【新教材】高考化學二輪復習:主觀題綜合訓練 無機綜合及工藝流程 含答案

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1、新教材適用·高考化學 無機綜合及工藝流程 【主觀題綜合訓練】 無機綜合及工藝流程 1.(2015·開封二模)硼、鎂及其化合物在工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中應用廣泛。已知:硼鎂礦主要成分為Mg2B2O5·H2O,硼砂的化學式為Na2B4O7·10H2O。利用硼鎂礦制取金屬鎂及粗硼的工藝流程如下。 回答下列有關(guān)問題: (1) 硼砂中B的化合價為   ,溶于熱水后,常用H2SO4調(diào)pH至2~3制取H3BO3,反應的離子方程式為               ,X為H3BO3晶體加熱脫水的產(chǎn)物,其與Mg反應制取粗硼的化學方程式為              ,該反應中的氧化劑是       (填化

2、學式)。 (2) 硼酸是一種一元弱酸,它與水作用時結(jié)合水電離的OH-而釋放出水電離的H+,這一變化的離子方程式為             。皮膚上不小心碰到氫氧化鈉溶液,一般先用大量水沖洗,然后再涂上硼酸溶液,則硼酸與氫氧化鈉反應的離子方程式為               。 (3) MgCl2·7H2O需要在HCl氛圍中加熱制MgCl2,其目的是  。 (4) 制得的粗硼在一定條件下生成BI3,BI3加熱分解可以得到純凈的單質(zhì)硼?,F(xiàn)將0.020 g粗硼制成的BI3完全分解,生成的I2用0.30 mol·L-1 Na2S2O3(H2S2O

3、3為弱酸)溶液滴定至終點,消耗Na2S2O3溶液18.00 mL。盛裝Na2S2O3溶液的儀器應為      (填“酸式”或“堿式”)滴定管,該粗硼樣品的純度為       (提示:I2+2S22I-+S4)。 2.(2016·咸陽模擬) Ⅰ.氨是一種重要的化工原料,某學習小組欲制取氨氣并探究其性質(zhì)。    圖1                    圖2 圖3 (1) 實驗室制取氨氣的化學方程式是  。 (2) ①圖1是進行氨氣噴泉實驗的裝置,引發(fā)噴泉的操作步驟是      。

4、 ②氨氣使燒杯中溶液由無色變?yōu)榧t色,其原因是             (用電離方程式表示)。 (3) 該小組同學設計了圖2所示的實驗裝置(部分夾持儀器未畫出),探究氨氣的還原性并檢驗產(chǎn)物。 ①實驗現(xiàn)象:黑色CuO變?yōu)榧t色;白色無水CuSO4粉末變?yōu)樗{色;同時生成一種無色氣體,該氣體無污染。請寫出氨氣與CuO反應的化學方程式:     ?  ?。 ②堿石灰的作用是                  。 ③整套裝置在方框處應添加一種裝置后,此實驗設計才較完善,請在方框中補畫出E裝置圖。(要求注明裝置中所加試劑名稱) Ⅱ.3.2 g Cu與30 mL 8 mol·L-1過量HNO3反

5、應,硝酸的還原產(chǎn)物為NO、NO2,反應后溶液中所含H+為a mol,則: (1) 此時溶液中所含的N為       mol。 (2) 所生成的NO在標準狀況下體積為       L。(以上結(jié)果均用含a的代數(shù)式表示)? Ⅲ.某黑色固體甲可能含有氧化銅、硫化銅、硫化亞銅,以及被掩蔽的氧化亞銅。 查閱資料知道: ①氧化亞銅在酸性環(huán)境下會發(fā)生自身氧化還原反應生成Cu2+和銅單質(zhì);在氧氣流中煅燒,可以轉(zhuǎn)化為氧化銅。 ②硫化銅和硫化亞銅常溫下都不溶于稀鹽酸;在氧氣流中煅燒,硫化銅和硫化亞銅都轉(zhuǎn)化為氧化銅和二氧化硫。 為了研究甲的成分,該小組同學在收集到足夠量的固體甲后,進行了如圖3所示的

6、實驗。 (1) ③中在煅燒過程中一定發(fā)生的反應的化學方程式為     ?  ?。 (2) 關(guān)于固體甲的成分的判斷,下列說法正確的是     (填字母)。 A. 固體甲中,CuS和Cu2S不能同時存在 B. 固體甲中,CuO和Cu2O至少有一種 C. 固體甲中若沒有Cu2O,則一定有Cu2S D. 固體甲中若存在Cu2O,也可能有Cu2S 3.(2016·惠州一調(diào))研究人員研制利用低品位軟錳礦漿(主要成分是MnO2)吸收硫酸廠的尾氣SO2,制備硫酸錳的生產(chǎn)流程如圖1。 圖1 圖2 已知:浸出液的pH<2,其中的金屬離子主要是Mn2+,還含有少量的Fe2+、Al

7、3+、Ca2+、Pb2+等其他金屬離子。PbO2的氧化性大于MnO2。有關(guān)金屬離子的半徑、形成氫氧化物沉淀時的pH見下表,陽離子吸附劑吸附金屬離子的效果見圖2。 離子 離子半徑/pm 開始沉淀時的pH 完全沉淀時的pH Fe2+ 74 7.6 9.7 Fe3+ 64 2.7 3.7 Al3+ 50 3.8 4.7 Mn2+ 80 8.3 9.8 Pb2+ 121 8.0 8.8 Ca2+ 99 - - (1) 浸出過程中生成Mn2+反應的化學方程式為            。 (2) Fe2+被氧化的過程中主要反應的離子方程式為 

8、 。 (3) 在氧化后的液體中加入石灰漿,用于調(diào)節(jié)pH,pH應調(diào)節(jié)至      范圍。 (4) 陽離子吸附劑可用于除去雜質(zhì)金屬離子,請依據(jù)圖、表信息回答,決定陽離子吸附劑吸附效果的因素有              等。(任寫兩點)? (5) 吸附步驟除去的主要離子為       。 (6) 電解MnSO4、ZnSO4和H4SO4的混合溶液可制備MnO2和Zn,寫出陽極的電極反應式:            。 4.(2015·山西校級聯(lián)考)氧化鋅為白色粉末,可用于濕疹、癬等皮膚病的治療。純化工業(yè)級氧化鋅[含有

9、Fe(Ⅱ)、Mn(Ⅱ)、Ni(Ⅱ)等雜質(zhì)]的流程如下圖所示。 工業(yè)ZnO浸出液濾液濾液濾餅ZnO 提示:在本實驗條件下,Ni(Ⅱ)不能被氧化;高錳酸鉀的還原產(chǎn)物是MnO2。 回答下列問題: (1) 反應②中除掉的雜質(zhì)離子是      ,發(fā)生反應的離子方程式為                            、                        ?。辉诩痈咤i酸鉀溶液前,若pH較低,對除雜的影響是  。 (2) 反應③的反應類型為      ,過濾得到的濾渣中,除了過量的鋅外還有   

10、   。 (3) 反應④形成的沉淀要用水洗,檢查沉淀是否洗滌干凈的方法是  。 (4) 反應④中產(chǎn)物的成分可能是ZnCO3·xZn(OH)2,取干燥后的濾餅11.2 g,煅燒后可得到產(chǎn)品8.1 g,則x等于      。 5.(2015·太原模擬)用輝銅礦(主要成分為 Cu2S,含少量Fe2O3、SiO2等雜質(zhì))制備難溶于水的堿式碳酸銅的流程如下: (1) 下列措施是為了加快浸取速率,其中無法達到目的的是    (填字母)。 A. 延長浸取時間 B. 將輝銅礦粉碎 C. 充分攪拌 D. 適當增加硫酸濃度 (2) 濾渣Ⅰ的主要成

11、分是MnO2、S、SiO2,請寫出“浸取”反應中生成S的離子方程式:                      。 (3) 研究發(fā)現(xiàn),若先除鐵再浸取,浸取速率明顯變慢,可能的原因是  。 (4) “除鐵”的方法是通過調(diào)節(jié)溶液pH,使Fe3+轉(zhuǎn)化為Fe(OH)3。則加入的試劑A可以是       (填化學式);“趕氨”時,最適宜的操作方法是     。 (5) “沉錳”(除Mn2+)過程中有關(guān)反應的離子方程式為             。 (6) 濾液Ⅱ經(jīng)蒸發(fā)結(jié)晶得到的鹽主要是     (填化學式)。 6.(2015·安徽模擬)NiSO4·6H2O是一

12、種綠色易溶于水的晶體,可由電鍍廢渣(除鎳外,還含有銅、鋅、鐵等元素)為原料獲得。操作步驟如下: (1) 向濾液Ⅰ中加入FeS是為了生成難溶于酸的硫化物沉淀而除去Cu2+、Zn2+等雜質(zhì),則除去Cu2+的離子方程式為             。 (2) 根據(jù)對濾液Ⅱ的操作作答: ①往濾液Ⅱ中加入H2O2發(fā)生反應的離子方程式為                  。 ②調(diào)濾液ⅡpH的目的是     。 ③檢驗Fe3+是否除盡的操作和現(xiàn)象是  。 (3) 濾液Ⅲ溶質(zhì)的主要成分是NiSO4,加Na2CO3過濾后得到NiCO3固

13、體,再加適量稀硫酸溶解又生成NiSO4,這兩步操作的目的是                    。 (4) 得到的NiSO4溶液經(jīng)蒸發(fā)濃縮、冷卻結(jié)晶、過濾等一系列操作可得到NiSO4·6H2O晶體。 ①在進行蒸發(fā)濃縮操作時,加熱到            (描述實驗現(xiàn)象)時,則停止加熱。 ②為了提高產(chǎn)率,過濾后得到的母液要循環(huán)使用,則應該回流到流程中的     (填“a”、“b”、“c”或“d”)位置。 ③如果得到產(chǎn)品的純度不夠,則應該進行     (填操作名稱)操作。 7.(2015·廈門模擬)某工廠回收電鍍污泥\[主要成分為Cu(OH)2、Ni(OH)2、Fe(OH)2、

14、Al(OH)3和砂土\]中的銅和鎳,工藝流程如下: (1) 下列措施可提高步驟①浸出速率的是      (填字母)。 a. 加熱 b. 增大壓強 c. 延長浸出時間 d. 適當提高硫酸的濃度 e. 及時分離出產(chǎn)物 (2) 步驟②電解過程中銅粉在    (填“陰”或“陽”)極產(chǎn)生,若始終沒有觀察到氣體生成,則該電解過程的離子方程式為                  。 (3) 已知FePO4、AlPO4、Ni3(PO4)2的Ksp分別為1.0×10-22、1.0×10-19、4.0×10-31,步驟②所得溶液中c(Ni2+)為0.1 mo1·L-1。步驟③反應后溶液中c(P)理論上

15、應控制的范圍是              。 (4) 步驟④的萃取原理為\[注:(HA)2為有機萃取劑\]NiSO4(水層)+2(HA)2(有機層)Ni(HA2)2(有機層)+H2SO4(水層),為促使上述平衡向正反應方向移動,可采取的具體措施是           (寫一條即可)。 (5) 步驟⑤中作為反萃取劑的最佳試劑為      (填名稱)。 (6) 該工藝流程中,可以循環(huán)使用的物質(zhì)有          。 8.(2015·武漢模擬)工業(yè)上回收利用某合金廢料(主要含F(xiàn)e、Cu、Co、Li等,已知Co、Fe都是中等活潑金屬)的工藝流程如下: (1) 金屬M為     

16、 ,操作1為       。 (2) 加入H2O2的作用是                   (用離子方程式表示),加入氨水的作用是                 。 (3) 充分焙燒的化學方程式為                       。 (4) 已知Li2CO3微溶于水,其飽和溶液的濃度與溫度關(guān)系見下表。操作2中,蒸發(fā)濃縮后必須趁熱過濾,其原因是            ,90 ℃時Ksp(Li2CO3)的值為       。 溫度/℃ 10 30 60 90 濃度/mol·L-1 0.21 0.17 0.14 0.10 (5) 用惰性電極電解熔融Li2

17、CO3制取鋰,陽極生成兩種氣體,則陽極的電極反應式為       。 【主觀題綜合訓練答案】 無機綜合及工藝流程 1.(1) +3 B4+2H++5H2O4H3BO3 3Mg+B2O32B+3MgO B2O3 (2) H3BO3+H2O\[B(OH)4\]-+H+ H3BO3+OH-\[B(OH)4\]- (3) 防止MgCl2水解生成Mg(OH)2 (4) 堿式 99% 【解析】 (1) 硼砂的化學式為Na2B4O7·10H2O,鈉元素化合價為+1價,氧元素化合價-2價,依據(jù)化合價代數(shù)和為0計算得到硼元素化合價為+3價;用H2SO4調(diào)pH至2~3,硼砂中的N

18、a2B4O7在酸溶液中生成H3BO3 ,反應的離子方程式為B4+2H++5H2O4H3BO3;X為H3BO3晶體加熱脫水的產(chǎn)物B2O3,鎂和B2O3反應生成氧化鎂和硼,反應的化學方程式為3Mg+B2O32B+3MgO,反應中元素化合價降低的作氧化劑,硼元素化合價由+3價變化為0價,則B2O3作氧化劑。 (2) 硼酸是一種一元弱酸,它與水作用時結(jié)合水電離的OH-而釋放出水電離的H+,據(jù)此書寫離子方程式為H3BO3+H2O[B(OH)4]-+H+;硼酸是一元弱酸,與氫氧化鈉反應生成四羥基硼酸根,反應的離子方程式為H3BO3+OH-[B(OH)4]-。 (3) MgCl2·7H2O需要在HCl氛

19、圍中加熱,是為了防止氯化鎂水解生成氫氧化鎂。 (4) H2S2O3為弱酸,Na2S2O3溶液顯堿性,據(jù)此選擇滴定管應為堿式滴定管;硫代硫酸鈉的物質(zhì)的量為0.30 mol·L-1×0.018 L=0.005 4 mol,根據(jù)關(guān)系式:BBI3I23S2,n(B)=n(S2)=0.001 8 mol,硼的質(zhì)量為11 g·mol-1×0.001 8 mol=0.019 8 g,粗硼中硼的含量為×100%=99%。 2.(1) 2NH4Cl+Ca(OH)2CaCl2+2NH3↑+2H2O (2) ①輕輕擠壓膠頭滴管,使少量水進入燒瓶,然后打開止水夾K ②NH3+H2ONH3·H2ON+O

20、H- (3) ①3CuO+2NH33Cu+N2+3H2O ②吸收氨氣中混有的水蒸氣,防止干擾產(chǎn)物水的測定 ③ Ⅱ. (1) 0.1+a (2) (0.5a-0.02)×22.4 Ⅲ. (1) 2CuS+3O22CuO+2SO2 (2) BCD 【解析】 Ⅰ.(1) 在加熱條件下,氯化銨和氫氧化鈣反應生成氯化鈣、氨氣和水。 (2) ①NH3極易溶解于水,1體積水溶解700體積氨氣,擠出膠頭滴管中的水,然后打開止水夾K,由于氨氣迅速溶解在擠出膠頭滴管的水中,導致燒瓶內(nèi)氣體壓強迅速減小,使溶液進入燒瓶產(chǎn)生噴泉現(xiàn)象。②氨氣和水反應生成一水合氨,一水合氨電離出銨根離子和氫氧根離子,溶液

21、呈堿性,酚酞試液遇堿變紅色。 (3) ①黑色CuO變?yōu)榧t色,紅色是銅,所以生成物含有銅;白色無水CuSO4粉末變?yōu)樗{色,說明生成物含有水;同時生成一種無色氣體,該氣體無污染,所以該氣體是氮氣。②堿石灰是干燥劑,能吸收水蒸氣,防止干擾產(chǎn)物水的測定。③氨氣是刺激性氣體,所以不能排入空氣中,應有尾氣處理裝置,氨氣極易溶于水,應注意防倒吸。 Ⅱ. (1) 3.2 g Cu的物質(zhì)的量n(Cu)==0.05 mol, Cu(NO3)2 Cu2++2N  HNO3H++N 0.05 mol  0.1 mol a mol a mol 則此時溶液中含有N的物質(zhì)的量為(0.1+a) mol。 (

22、2) 濃硝酸與銅反應生成NO2,隨著反應的進行,硝酸的濃度逐漸降低,則生成NO,反應后溶液中硝酸過量,n(N)=(0.1+a) mol,加入HNO3的物質(zhì)的量n(HNO3)=0.24 mol,設混合氣體中NO為x mol、NO2為y mol, 由N元素守恒可知,x+y=0.24-(0.1+a) 根據(jù)得失電子守恒可得,3x+y=2×0.05 解得:x=0.5a-0.02 NO的體積為(0.5a-0.02)×22.4 L。 Ⅲ. (1) 根據(jù)反應判斷:2Cu+O22CuO固體質(zhì)量增加、Cu2S+O22CuO+SO2 固體質(zhì)量不變、2CuS+3O22CuO+2SO2 固體質(zhì)量減少,則一定存

23、在2CuS+3O22CuO+2SO2。 (2) 固體甲加入稀鹽酸后得到藍色溶液,說明固體甲的成分中CuO和Cu2O至少有一種。因題給“固體乙稱取2.00 g,氧氣流中煅燒、冷卻、稱量至恒重,得固體丙1.84 g”,即固體實際變輕了,說明必有CuS,還要有其他物質(zhì)。討論:①若有Cu2O,Cu2S可有可無;②若無Cu2O,必有Cu2S,經(jīng)以上分析,對于固體甲的成分的判斷正確的是B、C、D。 3.(1) SO2+MnO2MnSO4 (2) 2Fe2++MnO2+4H+2Fe3++Mn2++2H2O (3) 4.7≤pH<8.3 (4) 吸附時間、金屬離子半徑、金屬離子所帶電荷(任寫

24、兩點) (5) Pb2+、Ca2+ (6) Mn2+-2e-+2H2OMnO2↓+4H+ 【解析】 (1) 低品位軟錳礦漿的主要成分是MnO2,通入SO2浸出液的pH<2,其中的金屬離子主要是Mn2+,則MnO2與SO2發(fā)生氧化還原反應,反應的化學方程式為SO2+MnO2MnSO4。(2) 雜質(zhì)離子中只有Fe2+具有還原性,可以被MnO2在酸性條件下氧化成Fe3+,反應的離子方程式為2Fe2++MnO2+4H+2Fe3++Mn2++2H2O。(3) 雜質(zhì)中含有Fe3+、Al3+,從圖表可以看出,大于4.7可以將Fe3+和Al3+除去,小于8.3是防止Mn2+也沉淀,所以只要調(diào)節(jié)pH值在4

25、.7~8.3之間即可。(4) 圖中離子從上至下,半徑有減小趨勢,對應的吸附率減??;隨著時間的遞增,所有離子的吸附率均增大;另外Fe3+和Al3+所帶電荷數(shù)大,其吸附率低。(5) 從吸附率的圖可以看出,Ca2+、Pb2+的吸附率較高。(6) 電解MnSO4、ZnSO4和H2SO4的混合溶液可制備MnO2和Zn,陽極上是發(fā)生氧化反應,元素化合價升高,為MnSO4失電子生成MnO2,陽極反應式為Mn2+-2e-+2H2OMnO2↓+4H+。 4.(1) Fe2+和Mn2+ Mn+3Fe2++7H2O3Fe(OH)3↓+MnO2↓+5H+ 2Mn+3Mn2++2H2O5MnO2↓+4H+

26、 鐵離子和錳離子不能生成沉淀,從而無法除去鐵和錳雜質(zhì) (2) 置換反應 鎳 (3) 取少量最后一次洗滌濾液于試管中,滴入1~2滴鹽酸,再滴入氯化鋇溶液,若無白色沉淀生成,則說明沉淀已經(jīng)洗滌干凈 (4) 1 【解析】 (1) 根據(jù)題意,Ni(Ⅱ)不能被氧化,反應②中除掉的雜質(zhì)離子是Fe2+和Mn2+,反應的離子方程式為Mn+3Fe2++7H2O3Fe(OH)3↓+MnO2↓+5H+、2Mn+3Mn2++2H2O5MnO2↓+4H+;加高錳酸鉀溶液前,若pH較低,鐵離子和錳離子不能生成沉淀,從而無法除去鐵和錳雜質(zhì)。(2) 反應③為鋅與鎳離子反應得到鋅離子和鎳,反應類型為置換反應;得到的濾

27、渣中,除了過量的鋅外還有金屬鎳。(3) 由于溶液中硫酸根離子屬于雜質(zhì)離子,因此可以檢驗洗滌濾液中是否存在硫酸根離子,操作為:取少量最后一次洗滌濾液于試管中,滴入1~2滴稀鹽酸,再滴入氯化鋇溶液,若無白色沉淀生成,則說明沉淀已經(jīng)洗滌干凈。 (4) 根據(jù)關(guān)系式 ZnCO3·xZn(OH)2 ~(x+1)ZnO 125+99x  81(x+1) 11.2 g   8.1 g 解得:x=1 5.(1) A (2) 2MnO2+Cu2S+8H+S↓+2Cu2++2Mn2++4H2O (3) Fe3+可加催化Cu2S被MnO2氧化 (4) CuO[或Cu(OH)2] 加熱

28、(5) Mn2++HC+NH3MnCO3↓+N (6) (NH4)2SO4 【解析】 輝銅礦的主要成分為Cu2S,含少量Fe2O3、SiO2等雜質(zhì),加入稀硫酸和二氧化錳浸取,過濾得到濾渣為MnO2、SiO2、單質(zhì)S,濾液中含有Fe3+、Mn2+、Cu2+,調(diào)節(jié)溶液pH除去鐵離子,加入碳酸氫銨溶液沉淀錳,過濾得到濾液趕出氨氣循環(huán)使用,得到堿式碳酸銅。 (1) 酸浸時,通過粉碎礦石或者升高溫度或者進行攪拌等都可以提高浸取速率,延長浸取時間并不能提高速率。(2) “浸取”時:在酸性條件下MnO2氧化Cu2S得到硫單質(zhì)、CuSO4和MnSO4,其反應的離子方程式是2MnO2+Cu2S+8H+S↓

29、+2Cu2++2Mn2++4H2O。(3) 浸取時氧化鐵與稀硫酸生成硫酸鐵和水,若先除鐵再浸取,浸取速率明顯變慢,F(xiàn)e3+可催化Cu2S被MnO2氧化。(4) 加入的試劑A應用于調(diào)節(jié)溶液pH,促進鐵離子的水解,但不能引入雜質(zhì),因最后要制備堿式碳酸銅,則可加入氧化銅、氫氧化銅等;因氨氣易揮發(fā),加熱可促進揮發(fā),則可用加熱的方法趕氨。(5) “沉錳”(除Mn2+)過程中,加入碳酸氫銨和氨氣,生成碳酸錳沉淀,反應的離子方程式為Mn2++HC+NH3MnCO3↓+N。(6) 濾液Ⅱ主要是硫酸銨溶液通過蒸發(fā)濃縮、冷卻結(jié)晶、過濾洗滌得到硫酸銨晶體。 6.(1) FeS+Cu2+CuS+Fe2+

30、(2) ①2Fe2++H2O2+2H+2Fe3++2H2O ②除去Fe3+ ③用試管取少量濾液Ⅲ,滴加幾滴KSCN溶液,若溶液不變紅色,則Fe3+已除凈 (3) 增大NiSO4的濃度,利于蒸發(fā)結(jié)晶(或富集NiSO4) (4) ①溶液表面形成晶體薄膜(或者有少量晶體析出) ②d?、壑亟Y(jié)晶 【解析】 (1) FeS除去Cu2+的反應是沉淀的轉(zhuǎn)化,即FeS+Cu2+CuS+Fe2+。(2) ①對濾液Ⅱ中加H2O2的目的是將Fe2+氧化Fe3+,加入H2O2的離子方程式為2Fe2++H2O2+2H+2Fe3++2H2O。②調(diào)濾液ⅡpH的目的是除去Fe3+。③檢驗Fe3+是否除盡的操作和現(xiàn)象

31、:用試管取少量濾液Ⅲ,滴加幾滴KSCN溶液,若溶液不變紅色,則Fe3+已除凈。(3) NiSO4與Na2CO3反應生成NiCO3沉淀,而后過濾,再加適量稀硫酸溶解又生成NiSO4,這樣可提高NiSO4的濃度,有利于蒸發(fā)結(jié)晶。(4) ①在進行蒸發(fā)濃縮操作時,當少量晶體析出時或溶液表面形成晶體薄膜時,停止加熱。②為了提高產(chǎn)率,過濾后得到的母液要循環(huán)使用,應該回流到流程d中循環(huán)使用。③產(chǎn)品的純度不夠需要重新溶解、濃縮、結(jié)晶析出得到較純凈的晶體,實驗操作為重結(jié)晶。 7.(1) ad (2) 陰 Cu2++2Fe2+Cu+2Fe3+ (3) 1.0×10-14~2.0×10-14 mol·

32、L-1 (4) 加入有機萃取劑 (5) 硫酸 (6) 硫酸和有機萃取劑 【解析】 電鍍污泥\[主要成分為Cu(OH)2、Ni(OH)2、Fe(OH)2、Al(OH)3和砂土\]加硫酸溶解、過濾,濾液中含有Cu2+、Ni2+、Fe2+、Al3+,電解,銅離子在陰極得電子生成Cu,亞鐵離子在陽極失電子生成Fe3+,過濾,濾液中含有Ni2+、Fe3+、Al3+,再加磷酸鈉,生成FePO4、AlPO4沉淀,過濾,濾液為含有Ni2+的溶液,加有機萃取劑萃取、分液,有機層中加硫酸,分液,水層中為NiSO4。(1) 若要提高浸出速率可以增大反應物的濃度,即增大硫酸的濃度,或者升高溫度。(2) 銅離子

33、得電子生成Cu,即電解過程中銅粉在陰極生成;陰極上銅離子得電子生成Cu,陽極上Fe2+失電子生成Fe3+,則電解方程式為Cu2++2Fe2+Cu+2Fe3+。(3) 步驟③應該控制溶液中P的濃度,使Fe3+、Al3+全部轉(zhuǎn)化為沉淀,而Ni2+不生成沉淀,若沒有Ni3(PO4)2沉淀生成,則Ksp\[Ni3(PO4)2\]=c3(Ni2+)·c2(P)=(0.1)3×c2(P)=4.0×10-31,所以c(P)=2.0×10-14 mol·L-1;若使Fe3+、Al3+全部轉(zhuǎn)化為沉淀,F(xiàn)ePO4的Ksp小先沉淀,Al3+完全沉淀時Fe3+也完全沉淀,Ksp(AlPO4)=c(Al3+)·c(P)

34、=(10-5)×c(P)=1.0×10-19,所以c(P)=1.0×10-14 mol·L-1,即當c(P)=1.0×10-14 mol·L-1時Fe3+、Al3+全部轉(zhuǎn)化為沉淀;所以溶液中c(P)的范圍為1.0×10-14~2.0×10-14 mol·L-1。(4) 已知存在平衡:NiSO4(水層)+2(HA)2(有機層)Ni(HA2)2(有機層)+H2SO4(水層),增大反應物的濃度,平衡正向移動,所以為促使上述平衡向正反應方向移動應該加入有機萃取劑。(5) 步驟⑤中作為反萃取劑,即平衡NiSO4(水層)+2(HA)2(有機層)Ni(HA2)2(有機層)+H2SO4(水層)逆向移動,則增大

35、生成物的濃度,所以加入硫酸作反萃取劑。(6) 步驟④中加有機萃取劑,分液,水層中含有硫酸,步驟⑤中加硫酸作為反萃取劑,分液有機層為有機萃取劑,則硫酸和有機萃取劑可以循環(huán)使用。 8.(1) Cu 過濾 (2) 2Fe2++H2O2+2H+2Fe3++2H2O 調(diào)節(jié)溶液的pH,使Fe3+轉(zhuǎn)化為Fe(OH)3沉淀 (3) 4(CoC2O4·2H2O)+3O22Co2O3+8H2O+8CO2 (4) 減少Li2CO3的溶解損失 4.0×10-3 (5) 2C-4e-O2↑+2CO2↑ 【解析】 合金廢料(主要含F(xiàn)e、Cu、Co、Li等,已知Co、Fe都是中等活潑金屬)加入鹽酸過濾得

36、到金屬M為不與鹽酸反應的銅,浸出液中加入過氧化氫氧化亞鐵離子為鐵離子,加入氨水調(diào)節(jié)溶液pH,使鐵離子轉(zhuǎn)化為氫氧化鐵沉淀,通過操作1過濾得到的溶液A中加入草酸銨溶液沉淀鈷離子,過濾得到溶液B,溶液B主要是鋰離子的溶液,加入碳酸鈉沉淀鋰離子,過濾得到碳酸鋰,CoC2O4·2H2O在足量空氣中煅燒得到氧化鈷。(1) 上述分析判斷金屬M為Cu,操作1為過濾操作。(2) 加入H2O2的作用是氧化亞鐵離子為鐵離子,反應的離子方程式為2Fe2++H2O2+2H+2Fe3++2H2O;加入氨水的作用是調(diào)節(jié)溶液pH,使Fe3+轉(zhuǎn)化為Fe(OH)3沉淀。(3) CoC2O4·2H2O 焙燒生成Co2O3、CO2和水,反應的化學方程式為4(CoC2O4·2H2O)+3O22Co2O3+8H2O+8CO2。(4) Li2CO3微溶于水,溶解度隨溫度升高而降低,為減少Li2CO3的溶解損失,蒸發(fā)濃縮后必須趁熱過濾;90 ℃時c(Li2CO3)=0.10 mol·L-1,則c(Li+)=0.20 mol·L-1,c(C)=0.10 mol·L-1,則Ksp(Li2CO3)=0.20×0.20×0.10=4.0×10-3。(5) 用惰性電極電解熔融Li2CO3制取鋰,陽極生成兩種氣體,應為二氧化碳和氧氣,電極反應式為2C-4e-O2↑+2CO2↑。

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