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文檔簡介
板塊一高考題型突破題型突破一化學(xué)工藝流程綜合●
題型功能1.能力考查:考查學(xué)生信息獲取與加工、邏輯推理與論證和批判性思維能力;根據(jù)流程圖中各物質(zhì)的變化過程,結(jié)合物質(zhì)的性質(zhì)和實際操作對題設(shè)問題進(jìn)行分析判斷,突出化學(xué)知識的遷移應(yīng)用。2.熱點考查:原料的選擇、選用試劑的目的或原因、物質(zhì)成分或循環(huán)的判斷、陌生離子(反應(yīng))方程式書寫、離子除雜與檢驗、有關(guān)計算?!?/p>
題型情境多以元素Fe、Cr、Mn、Ni、Mg、Al、V、Ti、Ca和陌生元素Mo、Ce等的單質(zhì)及其化合物為載體,多以自然資源的綜合利用和廢物回收再利用為命題情境?!?/p>
題型結(jié)構(gòu)●
命題趨勢本題型與各專題、各模塊的融合度會越來越大。與各專題的融合可以增大考查的覆蓋面,可以體現(xiàn)命題的綜合性和創(chuàng)新性的要求;與各模塊的融合主要表現(xiàn)為與《物質(zhì)結(jié)構(gòu)與性質(zhì)》模塊的融合。物質(zhì)制備型1題型1.(2024·河北選考)V2O5是制造釩鐵合金、金屬釩的原料,也是重要的催化劑。以苛化泥為焙燒添加劑從石煤中提取V2O5的工藝,具有釩回收率高、副產(chǎn)物可回收和不產(chǎn)生氣體污染物等優(yōu)點。工藝流程如下。2024真題賞析已知:ⅰ石煤是一種含V2O3的礦物,雜質(zhì)為大量Al2O3和少量CaO等;苛化泥的主要成分為CaCO3、NaOH、Na2CO3等。ⅱ高溫下,苛化泥的主要成分可與Al2O3反應(yīng)生成偏鋁酸鹽;室溫下,偏釩酸鈣[Ca(VO3)2]和偏鋁酸鈣均難溶于水?;卮鹣铝袉栴}:(1)釩原子的價層電子排布式為________;焙燒生成的偏釩酸鹽中釩的化合價為________,產(chǎn)生的氣體①為________(填化學(xué)式)。(2)水浸工序得到濾渣①和濾液,濾渣①中含釩成分為偏釩酸鈣,濾液中雜質(zhì)的主要成分為________(填化學(xué)式)。(3)在弱堿性環(huán)境下,偏釩酸鈣經(jīng)鹽浸生成碳酸鈣發(fā)生反應(yīng)的離子方程式為________________________________;CO2加壓導(dǎo)入鹽浸工序可提高浸出率的原因為________________________________;浸取后低濃度的濾液①進(jìn)入________________________________(填工序名稱),可實現(xiàn)釩元素的充分利用。(4)洗脫工序中洗脫液的主要成分為________(填化學(xué)式)。(5)下列不利于沉釩過程的兩種操作為________(填序號)。a.延長沉釩時間 b.將溶液調(diào)至堿性c.?dāng)嚢?d.降低NH4Cl溶液的濃度2.(2024·湖北選考)鈹用于宇航器件的構(gòu)筑。一種從其鋁硅酸鹽[Be3Al2(SiO3)6]中提取鈹,其制備路徑如下:微粒從水相進(jìn)入有機(jī)相稱為萃取,從有機(jī)相進(jìn)入水相稱為反萃取,都遵循相似相溶原理回答下列問題:(1)基態(tài)Be2+的軌道表示式為________。(2)為了從“熱熔、冷卻”步驟得到玻璃態(tài),冷卻過程的特點是________。(3)“萃取分液”的目的是分離Be2+和Al3+,向過量燒堿溶液中逐滴加入少量“水相1”的溶液,觀察到的現(xiàn)象是____________________。(4)寫出反萃取生成
Na2[Be(OH)4]的化學(xué)方程式
___________________________________?!盀V液2”可以進(jìn)入_____________________步驟再利用。(5)電解熔融氯化鈹制備金屬鈹時,加入氯化鈉的主要作用是
___。陰離子中含有配位鍵,中心原子鈹sp3雜化(6)Be(OH)2與醋酸反應(yīng)得到某含4個Be的配合物,4個Be位于以1個O原子為中心的四面體的4個頂點,且每個Be的配位環(huán)境相同,Be與Be間通過CH3COO-相連,其化學(xué)式為
______________________。Be原子呈對稱性排列(2)熔融態(tài)物質(zhì)冷卻凝固時,緩慢冷卻會形成晶體,快速冷卻會形成非晶態(tài),即玻璃態(tài),所以從“熱熔、冷卻”中得到玻璃態(tài),其冷卻過程的特點為:快速冷卻。(3)“濾液1”中有Be2+和Al3+,加入含HA的煤油將Be2+萃取到有機(jī)相中,則水相1中含有Al3+,則向過量燒堿的溶液中逐滴加入少量水相1的溶液,可觀察到的現(xiàn)象為:產(chǎn)生白色沉淀,且沉淀立刻溶解。(4)反萃取生成Na2[Be(OH)4]的化學(xué)方程式為BeA2(HA)2+6NaOH===Na2[Be(OH)4]+4NaA+2H2O,濾液2的主要成分為NaOH,可進(jìn)入反萃取分液步驟再利用。(5)氯化鈹?shù)墓矁r性較強(qiáng),電解熔融氯化鈹制備金屬鈹時,加入氯化鈉的主要作用為增強(qiáng)熔融氯化鈹?shù)膶?dǎo)電性。(6)由題意可知,該配合物中有四個鈹位于四面體的四個頂點上,四面體中心只有一個O,Be與Be之間總共有六個CH3COO-,則其化學(xué)式為Be4O(CH3COO)6?!舅季S模型】
物質(zhì)制備型流程題的解題策略第一步整體通覽:挖掘題干信息,分析原材料,確定主要成分及所含雜質(zhì)。第二步預(yù)處理:原材料預(yù)處理,通過酸浸和堿浸等手段,完成初步分離。第三步分析核心反應(yīng):通過氧化、中和及離子交換等手段完成主要物質(zhì)到產(chǎn)物的轉(zhuǎn)化。第四步分離提純:產(chǎn)品的分離與提純及含量測定,通過沉淀、結(jié)晶及煅燒等手段,得到粗品,通過滴定等定量過程,完成含量測定。第五步明確基本的解題思路:(1)出現(xiàn)或用到受熱易分解的物質(zhì),則應(yīng)注意對溫度的控制。(2)出現(xiàn)水解的鹽且水解產(chǎn)物中有揮發(fā)性的酸產(chǎn)生時,則要加相對應(yīng)的酸來抑制水解。(3)若產(chǎn)物是一種強(qiáng)氧化性物質(zhì)或強(qiáng)還原性物質(zhì),則要防止它們被其他物質(zhì)還原或氧化。(4)若產(chǎn)物易潮解或易變質(zhì)等應(yīng)注意CO2或水的去除,也要防止空氣中的CO2或水進(jìn)入裝置中。(5)若給出多種物質(zhì)的沸點、溶解度信息,則意味著需要用蒸餾、過濾來進(jìn)行分離。(6)條件的選擇主要從以下3個方面分析:①對反應(yīng)速率有何影響。②對平衡轉(zhuǎn)化率是否有利。③對綜合效益有何影響。如原料成本、原料來源(是否廣泛、可再生)、能源成本、對設(shè)備的要求、環(huán)境保護(hù)(從綠色化學(xué)方面作答)等。分離提純型2題型3.(2024·遼寧選考)中國是世界上最早利用細(xì)菌冶金的國家。已知金屬硫化物在“
細(xì)菌氧化”時轉(zhuǎn)化為硫酸鹽,某工廠用細(xì)菌冶金技術(shù)處理載金硫化礦粉(其中細(xì)小的Au顆粒被FeS2、FeAsS包裹),以提高金的浸出率并冶煉金,工藝流程如下:需要適宜的溫度,溫度不易過高回答下列問題:(1)北宋時期我國就有多處礦場利用細(xì)菌氧化形成的天然“膽水”冶煉銅,“膽水”的主要溶質(zhì)為________(填化學(xué)式)。(2)“細(xì)菌氧化”中,
FeS2發(fā)生反應(yīng)的離子方程式為____________________________________。硫酸銅溶液硫元素化合價為-1價
(3)“沉鐵砷”時需加堿
調(diào)節(jié)pH,生成________(填化學(xué)式)膠體起絮凝作用,促進(jìn)了含As微粒的沉降。(4)“焙燒氧化”也可提高“浸金”效率,相比“焙燒氧化”,“細(xì)菌氧化”的優(yōu)勢為________(填標(biāo)號)。A.無需控溫
B.可減少有害氣體產(chǎn)生C.設(shè)備無需耐高溫
D.不產(chǎn)生廢液廢渣水解平衡向右移動,促進(jìn)的Fe3+水解(5)“真金不怕火煉”,表明Au難被O2氧化,“浸金”中
NaCN的作用為_____________________________。(6)“沉金”中Zn的作用為___________________________。(7)濾液②經(jīng)H2SO4酸化,[Zn(CN)4]2-轉(zhuǎn)化為ZnSO4和HCN的化學(xué)方程式為________________________________________。用堿中和HCN可生成________(填溶質(zhì)化學(xué)式)溶液,從而實現(xiàn)循環(huán)利用。Au+易與CN-形成配位鍵,生成絡(luò)合離子[Au(CN)2]-
Au作還原劑,O2作氧化劑,NaCN作絡(luò)合劑,將Au轉(zhuǎn)化為[Au(CN)2]-從而浸出。(6)“沉金”中Zn作還原劑,將[Au(CN)2]-還原為Au。(7)濾液②含有[Zn(CN)4]2+,經(jīng)過H2SO4的酸化,[Zn(CN)4]2-轉(zhuǎn)化為ZnSO4和HCN,反應(yīng)得化學(xué)方程式為Na2[Zn(CN)4]+2H2SO4===ZnSO4+4HCN+Na2SO4;用堿中和HCN得到的產(chǎn)物,可實現(xiàn)循環(huán)利用,即用NaOH中和HCN生成NaCN,NaCN可用于“浸金”步驟,從而循環(huán)利用。4.(2024·安徽選考)精煉銅產(chǎn)生的銅陽極泥富含Cu、Ag、Au等多種元素。研究人員設(shè)計了一種從銅陽極泥中分離提取金和銀的流程,如下圖所示?;卮鹣铝袉栴}:(1)Cu位于元素周期表第
________周期第
________族。(2)“浸出液1”中含有的金屬離子主要是________。(3)“浸取2”步驟中,單質(zhì)金轉(zhuǎn)化為
HAuCl4的化學(xué)方程式為________________________。(4)“浸取3”步驟中,“浸渣2”中的________(填化學(xué)式)轉(zhuǎn)化為[Ag(S2O3)2]3-。(5)“電沉積”步驟中陰極的電極反應(yīng)式為___________________?!半姵练e”步驟完成后,陰極區(qū)溶液中可循環(huán)利用的物質(zhì)為
_______(填化學(xué)式)。
(7)(a)結(jié)構(gòu)中電子云分布較均衡,結(jié)構(gòu)較為穩(wěn)定,(b)結(jié)構(gòu)中正負(fù)電荷中心不重合,極性較大,較不穩(wěn)定,且存在過氧根,過氧根的氧化性大于I2,故Na2S2O3不能被I2氧化成(b)結(jié)構(gòu)【解析】精煉銅產(chǎn)生的銅陽極泥富含Cu、Ag、Au等元素,銅陽極泥加入硫酸、H2O2浸取,Cu被轉(zhuǎn)化為Cu2+進(jìn)入浸取液1中,Ag、Au不反應(yīng),浸渣1中含有Ag和Au;浸渣1中加入鹽酸、H2O2浸取,Au轉(zhuǎn)化為HAuCl4進(jìn)入浸取液2,Ag轉(zhuǎn)化為AgCl,浸渣2中含有AgCl;浸取液2中加入N2H4將HAuCl4還原為Au,同時N2H4被氧化為N2;浸渣2中加入Na2S2O3,將AgCl轉(zhuǎn)化為[Ag(S2O3)2]3-,得到浸出液3,利用電沉積法將[Ag(S2O3)2]3-還原為Ag。(1)Cu的原子序數(shù)為29,位于第四周期第ⅠB族。(2)由分析可知,銅陽極泥加入硫酸、H2O2浸取,Cu被轉(zhuǎn)化為Cu2+進(jìn)入浸取液1中,故浸取液1中含有的金屬離子主要是Cu2+。(3)浸取2HAuCl4轉(zhuǎn)移3個電子,N2H4被氧化為N2,N的化合價由-2價變?yōu)?價,一個N2H4轉(zhuǎn)移4個電子,根據(jù)得失電子守恒,被氧化的N2H4與產(chǎn)物Au的物質(zhì)的量之比為3∶4。(7)(a)結(jié)構(gòu)中電子云分布較均衡,結(jié)構(gòu)較為穩(wěn)定,(b)結(jié)構(gòu)中正負(fù)電荷中心不重合,極性較大,較不穩(wěn)定,且存在過氧根,過氧根的氧化性大于I2,故Na2S2O3不能被I2氧化成(b)結(jié)構(gòu)?!舅季S模型】
物質(zhì)提純型流程題的解題策略第一步明確“有什么”和“要什么”依據(jù)題干信息及流程圖,明確“有什么”即待回收的原料中含有的物質(zhì),“要什么”即化工流程最終想要回收的物質(zhì)。第二步確定“除什么”“有什么”減去“要什么”即“除什么”。第三步確定“如何除”可將流程分成三段:原料預(yù)處理→除雜分離→產(chǎn)品收集。1.原料預(yù)處理:原料最初一般會進(jìn)行酸浸、堿浸、水浸、灼燒、粉碎等預(yù)處理,對原料進(jìn)行初步處理。2.除雜分離:將雜質(zhì)元素變成沉淀、氣體或者濾液除去。調(diào)節(jié)pH、加沉淀劑、加熱、降溫、萃取是最常見的除雜方法。3.產(chǎn)品收集。第四步回歸題目,細(xì)化答題突破點1原料處理、物質(zhì)確認(rèn)、條件控制與選擇、方程式的書寫規(guī)律方法整合建模型強(qiáng)基培優(yōu)精練提能力考前名校押題練預(yù)測高考真題賞析明考向高考真題賞析明考向1.(2023·河北選考)閉環(huán)循環(huán)有利于提高資源利用率和實現(xiàn)綠色化學(xué)的目標(biāo)。利用氨法浸取可實現(xiàn)廢棄物銅包鋼的有效分離,同時得到的CuCl可用于催化、醫(yī)藥、冶金等重要領(lǐng)域。工藝流程如下:乙醇洗滌的目的是除去沉淀物表面的水分,利用了乙醇易揮發(fā)的特性已知:室溫下的Ksp(CuCl)=10-6.8。回答下列問題:(1)首次浸取所用深藍(lán)色溶液①由銅毛絲、足量液氨、空氣和鹽酸反應(yīng)得到,其主要成分為________(填化學(xué)式)。(2)濾渣的主要成分為________(填化學(xué)式)。(3)浸取工序的產(chǎn)物為[Cu(NH3)2]Cl,該工序發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式為______________________________。浸取后濾液的一半經(jīng)氧化工序可得深藍(lán)色溶液①,氧化工序發(fā)生反應(yīng)的離子方程式為
______________。(4)浸取工序宜在30~40℃之間進(jìn)行,當(dāng)環(huán)境溫度較低時,浸取液再生后不需額外加熱即可進(jìn)行浸取的原因是_____________________________________________________。(5)補(bǔ)全中和工序中主反應(yīng)的離子方程式[Cu(NH3)2]++2H++Cl-=
_______________。(6)真空干燥的目的為________________________。【答案】
(1)[Cu(NH3)4]Cl2
(2)Fe(3)[Cu(NH3)4]Cl2+Cu===2[Cu(NH3)2]Cl8NH3+4[Cu(NH3)2]++O2+4H+===4[Cu(NH3)4]2++2H2O【解析】由題給流程可知,銅包鋼用由銅毛絲、足量液氨、空氣和鹽酸反應(yīng)得到的二氯化四氨合銅深藍(lán)色溶液,浸取將銅轉(zhuǎn)化為一氯化二氨合亞銅,過濾得到含有鐵的濾渣和一氯化二氨合亞銅濾液;將濾液的一半經(jīng)氧化工序?qū)⒁宦然焙蟻嗐~轉(zhuǎn)化為可以循環(huán)使用的二氯化四氨合銅;濾液的一半加入硫酸、鹽酸中和,將一氯化二氨合亞銅轉(zhuǎn)化為硫酸亞銅和氯化亞銅沉淀,過濾得到含有硫酸銨、硫酸亞銅的濾液和氯化亞銅;氯化亞銅經(jīng)鹽酸、乙醇洗滌后,真空干燥得到氯化亞銅;硫酸亞銅溶液發(fā)生置換反應(yīng)生成海綿銅。(1)由分析可知,由銅毛絲、足量液氨、空氣和鹽酸反應(yīng)得到的深藍(lán)色溶液①為二氯化四氨合銅,故答案為[Cu(NH3)4]Cl2。(2)由分析可知,濾渣的主要成分為鐵,故答案為Fe。(3)由分析可知,浸取工序發(fā)生的反應(yīng)為二氯化四氨合銅溶液與銅反應(yīng)生成一氯化二氨合亞銅,反應(yīng)的化學(xué)方程式為[Cu(NH3)4]Cl2+Cu===2[Cu(NH3)2]Cl;氧化工序中一氯化二氨合亞銅發(fā)生的反應(yīng)為一氯化二氨合亞銅溶液與氨水、氧氣反應(yīng)生成二氯化四氨合銅和水,反應(yīng)的離子方程式為8NH3+4[Cu(NH3)2]++O2+4H+===4[Cu(NH3)4]2++2H2O。(4)浸取工序中鹽酸與氨水反應(yīng)生成氯化銨和水的反應(yīng)為放熱反應(yīng),反應(yīng)放出的熱量可以使反應(yīng)溫度保持在30~40℃之間,所以當(dāng)環(huán)境溫度較低時,浸取液再生后不需額外加熱即可進(jìn)行浸取,故答案為鹽酸和液氨反應(yīng)放規(guī)律方法整合建模型
原料的預(yù)處理方法措施目的浸出水浸、酸浸、堿浸使原料中的某些成分溶解(物理溶解或與浸取液接觸反應(yīng)),可溶性離子進(jìn)入溶液,不溶物通過過濾除去焙燒灼燒、焙燒、煅燒高溫分解改變結(jié)構(gòu);不易轉(zhuǎn)化的物質(zhì)轉(zhuǎn)為容易提取的物質(zhì),其他礦物轉(zhuǎn)化為氧化物;除去可燃性的雜質(zhì)(如有機(jī)物、碳、硫等)粉碎增大固體樣品與液體(或氣體)的接觸面積,加快反應(yīng)速率
流程中條件的控制1.溫度的控制(常用水浴、冰浴或油浴)(1)加熱的目的:加快反應(yīng)速率或溶解速率;促進(jìn)平衡向吸熱方向移動;除雜,除去熱不穩(wěn)定的雜質(zhì),如NaHCO3、Ca(HCO3)2、KMnO4、NH4Cl等物質(zhì);使沸點相對較低或易升華的原料汽化。(2)降溫的目的:防止某物質(zhì)在高溫時會溶解(或分解);使化學(xué)平衡向著題目要求的方向(放熱方向)移動;使某個沸點較高的產(chǎn)物液化,使其與其他物質(zhì)分離;降低晶體的溶解度,減少損失。(3)控制溫度在一定范圍的目的:結(jié)晶為獲得所需物質(zhì)(用水浴帶溫度計便于控溫且受熱均勻);防止某種物質(zhì)(如H2O2、草酸、濃硝酸、銨鹽等)因溫度過高時會分解或揮發(fā);使催化劑的活性達(dá)到最高;防止副反應(yīng)的發(fā)生。(4)降溫或減壓可以減少能源成本,降低對設(shè)備的要求,達(dá)到綠色化學(xué)的要求。(5)控制固體的溶解與結(jié)晶趁熱過濾:減少因降溫而析出的溶質(zhì)的量。蒸發(fā)濃縮:蒸發(fā)除去部分溶劑,提高溶液的濃度。蒸發(fā)結(jié)晶:蒸發(fā)溶劑,使溶液由不飽和變?yōu)轱柡?,繼續(xù)蒸發(fā),過剩的溶質(zhì)就會呈晶體析出。從溶液中得到晶體的過程:蒸發(fā)濃縮→冷卻結(jié)晶→過濾→洗滌、干燥。2.pH的控制(1)控制一定的pH,以提供反應(yīng)所需環(huán)境。反應(yīng)環(huán)境的不同會導(dǎo)致反應(yīng)產(chǎn)物的差異。如在酸性環(huán)境中KMnO4的還原產(chǎn)物一般為Mn2+,中性(或弱酸性)環(huán)境中KMnO4的還原產(chǎn)物一般為MnO2。(2)控制一定的pH,以改變元素的存在形式。如鋁元素在強(qiáng)酸性條件下以Al3+形式存在,當(dāng)體系的pH增大,鋁元素將以Al(OH)3甚至以AlO或[Al(OH)4]-的形式存在。(3)控制一定的pH,使金屬陽離子形成氫氧化物沉淀。3.反應(yīng)物用量或濃度的控制(1)酸浸時為了提高礦石中某金屬元素的浸取率,可以適當(dāng)提高酸的濃度。(2)對有多種反應(yīng)物的體系,增大便宜、易得的反應(yīng)物的濃度,可以提高其他物質(zhì)的利用率,使反應(yīng)充分進(jìn)行。如工業(yè)制硫酸過程中,通入過量的O2以提高SO2的轉(zhuǎn)化率。(3)增大物質(zhì)濃度可以加快反應(yīng)速率,使平衡發(fā)生移動,應(yīng)結(jié)合具體問題進(jìn)行具體分析。4.加入物質(zhì)的目的(1)加堿:去油污,去鋁片氧化膜,溶解鋁、二氧化硅等。(2)加沸石或碎瓷片:防止液體暴沸。(3)加有機(jī)溶劑:萃取某些物質(zhì),或降低某些物質(zhì)的溶解度。(4)加氧化劑:與原體系中還原劑發(fā)生氧化還原反應(yīng)。5.在空氣中進(jìn)行的反應(yīng)或操作要考慮O2、H2O、CO2或其他氣體是否參與反應(yīng);或能否達(dá)到隔絕空氣、防氧化、防變質(zhì)、防分解、防水解、防潮解等目的,例如使用保護(hù)氣抑制弱離子的水解(如HCl氛圍)。
工藝流程中陌生化學(xué)方程式的書寫1.先根據(jù)題給材料中的信息寫出部分反應(yīng)物和生成物的化學(xué)式;2.再根據(jù)反應(yīng)前后元素化合價有無變化,判斷反應(yīng)類型;3.最后依據(jù)反應(yīng)類型遵循質(zhì)量守恒或電子守恒配平方程式。針對缺少物質(zhì)的氧化還原反應(yīng),可依據(jù)電荷守恒和反應(yīng)物的酸堿性,在方程式左邊或右邊補(bǔ)充H+、OH-或H2O等?!舅季S模型】
1.循環(huán)物質(zhì)的確定方法2.副產(chǎn)品的判斷思路強(qiáng)基培優(yōu)精練提能力1.(2024·河北石家莊市二模)鉍(Bi)是一種重要的有色金屬,工業(yè)上通過輝鉍礦(主要成分是Bi2S3,含有少量Si、Fe、Pb、Al等元素)生產(chǎn)海綿鉍的一種工藝流程如下:回答下列問題:(1)為提高“酸浸”速率,可采取的措施為
__________________________________________________________(寫出一條即可)。(2)“酸浸”時,輝鉍礦被浸出到“浸液”中的元素為________(填元素符號)。(3)“氧化浸出”時,會生成
[BiCl6]3-,則該過程發(fā)生反應(yīng)的離子方程式為________________________________________________。(4)向“濾液”中通入________________(填物質(zhì)名稱)后,所得溶液可循環(huán)利用。(5)實驗研究表明,Bi2S3既不能被硫酸溶解,也不能被NaCl溶液溶解,但其能被鹽酸溶解,分析其原因可能為____________________________________________________________。Bi3+與Cl-形成配位鍵
【答案】
(1)將輝鉍礦粉碎、適當(dāng)升高溫度、適當(dāng)增大硫酸濃度、攪拌等(2)Fe、Al(3)6Fe3++Bi2S3+12Cl-===2[BiCl6]3-+3S+6Fe2+(4)氯氣或氧氣(5)Ksp(Bi2S3)很小,Bi3+與Cl-形成配位鍵,H+與S2-結(jié)合生成H2S氣體逸出,兩個因素共同作用促使Bi2S3溶解【解析】輝鉍礦(主要成分是Bi2S3,含有少量Si、Fe、Pb、Al等元素),通過硫酸酸浸后,F(xiàn)e與Al反應(yīng)生成硫酸亞鐵和硫酸鋁,過濾,得到酸浸渣,加氯化鐵、鹽酸進(jìn)行氧化浸出,Bi2S3反應(yīng)生成[BiCl6]3-,加入鐵粉置換,生成單質(zhì)鉍,同時將剩余的Fe3+還原為Fe2+,向濾液中通入氯氣或氧氣,得到Fe3+的溶液,可以循環(huán)利用。(1)為提高“酸浸”速率,可采取的措施為將輝鉍礦粉碎、適當(dāng)升高溫度、適當(dāng)增大硫酸濃度、攪拌等。(2)根據(jù)上述分析可知,“酸浸”時,輝鉍礦被浸出到“浸液”中的元素為Fe、Al。(3)“氧化浸出”時,Bi2S3反應(yīng)生成[BiCl6]3-,同時還會生成S單質(zhì)和Fe2+,離子方程式為6Fe3++Bi2S3+12Cl-===2[BiCl6]3-+3S+6Fe2+。(4)濾液中含有Fe2+,向濾液中通入氯氣或氧氣,得到Fe3+的溶液,可以循環(huán)利用。(5)Bi2S3既不能被硫酸溶解,也不能被NaCl溶液溶解,但其能被鹽酸溶解,分析其原因可能為Ksp(Bi2S3)很小,Bi3+與Cl-形成配位鍵,H+與S2-結(jié)合生成H2S氣體逸出,兩個因素共同作用促使Bi2S3溶解。2.(2024·河北承德部分示范性高中二模)稀土(RE)包括鑭(La)、鈰(Ce)等元素,是重要的戰(zhàn)略資源,從離子型稀土礦(含F(xiàn)e、Al等元素)中提取稀土元素并獲得高附加值產(chǎn)品的一種工藝流程如圖所示。已知:該工藝下,除鈰(Ce)外,稀土離子保持+3價不變;金屬離子形成氫氧化物沉淀的相關(guān)pH見下表。離子Fe3+Al3+RE3+開始沉淀時的pH1.54.35.6(La3+為6.2)沉淀完全時的pH3.25.5/(La3+為9.0)回答下列問題:(1)“
調(diào)pH”工序中,Al3+發(fā)生反應(yīng)的離子方程式為
________________________________________________________________。Al3+與碳酸氫根水解互相促進(jìn),而除去Al3+(2)濾液3可返回“________”工序循環(huán)使用。(3)含氟稀土拋光粉的主要成分為CeLa2O4F2,“焙燒”時發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式為
____________________________________________________________________________________________________________。(2)酸溶(3)2La2O3+2CeF2+O2===2CeLa2O4F2(4)C酸溶工序中循環(huán)利用。(3)含氟稀土拋光粉的主要成分為CeLa2O4F2,焙燒時發(fā)生的化學(xué)反應(yīng)方程式為2La2O3+2CeF2+O2===2CeLa2O4F2。(4)根據(jù)離子半徑越小、電荷數(shù)越大,離子交換能力越強(qiáng),對RE3+交換能力最強(qiáng)的是Mg2+,故選C??记懊Q侯}練預(yù)測1.(2024·河北省重點高中三模節(jié)選)濕法煉鋅工業(yè)廢水中主要陽離子有Zn2+、H+、Tl+、Tl3+。廢水除鉈的工藝流程如下。已知:①Tl+能夠在pH為0~14的范圍內(nèi)以離子態(tài)穩(wěn)定存在,不易與OH-形成沉淀②Tl3+易與廢水中的有機(jī)物分子形成穩(wěn)定的配合物,為了簡便,通常用Tl3+表示③部分物質(zhì)的Ksp物質(zhì)Zn(OH)2Tl(OH)3ZnSTl2SKsp6.8×10-171.5×10-441.6×10-245.0×10-21④排放標(biāo)準(zhǔn):Tl的含量低于1.5×10-8mol·L-1(1)已知“氧化”步驟中
KMnO4被還原為MnO2且Tl+氧化不徹底,請寫出該反應(yīng)的離子方程式:________________________________。其還原產(chǎn)物受酸堿度影響,酸性條件下還原為錳離子,中性環(huán)境還原為二氧化錳,堿性條件還原為錳酸根
(2)“預(yù)中和”步驟,加Ca(OH)2至溶液的pH約為7,可減少“硫化”步驟中Na2S的使用量,還能減少______________(填化學(xué)式)污染物的生成。(3)“硫化”步驟的主要目的是除去________(填離子符號)。(4)根據(jù)Ksp計算,若使溶液中Tl3+的含量低于排放標(biāo)準(zhǔn),溶液的pH應(yīng)大于________,但是實際工藝流程需在“中和”步驟加Ca(OH)2至溶液的pH約為9,此時仍只有80%左右的鉈離子能得到去除,其可能原因是___________________________________________________。(5)“脫鈣”步驟的目的是____________________。2.(2024·江西景德鎮(zhèn)三模)以紅土鎳鎘礦(NiS、CdO,含SiO2、CuO、PbO、Fe2O3等雜質(zhì))為原料回收貴重金屬Ni、Cd和Cu,其工藝流程如圖所示:已知:水溶液中物質(zhì)得失電子的能力可用標(biāo)準(zhǔn)電極電勢[E(高價態(tài)/低價態(tài))]衡量,E越大說明高價態(tài)物質(zhì)的氧化性越強(qiáng)、E越小說明低價態(tài)物質(zhì)的還原性越強(qiáng)。(1)“漿化”的目的是________________________________。(2)濾渣Ⅰ中含有硫單質(zhì),寫出“酸浸”時NiS反應(yīng)的離子方程式
______________________;濾渣Ⅰ中還含有________。(填化學(xué)式)物質(zhì)Cu2+/CuPb2+/Pb2+Cd2+/CdFe2+/FeNi2+/NiE
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