内容正文:
专题09 工艺流程综合题
6年真题1年模拟
考点分类
福建考情(2021-2026)
命题规律
工艺流程综合题
2026福建(1题)、2025福建(1题)、2024福建(1题)、2023福建(1题)、2022福建(1题)、2021福建(1题)
· 情境设置:以废催化剂、炼油厂炭渣、锂云母、白合金、粉煤灰、钼精矿等真实工业物料为背景,回收WO3、Mo、LiOH及Cu、Co、Al,常配流程图、浸出率曲线、溶解度表或晶胞图。
· 考查重点:聚焦碱溶、酸浸、焙烧中的离子方程式和化学方程式、条件控制、滤渣滤液成分、循环利用与产率计算,兼及价电子排布、晶胞微粒数和作用力。
· 命题趋势:突出资源综合利用与绿色工艺,设问由定性判断转向定量计算和图表分析,趋向多图多表、结构化学融合及最佳方案评价。
1.(2026·福建·高考真题)用废催化剂(主要含和少量单质)制备的流程如下:
已知:仲钨酸铵难溶于水,相对分子质量为3134;
时,:,,;
水溶液中W(Ⅵ)的分布系数{例如}与溶液关系如图。
(1)“碱溶”时,转变为和的含氧酸盐。
①主要以 形式存在。(填离子符号)
②“滤渣1”为 。
(2)“操作”除去 元素。(填元素符号)
(3)“反应萃取1”中,有机萃取剂中的与结合生成的离子方程式为 。
(4)“反应萃取2”中:
①萃取液中主要的化合物为 。(填化学式)
②“萃余液2”中可循环利用的物质是 。
(5)“析晶”调节溶液至 ,晶体产率最高。(填“”“”或“”)
(6)31.34 mg仲钨酸铵在氮气中的热失重曲线如图。区域Ⅰ产生气体,区域Ⅱ产生气体,区域Ⅲ、Ⅳ均产生和。
①下列说法错误的是 。(填标号)
a.区域Ⅰ中晶体结构发生改变
b.区域Ⅱ中分解产生
c.区域Ⅲ中Y来源于结晶水
d.“煅烧”温度可选在区域Ⅴ的温度区间
②区域Ⅳ中, 。
【答案】(1)① ② Fe (2)P (3) (4)① ② 有机萃取剂(或) (5)y (6)① bc ② 2
【解析】碱溶环节:pH=11的强碱性条件下,P(V)主要以形式存在;废催化剂中的单质Fe不与NaOH溶液反应,因此滤渣1为Fe单质。操作X加入,可将溶液中的P元素转化为磷酸铁沉淀除去,得到滤渣2。反应萃取1在pH=2条件下,游离的与有机胺结合,离子方程式为:。反应萃取2在pH>9的氨性环境下,W(Ⅵ)转化为进入萃取液,析晶环节选择pH=y,此时仲钨酸铵的对应离子分布系数最高,产率最优。热重分析中仲钨酸铵逐步失去结晶水与,最终煅烧得到。
(1)① 碱溶pH=11,结合磷酸的三级电离常数: ,pH=11时,根据电离平衡,;同理,两个式子表明,远大于、,因此P(V)主要以形式存在。
② 废催化剂中含少量单质,不与溶液反应,因此碱溶后以滤渣1的形式分离除去。
(2)操作X中加入,可与溶液中的含磷酸类阴离子生成难溶磷酸盐沉淀(滤渣2),从而除去杂质元素P。
(3)反应体系时,W(Ⅵ)的主要存在形式为,胺类萃取剂结合生成,与阴离子结合生成产物,配平后得到离子方程式:。
(4)①“反应萃取2”中,在有机萃取液中加入-氨水调节溶液pH>9,氨与发生反应(留在有机相,再生了“反应萃取1”中的有机萃取剂,可循环利用),由分布曲线知,该下W(Ⅵ)主要以形式存在,因此萃取液中主要的W(Ⅵ)化合物为,“萃余液2”中可循环利用的物质是有机萃取剂(或)。
(5)析晶的目标产物为仲钨酸铵,其对应的W(Ⅵ)存在形式为,从分布系数图可知该离子的分布系数峰值对应,此时仲钨酸铵的产率最高。
(6)已知的相对分子质量为3134。31.34 mg仲钨酸铵的物质的量为,这意味着完全分解会释放出: 0.04 mmol结晶水(即0.72mg)、 0.10 mmol NH3 (即 1.70 mg) 、0.06 mmol结构水(由氢元素守恒计算得知),受热时,首先失去结晶水,可粗略判断Y为,Z为,且完全分解产生0.12 mmol WO3(27.84 mg),理论失重为31.34 mg-27.84 mg=3.50 mg,正好对应图中阶段Ⅴ,据此解答。
a.区域Ⅰ中失重0.72 mg物质,对应0.04 mmol结晶水,失去结晶水后晶体结构必然发生改变,a正确;
b.区域Ⅱ分解出0.68 mg气体Z,Z为,,对应分解出0.04 mmol ,b错误;
c.区域Ⅲ中同时产生Y、Z,此时体系已无额外结晶水,Y不可能是结晶水,该阶段是铵盐分解的后续过程,c错误;
d.煅烧最终得到,需完全分解所有挥发组分,区域Ⅴ温度下失重已达最大值3.50 mg,分解完全,可选作煅烧温度区间,d正确
故选bc。
Y为、Z为,0.01 mmol原晶体中,区域Ⅱ已分解出0.04 mmol ,区域Ⅲ、区域Ⅳ阶段还会继续产生0.06 mmol ,同区域Ⅰ失去0.04 mmol结晶水,区域Ⅲ、区域Ⅳ阶段还会继续产生0.06 mmol 结构水,区域Ⅲ失重:,区域Ⅳ中失重,则区域Ⅲ对应分解:0.05 mmol 、0.04 mmol ,区域Ⅳ对应分解:0.01 mmol 、0.02 mmol ,Y与Z的体积比为2:1。
2.(2025·福建·高考真题)从炼油厂焙烧炭渣(主要含炭、和,以及少量、)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/100 g)
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中钒的价电子排布式为 。
③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 。
(5)关于该工艺流程,下列说法错误的是 。(填标号)
a.“气体1”为CO b.“滤渣1”主要含炭、NiO和
c.“滤液1”含 d.粗产品含
【答案】(1)① 2.0 ② 3d1 ③ (2)① 冷却结晶 ② 草酸晶体 (3)4 (4)① ② HMT (5)ab
【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;
②V为23号元素,中钒为+4价,V失去4个电子得到+4价钒,其价电子排布式为3d1。
③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;
(5)a.由分析,“气体1”为二氧化碳,错误;
b.“滤渣1”主要含炭、和,错误;
c.酸转化中通过冷却结晶所得滤液为草酸的饱和溶液,则“滤液1”含草酸,正确;
d.硫酸钙微溶于水,则碱浸转化得到粗产品含,正确;
故选ab。
3.(2024·福建·高考真题)锂云母的主要成分为,实验室探索一种碱浸分解锂云母制备的工艺流程如下:
(1)“高压浸出”中:
①“滤渣1”中卤化物Y为 。(填化学式)
②一定条件下,元素浸出率与用量的关系如图,为提高锂浸出率,最佳用量为 g。(保留小数点后一位)
③精矿颗粒尺寸对锂浸出率的主要影响如下:
i.尺寸越小,颗粒总表面积越大,有利于反应液接触
ii.尺寸越小,颗粒聚集趋势越大,不利于反应液渗入
一定条件下,颗粒尺寸与锂浸出率关系如图。区域Ⅰ中,锂浸出率随颗粒尺寸减小而降低的原因是 。
(2)“沉锂”生成磷酸锂的化学方程式为 。
(3)“沉淀转化”反应的平衡常数 。(列出计算式)已知:时,。
(4)“操作Z”为加热、趁热过滤和 ;趁热过滤的主要目的是 。(分解温度约为)
(5)的晶胞结构如图所示。
①晶体中与一个O紧邻的有 个。
②一个与所有紧邻O形成的空间结构为 。
③晶体中微粒间作用力有 。(填标号)
a.氢键 b.离子键 c.金属键 d.范德华力 e.极性共价键 f.非极性共价键
【答案】(1)① ② 4.5 ③ 该条件下ii的影响程度大于i的影响程度 (2) (3) (4)① 蒸发结晶 ② 除去杂质 (5)① 4 ② 四面体形 ③ bde
【解析】锂云母的主要成分为,加入氢氧化钠、氧化钙、水高压浸出,得到铝硅酸盐沉淀和氟化钙沉淀,所得滤液加少量氧化钙进一步净化过滤后,所得滤液中主要含氢氧化锂,以及少量的氢氧化钠和氢氧化钙,向滤液中加入磷酸生成磷酸锂沉淀,过滤分离,向沉淀中加入氢氧化钙溶液,转化得到磷酸钙沉淀和氢氧化锂溶液,过滤所得滤液2中溶质主要为氢氧化锂,还有少量的氢氧化钙,通过加热、趁热过滤除去氢氧化钙,滤液蒸发结晶得到氢氧化锂固体,据此分析。
(1)①“高压浸出”中,加入的与水反应生成氢氧化钙,电离出的与生成难溶的;
② 结合图中曲线,锂的浸出率最大时,的最佳用量约为4.5g;
③ 只考虑i的影响,尺寸越小,颗粒总表面积越大,有利于反应液接触,锂的浸出率越大;只考虑ii的影响,尺寸越小,颗粒聚集趋势越大,不利于反应液渗入,锂的浸出率越小,区域Ⅰ中,锂浸出率随颗粒尺寸减小而降低,说明ii的影响程度大于i的影响程度;
(2)净化后的滤液中主要含氢氧化锂,以及少量的氢氧化钠和氢氧化钙,“沉锂”加入磷酸生成磷酸锂的化学方程式为:;
(3)“沉淀转化”反应的平衡常数;
(4)滤液2中溶质主要为氢氧化锂,还有少量的氢氧化钙,由于氢氧化钙的溶解度随温度升高而减小,加热升温会析出氢氧化钙晶体,故趁热过滤的主要目的是除去杂质;除杂后的滤液主要含,通过蒸发结晶得到固体;
(5)根据的晶胞结构及其x轴方向投影图可知,在晶胞中Li位于8个顶点和上、下底面的2个面心,O位于前、后、左、右4个侧面上,晶体为层状结构。① 晶体中与一个O紧邻的有4个,① 晶体中与一个紧邻的O也有4个;② 因为∠O-Li-O=129°,故一个与所有紧邻O形成的空间结构为四面体形而非正四面体形;③ 由于O无法提供价层孤电子对,且层间距离远,间不能形成氢键;为离子化合物,不存在金属键;与间存在离子键;根据晶体呈层状结构,层间存在范德华力;O-H属于极性共价键;故晶体中微粒间作用力有bde。
4.(2023·福建·高考真题)白合金是铜钴矿冶炼过程的中间产物,一种从白合金(主要含及少量)中分离回收金属的流程如下:
(1)“酸浸 1”中,可以加快化学反应速率的措施有 (任写其中一种),CoO 发生反应的离子方程式 。
(2)“焙烧1”中,晶体[和]总质量随温度升高的变化情况如下:
温度区间/℃
晶体总质量
变小
不变
变小
不变
①升温至过程中,晶体总质量变小的原因是 ;发生分解的物质是 (填化学式)。
②为有效分离铁、钴元素,“焙烧1”的温度应控制为 ℃。
(3)时,的。反应的平衡常数 (列出计算式即可)。经计算可判断难溶于稀硫酸。
II.铜的硫化物结构多样。天然硫化铜俗称铜蓝,其晶胞结构如图。
(4)基态的价电子排布式为 。
(5)晶胞中含有 个 。晶体中微粒间作用力有 (填标号)。
a.氢键 b.离子键 c.共价键 d.金属键
(6)“焙烧2”中发生反应的化学方程式为 ;“滤渣2”是 (填化学式)。
【答案】(1)① 粉碎白合金、搅拌、适当升温、适当增大稀浓度等 ② (2)① 失去结晶水 ② ③ (3)或或之间任一数字 (4) (5)① 2 ② 2:1 ③ bc (6)① ②
【解析】白合金经过稀硫酸酸浸1后得到滤液1(其中含有Co2+、Fe2+、 、Fe3+)以及滤渣1(SiO2、Cu2S、CuS),滤液1经结晶后得到硫酸铁以及硫酸钴的晶体,焙烧1和水浸后得到硫酸钴溶液以及三氧化二铁;滤渣1经空气焙烧2后得到氧化铜,加入稀硫酸后得到CuSO4溶液以及滤渣2 SiO2。
(1)“酸浸 1”中,可以加快化学反应速率的措施有:粉碎白合金、搅拌、适当升温、适当增大稀浓度等(任写一条即可),CoO 发生反应的离子方程式为:;
(2)① 由图可知,升温至过程中,晶体总质量变小的原因是二者失去结晶水;227~566℃质量不变,而后566~600℃质量再次减小,说明此时硫酸铁分解;
② 为有效分离铁、钴元素,“焙烧1”的温度应控制为600~630℃,此时硫酸铁已全部分解;
(3)的平衡常数=;
(4)基态的价电子排布式为3d9;
(5)由俯视图可知,俯视图处于顶点位置的S可能处于晶胞顶点或者棱上,结合晶胞图形可知该S处于棱上,且该S实际存在形式为,个数为;俯视图处于面点位置的S可能处于晶胞体内或者面心上,结合晶胞图形可知该S处于体内,且该S实际存在形式为,个数为2个,因此晶胞中S的总价态为2×(-2)+2×(-2)=-8,由晶胞可知Cu位于晶胞内部,则晶胞中Cu的总个数为6个,设Cu+的个数为x,Cu2+的个数为y,则x+y=6,x+2y=+8,联立二式子解得x=4,y=2,故2:1;晶体中微粒间作用力有离子键及共价键;
(6)“焙烧2”中发生反应的化学方程式为:,由分析可知,滤渣2为SiO2。
5.(2022·福建·高考真题)粉煤灰是火电厂的大宗固废。以某电厂的粉煤灰为原料(主要含和等)提铝的工艺流程如下:
回答下列问题:
(1)“浸出”时适当升温的主要目的是 ,发生反应的离子方程式为 。
(2)“浸渣”的主要成分除残余外,还有 。实验测得,粉煤灰(的质量分数为)经浸出、干燥后得到“浸渣”(的质量分数为),的浸出率为 。
(3)“沉铝”时,体系中三种物质的溶解度曲线如下图所示,加入沉铝的目的是 ,“沉铝”的最佳方案为 。
(4)“焙烧”时,主要反应的化学方程式为 。
(5)“水浸”后得到的“滤液2”可返回 工序循环使用。
【答案】(1)① 提高浸出率(或提高浸出速率) ② (2)① 和 ② 84% (3)① 使更多的铝元素转化为晶体析出,同时保证晶体纯度 ② 高温溶解再冷却结晶 (4) 或 (5)沉铝
【解析】粉煤灰为原料(主要含SiO2、Al2O3和CaO等)加入硫酸,浸渣为二氧化硅、硫酸钙,加入硫酸钾,产生复盐明矾沉铝,干燥脱水,焙烧产生氧化铝、硫酸钾和二氧化硫或三氧化硫气体,水浸除去硫酸钾,得到氧化铝。
(1)温度高速率大,“浸出”时适当升温的主要目的是提高反应速率,提高浸出率;Al2O3和H2SO4发生反应生成Al2(SO4)3和H2O,离子反应方程式为Al2O3+6H+=2Al3++3H2O;
故答案为:提高浸出率(或提高浸出速率);Al2O3+6H+=2Al3++3H2O。
(2)“浸渣”的主要成分除残余Al2O3外,还有二氧化硅、硫酸钙;5.0g粉煤灰Al2O3的质量为5.0g×30%=1.5g,3.0g“浸渣”Al2O3的质量为3.0g×8%=0.24g,则Al2O3的浸出率为;
故答案为:SiO2和CaSO4;84%。
(3)根据沉铝体系中,Al2(SO4)3·18H2O溶解度最大,KAl(SO4)2·12H2O溶解度最小,更容易析出,加入K2SO4沉铝的目的是更多的使Al2(SO4)3转化为KAl(SO4)2·12H2O,使更多的铝元素转化为晶体析出,同时保证晶体纯度;KAl(SO4)2·12H2O溶解度受温度影响较大,“沉铝”的最佳方案为高温溶解再冷却结晶;
故答案为:使更多的铝元素转化为晶体析出,同时保证晶体纯度;高温溶解再冷却结晶。
(4)“焙烧”时,KAl(SO4)2分解为K2SO4、Al2O3和SO3或K2SO4、Al2O3、SO2和O2,反应方程式为2KAl(SO4)2 K2SO4+Al2O3+3SO3↑或4KAl(SO4)2 2K2SO4+2Al2O3+6SO2↑+3O2↑;
故答案为:2KAl(SO4)2 K2SO4+Al2O3+3SO3↑或4KAl(SO4)2 2K2SO4+2Al2O3+6SO2↑+3O2↑。
(5)“水浸”后得到的“滤液2”成分为K2SO4,可在沉铝工序循环使用;
故答案为:沉铝。
6.(2021·福建·高考真题)四钼酸铵是钼深加工的重要中间产品具有广泛的用途。一种以钼精矿(主要含,还有、的化合物及等)为原料制备四钼酸铵的工艺流程如下图所示。
回答下列问题:
(1)“焙烧”产生的气体用 吸收后可制取氮肥。
(2)“浸出”时,转化为。提高单位时间内钼浸出率的措施有 (任写两种)。温度对内钼浸出率的影响如图所示。当浸出温度超过后,钼的浸出率反而降低,主要原因是温度升高使水大量蒸发,导致 。
(3)“净化”时,浸出液中残留的、转化为沉淀除去。研究表明,该溶液中和pH的关系为:。为了使溶液中的杂质离子浓度小于,应控制溶液的pH不小于 。(已知:;和的分别为35.2和17.2)
(4)“净化”后,溶液中若有低价钼(以表示),可加入适量将其氧化为,反应的离子方程式为 。
(5)“沉淀”时,加入的目的是 。
(6)高温下用还原(NH4)2Mo4O13可制得金属钼,反应的化学方程式为 。【已知:(NH4)2Mo4O13受热分解生成】
【答案】(1)氨水 (2)① 适当升温、搅拌、增加用量(增大浓度)等 ② 晶体析出,混入浸渣 (3)3.9 (4) (5)提供,使充分转化为沉淀析出 (6)
【解析】钼精矿(主要含,还有、的化合物及等)通入氧气焙烧得到、CuO、Fe2O3、SiO2和SO2,焙烧产生的气体主要为SO2;、CuO、Fe2O3、SiO2加Na2CO3、H2O浸出,转化为,SiO2不反应,浸渣为SiO2、氧化铁、氧化铜等,浸出液含和少量Cu2+、Fe2+,加(NH4)2S净化,Cu2+、Fe2+转化CuS、FeS沉淀,滤渣为CuS、FeS,滤液主要含,滤液中加NH4NO3、HNO3进行沉淀得到(NH4)2Mo4O13·2H2O。
(1)“焙烧”产生的气体为SO2,用氨水吸收后可制取氮肥硫酸铵;
(2)“浸出”时,提高单位时间内钼浸出率即提高反应速率,措施有适当升温、搅拌、增加用量(增大浓度)(任写两种);当浸出温度超过后,钼的浸出率反而降低,主要原因是温度升高使水大量蒸发,导致晶体析出,混入浸渣;
(3)和的分别为35.2和17.2,则Ksp(CuS)=10-35.2,Ksp(FeS)=10-17.2,要使Cu2+浓度小于,则S2-浓度大于mol/L=10-29.2mol/L,要使Fe2+浓度小于,则S2-浓度大于mol/L=10-11.2mol/L,综述:c(S2-)>10-11.2mol/L,c(S2-)=10-11.2mol/L时,lg(10-11.2)=pH-15.1,pH=15.1-11.2=3.9,综上所述,为了使溶液中的杂质离子浓度小于,应控制溶液的pH不小于3.9;
(4)溶液中若有低价钼(以表示),可加入适量将其氧化为,则氧化剂为,还原产物为-2价的O,还原剂为,氧化产物为,则反应的离子方程式为;
(5)由流程可知“沉淀”时,产生的沉淀为(NH4)2Mo4O13·2H2O,因此加入的目的是提供,使充分转化为沉淀析出;
(6)高温下用还原(NH4)2Mo4O13可制得金属钼,结合得失电子守恒、原子守恒可知反应的化学方程式为 。
1.(2025高三上·福建厦门双十中学·阶段性测试)氢氧化镁是优良的阻燃剂、吸附剂,可利用蛇纹石(主要成分为,还含少量、等杂质)来制备。工艺流程如图所示:
回答下列问题
(1)用氧化物的形式可表示为 。
(2)“酸溶”时需适当加热的目的是 ;
(3)滤渣1的主要成分为 (填化学式),滤液2中所含金属阳离子主要有 。
(4)反应Ⅰ中加入足量的铁粉生成滤渣2的离子方程式是 。
(5)“除铁”反应中还原产物为,则“除铁”过程中发生的氧化还原反应的离子方程式为 。
(6)可作为阻燃材料的原因为 (答出两点即可)。
(7)已知:。若滤液2中,通过计算过程说明调时是否有沉淀生成 。
【答案】① ② 加快酸溶速率,使酸溶更充分 ③ 或或 ④ 、 ⑤ ⑥ ⑦ 分解吸收热量;分解生成耐高温且能隔绝空气的;分解生成能隔绝空气的水,水汽化吸收热量 ⑧ 调,溶液中,,故不能生成沉淀
【解析】根据流程:蛇纹石[主要成分为 Mg 6Si4O10(OH)8,还含少量NiO、Fe3O4等杂质]粉碎后用硫酸酸溶,滤渣1的主要成分为不溶的SiO2,滤液1含有Mg2+、Ni2+、Fe3+,加入足量的铁粉将Ni2+置换,同时将铁离子还原为亚铁离子,滤渣2为Ni,滤液2含有Mg2+、Fe2+,调节pH=5,加入KMnO4将Fe2+氧化为Fe(OH)3,自身被还原为MnO2,反应为:MnO4-+3Fe2++7H2O=MnO2↓+3Fe(OH)3↓+5H+,滤渣3为Fe(OH)3,向滤液3中加入石灰乳得到耐火材料Mg(OH)2,因其分解吸收热量,分解生成耐高温且能隔绝空气的MgO和能隔绝空气的水,水汽化吸收能量,据此分析作答。
【解析】(1) Mg6Si4O10(OH)8用氧化物的形式可表示为:6MgO∙4SiO2∙4H2O;
(2) “酸溶”时需适当加热可以加快酸溶速率,使酸溶更充分;
(3)根据分析,滤渣1的主要成分为SiO2(或H2SiO3或H4SiO4),滤液2中所含金属阳离子主要有Mg2+、Fe2+;
(4)根据分析,反应Ⅰ为加入足量的铁粉将Ni2+置换,同时将铁离子还原为亚铁离子,则加入足量的铁粉生成滤渣2的离子方程式是Fe+ Ni2+= Ni+ Fe2+;
(5) “除铁”过程中,调节pH=5,加入KMnO4将Fe2+氧化为Fe(OH)3,自身被还原为MnO2,离子反应为:MnO4-+3Fe2++7H2O=MnO2↓+3Fe(OH)3↓+5H+;
(6) Mg(OH)2分解吸收热量,分解生成耐高温且能隔绝空气的MgO和能隔绝空气的水,水汽化吸收能量等,故Mg(OH)2可作为阻燃材料;
(7)调节pH=5时,溶液中的c(OH−)=1×10−9mol/L,Qc(Mg2+)⋅c2(OH−)=2.0×(1×10−9)2=2.0×10−18<Ksp[Mg(OH)2]=1.8×10−11,故不能生成Mg(OH)2沉淀。
2.(2027·福建福州三校·适应性考试)钨(W)广泛用于国防军事、航空航天、信息制造等领域。工业上以黑钨矿(主要成分为、,含少量As、Si的化合物)为原料制备高品质钨粉的工艺流程如下。
已知:①水浸液含,As元素以As(Ⅲ)和As(V)形式存在;
②常温下,;
③H2WO4是一种难溶于水的酸。
(1)基态W原子的价电子排布式为,其在元素周期表中的位置是 。
(2)“焙烧”时,发生反应的化学方程式为 。
(3)常温下,、溶液中含砷微粒的分布系数图如下。
①“调节pH=10”时,As(Ⅲ)元素的主要存在形式是 。
②“除硅砷”时,先氧化后沉淀,H2O2主要参与反应的离子方程式为 。③“除硅砷”时,滤渣的主要成分有MgHAsO4、 (填化学式)。
(4)“沉钨”时,当溶液中c()=1.6×10-5mol∙L-1,此时溶液c(Ca2+)= mol∙L-1。
(5)“转化”时,盐酸的作用是 。
(6)该流程中可循环利用的物质有 (填化学式)。
【答案】(1)第六周期VIB族 (2) (3)① ② ③ (4) (5)使CaWO4转化为H2WO4或防止钙镁元素进入产品等 (6)NH3
【解析】黑钨矿(主要成分、,含少量As、的化合物)、(碳酸钠)、空气反应生成可溶性的钨酸钠()、气体以及铁、锰的氧化物。水浸使可溶性的钨酸钠()溶解进入溶液,而铁的氧化物()和锰的氧化物()等不溶物作为固体残渣被分离出去。将溶液的 pH 值调节至 10,溶液中主要存在,加入(过氧化氢)和(氯化镁)。将As(Ⅲ)氧化为 ,离子会与溶液中的硅酸根离子()和砷酸氢根离子()反应,生成难溶的镁盐沉淀(如、),从而将硅()和砷(As)杂质除去,净化后的含钨溶液加入石灰乳,与溶液中的离子反应,生成难溶的钨酸钙沉淀,钨酸钙沉淀与盐酸反应,转化为更难溶于水的钨酸()沉淀,钨酸()作为一种酸,可以与氨水反应,生成可溶性的钨酸铵,从钨酸铵溶液中通过蒸发结晶、过滤、干燥等操作,得到纯净的钨酸铵晶体,将纯净的钨酸铵晶体在高温下加热分解生成高纯度的三氧化钨(),用还原剂在高温下还原三氧化钨,最终得到高品质的金属钨粉();
(1)已知基态W原子的价电子排布式为,核外含有6个电子层,位于第六周期,价电子总数为,对应第VIB族,W在元素周期表中的位置是第六周期第VIB族;
(2)向黑钨矿中加入、空气焙烧,根据流程图,“焙烧”后“水浸”得到含的溶液和滤渣(含、),同时放出气体。因此被氧化生成,根据得失电子守恒和原子守恒配平化学方程式为: ;
(3)① 观察左侧“三价砷微粒分布系数”图。在pH=10时,分布系数最高的曲线对应的微粒是,As(Ⅲ)元素的主要存在形式是;
② 观察右侧“五价砷微粒分布系数”图。在pH=10时,分布系数最高的曲线对应的微粒是,“除硅砷”步骤中,先加入将氧化为,根据得失电子守恒和电荷守恒配平离子方程式为:;
③ 题目提到原料含“少量As、Si的化合物”,流程目的是“除硅砷”。加入后,镁离子与氧化后的砷酸根结合生成沉淀,溶液中存在的硅元素主要以硅酸根( )形式存在,加入后,镁离子也会与硅酸根结合生成难溶的沉淀;
(4)“沉钨”时,当溶液中c(WO)=1.6×10-5mol∙L-1,常温下,;
(5)由分析可知,“转化”时,盐酸的作用是使CaWO4转化为H2WO4或防止钙镁元素进入产品等;
(6)循环利用的本质是:流程中产生的物质,返回到前段步骤重新作为原料使用。(NH4)2WO4‧nH2O煅烧生成WO3和NH3,NH3可在“溶解”的步骤中循环利用。
3.(2026·福建三明·二模)无水偏钛酸锂(Li2TiO3)作为新型固体电解质材料,具有较高稳定性与安全性。某实验小组以钛铁矿(主要含有FeTiO3及少量Fe2O3、CaO、SiO2、FeO)和碳酸锂(Li2CO3)为主要原料,制备偏钛酸锂并得到副产物绿矾的工艺流程如图所示。
已知:①钛铁矿与H2SO4发生非氧化还原反应。
②TiO2+易水解。
(1)钛在周期表中的位置是 。
(2)FeTiO3与H2SO4反应的化学方程式为 。
(3)试剂X最佳为 (填化学式),操作Ⅰ为 。
(4)对含TiO2+滤液加热的目的为 。
(5)煅烧使用的主要仪器有坩埚、坩埚钳、 、三角架、酒精喷灯等。
(6)一种具有锂离子通道的导电氧化物()的立方晶胞和导电时Li+迁移过程如下图所示。已知该氧化物中Ti为+4价,La为+3价。
①Ti位于O形成的 空隙。
②若,Li+与空位的个数比为 。
③导电时,空位移动方向与电流方向 (填“相同”或“相反”)。
【答案】(1)第4周期ⅣB (2) (3)① Fe ② 趁热过滤 (4)促使充分水解为 (5)泥三角 (6)① 八面体 ② 3:1 ③ 相反
【解析】原料预处理与浸出:钛铁矿(含、、CaO、、FeO)加入硫酸并加热,与发生非氧化还原反应生成、和,、FeO、CaO分别转化为、、,不溶。
还原与固液分离:加入试剂X(铁粉,Fe)将还原为,确保后续绿矾纯度。通过操作I(过滤)分离出滤渣(、、过量Fe)和含、的滤液。
结晶与水解:滤液经结晶分离得到绿矾晶体(),剩余含的滤液加热促进水解生成沉淀,过滤后得到。
煅烧与合成:煅烧分解为,与反应生成目标产物。
该流程通过酸浸、还原、结晶、水解、煅烧等步骤,实现了钛铁矿中有价元素的高效分离与转化,同时回收了副产物绿矾。
(1)钛在周期表中的位置钛的原子序数为22,核外电子排布式为,根据周期表排布规则:电子层数对应周期数,价电子数决定族序数,因此钛位于第四周期第ⅣB族。
(2)与的反应方程式该反应为非氧化还原反应,各元素化合价保持不变:中为+2价、为+4价,结合后续流程中出现的,可知反应生成,同时生成和水。根据原子守恒配平,反应方程式为: 。
(3)试剂X和操作I的判断流程需将溶液中杂质还原为(以制备绿矾),且不能引入新杂质,因此最佳试剂为铁粉(Fe),对应反应:。操作I用于分离滤液和滤渣(不溶的、微溶的及过量铁粉),因此操作I为趁热过滤。
(4)TiO2+易水解,加热含滤液发生水解:,加热可使水解平衡正向移动,促使充分水解为。
(5)煅烧的补充仪器煅烧操作中,坩埚需放置在泥三角上(泥三角置于三角架上),因此补充的仪器为泥三角。
(6)①观察晶胞结构,周围有6个原子,形成正八面体空间结构,因此位于形成的八面体空隙。
②根据化合物化合价代数和为0,已知为+4价、为+3价、为-2价,且,则:,代入计算得:,晶胞中、、空位所在位置的总数为1,因此空位个数为。则与空位的个数比为。
③空位移动方向与电流方向的关系电流方向与正电荷()的移动方向相同,而空位的移动方向与移动方向相反,因此空位移动方向与电流方向相反。
4.(2026·福建宁德·质量检测)某钒渣主要成分为,还含有、等杂质。以该钒渣为原料制备,工艺流程如下:
已知:①常温下,金属离子开始沉淀和完全沉淀的pH如下表。
金属离子
开始沉淀时()的pH
7.0
1.9
3.7
完全沉淀时()的pH
9.0
3.2
4.7
②+5价钒具有强氧化性。常温下,在溶液中其主要存在形式与溶液pH的关系如下,表中阴离子对应铵盐均难溶于水。
pH
主要离子
请回答下列问题:
(1)“焙烧”:转化为的化学方程式为 。
(2)“酸浸”:
①浸渣的主要成分为 (填化学式)。
②酸浸所得浸出液除含外,还含有金属阳离子 、 (填离子符号)。
③若用盐酸代替硫酸,可能产生的问题是 。
(3)“除杂”:需调节溶液pH范围为 。
(4)“沉钒”:生成的离子方程式为 。
(5)“煅烧”:滤渣2在煅烧过程中残留固体质量随温度变化的曲线如图所示。(杂质成分不发生变化)
①AB段失去的物质是 (填化学式)。
②C点粗品中的质量分数为 (保留至0.1%)。
【答案】(1) (2)① ② ③ ④ 会使钒的化合价降低(或其他合理答案,如“产生氯气,污染大气”等) (3) (4)或
或或 (5)① ② 96.8%
【解析】钒渣在CaO、空气作用下焙烧,被氧化转化为,FeO被氧化为三价铁,酸浸后转化为,、均进入溶液,过量的CaO与硫酸反应生成微溶于水的进入滤渣,然后加入氨水调节pH除去和,最后加入铵盐沉钒,煅烧得到,据此作答。
(1)由分析可知,CaO与、发生氧化还原反应,化学方程式为 ;
(2)①由分析可知,浸渣的主要成分为;
②由分析可知,浸出液中还有、;
若用盐酸代替硫酸,由于具有一定的还原性,+5价钒具有强氧化性,故钒化合物可与之发生氧化还原反应,使钒的化合价降低;
(3)除杂需使、均沉淀完全,同时保证钒的存在形式不变,故pH范围为;
(4)沉钒时,调pH=6.5,钒的存在形式为,故直接与反应生成,离子方程式为;
(5)①滤渣2为,焙烧时发生反应: ,生成的NH3与质量之比为34:18,第一步反应固体质量减少34 g,说明仅有NH3逸出,第二步反应固体质量减少18 g,说明仅有逸出,故AB段失去的物质是NH3;
②由方程式可知原有2 mol即234 g,原有6 g杂质,故C点有182 g和6 g杂质,质量分数为 。
5.(2027·福建漳州·质量检测)钴在新能源、航空航天等领域具有重要用途。一种以湿法炼锌过程中产出的钴渣为原料,从中提取钴的流程如下。
已知:
①酸浸液主要含有Zn2+、Co2+、Fe2+、Ni2+、Mn2+等金属阳离子;
②25℃,部分金属离子形成氢氧化物沉淀的pH范围如下:
金属离子
Zn2+
Fe3+
Fe2+
Mn2+
Co2+
Ni2+
开始沉淀的pH
6.2
1.5
6.3
8.1
7.6
6.9
完全沉淀的pH
8.2
2.8
8.3
10.1
9.6
8.9
(1)“酸浸”时,可以提高浸出率的措施有 (任写一种)。
(2)“除铁”时,H2O2与Fe2+发生反应的离子方程式为 。
(3)“除锰”时,Na2S2O8与Mn2+反应生成MnO2和。过二硫酸根离子()结构如图所示。根据结构分析:中的化合价为 价;具有强氧化性的原因是 。
(4)“沉钴”时,向“除锰”后的溶液中加入Na2S2O8溶液并控制溶液pH=5.0,Co2+以Co(OH)3形式沉淀,该反应的离子方程式为 。
(5)根据流程可知,还原性:Co2+ Fe2+ (填“强于”或“弱于”)。
(6)若调节“沉钴”后滤液的pH=7.5,同时出现Zn(OH)2和Ni(OH)2沉淀,此时溶液中 。
(7)Co(OH)3热分解的产物Co3O4与Li2CO3混合烧结可制备锂离子电池正极材料钴酸锂,其晶胞结构如图所示。
①基态Co原子价电子排布式为 。
②钴酸锂的化学式为 。
【答案】(1)
加热(或粉碎钴渣、适当增大硫酸浓度、搅拌等) (2)
(3)①
+6 ②
结构中含有过氧键() (4)
(5)
弱于 (6)
(7)①
②
【解析】该流程以湿法炼锌产出的钴渣为原料,先通过硫酸酸浸将钴渣中的Zn2+、Co2+、Fe2+、Ni2+、Mn2+等目标金属离子溶出分离出不溶性滤渣1,随后向酸浸液中加入H2O2将Fe2+氧化为更易在低pH下沉淀的Fe3+,再加入CaCO3调节pH使Fe3+转化为滤渣2实现除铁;接着加入强氧化剂Na2S2O8将Mn2+氧化为MnO2沉淀得到滤渣3完成除锰;之后继续加入Na2S2O8并控制溶液pH=5.0,将Co2+氧化为Co3+并以Co(OH)3形式沉淀,最终实现钴与溶液中剩余的Zn2+、Ni2+等杂质离子的分离,得到钴的富集产物Co(OH)3。
(1)在“酸浸”过程中,为了提高钴渣的浸出率,可以采取升高温度(加热)、将钴渣粉碎以增大接触面积、适当增大硫酸的浓度或进行搅拌等措施。
(2)“除铁”时加入是为了将溶液中的氧化为以便后续沉淀。酸浸液呈酸性,作氧化剂被还原为,根据得失电子守恒和电荷守恒,离子方程式为:。
(3)观察的结构式可知,中间两个氧原子形成过氧键(),化合价为-1价,其余6个氧原子为-2价。设S元素的化合价为,根据化合价代数和等于离子电荷数:,解得。由于其结构中含有不稳定的过氧键,极易得到电子,因此具有强氧化性。
(4)“沉钴”时,将氧化为,自身被还原为。由于控制溶液,环境呈弱酸性,水解生成沉淀并释放出(加入的用于中和生成的以维持pH)。根据电子守恒和原子守恒,离子方程式为:。
(5)在流程中,首先加入将氧化为,此时未被氧化;后续需要加入氧化性更强的才能将氧化。这说明比更容易失去电子,即还原性:弱于。
(6)根据表格数据,开始沉淀的,,此时,则;同理,开始沉淀的,此时,则。当两者同时沉淀时,溶液中浓度相同,则。
(7)Co是27号元素,过渡金属价电子包含最外层s轨道和次外层d轨道电子,价电子排布为。
用均摊法计算晶胞内原子数:Li共个,Co共个,O共个,原子个数比Li:Co:O=1:1:2,故化学式为。
6.(2026·福建福州·适应性考试)用工业钛白副产物(主要成分为,含、等杂质)为原料制备磷酸锰铁锂正极材料(LMFP)的工艺流程如图所示。
已知:,,
(1)磷酸锰铁锂中,基态的价电子排布式为 。
(2)“水浸”时需加入足量铁粉的目的是 。
(3)“沉镁钙”后,需控制残留率为1%。
①“水浸”后,滤液中,,,“沉镁钙”后溶液中 。
②若过量,除了导致残留率过小外,还可能引起的后果是 (用离子方程式表示)。
(4)“结晶”的方法是 。
(5)“溶解”和“转化”中,控制,生成的化学方程式为 。
(6)“煅烧”过程中,葡萄糖的作用为 。
【答案】(1) (2)避免被氧化 (3)① ② (4)蒸发浓缩、冷却结晶 (5) (6)作为碳源,在材料表面形成碳包覆层
【解析】将副产物溶解,加入铁粉还原可能被氧化生成的,过滤除去不溶性杂质和过量铁粉,得到含的滤液;加入,沉淀除去杂质,过滤得到含的滤液,从滤液中结晶得到硫酸亚铁晶体;将硫酸亚铁与共溶,加入磷酸和氢氧化锂反应生成磷酸锰铁锂前驱体;在氮气氛围下,葡萄糖分解得到碳层包覆在磷酸锰铁锂表面,最终得到碳包覆正极材料。
(1)是25号元素,基态原子电子排布为,失去能级2个电子形成,价电子排布式为;
(2)原料中易被氧化为,加入铁粉的作用是将氧化生成的还原为,同时防止继续被氧化;
(3)① 已知残留率为,因此沉镁后。根据溶度积:,可得;再结合,代入数据得: ;
② 若过量,浓度过高,会使也生成沉淀,造成损失,离子方程式为;
(4)从硫酸亚铁溶液中结晶得到绿矾晶体,采用的结晶方法为蒸发浓缩、冷却结晶;
(5)根据题目给出的反应物的物质的量比,产物为磷酸锰铁锂、硫酸锂和水,方程式为:;
(6)“煅烧”过程中,葡萄糖分解提供碳单质,在磷酸锰铁锂表面形成碳包覆层,得到碳包覆正极材料(LMFP/C)。
7.(2026·福建龙岩·质量检测)用工业钛白副产物(主要成分为,含、等杂质)为原料制备磷酸锰铁锂正极材料(LMFP)的工艺流程如图所示。
已知:,,
(1)磷酸锰铁锂()中,基态的价电子排布式为 。
(2)“水浸”时需加入足量铁粉的目的是 。
(3)“沉镁钙”后,需控制残留率为1%。
①“水浸”后,滤液中,,,“沉镁钙”后溶液中 。
②若过量,除了导致残留率过小外,还可能引起的后果是 (用离子方程式表示)。
(4)“结晶”的方法是 。
(5)“溶解”和“转化”中,控制,生成的化学方程式为 。
(6)“煅烧”过程中,葡萄糖的作用为 。
【答案】(1) (2)防止被氧化 (3)① ② (4)蒸发浓缩、冷却结晶 (5) (6)作为碳源,在材料表面形成碳包覆层
【解析】工业钛白副产物(主要成分为,含、等杂质)通过水浸溶解过滤后得到含有、和的滤液,加入使、转化为、沉淀,过滤后滤液经蒸发浓缩、冷却结晶得到晶体;加入并用乙醇溶液溶解晶体,加入、共沉淀得到磷酸锰铁锂(),在氮气保护下与葡萄糖混合煅烧得到碳包覆正极材料(LMFP/C)。
(1)基态Mn原子的价电子排布式为,失去两个电子形成,则基态的价电子排布式为;
(2)具有较强的还原性,能被空气中的氧气氧化为,加入铁粉,能将Fe3+转化为Fe2+,故“水浸”时加入足量铁粉的目的是防止被氧化;
(3)① “沉镁钙”后,的残留率为1%,则溶液中,而此时溶液中,则;
② 沉淀后,离子积,已非常接近,若过量,则部分也会被转化为沉淀,导致产率下降,离子方程式为;
(4)“沉镁钙”后的溶液中存在等杂质离子,为得到较纯净的硫酸亚铁晶体,应采用的结晶方法为蒸发浓缩、冷却结晶;
(5)按计量系数比反应得到沉淀,同时还有和生成,配平反应化学方程式为;
(6)在氮气氛围中,葡萄糖煅烧脱水生成C单质,包覆在表面,得到碳包覆正极材料(LMFP/C),故葡萄糖的作用是作为碳源,在材料表面形成碳包覆层。
8.(2026·福建南平·适应性考试)羟基氧化镍(NiOOH)为难溶于水的固体。利用电镀污泥(主要含CuO、NiO、、等)生产羟基氧化镍的工艺流程如图所示。
已知:①;
②25℃,,,
,;
③当离子浓度时,认为该离子沉淀完全。
回答下列问题:
(1)据图判断“900℃焙烧”的残渣主要有 。(填标号)
a.CuO b.NiO c. d.
①
②
③
④
(2)“沉铜”时,溶液中和的起始浓度均为,加入,并调节溶液pH=2,恰好完全除去时,溶液中 。
(3)用丁二酮肟()检验少量,若“滤液3”中有会生成结构稳定的鲜红色螯合物(结构如图所示)。
①鲜红色螯合物存在的作用力有 。(填标号)
a.氢键 b.离子键 c.配位键 d.金属键
②丁二酮肟分子中N比O更易与形成配位键的原因为 。
(4)“酸溶”时,不宜用盐酸的原因为 。
(5)“氧化”时,反应的离子方程式为 。
(6)“系列操作”为 、洗涤、低温干燥。
【答案】(1)d (2) (3)① ac ② N电负性比O更小,更容易给出电子(或者N原子与配位可形成五元环结构,更稳定) (4)盐酸有还原性,会消耗(或和会形成稳定配离子,降低反应速率) (5) (6)过滤
【解析】该流程以电镀污泥(含CuO、NiO、Al2O3、Cr2O3等)为原料,经900℃通Cl2焙烧,使 Cu、Ni 、Al转化为挥发性氯化物并与残渣分离;水浸后,利用CuS与NiS溶度积差异,通过Na2S沉铜除去Cu2+、Al3+,再加NaOH沉镍得到Ni(OH)2沉淀;经硫酸酸溶得到Ni2+溶液后,在碱性条件下用K2S2O8氧化,最终制得羟基氧化镍(NiOOH)。
(1)在900°C高温焙烧过程中,CuO、NiO、Al2O3等较易与Cl2反应生成挥发性CuCl2、NiCl2、AlCl3而被带走,只有Cr2O3与Cl2反应的ΔG仍大于0,不易被氯化,因此焙烧残渣主要为Cr2O3,故答案选d;
(2)“沉铜”时,Cu2+恰好完全除去,此时溶液中 c(Cu2+)=1.0×10-5 mol·L-1,根据 CuS 的溶度积 ,可算出溶液中;已知溶液 pH = 2,即c(H+) = 10-2 mol·L-1,结合 H2S 的二级电离常数 ,则;
(3)① 由丁二酮肟镍的结构可知,丁二酮肟镍中存在氢键、配位键,故答案选ac;
② N的电负性比O小,更容易提供孤对电子与Ni2+配位,并可与Ni2+形成稳定的五元环结构,使配合物更稳定;
(4)盐酸具有还原性,同时Cl-能与Ni2+形成稳定配合物,这会消耗过硫酸盐(K2S2O8)或与Ni2+结合降低反应速率,从而影响Ni2+氧化生成NiOOH的效率,因此在酸溶液中不宜使用盐酸;
(5)氧化步骤中,Ni2+在碱性环境下被氧化生成NiOOH固体,离子方程式为:;
(6)根据工艺流程,“系列操作”指对沉淀产物进行进一步处理,包括过滤、洗涤和低温干燥,目的是去除杂质和水分,使最终获得的NiOOH粉体纯净且适合后续使用。
9.(2026·福建泉州·一模)以钨渣(主要成分为、、CaO和,及少量、CuO、PbO等)为原料制备晶体的工艺如下图:
已知:的沸点为,的。
(1)“焙烧”时,
①焙烧温度为,不高于的主要原因是 。
②与浓硫酸反应生成,反应的氧化产物为 。(填化学式)
(2)不同温度下的浸取率曲线如图所示,则适宜的“浸取”温度为 左右。
(3)“浸渣”中含有、和 (填化学式)
(4)“除铜铅”时,生成CuS的离子方程式为 。若将“除铜铅”与“除铁”对调,主要的缺点是 。
(5)“沉锰”时,为使沉淀完全(离子浓度),加入氨水使pH不小于 。
(6)“氧化”反应的化学方程式为 。
(7)晶体的晶胞结构如图所示。
①a表示 (填“”或“”),晶胞中含b的个数为 。
②已知物质的磁性与其组成微粒的核外电子排布紧密相关。一般情况下,电子均成对则抗磁,具有单电子则顺磁。则该晶体为 (填“顺磁”或“抗磁”)性。
【答案】(1)① 防止硫酸挥发 ② (2)95 (3)、 (4)① 或 ② 生成大量的导致损失 (5)10 (6) (7)① ② 16 ③ 顺磁
【解析】 首先将钨渣与浓硫酸混合焙烧,使等金属氧化物转化为可溶性硫酸盐,控制焙烧温度不高于可避免浓硫酸沸腾挥发,降低原料损耗。焙烧产物加水浸取,不溶性的、,以及与硫酸反应生成的微溶、PbO与浓硫酸反应生成难溶的,都作为浸渣分离除去,滤液中含、、、等阳离子。 随后分步除杂:先加氨水沉淀分离出铁渣,再加沉淀、分离出铜铅渣;除杂后加氨水沉锰得到,最后用氧化得到目标晶体。
(1)① 浓硫酸沸点为,温度超过时浓硫酸挥发加剧,造成原料浪费,因此控制温度不高于。
②中平均价态为,生成中价时,得电子,因此价失电子生成,氧化产物为。
(2)由浸取率曲线可知,温度越高,浸取率越高,时浸取率最高,且低于硫酸沸点,因此适宜温度为。
(3)钨渣中与浓硫酸反应生成微溶的,PbO与浓硫酸反应生成难溶的,因此浸渣中还有、。
(4)电离出,与反应生成沉淀,离子方程式:或;若对调顺序,先加入除铜铅,会与结合生成大量的导致损失。
(5),沉淀完全时,代入得:,,,因此不小于10。
(6)被氧化为,配平后得到上述方程式。
(7)①中,根据电荷守恒:。该晶胞(大晶胞)含共个,对应共24个,因此共8个,共16个;位于A的顶点和体心、B的顶点,总数为,因此是,()总数为16。
电子排布为,为,均存在单电子,因此晶体为顺磁性。
10.(2026·福建漳州实验高级中学·二模)一种利用钛白粉副产品[主要成分为,含有少量等]和农药盐渣(主要成分为等)制备电池级磷酸铁的工艺流程如下。
一定条件下,一些金属氟化物的如下表。
氟化物
回答下列问题:
(1)铁粉的作用之一是提高体系的pH,使得水解以沉淀形式除去,写出在弱酸性环境下水解的反应方程式 。
(2)“除杂1”中 使镁离子完全沉淀[c(Mg2+)≤5.1×10-6mol/L]需要NH4F的最小浓度是 ,此时Mn2+物质的量浓度为1mol/L 是否会生成氟化锰沉淀?请配合简单计算说明 。
(3)“氧化1”中不能使用稀盐酸代替溶液,原因是 ,写出“氧化1”中发生主要反应的离子方程式 。
(4)滤渣3的主要成分是,生成该物质的离子方程式为 。
(5)“氧化2”的目的是减少 气体的排放(填化学式)。
(6)“沉铁”中要控制pH为1.5,原因是 。
【答案】(1)TiO2++(x+1)H2O=TiO2xH2O+2H+ (2)① 10-2.5mol/L ② Q(MnF2)=1×(10-2.5)2=10-5<Ksp(MnF2),因此不会生成氟化锰沉淀 (3)① 若用盐酸会被KMnO4生成氯气 ② 2Fe2++2H++H2O2=2Fe2++2H2O (4) (5) (6)如果pH过小,浓度降低,如果pH过大,铁元素会生成Fe(OH)3,都会使生成沉淀量少
【解析】该工艺流程的原料为钛白粉副产品[主要成分为,含有少量等]和农药盐渣(主要成分为等),产品为电池级磷酸铁,钛白粉副产品在硫酸中“溶解1”后,加入铁粉“除钛”过程发生反应有:、Fe2(SO4)3+Fe=3FeSO4,体系的pH增大,使TiO2+水解以TiO2xH2O沉淀形式除去,滤渣1为TiO2xH2O,气体为H2,溶液中主要含有Fe2+、Mg2+、Mn2+、,加入NH4F“除杂1”中除去Mg2+,滤渣2为MgF2;“氧化1”中主要反应是Fe2+被氧化为Fe3+,“除杂2”中加入的KMnO4与Mn2+发生氧化还原反应生成而除去Mn2+,滤渣3为;农药盐渣加水“溶解2”后,氧气将Na2SO3氧化为Na2SO4,沉铁时溶液中Fe3+与农药盐渣中的结合生成。
(1)水解以沉淀形式除去,水解的反应方程式为:TiO2++(x+1)H2O=TiO2xH2O+2H+;
(2),“除杂1”中使Mg2+完全沉淀需要NH4F的最小浓度:;此时Mn2+物质的量浓度为1mol/L,,不会生成氟化锰沉淀,故填否;
(3)“氧化1”中不能使用稀盐酸代替溶液,原因是:若用盐酸会被KMnO4生成氯气;“氧化1”中主要反应为Fe2+被氧化为Fe3+,离子方程式为:2Fe2++2H++H2O2=2Fe2++2H2O;
(4)“除杂2”中加入的KMnO4与Mn2+发生氧化还原反应生成,根据得失电子守恒和原子守恒,离子方程式为:;
(5)农药盐渣成分中有Na2SO3,“除杂2”后溶液含有氢离子,二者混合会产生SO2,“氧化2”的目的是使Na2SO3转化为Na2SO4,从而减少SO2气体的排放;
(6)“沉铁”中要控制pH为1.5,原因是:如果pH过小,浓度降低,如果pH过大,铁元素会生成Fe(OH)3,都会使生成沉淀量少。
11.(2026·福建莆田·二调)废旧锰酸锂电池经放电、拆解等预处理后得到正极材料粉末,其主要成分是,含少量有机物杂质,从其中回收、元素的工艺流程如图:
(1)中锂离子的轨道表示式为 。
(2)不同温度下“还原焙烧”所得产物的X射线衍射谱图如图,焙烧的最佳温度为 ℃,该温度下炭粉还原生成二氧化碳的化学方程式为 。
(3)已知碳酸锂的溶解度曲线如图。为了提高的浸取率和回收率:
①“浸取”时可采取的措施有 (填两种)。
②“过滤”后得到的MnO需进行洗涤,洗涤液的处理方法是 。
③“操作1”是 。
(4)“电解”的离子方程式为 。电解一段时间后,欲使电解液恢复原样,需加入MnO和 。
【答案】(1) (2)① 650 ② (3)① 适当降温、充分搅拌等 ② 将洗涤液并入“滤液”中 ③ 蒸发结晶 (4)① ②
【解析】由题给流程和图示可知,向正极材料粉末加入炭粉还原焙烧,锰酸锂发生还原反应转化为碳酸锂和一氧化锰;向焙烧渣中加入水浸取、过滤得到滤液和一氧化锰;向一氧化锰中加入硫酸溶液酸浸,将一氧化锰转化为硫酸锰,电解硫酸锰溶液在阳极得到二氧化锰;滤液经蒸发结晶得到碳酸锂晶体。
(1)锂元素的原子序数为3,基态锂离子的电子排布式为1s2,轨道表示式为:;
(2)由X射线衍射谱图可知,在650°C时,LiMn2O4衍射峰消失,说明LiMn2O4完全分解,温度过高浪费能源,故选择最佳温度为650°C;碳粉还原锰酸锂生成二氧化碳的反应为650℃条件下锰酸锂与炭反应生成碳酸锂、一氧化锰和二氧化碳,反应的化学方程式为: ;
(3)① 由溶解度曲线可知,升高温度,碳酸锂的溶解度减小,则“浸取”时采取适当降温、充分搅拌等措施提高碳酸锂的浸取率;
② 为了提高碳酸锂的回收率,“过滤”后得到的一氧化锰需进行洗涤,洗涤液的处理方法是将洗涤液并入“滤液”中;
③ 由分析可知,得到碳酸锂晶体的“操作1”为蒸发结晶;
(4)电解硫酸锰溶液的反应为硫酸锰溶液电解生成二氧化锰、氢气和硫酸,反应的离子方程式为: ;一氧化锰与硫酸溶液反应生成硫酸锰和水,反应的离子方程式为:MnO+2H+=Mn2++H2O,则由电解方程式和一氧化锰溶解的方程式可知电解一段时间后,欲使电解液恢复原样,需要加入一氧化锰和水。
12.(2026·福建·一模)一种从深海多金属核矿物[主要含、FeO(OH)、CuO]中分离提取Fe、Cu、Mn等元素的工艺流程如下:
(1)“酸浸”中生成的反应中氧化剂与还原剂物质的量之比为 ,其中基态的价电子排布式为 。
(2)“高压加热”时需调控温度获得高纯。不同温度下晶体X射线衍射谱图如下(X射线衍射用于判断某晶态物质是否存在,不同晶态物质出现衍射峰的衍射角不同)。
①图中最佳温度为 ℃。
②生成的化学方程式为 。
(3)“萃取分离”时发生反应:。25℃时,。其中双齿配体HR的2种构型如图:
①与 (填“顺式”或“反式”)HR形成的更稳定,原因是 。
②当时,分配比 。
(4)“电解”过程生成的离子方程式为 。
(5)该流程中可循环利用的物质有 。(填化学式)
【答案】(1)① ② (2)① 190 ② (3)① 反式 ② 相较于顺式中配位O,反式中配位N电负性较小,给电子能力更强 ③ (4) (5)、
【解析】作为还原剂,将还原为形成;转化为,转化为。向酸浸后的溶液中通入空气并在高压加热条件下,pH调控为3.2,被氧化为,进而生成。利用萃取剂对含的溶液进行萃取分离。对水相进行电解,在阳极失电子发生氧化反应生成。
(1)“酸浸”中,中元素化合价从+4价降低到+2价,得到两个电子,作氧化剂;中S元素化合价从+4价升高到+6价,失去两个电子,作还原剂;根据得失电子守恒可知,氧化剂与还原剂物质的量之比为。锰是25号元素,基态Mn原子的核外电子排布式为,基态的核外电子排布式为,价电子排布式为。
(2)①从不同温度下晶体X射线衍射谱图可知,时只有的衍射峰,无铁矾的杂质峰,说明此时生成的纯度最高,所以最佳温度为。
②“酸浸” 后溶液中含有,在高压加热、、有空气的条件下生成氧化铁, 被氧气氧化,根据得失电子守恒、原子守恒可得化学方程式为 。
(3)①相较于顺式中配位O,反式中配位N电负性较小,给电子能力更强,故与反式形成的更稳定。
②结合,代入数据,计算,分配比。
(4)对水相进行电解,在阳极失电子发生氧化反应生成, 。
(5)从流程中可以看出,“酸浸”需要,“高压加热”过程中又生成了;“萃取分离”用到,“反萃取”又生成,所以该流程中可循环利用的物质有、。
13.(2025·福建·一模)银铋渣是铋精炼过程中产生的一种富银合金渣。回收银铋渣中Bi、Zn、Ag、Pb的工艺流程如下:
已知:①82Pb与Si同族。②银铋渣中各成分质量分数如下表。
成分
Pb
Bi
Zn
Ag
其他不溶于酸的物质
质量分数/%
15.22
41.05
30.52
5.03
8.18
③。回答下列问题:
(1)写出82Pb在元素周期表中的位置 ,基态Zn的价层电子排布式为 。
(2)“浸锌”步骤用H2SO4溶液不用HNO3溶液,目的是 。
(3)“浸渣1”含有Bi、Ag、 (填化学式)等物质。
(4)为探究“酸浸”步骤的最佳条件,进行了相关实验,实验数据记录如下,则适宜的酸浸温度为 ,80℃时浸出率降低的原因可能是 。
序号
温度/℃
浸出率/%
浸渣/%
Pb
Bi
Ag
1
20
88.91
86.21
87.21
8.26
2
40
92.11
92.08
90.36
6.88
3
60
98.76
98.61
98.38
5.10
4
80
96.02
98.11
96.26
5.25
(5)若“沉银液”中,则溶液中 (保留一位小数),
(6)“氨浸”步骤中AgCl溶解得到的物质的化学式为 。
(7)“还原”步骤中N2H4·H2O(性质类似于NH3·H2O)作还原剂,反应的离子方程式为 。
(8)已知银铋渣中铋元素的质量分数为28.7%,m kg银铋渣经上述转化最终得到57.4 g铋富集物BiONO3,则铋的提取率为 %(用含m的代数式表示)。(已知:元素提取率)
【答案】(1)① 第六周期第ⅣA族 ② 3d104s2 (2)使Zn与Bi、Ag、Pb分离,同时减少空气污染 (3)PbSO4 (4)① 60℃ ② 温度过高,HNO3大量分解(或HNO3大量挥发) (5)5.2×10-4 (6)[Ag(NH3)2]Cl (7)4[Ag(NH3)2]++N2H4·H2O+3H2O=4Ag↓+N2↑+4+4NH3·H2O或4[Ag(NH3)2]++ N2H4·H2O=4Ag↓+N2↑+4+NH3·H2O+3NH3 (8)
【解析】银铋渣经预处理后用稀H2SO4浸取,比较活泼金属Zn变为Zn2+进入到浸取液中,Pb变为PbSO4沉淀进入到浸渣中、Bi、Ag以单质形式进入浸渣中;再向浸取液中加入锌粉、电解就得到单质Zn;向含有Bi、Ag等元素的浸渣1中加入具有强氧化性的HNO3,Bi、Ag变为金属阳离子Bi3+、Ag+进入溶液,其中难溶性固体通过过滤进入浸渣2中;然后向滤液中加入NaCl溶液,使Ag+变为AgCl沉淀而与Bi3+分离;对沉银液稀释得到沉淀BiONO3;用氨水浸取AgCl沉淀,得到[Ag(NH3)2]Cl溶液,再加入N2H4•H2O进行还原,可反应产生Ag单质,据此分析解题。
(1)82Pb属于碳族元素,则其位于元素周期表中第六周期第ⅣA族;锌是30号元素其基态原子的核外电子排布式为[Ar]3d104s2,基态Zn的价层电子排布式为3d104s2,故答案为:第六周期第ⅣA族;3d104s2;
(2)硫酸溶液可浸出锌元素,使与其他金属元素进行分离,若直接用具有强氧化性的硝酸进行酸浸,不仅产生更多的有毒气体,且还不易分离不同的金属元素,故答案为:使Zn与Bi、Ag、Pb分离,同时减少空气污染;
(3)由分析可知,Pb变为PbSO4沉淀进入到滤渣中;Bi、Ag等元素也进入滤渣中,即“浸渣1”含有Bi、Ag、PbSO4等物质;
(4)当浸出温度为60℃时,各种元素的浸出率均最高,渣率最低,故适宜的酸浸温度为60℃;当温度为80℃时,因分解或挥发损的硝酸增多而导致浸出率下降,故作案为:60℃;温度过高,HNO3大量分解(或HNO3大量挥发);
(5)由分析可知,“沉银”时产生PbCl2和AgCl混合沉淀,若“沉银液”中c(Ag+)=1.0×10-9mol•L-1,c(Cl-)==mol/L=0.18mol/L,可知c(Pb2+)==mol/L=5.2×10-4mol/L,故答案为:5.2×10-4;
(6)“氨浸”步骤中AgCl溶解得到的物质的化学式为[Ag(NH3)2]Cl,故答案为:[Ag(NH3)2]Cl;
(7)“还原”过程为一水合肼将[Ag(NH3)2]+还原为银单质,一水合肼被氧化为N2,该反应的离子方程式为:4[Ag(NH3)2]++N2H4·H2O+3H2O=4Ag↓+N2↑+4+4NH3·H2O或4[Ag(NH3)2]++ N2H4·H2O=4Ag↓+N2↑+4+NH3·H2O+3NH3;
(8)已知银铋渣中铋元素的质量分数为28.7%,即m kg银铋渣中含Bi元素的质量为:m×103g×28.7%=287m g,mkg银铋渣经上述转化最终得到57.4 g铋富集物BiONO3,57.4 g铋富集物BiONO3中含Bi元素的质量为:57.4g××100%=41.8 g,则铋的提取率为×100%=%,故答案为:。
14.(2025高三上·福建厦门双十中学·阶段性测试)钴酸锂具有制备工艺成熟简单、能量密度高、循环稳定性好等优点,在计算机、通信和消费类电子产品及动力电池领域均有广泛应用。为了资源的充分利用,可将高镁盐湖卤水(主要含和硼酸根等)作为原料制备钴酸锂,其制备的工艺流程如下:
已知:①常温下,;
②相关化合物的溶解度与温度的关系如图所示。
(1)含硼固体中的(白色固体)的为一元弱酸,请写出其电离方程式 ;解释“脱硼”时要加入盐酸的原因 。
(2)步骤“精制”、“精制Ⅱ”是分两次进行深度除镁:
①滤渣I的主要成分为 ;
②“精制I”后溶液中的浓度为,常温下“精制Ⅱ”过程中浓度应控制在 以下;
(3)“系列操作沉锂”包括先加入适量饱和溶液, ,洗涤,干燥。
(4)该流程中能循环利用的物质有 。
(5)“沉锂”得到较纯的后,常用高温固相合成法进一步制备钴酸锂,具体做法为按的物质的量之比为配制好和,然后在的温度下煅烧,该过程的化学方程式为: 。
(6)新型固态电解质对锂电池制造和新能源汽车续航具有重要意义。“锂超离子导体”是目前一种在研的高导电性固态电解质,其中一种富锂超离子导体的晶胞图为下图。
①该晶胞中O原子的配位数为 。
②若该晶胞以为顶点,则在晶胞中的位置为 。
【答案】(1)① ② 加入盐酸会增大平衡逆移,使得沉淀增多,起到脱硼作用 (2)① ② (3)蒸发浓缩、趁热过滤或者蒸发至有较多固体析出后趁热过滤 (4) (5) (6)① 6 ② 面心
【解析】由流程可知,卤水中加入盐酸脱硼后过滤,所得滤液经浓缩结晶后得到晶体,该晶体中含有等,焙烧后生成HCl气体;烧渣水浸后过滤,滤液中加生石灰(CaO)后pH提升且相当于加入Ca2+,因此产生沉淀,滤渣Ⅰ的主要成分为Mg(OH)2、CaSO4;精制Ⅰ所得滤液中再加纯碱(Na2CO3)又生成沉淀,将Mg2+和Ca2+除去,则滤渣Ⅱ为CaCO3、Mg(OH)2;精制Ⅱ所得滤液主要含有Na+、Li+、Cl-,加入饱和Na2CO3溶液后,根据相关化合物的溶解度与温度的关系图,因此所得溶液经蒸发浓缩、趁热过滤、洗涤、干燥得到Li2CO3,最后再通过高温固相合成法进一步制备钴酸锂。
(1) 是一元弱酸,它在水中部分电离出一个氢离子,电离方程式为:;“脱硼”时要加入盐酸的原因是:加入盐酸会增大,平衡逆移,使得沉淀增多,起到脱硼作用。
(2)①“精制I”步骤中加入了生石灰( ), 与水反应生成氢氧化钙,使溶液的pH值升高,从而使溶液中的 离子沉淀为 ,Ca2+和结合生成,所以,滤渣I的主要成分为 和 。
②“精制II”的目的是进一步除去镁离子,但要避免 沉淀。已知 ,且此时溶液中 。根据溶度积公式 , , 浓度应控制在 mol·L⁻¹以下。
(3)根据溶解度曲线, 的溶解度随温度升高而减小。为了使 尽可能多地从溶液中沉淀出来,提高产率,应在较高温度下进行沉淀,“系列操作沉锂”包括先加入适量饱和溶液,蒸发浓缩、趁热过滤或者蒸发至有较多固体析出后趁热过滤,洗涤,干燥。
(4)在流程中,煅烧步骤会产生 气体,而脱硼步骤需要加入盐酸( 的水溶液)。因此, 是可以在流程中循环利用的物质,另外最后一步,滤液I中含有过量的Na2CO3,也能循环使用。
(5)按的物质的量之比为配制好和,然后在的温度下煅烧,该过程中反应物为 、 和空气(提供 ),生成物为 和气体 ,Co元素化合价由+2上升到+3,根据得失电子守恒可知O元素化合价下降,根据元素守恒, 为 ,根据得失电子守恒和原子守恒配平化学方程式为: 。
(6)① O原子位于晶胞上下底面中心,每个O原子周围有6个Li原子与其等距离相邻,因此O原子的配位数为 6;
②原晶胞中Cl位于4个面心位置,当将晶胞重新定义为以Cl为顶点时,原面心位置变为新晶胞的顶点,原晶胞中Li位于体对角线处,在新坐标系下对应于新晶胞的面心位置。
15.(2026·福建龙岩·二模)铟()是一种稀有贵金属,从高铟烟灰渣(主要含、以及少量、、)中回收铟的工艺流程如下:
已知:时,,。
(1)铟在元素周期表中的位置为 。
(2)“氧化酸浸”时不能用浓盐酸代替硫酸的原因是 。
(3)“氧化酸浸”后,滤液含有的金属阳离子除外还有 。
(4)“还原铁”发生反应的离子方程式为 。
(5)“置换”中与溶液反应的化学方程式为 。
(6)酸浸滤渣中铅含量测定。准确称取滤渣样品,投入的溶液浸泡,充分反应后抽滤。将所得滤饼投入充分溶解,过滤,蒸馏水洗涤沉淀,并将洗涤液和滤液都转移至容量瓶中定容。取溶液,加入指示剂后用的EDTA标准溶液()滴定至终点(离子方程式为),消耗EDTA标准液,则滤渣中铅的质量分数(以PbO计)为 %。
(7)一种铜铟镓硒,其晶胞结构如图所示。
①若该晶体中与的个数比为,则 。
②原子分数坐标为(0,0,0),则原子分数坐标为 。
【答案】(1)第五周期第ⅢA族 (2)防止生成,污染环境 (3)、 (4) (5)或 (6)30.00(或30) (7)① 0.4 ②
【解析】高铟烟灰渣,主要含、以及少量、、,加入、氧化酸浸,金属氧化物转化为相应的硫酸盐,中的S元素被氧化为S单质,反应生成的沉淀,和未反应的形成滤渣。滤液中含有、、,加入将还原为,再加入有机萃取剂将从水相中分离出来,再利用反萃取剂将其转化为。加入过量的Zn利用其还原性还原为In,混杂着未反应完的Zn,为粗铟,最后用电解法在阴极得到纯铟。
(1)铟的原子序数为49,第一周期有2种元素,第二、三周期有8种元素,第四五周期有18种元素,所以铟在第五周期第ⅢA族。
(2)氧化酸浸时,若用浓盐酸代替硫酸,会被氧化成,污染环境。
(3)根据分析可知,氧化酸浸后的滤液含有的金属阳离子有、、。
(4)还原铁时被氧化为,还原为,离子方程式为。
(5)置换反应生成了In单质,Zn被氧化,化学方程式为。
(6)滤渣中的和反应转化为,加入硝酸转化为。取的量,和EDTA标准溶液进行滴定。由数据可知,,和标准溶液反应的,样品中的,根据Pb原子守恒,可求出滤渣中铅的质量分数为
(7)① 由图可知,Cu位于晶胞的顶点,面上和中心,共个。Se原子位于晶胞的内部,个数为8个。原子位于晶胞的棱上和面上,共个。其化学式可简化为,In和Ga的个数比为3:2,可得,,联立解得,。
②由晶胞结构图可知,R原子的分数坐标为。
16.(2026·福建泉州·二质检)对电解精炼铜阳极泥(主要含、、、等元素)进行回收的工艺流程如下:
(1)位于的下一周期,和是同族元素,基态原子的价电子排布式为 。
(2)“氧化酸浸”时,转化为的离子方程式为 。
(3)“萃铜”时发生反应,“反萃”时,反萃剂是 。
(4)“酸浸”时,、转化为与
①系的电势曲线如图,调节,范围为 ,使金溶解。
②用王水溶解金,也转化为,反应过程分为2步:
i.
ii.
王水可溶解金的原因是 (从平衡移动角度解释)。
(5)“还原”时,理论上消耗与物质的量之比为 。
(6)用热重分析法研究胆矾晶体的热分解过程,晶体总质量减小百分率随温度升高的变化情况如下:
温度区间
晶体总质量的减小百分率%
32
①(结构如图)中存在的化学键为 (填标号)。
a.氢键 b.金属键 c.配位键 d.极性共价键
②区间,晶体减重的原因为 (用化学方程式表示)。
③从原子结构角度解释,温度高于时发生反应的原因为 。
(7)晶体的晶胞结构如下图。
①晶体的晶胞中含个数为 。
②晶体中与一个最近的有 个。
【答案】(1) (2) (3) (4)① ② 与反应,生成,降低反应i中浓度,促进反应i平衡向正反应方向移动,使金溶解 (5) (6)① cd ② ③ 中价电子排布为,中为全充满的稳定结构 (7)① 4 ② 2
【解析】阳极泥(主要含Cu、Ag、Pt、Au等元素)加入、氧化酸浸,滤液1中含,Ag、Au、Pt不溶进入滤渣1,滤液1加入萃取剂萃取铜,再经过反萃取得到溶液,经过一系列操作得到胆矾晶体,滤渣1加入HCl、H2O2,得到滤渣2为AgCl,经过浸取得到,在加入甲醛还原得到Ag,滤液2含有和,经过一系列操作回收Au、Pt,据此解答。
(1)Ag为第五周期ⅠB族元素,价电子排布为;
(2)酸性条件下氧化Cu生成,配平后得到离子方程式为;
(3)根据平衡,提高使平衡左移,故选稀硫酸作反萃剂;
(4)① 由图可知时,Au溶解为的pH范围为;
②结合,生成,降低浓度,使第一步电离平衡正向移动,金溶解;
(5)HCHO中C为0价,被氧化为中+2价的C,1mol HCHO失2mol e⁻;中Ag为+1价,还原为Ag得1 mol e⁻,故物质的量比为;
(6)① 氢键不属于化学键,无金属键,Cu与之间存在配位键,O-H、S-O存在极性共价键,故选cd;
② 设加热,质量是250 g,区间,根据摩尔质量计算,晶体总质量的
减小14.4%,减少的质量为,该区间失去2个结晶水,同理可知,区间也失去2个结晶水,则对应反应式为 ;
③ 温度高于800℃,又减重3.2%,之前总减重:14.4+14.4+7.2+32=68%,剩下32%,质量是1000g,剩下32%的质量是320g,为4molCuO的质量,然后又减3.2%,减少的质量是,刚好生成1 mol ,对应的化学方程式为 ;从结构上看,CuO中价电子排布为,中价电子为全充满,3d轨道全充满结构更稳定,因此高温下转化为更稳定的。
(7)① 电荷守恒,晶胞含4个,故含4个或均摊计算:;
② 晶胞的边长并不相等,以体心的为研究对象,最近的只有2个。
17.(2026·福建厦门·模拟测试)利用黄铜矿(主要含,以及少量、、)和为原料制备的工艺流程如下:
回答下列问题;
(1)“氧化浸出”使用离子液体,通过调节其烷基链长度,可实现对Cu(Ⅱ)的高选择性萃取。黄铜矿中Cu(Ⅱ)浸出率与离子液体的关系如图。
①最佳离子液体为 (填标号),从结构角度分析选择的理由为 。
②离子液体中阴离子的作用有 。
③将发生反应的离子方程式补充完整: 。
(2)结合数据说明“氧化浸出”中加能使“”的理由 。
已知:时,ⅰ. ;ⅱ. 。
(3)“氨浸”存在转化:,相同条件下,配位能力 。(填“<”“=”或“>”)
已知:时,、的分别为和。
(4)“转化”生成的离子方程式为 。
(5)的四方晶胞结构如图(晶胞参数)。
①晶体中微粒间的作用力有 。(填标号)
A.离子键 B.金属键 C.配位键 D.非极性共价键
②与Pt等距离且最近的Pt有 个,面心处于形成的 空隙中。
【答案】(1)① A ② A的烷基链最短,空间位阻最小,对的配位能力更强,能更高效地络合,实现高选择性浸出 ③ 提供,为浸出提供酸性环境,提供,沉淀; ④ (2)远大于,消耗,使反应i平衡正向移动,最终转化为; (3)< (4) (5)① AC ② 8 ③ 八面体
【解析】首先经氧化浸出,通过调控烷基链的离子液体高选择性萃取Cu(Ⅱ),KBrO3作为氧化剂氧化硫化物,转化杂质实现固液分离;之后氨浸将铜转化为可溶性配离子,最后加入发生配位转化得到目标产物,通过选择性分离、分步转化保证了产物纯度。
(1)① 由图像可知A的浸出率更高,所以最佳离子液体为A;由题干信息可知,浸出率与烷基链长有关,故答案为:A的烷基链最短,空间位阻最小,对的配位能力更强,能更高效地络合,实现高选择性浸出;
②提供,为浸出提供酸性环境,提供,沉淀;
③ 配平与的离子方程式:;
(2)是强氧化剂,能将中的氧化为,反应的平衡常数为,根据反应ⅱ的平衡常数知,反应ⅱ进行程度大,消耗,使反应i平衡正向移动,最终使转化为;
(3)配位平衡:,反应的,反应正向进行,说明配位能力更强,因此配位能力。
(4)根据分析知,转化的离子方程式为:
(5)① 该晶体由配阳离子和配阴离子构成,阴阳离子间存在离子键,配离子内中心离子与配体之间存在配位键,无金属键、非极性共价键,故选AC。
② 由晶胞图可知,该阴离子位于顶点与体心,且a > b = c,故体心的最近的位于顶点,有8个;
③面心位置的配阳离子处于形成的八面体空隙中。
18.(2026·福建福州·质量检测)铼(Re)广泛用于航空航天、核能和化工等领域。以低品位钼精矿(主要成分MoS2、ReS2)为原料提取铼的工艺流程如下:
已知:烟气的主要成分为Mo2O7、Re2O7、ReO3、SO2。
(1)“氧化焙烧”过程中,料层具有一定高度,需分段焙烧。
①分段焙烧的目的是 。
②生成Re2O7的化学方程式为 。
(2)“淋洗”工序,加入1% H2O2的主要作用是 。
(3)其它条件一定,溶液pH、液固比对铼和钼的吸附率的影响如下图:
关于“吸附”、“解吸”工序,下列说法正确的是 。(填标号)
a.吸附铼的适宜条件pH=9、液固比31 mL·g-1
b.液固比过高,铼的吸附率过低
c.分步解吸的目的是降低产品中钼的含量
(4)“工序M”含蒸发浓缩,冷却结晶, , ,干燥。
(5)高铼酸铵样品纯度测定。
取a g NH4ReO4样品,在一定条件下分解,产生的氨气用硼酸(H3BO3)吸收。加入甲基橙作指示剂,滴定吸收液消耗浓度为c mol·L-1盐酸V mL。(已知:;)
①滴定终点时溶液的颜色为 。
②NH4ReO4样品的纯度为 。
【答案】(1)① 提高铼和钼的挥发率 ② (2)将ReO3氧化为 (3)bc (4)① 过滤 ② 洗涤 (5)① 溶液由黄色变为橙色,且半分钟内不恢复原来颜色 ②
【解析】低品位钼精矿(主要成分MoS2、ReS2)经过氧化焙烧得到主要成分为Mo2O7、Re2O7、ReO3、SO2的烟气,用淋洗试剂溶解Mo2O7、Re2O7、ReO3,尾气为SO2,通过阴离子交换树脂选择性吸附和,用5% NH4Cl溶液洗脱,得到钼酸铵溶液,用10% NH4SCN溶液洗脱,再经蒸发浓缩,冷却结晶、过滤、洗涤、干燥得到高铼酸铵晶体(NH4ReO4)。
(1)①根据题目,烟气的主要成分为Mo2O7、Re2O7、ReO3、SO2。这说明在氧化焙烧过程中,MoS2、ReS2被氧化为Mo2O7和Re2O7,同时生成SO2。由于料层具有一定高度,若一次性焙烧,可能导致局部温度过高或氧气不足,影响反应效率。分段焙烧可以确保反应更充分,提高铼和钼的挥发率;
② ReS2在氧气中焙烧生成Re2O7和SO2,Re从+4价变为+7价,S从-2价变为+4价,O从0价变为-2价,根据得失电子守恒和原子守恒配平化学方程式为: 。
(2)在“氧化焙烧”后,烟气中含有ReO3,根据后续“吸附”步骤,Re需要以形式被阴离子交换树脂吸附。因此,H2O2的作用是将ReO3氧化为。
(3)a.根据左图,pH=9时Re吸附率最高;右图显示液固比为28 mL·g-1时Re吸附率已经几乎为100%,则吸附铼的适宜条件pH=9、液固比28mL·g-1,a错误;
b.右图显示,当液固比从31mL·g-1增加到500 mL·g-1时,Re的吸附率显著降低,b正确;
c.根据流程,“解吸1”用5% NH4Cl溶液洗脱,得到钼酸铵溶液;“解吸2”用10% NH4SCN溶液洗脱,得到高铼酸铵溶液。这说明分步解吸可实现Mo和Re的分离,避免Mo元素进入最终产品,从而降低产品中Mo元素的含量,c正确;
故选bc。
(4)由分析可知,从高铼酸铵溶液中获得高铼酸铵晶体的方法为:蒸发浓缩,冷却结晶,过滤,洗涤,干燥。
(5)①初始溶液为NH3·H3BO3,呈弱碱性,加入盐酸后,NH3·H3BO3被中和为NH4Cl和H3BO3,溶液逐渐变为酸性,因此滴定终点时,溶液由黄色变为橙色,且半分钟内不恢复原来颜色。
②根据反应方程式:、,消耗的HCl的物质的量为:,n(NH3) = n(HCl) = cV × 10-3mol,n(NH4ReO4) = n(NH3) = cV × 10-3mol,,样品的纯度为:。
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专题09 工艺流程综合题
6年真题1年模拟
1.【答案】(1)① ② Fe (2)P (3) (4)① ② 有机萃取剂(或) (5)y (6)① bc ② 2
2.【答案】(1)① 2.0 ② 3d1 ③ (2)① 冷却结晶 ② 草酸晶体 (3)4 (4)① ② HMT (5)ab
3.【答案】(1)① ② 4.5 ③ 该条件下ii的影响程度大于i的影响程度 (2) (3) (4)① 蒸发结晶 ② 除去杂质 (5)① 4 ② 四面体形 ③ bde
4.【答案】(1)① 粉碎白合金、搅拌、适当升温、适当增大稀浓度等 ② (2)① 失去结晶水 ② ③ (3)或或之间任一数字 (4) (5)① 2 ② 2:1 ③ bc (6)① ②
5.【答案】(1)① 提高浸出率(或提高浸出速率) ② (2)① 和 ② 84% (3)① 使更多的铝元素转化为晶体析出,同时保证晶体纯度 ② 高温溶解再冷却结晶 (4) 或 (5)沉铝
6.【答案】(1)氨水 (2)① 适当升温、搅拌、增加用量(增大浓度)等 ② 晶体析出,混入浸渣 (3)3.9 (4) (5)提供,使充分转化为沉淀析出 (6)
1.【答案】① ② 加快酸溶速率,使酸溶更充分 ③ 或或 ④ 、 ⑤ ⑥ ⑦ 分解吸收热量;分解生成耐高温且能隔绝空气的;分解生成能隔绝空气的水,水汽化吸收热量 ⑧ 调,溶液中,,故不能生成沉淀
2.【答案】(1)第六周期VIB族 (2) (3)① ② ③ (4) (5)使CaWO4转化为H2WO4或防止钙镁元素进入产品等 (6)NH3
3.【答案】(1)第4周期ⅣB (2) (3)① Fe ② 趁热过滤 (4)促使充分水解为 (5)泥三角 (6)① 八面体 ② 3:1 ③ 相反
4.【答案】(1) (2)① ② ③ ④ 会使钒的化合价降低(或其他合理答案,如“产生氯气,污染大气”等) (3) (4)或
或或 (5)① ② 96.8%
5.【答案】(1)
加热(或粉碎钴渣、适当增大硫酸浓度、搅拌等) (2)
(3)①
+6 ②
结构中含有过氧键() (4)
(5)
弱于 (6)
(7)①
②
6.【答案】(1) (2)避免被氧化 (3)① ② (4)蒸发浓缩、冷却结晶 (5) (6)作为碳源,在材料表面形成碳包覆层
7.【答案】(1) (2)防止被氧化 (3)① ② (4)蒸发浓缩、冷却结晶 (5) (6)作为碳源,在材料表面形成碳包覆层
8.【答案】(1)d (2) (3)① ac ② N电负性比O更小,更容易给出电子(或者N原子与配位可形成五元环结构,更稳定) (4)盐酸有还原性,会消耗(或和会形成稳定配离子,降低反应速率) (5) (6)过滤
9.【答案】(1)① 防止硫酸挥发 ② (2)95 (3)、 (4)① 或 ② 生成大量的导致损失 (5)10 (6) (7)① ② 16 ③ 顺磁
10.【答案】(1)TiO2++(x+1)H2O=TiO2xH2O+2H+ (2)① 10-2.5mol/L ② Q(MnF2)=1×(10-2.5)2=10-5<Ksp(MnF2),因此不会生成氟化锰沉淀 (3)① 若用盐酸会被KMnO4生成氯气 ② 2Fe2++2H++H2O2=2Fe2++2H2O (4) (5) (6)如果pH过小,浓度降低,如果pH过大,铁元素会生成Fe(OH)3,都会使生成沉淀量少
11.【答案】(1) (2)① 650 ② (3)① 适当降温、充分搅拌等 ② 将洗涤液并入“滤液”中 ③ 蒸发结晶 (4)① ②
12.【答案】(1)① ② (2)① 190 ② (3)① 反式 ② 相较于顺式中配位O,反式中配位N电负性较小,给电子能力更强 ③ (4) (5)、
13.【答案】(1)① 第六周期第ⅣA族 ② 3d104s2 (2)使Zn与Bi、Ag、Pb分离,同时减少空气污染 (3)PbSO4 (4)① 60℃ ② 温度过高,HNO3大量分解(或HNO3大量挥发) (5)5.2×10-4 (6)[Ag(NH3)2]Cl (7)4[Ag(NH3)2]++N2H4·H2O+3H2O=4Ag↓+N2↑+4+4NH3·H2O或4[Ag(NH3)2]++ N2H4·H2O=4Ag↓+N2↑+4+NH3·H2O+3NH3 (8)
14.【答案】(1)① ② 加入盐酸会增大平衡逆移,使得沉淀增多,起到脱硼作用 (2)① ② (3)蒸发浓缩、趁热过滤或者蒸发至有较多固体析出后趁热过滤 (4) (5) (6)① 6 ② 面心
15.【答案】(1)第五周期第ⅢA族 (2)防止生成,污染环境 (3)、 (4) (5)或 (6)30.00(或30) (7)① 0.4 ②
16.【答案】(1) (2) (3) (4)① ② 与反应,生成,降低反应i中浓度,促进反应i平衡向正反应方向移动,使金溶解 (5) (6)① cd ② ③ 中价电子排布为,中为全充满的稳定结构 (7)① 4 ② 2
17.【答案】(1)① A ② A的烷基链最短,空间位阻最小,对的配位能力更强,能更高效地络合,实现高选择性浸出 ③ 提供,为浸出提供酸性环境,提供,沉淀; ④ (2)远大于,消耗,使反应i平衡正向移动,最终转化为; (3)< (4) (5)① AC ② 8 ③ 八面体
18.【答案】(1)① 提高铼和钼的挥发率 ② (2)将ReO3氧化为 (3)bc (4)① 过滤 ② 洗涤 (5)① 溶液由黄色变为橙色,且半分钟内不恢复原来颜色 ②
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专题09 工艺流程综合题
6年真题1年模拟
考点分类
福建考情(2021-2026)
命题规律
工艺流程综合题
2026福建(1题)、2025福建(1题)、2024福建(1题)、2023福建(1题)、2022福建(1题)、2021福建(1题)
· 情境设置:以废催化剂、炼油厂炭渣、锂云母、白合金、粉煤灰、钼精矿等真实工业物料为背景,回收WO3、Mo、LiOH及Cu、Co、Al,常配流程图、浸出率曲线、溶解度表或晶胞图。
· 考查重点:聚焦碱溶、酸浸、焙烧中的离子方程式和化学方程式、条件控制、滤渣滤液成分、循环利用与产率计算,兼及价电子排布、晶胞微粒数和作用力。
· 命题趋势:突出资源综合利用与绿色工艺,设问由定性判断转向定量计算和图表分析,趋向多图多表、结构化学融合及最佳方案评价。
1.(2026·福建·高考真题)用废催化剂(主要含和少量单质)制备的流程如下:
已知:仲钨酸铵难溶于水,相对分子质量为3134;
时,:,,;
水溶液中W(Ⅵ)的分布系数{例如}与溶液关系如图。
(1)“碱溶”时,转变为和的含氧酸盐。
①主要以 形式存在。(填离子符号)
②“滤渣1”为 。
(2)“操作”除去 元素。(填元素符号)
(3)“反应萃取1”中,有机萃取剂中的与结合生成的离子方程式为 。
(4)“反应萃取2”中:
①萃取液中主要的化合物为 。(填化学式)
②“萃余液2”中可循环利用的物质是 。
(5)“析晶”调节溶液至 ,晶体产率最高。(填“”“”或“”)
(6)31.34 mg仲钨酸铵在氮气中的热失重曲线如图。区域Ⅰ产生气体,区域Ⅱ产生气体,区域Ⅲ、Ⅳ均产生和。
①下列说法错误的是 。(填标号)
a.区域Ⅰ中晶体结构发生改变
b.区域Ⅱ中分解产生
c.区域Ⅲ中Y来源于结晶水
d.“煅烧”温度可选在区域Ⅴ的温度区间
②区域Ⅳ中, 。
2.(2025·福建·高考真题)从炼油厂焙烧炭渣(主要含炭、和,以及少量、)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/100 g)
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中钒的价电子排布式为 。
③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 。
(5)关于该工艺流程,下列说法错误的是 。(填标号)
a.“气体1”为CO b.“滤渣1”主要含炭、NiO和
c.“滤液1”含 d.粗产品含
3.(2024·福建·高考真题)锂云母的主要成分为,实验室探索一种碱浸分解锂云母制备的工艺流程如下:
(1)“高压浸出”中:
①“滤渣1”中卤化物Y为 。(填化学式)
②一定条件下,元素浸出率与用量的关系如图,为提高锂浸出率,最佳用量为 g。(保留小数点后一位)
③精矿颗粒尺寸对锂浸出率的主要影响如下:
i.尺寸越小,颗粒总表面积越大,有利于反应液接触
ii.尺寸越小,颗粒聚集趋势越大,不利于反应液渗入
一定条件下,颗粒尺寸与锂浸出率关系如图。区域Ⅰ中,锂浸出率随颗粒尺寸减小而降低的原因是 。
(2)“沉锂”生成磷酸锂的化学方程式为 。
(3)“沉淀转化”反应的平衡常数 。(列出计算式)已知:时,。
(4)“操作Z”为加热、趁热过滤和 ;趁热过滤的主要目的是 。(分解温度约为)
(5)的晶胞结构如图所示。
①晶体中与一个O紧邻的有 个。
②一个与所有紧邻O形成的空间结构为 。
③晶体中微粒间作用力有 。(填标号)
a.氢键 b.离子键 c.金属键 d.范德华力 e.极性共价键 f.非极性共价键
4.(2023·福建·高考真题)白合金是铜钴矿冶炼过程的中间产物,一种从白合金(主要含及少量)中分离回收金属的流程如下:
(1)“酸浸 1”中,可以加快化学反应速率的措施有 (任写其中一种),CoO 发生反应的离子方程式 。
(2)“焙烧1”中,晶体[和]总质量随温度升高的变化情况如下:
温度区间/℃
晶体总质量
变小
不变
变小
不变
①升温至过程中,晶体总质量变小的原因是 ;发生分解的物质是 (填化学式)。
②为有效分离铁、钴元素,“焙烧1”的温度应控制为 ℃。
(3)时,的。反应的平衡常数 (列出计算式即可)。经计算可判断难溶于稀硫酸。
II.铜的硫化物结构多样。天然硫化铜俗称铜蓝,其晶胞结构如图。
(4)基态的价电子排布式为 。
(5)晶胞中含有 个 。晶体中微粒间作用力有 (填标号)。
a.氢键 b.离子键 c.共价键 d.金属键
(6)“焙烧2”中发生反应的化学方程式为 ;“滤渣2”是 (填化学式)。
5.(2022·福建·高考真题)粉煤灰是火电厂的大宗固废。以某电厂的粉煤灰为原料(主要含和等)提铝的工艺流程如下:
回答下列问题:
(1)“浸出”时适当升温的主要目的是 ,发生反应的离子方程式为 。
(2)“浸渣”的主要成分除残余外,还有 。实验测得,粉煤灰(的质量分数为)经浸出、干燥后得到“浸渣”(的质量分数为),的浸出率为 。
(3)“沉铝”时,体系中三种物质的溶解度曲线如下图所示,加入沉铝的目的是 ,“沉铝”的最佳方案为 。
(4)“焙烧”时,主要反应的化学方程式为 。
(5)“水浸”后得到的“滤液2”可返回 工序循环使用。
6.(2021·福建·高考真题)四钼酸铵是钼深加工的重要中间产品具有广泛的用途。一种以钼精矿(主要含,还有、的化合物及等)为原料制备四钼酸铵的工艺流程如下图所示。
回答下列问题:
(1)“焙烧”产生的气体用 吸收后可制取氮肥。
(2)“浸出”时,转化为。提高单位时间内钼浸出率的措施有 (任写两种)。温度对内钼浸出率的影响如图所示。当浸出温度超过后,钼的浸出率反而降低,主要原因是温度升高使水大量蒸发,导致 。
(3)“净化”时,浸出液中残留的、转化为沉淀除去。研究表明,该溶液中和pH的关系为:。为了使溶液中的杂质离子浓度小于,应控制溶液的pH不小于 。(已知:;和的分别为35.2和17.2)
(4)“净化”后,溶液中若有低价钼(以表示),可加入适量将其氧化为,反应的离子方程式为 。
(5)“沉淀”时,加入的目的是 。
(6)高温下用还原(NH4)2Mo4O13可制得金属钼,反应的化学方程式为 。【已知:(NH4)2Mo4O13受热分解生成】
1.(2025高三上·福建厦门双十中学·阶段性测试)氢氧化镁是优良的阻燃剂、吸附剂,可利用蛇纹石(主要成分为,还含少量、等杂质)来制备。工艺流程如图所示:
回答下列问题
(1)用氧化物的形式可表示为 。
(2)“酸溶”时需适当加热的目的是 ;
(3)滤渣1的主要成分为 (填化学式),滤液2中所含金属阳离子主要有 。
(4)反应Ⅰ中加入足量的铁粉生成滤渣2的离子方程式是 。
(5)“除铁”反应中还原产物为,则“除铁”过程中发生的氧化还原反应的离子方程式为 。
(6)可作为阻燃材料的原因为 (答出两点即可)。
(7)已知:。若滤液2中,通过计算过程说明调时是否有沉淀生成 。
2.(2027·福建福州三校·适应性考试)钨(W)广泛用于国防军事、航空航天、信息制造等领域。工业上以黑钨矿(主要成分为、,含少量As、Si的化合物)为原料制备高品质钨粉的工艺流程如下。
已知:①水浸液含,As元素以As(Ⅲ)和As(V)形式存在;
②常温下,;
③H2WO4是一种难溶于水的酸。
(1)基态W原子的价电子排布式为,其在元素周期表中的位置是 。
(2)“焙烧”时,发生反应的化学方程式为 。
(3)常温下,、溶液中含砷微粒的分布系数图如下。
①“调节pH=10”时,As(Ⅲ)元素的主要存在形式是 。
②“除硅砷”时,先氧化后沉淀,H2O2主要参与反应的离子方程式为 。③“除硅砷”时,滤渣的主要成分有MgHAsO4、 (填化学式)。
(4)“沉钨”时,当溶液中c()=1.6×10-5mol∙L-1,此时溶液c(Ca2+)= mol∙L-1。
(5)“转化”时,盐酸的作用是 。
(6)该流程中可循环利用的物质有 (填化学式)。
3.(2026·福建三明·二模)无水偏钛酸锂(Li2TiO3)作为新型固体电解质材料,具有较高稳定性与安全性。某实验小组以钛铁矿(主要含有FeTiO3及少量Fe2O3、CaO、SiO2、FeO)和碳酸锂(Li2CO3)为主要原料,制备偏钛酸锂并得到副产物绿矾的工艺流程如图所示。
已知:①钛铁矿与H2SO4发生非氧化还原反应。
②TiO2+易水解。
(1)钛在周期表中的位置是 。
(2)FeTiO3与H2SO4反应的化学方程式为 。
(3)试剂X最佳为 (填化学式),操作Ⅰ为 。
(4)对含TiO2+滤液加热的目的为 。
(5)煅烧使用的主要仪器有坩埚、坩埚钳、 、三角架、酒精喷灯等。
(6)一种具有锂离子通道的导电氧化物()的立方晶胞和导电时Li+迁移过程如下图所示。已知该氧化物中Ti为+4价,La为+3价。
①Ti位于O形成的 空隙。
②若,Li+与空位的个数比为 。
③导电时,空位移动方向与电流方向 (填“相同”或“相反”)。
4.(2026·福建宁德·质量检测)某钒渣主要成分为,还含有、等杂质。以该钒渣为原料制备,工艺流程如下:
已知:①常温下,金属离子开始沉淀和完全沉淀的pH如下表。
金属离子
开始沉淀时()的pH
7.0
1.9
3.7
完全沉淀时()的pH
9.0
3.2
4.7
②+5价钒具有强氧化性。常温下,在溶液中其主要存在形式与溶液pH的关系如下,表中阴离子对应铵盐均难溶于水。
pH
主要离子
请回答下列问题:
(1)“焙烧”:转化为的化学方程式为 。
(2)“酸浸”:
①浸渣的主要成分为 (填化学式)。
②酸浸所得浸出液除含外,还含有金属阳离子 、 (填离子符号)。
③若用盐酸代替硫酸,可能产生的问题是 。
(3)“除杂”:需调节溶液pH范围为 。
(4)“沉钒”:生成的离子方程式为 。
(5)“煅烧”:滤渣2在煅烧过程中残留固体质量随温度变化的曲线如图所示。(杂质成分不发生变化)
①AB段失去的物质是 (填化学式)。
②C点粗品中的质量分数为 (保留至0.1%)。
5.(2027·福建漳州·质量检测)钴在新能源、航空航天等领域具有重要用途。一种以湿法炼锌过程中产出的钴渣为原料,从中提取钴的流程如下。
已知:
①酸浸液主要含有Zn2+、Co2+、Fe2+、Ni2+、Mn2+等金属阳离子;
②25℃,部分金属离子形成氢氧化物沉淀的pH范围如下:
金属离子
Zn2+
Fe3+
Fe2+
Mn2+
Co2+
Ni2+
开始沉淀的pH
6.2
1.5
6.3
8.1
7.6
6.9
完全沉淀的pH
8.2
2.8
8.3
10.1
9.6
8.9
(1)“酸浸”时,可以提高浸出率的措施有 (任写一种)。
(2)“除铁”时,H2O2与Fe2+发生反应的离子方程式为 。
(3)“除锰”时,Na2S2O8与Mn2+反应生成MnO2和。过二硫酸根离子()结构如图所示。根据结构分析:中的化合价为 价;具有强氧化性的原因是 。
(4)“沉钴”时,向“除锰”后的溶液中加入Na2S2O8溶液并控制溶液pH=5.0,Co2+以Co(OH)3形式沉淀,该反应的离子方程式为 。
(5)根据流程可知,还原性:Co2+ Fe2+ (填“强于”或“弱于”)。
(6)若调节“沉钴”后滤液的pH=7.5,同时出现Zn(OH)2和Ni(OH)2沉淀,此时溶液中 。
(7)Co(OH)3热分解的产物Co3O4与Li2CO3混合烧结可制备锂离子电池正极材料钴酸锂,其晶胞结构如图所示。
①基态Co原子价电子排布式为 。
②钴酸锂的化学式为 。
6.(2026·福建福州·适应性考试)用工业钛白副产物(主要成分为,含、等杂质)为原料制备磷酸锰铁锂正极材料(LMFP)的工艺流程如图所示。
已知:,,
(1)磷酸锰铁锂中,基态的价电子排布式为 。
(2)“水浸”时需加入足量铁粉的目的是 。
(3)“沉镁钙”后,需控制残留率为1%。
①“水浸”后,滤液中,,,“沉镁钙”后溶液中 。
②若过量,除了导致残留率过小外,还可能引起的后果是 (用离子方程式表示)。
(4)“结晶”的方法是 。
(5)“溶解”和“转化”中,控制,生成的化学方程式为 。
(6)“煅烧”过程中,葡萄糖的作用为 。
7.(2026·福建龙岩·质量检测)用工业钛白副产物(主要成分为,含、等杂质)为原料制备磷酸锰铁锂正极材料(LMFP)的工艺流程如图所示。
已知:,,
(1)磷酸锰铁锂()中,基态的价电子排布式为 。
(2)“水浸”时需加入足量铁粉的目的是 。
(3)“沉镁钙”后,需控制残留率为1%。
①“水浸”后,滤液中,,,“沉镁钙”后溶液中 。
②若过量,除了导致残留率过小外,还可能引起的后果是 (用离子方程式表示)。
(4)“结晶”的方法是 。
(5)“溶解”和“转化”中,控制,生成的化学方程式为 。
(6)“煅烧”过程中,葡萄糖的作用为 。
8.(2026·福建南平·适应性考试)羟基氧化镍(NiOOH)为难溶于水的固体。利用电镀污泥(主要含CuO、NiO、、等)生产羟基氧化镍的工艺流程如图所示。
已知:①;
②25℃,,,
,;
③当离子浓度时,认为该离子沉淀完全。
回答下列问题:
(1)据图判断“900℃焙烧”的残渣主要有 。(填标号)
a.CuO b.NiO c. d.
①
②
③
④
(2)“沉铜”时,溶液中和的起始浓度均为,加入,并调节溶液pH=2,恰好完全除去时,溶液中 。
(3)用丁二酮肟()检验少量,若“滤液3”中有会生成结构稳定的鲜红色螯合物(结构如图所示)。
①鲜红色螯合物存在的作用力有 。(填标号)
a.氢键 b.离子键 c.配位键 d.金属键
②丁二酮肟分子中N比O更易与形成配位键的原因为 。
(4)“酸溶”时,不宜用盐酸的原因为 。
(5)“氧化”时,反应的离子方程式为 。
(6)“系列操作”为 、洗涤、低温干燥。
9.(2026·福建泉州·一模)以钨渣(主要成分为、、CaO和,及少量、CuO、PbO等)为原料制备晶体的工艺如下图:
已知:的沸点为,的。
(1)“焙烧”时,
①焙烧温度为,不高于的主要原因是 。
②与浓硫酸反应生成,反应的氧化产物为 。(填化学式)
(2)不同温度下的浸取率曲线如图所示,则适宜的“浸取”温度为 左右。
(3)“浸渣”中含有、和 (填化学式)
(4)“除铜铅”时,生成CuS的离子方程式为 。若将“除铜铅”与“除铁”对调,主要的缺点是 。
(5)“沉锰”时,为使沉淀完全(离子浓度),加入氨水使pH不小于 。
(6)“氧化”反应的化学方程式为 。
(7)晶体的晶胞结构如图所示。
①a表示 (填“”或“”),晶胞中含b的个数为 。
②已知物质的磁性与其组成微粒的核外电子排布紧密相关。一般情况下,电子均成对则抗磁,具有单电子则顺磁。则该晶体为 (填“顺磁”或“抗磁”)性。
10.(2026·福建漳州实验高级中学·二模)一种利用钛白粉副产品[主要成分为,含有少量等]和农药盐渣(主要成分为等)制备电池级磷酸铁的工艺流程如下。
一定条件下,一些金属氟化物的如下表。
氟化物
回答下列问题:
(1)铁粉的作用之一是提高体系的pH,使得水解以沉淀形式除去,写出在弱酸性环境下水解的反应方程式 。
(2)“除杂1”中 使镁离子完全沉淀[c(Mg2+)≤5.1×10-6mol/L]需要NH4F的最小浓度是 ,此时Mn2+物质的量浓度为1mol/L 是否会生成氟化锰沉淀?请配合简单计算说明 。
(3)“氧化1”中不能使用稀盐酸代替溶液,原因是 ,写出“氧化1”中发生主要反应的离子方程式 。
(4)滤渣3的主要成分是,生成该物质的离子方程式为 。
(5)“氧化2”的目的是减少 气体的排放(填化学式)。
(6)“沉铁”中要控制pH为1.5,原因是 。
11.(2026·福建莆田·二调)废旧锰酸锂电池经放电、拆解等预处理后得到正极材料粉末,其主要成分是,含少量有机物杂质,从其中回收、元素的工艺流程如图:
(1)中锂离子的轨道表示式为 。
(2)不同温度下“还原焙烧”所得产物的X射线衍射谱图如图,焙烧的最佳温度为 ℃,该温度下炭粉还原生成二氧化碳的化学方程式为 。
(3)已知碳酸锂的溶解度曲线如图。为了提高的浸取率和回收率:
①“浸取”时可采取的措施有 (填两种)。
②“过滤”后得到的MnO需进行洗涤,洗涤液的处理方法是 。
③“操作1”是 。
(4)“电解”的离子方程式为 。电解一段时间后,欲使电解液恢复原样,需加入MnO和 。
12.(2026·福建·一模)一种从深海多金属核矿物[主要含、FeO(OH)、CuO]中分离提取Fe、Cu、Mn等元素的工艺流程如下:
(1)“酸浸”中生成的反应中氧化剂与还原剂物质的量之比为 ,其中基态的价电子排布式为 。
(2)“高压加热”时需调控温度获得高纯。不同温度下晶体X射线衍射谱图如下(X射线衍射用于判断某晶态物质是否存在,不同晶态物质出现衍射峰的衍射角不同)。
①图中最佳温度为 ℃。
②生成的化学方程式为 。
(3)“萃取分离”时发生反应:。25℃时,。其中双齿配体HR的2种构型如图:
①与 (填“顺式”或“反式”)HR形成的更稳定,原因是 。
②当时,分配比 。
(4)“电解”过程生成的离子方程式为 。
(5)该流程中可循环利用的物质有 。(填化学式)
13.(2025·福建·一模)银铋渣是铋精炼过程中产生的一种富银合金渣。回收银铋渣中Bi、Zn、Ag、Pb的工艺流程如下:
已知:①82Pb与Si同族。②银铋渣中各成分质量分数如下表。
成分
Pb
Bi
Zn
Ag
其他不溶于酸的物质
质量分数/%
15.22
41.05
30.52
5.03
8.18
③。回答下列问题:
(1)写出82Pb在元素周期表中的位置 ,基态Zn的价层电子排布式为 。
(2)“浸锌”步骤用H2SO4溶液不用HNO3溶液,目的是 。
(3)“浸渣1”含有Bi、Ag、 (填化学式)等物质。
(4)为探究“酸浸”步骤的最佳条件,进行了相关实验,实验数据记录如下,则适宜的酸浸温度为 ,80℃时浸出率降低的原因可能是 。
序号
温度/℃
浸出率/%
浸渣/%
Pb
Bi
Ag
1
20
88.91
86.21
87.21
8.26
2
40
92.11
92.08
90.36
6.88
3
60
98.76
98.61
98.38
5.10
4
80
96.02
98.11
96.26
5.25
(5)若“沉银液”中,则溶液中 (保留一位小数),
(6)“氨浸”步骤中AgCl溶解得到的物质的化学式为 。
(7)“还原”步骤中N2H4·H2O(性质类似于NH3·H2O)作还原剂,反应的离子方程式为 。
(8)已知银铋渣中铋元素的质量分数为28.7%,m kg银铋渣经上述转化最终得到57.4 g铋富集物BiONO3,则铋的提取率为 %(用含m的代数式表示)。(已知:元素提取率)
14.(2025高三上·福建厦门双十中学·阶段性测试)钴酸锂具有制备工艺成熟简单、能量密度高、循环稳定性好等优点,在计算机、通信和消费类电子产品及动力电池领域均有广泛应用。为了资源的充分利用,可将高镁盐湖卤水(主要含和硼酸根等)作为原料制备钴酸锂,其制备的工艺流程如下:
已知:①常温下,;
②相关化合物的溶解度与温度的关系如图所示。
(1)含硼固体中的(白色固体)的为一元弱酸,请写出其电离方程式 ;解释“脱硼”时要加入盐酸的原因 。
(2)步骤“精制”、“精制Ⅱ”是分两次进行深度除镁:
①滤渣I的主要成分为 ;
②“精制I”后溶液中的浓度为,常温下“精制Ⅱ”过程中浓度应控制在 以下;
(3)“系列操作沉锂”包括先加入适量饱和溶液, ,洗涤,干燥。
(4)该流程中能循环利用的物质有 。
(5)“沉锂”得到较纯的后,常用高温固相合成法进一步制备钴酸锂,具体做法为按的物质的量之比为配制好和,然后在的温度下煅烧,该过程的化学方程式为: 。
(6)新型固态电解质对锂电池制造和新能源汽车续航具有重要意义。“锂超离子导体”是目前一种在研的高导电性固态电解质,其中一种富锂超离子导体的晶胞图为下图。
①该晶胞中O原子的配位数为 。
②若该晶胞以为顶点,则在晶胞中的位置为 。
15.(2026·福建龙岩·二模)铟()是一种稀有贵金属,从高铟烟灰渣(主要含、以及少量、、)中回收铟的工艺流程如下:
已知:时,,。
(1)铟在元素周期表中的位置为 。
(2)“氧化酸浸”时不能用浓盐酸代替硫酸的原因是 。
(3)“氧化酸浸”后,滤液含有的金属阳离子除外还有 。
(4)“还原铁”发生反应的离子方程式为 。
(5)“置换”中与溶液反应的化学方程式为 。
(6)酸浸滤渣中铅含量测定。准确称取滤渣样品,投入的溶液浸泡,充分反应后抽滤。将所得滤饼投入充分溶解,过滤,蒸馏水洗涤沉淀,并将洗涤液和滤液都转移至容量瓶中定容。取溶液,加入指示剂后用的EDTA标准溶液()滴定至终点(离子方程式为),消耗EDTA标准液,则滤渣中铅的质量分数(以PbO计)为 %。
(7)一种铜铟镓硒,其晶胞结构如图所示。
①若该晶体中与的个数比为,则 。
②原子分数坐标为(0,0,0),则原子分数坐标为 。
16.(2026·福建泉州·二质检)对电解精炼铜阳极泥(主要含、、、等元素)进行回收的工艺流程如下:
(1)位于的下一周期,和是同族元素,基态原子的价电子排布式为 。
(2)“氧化酸浸”时,转化为的离子方程式为 。
(3)“萃铜”时发生反应,“反萃”时,反萃剂是 。
(4)“酸浸”时,、转化为与
①系的电势曲线如图,调节,范围为 ,使金溶解。
②用王水溶解金,也转化为,反应过程分为2步:
i.
ii.
王水可溶解金的原因是 (从平衡移动角度解释)。
(5)“还原”时,理论上消耗与物质的量之比为 。
(6)用热重分析法研究胆矾晶体的热分解过程,晶体总质量减小百分率随温度升高的变化情况如下:
温度区间
晶体总质量的减小百分率%
32
①(结构如图)中存在的化学键为 (填标号)。
a.氢键 b.金属键 c.配位键 d.极性共价键
②区间,晶体减重的原因为 (用化学方程式表示)。
③从原子结构角度解释,温度高于时发生反应的原因为 。
(7)晶体的晶胞结构如下图。
①晶体的晶胞中含个数为 。
②晶体中与一个最近的有 个。
17.(2026·福建厦门·模拟测试)利用黄铜矿(主要含,以及少量、、)和为原料制备的工艺流程如下:
回答下列问题;
(1)“氧化浸出”使用离子液体,通过调节其烷基链长度,可实现对Cu(Ⅱ)的高选择性萃取。黄铜矿中Cu(Ⅱ)浸出率与离子液体的关系如图。
①最佳离子液体为 (填标号),从结构角度分析选择的理由为 。
②离子液体中阴离子的作用有 。
③将发生反应的离子方程式补充完整: 。
(2)结合数据说明“氧化浸出”中加能使“”的理由 。
已知:时,ⅰ. ;ⅱ. 。
(3)“氨浸”存在转化:,相同条件下,配位能力 。(填“<”“=”或“>”)
已知:时,、的分别为和。
(4)“转化”生成的离子方程式为 。
(5)的四方晶胞结构如图(晶胞参数)。
①晶体中微粒间的作用力有 。(填标号)
A.离子键 B.金属键 C.配位键 D.非极性共价键
②与Pt等距离且最近的Pt有 个,面心处于形成的 空隙中。
18.(2026·福建福州·质量检测)铼(Re)广泛用于航空航天、核能和化工等领域。以低品位钼精矿(主要成分MoS2、ReS2)为原料提取铼的工艺流程如下:
已知:烟气的主要成分为Mo2O7、Re2O7、ReO3、SO2。
(1)“氧化焙烧”过程中,料层具有一定高度,需分段焙烧。
①分段焙烧的目的是 。
②生成Re2O7的化学方程式为 。
(2)“淋洗”工序,加入1% H2O2的主要作用是 。
(3)其它条件一定,溶液pH、液固比对铼和钼的吸附率的影响如下图:
关于“吸附”、“解吸”工序,下列说法正确的是 。(填标号)
a.吸附铼的适宜条件pH=9、液固比31 mL·g-1
b.液固比过高,铼的吸附率过低
c.分步解吸的目的是降低产品中钼的含量
(4)“工序M”含蒸发浓缩,冷却结晶, , ,干燥。
(5)高铼酸铵样品纯度测定。
取a g NH4ReO4样品,在一定条件下分解,产生的氨气用硼酸(H3BO3)吸收。加入甲基橙作指示剂,滴定吸收液消耗浓度为c mol·L-1盐酸V mL。(已知:;)
①滴定终点时溶液的颜色为 。
②NH4ReO4样品的纯度为 。
试卷第1页,共3页
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