2023年北京各區(qū)(海淀朝陽豐臺東西城等)化學(xué)高考一模匯編9 工業(yè)流程綜合題含詳解

專題9工業(yè)流程綜合題

非選擇題：本題共11小題。

1.(2023?北京東城?統(tǒng)考一模)電解錦渣的主要成分是MnS。一種由電解鑄渣制取高純MnSo4,的流程如圖:

(I)MnS與H2SO4發(fā)生復(fù)分解反應(yīng)的離子方程式為。

(2)浸出過程中，加入MnO2可減少有毒氣體的生成，同時產(chǎn)生更多MnSo4,利用的MnO2的化學(xué)性質(zhì)是

(3)結(jié)合離子方程式解釋從浸出液中除去Fe3+的操作的原理：。

(4)過程I除去Ca?+并富集Mn?+的流程如圖。

已知:

a.萃取劑E是溶解了P204(記為HA)的磺化煤油(一種有機溶劑)；

O

H-CHCH(CH)CH

b.HA為一元弱酸，難溶于水，結(jié)構(gòu)為RO-t-OH[OR=1I'…23^3];

ORC2H5

2+2+

c.莘取時發(fā)生反應(yīng)M+2HA<?MA2+2H+(M2+表示Ca?+或Mn)o

①從結(jié)構(gòu)角度分析MA2可溶于磺化煤油的原因：O

2+

②反應(yīng)M+2A-??MA2的平衡常數(shù)用β表示。已知P(CaA2)>β(MπA2),判斷調(diào)PH時ab(填“<”或，>")，結(jié)

合平衡常數(shù)解釋原因：。

③試劑Y是。

(5)不同溫度下MnSo4的溶解度如表。

溫度/℃010203040608090100

溶解度/g52.959.762.962.960.053.645.640.935.3

過程II的操作為，洗滌，干燥。

2.(2023?北京門頭溝?統(tǒng)考一模)為回收利用廢鈕催化劑(含有V2O5、VOSe)4及不溶性殘渣)，科研人員研制了一種

回收V2O5的新工藝，主要流程如下圖。

Na2SO3

和過量H2SO4

已知：i.部分含鈕物質(zhì)常溫下在水中的溶解性如下表所示:

物質(zhì)

VOSO4V2O5NH4VO3(VO2)2SO4

溶解性可溶難溶難溶易溶

ii.VO>2OHVO+HO

Z?fs2

回答下列問題：

(1)用水浸泡廢鋼催化劑，為了提高單位時間內(nèi)廢帆的浸出率，可以采取的措施為；(寫兩條)。

(2)濾液1和濾液2中含鈿的主要物質(zhì)成分相同。在濾渣1中加入Na2SO3和過量H2SO4溶液發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式

為。

(3)生成VO；的反應(yīng)中消耗ImolKClO3時轉(zhuǎn)移6mol電子，該反應(yīng)的離子方程式為。

(4)結(jié)合化學(xué)用語，用平衡移動原理解釋加入氨水的作用為o

(5)最后帆以NH4VO3的形式沉淀出來。以沉鈕率(NH4VCh沉淀中V的質(zhì)量和廢催化劑中V的質(zhì)量之比)表示該步反

應(yīng)鋼的回收率。請解釋下圖溫度超過80℃以后，沉鈿率下降的可能原因是；(寫兩條)。

IOO

98

96

94

92

90

88

865060708090IOO

沉淀溫度/°C

(6)測定產(chǎn)品中V2O5的純度，稱取ag產(chǎn)品，先用硫酸溶解，得到(VO2)2SO4溶液，再加入b∣mLClmOl?LTH2C2O4

+2+

溶液(2VO；+H2C2θ4+2H=2VO+2CO2↑+2H2O),最后用c2mo卜L-IKMnO4溶液滴定過量的H2C2O4至終點，消

耗KMnC)4溶液的體積為bzmL。已知Mnc)4被還原為Mn?+,假設(shè)雜質(zhì)不參與反應(yīng)。則產(chǎn)品中V2O5(摩爾質(zhì)量：182

g?mo∣τ)的質(zhì)量分數(shù)是(列出計算式)。

3.(2023?北京順義?一模)以硫酸廠礦渣(含F(xiàn)eq-?-Al2O,,SiOZ等)為原料制備鐵黃(FeOOH)的一種工藝流程如

圖所示：

空氣

l→濾渣

資料：i.a-AhOa化學(xué)性質(zhì)極不活潑，不溶于水也不溶于酸或堿。

9-11

ii.KSP(CaCO3)=2.8×1(T；∕ζp(FeCO3)=2×IO0

回答下列問題：

(1)為了提高“酸浸”的效率可以采用的措施有0

(2)“還原”過程中的離子方程式為。

(3)“濾渣”中主要成分為(填化學(xué)式)。

(4)①“沉鐵”過程中有CO?氣體產(chǎn)生，反應(yīng)的離子方程式為

②"沉鐵”過程中往往有副產(chǎn)物Fe(OH)2生成，分析原因是

溶液C中(Ca局

③若用CaCO3“沉鐵”，則無副產(chǎn)物Fe(OH)2產(chǎn)生,當反應(yīng)完成時,

(5)寫出氧化過程生成鐵黃的化學(xué)方程式為。

n(C)

(6)工業(yè)上為了充分利用鐵資源，硫酸廠礦渣也可以用來煉鐵，在1225℃、一晨=1.2時，焙燒時間與金屬產(chǎn)率的關(guān)

n(θ)

系如下圖：

IOOr

40Illll_______1'_______I

036912151821

焙燒時間/min

請分析焙燒時間超過15min時，金屬產(chǎn)率下降的原因可能是。

4.(2023?北京豐臺?統(tǒng)考一模)煤化學(xué)鏈技術(shù)具有成本低、能耗低的CO?捕集特性。以鐵礦石(主要含鐵物質(zhì)為FeQJ

為載氧體的煤化學(xué)鏈制氫工藝如下圖。測定反應(yīng)前后不同價態(tài)鐵的含量，對工藝優(yōu)化和運行監(jiān)測具有重要意義。

鐵礦石H2O(S)空氣

H

H2O(g)CO22

(1)進入燃燒反應(yīng)器前，鐵礦石需要粉碎，煤需要烘干研磨，其目的是。

(2)分離燃燒反應(yīng)器中產(chǎn)生的H?O(g)和CO?,可進行CO?高純捕集和封存，其分離方法是。

(3)測定鐵礦石中全部鐵元素含量。

i.配制鐵礦石待測液：鐵礦石加酸溶解，向其中滴加氯化亞錫(SnCI力溶液。

ii.用重銘酸鉀(K2Cr2O7)標準液滴定可測定樣品中全部鐵元素含量.配制鐵礦石待測液時SnCl2溶液過量會對測定

結(jié)果產(chǎn)生影響，分析影響結(jié)果及其原因___________0

(4)測定燃燒反應(yīng)后產(chǎn)物中單質(zhì)鐵含量：取ag樣品，用FeCh溶液充分浸取(Feo不溶于該溶液)，向分離出的浸取液

中滴加bmol?LK2Cr2O7溶標準液，消耗K√?O7標準液VmL。已知KZCGO,被還原為c/+,樣品中單質(zhì)鐵的質(zhì)

量分數(shù)為.

(5)工藝中不同價態(tài)鐵元素含量測定結(jié)果如下。

①制氫產(chǎn)物主要為Fe3O」,寫出蒸汽反應(yīng)器中發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式___________

②工藝中可循環(huán)使用的物質(zhì)是(填化學(xué)式)o

5.(2023?北京房山?統(tǒng)考一模)高純氯化鐳(MnCIJ在電子技術(shù)和精細化工領(lǐng)域有重要應(yīng)用。一種由粗鐳粉(含磷酸鹽、

硅酸鹽、鐵、鉛等)制備高純氯化鎰的工藝流程如下(部分操作和條件略)。

I.將粗鋸粉加入鹽酸中充分反應(yīng)，再加入NaOH溶液調(diào)節(jié)pH=6,過濾；

II.向I所得濾液中加入H/)?酸性溶液，充分反應(yīng)后加入MnCo3調(diào)節(jié)pH=3,過濾；

III.向∏所得濾液中通入H?S氣體，待充分反應(yīng)后加熱一段時間，冷卻后過濾；

IV.濃縮、結(jié)晶、分離、干燥，得到產(chǎn)品

(1)氯化鋅中鋅元素的化合價是。

(2)步驟I中去除了磷酸鹽和硅酸鹽，且對磷酸鹽的去除效果比硅酸鹽好，這與酸性H3PC?>H2SiO3有關(guān)。從原子結(jié)

構(gòu)角度解釋酸性H3PO4>H2SiO3原因：。

(3)步驟I所得濾液中的金屬離子主要含有Mn?+、Fe"和Pb"等，且Pb"不被H?。?氧化。

已知：生成氫氧化物沉淀的PH

Fe(OH)2Fe(OH)5Mn(OH)2Pb(OH)2

開始沉淀時6.51.58.16.5

完全沉淀時8.32.810.18.5

注：金屬離子的起始濃度為0.1mol∕L

①結(jié)合表中數(shù)據(jù)，解釋步驟∏中加入Hq?酸性溶液的目的：。

3+2+

②配平加入MnCO3后發(fā)生反應(yīng)的離子方程式：3MnCO1+2Fe+□_______=3Mn+2Fe(OH)3+□______,

2+

(4)步驟HI的目的是去除Pb":Pb+H2S=PbS+2H?推測溶解度：PbSMnS(填“>”、"V”或“=”)。

(5)已知：氯化鐳的溶解度隨溫度的變化如圖。

_______ii」______IiA

O2040608()I(X)

溫度/C

步驟∏I所得濾液中仍含有少量易溶雜質(zhì)，補充步驟IV濃縮、結(jié)晶的操作：將濾液,析出晶體后過濾。

重復(fù)操作2?3次，收集晶體。

6.(2023?北京朝陽?統(tǒng)考一模)從低品位銅銀礦(含有Feq-FeO、Mg0、CUO等雜質(zhì))資源中提取鍥和銅的一種工

藝流程如下：

資料：一些物質(zhì)的K,p(25°C)如下。

物質(zhì)Fe(OH),Fe(OH)3Mg(OH)2Ni(OH)2

4.9×10^l72.8x10-395.6×10^l22.1×10^15

(1)上述流程中，加快反應(yīng)速率的措施是。

⑵浸出過程中通入。2的目的是0

2++

(3)萃取時發(fā)生反應(yīng)：Cu+2HRCUR2+2H(HR.CUR?在有機層，CU升、H+在水層)。

①某種HR的結(jié)構(gòu)簡式為CM9<J)一咒，該分子中可能與Cu"形成配位鍵的，原子有___________。

----?Url

×?N

②解釋反萃取時H2SO4的作用：。

(4)黃鈉鐵機［NaFe3(OH)6(SOJ2］比Fe(OH)3更易形成沉淀。反應(yīng)終點PH與Fe3+、Ni?+沉淀率的關(guān)系如下表。

沉淀率/%

反應(yīng)終點PH

Fe3+Ni2+

1.594.040.19

2.599.210.56

3.899.913.31

①生成黃鈉鐵磯的離子方程式是。

②沉淀Fe3+時最適宜選用的反應(yīng)終點PH是。

(5)第二次使用MgO調(diào)節(jié)PH使Ni?,沉淀完全，宜將PH調(diào)節(jié)至(填序號)。

a.6~7b.9~10c.11-12

7.(2023?北京朝陽?北京八十中?？家荒?Fe3O4是一種重要的化工產(chǎn)品，以黃鐵礦燒渣(主要含F(xiàn)ezCh、Fe3O4^CaO

等物質(zhì))為原料制備Fe3O4的過程如下。

麗］J?→辰麻IT→l?T→∣FeSθJ線備。?_>碼'

(1)酸浸、過濾

①酸浸過程Fe3O4發(fā)生反應(yīng)的離子方程式是。

②充分酸浸后浸取液中仍有Ca?+殘留，加入FeSz可進一步提高鈣的脫除率，結(jié)合方程式解釋原因_______。

⑵純化

①Fe粉的作用是。

②檢驗純化是否完全還原，應(yīng)向濾液中加入。

a.KMnO4溶液b.LlFe(CN)J溶液c.KSCN溶液

⑶制備

將NaC)H溶液與FeSo4溶液(稍過量)按一定比例混合，產(chǎn)生白色沉淀，繼而轉(zhuǎn)變?yōu)槟G色，最后變?yōu)楹谏Ｈ芤夯?/p>

合的同時通入空氣并記錄PH的變化，如圖所示。

已知：

i.pH≈7.8時，濁液中主要存在Fe(OH)+、Fe(OH)2和少量Fe?+

i?.墨綠色物質(zhì)主要成分為Fe5O2(OH)5SO4

制備過程可能發(fā)生了如下歷程：

F4

1|Fe(OH)--ILFea

—>墨綠色物質(zhì)T

Ii+L4

Fe(OH)2Fe(OH)*------>Fe(OH),」→Fe(OH)

①。?L時段，PH明顯降低。結(jié)合離子方程式解釋原因：。

②U?t2時段，墨綠色物質(zhì)的生成與轉(zhuǎn)化(生成Fe3O4)同時進行。

a.生成墨綠色物質(zhì)的方程式是：.

b.墨綠色物質(zhì)轉(zhuǎn)化為Fe3O4的方程式是：。

③t2?t3時段，PH繼續(xù)降低的原因是：。

8.(2023?北京西城?北師大實驗中學(xué)校考一模)MnO2是重要化工原料。由軟鋸礦制備MnO2的一種工藝流程如下:

軟鎰礦硼>注世外擄窩C產(chǎn)鐵">Mn"溶出液Fr÷Mn"純化液一^→MnOz

資料：①軟銹礦的主要成分為MnO2,主要雜質(zhì)有Al2Os和SiO2。

②金屬離子沉淀的PH

Fe3+Al3'Mn2+Fe2+

開始沉淀時1.53.45.86.3

完全沉淀時2.84.77.88.3

③該工藝條件下，Mno2與H^SO,不反應(yīng)。

⑴溶出

①溶出前，軟鋅礦需研磨。目的是。

②溶出時，F(xiàn)e的氧化過程及得到Mn"的主要途徑如圖所示。

2+

MnO2Mn

Fe--------?Fe2+1Fe3+

I∏

i?∏是從軟錦礦中溶出Mn"的主要反應(yīng)，反應(yīng)的離子方程式是。

ii.若Fe?+全部來自于反應(yīng)Fe+2H+=Fe2++HzT,完全溶出Mt?+所需Fe與Mnc)?的物質(zhì)的量比值為2。而實際比

值(0.9)小于2,原因是。

⑵純化

已知：Mno2的氧化性與溶液PH有關(guān)。純化時先加入Mno2,后力口入NH3.H/),調(diào)溶液PH=5。說明試劑加入順

序及調(diào)節(jié)PH的原因：。

(3)電解

Mn?+純化液經(jīng)電解得MnO2,生成MnO2的電極反應(yīng)式是。

(4)產(chǎn)品純度測定

向αg產(chǎn)品中依次加入足量把NazCQ,和足量稀HzSO,,加熱至充分反應(yīng)，再用CmoI/LKMnO,溶液滴定剩余

NazCzO,至終點，消耗KMno4溶液的體積為S。(已知：MnO2及MnOJ勻被還原為Mι√+.相對分子質(zhì)量：MnO2

86.94；Na2C2O4134.0)

產(chǎn)品純度為(用質(zhì)量分數(shù)表示)。

9.(2023.北京西城?統(tǒng)考一模)鎂基儲氫材料MgHz具有儲氫量高、成本低廉等優(yōu)點，發(fā)展前景廣闊。

I.MgEh熱分解放出H2

MgH2(S)∣??Mg(s)+H2(g)ΔH=+75kJ∕mol

該反應(yīng)的能量變化如圖。

MgH2<0

°質(zhì)J?i?t*8,

(∣)E∣=?

(2)提高H2平衡產(chǎn)率的措施有(答2條)。

Π.MgH2水解制備H2

(3)MgH2與H2O反應(yīng)制備H2的化學(xué)方程式是。

(4)MgH2與H2O反應(yīng)時，最初生成H?的速率很快，但隨后變得很緩慢，原因是。

(5)MgCI2、NiCI2、CUCI2等鹽溶液能提升MgHz的水解性能。Imol/L的幾種鹽溶液對MgH2水解制備H2的性能曲線

如圖。

f

±

-

x

s

w

工

物質(zhì)

Mg(OH)2Ni(OH)2Cu(OH)2

21620

Ksp5.6×IO'5.5×lO-2.2×10-

ii.MgH?在MCL(M代表Mg、Ni、CU)溶液中水解的示意圖如圖。

①NiCI2溶液制備H2的性能優(yōu)于MgCl2溶液，原因是。

②MgHz在MgCl2溶液中制備H2的性能不如在NiCl2溶液中優(yōu)異，但使用MgCl2溶液利于發(fā)展“鎂一氫''循環(huán)經(jīng)濟，

原因是O

③CUCl2溶液制備H2的性能不如NiCl2溶液，可能的原因是。

10.(2023?北京海淀?北理工附中校考一模)金屬憶(Y)具有重要的國防價值，但因過度開采已瀕臨枯竭。通過硫酸

浸泡深海磷灰石礦，可以得到Y(jié)?+的浸出液：

表1浸出液成分

3+3+2+32+2+γ3+

AlFeCaPO4'MgMn

濃度/(mg?I∕)767094605506405600150070.2

（1）浸出液可用有機溶劑（HR）進行萃取，實現(xiàn)γ3+的富集（已知:丫3+與Fe3+性質(zhì)相似），原理如下：Fe3++3HR

+

FeR3+3HY3++3HR=→YR3+3H+（已知：FeR?、YR3均易溶于HR）

浸出液在不同PH下萃取的結(jié)果如圖K

-Y

F?

rrf

①用化學(xué)平衡原理解釋，隨PH增大，丫3+萃取率增大的原因

②結(jié)合圖1解釋，工業(yè)上萃取丫3+之前，應(yīng)首先除去Fe?+的原因是

（2）采用“中和沉淀法'’和“磷酸法”可以除鐵。

表2Fe3+,丫3+去除率

去除率/%

終點PH

Fe3+γ3+

3.087.8419.86

3.592.3323.63

4.599.9944.52

5.099.9989.04

中和沉淀法：向浸出液中加入NaOH除Fe3+,去除率如表2所示。

①該實驗條件下，F(xiàn)e3+去除率比丫3+大的可能原因。

磷酸法：將磷酸（H3PO4:三元弱酸）加入到浸出液中，再加入Na2CO3溶液，調(diào)PH為2.5,過濾除去磷酸鐵沉淀

（FePO4）,濾液中剩余的Fe3+、γ3+濃度如表3。

表3濾液中Fe3+、丫3+的濃度

Fe3+Y3+

濃度/(mg?U)50868.9

②配平“磷酸法”除鐵過程中的離子方程式

3+

Fe+_+_=FePO4J,+C02↑+

③綜合分析表1、表2、表3,工業(yè)上采用"磷酸法''除鐵的原因________o

（3）經(jīng)“磷酸法”除鐵后，用有機溶劑HR萃取丫3+,可通過（填操作）收集含丫3+的有機溶液。

（4）綜合分析以上材料，下列說法合理的是。

a.分析圖1可知，pH在0.2?2.0范圍內(nèi)，有機溶劑中的Fe3+多于水溶液中的Fe3+

b.表2中Y?+損失率在20%左右的原因可能是生成的Fe(OH)3對丫3+的吸附

c.表2中PH在4.5?5.0范圍內(nèi)，丫3+損失率變大的可能原因：γ3++3OH-=Y(OH)3j

d.有機溶劑萃取丫3+的優(yōu)點是Ca2+,Mg2+?Mn?+等金屬離子萃取率極低

11.(2023?北京西城?北京四中校考一模)用零價鐵(Fe)去除含氮廢水中的硝酸鹽(NO；)是環(huán)境修復(fù)的重要方法。一

種去除NO；的過程如下。

(1)11中充分反應(yīng)后，分離混合物的方法是。

(2)II中反應(yīng)的離子方程式是。

(3)實驗發(fā)現(xiàn)，在∏中補充一定量的Fe"可以明顯提高NO；的去除率。向兩份含氮廢水[n(NθJ=8.1x10-5mo]j中均

加入足量Fe粉，做對比研究。

實驗序號1ii

粉5

所加試劑FeFe粉、FeCl2(3.6×10^mol)

NO；的去除率≈50%≈100%

分析ii中NO；的去除率提高的原因：

a.Fe2+直接還原NO；了。

通過計算說明電子得、失數(shù)量關(guān)系：,證明該原因不合理。

b.研究發(fā)現(xiàn)：FeQN導(dǎo)電)覆蓋在鐵粉表面；隨著反應(yīng)的進行，產(chǎn)生Feo(OH)(不導(dǎo)電)，它覆蓋在Fe表面，形成

鈍化層，阻礙電子傳輸。

c.Fe2+能與FeO(OH)反應(yīng)生成FeQ,。

用s’FeCl2做同位素示蹤實驗，證明該原因合理。

d.CP破壞鈍化層。

將ii中的FeCl2替換為,NO；的去除率約為50%,證明該原因不合理。

(4)i、ii中均能發(fā)生Fe+2H*=Fe2++HzT.該反應(yīng)明顯有助于i中NO；的去除，結(jié)合方程式解釋原因：。

(5)測定NO；含量

l

步驟1.取VmL含氮(NO；)水樣，加入催化劑、V1mLc,mol?rFeSO4標準溶液(過量)，再加入稀H2SO4。

2+

步驟2.用c2mol?L'K2Cr2O7標準溶液滴定剩余的Fe(Cr2O^被還原為)，終點時消耗匕mL。

2++

已知：3Fe+NO；+4H=NO↑+3Fe"+2H2O

①水樣中NO；的含量為mol?L-'。

②溶液中。2影響測定。向步驟1中加入適量NaHCo3,產(chǎn)生Co2驅(qū)趕Q,否則會使測定結(jié)果(填“偏大”或“偏

小”)。

參考答案：

+2+

1.(l)MnS+2H=Mn+H2S↑

(2)氧化性

(3)Fe3+在溶液中存在如下平衡Fe3++3H2θ脩尬Fe(OH)3+3H,水解反應(yīng)為吸熱反應(yīng)，增大PH和加熱均促使水解趨

于完全

(4)MA2中4個一R的極性小且體積大，將金屬離子包裹于其中<由B(CaA2)>B(MnA2)可知，相同

C(M2+)時結(jié)合Ca?+所需C(A)更小，由HA的電離平衡可知，增大c(H+)能減小C(A)有利于Ca?+和Mn?+分離稀

硫酸

(5)加熱溶液至IOOC,濃縮結(jié)晶，趁熱過濾

【分析】由題給流程可知，向電解鎰渣中加入二氧化鎬和稀硫酸浸出、過濾得到浸出渣和浸出液；調(diào)節(jié)浸出液的PH

為4,加熱濃縮、過濾得到氫氧化鐵和濃縮液；調(diào)節(jié)濃縮液PH為a,加入萃取劑E萃取、分液得到油層和水層；調(diào)

節(jié)水層PH為b,繼續(xù)加入萃取劑E萃取、分液得到油層和水層；向油層中加入稀硫酸反萃取、分液得到油層和硫

酸鎰溶液；由硫酸鋅的溶解度先增大后減小可知，將硫酸鐳溶液加熱溶液至100C,濃縮結(jié)晶，趁熱過濾，洗滌、

干燥得到高純硫酸保。

2+

【詳解】(1)硫化鋅與稀硫酸發(fā)生復(fù)分解反應(yīng)生成硫酸錦和硫化氫氣體。反應(yīng)的離子方程式為MnS+2H÷=Mn+H2S↑,

+2+

故答案為：MnS+2H=Mn+H2S↑;

(2)浸出時，加入二氧化鎰和稀硫酸的目的是酸性條件下二氧化鋅將硫化鎬氧化為硫酸鎰、硫和水，反應(yīng)中二氧

化鎰做反應(yīng)的氧化劑，可以減少有毒硫化氫氣體的生成，同時產(chǎn)生更多的硫酸鎰，故答案為：氧化性；

3++

(3)鐵離子在溶液中發(fā)生水解反應(yīng)：Fe+3H2O??Fe(OH)3+3H,水解反應(yīng)為吸熱反應(yīng)，增大溶液PH和加熱均

能促使水解趨于完全，有利于除去浸出液中的鐵離子，故答案為：Fe3+在溶液中存在如下平衡Fe3++3H2θ嚕？

Fe(OH)3+3H+,水解反應(yīng)為吸熱反應(yīng)，增大PH和加熱均促使水解趨于完全；

(4)①由炫基一R的結(jié)構(gòu)可知，MA2中4個一R的極性小且體積大，將金屬離子包裹于其中有利于鈣離子或鐳離

子溶于磺化煤油，故答案為：MA2中4個一R的極性小且體積大，將金屬離子包裹于其中；

②由平衡常數(shù)B(CaA2)>B(MnA2)可知，相同C(M2+)時，結(jié)合Ca?+所需c(A)更小，由HA的電離平衡可知，增大c(H+)

能減小C(A),有利于Ca?+和MB分離，故答案為：由B(CaA2)>β(MnA2)可知，相同c(M?+)時結(jié)合Ca?+所需C(A)

更小，由HA的電離平衡可知，增大c(H+)能減小c(A)有利于Ca?+和Md+分離；

③由分析可知，向油層中加入稀硫酸的目的是反萃取、分液得到油層和硫酸鎰溶液，則試劑Y為稀硫酸，故答案為：

稀硫酸；

(5)由分析可知，將硫酸鎰溶液加熱溶液至100℃,濃縮結(jié)晶，趁熱過濾，洗滌、干燥得到高純硫酸鎰，故答案為：

加熱溶液至100℃,濃縮結(jié)晶，趁熱過濾。

2.(I)粉碎廢鈿攪拌；適當升溫

(2)V2O5+Na2SO3+2H2SO4=2VOSO4+Na2SO4+2H2O

2++

(3)6VO+C1O3+3H2O=6VO；+Cl+6H

(4)作用1：溶液中存在平衡：VOJ+2OH.`VOj+H2O,加入氨水，使OH-濃度增大，該平衡正移，從而使V0；盡

可能都轉(zhuǎn)化為V0；;作用2：溶液中存在平衡：NH4VO3(S)NH?(aq)+VO：(aq),加入氨水，使NH：濃度增

大，該平衡逆移，從而使NHRCh盡可能沉淀析出

(5)原因1：溫度升高，NHACh溶解度增大，沉機率下降原因2：溫度升高，氨水受熱分解逸出溶液，

使NH:濃度下降，沉專凡率下降

原因3：溫度升高，氨水受熱分解逸出溶液，使OH-濃度下降，VO：+2OHVO3+H2O,該平衡逆移，導(dǎo)致VO,

濃度下降，沉鈕率下降

原因4：平衡V0；+20H-VO；+H2O,正反應(yīng)可能是放熱反應(yīng)，溫度升高，該平衡逆移，導(dǎo)致V0；濃度下降，沉

鈿率下降

182(Cb-2.5CM)

'IOOOa

【分析】廢鈕催化劑粉碎、水浸，將溶解性物質(zhì)VoSO4溶于水，然后過濾得到濾渣和濾液，根據(jù)溶解性表知，濾

液中含有VOSO4,濾渣中含有V2O5等不溶性雜質(zhì)，向濾渣中加入亞硫酸鈉和稀硫酸，亞硫酸鈉具有還原性，能將

V2O5還原為VOSo4,然后過濾得到濾渣和濾液，將兩部分濾液混合并加入氯酸鉀，氯酸鉀具有氧化性，能將VOSO4

氧化為(VO2)2SO4,加入氨水，得到難溶性的NEVOs,焙燒NEVCh得到V2O5,以此解答該題。

【詳解】(1)水浸時，為了提高廢銳的浸出率，可粉碎廢鋼、攪拌，適當升高溫度，延長浸泡時間；答案為：粉碎

廢鋼、攪拌、適當升溫

(2)濾渣1的成分為V2O5、不溶性硅酸鹽，因為濾液1和濾液2中鋼的存在形式相同，所以濾渣1的成分中的V2O5

與與亞硫酸鈉、硫酸反應(yīng)生成VOSO4,發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式為V2O5+Na2SO3+2H2SO4=2VOSO4+Na2SO4+2H2O;

(3)生成V0；的反應(yīng)中消耗ImolKCIO3時轉(zhuǎn)移6mol電子，故CIO；被還原為Ch反應(yīng)的離子方程式為6VCP++

CIO,+3HO=6VO；+CΓ+6H+:

J22.

(4)含V02+的溶液中加入氨水生成NH4VO3,用平衡移動原理解釋其作用，作用1：溶液中存在平衡：V0；+20H

VO3+H2O,加入氨水，使OH-濃度增大，該平衡正移，從而使V0；盡可能都轉(zhuǎn)化為VOa;作用2：溶液中存在

平衡：NH4VO3(S)NH：(叫)+V0；(aq),加入氨水，使NH；濃度增大，該平衡逆移，從而使NH4VO3盡可能

沉淀析出；

(5)隨著溫度的升高，物質(zhì)的溶解度越大，溫度升高氨氣的溶解度降低，故溫度超過80℃以后，沉鈕率下降的可

能原因是：

原因1：溫度升高，NH4VO3溶解度增大，沉鈕率下降；

原因2：溫度升高，氨水受熱分解逸出溶液，使NH；濃度下降，沉斜率下降

原因3：溫度升高，氨水受熱分解逸出溶液，使OH-濃度下降，VO：+2OH-VO3+H2O,該平衡逆移，導(dǎo)致VO,

濃度下降，沉鈕率下降

原因4：平衡V0∕20H?VO3+H2O,正反應(yīng)可能是放熱反應(yīng)，溫度升高，該平衡逆移，導(dǎo)致VO、濃度下降，沉

機率下降；

(6)根據(jù)元素化合價升降相同，滴定過程有2KMnCU?5H2C2O4,則過量的H2C2O4物質(zhì)的量為n(H2C2θ4)=∣?

n(KMnO4)=∣b2C2×lO-3mol,則與(Vo2)2SO4溶液反應(yīng)的H2C2O4物質(zhì)的量為(b∣CLgb2C2)xl(Γ3mol,根據(jù)方程式可

3

#2VO：-H2C2O4,根據(jù)帆守恒可知，n(V2O5>n(H2C2O4)≈(b∣cι-∣b2C2)×10-mol,則產(chǎn)品中V2O5的質(zhì)量分數(shù)是

「ClIb&)x10?X182g∕mol儂GbJ2?5c?)。

agIOOOa

3.(1)粉粹/攪拌/適當升高溫度/適當增大酸的濃度

(2)Fe+2Fe3+=3Fe2+

(3)C-Al2O3、SiO2和鐵粉

2+

(4)Fe+2HCO3=FeCO3Φ+CO2↑+H2O加入NH4HCO3,HCO；促進Fe?+水解，產(chǎn)生Fe(OH)?140

(5)4FeCO3+O2+2H2O=4FeOOH+4CO2

(6)還原劑消耗完，空氣進入將鐵氧化，使產(chǎn)率降低

【分析】含有含F(xiàn)eq,,α-Al2O3.SiQ的礦渣，先加稀硫酸溶解，F(xiàn)eq,溶解形成Fe3+,?-Al2O3,SiOz不溶解，

通過過濾可以除去，加入鐵粉將Fe"還原為Fe?+,再用NH4HCO,將Fe?+形成FeCo,沉淀，通入空氣將FeCO,氧化

得到黃鐵FeOOH。

【詳解】(1)為了提高“酸浸”的效率可以采用的措施有：粉粹、攪拌、適當升高溫度、適當增大酸的濃度等；

(2)Feq,和稀硫酸反應(yīng)，生成F6,加入足量的鐵粉還原，發(fā)生反應(yīng)的方程式為：Fe+2Fe3+=3Fe2+;

(3)已知信息，α-ALC>3化學(xué)性質(zhì)極不活潑，不溶于水也不溶于酸或堿，SiO?不溶于硫酸，加入的還原鐵粉過量，

所以濾渣的主要成分有：Cf-Al2O,,Si。?和鐵粉；

2+

(4)加入NH,HCO,將Fe?+沉淀，同時產(chǎn)生Co,氣體，反應(yīng)的離子方程式為：Fe+2HCO-=FeCO3Φ+CO2↑+H2Oi

加入N%HCO3,He0；促進Fe?+水解，產(chǎn)生Fe(OH)2；當用CaCO3沉鐵時，溶液中

9

c(Ca")=c(Ca2+)c(CO；)_Ksp(CaCO3)2.8xlO-=

c(Fe2+)^c(Fe2+)c(CO;)-KKFeCo3)-2χl(TU=；

(5)氧化過程中，氧氣將FeCe)，氧化生成黃鐵，反應(yīng)為化學(xué)方程式為：4FeCO3+O2+2H2O=4FeOOH+4CO2

(6)如果超過一定時間，還原劑消耗較多，空氣可以將鐵氧化，使產(chǎn)率降低。

4.(1)增大接觸面積，升高溫度，提高化學(xué)反應(yīng)速率

(2)冷凝

(3)過量的SnCl2能與K2Cr2O7反應(yīng)，導(dǎo)致測定結(jié)果(鐵元素含量)偏高

(4)

a

高溫ι?溫

(5)3Fe+4H2OFe5O4+4H2；3FeO+H2O==Fe3O4+H2Fe2O3(H2O)

【分析】鐵礦石(主要含鐵物質(zhì)為FjOJ與C反應(yīng)生成氣態(tài)水、二氧化碳、單質(zhì)鐵和氧化亞鐵，單質(zhì)鐵和氧化亞鐵與

水蒸氣反應(yīng)生成四氧化三鐵與氫氣，500度以下在空氣中加熱Fe3O4粉末，可以生成Fe2O3,據(jù)此分析解題。

【詳解】(1)進入燃燒反應(yīng)器前，鐵礦石需要粉碎，煤需要烘干研磨，其目的是增大接觸面積，升高溫度，提高化

學(xué)反應(yīng)速率；

(2)分離燃燒反應(yīng)器中產(chǎn)生的H[O(g)和CO?,可進行CO?高純捕集和封存，其分離方法是冷凝，因為經(jīng)過冷凝后

氣態(tài)水轉(zhuǎn)化為液態(tài)水；

(3)配制鐵礦石待測液時SnCL溶液過量會對測定結(jié)果產(chǎn)生影響，分析影響結(jié)果及其原因過量的SnCl2能與K^Crq,

反應(yīng)，導(dǎo)致測定結(jié)果(鐵元素含量)偏高；

(4)已知K2CrQ7被還原為Cr",關(guān)系式為2Fe~6Fe?~Cr2O^,樣品中單質(zhì)鐵的質(zhì)量bmol?L√xV

X10-3L×56g∕mol×2=0.112bVg,質(zhì)量分數(shù)為一"?VgXIoo%="?2bV.

aga

_高溫

(5)①制氫產(chǎn)物主要為FeQ」，蒸汽反應(yīng)器中發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式3Fe+4Hq==FeQ4+4H2;

高溫

3FeO+H2O-Fe3O4+H2；

②據(jù)分析可知，工藝中可循環(huán)使用的物質(zhì)是Fe2O3(H2O)o

5.+2P、Si在同一周期，核電荷數(shù)Si<P,原子半徑Si>P,得電子能力SivP,非金屬性Si<P使Fe?,

,2+

氧化為Fe3+,并使鐵元素以Fe(OH)3的形式從溶液中除去3MnCO3+2Fe÷+3H2O=3Mn+2Fe(OH)3+3CO2↑

<加熱至80℃使MnCI2溶液接近飽和，冷卻至0℃左右

【分析】制備高純氯化鎬的原料是粗銃粉，第一步將粗鈦粉加酸溶解，鐵與酸反應(yīng)生成亞鐵離子，由于其還原性較

強，容易被氧氣氧化，并且去除了磷酸鹽和硅酸鹽；由于金屬活動性Mn>Fe>Ni>Pb,所以溶液中Pb?+會與未反應(yīng)

完全的Mn反應(yīng)，造成Pb?+濃度下降；第二步加入過氧化氫，主要是為了將亞鐵離子氧化為鐵離子，便于沉淀的去

除；第三步通入H2S,是想通過生成硫化物沉淀的方式去除殘余的鋅離子和鉛離子。

【詳解】(1)氯化鐳中鐳元素的化合價是+2；

(2)磷酸和硅酸是P和Si的最高價氧化物對應(yīng)的水化物，同周期，P的非金屬性強于Si,故磷酸酸性更強；

(3)①加入酸性過氧化氫主要是為了將亞鐵離子氧化為鐵離子，方便后續(xù)沉淀去除；

3t2+

②配平加入MnCO3后發(fā)生反應(yīng)的離子方程式：3MnCO.,+2Fe+3H2O?3Mn+2Fe(OH)3+3CO2t；

(4)若硫化鎬的溶解度小于硫化鉛，則硫化鋅會先沉淀，故硫化鉛的溶解度小于硫化鋅；

(5)濃縮、結(jié)晶的操作應(yīng)為：將濾液加熱至80℃使MnCI2溶液接近飽和，冷卻至OC左右，析出晶體后過濾。重復(fù)

操作2?3次，收集晶體。

6.⑴研磨

(2)將Fe2+氧化為Fe3+，便于轉(zhuǎn)化為沉淀除去

⑶0、N加入HAO,,使Cd++2HRCURz+2H*逆向進行，進入水層

+3++

(4)Na+3Fe+2SO：+6H2O=NaFe3(OH)6(SO4)1J+6H或

+3+2+

Na+3Fe+2SOj+3MgO+3H2O=NaFe3(OH)6(SO4),J+3Mg2.5

(5)b

【分析】銅銀礦研磨后，加入。2和HzSOq浸出，將銅銀礦中的金屬氧化物轉(zhuǎn)化為Ni2+、Fe"、Cu2+?Mg2+；加入

萃取劑后，Cu?+轉(zhuǎn)化為CuR?進入有機層，再經(jīng)過反萃取形成含Cu?水溶液后，再轉(zhuǎn)化為金屬銅；水層中含有Ni"、

Fe3+、H*、Mg”等陽離子，加入硫酸鈉和MgO后，F(xiàn)e3t轉(zhuǎn)化為黃鈉鐵機固體從水層中分離，濾液中含有Ni?*、H'、

Mg"等陽離子，再加入Mgo后，Ni?+轉(zhuǎn)化為Ni(OH)2再轉(zhuǎn)化為金屬銀。

【詳解】(1)將銅銀礦研磨，可以將固體顆粒減小，增大固體與溶液接觸面積，從而加快浸出階段反應(yīng)速率。故加

快反應(yīng)速率的措施是研磨。

(2)。2具有氧化性，可將HZO,溶解后的Fe?*轉(zhuǎn)化為Fe3+,便于轉(zhuǎn)化為沉淀除去。

(3)①C9H∣9(J)一0T分子中，若要與C1?+形成配位鍵，則分子需提供孤電子對，分子中存在孤電子對

----?Url

×=N

的原子為N原子和O原子；②反萃取時，加入稀硫酸，增大水層中H*濃度，使平衡Cu"+2HR.CuRz+2H+逆

向移動，使水層中Ct?+濃度增大，即銅離子進入水層。

(4)①根據(jù)題目信息，水層中含有Ni?+,Fe3+>H+、Mg?+等陽離子，加入硫酸鈉和Mgo后，F(xiàn)e'+轉(zhuǎn)化為黃鈉鐵

+

磯固體，對應(yīng)的離子方程式為Na'+3Fe"+2S0j+6HQ=NaFe3(OH)6(SO4)2J+6H或

Na++3Fe3++2SO；+3MgO+3H2。=NaFe3(OH)6(SOjJ+3Mg"。②根據(jù)題目信息,pH為1.5時Fe3+沉淀率不高，

Fe"沉淀不充分；PH為3.8時Ni?+沉淀率稍高，在固體中混有的雜質(zhì)較多，故最適宜的PH為2.5。

(5)第二次使用MgO調(diào)節(jié)PH使Ni?+沉淀完全，即溶液中C(Ni2+)≤LOxl05mol.L」，根據(jù)Ni(OH)2的K??,=2.1xlOT5,

51+(J101

Ni?+恰好完全沉淀時，c(θH)=21x1。：mo∣.l-1≈14Xi0-m0l?L.c(∏)??—‰ol?L≈7.14×10-'mol?L,

`,V1,0×10^5`,1.4×10^5

PH=-IgC(H')=-lg(7.14xl()T0),故10>pH>9,故選擇b。

【點睛】工業(yè)流程中選擇合適條件時，需要保證操作目的盡可能充分，同時對產(chǎn)物的影響盡可能小。

t3t2

7.(1)Fe3O4+8H=2Fe+Fe÷+4H2OFeS2和溶液中鐵離子反應(yīng)生成亞鐵離子和硫酸根離子

3t2tt

FeS2+14Fe+8H2O=15Fe+2SO：'+16H,溶液中硫酸根離子濃度增大，和鈣離子生成硫酸鈣沉淀，

2+

SO；'+Ca=CaSO4J

(2)將鐵離子轉(zhuǎn)化為亞鐵離子C

(3)Fe?*+2OH-=Fe(OH%J、Fe2*+OH-=Fe(OH)+,反應(yīng)消耗氫氧根離子導(dǎo)致溶液堿性減弱

4[Fe(0H)l2S04+[Fe(0H),∣2SO4+6NaOH=2Fe5O2(OH)5SO4+3Na2SO4

4Fe5O2(OH)5SO4+O2=4Fe3O4+4[Fe(0H)]2SO4+6H2O空氣中氧氣將亞鐵離子氧化為鐵離子，鐵離子水解生成

氫離子，導(dǎo)致溶液酸性增強

【分析】黃鐵礦燒渣加入硫酸酸浸得到鐵的浸取液，加入FeSz進一步提高鈣的脫除率，濾液加入鐵粉鐵離子轉(zhuǎn)化為

亞鐵離子，得到硫酸亞鐵，最終制得四氧化三鐵；

【詳解】(1)①酸浸過程Fe3O4和硫酸生成硫酸亞鐵、硫酸鐵和水，發(fā)生反應(yīng)的離子方程式是

+u2+

Fe3O4+8H=2Fe+Fe+4H,O0

②充分酸浸后浸取液中仍有Ca?+殘留，加入FeSz和溶液中鐵離子反應(yīng)生成亞鐵離子和硫酸根離子

3t2t

FeS2+14Fe+8H2O=15Fe+2SO='+16H\溶液中硫酸根離子濃度增大，和鈣離子生成硫酸鈣沉淀，

SO：+Ca"=CaSO4J,可進一步提高鈣的脫除率；

(2)①鐵和鐵離子生成亞鐵離子，故加入Fe粉是將鐵離子轉(zhuǎn)化為亞鐵離子；

②鐵離子和KSCN溶液生成紅色物質(zhì)，檢驗純化是否完全還原，應(yīng)向濾液中加入KSCN溶液，溶液不變紅色，說

明完全還原，故選c；

(3)①pH≈7.8時，濁液中主要存在Fe(C)H)+、Fe(OH)2和少量Fe?+,則O?t∣時段發(fā)生的主要反應(yīng)為

2+2+

Fe+2OH=Fe(OH)2,Fe+OH=Fe(θH)?反應(yīng)消耗氫氧根離子導(dǎo)致溶液堿性減弱，PH明顯降低；

②a.將NaoH溶液與FeSO4溶液(稍過量)按一定比例混合，產(chǎn)生白色沉淀，繼而轉(zhuǎn)變?yōu)槟G色，結(jié)合題意可知，t,~

t2時段，F(xiàn)e(OH)+,Fe(OH)J>硫酸根離子反應(yīng)生成墨綠色物質(zhì)，墨綠色物質(zhì)主要成分為Fe5O2(OH)5SO4,則方程

式是：4[Fe(OH)]2SO4+[Fe(OH),]2SO4+6NaOH=2Fe5O2(OH)5SO4+3Na2SO4。

b.由歷程可知，墨綠色物質(zhì)在氧氣作用下轉(zhuǎn)化為Fe3O4和Fe(OH)+,根據(jù)電子守恒和質(zhì)量守恒配平化學(xué)方程式為:

4Fe5O2(OH)5SO4+O2=4Fe3O4+4[Fe(θH)∣2SO4+6H2O。

③t2?t3時段，pH繼續(xù)降低的原因是：通入的空氣中氧氣將亞鐵離子氧化為鐵離子，鐵離子水解生成氫離子，導(dǎo)致

溶液酸性增強，pH繼續(xù)降低。

+2+2+3+

8.(1)增大固體與濃硫酸接觸面積，增大反應(yīng)速率，提高浸出率Mnθ2+4H+2Fe=Mn+2Fe+2H2O

二氧化鎬能夠氧化單質(zhì)鐵為Fe2+

(2)Mno2的氧化性隨酸性的減弱逐漸減弱，先加入MnO2,將Fe?+氧化為Fe?+,再通過NH3?H2O調(diào)PH除去溶液

中的Al3+,Fe3+

2++

(3)Mn-2e?+2H2O=MnO2+4H

(b-335cd)x86.94X.

134a

【分析】軟銃礦首先進行研磨，可增大固體與硫酸的接觸面積，增大反應(yīng)速率，提高浸出率。加入濃硫酸及過量的

鐵屑，鐵屑與硫酸反應(yīng)生成硫酸亞鐵，亞鐵離子與二氧化鎰反應(yīng)生成二價錦離子和鐵離子，溶液中還存在鋁離子，

純化除去鐵離子和鋁離子，再電解MM+的純化液制取Mno2。

【詳解】(1)①溶出前，軟鎰礦需研磨，研磨軟鎰礦可增大固體與濃硫酸接觸面積，增大反應(yīng)速率，提高浸出率。

②根據(jù)反應(yīng)途徑可知，F(xiàn)e與H2SO4反應(yīng)產(chǎn)生Fe?+,