大題突破練

大題突破練1化學工藝流程題

1.（2022江西新八校第二次聯考）五氧化二軌（V2O5）是一種橙黃色片狀晶體，具有強氧化

性。在冶金、催化劑、磁性材料等領域有重要作用。實驗室以含軌廢料（含有V2O3、

Fe2O3>AI2O3、CuO、有機物等）來制備V2O5的一種工藝流程如下：

足量足量H2so4

空氣溶液廣濾渣1

H就;n含vo;、

'~NH；、Mg2+

足量MgCOj粉適量氨水等離子的

已知:“濾渣2”為Mg2（OH）2co3。

請回答下列問題：

（1）含鋼廢料中的有機物主要在工序中除去。

⑵常溫時，若“調pH凈化I”工序中最終溶液pH=8,通過計算判斷，此時G?+是否已經沉

淀完全（填“是”或“否”），并寫出計算過程（已知離子濃度<1.0x10-5rnol.L-1認為

沉淀完全,Ksp[Cu（OH）2]=4.8xlO-2。）。

◎）“凈化n”時若加入過量的（NH4）2CO3,可能導致的后果

為°

（4）煨燒反應同時有氨氣生成,實驗室檢驗該氣體的方法為。

NH4V03要在流動空氣中煨燒的原因可能是0

（5）在硫酸酸化條件下,V2O5可與草酸（H2c2。4）溶液反應得到含VO2+的溶液，反應的離子

方程式為。

充甩

（6）全鈕液流電池的電解質溶液為V0S04溶液，電池的工作原理為VOI+V2++2H+;嬴

VO2++H2O+V3+電池充電時，陽極的電極反應為o

2.（2022廣西桂林、梧州一模）市政污泥含大量金屬（Cu、Zn、Ni、Fe、Ag等），不經處理

直接填埋會對環境造成嚴重的污染。市政污泥的綜合利用能夠使其得到科學、妥善的

處置，并可以作為資源再次被我們利用，同時可以帶來一定的經濟價值。某科研團隊利用

市政污泥回收皓磯（ZnSO4-7H2O）的工藝流程如下：

H2O2NaOH

硫?酸溶液溶液鋅粉

IIII

市政焙酸/得心】白白一系列皓

污泥一每一鬟一;鐵一除,鎮一操作一磯

貴金屬回收一浸渣FeOOH濾渣

已知:“沉鐵”時若pH過高，會產生具有較強吸附性的氫氧化鐵膠狀沉淀。回答下列問題:

⑴為提高“酸浸”效率，可采取的措施有(任寫一條)。

⑵“一系列操作”主要包括、、過濾、洗滌、干燥。

⑶用鋅粉除銅、銀時，先除去銅,然后分離再置換除保，用鋅粉直接置換速率極慢，目前采

用“鑲鹽凈化法”，即置換時在酸性、含Ni2+溶液中同時加入鋅粉和Sb2O3,得到金屬Ni和

Sb的混合物，該混合物可表示為NiSb,形成NiSb的離子方程式

為。

(4)“浸渣”中含有Ag2S,經一系列處理得Ag(NH3)2Cl(可溶于水,電離成［Ag(NH3)2「和C1)

用朋2H4)還原Ag(NH3)2Cl得到單質銀,N2H4的氧化產物為Nz,寫出該反應的化學方程

式:，則反應中氧化劑

與還原劑的物質的量之比為。

⑸浸出液中含有Fe2+,“沉鐵”步驟中發生反應的離子方程式

為。pH對不同金屬沉出率的影響如

圖所示，則“沉鐵”時最合理的pH約為o在pH<6時,Zn2+、Cu2\Ni?+在溶液中

以離子形式存在，但是有鐵離子存在時,pH升高,Zn、Cu、Ni損失率均升高，原因可能

是o

3.(2022河南新鄉第三次模擬)鉗釘催化劑是甲醇燃料電池的陽極催化劑。一種以釘礦

石［主要含Ru(CO3)2,還含少量的FeO、MgO、RuCU、CaO、SiCh］為原料制備釘(Ru)的

流程如圖。回答下列問題：

Na2Fe4(SO4)6(OH)2

(l)Na2Fe4(SO4)6(OH)2中Fe的化合價為

(2)“酸浸”時,Na2s03的作用為。“濾渣”的主要成分有SiCh和

(填化學式)。“酸浸”中釘的浸出率與浸出溫度、pH的關系如圖所示,“酸浸”的最佳條件

是______________________

浸出pH

(3)“除鐵”的離子方程式為________________________

(提示：1molNaCKh參與反應轉移6mol電子)

(4)從“濾液2”中可提取一種化肥，其電子式為0

(5)“灼燒”時Ar的作用是-

(6)某工廠用10t釘礦石[含8.841RU(CO3)2、165kgRuCU],最終制得3636kgRu,則Ru

的產率為(保留三位有效數字)。

4.(2022江西鷹潭第二次模擬)硫酸鎮主要用于電鍍、銀電池、催化劑以及制取其他銀

鹽等,并用于印染媒染劑、金屬著色劑等。NiSO4-〃H2O易溶于水，難溶于乙醇，其水溶液

顯酸性。從電鍍污泥中回收制備NiSO*汨2。和其他金屬的工藝流程如下。

萃取劑

NiSO4?

?H20

濾渣I濾渣nCrPO4萃取萃取劑

余液(RH)

已知：I.電鍍污泥含有CU(0H)2、Ni(0H)2、Fe(0H)3、Cr(0H)3和SiCh等。

2++

II.萃取劑(RH)萃取Ni?+的原理為Ni+2RH^^NiR2+2H0

回答下列問題：

(1)“酸浸”時，為加快浸出速率,提高生產效益，降低生產成本,下列措施不合理的有

(填字母)。

A.攪拌

B.適當增大硫酸的濃度

C.對污泥進一步球磨粉碎

(2)“電解”時,銅的電解電壓(⑺較低，且電解速率很快,鐵和銘的存在形式隨電解電壓的變

化情況如表。為得到純的NiSOwHzO,電解電壓(⑺的范圍是(單

位:V)。

電解電壓/V1.01.21.52.02.53.03.5

Fe2+有有有無無無無

c，+無無無無無有有

⑶萃取余液可在操作單元(填字母)中循環利用。

A.酸浸

B.調pH

C.除Cr

反萃取劑X為.(填化學式)。

(4)“反萃取”得到的NiSCU溶液，可在強堿溶液中被NaClO氧化，得到用作銀鎘電池正極

材料的NiOOH。該反應的離子方程式

為o

(5)第三代混合動力車，可以用電動機、內燃機或二者結合推動車輪。汽車上坡或加速

時，電動機提供推動力，降低汽油的消耗;在下坡時,電池處于充電狀態。混合動力車目前

一般使用銀氫電池。銀氫電池充放電原理如圖1所示，根據所給信息判斷，混合動力車上

坡或加速時,乙電極的電極反應為o

電動機1

甲乙

NiOOH

H2O

ti

OHNi(OH)2

圖1

(6)采用熱重分析法測定NiSO4HH2O樣品所含結晶水數。將樣品在900。。下進行煨燒,

失重率隨時間變化如圖2,A點時失掉2個結晶水/的值為o

圖2

5.(2022河南大聯考第三次模擬)五氧化二軌(V2O5)廣泛用于冶金、化工等行業用作合

金添加劑、生產硫酸或石油精煉用的催化劑等。從廢鋼催化劑(含有K2so4、V2O5、

V2O4、SiCh、Fe2O3>NiO等)中回收鈕，既能避免對環境的污染,又能節約寶貴的資源，回

收工藝流程如下：

稀硫酸Fe；O,HO

22L渣

廢鈕1fV浸f還原-*氧1七1--調pH過速

催化劑?轉化粗化「

黑萃水

4液.取一相

濾渣1

H2so4、2I

NH4CI、NH3KCIO3有機相

VzO一燧燒一沉％--氧力2一奈一反《取一膏

相相

已知:

①“酸浸”時V2O5和V2O4與稀硫酸反應分別生成V0]和VCP+。

②溶液中vo1與vog可相互轉化:vo]+H20^^voa+2H+,且NH4V。3為沉淀。

(1)“酸浸”前，需對廢軌催化劑進行粉碎預處理，其目的是。

(2)“還原轉化”中加入FeSO4的目的是將V01轉化為V02+,寫出反應的離子方程

式:o

(3)加入H2O2的目的是將過量的Fe2+轉化為Fe3+o“氧化1”后，溶液中含有的金屬陽離子

主要有Fe3+、Ni2\V02+,調節pH使離子沉淀，若溶液中c(Ni2+)=0.2mol.L』,則調節溶液

的pH最小值為可使Fe3+沉淀完全(離子濃度W1.0x10-5mol-L1時沉淀

完全)，此時(填“有”或"無”)Ni(OH)2沉淀生成。{假設溶液體積不變,1g

3915

6-0.8,^sP[Fe(OH)3]=2.16xlO-,^sp[Ni(OH)2]=2xlO-}

(4)“氧化2”過程中發生反應的離子方程式為o

(5)“沉帆”時，通入氨氣的作用是-

(6)若該廢鋼催化劑中V2O5的含量為10%(原料中所有的帆已換算成V2O5)。取100g待

處理樣品，按照上述流程進行實驗。當加入150mL0.1mol-L_1KCIO3溶液時，溶液中的

供元素恰好完全反應，則該工藝中釵的回收率是%(假設與KC1O3反應后的操

作步驟中鋼元素無損失)。

6.(2022河南洛陽二模)銘鐵礦石的主要成分為亞銘酸亞鐵(FeCr2O4),還含有SiCh及少量

難溶于水和堿溶液的雜質。銘及其化合物在化工上用途廣泛，由銘鐵礦石制備重要化工

原料重銘酸鉀(KzCnCh)的工藝流程如圖所示：

Na2c。3

灣液氣體X

已知:銘鐵礦堿熔后轉化為Na2CrO4和NaFeCh。

回答下列問題：

(1)為了加快礦石“堿熔”速率，可以采取的措施有(任寫一種)。

⑵寫出銘鐵礦“堿熔”后轉化為Na2CrO4和NaFeCh的化學方程

式:。

(3)“水浸”時，濾渣A為紅褐色沉淀,NaFeCh水解的離子方程式

為°

(4)“調pH”時，氣體X循環利用,X的化學式為，濾渣B的主要成分

為°

(5)“銘轉化”時,若鹽酸濃度過大或用量過多，會使產品中含有Cr(HI),既影響產品的純度,

又產生有毒氣體污染環境，寫出相關反應的離子方程

式：o

(6)某工廠采用電解法處理含銘廢水，耐酸電解槽用鐵板作陰、陽極,槽中盛放含鋁廢水,

原理示意圖如下：

若不考慮氣體的溶解，當收集到13.44LH2(標準狀況下)時有molC"。夕被還原,

一段時間后產生Fe(OH)3和Cr(OH)3沉淀，若電解后溶液中c(Cr3+)=3.0xl0-5molL±則

3+138

c(Fe)=mol-L-。(已知^sP[Fe(OH)3]=4.0xlO-,

Ksp[Cr(OH)3]=6.0xICpi)

7.(2022遼寧高三下學期聯考)磷酸亞鐵鋰(LiFePCU)常用作動力鋰離子電池的正極材料，

利用LiFePCU廢料(還含鋁、石墨等成分)回收鋰、鐵等元素的工藝流程如圖所示。

NaOH硫酸NH3?H2O飽和NaHCO,

溶液+H2O2+NaOH溶液

LiFePO4

廢料

濾液1濾渣1濾渣2濾液2

已知:LiFePCU不溶于NaOH溶液。

回答下列問題：

(l)LiFePO4中Fe元素的化合價為價；

(2)“濾液1”含有的陰離子主要有:OH\;

(3)在“酸浸”中,磷元素轉化為H3Po4。

①實際操作時，所加H2O2的量要比理論計算值多，可能原因是

②LiFePCh發生反應的離子方程式為;

(4)“濾渣2”的主要成分是;

(5)碳酸鋰溶解度(用溶液中溶質的物質的量分數不表示)曲線如圖所示。

①“沉鋰”采用90℃的優點有

②308K時，碳酸鋰溶解度為—g(列出數學計算式);

(6)沉鋰溫度達到100℃時，碳酸鋰沉淀率下降，可能的原因

是o

8.(2022湖南懷化三模)某種電鍍污泥主要含有硫化亞銅(CuzTe)、三氧化二銘(CrzCh)以

及少量的金(Au),可用于制取NazCrzCh溶液、金屬銅和粗確等，以實現有害廢料的資源

化利用，工藝流程如圖：

純堿、空氣稀硫酸

I

電鍍f燧水一沉」酸電解粗

管渣有,出f硫

污泥燒沉積

V

C02Na2CrO4金銅

溶液

NazCnO,溶液

煨燒

已知搬燒時,CsTe發生反應的化學方程式:Cu2Te+2O2^2CuO+TeO2

(l)Te元素在元素周期表中的位置為，該元素最高化合價為

價。

⑵煨燒時,503發生反應的化學方程式為。

(3)浸出液中除了含有TeOSO4(在電解過程中不反應)外,還含有(填化

學式)。電解沉積過程中,析出單質銅的電極為極。

(4)工業上用重銘酸鈉(NazCrzCh)母液生產重銘酸鉀(KzCnCh)的工藝流程如圖所示：

Na2Cr2O7氧化還

母液原反應

通過冷卻結晶能析出大量K2Cr2O7的原因是-

(5)測定產品中心5。7含量的方法如下:稱取試樣2.50g配制成250mL溶液，取25.00

niL所配溶液置于錐形瓶中，加入足量稀硫酸和幾滴指示劑，用0.1000mol-L-

i(NH4)2Fe(SC)4)2標準液進行滴定。滴定過程中發生反應的離子方程式

為°

若三次實驗消耗(NH4)2Fe(SC)4)2標準液的體積平均為25.00mL,則所得產品中K2&2O7

的純度為。

參考答案

大題突破練1化學工藝流程題

1.答案(1)焙燒

(2)是C(CU2+)=KSP%]=4-8x1062mol-L1=4.8xl0-8mol-L^l.OxlO-5mol-L1

C2(OH)(1.0X10-6)2

(3)會生成NH4VCh沉淀，降低鋼的利用率

(4)用濕潤的紅色石蕊試紙靠近氣體，試紙變藍利用空氣流及時趕出NH3,以防NH3還原

V2O5

(5)V2C>5+H2c2O4+4H+-2Vo2++2CO2T+3H2O

(6)V2+-e-==V3+

解析含銳廢料(含有V2O3、Fe2O3>AI2O3、CuO、有機物等)和MgCC>3經過焙燒除去有機

物,V2O3會轉化為Mg(VO3)2；用足量H2s。4溶液酸浸,得到含V03、Fe3\Al3\Cu2\Mg?+等離

子的溶液;“凈化I”中，向酸浸所得溶液中加入適量氨水調節pH,Fe3+、Al3\CI?+轉化為相應的

氫氧化物沉淀，被過濾除掉，所得濾液為含VO.NH+,Mg?+等離子的溶液;“凈化II”中，向“凈化

I”所得的濾液中加入適量(NH4)2CO3,Mg2+轉化為Mg2(0H)2c。3沉淀,過濾后得濾液1(含V03、

NH。,“凈化III”向濾液1中加入足量(NHQ2CO3,得到NH4VCh沉淀，再將NH4V。3在空氣中燃燒

得到V2O5。

(1)含銳廢料中的有機物主要在焙燒工序中除去。

(2)常溫時，若“調pH凈化I”工序中最終溶液pH=8,c(OH-)=1.0xl06mol.L-

i,c(Cu2+)="?：：；；21=(；：X；；6)2mol.L-i=4.8x]0-8mol-L^l.OxlO-5molL",故此時Cu?+已完全沉

淀。

(3)“凈化II”中，向“凈化I”后的濾液中加入適量(NH4)2CC>3,Mg2+轉化為Mg2(0H)2c。3沉淀，

過濾后得濾液1(含VO〉NH/),“凈化III”向濾液1中加入足量(NH4)2CO3,得到NH4V。3沉淀，“凈

化II”時若加入過量的(NH4)2CO3,可能導致的后果為“凈化II”中生成Mg2(OH)2CO3沉淀和

NH4VCh沉淀，降低銳的利用率。

(4)燃燒反應同時有氨氣生成,實驗室檢驗該氣體的方法為用濕潤的紅色石蕊試紙靠近氣體,

試紙變藍;NH4VO3要在流動空氣中燃燒的原因可能是利用空氣流及時趕出NH3,以防NH3還原

V2O5o

+

(5)在硫酸酸化條件下,V2O5與H2c2。4溶液反應的離子方程式為V2O5+H2C2O4+4H==

2Vo2++2CO2T+3H2O。

(6)電池充電時,陽極上發生氧化反應，電極反應為丫2+-百一丫3+。

2.答案(1)適當升高溫度

(2)將濾液蒸發濃縮冷卻結晶

2++2+

(3)2Ni+Sb2O3+6H+5Zn=2NiSb+3H2O+5Zn

(4)4Ag(NH3)2Cl+N2H4-4Ag]+N2T+4NH4c1+4NH3T4：1

2+

(5)2Fe+H2O2+4OH=2FeOOH1+2H2O3.2生成的氫氧化鐵膠狀沉淀有較強的吸附性,

將Zn、Cu、Ni的離子吸附而造成損失

解析由題干流程圖可知，"焙燒'’步驟可以除去污泥中的有機質和C,同時將Cu、Zn、Ni、

Fe、Ag轉化為相應的氧化物，“浸出”步驟為將Cu、Zn、Ni、Fe、Ag的氧化物轉化為硫酸鹽，過

濾出微溶物Ag2s0%濾液中含有Ci?+、Zn2\Ni2\Fe?+等離子，“除鐵”步驟是將Fe?+轉化為

FeOOH,反應原理為2Fe2++H2O2+4OJT—2FeOOH1+2H2。,加入Zn粉先置換出Cu,離子方程式

為Zn+Ci?+:_=Zn2++Cu,后置換出Ni,離子方程式為Zn+Ni2+===Zn2++Ni,最后過濾,將濾液蒸發濃

縮、冷卻結晶,過濾、洗滌、干燥即可獲得ZnSOCfhO。

(1)對反應物進行攪拌、適當增大硫酸的濃度、增加酸浸時間、適當升高溫度等措施均可

提高“酸浸”效率。

(2)加入鋅粉后置換出銅、鑲,過濾得到硫酸鋅溶液，經過“一系列操作”得到皓磯晶體，則“一

系列操作''主要包括將濾液蒸發濃縮、冷卻結晶、過濾、洗滌、干燥。

(3)置換時在酸性、含Ni?+溶液中同時加入鋅粉和Sb2C>3得到金屬Ni和Sb的混合物，該混

合物可表示為NiSb,形成NiSb的反應中鋅發生氧化反應,Ni?+、SbzCh發生還原反應，根據氧化還

原反應的配平原則可知,該反應的離子方程式為2Ni2++Sb2C>3+6H++5Zn—2NiSb+3H2O+5ZI?+。

(4)已知Ag(NH3)2Cl可溶于水,電離成[Ag(NH3)2『和C1,用臘(N2HQ還原Ag(NH3)2。得到單

質銀,N2H4的氧化產物為N2,根據氧化還原反應可得該化學方程式為

4Ag(NH3)2C1+N2H4——4Ag]+N2T+4NH4c1+4NH3T，反應中Ag(NH3)2Cl發生還原反應作氧化

劑,N2H4發生氧化反應作還原劑,反應中氧化劑與還原劑的物質的量之比為4：lo

(5)由分析可知，浸出液中含有Fe?+,“沉鐵”步驟中過氧化氫將二價鐵轉化為三價鐵，三價鐵生

2+

成FeOOH沉淀，發生反應的離子方程式為2Fe+H2O2+4OH=2FeOOH；+2H2Oo

由題圖中信息可知,pH等于3.2時Fe3+基本沉淀完全，此時再增大pH,Ci?+沉淀量增多,Fe3+

沉出率基本不變，故“沉鐵”時最合理的pH約為3.2o

已知“沉鐵”時若pH過高，會產生具有較強吸附性的氫氧化鐵膠狀沉淀;故在pH<6時Zn2+、

Cu2\Ni?+在溶液中以離子形式存在，但是有鐵離子存在時,pH升高,Zn、Cu、Ni損失率均升高，

原因可能是生成的氫氧化鐵膠狀沉淀有較強的吸附性，將Zn、Cu、Ni的離子吸附而造成損失。

3.答案(1)+3價

(2)溶解RUO4CaSO4溫度為65℃、pH為1.0

+

(3)6Na+12Fe2++2C10&+18S0i-+6H2O=3Na2Fe4(SO4)6(OH)2；+2Cl+6OH-

H

(4)[H：N：H]+[：C1：]-

H

(5)作保護氣,防止釘與空氣中的氧氣反應

(6)87.8%

解析由題給流程可知,向釘礦石中加稀硫酸和亞硫酸鈉“酸浸”時,釘元素轉化為硫酸釘，氧化

亞鐵、氧化鎂轉化為硫酸亞鐵、硫酸鎂，氧化鈣與稀硫酸反應生成硫酸鈣，二氧化硅與硫酸不反

應，過濾得到含有二氧化硅、硫酸鈣的濾渣和含有硫酸釘的濾液;向濾液中先后加入氯酸鈉溶

液、碳酸鈉溶液，將鐵元素轉化為

Na2Fe4(SO4)6(OH)2沉淀，過濾得到Na2Fe4(SO4)6(OH)2和濾液響濾液中加入氟化鈉溶液，將鎂元素

轉化為氟化鎂沉淀，過濾得到氟化鎂沉淀和濾液;向濾液中加入濃碳酸鈉溶液，將釘元素轉化為碳

酸釘沉淀,過濾得到濾液1和碳酸釘;碳酸釘溶于鹽酸得到氯化釘，向氯化釘溶液中加入草酸鎂溶

液，將氯化釘轉化為草酸釘沉淀,過濾得到含有氯化校的濾液2和草酸釘;在鼠氣氛圍中灼燒草酸

釘制得釘。

(1)由化學式的正負化合價代數和等于0可知，

Na2Fe4(SO4)6(OH)2中鐵元素的化合價為+3價。

(2)“酸浸”時加入亞硫酸鈉溶液的目的是溶解四氧化釘,將四氧化釘轉化為可溶的硫酸釘;濾

渣的主要成分為二氧化硅和硫酸鈣;由題圖可知,溫度為65℃、pH為L0時，釘的浸出率最大。

(3)加入氯酸鈉溶液、碳酸鈉溶液的目的是將鐵元素轉化為Na2Fe4(SC>4)6(OH)2沉淀,反應的

2+

離子方程式為6Na++12Fe+2C103+18so彳+6H2O-3Na2Fe4(SO4)6(OHH+2C1+60H。

H

(4)“濾液2”的主要成分為氯化鐵，電子式為

H

(5)灼燒時氤氣的作用是作保護氣,否則反應得到的釘被空氣中的氧氣氧化。

(6)若10t釘礦石最終制得3636kg釘，由釘原子個數守恒可知，釘的產率為

3636x10%

zy

-----10：gm。1-------x100%~87.8%。

8.84xl00g,165xlOJg

221gmol165g-mol

4.答案(1)B(2)2.0VWUW2.5V(3)AH2SO4

2+

(4)2Ni+ClO+4OH-=2NiOOH；+Cl+H2O

(5)NiOOH+H2O+e=Ni(OH)2+OH(6)6

解析向電鍍污泥［含有CU(OH)2、Ni(OH)2、Fe(0H)3、Cr(0H)3和SiCh等］中加入稀硫酸“酸

浸”,SiO2不和稀硫酸反應，則得到濾渣I為SiCh,其他物質轉化為硫酸鹽,然后電解得到金屬銅，電

解之后加入碳酸鈉調節pH,使鐵離子形成Fe(OH)3沉淀,過濾形成濾渣n為Fe(0H)3,然后加入磷

酸鈉除Cr,形成CrPO%加入萃取劑(RH)萃取，使Ni?+發生反應:Ni2++2RH=NiR2+2H+,然后形成

NiSO4?〃H2O,進行富集，提高Ni?+的濃度，再進行反萃取，重新得到NiSC)4溶液，最后經蒸發濃縮、

冷卻結晶得到NiSO4nH2Oo

(1)用攪拌器攪拌可加快浸出速率,A正確;“酸浸”時，若加入相同體積、高濃度的硫酸，增加了

硫酸的用量，且在“電解”過程中又產生了硫酸，“調pH”時會增加Na2c。3的用量,B錯誤;磨碎電鍍

污泥，增大接觸面積,提高反應速率和生產效率,C正確。

(2)由題表中數據可知，在電解銅不影響Fe和Cr時應選擇電解電壓的范圍為2.0VWUW2.5

Vo

(3)根據已知II,萃取余液中主要含硫酸，可在“酸浸”環節循環使用,反萃取劑是將Ni從NiR2

中洗出形成硫酸鎂，故反萃取劑X為硫酸。

(4)根據題意,NaClO氧化NiSC)4生成NiOOH,ClCT被還原為C1,反應的離子方程式為

2+

2Ni+ClO+4OH-=2NiOOH；+Cr+H2Oo

(5)混合動力車上坡或加速時，屬于原電池的工作原理，乙為正極，電極反應為NiOOH+HoO+e

=Ni(OH)2+OHo

(6)設樣品的質量為100g,A點時失重率為13.7%,失重13.7g,失去2個結晶水,=

155+loZl

-5力解得

DO

5.答案(1)增大接觸面積，加快反應速率

2++2+3+

(2)V0j+Fe+2H=VO+Fe+H2O

(3)2.8無

2++

(4)3H2O+C103+6VO=6V0J+Cl+6H

(5)使V0抖H?O-VO3+2H+平衡正向移動，將V01轉化為VO3同時增大NH才的濃度

(6)81.9

解析向廢銳催化劑中加入稀硫酸進行“酸浸”,V2O5和V2O4與稀硫酸反應分別生成VO^和

VC>2+,Fe2O3轉化為Fe2(SO4)3,NiO轉化為NiSO%過濾后的濾渣1的主要成分為SiCh,加入FeSCU

是將V0芒轉化為VO?:加入H2O2是將過量的Fe?+全部轉化為Fe3+,便于后續調pH步驟中除去,

過濾得濾渣2的主要成分為Fe(OH)3,向濾液2中加入萃取劑，萃取出含銳微粒，再進行反萃取后

得到含釵溶液，加入H2so4和KC1O3的目的是將低價態的銳氧化為+5價的銳，加入NH4cl和

NH3后析出NH4VCh沉淀，過濾洗滌，最后灼燒沉淀得V2O5。

(1)“酸浸''前，需對廢釵催化劑進行粉碎預處理，其目的是增大接觸面積，加快反應速率。

(2)“還原轉化”中加入FeSC)4的目的是將V0］轉化為VO?。根據氧化還原反應配平可知，該

反應的離子方程式為VO$+Fe2++2H+—VC>2++Fe3++H2O。

3+51

(3)當c(Fe)=1.0xl0-mol-L-時，根據Ksp的公式可知，溶液中的c3(OH)=的黑券㈤=

2.16x10：L_13=2]6x10-34(mol-L-1)3,c(OH)=6xlO-^mol-L-^H算可得

1.0x10

2+212224

pH-2.8,e[Ni(OH)2]=c(Ni)-c(OH)=0.2x(6.0xl0)=7.2xl0-,因為Q[Ni(OH)2]<Ksp[Ni(OH)2],所

以無Ni(OH)2生成。

(4)KCIC)3將VO?+氧化為vo]的過程中,ciog中氯元素得電子被還原為cr,根據氧化還原反

應配平可得其離子方程式為3H2O+C10/6Vo2+—6V0]+CI+6H+。

(5)溶液中存在平衡VO3+H2O=V03+2H+,通入氨氣，溶液中OH-濃度增大，消耗H\該平衡

正向移動,從而使V0]盡可能都轉化為V03。

(6)“氧化2”過程中KC1O3將VO2+氧化成V0],便于后續沉銳，進而實現銳的回收，相關離子

方程式為3H2O+CIO3+6VO2+—6V0J+C1+6H+o100g待處理樣品中，加(丫2。5)=100gxl0%=10

g,則H(V2O5)=—r=mol,即n(V)=2x^-mol=當mol;n(KC103)=0.15LxO.lmol-L'=0.015

182gmol919191

2+

mol,由于C103~6V。2+,故Z?(V0)=0.09mol,則該工藝中釵的最大回收率為

^^xl00%=81.9%o

我mol

6.答案(1)礦石粉碎、攪拌、適當升高溫度或提高空氣中氧氣的含量(任寫一種)

(2)7O2+4FeCr2O4+10Na2CO3=8Na2CrO4+4NaFeO2+10CO2

(3)Fe02+2H2O=Fe(OH)3；+OH-

(4)CO2H2SiO3(或LSiCU)

+3+

(5)Cr20^+6Cr+14H=2Cr+3C12T+7H20

(6)0.12.0x10-12

解析輅鐵礦石的主要成分為亞銘?酸亞鐵(FeCrzO。,還含有SiCh及少量難溶于水和堿溶液的

雜質，向銘?鐵礦石中加入碳酸鈉、通入氧氣、“堿熔''生成NazCrCX和NaFeCh、NazSiCh,"水浸''時

NaFeCh水解為Fe(OH)3沉淀，過濾響濾液中通入二氧化碳調節pH.NazSiCh生成ESiCh沉淀，過

濾，向濾液中加適量鹽酸使NazCrCU轉化為NazCn。,再加KC1得到K2Cr2O7o

(1)根據影響反應速率的因素，礦石粉碎、攪拌、適當升高溫度、提高空氣中氧氣的含量等

都可以加快礦石“堿熔”速率。

(2)輅鐵礦“堿熔”時被氧氣氧化為NazCrCU和NaFeO2,Cr元素的化合價由+3價升高為+6

價、鐵元素的化合價由+2價升高為+3價，根據得失電子守恒，反應的化學方程式為

7O2+4FeCr2O4+1ONa2cO3-8Na2CrO4+4NaFeO2+1OCO2。

(3)濾渣A為紅褐色沉淀，說明“水浸”時NaFeCh水解生成Fe(OH)3和氫氧化鈉，水解的離子

方程式為FeO^+SH^OFe(OH)?J,+OH0

(4)“堿熔”過程中放出的氣體是二氧化碳，用二氧化碳“調pH”,硅酸鈉和二氧化碳反應生成硅

酸沉淀和碳酸鈉，濾渣B的主要成分為H2SiCh(或H4SiO4)o

(5)“輅轉化”時,若鹽酸濃度過大或用量過多，會使產品中含有Cr(III),同時產生有毒氣體，說明

+3+

氯離子被Cn。有氧化為氯氣,反應的離子方程式為Cr20^+6Cr+14H=2Cr+3Cl2T+7H2Oo

(6)陽極發生反應Fe-2U-Fe?+,陰極發生反應2H++2e.一H?T，當收集到13.44LH2(標準狀

況下)時電路中轉移044L2=1.2mol電子，則陽極生成0.6molFe2+,Fe?+把CnO臺還原為

22.4Lmol

Cr(III),Cr元素化合價降低3價,根據電子守恒，被還原的C^O歹的物質的量是0.1mol;一段時間

后產生Fe(OH)3和Cr(OH)3沉淀，若電解后溶液中c(Cr3+)=3.0xl0-5moLL」,嘿2=部等含，則

c(Fe3+)=2.0xl(yi2molL-i。

7.答案(1)+2(2)A1O2

(3)①H2O2易分解②2LiFePO4+H2()2+8H+-2Li++2Fe3++2H3Po4+2涇0

(4)Fe(OH)3

(5)(D90℃可減少Li2cCh溶解損失②3x1*4x100

lo

(6)溫度過高，促進了碳酸鋰的水解

解析(1)根據正負化合價的和為。的原則可知其中Fe的化合價為+2價；

(2)LiFePO4不溶于氫氧化鈉溶液，鋁溶于氫氧化鈉,2Al+2NaOH+2H2O-2NaAlO2+3H2f,故

“濾液1”中的陰離子為0H\A102；

(3)①過氧化氫容易分解，影響除雜,故所加H2O2的量要比理論計算值多，可能原因是H2O2易

+

分解;②LiFePCU中Fe?+被H2O2氧化為Fe3+,同時生成磷酸，離子方程式為2LiFePO4+H2O2+8H

—2Li++2Fe3++2H3Po4+2H2O;

(5)①由題圖可知Li2c。3的溶解度隨溫度升高而降低,90℃可減少Li2cCh溶解損失；

②308K時,碳酸鋰物質的量分數了i=3.0xl(y3,設溶液中,水和碳酸鋰共1mol,則

.??.?_TT八、r,s3X10-3X74?3X10-3X74X100

”(/TLi2co3x)=3o.0x103mol,n(HO)=lmol,-=———,S=------------------g;

21UUIXlolo

(6)碳酸鋰可以水解,升溫促進水解，故沉鋰溫度達到100℃時，碳酸鋰沉淀率下降，可能的原

因是溫度過高，促進了碳酸鋰的水解。

8.答案(1)第五周期第VIA族+6

婿攙

(2)2Cr2O3+3O2+4Na2CO3=4Na2CrO4+4CO2

(3)CUSO4陰

(4)低溫條件下K2Cr2O7的溶解度在整個體系中最小，且K2Cr2O7的溶解度隨溫度的降低而顯

著減小

2++3+3+

(5)Cr20^+6Fe+14H=2Cr+6Fe+7H20

49.0%

解析(l)Te在元素周期表中與氧元素同主族，且核外有5個電子層，所以位置為第五周期第

VIA族;Te的最外電子層有6個電子，其最高化合價為+6價。

煨燒

(2)燃燒時,CnCh被空氣中的氧氣氧化生成NazCrO%化學方程式為2Cr2O3+3O2+4Na2CO3-

4Na2CrO4+4CO2o

(3)沉渣中加入稀硫酸,CuO轉化為CuSO4,TeC)2轉化為TeOSO%還含有CuSOm電解沉積過

程中,Ci?+在電解池的陰極得到電子被還原為Cu,析出單質銅的電極為陰極。

(4)冷卻結晶,能析出大量KzCrzCh,說明在低溫條件下KzCnCh的溶解度在整個體系中最小，

且冷52。7的溶解度隨溫度的降低而顯著減小，通過冷卻結晶能析出大量K2Cr2O7o

(5)滴定過程中,Fe?+被CnO有氧化為Fe3+,Cr2。有轉化為(2產,發生反應的離子方程式為

2+

Cn。g+6Fe2++14H+—2Cr3++6Fe3++7H2。;由離子方程式，可建立如下關系^:Cr2O^~6Fe,^出的

2+

25.00mL溶液中所含的?(Fe)=0.1000mol-L'xO.OZSL=0.0025mol,則所得產品中K2Cr2O7的純

0.0025molx^x?c5nnmLrX294gmol-1

度為---------6鬻0mL---------------i00%=49.0%o

2.50gx

大題突破練2化學實驗綜合題

1.(2022新疆昌吉二診)碳酸偶［La2(CO3)3］是一種用于治療高磷血癥的新型藥物,實驗室

模擬利用碳酸氫鏤溶液和氯化錮溶液反應制備水合碳酸棚［La2(CO3)3-xH2。］。

已知:①La2(CO3)3-xH2。為白色晶體灘溶于水，可溶于稀酸。

②若溶液堿性太強，易生成難溶于水、受熱易分解的堿式碳酸桐［La(OH)CO3］。

I.模擬制備水合碳酸錮，實驗裝置如圖所示(夾持裝置已省略)。

⑴試劑X是，儀器a的名稱是o

(2)制備過程中濃氨水滴速不能太快,原因是。

(3)寫出該實驗制備La2(CO3)3-xH2O的化學方程式:。

II.產品成分探究

(4)甲小組認為產品中可能混有可溶性LaCh、NH4C1等雜質，請設計實驗方案檢驗CT是

否存在:。

(5)乙小組認為產品中可能含有難溶性堿式碳酸翎［La(OH)CO3］。實驗裝置及步驟如圖

所示(夾持裝置已省略)。

①檢查裝置氣密性川等已除去可溶性雜質的產品裝入質量為如g的硬質石英玻璃管中。

②打開Ki、K2和K3,緩緩通入N2數分鐘后關閉Ki、K3,打開K4,點燃酒精噴燈加熱。

③一段時間后停止加熱，打開Ki,通入N2數分鐘后關閉Ki和K2,冷卻到室溫，稱量硬質石

英玻璃管。重復上述操作步驟直至恒重，記為m2g［此時硬質石英玻璃管中固體為

La2O3(M=326)］o稱量裝置C,質量增加儂g。實驗中第二次通入N2的目的

是。根據實驗數據計算,“(La)：〃(C)=(用含

mi、加2、儂的計算式表示)。若當稱=:,說明產品不含La(OH)CO3。

71(C)3

2.(2022內蒙古呼倫貝爾一模)高鐵酸鉀(K2FeO4)為紫色固體，易溶于水，在KOH濃溶液中

的溶解度較低，難溶于無水乙醇等有機溶劑,具有強氧化性，在酸性或中性溶液中不穩定，

能產生02,在堿性溶液中較穩定且堿性越強越穩定。采用如圖(夾持裝置略)所示裝置制

備K2FeO4并提純。

-T(用導管口的字母表示)o

(2)裝置A中發生反應的化學方程式為o

(3)裝置C中盛裝的試劑X的名稱是，其作用為

(4)裝置A中每消耗0.6molKMnO%理論上在裝置D中生成K2FeO4的物質的量為

(不考慮氣體的損耗)。

(5)向裝置D中通入的Cb不能過量,原因是-

(6)通過以下方法測定高鐵酸鉀樣品的純度:稱取L0000g高鐵酸鉀樣品，完全溶解于

KOH濃溶液中,再加入足量亞鋁酸鉀｛K[Cr(OH)J｝充分反應后過濾,將濾液轉移到250

mL容量瓶定容。取25.00mL定容后的溶液置于錐形瓶中，加入稀硫酸調至pH=2,滴加

幾滴二苯胺磺酸鈉作指示劑，用0.1000mol-L1標準硫酸亞鐵鏤溶液滴定,終點時溶液由

紫色變為綠色，消耗標準硫酸亞鐵鏤溶液14.40mLo已知測定過程中發生反應：

I.Cr(OH)4+FeO^—Fe(OH)3l+CrO^+OH-

II.2CrON+2H+^Cr2O臺+H2O

2++3+3+

III.Cr20^+6Fe+14H^2Cr+6Fe+7H20

則標準液應選用(填“酸式”或“堿式”)滴定管，該K2FeO4樣品的純度

為。

3.(2022四川射洪模擬)氧帆(IV)堿式碳酸鏤晶體難溶于水，是制備熱敏材料VO2的原料,

其化學式為(NH4)5[(VO)6(CO3)4(OH)9]/0H2。。實驗室以VOCb和NH4HCO3為原料制

備氧機(W)堿式碳酸鏤晶體的裝置如圖所示。

飽和

NaHCO,

溶液

6VOC1

,溶液2

￡W-NHHCO

■溶液43

已知:+4價鋼的化合物易被氧化，回答下列問題：

⑴制備過程中，上述裝置依次連接的合理順序為e-(按氣流方向,

用小寫字母表示)。裝置A中飽和NaHCO3的作用是.

(2)連接好裝置彳寺(填實驗操作)后，加入試劑,開始實驗時應先關閉K2,打

開Ki,當(填實驗現象)時,再關閉Ki,打開K2,進行實驗。

(3)裝置D中生成氧帆(W)堿式碳酸鏤晶體的化學方程式

為,

簡述檢驗氧鈕(IV)堿式碳酸鏤晶體中的鏤根離子的方

法:O

(4)測定粗產品中銳的含量。實驗步驟如下：

稱量ag產品置于錐形瓶中，用20mL蒸儲水與30mL稀硫酸溶解后，加入0.02mol-L1

KM11O4溶液至稍過量，充分反應后繼續滴加1%的NaNCh溶液至稍過量，再用尿素除去

NaNCh,最后用cmoLL」(NH4)2Fe(SC)4)2標準溶液滴定至終點，消耗標準溶液的體積為b

2++2+3+

(已知:VOJ+Fe+2H—VO+Fe+H2O)

@NaNO2溶液的作用是。

②粗產品中帆的質量分數表達式為(以VO2計)。

4.(2022江西新八校第二次聯考)草酸亞鐵晶體FeC2O#2H2O(其相對分子質量為180)可

作為制備電池正極材料磷酸鐵鋰的原料。以FeSCU溶液制備草酸亞鐵晶體的實驗流程

如圖:

H2C2O4

(1)儀器A的名稱是__________________

⑵“沉淀”步驟得到的混合體系不宜在空氣中久置淇原因

是(用化學方程式表示)。

(3)“洗滌”步驟的操作方法為o

(4)測定草酸亞鐵樣品純度的方法如下:準確稱取0.2500g樣品，加入適量稀硫酸溶解用

0.0500mol-L-1酸性KMnCU標準溶液滴定至終點，消耗酸性KMnCU標準溶液15.00

mLo計算樣品中FeC2O4-2H2O的純度(保留四位有效數字)。

(5)實驗中烘干后得到的草酸亞鐵晶體FeC2O4-2H2O,稱取5.40g該樣品