2025版高三化學二輪復習天天增分練 大題分類練2　化學工藝流程

大題分類練2化學工藝流程授課提示：天天增分特訓56頁(分值：60分)1．(15分)綜合利用煉鋅礦渣[主要含鐵酸鎵Ga2Fe2O4已知：①Fe2O4②常溫下，“浸出液”中金屬離子的濃度、完全沉淀的pH及對應濃度下開始沉淀的pH見表。金屬離子Fe2＋Fe3＋Zn2＋Ga3＋濃度/(mol·L－1)1.0×10－34.0×10－21.53.0×10－3完全沉淀的pH(當離子濃度≤1×10－5mol·L－1)8.343.28.25.3開始沉淀的pH7.342.45.83.8③金屬離子在該工藝條件下的萃取率(進入有機層中金屬離子的百分數)見表。金屬離子Fe2＋Fe3＋Zn2＋Ga3＋萃取率/%099097～98.5④在電解過程中，電位為正表現出氧化性，電位為負表現出還原性。以Ga的電位為參照，Fe、Cu的電位為正，Zn的電位為負；以Ga3＋的電位為參照，Fe2＋、Cu2＋的電位為正，Zn2＋的電位為負。⑤“水層”中只含有一種金屬陽離子?；卮鹣铝袉栴}。(1)基態(tài)鐵原子的價層電子排布式為________；“轉化1”中加入H2O2的作用是________________________。(2)“轉化2”中加入的固體X為________(填化學式)；Ga與Al同主族，化學性質相似，“反萃取”過程中發(fā)生反應的離子方程式為______________________________。(3)“電解”過程包括電解反萃取液制粗鎵和粗鎵精煉兩個步驟。若將某工業(yè)粗鎵(含少量Zn、Fe、Cu雜質)進行電解精煉制高純鎵，精煉時，以粗鎵為陽極，以NaOH溶液為電解液，陰極的電極材料為________(填名稱)，陽極泥中含有的金屬有________(填化學式)。(4)利用上述流程綜合利用煉鋅礦渣可獲得的金屬鹽除鎵鹽、鈉鹽外，還有________、________(填化學式)。(5)采用MOCVD(金屬有機化合物化學氣相沉積)技術制備的GaN，晶胞如圖甲，可看作金剛石晶胞內部的碳原子被Ga原子取代。①設晶胞邊長為anm，NA為阿伏加德羅常數的值，則GaN晶體的密度為______________(用含a和NA的表達式表示)g·cm－3。②以晶胞參數為單位長度建立的坐標系可表示晶胞中各原子的位置，稱作原子分數坐標，若沿z軸投影的晶胞中所有原子分布如圖乙，則3號原子的分數坐標為____________。解析：煉鋅礦渣用稀硫酸酸浸后所得濾液中含有Fe2＋、Fe3＋、Zn2＋、Ga3＋，加入雙氧水氧化Fe2＋，調節(jié)pH＝5.4，沉淀Fe3＋和Ga3＋，濾液1中含有Zn2＋；得到的濾餅加入鹽酸酸化得到氯化鐵和氯化鎵，加入固體鐵把Fe3＋轉化為Fe2＋，然后利用萃取劑萃取Ga3＋，加入氫氧化鈉溶液使Ga3＋轉化為NaGaO2，電解NaGaO2溶液生成單質Ga。(5)①由晶胞結構可知，一個晶胞中Ga、N原子個數均為4，晶胞質量為4×14+4×70NAg，晶胞體積為(a×10－7)3cm3，則GaN晶體的密度為ρ＝答案：(1)3d64s2把Fe2＋氧化成Fe3＋(2)FeGa3++4OH(3)高純鎵Cu、Fe(4)ZnSO4FeCl2(5)①84×4NAa×10?72．(15分)銦是一種稀有貴金屬，廣泛應用于航空航天、太陽能電池等高科技領域。從火法煉銅煙灰酸浸渣(主要含PbO、Fe2O3、In2O3)中提取銦和氧化鉛的工藝流程如圖。已知：①焙燒后金屬元素均以硫酸鹽的形式存在。②In(OH)3屬于弱電解質?；卮鹣铝袉栴}。(1)基態(tài)銦(49In)原子價層電子的軌道表示式為________________________________________________________________________。(2)“還原鐵”反應的離子方程式為____________________________________________。(3)“萃取除鐵”中，當溶液pH＞1.5時，萃取劑對In3＋的萃取率隨pH的升高而下降，原因是__________________________________________________________。(4)生成PbO粗品的化學方程式為_________________________________________________________________________________________________________________。(5)為測定某PbO產品的純度，探究小組同學準確稱取PbO樣品1.161g，加入稀硝酸使其完全溶解，再加入蒸餾水配制成50.00mL溶液，冷卻至25℃，用0.1000mol·L－1H2SO4溶液滴定該溶液，滴定曲線如圖所示。已知：PbO＋2HNO3=Pb(NO3)2＋H2O；a點的坐標為(50，3.8)。①25℃，Ksp(PbSO4)＝________。②PbO產品的純度＝________%(保留到整數位)。(6)PbO的晶胞結構如圖所示，晶體密度為ρg·cm－3，用NA表示阿伏加德羅常數的值，則晶胞中Pb2＋與O2－的最近距離為________cm。解析：火法煉銅煙灰酸浸渣(主要含PbO、Fe2O3、In2O3)經硫酸化、焙燒，得到的焙砂含有PbSO4、Fe2(SO4)3、In2SO43，向焙砂中加入H2O水浸，PbSO4難溶于水，則浸渣中含有PbSO4，向浸渣中加入10%NaOH溶液在加熱條件下反應，再冷卻、過濾得到PbO粗品，再經過提純得到PbO純品，Fe2(SO4)3、In2(SO4)3易溶于水，則浸液中含有Fe2(SO4)3、In2(SO4)3，向浸液中加入Na2SO3將Fe3＋還原為Fe2＋，再加入萃取劑萃取In3＋，有機相中含有In3＋，向有機相中加入硫酸進行反萃取，In3＋重新回到水相，最后經過一系列操作得到粗銦。(5)①由圖可知，a點是PbNO32與H2SO4恰好完全反應生成PbSO4沉淀的點，此時c(Pb2＋)＝c(SO42?)＝10－3.8mol·L－1，則25℃，Ksp(PbSO4)＝10－7.6。②根據反應Pb(NO3)2＋H2SO4=PbSO4↓＋2HNO3可知，n(PbO)＝n(Pb2＋)＝n(H2SO4)＝0.1000mol·L－1×0.05L＝0.005mol，則m(PbO)＝0.005mol×223g·mol－1＝1.115g，故PbO產品的純度＝1.1151.161×100%≈96%。(6)根據均攤法可知，一個PbO的晶胞中含有4個Pb2＋和4個O2－，則一個晶胞的質量：m(晶胞)＝223NA×4g，一個晶胞的體積：V(晶胞)＝m晶胞ρPbO＝223NA答案：(1)(2)2Fe3++S(3)In(OH)3屬于弱電解質，pH升高，銦離子(In3＋)發(fā)生水解，導致In3＋的萃取率下降(4)PbSO4＋2NaOHPbO＋Na2SO4＋H2O(5)①10－7.6②96(6)33．(14分)鎘(Cd)是煉鋅業(yè)的副產品，主要用在電池、染料穩(wěn)定劑，同時也是重要的污染源，回收再利用以減少排放是重要課題。某冶煉廠的鎘廢渣中主要含有Cd、CdO，還含有Cu、Zn、Pb、Fe、CuO和SiO2等雜質，從鎘廢渣中回收鎘的一種工藝流程如圖所示。已知：①Ksp(CaSO4)＝9.1×10－6，Ksp(PbSO4)＝1.6×10－8②溶液中金屬離子開始沉淀(c＝0.01mol·L－1)和完全沉淀(c＝1.0×10－5mol·L－1)的pH如表所示。離子Zn2＋Cd2＋Fe2＋Pb2＋Cu2＋Fe3＋開始沉淀時8.27.87.56.75.22.2完全沉淀時9.79.39.08.56.73.2回答下列問題。(1)將廢渣先“漿化”再“酸浸”的目的是________________________________。(2)“壓濾”所得濾渣Ⅰ的主要成分是____________________(填化學式)；“酸浸”后濾液中還含有微量的Pb2＋，其微量存在的主要原因是_______________________。(3)“除鐵”時，加入的石灰乳調節(jié)溶液pH的范圍是__________________，若石灰乳加過量，缺陷是______________________________。(4)將“置換”出來的海綿鎘在空氣中堆放反復攪拌進行“自然氧化”，再用硫酸進行“酸溶”，“置換凈化”處理是將殘余的微量的Cu2＋和Pb2＋進行深度脫除，以提高陰極鎘產品的純度，寫出“置換凈化”除Pb2＋的離子反應方程式：________________________。(5)電極電位是表示某種離子或原子在溶液中得失電子的難易程度。在25℃下，部分電對的電極電位如表所示。電對Fe3＋/Fe2＋Cu2＋/CuH＋/H2Pb2＋/Pb電極電位/V＋0.771＋0.3370－0.126電對Cd2＋/CdFe2＋/FeZn2＋/ZnCa2＋/Ca電極電位/V－0.402－0.442－0.762－2.86根據表中信息和已有知識可知，采用低電流條件“電積”時，陰極主要得到的是鎘不是鋅的原因：____________________________________。解析：某冶煉廠的鎘廢渣中主要含有Cd、CdO，還含有Cu、Zn、Pb、Fe、CuO和SiO2等雜質。將鎘廢渣漿化、再加入稀硫酸進行酸化，可增大廢渣與稀硫酸的接觸面積，提高浸取率；加入稀硫酸后，Cd、CdO、Zn、Pb、Fe、CuO都發(fā)生溶解，此時SiO2、Cu、PbSO4不溶，由于PbSO4的溶度積較大，溶液中仍溶有少量Pb2＋；加入H2O2將Fe2＋氧化為Fe3＋，再加入石灰乳除鐵，此時Fe3＋轉化為Fe(OH)3沉淀；濾液中加入足量Zn，Cd2＋被還原為Cd，少量的Cu2＋、Pb2＋也會被還原；將海綿鎘自然氧化，再用硫酸酸溶，加入新制海綿鎘，此時對殘余的微量的Cu2＋和Pb2＋進行深度脫除，以提高陰極鎘產品的純度；然后進行二次處理，再進行電積，得到陰極鎘。(1)由分析可知，將廢渣先“漿化”再“酸浸”的目的是增大接觸面積，加快“酸浸”速率和提高浸出率。(2)從分析中可以得出，“壓濾”所得濾渣Ⅰ的主要成分是Cu、SiO2和PbSO4；Ksp(PbSO4)＝1.6×10－8，溶度積常數較大，使得“酸浸”后濾液中還含有微量的Pb2＋，其微量存在的主要原因是：PbSO4的Ksp不足夠小或硫酸的濃度不足夠大，使溶液中仍有微量Pb2＋存在。(3)“除鐵”時，加入的石灰乳，目的是除去Fe3＋，不讓其他離子(如Cu2＋)產生沉淀，則調節(jié)溶液pH的范圍是3.2≤pH<5.2。因CaSO4微溶，“除鐵”時，所得濾渣Ⅱ的成分除Fe(OH)3外還有CaSO4；若石灰乳過量，濾渣Ⅱ中常含有CdOH2和CuOH2，則缺陷是：Cd(OH)2進入濾渣Ⅱ而損失。(4)根據題意判斷海綿鎘中有Zn、Cd和微量Cu、Pb?！八崛堋彼玫娜芤褐泻形⒘康腃u2＋和Pb2＋，在“置換凈化”時加入更活潑的新制海綿鎘，可以將Cu2＋和Pb2＋轉化為單質而除去，離子反應方程式為Cd＋Pb2＋=Pb＋Cd2＋。(5)根據金屬活動性順序和題表中電對的電極電位，可推斷表中元素的活動性順序為Ca>Zn>Fe>Cd>Pb>H>Cu，由此可以判斷電對的電極電位數值越大，電對中氧化態(tài)的氧化能力越強。根據電極電位可知氧化性：Cd2＋>Zn2＋，故采用低電流密度條件“電積”時，陰極主要發(fā)生的電極反應為Cd2＋＋2e－=Cd，則陰極主要得到的是鎘不是鋅的原因：從表中可知Zn答案：(1)增大接觸面積，加快“酸浸”速率和提高浸出率(2)Cu、SiO2和PbSO4PbSO4的Ksp不足夠小或硫酸的濃度不足夠大，使溶液中仍有微量Pb2＋存在(3)3.2≤pH<5.2Cd(OH)2進入濾渣Ⅱ而損失(4)Cd＋Pb2＋=Pb＋Cd2＋(5)從表中可知Zn2＋氧化性弱于Cd2＋，不被還原4．(16分)(2024·安徽黃山二模)氧缺位體(CuFe2O4－δ)是熱化學循環(huán)分解水制氫的催化劑。一種以黃銅礦(主要成分是CuFeS2，含Al2O3、SiO2等雜質)為原料制備CuFe2O4－δ流程如圖所示。已知：①酸浸后溶液中的金屬離子有Cu2＋、Fe2＋、Al3＋和Fe3＋。②25℃時已知幾種金屬離子沉淀的pH如表所示。請回答下列問題。(1)CuFeS2“焙燒”時生成三種氧化物，其中金屬氧化物的化學式為__________。(2)焙燒產物中的SO2在有氧條件下利用石灰石漿液吸收可制得一種副產品__________(填化學式)。(3)流程中，若無“還原”工序，造成的后果是_________________________。(4)已知Cu(NH3)2Cl2有兩種同分異構體，則“沉鐵”過程中生成的[Cu(NH3)4]2＋的空間結構是__________。(5)“灼燒”工序的化學方程式是______________________________，“煅燒”時通入N2的作用是____________________。(6)“煅燒”CuFe2O4得到氧缺位體(CuFe2O4－δ)時，不同溫度范圍內，發(fā)生變價的金屬元素不同，某溫度下制得的氧缺位體質量為原質量的99%，則δ＝__________。(7)氧缺位體催化分解水制氫可分為兩步：第一步：__________________(完成方程式)；第二步：2CuFe2O4=2CuFe2O4－δ＋δO2↑。解析：(1)已知酸浸后的溶液中金屬離子有