2023屆高三化學二輪專題復習工藝流程題模擬演練

工藝流程題突破模擬演練1．(2022·四川瀘縣五中三模)二氧化氯(ClO2)廣泛應用于紙漿漂白、殺菌消毒和水凈化處理等領域。工業(yè)上利用甲醇還原NaClO3的方法制備ClO2，工藝流程如圖：已知：a.發(fā)生器中制備ClO2的反應：12NaClO3＋8H2SO4＋3CH3OH=12ClO2↑＋3HCOOH＋4Na3H(SO4)2↓＋9H2Ob．相關物質的熔、沸點物質CH3OHHCOOHClO2熔點/℃－979－59沸點/℃6510111(1)ClO2可用于紙漿漂白、殺菌消毒是因其具有______________性。(2)冷卻塔用于分離ClO2并回收CH3OH，應控制的最佳溫度為______________(填字母)。A．0～10℃B．20～30℃C．60～70℃(3)經過程Ⅰ和過程Ⅱ可以獲得芒硝(Na2SO4·10H2O)并使部分原料循環(huán)利用。已知：Na2SO4·10H2O和Na2SO4的溶解度曲線如圖：①Na3H(SO4)2處理器中獲得芒硝時需加入NaClO3固體，從芒硝溶解平衡的角度解釋其原因：________________________(結合化學方程式回答)。②結合Na2SO4·10H2O和Na2SO4的溶解度曲線，過程Ⅱ的操作：在32.4℃恒溫蒸發(fā)、__________________________。③Na3H(SO4)2處理器的濾液中可以循環(huán)利用的原料是NaClO3和______________。(4)為測定存儲罐中所得溶液中ClO2的含量，進行了以下實驗：步驟1：準確量取ClO2溶液10.00mL，稀釋成100mL試樣。步驟2：量取V1mL試樣加入到錐形瓶中，調節(jié)試樣的pH≤2.0，加入足量的KI晶體，搖勻，在暗處靜置30分鐘(已知：ClO2＋I－＋H＋→I2＋Cl－＋H2O未配平)。步驟3：以淀粉溶液作指示劑，用cmol·L－1Na2S2O3溶液滴定至終點，消耗Na2S2O3溶液V2mL(已知：I2＋2S2Oeq\o\al(2－,3)=2I－＋S4Oeq\o\al(2－,6))。①準確量取10.00mLClO2溶液的玻璃儀器是____________________。②若實驗中使用的Na2S2O3標準溶液部分因被氧氣氧化而變質，則實驗結果____________(填“偏高”“偏低”或“無影響”)。③根據上述步驟可計算出原ClO2溶液的濃度為______________mol·L－1(用含字母的代數式表示)。(5)“有效氯含量”可用來衡量含氯消毒劑的消毒能力，其定義是每克含氯消毒劑的氧化能力相當于多少克Cl2的氧化能力。ClO2的有效氯含量為__________(計算結果保留兩位小數)。2．二氧化硫直接排放會危害環(huán)境。利用工業(yè)廢堿渣(主要成分為Na2CO3)可吸收煙氣中的SO2并制備無水Na2SO3，其流程如圖1。已知：H2SO3、HSOeq\o\al(－,3)、SOeq\o\al(2－,3)在水溶液中的物質的量分數隨pH的分布如圖2，Na2SO3·7H2O和Na2SO3的溶解度曲線如圖3。(1)Na2CO3溶液顯堿性，用離子方程式解釋其原因：_________________________________。(2)吸收煙氣①為提高NaHSO3的產率，應控制吸收塔中的pH為____________________。②已知下列反應：SO2(g)＋2OH－(aq)=SOeq\o\al(2－,3)(aq)＋H2O(l)ΔH1＝－164.3kJ·mol－1CO2(g)＋2OH－(aq)=COeq\o\al(2－,3)(aq)＋H2O(l)ΔH2＝－109.4kJ·mol－12HSOeq\o\al(－,3)(aq)=SOeq\o\al(2－,3)(aq)＋SO2(g)＋H2O(l)ΔH3＝＋34.0kJ·mol－1吸收塔中Na2CO3溶液吸收SO2生成HSOeq\o\al(－,3)的熱化學方程式是__________________________。③吸收塔中的溫度不宜過高，可能的原因是____________(寫出1種即可)。(3)制備無水Na2SO3①中和塔中反應的離子方程式為_________________________________________________。②從中和塔得到的Na2SO3溶液中要獲得無水Na2SO3固體，需控制溫度____________，同時還要__________，以防止Na2SO3被氧化。3．(2022·廣東五華一模)硼及其化合物在工業(yè)上有許多用途。以鐵硼礦(主要成分為Mg2B2O5·H2O和Fe3O4，還有少量Fe2O3、FeO、CaO、Al2O3和SiO2等)為原料制備硼酸(H3BO3)的工藝流程如圖所示：回答下列問題：(1)寫出Mg2B2O5·H2O與硫酸反應的化學方程式：_______________________________。為提高浸出速率，除適當增加溫度外，還可采取的措施有__________________(寫出兩條)。(2)利用__________(填化學式，下同)的磁性，可將其從“浸渣”中分離?！敖敝羞€剩余的物質是____________。(3)“凈化除雜”需先加H2O2溶液，然后再調節(jié)溶液的pH約為5，調節(jié)pH＝5的目的是__________________________。(4)“粗硼酸”中的主要雜質是________________________________________(填名稱)。(5)單質硼可用于生成具有優(yōu)良抗沖擊性能硼鋼。以硼酸和金屬鎂為原料可制備單質硼，用化學方程式表示制備過程：___________________________________。4．(2022·河南新鄉(xiāng)一模)NaBiO3(鉍酸鈉)是分析化學中的常用試劑，不溶于水。工業(yè)上以輝鉍礦(主要成分是Bi2S3，含少量SiO2、Cu2S、FeS2)為原料制備鉍酸鈉的流程如圖：回答下列問題：(1)用硝酸替代“鹽酸、NaClO3”也可以實現“酸浸”，從環(huán)保角度考慮，存在的缺點是________________________________________________________________________。(2)“浸渣”的主要成分是____________(填化學式)。(3)為檢驗“酸浸”液中是否含Fe2＋，下列可選擇的試劑是__________(填字母)。A．KSCN溶液B．酸性KMnO4溶液C．K3[Fe(CN)6]溶液D．KSCN溶液和雙氧水(4)“除鐵”的離子方程式為____________________________________________。(5)Cu(OH)2(s)＋4NH3(g)[Cu(NH3)4]2＋(aq)＋2OH－(aq)的平衡常數K＝________。{已知Ksp[Cu(OH)2]＝2.0×10－20，Cu2＋(aq)＋4NH3(g)[Cu(NH3)4]2＋(aq)的平衡常數K1＝2.0×1013}(6)探究NaBiO3的性質：實驗操作現象Ⅰ取少量NaBiO3固體于試管中，加入濃鹽酸，振蕩；用鑷子夾一片濕潤的淀粉-KI試紙放置在試管口上方固體溶解，產生黃綠色氣體，試紙變藍Ⅱ在稀硫酸酸化的MnSO4溶液中加入NaBiO3粉末，振蕩無色溶液變紫紅色①實驗Ⅱ中發(fā)生反應的離子方程式為__________________________________________。②在酸性條件下，MnOeq\o\al(－,4)、NaBiO3、Cl2中氧化性最強的是____________(填化學式)。③結合流程中的“氧化”，分析NaBiO3和Cl2氧化性強弱不一致的主要原因：__________。5．工業(yè)上用廢鈀催化劑(主要成分為Pd，還含有少量Al2O3)回收Pd及Al2(SO4)3的流程如圖。已知：“酸浸”和“中和”過程中所得含鈀化合物分別為H2PdCl6、(NH4)2PdCl6；其中H2PdCl6為可溶性弱酸，(NH4)2PdCl6為難溶性固體?；卮鹣铝袉栴}：(1)“焙燒”時，Al2O3與(NH4)2SO4反應的化學方程式為______________；“焙燒”產生的氣體可通入到________________________(填操作單元的名稱)。(2)“酸浸”時發(fā)生反應的離子方程式為___________________________________。(3)實驗室用下圖裝置進行Pd的熱還原實驗，測定濾渣中(NH4)2PdCl6的百分含量(雜質不參與反應)。Ⅰ.將硬質玻璃管(帶兩端開關K1和K2，設為裝置A)稱重，記為m1g。將濾渣裝入硬質玻璃管中，再次稱重，記為m2g。Ⅱ.熱還原的操作步驟：①打開K1和K2，緩緩通入H2；②點燃酒精噴燈，加熱；③充分反應后，熄滅酒精噴燈；④關閉K1和K2，冷卻至室溫；⑤打開K1和K2，改通空氣后稱量A；⑥重復上述操作步驟，直至A恒重，記為m3g。操作⑤中改通空氣的目的是______________。Ⅲ.濾渣中(NH4)2PdCl6的質量分數表達式為______________。[已知(NH4)2PdCl6的相對分子質量為355]Ⅳ.實驗結束后，發(fā)現硬質玻璃管右端有少量白色固體，其主要成分為__________(填化學式)，該現象導致實驗結果__________(填“偏高”“偏低”或“無影響”)。(4)金屬Pd具有顯著的吸氫性能，其密度為dg·cm－3。標準狀況下，海綿Pd吸收氫氣的體積約為其體積的n倍，則海綿鈀的儲氫容量R＝____________mL·g－1(儲氫容量即1g鈀吸附氫氣的體積)。6．稀土在電子、激光、核工業(yè)、超導等諸多高科技領域有廣泛的應用。鈧(Sc)是一種稀土金屬，利用鈦尾礦回收金屬鈧和草酸的工藝流程如圖1所示?；卮鹣铝袉栴}：已知：①xNH4Cl·yScF3·zH2O是“沉鈧”過程中ScF3與氯化物形成的復鹽沉淀，在強酸中部分溶解。②“脫水除銨”是復鹽沉淀的熱分解過程。③25℃時，部分物質的相關信息如表所示：Ksp(PbSO4)Ksp(PbC2O4)Ka1(H2C2O4)Ka2(H2C2O4)2.0×10－85.0×10－106.0×10－26.25×10－5(1)“焙燒”過程生成Sc2O3的化學方程式為_____________________________________。(2)含鈧元素的微粒與lgc(F－)、pH的關系如圖2所示，用氨水調節(jié)溶液的pH，控制pH的范圍為3.5＜pH＜__________。(3)“脫水除銨”過程中固體質量與溫度的關系如圖3所示，其中在380～400℃過程中會有白煙冒出，保溫至無煙氣產生，即得到ScF3，由圖3中數據可得x∶z＝____________。(4)傳統(tǒng)制備ScF3的方法是先得到ScF3·6H2O沉淀，再高溫脫水得ScF3，但通常含有ScOF雜質，原因是____________(用化學方程式表示)。流程中“沉鈧”后“脫水除銨”可制得純度很高的ScF3，其原因是_________________________________________。(5)將1.8molPbSO4加到1L含有0.12mol·L－1H2C2O4的廢水中。發(fā)生的離子反應為PbSO4(s)＋H2C2O4(aq)PbC2O4(s)＋2H＋(aq)＋SOeq\o\al(2－,4)(aq)，該反應的平衡常數K＝__________。濾餅經濃硫酸處理后的“沉淀”是____________(填化學式)。7．(2022·遼寧丹東一模)某廢釩渣(主要成分為V2O3，含有少量Al2O3、CaO)為原料生產V2O5的工藝流程如圖：已知：釩酸(H3VO4)是強酸，NH4VO3難溶于水；＋5價釩在溶液中的主要存在形式與溶液pH的關系如表：pH4～66～88～1010～12主要離子VOeq\o\al(＋,2)VOeq\o\al(－,3)V2Oeq\o\al(4－,7)VOeq\o\al(3－,4)(1)向釩渣中加入生石灰焙燒，將V2O3轉化為Ca(VO3)2的化學方程式為__________________。(2)已知Ca(VO3)2難溶于水，可溶于鹽酸。若“酸浸”時溶液的pH＝4，則Ca(VO3)2溶于鹽酸的離子方程式為____________________________________________。(3)已知加入石灰乳后生成Ca3(VO4)2沉淀，則加入石灰乳的作用是____________。(4)反應Ca3(VO4)2(s)＋3COeq\o\al(2－,3)(aq)2VOeq\o\al(3－,4)(aq)＋3CaCO3(s)的平衡常數為_________(用含m、n的代數式表示)，已知：Ksp(CaCO3)＝m，Ksp[Ca3(VO4)2]＝n。(5)沉釩2過程中加入氯化銨溶液，控制溶液的pH＝7.5，當pH>8時，NH4VO3的產量明顯降低，原因是______________。(6)測定產品中V2O5的純度：取ag產品用硫酸溶解得(VO2)2SO4溶液，加入b1mLclmol·L－1(NH4)2Fe(SO4)2溶液(VOeq\o\al(＋,2)＋2H＋＋Fe2＋=VO2＋＋Fe3＋＋H2O)，再用c2mol·L－1KMnO4溶液滴假設雜質不參與反應，則產品中V2O5的質量分數是_______(V2O5的摩爾質量為Mg·mol－1)。(7)下列操作會導致測定的純度偏高的是______________(填字母)。A．錐形瓶水洗后未干燥B．滴定前滴定管尖嘴有氣泡，滴定結束無氣泡C．滴定終點時俯視讀數D．滴定管用蒸餾水洗凈后未用標準溶液潤洗答案和解析1．(2022·四川瀘縣五中三模)二氧化氯(ClO2)廣泛應用于紙漿漂白、殺菌消毒和水凈化處理等領域。工業(yè)上利用甲醇還原NaClO3的方法制備ClO2，工藝流程如圖：已知：a.發(fā)生器中制備ClO2的反應：12NaClO3＋8H2SO4＋3CH3OH=12ClO2↑＋3HCOOH＋4Na3H(SO4)2↓＋9H2Ob．相關物質的熔、沸點物質CH3OHHCOOHClO2熔點/℃－979－59沸點/℃6510111(1)ClO2可用于紙漿漂白、殺菌消毒是因其具有______________性。(2)冷卻塔用于分離ClO2并回收CH3OH，應控制的最佳溫度為______________(填字母)。A．0～10℃B．20～30℃C．60～70℃(3)經過程Ⅰ和過程Ⅱ可以獲得芒硝(Na2SO4·10H2O)并使部分原料循環(huán)利用。已知：Na2SO4·10H2O和Na2SO4的溶解度曲線如圖：①Na3H(SO4)2處理器中獲得芒硝時需加入NaClO3固體，從芒硝溶解平衡的角度解釋其原因：________________________(結合化學方程式回答)。②結合Na2SO4·10H2O和Na2SO4的溶解度曲線，過程Ⅱ的操作：在32.4℃恒溫蒸發(fā)、__________________________。③Na3H(SO4)2處理器的濾液中可以循環(huán)利用的原料是NaClO3和______________。(4)為測定存儲罐中所得溶液中ClO2的含量，進行了以下實驗：步驟1：準確量取ClO2溶液10.00mL，稀釋成100mL試樣。步驟2：量取V1mL試樣加入到錐形瓶中，調節(jié)試樣的pH≤2.0，加入足量的KI晶體，搖勻，在暗處靜置30分鐘(已知：ClO2＋I－＋H＋→I2＋Cl－＋H2O未配平)。步驟3：以淀粉溶液作指示劑，用cmol·L－1Na2S2O3溶液滴定至終點，消耗Na2S2O3溶液V2mL(已知：I2＋2S2Oeq\o\al(2－,3)=2I－＋S4Oeq\o\al(2－,6))。①準確量取10.00mLClO2溶液的玻璃儀器是____________________。②若實驗中使用的Na2S2O3標準溶液部分因被氧氣氧化而變質，則實驗結果____________(填“偏高”“偏低”或“無影響”)。③根據上述步驟可計算出原ClO2溶液的濃度為______________mol·L－1(用含字母的代數式表示)。(5)“有效氯含量”可用來衡量含氯消毒劑的消毒能力，其定義是每克含氯消毒劑的氧化能力相當于多少克Cl2的氧化能力。ClO2的有效氯含量為__________(計算結果保留兩位小數)。答案(1)氧化(2)B(3)①Na2SO4·10H2O(s)2Na＋(aq)＋SOeq\o\al(2－,4)(aq)＋10H2O(l)，加入NaClO3固體，使鈉離子濃度增大，平衡逆向移動，有利于Na2SO4·10H2O的析出②冷卻結晶、過濾、洗滌、干燥③H2SO4(4)①酸式滴定管②偏高③eq\f(2cV2,V1)(5)2.63解析發(fā)生器中發(fā)生反應：12NaClO3＋8H2SO4＋3CH3OH=12ClO2↑＋3HCOOH＋4Na3H(SO4)2↓＋9H2O，過濾得到不溶性Na3H(SO4)2濾渣和含有CH3OH等物質的濾液，濾液在冷卻塔中冷卻分離出ClO2氣體，含有CH3OH等物質的濾液循環(huán)到發(fā)生器中，充分利用原料CH3OH和NaClO3，ClO2氣體在吸收塔中被冷卻為液體ClO2儲存；處理器中，Na3H(SO4)2濾渣在Na＋作用下與水轉化為Na2SO4·10H2O和H2SO4，過濾得到芒硝(Na2SO4·10H2O)，濾液中的H2SO4和NaClO3循環(huán)到發(fā)生器中充分利用。(1)ClO2具有強氧化性，可用于紙漿漂白、殺菌消毒。(2)ClO2的沸點為11℃，CH3OH的沸點為65℃，為便于分離氣態(tài)的ClO2和液態(tài)的含有CH3OH的濾液，冷卻塔中控制的溫度應在11～65℃之間，結合后續(xù)工藝的冷卻，則最佳溫度應該控制在20～30℃。(3)②由Na2SO4·10H2O和Na2SO4的溶解度曲線可知，32.4℃時Na2SO4·10H2O和Na2SO4的溶解度均處于最大，但Na2SO4·10H2O的溶解度隨溫度的升高而增大，Na2SO4的溶解度隨溫度的升高而減小，為防止Na2SO4結晶析出，應采用降溫結晶法得到Na2SO4·10H2O，即恒溫蒸發(fā)濃縮溶液、冷卻結晶、過濾、洗滌、干燥。③在Na＋作用下，Na3H(SO4)2濾渣在處理器中與水轉化為Na2SO4·10H2O和H2SO4，過濾得到Na2SO4·10H2O，濾液中的H2SO4和NaClO3循環(huán)到發(fā)生器中充分利用。(4)①ClO2溶液顯酸性，所以準確量取10.00mLClO2溶液的玻璃儀器是酸式滴定管。②Na2S2O3標準溶液部分因被氧氣氧化而變質，則消耗的Na2S2O3標準溶液體積偏大，根據I2＋2S2Oeq\o\al(2－,3)=2I－＋S4Oeq\o\al(2－,6)、2ClO2＋10I－＋8H＋=2Cl－＋5I2＋4H2O可知，測得的ClO2偏多，導致測定結果偏高。③由離子方程式2ClO2＋10I－＋8H＋=2Cl－＋5I2＋4H2O、I2＋2S2Oeq\o\al(2－,3)=2I－＋S4Oeq\o\al(2－,6)得關系式ClO2～5S2Oeq\o\al(2－,3)，n(S2Oeq\o\al(2－,3))＝cV2×10－3mol，所以V1mLClO2的溶液中含有的ClO2的物質的量為2cV2×10－4mol，則原溶液中含有ClO2的物質的量為2cV2×10－4mol×eq\f(100mL,V1mL)＝eq\f(2cV2,V1)×10－2mol，所以原ClO2溶液的物質的量濃度為c＝eq\f(n,V)＝eq\f(\f(2cV2,V1)×10－2mol,0.01L)＝eq\f(2cV2,V1)mol·L－1。(5)根據有效氯定義，1gClO2的物質的量為eq\f(1,67.5)mol，依據電子轉移數目相等，ClO2～Cl－～5e－，Cl2～2Cl－～2e－，則轉移電子為eq\f(5,67.5)mol，可知具有相同氧化能力的氯氣的物質的量為eq\f(5,67.5)×eq\f(1,2)mol，則氯氣的質量為eq\f(5,67.5)×eq\f(1,2)mol×71g·mol－1≈2.63g。2．二氧化硫直接排放會危害環(huán)境。利用工業(yè)廢堿渣(主要成分為Na2CO3)可吸收煙氣中的SO2并制備無水Na2SO3，其流程如圖1。已知：H2SO3、HSOeq\o\al(－,3)、SOeq\o\al(2－,3)在水溶液中的物質的量分數隨pH的分布如圖2，Na2SO3·7H2O和Na2SO3的溶解度曲線如圖3。(1)Na2CO3溶液顯堿性，用離子方程式解釋其原因：_________________________________。(2)吸收煙氣①為提高NaHSO3的產率，應控制吸收塔中的pH為____________________。②已知下列反應：SO2(g)＋2OH－(aq)=SOeq\o\al(2－,3)(aq)＋H2O(l)ΔH1＝－164.3kJ·mol－1CO2(g)＋2OH－(aq)=COeq\o\al(2－,3)(aq)＋H2O(l)ΔH2＝－109.4kJ·mol－12HSOeq\o\al(－,3)(aq)=SOeq\o\al(2－,3)(aq)＋SO2(g)＋H2O(l)ΔH3＝＋34.0kJ·mol－1吸收塔中Na2CO3溶液吸收SO2生成HSOeq\o\al(－,3)的熱化學方程式是__________________________。③吸收塔中的溫度不宜過高，可能的原因是____________(寫出1種即可)。(3)制備無水Na2SO3①中和塔中反應的離子方程式為_________________________________________________。②從中和塔得到的Na2SO3溶液中要獲得無水Na2SO3固體，需控制溫度____________，同時還要__________，以防止Na2SO3被氧化。答案(1)COeq\o\al(2－,3)＋H2OOH－＋HCOeq\o\al(－,3)(2)①4～5②2SO2(g)＋COeq\o\al(2－,3)(aq)＋H2O(l)=2HSOeq\o\al(－,3)(aq)＋CO2(g)ΔH＝－88.9kJ·mol－1③防止SO2的溶解度下降；防止HSOeq\o\al(－,3)受熱分解；防止HSOeq\o\al(－,3)的氧化速率加快等(3)①HSOeq\o\al(－,3)＋OH－=H2O＋SOeq\o\al(2－,3)②高于34℃隔絕空氣HCOeq\o\al(－,3)。(2)①由圖像可知pH在4～5時NaHSO3的物質的量分數最高。②將已知反應從上到下依次編號為Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ，利用蓋斯定律將Ⅰ－Ⅱ－Ⅲ可得Na2CO3溶液吸收SO2生成HSOeq\o\al(－,3)的熱化學方程式：2SO2(g)＋COeq\o\al(2－,3)(aq)＋H2O(l)=2HSOeq\o\al(－,3)(aq)＋CO2(g)ΔH＝－88.9kJ·mol－1。③HSOeq\o\al(－,3)不穩(wěn)定，受熱易分解；如溫度過高，可導致氣體的溶解度下降；且HSOeq\o\al(－,3)易被氧化，所以吸收塔的溫度不宜過高。(3)①中和塔中亞硫酸氫鈉和氫氧化鈉反應生成亞硫酸鈉和水。②據圖可知溫度高于34℃時，亞硫酸鈉的溶解度隨溫度升高開始下降，所以需控制溫度高于34℃，便于析出無水亞硫酸鈉；同時要隔絕空氣，以防止Na2SO3被氧化。3．(2022·廣東五華一模)硼及其化合物在工業(yè)上有許多用途。以鐵硼礦(主要成分為Mg2B2O5·H2O和Fe3O4，還有少量Fe2O3、FeO、CaO、Al2O3和SiO2等)為原料制備硼酸(H3BO3)的工藝流程如圖所示：回答下列問題：(1)寫出Mg2B2O5·H2O與硫酸反應的化學方程式：_______________________________。為提高浸出速率，除適當增加溫度外，還可采取的措施有__________________(寫出兩條)。(2)利用__________(填化學式，下同)的磁性，可將其從“浸渣”中分離?！敖敝羞€剩余的物質是____________。(3)“凈化除雜”需先加H2O2溶液，然后再調節(jié)溶液的pH約為5，調節(jié)pH＝5的目的是__________________________。(4)“粗硼酸”中的主要雜質是________________________________________(填名稱)。(5)單質硼可用于生成具有優(yōu)良抗沖擊性能硼鋼。以硼酸和金屬鎂為原料可制備單質硼，用化學方程式表示制備過程：___________________________________。答案(1)Mg2B2O5·H2O＋2H2SO4=2MgSO4＋2H3BO3減小鐵硼礦粉粒子直徑、適當增加硫酸濃度(2)Fe3O4SiO2和CaSO4(3)使鋁離子與三價鐵離子生成沉淀而除去(4)硫酸鎂(5)2H3BO3＋3Mgeq\o(=,\s\up7(△))3MgO＋2B＋3H2O解析由流程可知，加硫酸溶解，SiO2不溶，CaO轉化為微溶于水的CaSO4，Fe3O4具有磁性，可以采用物理方法分離，浸渣的成分還有SiO2和CaSO4；“凈化除雜”需先加H2O2溶液，將Fe2＋轉化為Fe3＋，調節(jié)溶液的pH約為5，使Fe3＋、Al3＋均轉化為沉淀，則濾渣為Al(OH)3、Fe(OH)3，然后蒸發(fā)濃縮、冷卻結晶、過濾分離出H3BO3，以此解答該題。(1)Mg2B2O5·H2O與硫酸反應生成硫酸鎂和硼酸，化學方程式為Mg2B2O5·H2O＋2H2SO4=2MgSO4＋2H3BO3；為提高浸出速率，除適當增加溫度外，還可采取的措施有減小鐵硼礦粉粒子直徑、適當增加硫酸濃度等。(2)利用Fe3O4的磁性，可將其從“浸渣”中分離?！敖敝羞€剩余的物質是SiO2、CaSO4。(3)“凈化除雜”需先加H2O2溶液，作用是將亞鐵離子氧化為鐵離子。然后再調節(jié)溶液的pH約為5，目的是使鐵離子、鋁離子形成氫氧化物沉淀而除去。(4)最后濃縮結晶時硫酸鎂易結合水以晶體析出，則“粗硼酸”中的主要雜質是硫酸鎂。(5)硼酸和金屬鎂為原料可制備單質硼，反應生成MgO、硼與水，化學方程式為2H3BO3＋3Mgeq\o(=,\s\up7(△))3MgO＋2B＋3H2O。4．(2022·河南新鄉(xiāng)一模)NaBiO3(鉍酸鈉)是分析化學中的常用試劑，不溶于水。工業(yè)上以輝鉍礦(主要成分是Bi2S3，含少量SiO2、Cu2S、FeS2)為原料制備鉍酸鈉的流程如圖：回答下列問題：(1)用硝酸替代“鹽酸、NaClO3”也可以實現“酸浸”，從環(huán)保角度考慮，存在的缺點是________________________________________________________________________。(2)“浸渣”的主要成分是____________(填化學式)。(3)為檢驗“酸浸”液中是否含Fe2＋，下列可選擇的試劑是__________(填字母)。A．KSCN溶液B．酸性KMnO4溶液C．K3[Fe(CN)6]溶液D．KSCN溶液和雙氧水(4)“除鐵”的離子方程式為____________________________________________。(5)Cu(OH)2(s)＋4NH3(g)[Cu(NH3)4]2＋(aq)＋2OH－(aq)的平衡常數K＝________。{已知Ksp[Cu(OH)2]＝2.0×10－20，Cu2＋(aq)＋4NH3(g)[Cu(NH3)4]2＋(aq)的平衡常數K1＝2.0×1013}(6)探究NaBiO3的性質：實驗操作現象Ⅰ取少量NaBiO3固體于試管中，加入濃鹽酸，振蕩；用鑷子夾一片濕潤的淀粉-KI試紙放置在試管口上方固體溶解，產生黃綠色氣體，試紙變藍Ⅱ在稀硫酸酸化的MnSO4溶液中加入NaBiO3粉末，振蕩無色溶液變紫紅色①實驗Ⅱ中發(fā)生反應的離子方程式為__________________________________________。②在酸性條件下，MnOeq\o\al(－,4)、NaBiO3、Cl2中氧化性最強的是____________(填化學式)。③結合流程中的“氧化”，分析NaBiO3和Cl2氧化性強弱不一致的主要原因：__________。答案(1)生成氮氧化物，污染環(huán)境(2)SiO2(3)C(4)2Fe3＋＋3H2O＋3CuO=2Fe(OH)3＋3Cu2＋(5)4.0×10－7(6)①2Mn2＋＋5BiOeq\o\al(－,3)＋14H＋=2MnOeq\o\al(－,4)＋5Bi3＋＋7H2O②NaBiO3③溶液的酸堿性不同解析本題是工業(yè)制備類的題目，工業(yè)原料是輝鉍礦(主要成分是Bi2S3，含少量SiO2、Cu2S、水解為氫氧化鐵而除去，再加入過量氨水過濾除去銅離子，之后在堿性條件下用氯氣將Bi3＋氧化為產物，以此解題。(1)硝酸具有強氧化性，還原產物是氮的氧化物，會污染環(huán)境，故從環(huán)保角度考慮，存在的缺點是生成氮氧化物，污染環(huán)境。(2)酸浸時二氧化硅不會溶解，故“浸渣”的主要成分是SiO2。(3)為檢驗“酸浸”液中是否含Fe2＋，不可用酸性高錳酸鉀溶液，因為溶液中還有氯離子，可使酸性高錳酸鉀溶液褪色，故可用K3[Fe(CN)6]溶液，若生成藍色沉淀，證明含有Fe2＋；因為溶液中有Fe3＋，故不可用KSCN溶液和雙氧水檢驗，故選C。(4)由圖可知，除鐵時加入氧化銅調pH，之后鐵生成氫氧化鐵而除去，反應的離子方程式為2Fe3＋＋3H2O＋3CuO=2Fe(OH)3＋3Cu2＋。(5)氫氧化銅的沉淀溶解平衡可表示為Cu(OH)2(s)Cu2＋(aq)＋2OH－(aq)，由Ksp[Cu(OH)2]＝2.0×10－20，以及Cu2＋(aq)＋4NH3(g)[Cu(NH3)4]2＋(aq)的平衡常數K1＝2.0×1013可知，Cu(OH)2(s)＋4NH3(g)[Cu(NH3)4]2＋(aq)＋2OH－(aq)的平衡常數K＝Kspeq\b\lc\[\rc\](\a\vs4\al\co1(CuOH2))×K1＝2.0×10－20×2.0×1013＝4.0×10－7。(6)①實驗Ⅱ中的現象為無色溶液變紫紅色，說明有MnOeq\o\al(－,4)生成，離子方程式為2Mn2＋＋5BiOeq\o\al(－,3)＋14H＋=2MnOeq\o\al(－,4)＋5Bi3＋＋7H2O。②根據Ⅰ中現象產生黃綠色氣體，試紙變藍，以及氧化劑的氧化性大于氧化產物的氧化性，可知氧化性：NaBiO3>Cl2；再結合2Mn2＋＋5BiOeq\o\al(－,3)＋14H＋=2MnOeq\o\al(－,4)＋5Bi3＋＋7H2O，可知氧化性：NaBiO3>MnOeq\o\al(－,4)，故MnOeq\o\al(－,4)、NaBiO3、Cl2中氧化性最強的是NaBiO3。③流程中的“氧化”步驟中，氯氣是氧化劑，NaBiO3是氧化產物，氯氣的氧化性大于NaBiO3，在實驗Ⅰ中得出的結論是NaBiO3的氧化性大于氯氣，結論不一致，通過分析可以發(fā)現，兩者的條件不一樣，“氧化”步驟中是堿性條件，實驗Ⅰ中是酸性條件。5．工業(yè)上用廢鈀催化劑(主要成分為Pd，還含有少量Al2O3)回收Pd及Al2(SO4)3的流程如圖。已知：“酸浸”和“中和”過程中所得含鈀化合物分別為H2PdCl6、(NH4)2PdCl6；其中H2PdCl6為可溶性弱酸，(NH4)2PdCl6為難溶性固體?；卮鹣铝袉栴}：(1)“焙燒”時，Al2O3與(NH4)2SO4反應的化學方程式為______________；“焙燒”產生的氣體可通入到________________________(填操作單元的名稱)。(2)“酸浸”時發(fā)生反應的離子方程式為___________________________________。(3)實驗室用下圖裝置進行Pd的熱還原實驗，測定濾渣中(NH4)2PdCl6的百分含量(雜質不參與反應)。Ⅰ.將硬質玻璃管(帶兩端開關K1和K2，設為裝置A)稱重，記為m1g。將濾渣裝入硬質玻璃管中，再次稱重，記為m2g。Ⅱ.熱還原的操作步驟：①打開K1和K2，緩緩通入H2；②點燃酒精噴燈，加熱；③充分反應后，熄滅酒精噴燈；④關閉K1和K2，冷卻至室溫；⑤打開K1和K2，改通空氣后稱量A；⑥重復上述操作步驟，直至A恒重，記為m3g。操作⑤中改通空氣的目的是______________。Ⅲ.濾渣中(NH4)2PdCl6的質量分數表達式為______________。[已知(NH4)2PdCl6的相對分子質量為355]Ⅳ.實驗結束后，發(fā)現硬質玻璃管右端有少量白色固體，其主要成分為__________(填化學式)，該現象導致實驗結果__________(填“偏高”“偏低”或“無影響”)。(4)金屬Pd具有顯著的吸氫性能，其密度為dg·cm－3。標準狀況下，海綿Pd吸收氫氣的體積約為其體積的n倍，則海綿鈀的儲氫容量R＝____________mL·g－1(儲氫容量即1g鈀吸附氫氣的體積)。答案(1)3(NH4)2SO4＋Al2O3eq\o(=,\s\up7(高溫))Al2(SO4)3＋6NH3↑＋3H2O↑中和(2)Pd＋4NOeq\o\al(－,3)＋6Cl－＋10H＋=H2PdCl6＋4NO2↑＋4H2O(3)Ⅱ.排出裝置中產生的NH3、HCl，防止污染環(huán)境，減小實驗誤差Ⅲ.eq\f(355m2－m3,249m2－m1)Ⅳ.NH4Cl偏低(4)eq\f(n,d)解析廢鈀催化劑(主要成分為Pd、少量Al2O3)，廢鈀催化劑和硫酸銨焙燒發(fā)生反應：3(NH4)2SO4＋Al2O3eq\o(=,\s\up7(高溫))Al2(SO4)3＋6NH3↑＋3H2O↑，氣體主要為氨氣，產物水浸過濾得到硫酸鋁溶液，濾渣Pd加入王水發(fā)生反應：Pd＋6HCl＋4HNO3=H2PdCl6＋4NO2↑＋4H2O，再通入氨氣中和過濾得到濾渣(NH4)2PdCl6，被氫氣還原得到Pd，發(fā)生反應：(NH4)2PdCl6＋2H2eq\o(=,\s\up7(△))Pd＋2NH3＋6HCl，以此解答該題。(1)“焙燒”時，Al2O3與(NH4)2SO4反應，生成NH3、Al2(SO4)3、H2O，該反應的化學方程式為3(NH4)2SO4＋Al2O3eq\o(=,\s\up7(高溫))Al2(SO4)3＋6NH3↑＋3H2O↑；“焙燒”產生的氣體是NH3，可將其通入到“中和”單元。(2)濾渣Pd加入王水進行酸浸生成NO2，發(fā)生反應的離子方程式為Pd＋4NOeq\o\al(－,3)＋6Cl－＋10H＋=H2PdCl6＋4NO2↑＋4H2O。(3)Ⅱ.通入H2時在加熱時發(fā)生反應(NH4)2PdCl6＋2H2eq\o(=,\s\up7(△))Pd＋2NH3＋6HCl。操作⑤中改通空氣的目的是排出裝置中產生的NH3、HCl，防止污染環(huán)境，減小實驗誤差。Ⅲ.樣品質量為(m2－m1)g，反應后減少的質量為(m2－m3)g，應該為(NH4)2PdCl6、Pd質量之差，可知生成的Pd的物質的量為eq\f(m2－m3,249)mol，可知(NH4)2PdCl6的質量為eq\f(355m2－m3,249)g，則(NH4)2PdCl6的含量為eq\f(355m2－m3,249m2－m1)。Ⅳ.實驗結束時，若發(fā)現硬質玻璃管右端有少量白色固體，其主要成分為NH3與HCl在較低溫度下反應產生的NH4Cl，這種情況會造成較大的實驗誤差，可導致實驗結果偏低。(4)由題意知1cm3海綿鈀，吸附H2的體積是ncm3＝nmL，故海綿鈀的儲氫容量R＝eq\f(nmL,dg)＝eq\f(n,d)mL·g－1。6．稀土在電子、激光、核工業(yè)、超導等諸多高科技領域有廣泛的應用。鈧(Sc)是一種稀土金屬，利用鈦尾礦回收金屬鈧和草酸的工藝流程如圖1所示?；卮鹣铝袉栴}：已知：①xNH4Cl·yScF3·zH2O是“沉鈧”過程中ScF3與氯化物形成的復鹽沉淀，在強酸中部分溶解。②“脫水除銨”是復鹽沉淀的熱分解過程。③25℃時，部分物質的相關信息如表所示：Ksp(PbSO4)Ksp(PbC2O4)Ka1(H2C2O4)Ka2(H2C2O4)2.0×10－85.0×10－106.0×10－26.25×10－5(1)“焙燒”過程生成Sc2O3的化學方程式為_____________________________________。(2)含鈧元素的微粒與lgc(F－)、pH的關系如圖2所示，用氨水調節(jié)溶液的pH，控制pH的范圍為3.5＜pH＜__________。(3)“脫水除銨”過程中固體質量與溫度的關系如圖3所示，其中在380～400℃過程中會有白煙冒出，保溫至無煙氣產生，即得到ScF3，由圖3中數據可得x∶z＝____________。(4)傳統(tǒng)制備ScF3的方法是先得到ScF3·6H2O沉淀，再高溫脫水得ScF3，但通常含有ScOF雜質，原因是____________(用化學方程式表示)。流程中“沉鈧”后“脫水除銨”可制得純度很高的ScF3，其原因是_________________________________________。(5)將1.8molPbSO4加到1L含有0.12mol·L－1H2C2O4的廢水中。發(fā)生的離子反應為PbSO4(s)＋H2C2O4(aq)PbC2O4(s)＋2H＋(aq)＋SOeq\o\al(2－,4)(aq)，該反應的平衡常數K＝__________。濾餅經濃硫酸處理后的“沉淀”是____________(填化學式)。答案(1)2Sc2(C2O4)3＋3O2焙燒,2Sc2O3＋12CO2(2)4.2(3)1∶2(4)ScF3＋H2OScOF＋2HF“除銨”時NH4Cl分解生成HCl，抑制Sc3＋的水解(5)1.5×10－4PbSO4解析Sc2(C2O4)3在空氣中焙燒生成Sc2O3和CO2，Sc2O3溶于濃鹽酸形成Sc3＋，并用氨水調節(jié)pH，然后加入NH4F“沉鈧”形成復鹽xNH4Cl·yScF3·zH2O沉淀，復鹽沉淀再經“脫水除銨”獲得純度很高的ScF3，最后用Ca置換出Sc單質。(1)由流程知Sc2(C2O4)3在空氣中焙燒生成Sc2O3和CO2，由于C元素的化合價升高，故空氣中的O2參與反應，根據得失電子守恒、原子守恒配平得“焙燒”過程中的化學方程式為2Sc2(C2O4)3＋3O2eq\o(=,\s\up7(焙燒))2Sc2O3＋12CO2。(2)由流程和已知①知，調節(jié)pH時維持Sc以Sc3＋形式存在，以便后續(xù)與F－結合生成ScF3，還需防止Sc3＋與OH－結合，故調節(jié)pH范圍為3.5＜pH＜4.2。(3)由于“在380～400℃過程中會有白煙冒出，保溫至無煙氣產生，即得到ScF3”，結合已知②，xNH4Cl·yScF3·zH2O“脫水除銨”指脫去結晶水和NH4Cl，NH4Cl受熱分解成NH3與HCl，之后NH3與HCl重新化合生成NH4Cl會產生白煙現象，故380～400℃減少的為NH4Cl的質量，200～300℃減少的為結晶H2O的質量，則n(NH4Cl)＝eq\f(5.31－2.10g,53.5g·mol－1)＝0.06mol，n(H2O)＝eq\f(7.47－5.31g,18g·mol－1)＝0.12mol，eq\f(x,z)＝eq\f(nNH4Cl,nH2O)＝eq\f(0.06mol,0.12mol)＝eq\f(1,2)。(4)ScF3·6H2O沉淀高溫脫水得ScF3，但通常含有ScOF雜質，原因是高溫脫水時，ScF3會與H2O反應生成ScOF，結合原子守恒，反應的化學方程式為ScF3＋H2OScOF＋2HF。(5)Ka1(H2C2O4)＝eq\f(cH＋·cHC2O\o\al(－,4),cH2C2O4)、Ka2(H2C2O4)＝eq\f(cH＋·cC2O\o\al(2－,4),cHC2O\o\al(－,4))，則Ka1(H2C2O4)×Ka2(H2C2O4)＝eq\f(c2H＋·cC2O\o\al(2－,4),cH2C2O4)，反應PbSO4(s)＋H2C2O4(aq)PbC2O4(s)＋2H＋(aq)＋SOeq\o\al(2－,4)(aq)的平衡常數K6.0×10－2×6.25×10－5×eq\f(2.0×10－8,5.0×10－10)＝1.5×10－4；在主要成分是H2C2O4的廢水中加入PbSO4，結合反應PbSO4(s)＋H2C2O4(aq)PbC2O4(s)＋2H＋(aq)＋SOeq\o\al(2－,4)(aq)的平衡常數知，有少量PbSO4轉化成PbC2O4，所得濾餅用濃硫酸處理時，增大了生成物的濃度，上述平衡逆向移動，故所得“沉淀”是PbSO4。7．(2022·遼寧丹東一模)某廢釩渣(主要成分為V2O3，含有少量Al2O3、CaO)為原料生產V2O5的工藝流程如圖：已知：釩酸(H3VO4)是強酸，NH4VO3難溶于水；＋5價釩在溶液中的主要存在形式與溶液pH的關系如表：pH4～66～88～1010～12主要離子VOeq\o\al(＋,2)VOeq\o\al(－,3)V2Oeq\o\al(4－,7)VOeq\o\al(3－,4)(1)向釩渣中加入生石灰焙燒，將V2O3轉化為Ca(VO3)2的化學方程式為__________________。(2)已知Ca(VO3)2難溶于水，可溶于鹽酸。若“酸浸”時溶液的pH＝4，則Ca(VO3)2溶于鹽酸的離子方程式為____________________________________________。(3)已知加入石灰乳后生成Ca3(VO4)2沉淀，則加入石灰乳的作用是____________。(4)反應Ca3(VO4)2(s)＋3COeq\o\al(2－,3)(aq)2VOeq\o\al(3－,4)(aq)＋3CaCO3(s)的平衡常數為_________(用含m、n的代數式表示)，已知：Ksp(CaCO3)＝m，Ksp[Ca3(VO4)2]＝n。(5)沉釩2過程中加入氯化銨溶液，控