適用于新高考新教材廣西專版2025屆高考化學(xué)一輪總復(fù)習(xí)熱點專項練14化工流程中生產(chǎn)條件的控制及Ksp的應(yīng)用

熱點專項練14化工流程中生產(chǎn)條件的限制及Ksp的應(yīng)用1.鋅是一種重要的金屬,在電鍍電池等工業(yè)上具有廣泛的應(yīng)用。以廢鋅催化劑(主要成分為ZnO及少量Fe2O3、CuO、MnO2)為原料制備鋅的工藝流程如下。已知:①“浸取”后溶液中的陽離子主要是[Zn(NH3)4]2+、[Cu(NH3)4]2+。②25℃時Ksp(ZnS)=1.6×10-24;深度除雜標(biāo)準(zhǔn):溶液中c(雜質(zhì)離子)c{[Zn(NH(1)濾渣①的主要成分是

(填化學(xué)式);“浸取”時,ZnO發(fā)生反應(yīng)的離子方程式為

。

(2)加入過量氨水的作用之一是使ZnO、CuO溶解,另一個作用是

;

“萃取”時須要進行多次萃取且合并萃取液,其目的是

。

(3)“深度除銅”時涉及的部分反應(yīng)為:[Cu(NH3)4]2++4H2OCu2++4NH3·H2OK1=a[Cu(NH3)4]2++S2-+4H2OCuS↓+4NH3·H2OK2=b(NH4)2S的加入量[m(實際用量)m(理論用量)×①當(dāng)(NH4)2S加入量超過100%時,鋅的回收率下降的可能緣由是

(用離子方程式表示)。②(NH4)2S較為合理的加入量約為120%,理由是

。

③室溫下,向“浸取”液中加入確定量(NH4)2S固體,“深度除銅”后,測得溶液中c(Cu2+)為1.0×10-8mol·L-1,此時溶液中c(S2-)為mol·L-1(用含a、b的代數(shù)式表示,忽視S2-的水解)。

(4)用惰性電極“電解”時,陰極存在競爭反應(yīng),該競爭反應(yīng)的電極反應(yīng)式為。

2.銻(Sb)是第五周期、第ⅤA族元素,三氧化二銻是一種兩性氧化物,俗稱銻白,不溶于水,可用作白色顏料、油漆和塑料阻燃劑。以脆硫鉛銻礦(主要成分為Pb4FeSb6S14)為原料制備銻白的工藝流程如圖所示。已知常溫下,溶液中金屬陽離子起先沉淀、完全沉淀的pH如表所示:金屬離子Pb2+Sb3+Fe2+Fe3+起先沉淀時的pH7.040.537.01.9完全沉淀時的pH9.042.059.03.2回答下列問題:(1)Pb4FeSb6S14中各元素的化合價均為整數(shù),已知鉛元素為+2價,則鐵元素的化合價為;X的成分是。

(2)氧化過程中,反應(yīng)后銻為最高價態(tài),則參與反應(yīng)的n(Pb4FeSb6S14)∶n(Cl2)=;還原過程中發(fā)生多個反應(yīng),其中之一是Fe3+被還原為Fe2+,將Fe3+還原為Fe2+的目的是

。

(3)常溫下,Fe(OH)2的Ksp為

(當(dāng)溶液中某離子濃度c≤1×10-5mol·L-1時,可認(rèn)為該離子沉淀完全)。(4)水解過程中加入熱水的緣由是;寫誕生成Sb(OH)2Cl的離子方程式:。

(5)寫出加入氨水后SbOCl發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式:

。

3.以鎂鋁復(fù)合氧化物(MgO-Al2O3)為載體的負載型鎳銅雙金屬催化劑(Ni-Cu/MgO-Al2O3)是一種新型高效加氫或脫氫催化劑,其制備流程如下:MgSO4溶液Al2(SO4)3溶液NiSO4溶液CuSO4溶液懸濁液濾餅產(chǎn)品已知:常溫下,Ksp[Cu(OH)2]=2.21×10-20,Ksp[Al(OH)3]=1.30×10-33?；卮鹣铝袉栴}:(1)在加熱條件下,尿素[CO(NH2)2]在水中發(fā)生水解反應(yīng),放出和兩種氣體。(寫化學(xué)式)

(2)“晶化”過程中,需保持恒溫60℃,可接受的加熱方式為

。

(3)“洗滌”過程中,檢驗濾餅是否洗凈的方法是

。

(4)常溫下,若“懸濁液”中c(Cu2+)c(Al(5)“還原”過程中所發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式為

。

(6)NiSO4在強堿溶液中被NaClO氧化可得NiOOH,該物質(zhì)能用作堿性鎳鎘電池的正極材料。其電池總反應(yīng)為Cd(s)+2NiOOH(s)+2H2O(l)Cd(OH)2(s)+2Ni(OH)2(s)。①放電一段時間后,溶液的pH將(填“增大”“減小”或“不變”)。

②充電時,陽極發(fā)生的電極反應(yīng)為

。

參考答案熱點專項練14化工流程中生產(chǎn)條件的限制及Ksp的應(yīng)用1.答案(1)Fe2O3、MnO22NH3·H2O+2NH4++ZnO[Zn(NH3)4]2++3H2(2)使部分NH4HCO3轉(zhuǎn)化為(NH4)2CO3,增大NH3·H2O和NH4+濃度,有利于鋅以[Zn(NH3)4]2+的形式浸出收集盡可能多的Zn2+,提高Zn(3)①[Zn(NH3)4]2++S2-+4H2OZnS↓+4NH3·H2O②鋅的回收率高,銅鋅比較低,且高于120%時銅鋅比變更較緩慢③ab×108(4)2H++2e-H2↑解析由已知①可知,廢鋅催化劑(主要成分為ZnO及少量Fe2O3、CuO、MnO2)中的ZnO及少量CuO經(jīng)碳酸氫銨和過量氨水浸取后轉(zhuǎn)化為可溶性的[Zn(NH3)4]2+、[Cu(NH3)4]2+,則Fe2O3、MnO2未被溶解,即濾渣①的主要成分為Fe2O3、MnO2;向浸取液中加入適量的(NH4)2S進行深度除銅——[Cu(NH3)4]2+轉(zhuǎn)化為CuS沉淀,則濾渣②的主要成分為CuS;向濾液中加有機萃取劑,萃取溶液中的Zn2+,分液得到含Zn2+的有機相,再向有機相中加硫酸反萃取Zn2+,分液得到硫酸鋅,電解得到Zn。(1)由已知①可知,廢鋅催化劑中只有ZnO和CuO與NH4HCO3和NH3·H2O反應(yīng)生成可溶的[Zn(NH3)4]2+和[Cu(NH3)4]2+,則濾渣①的主要成分為Fe2O3、MnO2;ZnO與NH4HCO3和NH3·H2O反應(yīng)可生成[Zn(NH3)4]2+,其離子方程式為2NH3·H2O+2NH4++ZnO[Zn(NH3)4]2++3H2(2)氨水能與碳酸氫銨反應(yīng)生成碳酸銨,即NH3·H2O+NH4HCO3(NH4)2CO3+H2O,增大NH3·H2O和NH4+濃度,有利于鋅以[Zn(NH3)4]2+的形式浸出;“萃取”時須要進行多次萃取且合并萃取液的目的是,收集盡可能多的Zn2+,提高Zn2+(3)①過量的(NH4)2S能與[Zn(NH3)4]2+反應(yīng)生成難溶的ZnS,則其離子方程式為[Zn(NH3)4]2++S2-+4H2OZnS↓+4NH3·H2O。②由圖示分析可知(NH4)2S較為合理的加入量約為120%,此時鋅的回收率約為99.60%,銅鋅比較低,且高于120%時銅鋅比變更較緩慢。③由反應(yīng)[Cu(NH3)4]2++4H2O4NH3·H2O+Cu2+K1=a,[Cu(NH3)4]2++S2-+4H2OCuS↓+4NH3·H2OK2=b可得CuS(s)Cu2+(aq)+S2-(aq)K3=ab,則K3=c(Cu2+)·c(S2-)=ab,由于c(Cu2+)為1.0×10-8mol·L-1,則c(S2-)=ac(Cu2+)·b=(4)用惰性電極電解含硫酸的硫酸鋅溶液時,溶液中的氫離子在陰極也會發(fā)生還原反應(yīng),即2H++2e-H2↑。2.答案(1)+2價S(2)2∶41避開Fe3+與Sb3+一起形成沉淀(3)1×10-15(4)稀釋、加熱均可促進Sb3+的水解Sb3++2H2O+Cl-Sb(OH)2Cl↓+2H+(5)2SbOCl+2NH3·H2OSb2O3+2NH4Cl+H2O解析以脆硫鉛銻礦粉(主要成分為Pb4FeSb6S14)為原料,加入水,通入氯氣氧化得到浸出液和含硫、PbCl2的濾渣,浸出液的溶質(zhì)主要是SbCl5、FeCl3;再加銻粉發(fā)生還原反應(yīng)將Sb5+還原為Sb3+,同時將Fe3+還原為Fe2+,避開Fe3+與Sb3+一起沉淀,然后加入熱水水解,并過濾得到FeCl2等溶液和含銻沉淀,然后向含銻沉淀中加入氨水,過濾后再經(jīng)過洗滌、干燥得到銻白。(1)銻是第ⅤA族元素,其主要化合價為+3價、+5價,硫元素為-2價,鉛元素為+2價,由化合物中各元素化合價代數(shù)和等于0,且該物質(zhì)中各元素的化合價均為整數(shù),可求出鐵為+2價,銻為+3價;依據(jù)流程圖中各操作過程中涉及物質(zhì)可知X是單質(zhì)硫。(2)氧化過程中,1molCl2可得到2mol電子,礦粉中Fe2+轉(zhuǎn)化為Fe3+、Sb3+轉(zhuǎn)化為Sb5+、S2-轉(zhuǎn)化為S,則1molPb4FeSb6S14失去的電子為(1×1+6×2+14×2)mol=41mol,由得失電子守恒得n(Pb4FeSb6S14)∶n(Cl2)=2∶41;由表中各離子起先沉淀時和完全沉淀時的pH可知,Sb3+完全沉淀時,Fe3+也有部分沉淀,但Fe2+尚未起先形成沉淀,故將Fe3+還原為Fe2+的目的是避開Fe3+與Sb3+一起形成沉淀。(3)當(dāng)溶液中c(Fe2+)=1×10-5mol·L-1時,可認(rèn)為Fe2+沉淀完全,此時溶液的pH=9.0,c(OH-)=1×10-5mol·L-1,Ksp[Fe(OH)2]=c(Fe2+)·c2(OH-)=1×10-5×(1×10-5)2=1×10-15。(4)Sb3+通過水解得到相應(yīng)的沉淀,稀釋、加熱均可促進水解;生成Sb(OH)2Cl的離子方程式為Sb3++2H2O+Cl-Sb(OH)2Cl↓+2H+。(5)由流程圖中信息可知,SbOCl與氨水反應(yīng)的產(chǎn)物之一是Sb2O3,則發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式為2SbOCl+2NH3·H2OSb2O3+2NH4Cl+H2O。3.答案(1)NH3CO2(2)水浴加熱(3)取少量最終一次洗滌液放入試管,向試管中加入足量稀鹽酸,再加入氯化鋇溶液,若有白色沉淀則未洗凈,若無沉淀則已洗凈(4)10(5)NiO+H2Ni+H2O、CuO+H2Cu+H2O(6)①增大②Ni(OH)2+OH--e-NiOOH+H2O解析將MgSO4、Al2(SO4)3、NiSO4、CuSO4混合溶液在90℃下加入尿素發(fā)生反應(yīng)生成Mg(OH)2、Al(OH)3、Ni(OH)2、Cu(OH)2懸濁液,在60℃晶化過濾,得到濾餅,洗滌、干燥,焙燒得到MgO、CuO、NiO、Al2O3,在550℃溫度下用氫氣還原得到產(chǎn)品。(1)依據(jù)題意,尿素[CO(NH2)2]在加熱條件下與水發(fā)生水解反應(yīng)即CO(NH2)2+H2OCO2↑+2NH3↑,因此放出NH3和CO2兩種氣體。(2)“晶化”過程中,需保持恒溫60℃,溫度在100℃以下,因此接受的加熱方式為水浴加熱。(3)“洗滌”過程中,檢驗濾餅是否洗凈,主要檢驗洗滌液中是否還含有SO4(4)常溫下,若“懸濁液”中c(Cu2+)c(Al3+)=c(Cu2+)·c3(OH-)c(Al3+)·c3(OH-)=(5)“還原”過程最終得到Ni-Cu/MgO-Al2O3,說明是NiO、CuO與氫氣發(fā)生反應(yīng),因此所