(1)流程圖中回頭箭頭的物質(zhì)。(2)生產(chǎn)流程中后面新生成或新分離的物質(zhì)(不要忽視結(jié)晶后的母液),可能是前面某一步反應(yīng)的相關(guān)物質(zhì)。①從流程需要加入的物質(zhì)去找先觀察流程中需要加入的物質(zhì),再研究后面的流程中有沒有生成此物質(zhì)。②從能構(gòu)成可逆反應(yīng)的物質(zhì)去找可逆反應(yīng)的反應(yīng)物不能完全轉(zhuǎn)化,應(yīng)該回收再利用。③從過濾后的母液中尋找析出晶體經(jīng)過過濾后的溶液稱為母液,母液是該晶體溶質(zhì)的飽和溶液,應(yīng)該循環(huán)再利用。
對點(diǎn)訓(xùn)練1.三氧化二鎳(Ni2O3)是重要的電子元件材料和蓄電池材料,工業(yè)上利用含鎳廢料(主要成分為鎳、鋁、氧化鐵、碳等)提取Ni2O3,工業(yè)流程如圖:
“預(yù)處理”操作可以選擇用________(填字母)來除去廢舊鎳電池表面的礦物油污。A.純堿溶液浸泡B.NaOH溶液浸泡C.酒精清洗
2.一種從銅陽極泥(主要含有銅、銀、金、少量的鎳)中分離提取多種金屬元素的工藝流程如下:
“分銅”時,如果反應(yīng)溫度過高,會有明顯的放出氣體現(xiàn)象,原因是_____________________________。
溫度過高,H2O2分解放出氧氣
3.已知下列物質(zhì)開始沉淀和沉淀完全時的pH如下表所示:
若要除去Mn2+溶液中含有的Fe2+,應(yīng)該怎樣做?
答案 先用氧化劑把Fe2+氧化為Fe3+,再調(diào)溶液的pH至3.7~8.3。
4.以軟錳礦(主要成分為MnO2,含少量鐵的氧化物)制備高純MnCO3。流程如圖:
(1)酸溶還原時,MnO2發(fā)生反應(yīng)的離子方程式為_________________________________________。
MnO2+2Fe2++4H+===
Mn2++2Fe3++2H2O
酸溶還原時,MnO2將亞鐵離子氧化為鐵離子,自身被還原為二價錳離子。
(2)在常溫下,已知:Ksp[Mn(OH)2]=2×10-13、Ksp[Fe(OH)3]=1×10-39。工業(yè)上,當(dāng)某離子濃度小于1×10-6 ml·L-1時,認(rèn)為該離子已除凈。氧化后所得溶液中c(Mn2+)=0.2 ml·L-1,為使溶液中Fe3+除凈,調(diào)節(jié)pH的范圍應(yīng)為___________。
(1)調(diào)節(jié)pH所需的物質(zhì)一般應(yīng)滿足兩點(diǎn):①能與H+反應(yīng),使溶液pH增大;②不引入新雜質(zhì)。例如:若要除去Cu2+溶液中混有的Fe3+,可加入CuO、Cu(OH)2、Cu2(OH)2CO3等物質(zhì)來調(diào)節(jié)溶液的pH。(2)調(diào)節(jié)溶液的pH:酸作用還可以除去氧化物(膜);堿作用還可以除去油污、除去鋁片氧化物、溶解鋁和二氧化硅。(3)調(diào)節(jié)pH的試劑選?。孩龠x取流程中出現(xiàn)的物質(zhì);②未學(xué)習(xí)過的物質(zhì)且題目又無信息提示的一般不做考慮;③已學(xué)的常見酸、堿(如HNO3、HCl、H2SO4、NH3·H2O、NaOH等)。
5.粉煤灰(主要成分為Al2O3、SiO2,還含少量Fe2O3等)為原料,制取氧化鋁的部分工藝流程如圖:
上述流程中,可以循環(huán)利用的物質(zhì)是_____________。
粉煤灰加濃鹽酸酸浸,Al2O3和Fe2O3溶解、SiO2不溶,過濾得濾渣,主要成分是SiO2,向?yàn)V液中加入NH4HCO3,溶液中的Fe3+與 發(fā)生相互促進(jìn)的水解反應(yīng)使鐵元素沉淀,向?yàn)V液中通入HCl氣體,使Al3+形成AlCl3·6H2O晶體析出,煅燒AlCl3·6H2O,由于HCl大量揮發(fā),促進(jìn)了Al3+水解,煅燒最終生成了Al2O3。題述流程中,可以循環(huán)利用的物質(zhì)是HCl或鹽酸。
6.硒和碲在工業(yè)上有重要用途。在銅、鎳、鉛等電解工藝的陽極泥中硒、碲主要以硒化物、碲化物及單質(zhì)狀態(tài)存在。一種從陽極泥中提取Se和Te的工藝流程如下:
已知:碲酸鈉(Na2H4TeO6)難溶,碲酸(H6TeO6)可溶。工藝路線中可以循環(huán)利用的物質(zhì)有_______、_______。
根據(jù)流程中既為生成物又為反應(yīng)原料的物質(zhì)可作為循環(huán)利用的物質(zhì),則工藝路線中可以循環(huán)利用的物質(zhì)有H2SO4和NaOH。
1.(2022·遼寧,16)某工廠采用輝鉍礦(主要成分為Bi2S3,含有FeS2、SiO2雜質(zhì))與軟錳礦(主要成分為MnO2)聯(lián)合焙燒法制備BiOCl和MnSO4,工藝流程如下:
已知:①焙燒時過量的MnO2分解為Mn2O3,F(xiàn)eS2轉(zhuǎn)變?yōu)镕e2O3;②金屬活動性:Fe>(H)>Bi>Cu;③相關(guān)金屬離子形成氫氧化物的pH范圍如下:
回答下列問題:(1)為提高焙燒效率,可采取的措施為______。a.進(jìn)一步粉碎礦石b.鼓入適當(dāng)過量的空氣c.降低焙燒溫度
聯(lián)合焙燒時,進(jìn)一步粉碎礦石,可以增大礦石與空氣的接觸面積,能夠提高焙燒效率,選項(xiàng)a符合題意;鼓入適當(dāng)過量的空氣有利于礦石充分反應(yīng),選項(xiàng)b符合題意;降低焙燒溫度,反應(yīng)速率減慢,不利于提高焙燒效率,選項(xiàng)c不符合題意。
(2)Bi2S3在空氣中單獨(dú)焙燒生成Bi2O3,反應(yīng)的化學(xué)方程式為__________________________________。
Bi2S3在空氣中單獨(dú)焙燒生成Bi2O3,根據(jù)原子守恒可知還應(yīng)生成SO2,結(jié)合得失電子守恒,反應(yīng)的化學(xué)方程式為2Bi2S3+9O2 2Bi2O3+6SO2。
(3)“酸浸”中過量濃鹽酸的作用為:①充分浸出Bi3+和Mn2+;②____________________。
加入濃鹽酸后,溶液中含有的離子主要為Bi3+、Fe3+、Mn2+、H+、Cl-,而酸浸后取濾液進(jìn)行轉(zhuǎn)化,故要防止金屬離子水解生成沉淀,使BiOCl的產(chǎn)率降低。
(4)濾渣的主要成分為_______(填化學(xué)式)。
(5)生成氣體A的離子方程式為____________________________________________。
Mn2O3+6H++2Cl-===2Mn2++Cl2↑+
因Mn2O3有氧化性,會與濃鹽酸發(fā)生氧化還原反應(yīng):Mn2O3+6H++2Cl-===2Mn2++Cl2↑+3H2O。
(6)加入金屬Bi的目的是__________________。
將Fe3+轉(zhuǎn)化為Fe2+
由已知信息③知,調(diào)pH=2.6時,F(xiàn)e3+會水解生成Fe(OH)3沉淀,但Fe2+還沒開始沉淀,故要將Fe3+轉(zhuǎn)化為Fe2+,調(diào)pH后獲得含F(xiàn)eCl2的濾液,為了不引入新的雜質(zhì),加入金屬Bi作還原劑。
(7)將100 kg輝鉍礦進(jìn)行聯(lián)合焙燒,轉(zhuǎn)化時消耗1.1 kg金屬Bi,假設(shè)其余各步損失不計(jì),干燥后稱量BiOCl產(chǎn)品質(zhì)量為32 kg,滴定測得產(chǎn)品中Bi的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為78.5%。輝鉍礦中Bi元素的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為________。
輝鉍礦中Bi元素的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為×100%=24.02%。
2.[2021·全國乙卷,26(2)(3)(4)(5)(6)]磁選后的煉鐵高鈦爐渣,主要成分有TiO2、SiO2、Al2O3、MgO、CaO以及少量的Fe2O3。為節(jié)約和充分利用資源,通過如下工藝流程回收鈦、鋁、鎂等。
該工藝條件下,有關(guān)金屬離子開始沉淀和沉淀完全的pH見下表
回答下列問題:(2)“水浸”后“濾液”的pH約為2.0,在“分步沉淀”時用氨水逐步調(diào)節(jié)pH至11.6,依次析出的金屬離子是___________________。
Fe3+、Al3+、Mg2+
由題給金屬離子開始沉淀和完全沉淀的pH可知,將pH約為2.0的濾液加入氨水調(diào)節(jié)溶液pH為11.6時,鐵離子首先沉淀,然后是鋁離子、鎂離子,鈣離子沒有沉淀。
(3)“母液①”中Mg2+濃度為___________ ml·L-1。
由鎂離子完全沉淀時,溶液pH為11.1可知,氫氧化鎂的溶度積為1×10-5×(1×10-2.9)2=1×10-10.8,當(dāng)溶液pH為11.6時,溶液中鎂離子的濃度為 ml·L-1=1×10-6 ml·L-1。
(4)“水浸渣”在160 ℃“酸溶”,最適合的酸是______,“酸溶渣”的成分是______________。
增大溶液中硫酸根離子的濃度,有利于使微溶的硫酸鈣轉(zhuǎn)化為沉淀,為了使微溶的硫酸鈣完全沉淀,減少TiOSO4溶液中含有的硫酸鈣的量,應(yīng)加入濃硫酸加熱到160 ℃酸溶;由分析可知,二氧化硅和硫酸鈣與硫酸不反應(yīng),則酸溶渣的主要成分為二氧化硅和硫酸鈣。
(5)“酸溶”后,將溶液適當(dāng)稀釋并加熱,TiO2+水解析出TiO2·xH2O沉淀,該反應(yīng)的離子方程式是_________________________________________。
TiO2++(x+1)H2O TiO2·xH2O↓+2H+
酸溶后將TiOSO4溶液適當(dāng)稀釋并加熱,能使TiOSO4完全水解生成TiO2·xH2O沉淀和硫酸,反應(yīng)的離子方程式為TiO2++(x+1)H2O TiO2·xH2O↓+2H+。
(6)將“母液①”和“母液②”混合,吸收尾氣,經(jīng)處理得____________,循環(huán)利用。
尾氣為氨氣,母液①為硫酸銨、母液②為硫酸,將母液①和母液②混合后吸收氨氣得到硫酸銨溶液,可以循環(huán)使用。
1.研究從太陽能電池的碲化鎘吸收層(主要含CdTe、CdS)中回收碲具有重要的意義。某回收工藝的流程如下:
回答下列問題:(1)反應(yīng)釜中,溶液的pH、溫度(T)與生成沉淀的關(guān)系如圖,圖中區(qū)域分別表示鐵的化合物穩(wěn)定存在的區(qū)域。則制備FeOOH適宜的pH和溫度分別為________(填字母)。a.2,80 ℃ b.4,90 ℃c.5,160 ℃ d.6,25 ℃
(2)制備磁性納米鐵棒時,加入NaBH4前先通入N2的作用是____________________________________________________。
的空氣,防止磁性納米鐵棒和NaBH4被氧化
磁性納米鐵棒和NaBH4都容易被氧化,所以在加入NaBH4之前需通入N2排出反應(yīng)容器中的空氣。
(3)常溫下,若在含Cd2+、Te4+濾液中加入NaOH溶液調(diào)節(jié)pH為7,溶液中c(Cd2+)的最大值為______________(已知:Ksp[Cd(OH)2]=5.3×10-15)。
0.53 ml·L-1
(4)從 溶液得到“吸附Te”,利用了納米鐵棒的性質(zhì)有________、________。
含 的溶液和磁性納米鐵棒作用,Te的化合價降低,被納米鐵棒還原,磁性納米鐵棒還能吸附Te,故在得到Te的過程中,磁性納米鐵棒呈現(xiàn)了還原性和吸附性。
2.鍺是現(xiàn)代高科技產(chǎn)業(yè)重要的基礎(chǔ)材料。用含氧化鋅煙塵(雜質(zhì)主要有PbO、GeO2、SiO2、FeO、Ag2O等)為主要原料制備氧化鋅和高純度單質(zhì)鍺的一種工藝流程如圖所示。
已知:①單寧酸是一種只含C、H、O元素的有機(jī)化合物;②pKsp=-lg Ksp,常溫下pKsp[Pb(OH)2]=19.8,pKsp[Zn(OH)2]=16.2,pKsp[Fe(OH)2]=16.4,pKsp[Fe(OH)3]=38.6;③當(dāng)溶液中某離子的物質(zhì)的量濃度不大于1.0×10-5 ml·L-1時,該離子沉淀完全。
(1)“酸浸”后所得的濾渣主要成分除SiO2外,還含有________________(填化學(xué)式)。
Ag2SO4、PbSO4
(2)如圖所示,“酸浸”過程中濃硫酸用量超過理論量會導(dǎo)致鍺的浸出率降低,其可能的原因?yàn)開_________________________________________________________________。
生成的Ag2SO4、PbSO4沉淀附著在反應(yīng)物表面,
阻礙了反應(yīng)的進(jìn)一步進(jìn)行
(3)“調(diào)pH”所用試劑X為______(填化學(xué)式),若“酸浸”后溶液中c(Zn2+)=0.1 ml·L-1,則應(yīng)調(diào)控pH的范圍為__________。
含氧化鋅煙塵加入濃硫酸,生成硫酸鉛、硫酸銀沉淀,二氧化硅不與濃H2SO4反應(yīng),三者成為濾渣;過濾所得濾液中加入氧化鋅消耗溶液中氫離子,調(diào)節(jié)溶液的pH將鐵轉(zhuǎn)化為沉淀,過濾所得濾液加入單寧酸沉鍺,濾渣灼燒后加入濃鹽酸氯化蒸餾,水解、電解得到單質(zhì)鍺;沉鍺后所得濾液加入碳酸氫銨沉鋅,灼燒得到氧化鋅。
由分析可知,“調(diào)pH”所用試劑X為ZnO;
故應(yīng)調(diào)控pH的范圍為2.8~6.4。
(4)若“沉鋅”的產(chǎn)物為Zn2(OH)2CO3,則反應(yīng)的離子方程式為________________________________________________。
若“沉鋅”的產(chǎn)物為Zn2(OH)2CO3,則鋅離子和碳酸氫根離子反應(yīng)生成Zn2(OH)2CO3、水和二氧化碳,離子方程式為2Zn2++===Zn2(OH)2CO3↓+3CO2↑+H2O。

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