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2022届高三化学一轮复习实验专题题型必练26陌生情景下工艺流程题含解析
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陌生情景下工艺流程题
一、单选题(共20题)
1.某废催化剂含SiO2、ZnS、CuS及少量的Fe3O4.某实验小组以该废催化剂为原料,回收锌和铜,设计实验流程如下:
下列说法正确的是
A.检验滤液1中是否含有Fe2+,可以选用K4Fe(CN)6溶液
B.步骤②操作中,应先加6%H2O2,然后不断搅拌下缓慢加入1.0mol·L-1H2SO4
C.滤渣1成分是SiO2和CuS,滤渣2成分只有SiO2
D.步骤①操作中,生成的气体需用NaOH溶液或CuSO4溶液吸收
2.一种以海绵铜(Cu)为原料制备CuCl的工艺流程如图。
已知:CuCl为白色粉末,微溶于水,不溶于乙醇,在潮湿的空气中易被氧化。下列说法不正确的是
A.“溶解”过程中硫酸只表现了酸性
B.“还原”过程中有白色沉淀生成
C.“过滤”用到的玻璃仪器有分液漏斗、烧杯、玻璃棒
D.为提高CuCl的产率和纯度,可采用乙醇洗涤、真空干燥
3.海水提镁的主要流程如图所示。下列说法不正确的是
A.工业上常用CaO作沉淀剂
B.试剂M能导电,故其是电解质
C.根据流程图可知,试剂M可以循环利用
D.实验室在进行操作a时,用到的玻璃仪器有3种
4.以硅石(SiO2)和萤石(CaF2)为原料制备冰晶石(Na3AlF6)的一种流程如图:
已知:无水氟硅酸(H2SiF6)为易溶于水、不稳定的强酸;滤渣2的主要成分为Na2SiF6。
下列说法错误的是
A.硅石和萤石需预先研磨目的是加快反应速率
B.“反应Ⅲ”应该在陶瓷器皿中进行
C.滤液1、滤液2经浓缩处理后可在流程中循环利用
D.“反应Ⅳ”的化学方程式为2NaF+4NH4F+NaAlO2+2H2O=Na3AlF6↓+4NH3·H2O
5.高锰酸钾是一种重要的化工产品,某种生产高锰酸钾的工业流程如图所示。下列说法不正确的是
A.步骤I中发生了物理变化 B.步骤II中氮气是生成物之一
C.步骤III中水是反应物之一 D.上述流程中KOH可以循环利用
6.用于测量放射性的NaI晶体需要高纯度,某仪器厂研发了用I2和Na2CO3合成高纯度碘化钠的方法,部分工艺流程如下,已知I2+I- I,下列说法不正确的是
A.步骤I碘化钠不可多加,否则会降低I2的转化率,且会引入杂质NaI3
B.步骤I可能发生的反应的是3I2+3=5I-++3CO2↑
C.步骤II使用N2H4·H2O进行还原的原因之一是其产物无毒无害,且不会引入新的杂质
D.步骤I需严格控制温度的原因是:若低于40℃,反应过慢,若高于70 ℃,反应过于激烈难以控制,且碘大量挥发造成损失
7.已知碳酸锂在水中的溶解度随温度的升高而减小,利用废旧电池正极片(LiFePO4、Al箔和炭黑等)制取Li2CO3的工艺流程如图所示
下列说法不正确的是
A.LiFePO4中Fe的化合价为+2价
B.上述流程中至少需要进行4次过滤操作
C.“氧化”操作后所得溶液中含有三种阳离子
D.“沉锂”时生成的Li2CO3适合用冷水洗涤
8.连二亚硫酸钠(Na2S2O4)俗称保险粉,常用于纺织工业、食品漂白等领域。某种Na2S2O4的生产工艺流程如图所示:若在实验室模拟该工艺流程,下列说法错误的是
A.将锌粉投入水中形成悬浮液主要是为了加快反应速率
B.向Na2S2O4溶液中加NaCl溶液或固体对Na2S2O4的产率无明显影响
C.洗涤Na2S2O4·2H2O时用冰水效果好于常温蒸馏水
D.该流程中涉及化合反应、分解反应、复分解反应,也涉及氧化还原反应
9.K2FeO4具有强氧化性,酸性条件下,其氧化性强于Cl2、KMnO4,其制备的流程如下:
K2FeO4能溶于水,微溶于浓KOH溶液,“转化1”有FeO生成。下列有关说法正确的是
A.K2FeO4中铁元素的化合价是+3
B.“转化1”发生反应的离子方程式为:2Fe3++3ClO—+5H2O=2+3Cl—+10H+
C.“转化2”能进行的原因是该条件下K2FeO4的溶解度比Na2FeO4小
D.过滤所得产品可用冷水洗去表面杂质离子
10.某实验小组以粗镍(含少量Fe和Cr杂质)为原料制备,并测定相关组分的含量。制备流程示意图如图:
已知:Ni(OH)2为绿色难溶物。、均为可溶于水的蓝紫色晶体,碱性条件下稳定存在。
下列说法正确的是
A.试剂X的作用是调节pH除去Fe和Cr杂质,则试剂X可为NaOH
B.系列操作中包括洗涤,洗涤沉淀的仪器为分液漏斗、烧杯
C.实验需要配制3.0mol·L-1稀硝酸 250mL需要的玻璃仪器只有烧杯、量筒、玻璃棒、胶头滴管
D.步骤c、d中为防止氨水分解及降低固体溶解度需0~10℃冷水浴控温,则温度计应插入反应液中
11.一种废料的主要成分是铁镍合金,还含有铜、钙、镁、硅的氧化物。由该废料制备纯度较高的氢氧化镍工艺流程如下。已知常温下,当时表明Ni2+沉淀完全。下列叙述错误的是
A.“除铁”时H2O2的作用是将Fe2+氧化为Fe3+
B.“除铜”时产生的液渣的主要成分为CuS
C.除钙镁过程中,为了提高钙镁的去除率,氟化钠实际用量应该越多越好
D.“沉镍”过程中为了将镍沉淀完全,需调节溶液
12.三氧化二锰(Mn2O3)在现代工业上应用广泛。以软锰矿(主要成分为MnO2)和硫锰矿(主要成分为MnS)为原料制备高纯度硫酸锰晶体(MnSO4•H2O),进而制备Mn2O3的工艺流程如图所示。下列说法错误的是
A.若软锰矿不足,可能产生有毒气体H2S
B.滤渣中含有非金属单质S
C.操作X为蒸发浓缩、冷却结晶、过滤、洗涤、干燥
D.煅烧生成的气体是SO3
13.某课题组以铬铁矿粉[主要成分为Fe(CrO2)2,还含有Al2O3、SiO2等杂质]为主要原料制备Cr2O3,有关实验流程如图所示。
下列说法错误的是
A.过滤时需要的玻璃仪器有漏斗、烧杯、玻璃棒
B.“反应Ⅲ”每消耗32g硫黄,能产生2molCr(OH)3
C.图中“滤渣”成分是Al(OH)3和H2SiO3
D.“焙烧”时Fe(CrO2)2发生反应:4Fe(CrO2)2+8Na2CO3+7O22Fe2O3+8Na2CrO4+8CO2
14.某废催化剂含、、及少量的.某实验小组以该废催化剂为原料,回收锌和铜,设计实验流程如图:
下列说法正确的是
A.步骤①操作中,生成的气体可用溶液吸收
B.检验滤液1中是否含有,可以选用和新制的氯水
C.步骤③和④操作中,均采用蒸发结晶方式从溶液中获得溶质
D.滤渣2成分是
15.以铝土矿为原料,提取氧化铝、冶炼铝的工艺流程如下
下列说法不正确的是
A.试剂A可以是稀硫酸或盐酸
B.加入试剂B除去Mg2+、Fe3+
C.滤渣I的主要成分是SiO2
D.电解氧化铝时在阴极上定期补充炭块
16.ClO2和NaClO2均具有漂白性,工业上用ClO2气体制NaClO2的工艺流程如图所示。
下列说法不正确的是
A.步骤a的操作包括过滤、洗涤和干燥
B.吸收器中生成NaClO2的离子方程式为2ClO2+H2O2=2ClO2 -+2H+ +O2↑
C.工业上将ClO2气体制成NaCIO2固体,其主要目的是便于贮存和运输
D.通入的空气的目的是驱赶出ClO2,使其被吸收其充分吸收
17.利用石灰乳和硝酸工业的尾气(含NO、NO2)反应,既能净化尾气,又能获得应用广泛的Ca(NO2)2,其部分工艺流程如图:
下列说法错误的是
A.上述工艺中吸收过程:尾气从吸收塔底部进入,石灰乳从吸收塔顶部喷淋,其目的是使尾气中NO、NO2提高吸收效率
B.为提高Ca(NO2)2的产率及纯度,则n(NO)∶n(NO2)应控制为1∶2
C.滤渣的主要成分为Ca(OH)2
D.生产中溶液需保持弱碱性
18.以黄铜矿(主要成分为 CuFeS2,含少量杂质SiO2等)为原料,进行生物炼铜,同时得到副产品绿矾(FeSO4·7H2O)。其主要工艺流程如下:
已知:部分阳离子以氢氧化物形式开始沉淀和完全沉淀时溶液的pH如下表。
沉淀物
Cu(OH)2
Fe(OH)3
Fe(OH)2
开始沉淀pH
4.7
2.7
7.6
完全沉淀pH
6.7
3.7
9.6
下列说法不正确的是
A.试剂a可以是CuO或Cu(OH)2,作用是调节pH至3.7~4.7之间
B.反应I的化学反应方程式为4 CuFeS2+2H2SO4+17O2=4CuSO4+2Fe2(SO4)3+2H2O,该反应中铁元素被还原
C.操作X为蒸发浓缩至溶液表面出现晶膜,再冷却结晶
D.反应Ⅲ的离子方程式为Cu2++Fe==Cu+Fe2+,试剂c参与反应的离子方程式分别为Fe+2H+=Fe2++H2↑,Fe(OH)3+3H+=Fe 3++3H2O
19.(NH4)2SO4是一种常见的化肥,某工厂用石膏、NH3、H2O、CO2制备(NH4)2SO4的工艺流程如下:
下列说法正确的是
A.通入NH3和CO2的顺序可以颠倒
B.操作1为过滤,操作2为蒸馏
C.通入的NH3和CO2均应过量,且工艺流程中CO2可循环利用
D.步骤②中反应的离子方程式为CaSO4+2NH3+CO2+H2O=CaCO3↓+2NH4++SO42-
20.磷酸亚铁锂(LiFePO4)电池是新能源汽车的动力电池之一。回收废旧磷酸亚铁锂电池正极片中的金属,其流程如下:
下列叙述错误的是
A.通过以上流程可回收的金属元素有Al、Fe、Li
B.滤液1滴加NH4SCN溶液呈血红色
C.偏铝酸钠与碳酸钠混合即可得到氢氧化铝沉淀
D.沉淀2为Li2CO3
二、非选择题(共4题)
21.水钴矿的主要成分为CoO、Co2O3、 Co(OH)3, 还含SiO2及少量Al2O3、Fe2O3、 CuO、MnO2 等。 一种利用水钻矿制取CoCl2·6H2O的工艺流程如下:
已知部分沉淀的有关数据如下表(“沉淀完全”是指溶液中离子浓度低于1.0 ×10-5mol·L-1)。
沉淀
Al(OH)3
Fe(OH)3
Fe(OH)2
Co(OH)2
Cu(OH)2
Mn(OH)2
沉淀完全时pH
5.2
2.8
8.3
9.4
6.7
10.1
沉淀溶解时pH
7.8
—
—
14
—
—
请回答下列问题:
(1)写出“浸出”时Co2O3发生反应的离子方程式_______,分析加入Na2SO3的必要性_______。
(2)写出NaClO3发生主要反应的离子方程式_______。若向“浸出液”中加NaClO3时不慎过量,可能会引起什么不良后果_______。
(3)假设“氧化”后溶液中Co2+的浓度为0.2 mol·L-1, 通过简要计算说明“沉淀”时应控制溶液pH的范围_______。
(4)“系列操作”中包含3个基本实验操作,依次写出它们的名称_______、_______、_______。
(5)某种萃取剂对部分离子的萃取率与溶液pH的关系如图所示。请写出2条萃取规律_______、_______,并说明本流程是否可用该萃取剂进行萃取_______。
.
22.新能源汽车的核心部件是锂离子电池,常用磷酸亚铁锂(LiFePO4)做电极材料。对LiFePO4废旧电极(含杂质Al、石墨粉)回收并获得高纯Li2CO3的工业流程图如图:
资料:碳酸锂在水中溶解度:
温度/℃
0
20
40
60
80
100
溶解度/g
1.54
1.33
1.17
1.01
0.85
0.72
(1)过程i研磨粉碎的目的是_______。
(2)过程ii加入足量NaOH溶液的作用(用化学方程式表示)_______。
(3)过程iii采用不同氧化剂分别进行实验,均采用Li含量为3.7%的原料,控制pH为3.5,浸取1.5h后,实验结果如表所示:
序号
酸
氧化剂
浸出液Li+浓度(g/L)
滤渣中Li含量/%
实验1
HCl
H2O2
9.02
0.10
实验2
HCl
NaClO3
9.05
0.08
实验3
HCl
O2
7.05
0.93
①综合考虑Li+的浸出率及环保因素,选择的氧化剂最好为_______。
②过程iii得到的浸出液循环两次的目的是_______。
(4)浸出液中存在大量和,已知:⇌+H+,⇌+H+,结合平衡移动原理,解释过程iv得到磷酸铁晶体的原因_______。
(5)步骤v沉锂的原理为_______(结合离子方程式解释)。
(6)简述过程vi的操作_______。
23.羟基氧化镍(2NiOOH·H2O)常作为锌镍电池的正极活性物质,也是重要的化工原料。工业上用含NiO的废料(杂质为Fe2O3、CaO、ZnO、CuO等)制备羟基氧化镍的一种工艺流程如下:
已知:相关金属离子形成氢氧化物沉淀的pH如下表(各离子浓度均为0.1 mol·L−1)。
离子
Fe3+
Fe2+
Ni2+
开始沉淀的pH
1.9
7.0
7.1
沉淀完全的pH
3.2
9.0
9.2
请回答下列问题:
(1)酸浸时需将废料粉碎,目的是______________。
(2)某实验小组用1.0 mol·L−1的硫酸进行酸浸。绘制了如图:
①由图一可知,固液比与镍浸出率的关系是___________。
②由图二可知,酸浸时合适的浸出温度是______℃左右,若温度过高,则滤渣1中有氢氧化镍产生,用离子方程式说明原因:_______________。
(3)向滤液2中加入FeS是为了除去Cu2+、Zn2+。当Zn2+恰好沉淀完全时,c(Zn2+)=1×10−5 mol·L−1,则c(Cu2+)=______mol·L−1。[已知Ksp(CuS)=1.3×10−36,Ksp(ZnS)=1.6×10−24]
(4)加入H2O2溶液的作用是___________。试剂X用于调节溶液的pH,则应调节pH的范围是______。
(5)写出“氧化”过程中反应的离子方程式_____________。
24.某研究小组根据文献模拟利用氨浸法从含砷氧化锌废渣(主要含砷、铜、镍、钴、银的氧化物)中制备碱式碳酸锌的流程如下:
已知:a.氨浸时,所含杂质均能浸出,在浸出液中砷元素主要以砷酸根()和亚砷酸根离子()的形式存在;砷酸铁()难溶于水。
b.
请回答:
(1)步骤Ⅰ,适当过量的氨气有利于锌的浸出,原因是___________。
(2)下列说法正确的是___________。
A.步骤Ⅱ过滤后所得滤渣的成分只有铜、镍、钴、银
B.加入硫酸亚铁、空气和的目的是为了将砷元素转化为沉淀
C.步骤Ⅳ蒸氨的主要目的是为了除去过量的氨气
D.步骤Ⅲ过滤后所得滤渣中含有砷酸铁()和
(3)步骤Ⅳ蒸氨过程同时有放出,原因是___________。
(4)如图为步骤Ⅴ中抽滤和洗涤所用装置,将下列操作按实验流程排序(各项操作只进行一次):微开水龙头,抽气使滤纸紧贴在漏斗瓷板上→___________→结束抽滤。
a.开大水龙头;b.转移溶液;c.关小水龙头;d.转移沉淀;e,加洗涤剂;f.关闭水龙头;g.断开吸滤瓶与抽气泵之间的橡皮管
(5)该研究小组同学利用热重法对所制得产品含锌量进行测定,方案是将样品置于___________(填仪器名称)中煅烧分解为氧化锌,为减小实验误差,加入样品称量前对该仪器需要进行的操作是:___________。
参考答案
1.D
【分析】
废催化剂加入稀硫酸,第一次浸出主要发生反应ZnS+H2SO4=ZnSO4+H2S↑、Fe3O4+4H2SO4=FeSO4+Fe2(SO4)3+4H2O,过滤后滤液中ZnSO4、FeSO4、Fe2(SO4)3,浓缩结晶得到粗ZnSO4·7H2O,滤渣1含有SiO2、CuS,向盛有滤渣1的反应器中加H2SO4和H2O2溶液,发生氧化还原反应,生成硫酸铜、硫,滤渣2含有硫和二氧化硅,滤液含有硫酸铜,经浓硫酸结晶可得到硫酸铜晶体;据此解答。
【详解】
A.若检验滤液中滤液1中是否含有Fe2+,可以选用K3Fe(CN)6溶液,在K3Fe(CN)6溶液的作用下,Fe2+可以反应生成蓝色沉淀,而K4Fe(CN)6溶液是检验Fe3+的,故A错误;
B.过氧化氢在酸性条件下可氧化CuS,应先加入稀硫酸,再加入过氧化氢,故B错误;
C.由上述分析可知,滤渣2含有硫和二氧化硅,故C错误;
D.由上述分析可知,步骤①操作中生成的气体为硫化氢,直接排放易污染空气,需用NaOH溶液或CuSO4溶液吸收,即H2S+2NaOH=Na2S+2H2O或H2S+CuSO4=CuS↓+H2SO4,故D正确;
答案为D。
2.C
【分析】
硝酸根在酸性条件下的强氧化性,可将海绵铜(Cu)氧化溶解,过滤除杂后得到含有硫酸铜的滤液,加入亚硫酸钠、氯化钠在溶液中发生反应2Cu2+++2Cl-+H2O=2CuCl↓++2H+,过滤后得到CuCl粗产品,经洗涤、干燥得到纯净的CuCl。
【详解】
A.“溶解”过程中硝酸根表现氧化性,H2SO4表现了酸性,故A正确;
B.“还原”程中发生反应2Cu2+++2Cl-+H2O=2CuCl↓++2H+,有白色的CuCl沉淀生成,故B正确;
C.“过滤”用到的玻璃仪器有漏斗、烧杯、玻璃棒,漏斗为普通漏斗,不是分液漏斗,故C错误;
D.由题中信息可知,CuCl为白色粉末,微溶于水,不溶于乙醇,在潮湿的空气中易被氧化,则可采用乙醇洗涤,为避免CuCl发生氧化,可真空干燥,D正确;
故选C。
3.B
【分析】
利用沉淀剂把海水中的镁离子转化为氢氧化镁沉淀,氢氧化镁和盐酸反应生成氯化镁,结晶得到氯化镁晶体,电解熔融的氯化镁得到金属镁,同时生成氯气,氢气在氯气中燃烧生成氯化氢。
【详解】
A.生石灰溶于水生成氢氧化钙,且来源广泛,经济实惠,工业上常用CaO作沉淀剂,故A正确;
B.试剂M是盐酸,盐酸能导电,但盐酸属于混合物,盐酸既不是电解质又不是非电解质,B错误;
C.根据流程图,电解熔融的氯化镁得到金属镁,同时生成氯气,氢气在氯气中燃烧生成氯化氢,试剂M即盐酸可以循环利用,故C正确;
D.氢氧化镁难溶,操作a是过滤,用到的玻璃仪器有烧杯、玻璃棒和漏斗,D正确;
选B。
4.B
【分析】
硅石(SiO2)和萤石(CaF2)加硫酸酸浸生成H2SiF6和CaSO4,过滤分离,滤渣1主要为CaSO4,H2SiF6再与Na2SO4反应生成硫酸和Na2SiF6,滤液1中所含硫酸可循环使用,Na2SiF6与浓氨水反应生成NaF、NH4F及SiO2,过滤除去SiO2,加入NaAlO2发生反应生成Na3AlF6,反应的方程式为2NaF+4NH4F+NaAlO2+2H2O=Na3AlF6↓+4NH3•H2O或2NaF+4NH4F+NaAlO2=Na3AlF6↓+4NH3+2H2O,过滤分离出冰晶石(Na3AlF6),滤液2中含有氨水可循环使用,据此分析解答。
【详解】
A.研磨可增大反应物的接触面积,使反应速率加快,A项正确;
B.“反应Ⅲ”中有NaF、NH4F生成,F-水解生成HF会腐蚀陶瓷器皿,B项错误;
C.由题意可知滤液1的主要成分是H2SO4,经浓缩处理后可返回流程反应Ⅰ中循环利用,滤液2的主要成分是NH3·H2O,经浓缩处理后可返回流程反应Ⅲ中循环利用,C项正确;
D.由“反应Ⅳ”可知,NaF、NH4F溶液和NaAlO2发生反应生成冰晶石(Na3AlF6),反应方程式为:2NaF+4NH4F+NaAlO2+2H2O=Na3AlF6↓+4NH3·H2O,D项正确;
答案选B。
5.B
【详解】
A.分析步骤Ⅰ的流程可知,MnO2和KOH,只是进行了混合,形成了熔融物,并没有产生新物质,属于物理变化,A正确;
B.分析步骤Ⅱ的流程可知,箭头进入的物质是MnO2和KOH和空气(参加反应的是空气中的氧气),它们是反应物,箭头指出的物质是K2MnO4、H2O是生成物,而氮气是空气中原有物质,且性质稳定,并未参加反应,B错误;
C.分析步骤Ⅲ的流程信息可知,电解K2MnO4和H2O生成高锰酸钾、氢气和KOH,H2O是反应物之一,C正确;
D.分析上述流程可知,KOH在步骤Ⅰ加入,在步骤Ⅲ又生成,因此可以循环利用,D正确;
故选:B。
6.A
【分析】
原料碘加入至碳酸钠和碘化钠的混合物溶液,在40~70℃条件下反应发生3I2+3=5I-++3CO2↑,所得混合物加入N2H4·H2O,发生反应生成碘离子和氮气,粗品经蒸发浓缩、冷却结晶、洗涤、干燥可得高纯碘化钠,以此解答该题。
【详解】
A.因存在I2+I-I,为可逆反应,则加入过量碘化钠,不会降低I2的转化率,故A错误;
B.碳酸钠溶液呈碱性,在碳酸钠溶液中,可发生3I2+3=5I-++3CO2↑,故B正确;
C.N2H4·H2O具有还原性,可与发生氧化还原反应,生成碘离子和氮气,且不引入新杂质,故C正确;
D.在40℃~70℃条件下反应发生,从反应速率和碘的挥发性的角度考虑,若低于40℃,反应过慢,若高于70℃,反应过于激烈难以控制,且碘大量挥发造成损失,故D正确;
故选A。
7.D
【详解】
A.LiFePO4中Li为+1价、P为+5价、O为-2价,根据元素化合价代数和为零可知LiFePO4中Fe的化合价为+2价,故A项正确;
B.上述流程中“碱浸”“酸浸”“调节pH”和“沉锂”后都需要进行过滤操作,即至少需要进行4次过滤操作,故B项正确;
C.“氧化”操作后所得溶液中含有Fe3+、Li+、H+3种阳离子,故C项正确;
D.Li2CO3在水中的溶解度随温度的升高而减小,所以适宜用热水洗涤,故D项错误;
故选D。
8.B
【详解】
A.将锌粉投入水中形成悬浮液可增大与二氧化硫的接触面积,加快反应速率,A项正确;
B.加NaCl固体和冷却搅拌都有利于溶解平衡逆向移动,可析出更多的Na2S2O4·2H2O,若使用NaCl溶液,会降低钠离子浓度使析出的Na2S2O4·2H2O减少,Na2S2O4产率降低,B项错误;
C.用冰水洗涤可减少Na2S2O4·2H2O的损失,C项正确;
D.锌粉与二氧化硫的反应是化合反应,反应中元素有化合价变化,也是氧化还原反应,ZnS2O4溶液与NaOH溶液的反应是复分解反应,加热Na2S2O4·2H2O生成Na2S2O4的反应是分解反应,D项正确;
答案选B。
9.C
【详解】
A.由化合价代数和为0可知,高铁酸钾中铁元素的化合价为+6价,故A错误;
B.转化1发生的反应为,碱性条件下,硝酸铁溶液与次氯酸钠溶液反应生成高铁酸钠、氯化钠和水,反应的离子方程式为2Fe3++3ClO-+10OH-=2+3Cl-+5H2O,故B错误;
C.转化2发生的反应为Na2FeO4+2KCl= K2FeO4+2NaCl,反应能进行的原因是该条件下K2FeO4的溶解度比Na2FeO4小,故C正确;
D.由K2FeO4能溶于水,微溶于浓KOH溶液可知,为减少产品因溶解造成损失,应用于浓KOH溶液洗去表面杂质离子,故D错误;
故选C。
10.A
【分析】
由实验流程及物质的性质可知,浓硝酸加热后离子主要有Ni2+、Cr3+、Fe3+,再加入试剂X调节溶液的pH使Cr3+、Fe3+完全沉淀,而Ni2+未开始沉淀,过滤后再加入X调节pH以得到绿色沉淀即Ni(OH)2,Ni(OH)2中加入稀硝酸、氨水,过滤得到的蓝紫色晶体1,再加入盐酸、氨水和氯化铵的混合溶液,再结晶,过滤得到的蓝紫色晶体2,最终得到产品,据此分析。
【详解】
A.根据以上分析可知试剂X的作用是调节pH除去Fe和Cr杂质,则试剂X可为NaOH,A正确;
B.系列操作中包括洗涤,洗涤沉淀的仪器为漏斗、烧杯、玻璃棒,B错误;
C.实验需要配制3.0mol•L-1稀硝酸250mL,需要的玻璃仪器除了有烧杯、量筒、玻璃棒,胶头滴管,还有250mL容量瓶,C错误;
D.步骤c、d中为防止氨水分解及降低固体溶解度需0~10℃冷水浴控温,温度计应插入冷水浴中,不能插入反应液中,D错误;
答案选A。
11.C
【分析】
废料与稀硫酸、稀硝酸酸溶反应生成硫酸亚铁、硫酸镍.双氧水具有强氧化性,加入双氧水目的是将Fe2+全部氧化为Fe3+,加入碳酸钠调节pH,除掉铁离子,通入硫化氢除掉铜离子,硫化氢可与铜离子反应生成硫化铜,加入氟化钠,可生成氟化钙、氟化镁沉淀,最后调节pH生成氢氧化镍沉淀,以此解答。
【详解】
A.双氧水具有强氧化性,加入双氧水将Fe2+全部氧化为Fe3+,进而产生黄钠铁钒沉淀除去,A项正确;
B.向除铁后的滤液中通入H2S气体,发生反应H2S+Cu2+=CuS↓+2H+,故产生的液渣的主要成分为CuS,B项正确;
C.根据流程图可知除铜后的滤液应显酸性,若NaF的用量过大,会生成剧毒物质HF,污染环境,危害工人的身体健康,而且还会浪费原料、增加成本,故氟化钠的用量不是越多越好,C项错误;
D.Ksp[Ni(OH)2]=c(Ni2+)c2(OH−)=1.0×10−5×c2(OH−)=1.0×10−15,则c(OH−)=1.0×10−5 mol·L-1,c(H+)=1.0×10−9 mol·L-1,则“沉镍”过程中为了将镍沉淀完全,需调节溶液pH>9,D项正确;
故选C。
12.D
【分析】
酸浸时二氧化锰和硫化锰发生氧化还原反应得到硫酸锰、硫单质,过滤除去硫单质、矿渣等得硫酸锰滤液通过蒸发浓缩、冷却结晶、过滤、洗涤、干燥得到硫酸锰晶体,煅烧硫酸锰晶体得到MnSO4·H2O。
【详解】
A. 若软锰矿不足,MnS会和硫酸反应,可能产生有毒气体H2S,A正确;
B. 二氧化锰可以把硫化锰氧化生成硫单质,滤渣中含有非金属单质S,B正确;
C. 要从溶液得到硫酸锰晶体,则操作X为蒸发浓缩、冷却结晶、过滤、洗涤、干燥,C正确;
D. 在煅烧的过程中,锰由+2价升高到+3价,则硫的价态从+6价降到+4价,生成的气体是SO2,D错误;
故选D。
13.B
【分析】
铬铁矿为原料制备重铬酸钠,铬铁矿(主要成份为Fe(CrO2)2,还含有Al2O3、SiO2等杂质),铬铁矿经加入纯碱、空气和辅料氧化煅烧、主反应:4Fe(CrO2)2+8Na2CO3+7O2 8Na2CrO4+2Fe2O3+8CO2,副反应:SiO2+Na2CO3Na2SiO3+CO2↑、Al2O3+Na2CO32NaAlO2+CO2↑,水浸之后除去生成的氧化铁,加入稀硫酸调节pH,除去溶液中的AlO、SiO,经酸化、蒸发结晶后可生成重铬酸钠,加入硫磺,发生氧化还原反应生成Cr(OH)3,分解生成Cr2O3,以此解答该题。
【详解】
A.过滤时需要的仪器有带铁圈的铁架台、漏斗、滤纸、烧杯、玻璃棒,其中玻璃仪器有漏斗、烧杯、玻璃棒,A正确;
B.“反应Ⅲ”每消耗32g(1mol)硫黄,转移2mol电子,能产生molCr(OH)3,B错误;
C.加入稀硫酸调节pH,除去溶液中的AlO、SiO,所以“滤渣”成分应该有Al(OH)3和H2SiO3,C正确;
D.分析可知,“焙烧”时Fe(CrO2)2发生反应:4Fe(CrO2)2+8Na2CO3+7O22Fe2O3+8Na2CrO4+8CO2,D正确;
答案为B。
14.A
【分析】
废催化剂加入稀硫酸,第一次浸出主要发生反应ZnS+H2SO4=ZnSO4+H2S↑、Fe3O4+4H2SO4=FeSO4+Fe2(SO4)3+4H2O,过滤后滤液中ZnSO4、FeSO4、Fe2(SO4)3,浓缩结晶得到粗ZnSO4•7H2O,滤渣1含有SiO2、CuS,向盛有滤渣1的反应器中加H2SO4和H2O2溶液,发生氧化还原反应,生成硫酸铜、硫,滤渣2含有硫和二氧化硅,滤液含有硫酸铜,经浓硫酸结晶可得到硫酸铜晶体,以此解答该题。
【详解】
A.步骤①操作中生成的气体为硫化氢,可与氢氧化钠溶液反应,则可用氢氧化钠溶液吸收,故A正确;
B.滤液1中除含有Fe2+,还含有Fe3+,加入KSCN和新制的氯水不能检验,故B错误;
C.得到晶体需要蒸发浓缩,冷却结晶,如果直接蒸发结晶会使晶体失去结晶水,故C错误;
D.滤渣2含有硫和二氧化硅,故D错误;
答案选A。
15.D
【解析】
试题分析:A.根据流程图,试剂A的目的是将铝土矿中的金属氧化物溶解,因此试剂A可以是稀硫酸或盐酸,故A正确;B.加入试剂B的目的是除去Mg2+、Fe3+,形成沉淀,故B正确;C.根据流程图,滤渣I的主要成分是SiO2,故C正确;D.电解氧化铝时应该在阳极上定期补充炭块,故D错误;故选D。
考点:考查了物质的制备、物质的分类和提纯的相关知识。
16.B
【详解】
A. 结晶后分离出固体的操作是过滤、洗涤和干燥,故A正确;
B.在碱性条件下,产物中不能有酸,生成NaClO2的离子方程式为2ClO2+H2O2+2OH-=2ClO2- +2H2O +O2↑,故B错误;
C. ClO2是气体,气体不便于贮存和运输,制成NaCIO2固体,便于贮存和运输,故C正确;
D. 通入的空气可以将ClO2驱赶到吸收器中,使其被吸收其充分吸收,故D正确。选B。
17.B
【分析】
由流程可知,石灰乳和硝酸工业的尾气(含NO、NO2)反应,生成Ca(NO2)2,过量的石灰乳以滤渣存在,经过蒸发浓缩、冷却结晶、过滤、洗涤、干燥得到无水Ca(NO2)2。
【详解】
A.在上述工艺的吸收过程中,尾气从吸收塔底部进入,气体密度小,会向上扩散,石灰乳从吸收塔顶部喷淋,其目的是使尾气中NO、NO2与石灰乳充分接触,NO、NO2就可以被充分吸收,故A不符合题意;
B.NO、NO2在溶液中与Ca(OH)2发生反应:NO+NO2+Ca(OH)2=Ca(NO2)2+H2O,n(NO)∶n(NO2)=1∶1,恰好反应产生Ca(NO2)2;若NO2过量,会发生反应:4NO2+2Ca(OH)2=Ca(NO2)2+Ca(NO3)2+2H2O,反应产物中含有杂质Ca(NO3)2,若n(NO):n(NO2)>1∶1,NO不能完全被吸收,故为提高Ca(NO2)2的产率及纯度,则n(NO)∶n(NO2)应控制为 1∶1,故B符合题意;
C.石灰乳和硝酸工业的尾气(含NO、NO2)反应,生成Ca(NO2)2,Ca(NO2)2易溶于水,Ca(OH)2微溶于水,因此滤渣主要成分是Ca(OH)2,故C不符合题意;
D.在酸性溶液中Ca(NO2)2会发生分解产生NO,不利于硝酸工业的尾气的吸收,故生产中溶液需保持弱碱性,故D不符合题意;
答案选B。
18.B
【详解】
A. 加入试剂a调节pH至3.7~4.7之间,目的是使Fe3+ 形成Fe(OH)3沉淀,同时要防止生成Cu(OH)2 沉淀,为了防止引入新的杂质,试剂a可以是CuO[或Cu(OH)2 、CuCO3 等],故A正确;
B. 反应I的化学反应方程式为4 CuFeS2+2H2SO4+17O2=4CuSO4+2Fe2(SO4)3+2H2O,该反应中铁元素化合价升高被氧化,故B错误;
C. 操作X为从硫酸亚铁溶液中得到绿矾晶体,当蒸发浓缩至溶液表面出现晶膜时,再冷却结晶即可,故C正确;
D. 反应Ⅲ主要是Cu2+与过量的Fe(即b试剂)反应,为将Cu2+全部转化,加入的铁粉过量,因此在反应Ⅳ时应该将过量的铁粉除去,利用铁、铜的性质差别,加入适量稀硫酸(即试剂c)即可,参与反应的离子方程式分别为Fe+2H+=Fe2++H2↑,Fe(OH)3+3H+=Fe 3++3H2O,故D正确;
答案选B。
19.D
【解析】
【分析】
流程中,向硫酸钙悬浊液中通入足量的氨气,使溶液呈碱性,在通入适量的二氧化碳气体,硫酸钙与氨气、水和二氧化碳反应生成硫酸铵和碳酸钙沉淀,过滤得到碳酸钙沉淀和滤液,碳酸钙高温分解生成二氧化碳和氧化钙,滤液通过结晶得到硫酸铵,据此判断。
【详解】
A. 由于二氧化碳在水中的溶解度小,而氨气极易溶于水,应先通入氨气使溶液呈碱性,然后在通入二氧化碳,所以通入NH3和CO2的顺序不可以颠倒,A错误;
B. 操作1为过滤,操作2是从溶液中得到溶质固体的过程,需要蒸发浓缩、冷却结晶、过滤、洗涤干燥等,B错误;
C. 由于生成的碳酸钙能与二氧化碳的水溶液反应生成碳酸氢钙,所以通入的CO2不能过量,C错误;
D. 根据以上分析可知步骤②中反应的离子方程式为CaSO4+2NH3+CO2+H2O=CaCO3↓+2NH4++SO42-,D正确;
答案选D。
【点睛】
题目通过一个陌生的反应考查了硫酸铵和二氧化碳的有关知识,明确物质的性质特点和流程图的转化关系是解答的关键,解答时要充分分析题目中的有关信息。其中二氧化碳不能过量是解答的易错点。
20.C
【分析】
正极片经碱溶可以得到偏铝酸钠溶液,说明正极片中含有Al元素,含磷酸亚铁锂的滤渣溶于硫酸和硝酸,可除去炭黑,得到含有P、Fe、Li的滤液,加入碱液,能生成Fe(OH)3沉淀,滤液中加入碳酸钠,生成碳酸锂沉淀,据此分析问题。
【详解】
A. 由分析可知正极片中含有Al、Fe、Li等金属,这些金属均可进行回收再利用,A项正确;
B. 滤液1中含有Fe3+,遇SCN-生成血红色,B项正确;
C. 偏铝酸钠与碳酸钠溶液之间不发生反应,C项错误;
D. 滤液中加入碳酸钠,生成碳酸锂沉淀,D项正确;
答案选C。
21.Co2O3+ SO+ 4H+= 2Co2+ + SO+ 2H2O 由于Co2O3(及MnO2)不能完全溶于普通盐酸,须加入一定量的还原剂(如Na2SO3)将其还原成易溶于酸的二价离子 ClO+ 6Fe2++ 6H+=Cl- + 6Fe3+ + 3H2O 可能会生成有毒气体 6.7~7.2 蒸发(浓缩) 冷却(结晶) 过滤 萃取金属离子顺序为Fe3+> Zn2+> Cu2+> Fe2+> Mn2+> Co2+> Ni2+ As3+ 部分萃取,而As5+基本不萃取 本流程“过滤”后所得滤液中含Mn2+与Co2+,在特定pH范围内该萃取剂不能选择性萃取其中一种离子,故不适用
【详解】
(3)根据题中所给数据可求出Co(OH)2的Ksp = 6.3 ×10-15, 当Co2+开始沉淀时,由
[c(Co2+)/ ][c(OH -) /]2 = 0.2 ×[c(OH-) /]2= 5.9 ×10-15,可求出c(OH-)= 1.8 ×10-7 mol·L-1,此时pH= 14 + lg(1.7 ×10-7)= 7.2。故pH应控制在6.7~7.2。
22.增大接触面积,加快反应速率; 2Al+2NaOH+2H2O=2NaAlO2+3H2↑ H2O2 提高浸出液中Li+浓度(或提高氧化剂和酸的利用率/节约后续纯碱的用量) CO结合H+,c(H+)减小,⇌+H+,⇌+H+,两个电离平衡均向右移动,c(PO)增大,与Fe3+结合形成磷酸铁晶体 溶液中存在溶解平衡,Li2CO3(s) 2Li+(aq)+CO(aq),加入饱和碳酸钠,提高CO(aq)浓度,使溶解平衡逆向移动;碳酸锂的溶解度随温度升高而减小,加热到60℃~80℃,降低碳酸锂的溶解度,使锂离子沉淀 用热水洗涤,干燥
【分析】
LiFePO4废旧电极(含杂质Al、石墨粉)研磨后加入氢氧化钠溶液,滤液1含有NaAlO2,滤渣1含有LiFePO4和石墨粉,加入盐酸、氧化剂可氧化亚铁离子生成铁离子,滤渣2为石墨粉,浸出液含有铁离子、锂离子,加入30%碳酸钠溶液可生成FePO4•2H2O,滤液2含有锂离子,加入饱和碳酸钠溶解并加热,可生成Li2CO3粗品,用热水洗涤,干燥得到高纯Li2CO3。
【详解】
(1)过程i研磨粉碎的目的是增大接触面积,加快反应速率;故答案为:增大接触面积,加快反应速率;
(2)单质铝可溶于氢氧化钠溶液生成偏铝酸钠,过程ii加入足量NaOH溶液的作用是溶解Al,使其分离出去,过程ii加入足量NaOH溶液的作用2Al+2NaOH+2H2O=2NaAlO2+3H2↑。故答案为:2Al+2NaOH+2H2O=2NaAlO2+3H2↑;
(3)①实验2中,NaClO3与盐酸反应生成黄绿色气体,污染空气,增加了酸和氧化剂的用量,实验1与实验3比,Li+的浸出率较高,综合考虑Li+的浸出率及环保因素,选择的氧化剂最好为H2O2。故答案为:H2O2;
②过程iii得到的浸出液循环两次的目的是提高氧化剂和酸的利用率,提高浸出液中Li+浓度。故答案为:提高浸出液中Li+浓度(或提高氧化剂和酸的利用率/节约后续纯碱的用量);
(4)浸出液含有铁离子、锂离子,加入30%碳酸钠溶液可生成FePO4•2H2O,iv得到磷酸铁晶体的原因CO结合H+,c(H+)减小,⇌+H+,⇌+H+,,两个电离平衡均向右移动,c(PO)增大,与Fe3+结合形成磷酸铁晶体。故答案为:CO结合H+,c(H+)减小,⇌+H+,⇌+H+,,两个电离平衡均向右移动,c(PO)增大,与Fe3+结合形成磷酸铁晶体;
(5)滤液2含有锂离子,加入饱和碳酸钠溶解并加热,可生成Li2CO3粗品,步骤v沉锂的原理为溶液中存在溶解平衡,Li2CO3(s) 2Li+(aq)+CO(aq),加入饱和碳酸钠,提高CO(aq)浓度,使溶解平衡逆向移动;碳酸锂的溶解度随温度升高而减小,加热到60℃~80℃,降低碳酸锂的溶解度,使锂离子沉淀(结合离子方程式解释)。故答案为:溶液中存在溶解平衡,Li2CO3(s) 2Li+(aq)+CO(aq),加入饱和碳酸钠,提高CO(aq)浓度,使溶解平衡逆向移动;碳酸锂的溶解度随温度升高而减小,加热到60℃~80℃,降低碳酸锂的溶解度,使锂离子沉淀;
(6)碳酸锂在温度较高时溶解度较小,则可用热水洗涤,然后干燥可得到高纯碳酸锂,故答案为:用热水洗涤,干燥。
23.增大含镍废料和酸液的接触面积,加快反应速率,提高镍的浸出率,提高产率 当浸出时间相同时,固液比越小,镍的浸出率越高 70 Ni2+ +2H2ONi(OH)2+2H+ 8.125×10−18 将Fe2+氧化为Fe3+,便于转化为氢氧化铁沉淀除去 3.2~7.1 2Ni2++ClO−+4OH−=2NiOOH·H2O↓+Cl−
【详解】
(1)酸浸时需将含镍废料粉碎,目的是增大含镍废料与酸液的接触面积,加快反应速率,提高镍的浸出率,提高产率;
(2)①根据图一,固液比与镍浸出率的关系是当浸出时间相同时,固液比越小,镍的浸出率越高;②由图二可知,当温度在70 ℃左右时镍的浸出率最高,故酸浸时适宜的温度为70 ℃;Ni2+能水解,温度过高,促进水解,生成Ni(OH)2,Ni2+ +2H2O=Ni(OH)2+2H+;
(3)当Zn2+恰好沉淀完全时,在CuS、ZnS共存的混合液中存在=,如果c(Zn2+)=10−5 mol·L−1,则c(Cu2+)=8.125×10−18 mol·L−1;
(4)H2O2是氧化剂,将Fe2+氧化为Fe3+,便于铁元素转化为氢氧化铁沉淀除去;由题给信息可知,除去Fe3+的同时又不影响Ni2+的pH范围为3.2~7.1;
(5)NaClO将Ni2+氧化,在碱性环境中发生氧化还原反应生成2NiOOH·H2O,2Ni2++ClO−+4OH−=2NiOOH·H2O↓+Cl−。
24.有利于生成 BD 与生成沉淀过程中转化为(或:加热促进自耦电离) badcegf 坩埚 将空坩埚灼烧至恒重
【分析】
含砷氧化锌废渣(主要含砷、铜、镍、钴、银的氧化物)先进行氨浸,步骤Ⅰ,适当过量的氨气有利于锌的浸出,生成,砷元素主要以砷酸根()和亚砷酸根离子()的形式存在,加锌将铁还原,步骤Ⅱ过滤后所得滤渣的成分有铜、镍、钴、银、铁,过滤,在滤液中加入硫酸亚铁,形成砷酸铁(),过滤,滤液中主要是,蒸氨,发生,,,最后生成碱式碳酸锌。
【详解】
(1)锌能与氨分子形成络离子而溶于水,步骤Ⅰ,适当过量的氨气有利于锌的浸出,原因是有利于生成。故答案为:有利于生成;
(2)A.加锌将铁还原,步骤Ⅱ过滤后所得滤渣的成分除铜、镍、钴、银外还原有铁,故A错误;
B.能将亚砷酸盐氧化成砷酸盐,也能将亚铁氧化为铁离子,加入硫酸亚铁、空气和的目的是为了将砷元素转化为沉淀,故B正确;
C.步骤Ⅳ蒸氨的主要目的是为了发生,故C错误;
D.能将亚砷酸盐氧化成砷酸盐,也能将亚铁氧化为铁离子,步骤Ⅲ过滤后所得滤渣中含有砷酸铁()和,故D正确;
故答案为:BD;
(3)步骤Ⅳ蒸氨过程同时有放出,原因是与生成沉淀过程中转化为(或:加热促进自耦电离)。故答案为:与生成沉淀过程中转化为(或:加热促进自耦电离);
(4)抽滤和洗涤实验流程排序(各项操作只进行一次):微开水龙头,抽气使滤纸紧贴在漏斗瓷板上→b.转移溶液,a.开大水龙头,d.转移沉淀,c.关小水龙头,e,加洗涤剂,g.断开吸滤瓶与抽气泵之间的橡皮管,→结束抽滤。故答案为:badcegf;
(5)加热固体用坩埚,利用热重法对所制得产品含锌量进行测定,方案是将样品置于坩埚(填仪器名称)中煅烧分解为氧化锌,为减小实验误差,加入样品称量前对该仪器需要进行的操作是:将空坩埚灼烧至恒重。故答案为:坩埚;将空坩埚灼烧至恒重。
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