已知:Ksp(CaSO4)=4.9×10-5 Ksp(CaCO3)=3.4×10-9
(1)高爐渣與(NH4)2SO4經(jīng)焙燒產(chǎn)生的“氣體”是 。
(2)“濾渣”的主要成分是CaSO4和 。
(3)“水浸2”時主要反應的化學方程式為 ,該反應能進行的原因是 。
(4)鋁產(chǎn)品NH4Al(SO4)2·12H2O可用于 。
2.(12分)(2024·山東卷)以鉛精礦(含PbS、Ag2S等)為主要原料提取金屬Pb和Ag的工藝流程如下:
回答下列問題:
(1)“熱浸”時,難溶的PbS和Ag2S轉(zhuǎn)化為[PbCl4]2-和[AgCl2]-及單質(zhì)硫。溶解等物質(zhì)的量的PbS和Ag2S時,消耗Fe3+物質(zhì)的量之比為 ;溶液中鹽酸濃度不宜過大,除防止“熱浸”時HCl揮發(fā)外,另一目的是防止產(chǎn)生 (填化學式)。
(2)將“過濾Ⅱ”得到的PbCl2沉淀反復用飽和食鹽水熱溶,電解所得溶液可制備金屬Pb。“電解Ⅰ”陽極產(chǎn)物用尾液吸收后在工藝中循環(huán)使用,利用該吸收液的操作單元為 。
(3)“還原”中加入鉛精礦的目的是 。
(4)“置換”中可選用的試劑X為 (填字母);

A.AlB.Zn
C.PbD.Ag
“置換”反應的離子方程式為 。
(5)“電解Ⅱ”中將富銀鉛泥制成電極板,用作 (填“陰極”或“陽極”)。
3.(10分)(2024·廣東2月大聯(lián)考)鉬具有耐腐耐磨的特性,目前廣泛應用于化工、醫(yī)療和國防領域。一種使用先進的堿性氧化焙燒法,從鎳鉬礦(主要成分是MS2、NiS、FeS2)中回收鉬的流程如圖所示:
已知:①“焙燒”后鉬元素以Na2MO4的形式存在,Ni的化合價不變且以氧化物的形式存在,“焙燒”過程中未見有含S氣態(tài)物的生成。
②Ksp[Mg(OH)2]=5.6×10-12,Ksp(MgCO3)=6.5×10-6。
③一般離子濃度達到10-5 ml·L-1以下視為沉淀完全。
回答下列問題:
(1)寫出“焙燒”過程中MS2發(fā)生反應的化學方程式: 。
(2)“濾渣1”的主要成分為 (填化學式)。
(3)Na2CO3實驗用量與理論用量的比值為1.0、1.1、1.2、1.3時,M的浸出率和CO32-殘留濃度的關系如圖所示,則Na2CO3的最佳用量比為 ,結(jié)合圖中信息說明理由: 。
(4)常溫下,“水浸”過程完成后溶液中c(CO32-)=3.00 g·L-1,試計算“凈化”過程中每升溶液中需加入 (保留兩位有效數(shù)字) ml MgSO4,若“凈化”完成后溶液的pH=8,則此時溶液中 (填“不存在”或“存在”)Mg(OH)2沉淀。
(5)MSy被稱為潤滑之王,其穩(wěn)定晶體的晶胞結(jié)構(gòu)的透視圖與正視圖如圖所示,晶胞參數(shù)α=β=90°,γ=60°,原子間距a=b=c,則y= ;晶胞中與M原子距離最近且相等的S原子數(shù)目為 。
4.(12分)(2024·廣西柳州三模)氯氧化鉍(BiOCl)廣泛用于彩釉調(diào)料、塑料助劑、油漆調(diào)色等。工業(yè)上常用輝鉍礦(主要成分是Bi2S3,還含有少量SiO2、鐵的氧化物等雜質(zhì))為原料制備氯氧化鉍。
已知:①Bi3+在pH=1時開始水解,pH≥3時幾乎完全水解為白色的BiOCl沉淀;
②該工藝下,有關金屬離子開始沉淀和沉淀完全的pH見下表。
(1)鉍與氮同主族,且位于元素周期表的第六周期,基態(tài)Bi原子的價層電子排布式為 。
(2)“浸渣”的主要成分是S和 ,“浸取”時生成S的離子方程式為 。
(3)“充分攪拌”時加入鹽酸羥胺的目的是 。
(4)加入碳酸鈉粉末制取BiOCl時,溶液pH需控制的合理范圍為 ,發(fā)生反應的化學方程式為 。
(5)氯氧化鉍(BiOCl)可用作鉀離子電池(有機化合物作離子導體)的負極材料,充電時嵌入K+,BiOCl被還原為Bi,則陰極的電極反應式是 。
(6)鉍的一種氧化物的立方晶胞結(jié)構(gòu)如圖所示,已知最近的兩個鉍離子之間的距離為a pm,設阿伏加德羅常數(shù)的值為NA,則該晶體的密度為 g·cm-3(列出計算式即可)。
5.(10分)(2024·山東臨沂二模)高純二硫化鉬(MS2)粉體被譽為“固體潤滑之王”。由鉬精礦(主要成分為MS2,還有少量MgO、Fe2O3、K2CO3等)制備高純MS2的一種工藝流程如圖所示。
回答下列問題:
(1)“焙燒”時生成MO3的化學方程式為 ;“水洗”的目的是 。
(2)“轉(zhuǎn)化”過程中,存在MO42-→MO3S2-→MO2S22-→MOS32-→MS42-。
①(NH4)2MO4轉(zhuǎn)化為(NH4)2MS4的化學方程式為 。
②保持溫度為55 ℃反應1 h后,冷卻至20 ℃并靜置24 h,測得δ=n[(NH4)2S]n[(NH4)2MO4]對(NH4)2MS4晶體產(chǎn)率的影響如圖所示。
δ=3時,(NH4)2MS4晶體產(chǎn)率為0的原因是 ;δ>4時,(NH4)2MS4晶體產(chǎn)率繼續(xù)增大的原因是 。
(3)“酸浸”和“高溫還原”中產(chǎn)生的氣體可通入 (填操作單元的名稱)中循環(huán)使用。
(4)MS2也可由(NH4)2MS4在一定條件下加熱分解制得,同時產(chǎn)生NH3、H2S和某種硫單質(zhì),且NH3與硫單質(zhì)的物質(zhì)的量之比為8∶1,則硫單質(zhì)的分子式為 。
6.(12分)(2024·江蘇南通第二次調(diào)研)實驗室以FeS2為原料制備磷酸亞鐵晶體[Fe3(PO4)2·8H2O],其部分實驗過程如下:
(1)將一定體積98%的濃硫酸稀釋為200 mL 30%的硫酸,除量筒外,還必須使用的玻璃儀器有 。
(2)檢驗“還原”已完全的實驗操作為 。
(3)向過濾后的濾液中加入Na2HPO4,并用氨水或CH3COONa調(diào)節(jié)溶液pH,“共沉淀”過程生成Fe3(PO4)2·8H2O。
①若使用CH3COONa調(diào)節(jié)溶液的pH,“共沉淀”反應的離子方程式為 。
②不使用NaOH調(diào)節(jié)溶液pH的原因是 。
③補充完整利用如圖所示裝置(夾持裝置已略去)制取Fe3(PO4)2·8H2O的實驗方案:向三頸燒瓶中加入抗壞血酸溶液, 至混合溶液pH≈4, ,充分攪拌一段時間,過濾,洗滌固體,真空干燥。(已知:所用抗壞血酸溶液的pH=2.8,當溶液pH控制在4~6之間時,所得晶體質(zhì)量最好。恒壓滴液漏斗a、b中分別盛放FeSO4溶液和CH3COONa-Na2HPO4混合溶液)
(4)測定樣品中Fe3(PO4)2·8H2O(M=502 g·ml-1)的純度。取0.627 5 g樣品完全溶解后配制成250 mL溶液,取出25.00 mL置于錐形瓶中,加入一定量的H2O2溶液將鐵元素完全氧化,以磺基水楊酸為指示劑,用0.020 00 ml·L-1 EDTA標準溶液進行滴定至終點(Fe3+與EDTA按物質(zhì)的量之比1∶1發(fā)生反應),消耗EDTA溶液15.00 mL。計算該磷酸亞鐵晶體樣品的純度為 。
7.(12分)(2024·江蘇南京二模)高效氧化劑亞氯酸鈉(NaClO2)常用于煙氣脫硝(NOx)和廢水脫除氨氮。
(1)NaClO2的制備。一種制備NaClO2的過程可表示為:
①“反應2”的化學方程式為 。
②“反應1”的產(chǎn)物ClO2經(jīng)凈化后常作為飲用水消毒劑替代傳統(tǒng)的Cl2,從消毒后飲用水水質(zhì)和消毒效率(單位質(zhì)量消毒劑被還原時得電子數(shù))的角度考慮,用ClO2替代Cl2的原因是 。
(2)NaClO2溶液對煙氣脫硝。
①酸性條件下,Fe3+可催化溶液中的NaClO2產(chǎn)生氧化性更強的ClO2氣體,總反應可表示為5ClO2-+4H+4ClO2+Cl-+2H2O。請補充完整過程Ⅱ的離子方程式:
Ⅰ.Fe3++ClO2-FeClO22+;
Ⅱ. ;
Ⅲ.5Fe2++ClO2+4H+5Fe3++Cl-+2H2O。
②Fe3+催化NaClO2溶液脫硝。其他條件相同時,煙氣中NO氧化率隨c(Fe3+)、反應溫度的變化分別如圖所示。
ⅰ.NO氧化率隨c(Fe3+)增大而增大的原因是 。
ⅱ.溫度升高,NO氧化率先增大后減小的可能原因是 。
(3)NaClO2溶液處理氨氮廢水。向一定量酸性氨氮廢水中加入一定體積已知濃度的NaClO2溶液,用傳感器測得溶液中NH4+與NO3-含量隨反應時間的變化如圖所示。判斷該實驗中被氧化的NH4+是否全部轉(zhuǎn)化為NO3-的依據(jù)為 。
8.(12分)(2024·山東濰坊調(diào)研試題二)錳廢渣的硫酸浸出液含有大量Mn2+、C2+、Ni2+以及少量的Ca2+、Mg2+、Fe3+、Fe2+。通過沉淀-萃取法可以回收其中的錳、鈷、鎳,流程如圖所示。
已知:萃取劑a和萃取劑b均為有機化合物,可用通式HR表示,萃取金屬離子時,發(fā)生反應:nHR+Mn+MRn+nH+(M代表被萃取的金屬)?；卮鹣铝袉栴}:
(1)MnO2的作用是 。
(2)該流程中涉及的實驗操作有 (填字母)。
A.過濾B.蒸發(fā)結(jié)晶
C.分液D.蒸餾
(3)加入CaCO3調(diào)pH的目的是 。
(4)已知:Ksp(CaF2)=5.3×10-9,Ksp(MgF2)=5.2×10-11,向除鐵后的溶液中加入MnF2,當溶液中c(Mg2+)=1.0×10-5 ml·L-1時,c(Ca2+)= ml·L-1(保留1位有效數(shù)字)。
(5)寫出反萃取出Mn2+的離子方程式: 。
(6)回收液中Ni2+濃度的測定:取50.00 mL Ni2+回收液,滴入幾滴紫脲酸胺(紫色)指示劑(遇Ni2+顯橙黃色),用濃度為0.100 0 ml·L-1的Na2H2Y溶液進行滴定(Ni2++H2Y2-[NiY]2-+2H+),達到滴定終點時消耗Na2H2Y溶液的體積為12.50 mL。
①滴定終點的現(xiàn)象是 。
②Ni2+的物質(zhì)的量濃度為 。
③若紫脲酸胺滴入過多,終點延遲,會導致所測Ni2+含量 (填“偏高”“偏低”或“無影響”)。
主觀題突破二（解析版）
1.(15分)(2024·甘肅卷,15節(jié)選)我國科研人員以高爐渣(主要成分為CaO、MgO、Al2O3和SiO2等)為原料,對煉鋼煙氣(CO2和水蒸氣)進行回收利用,有效減少了環(huán)境污染,主要流程如圖所示。
已知:Ksp(CaSO4)=4.9×10-5 Ksp(CaCO3)=3.4×10-9
(1)高爐渣與(NH4)2SO4經(jīng)焙燒產(chǎn)生的“氣體”是 。
(2)“濾渣”的主要成分是CaSO4和 。
(3)“水浸2”時主要反應的化學方程式為 ,該反應能進行的原因是 。
(4)鋁產(chǎn)品NH4Al(SO4)2·12H2O可用于 。
答案:(1)NH3
(2)SiO2
(3)CaSO4+(NH4)2CO3CaCO3+(NH4)2SO4 Ksp(CaSO4)>Ksp(CaCO3),微溶的硫酸鈣轉(zhuǎn)化為更難溶的碳酸鈣
(4)凈水
解析:高爐渣(主要成分為CaO、MgO、Al2O3和SiO2等)加入(NH4)2SO4在400 ℃下焙燒,生成硫酸鈣、硫酸鎂、硫酸鋁,同時產(chǎn)生氣體,該氣體與煙氣(CO2和水蒸氣)反應生成(NH4)2CO3,所以該氣體為NH3;焙燒產(chǎn)物經(jīng)過“水浸1”,然后過濾,“濾渣”為CaSO4以及未反應的SiO2,濾液中溶質(zhì)主要為硫酸鎂、硫酸鋁及硫酸銨;濾液經(jīng)濃縮結(jié)晶,析出NH4Al(SO4)2·12H2O,剩余富鎂溶液;向“濾渣”中加入(NH4)2CO3溶液,濾渣中的CaSO4會轉(zhuǎn)化為更難溶的碳酸鈣。
(1)高爐渣與(NH4)2SO4經(jīng)焙燒產(chǎn)生的“氣體”是NH3。
(2)“濾渣”的主要成分是CaSO4和未反應的SiO2。
(3)“水浸2”時主要反應為硫酸鈣與碳酸銨反應生成更難溶的碳酸鈣,反應的化學方程式為CaSO4+(NH4)2CO3CaCO3+(NH4)2SO4,該反應之所以能發(fā)生,是由于Ksp(CaSO4)>Ksp(CaCO3),微溶的硫酸鈣轉(zhuǎn)化為更難溶的碳酸鈣。
(4)鋁產(chǎn)品NH4Al(SO4)2·12H2O溶于水后,會產(chǎn)生Al3+,Al3+水解生成Al(OH)3膠體,可用于凈水。
2.(12分)(2024·山東卷)以鉛精礦(含PbS、Ag2S等)為主要原料提取金屬Pb和Ag的工藝流程如下:
回答下列問題:
(1)“熱浸”時,難溶的PbS和Ag2S轉(zhuǎn)化為[PbCl4]2-和[AgCl2]-及單質(zhì)硫。溶解等物質(zhì)的量的PbS和Ag2S時,消耗Fe3+物質(zhì)的量之比為 ;溶液中鹽酸濃度不宜過大,除防止“熱浸”時HCl揮發(fā)外,另一目的是防止產(chǎn)生 (填化學式)。
(2)將“過濾Ⅱ”得到的PbCl2沉淀反復用飽和食鹽水熱溶,電解所得溶液可制備金屬Pb?！半娊猗瘛标枠O產(chǎn)物用尾液吸收后在工藝中循環(huán)使用,利用該吸收液的操作單元為 。
(3)“還原”中加入鉛精礦的目的是 。
(4)“置換”中可選用的試劑X為 (填字母);

A.AlB.Zn
C.PbD.Ag
“置換”反應的離子方程式為 。
(5)“電解Ⅱ”中將富銀鉛泥制成電極板,用作 (填“陰極”或“陽極”)。
答案:(1)1∶1 H2S
(2)熱浸
(3)將過量的Fe3+還原為Fe2+
(4)C Pb+2[AgCl2]-[PbCl4]2-+2Ag
(5)陽極
解析:本題以鉛精礦(含PbS、Ag2S等)為主要原料提取金屬Pb和Ag,“熱浸”時,難溶的PbS和Ag2S轉(zhuǎn)化為[PbCl4]2-和[AgCl2]-及單質(zhì)硫,Fe3+被還原為Fe2+,“過濾Ⅰ”除掉單質(zhì)硫,濾液中[PbCl4]2-在稀釋、降溫的過程中轉(zhuǎn)化為PbCl2沉淀,然后用飽和食鹽水熱溶,增大氯離子濃度,使PbCl2又轉(zhuǎn)化為[PbCl4]2-,電解得到Pb;過濾Ⅱ后的濾液成分主要為[AgCl2]-、FeCl2、FeCl3,故加入鉛精礦主要將FeCl3還原為FeCl2,試劑X將[AgCl2]-置換為Ag,得到富銀鉛泥,試劑X為鉛,尾液中含F(xiàn)eCl2。
(1)“熱浸”時,Fe3+將PbS和Ag2S中-2價的硫氧化為單質(zhì)硫,Fe3+被還原為Fe2+,在這個過程中Pb和Ag的化合價保持不變,所以溶解等物質(zhì)的量的PbS和Ag2S時,S2-的物質(zhì)的量相等,所以消耗Fe3+的物質(zhì)的量相等,比值為1∶1;溶液中HCl濃度過大時會生成H2S氣體。
(2)“過濾Ⅱ”得到的PbCl2沉淀反復用飽和食鹽水熱溶,會溶解為[PbCl4]2-,電解含[PbCl4]2-的溶液可制備金屬Pb,Pb在陰極產(chǎn)生,陽極Cl-放電產(chǎn)生Cl2,尾液中含有FeCl2,FeCl2吸收Cl2后轉(zhuǎn)化為FeCl3,可以在“熱浸”中循環(huán)使用。
(3)“過濾Ⅱ”所得的濾液中有過量的未反應的Fe3+,根據(jù)還原之后可以得到含硫濾渣可知,“還原”中加入鉛精礦的目的是將過量的Fe3+還原為Fe2+。
(4)“置換”中加入試劑X可以得到富銀鉛泥,為了防止引入其他雜質(zhì),則試劑X應為Pb,發(fā)生的反應為Pb+2[AgCl2]-2Ag+[PbCl4]2-。
(5)“電解Ⅱ”中將富銀鉛泥制成電極板,“電解Ⅱ”得到金屬銀和金屬鉛,將銀和鉛分離出來,所以不可能作為陰極,應作為陽極板,陽極放電時,銀變成陽極泥而沉降下來,鉛失電子為Pb2+,陰極得電子得到Pb,所以電極板應作陽極。
3.(10分)(2024·廣東2月大聯(lián)考)鉬具有耐腐耐磨的特性,目前廣泛應用于化工、醫(yī)療和國防領域。一種使用先進的堿性氧化焙燒法,從鎳鉬礦(主要成分是MS2、NiS、FeS2)中回收鉬的流程如圖所示:
已知:①“焙燒”后鉬元素以Na2MO4的形式存在,Ni的化合價不變且以氧化物的形式存在,“焙燒”過程中未見有含S氣態(tài)物的生成。
②Ksp[Mg(OH)2]=5.6×10-12,Ksp(MgCO3)=6.5×10-6。
③一般離子濃度達到10-5 ml·L-1以下視為沉淀完全。
回答下列問題:
(1)寫出“焙燒”過程中MS2發(fā)生反應的化學方程式: 。
(2)“濾渣1”的主要成分為 (填化學式)。
(3)Na2CO3實驗用量與理論用量的比值為1.0、1.1、1.2、1.3時,M的浸出率和CO32-殘留濃度的關系如圖所示,則Na2CO3的最佳用量比為 ,結(jié)合圖中信息說明理由: 。
(4)常溫下,“水浸”過程完成后溶液中c(CO32-)=3.00 g·L-1,試計算“凈化”過程中每升溶液中需加入 (保留兩位有效數(shù)字) ml MgSO4,若“凈化”完成后溶液的pH=8,則此時溶液中 (填“不存在”或“存在”)Mg(OH)2沉淀。
(5)MSy被稱為潤滑之王,其穩(wěn)定晶體的晶胞結(jié)構(gòu)的透視圖與正視圖如圖所示,晶胞參數(shù)α=β=90°,γ=60°,原子間距a=b=c,則y= ;晶胞中與M原子距離最近且相等的S原子數(shù)目為 。
答案:(1)2MS2+6Na2CO3+9O22Na2MO4+4Na2SO4+6CO2
(2)Fe2O3、NiO
(3)1.2 當Na2CO3的用量比從1.0增加到1.2時,鉬的浸出率明顯增加,當Na2CO3用量比從1.2增加到1.3時,鉬的浸出率增加不大,但CO32-的殘留濃度顯著增大
(4)0.70 不存在
(5)2 6
解析:向鎳鉬礦(主要成分是MS2、NiS、FeS2)通入空氣,加入碳酸鈉焙燒產(chǎn)生CO2,水浸后除去的“濾渣1”的成分為Fe2O3、NiO,加入硫酸鎂凈化除去的“濾渣2”的成分為氫氧化鎂,濾液經(jīng)冷卻結(jié)晶得到硫酸鈉,向溶液中加入D318-Ⅲ樹脂進行離子交換,再加入氨水解析:得到“解析:液”,處理后得到鉬酸銨。
(1)由題中信息可知,含M的產(chǎn)物為Na2MO4,沒有含硫氣態(tài)物質(zhì)生成,結(jié)合流程可知硫元素被氧化為最高價的鹽Na2SO4,流程中生成CO2,則“焙燒”過程中MS2發(fā)生反應的化學方程式為2MS2+6Na2CO3+9O22Na2MO4+4Na2SO4+6CO2。
(2)FeS2被氧化為Fe2O3,Fe2O3不溶于堿性的碳酸鈉溶液成為濾渣,由題中信息可知Ni以+2價氧化物NiO存在,NiO也不溶于堿性碳酸鈉溶液,則“濾渣1”的主要成分為Fe2O3、NiO。
(3)由圖可知,當Na2CO3實驗用量與理論用量的比值從1.0增加到1.2時,鉬的浸出率明顯增加,當Na2CO3實驗用量與理論用量的比值從1.2增加到1.3時,鉬的浸出率增加不大,但CO32-的殘留濃度顯著增大,故最佳用量比選擇1.2。
(4)c(CO32-)=3.00 g·L-1,轉(zhuǎn)換單位后c(CO32-)=3.00 g·L-160 g·ml-1=0.05 ml·L-1,完全沉淀此部分CO32-需c(Mg2+)=0.05 ml·L-1,當CO32-沉淀完全后溶液中c(Mg2+)=Ksp(MgCO3)c(CO32-)=6.5×10-61×10-5 ml·L-1=0.65 ml·L-1,合計c(Mg2+)=(0.05+0.65) ml·L-1=0.70 ml·L-1,故每升溶液中需加入0.70 ml MgSO4。若“凈化”完成后溶液pH=8,則此時溶液中c(H+)=10-8 ml·L-1,c(OH-)=10-1410-8 ml·L-1=10-6 ml·L-1,此時c(Mg2+)·c2(OH-)=0.65×(10-6)2=6.5×10-134時,(NH4)2MS4晶體產(chǎn)率繼續(xù)增大的原因是 。
(3)“酸浸”和“高溫還原”中產(chǎn)生的氣體可通入 (填操作單元的名稱)中循環(huán)使用。
(4)MS2也可由(NH4)2MS4在一定條件下加熱分解制得,同時產(chǎn)生NH3、H2S和某種硫單質(zhì),且NH3與硫單質(zhì)的物質(zhì)的量之比為8∶1,則硫單質(zhì)的分子式為 。
答案:(1)2MS2+7O22MO3+4SO2 除去碳酸鉀
(2)①(NH4)2MO4+4(NH4)2S+4H2O(NH4)2MS4+8NH3·H2O ②(NH4)2S量不足,(NH4)2MO4轉(zhuǎn)化生成(NH4)2MS3 繼續(xù)加入(NH4)2S,使得銨根離子濃度增大,降低了(NH4)2MS4的溶解度,使其結(jié)晶析出,導致晶體產(chǎn)率繼續(xù)增大
(3)轉(zhuǎn)化 (4)S4
解析:鉬精礦在空氣中煅燒時,MS2轉(zhuǎn)化為MO3和二氧化硫,水洗除去碳酸鉀等可溶物,過濾分離出固體并加入氨水浸取,氧化鐵、氧化鎂不反應成為“浸渣”,浸取液中含有(NH4)2MO4,加入硫化銨將(NH4)2MO4轉(zhuǎn)化為(NH4)2MS4,加入稀硫酸酸浸,得到硫化氫氣體和MS3沉淀:MS42-+2H+MS3↓+H2S↑,使用氫氣在高溫下還原MS3得到MS2。
(1)空氣中的氧氣具有氧化性,“焙燒”時MS2被氧化為MO3,同時生成二氧化硫,該反應的化學方程式為2MS2+7O22MO3+4SO2;氧化鐵、氧化鎂、MO3均不溶于水,而碳酸鉀溶于水,則“水洗”的目的是除去碳酸鉀。
(2)①向含(NH4)2MO4的溶液中加入硫化銨生成(NH4)2MS4,根據(jù)質(zhì)量守恒可知,同時生成一水合氨,化學方程式為(NH4)2MO4+4(NH4)2S+4H2O(NH4)2MS4+8NH3·H2O。②δ=3時,(NH4)2S量不足,(NH4)2MO4轉(zhuǎn)化生成(NH4)2MS3,故(NH4)2MS4晶體產(chǎn)率為0;δ>4時,(NH4)2MO4轉(zhuǎn)化生成(NH4)2MS4,繼續(xù)加入(NH4)2S,使得溶液中銨根離子濃度增大,降低了(NH4)2MS4溶解度,使其結(jié)晶析出,從而導致晶體產(chǎn)率繼續(xù)增大。
(3)“酸浸”和“高溫還原”中產(chǎn)生的氣體為硫化氫,硫化氫和氨水反應生成硫化銨,故可通入“轉(zhuǎn)化”環(huán)節(jié)中繼續(xù)使用。
(4)NH3與硫單質(zhì)的物質(zhì)的量之比為8∶1,假設生成8分子氨氣、1分子硫單質(zhì),根據(jù)質(zhì)量守恒可知,有4分子(NH4)2MS4參與反應,則生成4分子MS2,M化合價由+6價變?yōu)?4價,轉(zhuǎn)移4×2=8個電子,生成硫單質(zhì)的硫化合價由-2價變?yōu)?價,根據(jù)得失電子守恒可知,生成硫單質(zhì)中硫原子數(shù)目為8÷2=4,故硫單質(zhì)化學式為S4。
6.(12分)(2024·江蘇南通第二次調(diào)研)實驗室以FeS2為原料制備磷酸亞鐵晶體[Fe3(PO4)2·8H2O],其部分實驗過程如下:
(1)將一定體積98%的濃硫酸稀釋為200 mL 30%的硫酸,除量筒外,還必須使用的玻璃儀器有 。
(2)檢驗“還原”已完全的實驗操作為 。
(3)向過濾后的濾液中加入Na2HPO4,并用氨水或CH3COONa調(diào)節(jié)溶液pH,“共沉淀”過程生成Fe3(PO4)2·8H2O。
①若使用CH3COONa調(diào)節(jié)溶液的pH,“共沉淀”反應的離子方程式為 。
②不使用NaOH調(diào)節(jié)溶液pH的原因是 。
③補充完整利用如圖所示裝置(夾持裝置已略去)制取Fe3(PO4)2·8H2O的實驗方案:向三頸燒瓶中加入抗壞血酸溶液, 至混合溶液pH≈4, ,充分攪拌一段時間,過濾,洗滌固體,真空干燥。(已知:所用抗壞血酸溶液的pH=2.8,當溶液pH控制在4~6之間時,所得晶體質(zhì)量最好。恒壓滴液漏斗a、b中分別盛放FeSO4溶液和CH3COONa-Na2HPO4混合溶液)
(4)測定樣品中Fe3(PO4)2·8H2O(M=502 g·ml-1)的純度。取0.627 5 g樣品完全溶解后配制成250 mL溶液,取出25.00 mL置于錐形瓶中,加入一定量的H2O2溶液將鐵元素完全氧化,以磺基水楊酸為指示劑,用0.020 00 ml·L-1 EDTA標準溶液進行滴定至終點(Fe3+與EDTA按物質(zhì)的量之比1∶1發(fā)生反應),消耗EDTA溶液15.00 mL。計算該磷酸亞鐵晶體樣品的純度為 。
答案:(1)燒杯、玻璃棒
(2)取少量還原后的溶液置于試管中,滴加KSCN溶液(或亞鐵氰化鉀溶液)
(3)①3Fe2++2HPO42-+2CH3COO-+8H2OFe3(PO4)2·8H2O↓+2CH3COOH ②NaOH堿性強,容易造成局部pH過高,生成Fe(OH)2等雜質(zhì) ③向三頸燒瓶中滴加CH3COONa-Na2HPO4混合溶液 再向三頸燒瓶中滴加FeSO4溶液,通過調(diào)節(jié)恒壓滴液漏斗a、b的活塞,控制溶液pH為4~6
(4)80.00%
解析:煅燒二硫化亞鐵可得到氧化鐵,用硫酸酸溶后得到硫酸鐵,用二硫化亞鐵還原硫酸鐵生成硫酸亞鐵和硫沉淀,過濾,向濾液中加磷酸氫二鈉共沉淀生成磷酸亞鐵晶體[Fe3(PO4)2·8H2O]。
(1)將一定體積98%的濃硫酸稀釋為200 mL 30%的硫酸,使用的儀器除量筒外,還必須使用的玻璃儀器有燒杯、玻璃棒。
(2)“還原”時,硫酸鐵與二硫化亞鐵反應生成硫酸亞鐵和硫沉淀,“還原”已完全時溶液中無鐵離子,則檢驗“還原”已完全的實驗操作為取少量還原后的溶液置于試管中,滴加KSCN溶液(或亞鐵氰化鉀溶液),溶液不變紅(或沒有生成藍色沉淀)。
(3)①若使用CH3COONa調(diào)節(jié)溶液pH,“共沉淀”反應生成Fe3(PO4)2·8H2O和醋酸,該反應的離子方程式為3Fe2++2HPO42-+2CH3COO-+8H2OFe3(PO4)2·8H2O↓+2CH3COOH。②不使用NaOH調(diào)節(jié)溶液pH的原因是NaOH堿性強,容易造成局部pH過高,生成Fe(OH)2等雜質(zhì)。③制取Fe3(PO4)2·8H2O的實驗方案:向三頸燒瓶中加入抗壞血酸溶液,向三頸燒瓶中滴加CH3COONa-Na2HPO4混合溶液至混合溶液pH≈4,再向三頸燒瓶中滴加FeSO4溶液,通過調(diào)節(jié)恒壓滴液漏斗a、b的活塞,控制溶液pH為4~6,充分攪拌一段時間,過濾,洗滌固體,真空干燥。
(4)每25.00 mL溶液中n(Fe2+)=0.020 00 ml·L-1×15.00 mL×10-3 L· mL-1=3.000×10-4 ml,n[Fe3(PO4)2·8H2O]=1.000×10-4 ml,0.627 5 g樣品中含n[Fe3(PO4)2·8H2O]=1.000×10-4 ml×25025.00=1.000×10-3 ml,m[Fe3(PO4)2·8H2O]=1.000×10-3 ml×502 g· ml-1=0.502 0 g,則樣品純度為0.502 00.627 5×100%=80.00%。
7.(12分)(2024·江蘇南京二模)高效氧化劑亞氯酸鈉(NaClO2)常用于煙氣脫硝(NOx)和廢水脫除氨氮。
(1)NaClO2的制備。一種制備NaClO2的過程可表示為:
①“反應2”的化學方程式為 。
②“反應1”的產(chǎn)物ClO2經(jīng)凈化后常作為飲用水消毒劑替代傳統(tǒng)的Cl2,從消毒后飲用水水質(zhì)和消毒效率(單位質(zhì)量消毒劑被還原時得電子數(shù))的角度考慮,用ClO2替代Cl2的原因是 。
(2)NaClO2溶液對煙氣脫硝。
①酸性條件下,Fe3+可催化溶液中的NaClO2產(chǎn)生氧化性更強的ClO2氣體,總反應可表示為5ClO2-+4H+4ClO2+Cl-+2H2O。請補充完整過程Ⅱ的離子方程式:
Ⅰ.Fe3++ClO2-FeClO22+;
Ⅱ. ;
Ⅲ.5Fe2++ClO2+4H+5Fe3++Cl-+2H2O。
②Fe3+催化NaClO2溶液脫硝。其他條件相同時,煙氣中NO氧化率隨c(Fe3+)、反應溫度的變化分別如圖所示。
ⅰ.NO氧化率隨c(Fe3+)增大而增大的原因是 。
ⅱ.溫度升高,NO氧化率先增大后減小的可能原因是 。
(3)NaClO2溶液處理氨氮廢水。向一定量酸性氨氮廢水中加入一定體積已知濃度的NaClO2溶液,用傳感器測得溶液中NH4+與NO3-含量隨反應時間的變化如圖所示。判斷該實驗中被氧化的NH4+是否全部轉(zhuǎn)化為NO3-的依據(jù)為 。
答案:(1)①2ClO2+H2O2+2NaOH2NaClO2+O2↑+2H2O ②可避免產(chǎn)生對人體有害的有機氯化物,且ClO2的消毒效率是Cl2的2.63倍
(2)①FeClO22+Fe2++ClO2 ②ⅰ.催化劑Fe3+的濃度增大,生成氧化性更強的ClO2速率加快,NO的氧化率提高
ⅱ.溫度升高,Fe3+催化NaClO2生成ClO2的反應速率加快,ClO2氧化NO的速率加快;ClO2和NO在水中的溶解度減小,導致NO氧化率減小。溫度低于60 ℃時,以前者為主,高于60 ℃時,以后者為主
(3)一定時間內(nèi),相同體積溶液中,若NH4+減少的質(zhì)量與NO3-增加的質(zhì)量的比值約為18∶62,則被氧化的NH4+幾乎全部轉(zhuǎn)化為NO3-
解析:根據(jù)NaClO2的制備過程可知,NaClO3與SO2在酸性條件下發(fā)生反應生成硫酸氫鈉、ClO2;生成的ClO2與H2O2反應生成NaClO2和氧氣。
(1)①ClO2與H2O2反應生成NaClO2和氧氣,1 ml ClO2得1 ml電子,1 ml H2O2失2 ml電子,根據(jù)得失電子守恒可得反應的化學方程式為2ClO2+H2O2+2NaOH2NaClO2+O2↑+2H2O。②使用ClO2可避免產(chǎn)生對人體有害的有機氯化物,且1 ml ClO2轉(zhuǎn)化為氯離子得5 ml電子,而1 ml Cl2轉(zhuǎn)化為氯離子得2 ml電子,ClO2的消毒效率與Cl2的消毒效率之比為5ml67.5 g·ml-1∶2ml71 g·ml-1≈2.63∶1。
(2)①結(jié)合反應Ⅰ和Ⅲ可知,反應Ⅱ中FeClO22+作反應物,Fe2+、ClO2作產(chǎn)物,該反應為FeClO22+Fe2++ClO2。②催化劑Fe3+的濃度增大,生成氧化性更強的ClO2的速率加快,NO的氧化率提高。③溫度升高,Fe3+催化NaClO2生成ClO2的反應速率加快,ClO2氧化NO的速率加快;ClO2和NO在水中的溶解度減小,導致NO氧化率減小。溫度低于60 ℃時,以前者為主,高于60 ℃時,以后者為主。
(3)一定時間內(nèi),相同體積溶液中,若NH4+幾乎全部轉(zhuǎn)化為NO3-,則NH4+減少1 ml即18 g時應生成1 ml NO3-,則NO3-增加的質(zhì)量為62 g,因此當NH4+減少的質(zhì)量與NO3-增加的質(zhì)量的比值約為18∶62時可說明NH4+完全被氧化為NO3-。
8.(12分)(2024·山東濰坊調(diào)研試題二)錳廢渣的硫酸浸出液含有大量Mn2+、C2+、Ni2+以及少量的Ca2+、Mg2+、Fe3+、Fe2+。通過沉淀-萃取法可以回收其中的錳、鈷、鎳,流程如圖所示。
已知:萃取劑a和萃取劑b均為有機化合物,可用通式HR表示,萃取金屬離子時,發(fā)生反應:nHR+Mn+MRn+nH+(M代表被萃取的金屬)?；卮鹣铝袉栴}:
(1)MnO2的作用是 。
(2)該流程中涉及的實驗操作有 (填字母)。
A.過濾B.蒸發(fā)結(jié)晶
C.分液D.蒸餾
(3)加入CaCO3調(diào)pH的目的是 。
(4)已知:Ksp(CaF2)=5.3×10-9,Ksp(MgF2)=5.2×10-11,向除鐵后的溶液中加入MnF2,當溶液中c(Mg2+)=1.0×10-5 ml·L-1時,c(Ca2+)= ml·L-1(保留1位有效數(shù)字)。
(5)寫出反萃取出Mn2+的離子方程式: 。
(6)回收液中Ni2+濃度的測定:取50.00 mL Ni2+回收液,滴入幾滴紫脲酸胺(紫色)指示劑(遇Ni2+顯橙黃色),用濃度為0.100 0 ml·L-1的Na2H2Y溶液進行滴定(Ni2++H2Y2-[NiY]2-+2H+),達到滴定終點時消耗Na2H2Y溶液的體積為12.50 mL。
①滴定終點的現(xiàn)象是 。
②Ni2+的物質(zhì)的量濃度為 。
③若紫脲酸胺滴入過多,終點延遲,會導致所測Ni2+含量 (填“偏高”“偏低”或“無影響”)。
答案:(1)氧化Fe2+
(2)AC
(3)使Fe3+轉(zhuǎn)化成Fe(OH)3沉淀除去
(4)0.001
(5)MnR2+2H+2HR+Mn2+
(6)①當?shù)稳胱詈蟀氲蜰a2H2Y標準溶液后,溶液由橙黃色變?yōu)樽仙?且半分鐘內(nèi)不恢復橙黃色
②0.025 0 ml·L-1 ③偏高
解析:錳廢渣的硫酸浸出液含有大量Mn2+、C2+、Ni2+以及少量的Ca2+、Mg2+、Fe3+、Fe2+,往其中加二氧化錳將二價鐵氧化為三價鐵,加碳酸鈣調(diào)溶液pH,使鐵離子轉(zhuǎn)化為氫氧化鐵沉淀,往濾液中加MnF2沉淀鈣離子和鎂離子,過濾,往濾液中加萃取劑a萃取錳離子,向所得有機相中加入反萃取劑得到含Mn2+的溶液;無機相用萃取劑b萃取C2+,所得無機相為含Ni2+的溶液,向有機相中加入反萃取劑得到含C2+的溶液。
(1)“浸出液”中含二價鐵,MnO2的作用是將二價鐵氧化為三價鐵。
(2)流程中得濾渣①和濾渣②的操作為過濾,萃取之后得有機相和無機相的操作為分液,故答案:為AC。
(3)用二氧化錳將二價鐵氧化為三價鐵后,加入CaCO3調(diào)pH可以使Fe3+轉(zhuǎn)化為氫氧化鐵沉淀,即加入CaCO3調(diào)pH的目的是使Fe3+轉(zhuǎn)化成氫氧化鐵沉淀除去。
(4)已知:Ksp(CaF2)=5.3×10-9,Ksp(MgF2)=5.2×10-11,向除鐵后的溶液中加入MnF2,當溶液中c(Mg2+)=1.0×10-5 ml·L-1時,c(F-)=Ksp(MgF2)c(Mg2+)=5.2×10-111.0×10-5 ml·L-1=5.2×10-6 ml·L-1,則c(Ca2+)=Ksp(CaF2)c2(F-)=5.3×10-95.2×10-6 ml·L-1≈0.001 ml·L-1。
(5)根據(jù)信息可知,反萃取劑為酸,即反萃取出Mn2+時加入適量的酸將Mn2+反萃取出來,相應的離子方程式為MnR2+2H+2HR+Mn2+。
(6)①在Ni2+與Na2H2Y溶液恰好完全反應之前,溶液呈橙黃色,恰好完全反應后,溶液中無Ni2+,此時再加半滴Na2H2Y溶液,溶液將會呈紫色,且半分鐘內(nèi)不恢復橙黃色,所以滴定終點的現(xiàn)象是當?shù)稳胱詈蟀氲蜰a2H2Y標準溶液后,溶液由橙黃色變?yōu)樽仙?且半分鐘內(nèi)不恢復橙黃色。②反應時Ni2+與Na2H2Y按物質(zhì)的量1∶1反應,所以Ni2+物質(zhì)的量濃度為0.100 0ml·L-1×0.012 5 L0.05 L=0.025 0 ml·L-1。③若紫脲酸胺滴入過多,終點延遲,會導致Na2H2Y偏多,則所測Ni2+含量偏高。
金屬離子
Fe3+
Fe2+
開始沉淀的pH
1.9
7.2
沉淀完全的pH
2.9
8.2
金屬離子
Fe3+
Fe2+
開始沉淀的pH
1.9
7.2
沉淀完全的pH
2.9
8.2

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