内容正文:
专题11 工艺流程综合题
1.(2025-2026高三上·辽宁省大连市金州高中学·期中)硫酸铁铵[NH4Fe(SO4)2·xH2O]是一种重要铁盐。为充分利用资源,变废为宝,在实验室中探究采用废铁屑来制备硫酸铁铵,具体流程如下:
回答下列问题:
(1)步骤①的目的是去除废铁屑表面的油污,方法是 。
(2)步骤②需要加热的目的是 ,温度保持80~95 ℃,采用的合适加热方式是 。铁屑中含有少量硫化物,反应产生的气体需要净化处理,合适的装置为 (填标号)。
(3)步骤③中选用足量的H2O2,理由是 。分批加入H2O2,同时为了 ,溶液要保持pH小于0.5。
(4)步骤⑤的具体实验操作有 ,经干燥得到硫酸铁铵晶体样品。
(5)采用热重分析法测定硫酸铁铵晶体样品所含结晶水数,将样品加热到150 ℃时,失掉1.5个结晶水,失重5.6%。硫酸铁铵晶体的化学式为 。
2.(2025-2026高三上·辽宁省大连市金州高中学·期中)以废旧锌锰干电池的炭包(含炭粉、、、和少量、等物质)为原料回收的工艺流程如下:
回答下列问题:
(1)下列物质属于离子化合物的有_______(填代号)。
A.
B.
C.
D.
(2)“酸浸”时需将结块的炭包粉碎,目的是 。“灼烧”的目的是 。
(3)“气体X”的化学式为 。“溶解”时消耗的量比理论值明显偏高,这是由于部分被催化分解的缘故,机理如图。
已知:
则反应1的热化学方程式为 。
(4)“气体Y”的电子式为 。
(5)常用于制备化学电源。以碳纳米管作电极材料的柔性电池可广泛应用于“3D”打印机,其总反应为:。放电时,正极的电极反应式为 。
3.(2025-2026高三上·内蒙古师范大学附属中学·期中)工业上常用水钴矿主要成分为,还含少量、、MgO、CaO等杂质制备钴的氧化物,其制备工艺流程如下已知能还原和:
回答下列问题:
(1)在加入盐酸进行“酸浸”时,能提高“酸浸”速率的方法有 任写2种。
(2)“酸浸”后加入,钴的存在形式为,产生反应的离子方程式为 。
(3)溶液a中加入NaClO的作用是 。
(4)沉淀a的成分是 写化学式,操作2的名称是 。
(5)溶液d中的金属离子只有和两种,则溶液c中加入NaF溶液的作用是 。
(6)在空气中煅烧生成钴的某种氧化物和,测得充分煅烧后固体质量为,的体积为标准状况,则此反应的化学方程式为 。
4.(2025-2026高三上·内蒙古多校联考·期中)一种无机矿物质由三种常见元素组成,某化学兴趣小组对该物质的探究过程如图:
已知:①气体A为无色化合物且能使品红溶液褪色;
②固体B为混合物,沉淀E、红棕色固体F均为纯净物;
③实验中所用试剂均足量,各步均完全转化且忽略损耗。
请回答下列问题:
(1)写出原矿物质中所含元素的名称: 、 、 。
(2)为减少工业燃煤时气体A的大量排放,采取的常见措施有加强燃煤锅炉相关技术的改造、洗涤含气体A的烟气、 (填一种)等;若用溶液洗涤含气体A的烟气(设仅气体A参与反应),发生反应的离子方程式为 ,吸收气体A体积分数为的某混合气体时需要 溶液。(气体体积已折合为标准状况下)。
(3)胆矾中所含金属元素的单质与稀硝酸反应的离子方程式为 。
(4)若忽略损耗,42.00gX最终能制得 g胆矾。
(5)若另一小组在重复上述实验时,烘干后沉淀E的质量存在误差,试分析其原因: 。
5.(2025-2026高三上·内蒙古多校联考·期中)铋(Bi)的化合物广泛应用于电子、医药等领域。以辉铋矿(主要成分为,含、、等杂质)为原料制备的工艺流程如图:
已知:Ⅰ、常温下,部分难溶物的溶度积常数如表。
难溶物
(不溶于氨水)
Ⅱ、易水解,难溶于冷水。
(1)已知“滤渣1”中含有单质和 (填化学式),写出“氧化浸取”时反应的离子方程式: 。
(2)“调pH”时要使完全沉淀(当离子浓度小于或等于时,视为完全沉淀),溶液pH最小为 (取整数,已知:)。
(3)已知进入“碱溶”步骤的物质为经过充分洗涤的和的固体混合物,为检验是否洗涤干净,可选择的试剂为 (填标号)。
A.KSCN溶液 B.溶液 C.溶液
(4)已知:的平衡常数。试计算“碱溶”过程中的平衡常数 。
(5)“转化”时,生成的离子方程式为 。
(6)取产品,加入足量稀硫酸和稀溶液使其完全反应[(未配平)],再用标准溶液滴定生成的,达到滴定终点时消耗19.60mL标准溶液。当 时,到达滴定终点;该产品的纯度为 %。
6.(2025-2026高三上·辽宁营口·期中)“生活无处不化学”,请回答下列问题:
Ⅰ、多硫化物是含多硫离子()的化合物,可用作废水处理剂、硫化剂等。
(1)的结构与过氧化钠相似,则的电子式为 。
(2)(易溶于水)在酸性条件下,易歧化生成和S,反应中被氧化的S和被还原的S的物质的量之比为 。
(3)在碱性溶液中,多硫离子被氧化成被还原成。写出被氧化的离子方程式: 。
Ⅱ、钼酸钠()是无公害型冷却水系统的金属腐蚀抑制剂,工业上可利用钼精矿(主要成分是不溶于水的,还含少量PbS等)制备钼酸钠,一般流程为先焙烧,再浸取,后除杂……最后制得钼酸钠。
(4)“焙烧”时空气从炉底通入,矿石经粉碎后从炉顶投入,这样处理的目的是 。
(5)另一种利用钼精矿制备钼酸钠的工艺流程中,采用直接向粉碎后的钼精矿中加入NaOH溶液和NaClO溶液的方法来得到钼酸钠。
①根据上述材料,配平下列反应的离子方程式 :______=______。
②相比于将钼精矿焙烧后再进行处理得到钼酸钠的工艺,该工艺的优点是 (任写一条)。
(6)常利用钼酸钠和苯骈三氮唑(BTA)的混合液作为碳钢的缓蚀剂。常温下,碳钢在不同浓度的硫酸和缓蚀剂介质中的腐蚀速率[单位:mm•(年)]如图所示。
①要使碳钢的缓蚀效果最优,钼酸钠和BTA的浓度比应为 。
②硫酸中碳钢的腐蚀速率先增大后减小,最后几乎为0,其可能的原因是 。
7.(2025-2026高三上·辽宁沈阳郊联体·期中)金属镍广泛应用于制造记忆合金、储氢合金以及用作加氢反应的催化剂,是重要的战略物资,但资源匮乏。从某废镍渣(含、NiO、FeO、)中回收金属镍并转化为的流程如图所示:
回答下列问题。
(1)“滤液A”中主要溶质的化学式为 。
(2)“焙烧”后金属元素以硫酸盐的形式存在,写出NiO与反应的化学方程式: 。
(3)使用95℃热水“溶解”后过滤,所得“滤渣”的主要成分的化学式是 。
(4)①“萃取”时发生反应(RH为萃取剂),一定条件下,萃取平衡时,,则的苯取率为 。
②反萃取获得,溶液的实验操作是 。
(5)在碱性溶液中用NaClO氧化,可制得碱性镍镉电池电极材料,该反应的离子方程式为 。
(6)镍能形成多种不同的化合物。图a是镍的一种配合物结构,图b是镍的一种氧化物的结构,下列说法不正确的是_________(填字母)。
A. 图a中,电负性
B. 图a分子中存在的化学键有共价键、配位键、氢键
C. 图b是氧化镍(NiO)的一个晶胞
D. 氧化镍中、的配位数都是6
8.(2025-2026高三上·辽宁省重点中学大·期中)锆(Zr)在核工业中地位重要,被称为原子时代的头号金属。用锆石(含少量、、和)制备纳米级和铁红的流程如图所示:
已知:①碱熔时,生成难溶于水的,酸浸时元素转化为。
②灼烧时发生反应:
。
③已知:、、、形成沉淀的范围如下[开始沉淀时(金属离子)]。
金属离子
开始沉淀的
6.3
2.7
3.4
4.2
沉淀完全的
8.3
3.7
4.7
6.7
回答下列问题:
(1)锆石粉碎的目的是 。
(2)碱熔时,参与反应的化学方程式为 。
(3)酸浸时,生成的离子方程式为 ;滤渣1的主要成分是 (填化学式)。
(4)要使和沉淀完全,调的最小值约为4.7;分离时,用到的玻璃仪器有普通漏斗、 、 。
(5)沉锆过程中,用无水乙醇洗涤的目的是 。
(6)实验室中由制取,可选用的装置是 (填序号)。
9.(2025-2026高三上·黑龙江新时代联合体·期中)工业上常利用钛铁矿(主要成分为FeO和TiO2,还含有CaO、MgO、Al2O3等)制备金属钛,工艺流程如图所示。已知:金属钛性质稳定,不溶于稀盐酸、稀硫酸。
(1)基态Ti原子中有 个未成对电子。
(2)“分离”操作前对“还原”得到的固体进行粉碎,目的是 。
(3)已知部分金属及氯化物的熔沸点数据如表所示:
物质
TiCl4
FeCl3
CaCl2
AlCl3
MgCl2
熔点
-25℃
306℃
782℃
194°C
712℃
沸点
136.4℃
315°C
1600°C
181C
1412°C
①AlCl3的熔沸点与MgCl2相差较大的原因是 。
②为使“还原”反应中的副反应减少,“操作I”是 。
(4)已知: ,该反应极难进行,从化学平衡的角度解释“氯化”时需向反应体系中加入焦炭的原因是 。
(5)已知物质A的焰色试验为黄色,写出电解物质时反应的化学方程式: 。
(6)钛原子(Ti)在一定条件下和碳原子可形成气态团簇分子,分子模型如图所示(白球表示钛原子,黑球表示碳原子),其化学式为 。
10.(2025-2026高三上·内蒙古治区包头多校联考·期中)某兴趣小组设计了利用和生成,再与反应制备的方案:
(1)采用下图所示装置制备,仪器a的名称为 ;步骤I中采用冰水浴是为了 ;
(2)步骤Ⅱ应分数次加入,原因是 ;
(3)步骤Ⅲ滴加饱和溶液的目的是 ;
(4)步骤Ⅳ生成沉淀,判断已沉淀完全的操作是 ;
(5)将步骤Ⅴ中正确操作或现象的标号填入相应括号中 。
A.蒸发皿中出现少量晶体
B.使用漏斗趁热过滤
C.利用蒸发皿余热使溶液蒸干
D.用玻璃棒不断搅拌
E.等待蒸发皿冷却
11.(2025-2026高三上·内蒙古治区包头多校联考·期中)铬盐产品广泛应用于化工、医药、印染等领域。通过闭环生产工艺将铬铁矿转化为重铬酸钾同时回收利用钾资源,可实现绿色化学的目标。过程如下:
已知:铬铁矿主要成分是、、、。
回答下列问题:
(1)铬铁矿石在焙烧前需粉碎,其作用是 。
(2)煅烧工序中反应生成的化学方程式: 。
(3)浸取工序中滤渣I的主要成分:、、 、 (填化学式)。
(4)酸化工序中需加压的原因: 。
(5)滤液Ⅱ的主要成分: (填化学式)。
(6)补全还原、分离工序中发生反应的化学方程式 。
_____+_____=_____+_____+_____CO
(7)滤渣Ⅱ可返回 工序。(填工序名称)
12.(2025-2026高三上·辽宁省大连市滨城高中联盟·期中)(钒酸铋)是一种重要的半导体材料,难溶于水,在光催化等领域有重要应用。一种利用含钒废渣(、、、)制备的工艺流程如图所示:
已知:①+5价钒在溶液中的主要存在形式与溶液的关系如下表所示:
2~4
6~8
10~12
主要存在形式
②“沉钒”得到的滤渣微溶于冷水,能溶于热水。
请回答下列问题:
(1)与是同一主族元素,的价电子排布式为 。
(2)将含钒废渣与碳酸钠进行充分研磨的目的是 。
(3)“焙烧”过程中转化为的化学方程式为 。
(4)在调节“”至“”的过程中,可认为反应体系中含钒微粒存在的化学平衡 (用离子方程式表示)向正反应方向移动。
(5)“沉钒”时为提高“沉钒”率,可采取的措施有 (填一条),提纯固体的实验方法是 。
(6)写出“合成”步骤总反应的化学方程式 。
13.(2025-2026高三上·辽宁省辽阳市普通高中协作体·期中)在食品工业中,亚氯酸钠需严格按照《食品安全国家标准食品添加剂使用标准》规定使用。一种制备的流程如图所示。
(1)若试剂X为酸式盐,则它是 填化学式,下同,若试剂X为氧化物,则它是 。
(2)写出“反应池2”中反应的离子方程式: 。
(3)“冷却结晶”之后的操作是 。
(4)设计实验探究的漂白性,实验结果如表:
实验
操作
现象
①
取少量品红溶液于试管中,加入适量粉末,振荡
品红溶液不褪色
②
在①的试管中滴加少量稀硫酸,振荡
红色溶液迅速褪色
③
对②的试管加热
溶液不变红
与稀硫酸反应有生成,该反应的化学方程式为 ,实验结论是 。
(5)某工厂用10吨工业级的 含量为 生产,最终制得粗品 吨,粗品中的含量为 保留2位有效数字。已知在此工艺流程中的Cl的损耗率为。
14.(2025-2026高三上·吉林吉林市九校联考·期中)以锌灰(主要成分为ZnO,含少量FeO、MnO、CuO)为原料制备的工艺流程如下(“→”表示部分过程略去):
(1)“浸取”时,ZnO与盐酸反应的化学方程式为 。
(2)“氧化”反应之一为。
①“氧化”时化合价升高的金属元素为 (用元素符号表示)。
②若“氧化”时使用“滤渣1”仍为和,但工业生产时仍不选择,其原因是 。
(3)实验室进行“过滤”操作时,所需玻璃仪器有烧杯、玻璃棒和 。
(4)“置换”时,加入过量Zn粉的目的是 。
(5)工业生产中若锌灰质量一定,为提高的产量,可采取的措施为 。
15.(2025-2026高三上·辽宁省实验中学·期中)从炼油厂焙烧炭渣(主要含炭、和,以及少量NiO、CaO)中提取钼的工艺流程如下:
已知:和均易溶于水:草酸()在水中溶解度见下表。
温度(℃)
20
40
60
80
溶解度(g/100g)
9.5
21.5
44.3
84.5
(1)“酸浸”中钼和钒分别转化为和
100℃下各元素浸出率与草酸浓度的关系如图。
①最佳草酸浓度为 。
②酸浸生成的化学方程式为 。
(2)“酸转化”中加浓硫酸后,过滤前的操作为 ;“滤渣2”为 (填名称)
(3)“沉钼”中,HMT(结构如图)在溶液中转变为,一个有 个可形成氢键的位点,沉淀为。
(4)“碱浸转化”中,在碱作用下分解出,后者转化为的化学方程式为 ;“滤液2”中可循环利用的物质为 。
16.(2025-2026高三上·黑龙江省哈尔滨师范大学附属中学·期中)以含硒物料(主要含S、Se、、CuO、ZnO、等)为原料制备粗硒(Se)的流程如下:
已知:亚硒酸()是一种二元弱酸。回答下列问题:
(1)硒的原子结构示意图为 。
(2)“浸取”的目的是 ,为提高浸取速率可采取的措施 (写一条),从该滤液中分离出溶质的实验方法为 。
(3)“酸浸”中,Se转化为,该反应的离子方程式为 ,滤渣为 。
(4)“控电位还原”是将电位高的物质先还原,电位低的物质保留在溶液中,以达到物质分离的目的。可采用硫脲联合亚硫酸钠进行“控电位还原”,下表是“酸浸”后溶液中主要粒子的电位。
名称
电位
0.345
-0.760
-0.440
0.770
1.511
0.740
为使硒和杂质金属分离,用硫脲联合亚硫酸钠还原时的最低电位应控制在 V以上,为检验“控电位还原”步骤中的滤液里是否有,可加入 ,通过是否有蓝色沉淀加以判断。
(5)是一种钠离子电池正极材料。放电完全时转化为,生成0价铜,电极反应式为 。
17.(2025-2026高三上·黑龙江省牡丹江市第一高中学·期中)据报道,采用硫酸溶液同槽浸出锰结核矿(主要成分MnO2)和锌精矿(主要成分ZnS)提取锰和锌的工艺方法获得成功。该工艺流程图如下:
回答下列问题
(1)已知硫化锌比重较大,容易沉积在浸出槽底部,为了提高浸出率,需要增大搅拌速度和搅拌强度,此外还可以通过 的方法来提高浸出率。下图为锌、锰离子浸出效率随温度变化的图像,浸取的温度应选择 为宜。
(2)步骤①中,二氧化锰和硫化锌同槽酸浸时反应速率很慢,若在酸溶液中加入少量的FeSO4则能明显加快反应速率,发生反应的离子方程式为2Fe2++MnO2+4H+=2Fe3++Mn2++2H2O和 , FeSO4在该反应中的作用为 。
(3)研究发现,步骤①中两种矿物同槽酸浸4小时后,锰和锌的浸出率只有约80%,在实际工艺中,需将浸渣E用四氯乙烷处理后再做二次酸浸,四氯乙烷的作用是 。
(4)操作2的具体步骤是 ,过滤,洗涤,干燥。
(5)步骤④沉淀锰的离子反应方程式为 。
(6)在空气中加热易转化为不同价态的锰的氧化物,且其固体残留率随温度的变化如图中A、B、C、D点所示,图中点D对应固体的成分为 (填化学式)。
18.(2025-2026高三上·黑龙江省牡丹江市第二高中学·期中)铬和钒具有广泛用途。铬钒渣中铬和钒以低价态含氧酸盐形式存在,主要杂质为铁、铝、硅、磷等的化合物,从铬钒渣中分离提取铬和钒的一种流程如下图所示:
已知:最高价铬酸根在酸性介质中以存在,在碱性介质中以存在。
回答下列问题:
(1)煅烧过程中,钒和铬被氧化为相应的最高价含氧酸盐,其中含铬化合物主要为 。(填化学式)
(2)水浸渣中主要有和 。
(3)“沉淀”步骤调pH到弱碱性,主要除去的杂质是 。
(4)“除硅磷”步骤中,使硅、磷分别以和的形式沉淀,该步需要控制溶液的以达到最好的除杂效果,若时,会导致 。
(5)“分离钒”步骤中,将溶液pH调到1.8左右得到沉淀,在时,溶解为或在碱性条件下,溶解为或,上述性质说明具有 。
A.酸性 B.碱性 C.两性
(6)“还原”步骤中加入焦亚硫酸钠()溶液,反应的离子方程式为 。
19.(2025-2026高三上·辽宁省大连育明高中学·期中)硫酸铈铵是分析化学常用的滴定剂。以氟碳铈矿(含等)为原料制备硫酸铈铵的流程如图所示。
已知部分信息如下:
①在空气中易被氧化为具有强氧化性;
②稀土离子易与形成复盐沉淀,发生反应:。
回答下列问题:
(1)中铈元素的化合价为 ;滤渣A的主要成分有、 (填化学式)。
(2)“焙烧”中常采用高压空气、逆流操作(空气从焙烧炉下部通入,矿粉从中上部加入),这样操作的目的是 。
(3)“酸浸”中,铈金属浸出率与温度关系如图1所示,与硫酸浓度关系如图2所示。工业生产应选择的适宜条件是 。若用稀盐酸进行酸浸,则会造成的影响是 。
(4)“沉铈”中,硫脲的作用是 。
(5)向含溶液中加入反应生成的离子方程式为 。
(6)测定产品纯度。称取产品溶于水,配制成溶液,准确量取配制溶液于锥形瓶,加入硫酸亚铁铵溶液恰好完全反应。该产品纯度为 %(杂质不参与反应;摩尔质量为;滴定反应为)。
20.(2025-2026高三上·吉林省四平市实验中学·期中)以铬铁矿(,含杂质)为原料制备红矾钠的流程如下:
已知:①“浸取”时可溶性组分的浓度与的关系如图所示,当时,可认为已除尽;
②酸性条件下,具有强氧化性。
回答下列问题:
(1)“焙烧”时,铬元素转化为,写出“焙烧”时发生反应的化学方程式: 。
(2)“中和”的目的是 ,需控制溶液的范围为 。
(3)“酸化”时需使用的溶液。实验室用密度为、质量分数为的浓硫酸配制该溶液时,需用量筒量取浓硫酸的体积为 。
(4)“酸化”过程中不能用浓盐酸代替稀溶液,其原因是 。
(5)测定红矾钠的纯度。取样品配成250.00mL溶液,取出放于锥形瓶中,加入稀硫酸和足量的溶液置于暗处充分反应,最后用浓度为的标准溶液滴定,共消耗标准液。
①测定实验中可选用 作指示剂。
②该样品中的纯度为 (已知:、,反应未配平)。
21.(2025-2026高三上·吉林省四平市实验中学·期中)砷()、溴()是重要的非金属元素。回答下列问题:
(1)非金属性:As (填“>”或“<”)Br;核素的中子数为 。
(2)砷及其化合物几乎都有毒,通常+3价砷化合物毒性强于+5价砷化合物。利用单质铁可处理水体砷污染,其原理为单质铁在水体中被氧化腐蚀得到水合氧化铁[和FeOOH],吸附沉降砷的化合物。在其他条件一定时,调节水样的pH,得到除砷效率曲线如图所示。
①海产品中含有微量+5价砷化合物,食用海鲜后不能马上进食水果的原因是 。
②水样酸性较强时,除砷效率较低的原因是 。
③某水样中含砷总浓度为,若控制水样的,出水后的砷浓度为 。
(3)海水中溴元素以形式存在,工业上用空气吹出法从海水中提取溴的工艺流程如图所示:
①步骤ⅲ反应的化学方程式是 。
②从理论上考虑,下列物质不能充分吸收的是 (填字母)。
A.NaOH B. C. D.
③步骤ⅴ蒸馏过程中,温度应控制在。温度过高或过低都不利于生产,若温度过高,大量水蒸气随溴排出,溴蒸气中水分增加;若温度过低,则 。
22.(2025-2026高三上·黑龙江省龙西北高中名校联盟·期中)钛白粉()具有极佳的白度和良好的光学活性,常用于涂料、化妆品和光敏催化剂等工业。工业上常以金红石(主要成分为)为原料冶炼钛白粉,工艺流程主要由氯化工艺、氧化工艺和后处理工艺三部分组成,流程如图所示。
氯化工艺:
氧化工艺:
后处理工艺:
回答下列问题:
(1)的电子式为 。
(2)氯化是一个“气-固-固”反应,有利于金红石-石油焦(主要成分为碳)固-固”接触的措施是 。(请写出两条措施)。
(3)沸腾氯化炉的整体温度要稳定在,反应中有生成,氯化的化学方程式为 。
(4)氯化过程中会产生和等尾气,若用石灰乳吸收尾气,反应的化学方程式为 。
(5)气体在整个工艺中可循环利用,为 (写名称)。
(6)利用“水解”方法也可以将制成,制备过程中适当稀释并加热的目的是 。
(7)后处理工艺中,通过过滤机对浆液进行过滤,随后送至水洗槽进行冲洗洗涤,检验是否洗涤干净需要的试剂有 (写化学式)。
23.(2025-2026高三上·辽宁重点高中·期中)从钒铬锰矿渣(主要成分为、、)中提取铬的一种工艺流程如下:
已知:①较大时,二价锰[Mn(II)]在空气中易被氧化,酸性条件下钒元素的存在形式为。
②常温下,部分、开始沉淀和完全沉淀(离子浓度小于)时的如下表。
沉淀物
开始沉淀时的
1.6
8.1
完全沉淀时的
5.6
10.1
回答下列问题:
(1)中钒元素的化合价为 ;硫酸浸出钒铬锰矿渣时,与硫酸反应的离子方程式为 。
(2)检验“沉钒”后的滤液中是否含有的方法为 。
(3)“沉铬”时控制溶液pH的范围为 。
(4)写出“煅烧”时发生反应的化学方程式: 。
(5)“转化”过程中生成的反应中氧化剂与还原剂的物质的量之比为 。
(6)若取含铬质量分数为的钒铬锰矿渣经过上述流程(铬元素在整个流程中损失率为),则可制得固体的质量为 (保留3位有效数字)。
24.(2025-2026高三上·黑龙江省龙东十校联盟·期中)金属钒主要用于冶炼特种钢,被誉为“合金的维生素”。人们在化工实践中,以富钒炉渣(其中的钒以、等形式存在,还有少量的、等)为原料提取金属钒的工艺流程如图所示:
提示:①钒有多种价态,其中+5价最稳定;②在碱性条件下可转化为。
(1)写出基态钒原子的价电子排布式 。
(2)写出一条可加快“高温氧化”速率的措施 ;“高温氧化”过程中发生主要反应的化学方程式为 。
(3)“滤渣1”和“气体X”的化学式分别为 、 。
(4)写出“沉铝”过程的离子方程式为 。
(5)“沉钒”后需过滤、洗涤、干燥得到沉淀,检验沉淀是否洗净的操作是 。
(6)在“高温还原”反应中,氧化钙最终转化为 (写化学式)。
25.(2025-2026高三上·黑龙江齐齐哈尔齐市地·期中)(溶液呈紫红色,氧化性大于)、、、等物质均具有强氧化性。回答下列问题:
(1)属于 (填“盐”或“氧化物”),向溶液中通入足量,发生歧化反应生成(还原产物为),该反应的化学方程式为 。
(2)向盛有溶液的试管中加入过量的溶液,产生黑色沉淀,溶液由紫红色变为无色,过滤,向滤液中加入少量的铋酸钠粉末,溶液又变为紫红色。
①黑色沉淀可能为 (填化学式)。
②根据上述信息,判断可以氧化浓盐酸生成,其依据是 。
(3)利用下图所示流程先制备进而制备亚氯酸钠,反应①、反应②的离子方程式分别为 、 。
(4)水中的铬元素对水质及环境均有严重危害,必须进行无害化处理。某污水处理厂将含的污水转化为磁性铁铬氧体的操作为:先向含的污水中加入适量的硫酸及硫酸亚铁,待充分反应后再通入适量空气(氧化部分)并加入NaOH,即可将铬、铁元素全部转化为磁性铁铬氧体。
①写出在酸性条件下被还原为的离子方程式: 。
②若处理含的污水时恰好消耗,则当铁铬氧体中时,铁铬氧体的化学式为 。
26.(2025-2026高三上·黑龙江省大庆市实验中学·期中)铟是一种银白色的金属,它在合金制造、液晶显示器和太阳能电池等领域有若广泛而重要的应用。含铟化合物是一种重要的半导体材料。利用铟烟灰渣(主要成分为,还含有、PbO、等杂质)为原料生产金属铟的工艺流程如下:
已知:①常温下,,。
②“热熔解”时浓硫酸作氧化剂,将转化为。
③难溶于水,但可溶于硫酸。
请回答下列问题:
(1)In在元素周期表的位置为 。
(2)“热熔解”时生成与的物质的量之比为 。
(3)“浸渣”的主要成分为 (写化学式)。
(4)“还原除砷”时,可将溶液中的转化为,写出反应的离子方程式 。
(5)已知“滤液1”中含有,和,其中的浓度为0.1 ,经氧化后调节pH使沉淀完全,则应调节 。
(6)工业上常用电解法精炼粗铟。已知粗铟中含有少量Zn、Fe、Ag等杂质(活动性)。电解过程中,保持电流恒定。下列说法错误的是___________(填标号)。
A. 粗铟为阳极,纯铟为阴极
B. 电解过程中,电解液的质量在增加
C. 电解过程中需补加
D. 电解一段时间后,阴极析出铟的速率下降,可能是因为电解液中浓度降低
(7)含铟化合物是一种重要的半导体材料。半导体材料的导电能力与晶体中化学键的共价性(在材料中,共价键可以被认为是电子的传导路径)密切相关,将铜铟硒()中的In替换为Al(电负性),得到另一种半导体材料铜铝硒(),两种半导体具有相同的黄铜矿型结构,但的导电能力更弱,请从化学键角度解释原因: 。
27.(2025-2026高三上·辽宁省大连市第二十四中学·期中)工业上以富钒炉渣(主要含、和少量的、等)为原料制备的工艺流程如下:
已知:
①+5价钒元素在溶液中的存在形式与溶液pH的关系:
②在pH=12时开始溶解
回答下列问题:
(1)“高温氧化”前将富钒炉渣研磨粉碎的目的是 。“高温氧化”过程中发生主要反应的化学方程式为 。
(2)“酸浸”维持pH<2,滤渣2的主要成分为 。
(3)沉钒时溶液(pH=8~9.5)中加入,反应的离子方程式为 。检验沉淀是否洗净的操作是 。
(4)α-Fe可用作合成氨催化剂,其体心立方晶胞及堆积方式如图所示(晶胞边长为a pm)。
①α-Fe晶胞中Fe原子的半径为 pm。
②研究发现,α-Fe晶胞中阴影所示的m、n两个截面的催化活性不同,截面单位面积含有Fe原子个数越多,催化活性越低。m、n截面中,催化活性较低的是 ,该截面单位面积含有的Fe原子为 个/。
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专题11 工艺流程综合题
1.【答案】① 碱煮水洗 ② 加快反应 ③ 热水浴 ④ C ⑤ 将Fe2+全部氧化为Fe3+;不引入杂质 ⑥ 防止Fe3+水解 ⑦ 加热浓缩、冷却结晶、过滤(洗涤) ⑧ NH4Fe(SO4)2∙12H2O
2.【答案】(1)D (2)① 使反应物充分接触,加快反应速率,使反应充分进行 ② 除去混合物中的炭粉 (3)① O2 ② (4) (5)
3.【答案】① 将水钴矿石粉碎、充分搅拌或适当增加盐酸浓度、提高酸浸温度等 ② ③ 将溶液中的氧化成 ④ 、 ⑤ 过滤 ⑥ 将、转化为、沉淀 ⑦
4.【答案】(1)① 铜 ② 铁 ③ 硫 (2)① 在燃煤中加入石灰石(或开发新能源等) ② ③ 200 (3) (4) (5)难溶氢氧化物受热易分解,在烘干时可能有部分氢氧化物发生分解而使实验数据不准确
5.【答案】(1)① ② (2)6 (3)B (4) (5) (6)① 滴入最后半滴标准溶液后,溶液的浅红色褪去,且半分钟内不恢复原色 ② 78.4%
6.【答案】(1) (2) (3) (4)增大固气接触面积,加快反应速率,提高原料利用率 (5)① ② 无废气排放,可减少污染 (6)① ② 硫酸浓度增大时,氢离子浓度增大,反应速率加快,高浓度的硫酸中难电离,此时硫酸浓度增大,氢离子浓度减小,反应速率减慢,浓硫酸与铁作用会在金属表面形成致密的保护膜
7.【答案】(1)或 (2) (3) (4)① 80% ② 在萃取液中加入稀硫酸,振荡、静置、分液 (5) (6)BC
8.【答案】(1)增大接触面积,提高碱熔速率; (2) (3)① ② (4)① 玻璃棒 ② 烧杯 (5)减少溶解损失,增大挥发速率,提高产率; (6)③
9.【答案】(1)2 (2)增大固体与盐酸的接触面积,加快反应速率,提高浸出率 (3)① AlCl3是分子晶体,MgCl2是离子晶体,破坏离子键需要的能量更多,所以MgCl2熔点更高 ② 在136.4℃左右进行蒸馏操作 (4)C与O2反应减少了O2的浓度,且C与O2反应放热,温度升高,使平衡正向移动 (5)2NaCl(熔融) 2Na+Cl2↑ (6)Ti14C13
10.【答案】(1)① 恒压滴液漏斗 ② 增大SO2的溶解度、增大H2SO3的浓度,同时为步骤Ⅱ提供低温 (2)防止过多的MnO2与H2SO3反应生成MnSO4,同时防止反应太快、放热太多、不利于控制温度低于10℃ (3)除去过量的SO2(或H2SO3) (4)静置,向上层清液中继续滴加几滴饱和Na2CO3溶液,若不再产生沉淀,说明Mn2+已沉淀完全 (5)D、A、E
11.【答案】(1)增大接触面积,提高煅烧速率 (2) (3)① ② MgO (4)加大压强,可以增大CO2的溶解度,使液体中CO2浓度增大,保证酸化反应充分进行 (5) (6) (7)浸取
12.【答案】(1) (2)增大反应物接触面积,加快反应速率,使反应更充分(答案合理即可) (3) (4) (5)① 适当过量、适当降温 ② 重结晶 (6)
13.【答案】(1)① ② (2) (3)过滤、洗涤、干燥 (4)① ② 在中性或弱碱性条件下漂白性较弱,滴加稀硫酸能产生具有永久漂白性的物质 (5)90
14.【答案】(1) (2)① Fe、Mn ② 是分解的催化剂,造成的消耗量大 (3)漏斗 (4)将溶液中的全部置换出来 (5)将锌灰粉碎,增大反应物接触面积,使反应更充分;或者适当提高盐酸的浓度等
15.【答案】(1)① 2.0 ② (2)① 冷却结晶 ② 草酸 (3)4 (4)① ② HMT
16.【答案】(1) (2)① 溶解除去硫单质 ② 将含硒物料粉碎或搅拌 ③ 蒸馏 (3)① ② (4)① 0.345 ② 铁氰化钾溶液 (5)
17.【答案】(1)① 粉碎矿石、增大硫酸浓度、提高浸取温度,延长浸取时间等 ② 90-95℃ (2)① ② 做催化剂 (3)破坏包裹在锌精矿表面的硫膜 (4)蒸发浓缩、冷却结晶 (5) (6)、MnO
18.【答案】(1) (2) (3) (4)镁离子生成氢氧化镁沉淀,不能形成MgSiO3沉淀,导致产品中混有杂质,同时溶液中铵根离子浓度降低导致MgNH4PO4无法完全沉淀 (5)C (6)
19.【答案】(1)① ② (2)增大固体接触面、增大氧气浓度提高焙烧速率并且使反应更充分 (3)① 、硫酸浓度为 ② 具有强氧化性,会与反应生成,污染环境 (4)作还原剂,将还原为 (5) (6)(或)
20.【答案】(1) (2)① 以氢氧化铝沉淀的形式除去铝元素 ② (3) (4)酸性条件下,具有强氧化性,会氧化氯离子,生成有毒的氯气 (5)① 淀粉 ②
21.【答案】(1)① < ② 46 (2)① 水果中富含维生素C等还原性物质,会把+5价砷还原成毒性更强的+3价砷 ② 酸性较强时,不易生成水合氧化铁,从而导致砷化合物的吸附效率降低 ③ (3)① ② D ③ 溴不能完全蒸出,产率太低
22.【答案】(1) (2)将两固体粉碎后混合,同时鼓入,使固体粉末“沸腾” (3) (4) (5)氯气 (6)促进四氯化钛的水解平衡正向移动,提高产率 (7)、
23.【答案】(1)① +5 ② (2)取少许滤液于试管中,滴入几滴溶液,若混合溶液变红,则含有,反之则没有(或其他合理答案) (3)5.6~8.1 (4) (5)1:1 (6)0.139
24.【答案】(1) (2)① 将富钒炉渣粉碎或将与富钒炉渣充分混合或搅拌 ② (3)① ② (4) (5)取最后一次洗涤液少许于试管中,加入足量的盐酸,再加入氯化钡溶液,若无沉淀,说明沉淀已洗干净 (6)
25.【答案】(1)① 盐 ② (2)① ② 的氧化性强于,因为能将氧化为紫红色的,而可以氧化浓盐酸生成,所以氧化性更强的也一定能氧化浓盐酸生成 。 (3)① ② (4)① ②
26.【答案】(1)第五周期第IIIA族 (2)1:6 (3)SiO2、PbSO4 (4) (5)3.4 (6)B (7)Al与Se形成的化学键中共价键成分更少,电子在晶体中的传导相对较困难,形成的半导体导电性较弱
27.【答案】(1)① 增大原料接触面积,加快反应速率,提高产率 ② (2)、 (3)① ② 取少量最后一次洗涤液于试管中,滴加硝酸酸化的溶液,若无明显现象,证明已洗涤干净 (4)① ② n ③
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专题11 工艺流程综合题
1.(2025-2026高三上·辽宁省大连市金州高中学·期中)硫酸铁铵[NH4Fe(SO4)2·xH2O]是一种重要铁盐。为充分利用资源,变废为宝,在实验室中探究采用废铁屑来制备硫酸铁铵,具体流程如下:
回答下列问题:
(1)步骤①的目的是去除废铁屑表面的油污,方法是 。
(2)步骤②需要加热的目的是 ,温度保持80~95 ℃,采用的合适加热方式是 。铁屑中含有少量硫化物,反应产生的气体需要净化处理,合适的装置为 (填标号)。
(3)步骤③中选用足量的H2O2,理由是 。分批加入H2O2,同时为了 ,溶液要保持pH小于0.5。
(4)步骤⑤的具体实验操作有 ,经干燥得到硫酸铁铵晶体样品。
(5)采用热重分析法测定硫酸铁铵晶体样品所含结晶水数,将样品加热到150 ℃时,失掉1.5个结晶水,失重5.6%。硫酸铁铵晶体的化学式为 。
【答案】① 碱煮水洗 ② 加快反应 ③ 热水浴 ④ C ⑤ 将Fe2+全部氧化为Fe3+;不引入杂质 ⑥ 防止Fe3+水解 ⑦ 加热浓缩、冷却结晶、过滤(洗涤) ⑧ NH4Fe(SO4)2∙12H2O
【解析】(1)步骤① 的目的是去除废铁屑表面的油污,油污在碱性条件下容易水解,所以工业上常常用热的碳酸钠溶液清洗,即碱煮水洗;
(2)步骤② 需要加热的目的是加快反应速率;温度保持80~95 ℃,由于保持温度比较恒定且低于水的沸点,故采用的合适加热方式是水浴加热(热水浴);铁屑中含有少量硫化物,硫化物与硫酸反应生成硫化氢气体,可以用氢氧化钠溶液吸收,为了防止倒吸可以加装倒置的漏斗,故选择C装置;
(3)步骤③ 中选用足量的H2O2,H2O2可以将Fe2+氧化为Fe3+,且H2O2的还原产物为H2O,不会引入新的杂质,故理由是:将Fe2+全部氧化为Fe3+,不引入新的杂质。因为H2O2本身易分解,所以在加入时需分量加入,同时为了防止Fe3+水解,溶液要保持pH小于0.5;
(4)为了除去可溶性的硫酸铵、铁离子等,需要经过的步骤为:加热浓缩、冷却结晶、过滤(洗涤);
(5)设硫酸铁铵的化学式为NH4Fe(SO4)2∙xH2O,其相对分子质量为266+18x,1.5个水分子的相对分子质量为1.5×18=27,则27/(266+18x)=5.6%,解得x=12,则硫酸铁铵的化学式为NH4Fe(SO4)2∙12H2O。
2.(2025-2026高三上·辽宁省大连市金州高中学·期中)以废旧锌锰干电池的炭包(含炭粉、、、和少量、等物质)为原料回收的工艺流程如下:
回答下列问题:
(1)下列物质属于离子化合物的有_______(填代号)。
A.
B.
C.
D.
(2)“酸浸”时需将结块的炭包粉碎,目的是 。“灼烧”的目的是 。
(3)“气体X”的化学式为 。“溶解”时消耗的量比理论值明显偏高,这是由于部分被催化分解的缘故,机理如图。
已知:
则反应1的热化学方程式为 。
(4)“气体Y”的电子式为 。
(5)常用于制备化学电源。以碳纳米管作电极材料的柔性电池可广泛应用于“3D”打印机,其总反应为:。放电时,正极的电极反应式为 。
【答案】(1)D (2)① 使反应物充分接触,加快反应速率,使反应充分进行 ② 除去混合物中的炭粉 (3)① O2 ② (4) (5)
【解析】废旧锌锰干电池的炭包(含炭粉、、、和少量、等物质)加入稀硝酸酸化,炭粉、不溶,其余溶解过滤后进入滤液1中,所得固体在空气中灼烧,碳转化为CO2,得到的粗利用稀硫酸和双氧水溶解得到氧气和锰离子,加入碳酸钠溶液沉淀锰离子,得到碳酸锰,然后焙烧得到,据此解答。
(1)A. 中只有共价键,属于共价化合物;
B. 中只有共价键,属于共价化合物;
C. 中只有共价键,属于共价化合物;
D. 中含有离子键,属于离子化合物;
答案选D。
(2)“酸浸”时需将结块的炭包粉碎,目的是使反应物充分接触,加快反应速率,使反应充分进行。残渣中还有炭粉,“灼烧”的目的是除去混合物中的炭粉。
(3)双氧水被二氧化锰氧化生成氧气,“气体X”的化学式为O2。已知:
①
②
根据盖斯定律反应① ×2-② 即得到反应1的热化学方程式为 。
(4)“气体Y”是共价化合物二氧化碳,电子式为 ;
(5)根据总反应式可知锌失去电子,锌作负极,二氧化锰得到电子,作正极,因此放电时,正极的电极反应式为。
3.(2025-2026高三上·内蒙古师范大学附属中学·期中)工业上常用水钴矿主要成分为,还含少量、、MgO、CaO等杂质制备钴的氧化物,其制备工艺流程如下已知能还原和:
回答下列问题:
(1)在加入盐酸进行“酸浸”时,能提高“酸浸”速率的方法有 任写2种。
(2)“酸浸”后加入,钴的存在形式为,产生反应的离子方程式为 。
(3)溶液a中加入NaClO的作用是 。
(4)沉淀a的成分是 写化学式,操作2的名称是 。
(5)溶液d中的金属离子只有和两种,则溶液c中加入NaF溶液的作用是 。
(6)在空气中煅烧生成钴的某种氧化物和,测得充分煅烧后固体质量为,的体积为标准状况,则此反应的化学方程式为 。
【答案】① 将水钴矿石粉碎、充分搅拌或适当增加盐酸浓度、提高酸浸温度等 ② ③ 将溶液中的氧化成 ④ 、 ⑤ 过滤 ⑥ 将、转化为、沉淀 ⑦
【解析】提高“酸浸”速率的方法有:将水钴矿石粉碎、充分搅拌、适当增加盐酸浓度、提高酸浸温度等,据此解答;
“酸浸”后加入,钴的存在形式为,据此解答;
溶液a中加入的NaClO有氧化性,可将溶液中氧化成,据此解答;
沉淀a的成分为铁离子和镁离子形成的对应沉淀;操作2为分离溶液和沉淀,为过滤操作,据此解答;
溶液d中的金属离子只有和两种,则说明和已经沉淀了,所以溶液c中加入NaF溶液的作用是将、转化为、沉淀,据此解答;
,由中钴、碳原子个数比可知,则氧化物中,则:::4,所以在空气中煅烧生成钴的某种氧化物是 ,据此解答。
【解析】
在加入盐酸进行“酸浸”时,能提高“酸浸”速率的方法有:将水钴矿石粉碎、充分搅拌、适当增加盐酸浓度、提高酸浸温度等;
故答案为:将水钴矿石粉碎、充分搅拌或适当增加盐酸浓度、提高酸浸温度等;
“酸浸”后加入,钴的存在形式为,产生反应的离子方程式为:;
故答案为:;
溶液a中加入NaClO的作用为:将溶液中氧化成;
故答案为:将溶液中氧化成;
沉淀a的成分为:、;操作2为过滤;
故答案为: ;过滤;
溶液d中的金属离子只有和两种,则说明和已经沉淀了,所以溶液c中加入NaF溶液的作用是将、转化为、沉淀;
故答案为:将、转化为、沉淀;
,由中钴、碳原子个数比可知,则氧化物中,则:::4,所以在空气中煅烧生成钴的某种氧化物是化学方程式为 ,
故答案为: 。
4.(2025-2026高三上·内蒙古多校联考·期中)一种无机矿物质由三种常见元素组成,某化学兴趣小组对该物质的探究过程如图:
已知:①气体A为无色化合物且能使品红溶液褪色;
②固体B为混合物,沉淀E、红棕色固体F均为纯净物;
③实验中所用试剂均足量,各步均完全转化且忽略损耗。
请回答下列问题:
(1)写出原矿物质中所含元素的名称: 、 、 。
(2)为减少工业燃煤时气体A的大量排放,采取的常见措施有加强燃煤锅炉相关技术的改造、洗涤含气体A的烟气、 (填一种)等;若用溶液洗涤含气体A的烟气(设仅气体A参与反应),发生反应的离子方程式为 ,吸收气体A体积分数为的某混合气体时需要 溶液。(气体体积已折合为标准状况下)。
(3)胆矾中所含金属元素的单质与稀硝酸反应的离子方程式为 。
(4)若忽略损耗,42.00gX最终能制得 g胆矾。
(5)若另一小组在重复上述实验时,烘干后沉淀E的质量存在误差,试分析其原因: 。
【答案】(1)① 铜 ② 铁 ③ 硫 (2)① 在燃煤中加入石灰石(或开发新能源等) ② ③ 200 (3) (4) (5)难溶氢氧化物受热易分解,在烘干时可能有部分氢氧化物发生分解而使实验数据不准确
【解析】X在中高温反应,生成气体A和固体B,气体A为能使品红褪色的无色化合物,结合标准状况下体积(10.08L),推知为,固体B是混合物,后续经稀硝酸、稀硫酸溶解,说明含可溶于酸的金属元素化合物,固体B用稀硝酸、稀硫酸溶解后得到溶液D,加入溶液(调pH=4),生成沉淀 E,后续灼烧得到红棕色固体 F()12.00g,说明沉淀E是,得到滤液G,最终转化为胆矾(),据此解答。
(1)气体A能使品红褪色,结合标准状况下体积 10.08L,计算物质的量:,推知A为(S元素来源),红棕色固体F为,质量 12.00g,计算Fe的物质的量:(Fe元素来源),滤液G最终得到,说明含Cu元素,因此,原矿物质含铜、铁、硫三种元素;
(2)减排措施:在燃煤中加入石灰石(或开发新能源等);若用溶液洗涤含的烟气,发生反应的离子方程式为;1 L 混合气体中的物质的量:,由反应比例:,需要的物质的量为0.08mol,体积为;
(3)Cu与稀硝酸反应生成NO,离子方程式为;
(4)最终胆矾中Cu全部来自X,结合、S、、Fe的物质的量,计算得Cu的物质的量为=0.3mol,胆矾的质量:;
(5)沉淀E为,难溶氢氧化物受热易分解,若烘干时温度过高,部分分解为,导致沉淀质量偏小。
5.(2025-2026高三上·内蒙古多校联考·期中)铋(Bi)的化合物广泛应用于电子、医药等领域。以辉铋矿(主要成分为,含、、等杂质)为原料制备的工艺流程如图:
已知:Ⅰ、常温下,部分难溶物的溶度积常数如表。
难溶物
(不溶于氨水)
Ⅱ、易水解,难溶于冷水。
(1)已知“滤渣1”中含有单质和 (填化学式),写出“氧化浸取”时反应的离子方程式: 。
(2)“调pH”时要使完全沉淀(当离子浓度小于或等于时,视为完全沉淀),溶液pH最小为 (取整数,已知:)。
(3)已知进入“碱溶”步骤的物质为经过充分洗涤的和的固体混合物,为检验是否洗涤干净,可选择的试剂为 (填标号)。
A.KSCN溶液 B.溶液 C.溶液
(4)已知:的平衡常数。试计算“碱溶”过程中的平衡常数 。
(5)“转化”时,生成的离子方程式为 。
(6)取产品,加入足量稀硫酸和稀溶液使其完全反应[(未配平)],再用标准溶液滴定生成的,达到滴定终点时消耗19.60mL标准溶液。当 时,到达滴定终点;该产品的纯度为 %。
【答案】(1)① ② (2)6 (3)B (4) (5) (6)① 滴入最后半滴标准溶液后,溶液的浅红色褪去,且半分钟内不恢复原色 ② 78.4%
【解析】辉铋矿中加入氯化铁和盐酸的混合溶液氧化浸取时,金属硫化物转化为硫和可溶性金属氯化物,二氧化硅与混合溶液不反应,过滤得到含有硫、二氧化硅的滤渣1,得到的滤液中加入铋,将溶液中的铁离子还原为亚铁离子,过滤得到滤液;调节滤液的pH,将铋离子、铜离子转化为氢氧化铋、氢氧化铜沉淀,过滤得到含有亚铁离子的滤液3和滤渣;向滤渣中加入氨水,将氢氧化铜转化为四氨合铜离子,过滤得到含有四氨合铜离子的滤液4和氢氧化铋沉淀;加入盐酸溶解滤渣,再加入NaOH、NaClO,次氯酸具有强氧化性,将三价铋氧化为五价铋,发生反应,得到产品,由此分析。
(1)由分析可知,滤渣1中含有S单质和;铁离子具有氧化性,将负二价硫氧化为硫单质,铁离子被还原为亚铁离子,结合电子守恒可知,反应的离子方程式为:,故答案为:;;
(2)由溶度积常数表可知,和溶度积相近,则“还原”过程把溶液中的还原为,避免调pH时和同时沉淀;“调pH”时要使完全沉淀,则最大为,代入,得,,,故溶液pH最小为:6;
(3)由分析可知,沉淀洗涤液中含有亚铁离子,与生成蓝色沉淀,可检验是否洗涤干净,故答案选:B;
(4)反应可由反应加上得到,故平衡常,故答案为:;
(5)由分析可知,“转化”时,生成的离子方程式为;
(6)呈紫红色,会被还原为无色,故滴定终点现象为滴入最后半滴标准溶液后,溶液的浅红色褪去,且半分钟内不恢复原色;根据得失电子守恒建立关系式,,当达到滴定终点时,消耗0.200 0 mol·L-1的标准溶液19.60 mL。则,该产品的纯度为,故答案为:滴入最后半滴标准溶液后,溶液的浅红色褪去,且半分钟内不恢复原色;78.4%。
6.(2025-2026高三上·辽宁营口·期中)“生活无处不化学”,请回答下列问题:
Ⅰ、多硫化物是含多硫离子()的化合物,可用作废水处理剂、硫化剂等。
(1)的结构与过氧化钠相似,则的电子式为 。
(2)(易溶于水)在酸性条件下,易歧化生成和S,反应中被氧化的S和被还原的S的物质的量之比为 。
(3)在碱性溶液中,多硫离子被氧化成被还原成。写出被氧化的离子方程式: 。
Ⅱ、钼酸钠()是无公害型冷却水系统的金属腐蚀抑制剂,工业上可利用钼精矿(主要成分是不溶于水的,还含少量PbS等)制备钼酸钠,一般流程为先焙烧,再浸取,后除杂……最后制得钼酸钠。
(4)“焙烧”时空气从炉底通入,矿石经粉碎后从炉顶投入,这样处理的目的是 。
(5)另一种利用钼精矿制备钼酸钠的工艺流程中,采用直接向粉碎后的钼精矿中加入NaOH溶液和NaClO溶液的方法来得到钼酸钠。
①根据上述材料,配平下列反应的离子方程式 :______=______。
②相比于将钼精矿焙烧后再进行处理得到钼酸钠的工艺,该工艺的优点是 (任写一条)。
(6)常利用钼酸钠和苯骈三氮唑(BTA)的混合液作为碳钢的缓蚀剂。常温下,碳钢在不同浓度的硫酸和缓蚀剂介质中的腐蚀速率[单位:mm•(年)]如图所示。
①要使碳钢的缓蚀效果最优,钼酸钠和BTA的浓度比应为 。
②硫酸中碳钢的腐蚀速率先增大后减小,最后几乎为0,其可能的原因是 。
【答案】(1) (2) (3) (4)增大固气接触面积,加快反应速率,提高原料利用率 (5)① ② 无废气排放,可减少污染 (6)① ② 硫酸浓度增大时,氢离子浓度增大,反应速率加快,高浓度的硫酸中难电离,此时硫酸浓度增大,氢离子浓度减小,反应速率减慢,浓硫酸与铁作用会在金属表面形成致密的保护膜
【解析】(1)的结构与过氧化钠相似,即由和构成,和形成离子键,中存在一对共用电子对,则的电子式为:;
(2)(易溶于水)在酸性条件下,易歧化生成和S,即部分被氧化生成S(S元素化合价由价升高至0价),化合价升高,部分被还原生成(S元素化合价由价降低至-2价),化合价降低,设反应中被氧化的S和被还原的S的物质的量分别为x、y,则由得失电子守恒得:,即;
(3)在碱性溶液中,多硫离子被氧化成,S元素化合价由价升高至+6价,被还原成,Br元素化合价由+5价降低至-1价,同时反应生成水,则由得失电子守恒、电荷守恒和原子守恒可得被氧化的离子方程式为:;
(4)“焙烧”时空气从炉底通入,矿石经粉碎后从炉顶投入,增大了矿石与空气的接触面积,从而加快反应速率,使焙烧更充分,则这样处理的目的是:增大固气接触面积,加快反应速率,提高原料利用率;
(5)①向粉碎后的钼精矿中加入NaOH溶液和NaClO溶液的方法来得到,即、NaClO和NaOH发生氧化还原反应生成、、和,由得失电子守恒、电荷守恒和原子守恒配平得反应的离子方程式为:;
②焙烧钼精矿(主要成分是不溶于水的,还含少量PbS等)时会生成属于空气污染物的,而该工艺不会生成,则相比于将钼精矿焙烧后再进行处理得到钼酸钠的工艺,该工艺的优点是:无废气排放,可减少污染;
(6)①由曲线上所标数据可知,实线表示缓蚀剂中碳钢的腐蚀速率与缓蚀剂浓度的关系,结合图示可知,当钼酸钠和BTA的浓度分别为、,即两者的浓度比为2∶1时,其碳钢的腐蚀速率最小,则要使碳钢的缓蚀效果最优,钼酸钠和BTA的浓度比应为2∶1;
②当硫酸浓度较低时,硫酸浓度增大,氢离子浓度也增大,反应速率加快,但高浓度的硫酸中难电离,此时硫酸浓度再增大,氢离子浓度反而减小,导致反应速率减慢,且浓硫酸与铁作用会发生钝化,在铁表面生成一层致密的氧化物薄膜,这层膜阻止了酸与内层金属的进一步反应,所以硫酸中碳钢的腐蚀速率先增大后减小,最后几乎为0,其可能的原因是:硫酸浓度增大时,氢离子浓度增大,反应速率加快,高浓度的硫酸中难电离,此时硫酸浓度增大,氢离子浓度减小,反应速率减慢,浓硫酸与铁作用会在金属表面形成致密的保护膜。
7.(2025-2026高三上·辽宁沈阳郊联体·期中)金属镍广泛应用于制造记忆合金、储氢合金以及用作加氢反应的催化剂,是重要的战略物资,但资源匮乏。从某废镍渣(含、NiO、FeO、)中回收金属镍并转化为的流程如图所示:
回答下列问题。
(1)“滤液A”中主要溶质的化学式为 。
(2)“焙烧”后金属元素以硫酸盐的形式存在,写出NiO与反应的化学方程式: 。
(3)使用95℃热水“溶解”后过滤,所得“滤渣”的主要成分的化学式是 。
(4)①“萃取”时发生反应(RH为萃取剂),一定条件下,萃取平衡时,,则的苯取率为 。
②反萃取获得,溶液的实验操作是 。
(5)在碱性溶液中用NaClO氧化,可制得碱性镍镉电池电极材料,该反应的离子方程式为 。
(6)镍能形成多种不同的化合物。图a是镍的一种配合物结构,图b是镍的一种氧化物的结构,下列说法不正确的是_________(填字母)。
A. 图a中,电负性
B. 图a分子中存在的化学键有共价键、配位键、氢键
C. 图b是氧化镍(NiO)的一个晶胞
D. 氧化镍中、的配位数都是6
【答案】(1)或 (2) (3) (4)① 80% ② 在萃取液中加入稀硫酸,振荡、静置、分液 (5) (6)BC
【解析】废镍渣(含、NiO、FeO、),粉碎后加入NaOH溶液碱浸,则废镍渣中的和NaOH反应,反应的离子方程式为+2OH-=2+H2O;通过过滤分离,剩下的物质经过焙烧加入,金属变成硫酸盐,、NiO、FeO与反应生成的盐为NiSO4、Fe2(SO4)3、FeSO4,同时有氨气生成;95℃热水溶解,Fe3+水解为Fe(OH)3;经过萃取将Fe2+、Ni2+分离,得到含Ni2+的有机层,最后得到NiSO4;
(1)“碱浸”时发生反应的离子方程式为,“滤液A”中主要溶质为(或);
(2)“焙烧”后金属元素以硫酸盐的形式存在,则NiO与反应的化学方程式为 ;
(3)烧渣中含有、、,95℃热水“溶解”,水解为,则过滤所得“滤渣”的化学式为;
(4)① 一定条件下,萃取平衡时,被苯取的即形成的的物质的量是残留在溶液中的4倍,则的萃取率为。
② 在萃取液中加入稀硫酸,振荡、静置、分液,得到溶液;
(5)“反萃取”得到的溶液在碱性条件下可被NaClO氧化生成,该反应的离子方程式为;
(6)A. 元素非金属性越强电负性越强,故图a中,电负性,选项A正确;
B.氢键不是化学键,选项B错误;
C.各顶点不相同,所以不是晶胞,选项C错误;
D. 氧化镍中、均在顶点且各占一半,它们的配位数都是6,选项D正确;
答案选BC。
8.(2025-2026高三上·辽宁省重点中学大·期中)锆(Zr)在核工业中地位重要,被称为原子时代的头号金属。用锆石(含少量、、和)制备纳米级和铁红的流程如图所示:
已知:①碱熔时,生成难溶于水的,酸浸时元素转化为。
②灼烧时发生反应:
。
③已知:、、、形成沉淀的范围如下[开始沉淀时(金属离子)]。
金属离子
开始沉淀的
6.3
2.7
3.4
4.2
沉淀完全的
8.3
3.7
4.7
6.7
回答下列问题:
(1)锆石粉碎的目的是 。
(2)碱熔时,参与反应的化学方程式为 。
(3)酸浸时,生成的离子方程式为 ;滤渣1的主要成分是 (填化学式)。
(4)要使和沉淀完全,调的最小值约为4.7;分离时,用到的玻璃仪器有普通漏斗、 、 。
(5)沉锆过程中,用无水乙醇洗涤的目的是 。
(6)实验室中由制取,可选用的装置是 (填序号)。
【答案】(1)增大接触面积,提高碱熔速率; (2) (3)① ② (4)① 玻璃棒 ② 烧杯 (5)减少溶解损失,增大挥发速率,提高产率; (6)③
【解析】锆石(含少量、、和),粉碎之后进行碱熔,和会与氢氧化钠反应,生成难溶于水的,之后再进行酸浸,会有滤渣沉淀,之后调节,使铁元素变成沉淀,分离出来的滤液加氰化钾沉铜,再加氨水沉锆,变成,灼烧之后变成;
(1)锆石粉碎的目的是增大接触面积,提高碱熔速率;
(2)碱熔时,氧化铝为两性氧化物,与氢氧化钠反应可生成,故化学方程式为:;
(3)根据题中给出的信息:碱熔时,生成难溶于水的,酸浸时元素转化为,则生成的离子方程式为:,锆石中含有二氧化硅,碱熔后生成硅酸钠,加入盐酸后转变成硅酸,滤渣1的主要成分是;
(4)分离的操作为过滤,需要用到的玻璃仪器为,漏斗、烧杯、玻璃棒;
(5)沉锆过程中,用无水乙醇洗涤的目的是减少溶解损失,增大挥发速率,提高产率;
(6)由转化为,需要在坩埚中进行灼烧,所以选择的装置为③ ;
9.(2025-2026高三上·黑龙江新时代联合体·期中)工业上常利用钛铁矿(主要成分为FeO和TiO2,还含有CaO、MgO、Al2O3等)制备金属钛,工艺流程如图所示。已知:金属钛性质稳定,不溶于稀盐酸、稀硫酸。
(1)基态Ti原子中有 个未成对电子。
(2)“分离”操作前对“还原”得到的固体进行粉碎,目的是 。
(3)已知部分金属及氯化物的熔沸点数据如表所示:
物质
TiCl4
FeCl3
CaCl2
AlCl3
MgCl2
熔点
-25℃
306℃
782℃
194°C
712℃
沸点
136.4℃
315°C
1600°C
181C
1412°C
①AlCl3的熔沸点与MgCl2相差较大的原因是 。
②为使“还原”反应中的副反应减少,“操作I”是 。
(4)已知: ,该反应极难进行,从化学平衡的角度解释“氯化”时需向反应体系中加入焦炭的原因是 。
(5)已知物质A的焰色试验为黄色,写出电解物质时反应的化学方程式: 。
(6)钛原子(Ti)在一定条件下和碳原子可形成气态团簇分子,分子模型如图所示(白球表示钛原子,黑球表示碳原子),其化学式为 。
【答案】(1)2 (2)增大固体与盐酸的接触面积,加快反应速率,提高浸出率 (3)① AlCl3是分子晶体,MgCl2是离子晶体,破坏离子键需要的能量更多,所以MgCl2熔点更高 ② 在136.4℃左右进行蒸馏操作 (4)C与O2反应减少了O2的浓度,且C与O2反应放热,温度升高,使平衡正向移动 (5)2NaCl(熔融) 2Na+Cl2↑ (6)Ti14C13
【解析】钛铁矿主要成分为FeO和TiO2,还含有CaO、MgO、Al2O3等。物质A的焰色试验为黄色的焰色试验为黄色,A中含有钠元素;加稀盐酸“分离”得到A,A中含有氯元素,电解物质A的产物参与“氧化”过程,则A是NaCl,电解熔融氯化钠生成钠和氯气,氯气参与“氧化”过程、金属钠参与“还原”过程;氧化过程得到TiCl4、FeCl3、CaCl2、MgCl2、AlCl3,在左右进行蒸馏操作得到TiCl4,金属钠还原TiCl4得到Ti和氯化钠,加稀盐酸、水过滤分离出Ti。
(1)基态Ti原子的价电子排布式为3d24s2,有2个未成对电子。
(2)根据影响反应速率的因素,“分离”操作前对“还原”得到的固体进行粉碎,目的是增大固体与盐酸的接触面积,加快反应速率,提高浸出率。
(3)①AlCl3是分子晶体,MgCl2是离子晶体,破坏离子键需要的能量更多,所以MgCl2熔点比AlCl3的熔沸点更高;
② 根据流程可知,该步骤需要提取出的物质是,根据金属及氯化物的熔沸点数据,“操作I”是在136.4℃左右进行蒸馏操作。
(4) ,C与O2反应减少O2的浓度,且C与O2反应放热,温度升高,使平衡正向移动,所以“氯化”时需向反应体系中加入焦炭。
(5)根据操作流程和A物质的焰色试验是黄色可知,物质A为NaCl,因此电解方程式为;
(6)该物质是气态团簇分子,根据图示,该分子中含有13个C原子,14个钛原子,其化学式为Ti14C13。
10.(2025-2026高三上·内蒙古治区包头多校联考·期中)某兴趣小组设计了利用和生成,再与反应制备的方案:
(1)采用下图所示装置制备,仪器a的名称为 ;步骤I中采用冰水浴是为了 ;
(2)步骤Ⅱ应分数次加入,原因是 ;
(3)步骤Ⅲ滴加饱和溶液的目的是 ;
(4)步骤Ⅳ生成沉淀,判断已沉淀完全的操作是 ;
(5)将步骤Ⅴ中正确操作或现象的标号填入相应括号中 。
A.蒸发皿中出现少量晶体
B.使用漏斗趁热过滤
C.利用蒸发皿余热使溶液蒸干
D.用玻璃棒不断搅拌
E.等待蒸发皿冷却
【答案】(1)① 恒压滴液漏斗 ② 增大SO2的溶解度、增大H2SO3的浓度,同时为步骤Ⅱ提供低温 (2)防止过多的MnO2与H2SO3反应生成MnSO4,同时防止反应太快、放热太多、不利于控制温度低于10℃ (3)除去过量的SO2(或H2SO3) (4)静置,向上层清液中继续滴加几滴饱和Na2CO3溶液,若不再产生沉淀,说明Mn2+已沉淀完全 (5)D、A、E
【解析】步骤Ⅱ中MnO2与H2SO3在低于10℃时反应生成MnS2O6,反应的化学方程式为MnO2+2H2SO3=MnS2O6+2H2O,步骤Ⅲ中滴加饱和Ba(OH)2除去过量的SO2(或H2SO3),步骤Ⅳ中滴入饱和Na2CO3溶液发生反应MnS2O6+Na2CO3=MnCO3↓+Na2S2O6,经过滤得到Na2S2O6溶液,步骤Ⅴ中Na2S2O6溶液经蒸发浓缩、冷却结晶、过滤、洗涤、干燥得到Na2S2O6∙2H2O。
(1)根据仪器a的特点知,仪器a为恒压滴液漏斗;步骤Ⅰ中采用冰水浴是为了增大SO2的溶解度、增大H2SO3的浓度,同时为步骤Ⅱ提供低温;
(2)由于MnO2具有氧化性、SO2(或H2SO3)具有还原性,步骤Ⅱ应分数次加入MnO2,原因是:防止过多的MnO2与H2SO3反应生成MnSO4,同时防止反应太快、放热太多、不利于控制温度低于10℃;
(3)步骤Ⅲ中滴加饱和Ba(OH)2溶液的目的是除去过量的SO2(或H2SO3),防止后续反应中SO2与Na2CO3溶液反应,增加饱和Na2CO3溶液的用量、并使产品中混有杂质;
(4)步骤Ⅳ中生成MnCO3沉淀,判断Mn2+已沉淀完全的操作是:静置,向上层清液中继续滴加几滴饱和Na2CO3溶液,若不再产生沉淀,说明Mn2+已沉淀完全;
(5)步骤Ⅴ的正确操作或现象为:将滤液倒入蒸发皿中→用酒精灯加热→用玻璃棒不断搅拌→蒸发皿中出现少量晶体→停止加热→等待蒸发皿冷却→过滤、洗涤、干燥得到Na2S2O6∙2H2O,依次填入D、A、E。
11.(2025-2026高三上·内蒙古治区包头多校联考·期中)铬盐产品广泛应用于化工、医药、印染等领域。通过闭环生产工艺将铬铁矿转化为重铬酸钾同时回收利用钾资源,可实现绿色化学的目标。过程如下:
已知:铬铁矿主要成分是、、、。
回答下列问题:
(1)铬铁矿石在焙烧前需粉碎,其作用是 。
(2)煅烧工序中反应生成的化学方程式: 。
(3)浸取工序中滤渣I的主要成分:、、 、 (填化学式)。
(4)酸化工序中需加压的原因: 。
(5)滤液Ⅱ的主要成分: (填化学式)。
(6)补全还原、分离工序中发生反应的化学方程式 。
_____+_____=_____+_____+_____CO
(7)滤渣Ⅱ可返回 工序。(填工序名称)
【答案】(1)增大接触面积,提高煅烧速率 (2) (3)① ② MgO (4)加大压强,可以增大CO2的溶解度,使液体中CO2浓度增大,保证酸化反应充分进行 (5) (6) (7)浸取
【解析】铬铁矿主要成分是、、、,与过量KOH在空气中煅烧,生成、、MgO、、,;通入浸取,生成,、MgO不反应,故滤渣Ⅰ为,、MgO;通过蒸发浓缩、冷却结晶、过滤分离出固体,滤液Ⅰ中含有,将中加水溶解,并通入过量CO2酸化,将转化为,同时副产物生成,将与分离,滤液Ⅱ的主要溶质为;做还原剂,将滤液Ⅰ中剩余的还原为,自身转化为进入滤渣Ⅱ,KOH进一步处理得,循环使用。
(1)铬铁矿石在焙烧前需粉碎,其作用是增大接触面积,提高煅烧速率。
(2)煅烧工序中与过量KOH在空气中煅烧生成、,化学方程式为。
(3)根据分析可得浸取工序中滤渣I的主要成分:,、MgO,故答案为、MgO。
(4)向中加水溶解,并通入过量CO2酸化,将转化为,加大压强,可以增大CO2的溶解度,使液体中CO2浓度增大,保证酸化反应充分进行。
(5)将与分离,滤液Ⅱ的主要溶质为。
(6)做还原剂,将滤液Ⅰ中剩余的还原为,自身转化为,铁元素由0价升高到+3价,Cr由+6价降低到+3价,根据得失电子守恒,原子守恒,化学方程式。
(7)做还原剂,将滤液Ⅰ中剩余的还原为,自身转化为进入滤渣Ⅱ,回到“浸取”工序循环使用,以回收其中的铬元素。
12.(2025-2026高三上·辽宁省大连市滨城高中联盟·期中)(钒酸铋)是一种重要的半导体材料,难溶于水,在光催化等领域有重要应用。一种利用含钒废渣(、、、)制备的工艺流程如图所示:
已知:①+5价钒在溶液中的主要存在形式与溶液的关系如下表所示:
2~4
6~8
10~12
主要存在形式
②“沉钒”得到的滤渣微溶于冷水,能溶于热水。
请回答下列问题:
(1)与是同一主族元素,的价电子排布式为 。
(2)将含钒废渣与碳酸钠进行充分研磨的目的是 。
(3)“焙烧”过程中转化为的化学方程式为 。
(4)在调节“”至“”的过程中,可认为反应体系中含钒微粒存在的化学平衡 (用离子方程式表示)向正反应方向移动。
(5)“沉钒”时为提高“沉钒”率,可采取的措施有 (填一条),提纯固体的实验方法是 。
(6)写出“合成”步骤总反应的化学方程式 。
【答案】(1) (2)增大反应物接触面积,加快反应速率,使反应更充分(答案合理即可) (3) (4) (5)① 适当过量、适当降温 ② 重结晶 (6)
【解析】在含钒废渣(V2O3、V2O4、FeO、Al2O3)加入Na2CO3,再通入空气,V2O3、V2O4转化为NaVO3,FeO被氧化为Fe2O3;加入HCl“浸取”,则溶液中存在、Al3+、Fe3+;调节pH1=3.2,使Fe3+水解生成Fe(OH)3沉淀,过滤除去:再调节pH2=6.5,使Al3+水解生成Al(OH)3沉淀,过滤除去,此时转化为;“沉钒”时加入氯化铵,生成NH4VO3沉淀;“合成”步骤中,NH4VO3与BiCl3、氨水反应生成BiVO4;
(1)铋位于第六周期第VA族,最外层电子位于和能级,价电子排布式为;
(2)充分研磨可减小固体颗粒粒径,增大反应物接触面积,从而加快反应速率并使焙烧反应更充分;
(3)焙烧时空气中的氧气将钒元素的化合价由+4价氧化为+5价,碳酸钠提供钠元素;按原子守恒和电子守恒配平得;
(4)由题表可知,溶液酸碱性由调至时,主要含钒微粒由转化为;升高会降低浓度,使平衡向正反应方向移动;
(5)根据已知信息,NH4VO3微溶于冷水,能溶于热水,因此“沉钒”时为提高“沉钒”率,可使NH4Cl适当过量或适当降温;提纯NH4VO3的实验方法是重结晶。
(6)“合成”步骤中,NH4VO3与BiCl3、氨水反应生成BiVO4,总反应的化学方程式:。
13.(2025-2026高三上·辽宁省辽阳市普通高中协作体·期中)在食品工业中,亚氯酸钠需严格按照《食品安全国家标准食品添加剂使用标准》规定使用。一种制备的流程如图所示。
(1)若试剂X为酸式盐,则它是 填化学式,下同,若试剂X为氧化物,则它是 。
(2)写出“反应池2”中反应的离子方程式: 。
(3)“冷却结晶”之后的操作是 。
(4)设计实验探究的漂白性,实验结果如表:
实验
操作
现象
①
取少量品红溶液于试管中,加入适量粉末,振荡
品红溶液不褪色
②
在①的试管中滴加少量稀硫酸,振荡
红色溶液迅速褪色
③
对②的试管加热
溶液不变红
与稀硫酸反应有生成,该反应的化学方程式为 ,实验结论是 。
(5)某工厂用10吨工业级的 含量为 生产,最终制得粗品 吨,粗品中的含量为 保留2位有效数字。已知在此工艺流程中的Cl的损耗率为。
【答案】(1)① ② (2) (3)过滤、洗涤、干燥 (4)① ② 在中性或弱碱性条件下漂白性较弱,滴加稀硫酸能产生具有永久漂白性的物质 (5)90
【解析】在反应池1中,试剂被酸性溶液氧化,生成、等;反应池2中,与的碱性溶液反应,生成,表明作氧化剂,则作还原剂,从而生成。
(1)反应池1中,在稀硫酸作用下与试剂X反应生成和,元素化合价从降低到,发生还原反应,所以试剂X为还原剂,若试剂X为酸式盐,常见的还原性酸式盐为,其中S元素为价,可被氧化为价生成;若试剂X为氧化物,具有还原性且能在酸性条件下反应生成的氧化物为,S元素从价被氧化为价。
(2)反应池2中,与在NaOH溶液下反应生成、和,元素从价降低到价,中O元素从价升高到0价,根据得失电子守恒,和的化学计量数之比为,再结合电荷守恒和原子守恒配平离子方程式:。
(3)“冷却结晶”后得到的是粗品晶体和母液的混合物,分离晶体和液体的操作是过滤、洗涤、干燥。
(4)对于与稀硫酸反应生成的化学方程式,根据氧化还原反应规律,在酸性条件下会发生歧化反应,元素的化合价有升高也有降低,中为价,推测另一种产物中为价,根据得失电子守恒,失,得,所以失电子与得电子的个数比为,再结合原子守恒配平,得到方程式:;
实验①中仅加粉末,品红不褪色,实验②滴加稀硫酸后迅速褪色,说明酸性条件下才表现出漂白性,实验③加热后溶液不变红,表明漂白是永久性的与次氯酸类似,是因为生成了具有强氧化性的物质等导致有机色素被破坏,而非暂时性结合。
(5)10吨工业级中,纯的质量为,,,由于每个含1个原子,考虑损耗率,则参与反应的物质的量为,再根据守恒得,,则,故粗品中的含量为。
14.(2025-2026高三上·吉林吉林市九校联考·期中)以锌灰(主要成分为ZnO,含少量FeO、MnO、CuO)为原料制备的工艺流程如下(“→”表示部分过程略去):
(1)“浸取”时,ZnO与盐酸反应的化学方程式为 。
(2)“氧化”反应之一为。
①“氧化”时化合价升高的金属元素为 (用元素符号表示)。
②若“氧化”时使用“滤渣1”仍为和,但工业生产时仍不选择,其原因是 。
(3)实验室进行“过滤”操作时,所需玻璃仪器有烧杯、玻璃棒和 。
(4)“置换”时,加入过量Zn粉的目的是 。
(5)工业生产中若锌灰质量一定,为提高的产量,可采取的措施为 。
【答案】(1) (2)① Fe、Mn ② 是分解的催化剂,造成的消耗量大 (3)漏斗 (4)将溶液中的全部置换出来 (5)将锌灰粉碎,增大反应物接触面积,使反应更充分;或者适当提高盐酸的浓度等
【解析】锌灰(主要成分为ZnO,含少量FeO、MnO、CuO)为原料制备的工艺流程为:“浸取”过程中加入盐酸,与固体物质反应,将金属元素溶解进入溶液中,在“氧化”步骤中加入KMnO4可以将Fe元素和Mn元素分别氧化为+3价的Fe(OH)3和+4价的MnO2,经过过滤后溶液中剩余Zn2+和Cu2+,加入Zn粉,将溶液中的Cu2+置换,并经过滤得到溶液。
(1)ZnO为碱性氧化物,能与盐酸反应生成氯化锌和水,化学方程式为:;
(2)① 在“氧化”步骤中,其中一个反应为,可知中锰元素显+2价,中锰元素显+4价,化合价升高;同时根据滤渣1成分可知,盐酸浸取的氯化亚铁经过氧化变成了氢氧化铁,铁元素化合价由+2变成+3,化合价升高;
② 工业生产时不选择,其原因是在产物中的催化下会加速分解,造成的消耗量大,增加生产成本;
(3)实验室进行“过滤”操作时,所需玻璃仪器有烧杯、玻璃棒和漏斗;
(4)Zn的金属活动性比Cu强,能将Cu从其盐溶液中置换出来,“置换”时为保证溶液中的全部置换出来,需要加入过量Zn粉;
(5)工业生产中若锌灰质量一定,为提高的产量,可采取的措施为将锌灰粉碎,增大反应物接触面积,使反应更充分;或者适当提高盐酸的浓度等;
本题以工业流程的形式考查锌灰制备ZnCl2的过程,涉及物质和元素性质、化学反应方程书写、氧化还原反应、分离操作和提高产物产量等相关知识,侧重分析和推断能力的考查,题目考查内容较为综合,难度一般。
15.(2025-2026高三上·辽宁省实验中学·期中)从炼油厂焙烧炭渣(主要含炭、和,以及少量NiO、CaO)中提取钼的工艺流程如下:
已知:和均易溶于水:草酸()在水中溶解度见下表。
温度(℃)
20
40
60
80
溶解度(g/100g)
9.5
21.5
44.3
84.5
(1)“酸浸”中钼和钒分别转化为和
100℃下各元素浸出率与草酸浓度的关系如图。
①最佳草酸浓度为 。
②酸浸生成的化学方程式为 。
(2)“酸转化”中加浓硫酸后,过滤前的操作为 ;“滤渣2”为 (填名称)
(3)“沉钼”中,HMT(结构如图)在溶液中转变为,一个有 个可形成氢键的位点,沉淀为。
(4)“碱浸转化”中,在碱作用下分解出,后者转化为的化学方程式为 ;“滤液2”中可循环利用的物质为 。
【答案】(1)① 2.0 ② (2)① 冷却结晶 ② 草酸 (3)4 (4)① ② HMT
【解析】炭渣加入草酸浸取,钼和钒分别转化为和,Mo、V被还原为盐溶液,草酸被氧化为二氧化碳(气体1),炭不反应、镍、钙转化为草酸镍沉淀、草酸钙沉淀,三者成为滤渣1,过滤,滤液加入浓硫酸使得钼、钒的草酸盐转化为硫酸盐和草酸,较低温度时草酸溶解度较小得到草酸晶体成为滤渣2,过滤得到含和的滤液,“沉钼”过程中加入HMT得到沉淀为,结合质量守恒,还生成,过滤,滤液1中含和不反应的,过滤后得到沉淀加入氧化钙、水、空气,碱浸转化过程中氧化钼元素得到CaMoO4;
(1)① 由图,最佳草酸浓度为2.0,此时钼元素浸出率接近100%,而钙、镍浸出率为0;
②和草酸发生氧化还原反应生成,Mo化合价由+6变为+5、部分草酸中碳化合价由+3变为+4生成二氧化碳,结合电子守恒,化学方程式为 ;
(2)“酸转化”中加浓硫酸后,转化生成和及草酸,此时温度升高,根据表格,低温有利于草酸析出,则过滤前的操作为冷却结晶;由分析,“滤渣2”为草酸晶体;
(3)结合HMT结构,HMT中一个氮与氢离子形成配位键得到,可形成N-H…Y氢键(作为氢键给体),另有3个N原子,均具有1对孤电子对,可形成N…H-X氢键(作为氢键受体),故存在4个可形成氢键的位点;
(4)被氧气氧化为,反应中钼化合价由+5变为+6、氧气中氧化合价由0变为-2,结合电子守恒,反应为:;在碱作用下会转化生成HMT,则“滤液2”中可循环利用的物质为HMT。
16.(2025-2026高三上·黑龙江省哈尔滨师范大学附属中学·期中)以含硒物料(主要含S、Se、、CuO、ZnO、等)为原料制备粗硒(Se)的流程如下:
已知:亚硒酸()是一种二元弱酸。回答下列问题:
(1)硒的原子结构示意图为 。
(2)“浸取”的目的是 ,为提高浸取速率可采取的措施 (写一条),从该滤液中分离出溶质的实验方法为 。
(3)“酸浸”中,Se转化为,该反应的离子方程式为 ,滤渣为 。
(4)“控电位还原”是将电位高的物质先还原,电位低的物质保留在溶液中,以达到物质分离的目的。可采用硫脲联合亚硫酸钠进行“控电位还原”,下表是“酸浸”后溶液中主要粒子的电位。
名称
电位
0.345
-0.760
-0.440
0.770
1.511
0.740
为使硒和杂质金属分离,用硫脲联合亚硫酸钠还原时的最低电位应控制在 V以上,为检验“控电位还原”步骤中的滤液里是否有,可加入 ,通过是否有蓝色沉淀加以判断。
(5)是一种钠离子电池正极材料。放电完全时转化为,生成0价铜,电极反应式为 。
【答案】(1) (2)① 溶解除去硫单质 ② 将含硒物料粉碎或搅拌 ③ 蒸馏 (3)① ② (4)① 0.345 ② 铁氰化钾溶液 (5)
【解析】以含硒物料(主要含S、Se、、CuO、ZnO、等)用CS2浸取,S易溶于CS2除去杂质S,剩余物质进入酸浸程序,同时加入NaClO3氧化剂氧化Se,根据问题3可知Se被氧化为,金属氧化物、CuO、ZnO溶于稀硫酸变为硫酸盐,不溶于酸以滤渣形式除掉,然后进入控电位还原程序将Se还原;
(1)Se为34号元素,原子结构示意图为;
(2)S易溶于CS2,故浸取的目的为溶解除去硫单质,加快浸取速率可以采用搅拌、或者研碎,增大接触面积,从而加快反应速率,分离S和CS2的混合物,可以利用沸点不同将其分离,故分离方法为蒸馏;
(3)酸浸时加入氧化剂NaClO3氧化Se成,自身还原为ClO2,离子方程式为;不溶于酸,因此滤渣为;
(4)“控电位还原”是将电位高的物质先还原,电位低的物质保留在溶液中,以达到物质分离的目的,根据表格数据先将,然后将单质,当电位降到0.345时就会将单质,本题的目的是得到粗硒,因此最低电位为0.345,检验的试剂为铁氰化钾溶液,现象是产生蓝色沉淀;
(5)是一种钠离子电池正极材料,发生得电子还原反应,并生成,因此要结合两个钠离子,转移电子数为2,故电极方程式为。
17.(2025-2026高三上·黑龙江省牡丹江市第一高中学·期中)据报道,采用硫酸溶液同槽浸出锰结核矿(主要成分MnO2)和锌精矿(主要成分ZnS)提取锰和锌的工艺方法获得成功。该工艺流程图如下:
回答下列问题
(1)已知硫化锌比重较大,容易沉积在浸出槽底部,为了提高浸出率,需要增大搅拌速度和搅拌强度,此外还可以通过 的方法来提高浸出率。下图为锌、锰离子浸出效率随温度变化的图像,浸取的温度应选择 为宜。
(2)步骤①中,二氧化锰和硫化锌同槽酸浸时反应速率很慢,若在酸溶液中加入少量的FeSO4则能明显加快反应速率,发生反应的离子方程式为2Fe2++MnO2+4H+=2Fe3++Mn2++2H2O和 , FeSO4在该反应中的作用为 。
(3)研究发现,步骤①中两种矿物同槽酸浸4小时后,锰和锌的浸出率只有约80%,在实际工艺中,需将浸渣E用四氯乙烷处理后再做二次酸浸,四氯乙烷的作用是 。
(4)操作2的具体步骤是 ,过滤,洗涤,干燥。
(5)步骤④沉淀锰的离子反应方程式为 。
(6)在空气中加热易转化为不同价态的锰的氧化物,且其固体残留率随温度的变化如图中A、B、C、D点所示,图中点D对应固体的成分为 (填化学式)。
【答案】(1)① 粉碎矿石、增大硫酸浓度、提高浸取温度,延长浸取时间等 ② 90-95℃ (2)① ② 做催化剂 (3)破坏包裹在锌精矿表面的硫膜 (4)蒸发浓缩、冷却结晶 (5) (6)、MnO
【解析】步骤① 锰结核矿(MnO2)和锌精矿(主要成分ZnS) 与硫酸反应,得到浸渣E和含、的浸出液A;
步骤② 通过萃取分离出含的有机相B和含的溶液C;
步骤③ 反萃取有机相B得到溶液,经操作2蒸发结晶得到;
步骤④ 溶液C通入和,经操作3过滤得到沉淀和滤液D;
步骤⑤在、200℃条件下分解生成。
(1)为了提高浸出率,还可以通过粉碎矿石、适当增大硫酸的浓度、提高浸取温度,延长浸取时间等方法来提高浸出率;
从锌、锰离子浸出率与溶液温度的关系图中可知,当温度为90-95℃,锌、锰离子浸出率相对来讲都比较高,继续升高温度,浸出率提升不大,耗费更多能源;
(2)铁离子能够与硫化锌发生氧化还原反应,离子方程式为;
根据上述反应,由题中信息知加入少量的FeSO4则能明显加快反应速率,先消耗、再重新生成,FeSO4在该反应中的作用为催化剂。
(3)四氯乙烷可以破坏包裹在锌精矿表面的硫膜,提高锰和锌的浸出率。
(4)根据分析,操作2的具体步骤是蒸发浓缩、冷却结晶,过滤,洗涤,干燥。
(5)硫酸锰溶液中通入氨气和二氧化碳,生成碳酸锰沉淀,离子反应方程式为。
(6)的物质的量为1 mol,即质量为115 g,A点剩余固体质量为,减少的质量为,可知失去的组成为CO,故剩余固体的成为,=1:2;
C点剩余固体的质量为,据锰元素守恒可知,则,则,故剩余固体的成分为;
同理,B点剩余固体质量为,因,则,则,故剩余固体的成为,因D点介于B、C之间,故D点对应固体的成分为与的混合物。
18.(2025-2026高三上·黑龙江省牡丹江市第二高中学·期中)铬和钒具有广泛用途。铬钒渣中铬和钒以低价态含氧酸盐形式存在,主要杂质为铁、铝、硅、磷等的化合物,从铬钒渣中分离提取铬和钒的一种流程如下图所示:
已知:最高价铬酸根在酸性介质中以存在,在碱性介质中以存在。
回答下列问题:
(1)煅烧过程中,钒和铬被氧化为相应的最高价含氧酸盐,其中含铬化合物主要为 。(填化学式)
(2)水浸渣中主要有和 。
(3)“沉淀”步骤调pH到弱碱性,主要除去的杂质是 。
(4)“除硅磷”步骤中,使硅、磷分别以和的形式沉淀,该步需要控制溶液的以达到最好的除杂效果,若时,会导致 。
(5)“分离钒”步骤中,将溶液pH调到1.8左右得到沉淀,在时,溶解为或在碱性条件下,溶解为或,上述性质说明具有 。
A.酸性 B.碱性 C.两性
(6)“还原”步骤中加入焦亚硫酸钠()溶液,反应的离子方程式为 。
【答案】(1) (2) (3) (4)镁离子生成氢氧化镁沉淀,不能形成MgSiO3沉淀,导致产品中混有杂质,同时溶液中铵根离子浓度降低导致MgNH4PO4无法完全沉淀 (5)C (6)
【解析】铬钒渣在空气中和碳酸钠、氢氧化钠中煅烧得到,、等,用水浸取,会转化为,过滤出滤渣二氧化硅和氧化铁,再用稀硫酸调节pH值得到氢氧化铝沉淀,再用硫酸镁、硫酸铵除硅、磷杂质,用稀硫酸调节pH值分离出钒,用焦亚硫酸钠()溶液还原得到氢氧化铬。
(1)煅烧过程中,钒和铬被氧化为相应的最高价含氧酸盐,根据在碱性介质中以存在,则其中含铬化合物主要为;
(2)煅烧过程中铁的化合物被氧化为氧化铁,因此水浸渣中主要有和;
(3)煅烧、浸取后铝元素以形式存在,因此“沉淀”步骤调到弱碱性,则铝元素以氢氧化铝形式存在,即主要除去的杂质是;
(4)由分析可知,加入硫酸镁溶液、硫酸铵溶液的目的是将硅元素、磷元素转化为MgSiO3和MgNH4PO4沉淀,若溶液pH<9时,磷酸根会与H+反应使其浓度降低导致MgNH4PO4无法完全沉淀,同时可能产生硅酸胶状沉淀不宜处理;若溶液pH>9时,会导镁离子生成氢氧化镁沉淀,不能形成MgSiO3沉淀,导致产品中混有杂质,同时溶液中铵根离子浓度降低导致MgNH4PO4无法完全沉淀;
(5)根据上述信息说明既和酸反应又和碱反应,因此说明具有两性,故答案为C;
(6)根据最高价铬酸根在酸性介质中以存在,则“还原”步骤中加入焦亚硫酸钠()溶液,反应的离子方程式为。
19.(2025-2026高三上·辽宁省大连育明高中学·期中)硫酸铈铵是分析化学常用的滴定剂。以氟碳铈矿(含等)为原料制备硫酸铈铵的流程如图所示。
已知部分信息如下:
①在空气中易被氧化为具有强氧化性;
②稀土离子易与形成复盐沉淀,发生反应:。
回答下列问题:
(1)中铈元素的化合价为 ;滤渣A的主要成分有、 (填化学式)。
(2)“焙烧”中常采用高压空气、逆流操作(空气从焙烧炉下部通入,矿粉从中上部加入),这样操作的目的是 。
(3)“酸浸”中,铈金属浸出率与温度关系如图1所示,与硫酸浓度关系如图2所示。工业生产应选择的适宜条件是 。若用稀盐酸进行酸浸,则会造成的影响是 。
(4)“沉铈”中,硫脲的作用是 。
(5)向含溶液中加入反应生成的离子方程式为 。
(6)测定产品纯度。称取产品溶于水,配制成溶液,准确量取配制溶液于锥形瓶,加入硫酸亚铁铵溶液恰好完全反应。该产品纯度为 %(杂质不参与反应;摩尔质量为;滴定反应为)。
【答案】(1)① ② (2)增大固体接触面、增大氧气浓度提高焙烧速率并且使反应更充分 (3)① 、硫酸浓度为 ② 具有强氧化性,会与反应生成,污染环境 (4)作还原剂,将还原为 (5) (6)(或)
【解析】氟碳铈矿含CeFCO3、BaO、SiO2等,在空气中焙烧,Ce3+在空气中氧化为Ce4+用硫酸浸取,Ce4+进入溶液,SiO2不反应,BaO与硫酸反应生成BaSO4沉淀,过滤分离,滤渣A为SiO2、BaSO4,滤液A中加入硫脲将Ce4+还原为Ce3+,Ce2(SO4)3与Na2SO4形成复盐沉淀,Ce2(SO4)3·Na2SO4·nH2O,过滤分离;复盐沉淀加入碱,再加入酸,Ce3+被转移到溶液中,再加入碳酸氢铵使Ce3+沉淀为Ce2(CO3)3,最后灼烧分解生成CeO2。
(1)CeFCO3中F为-1价,O为-2价,C为+4价,所以Ce为+3价;原料中氧化钡与硫酸反应生成硫酸钡,滤渣A主要为难溶物BaSO4和SiO2;
(2)“焙烧”中常采用高压空气、逆流操作(空气从焙烧炉下部通入,矿粉从中上部加入),以增大固体接触面积,增大氧气浓度,提高焙烧速率并且使反应更充分;
(3)工业生产选择条件时需考虑速率、限度、成本,故温度达到、硫酸浓度为时浸出率已接近最大,再升温,成本增大快,浸出率增大程度小;具有强氧化性,若用稀盐酸进行酸浸,则会与反应生成,污染环境;
(4)由已知信息② 可知,“沉铈”时由价变为价,故该步骤中硫脲的作用是作还原剂,将还原为;
(5)与反应生成Ce2(CO3)3和CO2,反应的离子方程式为;
(6)已知滴定反应为,滴定反应的n()=n()=0.1V×10-3mol,产品纯度为。
20.(2025-2026高三上·吉林省四平市实验中学·期中)以铬铁矿(,含杂质)为原料制备红矾钠的流程如下:
已知:①“浸取”时可溶性组分的浓度与的关系如图所示,当时,可认为已除尽;
②酸性条件下,具有强氧化性。
回答下列问题:
(1)“焙烧”时,铬元素转化为,写出“焙烧”时发生反应的化学方程式: 。
(2)“中和”的目的是 ,需控制溶液的范围为 。
(3)“酸化”时需使用的溶液。实验室用密度为、质量分数为的浓硫酸配制该溶液时,需用量筒量取浓硫酸的体积为 。
(4)“酸化”过程中不能用浓盐酸代替稀溶液,其原因是 。
(5)测定红矾钠的纯度。取样品配成250.00mL溶液,取出放于锥形瓶中,加入稀硫酸和足量的溶液置于暗处充分反应,最后用浓度为的标准溶液滴定,共消耗标准液。
①测定实验中可选用 作指示剂。
②该样品中的纯度为 (已知:、,反应未配平)。
【答案】(1) (2)① 以氢氧化铝沉淀的形式除去铝元素 ② (3) (4)酸性条件下,具有强氧化性,会氧化氯离子,生成有毒的氯气 (5)① 淀粉 ②
【解析】铬铁矿主要成分FeO·Cr2O3,含Al2O3杂质;铬铁矿和纯碱、氧气焙烧生成Na2CrO4、四羟基合铝酸钠、氧化铁;“水浸”除去氧化铁;滤液中加硫酸“中和”生成氢氧化铝沉淀,过滤;滤液中加硫酸酸化把完全转化为,蒸发浓缩,冷却结晶析出Na2Cr2O7·2H2O。
(1)焙烧时FeO·Cr2O3、碳酸钠、氧气反应生成Na2CrO4、氧化铁、二氧化碳气体,发生反应的化学方程式为:。
(2)使用稀硫酸中和的目的是以氢氧化铝沉淀的形式除去铝元素;根据图示,铝离子沉淀完全的,当溶液时,氢氧化铝会溶解生成四羟基合铝酸钠,故pH的理论范围为。
(3)根据浓度换算公式,,结合溶液稀释公式:,则。
(4)加稀硫酸酸化把完全转化为,酸性条件下,具有强氧化性,会氧化氯离子,生成有毒的氯气。
(5)① 在测定实验中,由于与硫代硫酸钠反应,淀粉遇碘变蓝,所以可选用淀粉溶液作指示剂。
② 将已知方程式配平:、,可得关系式:,样品中的纯度为:。
21.(2025-2026高三上·吉林省四平市实验中学·期中)砷()、溴()是重要的非金属元素。回答下列问题:
(1)非金属性:As (填“>”或“<”)Br;核素的中子数为 。
(2)砷及其化合物几乎都有毒,通常+3价砷化合物毒性强于+5价砷化合物。利用单质铁可处理水体砷污染,其原理为单质铁在水体中被氧化腐蚀得到水合氧化铁[和FeOOH],吸附沉降砷的化合物。在其他条件一定时,调节水样的pH,得到除砷效率曲线如图所示。
①海产品中含有微量+5价砷化合物,食用海鲜后不能马上进食水果的原因是 。
②水样酸性较强时,除砷效率较低的原因是 。
③某水样中含砷总浓度为,若控制水样的,出水后的砷浓度为 。
(3)海水中溴元素以形式存在,工业上用空气吹出法从海水中提取溴的工艺流程如图所示:
①步骤ⅲ反应的化学方程式是 。
②从理论上考虑,下列物质不能充分吸收的是 (填字母)。
A.NaOH B. C. D.
③步骤ⅴ蒸馏过程中,温度应控制在。温度过高或过低都不利于生产,若温度过高,大量水蒸气随溴排出,溴蒸气中水分增加;若温度过低,则 。
【答案】(1)① < ② 46 (2)① 水果中富含维生素C等还原性物质,会把+5价砷还原成毒性更强的+3价砷 ② 酸性较强时,不易生成水合氧化铁,从而导致砷化合物的吸附效率降低 ③ (3)① ② D ③ 溴不能完全蒸出,产率太低
【解析】(1)由于As在元素周期表中与Br处于同一周期,并且As在Br的左侧,根据元素周期律可知,非金属性:As<Br,由核素的符号可知,其质量数为81,原子序数为35,故中子数为;
(2)水果中富含维生素C等还原性物质,能被+5价砷氧化,同时+5价砷被还原成剧毒的+3价砷;单质铁需要通过氧化腐蚀生成水合氧化铁才能起到吸附沉降砷化合物的作用,但在酸性条件下,铁容易反应生成游离的铁离子,不利于水合氧化铁的形成,导致除砷效率降低;由图可知,在pH=6时,As去除率为80%,因此此时出水后的As浓度为,计算可得其浓度为;
(3)由图可知,步骤ⅲ中使用了对含溴空气中的溴进行了吸收,由于具有还原性,溴具有氧化性,可以推导出其反应方程式为;从理论上考虑,NaOH可与溴反应生成NaBr和,有利于的溶解,中的二价铁离子和中的亚硫酸根离子都具有还原性,可与溴反应,也有利于其溶解,而水只会与溴发生可逆的反应:,且反应限度有限,故理论上不能充分吸收,选D;在蒸馏过程中,需要达到足够的温度才能使溴有效地分离,若温度过低,溴无法被完全蒸发,会导致产率过低。
22.(2025-2026高三上·黑龙江省龙西北高中名校联盟·期中)钛白粉()具有极佳的白度和良好的光学活性,常用于涂料、化妆品和光敏催化剂等工业。工业上常以金红石(主要成分为)为原料冶炼钛白粉,工艺流程主要由氯化工艺、氧化工艺和后处理工艺三部分组成,流程如图所示。
氯化工艺:
氧化工艺:
后处理工艺:
回答下列问题:
(1)的电子式为 。
(2)氯化是一个“气-固-固”反应,有利于金红石-石油焦(主要成分为碳)固-固”接触的措施是 。(请写出两条措施)。
(3)沸腾氯化炉的整体温度要稳定在,反应中有生成,氯化的化学方程式为 。
(4)氯化过程中会产生和等尾气,若用石灰乳吸收尾气,反应的化学方程式为 。
(5)气体在整个工艺中可循环利用,为 (写名称)。
(6)利用“水解”方法也可以将制成,制备过程中适当稀释并加热的目的是 。
(7)后处理工艺中,通过过滤机对浆液进行过滤,随后送至水洗槽进行冲洗洗涤,检验是否洗涤干净需要的试剂有 (写化学式)。
【答案】(1) (2)将两固体粉碎后混合,同时鼓入,使固体粉末“沸腾” (3) (4) (5)氯气 (6)促进四氯化钛的水解平衡正向移动,提高产率 (7)、
【解析】由题给流程可知,以金红石为原料冶炼钛白粉的过程为:金红石中的二氧化钛与氯气和石油焦中的碳高温条件下反应、分离得到粗四氯化钛,粗四氯化钛经一系列提纯处理得到精四氯化钛;预热后的精四氯化钛与预热的氧气反应、分离得到氯气和二氧化钛基料;二氧化钛基料经湿磨、过滤、洗涤、干燥、气流粉碎得到成品二氧化钛。
(1)氯气是含有共价键的非金属单质,电子式为;
(2)氯化时,将金红石与石油焦分别粉碎后混合,同时鼓入氯气,使固体粉末“沸腾”有利于金红石与石油焦成分接触;
(3)由题意可知,氯化发生的反应为二氧化钛在1000℃高温条件下与氯气和碳反应生成四氯化钛和一氧化碳,根据原子守恒,反应的化学方程式为:;
(4)混合气体中的一氧化碳与石灰乳不反应,而氯气能与石灰乳反应生成氯化钙、次氯酸钙和水,则用石灰乳吸收尾气的化学方程式为:;
(5)由分析可知,生成X的反应为预热后的精四氯化钛与预热的氧气反应生成氯气和二氧化钛,则X为氯气;
(6)由四氯化钛水解生成二氧化钛的反应为:TiCl4+2H2OTiO2+4HCl,该反应为吸热反应,适当稀释和加热都能使平衡向正反应方向移动,有利于提高二氧化钛的产率;
(7)检验二氧化钛是否洗涤干净实际上就是检验洗涤液中是否存在氯离子,检验所需的试剂为、。
23.(2025-2026高三上·辽宁重点高中·期中)从钒铬锰矿渣(主要成分为、、)中提取铬的一种工艺流程如下:
已知:①较大时,二价锰[Mn(II)]在空气中易被氧化,酸性条件下钒元素的存在形式为。
②常温下,部分、开始沉淀和完全沉淀(离子浓度小于)时的如下表。
沉淀物
开始沉淀时的
1.6
8.1
完全沉淀时的
5.6
10.1
回答下列问题:
(1)中钒元素的化合价为 ;硫酸浸出钒铬锰矿渣时,与硫酸反应的离子方程式为 。
(2)检验“沉钒”后的滤液中是否含有的方法为 。
(3)“沉铬”时控制溶液pH的范围为 。
(4)写出“煅烧”时发生反应的化学方程式: 。
(5)“转化”过程中生成的反应中氧化剂与还原剂的物质的量之比为 。
(6)若取含铬质量分数为的钒铬锰矿渣经过上述流程(铬元素在整个流程中损失率为),则可制得固体的质量为 (保留3位有效数字)。
【答案】(1)① +5 ② (2)取少许滤液于试管中,滴入几滴溶液,若混合溶液变红,则含有,反之则没有(或其他合理答案) (3)5.6~8.1 (4) (5)1:1 (6)0.139
【解析】依据题干可知钒铬锰矿渣经沉钒步骤将钒元素转化为钒的氧化物分离,滤液在碱性条件下使铬元素转化为氢氧化物沉淀,即固体A为;滤液B中主要含有,经过过氧化氢氧化后转化为二氧化锰。
(1)氧为-2价,设钒化合价为x,则 2x+(-2×5)=0,解得 x=+5,即钒元素显+5价;酸性条件下, 与 反应生成,即离子方程式为 ;
(2)检验铁离子采用硫氰化钾(),即取少许滤液于试管中,滴入几滴溶液,若混合溶液变红,则含有,反之则没有;
(3)由表中数据,完全沉淀pH = 5.6,而 开始沉淀pH = 8.1,故应控制pH在5.6~8.1之间,使铬离子沉淀而锰离子不沉淀;
(4)高温煅烧可得到不变价金属氧化物和水,即化学方程式为 ;
(5)已知题干转化过程为碱性条件下锰离子转化为二氧化锰,则反应离子方程式为,在反应中锰离子()做还原剂,过氧化氢()做氧化剂,通过离子方程式可知,氧化剂和还原剂物质的量之比为1:1;
(6)根据题干可知,矿渣中铬元素的质量为[10××(1-)] kg,铬元素物质的量为 mol,三氧化二铬的物质的量为 mol,则三氧化二铬的质量为 g≈0.139a kg。
24.(2025-2026高三上·黑龙江省龙东十校联盟·期中)金属钒主要用于冶炼特种钢,被誉为“合金的维生素”。人们在化工实践中,以富钒炉渣(其中的钒以、等形式存在,还有少量的、等)为原料提取金属钒的工艺流程如图所示:
提示:①钒有多种价态,其中+5价最稳定;②在碱性条件下可转化为。
(1)写出基态钒原子的价电子排布式 。
(2)写出一条可加快“高温氧化”速率的措施 ;“高温氧化”过程中发生主要反应的化学方程式为 。
(3)“滤渣1”和“气体X”的化学式分别为 、 。
(4)写出“沉铝”过程的离子方程式为 。
(5)“沉钒”后需过滤、洗涤、干燥得到沉淀,检验沉淀是否洗净的操作是 。
(6)在“高温还原”反应中,氧化钙最终转化为 (写化学式)。
【答案】(1) (2)① 将富钒炉渣粉碎或将与富钒炉渣充分混合或搅拌 ② (3)① ② (4) (5)取最后一次洗涤液少许于试管中,加入足量的盐酸,再加入氯化钡溶液,若无沉淀,说明沉淀已洗干净 (6)
【解析】根据题意,富钒炉渣中含有、、少量的、等,经过高温氧化,将(Ⅱ)和(Ⅲ)氧化至(Ⅲ)和(Ⅴ),在、等碱性作用下,V、Si、Al转换为钠盐,不与碱反应,存在于滤渣1中,故滤液的成分有、、等,利用碳酸氢根与、不共存的性质,碳酸氢铵可以除去硅、铝元素,增大浓度,沉淀得到沉淀,加热分解后高温还原即可制得粗钒。
(1)钒为23号元素,价电子排布式为
(2)将富钒炉渣粉碎(或将与富钒炉渣充分混合)均可加快“高温氧化”速率;
“高温氧化"过程中加入可将氧化为和,化学方程式为: 。
(3)在、等碱性作用下,V、Si、Al转换为钠盐,不与碱反应,存在于滤渣1中,由分析可知,“气体”的化学式分别为。
(4)由分析可知,“沉铝”过程中加碳酸氢铵与四羟基合铝酸钠反应生成氢氧化铝沉淀,离子方程式为:。
(5)沉钒时加入硫酸铵溶液,故检验沉淀是否洗涤干净需检验洗涤液是否还有硫酸根存在,故取最后一次洗涤液少许于试管中,加入足量的盐酸,再加入氯化钡溶液,若无沉淀,说明沉淀已洗干净。
(6)和、硅铁合金在高温下发生反应生成粗钒,元素化合价下降,则元素化合价上升,氧化钙最终转化为。
25.(2025-2026高三上·黑龙江齐齐哈尔齐市地·期中)(溶液呈紫红色,氧化性大于)、、、等物质均具有强氧化性。回答下列问题:
(1)属于 (填“盐”或“氧化物”),向溶液中通入足量,发生歧化反应生成(还原产物为),该反应的化学方程式为 。
(2)向盛有溶液的试管中加入过量的溶液,产生黑色沉淀,溶液由紫红色变为无色,过滤,向滤液中加入少量的铋酸钠粉末,溶液又变为紫红色。
①黑色沉淀可能为 (填化学式)。
②根据上述信息,判断可以氧化浓盐酸生成,其依据是 。
(3)利用下图所示流程先制备进而制备亚氯酸钠,反应①、反应②的离子方程式分别为 、 。
(4)水中的铬元素对水质及环境均有严重危害,必须进行无害化处理。某污水处理厂将含的污水转化为磁性铁铬氧体的操作为:先向含的污水中加入适量的硫酸及硫酸亚铁,待充分反应后再通入适量空气(氧化部分)并加入NaOH,即可将铬、铁元素全部转化为磁性铁铬氧体。
①写出在酸性条件下被还原为的离子方程式: 。
②若处理含的污水时恰好消耗,则当铁铬氧体中时,铁铬氧体的化学式为 。
【答案】(1)① 盐 ② (2)① ② 的氧化性强于,因为能将氧化为紫红色的,而可以氧化浓盐酸生成,所以氧化性更强的也一定能氧化浓盐酸生成 。 (3)① ② (4)① ②
【解析】(1)高锰酸钾是由钾离子和高锰酸根离子构成,属于盐;向溶液中通入足量,发生歧化反应生成(还原产物为),需注意在这里只是提供酸性环境,并不参与氧化还原反应,且由于过量,产物为碳酸氢盐,故其化学反应方程式为:;
(2)向盛有溶液的试管中加入过量的溶液,其中为氧化剂,为还原剂,故产生黑色沉淀为;有题目可知,的氧化性强于,因为能将氧化为紫红色的,而可以氧化浓盐酸生成,所以氧化性更强的也一定能氧化浓盐酸生成;
(3)由流程图可知,在第一步反应中,反应物为:、,产物为:、,注意配平,故其离子反应方程式为:;在第二步反应中,反应物为:、,产物为:,但这时只有中氯元素化合价下降,故这里还需要有元素化合价上升,综合考虑是,注意配平,故其离子反应方程式为:;
(4)在酸性条件下被还原为,即,,故其离子方程式为:;由题目可知, 的污水时恰好消耗,即,故其化学式可表示为:。其中铁铬氧体中,即铁中,,。根据化合价代数和为零可得:,故,即其化学式为:,整体化简即可得到其化学式为:。
26.(2025-2026高三上·黑龙江省大庆市实验中学·期中)铟是一种银白色的金属,它在合金制造、液晶显示器和太阳能电池等领域有若广泛而重要的应用。含铟化合物是一种重要的半导体材料。利用铟烟灰渣(主要成分为,还含有、PbO、等杂质)为原料生产金属铟的工艺流程如下:
已知:①常温下,,。
②“热熔解”时浓硫酸作氧化剂,将转化为。
③难溶于水,但可溶于硫酸。
请回答下列问题:
(1)In在元素周期表的位置为 。
(2)“热熔解”时生成与的物质的量之比为 。
(3)“浸渣”的主要成分为 (写化学式)。
(4)“还原除砷”时,可将溶液中的转化为,写出反应的离子方程式 。
(5)已知“滤液1”中含有,和,其中的浓度为0.1 ,经氧化后调节pH使沉淀完全,则应调节 。
(6)工业上常用电解法精炼粗铟。已知粗铟中含有少量Zn、Fe、Ag等杂质(活动性)。电解过程中,保持电流恒定。下列说法错误的是___________(填标号)。
A. 粗铟为阳极,纯铟为阴极
B. 电解过程中,电解液的质量在增加
C. 电解过程中需补加
D. 电解一段时间后,阴极析出铟的速率下降,可能是因为电解液中浓度降低
(7)含铟化合物是一种重要的半导体材料。半导体材料的导电能力与晶体中化学键的共价性(在材料中,共价键可以被认为是电子的传导路径)密切相关,将铜铟硒()中的In替换为Al(电负性),得到另一种半导体材料铜铝硒(),两种半导体具有相同的黄铜矿型结构,但的导电能力更弱,请从化学键角度解释原因: 。
【答案】(1)第五周期第IIIA族 (2)1:6 (3)SiO2、PbSO4 (4) (5)3.4 (6)B (7)Al与Se形成的化学键中共价键成分更少,电子在晶体中的传导相对较困难,形成的半导体导电性较弱
【解析】由题给流程可知,向含铟烟灰渣加入浓硫酸热熔解,金属元素转化为硫酸盐,砷元素转化为砷酸,硫元素和部分硫酸转化为SO2;向熔渣中加水水浸,过滤得到含有SiO2、PbSO4的浸渣和浸出液;向浸出液中通入SO2,将溶液中的转化为As2O3沉淀,Fe3+转化为Fe2+,过滤得到As2O3和滤液1;向滤液1中先加入H2O2溶液,将溶液中的Fe2+氧化为Fe3+,再加入NaOH溶液调节溶液pH,将溶液中的Fe3+转化为Fe(OH)3沉淀,过滤得到Fe(OH)3和硫酸铟溶液;向溶液中加入锌粉,置换出铟,过滤得到粗铟和滤液2。
(1)铟元素与铝元素同主族,则铟元素位于元素周期表第五周期ⅢA族;
(2)“热熔解”时硫化铟发生的反应为反应硫化铟与浓硫酸共热反应生成、SO2和H2O,反应的化学方程式为,由方程式可知,反应生成和SO2的物质的量为2:12=1:6;
(3)由分析可知,“浸渣”的主要成分为SiO2、PbSO4;
(4)由分析可知,转化为As2O3沉淀的反应为SO2与反应生成As2O3、H2SO4和H2O,反应的离子方程式为;
(5)由题意可知,加入氢氧化钠溶液调节pH的目的是将溶液中的铁离子转化为氢氧化铁沉淀,而溶液中铟离子不转化为氢氧化铟沉淀,由溶度积可知,铟离子开始沉淀时,溶液中氢氧根离子浓度为==10-10.6mol/L,则应调节溶液的pH<3.4;
(6)A.电解精炼铟时,应使粗铟连接电源正极做精炼池的阳极,纯铟做阴极,A正确;
B.在电解过程中阳极上铟失去电子变为铟离子进入溶液,活动性比铟强的金属锌、铁也会变为金属阳离子进入溶液,活动性比铟弱的银不溶解,形成阳极泥沉淀在阳极底部,阴极上只有铟离子得到电子被还原为铟单质附着在阴极上,锌、铁、铟的摩尔电子质量分别是32.5 g/mol、28 g/mol、38 g/mol,所以随着电解反应的进行,电解液的质量会不断减少,B错误;
C.溶液中铟离子放电会使溶液中铟离子浓度减小,导致电解一段时间后,阴极析出铟的速率下降,所以电解过程中需补加硫酸铟保证铟不断被精炼析出,C正确;
D.溶液中离子浓度越小,反应速率就会越慢,所以在电解一段时间后,阴极析出铟的速率下降,可能是由于电解液中铟离子不断被还原消耗,使浓度降低所致,D正确;
故选B。
(7)含铟化合物CuInSe2与CuAlSe2两种半导体具有相同的黄铜矿型结构,但CuAlSe2的导电能力更弱,从化学键角度解释,其原因是Al与Se形成的化学键中共价键成分更少,电子在晶体中的传导相对较困难,形成的半导体导电性较弱。
27.(2025-2026高三上·辽宁省大连市第二十四中学·期中)工业上以富钒炉渣(主要含、和少量的、等)为原料制备的工艺流程如下:
已知:
①+5价钒元素在溶液中的存在形式与溶液pH的关系:
②在pH=12时开始溶解
回答下列问题:
(1)“高温氧化”前将富钒炉渣研磨粉碎的目的是 。“高温氧化”过程中发生主要反应的化学方程式为 。
(2)“酸浸”维持pH<2,滤渣2的主要成分为 。
(3)沉钒时溶液(pH=8~9.5)中加入,反应的离子方程式为 。检验沉淀是否洗净的操作是 。
(4)α-Fe可用作合成氨催化剂,其体心立方晶胞及堆积方式如图所示(晶胞边长为a pm)。
①α-Fe晶胞中Fe原子的半径为 pm。
②研究发现,α-Fe晶胞中阴影所示的m、n两个截面的催化活性不同,截面单位面积含有Fe原子个数越多,催化活性越低。m、n截面中,催化活性较低的是 ,该截面单位面积含有的Fe原子为 个/。
【答案】(1)① 增大原料接触面积,加快反应速率,提高产率 ② (2)、 (3)① ② 取少量最后一次洗涤液于试管中,滴加硝酸酸化的溶液,若无明显现象,证明已洗涤干净 (4)① ② n ③
【解析】高温氧化过程中加入KClO3可将低价铁、钒氧化为高价,酸浸时氧化铝溶解为铝离子,则滤渣1为SiO2,用氢氧化钾调节pH将矾转化为并将铝离子、铁离子生成相应氢氧化物沉淀,用氯化铵沉矾后,再焙烧得到产品,以此解题。
(1)“高温氧化”前将富钒炉渣研磨粉碎的目的是增大原料接触面积,加快反应速率,提高产率;“高温氧化”过程中加入KClO3可将低价铁、钒氧化为高价,发生主要反应的化学方程式为 。
(2)“酸浸”时氧化铝溶解为铝离子,“酸浸”维持pH<2,则滤渣1为SiO2,用氢氧化钾调节pH将矾转化为并将铝离子、铁离子生成相应氢氧化物沉淀,滤渣2的主要成分为、。
(3)沉钒时溶液(pH=8~9.5),V以形式存在,加入,反应的离子方程式为。
根据分析,沉淀表面的杂质有氯离子,故是否洗净的操作是取少量最后一次洗涤液于试管中,滴加硝酸酸化的溶液,若无明显现象,证明已洗涤干净。
(4)①为体心立方晶胞,晶胞边长为a pm,体对角线长度为,体心立方晶胞中Fe原子半径r与体对角线关系为4r=,因此Fe原子的半径为。
②m截面面积,每个角原子被 4个相邻晶胞共享(二维共享),如图所示:,每个晶胞的顶点原子贡献个原子给该晶面,所含原子数为,单位面积原子数为个,n截面面积为,每个角原子被4个相邻晶胞共享,体心原子完全属于本截面,所含原子数为,单位面积原子数为个,因此催化活性较低的是n截面,该截面单位面积含有的Fe原子为个。
试卷第1页,共3页
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