2022高考化学二轮复习题型专练八工艺流程题含解析.docx

题型专练(八)工艺流程题A组1.(2019宁夏银川一中二模)某工厂用软锰矿(主要成分是MnO2,含少量Al2O3和SiO2)和闪锌矿(主要成分是ZnS,含少量FeS、CuS等杂质)为原料制备MnO2和Zn(干电池原料),其简化流程如下:已知:反应中所有金属元素均以离子形式存在。回答下列问题:(1)滤渣1中除了SiO2以外,还有一种淡黄色物质,该物质是由MnO2、CuS与硫酸共热时产生的,请写出该反应还原产物的化学式。(2)反应中加入适量金属锌的目的是为了回收某种金属,请写出该反应的离子方程式。(3)反应中X可以是(填字母代号)。它的作用是。a.MgOb.Zn(OH)2c.Cu2(OH)2CO3d.MnCO3(4)反应中电极均是惰性电极,写出阴极电极反应式。(5)已知:H2S的电离常数K1=1.010-7,K2=7.010-15。0.1 molL-1 NaHS的pH7(填“”“=”或“HS-的水解常数Kh=KWK1=110-14110-7=10-7,由于10-77.010-15,故HS-的水解程度大于其电离程度,溶液显碱性(6)5解析(1)MnO2、CuS与硫酸共热发生氧化还原反应生成MnSO4、CuSO4、S和H2O,CuS中硫元素化合价升高,氧化产物是S单质,锰元素由+4价降低为+2价,还原产物是MnSO4;(2)根据流程图,反应中加入适量金属锌可以置换出金属铜,反应的离子方程式是Cu2+ZnCu+Zn2+;(3)根据流程图,反应中加入X的目的是增大溶液的pH使Fe3+和Al3+转化为氢氧化物沉淀;加入MgO会引入杂质Mg2+,故不选a;若加入Zn(OH)2,能调节pH且不引入杂质;加入Cu2(OH)2CO3会引入杂质Cu2+,故不选c;若加入MnCO3,能调节pH且不引入杂质,故选bd。(4)反应中,阴极发生还原反应生成金属锌,阴极电极反应式是Zn2+2e-Zn;(5)NaHS溶液中HS-既能水解又能电离,HS-的电离常数是7.010-15,HS-的水解常数是KWK1=10-141.010-7=1.010-7K2=7.010-15,即HS-在溶液中水解大于电离,溶液呈碱性,pH7;(6)向含有0.020 molL-1 Mn2+废水通入H2S,Mn2+开始沉淀时,c(S2-)=Ksp(MnS)c(Mn2+)=1.410-150.02 molL-1=710-14 molL-1,此时HS-浓度为1.010-4 molL-1,根据K2=c(H+)c(S2-)c(HS-)=7.010-15,c(H+)=7.010-15110-4710-14 molL-1=110-5 molL-1,所以a=5。2.(2019河南中原名校第一次联考)重铬酸钠是一种用途极广的氧化剂,工业上可以用铬铁矿主要成分Fe(CrO2)2(或写成FeOCr2O3),还含有Al2O3、Fe2O3、SiO2等杂质制备,同时还可回收Cr。其主要工艺流程如图所示:已知部分物质的溶解度曲线如图1所示。请回答下列问题:(1)煅烧生成Na2CrO4的化学方程式为。(2)煅烧后的浸出液中除了含有NaOH、Na2CO3、Na2CrO4外,还含有(填化学式)。(3)调节溶液pH所选的试剂为(填名称)。(4)操作a的实验步骤为。(5)加入Na2S溶液后,反应使硫元素全部以S2O32-的形式存在,写出生成Cr(OH)3的离子方程式。(6)采用石墨电极电解Na2CrO4溶液制备Na2Cr2O7,其原理如图2所示。写出电极b的电极反应方程式:。测定阳极液中Na元素和Cr元素的含量,若Na元素与Cr元素的物质的量之比为n,则此时Na2CrO4的转化率为。(7)根据有关国家标准,含CrO42-的废水要经化学处理使其浓度降至5.010-7 molL-1以下才能排放。可采用加入可溶性钡盐生成BaCrO4沉淀Ksp(BaCrO4)=1.210-10,再加入硫酸处理多余的Ba2+的方法处理废水。加入可溶性钡盐后,废水中Ba2+的浓度应不小于 molL-1,废水处理后方能达到国家排放标准。答案(1)4Fe(CrO2)2+7O2+8Na2CO32Fe2O3+8Na2CrO4+8CO2(2)Na2SiO3、NaAlO2(3)稀硫酸(4)蒸发浓缩、冷却结晶、过滤(5)23H2O+6S2-+8CrO42-8Cr(OH)3+3S2O32-+22OH-(6)2H2O-4e-O2+4H+(2-n)100%(7)2.410-4解析(1)铬铁矿主要成分Fe(CrO2)2,还含有Al2O3、Fe2O3、SiO2等杂质,加入纯碱和空气高温煅烧生成Na2CrO4的化学方程式为:4Fe(CrO2)2+7O2+8Na2CO32Fe2O3+8Na2CrO4+8CO2。(2)根据调节pH后产生滤渣Al(OH)3和H2SiO3可知,加入纯碱和空气高温煅烧后再加水过滤,浸出液中除了含有NaOH、Na2CO3、Na2CrO4外应该还含有Na2SiO3、NaAlO2。(3)根据酸化后的产物中有Na2SO4,可知调节溶液pH所选的试剂为稀硫酸。(4)溶液通过操作a后分离为溶液a和固体a两部分,从溶液a可以提取重铬酸钠晶体,则固体a为硫酸钠晶体。根据溶解度曲线,硫酸钠的溶解度在较高温度下较小,在较低温度下也较小,故可以蒸发浓缩得到硫酸钠的饱和溶液,再降温结晶析出硫酸钠晶体,所以操作a为蒸发浓缩、冷却结晶、过滤。(5)含Na2CrO4的滤液加入Na2S溶液后,硫元素全部以S2O32-的形式存在,CrO42-转化成Cr(OH)3,反应的离子方程式为23H2O+6S2-+8CrO42-8Cr(OH)3+3S2O32-+22OH-。(6)根据电池的正负极确定电解池b为阳极,电极反应式为:2H2O-4e-O2+4H+。电解制备Na2Cr2O7过程的总反应方程式为2Na2CrO4+3H2ONa2Cr2O7+2NaOH+2H2+O2,设加入反应容器内的Na2CrO4为1 mol,反应过程中有x mol Na2CrO4转化为Na2Cr2O7,则阳极区剩余Na2CrO4为(1-x) mol,对应的n(Na)=2(1-x) mol,生成的Na2Cr2O7为x2 mol,对应的n(Na)=x mol,n(Cr)=x mol,根据:Na与Cr的物质的量之比为n,计算得出x=(2-n) mol,转化率为2-n1100%=(2-n)100%;(7)国家标准含CrO42-的废水要经化学处理,使其浓度降至5.010-7 molL-1以下才能排放,所以c(Ba2+)=Ksp(BaCrO4)c(CrO42-)=1.210-105.010-7 molL-1=2.410-4 molL-1。3.(2019广东揭阳二模)无水氯化铝在生产、生活中应用广泛。(1)氯化铝水溶液呈性,原因是(用离子方程式表示);把AlCl3溶液蒸干,灼烧,最后得到的主要固体产物是。(2)工业上用铝土矿(主要成分为Al2O3,含有Fe2O3、SiO2等杂质)制取无水氯化铝的一种工艺流程示意如下:已知:物质SiCl4AlCl3FeCl3FeCl2沸点/57.6180(升华)300(升华)1 023步骤中焙烧使固体中水分挥发、气孔数目增多,其作用是(只要求写出一种)。步骤中若不通入氯气和氧气,则反应生成相对原子质量比硅大的单质是。已知:Al2O3(s)+3C(s)2Al(s)+3CO(g)H1=+1 344.1 kJ mol-12AlCl3(g)2Al(s)+3Cl2(g)H2=+1 169.2 kJ mol-1由Al2O3、C和Cl2反应生成AlCl3的热化学方程式为。步骤经冷却至室温后,气体用足量的NaOH冷溶液吸收,生成的盐主要有3种,其化学式分别为、。结合流程及相关数据分析,步骤中加入铝粉的目的是。答案(1)酸Al3+3H2OAl(OH)3+3H+Al2O3(2)防止后续步骤生成的AlCl3水解或增大与Cl2、O2的接触面积,增大反应速率Fe或铁Al2O3(s)+3C(s)+3Cl2(g)2AlCl3(g)+3CO(g)H=+174.9 kJ mol-1NaClNaClONa2CO3除去FeCl3,提高AlCl3纯度解析(1)AlCl3为强酸弱碱盐,Al3+水解使溶液呈酸性,水解离子方程式为Al3+3H2OAl(OH)3+3H+。将AlCl3溶液蒸干,由于HCl具有挥发性,从溶液中逸出,促进Al3+的水解,最终Al3+完全水解生成Al(OH)3,经过蒸干、灼烧,Al(OH)3分解生成Al2O3。(2)步骤中焙烧使固体水分挥发、物质中没有水,可以防止后续步骤生成的AlCl3水解;同时使固体中气孔数目增多,使得固体物质表面积增大,增大后续化学反应速率。步骤如果不通入氯气和氧气,铝土矿粉中的Al2O3、Fe2O3、SiO2会与C发生置换反应,得到Al、Fe、Si,相对原子质量比硅大的单质是Fe。尾气中含Cl2、O2、CO2、SiCl4等,冷却至室温后的气体中含Cl2、O2、CO2,气体用足量NaOH冷溶液吸收,氯气与足量的NaOH冷溶液的反应为:Cl2+2NaOHNaCl+NaClO+H2O,CO2与足量的NaOH冷溶液的反应为:CO2+2NaOHNa2CO3+H2O,所以3种钠盐分别为NaCl、NaClO、Na2CO3。步骤中生成了FeCl3,根据表中的数据,在氯化铝的粗品中含有FeCl3杂质,加入Al可以与FeCl3反应置换出铁,生成AlCl3,提高AlCl3的纯度。4.(2019山东泰安二模)六水合高氯酸铜Cu(ClO4)26H2O是一种易溶于水的蓝色晶体,常用作助燃剂。以食盐等为原料制备高氯酸铜晶体的一种工艺流程如下:回答下列问题:(1)Cu2(OH)2CO3在物质类别上属于(填序号)。A.碱B.盐C.碱性氧化物(2)发生“电解”时所用的是(填“阳离子”或“阴离子”)交换膜。(3)歧化反应是同一种物质中同种元素自身的氧化还原反应,已知上述工艺流程中“歧化反应”的产物之一为NaClO3。该反应的化学方程式为。(4)“电解”的阳极产物为(填离子符号)。(5)操作a的名称是,该流程中可循环利用的物质是(填化学式)。(6)“反应”的离子方程式为。答案(1)B(2)阳离子(3)3Na2CO3+3Cl25NaCl+NaClO3+3CO2(4)ClO4-(5)蒸发浓缩NaCl(6)Cu2(OH)2CO3+4H+2Cu2+CO2+3H2O解析根据流程图,电解氯化钠溶液生成氢氧化钠、氢气和氯气,生成的氯气与碳酸钠发生歧化反应生成氯化钠和NaClO3,同时生成二氧化碳,生成的NaClO3通过电解生成高氯酸钠和氢气,用盐酸酸化,过滤除去氯化钠晶体,蒸发浓缩得到60%以上的高氯酸溶液。在高氯酸溶液中加入碱式碳酸铜,反应生成高氯酸铜溶液,蒸发浓缩、冷却结晶得到高氯酸铜晶体。(1)Cu2(OH)2CO3中含有金属阳离子和酸根阴离子,属于盐。(2)“电解”所发生的反应是电解氯化钠溶液生成氢氧化钠、氢气和氯气,需要防止氢氧根离子与氯气反应,所以用的交换膜是阳离子交换膜。(3)“歧化反应”是氯气与碳酸钠反应生成氯化钠和NaClO3,氯元素从0价变为-1价和+5价,同时生成二氧化碳,反应的化学方程式为3Na2CO3+3Cl25NaCl+NaClO3+3CO2。(4)通过电解,溶液中氯酸根离子在阳极失电子发生氧化反应生成高氯酸根离子,“电解”的阳极产物为ClO4-。(5)加入盐酸,过滤除去氯化钠晶体,滤液通过蒸发浓缩即可得到60%以上的高氯酸;从流程图可以看出,可循环利用的物质是NaCl。(6)“反应”中高氯酸与碱式碳酸铜反应生成高氯酸铜,二氧化碳和水,碱式碳酸铜不溶于水,高氯酸为强酸,反应的离子方程式为Cu2(OH)2CO3+4H+2Cu2+CO2+3H2O。5.(2019湘赣十四校第一次联考)银铜合金广泛应用于航空工业,从银铜合金的切割废料中回收银并制备铜产品的工艺如下:已知:Al(OH)3和Cu(OH)2开始分解的温度分别为450 和80 。(1)电解精炼银时,粗银作极,另一电极上的电极反应式为。(2)加快渣料(含少量银)溶于稀硫酸的措施有、(写出两种)。(3)滤渣A与稀硝酸反应,产生的气体在空气中迅速变为红棕色,滤渣A与稀硝酸反应的离子方程式为。(4)煮沸CuSO4混合溶液的过程中,得到固体B,则固体B的组成为;在生成固体B的过程中,需控制NaOH的加入量,若NaOH过量,则因过量引起的反应的离子方程式为。(5)硫酸铜溶液可用于浸取硫铁矿中的铁元素,浸取时发生复杂的氧化还原反应。反应体系中除CuSO4和FeS2外,还有H2SO4、Cu2S、FeSO4和H2O,下列对该反应的分析正确的是(填字母代号)。A.氧化剂为CuSO4和FeS2B.反应后溶液的pH降低C.被氧化的FeS2占总量的30%D.每转移2 mol电子消耗3 mol CuSO4答案(1)阳Ag+e-Ag(2)适当增大硫酸浓度升高温度、粉碎渣料或搅拌等(3)3Ag+4H+NO3-3Ag+NO+2H2O(4)Al(OH)3和CuOAl(OH)3+OH-AlO2-+2H2O(5)ABC解析由工艺流程图可知,废料在空气中熔炼时,Cu被氧化,滤渣中含有CuO及少量Ag,向滤渣中加入硫酸进行酸浸,CuO与硫酸反应,过滤得到硫酸铜溶液(含有硫酸),滤渣A为Ag;向滤液中加入硫酸铝、氢氧化钠,煮沸后过滤得到的固体B为氢氧化铝、氧化铜,煅烧中二者反应得到CuAlO2。(1)电镀法精炼银时,粗银作阳极,纯银作阴极,阳极上银失电子变成银离子进入溶液:Ag-e-Ag+,阴极上银离子得到电子形成单质银:Ag+e-Ag。(2)增大渣料(含少量银)溶于稀硫酸的速率,可采用适当增大硫酸浓度、升高反应温度、粉碎渣料增大固体表面积或搅拌等措施。(3)滤渣A的主要成分是Ag,稀硝酸是氧化性酸,能与银反应生成硝酸银、一氧化氮气体和水,反应的化学方程式为3Ag+4HNO3(稀)3AgNO3+NO+2H2O,据此可进一步写出离子方程式。(4)CuSO4溶液中加入硫酸铝溶液和氢氧化钠溶液得到Cu(OH)2沉淀和Al(OH)3沉淀,由Al(OH)3和Cu(OH)2的分解温度可知,煮沸后Cu(OH)2分解产生氧化铜,则固体B的组成为Al(OH)3和CuO;氢氧化铝是两性氢氧化物,如果NaOH过量,Al(OH)3会与氢氧化钠溶液反应生成偏铝酸钠和水,反应的化学方程式为:Al(OH)3+NaOHNaAlO2+2H2O。(5)由反应体系中元素化合价的变化可知,反应物为CuSO4、FeS2和H2O,生成物为Cu2S、FeSO4和H2SO4,反应的化学方程式为14CuSO4+5FeS2+12H2O7Cu2S+5FeSO4+12H2SO4。反应中,Cu元素的化合价由+2降低为+1,一部分S元素的化合价由-1降低到-2,另一部分S元素的化合价由-1升高到+6价,则CuSO4是氧化剂,FeS2既是氧化剂,又是还原剂,A正确;由反应的化学方程式为14CuSO4+5FeS2+12H2O7Cu2S+5FeSO4+12H2SO4可知,反应中有硫酸生成,反应后溶液的pH降低,B正确;由反应的化学方程式可知,10个S原子中,有3个S原子失去电子,7个S原子得到电子,则被氧化的FeS2占总量的30%,C正确;由反应的化学方程式可知,14 mol硫酸铜参加反应,转移21 mol电子,则转移2 mol电子消耗43 mol CuSO4,D错误。6.(2019山东济南一模)工业上,从精制黑钨矿(FeWO4、MnWO4)中提取金属钨的一种流程如下图所示,该流程同时获取副产物Fe2O3和MnCl2。已知:.过程中,钨的化合价均不变;.常温下钨酸难溶于水;.25 时,KspFe(OH)3=1.010-38,KspMn(OH)2=4.010-14回答下列问题:(1)上述流程中的“滤渣1”除MnO2外还有,“气体”除水蒸气、HCl外还有(均填化学式);(2)过程中MnWO4参与反应的化学方程式为;FeWO4参与的反应中氧化剂与还原剂的物质的量之比为;(3)已知WO3(s)+3H2(g)W(s)+3H2O(g)H=a kJ mol-1WO3(s)WO3(g)H=b kJ mol-1写出WO3(g)与H2(g)反应生成W(s)的热化学方程式:;(4)过程在25 时调pH,至少应调至(当离子浓度等于1.010-5 molL-1时,可认为其已沉淀完全);(5)过程要获得MnCl2固体,在加热时必须同时采取的一项措施是;(6)钠钨青铜是一类特殊的非化学计量比化合物,其通式为NaxWO3,其中0x1,这类化合物具有特殊的物理化学性质,是一种低温超导体。应用惰性电极电解熔融的Na2WO4和WO2混合物可以制备钠钨青铜,写出WO42-在阴极上放电的电极反应式:。答案(1)Fe2O3Cl2(2)2MnWO4+2Na2CO3+O22Na2WO4+2MnO2+2CO214(3)WO3(g)+3H2(g)W(s)+3H2O(g)H=(a-b) kJ mol-1(4)3.0(5)通入HCl气体,在HCl气氛中加热(6)WO42-+xe-WO3x-+O2-解析(1)据“已知”和化学式H2WO4、WO3知,黑钨矿(FeWO4、MnWO4)中Fe、Mn元素均为+2价,在步骤中分别被空气氧化为Fe2O3、MnO2,即“滤渣1”含有MnO2和Fe2O3。“滤渣1”与浓盐酸共热时,MnO2与HCl反应生成Cl2,另有浓盐酸挥发出HCl和水蒸气。(2)从步骤看,“滤液1”中含有Na2WO4。步骤MnWO4中Mn被O2氧化为MnO2、WO42-与Na2CO3生成Na2WO4并放出CO2,化学方程式为2MnWO4+2Na2CO3+O22Na2WO4+2MnO2+2CO2。FeWO4被O2氧化为Fe2O3,据化合价升降数相等,氧化剂(O2)与还原剂(FeWO4)的物质的量之比为14。(3)据盖斯定律,将两个已知热化学方程式相减,消去WO3(s)可得目标热化学方程式WO3(g)+3H2(g)W(s)+3H2O(g)H=(a-b) kJ mol-1。(4)步骤所得溶液中的溶质有MnCl2、FeCl3,步骤调节pH使Fe3+完全沉淀而Mn2+不沉淀。当c(Fe3+)=1.010-5 molL-1时,由KspFe(OH)3=1.010-38得c(OH-)=1.010-11 molL-1,c(H+)=1.010-3 molL-1,pH=3。(5)步骤要从MnCl2溶液中获得MnCl2固体,为抑制Mn2+水解,必须通入HCl气体、并在HCl气氛中加热。(6)NaxWO3中阴离子为WO3x-,熔融的Na2WO4和WO2混合物中有Na+、WO42-、W4+、O2-。WO42-在电解池阴极得电子生成WO3x-,电极反应为WO42-+xe-WO3x-+O2-。B组1.(2019山西运城模拟)三盐基硫酸铅(3PbOPbSO4H2O,不溶于水)简称三盐,主要适用于不透明的聚氯乙烯硬质管中的稳定剂,也可用于人造革等软质制品。以铅泥(主要成分为PbO、Pb及PbSO4等)为原料制备三盐的工艺流程如图所示。已知:Ksp(PbSO4)=1.8210-8,Ksp(PbCO3)=1.4610-13请回答下列问题:(1)加入碳酸钠溶液后PbSO4转化为PbCO3。转化的方程式为:PbSO4(s)+CO32-(aq)PbCO3(s)+SO42-(aq),通过计算(保留3位有效数字)说明该反应程度很大的原因:。这一步骤中,也可以将碳酸钠溶液改为碳酸氢钠溶液,写出用碳酸氢钠溶液时反应的离子方程式:。(2)根据下图所示溶解度曲线(g/100 g水),由滤液得到Na2SO4固体的操作为将“滤液1”、用乙醇洗涤后干燥。(3)步骤“酸溶”过程加入的是稀硝酸,为提高酸溶速率,可采取的措施是(任意写出一条),生成NO的离子方程式是。(4)“滤液2”中可循环利用的溶质为(填化学式)。步骤“沉铅”时若将Pb(NO3)2溶液与0.02 molL-1的H2SO4等体积混合生成PbSO4沉淀时,所需Pb(NO3)2溶液的最小物质的量浓度为 molL-1。答案(1)该反应平衡常数K=c(SO42-)c(CO32-)=Ksp(PbSO4)Ksp(PbCO3)=1.8210-81.4610-13=1.25105PbSO4+2HCO3-PbCO3(s)+SO42-+H2O+CO2(2)蒸发(升温)结晶趁热过滤(3)适当升温(适当增加硝酸浓度,减小滤渣颗粒大小等合理答案均可)3Pb+8H+2NO3-3Pb2+2NO+4H2O(4)HNO33.6410-6解析以铅泥(主要成分为PbO、Pb及PbSO4等)为原料制备三盐:向铅泥中加Na2CO3溶液可将PbSO4转化成PbCO3,Na2CO3(aq)+PbSO4(s)Na2SO4(aq)+PbCO3(s),所以滤液的溶质主要是Na2SO4和过量的Na2CO3;滤渣Pb、PbO和PbCO3与硝酸的反应为3Pb+8HNO33Pb(NO3)2+2NO+4H2O、PbCO3+2HNO3Pb(NO3)2+CO2+H2O、PbO+2HNO3Pb(NO3)2+2H2O,均转化成Pb(NO3)2,Pb(NO3)2中加稀硫酸转化为PbSO4和硝酸,过滤后的滤液2中的HNO3可循环利用;向硫酸铅中加入氢氧化钠溶液合成三盐和硫酸钠,在5060 条件下的反应为4PbSO4+6NaOH3PbOPbSO4H2O+3Na2SO4+2H2O,滤液3中的溶质主要是硫酸钠;洗涤沉淀并干燥后得到三盐。(1)反应PbSO4(s)+CO32-(aq)PbCO3(s)+SO42-(aq)的平衡常数K=c(SO42-)c(CO32-)=Ksp(PbSO4)Ksp(PbCO3)=1.8210-81.4610-13=1.25105,由于平衡常数大于105,所以反应进行程度很大;如果碳酸钠溶液改为碳酸氢钠溶液,离子方程式为PbSO4+2HCO3-PbCO3(s)+SO42-+H2O+CO2,注意写离子方程式时HCO3-不可拆开。(2)由图像分析可知,温度较高时析出硫酸钠,温度较低时析出硫酸钠结晶水合物,因此由滤液得到Na2SO4固体的操作为将“滤液1”蒸发(升温)结晶、趁热过滤,洗涤晶体时用乙醇洗涤避免形成结晶水合物。(3)提高反应速率可以从升温、适当增大反应物浓度及增大固体反应物接触面积角度考虑;因为3Pb+8HNO33Pb(NO3)2+2NO+4H2O,所以生成NO的离子方程式:3Pb+8H+2NO3-3Pb2+2NO+4H2O。(4)Pb(NO3)2溶液中加入硫酸转化成PbSO4和硝酸,过滤后,滤液中的溶质主要为HNO3,可循环利用于酸溶;设所需Pb(NO3)2溶液的最小物质的量浓度为x molL-1,Ksp(PbSO4)=1.8210-8=c(Pb2+)c(SO42-)=x20.022,解得x=3.6410-6 molL-1。2.(2019河北石家庄二中模拟)磁性材料产业是21世纪各国竞相发展的高科技支柱产业之一,作为信息产业和机电工业的重要基础功能材料,磁性材料广泛应用于电子信息、军事技术等领域。碳酸锰主要用于制备软磁铁氧体,工业上以软锰矿(主要成分为MnO2)和黄铁矿(主要成分为FeS2)为主要原料制备碳酸锰的主要工艺流程如下:已知:几种金属离子沉淀的pH如下表。Fe2+Fe3+Cu2+Mn2+开始沉淀的pH7.53.25.28.8完全沉淀的pH9.23.77.810.4回答下列问题:(1)为了提高溶浸工序中原料的浸出效率,采取的措施不合理的有。A.搅拌B.适当升高温度C.研磨矿石D.加入足量的蒸馏水(2)溶浸过程中主要产生的离子为Fe3+、Mn2+、SO42-,请写出主要反应的离子方程式:;浸取后的溶液中含有少量Fe2+、Cu2+、Ca2+,则在加入石灰调节溶液的pH从而使铁元素被完全沉淀前,加入适量的软锰矿目的是,加入石灰调节溶液pH的范围为。(3)净化工序的目的是除去溶液中的Cu2+、Ca2+等杂质,故滤渣主要是(填化学式)和CaF2。若测得滤液中c(F-)为0.01 molL-1,则滤液中残留c(Ca2+)为 molL-1已知:Ksp(CaF2)=1.4610-10。(4)有人认为净化工序中使用NaF会引起污染,建议用(NH4)2CO3代替NaF,但是用(NH4)2CO3代替NaF的缺点是。(5)如图为黄铁矿的质量分数对锰浸出率的影响,仅据图中信息,黄铁矿的质量分数应保持在%左右。答案(1)D(2)2FeS2+15MnO2+28H+2Fe3+14H2O+15Mn2+4SO42-将残余Fe2+转化为Fe3+3.7pH5.2(3)CuS1.4610-6(4)会使Mn2+形成MnCO3沉淀进入滤渣,降低碳酸锰的产率(5)40解析由流程图可知,溶浸时软锰矿中MnO2和黄铁矿中FeS2与硫酸反应生成硫酸铁、硫酸锰和水;氧化除铁时,先加入适量的软锰矿主要是使二价铁离子氧化为铁离子,再加入石灰调节溶液的pH在3.7pH5.2范围,使铁离子沉淀完全;净化时,加入硫化钠溶液和氟化钠溶液除去溶液中的Cu2+、Ca2+等杂质;沉锰时,加入氨水和碳酸氢钠溶液,使溶液中锰离子转化为碳酸锰沉淀。(1)升高温度、搅拌、减小固体的颗粒等均能加速固体的溶解,所以为了提高溶浸工序中原料的浸出效率,可以采取的措施有适当升高温度、搅拌、研磨矿石、适当提高稀硫酸的浓度等,加入足量的蒸馏水会降低稀硫酸的浓度,降低溶浸工序中原料的浸出效率。(2)酸性条件下,FeS2与MnO2反应生成硫酸铁、硫酸锰和水,反应的离子方程式为:2FeS2+15MnO2+28H+2Fe3+14H2O+15Mn2+4SO42-;加入适量的软锰矿主要是将亚铁离子氧化为铁离子,再加入石灰调节溶液的pH在3.7pH5.2范围,使铁离子沉淀完全。(3)净化工序中,加入硫化钠溶液,硫化钠与铜离子反应生成硫化铜沉淀;加入氟化钠溶液,氟化钠与钙离子反应生成氟化钙沉淀;已知Ksp(CaF2)=1.4610-10,c(F-)=0.01 molL-1,则c(Ca2+)=Kspc2(F-)=1.4610-100.012 molL-1=1.4610-6 molL-1。(4)氟化锰溶于水,碳酸锰不溶于水,若用(NH4)2CO3代替NaF,(NH4)2CO3能与溶液中的锰离子反应生成碳酸锰沉淀,降低碳酸锰的产率;(5)由图可知,黄铁矿的质量分数在40%左右时,锰浸出率较高。3.(2019山东德州二模)金属Co、Ni性质相似,在电子工业以及金属材料方面应用广泛。现以含钴、镍、铝的废渣(所含主要成分为CoO、Co2O3、Ni、少量杂质Al2O3)提取钴、镍的工艺如下:(1)酸浸时SO2的作用是。(2)除铝时加入碳酸钠产生沉淀的离子反应方程式是。(3)从有机层提取出的Ni2+可用于制备氢镍电池,该电池工作原理为:NiOOH+MHNi(OH)2+M,电池放电时正极反应式为。(4)用CoCO3为原料采用微波水热法和常规水热法均可制得使H2O2分解的高效催化剂CoxNi(1-x)Fe2O4(其中Co、Ni均为+2价)。如图是用两种不同方法制得的CoxNi(1-x)Fe2O4在10 时催化分解6%的H2O2溶液的相对初始速率随x变化的曲线:H2O2的电子式为;由图中信息可知:法制取的催化剂活性更高;Co2+、Ni2+两种离子中催化效果更好的是。(5)已知煅烧CoCO3时,温度不同,产物不同。在400 条件下充分煅烧CoCO3,得到固体氧化物2.41 g,CO2的体积为0.672 L(标准状况下),则此时所得固体氧化物的化学式为。答案(1)将Co3+还原为Co2+(2)2Al3+3CO32-+3H2O2Al(OH)3+3CO2(3)NiOOH+e-+H2ONi(OH)2+OH-(4)HOOH微波水热Co2+(5)Co3O4解析(1)废渣中含有CoO、Co2O3、Ni、少量杂质Al2O3等,酸浸时固体溶解,可得到含Co2+、Co3+、Al3+、Ni2+的溶液,通入SO2的作用是将Co3+还原为Co2+。(2)除铝时控制溶液的pH,发生水解反应使Al3+转化为Al(OH)3沉淀,加入碳酸钠除铝的离子方程式为:2Al3+3CO32-+3H2O2Al(OH)3+3CO2。(3)从电池反应可判断,放电时在正极上Ni从+3价降低到+2价,电极反应式为:NiOOH+e-+H2ONi(OH)2+OH-。(4)H2O2的电子式为HOOH。由图中信息可知,微波水热法制得的催化剂使H2O2分解的初始反应速率相对较大,故微波水热法制取的催化剂活性更高。由图像可以看出,x值越大,H2O2分解反应初始速率越大,说明Co2+的催化效果比Ni2+好。(5)反应生成的CO2为0.03 mol,根据C原子守恒,n(Co)=n(CoCO3)=n(CO2)=0.03 mol,2.41 g氧化物中含氧2.41 g-0.03mol59 gmol-116 gmol-1=0.04 mol,即该氧化物为Co3O4。4.(2019重庆二模)钼酸钠(Na2MoO4)可与重金属盐产生沉淀,是目前应用较多的一种新型水处理剂。利用精钼矿(主要成分是MoS2,含少量PbS等)来制取钼酸钠晶体的工艺流程如下图所示。请回答下列问题:(1)混合气A中含有一种大气污染物,其化学式为。(2)焙烧的过程中采用如图1所示的“多层逆流焙烧”。多层逆流焙烧的优点是(任答两点)。依据图2,写出第612层MoO2参加反应的化学方程式。(3)写出碱浸时发生反应的离子方程式。(4)PbS与H2O2反应时,温度高于40 后,反应速率反而减小,原因是。(5)流程图中“除SO42-”的过程中,当BaMoO4开始沉淀时,SO42-的去除率为97.0%,已知原Na2MoO4溶液中c(MoO42-)=0.48 molL-1,c(SO42-)=0.040 molL-1,Ksp(BaSO4)=1.010-10,则Ksp(BaMoO4)=(过程中溶液体积变化忽略不计)。(6)锂和二硫化钼形成的二次电池的总反应为:xLi+nMoS2Lix(MoS2)n,则电池放电时的正极反应式是。答案(1)SO2(2)增长钼精矿与空气接触的时间和增大接触面积,使其充分反应,提高原料的利用率;实现热量交换,节约能源2MoO2+O22MoO3(3)MoO3+CO32-MoO42-+CO2(4)温度高于40 后,H2O2分解导致浓度减小,使与PbS的反应速率减小(5)4.010-8(6)nMoS2+xLi+xe-Lix(MoS2)n解析(1)MoS2含有S元素,焙烧时产生SO2。(2)由图1可知多层逆流焙烧,可增长钼精矿与空气接触的时间和增大接触面积,使其充分反应,提高原料的利用率;同时有利于实现热量交换,节约能源。612层MoO2转化为MoO3,反应方程式为2MoO2+O22MoO3。(3)碱浸时发生反应的离子方程式为MoO3+CO32-MoO42-+CO2。(4)PbS与H2O2反应时,若温度高于40 后会导致H2O2分解速率加大,其浓度减小导致与PbS的化学反应速率减小。(5)反应后的溶液中c(MoO42-)=0.48 molL-1,c(SO42-)=0.04 molL-13%,BaMoO4开始沉淀时c(Ba2+)=110-100.043% molL-1,Ksp(BaMoO4)=c(Ba2+)c(MoO42-)=110-100.043%0.48=410-8。(6)电池负极反应为xLi-xe-xLi+,总反应减去负极反应,即为正极反应:xLi+nMoS2+xe-Lix(MoS2)