適用于新高考新教材廣西專(zhuān)版2025屆高考化學(xué)一輪總復(fù)習(xí)熱點(diǎn)專(zhuān)項(xiàng)練14化工流程中生產(chǎn)條件的控制及Ksp的應(yīng)用

熱點(diǎn)專(zhuān)項(xiàng)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(yáng)離子主要是[Zn(NH3)4]2+、[Cu(NH3)4]2+。②25℃時(shí)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(shí),ZnO發(fā)生反應(yīng)的離子方程式為

。

(2)加入過(guò)量氨水的作用之一是使ZnO、CuO溶解,另一個(gè)作用是

;

“萃取”時(shí)須要進(jìn)行多次萃取且合并萃取液,其目的是

。

(3)“深度除銅”時(shí)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(shí)際用量)m(理論用量)×①當(dāng)(NH4)2S加入量超過(guò)100%時(shí),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(cè)得溶液中c(Cu2+)為1.0×10-8mol·L-1,此時(shí)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(shí),陰極存在競(jìng)爭(zhēng)反應(yīng),該競(jìng)爭(zhēng)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(chēng)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(yáng)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(shí)的pH7.040.537.01.9完全沉淀時(shí)的pH9.042.059.03.2回答下列問(wèn)題:(1)Pb4FeSb6S14中各元素的化合價(jià)均為整數(shù),已知鉛元素為+2價(jià),則鐵元素的化合價(jià)為;X的成分是。

(2)氧化過(guò)程中,反應(yīng)后銻為最高價(jià)態(tài),則參與反應(yīng)的n(Pb4FeSb6S14)∶n(Cl2)=;還原過(guò)程中發(fā)生多個(gè)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(shí),可認(rèn)為該離子沉淀完全)。(4)水解過(guò)程中加入熱水的緣由是;寫(xiě)誕生成Sb(OH)2Cl的離子方程式:。

(5)寫(xiě)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(fù)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。回答下列問(wèn)題:(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(xiě)化學(xué)式)

(2)“晶化”過(guò)程中,需保持恒溫60℃,可接受的加熱方式為

。

(3)“洗滌”過(guò)程中,檢驗(yàn)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(guò)程中所發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式為

。

(6)NiSO4在強(qiáng)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(shí)間后,溶液的pH將(填“增大”“減小”或“不變”)。

②充電時(shí),陽(yáng)極發(fā)生的電極反應(yīng)為

。

參考答案熱點(diǎn)專(zhuān)項(xiàng)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(shí)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(guò)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(jìn)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?yàn)V液中加有機(jī)萃取劑,萃取溶液中的Zn2+,分液得到含Zn2+的有機(jī)相,再向有機(jī)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(shí)須要進(jìn)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(guò)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(shí)鋅的回收率約為99.60%,銅鋅比較低,且高于120%時(shí)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(shí),溶液中的氫離子在陰極也會(huì)發(fā)生還原反應(yīng),即2H++2e-H2↑。2.答案(1)+2價(jià)S(2)2∶41避開(kāi)Fe3+與Sb3+一起形成沉淀(3)1×10-15(4)稀釋、加熱均可促進(jìn)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(shí)將Fe3+還原為Fe2+,避開(kāi)Fe3+與Sb3+一起沉淀,然后加入熱水水解,并過(guò)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(guò)濾后再經(jīng)過(guò)洗滌、干燥得到銻白。(1)銻是第ⅤA族元素,其主要化合價(jià)為+3價(jià)、+5價(jià),硫元素為-2價(jià),鉛元素為+2價(jià),由化合物中各元素化合價(jià)代數(shù)和等于0,且該物質(zhì)中各元素的化合價(jià)均為整數(shù),可求出鐵為+2價(jià),銻為+3價(jià);依據(jù)流程圖中各操作過(guò)程中涉及物質(zhì)可知X是單質(zhì)硫。(2)氧化過(guò)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(shí)和完全沉淀時(shí)的pH可知,Sb3+完全沉淀時(shí),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(kāi)Fe3+與Sb3+一起形成沉淀。(3)當(dāng)溶液中c(Fe2+)=1×10-5mol·L-1時(shí),可認(rèn)為Fe2+沉淀完全,此時(shí)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(guò)水解得到相應(yīng)的沉淀,稀釋、加熱均可促進(jìn)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(wú)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(guò)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(guò)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(guò)程中,檢驗(yàn)濾餅是否洗凈,主要檢驗(yàn)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(guò)程最終得到Ni-Cu/MgO-Al2O3,說(shuō)明是NiO、CuO與氫氣發(fā)生反應(yīng),因此所