考向1 化學(xué)工藝流程1. (2022·湖南卷)鋁電解廠煙氣凈化的一種簡(jiǎn)單流程如圖。下列說(shuō)法錯(cuò)誤的是(   )A. 不宜用陶瓷作吸收塔內(nèi)襯材料B. 采用溶液噴淋法可提高吸收塔內(nèi)煙氣吸收效率C. 合成槽中產(chǎn)物主要有Na3AlF6和CO2D. 濾液可回收進(jìn)入吸收塔循環(huán)利用
2. (雙選)(2022·山東卷)高壓氫還原法可直接從溶液中提取金屬粉。以硫化銅精礦(含Zn、Fe元素的雜質(zhì))為主要原料制備Cu粉的工藝流程如圖,可能用到的數(shù)據(jù)見(jiàn)下表。
下列說(shuō)法錯(cuò)誤的是( )A. 固體X主要成分是Fe(OH)3和S;金屬M(fèi)為ZnB. 浸取時(shí),增大O2壓強(qiáng)可促進(jìn)金屬離子浸出C. 中和調(diào)pH的范圍為3.2~4.2D. 還原時(shí),增大溶液酸度有利于Cu的生成
4. (2021·山東卷)工業(yè)上以SO2和純堿為原料制備無(wú)水NaHSO3的主要流程如圖,下列說(shuō)法錯(cuò)誤的是(   )A. 吸收過(guò)程中有氣體生成B. 結(jié)晶后母液中含有NaHCO3C. 氣流干燥濕料時(shí)溫度不宜過(guò)高D. 中和后溶液中含Na2SO3和NaHCO3
5. (2022·全國(guó)甲卷)硫酸鋅(ZnSO4)是制備各種含鋅材料的原料,在防腐、電鍍、醫(yī)學(xué)上有諸多應(yīng)用。硫酸鋅可由菱鋅礦制備,菱鋅礦的主要成分為ZnCO3,雜質(zhì)為SiO2以及Ca、Mg、Fe、Cu等的化合物。其制備流程如圖:
本題中所涉及離子的氫氧化物溶度積常數(shù)如下表:
回答下列問(wèn)題:(1) 菱鋅礦焙燒生成氧化鋅的化學(xué)方程式為_(kāi)____________________________。(2) 為提高鋅的浸取效果,可采取的措施有______________________________ ______________________。(3) 加入物質(zhì)X調(diào)溶液pH=5,最適宜使用的X是______(填標(biāo)號(hào))。A. NH3·H2O B. Ca(OH)2 C. NaOH濾渣①的主要成分是_______________________________。
適當(dāng)升溫、將焙燒后的產(chǎn)物碾碎
Fe(OH)3、CaSO4、SiO2
(4) 向80~90 ℃的濾液①中分批加入適量KMnO4溶液充分反應(yīng)后過(guò)濾,濾渣②中有MnO2,該步反應(yīng)的離子方程式為_(kāi)_____________________________________ ______________________。(5) 濾液②中加入鋅粉的目的是________________________________。(6) 濾渣④與濃硫酸反應(yīng)可以釋放HF并循環(huán)利用,同時(shí)得到的副產(chǎn)物是________________________。
將Cu2+置換出來(lái),除去Cu
CaSO4、MgSO4
6. (2022·全國(guó)乙卷)廢舊鉛蓄電池的鉛膏中主要含有PbSO4、PbO2、PbO和Pb。還有少量Ba、Fe、Al的鹽或氧化物等。為了保護(hù)環(huán)境、充分利用鉛資源,通過(guò)如圖流程實(shí)現(xiàn)鉛的回收。
一些難溶電解質(zhì)的溶度積常數(shù)如下表:
一定條件下,一些金屬氫氧化物沉淀時(shí)的pH如下表:
回答下列問(wèn)題:(1) 在“脫硫”中PbSO4轉(zhuǎn)化反應(yīng)的離子方程式為_(kāi)______________________ ___________________________,用沉淀溶解平衡原理解釋選擇Na2CO3的原因:_____________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________。
(2) 在“脫硫”中,加入Na2CO3不能使鉛膏中BaSO4完全轉(zhuǎn)化,原因是______________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________。
(3) 在“酸浸”中,除加入醋酸(HAc),還要加入H2O2。①能被H2O2氧化的離子是____________。②H2O2促進(jìn)了金屬Pb在醋酸中轉(zhuǎn)化為Pb(Ac)2,其化學(xué)方程式為_(kāi)____________________________________________。③H2O2也能使PbO2轉(zhuǎn)化為Pb(Ac)2,H2O2的作用是____________。(4) “酸浸”后溶液的pH約為4.9,濾渣的主要成分是__________________。(5) “沉鉛”的濾液中,金屬離子有_______________。
Pb+H2O2+2HAc===Pb(Ac)2+2H2O
Fe(OH)3、Al(OH)3
【解析】 (3) ①過(guò)氧化氫有氧化性,亞鐵離子有還原性,會(huì)被過(guò)氧化氫氧化。②過(guò)氧化氫促進(jìn)金屬Pb在醋酸溶液中轉(zhuǎn)化為Pb(Ac)2,過(guò)氧化氫與Pb、HAc發(fā)生氧化還原反應(yīng)生成Pb(Ac)2和H2O;③過(guò)氧化氫也能使PbO2轉(zhuǎn)化為Pb(Ac)2,鉛元素化合價(jià)由+4降低到+2,PbO2是氧化劑,則過(guò)氧化氫是還原劑。(4) 酸浸后溶液的pH約為4.9,依據(jù)金屬氫氧化物沉淀時(shí)的pH可知,濾渣主要成分為氫氧化鋁、氫氧化鐵。(5) 依據(jù)分析可知,加入碳酸鈉不能使鉛膏中的BaSO4完全轉(zhuǎn)化,鐵離子、鋁離子轉(zhuǎn)化為了氫氧化鐵、氫氧化鋁沉淀,鉛轉(zhuǎn)化為了氫氧化鉛、最終變?yōu)榱搜趸U,因此沉鉛的濾液中,金屬離子有Ba2+和加入碳酸鈉、氫氧化鈉時(shí)引入的Na+。
7. (2022·廣東卷)稀土(RE)包括鑭、釔等元素,是高科技發(fā)展的關(guān)鍵支撐。我國(guó)南方特有的稀土礦可用離子交換法處理,一種從該類(lèi)礦(含鐵、鋁等元素)中提取稀土的工藝如下:
已知:月桂酸(C11H23COOH)熔點(diǎn)為44 ℃;月桂酸和(C11H23COO)3RE均難溶于水。該工藝條件下,稀土離子保持+3價(jià)不變;(C11H23COO)2Mg的Ksp=1.8×10-8,Al(OH)3開(kāi)始溶解時(shí)的pH為8.8;有關(guān)金屬離子沉淀相關(guān)pH見(jiàn)下表。
(1) “氧化調(diào)pH”中,化合價(jià)有變化的金屬離子是____________。(2) “過(guò)濾1”前,用NaOH溶液調(diào)pH至________________的范圍內(nèi),該過(guò)程中Al3+發(fā)生反應(yīng)的離子方程式為_(kāi)________________________________。
Al3++3OH-===Al(OH)3↓
(3) “過(guò)濾2”后,濾餅中檢測(cè)不到Mg元素,濾液2中Mg2+濃度為2.7 g/L。為盡可能多地提取RE3+,可提高月桂酸鈉的加入量,但應(yīng)確保“過(guò)濾2”前的溶液中c(C11H23COO-)低于_______________ ml/L(保留兩位有效數(shù)字)。(4) ①“加熱攪拌”有利于加快RE3+溶出、提高產(chǎn)率,其原因是____________ ______________________________________________________________________。②“操作X”的過(guò)程為先____________,再固液分離。(5) 該工藝中,可再生循環(huán)利用的物質(zhì)有______________(寫(xiě)化學(xué)式)。(6) 稀土元素釔(Y)可用于制備高活性的合金類(lèi)催化劑Pt3Y。①還原YCl3和PtCl4熔融鹽制備Pt3Y時(shí),生成1 ml Pt3Y轉(zhuǎn)移________ ml電子。②Pt3Y/C用作氫氧燃料電池電極材料時(shí),能在堿性溶液中高效催化O2的還原,發(fā)生的電極反應(yīng)式為_(kāi)______________________________。
加快反應(yīng)速率,攪拌增加溶劑與溶質(zhì)的接觸面積,使溶出更徹底,提高產(chǎn)率
O2+4e-+2H2O===4OH-
溶液和月桂酸。(5) 濾液2中含有硫酸鎂,浸取時(shí)需要加入硫酸鎂,則該工藝中,可再生循環(huán)利用的物質(zhì)有MgSO4。(6) ①YCl3中Y元素化合價(jià)為+3,PtCl4中Pt為+4價(jià),Pt3Y中Y、Pt均為0價(jià),還原YCl3和PtCl4熔融鹽制備Pt3Y時(shí),生成1 ml Pt3Y轉(zhuǎn)移電子的物質(zhì)的量為1 ml×[(+4-0)×3+(+3-0)×1]=15 ml;②堿性氫氧燃料電池中,正極上O2得電子和水反應(yīng)生成OH-。
8. (2021·廣東卷)對(duì)廢催化劑進(jìn)行回收可有效利用金屬資源。某廢催化劑主要含鋁(Al)、鉬(M)、鎳(Ni)等元素的氧化物,一種回收利用工藝的部分流程如下:
(5) 高純AlAs(砷化鋁)可用于芯片制造。芯片制造中的一種刻蝕過(guò)程如圖所示,圖中所示致密保護(hù)膜為一種氧化物,可阻止H2O2刻蝕液與下層GaAs(砷化鎵)反應(yīng)。①該氧化物為_(kāi)_____________。②已知:Ga和Al同族,As和N同族。在H2O2與上層GaAs的反應(yīng)中,As元素的化合價(jià)變?yōu)椋?,則該反應(yīng)的氧化劑與還原劑物質(zhì)的量之比為_(kāi)_________。
9. (2021·全國(guó)甲卷)碘(紫黑色固體,微溶于水)及其化合物廣泛用于醫(yī)藥、染料等方面?;卮鹣铝袉?wèn)題:(1) I2的一種制備方法如圖所示:①加入Fe粉進(jìn)行轉(zhuǎn)化反應(yīng)的離子方程式為_(kāi)_____________________________,生成的沉淀與硝酸反應(yīng),生成__________后可循環(huán)使用。
Fe+2AgI===Fe2++2Ag+2I-
FeI2+Cl2===
過(guò)量的氯氣繼續(xù)氧化I2,導(dǎo)致碘的回收率降低
10. (2021·全國(guó)乙卷)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(guò)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(kāi)始沉淀和沉淀完全的pH見(jiàn)下表:
回答下列問(wèn)題:(1) “焙燒”中,TiO2、SiO2幾乎不發(fā)生反應(yīng),Al2O3、MgO、CaO、Fe2O3轉(zhuǎn)化為相應(yīng)的硫酸鹽。寫(xiě)出Al2O3轉(zhuǎn)化為NH4Al(SO4)2的化學(xué)方程式:___________________________________________________________________。(2) “水浸”后“濾液”的pH約為2.0,在“分步沉淀”時(shí)用氨水逐步調(diào)節(jié)pH至11.6,依次析出的金屬離子是________________________。(3) 計(jì)算“母液①”中Mg2+濃度為_(kāi)_______________ml/L。(4) “水浸渣”在160℃“酸溶”,最適合的酸是________?!八崛茉钡某煞质莀___________________。
Fe3+、Al3+、Mg2+
(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_______________________________________________。(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。
1. (2022·茂名二模)對(duì)廢催化劑進(jìn)行回收可有效利用金屬資源,某含銀廢催化劑主要含Ag、α-Al2O3(α-Al2O3為載體,不溶于硝酸)及少量MgO、SiO2、K2O、Fe2O3等,一種回收制備高純銀粉工藝的部分流程如下?;卮鹣铝袉?wèn)題:
(1) 銀與稀硝酸反應(yīng)的離子方程式是_____________________________________, 廢渣的主要成分是_____________________,酸浸時(shí),硝酸加入量及反應(yīng)溫度對(duì)銀浸取率的影響如圖,根據(jù)圖中數(shù)據(jù)分析,該工藝宜選用硝酸的加入量和溫度是____________________。
α-Al2O3、SiO2
(2) “還原”中有無(wú)毒氣體生成,氧化劑與還原劑物質(zhì)的量之比是__________,“溶解”得到的溶解液里Ag元素以[Ag(NH3)2]+存在,若用H2O2代替N2H4·H2O完成還原過(guò)程,發(fā)生反應(yīng)的離子方程式是________________________________________ ___________________。 (3) 粗銀中銀的質(zhì)量分?jǐn)?shù)w的測(cè)定:取m g粗銀樣品用硝酸溶解,以鐵銨礬[NH4Fe(SO4)2·12H2O]為指示劑,用c ml/L 的KSCN標(biāo)準(zhǔn)溶液滴定,消耗標(biāo)準(zhǔn)溶液V mL。已知:①AgSCN是白色沉淀,Ksp(AgSCN)=2.0×10-12;②濃硝酸可氧化AgSCN。滴定終點(diǎn)的現(xiàn)象是_______________________________,w=______%,若測(cè)得w>100%,可能的原因是_____________________________________________。
溶液變?yōu)榧t色,且半分鐘內(nèi)不褪色
硝酸濃度過(guò)高氧化AgSCN,KSCN標(biāo)準(zhǔn)液消耗過(guò)多
2. (2022·安徽馬鞍山二模)超細(xì)碳酸鍶是重要的無(wú)機(jī)化工產(chǎn)品。利用鍶渣(主要成分SrSO4,含少量CaCO3、Fe2O3、Al2O3、MgCO3等雜質(zhì))制備超細(xì)碳酸鍶的工藝如下:
回答下列問(wèn)題:(1) “粉碎”的目的是________________________________________________。(2) “酸浸”過(guò)程中主要反應(yīng)的化學(xué)方程式為_(kāi)___________________________。(3) “除鐵鋁”過(guò)程中溫度控制在75 ℃左右,適宜的加熱方式為_(kāi)___________。(4) “操作Ⅰ”為_(kāi)___________。(5) ①寫(xiě)出“沉鍶”的離子方程式:_____________________________________ ______________________。
增大接觸面積,加快反應(yīng)速率,提高原料的利用率
SrS+2HCl===SrCl2+H2S↑
②反應(yīng)溫度對(duì)鍶轉(zhuǎn)化率的影響如圖,溫度高于60 ℃時(shí),“鍶轉(zhuǎn)化率”降低的原因?yàn)開(kāi)_____________________________。③從平衡移動(dòng)的角度分析“沉鍶”過(guò)程中控制pH≥10的原因:_____________ ______________________________________________________________________。
溫度高于60 ℃時(shí),NH4HCO3分解
能力1 化學(xué)工藝流程題的命題特點(diǎn)1. 流程圖的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)
例如:由碳酸錳礦(主要成分MnCO3,還含有FeCO3、MnO2、Al2O3、SiO2等)中提取金屬錳的一種流程如下:
能力2 常見(jiàn)化工操作及目的1. 常見(jiàn)操作及目的
能力3 物質(zhì)轉(zhuǎn)化與跟蹤1. 物質(zhì)的跟蹤原料到產(chǎn)品的轉(zhuǎn)化:比對(duì)原料與產(chǎn)品,確定要除去什么元素,引進(jìn)什么元素。[沉淀成分的判斷]
CaCO3、Ca(OH)2
[條件的控制](1) 控制溶液的pH①使某種或幾種金屬離子轉(zhuǎn)化為氫氧化物沉淀,而目標(biāo)離子不生成沉淀,以達(dá)到分離的目的(常利用題給金屬離子開(kāi)始沉淀和完全沉淀的pH信息,選擇pH范圍,使雜質(zhì)離子以氫氧化物沉淀出來(lái))。②“酸作用”還可除去氧化物(膜)、抑制某些金屬離子的水解等。③“堿作用”還可除去油污、除去鋁片表面的氧化膜、溶解鋁等。④金屬離子的萃取率與溶液的pH 密切相關(guān)。⑤調(diào)節(jié)溶液pH常用試劑a. 調(diào)節(jié)溶液呈酸性:稀鹽酸、稀硫酸、稀硝酸(注意氧化性)、金屬氧化物、酸性氣體(二氧化硫)等。b. 調(diào)節(jié)溶液呈堿性:氫氧化鈉、氨水、碳酸鈉、碳酸氫銨等。
例1 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(shí),MnO2發(fā)生反應(yīng)的離子方程式為_(kāi)__________________________ ________________________。(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時(shí),認(rèn)為該離子已除凈。氧化后所得溶液中c(Mn2+)=0.2 ml/L,為使溶液中Fe3+除凈,調(diào)節(jié)pH的范圍應(yīng)為_(kāi)______________。
MnO2+2Fe2++4H+===
Mn2++2Fe3++2H2O
(2) 控制溫度(常用水浴、冰浴或油浴)①控制反應(yīng)速率(升溫加快反應(yīng)速率)、適宜的溫度使催化劑的活性最大、防止副反應(yīng)的發(fā)生。②控制化學(xué)反應(yīng)進(jìn)行的方向,使化學(xué)平衡移動(dòng)。③升溫:使溶液中的氣體逸出,使易揮發(fā)物質(zhì)揮發(fā),使易分解的物質(zhì)分解。煮沸:使氣體逸出;促進(jìn)水解,聚沉后利于過(guò)濾分離。④控制溫度結(jié)晶與過(guò)濾。
[工藝流程中的分離技術(shù)](1) 過(guò)濾(分離固、液混合物)例2 從工廠采集廢液(含F(xiàn)eSO4和少量ZnSO4、MgSO4),進(jìn)行四氧化三鐵的制備實(shí)驗(yàn)。制備流程如圖所示,則操作a、b的名稱(chēng)為_(kāi)_______。
例3 先氧化再轉(zhuǎn)化為沉淀除去(以除去Mn2+溶液中含有的Fe2+為例)已知Fe(OH)3、Fe(OH)2、Mn(OH)2開(kāi)始沉淀和沉淀完全時(shí)的pH如下表所示:
若Fe2+沉淀完全,則大部分Mn2+與Fe2+共同沉淀,無(wú)法有效分離;若先將Fe2+氧化為Fe3+,可使Fe3+沉淀完全而Mn2+不沉淀。故先把Fe2+氧化為Fe3+,再調(diào)溶液pH為_(kāi)_______________________,使Fe3+沉淀完全而Mn2+不沉淀。
繼續(xù)向萃取分液后的有機(jī)相加稀硫酸調(diào)pH=0.5以下(或1以下),然后分液
pH在5左右時(shí)鈷、鋰的分離效率最高
富集鉬酸根離子(或?qū)f酸根離子和其他雜質(zhì)分離)
(4) 結(jié)晶與過(guò)濾從溶液中得到晶體的過(guò)程:蒸發(fā)濃縮→冷卻結(jié)晶→過(guò)濾→洗滌、干燥。需要加熱得到的晶體(或物質(zhì)):蒸發(fā)結(jié)晶、趁熱過(guò)濾。需要冷卻得到的晶體(或物質(zhì)):蒸發(fā)________、____________。
例4 制備MnSO4·H2O晶體。已知溶解度曲線如圖1所示,MnSO4·H2O晶體在曲線拐點(diǎn)右側(cè)。操作方法:滴加稀硫酸酸化,溫度________ 40 ℃,________結(jié)晶、________過(guò)濾,酒精洗滌,低溫干燥。例5 制備FeSO4·7H2O晶體:已知溶解度曲線如圖2所示,F(xiàn)eSO4·7H2O晶體在曲線拐點(diǎn)左側(cè)。操作方法:加熱________,得到________ ℃飽和溶液,冷卻至______ ℃結(jié)晶,過(guò)濾,少量冰水洗滌,低溫干燥。
[及時(shí)鞏固]由圖3和圖4,確定以下物質(zhì)的制備方法:
①制備KNO3:____________、____________(過(guò)濾、洗滌、干燥)②制備KCl:蒸發(fā)________、____________(洗滌、干燥)③制備無(wú)水Na2SO3:在________34 ℃條件下,___________,____________ (洗滌、干燥)
2. 副產(chǎn)品的確定3. 循環(huán)物質(zhì)的確定
能力4 圖像曲線分析1. 浸出過(guò)程中時(shí)間和液固比對(duì)錳浸出率的影響分別如圖甲、圖乙所示。則適宜的浸出時(shí)間和液固比分別為_(kāi)_______________、______。
2. “酸浸”實(shí)驗(yàn)中,鎂的浸出率結(jié)果如圖1所示。由圖可知,當(dāng)鎂的浸出率為80%時(shí),所采用的實(shí)驗(yàn)條件為_(kāi)_____________________________。
100 ℃、2.8 h左右
3. 酸浸時(shí),若使鈦的浸出率(η)達(dá)到90%,則根據(jù)圖2工業(yè)上應(yīng)采取的適宜條件是硫酸濃度和液固比的取值分別約為_(kāi)_________、__________。4. 圖3為黃鐵礦的質(zhì)量分?jǐn)?shù)對(duì)錳浸出率的影響,僅據(jù)圖中信息,黃鐵礦的質(zhì)量分?jǐn)?shù)應(yīng)保持在________%左右。
5. 溶液溫度和浸出時(shí)間對(duì)鈷的浸出率影響如圖4所示,則浸出過(guò)程的最佳條件是____________________。
75 ℃,30 min
2Na2CrO4+2CO2+H2O=== Na2Cr2O7+2NaHCO3↓
FeCO3↓+CO2↑+H2O
Al(OH)3↓+3CO2↑
Fe(OH)3↓+3CO2↑
ZnCO3·2Zn(OH)2·H2O↓+5CO2↑
2PbCrO4+2H+
2. 陌生情景的氧化還原反應(yīng)方程式書(shū)寫(xiě)(1) 根據(jù)流程圖的目的,分析元素化合價(jià)的變化。(2) 根據(jù)流程圖的轉(zhuǎn)化信息和反應(yīng)規(guī)律預(yù)測(cè)產(chǎn)物。(3) 根據(jù)得失電子、溶液的酸堿性,配平化學(xué)(或離子)方程式。
[及時(shí)鞏固](1) 在酸性條件下,用過(guò)氧化氫氧化Fe2+ 發(fā)生反應(yīng)的離子方程式:______________________________________________;若用HNO3代替H2O2的不足之處是____________________________。(2) NaClO3溶液中加入鹽酸,反應(yīng)生成ClO2和Cl2,反應(yīng)的化學(xué)方程式:____________________________________________________。(3) 寫(xiě)出FeS和MnO2在酸性溶液中反應(yīng)(有Fe3+、S生成)的離子方程式:______________________________________________________。(4) 寫(xiě)出圖中“酸浸”時(shí)發(fā)生氧化還原反應(yīng)的化學(xué)方程式:________________ ____________________________。
2NaClO3+4HCl===2NaCl+2ClO2↑+Cl2↑+2H2O
H2O2+2Fe2++2H+===2Fe3++2H2O
產(chǎn)生氮的氧化物,污染空氣
2FeS+3MnO2+12H+===2Fe3++2S+3Mn2++6H2O
H2SO4===2CSO4+H2O
(5) 溶液中的Mn2+可被酸性(NH4)2S2O8溶液氧化為MnO,該方法可用于檢驗(yàn)Mn2+。①用酸性(NH4)2S2O8溶液檢驗(yàn)Mn2+時(shí)的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象為_(kāi)____________________。②該反應(yīng)的離子方程式:____________________________________________。(6) 工業(yè)上可以用FePO4、Li2CO3和H2C2O4作原料高溫焙燒制備 LiFePO4,該反應(yīng)的化學(xué)方程式:______________________________________________________。
考向1 流程圖中物質(zhì)的轉(zhuǎn)化反應(yīng)與物質(zhì)的跟蹤 (2022·廣州二模)金屬鎵擁有電子工業(yè)脊梁的美譽(yù),鎵與鋁同族,化學(xué)性質(zhì)相似。一種從高鋁粉煤灰(主要成分是Al2O3,還含有少量Ga2O3和Fe2O3等)中回收鎵的工藝如下。回答下列問(wèn)題:
(1) “焙燒”過(guò)程中,Ga2O3轉(zhuǎn)化成NaGaO2的化學(xué)方程式為_(kāi)_________________ _____________________。(2) “堿浸”所得浸出渣的主要成分是_________。 (3) “轉(zhuǎn)化1”中通入過(guò)量CO2至溶液pH=8,過(guò)濾,所得濾渣的主要成分是Al(OH)3和Ga(OH)3,寫(xiě)出生成Al(OH)3的離子方程式:_______________________ __________________。(4) “溶鎵”所得溶液中存在的陰離子主要有____________________。
2NaGaO2+CO2↑
(5) “電解”所用裝置如圖所示,陰極的電極反應(yīng)式為_(kāi)_____________________ ____________。若電解獲得1 ml Ga,則陽(yáng)極產(chǎn)生的氣體在標(biāo)準(zhǔn)狀況下的體積至少為_(kāi)___________L,電解后,陽(yáng)極室所得溶液中的溶質(zhì)經(jīng)加熱分解生成__________________ (填化學(xué)式)可循環(huán)利用。
考向2 轉(zhuǎn)化條件的控制  (2022·安徽蕪湖二模)硫酸錳是一種重要的化工中間體。一種以高硫錳礦(主要成分為含錳化合物及FeS)與氧化錳礦(主要成分為MnO2等錳的氧化物)為原料制備硫酸錳的工藝流程如下:
已知:①“混合焙燒”后燒渣含MnSO4、Fe2O3及少量FeO、Al2O3、MgO。②金屬離子在水溶液中沉淀的pH范圍如下表所示(25 ℃):
③離子濃度≤10-5 ml/L時(shí),離子沉淀完全。(1) “混合焙燒”的主要目的是__________________________________________ _______________。(2) 若試劑a為MnO2,則氧化步驟發(fā)生反應(yīng)的離子方程式為_(kāi)__________________________________________________,若省略“氧化”步驟,造成的影響是_____________________________________________________。
除去礦物中的硫元素(或?qū)⒘蚧镛D(zhuǎn)變?yōu)榻饘?br/>2Fe2++MnO2+4H+===2Fe3++Mn2++2H2O
Fe2+完全沉淀時(shí)Mn2+已經(jīng)完全沉淀,造成Mn2+損失
(3) “中和除雜”時(shí),應(yīng)控制溶液的pH范圍是_________________。(4) “氟化除雜”后,溶液中c(F-)濃度為0.05 ml/L。則溶液中c(Mg2+)和c(Ca2+)的比值=___________________________[已知:Ksp(MgF2)=6.4×10-10;Ksp(CaF2)=3.6×10-12]。(5) “碳化結(jié)晶”時(shí)發(fā)生反應(yīng)的離子方程式為_(kāi)___________________________ __________________________,選擇NH4HCO3而不選擇Na2CO3溶液的原因是______________________________________________________。
碳酸鈉溶液堿性強(qiáng),會(huì)使Mn2+水解為Mn(OH)2
回答下列問(wèn)題:(1) 焙燒時(shí),MnO2和Fe2O3在纖維素作用下分別轉(zhuǎn)化為MnO、Fe3O4,則纖維素的作用是__________。
(2) 酸浸時(shí),浸出液的pH與錳的浸出率關(guān)系如圖2所示。實(shí)際生產(chǎn)中,酸浸時(shí)控制硫酸的量不宜過(guò)多,使pH在2左右。請(qǐng)結(jié)合上圖和制備硫酸錳的流程,說(shuō)明硫酸的量不宜過(guò)多的原因:__________________________________________________。(3) 凈化時(shí),加入30% H2O2的目的是(用離子方程式表示)__________________ ____________________;加氨水,調(diào)pH為5.5的目的是__________________________ _______________。
硫酸過(guò)多,后續(xù)調(diào)pH除雜質(zhì)時(shí)會(huì)多消耗氨水而造成浪費(fèi)
2Fe2++H2O2+2H+
===2Fe3++2H2O
使Al3+、Fe3+完全沉淀而
(4) 結(jié)合MgSO4與MnSO4溶解度曲線(如圖3),簡(jiǎn)述“結(jié)晶分離”的具體實(shí)驗(yàn)操作__________________________________________。
將溶液蒸發(fā)濃縮結(jié)晶,趁熱過(guò)濾,洗滌干燥
(5) 產(chǎn)品MnSO4·H2O純度測(cè)定:稱(chēng)取a g產(chǎn)品,在適宜的條件下用適量NH4NO3將Mn2+氧化為Mn3+,再用0.100 0 ml/L (NH4)2Fe(SO4)2溶液b mL剛好把Mn3+轉(zhuǎn)化為Mn2+。通過(guò)計(jì)算可知,產(chǎn)品純度為_(kāi)_____(用質(zhì)量分?jǐn)?shù)表示)。
考向4 工藝流程與定量計(jì)算 (2022·佛山質(zhì)量檢測(cè)一)銅轉(zhuǎn)爐煙灰含金屬元素(主要為Cu、Zn、Pb、Fe)的硫酸鹽和氧化物以及SiO2。其有價(jià)金屬回收工藝流程如下。已知:25 ℃時(shí),Ksp(PbSO4)=1.82×10-8,Ksp(PbCO3)=1.46×10-13?;卮鹣铝袉?wèn)題:
(1) “浸出液①”中所含有的金屬陽(yáng)離子有________________和Fe2+、Fe3+?!敖觥敝?,當(dāng)硫酸濃度大于1.8 ml/L時(shí),金屬離子浸出率反而下降,原因是_________________________________________________________________。 (2) “除雜”中,加入ZnO調(diào)pH至5.2,用KMnO4溶液氧化后,所得濾渣主要成分為Fe(OH)3、MnO2,該氧化過(guò)程的離子方程式為_(kāi)____________________________ ___________________________________。
難溶物PbSO4覆蓋在銅轉(zhuǎn)爐灰表面,阻礙銅、鋅元素的浸出
3Fe(OH)3↓+MnO2↓+5H+
(3) ZnSO4的溶解度隨溫度變化曲線如圖所示?!皾饪s結(jié)晶”的具體操作步驟如下:
①在100 ℃時(shí)蒸發(fā)至溶液出現(xiàn)晶膜,停止加熱。②降溫至________℃蒸發(fā)至溶液出現(xiàn)晶膜,停止加熱。 該步驟的目的是________________。③冷卻至室溫,過(guò)濾、洗滌、干燥。(4) “轉(zhuǎn)化”后,濾餅的主要成分是SiO2和______________。該工藝中,可循環(huán)利用的物質(zhì)有____________。 (5) 測(cè)定煙灰中的Pb2+:取20 mL硝酸浸出液于錐形瓶中,調(diào)pH為5,加入指示劑后用a ml/L的EDTA標(biāo)準(zhǔn)溶液(Na2H2Y)滴定至終點(diǎn)(離子方程式為Pb2++H2Y2-===PbY2-+2H+),消耗EDTA標(biāo)準(zhǔn)溶液 b mL,則Pb2+的濃度為_(kāi)___________g/L。
1. (2022·深圳二模)高磷鎳鐵是生產(chǎn)鈣鎂磷肥的副產(chǎn)品。以高磷鎳鐵(主要含Ni、Fe、P,還含有少量Fe、Cu、Zn的磷化物)為原料生產(chǎn)硫酸鎳晶體(NiSO4·6H2O)的工藝流程如圖?;卮鹣铝袉?wèn)題:
已知:電解時(shí),選用2 ml/L H2SO4溶液為電解液。
(1) 先將高磷鎳鐵制成電極板,“電解”時(shí),該電極板作______極;陰極產(chǎn)物主要為_(kāi)_______,此外,溶液中的Cu2+有部分在陰極放電。 (2) “除鐵磷”時(shí),溶液中Fe2+先被氧化為Fe3+,該過(guò)程中發(fā)生反應(yīng)的離子方程式為_(kāi)__________________________________________;再加入Na2CO3調(diào)pH=2,并將溶液加熱至50 ℃,形成鐵、磷共沉淀。(3) “濾渣2”的主要成分為ZnS和__________(填化學(xué)式)。 (4) “沉鎳”時(shí),為確保鎳沉淀完全,理論上應(yīng)調(diào)節(jié)溶液pH≥____________(已知:25 ℃時(shí),Ksp[Ni(OH)2]=2.0×10-15;lg2=0.3;當(dāng)溶液中離子濃度≤1.0×10-5 ml/L 時(shí),可認(rèn)為該離子沉淀完全)。 (5) “母液”中的溶質(zhì)主要有____________、________________(填化學(xué)式)。
2Fe2++ClO-+2H+===2Fe3++Cl-+H2O
(6) 硫代硫酸鎳(NiS2O3)在冶金工業(yè)中有廣泛應(yīng)用。向上述流程制得的NiSO4溶液中加入BaS2O3固體,充分反應(yīng)后,過(guò)濾得到NiS2O3溶液;再向該溶液加入無(wú)水乙醇,析出NiS2O3晶體。已知:25 ℃時(shí),Ksp(BaSO4)=1.0×10-10、Ksp(BaS2O3)=1.6×10-5。①生成NiS2O3的化學(xué)方程式為_(kāi)_____________________________________;該反應(yīng)可以進(jìn)行得較完全,結(jié)合相關(guān)數(shù)據(jù)說(shuō)明理由:____________________________ ________________________________。②加入無(wú)水乙醇有利于NiS2O3晶體析出,其原因是______________________ __________________。
BaS2O3+NiSO4===NiS2O3+BaSO4
該反應(yīng)的平衡常數(shù)K=1.6×105,
K大于105,反應(yīng)進(jìn)行得較完全
無(wú)水乙醇可以降低NiS2O3
2. 從濕法煉鋅廠除鈷過(guò)程中產(chǎn)生的有機(jī)鈷渣[主要成分有 、ZnSO4·6H2O和Fe4(OH)2(SO4)5]中回收鈷的工藝流程如圖。
已知:25 ℃時(shí),幾種難溶物的溶度積如下表。
(1) “酸浸”過(guò)程金屬元素的浸出率隨硫酸初始濃度變化曲線如圖。
①為有效分離Zn、C元素,應(yīng)選擇最佳的硫酸初始濃度為_(kāi)_____g/L。②Fe4(OH)2(SO4)5中鐵元素價(jià)態(tài)為_(kāi)_______,其溶于硫酸的離子方程式為_(kāi)____________________________________________________。(2) “煅燒”過(guò)程隨著溫度升高,含鈷產(chǎn)物發(fā)生轉(zhuǎn)化為C3S4―→CO―→ C3O4。①“煅燒”過(guò)程產(chǎn)生的污染性氣體經(jīng)堿洗,可返回“____________”工序循環(huán)使用。②C3O4極難溶于稀硫酸,故“煅燒”時(shí)應(yīng)調(diào)控______________________。(3) “沉鈷”過(guò)程,C2+轉(zhuǎn)化為沉淀的離子方程式為_(kāi)______________________ ____________________。
2C2++H2O2+4OH-
===2C(OH)3↓
(4) “酸洗”過(guò)程,應(yīng)調(diào)節(jié)溶液pH為_(kāi)_____(填標(biāo)號(hào);已知lg3=0.48)。A. 0.5~1 B. 1~1.5C. 1.5~2 D. 2~2.5(5) 298.15 K時(shí),部分標(biāo)準(zhǔn)電極電勢(shì)E 如下表。電極電勢(shì)高的電極,其氧化型的氧化能力強(qiáng);電極電勢(shì)低的電極,其還原型的還原能力強(qiáng)。
結(jié)合數(shù)據(jù)分析能否用鹽酸溶解C(OH)3得到CCl3溶液并說(shuō)明理由_____________________________________________________________________。

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