A.酸洗時加入H2O2的目的是將Fe2+氧化為Fe3+
B.實驗室進行“操作Ⅰ”需要的玻璃儀器有燒杯、玻璃棒、漏斗
C.“濾渣Ⅰ”的成分是Ti(OH)4、Fe(OH)3
D.草酸鈧焙燒時反應(yīng)的化學(xué)方程式:
2Sc2(C2O4)3+3O2eq \(=====,\s\up7(△))2Sc2O3+12CO2
2.(2024·長沙高三模擬)從廢舊鉛蓄電池鉛膏(主要含PbSO4和PbO2等,還有少量Fe、Al的鹽或氧化物等)中回收鉛的工藝流程如下:
下列說法正確的是( )
A.PbSO4和(NH4)2CO3溶液反應(yīng)的離子方程式:Pb2++COeq \\al(2-,3)===PbCO3↓
B.H2O2的主要作用是作氧化劑,氧化Fe2+
C.對于BFeq \\al(-,4)離子,其中心原子的雜化方式為sp2
D.電解時,陽極、陰極材料可分別用石墨、鉛
3.(2023·山東等級考·改編)一種制備Cu2O的工藝路線如圖所示,反應(yīng)Ⅱ所得溶液pH在3~4之間,反應(yīng)Ⅲ需及時補加NaOH以保持反應(yīng)在pH=5條件下進行。常溫下,H2SO3的電離平衡常數(shù)Ka1=1.3×10-2,Ka2=6.3×10-8。下列說法不正確的是( )
A.反應(yīng)Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ均為氧化還原反應(yīng)
B.低溫真空蒸發(fā)主要目的是防止Na2SO3被氧化
C.溶液Y可循環(huán)用于反應(yīng)Ⅱ所在操作單元中吸收氣體Ⅰ
D.若Cu2O產(chǎn)量不變,參與反應(yīng)Ⅲ的X與CuSO4物質(zhì)的量之比eq \f(n?X?,n?CuSO4?)增大時,需補加NaOH的量減少
4.(2023·濰坊高三模擬)錳及其化合物用途廣泛,以菱錳礦(主要成分為MnCO3,還含有鐵、鎳、鈷的碳酸鹽以及SiO2雜質(zhì))為原料生產(chǎn)金屬錳和高品位MnCO3的工藝流程如圖所示:
已知25 ℃時,部分物質(zhì)的溶度積常數(shù)如表所示:
說明:整個流程中C、Ni均為+2價。下列說法正確的是( )
A.“氧化”時MnO2的主要作用是氧化Fe2+
B.“濾渣3”的成分為CS、NiS
C.“沉錳”時,為了增強沉淀效果,應(yīng)將MnSO4溶液滴加到NH4HCO3溶液中
D.“電解”時,以Fe作電極,MnSO4、ZnSO4溶液為電解液、陽極產(chǎn)物為ZnxMn(1-x)Fe2O4,每生成1 ml ZnxMn(1-x)Fe2O4轉(zhuǎn)移電子數(shù)為(7-2x)NA
5.(2024·濟南高三模擬)工業(yè)上利用石煤礦粉(主要含V2O3及少量Al2O3、SiO2)為原料生產(chǎn)V2O5,工藝流程如下:
已知:①“水溶”“轉(zhuǎn)沉”“轉(zhuǎn)化”后,所得含釩物質(zhì)依次為NaVO3、Ca3(VO4)2、(NH4)3VO4;
②不同pH下,+5價釩在溶液中的主要存在形式見下表:
③25 ℃時,Ksp(NH4VO3)=1.6×10-3。
回答下列問題:
(1)“焙燒”時,V2O3發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式為__________________________________
________________________________________________________________________。
(2)濾液Ⅰ的成分為________________(填化學(xué)式);先“轉(zhuǎn)沉”后“轉(zhuǎn)化”的目的是________________________________________________________________________。
(3)“轉(zhuǎn)化”時,濾渣Ⅱ經(jīng)高溫煅燒后水浸,所得物質(zhì)可導(dǎo)入________操作單元中循環(huán)使用。
(4)“沉釩”中析出NH4VO3晶體時,需要加入過量NH4Cl,其原因是①________________________________________________________________________,
②________________________________________________________________________;
25 ℃時,測得“轉(zhuǎn)化”后,濾液中c(VOeq \\al(-,3))=0.2 ml·L-1,為使“沉釩”時,釩元素的沉降率達到96%,應(yīng)調(diào)節(jié)溶液中c(NHeq \\al(+,4))至少_______ml·L-1 。
(5)“煅燒”時,NH4VO3制得產(chǎn)品V2O5。但反應(yīng)體系中,若不及時分離氣體Ⅱ,部分V2O5會轉(zhuǎn)化成V2O4,反應(yīng)中氧化劑與還原劑物質(zhì)的量之比為3∶2,該反應(yīng)的化學(xué)方程式為________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
6.以鋅焙砂(主要成分為ZnO,還含有Fe2O3、ZnFe2O4和少量Pb、Ag、Cu、Cd)為原料,制備黃鐵礬和ZnSO4·7H2O的工藝流程如下:
已知:①ZnFe2O4的成分可看做ZnO·Fe2O3,只在高溫高酸環(huán)境下溶解;
②25 ℃下,浸出液中Zn2+和Fe3+開始沉淀和完全沉淀(c=10-5 ml·L-1)時的pH如下表:
回答下列問題:
(1)基態(tài)鋅原子的核外電子排布式為________________________,欲提高“浸出”速率,可采用的方法是_________________________________________________________(任寫一條)。
(2)pH=6.2時,浸出液中c(Zn2+)=__________。
(3)“高溫高酸浸出”步驟中加入的酸不能選用鹽酸,原因是__________________
________________________________________________________________________。
(4)“預(yù)中和”時,ZnO發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式為____________________________
________________________________________________________________________。
(5)黃鐵礬的生成條件是溶液中必須有Na+、K+或NHeq \\al(+,4)等離子(A+),不同種類和數(shù)量的陽離子除鐵效果如圖,則A2SO4試劑最好選用________(填化學(xué)式),選用該試劑沉鐵時,生成黃鐵礬[AFe3(SO4)2(OH)6]的離子方程式為__________________________________。
(6)獲得ZnSO4·7H2O的“一系列操作”是_________、__________、過濾、洗滌、干燥。
7.(2023·陜西渭南一模)以焙燒黃鐵礦FeS2(雜質(zhì)為石英等)產(chǎn)生的紅渣為原料制備銨鐵藍Fe(NH4)Fe(CN)6顏料,工藝流程如下:
回答下列問題:
(1)紅渣的主要成分為____________,濾渣①的主要成分為____________。(填化學(xué)式)
(2)黃鐵礦研細的目的是______________________________________________
________________________________________________________________________。
(3)還原工序中,不生成S單質(zhì)的反應(yīng)的化學(xué)方程式為_______________________。
(4)工序①的名稱為__________________________,所得母液循環(huán)使用。
(5)沉鐵工序產(chǎn)生的白色沉淀Fe(NH4)2Fe(CN)6中Fe的化合價為__________,氧化工序發(fā)生反應(yīng)的離子方程式為_________________________________________________
________________________________________________________________________。
(6)若用還原工序得到的濾液制備Fe2O3·xH2O和(NH4)2SO4,所加試劑為________和__________(填化學(xué)式,不引入雜質(zhì))。
課時檢測(三十一)
1.C 從鈦白酸性廢水(主要含有Ti4+、Fe2+,還含有微量Sc3+)中富集鈧,酸洗時加入H2O2的目的是將Fe2+氧化為Fe3+,加入氫氧化鈉溶液進行反萃取,過濾得到“濾渣Ⅰ”的主要成分是Ti(OH)4、Fe(OH)3、Sc(OH)3,然后加入10%鹽酸調(diào)pH溶解Sc(OH)3。轉(zhuǎn)化為含Sc3+的溶液,再加入草酸溶液得到草酸鈧,草酸鈧與氧氣焙燒時反應(yīng)生成Sc2O3和CO2,酸洗時加入H2O2的目的是將Fe2+氧化為Fe3+,A正確;由流程可知,“操作Ⅰ”是過濾,過濾操作需要的玻璃儀器有燒杯、玻璃棒、漏斗,B正確;“濾渣Ⅰ”的主要成分是Ti(OH)4、Fe(OH)3、Sc(OH)3,C錯誤;草酸鈧與氧氣焙燒時反應(yīng)生成Sc2O3和CO2,反應(yīng)的化學(xué)方程式:2Sc2(C2O4)3+3O2eq \(=====,\s\up7(△))2Sc2O3+12CO2,D正確。
2.D PbSO4與Na2CO3溶液反應(yīng)生成更難溶的PbCO3,轉(zhuǎn)化后生成的碳酸鉛可由酸浸進入溶液中,轉(zhuǎn)化反應(yīng)的離子方程式:PbSO4(s)+COeq \\al(2-,3)(aq)===PbCO3(s)+SOeq \\al(2-,4)(aq),A錯誤;第一步“溶浸”中PbO2中Pb元素的化合價降低,PbO2作氧化劑,H2O2作還原劑,B錯誤;對于BFeq \\al(-,4),其中心原子的價層電子對數(shù)為4,雜化方式為sp3,C錯誤;電解四氟合硼酸鉛溶液時,石墨是電解池的陽極,鉛是陰極,鉛離子在陰極得到電子發(fā)生還原反應(yīng)生成鉛,D正確。
3.A 反應(yīng)Ⅱ所得溶液pH在3~4之間,則反應(yīng)Ⅱ為SO2和Na2CO3溶液反應(yīng)生成NaHSO3和CO2,為非氧化還原反應(yīng),A錯誤;反應(yīng)Ⅱ得到NaHSO3溶液,調(diào)pH=11時NaHSO3轉(zhuǎn)化為Na2SO3,故低溫真空蒸發(fā)主要目的是防止Na2SO3被氧化,B正確;溶液Y含少量Na2SO3,可循環(huán)用于反應(yīng)Ⅱ所在操作單元中吸收SO2氣體生成NaHSO3,C正確;化合物X為Na2SO3,當(dāng)Na2SO3少量時,反應(yīng)Ⅲ為2CuSO4+Na2SO3+2H2O===Cu2O↓+Na2SO4+2H2SO4,當(dāng)Na2SO3過量時,反應(yīng)Ⅲ為2CuSO4+3Na2SO3===Cu2O↓+3Na2SO4+2SO2↑,生成的SO2氣體會逸出,故當(dāng)eq \f(n?Na2SO3?,n?CuSO4?)增大時,需補加NaOH的量減少,D正確。
4.A “溶浸”時,碳酸鹽轉(zhuǎn)變?yōu)榭扇艿牧蛩猁},加入MnO2“氧化”是為了將Fe2+轉(zhuǎn)化為Fe3+;溶液中Fe2+不易沉淀,轉(zhuǎn)化為Fe3+易沉淀除去,A項正確。“除雜”后的濾液中有C2+和Ni2+,則MnS將它們轉(zhuǎn)化為CS和NiS除去;濾渣3中含有MnS、CS和NiS,B項錯誤。NH4HCO3溶液呈堿性,Mn2+易發(fā)生水解而損失,C項錯誤。ZnxMn(1-x)Fe2O4中Zn、Mn化合價均為+2價,根據(jù)物質(zhì)化合價代數(shù)和為0計算,F(xiàn)e化合價為+3,即每生成1 ml ZnxMn(1-x)Fe2O4轉(zhuǎn)移6 ml電子,D項錯誤。
5.解析:石煤礦粉(主要含V2O3及少量Al2O3、SiO2),加入O2、H2O和NaCl固體,將V2O3氧化成NaVO3,生成的氣體為HCl,加水溶解,濾渣Ⅰ為Al2O3、SiO2,濾液為NaVO3水溶液,加入Ca(OH)2 將NaVO3轉(zhuǎn)化為沉淀Ca3(VO4)2,可以富集釩元素,再加入(NH4)2CO3除去Ca2+,最后加入過量NH4Cl,可以調(diào)節(jié)pH,將VOeq \\al(3-,4)轉(zhuǎn)化為VOeq \\al(-,3),也可以促進NH4VO3盡可能析出完全,煅燒NH4VO3生成V2O5。(1)“焙燒”時,V2O3被氧化生成NaVO3,發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式為V2O3+O2+2NaCl+H2Oeq \(=====,\s\up7(高溫))2NaVO3+2HCl。(2)在NaVO3溶液中加入Ca(OH)2形成沉淀,濾液Ⅰ的主要成分為NaOH;先“轉(zhuǎn)沉”后“轉(zhuǎn)化”的目的是富集釩元素。(3)“轉(zhuǎn)化”時,濾渣Ⅱ為CaCO3,經(jīng)高溫煅燒生成CaO再水浸后生成Ca(OH)2,可以導(dǎo)入“轉(zhuǎn)沉”中循環(huán)利用。(4)“沉釩”中析出NH4VO3晶體時,加入過量NH4Cl是為了調(diào)節(jié)pH,將VOeq \\al(3-,4)轉(zhuǎn)化為VOeq \\al(-,3),還可以利用同離子效應(yīng),促進NH4VO3盡可能析出完全;Ksp(NH4VO3)=1.6×10-3,溶液中的c(VOeq \\al(-,3))=0.2 ml·L-1×(1-0.96)=8×10-3 ml·L-1,c(NHeq \\al(+,4))=eq \f(Ksp,c?VO\\al(-,3)?)=eq \f(1.6×10-3,8×10-3)=0.2 ml·L-1。(5)根據(jù)題目信息,“煅燒”NH4VO3制得產(chǎn)品V2O5時,V2O5與分解產(chǎn)物NH3反應(yīng)的化學(xué)方程式為3V2O5+2NH3eq \(=====,\s\up7(高溫))3V2O4+N2+3H2O。
答案:(1)V2O3+O2+2NaCl+H2Oeq \(=====,\s\up7(高溫))2NaVO3+2HCl
(2)NaOH 富集釩元素 (3)轉(zhuǎn)沉
(4)①調(diào)節(jié)pH,將VOeq \\al(3-,4)轉(zhuǎn)化為VOeq \\al(-,3)
②利用同離子效應(yīng),促進NH4VO3盡可能析出完全 0.2
(5)3V2O5+2NH3eq \(=====,\s\up7(高溫))3V2O4+N2+3H2O
6.解析:以鋅焙砂(主要成分為ZnO,還含有Fe2O3、ZnFe2O4和少量Pb、Ag、Cu、Cd)為原料,調(diào)節(jié)pH=5.2~5.4進行浸出,浸出液加鋅除銅鎘,所得濾液經(jīng)一系列操作(蒸發(fā)濃縮、冷卻結(jié)晶、過濾、洗滌、干燥)得到ZnSO4·7H2O;浸出渣加入硫酸在高溫高酸條件下浸出鉛銀渣,浸出液加入鋅焙砂預(yù)中和除去中和渣,濾液加入硫酸鈉沉鐵,得到黃鐵礬。(1)Zn原子基態(tài)核外電子排布式為1s22s22p63s23p63d104s2或[Ar]3d104s2;酸浸時一般要將鋅焙砂粉碎,其目的是提高酸浸效率,為達到這一目的,可以采用的方法是粉碎、攪拌、升溫、適當(dāng)增大酸的濃度等。(2)pH=8.2時,c(OH-)=10-5.8 ml·L-1,根據(jù)Ksp[Zn(OH)2]=c(Zn2+)·c2(OH-)=10-5×(10-5.8)2=10-16.6;pH=6.2時,c(OH-)=10-7.8 ml·L-1,根據(jù)Ksp[Zn(OH)2]=
c(Zn2+)·c2(OH-)=c(Zn2+)×(10-7.8)2=10-16.6,可知浸出液中c(Zn2+)=0.1 ml·L-1。(3)ZnFe2O4 具有強氧化性,“高溫高酸浸出”步驟中加入的酸若為鹽酸,會被氧化生成氯氣引起污染。(4)“預(yù)中和”時,ZnO與高溫高酸浸出液中的硫酸反應(yīng)生成硫酸鋅和水,發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式為ZnO+H2SO4===ZnSO4+H2O。(5)黃鐵礬的生成條件是溶液中必須有Na+、K+或NHeq \\al(+,4)等離子(A+),由不同種類和數(shù)量的陽離子除鐵效果圖可知,選用Na2SO4時用時短,除鐵效果也好,故試劑最好選用Na2SO4,選用該試劑沉鐵時,生成黃鐵礬[AFe3(SO4)2(OH)6]的離子方程式為Na++3Fe3++2SOeq \\al(2-,4)+6OH-===NaFe3(SO4)2(OH)6↓。(6)由溶液中得到晶體,獲得ZnSO4·7H2O的“一系列操作”是蒸發(fā)濃縮、冷卻結(jié)晶、過濾、洗滌、干燥。
答案:(1)1s22s22p63s23p63d104s2 粉碎、攪拌、升溫、適當(dāng)增大酸的濃度等(任寫一條)
(2)0.1 ml·L-1
(3)ZnFe2O4 具有強氧化性,“高溫高酸浸出”步驟中加入的酸若為鹽酸,會被氧化生成氯氣引起污染
(4)ZnO+H2SO4===ZnSO4+H2O
(5)Na2SO4 Na++3Fe3++2SOeq \\al(2-,4)+6OH-===NaFe3(SO4)2(OH)6↓
(6)蒸發(fā)濃縮 冷卻結(jié)晶
7.解析:已知黃鐵礦高溫煅燒生成Fe2O3,反應(yīng)原理為4FeS2+11O2eq \(=====,\s\up7(煅燒))2Fe2O3+8SO2,故產(chǎn)生的紅渣主要成分為Fe2O3和SiO2,將紅渣粉碎后加入足量的50%的H2SO4溶液加熱充分酸浸,反應(yīng)原理為Fe2O3+3H2SO4===Fe2(SO4)3+3H2O,過濾出濾渣①,主要成分為SiO2,向濾液中加入黃鐵礦進行還原,將Fe3+還原為Fe2+,由(3)小問可知不生成S沉淀,則硫元素被氧化為SOeq \\al(2-,4),反應(yīng)原理為14Fe3++FeS2+8H2O===15Fe2++2SOeq \\al(2-,4)+16H+,然后進行工序①為蒸發(fā)濃縮、冷卻結(jié)晶,得到FeSO4晶體和母液(主要含有FeSO4 溶液和H2SO4,可以循環(huán)利用),加水溶解FeSO4晶體,向所得溶液中加入(NH4)2SO4、K4[Fe(CN)6]并用H2SO4調(diào)節(jié)溶液的pH為3,進行沉鐵過程,反應(yīng)原理為Fe2++2NHeq \\al(+,4)+[Fe(CN)6]4-===Fe(NH4)2Fe(CN)6↓,然后過濾出沉淀,洗滌后加入H2SO4和NaClO3進行氧化步驟,反應(yīng)原理為6Fe(NH4)2Fe(CN)6+ClOeq \\al(-,3)+6H+===6Fe(NH4)Fe(CN)6+3H2O+Cl-+6NHeq \\al(+,4),過濾、洗滌干燥即制得Fe(NH4)Fe(CN)6。(6)還原工序所得的濾液中主要含有FeSO4溶液和H2SO4,向濾液中先加入一定量的H2O2溶液將Fe2+完全氧化為Fe3+,再向氧化后的溶液中加入氨水至不再產(chǎn)生沉淀為止,過濾洗滌,對沉淀進行灼燒,即可制得Fe2O3·xH2O和(NH4)2SO4,故所需要加入的試劑為H2O2和NH3·H2O。
答案:(1)Fe2O3和SiO2 SiO2
(2)增大固液接觸面積,加快反應(yīng)速率,提高黃鐵礦的利用率
(3)7Fe2(SO4)3+FeS2+8H2O===15FeSO4+8H2SO4
(4)蒸發(fā)濃縮、冷卻結(jié)晶、過濾洗滌 (5)+2
6Fe(NH4)2Fe(CN)6+ClOeq \\al(-,3)+6H+===6Fe(NH4)Fe(CN)6+3H2O+Cl-+6NHeq \\al(+,4) (6)H2O2 NH3·H2O

質(zhì)
Mn(OH)2
C(OH)2
Ni(OH)2
Fe(OH)3
MnS
NiS
CS
Ksp
2.1×
10-13
3.0×
10-16
5.0×
10-16
1.1×
10-36
2.5×
10-13
1.07×
10-21
4.0×
10-21
pH
4~6
6~8
8~10
10~12
主要離子
VOeq \\al(+,2)
VOeq \\al(-,3)
V2Oeq \\al(4-,7)
VOeq \\al(3-,4)
金屬離子
pH
開始沉淀
完全沉淀
Zn2+
6.2
8.2
Fe3+
1.5
3.2

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