二輪復(fù)習(xí)專題三物質(zhì)轉(zhuǎn)化與應(yīng)用-無機(jī)大題突破二無機(jī)化學(xué)工藝流程學(xué)案

大題突破二無機(jī)化學(xué)工藝流程物質(zhì)制備型1.(2022·湖南卷,17)鈦(Ti)及其合金是理想的高強(qiáng)度、低密度結(jié)構(gòu)材料。以鈦渣(主要成分為TiO2,含少量V、Si和Al的氧化物雜質(zhì))為原料,制備金屬鈦的工藝流程如圖:已知“降溫收塵”后,粗TiCl4中含有的幾種物質(zhì)的沸點(diǎn):物質(zhì)TiCl4VOCl3SiCl4AlCl3沸點(diǎn)/答下列問題:(1)已知ΔG=ΔH-TΔS,ΔG的值只決定于反應(yīng)體系的始態(tài)和終態(tài),忽略ΔH、ΔS隨溫度的變化。若ΔG<0,則該反應(yīng)可以自發(fā)進(jìn)行。根據(jù)下圖判斷:600℃時(shí),下列反應(yīng)不能自發(fā)進(jìn)行的是。

A.C(s)+O2(g)CO2(g)B.2C(s)+O2(g)2CO(g)2(s)+2Cl2(g)TiCl4(g)+O2(g)2(s)+C(s)+2Cl2(g)TiCl4(g)+CO2(g)(2)TiO2與C、Cl2在600℃的沸騰爐中充分反應(yīng)后,混合氣體中各組分的分壓如下表:物質(zhì)TiCl4COCO2Cl2分壓/MPa×10-2×10-2×10-2×10-9①該溫度下,TiO2與C、Cl2反應(yīng)的總化學(xué)方程式為;

②隨著溫度升高,尾氣中CO的含量升高,原因是。

(3)“除釩”過程中的化學(xué)方程式為;“除硅、鋁”過程中,分離TiCl4中含Si、Al雜質(zhì)的方法是。

(4)“除釩”和“除硅、鋁”的順序(填“能”或“不能”)交換,理由是

。

(5)下列金屬冶煉方法與本工藝流程中加入Mg冶煉Ti的方法相似的是。

解析:鈦渣中加入C、Cl2進(jìn)行“沸騰氯化”,轉(zhuǎn)化為相應(yīng)的氯化物,“降溫收塵”后得到粗TiCl4,加入單質(zhì)Al除釩,再除硅、鋁得到純TiCl4,加入Mg還原得到Ti。(1)記①C(s)+O2(g)CO2(g),②2C(s)+O2(g)2CO(g),③TiO2(s)+2Cl2(g)TiCl4(g)+O2(g),④TiO2(s)+C(s)+2Cl2(g)TiCl4(g)+CO2(g)。由題圖可知,600℃時(shí),反應(yīng)①②的ΔG<0,反應(yīng)能自發(fā)進(jìn)行,反應(yīng)③的ΔG>0,反應(yīng)不能自發(fā)進(jìn)行,故A、B不符合題意,C符合題意;根據(jù)蓋斯定律,TiO2(s)+C(s)+2Cl2(g)TiCl4(g)+CO2(g)可由①+③得到,則600℃時(shí)其ΔG<0,反應(yīng)能自發(fā)進(jìn)行,故D不符合題意。(2)①根據(jù)表中數(shù)據(jù)可知,600℃時(shí)C主要生成CO和CO2,根據(jù)相同條件下氣體的壓強(qiáng)之比等于物質(zhì)的量之比,可知TiCl4、CO和CO2的物質(zhì)的量之比約是5∶2∶4,所以TiO2與C、Cl2反應(yīng)的總化學(xué)方程式為5TiO2+6C+10Cl25TiCl4+2CO+4CO2。②隨著溫度升高,CO2與C發(fā)生反應(yīng)C+CO22CO,導(dǎo)致CO含量升高。(3)“降溫收塵”后釩元素主要以VOCl3形式存在,加入Al得到VOCl2渣,根據(jù)得失電子守恒和元素守恒配平化學(xué)方程式為3VOCl3+Al3VOCl2+AlCl3;AlCl3、SiCl4與TiCl4沸點(diǎn)差異較大,“除硅、鋁”過程中可采用蒸餾的方法分離SiCl4、AlCl3。(4)“除釩”加入Al產(chǎn)生的AlCl3可在“除硅、鋁”時(shí)除去,若交換順序,無法除去AlCl3,因此“除釩”和“除硅、鋁”的順序不能交換。(5)題給工藝流程中加入Mg冶煉Ti的方法為熱還原法。高爐煉鐵屬于熱還原法,故A符合題意;電解熔融氯化鈉制取金屬鈉的原理是電解法,故B不符合題意;鋁熱反應(yīng)制錳是利用Al作還原劑,將錳從其化合物中還原出來,為熱還原法,故C符合題意;Hg為不活潑金屬,可以直接用加熱分解氧化汞的方法制備汞,故D不符合題意。答案:(1)C(2)①5TiO2+6C+10Cl25TiCl4+2CO+4CO2②隨著溫度升高,CO2與C發(fā)生反應(yīng)C+CO22CO(3)3VOCl3+Al3VOCl2+AlCl3蒸餾(4)不能“除釩”加入Al產(chǎn)生的AlCl3可在“除硅、鋁”時(shí)除去,若交換順序,無法除去AlCl3(5)AC2.(2022·山東卷,17)工業(yè)上以氟磷灰石[Ca5F(PO4)3,含SiO2等雜質(zhì)]為原料生產(chǎn)磷酸和石膏,工藝流程如下:回答下列問題:(1)酸解時(shí)有HF產(chǎn)生。氫氟酸與SiO2反應(yīng)生成二元強(qiáng)酸H2SiF6,離子方程式為

。

(2)部分鹽的溶度積常數(shù)見下表。精制Ⅰ中,按物質(zhì)的量之比n(Na2CO3)∶n(SiF62-)=1∶1加入Na2CO3脫氟,充分反應(yīng)后,c(Na+)=mol·L-1;再分批加入一定量的BaCO3BaSiF6Na2SiF6CaSO4BaSO4Ksp×10-6×10-6×10-4×10-10(3)SO42-濃度(以SO3%計(jì))在一定范圍時(shí),石膏存在形式與溫度、H3PO4濃度(以P2O5%計(jì))的關(guān)系如圖甲所示。酸解后,在所得100℃、P2O5%為45的混合體系中,石膏存在形式為(填化學(xué)式);洗滌時(shí)使用一定濃度的硫酸溶液而不使用水,原因是,回收利用洗滌液X的操作單元是;一定溫度下,石膏存在形式與溶液中P2O5%和SO3A.65℃、P2O5%=15、SO3%=15B.80℃、P2O5%=10、SO3%=20C.65℃、P2O5%=10、SO3%=30D.80℃、P2O5%=10、SO3%=10解析:(1)氫氟酸與SiO2反應(yīng)生成二元強(qiáng)酸H2SiF6,該反應(yīng)的離子方程式為6HF+SiO22H++SiF62-+2H(2)精制Ⅰ中,按物質(zhì)的量之比n(Na2CO3)∶n(SiF62-)=1∶1加入Na2CO3脫氟,該反應(yīng)的化學(xué)方程式為H2SiF6+Na2CO3Na2SiF6↓+CO2↑+H2O,充分反應(yīng)后得到沉淀Na2SiF6,溶液為飽和的Na2SiF6溶液,且c(Na+)=2c(SiF62-),則Ksp(Na2SiF6)=c2(Na+)·c(SiF62-)=4c3(SiF62-×10-6,c(SiF62-)=34.0×10-64mol·L-1×10-2mol·L-1,因此c(Na+)=2c(SiF62-×10-2mol·L-1;同時(shí),粗磷酸中還有硫酸鈣的飽和溶液,c(Ca2+)=c(SO42-)=9.0×10-4mol·L-1×10-2mol·L-1,分批加入一定量的BaCO3,當(dāng)BaSiF6沉淀開始生成時(shí),c(Ba2+)=1.(3)根據(jù)圖中的坐標(biāo)信息,酸解后,在所得100℃、P2O5%為45的混合體系中,石膏存在形式為CaSO4·2O;CaSO4在硫酸中的溶解度小于在水中的,因此,洗滌時(shí)使用一定濃度的硫酸溶液而不使用水的原因是減少CaSO4的溶解損失,提高產(chǎn)品石膏的產(chǎn)率;洗滌液X中含有硫酸,其具有回收利用的價(jià)值,由于酸解時(shí)使用的也是硫酸,因此,回收利用洗滌液X的操作單元是酸解。由圖甲信息可知,溫度越低,越有利于實(shí)現(xiàn)酸解所得石膏結(jié)晶的轉(zhuǎn)化,由圖乙信息可知,位于65℃線上方的晶體全部以CaSO4·2O形式存在,位于65℃線下方的晶體全部以CaSO4·2H2O形式存在,位于80℃線上方的晶體全部以CaSO4·2O形式存在,位于80℃線下方的晶體全部以CaSO4·2H2O形式存在。由圖乙信息可知,65℃時(shí),P2O5%=15、SO3%=15,該點(diǎn)坐標(biāo)位于65℃線下方,故能實(shí)現(xiàn)晶體的完全轉(zhuǎn)化,A符合題意;80℃時(shí),P2O5%=10、SO3%=20,該點(diǎn)坐標(biāo)位于80℃線上方,故不能實(shí)現(xiàn)晶體的完全轉(zhuǎn)化,B不符合題意;65℃時(shí),P2O5%=10、SO3%=30,該點(diǎn)坐標(biāo)位于65℃線上方,晶體全部以CaSO4·2O形式存在,故不能實(shí)現(xiàn)晶體轉(zhuǎn)化,C不符合題意;80℃時(shí),P2O5%=10、SO3%=10,該點(diǎn)坐標(biāo)位于80℃線下方,晶體全部以CaSO4·2H2O形式存在,故能實(shí)現(xiàn)晶體的完全轉(zhuǎn)化,D符合題意。答案:(1)6HF+SiO22H++SiF62-+2H×10-2SO(3)CaSO4·2O減少CaSO4的溶解損失,提高產(chǎn)品石膏的產(chǎn)率酸解AD分離提純型1.(2022·廣東卷,18)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,一種從該類礦(含鐵、鋁等元素)中提取稀土的工藝如圖: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×10-8;Al(OH)3開始溶解時(shí)的pH為8.8;有關(guān)金屬離子沉淀的相關(guān)pH見下表。離子Mg2+Fe3+Al3+RE3+開始沉淀時(shí)的pH沉淀完全時(shí)的pH//(1)“氧化調(diào)pH”中,化合價(jià)有變化的金屬離子是。

(2)“過濾1”前,用NaOH溶液調(diào)pH至的范圍內(nèi),該過程中Al3+發(fā)生反應(yīng)的離子方程式為。

(3)“過濾2”后,濾餅中檢測(cè)不到Mg元素,濾液2中Mg2+濃度為2.7g·L-1。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“過濾2”前的溶液中c(C11H23COO-)低于mol·L-1(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(寫化學(xué)式)。

(6)稀土元素釔(Y)可用于制備高活性的合金類催化劑Pt3Y。①還原YCl3和PtCl4熔融鹽制備Pt3Y時(shí),生成1molPt3Y轉(zhuǎn)移mol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)為。

解析:由流程可知,該類礦(含鐵、鋁等元素)加入酸化MgSO4溶液浸取,得到的浸取液中含有RE3+、Mg2+、Fe2+、Fe3+、Al3+、SO42-等離子,經(jīng)氧化調(diào)pH使Fe3+、Al3+形成沉淀,經(jīng)過濾除去,濾液1中含有RE3+、Mg2+、SO42-等離子,加入月桂酸鈉,使RE3+形成(C11H23COO)3RE沉淀,濾液2中主要含有MgSO(1)由分析可知,“氧化調(diào)pH”的目的是除去含鐵、鋁等元素的離子,需要將Fe2+氧化為Fe3+,以便后續(xù)除雜,所以化合價(jià)有變化的金屬離子是Fe2+。(2)由表中數(shù)據(jù)可知,Al3+沉淀完全時(shí)的pH為4.7,而RE3+開始沉淀時(shí)的pH為6.2～7.4,所以為保證Fe3+、Al3+沉淀完全,且RE3+不沉淀,要用NaOH溶液調(diào)pH至4.7≤pH<6.2的范圍內(nèi),該過程中Al3+發(fā)生反應(yīng)的離子方程式為Al3++3OH-Al(OH)3↓。(3)濾液2中Mg2+濃度為2.7g·L-1,即0.1125mol·L-1,根據(jù)Ksp[(C11H23COO)2Mg]=c(Mg2+)·c2(C11H23COO-),若要加入月桂酸鈉后只生成(C11H23COO)3RE,而不生成(C11H23COO)2Mg,則c(C11H23COO-)<Ksp[(C11H23COO)2Mg]c(M(4)①“加熱攪拌”有利于加快RE3+溶出、提高產(chǎn)率,其原因是加熱攪拌可加快反應(yīng)速率。②“操作X”的結(jié)果是分離出月桂酸,由題給信息可知,月桂酸(C11H23COOH)熔點(diǎn)為44℃,故“操作X”的過程為先冷卻結(jié)晶,再固液分離。(5)由分析可知,該工藝中,可再生循環(huán)利用的物質(zhì)有MgSO4。(6)①YCl3中Y為+3價(jià),PtCl4中Pt為+4價(jià),而Pt3Y中金屬均為0價(jià),所以還原YCl3和PtCl4熔融鹽制備Pt3Y時(shí),生成1molPt3Y轉(zhuǎn)移15mol電子。②堿性溶液中,氫氧燃料電池正極發(fā)生還原反應(yīng),發(fā)生的電極反應(yīng)為O2+4e-+2H2O4OH-。答案:(1)Fe2+(2)4.7≤pH<6.2Al3++3OH-Al(OH)3↓×10-4(4)①加熱攪拌可加快反應(yīng)速率②冷卻結(jié)晶(5)MgSO4(6)①15②O2+4e-+2H2O4OH-2.(2022·海南卷,15)膽礬(CuSO4·5H2O)是一種重要化工原料,某研究小組以生銹的銅屑為原料[主要成分是Cu,含有少量的油污、CuO、CuCO3、Cu(OH)2]制備膽礬。流程如下?；卮饐栴}:(1)步驟①的目的是。

(2)步驟②中,若僅用濃H2SO4溶解固體B,將生成(填化學(xué)式)污染環(huán)境。

(3)步驟②中,在H2O2存在下Cu溶于稀H2SO4,反應(yīng)的化學(xué)方程式為

。

(4)經(jīng)步驟④得到的膽礬,不能用水洗滌的主要原因是。

(5)實(shí)驗(yàn)證明,濾液D能將I-氧化為I2。ⅰ.甲同學(xué)認(rèn)為不可能是步驟②中過量H2O2將I-氧化為I2,理由是

。

ⅱ.乙同學(xué)通過實(shí)驗(yàn)證實(shí),只能是Cu2+將I-氧化為I2,寫出乙同學(xué)的實(shí)驗(yàn)方案及結(jié)果

(不要求寫具體操作過程)。

解析:(1)原料表面含有少量的油污,Na2CO3溶液呈堿性,可以除去原料表面的油污,因此,步驟①的目的是除去原料表面的油污。(2)在加熱的條件下,銅可以與濃硫酸發(fā)生反應(yīng)生成CuSO4、SO2和H2O,二氧化硫是一種大氣污染物,步驟②中,若僅用濃H2SO4溶解固體B,將生成SO2污染環(huán)境。(3)步驟②中,在H2O2存在下Cu溶于稀H2SO4,生成CuSO4和H2O,該反應(yīng)的化學(xué)方程式為Cu+H2O2+H2SO4CuSO4+2H2O。(4)經(jīng)步驟④得到的膽礬,不能用水洗滌的主要原因是膽礬晶體易溶于水,用水洗滌會(huì)導(dǎo)致膽礬的產(chǎn)率降低。(5)ⅰ.H2O2常溫下即能發(fā)生分解反應(yīng),在加熱的條件下,其分解更快,因此,不可能是步驟②中過量H2O2將I-氧化為I2。ⅱ.I-被氧化為I2時(shí)溶液的顏色會(huì)發(fā)生變化。濾液D中含有CuSO4和H2SO4,乙同學(xué)通過實(shí)驗(yàn)證實(shí),只能是Cu2+將I-氧化為I2,較簡(jiǎn)單的方案是除去溶液中的Cu2+,然后再向其中加入含有I-的溶液,觀察溶液是否變色;除去溶液中的Cu2+的方法有多種,可以加入適當(dāng)?shù)某恋韯⑵滢D(zhuǎn)化為難溶物,如加入Na2S將其轉(zhuǎn)化為CuS沉淀。因此,乙同學(xué)的實(shí)驗(yàn)方案可為取少量濾液D,向其中加入適量Na2S溶液,直至不再有沉淀生成,靜置后向上層清液中加入少量KI溶液;實(shí)驗(yàn)結(jié)果為上層清液不變色,證明I-不能被除去Cu2+的溶液氧化,故只能是Cu2+將I-氧化為I2。答案:(1)除油污(2)SO2(3)Cu+H2O2+H2SO4CuSO4+2H2O(4)膽礬晶體易溶于水(5)ⅰ.溶液C經(jīng)步驟③加熱濃縮后H2O2已完全分解ⅱ.取濾液,向其中加入適量硫化鈉溶液,使銅離子恰好完全沉淀,再加入I-,I-不能被氧化“無機(jī)化學(xué)工藝流程”以真實(shí)的化工生產(chǎn)情境為背景,以高頻元素Fe、Cr、Mn、Ni、Mg、Al、V、Ti、Ca和陌生元素Mo、Ce等的單質(zhì)及其化合物為載體,主要考查物質(zhì)的制備和提純工藝,以流程框架的形式呈現(xiàn)?？煞譃槿齻€(gè)部分:原料的預(yù)處理、核心反應(yīng)、分離提純產(chǎn)品。涉及到的高頻考點(diǎn)有化合物性質(zhì)、轉(zhuǎn)化和陌生化學(xué)方程式書寫、物質(zhì)循環(huán)利用、工藝操作及目的、化學(xué)反應(yīng)速率和平衡原理、pH范圍判斷、溶度積常數(shù)計(jì)算等,以及新增考點(diǎn)自己設(shè)計(jì)方案,完成工藝步驟。該類題型情境新、陌生度大、綜合性強(qiáng),既可以考查學(xué)生對(duì)化學(xué)基礎(chǔ)知識(shí)的掌握和運(yùn)用情況,又可以考查學(xué)生文字閱讀、圖像、文字信息的提取、加工和處理能力,分析推理、知識(shí)遷移的能力,計(jì)算和數(shù)據(jù)處理能力以及語言文字表述能力。體現(xiàn)了宏觀辨識(shí)與微觀探析、變化觀念與平衡思想、證據(jù)推理與模型認(rèn)知的化學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)。命題熱點(diǎn)1原料預(yù)處理(1)原料經(jīng)過預(yù)處理主要是除去不必要的雜質(zhì),凈化所需要的原料。(2)原料中的目標(biāo)物質(zhì)轉(zhuǎn)化為易于化學(xué)處理的物質(zhì)。方法釋義研磨、霧化將塊狀或顆粒狀的物質(zhì)磨成粉末或?qū)⒁后w霧化,增大反應(yīng)物接觸面積,以加快反應(yīng)速率或使反應(yīng)更充分與水接觸反應(yīng)或溶解與酸接觸反應(yīng)或溶解,使可溶性金屬離子進(jìn)入溶液,不溶物通過過濾除去除去油污,溶解酸性氧化物、鋁及其氧化物灼燒(焙燒)除去可燃性雜質(zhì)或使原料初步轉(zhuǎn)化:(1)除去硫、碳單質(zhì);(2)有機(jī)物轉(zhuǎn)化、除去有機(jī)物;(3)高溫下原料與空氣中氧氣反應(yīng)等煅燒改變結(jié)構(gòu),使一些物質(zhì)溶解,并使一些雜質(zhì)在高溫下氧化、分解,如煅燒高嶺土1.(2022·山東淄博二模節(jié)選)從某工業(yè)廢料“赤泥”(含有Fe2O3、SiO2、Sc2O3、TiO2等)中回收Sc2O3的工藝流程如圖:為提高“酸浸”反應(yīng)速率,“酸浸”前對(duì)熔煉固渣的處理方式為。

解析:將固渣粉碎,可增大其與酸的接觸面積,加快化學(xué)反應(yīng)速率,故“酸浸”前對(duì)熔煉固渣的處理方式為將固渣粉碎。答案:將固渣粉碎2.(2021·山東泰安高三質(zhì)檢)一種從廢舊鋰電池中回收Li2SO4、CuSO4、CoSO4等有價(jià)金屬的工藝流程如圖:已知:“鹽水浸泡”是將廢舊鋰電池置于食鹽水中浸泡放電;“氨性浸出”時(shí)溶液呈弱堿性?；卮鹣铝袉栴}:(1)“鹽水浸泡”進(jìn)行放電,放電的目的是

。

(2)“預(yù)焙燒”的目的是,可用于吸收該過程產(chǎn)生的尾氣的試劑是。

(3)“硫酸銨焙燒”時(shí),硫酸銨的作用是;“H2SO4吸收處理尾氣”后的溶液可循環(huán)利用,則“硫酸銨焙燒”時(shí)的尾氣中含(填化學(xué)式)。

(4)“氨性浸出”時(shí),通入空氣的目的是

。

(5)“氨性浸出”時(shí),Cu單質(zhì)被浸出為[Cu(NH3)4]SO4,該反應(yīng)的離子方程式為

。

解析:(1)回收處理的第一步是進(jìn)行廢舊鋰電池的放電,目的是防止在電池拆解過程中,發(fā)生短路引起火災(zāi)、爆炸等事故,保證拆解時(shí)的安全。(2)拆解后的塑料隔膜包裹含LiCoO2、Cu及少量的Al2O3和C等,“預(yù)焙燒”的目的是除去塑料隔膜和碳;該過程產(chǎn)生的尾氣是二氧化碳,則可用于吸收CO2的試劑是NaOH濃溶液或其他的強(qiáng)堿濃溶液。(3)“硫酸銨焙燒”后所得混合物為硫酸鹽和Cu等,所以硫酸銨的作用是提供SO42-,將氧化物轉(zhuǎn)化成硫酸鹽;根據(jù)題目中“H2SO4(4)觀察流程圖可知,“氨性浸出”前后的物質(zhì)變化為Cu和CuSO4變?yōu)閇Cu(NH3)4]SO4,所以“氨性浸出”時(shí),通入空氣的目的是促進(jìn)Cu的溶解,使其轉(zhuǎn)化為[Cu(NH3)4]SO4。(5)“氨性浸出”時(shí),Cu單質(zhì)轉(zhuǎn)化為[Cu(NH3)4]SO4,因“氨性浸出”時(shí)溶液呈弱堿性,可判斷體系中有NH3,所以“氨性浸出”的反應(yīng)物含Cu、O2和NH3,生成物含[Cu(NH3)4]SO4。答案:(1)保證拆解時(shí)的安全(2)除去塑料隔膜和碳NaOH濃溶液(或其他合理答案)(3)提供SO42(4)促進(jìn)Cu的溶解(5)2Cu+O2+4NH3+4NH4+2[Cu命題熱點(diǎn)2反應(yīng)條件的控制通過控制一定的反應(yīng)條件,來達(dá)到提高物質(zhì)轉(zhuǎn)化率或除去雜質(zhì)的目的。反應(yīng)條件最常見的是溶液的pH、反應(yīng)的溫度、反應(yīng)物的配料比等。(1)控制反應(yīng)的發(fā)生,增強(qiáng)物質(zhì)的氧化性或還原性,或改變水解程度。(2)控制溶液的酸堿性,使其中的某些金屬離子形成氫氧化物沉淀。①若要除去含Al3+、Mn2+溶液中混有的Fe2+,先用氧化劑將Fe2+氧化為Fe3+,再調(diào)溶液的pH。②調(diào)節(jié)pH所需的物質(zhì)一般應(yīng)滿足兩點(diǎn):能與H+反應(yīng),使溶液pH增大;不引入新雜質(zhì)。例如,若要除去含Cu2+溶液中混有的Fe3+,可加入CuO、Cu(OH)2、CuCO3、Cu2(OH)2CO3等物質(zhì)來調(diào)節(jié)溶液的pH。(1)控溫:防止物質(zhì)的分解(注意“揮發(fā)”和“分解”的區(qū)別使用),如NaHCO3、NH4HCO3、H2O2、HNO3(濃)等;防止物質(zhì)的揮發(fā),如鹽酸、醋酸等;抑制物質(zhì)的水解;增大氣體反應(yīng)物的溶解度,使其被充分吸收。具體有以下幾點(diǎn):①防止副反應(yīng)的發(fā)生。②使化學(xué)平衡移動(dòng),控制化學(xué)反應(yīng)的方向。③控制固體的溶解與結(jié)晶。④控制反應(yīng)速率,使催化劑達(dá)到最大活性。⑤升溫:促進(jìn)溶液中的氣體逸出;使某物質(zhì)達(dá)到沸點(diǎn)揮發(fā)。⑥加熱煮沸:促進(jìn)水解,聚沉后利于過濾分離。⑦趁熱過濾:減少因降溫而析出的溶質(zhì)。⑧降溫:防止物質(zhì)高溫分解或揮發(fā);降溫(或減壓)可以減少能源成本;降低設(shè)備的要求。(2)控制范圍:兼顧速率和轉(zhuǎn)化率,追求更好的經(jīng)濟(jì)效益,防止副反應(yīng)發(fā)生等。角度——氧化還原(利用或防止、增強(qiáng)氧化還原反應(yīng)氛圍)、水解(抑制或促進(jìn)水解)、安全性等。(1)根據(jù)需要選擇適宜的反應(yīng)物濃度,控制一定的反應(yīng)速率,使平衡移動(dòng)有利于目標(biāo)產(chǎn)物的生成,減小對(duì)后續(xù)操作產(chǎn)生的影響。(2)對(duì)有多種反應(yīng)物的體系,增大便宜、易得的反應(yīng)物的濃度,可以提高其他物質(zhì)的利用率,使反應(yīng)充分進(jìn)行。如工業(yè)制硫酸過程中,通入過量的O2以提高SO2的轉(zhuǎn)化率。1.(2022·湖南永州模擬節(jié)選)其他條件相同時(shí),“酸浸”中鈀浸出率與液固比(一定濃度的硝酸和鹽酸組成混合溶液的體積與鈀渣質(zhì)量之比)關(guān)系如圖1所示,最佳液固比為mL·g-1。當(dāng)液固比一定時(shí),相同時(shí)間內(nèi)鈀浸出率與溫度關(guān)系如圖2所示,解釋40℃鈀浸出率達(dá)到峰值的原因:

。

解析:液固比最佳是指浸出率最高且液固比最小,節(jié)約成本。從圖中可以看出,最佳液固比為3mL·g-1。40℃之前,升溫,反應(yīng)速率增大;40℃之后,升溫,濃硝酸分解速率加快,濃鹽酸揮發(fā)速率加快,所以40℃鈀浸出率達(dá)到峰值。答案:340℃之前,升溫,反應(yīng)速率增大;40℃之后,升溫,濃硝酸分解速率加快,濃鹽酸揮發(fā)速率加快2.(2021·山東臨沂模擬節(jié)選)CoCl2·6H2O是一種飼料營(yíng)養(yǎng)強(qiáng)化劑。一種利用水鈷礦[主要成分為Co2O3、Co(OH)3,還含少量Fe2O3、Al2O3、MnO等]制取CoCl2·6H2O的工藝流程如下:已知:①浸出液中含有的陽離子主要有H+、Co2+、Fe2+、Mn2+、Al3+等;②部分陽離子以氫氧化物形式沉淀時(shí)溶液的pH如下表所示:沉淀物Fe(OH)3Fe(OH)2Co(OH)2Al(OH)3Mn(OH)2開始沉淀完全沉淀③CoCl2·6H2O熔點(diǎn)為86℃,加熱至110～120℃時(shí),失去結(jié)晶水生成無水氯化鈷。(1)浸出液中加入NaClO3的作用是

。

(2)“加Na2CO3調(diào)pH至5.2”,過濾所得到的沉淀成分為。

(3)“操作1”中包含3個(gè)基本實(shí)驗(yàn)操作,它們依次是、和過濾。制得的CoCl2·6H2O在烘干時(shí)需減壓的原因是

。

(4)萃取劑對(duì)金屬離子的萃取率與pH的關(guān)系如圖。向“濾液”中加入萃取劑的目的是

;萃取劑使用的最佳pH范圍是(填字母)。

解析:水鈷礦中加入鹽酸和亞硫酸鈉,可得到CoCl2、AlCl3、FeCl2,加入NaClO3可得到FeCl3,然后加入Na2CO3調(diào)pH至5.2,可得到Fe(OH)3、Al(OH)3沉淀,過濾后所得濾液主要含有CoCl2,為得到CoCl2·6H2O,應(yīng)控制溫度在86℃以下,加熱時(shí)要防止溫度過高而使產(chǎn)品失去結(jié)晶水,可減壓烘干。(1)NaClO3的作用是將Fe2+氧化成Fe3+。(2)根據(jù)題表數(shù)據(jù)可知,“加Na2CO3調(diào)pH至5.2”,過濾所得到的沉淀成分為Fe(OH)3、Al(OH)3。(3)根據(jù)從溶液中制取固體的方法制取CoCl2·6H2O,從而確定操作步驟;溫度過高,CoCl2·6H2O失去結(jié)晶水生成無水氯化鈷,為了防止其分解,制得的CoCl2·6H2O需減壓烘干。(4)根據(jù)題中流程圖可知,濾液中存在Mn2+、Co2+,加萃取劑的目的是除去濾液中的Mn2+;由萃取目的及萃取劑對(duì)金屬離子的萃取率與pH的關(guān)系圖可知,最佳pH范圍是3.0～3.5。答案:(1)將Fe2+氧化為Fe3+(2)Fe(OH)3、Al(OH)3(3)蒸發(fā)濃縮冷卻結(jié)晶降低烘干溫度,防止產(chǎn)品分解失去結(jié)晶水(4)除去“濾液”中的Mn2+B命題熱點(diǎn)3陌生化學(xué)方程式(電極反應(yīng)式)的書寫首先根據(jù)題給材料中的信息寫出部分反應(yīng)物和生成物的化學(xué)式,再根據(jù)反應(yīng)前后元素化合價(jià)有無變化判斷反應(yīng)類型:(1)元素化合價(jià)無變化則為非氧化還原反應(yīng),遵循質(zhì)量守恒定律。(2)元素化合價(jià)有變化則為氧化還原反應(yīng),既遵循質(zhì)量守恒定律,又遵循得失電子守恒規(guī)律。(1)首先根據(jù)題給材料中的信息確定氧化劑(或還原劑)與還原產(chǎn)物(或氧化產(chǎn)物),結(jié)合已學(xué)知識(shí),根據(jù)加入的還原劑(或氧化劑)判斷氧化產(chǎn)物(或還原產(chǎn)物)。(2)根據(jù)得失電子守恒配平氧化還原反應(yīng)。(3)根據(jù)電荷守恒和反應(yīng)物的酸堿性,在化學(xué)方程式左邊或右邊補(bǔ)充H+、OH-或H2O等。(4)根據(jù)質(zhì)量守恒配平化學(xué)方程式。(1)列變價(jià)——寫出電極上發(fā)生變價(jià)的主要反應(yīng)物和主要產(chǎn)物。(2)標(biāo)電子——由化合價(jià)寫出得失電子數(shù)。(3)調(diào)電荷——由電荷守恒依據(jù)介質(zhì)環(huán)境將電極反應(yīng)式兩邊的電荷調(diào)平,酸性溶液用H+,堿性溶液用OH-,若是熔融電解質(zhì),則依據(jù)具體題目信息,一般熔融氧化物用O2-,熔融碳酸鹽用CO3(4)后補(bǔ)水——由原子守恒配平電極反應(yīng)式,一般看氫原子,哪邊少氫原子就在哪邊以水的形式補(bǔ)上相應(yīng)數(shù)目的氫原子。也被稱為“氫不夠,水來湊”。(5)檢查氧——最后用“O”守恒檢查電極反應(yīng)式是否正確。1.(2022·福建廈門二模節(jié)選)軟錳礦—硫鐵礦制取電池級(jí)二氧化錳的工藝流程如圖:回答下列問題:(1)“浸取”過程主要反應(yīng)為3MnO2+2FeS2+6H2SO43MnSO4+Fe2(SO4)3+4S+6H2O,則氧化劑與還原劑物質(zhì)的量之比為。

(2)“氧化ⅰ”過程軟錳礦的作用是

。

(3)“沉錳”過程Mn2+轉(zhuǎn)化為MnCO3的離子方程式為。

(4)“焙燒”過程MnCO3轉(zhuǎn)化為MnO2的化學(xué)方程式為。

(5)“氧化ⅱ”過程中,將Mn(Ⅱ)轉(zhuǎn)化為Mn(Ⅳ)的最適宜氧化劑是(填字母)。

2O223解析:(1)反應(yīng)3MnO2+2FeS2+6H2SO43MnSO4+Fe2(SO4)3+4S+6H2O中Mn元素化合價(jià)降低,被還原,MnO2作氧化劑,Fe元素和S元素化合價(jià)升高,被氧化,FeS2作還原劑,則氧化劑與還原劑物質(zhì)的量之比為3∶2。(2)“浸取”過程中軟錳礦和硫鐵礦在酸性條件下發(fā)生反應(yīng),除了生成硫酸錳和硫沉淀,還可能生成硫酸亞鐵,所以“氧化ⅰ”過程軟錳礦的作用是將溶液中的亞鐵離子氧化為鐵離子,以便后續(xù)過程除鐵。(3)“沉錳”過程中硫酸錳和碳酸氫銨、一水合氨反應(yīng)生成碳酸錳、硫酸銨和水,反應(yīng)的化學(xué)方程式為MnSO4+NH4HCO3+NH3·H2OMnCO3↓+(NH4)2SO4+H2O,則離子方程式為Mn2++HCO3-+NH3·H2OMnCO3↓+NH4++H(4)由流程圖可知,“焙燒”過程中MnCO3和空氣中的氧氣在高溫條件下反應(yīng)生成MnO2和CO2,反應(yīng)的化學(xué)方程式為2MnCO3+O22MnO2+2CO2。(5)Mn(Ⅳ)的氧化性比H2O2和Cl2的都強(qiáng)(例如,酸性條件下,MnO2能將過氧化氫氧化生成氧氣,實(shí)驗(yàn)室用MnO2和濃鹽酸加熱反應(yīng)制取氯氣),用H2O2或Cl2不能將Mn(Ⅱ)氧化為Mn(Ⅳ),而KClO3在酸性條件下能將Mn(Ⅱ)氧化為Mn(Ⅳ),故最適宜氧化劑是KClO3。答案:(1)3∶2(2)將溶液中的亞鐵離子氧化為鐵離子(3)Mn2++HCO3-+NH3·H2OMnCO3↓+NH4+(4)2MnCO3+O22MnO2+2CO2(5)c2.(1)如圖表示使用新型電極材料,以N2、H2為電極反應(yīng)物,以HCl-NH4Cl為電解質(zhì)溶液制造出既能提供能量,同時(shí)又能實(shí)現(xiàn)氮固定的新型燃料電池。請(qǐng)寫出該電池的正極反應(yīng)式:。

(2)制備Na2S2O5可采用三室膜電解技術(shù),裝置如圖所示,其中SO2堿吸收液中含有NaHSO3和Na2SO3。陽極的電極反應(yīng)式為。電解后,室的NaHSO3濃度增加。將該室溶液進(jìn)行結(jié)晶脫水,可得到Na2S2O5。

(3)KIO3可采用“電解法”制備,裝置如圖所示。①寫出電解時(shí)陰極的電極反應(yīng)式:。

②電解過程中通過陽離子交換膜的離子主要為,其遷移方向是。

解析:(1)根據(jù)氧化還原反應(yīng)原理,首先確定N2在反應(yīng)中作氧化劑,因而參與正極反應(yīng),再根據(jù)鹽酸介質(zhì)知產(chǎn)物應(yīng)該為NH4(2)由題圖可知,左側(cè)為陽極,電解質(zhì)溶液為稀H2SO4,則電極反應(yīng)式為2H2O-4e-O2↑+4H+。電解過程中H+通過陽離子交換膜進(jìn)入a室,故a室中NaHSO3濃度增加。(3)①電解液是KOH溶液,陰極的電極反應(yīng)式為2H2O+2e-2OH-+H2↑。②電解過程中陽極區(qū)反應(yīng)為3I2+6KOHKIO3+5KI+3H2O、2I--2e-I2,陽極的K+通過陽離子交換膜由電極a遷移到電極b。答案:(1)N2+6e-+8H+2NH4+(2)2H2O-4e-4H++O2↑a(3)①2H2O+2e-2OH-+H2↑②K+由a到b新情境下陌生氧化還原反應(yīng)化學(xué)方程式的書寫技巧根據(jù)題目中的流程圖或題干信息,確定反應(yīng)物和部分生成物?判斷反應(yīng)中變價(jià)元素的化合價(jià)并利用元素化合價(jià)的升降判斷出氧化產(chǎn)物和還原產(chǎn)物?寫出化學(xué)方程式,并按化合價(jià)升降原則配平參與氧化還原反應(yīng)的各物質(zhì)的化學(xué)計(jì)量數(shù)?根據(jù)元素守恒,補(bǔ)充其他反應(yīng)物或產(chǎn)物,一般為水、酸(H+)或堿(OH-)命題熱點(diǎn)4物質(zhì)的分離與提純(1)從溶液中獲取不帶結(jié)晶水的晶體,如NaCl、K2SO4等,用蒸發(fā)結(jié)晶。(2)從溶液中獲取帶結(jié)晶水的晶體,如CuSO4·5H2O、FeSO4·7H2O等,用蒸發(fā)濃縮、冷卻結(jié)晶、過濾。(3)從混合液中獲取溶解度受溫度影響較小的溶質(zhì),如從含少量KNO3的NaCl溶液中獲取NaCl晶體,用蒸發(fā)結(jié)晶、趁熱過濾。(4)從混合液中獲取溶解度受溫度影響較大的溶質(zhì),如從含少量KCl的KNO3溶液中獲取KNO3晶體,用蒸發(fā)濃縮、冷卻結(jié)晶、過濾。(5)重結(jié)晶指析出的晶體經(jīng)過溶解后再次從溶液中結(jié)晶析出的過程,是一種利用物質(zhì)的溶解性不同而進(jìn)行分離、提純的方法。洗滌試劑適用范圍目的蒸餾水冷水產(chǎn)物不溶于水除去固體表面吸附著的××雜質(zhì),可適當(dāng)降低固體因?yàn)槿芙舛斐傻膿p失熱水有特殊的物質(zhì)的溶解度隨著溫度升高而下降除去固體表面吸附著的××雜質(zhì),可適當(dāng)降低固體因?yàn)闇囟茸兓芙舛斐傻膿p失有機(jī)溶劑(酒精、丙酮等)固體易溶于水、難溶于有機(jī)溶劑減少固體溶解;利用有機(jī)溶劑的揮發(fā)性除去固體表面的水分,產(chǎn)品易干燥飽和溶液對(duì)純度要求不高的產(chǎn)品減少固體溶解酸、堿溶液產(chǎn)物不溶于酸、堿除去固體表面吸附著的可溶于酸、堿的雜質(zhì);減少固體溶解洗滌沉淀的方法:向過濾器中加入蒸餾水至浸沒沉淀,待水自然流下后,重復(fù)以上操作2～3次檢驗(yàn)沉淀是否洗滌干凈的方法:取少量最后一次的洗滌液于試管中,向其中滴入某試劑,若未出現(xiàn)特征反應(yīng)現(xiàn)象,則沉淀洗滌干凈(1)萃取:利用物質(zhì)在兩種互不相溶的溶劑中的溶解度不同,將物質(zhì)從一種溶劑轉(zhuǎn)移到另一種溶劑的過程。如用CCl4萃取溴水中的Br2。(2)反萃取:用反萃取劑使被萃取物從負(fù)載有機(jī)相返回水相的過程,為萃取的逆過程。(1)蒸發(fā)時(shí)的氣體氛圍抑制水解:如從溶液中析出FeCl3、AlCl3、MgCl2等溶質(zhì)時(shí),應(yīng)在HCl的氣流中加熱,以防其水解。(2)減壓蒸餾的原因:減小壓強(qiáng),使液體沸點(diǎn)降低,防止受熱分解、氧化等。1.(2022·湖南株洲二模節(jié)選)“萃取”和“反萃取”時(shí),將發(fā)生R2(SO4)n(水層)+2nHA(有機(jī)層)2RAn(有機(jī)層)+nH2SO4(水層)(R表示VO2+,HA表示有機(jī)萃取劑),“反萃取”操作加入的試劑是(填化學(xué)式)。

解析:“萃取”時(shí),加入有機(jī)物,平衡向右移動(dòng),“反萃取”時(shí),平衡向左移動(dòng),則應(yīng)加入H2SO4。答案:H2SO42.(2022·山東泰安二模節(jié)選)天空課堂第二課中航天員展示了金屬鋯(40Zr)在無容器實(shí)驗(yàn)柜中從液體變成固體時(shí)的“再輝”現(xiàn)象。以鋯英石(主要成分是ZrSiO4,還含有少量Al2O3、SiO2、Fe2O3等雜質(zhì))為原料生產(chǎn)鋯的流程如圖所示:已知:常溫下,ZrCl4是白色固體,604K升華,遇水強(qiáng)烈水解,ZrCl4+9H2OZrOCl2·8H2O+2HCl,在濃鹽酸中會(huì)析出ZrOCl2·8H2O沉淀。請(qǐng)回答下列問題:(1)分餾過程中,為防止產(chǎn)品變質(zhì),過程中一定需要注意的是。

(2)實(shí)驗(yàn)室中洗滌ZrOCl2·8H2O沉淀操作是

。

(3)由于鋯鉿(Hf)礦石共生,這樣制得的鋯中常含有少量的鉿,需要進(jìn)一步分離提純。溶解分離:將樣品溶于氫氟酸后再加入一定量KOH溶液,鋯和鉿均以[MF6]2-存在。①已知在水中K2HfF6比K2ZrF6的溶解度大,且K2ZrF6的溶解度隨溫度的升高而增大,可以利用方法進(jìn)行分離。

②離子交換法:利用強(qiáng)堿型酚醛樹脂R-N(CH3)3+Cl-陰離子交換劑進(jìn)行交換分離,原理是2RN(CH3)3Cl+K2ZrF6[RN(CH3)3]2ZrF6+2KCl;2RN(CH3)3Cl+K2HfF6[RN(CH3)3]2HfF6③將所得溶液與有機(jī)相磷酸三丁酯(TBP)充分混合、振蕩,可以達(dá)到Zr與Hf分離。這種分離方法是。

解析:(1)由題意知,ZrCl4遇水強(qiáng)烈水解,分餾過程中,為防止產(chǎn)品變質(zhì),過程中一定需要注意的是保持干燥。(2)在濃鹽酸中會(huì)析出ZrOCl2·8H2O沉淀,實(shí)驗(yàn)室中洗滌ZrOCl2·8H2O沉淀操作是向漏斗中加濃鹽酸至沒過沉淀,讓溶液自然流下,重復(fù)2～3次。(3)①已知在水中K2HfF6比K2ZrF6的溶解度大,且K2ZrF6的溶解度隨溫度的升高而增大,可以利用重結(jié)晶方法進(jìn)行分離。②題述方法能夠?qū)?、鉿分離的原因是鋯、鉿配離子[MF6]2-與陰離子交換樹脂的結(jié)合能力不同。③將所得溶液與有機(jī)相磷酸三丁酯(TBP)充分混合、振蕩,可以達(dá)到Zr與Hf分離,這種分離方法是萃取,利用溶解度的不同。答案:(1)保持干燥(2)向漏斗中加濃鹽酸至沒過沉淀,讓溶液自然流下,重復(fù)2～3次(3)①重結(jié)晶②鋯、鉿配離子[MF6]2-與陰離子交換樹脂的結(jié)合能力不同③萃取命題熱點(diǎn)5電離常數(shù)、溶度積常數(shù)的有關(guān)計(jì)算(1)平衡常數(shù)都只與溫度有關(guān),溫度不變,平衡常數(shù)不變,升高溫度,Ka、Kb、Kw、Kh均增大。(2)Ka、Kh、Kw三者的關(guān)系式為Kh=KwKa;Kb、Kh、Kw三者的關(guān)系式為Kh(3)二元酸的Ka1、Ka2與相應(yīng)酸根離子的Kh1、Kh2的關(guān)系式為Ka1·Kh2=Kw,Ka2·Kh1=Kw。(4)反應(yīng)CdS(s)+2H+(aq)Cd2+(aq)+H2S(aq)的平衡常數(shù)為K,則K=Ksp(2.溶度積(Ksp)的常見計(jì)算類型(1)已知溶度積求溶液中的某種離子的濃度,如Ksp=a的飽和AgCl溶液中c(Ag+)=amol/L。(2)已知溶度積、溶液中某離子的濃度,求溶液中的另一種離子的濃度,如某溫度下AgCl的Ksp=a,在0.1mol/L的NaCl溶液中加入過量的AgCl固體,達(dá)到平衡后c(Ag+)=10amol/L。(3)計(jì)算沉淀轉(zhuǎn)化的平衡常數(shù),如Cu2+(aq)+MnS(s)CuS(s)+Mn2+(aq),平衡常數(shù)K=c(Mn2+)c1.(2022·山東淄博二模節(jié)選)從某工業(yè)廢料“赤泥”(含有Fe2O3、SiO2、Sc2O3、TiO2等)中回收Sc2O3。常溫下,部分氫氧化物的溶度積常數(shù)如下表所示:物質(zhì)Fe(OH)3Fe(OH)2Sc(OH)3Ksp1×10-381×10-161×10-30(1)常溫下“調(diào)pH”時(shí),若溶液中c(Sc3+)=0.001mol/L,為除去雜質(zhì)離子,應(yīng)控制pH范圍是×10-5mol/L時(shí),可認(rèn)為該離子沉淀完全)。

(2)已知25℃時(shí)Ka1(H2C2O4)=a,Ka2(H2C2O4)=b,pH=2的草酸溶液中c(C2解析:(1)常溫下,溶液中c(Sc3+)=0.001mol/L,為除去雜質(zhì)離子,讓Fe3+完全沉淀,而Sc3+還未開始沉淀,則有c(Fe3+)×c3(OH-)≥Ksp[Fe(OH)3],c(OH-)≥31×10-381×10-5mol/L=1×10-11mol/L,則c(H+)≤Kwc(OH-)=1×10-3mol/L,即pH≥3,且c(Sc3+)×c3(OH-)<Ksp[Sc(OH)3],c(OH-(2)已知25℃時(shí)Ka1(H2C2O4)=a,Ka2(H2C2O4)=b,pH=2即c(H+)=1×10-2mol/L,則c(C2O4答案:(1)3≤pH<5(2)ab2.(2022·山東濟(jì)寧二模節(jié)選)工業(yè)上煅燒硫鐵礦產(chǎn)生的SO2氣體可以用石灰乳吸收。常溫下,測(cè)得CaSO3與水形成的濁液pH為9,若忽略SO32-的第二步水解,則Ksp(CaSO3)=(保留三位有效數(shù)字)[已知:室溫下亞硫酸(H2SO3)的電離平衡常數(shù)Ka1×10-2,Ka2×解析:CaSO3與水形成的濁液pH為9,若忽略SO32-的第二步水解,則SO32-水解的Kh=c(OH-)·c(HSO3-)c(SO32-)=KwKa2,c(OH-)=c(HSO3-)=1×10-5mol/L,所以c(SO32-)=6答案:×10-7(1)熟練掌握水溶液中平衡常數(shù)之間的關(guān)系式。(2)熟練掌握Ksp與沉淀轉(zhuǎn)化平衡常數(shù)K和電離常數(shù)Ka的計(jì)算關(guān)系式。物質(zhì)制備型(2022·全國(guó)甲卷,26)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①。其制備流程如下:本題中所涉及離子的氫氧化物溶度積常數(shù)如下表②:離子KspFe3+×10-38Zn2+×10-17Cu2+×10-20Fe2+×10-16Mg2+×10-11回答下列問題:(1)菱鋅礦焙燒生成氧化鋅③的化學(xué)方程式為。

(2)為了提高鋅的浸取效果④,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))。

3·H2OB.Ca(OH)2濾渣①的主要成分是、、。

(4)向80～90℃的濾液①中分批加入適量KMnO4溶液充分反應(yīng)后過濾,濾渣②中有MnO2⑤,該步反應(yīng)的離子方程式為(5)濾液②中加入鋅粉⑥的目的是。

(6)濾渣④與濃H2SO4反應(yīng)可以釋放HF并循環(huán)利用,同時(shí)得到的副產(chǎn)物⑦是、。

[審題指導(dǎo)]①明確工藝流程的目的,審清原料為菱鋅礦(主要成分為ZnCO3,雜質(zhì)為SiO2以及Ca、Mg、Fe、Cu等的化合物),目的是制備高純ZnSO4·7H2O,需先除雜質(zhì),再制備,為分析流程圖提供方向。②給定信息的應(yīng)用,根據(jù)表中溶度積常數(shù)的數(shù)據(jù)可以解決(3)中物質(zhì)X的選擇、濾渣①的主要成分的問題。③根據(jù)焙燒生成氧化鋅,可以判斷菱鋅礦焙燒,主要發(fā)生反應(yīng)ZnCO3ZnO+CO2↑。④聯(lián)想提高反應(yīng)速率的方法。⑤陌生的化學(xué)方程式的書寫,根據(jù)流程結(jié)合題目中提供的信息:KMnO4為氧化劑,Fe2+為還原劑,濾渣②中有MnO2,即生成物中的沉淀不只有MnO2,書寫其離子方程式。⑥鋅粉具有還原性,且使溶液不增加新的雜質(zhì)離子的情況下可將其他離子置換出來從而除去。⑦向?yàn)V液③中加入HF脫鈣鎂,過濾得到濾渣④,為CaF2、MgF2,根據(jù)濾渣④成分,可知其與濃H2SO4反應(yīng)的產(chǎn)物。解析:由題干信息,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,結(jié)合流程圖分析,菱鋅礦焙燒,主要發(fā)生反應(yīng)ZnCO3ZnO+CO2↑,再加入H2SO4浸取,得到含Zn2+、Ca2+、Mg2+、Fe2+、Fe3+、Cu2+的溶液,加入物質(zhì)X調(diào)節(jié)pH=5,結(jié)合表格數(shù)據(jù),過濾得到含F(xiàn)e(OH)3、CaSO4、SiO2的濾渣①,濾液①中主要含有Zn2+、Cu2+、Mg2+、Ca2+、Fe2+,再向?yàn)V液①中加入KMnO4溶液氧化Fe2+,過濾得到含F(xiàn)e(OH)3和MnO2的濾渣②,濾液②中加入鋅粉,發(fā)生反應(yīng)Zn+Cu2+Zn2++Cu,過濾后得到的濾渣③為Cu,再向?yàn)V液③中加入HF脫鈣鎂,過濾得到的濾渣④為CaF2、MgF2,濾液④為ZnSO4溶液,經(jīng)一系列處理得到ZnSO4·7H2O。(1)由分析,焙燒時(shí),生成ZnO的反應(yīng)為ZnCO3ZnO+CO2↑。(2)可采用將焙燒后的產(chǎn)物碾碎,增大接觸面積或增大硫酸的濃度等方式提高鋅的浸取率。(3)NH3·H2O易分解產(chǎn)生NH3污染空氣,且經(jīng)濟(jì)成本較高,故A不適宜;Ca(OH)2不會(huì)引入新的雜質(zhì),且成本較低,故B適宜;NaOH會(huì)引入雜質(zhì)Na+,且成本較高,故C不適宜。(4)向80～90℃的濾液①中分批加入適量KMnO4溶液,可氧化Fe2+,得到含F(xiàn)e(OH)3和MnO2的濾渣②,反應(yīng)的離子方程式為3Fe2++MnO4-+7H2O3Fe(OH)3↓+MnO2↓+5H+(5)濾液②中加入鋅粉,發(fā)生反應(yīng)Zn+Cu2+Zn2++Cu,故加入鋅粉的目的為置換Cu2+為Cu從而除去。(6)濾渣④為CaF2、MgF2,與濃硫酸反應(yīng)可得到HF,同時(shí)得到的副產(chǎn)物為CaSO4、MgSO4。答案:(1)ZnCO3ZnO+CO2↑(2)將焙燒后的產(chǎn)物碾碎,增大接觸面積增大硫酸的濃度(3)BFe(OH)3CaSO4SiO2(4)3Fe2++MnO4-+7H2O3Fe(OH)3↓+MnO2↓+5H(5)置換Cu2+為Cu從而除去(6)CaSO4MgSO4(2022·福建漳州三模)二氧化鈰(CeO2)具有較強(qiáng)的氧化性,是一種應(yīng)用非常廣泛的稀土氧化物。以氟碳鈰礦(主要含CeFCO3、BaO等)為原料制備CeO2的一種工藝流程如圖所示?；卮鹣铝袉栴}:(1)“氧化焙燒”后,Ce元素轉(zhuǎn)化為CeO2和CeF4。寫出“氧化焙燒”的化學(xué)方程式:

。

(2)“酸浸”時(shí),鈰的浸出率與溫度、c(H+)的關(guān)系如圖所示,應(yīng)選擇的最適宜的條件為(填標(biāo)號(hào))。

A.65℃2.0mol·L-1B.75℃2.0mol·L-1C.85℃2.5mol·L-1D.100℃2.5mol·L-1“酸浸”不用鹽酸的理由是

(任寫兩點(diǎn))。

(3)“系列操作”包含以下幾個(gè)過程:已知:Ce3+不能溶于有機(jī)物TBP;CeF3+能溶于有機(jī)物TBP,且存在反應(yīng)CeF3++TBPCeTBP4++F-?！盀V液A”中加入有機(jī)物TBP后的分離方法是,“有機(jī)層B”中發(fā)生反應(yīng)的離子方程式為。

(4)“調(diào)pH”中,要使Ce3+×10-5mol·L-1為沉淀完全),應(yīng)控制pH大于(已知25℃時(shí)Ksp[Ce(OH)3×10-20)。

(5)“氧化”中,氧化劑與還原劑的物質(zhì)的量之比為。

(6)CeO2是汽車尾氣凈化催化劑的關(guān)鍵成分,在尾氣消除過程中CeO2與CeO2(1-x)(0≤x≤0.25)相互轉(zhuǎn)化。CeO2(1-x)中的Ce為+3、+4價(jià),測(cè)定x的值可判斷它們的比例?，F(xiàn)取CeO2(1-x)固體1.6560g,加入足量硫酸和0.0220molFeSO4·7H2O充分溶解,使Ce4+全部被還原成Ce3+,再用0.1000mol·L-1的酸性KMnO4標(biāo)準(zhǔn)溶液滴定至終點(diǎn),重復(fù)操作三次,平均消耗標(biāo)準(zhǔn)溶液40.00mL(已知氧化性:Ce4+>KMnO4),則x的值為。

解析:(1)“氧化焙燒”步驟中,BaO不參與反應(yīng),由流程可知CeFCO3與富氧空氣中的氧氣發(fā)生氧化還原反應(yīng)生成CeO2、CeF4和CO2,此過程中Ce元素的化合價(jià)由+3價(jià)升至+4價(jià),O元素的化合價(jià)由0價(jià)降至-2價(jià),根據(jù)得失電子守恒、原子守恒,反應(yīng)的化學(xué)方程式為4CeFCO3+O23CeO2+CeF4+4CO2。(2)由圖可知,溫度為85℃、c(H+)為2.5mol·L-1時(shí),鈰的浸出率最高,應(yīng)選擇的最適宜的條件為85℃、2.5mol·L-1;“酸浸”步驟中,用硫酸浸取,BaO與硫酸反應(yīng)生成BaSO4沉淀,若用鹽酸替代硫酸,CeO2具有較強(qiáng)氧化性,會(huì)被鹽酸還原為Ce3+,生成有毒的Cl2,污染環(huán)境,且鹽酸不能除去雜質(zhì)Ba2+。(3)“濾液A”中的CeF3+能溶于有機(jī)物TBP,振蕩、靜置后的水層與有機(jī)層采用分液方法進(jìn)行分離;由流程可知,“有機(jī)層B”中CeTBP4+在酸性條件下與H2O2發(fā)生氧化還原反應(yīng),CeTBP4+被還原成Ce3+,則H2O2被氧化成O2,根據(jù)得失電子守恒、原子守恒和電荷守恒,反應(yīng)的離子方程式為2CeTBP4++H2O22Ce3++O2↑+2H++2TBP。(4)當(dāng)c(Ce3+×10-5mol·L-1時(shí),依據(jù)25℃時(shí)Ksp[Ce(OH)3×10-20,c(OH-)=31.0×10-201.0×10-5mol·L-1×10-5mol·L-1(5)“氧化”步驟中氧化劑是NaClO,還原產(chǎn)物是Cl-,1molNaClO參與反應(yīng)得到2mol電子,還原劑是Ce(OH)3,氧化產(chǎn)物是Ce(OH)4,1molCe(OH)3參與反應(yīng)失去1mol電子,根據(jù)得失電子守恒,氧化劑與還原劑的物質(zhì)的量之比為1∶2。(6)實(shí)驗(yàn)過程中CeO2(1-x)固體中Ce4+全部被還原成Ce3+,FeSO4?7H2O部分被氧化成Fe3+,剩余的部分用酸性KMnO4標(biāo)準(zhǔn)溶液滴定,由于氧化性Ce4+>KMnO4,故滴定過程中KMnO4不會(huì)與Ce3+反應(yīng),根據(jù)反應(yīng)5Fe2++MnO4-+8H+5Fe3++Mn2++4H2O,與MnO4-反應(yīng)的Fe2+的物質(zhì)的量為5×0.1000mol·L-1×0.04L=0.0200mol,還原Ce4+消耗的Fe2+的物質(zhì)的量為0.0220mol-0.0200mol=0.0020mol,根據(jù)反應(yīng)Ce4++Fe2+Ce3++Fe3+,則CeO2(1-x)固體中+4價(jià)Ce的物質(zhì)的量為0.0020mol,相當(dāng)于CeO2的物質(zhì)的量為0.0020mol,可得相當(dāng)于Ce2O1.6560g-0.002答案:(1)4CeFCO3+O23CeO2+CeF4+4CO2(2)CCeO2具有較強(qiáng)氧化性,會(huì)被鹽酸還原為Ce3+,生成有毒的Cl2,會(huì)污染環(huán)境;鹽酸不能除去雜質(zhì)Ba2+等(3)分液2CeTBP4++H2O22Ce3++O2↑+2H++2TBP(4)9(5)1∶2物質(zhì)制備類工藝流程題的解題策略破解無機(jī)物制備工藝流程原理與過程。對(duì)一些線性流程工藝(從原料到產(chǎn)品為“一條龍”的生產(chǎn)工序)題,首先對(duì)比分析流程圖中第一種物質(zhì)(原材料)與最后一種物質(zhì)(產(chǎn)品),找出原料與產(chǎn)品之間的關(guān)系,弄清生產(chǎn)過程中原料轉(zhuǎn)化為產(chǎn)品的基本原理和分離、提純產(chǎn)品的化工工藝,然后結(jié)合題設(shè)的問題,逐一推敲解答。對(duì)于用同樣的原材料生產(chǎn)兩種或多種產(chǎn)品(包括副產(chǎn)品)的工藝流程題,用截段分析法更容易找到解題的切入點(diǎn)。關(guān)鍵在于看清主、副產(chǎn)品是如何分開的,以此確定截幾段更合適,一般截段以產(chǎn)品為準(zhǔn)點(diǎn)。3.掌握“5種”原料預(yù)處理(研磨、水浸、酸浸、灼燒、煅燒)的作用和“6種”控制反應(yīng)條件(調(diào)溶液pH、控制溫度、控制壓強(qiáng)、使用催化劑、趁熱過濾、冰水洗滌)的目的。分離提純型(2022·全國(guó)乙卷,26)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,通過如圖流程實(shí)現(xiàn)鉛的回收①。一些難溶電解質(zhì)的溶度積常數(shù)如下表②:難溶電解質(zhì)PbSO4PbCO3BaSO4BaCO3Ksp×10-8×10-14×10-10×10-9一定條件下,一些金屬氫氧化物沉淀時(shí)的pH如下表②:金屬氫氧化物Fe(OH)3Fe(OH)2Al(OH)3Pb(OH)2開始沉淀的pH完全沉淀的pH回答下列問題:(1)在“脫硫”中PbSO4轉(zhuǎn)化反應(yīng)的離子方程式為,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(ⅰ)能被H2O2氧化的離子是;

(ⅱ)H2O2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

;

(ⅲ)H2O2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④有。

[審題指導(dǎo)]①明確工藝流程的目的,由廢舊鉛蓄電池的鉛膏(主要含有PbSO4、PbO2、PbO和Pb,還有少量Ba、Fe、Al的鹽或氧化物等)回收鉛,為分析流程圖提供方向。②題干中數(shù)據(jù)信息的應(yīng)用,根據(jù)溶度積常數(shù)和金屬氫氧化物沉淀時(shí)的pH可以解決(1)中PbSO4轉(zhuǎn)化反應(yīng)的離子方程式及用沉淀溶解平衡原理解釋選擇Na2CO3的原因、(2)中加入Na2CO3不能使鉛膏中BaSO4完全轉(zhuǎn)化的原因及(4)中濾渣的主要成分問題。③工藝中遇到加入H2O2,一般其目的要從H2O2的化學(xué)性質(zhì)考慮,①氧化性、②還原性,然后結(jié)合題干中的要求,進(jìn)行解答。④對(duì)題干中初始的雜質(zhì)金屬離子,根據(jù)其化學(xué)性質(zhì)順著工藝流程分析其去向及對(duì)工藝過程中添加的金屬離子去向進(jìn)行分析,可得最終濾液中金屬離子的成分。解析:(1)“脫硫”中,Na2CO3溶液與PbSO4反應(yīng)生成PbCO3和Na2SO4,反應(yīng)的離子方程式為PbSO4(s)+CO32-(aq)PbCO3(s)+SO42-(aq);由一些難溶電解質(zhì)的溶度積常數(shù)的數(shù)據(jù)可知,Ksp(PbCO3×10-14,Ksp(PbSO4×10-8,反應(yīng)PbSO4(s)+CO32-(aq)PbCO3(s)+SO42-(aq)的平衡常數(shù)K=c(2)反應(yīng)BaSO4(s)+CO32-(aq)BaCO3(s)+SO4c(Ba2+)·c((3)(ⅰ)H2O2有氧化性,Fe2+有還原性,Fe2+會(huì)被H2O2氧化為Fe3+。(ⅱ)H2O2促進(jìn)金屬Pb在醋酸中轉(zhuǎn)化為Pb(Ac)2,H2O2與Pb、HAc發(fā)生氧化還原反應(yīng)生成Pb(Ac)2和H2O,依據(jù)得失電子守恒和原子守恒可知,反應(yīng)的化學(xué)方程式為Pb+H2O2+2HAcPb(Ac)2+2H2O。(ⅲ)PbO2轉(zhuǎn)化為Pb(Ac)2時(shí),鉛元素化合價(jià)由+4價(jià)降低到+2價(jià),PbO2是氧化劑,則過氧化氫是還原劑。(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,濾渣的主要成分為氫氧化鋁、氫氧化鐵。(5)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)化為氫氧化鐵、氫氧化鋁沉淀,鉛轉(zhuǎn)化為氫氧化鉛,最終變?yōu)檠趸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+。答案:(1)PbSO4(s)+CO32-(aq)PbCO3(s)+SO42-(aq)反應(yīng)PbSO4(s)+CO32-(aq)PbCO3(s)+SO42-(aq)的平衡常數(shù)K=(2)反應(yīng)BaSO4(s)+CO32-(aq)BaCO3(s)+SO42-(aq)的平衡常數(shù)K=(3)(ⅰ)Fe2+(ⅱ)Pb+H2O2+2HAcPb(Ac)2+2H2O(ⅲ)作還原劑(4)Fe(OH)3、Al(OH)3(5)Ba2+、Na+(2022·湖南婁底模擬)鋅電解陽極泥(主要成分為MnO2、PbSO4和ZnO,還有少量錳鉛氧化物Pb2Mn8O16和Ag)是冶鋅過程中產(chǎn)生的廢渣,一種回收鋅電解陽極泥中金屬元素鋅、錳、鉛和銀的工藝如圖?；卮鹣铝袉栴}:已知:①M(fèi)nSO4·H2O易溶于水,不溶于乙醇。②葡萄糖的第五碳上羥基和醛基縮合可形成葡萄糖的半縮醛式。在較高溫度及酸性催化條件下,葡萄糖能發(fā)生如下反應(yīng):(1)已知Pb2Mn8O16中Pb為+2價(jià),Mn為+2價(jià)和+4價(jià),則氧化物中+2價(jià)和+4價(jià)Mn的個(gè)數(shù)比為。

(2)“還原酸浸”過程中主要反應(yīng)的離子方程式為

。

(3)實(shí)際錳浸出最適宜的葡萄糖加入量遠(yuǎn)大于理論加入量,其原因是

,

為提高葡萄糖的有效利用率,除充分?jǐn)嚢柰膺€可采取的措施為。

(4)整個(gè)流程中可循環(huán)利用的物質(zhì)是。

獲得MnSO4·H2O晶體的一系列操作是蒸發(fā)結(jié)晶、趁熱過濾、洗滌、干燥,其中洗滌的具體操作是

。

(5)加入Na2CO3溶液的目的是將PbSO4轉(zhuǎn)化為PbCO3,Na2CO3溶液的最小濃度為mol·L-1(保留兩位小數(shù))。[已知:20℃時(shí)Ksp(PbSO4×10-8,Ksp(PbCO3×10-142≈1.6]

解析:(1)由題中信息可知,Pb2Mn8O16中Pb為+2價(jià),Mn為+2價(jià)和+4價(jià),設(shè)+2價(jià)Mn有x個(gè),+4價(jià)Mn有y個(gè),根據(jù)化合價(jià)代數(shù)和為0得2×(+2)(2)由題中信息可知,在酸洗后剩余濾渣中加入稀硫酸、葡萄糖與MnO2發(fā)生氧化還原反應(yīng),+4價(jià)Mn得電子被還原成Mn2+,葡萄糖中C失電子被氧化成CO2,其離子方程式為C6H12O6+24H++12MnO212Mn2++6CO2↑+18H2O。(3)由題中信息②可知,在較高溫度及酸性催化條件下,葡萄糖能發(fā)生副反應(yīng),從而額外消耗了大量葡萄糖;為提高葡萄糖的有效利用率,減少葡萄糖的損失,除充分?jǐn)嚢柰膺€可采取的措施為少量多次加入葡萄糖。(4)由題中信息和流程圖可知,在醋酸鉛溶液中加入H2SO4,得到PbSO4沉淀和醋酸,則可循環(huán)利用的物質(zhì)是醋酸;由題中信息可知,MnSO4·H2O易溶于水,不溶于乙醇,為了減少洗滌損失,MnSO4·H2O用乙醇洗滌,具體操作為向漏斗中加入乙醇至浸沒MnSO4·H2O晶體(或沉淀),待乙醇自然流下,重復(fù)此操作2～3次。(5)由題中信息可知,加入Na2CO3溶液是將PbSO4轉(zhuǎn)化為PbCO3,即PbSO4(s)+CO32-(aq)PbCO3(s)+SO42-(aq),因?yàn)镵sp(PbSO4×10-8,所以原溶液中c(Pb2+)=Ksp(PbSO4)=1.6×10-8mol·L-1×10-4mol?L-1,加入Na2CO3溶液生成PbCO3時(shí),CO32答案:(1)1∶3(2)C6H12O6+24H++12MnO212Mn2++6CO2↑+18H2O(3)在較高溫度及酸性催化條件下,葡萄糖發(fā)生了副反應(yīng),從而額外消耗了大量葡萄糖少量多次加入葡萄糖(4)醋酸(CH3COOH)向漏斗中加入乙醇至浸沒MnSO4·H2O晶體(或沉淀),待乙醇自然流下,重復(fù)此操作2～3次×10-10提純類化工生產(chǎn)流程題的解題策略1.閱讀流程圖,明確原料中含有的雜質(zhì)和目標(biāo)物質(zhì)以及提純的流程。(1)水溶法:除去可溶性雜質(zhì)。(2)酸溶法:除去堿性雜質(zhì)。(3)堿溶法:除去酸性雜質(zhì)。(4)氧化劑或還原劑法:除去還原性或氧化性雜質(zhì)。(5)加熱灼燒法:除去受熱易分解或易揮發(fā)的雜質(zhì)。(6)調(diào)節(jié)溶液的pH法:如除去酸性溶液中的Fe3+等。3.明確常用的分離方法,同時(shí)還要注意物質(zhì)分離、提純的原則及注意事項(xiàng)等。(一)題空集訓(xùn)原料預(yù)處理1.鎂在工業(yè)、醫(yī)療等領(lǐng)域均有重要用途。某化學(xué)興趣小組利用硼砂工廠的固體廢棄物(主要含有MgCO3、MgSiO3、Al2O3和Fe2O3等),設(shè)計(jì)了如圖回收鎂的工藝流程:“酸浸”前,將固體廢棄物研磨的目的是

。為達(dá)到目的,還可以采取的措施是(任寫一條)。

答案:增大反應(yīng)物接觸面積,加快反應(yīng)速率,提高浸取率提高反應(yīng)溫度(或適當(dāng)增加硫酸濃度等合理答案均可)2.硫酸鐵銨[NH4Fe(SO4)2·xH2O]是一種重要鐵鹽。為充分利用資源,變廢為寶,在實(shí)驗(yàn)室中探究采用廢鐵屑來制備硫酸鐵銨,具體流程如圖:步驟①的目的是去除廢鐵屑表面的油污,方法是。

答案:堿煮水洗反應(yīng)條件的控制1.硼酸(H3BO3)是一種重要的化工原料,廣泛應(yīng)用于玻璃、醫(yī)藥、肥料等工業(yè)。一種以硼鎂礦(含Mg2B2O5·H2O、SiO2及少量Fe2O3、Al2O3)為原料生產(chǎn)硼酸及輕質(zhì)氧化鎂的工藝流程如圖:根據(jù)H3BO3的解離反應(yīng):H3BO3+H2OH++B(OH)4-,Ka×10-10,可判斷H3BO3是酸;在“過濾2”前,將溶液pH調(diào)節(jié)到3.5,目的是答案:一元弱將硼元素轉(zhuǎn)化為H3BO3,促進(jìn)析出2.輝銅礦石主要含有硫化亞銅(Cu2S)及少量脈石(SiO2)。一種以輝銅礦石為原料制備硝酸銅的工藝流程如下所示:(1)“回收S”過程中溫度控制在50～60℃之間,不宜過高或過低的原因是

。

(2)“保溫除鐵”過程中,加入CuO的目的是

;

“蒸發(fā)濃縮、冷卻結(jié)晶”過程中,要用HNO3溶液調(diào)節(jié)溶液的pH,其理由是。

答案:(1)溫度過高,苯容易揮發(fā);溫度過低,溶解速率小(2)調(diào)節(jié)溶液的pH,使Fe3+完全轉(zhuǎn)化為Fe(OH)3沉淀抑制Cu2+的水解陌生化學(xué)方程式(電極反應(yīng)式)的書寫1.常用尿素[CO(NH2)2]除去工業(yè)酸性廢水中的Cr3+,流程為完成該轉(zhuǎn)化的離子方程式:

。

答案:2Cr3++3CO(NH2)2+9H2O2Cr(OH)3↓+3CO2↑+6NH42.高錳酸鉀(KMnO4)是一種常用氧化劑,主要用于化工、防腐及制藥工業(yè)等。以軟錳礦(主要成分為MnO2)為原料生產(chǎn)高錳酸鉀的工藝路線如下:“平爐”中發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式為。答案:2MnO2+4KOH+O22K2MnO4+2H2O3.(1)以連二亞硫酸根離子(S2O4陰極區(qū)的電極反應(yīng)式為。

(2)HCOOH燃料電池。研究HCOOH燃料電池性能的裝置如圖所示,兩電極區(qū)間用允許K+、H+通過的半透膜隔開。①電池的負(fù)極電極反應(yīng)式為;放電過程中需補(bǔ)充的物質(zhì)A為(填化學(xué)式)。

②如圖所示的HCOOH燃料電池放電的本質(zhì)是通過HCOOH與O2的反應(yīng),將化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能,其反應(yīng)的離子方程式為。答案:(1)2SO32-+4H++2e-S2O4(2)①HCOO-+2OH--2e-HCO3-+H2OH2SO4②2HCOOH+2OH-+O22HCO3-+2H2O或2HCOO-+O22HCO物質(zhì)的分離與提純1.氯化亞銅(CuCl)廣泛應(yīng)用于化工、印染、電鍍等行業(yè)。CuCl難溶于醇和水,在潮濕空氣中易水解、氧化,且在氯離子濃度較大的體系中存在CuCl+Cl-[CuCl2]-。工業(yè)上用低品銅礦(主要含CuS、Cu2S、FeO等)制備CuCl的一種工藝流程如下:回答下列問題:(1)寫出反應(yīng)Ⅱ中發(fā)生反應(yīng)的離子方程式:

。

(2)在進(jìn)行反應(yīng)Ⅱ時(shí),通入的SO2一般都要適當(dāng)過量,目的是

。

(3)水洗時(shí),檢驗(yàn)是否洗滌干凈的方法是

。

(4)濾餅進(jìn)行醇洗的目的是。

答案:(1)2Cu2++SO2+2Cl-+2H2O2CuCl↓+SO42-(2)將Cu2+全部還原為CuCl,保護(hù)CuCl不被氧化(3)取最后一次洗滌液少許于試管中,滴加鹽酸酸化的BaCl2溶液,若不產(chǎn)生沉淀,證明已洗滌干凈,否則未洗滌干凈(4)加速干燥,防止CuCl水解和氧化2.硫酸亞鐵銨的化學(xué)式為(NH4)2SO4·FeSO4·6H2O(商品名為摩爾鹽)?？捎闪蛩醽嗚F與硫酸銨反應(yīng)制備,一般硫酸亞鐵鹽在空氣中易被氧化,而形成摩爾鹽后就比較穩(wěn)定了。實(shí)驗(yàn)室制取少量摩爾鹽的流程如下:回答下列問題:(1)步驟1中Na2CO3溶液的主要作用是。

(2)步驟2中趁熱過濾的目的是。

(3)步驟3中,加入(NH4)2SO4固體后,要得到摩爾鹽晶體,需經(jīng)過的實(shí)驗(yàn)操作包括加熱蒸發(fā)、、、洗滌和干燥。

(4)步驟3中制得的晶體過濾后用無水乙醇洗滌的目的是。答案:(1)洗去鐵屑表面的油污(2)防止FeSO4結(jié)晶,減少FeSO4的損失(3)冷卻結(jié)晶過濾(4)減少摩爾鹽的損失,加速干燥電離常數(shù)、溶度積常數(shù)的有關(guān)計(jì)算1.硒(Se)是第四周期第ⅥA族元素,是人體內(nèi)不可或缺的微量元素,H2Se是制備新型光伏太陽能電池、半導(dǎo)體材料和金屬硒化物的重要原料。(1)已知常溫下H2Se的電離平衡常數(shù)Ka1×10-4、Ka2×10-11,則NaHSe溶液呈(填“酸性”或“堿性”)。

(2)H2Se在一定條件下可以制備出CuSe,已知常溫時(shí)CuSe的Ksp×10-49,CuS的Ksp×10-36,則反應(yīng)CuS(s)+Se2-(aq)CuSe(s)+S2-(aq)的化學(xué)平衡常數(shù)K=(保留2位有效數(shù)字)。

答案:(1)堿性×10123·H2O的電離常數(shù)Kb=2×10-5,H3PO4的各級(jí)電離常數(shù)為Ka1=1×10-2、Ka2×10-8、Ka3×10-13,則常溫下NH4H2PO4溶液中c(NH4+)(填“>”“<”或“=”)c(H2P答案:>3.(1)反應(yīng)H2S(aq)+Cu2+(aq)CuS(s)+2H+(aq)的平衡常數(shù)為[已知Ksp×10-36,H2S的Ka1=1×10-7,Ka2=1×10-13]。

(2)查閱資料可知,常溫下Ksp×10-10。銀氨溶液中存在下列平衡:Ag+(aq)+2NH3·H2O(aq)[Ag(NH3)2]+(aq)+2H2O(l)K1×107常溫下可逆反應(yīng)AgCl(s)+2NH3·H2O(aq)[Ag(NH3)2]+(aq)+Cl-(aq)+2H2O(l)的化學(xué)平衡常數(shù)K2=。

答案:(1)8×1015×10-3(二)題型集訓(xùn)物質(zhì)制備型1.(2022·福建南平三模)硫酸鎳是一種重要的無機(jī)化工產(chǎn)品,廣泛用于工業(yè)領(lǐng)域。一種以粗制氫氧化鎳[主要成分為Ni(OH)2,含有少量Ca(OH)2、Co(OH)2、Fe(OH)3等雜質(zhì)]為原料制備硫酸鎳晶體和電積鎳的工藝流程如圖所示。已知:①P204萃取劑易萃取Ca2+、Fe3+;P507萃取劑易萃取Co2+。②pH=3.5,NiSO4·6H2O的溶解度隨溫度升高而增大?；卮鹣铝袉栴}:(1)“破碎研磨”的目的為

。

(2)“酸溶”時(shí)主要成分發(fā)生反應(yīng)的離子方程式為。(3)影響P507萃取率的因素有很多,在其他條件相同時(shí),根據(jù)下圖分析分離鎳、鈷的最佳條件:溫度;相比(油相O∶水相A)。

(4)由NiSO4溶液獲得NiSO4·6H2O晶體的操作依次為。(5)向“萃取液1、萃取液2”中加入硫酸可進(jìn)行反萃取是該流程的優(yōu)點(diǎn)之一,反萃取操作的目的為

;該流程中的優(yōu)點(diǎn)還有(任寫一點(diǎn))。

(6)電解NiSO4溶液的化學(xué)方程式為

。

解析:(1)“破碎研磨”的目的為增大與硫酸的接觸面積,提高酸溶速率和Ni2+的浸出率。(2)由題干信息可知,粗制氫氧化鎳主要成分為Ni(OH)2,“酸溶”時(shí)主要成分發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式為Ni(OH)2+H2SO4NiSO4+2H2O,故其離子方程式為Ni(OH)2+2H+Ni2++2H2O。(3)影響P507萃取率的因素有很多,在其他條件相同時(shí),根據(jù)題圖分析分離鎳、鈷的最佳條件,由溫度圖像可知,溫度在30℃時(shí),Co2+萃取率已經(jīng)較大,且溫度升高,Co2+的萃取率變化不明顯,而Ni2+的萃取率增大,由相比圖像可知,相比(油相O∶水相A)為1∶1時(shí),Co2+的萃取率相對(duì)較大,Ni2+的萃取率很小,O/A增大后Ni2+的萃取率快速上升,故最適宜的條件是溫度為30℃,O/A為1∶1。(4)由已知條件②可知,由NiSO4溶液獲得NiSO4·6H2O晶體的操作為蒸發(fā)濃縮,冷卻結(jié)晶,抽濾,洗滌干燥。(5)向“萃取液1、萃取液2”中加入硫酸可進(jìn)行反萃取是該流程的優(yōu)點(diǎn)之一,反萃取操作的目的為獲取有機(jī)相,進(jìn)行循環(huán)利用或?qū)o2+、Ca2+、Fe3+等離子轉(zhuǎn)移至水相,進(jìn)一步回收利用等;該流程中的優(yōu)點(diǎn)還有多次萃取,深