骤中生成ClO2的化学方程式       。 (3)“电解”所用食盐水由粗盐水精制而成,精制时,为除去Mg2+和Ca2+,要加入的试剂分别为        、        。“电解”中阴极反应的主要产物是      。 (4)“尾气吸收”是吸收“电解”过程排出的少量ClO2。此吸收反应中,氧化剂与还原剂的物质的量之比为        ,该反应中氧化产物是         。 (5)“有效氯含量”可用来衡量含氯消毒剂的消毒能力,其定义是:每克含氯消毒剂的氧化能力相当于多少克Cl2的氧化能力。NaClO2的有效氯含量为          。(计算结果保留两位小数) (6)工业上用碳与硫酸钡在高温下反应㓡BaS,化学方程式为                        。 4.(2025-2026高三上·广东中山市高中学·期中)I.硫及其化合物在化工生产过程中具有重要用途。请回答下列问题: (1)某种金属硫化物可用作固态电池电极材料,其晶体结构如图1所示(A、B两层不断重复,图2为单层俯视图的一部分):该物质的化学式为            。 (2)下列说法不正确的是______。 A. 中硫原子采取杂化 B. 第一电离能: C. 与硫同主族,的电子排布式为: D. 因为是平面分子,所以三聚三氧化硫也是平面分子。[分子结构中含有六元环,环外原子未画出] (3)酸碱理论:凡是能给出电子对的物质(原子、分子或离子)是碱,能接受外来电子对的物质是酸。按照此理论,既是酸也是碱。可与作用,形成,其结构为。此过程中,表现了      性(填“酸性”或“碱性”),与反应的方程式为,画出的可能结构图             。 II.铜电解精炼时得到的阳极泥中含有、、、等多种元素,对阳极泥综合利用方法有很多,其中一种方法的流程如下: (4)浸出液经脱硫、脱碳等操作后,再通入,可将溶液中转化为粗硒,写出此反应的离子方程式                        。 浸出渣再经下列流程可回收金属: (5)下列说法正确的是______。 A. 浸出渣加硫酸时的反应为: B. 金()可溶于王水而不溶于浓硝酸,是因为王水酸性比硝酸强 C. 可将滤液1小心蒸干以得到 D. 滤液2中加入金属可还原出 (6)滤渣1中铅元素以形式存在,可通过加入溶液将其转化为,再加稀硝酸 转化为可溶于水的分离出铅元素。为加快转化速率,可采用的实验方法有            、             (写出两条)。 (7)银元素以            形式(填化学式)存在于滤液3中,请设计实验检验含有银元素的离子                 (不考虑其他元素的干扰)。 5.(2025-2026高三上·广东东莞七校·期中)金属回收具有重要意义。一种从钴渣中分离回收金属的工艺流程如下: 已知:①酸浸液主要含有、、、等金属阳离子,浓度均为; ②常温下,、、、、。 (1)“沉铁”时,加入的目的为              ;为了保证能继续高效回收各种金属,加入调节溶液应不高于              。 (2)“沉钴”时,同时放出气体,该步骤的离子方程式为                            。 (3)CoS沉淀经处理可获得一种钴的氧化物,其晶胞如图甲所示。已知晶胞参数为,阿伏加德罗常数的值为,则x=                  ,晶胞密度              (用含、的代数式表示)。 (4)“沉镍”时,与丁二酮肟(DMG)反应生成鲜红色沉淀,原理如图乙所示。下列说法正确的有___________(填序号)。 A. 镍与N、O形成配位键 B. 该配合物的配体数目为2 C. 该配合物内部存在氢键 D. 酸性增强有利于该配合物沉淀的生成 (5)“沉锰”后主要生成沉淀,60℃下通入空气氧化得到产品。“氧化”步骤的化学方程式为          。 (6)工业上用硫酸溶解后,电解制备高纯度金属锰,电解时Mn在          (填“阴极”或“阳极”)析出,阳极室的溶液可返回上述“           ”工序使用。 6.(2025-2026高三上·广东六校联盟·期中)三氯化钌(RuCl3)是重要的化工原料,广泛应用于催化、电镀、电解阳极、电子工业等。从Co−Ru−Al2O3催化剂废料中分离制备RuCl3和Co3O4的一种工艺流程如图所示。 已知:Ksp(CoC2O4)=6.3×10−8,Ka1(H2C2O4)=5.6×10−2,Ka2(H2C2O4)=1.5×10−4 (1)常温下,NaHC2O4溶液中,c(H2C2O4)      c(C2O)。(填“ > ”、“ < ”或“ = ”) (2)“焙烧”时,生成Na2RuO4的化学方程式为      。 Ru + ______NaNO3+ ______ Na2RuO4+ ______NaNO2+______ (3)催化剂废料中的Al元素在      (填流程中的步骤名称)后,以      (填化学式)的形式被分离出去。 (4)“酸溶”过程中,盐酸与羟胺(NH2OH)反应先得到羟胺的盐酸盐(NH3OHCl),再与Ru(OH)4反应生成Ru3+和N2.写出NH3OHCl与Ru(OH)4反应的离子方程式:      。 (5)“沉钴”时,当Co2+恰好完全沉淀(浓度为1.0×10−5 mol·L−1)时,溶液pH=2,则溶液中c(HC2O)应不低于      mol·L−1,才可保证Co2+完全沉淀。 (6)Co3O4与Fe3O4类似,含有Co2+和Co3+两种阳离子,其晶胞如图所示,可以看成4个A型和4个B型小单元交替无隙并置而成。 ①晶体中与Co2+最近且距离相等的Co2+数目为      。 ②若晶胞参数为a nm,Co3O4的摩尔质量为M g/mol,NA为阿伏加德罗常数,则Co3O4晶体的密度为      g/cm3(列出计算式)。 7.(2025-2026高三上广东广州六校·期中·期中)某兴趣小组用废旧磷酸铁锂电池正极材料(主要成分为LiFePO4及少量不溶性杂质)制备Li2CO3晶体,流程如下: 已知:①12LiFePO4+2Fe2(SO4)3+3O2 12FePO4+2Fe2O3+6Li2SO4; ②Fe2(SO4)3热分解温度:480℃; ③LiFePO4、FePO4均难溶于水;Li2CO3微溶于水,溶解度随温度升高而降低;LiOH、LiHCO3均可溶于水;加热溶液至90℃碳酸氢锂分解。 请回答下列问题: (1)步骤Ⅰ,焙烧温度过高会造成碳酸锂产率下降,其原因是       。 (2)步骤Ⅲ滤渣的主要成分为       。 (3)下列说法不正确的是_______。 A. 步骤Ⅰ,焙烧前将原料粉碎有利于加快反应的速率 B. 步骤Ⅱ,过滤可除去FePO4、Fe2O3杂质 C. 步骤Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ洗涤的目的相同,均可使用冷水洗涤2~3次 D. 步骤Ⅳ沉淀剂宜选用稀碳酸钠溶液 (4)由于原料不纯等原因,粗产品中往往含有少量碳酸镁杂质。步骤Ⅴ,提纯粗产品需进行多步操作,从下列选项中选出合理的操作(操作不能重复)并排序: Li2CO3悬浊液→通入足量CO2→→→过滤→→→洗涤、干燥 a.通入CO2调pH至8~9 b.加入足量NaOH溶液 c.趁热过滤 d.冷却至室温,过滤 e.50℃加热溶液至溶液表面出现少量晶膜,停止加热 f.90℃蒸发溶剂至溶液中出现大量晶体,停止加热 (5)为了测定产品的纯度,可采用酸碱中和滴定法(杂质和酸不反应)。 具体步骤为: ①称取1.000 g样品,溶于2.000 mol/L 12.50 mL的硫酸,加水定容至100 mL; ②取定容后溶液20.00 mL,加入2滴酚酞试液; ③用0.200 mol/L标准NaOH溶液滴定过量的硫酸,消耗NaOH溶液24.00 mL。 1)样品的纯度为       。 2)计算发现,测得的纯度比实际偏低。分析原因,发现进行步骤③之前少了一步操作。该操作为       ,进行该操作的理由是       。 8.(2025-2026高三上·广东广州市番禺中学·期中)铋酸钠(NaBiO3,难溶于水)是常用的氧化剂,MnO2是活性电极。以辉铋矿(主要成分是Bi2S3,含FeS2、SiO2杂质)和软锰矿(主要成分是MnO2)为原料联合焙烧制备NaBiO3和MnO2的流程: 已知: ①焙烧后产物为Bi2O3、SiO2、Fe2O3、Mn2O3和MnSO4 ②氧化性强弱:Fe3+>Bi3+ ③常温下,有关金属离子开始沉淀和沉淀完全时的pH见下表: 离子 Fe2+ Fe3+ Mn2+ Bi3+ 开始沉淀的pH 7.6 2.7 8.1 4.5 沉淀完全的pH 9.6 3.7 10.1 5.5 回答下列问题: (1)“酸浸”时发生氧化还原反应的离子方程式为           。酸浸后,滤渣的主要成分为            (填化学式)。 (2)“还原”时加入Bi的目的为            。 (3)“沉铋”时,调节溶液pH的范围为           。 (4)“氧化”的化学方程式为            。 (5)“电解”时,一般在滤液1中加入少量稀硫酸,则阳极电极反应式            。 (6)我国科学家在新型二维半导体芯片材料——硒氧化铋的研究中取得突破性进展。硒氧化铋的晶胞结构如图所示,晶胞棱边夹角均为90°,晶胞参数为a pm,a pm,b pm。 A.    B.   C.    D. ①该晶胞沿z轴方向的投影图为           (填上图的标号); ②该晶体的密度为           g·cm-3(列出计算式,NA为阿伏加德罗常数的值)。 9.(2025-2026高三上·广东广州四校联考·期中)二氧化铈()在高端制造、能源环保等领域有重要应用。回收某废石油裂化催化剂(主要成分为、和)可获得,其工艺流程如下: 回答下列问题: (1)催化剂表面的积碳会降低Ce元素的浸出率,酸浸前去除积碳的方法是           。 (2)“酸浸”时,与反应生成Ce3+的离子方程式为           ,酸浸后滤渣的主要成分为           。 (3)Ce3+被有机萃取剂HA萃取的原理为:Ce3+(水层)+3HA(有机层)Ce(A)3(有机层)+3H+(水层)。 ①萃取剂HA的结构可表示为(R为烷基,是推电子基),其           (选填“>”“<”或“=”)。 ②现用25mLHA对100mL含Ce3+的溶液进行萃取,该实验条件下,萃取后Ce3+的分配系数为7,则Ce3+的萃取率()为           (保留1位小数)。 (4)“沉淀”时,Ce3+转化为,反应的离子方程式为           。 (5)制得的可用于催化消除CO尾气,该过程中部分Ce4+被还原为Ce3+时会产生氧空位,晶胞结构变化如图所示。的晶胞中,Ce(Ⅳ)的配位数为:           ,若Ce与O的最近距离为apm,则的晶胞密度为:           (列出计算式即可)。中Ce(Ⅲ)与Ce(Ⅳ)的数目之比为           。 10.(2025-2026高三上·广东深圳市光明区高中学·期中)重要的稀土化合物碳酸铈[, ]可以从铈土矿(主要成分是,杂质有)中提炼获得,某实验学习小组基于绿色化提出如下工艺流程: 请回答下列问题: (1)气体A是,浸泡生成的化学方程式是           。 (2)下列说法不正确的是___________。 A. 操作的滤渣是,气体B可以是氨气 B. 操作是分液,有机层中铈以形式存在 C. 操作使用较低浓度的盐酸有利于提高产率 D. 操作过量氨水和碳酸氢铵可加热分解除去 (3)粗产品先用乙醇洗涤,再用乙醚洗涤,选用乙醚的原因是           。 (4)为测得产品的纯度,利用高锰酸钾滴定法测定(未配平): ①称取25.0000 g产品用稀硫酸溶解后配成250 mL待测液。量取25.00 mL待测液于锥形瓶中。取酸式滴定管,           、水洗、润洗、装入 的酸性标准液、排气、调液面,滴定操作,眼睛注视           。 ②三次滴定平均消耗高锰酸钾溶液的体积为20.00 mL,该样品的纯度为           。 ③比更易与羧酸、丁二酮等含氧配体形成配合物,原因是           。(提示:镧系稀土元素Ce与碱土金属元素Ba是同周期) 11.(2025-2026高三上·广东中山一中、宝安中学·期中)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、锰的价氧化物及锌和铜的单质。从该废渣中提取钴、制备锂电池材料的一种流程如下。 已知:Ksp(CuS)=6.3×10-36,Ksp(ZnS)=2.5×10-22,Ksp(CoS)=4.0×10-21 回答下列问题: (1)为了提高“酸浸”效率,除了将废渣磨碎,还可以      。 (2)“酸浸”步骤中,分离出的滤渣的化学式是      。 (3)假设“沉铜”后得到的滤液中c(Zn2+)和c(Co2+)均为0.10molL-1,向其中加入Na2S至Zn2+沉淀完全,此时溶液中c(Co2+) =       mol/L,据此判断能否实现Zn2+和Co2+的完全分离      (填“能”或“不能”)。 (4)“沉锰”步骤中,Na2S2O8 的作用是      。 (5)“沉钴”步骤中,控制溶液pH=5.0-5.5,加入适量的NaClO氧化Co2+,其反应的离子方程式为      。 (6)钴酸锂(LiCoO2)是锂离子电池的正极材料,其晶胞结构如图。充放电过程中,由Co-O键构成的CoO2层如同坚固的脚手架,在锂离子脱出和嵌入时保持结构稳定。已知:O、Co、Li的电负性分别为3.44、1.88、0.98。 ①从电负性角度分析,LiCoO2中O—Co键是      键。放电时,钴元素的化合价      (填“升高”、“降低”或“不变”),同时,锂离子      (填“嵌入”或“脱出”)钴酸锂晶体。 ②该晶体的密度为      g•cm-3 (用含a、c、NA的计算式表示)。(原子量:Li- 7 O-16   Co-59) 12.(2025-2026高三上·广东汕头潮阳区某校·期中)废旧钴酸锂电池经机械破碎、筛分后得到正极混合粉末(主要含、炭黑、Al及微量Ni、Fe等),通过如下工艺可回收其中的金属元素。 已知: ①抗坏血酸()具有强还原性; ②浸出液中含、,其氢氧化物溶度积分别为、。 (1)“浸出”时可采取的优化措施是       ;若用盐酸替代和抗坏血酸,也可以得到含有、溶液,但缺点是       。 (2)在“除铁”步骤中,溶液中生成黄钠铁矾()沉淀,同时伴随气体逸出,反应的离子方程式为       。 (3)“沉铝”生成的离子方程式为       ;“沉铝”需调节溶液pH,常温下溶液中浓度为0.30 ,通过计算判断pH调至4.7时Co是否损失?       。(列出算式并给出结论) (4)“沉锂”步骤完成后的滤液中主要含有的无机溶质为       。 (5)受热分解可生成氧化锂()。氧化锂晶体属于立方晶系,晶胞结构图如下图。 ①氧化锂()晶体的密度是       。(表示阿伏加德罗常数的值) ②在下图中绘制氧化锂()晶胞沿x轴方向的投影分布图        13.(2025-2026高三上·广东梅州市梅县东山中学·期中)以大洋锰结核(主要由MnO2和铁的氧化物组成,还含有等)为原料,制备MnxOy及Mn(H2PO4)2·2H2O的工艺流程如下: 已知:①时,;;;.。②金属离子浓度时,认为该离子沉淀完全。相关离子形成氢氧化物沉淀的pH范围如下: 金属离子 开始沉淀的pH 8.1 6.3 1.5 3.4 8.9 6.2 沉淀完全的pH 10.1 8.3 2.8 4.7 10.9 8.2 (1)要提高“浸取”的速率,可以采取的方法有       (写一种)。 (2)“氧化”时,加入H2O2的作用是       。 (3)“调pH”时,pH=6.0的溶液中,         (填“>”“<”或“=”)。 (4)“净化”时,存在。,计算该反应的平衡常数       (结果保留2位有效数字)。 (5)“操作X”的过程为       、       、过滤、洗涤、干燥。 (6)“煅烧”时,不同条件下可制得不同锰的氧化物晶体。某种锰的氧化物的四方晶胞如图所示。 ①该锰的氧化物化学式为       。 ②晶体中一个Mn周围与其最近的O的个数为       。 14.(2025-2026高三上·广东广州市铁一中学·期中)钒是一种重要的金属材料,应用于钢铁、合金、电池等领域。一种由钒渣(主要化学成分包括:V2O5、V2O4、SiO2、Fe2O3、Al2O3等)制备V2O5的流程如下: (1)基态V原子核外电子的空间运动状态有           种。 (2)“酸浸”时V2O5转化为,反应的离子方程式为           ,同时V2O4转成VO2+。 (3)“氧化”中欲使3 mol的VO2+变为,则需要氧化剂KClO3至少为           mol。 (4)“废渣2”中含有           。 (5)“沉钒”前需将溶液先进行“离子交换”和“洗脱”,这两步操作可简单表示为:(ROH为强碱性阴离子交换树脂)。为了提高洗脱效率,淋洗液应该呈           性(填“酸”“碱”“中”)。 (6)“沉钒”前若滤液中,“沉钒”完成时,若上层清液中,则钒元素的沉降率=           %[,反应过程中溶液的体积不变]。 (7)“沉钒”中析出NH4VO3晶体时,需要加入过量NH4Cl,其原因是           。 (8)碳化钒晶体主要用于制造钒钢等,其立方晶胞结构如图所示。 ①碳化钒晶胞中与碳原子距离最近且相等的碳原子数目为           。 ②若碳化钒晶体的密度为ρ g/cm3,阿伏加德罗常数的值为NA,则晶胞参数为           nm(列出计算式)。 15.(2025-2026高三上·广东深圳·期中)废旧磷酸亚铁锂电池正极片含箔、活性材料和少量不溶于酸碱的导电剂,某学习小组在实验室中模拟回收得到、、流程如图所示: 已知:常温下,。 回答下列问题: (1)为提高“酸浸”效率,可采取的措施有      (写一点)。 (2)“沉铝”时发生反应的离子方程式为      。 (3)“酸浸”主要反应为,该反应中氧化剂与还原剂的物质的量之比为      。 (4)判断已沉淀完全的实验方法是取少量滤液2于试管中,      。 (5)“滤液3”中的溶质除少量外,主要为,从“滤液3”中回收,可采取的方法和操作是i.向“滤液3”中加入      (试剂名称)至      (填现象),ii.蒸发结晶,晶体加热脱水。 (6)若“滤液2”中,加入等体积的后,滤液3中为,则的沉淀率为      。() 16.(2025-2026高三上·广东河源市龙川县第一中学·期中)开发新型材料是现在科学研究的一项重要工作,科学家开发一种形状记忆陶瓷,它的主要原材料是纳米级ZrO2,用锆石ZrSiO4(含少量FeO、Al2O3、SiO2和CuO)制备纳米级ZrO2的流程设计如图: 回答下列问题: (1)锆石杂质中含铜元素,基态Cu的价电子排布式为      。 (2)碱熔过程中有多种物质能发生反应,写出SiO2与NaOH反应的化学方程式      。 (3)“酸浸”过程中FeO发生氧化还原反应的离子方程式为      ,滤渣Ⅰ经回收加工后有多种用途,写出其中一种      。 (4)久置H2O2浓度需要标定。取x mL H2O2溶液,用a mol/L Ce(SO4)2溶液滴定H2O2,完全反应转化为Ce2(SO4)3时,消耗b mL Ce(SO4)2溶液。则H2O2溶液的浓度为:      mol/L。 (5)易溶金属氰化物、HCN有剧毒,HCN的结构式为H-C≡N,下列说法正确的是______。 A. HCN分子存在两个π键 B. Cu(CN)2中C的化合价为+4 C. HCN与水能形成分子间氢键,所以HCN在水中的溶解度大 D. HCN的分子构型与水相似,是V形 (6)ZrO2的晶胞结构如图所示。 ①其中B表示      (填O2-或Zr4+)。 ②ZrO2晶胞的棱长分别为a nm、a nm、c nm,其晶体密度为      g/cm3(列算式用NA表示阿伏加德罗常数的值)。 17.(2025-2026高三上·广东大湾区·期中)铅渣是铅火法冶炼的废渣,含有Cu、Fe、Pb、Zn、Sb等金属的化合物,其中一种回收再利用、、、的生产工艺如下。根据流程回答下列问题。 已知: (1)褐煤主要成分是碳单质,“还原焙烧”时,被还原成、单质,同时产生一种还原性气体,写出其反应化学方程式      。 (2)“沉锌”时加入促进生成的原理为      (用离子方程式表示)。 (3)“氧化酸浸”提取铜和锑时,需控制硫酸用量不宜过高,从工艺成本或环保角度分析原因      (答一点即可);“氧化酸浸”时,往浸出液中加入酒石酸,能与形成稳定的可溶性配合物如图,从而提高浸出率,下列说法正确的是      。 A.配合物中4个配位键的稳定性相同 B.酒石酸与形成配合物能抑制的水解 C.与酒石酸形成配合物的原因是有孤电子对 D.该配合物可溶于水的主要原因是能与水形成分子间氢键 (4)常温下,“调”时采用氨水,当其他条件不变时,值对浸出液中铜和锑的沉淀率的影响如图所示,为减小浸出铜的损失,同时有效的分离锑,理论上选择合理范围是      ,若最佳,此时溶液中      mol/L(用含的代数式表示)。 (5)是铅渣回收的重要产物,其晶胞结构如图,则的配位数为      ,已知该晶胞的密度为,阿伏加德罗常数为,其中阴阳离子最近间距为      (列出计算式)。 试卷第1页,共3页 / 学科网(北京)股份有限公司 $函学科网 www.zxxk.com 让教与学更高效 专题12工艺流程综合题 1.【答案】(1)①IB ②d (2)①将黑钨矿粉碎、搅拌、空气逆通等 ② 高温 4FeW04+02+4Na2C03 4Na2W04+2Fe2O3+4C02 (3)HSiO3和Al(OH)(4)①WO+Ca(OD2 =CaW0+20F②104(减1000) (5)①333 ② 840×100 4’4’4 pNa叵 G 2.【答案】(1)①坩埚 ②800℃ (2)由表中数据可知在此温度下,氧化铝的溶出 率达到了82%,溶出率较大对反应设备腐蚀较少 (3)①Fe(OD3、SiO, ②将Fe2+氧 化为Fe3+ (4)①利用同离子效应降低硫酸铝铵的溶解度,促进其析出,增大产率 ② 硫酸铝铵中残留硫酸铵杂质,使产品不纯 (5)2NH4AISO42向, 3.【答案】(1)+3价 (2)2NaClO3+SO2+H2SO=2NaHSO+2C10,1 (3)①NaOH ②NaCo3 ③NaClO, (4)①2:1 ② (5)1.57g 高温 (6)BasO+4C Bas+4CO1 4.【答案】(1)MoS (2)ACD (3)①酸性 [] ② (4)2S0,+Se0+H,0=Se1+2S0+2H (5)AD (6)①搅 ※ ②适当升高温度 (7)①[Ag(NH,2] ②取少量滤液3于试管,加入 稀硝酸酸化,再加入氯化钠溶液,若产生白色沉淀,证明存在[AgNH,2· 5【答案】(1)①将Fe氧化为Fe ②7 (2)Co2-+2Hs=CoS1+H2S1 (3)①1 ② (59×4+16×4) (4)BC (5) a3NA×1021 6Mn(0H2+0,2 、60℃ (6)①阴极 ②酸浸 6.【答案】(1)< (2)32Na0H3H2O (3)①还原 ② 114 可学科网 www.zxxk.com 让教与学更高效 [A10H4J(或A1O,) (写成NaAI1OH4/NaAO,亦可) (4) 2NH3OH+2Ru(OH)+4H=2Ru+N,1+10H,O (5)0.42 (6)① ② 8M N4a3×1021 7.【答案】(1)温度过高造成Fe(SO)3分解,使其不能与LiFePO4反应生成可溶性LiSO4,致使碳酸锂产 率下降。 (2)Fe(OH)3 (3)CD (4)bafc (5)① 96.2% ②煮沸 ③除去C0 8.【答案】(1)①Mn,0,+6H+2CI=2Mn2+3H,0+Cl2t ②SiO2 (2)将 Fe3+还原为Fe2+,避免沉铋时Fe元素进入产品 (3)5.5≤pH<7.6 (4) BiOH+NaClO+NaOH=NaBiO+NaCl+2H,O 5 ) Mn2*-2e+2H,O=MnO,+4H" (6)①C ②209×4+16×4+79×2或者 N4×ab×1030 1058 W4×a2b×1030 9.【答案】(1)焙烧 (2)①2Ce0,+H,0,+6H=2Ce3*+02t+4H,0 ② SiO2 (3)① ② 63.6% ( 4 2Ce+3HCO3+3NH3H2O=Ce2CO3+3NHi+3H2O (5)①8 ② 4×140+32 ▣ ③1:1 4a NA× *10石 10.【答案】(1)2Ce02+H02+6HC=2CeCl+02↑+4H0 (2)BC (3)乙醚可溶解乙 醇而不溶解产品,乙醚更易挥发得到干燥产品 (4)①检漏 ②锥形瓶中颜色变 化 ③92.00% ④C©+离子比Ba+离子的半径更小,所带正电荷更多,所以易接受配体氧 原子上的电子形成配合物 11.【答案】(1)适当升温、适当提高硫酸浓度 (2)Cu、PbSO4 (3)①1.6×104 214 可学科网 www.zxxk.com 让教与学更高效 mol.L-1 ②不能 (4)分别氧化Mn+、Fe2+为MnO2、Fe+,以便除 去 (5)2Co2++C10+5H2O=2Co(OH3J+4H*+CI (6)①共价键 ②降 3×7+59+32 低 ③嵌入 ④ c410V▣ ▣ 12.【答案】(1)①搅拌(或适当升高温度、适当增大酸浓度、延长浸出时间等) ②会产生氯气( cl ,造成环境污染且可能腐蚀设备等 (2) 2Na+6Fe2+3H,02+4SO+3H20+3CO=Na,FeS0440H21+3C0,t或 2Fe2++H,O,+2H=2Fe3++2H,O 2Na6-+60+CO =NaFe6(S04)4(OH)12↓+6C02↑ (3)① A3*+3HCO3=AlOH3↓+3CO2↑ ② cCo2×c20H=0.30×10932=3.0×1016<K,nCo0H2不会造成钻元素的损失 (4)(NH4bS0或Na,S0,(或其他合理答案) (5)① 120×1020 ② 13.【答案】(1)升高浸取温度、将矿石粉碎或适当增大HSO4浓度 (2)将Fe2*氧化为Fe3+, 便于后续调pH时生成Fe(OH)3沉淀除去杂质 (3)< (4)7.2×10 (5)①蒸发浓缩 ②冷却结晶 (6)①MnO2 ②6 14.【答案】(1)13 (2)V,0+2H=2V02+H20 (3)0.5 (4) Fe(OHD3、Al(OH)3 (5)碱 (6)98 (7)利用同离子效应,使NHVO3尽 可能析出完全 (8)①12 ② 34×63 ×10 PNA 314 函学科网 www.zxxk.com 让教与学更高效 15.【答案】(1)适当升高温度、搅拌、增大酸的浓度 (2) AllOH+CO2=A1OH1+HCO3 (3)1:2 (4)滴加几滴KSCN溶液, 溶液不显红色,说明Fe沉淀完全或其他合理答案 (5)①硫酸或稀硫酸 ②无气泡 产生 (6)90 16.【答案】(1)3d4s (2)SiO2+2NaOH=Na,SiO+H,O (3)① 2Fe0+H20O2+6H=2Fe3++4H,O ab ②做干燥剂(催化剂载体等) (4) 2x (5)AC (6)①02 ②4×91+8×16 a2c×1021Na 17.【答案】(1)ZnFe,04+4C 焙烧 (2)HC03+0H=C03+H,0 (3) ①过量硫酸会增加后续中和试剂的消耗,提高成本;或过量硫酸导致废液酸性过强,增加处理难 度 ②BD(4)D2.5-3②4.2×103a(5)①4② 3324×10▣ PNA ■ 414 专题12 工艺流程综合题 1.(2025-2026高三上·广东广州市大龙中学·期中)工业上利用黑钨矿(其主要成分是FeWO4、MnWO4,还含有少量SiO2和Al2O3)制备钨的工艺流程如下图所示: 已知:①上述流程中,钨的化合价只在最后一步发生改变;②常温下钨酸难溶于水。回答下列问题: (1)已知元素钨与铬同族,钨在元素周期表中的位置是第六周期第      族,其位于元素周期表        区。 (2)提高黑钨矿“焙烧”效率的措施有      (任写一条),FeWO4在“焙烧”过程中发生反应的化学方程式为          。 (3)“滤渣”的主要成分是      (填化学式)。 (4)钨酸钙(CaWO4)和氢氧化钙都是微溶电解质。某温度下Ca(OH)2和CaWO4的饱和溶液中,pc(Ca2+)与pc(阴离子)的关系如图所示,已知:pc(离子)=-lgc(离子)。该温度下将Na2WO4溶液加入石灰乳中得到大量钨酸钙,发生反应的离子方程式为          ,该反应的平衡常数K=         。 (5)合金具有比金属单质更优越的性能,Cu-Mn-Al合金为磁性形状记忆合金材料之一,其晶胞结构如图所示(已知:Mn原子和Al原子位于Cu原子所构成的八个小正方体的体心)。 ①若A原子的坐标参数为(0,0,0),则B原子的坐标参数为       。 ②已知该合金晶体的密度为pg·cm-3,则最近的两个Al原子间的距离为     pm(列出计算式,阿伏加德罗常数的值用NA表示)。 【答案】(1)① ⅥB    ② d     (2)① 将黑钨矿粉碎、搅拌、空气逆通等    ② 4FeWO4+O2+4Na2CO3 4Na2WO4+2Fe2O3+4CO2     (3)H2SiO3和Al(OH)3     (4)① +Ca(OH)2CaWO4+2OH-    ② (或10000)     (5)①     ②       【解析】焙烧中纯碱和SiO2反应生成Na2SiO3,与Al2O3反应生成Na2AlO2,由水浸后的产物可知FeWO4和纯碱反应生成Na2WO4和Fe2O3,加入盐酸调pH,Na2AlO2、Na2SiO3分别反应生成Al(OH)3、H2SiO3,加入盐酸与Na2WO4反应生成H2WO4,分解可得WO3,还原得到金属W。 (1)已知元素周期表中钨与铬同族,钨位于元素周期表的第六周期第ⅥB族;其位于元素周期表d区; (2)从反应速率的影响因素考虑,提高黑钨矿“焙烧”效率的措施有将黑钨矿粉碎、搅拌、空气逆通等;结合分析可知,FeWO4在“焙烧”过程中发生反应的化学方程式为:4FeWO4+O2+4Na2CO3 4Na2WO4+2Fe2O3+4CO2; (3)结合分析可知,“滤渣”的主要成分是:H2SiO3和Al(OH)3; (4)与石灰乳反应生成,反应的离子方程式为。由图可知,当时,,,该反应的平衡常数,故答案为:; (5)① 晶胞中,Cu数目为,Al数目为4,Mn数目为4,该合金的化学式为。若A原子的坐标参数为,则B原子的坐标参数为; ② 结合晶胞结构可知,则最近的两个Al原子间的距离为面对角线的一半,再结合① 分析可知,晶胞参数为:pm,最近的两个Al原子间的距离为:pm。 2.(2025-2026高三上·广东广州市南海中学·期中)高纯超细氧化铝是重要的功能材料,利用废铝催化剂可以制备( 既降低环境污染又可提高铝资源的利用率。已知废铝催化剂的主要成分为 (含少量杂质 其制备实验流程如图: (1)焙烧应在       (填仪器名称) 中进行,焙烧温度与的溶出率如图所示,焙烧的最佳温度为       。 (2)酸溶温度对溶出率的影响如表所示: 溶出温度/℃ 室温 60~70℃ 70~80℃ 80~90℃ 100~110℃ Al₂O₃的溶出率/% 16 28 33 61 82 最佳溶出温度为 ,可能原因是       (写出一点即可)。 (3)滤渣Ⅰ的主要成分是       (填化学式), 在该步骤中的作用是       。 (4)向 中加入 和 最佳物质的量之比为1:1.5, 过量的原因是       。但 不能过量太多, 过量太多可能导致的后果是       。 (5)写出高纯硫酸铝铵生产高纯超细氧化铝的化学方程式:       (提示:分解产物中无单质)。 【答案】(1)① 坩埚    ② 800℃     (2)由表中数据可知在此温度下,氧化铝的溶出率达到了82%,溶出率较大对反应设备腐蚀较少     (3)① Fe(OH)3 、SiO2    ② 将Fe2+氧化为Fe3+     (4)① 利用同离子效应降低硫酸铝铵的溶解度,促进其析出,增大产率    ② 硫酸铝铵中残留硫酸铵杂质,使产品不纯     (5) 【解析】废铝催化剂的主要成分为 (含少量杂质SiO2、FeO、Fe2O3),焙烧后向焙烧料中加入盐酸并加热,混合溶液1中主要含有Al3+、Fe2+、Fe3+和SiO2,加入过氧化氢将Fe2+氧化为Fe3+,加入氨水调节pH可将其转化为Fe(OH)3沉淀,SiO2性质稳定在此过程中不发生反应,过滤后滤渣1为Fe(OH)3和SiO2,此时滤液中主要为铝离子、铝离子、铵根离子;向滤液中继续加入浓氨水可将铝离子全部转化为氢氧化铝,经洗涤、酸溶、除杂后获得硫酸铝精液,加入硫酸铵精溶液得到硫酸铝铵溶液,经结晶洗涤获得硫酸铝铵无色粗品,再经过溶解、热过滤、重结晶获得高纯硫酸铝铵,最后在1000摄氏度下热分解为高纯超细氧化铝,结合上述分析解答该题。 (1)焙烧固体应在坩埚中进行;根据焙烧温度与的溶出率曲线图可知,在800℃条件下达到最大的溶出率,故最佳温度为800℃; (2)由表中数据可知随温度升高氧化铝的溶出率逐渐增大,但温度达到100~110℃,氧化铝的溶出率达到了82%,溶出率较大且对反应设备腐蚀较少,故该温度最佳; (3)加入盐酸后混合溶液1中主要含有Al3+、Fe2+、Fe3+和SiO2,加入过氧化氢将Fe2+氧化为Fe3+,加入氨水调节pH可将其转化为Fe(OH)3沉淀,SiO2性质稳定在此过程中不发生反应,过滤后滤渣1为Fe(OH)3和SiO2; (4)制备硫酸铝铵使硫酸铵稍微过量可增大铵根离子浓度,利用同离子效应降低硫酸铝铵的溶解度,促进产品析出,增大产率,但是过量太多会使硫酸铝铵中残留硫酸铵杂质,使产品不纯; (5)根据题中提示分解产物中无单质,推测高纯硫酸铝铵高温分解生产高纯超细氧化铝的化学方程式为 。 化工流程题中物质的制备与提纯是常见题型,往往杂质中残留铁及其氧化物,处理方法常为酸溶、氧化、调pH后过滤除去,为不引入新的杂质氧化剂常选用过氧化氢溶液,目的是将二价铁转化为三价铁,调节pH将其转化为氢氧化铁后除去,对于这种常见除杂方法应有所了解以便提高做题效率。 3.(2025-2026高三上·广东揭阳普宁市·期中)NaClO2是一种重要的杀菌消毒剂,也常用来漂白织物等,其一种生产工艺如下: 回答下列问题: (1)NaClO2中Cl的化合价为       。 (2)写出“反应”步骤中生成ClO2的化学方程式       。 (3)“电解”所用食盐水由粗盐水精制而成,精制时,为除去Mg2+和Ca2+,要加入的试剂分别为        、        。“电解”中阴极反应的主要产物是      。 (4)“尾气吸收”是吸收“电解”过程排出的少量ClO2。此吸收反应中,氧化剂与还原剂的物质的量之比为        ,该反应中氧化产物是         。 (5)“有效氯含量”可用来衡量含氯消毒剂的消毒能力,其定义是:每克含氯消毒剂的氧化能力相当于多少克Cl2的氧化能力。NaClO2的有效氯含量为          。(计算结果保留两位小数) (6)工业上用碳与硫酸钡在高温下反应㓡BaS,化学方程式为                        。 【答案】(1)+3价     (2)     (3)① NaOH    ② Na2CO3    ③      (4)① 2:1    ② O2     (5)1.57g     (6)      【解析】由制备流程可知,和在酸化条件下生成,其中是氧化剂,回收产物为,说明生成硫酸氢钠和,电解装置中阴极得电子生成,阳极失电子生成,含过氧化氢的氢氧化钠溶液吸收,产物为,最后溶液结晶、干燥得到产品,据此分析答题。 (1)化合物中正负化合价代数和为0,Na为+1价、O为-2价,设Cl化合价为x,则,解得; (2)和在酸化条件下生成,其中是氧化剂,回收产物为,说明生成硫酸氢钠和,根据得失电子守恒和元素守恒配平得到该方程式:; (3)粗盐精制时,用过量溶液将转化为沉淀除去,用过量溶液将转化为沉淀除去;电解时阴极发生得电子的还原反应,在阴极得电子生成,即主产物为; (4)尾气吸收中,作为氧化剂,Cl从+4价降为中的+3价,每个得1e⁻;作为还原剂,O从-1价升为中的0价,每个失2e⁻;根据得失电子守恒,氧化剂和还原剂物质的量之比为2:1,还原剂被氧化得到的氧化产物为; (5)消毒能力基于得电子数,中Cl从+3价最终降为-1价,1mol可得4mol e⁻;1mol 可得2mol e⁻;1g的得电子物质的量为,有效氯含量为; (6)高温下C作为还原剂,将中+6价的S还原为中的-2价,C被氧化为CO,根据元素守恒和得失电子守恒配平得到该反应式:。 4.(2025-2026高三上·广东中山市高中学·期中)I.硫及其化合物在化工生产过程中具有重要用途。请回答下列问题: (1)某种金属硫化物可用作固态电池电极材料,其晶体结构如图1所示(A、B两层不断重复,图2为单层俯视图的一部分):该物质的化学式为            。 (2)下列说法不正确的是______。 A. 中硫原子采取杂化 B. 第一电离能: C. 与硫同主族,的电子排布式为: D. 因为是平面分子,所以三聚三氧化硫也是平面分子。[分子结构中含有六元环,环外原子未画出] (3)酸碱理论:凡是能给出电子对的物质(原子、分子或离子)是碱,能接受外来电子对的物质是酸。按照此理论,既是酸也是碱。可与作用,形成,其结构为。此过程中,表现了      性(填“酸性”或“碱性”),与反应的方程式为,画出的可能结构图             。 II.铜电解精炼时得到的阳极泥中含有、、、等多种元素,对阳极泥综合利用方法有很多,其中一种方法的流程如下: (4)浸出液经脱硫、脱碳等操作后,再通入,可将溶液中转化为粗硒,写出此反应的离子方程式                        。 浸出渣再经下列流程可回收金属: (5)下列说法正确的是______。 A. 浸出渣加硫酸时的反应为: B. 金()可溶于王水而不溶于浓硝酸,是因为王水酸性比硝酸强 C. 可将滤液1小心蒸干以得到 D. 滤液2中加入金属可还原出 (6)滤渣1中铅元素以形式存在,可通过加入溶液将其转化为,再加稀硝酸 转化为可溶于水的分离出铅元素。为加快转化速率,可采用的实验方法有            、             (写出两条)。 (7)银元素以            形式(填化学式)存在于滤液3中,请设计实验检验含有银元素的离子                 (不考虑其他元素的干扰)。 【答案】(1)MoS2     (2)ACD     (3)① 酸性    ②      (4)     (5)AD     (6)① 搅拌    ② 适当升高温度     (7)①     ② 取少量滤液3于试管,加入稀硝酸酸化,再加入氯化钠溶液,若产生白色沉淀,证明存在。      【解析】(1)根据图1晶体结构每个Mo周围有6个S;再根据图2中的单层俯视图,每个S周围有3个Mo,所以Mo与S的原子个数比为1:2,因此该物质的化学式为MoS2。(也可以用均摊法计算,注意每一层的S原子不与其他层S原子共用)。 (2)A.SF6,S价层电子对数=6,sp3d2杂化,不是sp3,A错误; B.N的2p轨道半满稳定,第一电离能N>O>S,所以N>S,B正确; C.Se为34号元素,电子排布[Ar]3d104s24p4,C错误; D.(SO3)3六元环中S是sp3杂化,不是平面分子,D错误; 故选ACD。 (3)SO2接受F-提供的电子对,表现酸性;中S为中心原子,其价层电子对数为:3个键+1个孤电子对=4个,的可能结构如图:。 (4)SO2还原 得到粗硒,离子方程式为:。 (5)A.浸出渣中Cu在硫酸、空气条件下反应:,A正确; B.王水能溶解Au,是因为Cl-与Au3+形成稳定配离子,不是酸性更强,B错误; C.直接蒸干,会失去结晶水得到无水硫酸铜,不能得到CuSO4·5H2O,需要蒸发浓缩冷却结晶,C错误; D.[AuCl4]-溶液加Zn,Zn还原性强,可以置换出Au单质,D正确; 故选AD。 (6)加快转化速率,可采用的实验方法有搅拌、适当升高温度。 (7)滤渣2中的AgCl沉淀与氨水反应生成;设计实验检验含有银元素的离子:取少量滤液3于试管,加入稀硝酸酸化(破坏银铵离子),再加入氯化钠溶液,若产生白色沉淀,证明存在。 5.(2025-2026高三上·广东东莞七校·期中)金属回收具有重要意义。一种从钴渣中分离回收金属的工艺流程如下: 已知:①酸浸液主要含有、、、等金属阳离子,浓度均为; ②常温下,、、、、。 (1)“沉铁”时,加入的目的为              ;为了保证能继续高效回收各种金属,加入调节溶液应不高于              。 (2)“沉钴”时,同时放出气体,该步骤的离子方程式为                            。 (3)CoS沉淀经处理可获得一种钴的氧化物,其晶胞如图甲所示。已知晶胞参数为,阿伏加德罗常数的值为,则x=                  ,晶胞密度              (用含、的代数式表示)。 (4)“沉镍”时,与丁二酮肟(DMG)反应生成鲜红色沉淀,原理如图乙所示。下列说法正确的有___________(填序号)。 A. 镍与N、O形成配位键 B. 该配合物的配体数目为2 C. 该配合物内部存在氢键 D. 酸性增强有利于该配合物沉淀的生成 (5)“沉锰”后主要生成沉淀,60℃下通入空气氧化得到产品。“氧化”步骤的化学方程式为          。 (6)工业上用硫酸溶解后,电解制备高纯度金属锰,电解时Mn在          (填“阴极”或“阳极”)析出,阳极室的溶液可返回上述“           ”工序使用。 【答案】(1)① 将氧化为    ② 7     (2)     (3)① 1    ②      (4)BC     (5)     (6)① 阴极    ② 酸浸      【解析】钴渣经硫酸酸浸后,过滤得到主要含有Co2+、Fe2+、Ni2+、Mn2+等金属阳离子的酸浸液;利用H2O2将Fe2+氧化为Fe3+,再通过CaCO3调节溶液pH,使Fe3+转化为Fe(OH)3沉淀除去,再加入NaHS使Co2+转化为CoS沉淀除去,加入丁二酮肟使Ni2+转化为沉淀除去,最后利用氨水沉锰,经空气氧化得Mn3O4; (1)“沉铁”时,加入的目的为将氧化为,使Fe3+转化为Fe(OH)3沉淀除去; 为保证仅Fe3+沉淀而其余待回收二价金属离子不沉淀,需计算待回收离子中最先沉淀的Ni2+的开始沉淀pH,作为pH上限,,故应不高于7; (2)流程中加入NaHS进行沉钴,产物中有CoS沉淀和H2S气体。反应物为Co2+和HS-,生成物为CoS和H2S,离子方程式为:; (3)观察晶胞结构,黑球位于顶点和面心,白球位于棱心和体心,黑球数目为,白球数目为,原子个数比为 1:1,且题目给出通式,故化学式为 CoO,x=1。晶胞质量,晶胞体积,密度; (4)A.观察结构图,与Ni2+形成配位键的原子只有 N 原子,A错误; B.如图所示,两个DMG与Ni2+配位形成DMG-Ni,配体数目为2,B正确; C.该配合物存在C-H等极性共价键、N→Ni2+配位键,该配合物中含有分子内氢键,C正确; D.酸性增强平衡逆向移动,不利于该配合物沉淀的生成,D错误; 答案选BC; (5)Mn化合价升高,O2化合价降低,反应化学方程式为 ; (6)Mn2+电解析出Mn发生还原反应,在阴极发生反应,阳极为水失电子生成氧气和H+,阳极室电解后的溶液为硫酸,可返回“酸浸”工序使用。 6.(2025-2026高三上·广东六校联盟·期中)三氯化钌(RuCl3)是重要的化工原料,广泛应用于催化、电镀、电解阳极、电子工业等。从Co−Ru−Al2O3催化剂废料中分离制备RuCl3和Co3O4的一种工艺流程如图所示。 已知:Ksp(CoC2O4)=6.3×10−8,Ka1(H2C2O4)=5.6×10−2,Ka2(H2C2O4)=1.5×10−4 (1)常温下,NaHC2O4溶液中,c(H2C2O4)      c(C2O)。(填“ > ”、“ < ”或“ = ”) (2)“焙烧”时,生成Na2RuO4的化学方程式为      。 Ru + ______NaNO3+ ______ Na2RuO4+ ______NaNO2+______ (3)催化剂废料中的Al元素在      (填流程中的步骤名称)后,以      (填化学式)的形式被分离出去。 (4)“酸溶”过程中,盐酸与羟胺(NH2OH)反应先得到羟胺的盐酸盐(NH3OHCl),再与Ru(OH)4反应生成Ru3+和N2.写出NH3OHCl与Ru(OH)4反应的离子方程式:      。 (5)“沉钴”时,当Co2+恰好完全沉淀(浓度为1.0×10−5 mol·L−1)时,溶液pH=2,则溶液中c(HC2O)应不低于      mol·L−1,才可保证Co2+完全沉淀。 (6)Co3O4与Fe3O4类似,含有Co2+和Co3+两种阳离子,其晶胞如图所示,可以看成4个A型和4个B型小单元交替无隙并置而成。 ①晶体中与Co2+最近且距离相等的Co2+数目为      。 ②若晶胞参数为a nm,Co3O4的摩尔质量为M g/mol,NA为阿伏加德罗常数,则Co3O4晶体的密度为      g/cm3(列出计算式)。 【答案】(1)<     (2)3     2NaOH     3     H2O     (3)① 还原    ② (或) (写成亦可)     (4)     (5)0.42     (6)① 4    ②       【解析】催化剂废料(含、、)在和存在下进行焙烧,被氧化为,转化为(或);水浸后,浸渣含的化合物,浸液含和;浸液用乙醇还原为,元素以(或)形式留在溶液中;经盐酸和羟胺酸溶得到溶液,蒸发结晶得到;浸渣经酸浸后,用沉钴得到,再灼烧并通入适量得到 (1)常温下,溶液中,的电离常数,水解常数。由于电离常数大于水解常数,则电离程度大于水解程度,因此,故答案为:<; (2)“焙烧”时,被氧化为,被还原为,根据得失电子守恒和原子守恒配平化学方程式为: ,故答案为:3、2NaOH、3、; (3)催化剂废料中的元素在还原步骤后,以(或)的形式被分离出去,故答案为:还原;(或); (4)“酸溶”过程中,与在酸性条件下反应,被氧化为,被还原为,离子方程式为:; (5)已知,当时,。由,且即,可得:,因此,溶液中应不低于,故答案为:0.42; (6)① 根据化合物元素化合价代数和为0,可知中有1个和2个,则晶胞中,结合晶胞结构信息,采用均摊法可知,数目为“”,“”数目为,“○”数目为,所以“”代表,“○”代表,“”代表;由晶胞结构可知,最近且距离相等的数目为4,故答案为:4; ② 晶胞参数为,晶胞体积。晶胞中含8个,质量,则密度,故答案为:。 7.(2025-2026高三上广东广州六校·期中·期中)某兴趣小组用废旧磷酸铁锂电池正极材料(主要成分为LiFePO4及少量不溶性杂质)制备Li2CO3晶体,流程如下: 已知:①12LiFePO4+2Fe2(SO4)3+3O2 12FePO4+2Fe2O3+6Li2SO4; ②Fe2(SO4)3热分解温度:480℃; ③LiFePO4、FePO4均难溶于水;Li2CO3微溶于水,溶解度随温度升高而降低;LiOH、LiHCO3均可溶于水;加热溶液至90℃碳酸氢锂分解。 请回答下列问题: (1)步骤Ⅰ,焙烧温度过高会造成碳酸锂产率下降,其原因是       。 (2)步骤Ⅲ滤渣的主要成分为       。 (3)下列说法不正确的是_______。 A. 步骤Ⅰ,焙烧前将原料粉碎有利于加快反应的速率 B. 步骤Ⅱ,过滤可除去FePO4、Fe2O3杂质 C. 步骤Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ洗涤的目的相同,均可使用冷水洗涤2~3次 D. 步骤Ⅳ沉淀剂宜选用稀碳酸钠溶液 (4)由于原料不纯等原因,粗产品中往往含有少量碳酸镁杂质。步骤Ⅴ,提纯粗产品需进行多步操作,从下列选项中选出合理的操作(操作不能重复)并排序: Li2CO3悬浊液→通入足量CO2→→→过滤→→→洗涤、干燥 a.通入CO2调pH至8~9 b.加入足量NaOH溶液 c.趁热过滤 d.冷却至室温,过滤 e.50℃加热溶液至溶液表面出现少量晶膜,停止加热 f.90℃蒸发溶剂至溶液中出现大量晶体,停止加热 (5)为了测定产品的纯度,可采用酸碱中和滴定法(杂质和酸不反应)。 具体步骤为: ①称取1.000 g样品,溶于2.000 mol/L 12.50 mL的硫酸,加水定容至100 mL; ②取定容后溶液20.00 mL,加入2滴酚酞试液; ③用0.200 mol/L标准NaOH溶液滴定过量的硫酸,消耗NaOH溶液24.00 mL。 1)样品的纯度为       。 2)计算发现,测得的纯度比实际偏低。分析原因,发现进行步骤③之前少了一步操作。该操作为       ,进行该操作的理由是       。 【答案】(1)温度过高造成Fe2(SO4)3分解,使其不能与LiFePO4反应生成可溶性Li2SO4,致使碳酸锂产率下降。     (2)Fe(OH)3     (3)CD     (4)bafc     (5)① 96.2%    ② 煮沸    ③ 除去CO2      【解析】由题给流程可知,废旧磷酸铁锂电池正极材料和硫酸铁混合后在空气中焙烧得到含有硫酸铁、磷酸铁、氧化铁、硫酸锂的焙烧渣;焙烧渣经水浸、过滤、洗涤得到含有磷酸铁、氧化铁的滤渣和含有硫酸锂的滤液;向滤液中加入过氧化氢溶液,将溶液中的亚铁离子氧化为铁离子后,再加入氢氧化钠溶液,将溶液中的铁离子转化为氢氧化铁沉淀,过滤、洗涤得到氢氧化铁滤渣和硫酸锂滤液;向滤液中加入饱和碳酸钠溶液,将溶液中的锂离子转化为碳酸锂沉淀,过滤得到粗碳酸锂;粗碳酸锂经多步操作得到纯碳酸锂。 (1)由题给信息可知,步骤I的焙烧温度高于480℃时,硫酸铁会发生分解,使得硫酸铁不能与磷酸亚铁锂充分反应生成溶于水的硫酸锂,导致碳酸锂产率下降; (2)由分析可知,步骤Ⅲ滤渣的主要成分为氢氧化铁; (3)A.焙烧前将原料粉碎可以增大固体的表面积,有利于增大反应物的接触面积,加快反应的速率,A正确; B.由分析可知,步骤II得到滤渣的主要成分为磷酸铁、氧化铁,B正确; C.由分析可知,步骤II、III洗涤的目的是获取滤液,提高锂浸出率,而步骤IV洗涤的目的是除去碳酸锂表面的可溶性杂质,则步骤IV洗涤的目的与步骤II、III洗涤的目的不同,且Ⅳ洗涤时,不能用冷水洗涤,否则会使锂浸出率降低,C错误; D.由题给信息可知,碳酸锂微溶于水,所以步骤IV沉淀剂应选用饱和的碳酸钠溶液,不能选用稀碳酸钠溶液,D错误; 故选CD; (4)由题意可知,步骤V提纯粗产品的操作为:向碳酸锂中加入蒸馏水得到碳酸锂悬浊液;向悬浊液中通入足量二氧化碳,将微溶的碳酸锂、碳酸镁转化为溶于水的碳酸氢锂、碳酸氢镁;向溶液中加入氢氧化钠溶液,将溶液中的镁离子转化为氢氧化镁沉淀,碳酸氢锂转化为碳酸锂;向反应后的溶液中通入二氧化碳调节溶液pH至8~9,将碳酸锂和氢氧化锂转化为碳酸氢锂,过滤得到氢氧化镁和滤液;90℃条件下蒸发溶剂,使滤液中的碳酸氢锂受热分解生成碳酸锂,至溶液中出现大量晶体时停止加热,趁热过滤、洗涤、干燥得到碳酸锂,正确的操作顺序为:碳酸锂悬浊液→通入足量二氧化碳→加入足量氢氧化钠溶液→通入二氧化碳调pH至8~9→过滤→90℃蒸发溶剂至溶液中出现大量晶体,停止加热→趁热过滤→洗涤、干燥,故选bafc; (5)1)由题意可知,滴定消耗24.00 mL0.200 mol/L氢氧化钠溶液,则溶解碳酸锂消耗硫酸的物质的量为:(2.000 mol/L ×12.5×10-3L)-( 0.200 mol/L×24×10-3L××)=0.013 mol,碳酸锂与硫酸溶液的反应为:Li2CO3+H2SO4=Li2SO4+CO2↑+H2O,则由方程式可知,碳酸锂的质量分数为:×100%=96.2%; 2) 碳酸锂与硫酸溶液反应得到的溶液中溶有能与氢氧化钠溶液反应的二氧化碳,由题意可知,步骤③ 之前没有煮沸除去二氧化碳,会使滴定消耗氢氧化钠溶液的体积偏大,导致溶解碳酸锂的硫酸的物质的量偏小,使得纯度的计算值偏小。 8.(2025-2026高三上·广东广州市番禺中学·期中)铋酸钠(NaBiO3,难溶于水)是常用的氧化剂,MnO2是活性电极。以辉铋矿(主要成分是Bi2S3,含FeS2、SiO2杂质)和软锰矿(主要成分是MnO2)为原料联合焙烧制备NaBiO3和MnO2的流程: 已知: ①焙烧后产物为Bi2O3、SiO2、Fe2O3、Mn2O3和MnSO4 ②氧化性强弱:Fe3+>Bi3+ ③常温下,有关金属离子开始沉淀和沉淀完全时的pH见下表: 离子 Fe2+ Fe3+ Mn2+ Bi3+ 开始沉淀的pH 7.6 2.7 8.1 4.5 沉淀完全的pH 9.6 3.7 10.1 5.5 回答下列问题: (1)“酸浸”时发生氧化还原反应的离子方程式为           。酸浸后,滤渣的主要成分为            (填化学式)。 (2)“还原”时加入Bi的目的为            。 (3)“沉铋”时,调节溶液pH的范围为           。 (4)“氧化”的化学方程式为            。 (5)“电解”时,一般在滤液1中加入少量稀硫酸,则阳极电极反应式            。 (6)我国科学家在新型二维半导体芯片材料——硒氧化铋的研究中取得突破性进展。硒氧化铋的晶胞结构如图所示,晶胞棱边夹角均为90°,晶胞参数为a pm,a pm,b pm。 A.    B.   C.    D. ①该晶胞沿z轴方向的投影图为           (填上图的标号); ②该晶体的密度为           g·cm-3(列出计算式,NA为阿伏加德罗常数的值)。 【答案】(1)①     ② SiO2     (2)将Fe3+还原为Fe2+,避免沉铋时Fe元素进入产品     (3)5.5≤pH < 7.6     (4)     (5)     (6)① C    ② 或者      【解析】辉铋矿(主要成分是Bi2S3,含FeS2、SiO2杂质)和软锰矿(主要成分是MnO2)在空气中焙烧,焙烧后产物为Bi2O3、SiO2、Fe2O3、Mn2O3和MnSO4,然后进行水浸,MnSO4溶于水,进入到滤液1中,然后电解得到MnO2;向固体Bi2O3、SiO2、Fe2O3、Mn2O3中加入浓盐酸进行酸浸,Bi2O3、Fe2O3分别与盐酸反应生成BiCl3、FeCl3,元素化合价不变,不属于氧化还原反应,Mn2O3与浓盐酸发生反应:,属于氧化还原反应;SiO2不与盐酸反应,成为滤渣;向酸浸后的溶液中加入Bi进行还原,将Fe3+还原为Fe2+,避免沉铋时Fe元素进入产品;沉铋时将BiCl3转化为Bi(OH)3,然后加入NaClO、NaOH,将Bi(OH)3转化为NaBiO3。 (1)“酸浸”时发生氧化还原反应的化学方程式为,离子方程式为;酸浸后,滤渣的主要成分为SiO2; (2)“还原”时加入Bi的目的为将Fe3+还原为Fe2+,避免沉铋时Fe元素进入产品; (3)“沉铋”时,将Bi3+转化为Bi(OH)3,同时不能使Fe2+转化为沉淀,则调节溶液pH的范围为5.5≤pH < 7.6; (4)“氧化”的化学方程式为; (5)“电解”时,一般在滤液1中加入少量稀硫酸,阳极Mn2+被氧化为MnO2,电极反应式为; (6)① 由晶胞结构可知,该晶胞沿z轴方向的投影图为,故选C; ② 由晶胞结构可知,该晶胞中Bi3+的个数为,Se2−的个数为,O2−的个数为,该晶体的密度。 9.(2025-2026高三上·广东广州四校联考·期中)二氧化铈()在高端制造、能源环保等领域有重要应用。回收某废石油裂化催化剂(主要成分为、和)可获得,其工艺流程如下: 回答下列问题: (1)催化剂表面的积碳会降低Ce元素的浸出率,酸浸前去除积碳的方法是           。 (2)“酸浸”时,与反应生成Ce3+的离子方程式为           ,酸浸后滤渣的主要成分为           。 (3)Ce3+被有机萃取剂HA萃取的原理为:Ce3+(水层)+3HA(有机层)Ce(A)3(有机层)+3H+(水层)。 ①萃取剂HA的结构可表示为(R为烷基,是推电子基),其           (选填“>”“<”或“=”)。 ②现用25mLHA对100mL含Ce3+的溶液进行萃取,该实验条件下,萃取后Ce3+的分配系数为7,则Ce3+的萃取率()为           (保留1位小数)。 (4)“沉淀”时,Ce3+转化为,反应的离子方程式为           。 (5)制得的可用于催化消除CO尾气,该过程中部分Ce4+被还原为Ce3+时会产生氧空位,晶胞结构变化如图所示。的晶胞中,Ce(Ⅳ)的配位数为:           ,若Ce与O的最近距离为apm,则的晶胞密度为:           (列出计算式即可)。中Ce(Ⅲ)与Ce(Ⅳ)的数目之比为           。 【答案】(1)焙烧     (2)①     ② SiO2     (3)① <    ② 63.6%     (4)     (5)① 8    ②     ③ 1:1      【解析】废石油裂化催化剂(主要成分为Al2O3、SiO2和CeO2)进行酸浸处理,Al2O3与稀盐酸反应生成AlCl3进入溶液,CeO2在稀盐酸提供的酸性环境下与H2O2发生氧化还原反应,CeO2被还原为Ce3+进入溶液,发生反应,而SiO2不反应,成为滤渣被分离,得到含有Ce3+和Al3+的溶液;接着利用萃取剂HA萃取,依据第(3)题可知,Ce3+从水相转移到有机相,与水相中的Al3+分离;再进行反萃取,稀硝酸提供大量的氢离子,使萃取平衡逆向移动,Ce3+回到水相,同时萃取剂HA得以循环利用,得到含有Ce3+的水溶液;向溶液中滴加氨水和NH4HCO3,使Ce3+转化为Ce2(CO3)3沉淀,最后对Ce2(CO3)3沉淀进行高温焙烧,沉淀分解并被氧化得到CeO2;据此作答。 (1)积碳是碳单质,碳在高温下能与氧气反应生成二氧化碳,所以酸浸前去除积碳的方法是焙烧; (2)依据分析,CeO2在稀盐酸提供的酸性环境下与H2O2发生氧化还原反应,CeO2被还原为Ce3+进入溶液,发生反应的离子方程式为;而SiO2不反应,成为滤渣被分离; (3)①HA中的烷基为推电子基,这会使HA中羟基上的电子云密度增大,不利于氧氢键的断裂,更难电离出氢离子,酸性小于磷酸;又酸性越强,电离常数越大,则Ka<Ka1(H3PO4); ②萃取后Ce3+的分配系数,即萃取后有机层与水层中之比为7:1,因为有机层与水层体积比为1:4,所以有机层与水层中的物质的量之比为7:4,则Ce3+的萃取率为; (4)向溶液中滴加氨水和NH4HCO3,使Ce3+转化为Ce2(CO3)3沉淀,反应的离子方程式为; (5)黑球个数个,灰球个数8个,则黑球为Ce原子,灰球为O原子;据图可知,Ce(Ⅳ)的配位数为8;Ce与O的最近距离为a pm,设晶胞边长为x pm,则,即晶胞的边长x为pm,体积为pm3,即CeO2的晶胞密度\rho = & \frac{N\cdot M}{N_{\mathrm{A}}\cdot V}=\frac{4\times \left(140+32\right)}{N_{\mathrm{A}}\times \left(\frac{4\mathrm{a}}{\sqrt{3}}\right)^{3}\times 10^{-30}}\mathrm{~ g}/\mathrm{cm}^{3};CeO2释放出1个氧原子后形成1个氧空位,所以CexOy中氧原子数目为7,Ce原子数目还是4,即Ce4O7;根据化合价代数和为0,设Ce(Ⅲ)数目为m个,则Ce(Ⅳ)数目为(4-m),即有,Ce(Ⅲ)与Ce(Ⅳ)的数目之比为1:1。 10.(2025-2026高三上·广东深圳市光明区高中学·期中)重要的稀土化合物碳酸铈[, ]可以从铈土矿(主要成分是,杂质有)中提炼获得,某实验学习小组基于绿色化提出如下工艺流程: 请回答下列问题: (1)气体A是,浸泡生成的化学方程式是           。 (2)下列说法不正确的是___________。 A. 操作的滤渣是,气体B可以是氨气 B. 操作是分液,有机层中铈以形式存在 C. 操作使用较低浓度的盐酸有利于提高产率 D. 操作过量氨水和碳酸氢铵可加热分解除去 (3)粗产品先用乙醇洗涤,再用乙醚洗涤,选用乙醚的原因是           。 (4)为测得产品的纯度,利用高锰酸钾滴定法测定(未配平): ①称取25.0000 g产品用稀硫酸溶解后配成250 mL待测液。量取25.00 mL待测液于锥形瓶中。取酸式滴定管,           、水洗、润洗、装入 的酸性标准液、排气、调液面,滴定操作,眼睛注视           。 ②三次滴定平均消耗高锰酸钾溶液的体积为20.00 mL,该样品的纯度为           。 ③比更易与羧酸、丁二酮等含氧配体形成配合物,原因是           。(提示:镧系稀土元素Ce与碱土金属元素Ba是同周期) 【答案】(1)2CeO2+H2O2+6HCl=2CeCl3+O2↑+4H2O     (2)BC     (3)乙醚可溶解乙醇而不溶解产品,乙醚更易挥发得到干燥产品     (4)① 检漏    ② 锥形瓶中颜色变化    ③ 92.00%    ④ Ce3+离子比Ba2+离子的半径更小,所带正电荷更多,所以易接受配体氧原子上的电子形成配合物      【解析】某实验学习小组从铈土矿(主要成分是CeO2,杂质有Fe2O3)中提炼碳酸铈;矿石、盐酸、H2O2先浸泡1.5 h,生成A为O2,混合物为FeCl3、CeCl3加入气体B除去铁离子,过滤,滤渣为氢氧化铁,滤液中加入有机酸HC萃取,然后分液,得到的有机层加入盐酸反萃取,得到含CeCl3的水相,再加入氨水、碳酸氢铵得到Ce2(CO3)3,据此作答。 (1)气体A是O2,说明浸泡时发生了氧化还原反应,过氧化氢为还原剂,CeO2为氧化剂,则反应的化学方程式是; (2)A.依据分析,操作Ⅰ的目的为调节溶液酸碱性使三价铁沉淀,滤渣是Fe(OH)3,即气体B可以是氨气,A正确; B.操作Ⅱ是萃取和分液,溶质以有机酸盐的形式,不是以铈离子形式存在,B错误; C.依据平衡移动原理,操作Ⅲ使用较浓的盐酸更利于铈离子从有机酸盐中萃取出来,从而提高产率,C错误; D.操作Ⅳ过量的氨水和碳酸氢铵加热易分解成气体而除去,D正确;答案为BC; (3)粗产品先用乙醇洗涤,再用乙醚洗涤,选用乙醚的原因是乙醚可溶解乙醇而不溶解产品,乙醚更易挥发得到干燥产品; (4)①称取25.0000 g产品用稀硫酸溶解后配成250 mL待测液。量取25.00 mL待测液于锥形瓶中。取酸式滴定管,检漏、水洗、润洗、装入0.1000 mol⋅L−1的酸性KMnO4标准液、排气、调液面,滴定操作,眼睛注视锥形瓶中颜色变化; ②三次滴定平均消耗高锰酸钾溶液的体积为20.00 mL,依据反应原理,,, , 则该样品的纯度; ③Ce3+比Ba2+更易与羧酸、丁二酮等含氧配体形成配合物,原因是Ce3+离子比Ba2+离子的半径更小,所带正电荷更多(正电荷密度更大),更易接受配体氧原子上的电子形成配合物。 11.(2025-2026高三上·广东中山一中、宝安中学·期中)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、锰的价氧化物及锌和铜的单质。从该废渣中提取钴、制备锂电池材料的一种流程如下。 已知:Ksp(CuS)=6.3×10-36,Ksp(ZnS)=2.5×10-22,Ksp(CoS)=4.0×10-21 回答下列问题: (1)为了提高“酸浸”效率,除了将废渣磨碎,还可以      。 (2)“酸浸”步骤中,分离出的滤渣的化学式是      。 (3)假设“沉铜”后得到的滤液中c(Zn2+)和c(Co2+)均为0.10molL-1,向其中加入Na2S至Zn2+沉淀完全,此时溶液中c(Co2+) =       mol/L,据此判断能否实现Zn2+和Co2+的完全分离      (填“能”或“不能”)。 (4)“沉锰”步骤中,Na2S2O8 的作用是      。 (5)“沉钴”步骤中,控制溶液pH=5.0-5.5,加入适量的NaClO氧化Co2+,其反应的离子方程式为      。 (6)钴酸锂(LiCoO2)是锂离子电池的正极材料,其晶胞结构如图。充放电过程中,由Co-O键构成的CoO2层如同坚固的脚手架,在锂离子脱出和嵌入时保持结构稳定。已知:O、Co、Li的电负性分别为3.44、1.88、0.98。 ①从电负性角度分析,LiCoO2中O—Co键是      键。放电时,钴元素的化合价      (填“升高”、“降低”或“不变”),同时,锂离子      (填“嵌入”或“脱出”)钴酸锂晶体。 ②该晶体的密度为      g•cm-3 (用含a、c、NA的计算式表示)。(原子量:Li- 7 O-16   Co-59) 【答案】(1)适当升温、适当提高硫酸浓度     (2)Cu、PbSO4     (3)① 1.6 × 10-4    ② 不能     (4)分别氧化Mn2+、Fe2+为MnO2、Fe3+,以便除去     (5)2Co2++ClO-+5H2O=2Co(OH)3↓+4H++Cl-     (6)① 共价键    ② 降低    ③ 嵌入    ④       【解析】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,经稀硫酸酸浸时,铜不溶解,Zn及其他+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Na2S2O8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pH=4,铁离子完全转化为氢氧化铁沉淀除去;再次过滤后的滤液中加入次氯酸钠沉钴,得到Co(OH)3,处理后得到LiCoO2; (1)“酸浸”前,为了提高“酸浸”效率,除了将废渣磨碎,还可以适当升温、适当提高硫酸浓度; (2)由分析,分离出的滤渣的化学式是Cu、PbSO4; (3)加入Na2S至Zn2+沉淀完全,此时溶液中,,此时绝大部分二价钴离子也已经沉淀,据此判断不能实现Zn2+和Co2+的完全分离; (4)由流程结合分析,“沉锰”步骤中,Na2S2O8 的作用是分别氧化Mn2+、Fe2+为MnO2、Fe3+,以便除去; (5)反应为酸性条件下,次氯酸根离子氧化二价钴离子生成Co(OH)3沉淀,反应中钴化合价由+2变为+3、氯化合价由+1变为-1,结合电子守恒,反应为:2Co2++ClO-+5H2O=2Co(OH)3↓+4H++Cl-; (6)① 氧、钴电负性差值为3.44-1.88=1.56<1.7,则从电负性角度分析,LiCoO2中O—Co键是共价键键;放电时,负极锂失去电子化合价升高,则正极钴酸锂中钴元素的化合价会降低,阳离子向正极移动,故同时,锂离子嵌入钴酸锂晶体。 ② 据“均摊法”,晶胞中含个Li,结合化学式LiCoO2,则晶体密度为。 12.(2025-2026高三上·广东汕头潮阳区某校·期中)废旧钴酸锂电池经机械破碎、筛分后得到正极混合粉末(主要含、炭黑、Al及微量Ni、Fe等),通过如下工艺可回收其中的金属元素。 已知: ①抗坏血酸()具有强还原性; ②浸出液中含、,其氢氧化物溶度积分别为、。 (1)“浸出”时可采取的优化措施是       ;若用盐酸替代和抗坏血酸,也可以得到含有、溶液,但缺点是       。 (2)在“除铁”步骤中,溶液中生成黄钠铁矾()沉淀,同时伴随气体逸出,反应的离子方程式为       。 (3)“沉铝”生成的离子方程式为       ;“沉铝”需调节溶液pH,常温下溶液中浓度为0.30 ,通过计算判断pH调至4.7时Co是否损失?       。(列出算式并给出结论) (4)“沉锂”步骤完成后的滤液中主要含有的无机溶质为       。 (5)受热分解可生成氧化锂()。氧化锂晶体属于立方晶系,晶胞结构图如下图。 ①氧化锂()晶体的密度是       。(表示阿伏加德罗常数的值) ②在下图中绘制氧化锂()晶胞沿x轴方向的投影分布图        【答案】(1)① 搅拌(或适当升高温度、适当增大酸浓度、延长浸出时间等)    ② 会产生氯气(),造成环境污染且可能腐蚀设备等     (2)或、2Na++6Fe3++4+6H2O+6=Na2Fe6(SO4)4(OH)12↓+6CO2↑     (3)①     ② ,不会造成钴元素的损失     (4)或(或其他合理答案)     (5)①     ②       【解析】正极混合粉末(主要含、炭黑、Al及微量Ni、Fe等),加硫酸溶解Ni、Fe、Al形成进入浸出液,抗坏血酸把还原为,浸出渣主要以炭黑为主;浸出液中加入过氧化氢将氧化为,并与碳酸钠溶液反应形成黄钠铁矾渣实现除铁;后加入碳酸氢铵形成氢氧化铝沉淀实现除铝;加入丁二酮肟实现沉镍;再加入草酸铵溶液除钴,形成二水合草酸钴沉淀;最后加入碳酸钠溶液,与形成碳酸锂沉淀,据此作答。 (1)“浸出”时可采取的优化措施是搅拌(或适当升高温度、适当增大酸浓度、延长浸出时间等);若用盐酸替代和抗坏血酸,抗坏血酸体现还原性,若盐酸体现还原性,会获得氧化产物氯气,所以盐酸替代和抗坏血酸的缺点是会产生氯气(),造成环境污染且可能腐蚀设备等。 (2)过氧化氢将氧化为,并与碳酸钠溶液反应形成黄铁矾钠沉淀,同时伴随气体逸出,推断该气体为二氧化碳,故离子方程式为: 或、2Na++6Fe3++4+6H2O+6=Na2Fe6(SO4)4(OH)12↓+6CO2↑。 (3)沉铝主要利用铝离子和碳酸氢根离子的双水解反应,离子方程式为:;调pH至4.7时,,故,,不会造成钴元素的损失。 (4)溶液中存在酸浸时引入的硫酸根离子,沉铝、沉钴过程中引入的铵根离子,以及最后沉锂引入的钠离子,所以“沉锂”步骤完成后的滤液中主要含有的无机溶质为或(或其他合理答案)。 (5)氧化锂晶胞中位于体内总共8个,位于顶点与面心共个,所以一个晶胞中有4个,故氧化锂()晶体的密度是;氧化锂()晶胞沿x轴方向的投影,位于体内,可以看到内部有4个白球, 位于顶点与面心,在顶点以及边上的中点、面心为黑球,故为:。 13.(2025-2026高三上·广东梅州市梅县东山中学·期中)以大洋锰结核(主要由MnO2和铁的氧化物组成,还含有等)为原料,制备MnxOy及Mn(H2PO4)2·2H2O的工艺流程如下: 已知:①时,;;;.。②金属离子浓度时,认为该离子沉淀完全。相关离子形成氢氧化物沉淀的pH范围如下: 金属离子 开始沉淀的pH 8.1 6.3 1.5 3.4 8.9 6.2 沉淀完全的pH 10.1 8.3 2.8 4.7 10.9 8.2 (1)要提高“浸取”的速率,可以采取的方法有       (写一种)。 (2)“氧化”时,加入H2O2的作用是       。 (3)“调pH”时,pH=6.0的溶液中,         (填“>”“<”或“=”)。 (4)“净化”时,存在。,计算该反应的平衡常数       (结果保留2位有效数字)。 (5)“操作X”的过程为       、       、过滤、洗涤、干燥。 (6)“煅烧”时,不同条件下可制得不同锰的氧化物晶体。某种锰的氧化物的四方晶胞如图所示。 ①该锰的氧化物化学式为       。 ②晶体中一个Mn周围与其最近的O的个数为       。 【答案】(1)升高浸取温度、将矿石粉碎或适当增大H2SO4浓度     (2)将氧化为,便于后续调pH时生成沉淀除去杂质     (3)<     (4)     (5)① 蒸发浓缩    ② 冷却结晶     (6)①     ② 6      【解析】大洋锰结核通入SO2加硫酸浸取,二氧化硅不反应,滤渣1为二氧化硅和生成的微溶的硫酸钙,滤液中含Mn2+、Fe2+、Al3+、Mg2+、Zn2+等,加入过氧化氢将Fe2+氧化为Fe3+方便后续除去,加入氨水调pH可使Fe3+、Al3+沉淀得到滤渣2,向滤液再加MnF2和Na2S净化主要是除去Zn2+和Mg2+得到滤渣3,向滤液加入碳酸氢铵“沉锰”生成MnCO3沉淀,MnCO3煅烧得到MnxOy,MnCO3中加磷酸进一步制备可得到Mn(H2PO4)2∙2H2O。 (1)要提高“浸取”的速率,可以采取的方法有升高浸取温度、将矿石粉碎以增大接触面积或适当增大硫酸浓度; (2)加入H2O2的作用是将Fe2+氧化为Fe3+,便于后续调pH时生成Fe(OH)3沉淀除去杂质铁元素; (3)常温下pH=6时,c(OH-)=10-8 mol·L-1,,则>1,; (4),25℃,该反应的平衡常数K=; (5)要将“溶解”后的溶液制得Mn(H2PO4)2·2H2O晶体,操作X为蒸发浓缩、冷却结晶、过滤、洗涤、干燥; (6)①Mn的个数为:,O的个数为:,该物质的化学式为MnO2; ②一个Mn周围与其最近的O原子数为6,构成正八面体。 14.(2025-2026高三上·广东广州市铁一中学·期中)钒是一种重要的金属材料,应用于钢铁、合金、电池等领域。一种由钒渣(主要化学成分包括:V2O5、V2O4、SiO2、Fe2O3、Al2O3等)制备V2O5的流程如下: (1)基态V原子核外电子的空间运动状态有           种。 (2)“酸浸”时V2O5转化为,反应的离子方程式为           ,同时V2O4转成VO2+。 (3)“氧化”中欲使3 mol的VO2+变为,则需要氧化剂KClO3至少为           mol。 (4)“废渣2”中含有           。 (5)“沉钒”前需将溶液先进行“离子交换”和“洗脱”,这两步操作可简单表示为:(ROH为强碱性阴离子交换树脂)。为了提高洗脱效率,淋洗液应该呈           性(填“酸”“碱”“中”)。 (6)“沉钒”前若滤液中,“沉钒”完成时,若上层清液中,则钒元素的沉降率=           %[,反应过程中溶液的体积不变]。 (7)“沉钒”中析出NH4VO3晶体时,需要加入过量NH4Cl,其原因是           。 (8)碳化钒晶体主要用于制造钒钢等,其立方晶胞结构如图所示。 ①碳化钒晶胞中与碳原子距离最近且相等的碳原子数目为           。 ②若碳化钒晶体的密度为ρ g/cm3,阿伏加德罗常数的值为NA,则晶胞参数为           nm(列出计算式)。 【答案】(1)13     (2)     (3)0.5     (4)Fe(OH)3、Al(OH)3     (5)碱     (6)98     (7)利用同离子效应,使NH4VO3尽可能析出完全     (8)① 12    ②       【解析】废钒催化剂(主要化学成分包括:V2O5、V2O4、SiO2、Fe2O3、Al2O3等)中加入H2SO4进行酸化,V2O5转化为,V2O4转成VO2+,Fe2O3、Al2O3分别转化为Fe3+、Al3+,SiO2不溶而成为滤渣;加入KClO3作氧化剂,将VO2+变为;加入KOH中和,Fe3+、Al3+分别转化为Fe(OH)3、Al(OH)3沉淀,成为废渣2,转化为;将溶液进行离子交换和洗脱,得到含的溶液,加入NH4Cl沉钒,得到NH4VO3沉淀,煅烧得V2O5。 (1)钒为23号元素,电子排布式为1s22s22p63s23p63d34s2,其中3d3中的3个电子各占据一个轨道,则基态V原子核外电子的空间运动状态有1+1+3+1+3+3+1=13种。 (2)“酸浸”时V2O5转化为,依据电荷守恒和原子守恒,可得出发生反应的离子方程式为。 (3)“氧化”中欲使3 mol的VO2+变为(V元素的化合价升高1价),则共失去电子3mol,需要氧化剂KClO3(Cl由+5价降低为-1价)至少为=0.5mol。 (4)由分析可知,“废渣2”中含有Fe(OH)3、Al(OH)3。 (5)“沉钒”前需将溶液先进行“离子交换”和“洗脱”:。为了提高洗脱效率,应使平衡逆向移动,则淋洗液应该呈碱性。 (6)“沉钒”前若滤液中,“沉钒”完成时,若上层清液中,此时溶液中,则钒元素的沉降率=(1-)×100%=98%。 (7)“沉钒”中析出NH4VO3晶体时,需要使平衡正向移动,所以可加入过量NH4Cl,其原因是:利用同离子效应,使NH4VO3尽可能析出完全。 (8)① 以碳化钒晶胞中体心的一个碳原子为研究对象,与该碳原子距离最近且相等的碳原子位于棱的中点,数目为12。 ② 在碳化矾晶胞中,V原子位于面心和顶点,C原子位于棱的中点和体心,利用均摊法,可求出含V原子数目为=4,含C原子数目为=4,设晶胞参数为x nm,若碳化钒晶体的密度为ρ g/cm3,阿伏加德罗常数的值为NA,则ρg/cm3=,x=,所以晶胞参数为nm。 计算晶胞中所含微粒的数目时,可采用均摊法。 15.(2025-2026高三上·广东深圳·期中)废旧磷酸亚铁锂电池正极片含箔、活性材料和少量不溶于酸碱的导电剂,某学习小组在实验室中模拟回收得到、、流程如图所示: 已知:常温下,。 回答下列问题: (1)为提高“酸浸”效率,可采取的措施有      (写一点)。 (2)“沉铝”时发生反应的离子方程式为      。 (3)“酸浸”主要反应为,该反应中氧化剂与还原剂的物质的量之比为      。 (4)判断已沉淀完全的实验方法是取少量滤液2于试管中,      。 (5)“滤液3”中的溶质除少量外,主要为,从“滤液3”中回收,可采取的方法和操作是i.向“滤液3”中加入      (试剂名称)至      (填现象),ii.蒸发结晶,晶体加热脱水。 (6)若“滤液2”中,加入等体积的后,滤液3中为,则的沉淀率为      。() 【答案】(1)适当升高温度、搅拌、增大酸的浓度     (2)     (3)     (4)滴加几滴KSCN溶液,溶液不显红色,说明沉淀完全或其他合理答案     (5)① 硫酸或稀硫酸    ② 无气泡产生     (6)90      【解析】正极片(箔、活性材料和少量不溶于酸碱的导电剂)用氢氧化钠溶液“碱浸”后,和氢氧化钠反应生成,浸液中含有,向浸液中通入过量的,生成氢氧化铝沉淀,加热得到氧化铝,浸渣中含有和少量不溶于酸碱的导电剂,加入稀硫酸和“酸浸”后,少量不溶于酸碱的导电剂过滤到滤渣1中,与稀硫酸和反应生成,滤液1中主要含有,加入30%的碳酸钠,调节得到磷酸铁沉淀,过滤后,向滤液中加入饱和碳酸钠,生成碳酸锂,经过滤、洗涤、干燥得到碳酸锂。 (1)适当升高温度、搅拌、增大酸的浓度都可以加快反应速率,提高“酸浸”效率; (2)“碱浸”后,浸液中含有,通入过量的,发生的离子方程式为; (3)反应中, 中O从,是氧化剂, 中从,是还原剂,1 转移2 ,1 转移1,根据得失电子守恒,该反应中氧化剂与还原剂的物质的量之比为1:2; (4)遇溶液变红,检验已沉淀完全的实验方法是取少量滤液2于试管中,滴加几滴溶液,溶液不显红色,说明沉淀完全; (5)“滤液3”中的溶质除少量外,主要为,若从“滤液3”中回收,可以将转化为,利用碳酸盐能与酸反应生成气体,且考虑不引入杂质,可以向“滤液3”中加入稀硫酸,至无气泡产生,代表全部转化为; (6)设沉淀率为,溶液体积为L,则沉淀的为,沉淀后的溶液中,根据,。 16.(2025-2026高三上·广东河源市龙川县第一中学·期中)开发新型材料是现在科学研究的一项重要工作,科学家开发一种形状记忆陶瓷,它的主要原材料是纳米级ZrO2,用锆石ZrSiO4(含少量FeO、Al2O3、SiO2和CuO)制备纳米级ZrO2的流程设计如图: 回答下列问题: (1)锆石杂质中含铜元素,基态Cu的价电子排布式为      。 (2)碱熔过程中有多种物质能发生反应,写出SiO2与NaOH反应的化学方程式      。 (3)“酸浸”过程中FeO发生氧化还原反应的离子方程式为      ,滤渣Ⅰ经回收加工后有多种用途,写出其中一种      。 (4)久置H2O2浓度需要标定。取x mL H2O2溶液,用a mol/L Ce(SO4)2溶液滴定H2O2,完全反应转化为Ce2(SO4)3时,消耗b mL Ce(SO4)2溶液。则H2O2溶液的浓度为:      mol/L。 (5)易溶金属氰化物、HCN有剧毒,HCN的结构式为H-C≡N,下列说法正确的是______。 A. HCN分子存在两个π键 B. Cu(CN)2中C的化合价为+4 C. HCN与水能形成分子间氢键,所以HCN在水中的溶解度大 D. HCN的分子构型与水相似,是V形 (6)ZrO2的晶胞结构如图所示。 ①其中B表示      (填O2-或Zr4+)。 ②ZrO2晶胞的棱长分别为a nm、a nm、c nm,其晶体密度为      g/cm3(列算式用NA表示阿伏加德罗常数的值)。 【答案】(1)3dl04s1     (2)     (3)①     ② 做干燥剂(催化剂载体等)     (4)     (5)AC     (6)① O2-    ②       【解析】将锆石粉碎并碱熔后得到Na2ZrO3、FeO、Na2SiO3、NaAlO2和CuO,过量盐酸酸浸,加入双氧水氧化,分离H2SiO3沉淀,得到含Fe3+、Al3+、Cu2+、Zr4+的滤液,通过氨水调pH除去易水解的Al3+以及Fe3+,KCN与Cu2+生成沉淀除铜,分离得到的滤液继续利用氨水调pH沉锆得到硫酸铵、氯化钾滤液以及Zr(OH)4沉淀,煅烧分解得到ZrO2。 (1)基态Cu的价电子排布式为3d104s1。 (2)SiO2与NaOH反应的化学方程式为SiO2+2NaOH=Na2SiO3+H2O。 (3)双氧水氧化FeO发生的离子方程式为2FeO+H2O2+6H+=2Fe3++4H2O;滤渣1为硅酸,可以做干燥剂(催化剂载体等)。 (4)根据2Ce4+~H2O2~2Ce3+得H2O2的浓度为。 (5)HCN分子中C与N之间有2个π键,1个σ键,A正确;根据HCN的结构,由于N的电负性大于C,C的电负性大于H,所以N为-3价,H为+1价,C为+2价,所以Cu(CN)2中C为+2价,B错误;因为HCN中N电负性较大,与水分子中的H能形成分子间氢键,所以HCN在水中的溶解度大,C正确;由题干HCN的分子结构,C的价层电子对数为,采取sp杂化,分子为直线形,D错误,故选AC。 (6)① 由均摊法可知该晶胞中A数目为8×1/8+6×1/2=4,B数目为8,根据分子式ZrO2可知,A为Zr4+,B为O2-;② 晶体密度为。 17.(2025-2026高三上·广东大湾区·期中)铅渣是铅火法冶炼的废渣,含有Cu、Fe、Pb、Zn、Sb等金属的化合物,其中一种回收再利用、、、的生产工艺如下。根据流程回答下列问题。 已知: (1)褐煤主要成分是碳单质,“还原焙烧”时,被还原成、单质,同时产生一种还原性气体,写出其反应化学方程式      。 (2)“沉锌”时加入促进生成的原理为      (用离子方程式表示)。 (3)“氧化酸浸”提取铜和锑时,需控制硫酸用量不宜过高,从工艺成本或环保角度分析原因      (答一点即可);“氧化酸浸”时,往浸出液中加入酒石酸,能与形成稳定的可溶性配合物如图,从而提高浸出率,下列说法正确的是      。 A.配合物中4个配位键的稳定性相同 B.酒石酸与形成配合物能抑制的水解 C.与酒石酸形成配合物的原因是有孤电子对 D.该配合物可溶于水的主要原因是能与水形成分子间氢键 (4)常温下,“调”时采用氨水,当其他条件不变时,值对浸出液中铜和锑的沉淀率的影响如图所示,为减小浸出铜的损失,同时有效的分离锑,理论上选择合理范围是      ,若最佳,此时溶液中      mol/L(用含的代数式表示)。 (5)是铅渣回收的重要产物,其晶胞结构如图,则的配位数为      ,已知该晶胞的密度为,阿伏加德罗常数为,其中阴阳离子最近间距为      (列出计算式)。 【答案】(1)     (2)     (3)① 过量硫酸会增加后续中和试剂的消耗,提高成本;或过量硫酸导致废液酸性过强,增加处理难度    ② BD     (4)① 2.5—3    ②      (5)① 4    ②       【解析】分析流程可知,铅渣加入单质C(褐煤)高温还原,Zn与Pb元素转化为烟尘,加入硫酸后,转化为硫酸锌与硫酸铅,由于硫酸铅属于沉淀,过滤分离存在于滤渣中,获得含Zn2+滤液,加入NaOH和碳酸氢铵转化,获得,焙烧得到ZnO,焙砂经过磁选,具有磁性的铁被分离,尾矿中的铜锑经过氧化氢氧化,加入硫酸溶解,调节pH得到Sb(OH)3和含有Cu2+的滤液,滤液中加入S2-可以得到CuS沉淀,以此解答。 (1)褐煤主要成分是碳单质,“还原焙烧”时,被还原成、单质,同时产生一种还原性气体为CO,根据得失电子守恒和原子守恒配平化学方程式为: 。 (2)含有Zn2+的滤液中加入NaOH和碳酸氢铵转化,获得,该过程中和OH-反应生成,离子方程式为:。 (3)“氧化酸浸”提取铜和锑时,需控制硫酸用量不宜过高,从工艺成本或环保角度分析原因为:过量硫酸会增加后续中和试剂的消耗,提高成本;或过量硫酸导致废液酸性过强,增加处理难度。 A.虽然4个配位键中的配位原子均为O原子,但左侧O原子由于碳氧双键的吸电子效应导致其电负性减弱,对孤电子对的吸引减弱,更加容易给出电子形成配位键,更加稳定,则配合物中4个配位键的稳定性不都相同,A错误; B.酒石酸与 Cu2+形成配合物形成了稳定的结构,减少了 Cu2+与水分子发生水解反应的机会,能抑制Cu2+的水解,B正确; C.Cu2+与酒石酸形成配合物的原因是 Cu2+作为中心原子,具有空轨道,可以接受来自配体的电子对,从而形成稳定的配合物,C错误; D.该配合物中含有羟基,能够与水分子形成氢键,增加了配合物在水中的溶解性,D正确; 故选BD。 (4)“调”时要求Cu的沉淀率小,而Sb的沉淀率大,由图可知,理论上选择pH合理范围是2.5-3,若最佳pH=a,溶液中c(OH-)=,此时溶液中。 (5)由晶胞结构可知,距离O2-最近且相等的Zn2+的个数为4,则的配位数为4,该晶胞中的个数为4,Zn2+的个数为=4,则该晶胞的质量为,已知该晶胞的密度为,晶胞的体积为,阴阳离子最近间距为晶胞体对角线的,则阴阳离子最近间距为。 试卷第1页,共3页 / 学科网(北京)股份有限公司 $

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专题12 工艺流程综合题(期中真题汇编,广东专用)高三化学上学期
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