新教材2024届高考化学二轮专项分层特训卷第三部分大题通关特训4无机工艺流程二（附解析）

通关特训4　无机工艺流程(二)1．[2023·湖南校联考二模]钒的用途十分广泛，有金属“维生素”之称。以含钒石煤(主要成分是V2O3、V2O4，含有SiO2、FeS2及Mg、Al、Mn等化合物杂质)制备单质钒的工艺流程图如下所示：已知：①该工艺条件下，溶液中金属离子开始沉淀和完全沉淀的pH如表所示：金属离子Fe3＋Mg2＋Al3＋Mn2＋开始沉淀pH1.97.03.08.1完全沉淀pH3.29.04.710.1②Ksp(CaCO3)＝2.8×10－9、Ksp(CaSiO3)＝2.5×10－8、Ksp[Ca(VO3)2]远大于Ksp(CaCO3)。③一般认为平衡常数K>105反应较完全。回答下列问题：(1)为了提高“焙烧”效率，可采用的措施有____________________________________。(2)“焙烧”时，V2O3、V2O4都转化为Ca(VO3)2，写出V2O3转化为Ca(VO3)2的化学反应方程式____________________________。(3)“水浸”加入Na2CO3调节溶液的pH为8.5，可完全除去的金属离子有____________，及部分的____________。“水浸”加入Na2CO3不能使CaSiO3完全转化，原因是________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________。(4)“离子交换”可表示为[RCl4]＋V4O[R4－V4O12]＋4Cl－([RCl4]为强碱性阴离子交换树脂，V4O为VO在水溶液中的实际存在形式)，则“洗脱”过程“淋洗液”最好选用______________。(5)下列金属冶炼方法与本工艺流程中加入钙冶炼V的方法相似的是________。A．高炉炼铁B．电解熔融NaCl制钠　C．利用铝热反应制锰D．氧化汞分解制汞2．[2023·河南开封统考二模]重铬酸钾是一种重要的化工原料，一般由铬铁矿制备。铬铁矿的主要成分为FeO·Cr2O3，还含有硅、铝等杂质。制备流程如图所示：回答下列问题。(1)将铬铁矿粉碎有利于加快熔融、氧化的速率，其原理是________________________________________________________________________。步骤①的主要反应为FeO·Cr2O3＋Na2CO3＋NaNO3Na2CrO4＋Fe2O3＋CO2＋NaNO2(未配平)，氧化产物为________，配平后FeO·Cr2O3与NaNO3的化学计量数之比为________。(2)下列说法正确的是________。A．步骤①可以用陶瓷容器做反应器B．步骤②低温可提高浸取率C．步骤③所得滤渣2的主要成分是Al(OH)3D．步骤④的目的主要是使Na2CrO4转变为Na2Cr2O7(3)有关物质的溶解度如图所示。向“滤液3”中加入适量KCl ，蒸发浓缩、冷却结晶、过滤得到K2Cr2O7固体。冷却到________(填标号)，得到的K2Cr2O7固体产品最多。A．20℃B．40℃C．60℃D．80℃(4)某工厂用m1kg铬铁矿粉(含Cr2O340%)制备K2Cr2O7，最终得到m2kgK2Cr2O7，产率为________(用含m1、m2的代数式表示)。(5)某小组用分光光度法测定产品纯度(K2Cr2O7溶液的吸光度与其浓度成正比)，其中某同学测得的质量分数明显偏低，分析原因，发现配制K2Cr2O7待测溶液时少加了一种试剂。该试剂是________，添加该试剂的作用是____________________。3．[2023·山东枣庄统考二模]钯(Pd)是一种贵金属，性质类似铂(Pt)。活性炭载钯催化剂广泛应用于石油化工、制药等工业，但使用过程中因生成难溶于酸的PdO而失活。一种从废钯催化剂(杂质主要含有机物、活性炭、及少量Fe、Cu、Al等元素)中回收海绵钯的工艺流程如图：已知：Ⅰ.阴、阳离子交换树脂的基本工作原理分别为R—Cl＋M－⇌R—M＋Cl－、R—Na＋N＋⇌R—N＋Na＋(R—表示树脂的有机成分)。Ⅱ.“沉钯”时得到氯钯酸铵[(NH4)2PdCl4]固体，不溶于冷水，可溶于稀盐酸。(1)温度、固液比对浸取率的影响如图，则“浸取”的最佳条件为______________。(2)“浸取”时，加入试剂A的目的为__________________________________。(3)“浸取”时，加入NaClO3有利于Pd的溶解，生成的四氯合钯(Ⅱ)酸(H2PdCl4)为二元强酸。加入浓盐酸和NaClO3后主要反应的离子方程式：__________________________________。(4)“离子交换除杂”应使用________(填“阳离子”或“阴离子”)树脂，“洗脱”时应使用的洗脱液为________(填标号)。A．硫酸　　B．盐酸C．无水乙醇(5)“还原”过程N2H4转化为N2，在反应器出口处器壁内侧有白色晶体生成，该过程还产生的副产物为________，且该产物可循环利用至________环节(填环节名称)。(6)以上流程污染性较强且复杂，通常适用电解法回收钯。将“浸取” 后的溶液与钯离子脱附试剂MH混合，形成[Pd(MH)2]2＋配离子，电解可得高纯度钯，装置如图。电解时，当浓缩室里共得到5L0.7mol·L－1的较浓盐酸时(体积变化忽略不计)，理论上能得到Pd________g，但实际生产中得不到相应质量的Pd，原因是____________________________。4．[2023·江苏统考二模]硫酸亚铁晶体(FeSO4·7H2O)可用于生产聚合硫酸铁。以钕铁硼二次废渣(主要含Fe2O3、Fe3O4等)为原料制备硫酸亚铁晶体的实验流程如图：(1)“酸浸”时，Fe3O4发生反应的离子方程式为______________________________。(2)将“滤渣”返回“酸浸”工序，其目的是__________________________。(3)与普通过滤相比，使用图1装置进行过滤的优点是____________。(4)固定其他条件不变，反应温度、反应时间、铁粉过量系数[]分别对“滤液”中Fe3＋还原率的影响如图2、图3、图4所示。设计由100mL“滤液”[其中c(Fe3＋)＝0.8mol·L－1]制备硫酸亚铁粗品的实验方案： ________________。(须使用的试剂和仪器：铁粉、冰水、真空蒸发仪)(5)通过下列实验测定硫酸亚铁晶体样品的纯度。准确称取1.2000g样品置于锥形瓶中，用50mL蒸馏水完全溶解，加一定量硫酸和磷酸溶液；用0.02000mol·L－1KMnO4标准溶液滴定至终点(MnO转化为Mn2＋)，平行滴定3次，平均消耗KMnO4标准溶液42.90mL。计算硫酸亚铁晶体样品中FeSO4·7H2O的质量分数________。5．[2023·湖南岳阳统考二模]硼氢化钠(NaBH4)广泛用于化工生产，常温下能与水反应，碱性条件下能稳定存在，易溶于异丙胺(沸点为33℃)。工业上可用硼镁矿(主要成分为Mg2B2O5·H2O，含少量杂质Fe3O4)制取NaBH4，其工艺流程如图1所示。回答下列问题：(1)NaBH4中含有的化学键为____________。(2)Ti的核外电子排布式________________。(3)碱溶过滤得滤渣的主要成分是__________、__________。(4)写出Na2B4O7制取NaBH4的化学方程式__________________________________________。(5)高温合成中，加料之前需将反应器加热至100℃以上，并通入氩气。通入氩气的目的是______________________________。(6)在碱性条件下，用惰性电极电解NaBO2溶液也可制得NaBH4，装置如图2所示，写出阴极反应的电极方程式____________________________。(7)NaBH4常用作还原剂，H2也是常见的还原剂。与相同氧化剂反应时，7.6gNaBH4的还原能力相当于________gH2的还原能力。6．[2023·上海杨浦统考二模]实验小组模拟工业上回收“分银渣”中的银，过程如下：Ⅰ中反应：AgCl＋2SO⇌Ag(SO3)＋Cl－(杂质不反应)(1)过程Ⅰ中，向5L0.3mol·L－1Na2SO3溶液中加入分银渣，10分钟后，固体质量减少了28.7g，则反应速率v(SO)＝________。(忽略溶液体积变化)(2)Na2SO3溶液中离子浓度的关系是：c(Na＋)＝________________________________________。(3)其他条件不变，反应Ⅰ在敞口容器中进行，若反应时间过长反而银的产率降低，银产率降低的可能原因是______________(用离子方程式解释)。 不同pH时，浸出液中Ag(SO3)的浓度与含硫化合物总浓度的关系如下图所示(注：含硫化合物总浓度即亚硫酸钠溶液中含硫微粒总浓度)。(4)pH＝10时，解释Ag(SO3)浓度随含硫化合物总浓度变化趋势的原因________________________________。(5)pH＝6时，Ag(SO3)浓度随含硫化合物总浓度的变化与pH＝10时不同，可能的原因是____________________________________________________________。(6)将Ⅱ中反应的离子方程式补充完整：(HCHO中C的化合价可看做0价)Ag(SO3)＋HCHO＋________===________＋SO＋________＋CO(7)Ⅲ中回收液可直接循环使用，但循环多次后，银浸出率降低。从回收液离子浓度变化和平衡移动的角度分析原因：__________________________________________。1．[2023·江苏南通统考二模]实验室以含锰废液为原料可以制取MnSO4，部分实验过程如下：已知室温下，部分难溶电解质的溶度积常数如下表：难溶电解质Fe(OH)3Mn(OH)2MnF2CaF2MgF2Ksp4.0×10－384×10－141.2×10－31.6×10－106.4×10－9(1)经检测，含锰废液中c(Mn2＋)＝0.2mol·L－1、c(Na＋)＝0.6mol·L－1、c(Fe2＋)＝0.2mol·L－1，还含SO及少量Ca2＋、Mg2＋。“氧化”阶段，H2O2用量为理论用量的1.1倍。①“氧化”1L该废液，需要加入H2O2的物质的量为________。②检验Fe2＋已经完全被氧化的方法是________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________。(2)“除杂Ⅰ”加入MnCO3调节溶液pH＝4。该过程中发生反应的离子方程式为__________________________________________。(3)“除杂Ⅱ”中反应之一为MnF2＋Ca2＋⇌CaF2＋Mn2＋。结合反应的平衡常数解释用MnF2 能除去Ca2＋的原因：________________________________________。(4)已知MnSO4和Na2SO4的溶解度如图所示。请补充完整由粗MnSO4溶液制取MnSO4·H2O晶体的实验方案：取实验所得粗MnSO4溶液，________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________，得到MnSO4·H2O晶体。(可选用的试剂：1mol·L－1NaHCO3溶液，1mol·L－1H2SO4溶液，1mol·L－1盐酸)(5)如图为不同温度下硫酸锰焙烧2小时后残留固体的X射线衍射图。由MnSO4固体制取活性Mn2O3的方案为：将MnSO4固体置于可控温度的反应管中，____________________________________________________________________，将Mn2O3冷却、研磨、密封包装。(可选用的试剂有：1mol·L－1BaCl2，1mol·L－1NaOH溶液)2．[2023·河南郑州统考二模]氯化亚铜(CuCl)广泛应用于化工行业，以海绵铜(主要成分是Cu和少量CuO)为原料，生产CuCl的工艺流程如下：已知：CuCl难溶于醇和水，在氯离子浓度较大的体系中生成CuCl，在潮湿空气中易水解氧化。回答下列问题：(1)“酸溶”时温度应控制在60～70℃，原因是____________________________。(2)写出“还原”步骤中主要反应的离子方程式____________________________________________。“还原”步骤中亚硫酸铵适当过量的可能原因是______________________________________________(答出2条)。随着NH4Cl用量增加，CuCl沉降率先增大后减小，减小的原因可能是________。(用化学方程式表示)(3)“洗涤”步骤中包括用pH＝2的酸洗、水洗、醇洗，酸洗采用的酸是________。选择醇洗的原因是____________________________________________________。(4)“浓缩分离”得到副产品M的主要成分是________。 (5)称取烘干制得的氯化亚铜5g，将其置于FeCl3溶液中溶解后，加入适量稀硫酸，用0.2mol·L－1的K2Cr2O7溶液滴定到终点(Cr2O被还原为Cr3＋)，消耗K2Cr2O7溶液25mL。则样品中CuCl的质量分数为________。3．[2023·四川宜宾统考二模]废旧磷酸铁锂电池的正极材料中含有LiFePO4、Al、导电剂(乙炔墨、碳纳米管)等。工业上利用废旧磷酸铁锂电池的正极材料制备Li2CO3的工艺流程如下：已知：①LiFePO4不溶于碱，可溶于稀酸。②常温下，Ksp(FePO4)＝1.3×10－22,Ksp[Fe(OH)3]＝4.0×10－38。③Li2CO3在水中溶解度：温度/℃020406080100溶解度/g1.541.331.171.010.850.72回答下列问题：(1)将电池粉碎前应先放电，放电的目的是__________________________________。(2)“滤液A”中的溶质主要是________。(3)“酸浸”时，加入H2O2溶液的目的是__________________________________________________(用离子方程式表示)。盐酸用量不宜太多，结合后续操作分析，原因是________________________________________________________。(4)“沉铁沉磷”时，当溶液pH从1.0增大到2.5时，沉铁沉磷率会逐渐增大，但pH超过2.5以后，沉磷率又逐渐减小。从平衡移动的角度解释沉磷率减小的原因是________________________________________________________________________________________________________________________________________________。(5)“提纯”时，可用热水洗涤Li2CO3粗品，理由是______________________________________。(6)制取的Li2CO3、FePO4与足量的炭黑混合，隔绝空气高温灼烧得到LiFePO4，反应的化学方程式是__________________________________。4．[2023·广东肇庆高要一中校考二模]辉铜矿主要成分Cu2S，此外还含有少量SiO2、Fe2O3等杂质，软锰矿主要含有MnO2，以及少量SiO2、Fe2O3等杂质。研究人员开发综合利用这两种资源，用同槽酸浸湿法冶炼工艺，制备硫酸锰和碱式碳酸铜。主要工艺流程如下：已知：①MnO2有较强的氧化性，能将Cu＋氧化成Cu2＋②[Cu(NH3)4]SO4常温稳定，在热水溶液中会分解生成NH3③部分金属阳离子生成氢氧化物沉淀的pH范围(开始沉淀和完全沉淀的pH)：Fe3＋：1.5～3.2，Mn2＋：8.3～9.8，Cu2＋：4.4～6.4。(1)实验室配制250mL4.8mol·L－1的稀硫酸，所需的玻璃仪器除玻璃棒、量筒、烧杯以外还需要________。(2)酸浸时，为了提高浸取率可采取的措施有________________________________________________________________________________________________________________________________________________(任写一点)。 (3)酸浸时，得到浸出液中主要含有CuSO4、MnSO4等。写出该反应的化学方程式______________________________。(4)调节浸出液pH＝4的作用是________________________________________________________________________________________________________________________________________________。(5)本工艺中可循环使用的物质是(写化学式)________。(6)获得的MnSO4·H2O晶体后常用酒精洗涤，优点是________________________________________________________________________________________________________________________________________________。(7)用标准的BaCl2溶液测定样品中MnSO4·H2O质量分数时，发现样品纯度大于100%(测定过程中产生的误差可忽略)其可能原因有________________________________________________________________________________________________________________________________________________(任写一种)。5．[2023·辽宁鞍山统考二模]钼酸钠(Na2MoO4)是一种金属缓蚀剂，金属钼是重要的合金材料，下图是由辉钼矿(钼元素的主要存在形式为MoS2)生产两种物质的流程：请回答下列问题：(1)Mo为第五周期元素，与Cr同族，其基态原子价层电子排布式为________；(2)辉钼矿在空气中焙烧时，加入氧化物X可减少空气污染物的排放，烧渣中Mo以CaMoO4的形态存在，则X为________(填化学式)，焙烧方程式为____________________；(3)已知：25℃时，Ksp(CaMoO4)＝1.6×10－5，则该温度下，CaMoO4饱和溶液中Ca2＋的浓度为________g·L－1；(4)Na2CO3溶液在对烧渣进行浸出时，温度对浸出率的影响如下图所示：“操作1”需选择“高压浸出”的理由是________________________________________________________________________________________________________________________________________________；(5)从上述流程中可分析出MoO3属于__________(填“酸性氧化物”或“碱性氧化物”)；(6)由MoO3获得Mo可以选择H2做还原剂，相关说法正确的是________(填代号)；a．其原理属于热还原法冶金b．Mo的金属活动性可能位于Mg、Al之间c．工业上可用Na与钼酸盐溶液直接作用冶炼钼(7)已知MoS2晶体有类似石墨的层状结构，预测其可能的用途是________。6．[2023·福建福州统考二模]铟被广泛应用于电子工业、航空航天等高科技领域。某企业采用铅锌冶炼烟灰中浸渣(InO·xSnO2)氯化浸出工艺回收粗铟的工艺流程如下： 已知：①水溶液中铟主要以In3＋的形式存在。②In3＋＋3HXInX3＋3H＋回答下列问题：(1)“氯化浸出”时，主要反应的离子方程式为_____________________，此步骤加热的目的是____________________________；浸出温度选定80℃的原因之一是温度过高易反应产生________气体(任写一种)。(2)在不同的溶液初始pH下，萃取剂浓度对萃取率的影响如图所示，则适宜的条件为____________________。(3)反萃取剂应选用________(填化学式)。(4)常温下，在0.1mol·L－1的InCl3溶液中存在平衡体系：In3＋(aq)＋3H2O(l)⇌In(OH)3(aq)＋3H＋(aq)，则该反应的化学平衡常数K＝________(计算结果保留两位有效数字，常温下Ksp[In(OH)3]＝1.3×10－37)。(5)“置换”时，主要反应的离子方程式为__________________________；所得浊液经过滤、洗涤、干燥等操作得到粗铟，检验粗铟已洗涤干净的方法为________________________________________________________________________________________________________________________________________________。 通关特训4　无机工艺流程（二）1．答案：（1）将含钒石煤粉碎；适当提高焙烧温度；适当增大氧气流量（2）V2O3＋CaCO3＋O2Ca（VO3）2＋CO2（3）Fe3＋、Al3＋　Mg2＋、Mn2＋　反应CaSiO3（s）＋CO（aq）⇌SiO（aq）＋CaCO3（s）的平衡常数K＝＝＝<105（4）饱和NaCl溶液（5）AC解析：含钒石煤加入CaCO3焙烧，V2O3、V2O4都转化为Ca（VO3）2，水浸并加入Na2CO3调节pH为8.5，根据表中各物质开始沉淀和完全沉淀的pH可知，此时Fe3＋和Al3＋沉淀完全，Mg2＋和Mn2＋部分沉淀，随后进行离子交换，用淋洗液洗脱，加入NH4Cl沉钒，煅烧加入钙冶炼最后生成单质钒。（1）为了提高“焙烧”效率，可采用的措施有将含钒石煤粉碎；适当提高焙烧温度；适当增大氧气流量等措施；（2）焙烧时通入氧气和CaCO3，V2O3、V2O4转化为Ca（VO3）2，根据转化关系，利用电子守恒及元素守恒即可得到方程式为V2O3＋CaCO3＋O2Ca（VO3）2＋CO2；（3）pH为8.5，根据表格可得已完全沉淀的离子有Fe3＋、Al3＋，部分沉淀的有Mg2＋、Mn2＋；CaSiO3与CaCO3沉淀转化的方程式为CaSiO3（s）＋CO（aq）⇌SiO（aq）＋CaCO3（s），其平衡常数K＝＝＝<105，故不能完全转化；（4）“洗脱”过程是让[RCl4]＋V4O[R4－V4O12]＋4Cl－反应逆向进行，即需要加入氯离子，为了不引入其他杂质，最好选用便宜易得的饱和NaCl溶液；（5）本工艺中加入钙冶炼V的方法为热还原法。高炉炼铁为热还原法，A正确；电解熔融NaCl制钠是电解法，B错误；利用铝热反应制锰是热还原法，C正确；氧化汞分解制汞是热分解法，D错误。2．答案：（1）增大反应物的接触面积　Na2CrO4和Fe2O3　2∶7（2）CD（3）A（4）×100%（5）稀硫酸　抑制Cr2O转化为CrO解析：铬铁矿加入碳酸钠、硝酸钠熔融氧化后得到熔块，水浸、过滤得到滤渣1主要成分为SiO2等，滤液1调节pH＝7，过滤得到滤渣2为Al（OH）3，滤液2再调节pH，得到的滤液3加入氯化钾，通过一系列操作后得到重铬酸钾；（1）将铬铁矿粉碎有利于加快熔融、氧化的速率，其原理是增大反应物的接触面积；步骤①的主要反应为FeO·Cr2O3＋Na2CO3＋NaNO3Na2CrO4＋Fe2O3＋CO2＋NaNO2，反应中Cr元素和Fe元素化合价均升高被氧化，生成Na2CrO4和Fe2O3，氧化产物为Na2CrO4和Fe2O3，Cr元素由＋3价升高为＋6价，Fe元素由＋2价升高为＋3价，N元素由＋5价降为＋3价，结合氧化还原反应原理配平得反应2FeO·Cr2O3＋4Na2CO3＋7NaNO34Na2CrO4＋Fe2O3＋4CO2＋7NaNO2，故配平后FeO·Cr2O3与NaNO3的化学计量数之比为2∶7；（2）步骤①高温条件下陶瓷中的二氧化硅能与碳酸钠反应，故不可以用陶瓷容器做反应器，A错误；步骤②低温时反应速率降低，浸取率降低，B错误；根据分析可知，步骤③ 所得滤渣2的主要成分是Al（OH）3，C正确；步骤④调节pH，使平衡Cr2O＋H2O⇌2CrO＋2H＋逆向移动，目的主要是使Na2CrO4转变为Na2Cr2O7，D正确；（3）由溶解度曲线图结合选项可知，20℃时K2Cr2O7溶解度最小，而Na2Cr2O7、KCl、NaCl此时溶解度均大于K2Cr2O7，三者均存在于溶液当中，故冷却到20℃时得到的K2Cr2O7最多；（4）样品中Cr2O3的质量为m1×40%kg，则生成K2Cr2O7的理论质量为m1×40%kg×，则所得产品的产率为×100%＝×100%；（5）根据题意，K2Cr2O7溶液的吸光度与其浓度成正比例，在K2Cr2O7溶液中存在平衡Cr2O＋H2O⇌2CrO＋2H＋，即有部分Cr2O会转化为CrO，从而使测得的质量分数明显偏低，为抑制Cr2O转化为CrO，可加入与Cr2O不反应的酸，如硫酸。3．答案：（1）70℃，固液比3∶1（2）将PdO还原为Pd（3）ClO＋3Pd＋11Cl－＋6H＋===3PdCl＋3H2O（4）阴离子　B（5）HCl　浸取与洗脱（6）159　阴极有H＋得电子生成H2解析：本题是一道工业流程题，通过废钯催化剂制备海绵钯，将原料焙烧后加入盐酸和还原剂从而生成单质钯，再结合氯酸钠生成PdCl，通过离子交换除杂后，得到较纯净的PdCl，洗脱后用浓氨水沉钯，在用N2H4处理后得到产品。（1）由图可知，“浸取”的最佳条件为70℃，固液比3∶1；（2）加入试剂A可以将PdO中的钯还原为单质，便于后期处理，故加入试剂A的理由是：将PdO还原为Pd；（3）根据题给信息可知，加入NaClO3后和单质钯反应生成四氯合钯（Ⅱ），则根据元素守恒可知，离子方程式为：ClO＋3Pd＋11Cl－＋6H＋===3PdCl＋3H2O；（4）离子交换时发生的反应为阴、阳离子交换树脂的基本工作原理分别为R—Cl＋M－⇌R—M＋Cl－，其中氯离子被除掉，故应该选用阴离子交换膜；由给信息可知洗脱时得到PdCl，则此时应该选用盐酸，选B；（5）由流程图可知，还原时N2H4和[（NH4）2PdCl4]反应生成单质钯，根据反应器出口处器壁内侧有白色晶体生成和元素守恒可知，副产物为HCl；由于在浸取与洗脱时都使用了盐酸故可以循环至浸取与洗脱循环利用；（6）盐酸的浓度由0.1mol·L－1变为0.7mol·L－1，则生成的氯化氢的物质的量n（HCl）＝5L×（0.7mol·L－1－0.1mol·L－1）＝3mol，则此时转移电子的物质的量n（e－）＝3mol，根据Pb～2e－，则生成Pd的物质的量为1.5mol，其质量为106g·mol－1×1.5mol＝159g；而实际电解过程中可能有氢离子在阴极得到电子，但实际生产中得不到相应质量的Pd。4．答案：（1）Fe3O4＋8H＋===2Fe3＋＋Fe2＋＋4H2O（2）提高铁元素的浸出率（3）过滤速度更快（4）在80℃水浴加热条件下，向“滤液”中加入2.688g铁粉，搅拌下反应2h后，过滤；滤液在真空蒸发仪中蒸发、在冰水浴中冷却结晶、过滤（5）99.39%解析：废渣溶于硫酸生成硫酸亚铁和硫酸铁，过滤后滤液中加足量铁粉将硫酸铁还原为硫酸亚铁，再过滤，通过蒸发浓缩冷却结晶得到粗品，再重结晶得到硫酸亚铁晶体。（1）Fe3O4与硫酸反应生成硫酸铁和硫酸亚铁，反应离子方程式为：Fe3O4＋8H＋===2Fe3＋＋Fe2＋＋4H2O； （2）将“滤渣”返回“酸浸”工序，可使Fe3O4和氧化铁更充分与硫酸发生反应，提高铁的浸取率；（3）抽滤装置通过减小锥形瓶内的压强，可以加快过滤速率；（4）由图可知温度在80℃时还原率最高，因此温度选80℃；在温度一定时过量系数为1.2时还原率最高，因此过量系数为1.2，而在前两者相同时反应时间2h时还原率高，因为搅拌时间控制在2h，结合过量系数可得：应加入铁粉的量为氯化铁消耗铁粉量的1.2倍，则100mL“滤液”[其中c（Fe3＋）＝0.8mol·L－1]，结合反应可知消耗铁粉0.04mol，则需加0.04×1.2mol＝0.048mol，铁粉质量为0.048×56＝2.688g，同时为防止硫酸亚铁被氧化，应在真空蒸发仪中蒸发，然后冷却结晶后过滤，具体步骤为：在80℃水浴加热条件下，向“滤液”中加入2.688g铁粉，搅拌下反应2h后，过滤；滤液在真空蒸发仪中蒸发、在冰水浴中冷却结晶、过滤；（5）根据电子得失守恒可得关系式：MnO～5Fe2＋，n（Fe2＋）＝5n（MnO）＝0.02000mol·L－1×0.0429L×5＝0.00429mol，硫酸亚铁晶体样品中FeSO4·7H2O的质量分数＝×100%≈99.39%。5．答案：（1）离子键、共价键（2）[Ar]3d24s2或1s22s22p63s23p63d24s2（3）Fe3O4　Mg（OH）2（4）Na2B4O7＋16Na＋8H2＋7SiO24NaBH4＋7Na2SiO3（5）排除装置中的空气，防止空气中的O2与Na、H2反应（6）BO＋8e－＋6H2O===BH＋8OH－（7）1.6解析：硼镁矿主要成分为Mg2B2O5·H2O，含少量杂质Fe3O4。硼镁矿粉碎后用氢氧化钠“碱溶”，Fe3O4不溶于氢氧化钠，Mg2B2O5·H2O和氢氧化钠反应生成氢氧化镁沉淀、NaBO2，过滤出Fe3O4、氢氧化镁沉淀，所得滤液中含有NaBO2，蒸发、浓缩、冷却结晶得Na2B4O7·10H2O，Na2B4O7·10H2O脱水生成Na2B4O7，Na2B4O7、Na、H2、SiO2在高温条件下生成NaBH4和硅酸钠，用异丙胺溶解NaBH4，过滤除去硅酸钠，蒸发NaBH4的异丙胺溶液得NaBH4。（1）NaBH4是离子化合物，含有的化学键为离子键、共价键；（2）Ti是22号元素，核外电子排布式为[Ar]3d24s2或1s22s22p63s23p63d24s2；（3）Fe3O4不溶于氢氧化钠，Mg2B2O5·H2O和氢氧化钠反应生成氢氧化镁沉淀、NaBO2，过滤出Fe3O4、氢氧化镁沉淀，碱溶过滤得滤渣的主要成分是Fe3O4、Mg（OH）2；（4）Na2B4O7、Na、H2、SiO2在高温条件下生成NaBH4和硅酸钠，制取NaBH4的化学方程式为Na2B4O7＋16Na＋8H2＋7SiO24NaBH4＋7Na2SiO3；（5）高温合成中，加料之前需将反应器加热至100℃以上，并通入氩气，排除装置中的空气，防止空气中的O2与Na、H2反应；（6）在碱性条件下，用惰性电极电解NaBO2溶液也可制得NaBH4，H元素化合价由＋1降低为－1发生还原反应，H2O在阴极得电子结合BO生成BH，阴极反应的电极方程式BO＋8e－＋6H2O===BH＋8OH－；（7）7.6gNaBH4作还原剂，氢元素化合价由－1升高为＋1，转移电子×8＝1.6mol，氢气作还原剂，氢元素化合价由0升高为＋1，转移1.6mol电子需要0.8mol氢气，所以还原能力相当于1.6gH2的还原能力。6．答案：（1）0.008mol/（L·min）（2）2[c（SO）＋c（HSO）＋c（H2SO3）]（3）2SO＋O2===2SO （4）c（SO）增大，使反应Ⅰ中的平衡正向移动（5）pH较小时，SO与H＋结合生成HSO或H2SO3，尽管含硫化合物总浓度增大，但是SO浓度增大不明显（6）4Ag（SO3）＋HCHO＋6OH－===4Ag↓＋8SO＋4H2O＋CO（7）随循环次数的增加，浸出液中c（Cl－）增大，c（SO）减小，两者共同促进浸出反应平衡逆移解析：分银渣中主要成分是氯化银，Ⅰ中用Na2SO3溶液作为浸出剂，主要反应为AgCl＋2SO⇌Ag（SO3）＋Cl－；浸出液与甲醛反应，Ⅱ中反应为4Ag（SO3）＋HCHO＋6OH－===4Ag↓＋8SO＋4H2O＋CO，生成Ag回收，同时又生成SO，可循环使用。（1）固体质量减少了28.7g，即反应溶解了28.7gAgCl，其物质的量为＝0.02mol，由反应方程式可知，参加反应的SO的物质的量为0.02mol×2＝0.04mol，则反应速率v（SO）＝＝0.008mol/（L·min）；（2）Na2SO3溶液中存在物料守恒关系，c（Na＋）＝2[c（SO）＋c（HSO）＋c（H2SO3）]；（3）反应Ⅰ在敞口容器中进行，SO很容易被空气中的氧气氧化，而使银的产率降低，反应的离子方程式为2SO＋O2===2SO；（4）由图像可知，pH＝10时，Ag（SO3）浓度随含硫化合物总浓度增大而增大，变化趋势的原因是c（SO）增大，使反应Ⅰ中的平衡正向移动，导致Ag（SO3）浓度增大；（5）由图像可知，相比于pH＝10时，pH＝6时，随含硫化合物总浓度增大，Ag（SO3）浓度增大不明显，可能的原因是pH较小时候，SO与H＋结合生成HSO或H2SO3，尽管含硫化合物总浓度增大，但是SO浓度增大不明显；（6）HCHO中C元素化合价由0价升高到＋4价，Ag（SO3）中Ag元素化合价由＋1价降低到0价，反应产物有碳酸根离子，则可判断溶液为碱性，生成物有水，根据得失电子守恒、电荷守恒和原子守恒配平反应方程式为4Ag（SO3）＋HCHO＋6OH－===4Ag↓＋8SO＋4H2O＋CO；（7）由步骤Ⅱ中反应方程式可知，反应消耗了SO，生成了Cl－，而反应Ⅰ中SO为反应物，Cl－为生成物，平衡逆向移动，导致循环多次后，银浸出率降低。高分必刷1．答案：（1）①0.11mol　②取少量氧化后溶液，向其中滴加K3[Fe（CN）6]溶液，无蓝色沉淀生成（或取少量氧化后溶液，煮沸，冷却后滴入酸性KMnO4稀溶液中，溶液变红），则Fe2＋已被完全氧化（2）2Fe3＋＋3MnCO3＋3H2O===2Fe（OH）3＋3Mn2＋＋3CO2↑（3）该反应的平衡常数K＝7.5×106>105，正向进行程度很大，可以将Ca2＋完全除去（4）向其中加入1mol·L－1NaHCO3溶液，边加边振荡，当静置后向上层清液中加入1mol·L－1NaHCO3溶液无沉淀生成时停止滴加。过滤并洗涤沉淀，向沉淀中加入1mol·L－1H2SO4至固体完全溶解，90～100℃条件下蒸发浓缩至有大量晶体析出，趁热过滤（5）加热到850℃分解2小时，将产生的气体通入1mol·L－1NaOH溶液 解析：含锰废液含Mn2＋、Na＋、Fe2＋，还含SO及少量Ca2＋、Mg2＋，加H2O2将Fe2＋氧化成Fe3＋，再加碳酸锰调整溶液pH值使Fe3＋完全沉淀过滤除去，在滤液中加MnF2使Ca2＋、Mg2＋转化为CaF2、MgF2沉淀，过滤除去，得到粗硫酸锰溶液。（1）①c（Fe2＋）＝0.2mol·L－1，1L该废液中含Fe2＋的物质的量为0.2mol，H2O2将Fe2＋氧化成Fe3＋，反应为：2Fe2＋＋H2O2＋2H＋===2Fe3＋＋2H2O，结合反应可知0.2molFe2＋消耗0.1molH2O2，H2O2用量为理论用量的1.1倍，则需要加入0.11molH2O2；②若Fe2＋完全被氧化，则反应后溶液中不含Fe2＋，通过检验Fe2＋是否存在确定其是否完全被氧化，可取氧化后溶液加K3[Fe（CN）6]溶液，看是否出现蓝色沉淀，也可利用其还原性，滴加酸性高锰酸钾溶液检验；（2）加碳酸锰调整溶液pH值使Fe3＋完全转化为Fe（OH）3沉淀过滤除去，反应的离子方程式为：2Fe3＋＋3MnCO3＋3H2O===2Fe（OH）3＋3Mn2＋＋3CO2↑；（3）“除杂Ⅱ”中反应之一为MnF2＋Ca2＋⇌CaF2＋Mn2＋，该反应的平衡常数K＝＝＝＝＝7.5×106>105；（4）取实验所得粗MnSO4溶液，向其中加入1mol·L－1NaHCO3溶液，边加边振荡，将硫酸锰转化为Mn（OH）2，当静置后向上层清液中加入1mol·L－1NaHCO3溶液无沉淀生成时确保硫酸锰完全沉淀后停止滴加。过滤并洗涤沉淀，向沉淀中加入1mol·L－1H2SO4至Mn（OH）2固体完全溶解，90～100℃条件下蒸发浓缩至有大量晶体析出，趁热过滤；（5）由图可知加热到850℃分解2小时，Mn2O3的含量最高，因此应控制温度为850℃，产生的气体用1mol·L－1NaOH溶液吸收。2．答案：（1）温度过低，酸溶速度慢，温度过高铵盐分解（2）2Cu2＋＋SO＋2Cl－＋H2O===2CuCl↓＋SO＋2H＋　使Cu2＋全部被还原、提高Cu2＋的还原速率、防止生成的Cu＋被空气氧化等　CuCl＋NH4Cl===NH4CuCl2（3）硫酸　加快CuCl表面水分的蒸发，防止CuCl水解氧化（4）硫酸铵或（NH4）2SO4（5）59.7%解析：酸性条件下硝酸根离子具有氧化性，可氧化海绵铜（主要成分是Cu和少量CuO）生成硫酸铜，过滤后在滤液中加入亚硫酸铵发生氧化还原反应生成CuCl，发生2Cu2＋＋SO＋2Cl－＋H2O===2CuCl＋SO＋2H＋，得到的CuCl经硫酸酸洗，水洗后再用乙醇洗涤，可快速除去固体表面的水分，防止水解、氧化；（1）“酸溶”时，温度过低，酸溶速度慢，温度过高铵盐分解，温度应控制在60～70℃；（2）根据分析，2Cu2＋＋SO＋2Cl－＋H2O===2CuCl＋SO＋2H＋；为了使Cu2＋全部被还原、提高Cu2＋的还原速率、防止生成的Cu＋被空气氧化，则“还原”步骤中亚硫酸铵适当过量；随着NH4Cl用量增加，发生反应CuCl＋NH4Cl===NH4CuCl2；（3）得到的CuCl经硫酸酸洗，水洗后再用乙醇洗涤，使用乙醇的目的为加快CuCl表面水分的蒸发，防止CuCl水解氧化；（4）还原中还可以发生4Cu＋NH4NO3＋5H2SO4===4CuSO4＋（NH4）2SO4＋3H2O生成硫酸铵；（5）氯化亚铜与FeCl3反应，Fe3＋＋CuCl===Fe2＋＋Cu2＋＋Cl－，加入K2Cr2O7溶液发生反应6Fe2＋＋Cr2O＋14H＋===2Cr3＋＋7H2O＋6Fe3＋，设CuCl的物质的量为n，反应的关系为6CuCl　～　6Fe2＋　～　Cr2O6　　1n0.2×25×10－3， 样品中CuCl的质量分数＝＝×100%＝59.7%。3．答案：（1）释放残余的能量，避免造成安全隐患（2）Na[Al（OH）4]（3）2LiFePO4＋H2O2＋2H＋===2Li＋＋2FePO4↓＋2H2O　防止增大后续步骤中Na2CO3溶液的消耗，造成浪费（4）pH>2.5后，促使部分铁元素水解平衡正向移动以Fe（OH）3形式存在，降低了磷元素的沉淀率（5）碳酸锂在温度较高时溶解度较小，用热水洗涤，干燥可得到高纯碳酸锂（6）Li2CO3＋2FePO4＋2C2LiFePO4＋3CO↑解析：废旧磷酸铁锂电池的正极材料中含有LiFePO4、Al、导电剂（乙炔墨、碳纳米管）等，首先用NaOH溶液浸取，Al溶解得到四羟基合铝酸钠，过滤分离出含四羟基合铝酸钠的溶液即为滤液A，过滤后为LiFePO4及乙炔墨、碳纳米管，加盐酸、过氧化氢将LiFePO4氧化为含有Li＋的溶液和FePO4沉淀，过滤分离出滤渣中含乙炔墨、碳纳米管，滤液中含铁离子、锂离子，之后再加30%Na2CO3调节pH，生成的沉淀为FePO4·3H2O等，滤液中含有锂离子，加入饱和碳酸钠溶解并加热，可生成Li2CO3粗品，用热水洗涤，干燥得到高纯Li2CO3。（1）废旧锂离子电池中大都残余部分电量，在处理之前需要进行彻底放电，否则在后续处理中，残余的能量会集中释放出大量的热量，可能会造成安全隐患等不利影响；（2）有上述分析可知滤液A中为四羟基合铝酸钠溶液，其主要溶质为Na[Al（OH）4]；（3）在步骤“酸浸”时，由题中已知①，LiFePO4不溶于碱，可溶于稀酸，可知LiFePO4被H2O2在酸性环境中氧化得到Li＋和FePO4沉淀，根据电子守恒、元素守恒可得离子方程式为2LiFePO4＋H2O2＋2H＋===2Li＋＋2FePO4↓＋2H2O；盐酸用量过多会消耗后续步骤“调pH”中Na2CO3溶液的用量，造成浪费；（4）pH>2.5后，促使部分铁元素水解平衡正向移动以Fe（OH）3形式存在，因此降低了磷元素的沉淀率；（5）从题中Li2CO3在水中溶解度可知，碳酸锂在温度较高时溶解度较小，则可用热水洗涤，然后干燥可得到高纯碳酸锂；（6）由题意可知，再生制备磷酸亚铁锂的反应为碳酸锂、磷酸铁与足量炭黑混合高温灼烧反应生成磷酸亚铁锂和一氧化碳，反应的化学方程式为Li2CO3＋2FePO4＋2C2LiFePO4＋3CO↑。4．答案：（1）250mL容量瓶、胶头滴管（2）粉碎矿石或适当升高温度或搅拌（3）Cu2S＋2MnO2＋4H2SO4===2CuSO4＋2MnSO4＋S↓＋4H2O（4）使Fe3＋完全生成Fe（OH）3沉淀，而Cu2＋不生成沉淀（5）NH3（6）减少MnSO4·H2O晶体的损失（7）混有硫酸盐杂质或部分晶体失去结晶水解析：流程分析可知辉铜矿软锰矿加入硫酸酸浸过滤得到浸出液调节溶液pH，使铁离子全部沉淀，过滤得到浸出液中主要含有CuSO4、MnSO4等，加入碳酸氢铵和氨水过滤得到混合溶液加热赶出氨气结晶析出得到碱式碳酸铜，滤渣为碳酸锰，通过蒸发浓缩，冷却结晶过滤洗涤得到硫酸锰晶体。（1）实验室配制250mL4.8mol·L－1的稀硫酸，所需的玻璃仪器除玻璃棒、量筒、烧杯以外还需要250mL容量瓶，胶头滴管；（2）为了提高浸取率可采取的措施可以粉碎矿石增大接触面积、加热、搅拌等；（3）MnO2有较强的氧化性，能将金属硫化物中的硫氧化为单质硫，生成物是CuSO4、MnSO4、S，反应物是硫酸、二氧化锰和硫化亚铜，根据化合价升降法配平方程式为：Cu2S＋2MnO2＋4H2SO4===2CuSO4＋2MnSO4＋S↓＋4H2O； （4）根据提示Fe3＋的pH沉淀范围：1.5～3.2，Cu2＋的pH沉淀范围为：4.4～6.4，可知当pH＝4时，使Fe3＋完全生成Fe（OH）3沉淀，而Cu2＋不生成沉淀；（5）工艺流程中加入了氨水，最后又得到了氨气，NH3可循环使用；（6）由于MnSO4·H2O不溶于乙醇，故使用乙醇洗涤可以促进晶体形成，减少MnSO4·H2O晶体的损失；（7）质量分数大于100%，说明了硫酸锰晶体中可能混有硫酸盐杂质或部分晶体失去结晶水。5．答案：（1）4d55s1（2）CaO　6CaO＋2MoS2＋9O22CaMoO4＋4CaSO4（3）0.16（4）常压无法使溶液的温度上升至浸出率较高的150℃左右（5）酸性氧化物（6）a（7）润滑剂解析：辉钼矿（钼元素的主要存在形式为MoS2）加入CaO，通入空气焙烧发生反应6CaO＋2MoS2＋9O22CaMoO4＋4CaSO4，所得烧渣加入碳酸钠溶液将CaMoO4转化为Na2MoO4，经操作1过滤得到Na2MoO4溶液。Na2MoO4溶液经系列操作得到Na2MoO4·2H2O晶体。往Na2MoO4溶液中加入足量硫酸反应生成H2MoO4沉淀，过滤后灼烧得到MoO3，经氢气还原得到Mo。（1）基态Cr原子价层电子排布式为3d54s1，Mo为第五周期元素，与Cr同族，则其基态原子价层电子排布式为4d55s1；（2）MoS2在空气中焙烧会生成SO2，加入氧化物X可减少空气污染物的排放，且烧渣中Mo以CaMoO4的形态存在，含有Ca元素，则X为CaO；焙烧的化学方程式为6CaO＋2MoS2＋9O22CaMoO4＋4CaSO4；（3）CaMoO4饱和溶液中，c（Ca2＋）＝c（MoO）＝＝4.0×10－3mol·L－1，4.0×10－3mol·L－1×40g·mol－1＝0.16g·L－1；（4）由曲线图可知，随着温度的升高，浸出率逐渐升高，当温度在150℃左右时，浸出率已经很高，继续升高温度，浸出率增长不明显。因此Na2CO3溶液在对烧渣进行浸出时，选择温度150℃左右有利于浸出，但常压无法使溶液的温度上升至浸出率较高的150℃左右，所以需要选择“高压浸出”，以使温度提高到150℃左右；（5）由流程图可知，往Na2MoO4溶液中加入足量硫酸反应生成H2MoO4沉淀，过滤后灼烧得到MoO3，即MoO3对应的水化物为酸，MoO3为酸性氧化物；（6）利用H2做还原剂，将MoO3还原为Mo，其原理属于热还原法冶金，a正确；H2能将MoO3还原为Mo，则还原性：H2>Mo，Mg、Al能从酸溶液中置换出H2，则还原性：Mg>H2，Al>H2，因此Mo的金属活动性可能位于Mg、Al之后，b错误；Na比较活泼，与钼酸盐溶液直接作用，钠先和水反应，因而不能达到冶炼钼的目的，c错误；（7）MoS2晶体有类似石墨的层状结构，层与层之间作用力较弱，很容易在层间发生相对滑动，因而可用作润滑剂。6．答案：（1）6InO·xSnO2＋18H＋＋ClO===6In3＋＋Cl－＋6xSnO2＋9H2O　增大反应速率，提升酸浸效率　Cl2或ClO2（2）pH＝0.5，萃取剂浓度为15%（3）H2SO4（4）7.7×10－6（5）3Zn＋2In3＋===3Zn2＋＋2In　取最后一次洗涤液，加入盐酸酸化的氯化钡溶液，若没有产生沉淀，则洗净解析：铅锌冶炼烟灰中浸渣（InO·xSnO2）加H2SO4、HCl、NaClO3进行“氯化浸出”，铟主要以In3＋进入水溶液，锡以SnO2进入酸浸渣，水溶液用萃取剂HX 萃取、分液，去掉水相，得到InX3有机相，有机相中加反萃取剂进行反萃取去掉有机相得到高含量In3＋溶液，往溶液中加过量锌粉置换出In，同时得到硫酸锌溶液，硫酸锌溶液经过系列步骤制备硫酸锌晶体。（1）“氯化浸出”时，In由＋2价被氧化为＋3价，Sn价态不变仍以SnO2存在，则该步骤是利用酸性条件下氯酸根离子氧化二价In，主要反应的离子方程式为6InO·xSnO2＋18H＋＋ClO===6In3＋＋Cl－＋6xSnO2＋9H2O；此步骤加热的目的是增大反应速率，提升酸浸效率；温度过高HCl和NaClO3会发生氧化还原反应生成Cl2或ClO2；（2）萃取率越高越好，则适宜的条件为pH＝0.5，萃取剂浓度为15%；（3）由In3＋＋3HXInX3＋3H＋和后续制备硫酸锌晶体副产品可知萃取剂选H2SO4；（4）In3＋（aq）＋3H2O（l）⇌In（OH）3（aq）＋3H＋（aq）的化学平衡常数即In3＋的水解常数K＝＝＝＝＝7.7×10－6；（5）“置换”时，主要反应是Zn置换出In，反应的离子方程式为3Zn＋2In3＋===3Zn2＋＋2In；由流程可知所得浊液中含硫酸根离子，检验粗铟已洗涤干净就是检验粗铟最后一次洗涤液中没有硫酸根离子，方法为取最后一次洗涤液，加入盐酸酸化的氯化钡溶液，若没有产生沉淀，则洗净。