資源簡介

[熱點題空]　第3練　化工流程中圖表分析與計算
題組一　有關平衡常數的計算
1.(15分)[2024·新課標卷，27(2)(4)]鈷及其化合物在制造合金、磁性材料、催化劑及陶瓷釉等方面有著廣泛應用。一種從濕法煉鋅產生的廢渣(主要含Co、Zn、Pb、Fe的單質或氧化物)中富集回收得到含錳高鈷成品的工藝如下：
已知溶液中相關離子開始沉淀和沉淀完全(c≤1.0×10-5 mol·L-1)時的pH：
Fe3+ Fe2+ Co3+ Co2+ Zn2+
開始沉淀的pH 1.5 6.9 — 7.4 6.2
沉淀完全的pH 2.8 8.4 1.1 9.4 8.2
回答下列問題：
(2)“過濾1”后的溶液中加入MnO2的作用是　　　　　　　　　　　　。取少量反應后的溶液，加入化學試劑　　　　　　　檢驗　　　　　　　，若出現藍色沉淀，需補加MnO2。
(4)“除鈷液”中主要的鹽有　　　　　　　(寫化學式)，殘留的Co3+濃度為　　　　　　　 mol·L-1。
2.(16分)(2024·湖南，16)銅陽極泥(含有Au、Ag2Se、Cu2Se、PbSO4等)是一種含貴金屬的可再生資源，回收貴金屬的化工流程如下：
已知：①當某離子的濃度低于1.0×10-5mol·L-1時，可忽略該離子的存在；
②AgCl(s)+Cl-(aq)[AgCl2]-(aq)　K=2.0×10-5；
③Na2SO3易從溶液中結晶析出；
④不同溫度下Na2SO3的溶解度如下：
溫度/℃ 0 20 40 60 80
溶解度/g 14.4 26.1 37.4 33.2 29.0
回答下列問題：
(1)Cu屬于　　　　　　　區元素，其基態原子的價電子排布式為　　　　。
(2)“濾液1”中含有Cu2+和H2SeO3，“氧化酸浸”時Cu2Se反應的離子方程式為　　　　　　　。
(3)“氧化酸浸”和“除金”工序均需加入一定量的NaCl：
①在“氧化酸浸”工序中，加入適量NaCl的原因是　　　　。
②在“除金”工序溶液中，Cl-濃度不能超過　　　　　　　 mol·L-1。
(4)在“銀轉化”體系中，[Ag(SO3)2]3-和[Ag(SO3)3]5-濃度之和為0.075 mol·L-1，兩種離子分布分數δ[δ()=]隨濃度的變化關系如圖所示，若濃度為1.0 mol·L-1，則[Ag(SO3)3]5-的濃度為　　　　　 mol·L-1。
(5)濾液4中溶質主要成分為　　　(填化學式)；在連續生產的模式下，“銀轉化”和“銀還原”工序需在40 ℃左右進行，若反應溫度過高，將難以實現連續生產，原因是　　　　　　　。
3.(14分)鈧是一種稀土金屬元素，在國防、航天、核能等領域具有重要應用。工業上利用固體廢料“赤泥”(含FeO、Fe2O3、SiO2、Sc2O3、TiO2等)回收Sc2O3的工藝流程如圖。
已知：TiO2難溶于鹽酸；Ksp[Fe(OH)3]=1.0×10-38。
回答下列問題：
(1)為提高“酸浸”速率，對“赤泥”的處理方式為　　　??；濾渣Ⅰ的主要成分是　　　　　　　　(填化學式)。
(2)“氧化”時加入足量H2O2的目的是　　　?。?
氧化后溶液中Fe3+濃度為0.001 mol·L-1，常溫下“調pH”時，若控制pH=3，則Fe3+的去除率為　　　(忽略調pH前后溶液的體積變化)。
(3)已知25 ℃時，Kh1(C2)=a，Kh2(C2)=b，Ksp[Sc2(C2O4)3]=c。“沉鈧”時，發生反應：2Sc3++3H2C2O4Sc2(C2O4)3↓+6H+，該反應的平衡常數K=　　　　(用含a、b、c的代數式表示)。
(4)Sc2(C2O4)3·6H2O在空氣中加熱至550 ℃時生成Sc2O3、CO2和H2O，寫出反應的化學方程式：　　。
4.(7分)(2024·哈爾濱模擬)高純活性氧化鋅可用于光催化、光電極、彩色顯影等領域。以工業級氧化鋅(含Fe2+、Mn2+、Cu2+、Ni2+、Cd2+等)為原料，用硫酸浸出法生產高純活性氧化鋅的工藝流程如下：
已知：Ksp=4.0×10-38，H2SO4浸出液中，c(Fe2+)=5.04 mg·L-1、c(Mn2+)=1.65 mg·L-1。
(1)若要除盡1 m3上述浸出液中的Fe2+和Mn2+，需加入　　　　　 g KMnO4。
(2)加入KMnO4溶液反應一段時間后，溶液中c(Fe3+)=0.56 mg·L-1，若溶液pH=3，則此時Fe3+　　　　(填“能”或“不能”)生成沉淀。
5.(15分)(2024·深圳統考二模)一種從工業鋅置換渣(主要含ZnSO4、ZnFe2O4、PbSO4、GeO2、SiO2等)中回收鍺、鉛的工藝流程如圖：
已知：GeO2能溶于強酸的濃溶液或強堿溶液；PbCl2可溶于熱鹽酸中：PbCl2+2Cl-；常溫下，Ksp(PbSO4)=1.6×10-8，Ksp(PbCl2)=1.2×10-5。
(1)“還原浸出”時，SO2的存在可促進ZnFe2O4浸出。該反應中氧化劑與還原劑的物質的量之比為　　　　　　　　　。
(2)“90 ℃酸浸”所用鹽酸的濃度不宜過大或過小，濃度不宜過大的主要原因是　　　　　　　。
(3)“堿溶”時，GeO2發生反應的離子方程式為　　　　　　　　　　　　　。
(4)“降溫析鉛”過程中，體系溫度冷卻至常溫，且c(Cl-)=2.0 mol·L-1。為防止PbCl2中混有PbSO4雜質，應控制溶液中c()≤　　　　　 mol·L-1(結果保留兩位有效數字)。
(5)“轉化”的意義在于可重復利用　　　　　　(填物質名稱)。
題組二　有關化工流程題中的圖像分析
6.(15分)廢舊鈷酸鋰電池的正極材料(在鋁箔上涂覆活性物質LiCoO2，且外面包裹隔膜PP/PE)中回收鈷、鋰的工藝流程如下：
已知：①當反應的平衡常數K>105時，可以認為反應進行完全；
②Ksp(CoC2O4)=10-8.48，草酸的電離常數Ka1=5.6×10-2、Ka2=1.5×10-4。
(1)“沉鈷”一般加入草酸銨溶液，為了使沉淀反應完全，　　　　(填“能”或“否”)用草酸溶液代替草酸銨溶液，寫出計算過程：　　　　　　　　　　　。
(2)根據圖1碳酸鋰的溶解度曲線分析，實驗室模擬“沉鋰”中獲得Li2CO3固體的操作主要包括　　　　、　　　　、洗滌、干燥等步驟。
為研究Na2CO3的投加量對Li2CO3結晶的影響，固定其他條件不變進行實驗，結果如圖2。為了既保證碳酸鋰有較高的產率和純度，又降低生產的成本，選擇碳酸鈉的投加量應為　　　%。
7.(12分)(2024·北京門頭溝模擬)一種高硫錳礦的主要成分為MnCO3，含有SiO2、FeCO3、MnS、FeS、CuS、NiS等雜質，其中SiO2、FeCO3含量較大。以該高硫錳礦為原料制備硫酸錳，流程示意圖如圖所示。
已知：①金屬硫化物的溶度積常數如下表。
金屬硫化物 CuS NiS MnS FeS
Ksp 6.3×10-36 1.0×10-24 2.5×10-10 6.3×10-18
②金屬離子的lg c(M)與溶液pH的關系如圖所示。
(1)在預處理階段，將高硫錳礦粉碎的目的是　　　　　　　　　　　　　　。
(2)若未經脫硫直接酸浸，會產生的污染物是　　　　。
(3)酸浸時主要含錳組分發生反應的離子方程式為　　　??；加入MnO2的作用是　　　　　　　(用離子方程式表示)。
(4)調溶液pH到5左右，濾渣2的主要成分是　　　　。
(5)由圖像可知，從“操作”所得溶液中得到MnSO4·H2O晶體需進行的操作是　　　、洗滌、干燥。
8.(6分)(2024·安徽1月適應性測試)鉬(Mo)及其化合物廣泛地應用于醫療衛生、國防等領域。某鎳鉬礦中的鎳和鉬以NiS和MoS2形式存在，從鎳鉬礦中分離鉬，并得到Na2SO4的一種工藝流程如下：
回答下列問題：
(1)Na2CO3用量對鉬浸出率和浸取液中C濃度的影響如圖1所示，分析實際生產中選擇Na2CO3用量為理論用量1.2倍的原因：　　　　　　　。
(2)Na2MoO4、Na2SO4的溶解度曲線如圖2所示，為充分分離Na2SO4，工藝流程中的“操作X”應為__________(填標號)。
A.蒸發結晶 B.低溫結晶
C.蒸餾 D.萃取
答案精析
1.(2)將溶液中的Fe2+氧化為Fe3+，以便在后續調pH時除去Fe元素　K3[Fe(CN)6]溶液　Fe2+　(4)ZnSO4、K2SO4　10-16.7
解析　 由題中信息可知，用硫酸處理含有Co、Zn、Pb、Fe的單質或氧化物的廢渣，得到含有Co2+、Zn2+、Fe2+、Fe3+、等離子的溶液，Pb的單質或氧化物與硫酸反應生成難溶的PbSO4，則“濾渣1”為PbSO4；向濾液中加入MnO2將Fe2+氧化為Fe3+，MnO2被還原為Mn2+，加入ZnO調節pH=4，Fe3+完全轉化為Fe(OH)3，“濾渣2”的主要成分為Fe(OH)3，濾液中的金屬離子主要是Co2+、Zn2+和Mn2+；最后“氧化沉鈷”，加入強氧化劑KMnO4，將溶液中Co2+氧化為Co3+，在pH=5時Co3+形成Co(OH)3沉淀，而KMnO4則被還原為MnO2，KMnO4還會與溶液中的Mn2+發生歸中反應生成MnO2，得到Co(OH)3和MnO2的混合物，“除鈷液”主要含有ZnSO4、K2SO4，據此解答。
(2)酸浸液中含有Co2+、Zn2+、Fe2+、Fe3+、等離子。由題表中數據可知，當Fe3+完全沉淀時，Co2+未開始沉淀，而當Fe2+完全沉淀時，有一部分Co2+沉淀，為了除去溶液中的Fe元素且Co2+不沉淀，應先將Fe2+氧化為Fe3+，然后調節溶液的pH使Fe3+全部轉變為Fe(OH)3沉淀而除去，所以MnO2的作用是將Fe2+氧化為Fe3+，以便在后續調pH時除去Fe元素。常用K3[Fe(CN)6]溶液檢驗Fe2+，若生成藍色沉淀，則說明溶液中仍存在Fe2+，需補加MnO2。(4)整個過程中，Zn2+未除，加入KMnO4“氧化沉鈷”時引入了K+，而陰離子是在酸浸時引入的，因此除鈷液中主要的鹽有ZnSO4和K2SO4。當溶液pH=1.1時，c(H+)=10 -1.1 mol·L-1，Co3+恰好完全沉淀，此時溶液中c(Co3+)=1.0×10-5 mol·L-1，則c(OH-)==10-12.9 mol·L-1，則Ksp[Co(OH)3]=1.0×10-5×=10-43.7?！俺捯骸钡膒H=5，即c(H+)=10-5 mol·L-1，則c(OH-)=10-9mol·L-1，此時溶液中c(Co3+)== mol·L-1=10-16.7 mol·L-1。
2.(1)ds　3d104s1　(2)Cu2Se+4H2O2+4H+===2Cu2++H2SeO3+5H2O　(3)①使銀元素轉化為AgCl沉淀?、?.5
(4)0.05　(5)Na2SO3　高于40 ℃后，Na2SO3的溶解度下降，“銀轉化”和“銀還原”的效率降低，難以實現連續生產
解析　銅陽極泥(含有Au、Ag2Se、Cu2Se、PbSO4等)加入H2O2、H2SO4、NaCl氧化酸浸，由題中信息可知，濾液1中含有和H2SeO3，濾渣1中含有Au、AgCl、PbSO4；濾渣1中加入NaClO3、H2SO4、NaCl，將Au轉化為Na[AuCl4]除去，濾液2中含有Na[AuCl4]，濾渣2中含有AgCl、PbSO4；在濾渣2中加入Na2SO3，進行銀轉化，過濾除去PbSO4，濾液3中加入Na2S2O4，將Ag元素還原為Ag單質，Na2S2O4轉化為Na2SO3，濾液4中溶質主要為Na2SO3，可繼續進行銀轉化過程。
(1)Cu的原子序數為29，位于第四周期第ⅠB族，屬于ds區元素，其基態原子的價電子排布式為3d104s1。(2)濾液1中含有和H2SeO3，氧化酸浸時Cu2Se與H2O2、H2SO4發生氧化還原反應生成CuSO4、H2SeO3和H2O，反應的離子方程式為Cu2Se+4H2O2+4H+===2+H2SeO3+5H2O。(3)①在“氧化酸浸”工序中，加入適量NaCl的原因是使銀元素轉化為AgCl沉淀。②由題目可知AgCl(s)+Cl-(aq)[AgCl2]-(aq)，在“除金”工序溶液中，若Cl-加入過多，AgCl則會轉化為[AgCl2]-，當某離子的濃度低于1.0×10-5 mol·L-1時，可忽略該離子的存在，為了不讓AgCl發生轉化，則令c([AgCl2]-)=1.0×10-5 mol·L-1，由K==2.0×10-5，可得c(Cl-)=0.5 mol·L-1，即Cl-濃度不能超過0.5 mol·L-1。(4)在“銀轉化”體系中，[Ag(SO3)2]3-和[Ag(SO3)3]5-濃度之和為0.075 mol·L-1，溶液中存在平衡關系：[Ag(SO3)2]3-+S[Ag(SO3)3]5-，當c(S)=0.5 mol·L-1時，此時c([Ag(SO3)2]3-)=c([Ag(SO3)3]5-)，則K===2，當)=1 mol·L-1時，K===2，解得c([Ag(SO3)3]5-)=0.05 mol·L-1。
3.(1)將“赤泥”粉碎　SiO2、TiO2
(2)將Fe2+氧化為Fe3+，便于后續調節pH以除去Fe3+　99%　(3)
(4)2Sc2(C2O4)3·6H2O+3O22Sc2O3+12CO2+12H2O
解析　“赤泥”含有FeO、Fe2O3、SiO2、Sc2O3、TiO2等，用鹽酸酸浸時，SiO2、TiO2難溶于鹽酸，FeO、Fe2O3、Sc2O3與鹽酸反應生成 Fe2+、Fe3+、Sc3+，過濾的濾渣Ⅰ的主要成分為SiO2、TiO2，濾液中加入H2O2將Fe2+氧化為Fe3+，便于后續加氨水調節pH沉淀鐵離子，過濾得濾渣Ⅱ為Fe(OH)3，向濾液中加入草酸，得到草酸鈧晶體，過濾、洗滌、干燥后，在空氣中加熱可得Sc2O3固體。(2)由分析可知，氧化時，加入H2O2將Fe2+氧化為Fe3+，便于后續調節pH以除去Fe3+；當pH=3時，溶液中c(OH-)=10-11 mol·L-1，此時c(Fe3+)== mol·L-1=1.0×10-5 mol·L-1，則Fe3+的去除率為×100%=99%。(3)反應2Sc3++3H2C2O4Sc2(C2O4)3↓+6H+的平衡常數K====。(4)Sc2(C2O4)3·6H2O在空氣中加熱至550 ℃時生成Sc2O3、CO2和H2O，草酸根被氧化為二氧化碳，說明氧氣參與反應。
4.(1)7.9　(2)不能
解析　(1)浸出液中c(Fe2+)=5.04 mg·L-1=5.04 g·m-3、c(Mn2+)=1.65 mg·L-1=1.65 g·m-3，1 m3上述浸出液中，Fe2+的物質的量為=0.09 mol，Mn2+的物質的量=0.03 mol，3Fe2++7H2O===3Fe(OH)3↓+MnO2↓+5H+、+3Mn2++2H2O===5MnO2↓+4H+，可知需要高錳酸鉀的物質的量為0.09 mol×+0.03 mol×=0.05 mol，需要高錳酸鉀的質量為0.05 mol×158 g·mol-1=7.9 g。
(2)溶液中c(Fe3+)=0.56 mg·L-1=10-5 mol·L-1，若溶液pH=3，pOH=11，則Q=c3(OH-)·c(Fe3+)=10-5×10-11×3=10-385.(1)1∶1　(2)防止GeO2大量溶解，導致鍺的產率下降
(3)GeO2+2OH-===+H2O(或GeO2+4OH-===+2H2O)　(4)5.3×10-3　(5)鹽酸
解析　工業鋅置換渣(主要含ZnSO4、ZnFe2O4、PbSO4、GeO2、SiO2等)通入SO2并加入硫酸還原浸出，生成Zn2+、Fe2+，濾渣1中有PbSO4、GeO2、SiO2，加入鹽酸90 ℃酸浸，浸渣2為GeO2、SiO2，加入氫氧化鈉溶液堿溶，發生反應：GeO2+2OH-===+H2O(或GeO2+4OH-===+2H2O)，SiO2+2OH-===+H2O，經過沉硅等一系列操作后得到硅，濾液中含有，降溫，PbCl2+2Cl-平衡逆向移動，得到PbCl2，濾液1中加入適量CaCl2得到CaSO4，過濾得濾液2，濾液2主要含有H+、Cl-。(1)該反應的化學方程式為SO2+ZnFe2O4+2H2SO4===ZnSO4+2FeSO4+2H2O，氧化劑為ZnFe2O4，還原劑為SO2，氧化劑與還原劑的物質的量之比為1∶1。(4)c(Cl-)=2.0 mol·L-1，Ksp(PbCl2)=c(Pb2+)·c2(Cl-)=1.2×10-5，即c(Pb2+)=3×10-6 mol·L-1，Ksp(PbSO4)=c(Pb2+)·c()=1.6×10-8，c()≈5.3×10-3 mol·L-1，即為防止PbCl2中混有PbSO4雜質，應控制溶液中c()≤5.3×10-3 mol·L-1。(5)濾液1中加入適量CaCl2得到CaSO4，過濾得濾液2，濾液2主要含有H+、Cl-，“轉化”的意義在于可重復利用鹽酸。
6.(1)否　Co2++H2C2O4CoC2O4↓+2H+ K=，分子、分母同乘c(C2)，可得K==8.4×102.48<105，反應不能進行到底，鈷離子沉淀不完全　(2)蒸發濃縮　趁熱過濾　110
解析　(2)根據圖1的碳酸鋰的溶解度曲線可知：溫度升高，碳酸鋰的溶解度降低，因此實驗室模擬“沉鋰”中獲得Li2CO3固體的操作主要包括蒸發濃縮、趁熱過濾、洗滌、干燥等步驟；根據Na2CO3的投加量對Li2CO3結晶的影響，在固定其他條件不變進行實驗，利用Na2CO3的投加量對Li2CO3結晶的產率及純度的影響，為了既保證碳酸鋰有較高的產率和純度，又降低生產的成本，選擇碳酸鈉的投加量應為110%。
7.(1)增大反應物之間的接觸面積，提高反應速率，使反應更加充分　(2)H2S　(3)MnCO3+2H+===Mn2++CO2↑+H2O　MnO2+2Fe2++4H+===Mn2++2Fe3++2H2O　(4)Fe(OH)3　(5)蒸發結晶，保持溫度在40 ℃以上趁熱過濾
8.(1)若高于1.2倍，會導致凈化過程消耗過多的硫酸鎂，若低于1.2倍，鉬浸出率較低　(2)B
解析　鎳鉬礦(含NiS、MoS2等)加入碳酸鈉并通入空氣焙燒，發生反應2MoS2+6Na2CO3+9O22Na2MoO4+6CO2+4Na2SO4，NiS+Na2CO3+2O2NiO+CO2+Na2SO4，加水后，Mo進入溶液中，加入MgSO4除去多余的C，過濾后再通過低溫結晶(根據Na2MoO4、Na2SO4的溶解度隨溫度變化特點確定)將Na2SO4分離出來，溶液經過離子交換萃取等一系列操作后可得(NH4)2MoO4。(共48張PPT)
[熱點題空]
專題八　第3練　
化工流程中圖表分析與計算
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題組一　有關平衡常數的計算
1.[2024·新課標卷，27(2)(4)]鈷及其化合物在制造合金、磁性材料、催化劑及陶瓷釉等方面有著廣泛應用。一種從濕法煉鋅產生的廢渣(主要含Co、Zn、Pb、Fe的單質或氧化物)中富集回收得到含錳高鈷成品的工藝如下：
回答下列問題：
(2)“過濾1”后的溶液中加入MnO2的作用是________________________
　　　　　　　　 　　　　。取少量反應后的溶液，加入化學試劑
　　 檢驗　　，若出現藍色沉淀，需補加MnO2。
將溶液中的Fe2+氧化為Fe3+，
以便在后續調pH時除去Fe元素
K3[Fe(CN)6]溶液
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已知溶液中相關離子開始沉淀和沉淀完全(c≤1.0×10-5 mol·L-1)時的pH：
Fe3+ Fe2+ Co3+ Co2+ Zn2+
開始沉淀的pH 1.5 6.9 — 7.4 6.2
沉淀完全的pH 2.8 8.4 1.1 9.4 8.2
Fe2+
由題中信息可知，用硫酸處理含有Co、Zn、Pb、Fe的單質或氧化物的廢渣，得到含有Co2+、Zn2+、Fe2+、Fe3+Pb的單質或氧化物與硫酸反應生成難溶的PbSO4，則“濾渣1”為PbSO4；向濾液中加入MnO2將Fe2+氧化為Fe3+，MnO2被還原為Mn2+，加入ZnO調節pH=4，Fe3+完全轉化為Fe(OH)3，“濾渣2”的主要成分為Fe(OH)3，濾液中的金屬離子主要是Co2+、Zn2+和Mn2+；最后“氧化沉鈷”，加入強氧化劑KMnO4，將溶液中Co2+氧化為Co3+，在pH=5時Co3+形成Co(OH)3沉淀，而KMnO4則被還原為MnO2，KMnO4還會與溶液中的Mn2+發生歸中反應生成MnO2，
得到Co(OH)3和MnO2的混合物，
“除鈷液”主要含有ZnSO4、
K2SO4，據此解答。
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酸浸液中含有Co2+、Zn2+、Fe2+、Fe3+
Fe3+完全沉淀時，Co2+未開始沉淀，而當Fe2+完全沉淀時，有一部分Co2+沉淀，為了除去溶液中的Fe元素且Co2+不沉淀，應先將Fe2+氧化為Fe3+，然后調節溶液的pH使Fe3+全部轉變為Fe(OH)3沉淀而除去，所以MnO2的作用是將Fe2+氧化為Fe3+，以便在后續調pH時除去Fe元素。常用K3[Fe(CN)6]溶液檢驗Fe2+，若生成藍色沉淀，則說明溶液中仍存在Fe2+，需補加MnO2。
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Fe3+ Fe2+ Co3+ Co2+ Zn2+
開始沉淀的pH 1.5 6.9 — 7.4 6.2
沉淀完全的pH 2.8 8.4 1.1 9.4 8.2
(4)“除鈷液”中主要的鹽有　　　　　　　(寫化學式)，殘留的Co3+濃度為　　　　 mol·L-1。
ZnSO4、K2SO4
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Fe3+ Fe2+ Co3+ Co2+ Zn2+
開始沉淀的pH 1.5 6.9 — 7.4 6.2
沉淀完全的pH 2.8 8.4 1.1 9.4 8.2
整個過程中，Zn2+未除，加入KMnO4“氧化沉鈷”時引入了K+
ZnSO4和K2SO4。當溶液pH=1.1時，c(H+)=10-1.1 mol·L-1，Co3+恰好完全沉淀，此時溶液中c(Co3+)=1.0×10-5 mol·L-1，則c(OH-)==10-12.9 mol·L-1，則Ksp[Co(OH)3]=1.0×10-5×=10-43.7。“除鈷液”的pH=5，即c(H+)=10-5 mol·L-1，則c(OH-)=10-9mol·L-1，此時溶液中c(Co3+)=
=mol·L-1=
10-16.7 mol·L-1。
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2.(2024·湖南，16)銅陽極泥(含有Au、Ag2Se、Cu2Se、PbSO4等)是一種含貴金屬的可再生資源，回收貴金屬的化工流程如下：
已知：①當某離子的濃度低于1.0×10-5mol·L-1時，可忽略該離子的存在；
②AgCl(s)+Cl-(aq) [AgCl2]-(aq)　K=2.0×10-5；
③Na2SO3易從溶液中結晶析出；
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④不同溫度下Na2SO3的溶解度如下：
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溫度/℃ 0 20 40 60 80
溶解度/g 14.4 26.1 37.4 33.2 29.0
回答下列問題：
(1)Cu屬于　　　區元素，其基態原子的價電子排布式為　　　　。
ds
3d104s1　
銅陽極泥(含有Au、Ag2Se、Cu2Se、PbSO4等)加入H2O2、H2SO4、NaCl氧化酸浸，由題中信息可知，濾液1中含有H2SeO3，濾渣1中含有Au、AgCl、PbSO4；濾渣1中加入NaClO3、H2SO4、NaCl，將Au轉化為Na[AuCl4]除去，濾液2中含有Na[AuCl4]，濾渣2中含有AgCl、PbSO4；在濾渣2中加入Na2SO3，進行銀轉化，過濾除去PbSO4，濾液3中加入Na2S2O4，將Ag元素還原為Ag單質，Na2S2O4轉化為Na2SO3，濾液4中溶質主要為Na2SO3，
可繼續進行銀轉化過程。
Cu的原子序數為29，位于第四周
期第ⅠB族，屬于ds區元素，其基
態原子的價電子排布式為3d104s1。
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溫度/℃ 0 20 40 60 80
溶解度/g 14.4 26.1 37.4 33.2 29.0
(2)“濾液1”中含有Cu2+和H2SeO3，“氧化酸浸”時Cu2Se反應的離子方程式為　　　　　　 　。
Cu2Se+4H2O2+4H+===2Cu2++H2SeO3+5H2O
濾液1中含有H2SeO3，氧化酸浸時Cu2Se與H2O2、H2SO4發生氧化還原反應生成CuSO4、H2SeO3和H2O，反應的離子方程式為Cu2Se+
4H2O2+4H+===2+H2SeO3+5H2O。
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在“氧化酸浸”工序中，加入適量NaCl的原因是使銀元素轉化為AgCl沉淀。
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溫度/℃ 0 20 40 60 80
溶解度/g 14.4 26.1 37.4 33.2 29.0
(3)“氧化酸浸”和“除金”工序均需加入一定量的NaCl：
①在“氧化酸浸”工序中，加入適量NaCl的原因是__________________
　　　　 。
使銀元素轉化為
AgCl沉淀
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溫度/℃ 0 20 40 60 80
溶解度/g 14.4 26.1 37.4 33.2 29.0
②在“除金”工序溶液中，Cl-濃度不能超過　 　 mol·L-1。
0.5
由題目可知AgCl(s)+Cl-(aq) [AgCl2]-(aq)，在“除金”工序溶液中，若Cl-加入過多，AgCl則會轉化為[AgCl2]-，當某離子的濃度低于1.0×
10-5 mol·L-1時，可忽略該離子的存在，為了不讓AgCl發生轉化，則令c([AgCl2]-)=1.0×10-5 mol·
L-1，由K==2.0×
10-5，可得c(Cl-)=0.5 mol·
L-1，即Cl-濃度不能超過
0.5 mol·L-1。
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(4)在“銀轉化”體系中，[Ag(SO3)2]3-和[Ag(SO3)3]5-濃度之和為0.075 mol·
L-1，兩種離子分布分數δ[δ()
=]隨濃
度的變化關系如圖所示，若濃度為
1.0 mol·L-1，則[Ag(SO3)3]5-的濃度為
　　　 mol·L-1。
0.05
在“銀轉化”體系中，[Ag(SO3)2]3-和
[Ag(SO3)3]5-濃度之和為0.075 mol·L-1，
溶液中存在平衡關系：[Ag(SO3)2]3-+
S [Ag(SO3)3]5-，當c(S=
0.5 mol·L-1時，此時c([Ag(SO3)2]3-)=
c([Ag(SO3)3]5-)，則K===2=1 mol·L-1
時，K===2，解得c([Ag(SO3)3]5-)
=0.05 mol·L-1。
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(5)濾液4中溶質主要成分為　 　　(填化學式)；在連續生產的模式下，“銀轉化”和“銀還原”工序需在40 ℃左右進行，若反應溫度過高，將難以實現連續生產，原因是_______________________________________
　 　　　　　　。
Na2SO3
高于40 ℃后，Na2SO3的溶解度下降，“銀轉化”和“銀還原”的效率降低，難以實現連續生產
3.鈧是一種稀土金屬元素，在國防、航天、核能等領域具有重要應用。工業上利用固體廢料“赤泥”(含FeO、Fe2O3、SiO2、Sc2O3、TiO2等)回收Sc2O3的工藝流程如圖。
已知：TiO2難溶于鹽酸；Ksp[Fe(OH)3]=1.0×10-38。
回答下列問題：
(1)為提高“酸浸”速率，對“赤泥”的處理方式為　　 　??；濾渣Ⅰ的主要成分是　　　　　　(填化學式)。
SiO2、TiO2
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將“赤泥”粉碎
(2)“氧化”時加入足量H2O2的目的是______________________________
　　 　??； 氧化后溶液中Fe3+濃度為0.001 mol·L-1，常溫下“調pH”時，若控制pH=3，則Fe3+的去除率為　 (忽略調pH前后溶液的體積變化)。
pH以除去Fe3+
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將Fe2+氧化為Fe3+，便于后續調節
99%
“赤泥”含有FeO、Fe2O3、SiO2、Sc2O3、TiO2等，用鹽酸酸浸時，SiO2、TiO2難溶于鹽酸，FeO、Fe2O3、Sc2O3與鹽酸反應生成 Fe2+、Fe3+、Sc3+，過濾的濾渣Ⅰ的主要成分為SiO2、TiO2，濾液中加入H2O2將Fe2+氧化為Fe3+，便于后續加氨水調節pH沉淀鐵離子，過濾得濾渣Ⅱ為Fe(OH)3，向濾液中加入草酸，得到草酸鈧晶體，過濾、洗滌、干燥后，在空氣中加熱可得Sc2O3固體。
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由分析可知，氧化時，加入H2O2將Fe2+氧化為Fe3+，便于后續調節pH以除去Fe3+；當pH=3時，溶液中c(OH-)=10-11 mol·L-1，此時c(Fe3+)=
=mol·L-1=1.0×10-5 mol·L-1，則Fe3+×100%=99%。
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(3)已知25 ℃時，Kh1(C2)=a，Kh2(C2)=b，Ksp[Sc2(C2O4)3]=c。“沉鈧”時，發生反應：2Sc3++3H2C2O4 Sc2(C2O4)3↓+6H+，該反應的平
衡常數K=　　　　(用含a、b、c的代數式表示)。
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反應2Sc3++3H2C2O4 Sc2(C2O4)3↓+6H+的平衡常數K=
===
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(4)Sc2(C2O4)3·6H2O在空氣中加熱至550 ℃時生成Sc2O3、CO2和H2O，寫
出反應的化學方程式：__________________________________________
　 　。
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2Sc2(C2O4)3·6H2O+3O2 2Sc2O3+12CO2
+12H2O
Sc2(C2O4)3·6H2O在空氣中加熱至550 ℃時生成Sc2O3、CO2和H2O，草酸根被氧化為二氧化碳，說明氧氣參與反應。
4.(2024·哈爾濱模擬)高純活性氧化鋅可用于光催化、光電極、彩色顯影等領域。以工業級氧化鋅(含Fe2+、Mn2+、Cu2+、Ni2+、Cd2+等)為原料，用硫酸浸出法生產高純活性氧化鋅的工藝流程如下：
已知：Ksp=4.0×
10-38，H2SO4浸出液中，
c(Fe2+)=5.04 mg·L-1、c(Mn2+)
=1.65 mg·L-1。
(1)若要除盡1 m3上述浸出液
中的Fe2+和Mn2+，需加入　　　 g KMnO4。
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7.9
浸出液中c(Fe2+)=5.04 mg·L-1=5.04 g·m-3、c(Mn2+)=1.65 mg·L-1=1.65 g·
m-3，1 m3上述浸出液中，Fe2+=0.09 mol，Mn2+=
0.03 mol，3Fe2++7H2O
===3Fe(OH)3↓+MnO2↓+5H+
+3Mn2++2H2O===5MnO2↓
+4H+，可知需要高錳酸鉀的物質的量為0.09 mol×+0.03 mol×=
0.05 mol，需要高錳酸鉀的質量為0.05 mol×158 g·mol-1=7.9 g。
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溶液中c(Fe3+)=0.56 mg·L-1=10-5 mol·L-1，若溶液pH=3，pOH=11，則Q=c3(OH-)·c(Fe3+)=10-5×10-11×3=10-38(2)加入KMnO4溶液反應一段時
間后，溶液中c(Fe3+)=0.56 mg·
L-1，若溶液pH=3，則此時Fe3+
　　　(填“能”或“不能”)
生成沉淀。
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不能
5.(2024·深圳統考二模)一種從工業鋅置換渣(主要含ZnSO4、ZnFe2O4、PbSO4、GeO2、SiO2等)中回收
鍺、鉛的工藝流程如圖：
已知：GeO2能溶于強酸的濃溶
液或強堿溶液；PbCl2可溶于熱
鹽酸中：PbCl2+2Cl- ；
常溫下，Ksp(PbSO4)=1.6×10-8，
Ksp(PbCl2)=1.2×10-5。
(1)“還原浸出”時，SO2的存在可促進ZnFe2O4浸出。該反應中氧化劑與還原劑的物質的量之比為　　　　。
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1∶1
工業鋅置換渣(主要含ZnSO4、ZnFe2O4、PbSO4、GeO2、SiO2等)通入SO2并加入硫酸還原浸出，生成Zn2+、Fe2+，濾渣1中有PbSO4、GeO2、SiO2，加入鹽酸90 ℃酸浸，浸渣2為GeO2、SiO2，加入氫氧化
鈉溶液堿溶，發生反應：GeO2+2OH-
===+H2O(或GeO2+4OH-===
+2H2O)，SiO2+2OH-===
+H2O
PbCl2+2Cl-
PbCl2，濾液1中加入適量CaCl2
得到CaSO4，過濾得濾液2，濾液2主要含有H+、Cl-。
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該反應的化學方程式為SO2+
ZnFe2O4+2H2SO4===ZnSO4+
2FeSO4+2H2O，氧化劑為
ZnFe2O4，還原劑為SO2，氧
化劑與還原劑的物質的量之
比為1∶1。
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(2)“90 ℃酸浸”所用鹽酸的濃度
不宜過大或過小，濃度不宜過大
的主要原因是________________
　　　 　　　　。
(3)“堿溶”時，GeO2發生反應的
離子方程式為_________________
　　　　　　 　　 　　　　　。
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防止GeO2大量溶
解，導致鍺的產率下降
+H2O(或GeO2+4OH-===+2H2O)
GeO2+2OH-===
(4)“降溫析鉛”過程中，體系溫度冷卻至常溫，且c(Cl-)=2.0 mol·L-1。為防止PbCl2中混有PbSO4雜質，應
控制溶液中c()≤_________mol·
L-1(結果保留兩位有效數字)。
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5.3×10-3
c(Cl-)=2.0 mol·L-1，Ksp(PbCl2)=
c(Pb2+)·c2(Cl-)=1.2×10-5，即c(Pb2+)=3×10-6 mol·L-1，Ksp(PbSO4)=c(Pb2+)·c=
1.6×10-8，c≈5.3×
10-3 mol·L-1，即為防止PbCl2
中混有PbSO4雜質，應控制溶
液中c≤5.3×10-3 mol·L-1。
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(5)“轉化”的意義在于可重復利
用　　　(填物質名稱)。
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鹽酸
濾液1中加入適量CaCl2得到CaSO4，過濾得濾液2，濾液2主要含有H+、Cl-，“轉化”的意義在于可重復利用鹽酸。
題組二　有關化工流程題中的圖像分析
6.廢舊鈷酸鋰電池的正極材料(在鋁箔上涂覆活性物質LiCoO2，且外面包裹隔膜PP/PE)中回收鈷、鋰的工藝流程如下：
已知：①當反應的平衡常
數K>105時，可以認為反
應進行完全；
②Ksp(CoC2O4)=10-8.48，草
酸的電離常數Ka1=5.6×10-2、Ka2=1.5×10-4。
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(1)“沉鈷”一般加入草酸銨溶液，為了使沉淀反應完全，　　　(填“能”或“否”)用草酸溶液代替草酸銨溶液，寫出計算過程：______________
_______________________________________________________________
_______________________________________________________________
__________。
CoC2O4↓+2H+ K=，分子、分母同乘c(C2)，可得
K==8.4×102.48<105，反應不能進行到底，鈷離子沉
淀不完全
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否
Co2++H2C2O4
(2)根據圖1碳酸鋰的溶解度曲線分析，實驗室模擬“沉鋰”中獲得Li2CO3固體的操作主要包括　　 　　、　　　 　、洗滌、干燥等步驟。
為研究Na2CO3的投加量對Li2CO3結晶的影響，固定其他條件不變進行實驗，結果如圖2。為了既保證碳酸鋰有較高的產率和純度，又降低生產的成本，選擇碳酸鈉的投加量應為　　　%。
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蒸發濃縮
趁熱過濾
110
根據圖1的碳酸鋰的溶解度曲線可知：溫度升高，碳酸鋰的溶解度降低，因此實驗室模擬“沉鋰”中獲得Li2CO3固體的操作主要包括蒸發濃縮、趁熱過濾、洗滌、干燥等步驟；根據Na2CO3的投加量對Li2CO3結晶的影響，在固定其他條件不變進行實驗，利用Na2CO3的投加量對Li2CO3結晶的產
率及純度的影響，為了既
保證碳酸鋰有較高的產率
和純度，又降低生產的成
本，選擇碳酸鈉的投加量應為110%。
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7.(2024·北京門頭溝模擬)一種高硫錳礦的主要成分為MnCO3，含有SiO2、FeCO3、MnS、FeS、CuS、NiS等雜質，其中SiO2、FeCO3含量較大。以該高硫錳礦為原料制備硫酸錳，流程示意圖如圖所示。
已知：①金屬硫化物的溶度積常數如下表。
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金屬硫化物 CuS NiS MnS FeS
Ksp 6.3×10-36 1.0×10-24 2.5×10-10 6.3×10-18
②金屬離子的lg c(M)與溶液pH的關系如圖所示。
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(1)在預處理階段，將高硫錳礦粉碎的目的是________________________
　　　　　　　　　　　　　　。
(2)若未經脫硫直接酸浸，會產生的污染物是　　　。
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提高反應速率，使反應更加充分
增大反應物之間的接觸面積，
H2S
(3)酸浸時主要含錳組分發生反應的離子方程式為____________________
　　 　 ；加入MnO2的作用是_________________________________
(用離子方程式表示)。
(4)調溶液pH到5左右，濾渣2的主要成分是　　　　。
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CO2↑+H2O
MnCO3+2H+===Mn2++
MnO2+2Fe2++4H+===Mn2++2Fe3++2H2O
Fe(OH)3
(5)由圖像可知，從“操作”所得溶液中得到MnSO4·H2O晶體需進行的操作是　　 　、洗滌、干燥。
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蒸發結晶，保持溫度在40 ℃以上趁熱過濾
8.(2024·安徽1月適應性測試)鉬(Mo)及其化合物廣泛地應用于醫療衛生、國防等領域。某鎳鉬礦中的鎳和鉬以NiS和MoS2形式存在，從鎳鉬礦中分離鉬，并得到Na2SO4的一種工藝流程如下：
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回答下列問題：
(1)Na2CO3用量對鉬浸出率和浸取液中C濃度的影響如圖1所示，分析實際生產中選擇Na2CO3用量為理論用量1.2倍的原因：____________________
__________________________________________________。
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若高于1.2倍，會導致凈化過程消耗過多的硫酸鎂，若低于1.2倍，鉬浸出率較低
(2)Na2MoO4、Na2SO4的溶解度曲線如圖2所示，為充分分離Na2SO4，工藝流程中的“操作X”應為_______(填標號)。
A.蒸發結晶
B.低溫結晶
C.蒸餾
D.萃取
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B
鎳鉬礦(含NiS、MoS2等)加入碳酸鈉并通入空氣焙燒，發生反應2MoS2
+6Na2CO3+9O2 2Na2MoO4+6CO2+4Na2SO4，NiS+Na2CO3+2O2
NiO+CO2+Na2SO4，加水后，MoMgSO4除
去多余的CNa2MoO4、Na2SO4的溶解度隨溫度變化特點確定)
將Na2SO4分離出來，溶液
經過離子交換萃取等一系
列操作后可得(NH4)2MoO4。
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