专项12 工艺流程综合题-2021年新高考复习化学阶段性新题精选专项特训（广东专用·4月期）（解析版）

2021 年新高考复习化学阶段性新题精选专项特训（广东专用·4 月期） 专项十二 工艺流程综合题 1、（广东省 2021 年普通高中学业水平选择考适应性测试）综合利用炼锌矿渣(主要含铁酸镓 Ga2(Fe2O4)3、 铁酸锌 ZnFe2O4)获得 3 种金属盐，并进一步利用镓盐制备具有优异光电性能的氮化镓(GaN)，部分工艺流程 如下： 已知：①常温下，浸出液中各离子的浓度及其开始形成氢氧化物沉淀的 pH 见表 1。 ②金属离子在工艺条件下的萃取率(进入有机层中金属离子的百分数)见表 2。 表 1 金属离子浓度及开始沉淀的 pH 金属离子 浓度(mol·L-1) 开始沉淀 pH Fe2+ 1.0×10-3 8.0 Fe3+ 4.0×10-2 1.7 Zn2+ 1.5 5.5 Ga3+ 3.0×10-3 3.0 表 2 金属离子的萃取率 金属离子 萃取率(%) Fe2+ 0 Fe3+ 99 Zn2+ 0 Ga3+ 97-98.5 (1)Ga2(Fe2O4)3 中 Ga 的化合价为______，“浸出”时其发生反应的离子方程式为______。 (2)滤液 1 中可回收利用的物质是______，滤饼的主要成分是______；萃取前加入的固体 X 为______。 (3)Ga 与 Al 同主族，化学性质相似。反萃取后，镓的存在形式为______ (填化学式)。 (4)电解过程包括电解反萃取液制粗镓和粗镓精炼两个步骤。精炼时，以粗镓为阳极，以 NaOH 溶液为电解 液，阴极的电极反应为______。 (5)GaN 可采用 MOCVD (金属有机物化学气相淀积)技术制得：以合成的三甲基镓为原料，使其与 NH3 发生 系列反应得到 GaN 和另一种产物，该过程的化学方程式为______。 (6)滤液 1 中残余的 Ga3+的浓度为______ mol·L-1 (写出计算过程)。 【答案】+3 价 Fe2O 2 4  +8H＋＝2Fe3＋+4H2O 硫酸锌 Fe(OH)3、Ga(OH)3 Fe NaGaO2 GaO 2  +3e－+2H2O＝Ga+4OH－ Ga(CH3)3+NH3＝3CH4+GaN 3.0×10-10.2 【分析】 炼锌矿渣用稀硫酸酸浸后所得滤液中含有亚铁离子、铁离子、锌离子、Ga3+，加入双氧水氧化亚铁离子，调 节 pH＝5.4，沉淀铁离子和 Ga3+，滤液 1 中含有锌离子。得到的滤饼加入盐酸酸化得到氯化铁和氯化镓，加 入固体铁把铁离子转化为亚铁离子，然后利用萃取剂萃取 Ga3+，加入氢氧化钠溶液使 Ga3+转化为 NaGaO2， 电解 NaGaO2 溶液生成单质 Ga，据此解答。 【详解】 (1)Ga2(Fe2O4)3 中 Fe 是+3 价，O 是－2 价，根据化合价代数和为 0 可知 Ga 的化合价为+3 价，“浸出”时其发 生反应的离子方程式为 Fe2O 2 4  +8H＋＝2Fe3＋+4H2O。 (2)根据以上分析可知滤液 1 中为硫酸锌，则可回收利用的物质是硫酸锌，调节 pH＝5.4，沉淀铁离子和 Ga3+， 滤饼的主要成分是 Fe(OH)3、Ga(OH)3；萃取前加入的固体 X 的目的是还原铁离子，则 X 为 Fe。 (3)Ga 与 Al 同主族，化学性质相似；反萃取后加入氢氧化钠溶液使 Ga3+转化为 NaGaO2，即镓的存在形式为 NaGaO2。 (4)精炼时，以粗镓为阳极，以 NaOH 溶液为电解液，阴极是得到电子转化为 Ga，电极反应为 GaO 2  +3e－+2H2O ＝Ga+4OH－。 (5)以合成的三甲基镓为原料，使其与 NH3 发生系列反应得到 GaN 和另一种产物，根据原子守恒可知还有甲 烷生成，该过程的化学方程式为 Ga(CH3)3+NH3＝3CH4+GaN。 (6)根据表中数据可知 Ga(OH)3 的溶度积常数为 3.0×10-3×（10－11）3＝3.0×10-36，溶液的 pH＝5.4，即氢氧根 离子浓度是 10－8.6mol/L，所以滤液 1 中残余的 Ga3+的浓度为 36 8.6 3 3 10 /(10 ) mol L    ＝3.0×10-10.2mol·L-1。 2、（广东省 2021 届高三下学期综合能力测试）过硼酸钠(NaBO3•4H2O)是一种用途广泛的无机过氧化物，可 用作织物的漂白、染色，医药上可作为消毒剂和杀菌剂。一种由硼镁矿(Mg2B2O5•H2O)制取过硼酸钠的工艺 流程图如下： 已知：过硼酸钠为白色晶状颗粒，熔点 63℃，能溶于酸、碱，微溶于水，难溶于乙醇。在上述转化过程中 硼元素的化合价始终未发生变化。回答下列问题： (1)为加快“溶解”步骤的的速率可采取的措施___(写一种即可)。 (2)“浸出液”中 c(Mg2+)=2×10-3 mol/L，当 Mg2+开始沉淀时，溶液中 c(F-)=___ mol/L。[忽略溶液体积变化，已 知 Ksp(MgF2)= 2×10-11] (3)过硼酸钠(NaBO3•4H2O)中硼元素的化合价为_____。 (4)写出“反应结晶”步骤中发生的化学反应方程式_____。 (5)“反应结晶”步骤在冰水浴中进行的原因___。 (6)过硼酸钠的水溶液不稳定，极易生成偏硼酸钠(NaBO2)并放出氧气，写出该反应的化学反应方程式____。 (7)过硼酸钠晶体(NaBO3•4H2O)可用作洗衣业的无氯漂白剂、清洗材料和牙齿增白剂，在 70℃以上加热会逐 步失去结晶水。实验测得过硼酸钠晶体的质量随温度变化的情况如下图所示，则 T2℃时所得晶体的化学式 为___。 【答案】将硼镁矿矿石粉碎(或适当增大 NaHCO3 溶液的浓度、适当升高反应温度等) 2×10-4 +3 Na2B4O7•10H2O+4H2O2+2NaOH+ H2O =4NaBO3•4H2O 防止 H2O2 分解 2NaBO3= 2NaBO2+ O2↑ NaBO3•3H2O 【分析】 根据流程图，硼镁矿在 NaHCO3 溶液中溶解，浸出液中加入 NaF 溶液生成 MgF2 沉淀除去 Mg2+，再经过一 系列操作得到 Na2B4O7•10H2O，然后 Na2B4O7•10H2O 与过氧化氢(H2O2)在氢氧化钠溶液中反应生成 NaBO3•4H2O，经过洗涤、干燥得到 NaBO3•4H2O 晶体，据此分析解答。 【详解】 (1)根据影响化学反应速率的因素可知，加快“溶解”步骤的的速率可采取的措施有将硼镁矿矿石粉碎、适当 增大 NaHCO3 溶液的浓度、适当升高反应温度等，故答案为：将硼镁矿矿石粉碎(或适当增大 NaHCO3 溶液 的浓度、适当升高反应温度等)； (2) Ksp(MgF2)= 2×10-11= c(Mg2+)c2(F-)=2×10-3×c2(F-)，解得：c(F-)=2×10-4 mol/L，故答案为：2×10-4； (3)过硼酸钠(NaBO3•4H2O)中存在过氧根，Na 为+1 价，O 为-2 和-1 价，则硼元素的化合价为+(2+1×2-1)=+3， 与题意“在上述转化过程中硼元素的化合价始终未发生变化”相符，故答案为：+3； (4)“反应结晶”过程中，Na2B4O7•10H2O 与过氧化氢(H2O2)在氢氧化钠溶液中反应生成 NaBO3•4H2O，反应的 化学反应方程式为 Na2B4O7•10H2O+4H2O2+2NaOH+ H2O =4NaBO3•4H2O，故答案为： Na2B4O7•10H2O+4H2O2+2NaOH+ H2O =4NaBO3•4H2O； (5)过氧化氢受热容易分解，“反应结晶”步骤在冰水浴中进行，可以防止过氧化氢分解，故答案为：防止 H2O2 分解； (6)过硼酸钠的水溶液不稳定，极易生成偏硼酸钠(NaBO2)并放出氧气，反应的化学反应方程式为 2NaBO3= 2NaBO2+ O2↑，故答案为：2NaBO3= 2NaBO2+ O2↑； (7)过硼酸钠晶体(NaBO3•4H2O)的物质的量= 30.8g 154g/mol =0.2mol，T2℃质量变为 27.20g，质量差为 30.8g-27.20g=3.6g，减少水的物质的量= 3.6g 18g/mol =0.2mol，则 1molNaBO3•4H2O 失去水 1mol，则 T2℃时所 得晶体的化学式为 NaBO3•3H2O，故答案为：NaBO3•3H2O。 【点睛】 本题的易错点为(3)，要注意过硼酸钠(NaBO3•4H2O)中存在过氧根，过氧根中的 O 显-1 价。 3、（广东省佛山市 2021 届普通高中高三教学质量检测一）用硼镁矿(主要成分为 2 3 22MgO B O H O  ，含 2SiO 、 3CaCO 、铁和铝的氧化物等杂质)生产硼酸 3 3H BO 并回收硫酸镁的工艺流程如图： 回答下列问题： (1)“酸浸”过程发生的主要化学反应方程式为_______。 为避免“酸浸”产生大量气泡使物料溢出，应采取的措施为_______。 (2)“除杂”时向滤液中加入 H2O2 和试剂 a，H2O2 的作用为_______(用离子方程式表示).试剂 a 为_______。 (3)硫酸镁的溶解度随温度变化曲线如图所示.得到 4 2MgSO 7H O 的温度范围为_______，为从“母液”中充分 回收 4 2MgSO H O ，应保持“母液”在_______℃以上蒸发浓缩、_______，再用乙醇洗涤后干燥。 (4)加热10.54g 硫酸镁晶体，得到5.14g 硫酸镁固体，则硫酸镁晶体的结晶水含量 x=_______。 【答案】 2 3 2 2 42MgO B O H O+2H SO  4 3 3=2MgSO +2H BO 分批慢慢加入硫酸(或用搅拌器搅拌) 2 3 2 2 22Fe H O 2H 2Fe 2H O      MgO [或 3MgCO 、 2Mg(OH) ] 1.8~48.1℃ 67.5 趁热过滤 7 【分析】 硼镁矿(主要成分为 2 3 22MgO B O H O  ，含 2SiO 、 3CaCO 、铁和铝的氧化物等杂质)加入硫酸，生成硫酸 镁、硼酸 3 3H BO 、硫酸钙、硫酸亚铁、硫酸铁、硫酸铝， 2SiO 和硫酸不反应，硫酸钙微溶于水，滤渣 1 是 2SiO 、CaSO4；滤液 1 加入 H2O2 把 Fe2+氧化为 Fe3+，用 MgO [或 3MgCO 、 2Mg(OH) 调节 pH 除去 Fe3+、 Al3+，滤液 2 冷却得到  3 3H BO 沉淀，过滤后的母液蒸发浓缩、趁热过滤得 4 2MgSO H O 。 【详解】 (1)“酸浸”过程发生的主要化学反应是 2 3 22MgO B O H O  和硫酸反应生成硫酸镁、硼酸 3 3H BO ，化学方 程式为 2 3 2 2 42MgO B O H O+2H SO  4 3 3=2MgSO +2H BO ；分批慢慢加入硫酸(或用搅拌器搅拌)可以避免 “酸浸”产生大量气泡使物料溢出； (2)“除杂”时向滤液中加入 H2O2，H2O2 把 Fe2+氧化为 Fe3+， 2 3 2 2 22Fe H O 2H 2Fe 2H O      ，加入试 剂 a 调节 pH 除去 Fe3+、Al3+，为不引入新杂质，试剂 a 可以是 MgO [或 3MgCO 、 2Mg(OH) ]； (3)根据图示，得到 4 2MgSO 7H O 的温度范围为 1.8~48.1℃，为从“母液”中充分回收 4 2MgSO H O ，应保 持“母液”在 67.5℃以上蒸发浓缩、趁热过滤，再用乙醇洗涤后干燥。 (4)设硫酸镁晶体的化学式是 4 2MgSO xH O ， 12010.54 5.14120+18x   ，解得 x=7。 4、（广东省广州市 2021 届高三 3 月第一次模拟考试）SCR 催化剂是工业上广泛应用的燃煤烟气脱硝催化剂， 其主要成分为 TiO2、V2O5，以及少量 SiO2、CaO、Al2O3、Fe2O3 等。一种从废 SCR 催化剂中回收钨的工艺 如下： 回答下列问题 (1)“酸浸还原”中 V2O5 转化成可溶于水的 VOC2O4，VOC2O4 中 V 的化合价是___________，该反应的化学方 程式为___________。可用浓盐酸代替草酸，但缺点是___________。 (2)“碱浸”时 WO3 转化为 WO 2- 4 的离子方程式为___________。 (3)“试剂 a”可选用___________(选填“盐酸”、“氢氧化钠”或“氨水”)。“滤渣”的主要成分是___________。 (4)常温下 Ksp[Ca(OH)2]=5.5×10-6，Ksp(CaWO4)=8.7×10-9。“沉钨”过程中不断加入石灰乳，当测得“滤液”中 pH=13 时，c(WO 2- 4 )为___________mol·L-l(保留 2 位有效数字) (5)“熔融电解”过程中阴极反应为 WO 2- 4 +6e-=W+4O2-。电解过程中石墨阳极有损耗并有气体产生，用反应方 程式解释该现象___________。 【答案】+4 2 5 2 2 4 2 4 2 2V O 3H C O =2VOC O 2CO 3H O    与五氧化二钒的反应速率下降，降低了回收 钒的速度 2- 3 4 2WO 2OH =WO +H O 氨水 Al(OH)3、Fe(OH)3 1.6×10-5mol/L 4 22CaWO 3C = 3CO 2W 2CaO    熔融 【分析】 从废催化剂中回收金属钨，首先项催化剂中加入 H2C2O4 溶液，进行酸浸还原回收钒；再加入氢氧化钠，反 应后进行过滤得到钛渣；再加入氨水调节 pH，过滤掉氢氧化铝和氢氧化铁；再加入石灰乳过滤得到 CaWO4， 最后熔融状态下电解得到金属钨。 【详解】 (1)VOC2O4 中，C 为+3 价，O 为-2 价，则可得出 V 为+4 价，反应方程式为 2 5 2 2 4 2 4 2 2V O 3H C O =2VOC O 2CO 3H O    ，用浓盐酸代替的缺点为，浓盐酸的酸性较强，与五氧化二 钒的反应速率下降，降低了回收钒的速度； (2) WO3 转化为 WO 2- 4 的离子方程式为 2- 3 4 2WO 2OH =WO +H O (3)试剂 a 可选用氨水(调 pH=9，盐酸加入可能会直接导致 pHI >Fe 。 ②含碘有机副产物可表示为 R—I(R 为有机基团)。 ③ 4CCl 、乙醚的沸点分别为 76.8℃、34.5℃，两者可混溶。 回答下列问题： (1)“步骤 1”为检验废液中无机碘的成分，下列判断正确的是______(填标号)。 A．向废液中加入过量 2 3Na SO ，充分反应后加入淀粉溶液，溶液不变蓝，说明不含 3IO B．向废液中加入淀粉溶液、无明显现象，再加入 3FeCl 溶液，溶液变蓝，说明含有 I C．废液中可能大量共存的一组离子是 + 2 4 3 4NH H IO I SO   、 、 、 、 (2)“步骤 2”中 NaClO 溶液的作用是______；“步骤 3”的目的是______。 (3)“步骤 4”中发生反应的离子方程式为______。 (4)“步骤 5”为升华法精制粗碘，实验装置如图，水应从接口______(填“a”或“b”)处通入，向含 ICl 的粗碘中 加入适量 KI 可避免产品中含有 ICl ，这是因为______(用化学方程式表示)。 (5)“步骤 6”采用四氯化碳和乙醚的混合溶液萃取碘时，不同体积比萃取效果如下表所示： 编号 四氯化碳 乙醚V :V 萃取 1 次( 20 mL ) 萃取 2 次( 20 mL) 萃取 3 次( 20 mL) A 1：1 红 红 黄红 B 1：2.5 红 黄红 浅黄红 C 1：3 黄红 黄红 浅黄红 D 1：3.5 黄红 黄红 浅黄红 E 1：4 黄红 浅黄红 浅黄色 F 1：4.5 黄红 浅黄红 无色 选用表中的 四氯化碳 乙醚V :V 为______(填标号)时最适合，理由是______。 (6)“步骤 7”的操作名称是______。 【答案】B 氧化断裂 R—I 键，使有机碘变为无机碘进入水溶液将高价无机碘( 3IO )还原为 I 3 2 22Fe 2I 2Fe I     b 2KI ICl KCl I  F 乙醚的体积分数越大碘的萃取效果越好 蒸馏 【分析】 含碘废液加入 NaClO 溶液，氧化断裂 R—I 键，使有机碘变为无机碘进入水溶液，加入 2 3Na SO 将高价碘还 原为 I-，加入 3FeCl 溶液把 I-氧化为 I2，粗碘升华得到固体碘；碘水中加入 CCl4 和乙醚的混合溶液萃取碘， 蒸馏出乙醚，得到碘的 CCl4 溶液。 【详解】 (1)A．由于还原性： 2 3SO I  ，亚硫酸钠能把 3IO 还原为碘离子，发生反应 2 2 3 3 4IO 3SO 3SO I      ， 故 A 错误； B．氧化性 3 2Fe I  ，先加入淀粉排除 2I 的干扰，再加入 3FeCl 检验 I ，故 B 正确； C．由氧化性： 3 2IO I  ，故可发生反应 3 2 2IO 5I 6H 3I 3H O      ， 3IO 与 I 在酸性条件下不能大 量共存，故 C 错误； 故选 B； (2) NaClO 是强氧化剂，从有机碘中回收碘，需要断裂 R—I 键， NaClO 的作用是氧化断裂 R—I 键，使有 机碘变为无机碘进入水溶液； 2 3Na SO 具有还原性，还原性 2- - 3SO >I ， “步骤 3”的目的是将高价无机碘( 3IO ) 还原为 I ； (3) 加入 3FeCl 溶液把 I-氧化为 I2，“步骤 4”中发生反应的离子方程式为 3 2 22Fe 2I 2Fe I     ； (4)从接口 b 处通入水，可保证烧瓶底部温度最低， 2I 蒸气凝结(凝华)效果更好； ICl 中碘为+1 价， KI 中 碘为-1 价， ICl 与 KI 可以发生归中反应生成单质碘，除去了 ICl ，化学反应的方程式为： 2KI ICl KCl I  ； (5)由表中从 A→F 中第三次萃取后的颜色可知，乙醚的体积分数越大碘的萃取效果越好，所以选用表中的 四氯化碳 乙醚V :V 为 F。 (6)乙醚沸点较低，蒸馏出乙醚，剩余液即为产品 2。 【点睛】 本题以含碘废液(含碘有机副产物和无机碘)中回收碘为载体，考查化学工艺流程，培养学生对实验的理解和 综合运用的能力，熟悉氧化还原反应规律、常见混合物分离方法。 12、（广东省湛江市 2021 届高三下学期 3 月普通高考测试一）碳酸锂在医疗上可用于治疗狂躁性精神病， 作镇静剂等。电解铝废渣(主要含 AlF3、LiF、NaF、CaO 等)可用于制备 Li2CO3。 已知：①20℃时，Ksp[Ca3(PO4)2]=2×10-29，Ksp(CaHPO4)=1×10-7，Ksp(CaSO4)=5×10-5。 ②CaF2 可溶于硫酸。 ③Li2CO3 的溶解度：0℃1.54g，20℃1.33g，80℃0.85g。 (1)在加热条件下“酸浸”，反应生成能腐蚀玻璃的气体，写出“酸浸”中 AlF3 发生反应的化学方程式：__。 (2)“滤渣”的主要成分是__(填化学式)。 (3)“转化”后所得的 LiHCO3 溶液中含有的 Ca2+需要加入 Li3PO4 稀溶液除去。“除钙”步骤中其他条件不变， 反应相同时间，温度对除钙率和 Li2CO3 产率的影响如图 1 所示。 ①随着温度的升高，Li2CO3 的产率逐渐减小的原因是__。 ②当温度高于 50℃时，除钙率下降的原因可能是__。 (4)热分解后，获得 Li2CO3 的操作是先加热蒸发，然后__。 (5)锂硒电池是新一代全固态锂二次电池，具有优异的循环稳定性，其正极材料为附着硒化锂(Li2Sex)的碳基 体。Li2Sex 与正极碳基体结合时的能量变化如图 2 所示，图中 3 种 Li2Sex 与碳基体的结合能力由大到小的顺 序是__。 (6)对电解铝废水中 Al3+含量的测定和处理是环境保护的重要课题。工业上常采用 EDTA 络合滴定法测定电 解铝废水中的 Al3+含量：取 10.00mL 电解铝废水置于 250mL 锥形瓶中，加入一定体积的柠檬酸，煮沸；再 加入 0.005mol·L-1 的 EDTA 标准液 20.00mL，调节溶液的 pH 至 4.0，加热，冷却后用 0.002mol·L-1 的 CuSO4 标准液滴定至终点，消耗 CuSO4 标准液 30.00mL。该矿业废水中 Al3+的含量为___mg·L-1。(已知：Cu2+、Al3+ 与 EDTA 反应的化学计量比均为 1：1) 【答案】2AlF3+3H2SO4(浓) Δ Al2(SO4)3+6HF↑ Al 温度升高，LiHCO3 分解产生的 Li2CO3 沉淀与 Ca3(PO4)2 一同被过滤掉 温度升高，PO 3 4  水解，PO 3 4  离子浓度减小 趁热过滤 Li2Se6>Li2Se4>Li2Se 108 【分析】 铝废渣用浓硫酸酸浸溶解，生成 HF，形成含有 Al3+、Li+、Na+、Ca2+、 2- 4SO 的溶液，浓硫酸具有强氧化性， 铝废渣的铝单质发生钝化不参与反应，过滤得到的滤渣含有铝单质，向滤液中加入碳酸钠溶液使 Al3+、Li+、 Ca2+转化为 Li2CO3、Al2(CO3)3 及 CaCO3 沉淀，过滤后向沉淀中加水，通入足量二氧化碳，使 Al2(CO3)3 转化 为 Al(OH)3，Li2CO3、CaCO3 沉淀溶解转化为碳酸氢锂和碳酸氢钙，过滤则滤渣为 Al(OH)3，再向滤液中加 入 Li3PO4 除去溶液中的 Ca2+生成 Ca3(PO4)2 沉淀，过滤后得到碳酸氢锂溶液，对其加热分解生成碳酸锂。 【详解】 (1)在加热条件下酸浸，反应生成能腐蚀玻璃的气体，AlF3 与浓硫酸发生反应生成硫酸铝和氟化氢，化学方 程式：2AlF3+3H2SO4(浓) Δ Al2(SO4)3+6HF↑；该反应属于复分解反应； (2)根据分析，滤渣的主要成分是 Al； (3)①温度升高，LiHCO3 分解产生的 Li2CO3 沉淀与 Ca3(PO4)2 一同被过滤掉，导致最终的产率逐渐减小； ②当温度高于 50℃时，除钙率下降的原因可能是：温度升高，PO 3 4  水解，PO 3 4  离子浓度减小； (4)根据已知信息①，Li2CO3 的溶解度随温度升高而降低，趁热过滤可减少 Li2CO3 溶解损失，所以先加热蒸 发，然后趁热过滤； (5)由 Li2Sex 与正极碳基体结合时的能量变化分析可知，结合碳基体过程中放出的能量越多，形成的物质越 稳定，越易形成，则 3 种 Li2Sex 与碳基体的结合能力由大到小的顺序是：Li2Se6＞Li2Se4＞Li2Se，故答案为： Li2Se6＞Li2Se4＞Li2Se； (6)CuSO4 标准溶液的浓度为 0.01L 0.005mol/L =0.002mol/L0.025L  ，与 Al3+反应后剩下的 EDTA 标准液的物质 的量为 0.003L×0.002mol/L=6×10-5mol，则 n(Al3+)=0.02L×0.005mol/L-6×10-5mol=4×10-5mol，则该废水中 Al3+ 的含量为 -54 10 mol 27g/mol =0.108g/L=108mg/L0.01L   ，故答案为：108mg/L。 13、（广东省肇庆市 2021 届高三毕业班第一次统一检测）我市某企业对高砷高锡铅阳极泥进行脱砷处理， 分离出锡铅废渣的同时制备了砷酸钠晶体（ 3 4 2Na AsO 12H O ）。其工艺流程如下： 已知：i．砷在高砷高锡铅阳极泥中以单质形式存在； ii．砷酸钠晶体有毒性； iii．“浸出液”呈碱性，其主要成分为 3 4Na AsO 和 2NaAsO 。 请回答下列问题： （1）储存砷酸钠晶体时应张贴的危险品标志为__________（填选项字母）。 A B C D （2）焙烧前需要将阳极泥与碳酸钠固体充分混合，其目的是_____________。 （3）用控制变量法探究焙烧温度和焙烧时间对砷的浸出率影响如图，则应选择的最佳焙烧温度和时间分别 为____________________。 （4）“焙烧”时生成 3 4Na AsO 的化学方程式为_____________________。 （5）“氧化”过程中若使用 2 2H O 作氧化剂，则发生反应的离子方程式为______________。 （6）“一系列操作”具体为________、_______、过滤﹑洗涤、干燥。 （7）若 1m kg 的阳极泥（砷百分含量为 ω）经过上述工艺流程最后制得 2 3 4 2m kg Na AsO 12H O 晶体，则 砷酸钠晶体的产率为______________%。（用含有 1m 、 2m 的式子表示，产率 m= 100%m 实际 理论 ） 【答案】C 增大反应物接触面积，加快反应速率，提高原料利用率 600 C 、130 min 2 3 2 3 4 24As+6Na CO +5O =4Na AsO +6CO - - 3- 2 2 2 4 2H O +AsO +2OH =AsO +2H O 蒸发浓缩 冷却结晶 2 1 m 100424 ωm75   【分析】 砷在阳极泥中以单质形式存在，“焙烧”时砷单质被氧气，“浸出液”呈碱性，其主要成分为 3 4Na AsO 和 2NaAsO ，再将 2NaAsO 被氧化为 3 4Na AsO ，氧化后溶液中含 3 4Na AsO ，要从溶液中提取晶体，则需结 晶等 “一系列操作”，即可得到砷酸钠晶体； 【详解】 (1) 是放射性标志， 表示腐蚀品， 表示有毒物质， 表示易燃物质， 砷酸钠有毒，故选 C。 (2)焙烧前需要将阳极泥与碳酸钠固体充分混合，目的就是增大反应物接触面积，加快反应速率，提高原料 利用率。 (3)由图可知“焙烧”时应选择的最佳焙烧温度和时间分别为 600 C 、130min ，其中时间选130min 左右即可。 (4)已知砷在高砷高锡铅阳极泥中以单质形式存在，“焙烧”时砷单质被氧化为 3 4Na AsO ，氧化剂为氧气，则 化学方程式为 2 3 2 3 4 24As 6Na CO 5O =4Na AsO 6CO   。 (5)已知“浸出液”呈碱性，其主要成分为 3 4Na AsO 和 2NaAsO ， “氧化”过程中若采用 2 2H O 作氧化剂，则 2NaAsO 被氧化为 3 4Na AsO ，发生反应的离子方程式为 3 2 2 2 4 2H O AsO 2OH =AsO 2H O     。 (6)氧化后溶液中含 3 4Na AsO ，要从溶液中提取晶体，则需结晶，故 “一系列操作”具体为蒸发浓缩、冷却 结晶、过滤、洗涤、干燥。 (7)阳极泥中砷百分含量为 ω，按砷元素守恒， 1m kg 的阳极泥可制得砷酸钠晶体的理论产量为 1 424 75 m kg，故砷酸钠晶体的产率为 2 1 100%424 75 m m   。 14、（广东省肇庆市 2021 届高三第二次统一测试二）为解决国家“973 计划”中钒、铬资源的利用问题，2013 年 6 月攀钢成立“钒铬渣分离提取钒铬技术研究”课题组，2020 年 5 月课题组公布了提取钒铬的工艺流程： 已知： ①钒铬渣中含有 2 3 2 3V O Cr O、 ，及 2 2 3SiO Fe O FeO、 、 等； ② 25℃时， 3Cr(OH) 的溶度积常数为 316.4 10 ； lg4 0.6 。 回答下列问题： (1)“氧化焙烧”时，钒铬渣中化合价发生变化的元素为铬及______(用元素名称表示)。 (2)为加快“水浸”速率，可采取的措施为______(写出一种即可)。 (3)“除杂”产生的滤渣 2 的成分是______(用化学式表示)。 (4)写出“煅烧”时反应的化学方程式______(已知“沉钒”时析出正五价钒的含氧酸铵盐)。 (5)“还原”溶液中的 2- 2 7Cr O 时发生反应的离子方程式为______，已知双氧水还原 2- 2 7Cr O 的效率与温度的关系 如图，分析 40℃时，双氧水还原效率最高的原因______。 (6)“沉铬”过程中，含铬元素的离子刚好完全沉淀时，溶液的 pH=______(已知溶液中离子浓度 5 110 mol L „ 时认为已完全沉淀)。 【答案】钒、铁 提高水浸温度、不停搅拌等 2 3H SiO 4 3 2 5 3 22NH VO V O +2NH ↑ 温 +H 高 O 2 3 2 7 2 2 2 2Cr O 8H 3H O 2Cr 3O 7H O        低于 40℃， 2 2H O 还原 2 2 7Cr O  的反应速率随温度升 高而增加；超过 40℃，双氧水分解，浓度降低，导致还原 2 2 7Cr O  的反应速率降低 5.6 【分析】 本流程中“氧化焙烧”步骤中 V2O3、Cr2O3、SiO2 分别转化为 NaVO3、Na2CrO4，Fe2O3、FeO 则变为 Fe2O3， 水浸后过滤出滤渣 1 为 Fe2O3，向滤液中加入硫酸得到硅酸沉淀，过滤出得到滤渣 2 为 H2SiO3，加入硫酸铵 沉淀钒元素，生成 NH4VO3 沉淀，对 NH4VO3 进行焙烧得到 V2O5，反应方程式为： 4 3 2 5 3 22NH VO V O 2NH H O 高温 ，向滤液中加入双氧水和硫酸，将 Na2CrO4 还原为 Cr3+，离子方程 式为：2 2- 4CrO +3H2O2+10H+=2Cr3++3O2↑+8H2O,然后加入氨水，沉淀铬，Cr3++3NH3•H2O=Cr(OH)3↓+3 + 4NH ， 再对 Cr(OH)3 进行灼烧，2Cr(OH)3 Δ Cr2O3+3H2O，据此分析解题。 【详解】 (1)由分析可知，“氧化焙烧”时，化合价有变化的元素是钒、铬、铁，故答案为：铬和铁； (2)“水浸”需要加热，加快可溶于水的物质的溶解速率，故答案为：提高水浸温度、不停搅拌等； (3)由分析可知，水浸液中存在 2 3Na SiO ，与硫酸反应生成的滤渣为 2 3H SiO ，故答案为： 2 3H SiO ； (4)由分析可知，正五价钒的含氧酸铵盐为 4 3NH VO ，“煅烧”时反应的化学方程式为 4 3 2 5 3 22NH VO V O 2NH H O 高温 ，故答案为： 4 3 2 5 3 22NH VO V O 2NH H O 高温 ； (5)由分析可知，“还原”溶液中的 2 2 7Cr O  时发生反应的离子方程式为 2 3 2 7 2 2 2 2Cr O 8H 3H O 2Cr 3O 7H O        ；低于 40℃， 2 2H O 还原 2 2 7Cr O  的反应速率随温度升高 而增加；超过 40℃，双氧水分解，浓度降低，导致还原 2 2 7Cr O  的反应速率降低，故答案为： 2 3 2 7 2 2 2 2Cr O 8H 3H O 2Cr 3O 7H O        ；低于 40℃， 2 2H O 还原 2 2 7Cr O  的反应速率随温度升高 而增加；超过 40℃，双氧水分解，浓度降低，导致还原 2 2 7Cr O  的反应速率降低； (6)由      3 3 31 sp 3 cK Cr(OH) Cr c OH 6.4 10      得，   31 3 27 93 5 6.4 10c OH 64 10 4 1010           ，此时溶液的  9pOH lg 4 10 8.4    ，则 pH 5.6 ， 故答案为：5.6。 15、（广东省珠海市 2021 届高三第一次学业质量监测）铋是一种稀有金属，铋及其化合物在工业生产中用 途广泛，如氯氧化铋常用于电子设备、汽车装饰材料、塑料助剂及生产干电池阴极。以下是一种用铋精矿(主 要成分是 Bi2S3 还含有 FeS2、 Cu2S、PbO2 及不溶性杂质)制备 BiOCl 的一种方法，其流程如图： 已知：① Fe(OH)3 开始沉淀的 pH 值为 2.7，沉淀完全时的 pH 值为 3.7。 ②对浸出渣的处理，直至得到产品，都在封闭的管道内进行。 ③ pH＞3，则 BiCl3 极易水解生成不溶性的 BiOCl 沉淀。 请回答以下问题： (1)铋精矿在浸取时会先进行粉碎，目的是___________。 (2)加压氧化氨浸过程中，已知 CuS2 发生如下反应：    2 3 2 2 3 2 4 4 24 22CuS 16NH H O 7O Cu NH (OH) 2 NH SO 5H O        ， 2 3Bi S 生成 2 3Bi O ，FeS2 在此过程中也生成某氧化物，请写出发生反应的化学方程式___________。 (3)操作Ⅰ为：___________。 (4)根据流程分析，盐酸羟胺在反应中起到什么作用：___________。 (5)流程中生成 BiOCl 的离子方程式：___________。 (6)滤液 3 中含有的金属阳离子有：___________。 【答案】增大接触面积，加快反应速率，使反应更充分 4FeS2+16NH3·H2O+15O2=2Fe2O3+8(NH4)2SO4+8H2O 蒸发浓缩、冷却结晶、过滤、洗涤、干燥 将 Fe3+还原成 Fe2+，以免在生成 BiOCl 的同时生成 Fe(OH)3 沉淀 3+ - 2 3 2Bi +Cl +CO =BiOCl +CO  Fe2+、Na+ 【分析】 铋精矿(主要成分是 Bi2S3 还含有 FeS2、 Cu2S、PbO2 及不溶性杂质)，加入氨水、氧气加压浸取，根据题目 所给信息可知，过滤后 Cu、S 元素进入浸出液，浸出渣主要含有 Bi2O3、Fe2O3、PbO2 及不溶性杂质；浸出 液经系列操作得到 CuSO4 溶液，蒸发浓缩、冷却结晶、过滤、洗涤、干燥得到五水硫酸铜；浸出渣加入稀 盐酸、盐酸羟胺，Bi 元素转化为 BiCl3 进入滤液 1，Pb、Fe 元素分别被还原成 PbCl2、FeCl2 进入滤液 1，滤 液中加入稀硫酸得到硫酸铅沉淀，此时滤液 2 中含有 BiCl3、FeCl2，加入碳酸钠调节 pH 约为 3，得到 BiOCl， 滤液 3 中此时还有 FeCl2，以及加入碳酸钠后得到的 NaCl。 【详解】 (1)粉碎铋精矿可以增大接触面积，加快反应速率，使反应更充分； (2)根据 CuS2 中 S 元素的变化，可知 FeS2 在此过程中也会被氧化得到硫酸根，Fe 元素转化为 Fe2O3，根据 电子守恒可知 FeS2 和 O2 的系数比为 4：15，再结合元素守恒可得化学方程式为 4FeS2+16NH3·H2O+15O2=2Fe2O3+8(NH4)2SO4+8H2O； (3)操作 1 可以从硫酸铜溶液中得到五水硫酸铜，所以为蒸发浓缩、冷却结晶、过滤、洗涤、干燥； (4)Fe(OH)3 在 pH 值为 2.7 时开始沉淀，而后续流程为了得到 BiOCl，需要将 pH 调制约为 3，若 Fe 元素为 +3 价，则该过程中会产生 Fe(OH)3 沉淀，而稀盐酸、稀硫酸都不能还原 Fe3+，所以盐酸羟胺在反应中的作 用为将 Fe3+还原成 Fe2+，以免在生成 BiOCl 的同时生成 Fe(OH)3 沉淀； (5)加入碳酸钠调节 pH 约为 3，得到 BiOCl，根据元素守恒可得离子方程式为 3+ - 2 3 2Bi +Cl +CO =BiOCl +CO  ； (6)根据分析可知滤液 3 中含有的金属阳离子为 Fe2+、Na+。