易错专题20 化学工艺流程题解题策略-2024年高考化学考前易错聚焦含解析

易错专题20化学工艺流程题解题策略-2024年高考化学考前易错聚焦易错专题20化学工艺流程题解题策略聚焦易错点：一、物质制备型1.原料处理阶段(1)常见原料处理的方法:溶解、水(酸或碱)浸、浸出、灼(焙、煅)烧等。(2)加快反应速率的方法:搅拌、加热、粉碎等。2.分离提纯阶段(1)调pH除杂:控制溶液的酸碱性,使其中的某些金属离子形成氢氧化物沉淀。(2)加热:加快反应速率或促进平衡向某个反应方向移动。(3)降温:防止某物质在高温时会溶解(或分解)或使化学平衡向着题目要求的方向移动。(4)水(酸或碱)溶法:除去可溶性(碱性或酸性)杂质。(5)氧化剂或还原剂法:除去还原性或氧化性杂质。(6)分离方法:过滤、蒸发(冷却)结晶、萃取和分液、蒸馏(或分馏)等。3.获得产品阶段(1)洗涤:(冰水、热水)洗去晶体表面的杂质离子,并减少晶体在洗涤过程中溶解损耗。(2)根据物质溶解度差异选择正确的方法,如蒸发浓缩、冷却结晶或蒸发结晶、趁热过滤。二、物质分离提纯型物质分离提纯型工艺流程题主要是针对混合物的除杂、分离和提纯。解题时找出要得到的主要物质是什么,混有的杂质有哪些,分析加入某一试剂后,能与什么物质发生反应,生成了什么物质,要用什么样的方法才能将杂质除去,将工艺流程转化为物质的转化流程,明确各步所加试剂或相关操作的目的。工艺流程题中文字表述题答题方法如下：1.“加过量试剂”:常考虑反应完全或增大转化率、产率等。2.“控制pH”:常考虑防水解、促进生成沉淀或除去杂质等。3.“能否加其他物质”:常考虑会不会引入杂质或是否影响产品的纯度。4.“控制较低温度”:常考虑物质的挥发、物质的不稳定性和物质的转化等。5.“判断沉淀是否洗净”:常取少量最后一次洗涤液于试管中,向其中滴加某试剂,以检验其中的某种离子。6.“检验某物质的设计方案”:通常取少量某物质于试管中,加水溶解,再加入另一试剂产生某现象,然后得出结论。7.“用某些有机试剂清洗”:(1)降低物质溶解度有利于产品析出;(2)洗涤沉淀可减少损耗和提高利用率等。8.“在空气中或在其他气体中”:主要考虑O2、H2O、CO2或其他气体是否参与反应或达到防氧化、防水解、防潮解等目的。考点精练1．（2024·安徽黄山·二模）氧缺位体是热化学循环分解水制氢的催化剂。一种以黄铜矿(主要成分是，含、等杂质)为原料制备流程如图所示：已知：①酸浸后溶液中的金属离子有和②时已知几种金属离子沉淀的如表所示：金属氢氧化物开始沉淀的1.93.46.47.0完全沉淀的3.24.77.69.0请回答下列问题：(1)“焙烧”时生成三种氧化物，其中金属氧化物的化学式为。(2)焙烧产物中的在有氧条件下利用石灰石浆液吸收可制得一种副产品。(填化学式)(3)流程中，若无“还原”工序，造成的后果是。(4)已知有两种同分异构体，则“沉铁”过程中生成的的空间结构是。(5)“灼烧”工序的化学方程式是，“煅烧”时通入的作用是。(6)“煅烧”得到氧缺位体时，不同温度范围内，发生变价的金属元素不同，某温度下制得的氧缺位体质量为原质量的，则。(7)氧缺位体催化分解水制氢可分为两步：第一步：(完成方程式)；第二步：。2．（2024·四川成都·二模）草酸镍(NiC2O4)是一种不溶于水的浅绿色粉末，常用于制镍催化剂和镍粉等。以铜镍合金废料(主要成分为镍和铜，含有一定量的铁和硅)为原料生产草酸镍的工艺流程如图：已知：①“浸出”液含有的离子主要有H+、Ni2+、Cu2+、Fe3+、、；②pH增大，Fe2+被氧化的速率加快，同时生成的Fe3+水解形成更多的胶体能吸附Ni2+。③草酸的Ka1=6.0×10-2，Ka2=5.0×10-5。回答下列问题：(1)生产时为提高合金废料浸出率，下列措施可行的是(填字母)。a．适当延长浸出时间b．高温浸出c．分批加入混酸浸取并搅拌(2)“萃取”步骤中萃取除去的主要金属阳离子是。(3)“氧化”过程中，控制70℃、pH小于3的条件下进行。①“氧化”过程的离子方程式为。②若pH大于3镍的回收率降低的原因是。(4)“过滤”后的滤液中加入(NH4)2C2O4溶液反应得到草酸镍，过滤得到的草酸镍需要用蒸馏水洗涤，检验晶体是否洗涤干净的方法是。已知常温下Ksp[NiC2O4]=1.70×10-17，当溶液pH=2时，Ni2+沉淀完全[c(Ni2+)≤1×10-5mol·L-1时认为完全沉淀]，则此时溶液中草酸的浓度c(H2C2O4)=(保留两位有效数字)。(5)在空气中加热二水合草酸镍得到NiO，该反应的化学方程式为。3．（2024·山西晋中·二模）锰可用于制造特种钢材，在汽车电池、高端装备制造、新材料等领域有广泛应用。二氧化锰广泛应用于电池、电子工业。以主要成分为的某锰矿(杂质为、等)为原料制备单质锰的一种流程如图所示：已知：金属离子浓度的负对数与溶液的关系如图所示：回答下列问题：(1)滤液中的溶质为、(填化学式)，“氧化除硫”过程中有红褐色固体生成，则参与反应的化学方程式为。(2)“酸浸氧化”过程被氧化的离子方程式为。(3)为何不通过调的方法将除去：；已知若溶液中同时沉淀完全时，溶液中，则相同温度下，。(4)通过控制适当的反应条件，电解溶液时，既可得到也可得到，则生成单质时，应在(填“阳极”或“阴极”)上放电；写出生成时的电极反应式：。(5)已知单质锰的立方晶胞结构如图所示：则锰的配位数是；若锰原子半径为，阿伏加德罗常数值为，则单质锰的密度为(用含的代数式表示)。4．（2024·广东惠州·三模）为回收利用废钒催化剂(含有V2O5、VOSO4、SiO2、Fe3O4以及钾和铝的硅酸盐)，科研人员研制了一种回收V2O5的新工艺，主要流程如下图。已知：i．该工艺条件下，溶液中金属离子开始沉淀和完全沉淀的pH如下表所示：金属离子Fe3+Fe2+Al3+开始沉淀pH1.97.03.0完全沉淀pH3.29.04.7ii．VOSO4可溶、(VO2)2SO4易溶、V2O5和NH4VO3难溶；＋2OH-=+H2O(1)“酸浸氧化”时，VO2＋转化成反应的离子方程式为，同时V2O5转化为。滤渣①主要成分是。(2)“中和沉淀”中，钒水解并沉淀为V2O5·2H2O，随滤液②可除去金属离子K＋以及部分的金属离子有。(3)“沉淀转溶”中，V2O5·2H2O转化为KVO3溶解，写出V2O5·2H2O与KOH反应的化学方程式。(4)“调pH”中滤渣④的主要成分是。(5)全钒液流储能电池可实现化学能和电能的相互转化，其原理如图所示。①充电过程中，左槽电极反应式为。②放电过程中，右槽溶液颜色变化的情况是。(6)钒的某种氧化物的立方晶胞结构如图所示，钒原子的配位数为。若该晶胞的密度为ρg/cm3，且用NA表示阿伏加德罗常数，则该晶胞的边长为nm。5．（2024·新疆·二模）以菱锰矿(主要成分为MnCO3，还含有铁、镍的碳酸盐以及SiO2杂质)为原料生产次锰酸钠(Na3MnO4)的工艺流程如图：已知：物质MnSNiSKsp2.0×10-131.0×10-21(1)次锰酸钠中Mn的化合价为；滤渣1的主要成分为MnO2和(填化学式)。(2)锰的浸出率结果如图所示。由图可知，所采用的最佳实验条件为。(3)浸出液加入MnO2发生的离子反应方程式为。(4)“除镍”步骤发生的反应为：MnS(s)+Ni2+(aq)=NiS(s)+Mn2+(aq)。反应的平衡常数K=。(5)“母液1”中主要溶质的用途。(6)煅烧产物MnO2在“共熔”过程中，反应得到Na2MnO4及一种单质气体，则该反应的化学方程式为。(7)某MnxO，四方晶胞结构及其投影如图所示，该晶胞由O2-和Mn3+构成。该晶体中Mn的配位数为，Mn与Mn之间最近(顶点和体心)距离为pm。(用含a、b的代数式表示)6．（2024·河北·一模）某铜硫矿富含黄铁矿和磁黄铁矿等硫铁矿物，占原矿矿物总量38％，实验室以此为原料模拟工业制备纯铜并利用黄铁精矿进行含铬废水处理，工艺流程转化如下：［注］1.粉碎解离度(不同成分矿石分离程度)与粉碎程度有关，颗粒越细，解离度越高，最高可达93％，但颗粒越细对设备要求越高。2.铜蓝矿的主要成分为CuS，黄铁矿的主要成分为。3.可能用到的数据如下：开始沉淀pH1.94.26.2沉淀完全pH3.26.78.2(1)基态铜原子的空间运动状态为种。(2)精磨酸浸过程中，精磨的作用是；酸浸一般选用硫酸溶液在纯氧环境中进行，酸浸的化学方程式为。(3)已知增大氧气的浓度可以提高的浸取率，请结合化学用语解释其原因。(4)生石灰碱浸时调节pH的范围为。(5)滤渣X的主要成分是。(6)向滤液B中通入高压，可成功制得单质铜的原因是。(7)黄铁精矿处理含铬废水的机理如图所示：在溶液反应中，黄铁精矿会部分溶解与()发生氧化还原反应，请结合信息写出此过程的离子反应方程式：。7．（2024·福建龙岩·二模）以锌灰(含ZnO及少量PbO、CuO、Fe2O3、SiO2)和Fe2(SO4)3为原料制备的ZnFe2O4脱硫剂，可用于脱除煤气中的H2S。脱硫剂的制备过程可表示为(1)“浸取”时需不断通入高温水蒸气，其目的是。(2)“除杂”包括：向浸取后的滤液中加足量锌粉、过滤、加H2O2氧化等步骤。过滤所得滤渣的成分为(填化学式)。(3)ZnSO4溶液经结晶可得ZnSO4∙7H2O固体。加热该固体，固体质量保留百分数与温度的关系如图所示。温度从688℃升高到1050℃时，分解生成的产物中有两种气体(只有一种是氧化物)，该过程中发生反应的化学方程式为。(4)400℃时，将一定比例H2、H2S的混合气体以一定流速通过装有ZnFe2O4脱硫剂的硫化反应器进行硫化。已知：硫化过程中ZnFe2O4反应后生成ZnS和FeS，该过程中发生的化学反应方程式为。(5)①氧化锌晶体的一种晶胞是如图甲所示的立方晶胞，其中与Zn原子距离最近的O原子数目有个，请在图乙中画出该晶胞沿y轴方向的平面投影图。②Zn2+能形成多种配离子，已知Zn2+形成的一种配离子[Zn(NH3)2(H2O)2]2+只有一种空间结构，则[Zn(NH3)4]2+的空间结构为。8．（2024·江西九江·二模）利用废镍催化剂(主要含金属及其氧化物)合成硫酸镍晶体的一种工艺流程如下：常温下，溶液中金属离子开始沉淀和完全沉淀的如表所示：金属离子开始沉淀时的7.23.72.27.5沉淀完全时的8.74.73.29.0回答下列问题：(1)“碱浸”时发生的主要反应的离子方程式为。(2)“滤液②”中含有的金属离子是。(3)若“转化”后的溶液中浓度为，则“调”应控制的范围是。(4)资料显示，硫酸镍结晶水合物的形态与温度有如下关系。温度低于30.8℃30.8~53.8℃53.8~280℃高于280℃晶体形态多种结晶水合物由溶液获得稳定的晶体的操作依次是蒸发浓缩、、过滤、洗涤、干燥。(5)①三种元素二价离子的硫酸盐晶体的晶胞类型相同，其熔点由高到低的顺序为；②中阴离子的空间构型为；③丁二酮肟常用于检验。在稀氨水中，丁二酮肟与反应生成鲜红色沉淀，其结构如图所示：该配合物中的配位数为；丁二酮肟分子中所含的第二周期元素的第一电离能由大到小的顺序为。9．（2024·广东·一模）钒是重要的战略资源，以硫酸工业产生的废钒催化剂为原料(含、、、以及少量的等)，综合回收利用钒、硅、钾实现变废为宝、保护环境的目的，回收工艺流程如下：已知：钒的氧化物在酸性条件下以、存在，增大时可转化为沉淀。(1)“水浸”前，通常需要将催化剂粉碎，其目的是。(2)“滤渣2”转化为的化学方程式是。(3)“还原酸浸”时：①硫酸的用量会影响钒的浸出率，需保持在1.2以下的原因是。②过程中除了有被还原成，还涉及的反应离子方程式为。③若以磷酸为介质处理废催化剂，可以提高钒的浸出率。一种钒磷配合物的结构如图所示，形成配位键时V提供(选填“孤对电子”或“空轨道”)。(4)“萃取”时选择有机萃取剂，原理是：(有机层)(有机层)，“反萃取”应选择在环境中进行(选填“酸性”、“中性”或“碱性”)。(5)加氨水生成沉淀，若经焙烧得到产品，则消耗空气中。(6)近年来，研究人员发现含钒的锑化物在超导方面表现出潜在的应用前景。某含钒的锑化物晶胞如图1所示，晶体中包含由V和组成的二维平面如图2。该含钒的锑化物化学式为，钒原子周围紧邻的锑原子数为。10．（2024·黑龙江哈尔滨·二模）钽（Ta）和铌（Nb）为高新技术产业的关键元素，其单质的性质相似。一种以花岗伟晶岩型铌钽矿（主要成分为、、和少量的FeO、CaO、MgO等）为原料制取钽和铌的流程如图一：“浸取”后的浸出液中含有、两种二元强酸。已知：①MIBK为甲基异丁基酮：②，，。(1)加快“浸取”速率可采取的措施是。(2)“浸取”时得到的“浸渣”主要成分为（填化学式），“浸取”时还会产生“废气”，“废气”中除了挥发出的HF还可能有（填化学式）。与氢氟酸反应的离子方程式为。(3)“萃取”时，若萃取剂MIBK的量一定，（填“一次萃取”或“少量多次萃取”）的萃取效率更高。(4)用金属钠还原制取金属铌的化学方程式为。(5)钽形成的晶体TaAs在室温下拥有超高的空穴迁移率和较低的电子迁移率。TaAs的晶胞结构如图二所示。诗写出As的配位数：。晶体的密度为（列出计算式，阿伏伽德罗常数的值为）。11．（2024·宁夏银川·一模）金属镓被称为“电子工业脊梁”，与铝同族，性质与铝相似。氮化镓是5G技术中广泛应用的新型半导体材料。利用粉煤灰(主要成分为Ga2O3、Al2O3、SiO2，还有少量Fe2O3等杂质)制备镓和氮化镓的流程如图：常温下，相关元素可溶性组分的物质的量浓度的对数与pH的关系如图所示，当溶液中可溶性组分浓度c≤10-5mol·L-1时，可认为已除尽。回答下列问题：(1)“焙烧”过程中Al2O3变为NaAlO2，则Ga2O3与纯碱反应的化学方程式为。(2)“碱浸”后滤渣的主要成分为(写化学式)。用惰性电极电解含[Ga(OH)4]-的溶液可得到金属Ga，阴极的电极反应式为。(3)常温下，反应[Ga(OH)4]-(aq)Ga(OH)3(s)＋OH-(aq)的平衡常数K=。(4)用石墨为电极电解熔融Ga2O3得到Ga单质，电极材料需要定期补充的是极(填“阴”或“阳”)。(5)高纯AlAs(砷化铝)可用于芯片制造。芯片制造中的一种刻蚀过程如图所示，图中所示致密保护膜为一种氧化物，可阻止H2O2刻蚀液与下层GaAs(砷化镓)反应。①该氧化物为。②已知：Ga和Al同族，As和N同族。在H2O2与上层GaAs的反应中，As元素的化合价变为+5价，则该反应的氧化剂与还原剂物质的量之比为。(6)利用CVD(化学气相沉积)技术，将热分解得到的Ga2O3与NH3在高温下反应可制得GaN，同时生成另一种产物，该反应化学方程式为。12．（2024·河北·一模）天然锆英砂(主要成分为)常含有等氧化物杂质。工业上以锆英砂为原科制备的一种工艺流程如图所示。已知：i．有机溶剂(三辛胺与壬醇的混合溶液)与水互不相溶；ii．“萃取”过程中铁元素由转化成有机配合物进入有机相。(1)“碱熔”时，锆英砂转化为，该反应的化学方程式为。(2)“水浸”时，所得“滤液”中溶质的主要成分除外，还有(填化学式)。(3)“酸浸”后，锆元素以的形式存在于溶液中，此过程中发生反应的离子方程式为。(4)“除铜”时，若测得剩余滤液中，通过计算判断溶液中是否除尽已知：常温下，，溶液中离子浓度低于即可认为该离子被除尽)。(5)“有机溶剂”中的壬醇几乎与水互不相溶，解释其原因为。(6)已知氯氧化锆的溶解度、铁的萃取率与盐酸浓度的关系如下图所示。在“萃取”过程中，应选用盐酸的最适宜浓度为_______(填选项字母)。A． B． C． D．(7)“煅烧”时，需要在条件下发生反应，所得两种气体的体积之比。13．（2024·山东·一模）以某种铁钴矿(主要成分为，还含有少量等杂质)为原料制取和黄钠铁矾的工艺流程如下图所示：回答下列问题：(1)滤渣3的主要成分为；确定“滤液1”中的已被完全氧化的方法是。(2)向“溶液A”中加入适量的溶液，生成颗粒较大的黄钠铁矾[]沉淀的同时还生成一种气体，这种气体的化学式是。(3)向“滤液3”中按物质的量之比为加入和，若“滤渣4”的成分为，总反应的离子方程式是。经检测，“滤渣4”是由和形成的混合物。隔绝空气灼烧时，发生反应的化学方程式是；如果控制温度不当，会生成杂质，反应的化学方程式是。(4)向“滤液1”中加入的“溶液”须控制用量，请解释原因。14．（2024·四川南充·一模）锰废渣的硫酸浸出液含有大量、、以及少量的、、、。通过沉淀-萃取法可以回收其中的锰、钴、镍，流程如图所示。已知：萃取剂a和b均为有机物，可用通式表示，萃取金属离子时，发生反应：(代表被萃取的金属)。(1)的作用是。(2)该流程中涉及的实验操作有___________(填字母标号)。A．过滤 B．蒸发结晶 C．分液 D．蒸馏(3)加入调的目的是。(4)已知：，，向除铁后的溶液中加入，当溶液中时，。(保留1位有效数字)(5)写出反萃取出的离子方程式。(6)、利用萃取剂b进行分离，二者萃取率随无机相变化如图所示。无机相的控制在左右为宜。(7)回收液中浓度的测定：取回收液，滴入几滴紫脲酸胺指示剂(遇显橙黄色)，用浓度为的溶液进行滴定()，达到滴定终点时消耗溶液的体积。物质的量浓度为。15．（2023·山西太原·二模）MnCO3可用作电器元件材料，也可作为瓷釉、颜料的制作原料。工业上用酸性含锰废水(主要含Mn2+、Cl-、H+、Fe2+、Cu2+)制备MnCO3：已知：几种金属离子沉淀的pH如表。金属离子Fe2+Fe3+Cu2+Mn2+开始沉淀的pH7.53.25.28.8完全沉淀的pH9.73.76.410.4回答下列问题：(1)①中加入过量MnO2的作用是。(2)过程③中调pH的目的是。(3)过程④中有CO2生成，则生成MnCO3的离子方程是。(4)过程④中得到的副产品的化学式是。(5)MnCO3在空气中加热易转化为不同价态的锰的氧化物，其固体残留率随温度的变化如图所示。则300℃时，剩余固体中n(Mn)：n(O)为；图中点D对应固体的成分为(填化学式)。(6)NF3与NH3的立体构型相同，两者中心原子的轨道杂化类型均为，但NF3不易与Cu2+形成配离子，其原因。(7)一种Hg－Ba－Cu－O高温超导材料的晶胞(长方体)如图所示。已知该晶胞中两个Ba2+的间距为cpm，则距离Ba2+最近的Hg+数目为个，二者的最短距离为pm。(列出计算式即可)。易错专题20化学工艺流程题解题策略聚焦易错点：一、物质制备型1.原料处理阶段(1)常见原料处理的方法:溶解、水(酸或碱)浸、浸出、灼(焙、煅)烧等。(2)加快反应速率的方法:搅拌、加热、粉碎等。2.分离提纯阶段(1)调pH除杂:控制溶液的酸碱性,使其中的某些金属离子形成氢氧化物沉淀。(2)加热:加快反应速率或促进平衡向某个反应方向移动。(3)降温:防止某物质在高温时会溶解(或分解)或使化学平衡向着题目要求的方向移动。(4)水(酸或碱)溶法:除去可溶性(碱性或酸性)杂质。(5)氧化剂或还原剂法:除去还原性或氧化性杂质。(6)分离方法:过滤、蒸发(冷却)结晶、萃取和分液、蒸馏(或分馏)等。3.获得产品阶段(1)洗涤:(冰水、热水)洗去晶体表面的杂质离子,并减少晶体在洗涤过程中溶解损耗。(2)根据物质溶解度差异选择正确的方法,如蒸发浓缩、冷却结晶或蒸发结晶、趁热过滤。二、物质分离提纯型物质分离提纯型工艺流程题主要是针对混合物的除杂、分离和提纯。解题时找出要得到的主要物质是什么,混有的杂质有哪些,分析加入某一试剂后,能与什么物质发生反应,生成了什么物质,要用什么样的方法才能将杂质除去,将工艺流程转化为物质的转化流程,明确各步所加试剂或相关操作的目的。工艺流程题中文字表述题答题方法如下：1.“加过量试剂”:常考虑反应完全或增大转化率、产率等。2.“控制pH”:常考虑防水解、促进生成沉淀或除去杂质等。3.“能否加其他物质”:常考虑会不会引入杂质或是否影响产品的纯度。4.“控制较低温度”:常考虑物质的挥发、物质的不稳定性和物质的转化等。5.“判断沉淀是否洗净”:常取少量最后一次洗涤液于试管中,向其中滴加某试剂,以检验其中的某种离子。6.“检验某物质的设计方案”:通常取少量某物质于试管中,加水溶解,再加入另一试剂产生某现象,然后得出结论。7.“用某些有机试剂清洗”:(1)降低物质溶解度有利于产品析出;(2)洗涤沉淀可减少损耗和提高利用率等。8.“在空气中或在其他气体中”:主要考虑O2、H2O、CO2或其他气体是否参与反应或达到防氧化、防水解、防潮解等目的。考点精练1．（2024·安徽黄山·二模）氧缺位体是热化学循环分解水制氢的催化剂。一种以黄铜矿(主要成分是，含、等杂质)为原料制备流程如图所示：已知：①酸浸后溶液中的金属离子有和②时已知几种金属离子沉淀的如表所示：金属氢氧化物开始沉淀的1.93.46.47.0完全沉淀的3.24.77.69.0请回答下列问题：(1)“焙烧”时生成三种氧化物，其中金属氧化物的化学式为。(2)焙烧产物中的在有氧条件下利用石灰石浆液吸收可制得一种副产品。(填化学式)(3)流程中，若无“还原”工序，造成的后果是。(4)已知有两种同分异构体，则“沉铁”过程中生成的的空间结构是。(5)“灼烧”工序的化学方程式是，“煅烧”时通入的作用是。(6)“煅烧”得到氧缺位体时，不同温度范围内，发生变价的金属元素不同，某温度下制得的氧缺位体质量为原质量的，则。(7)氧缺位体催化分解水制氢可分为两步：第一步：(完成方程式)；第二步：。2．（2024·四川成都·二模）草酸镍(NiC2O4)是一种不溶于水的浅绿色粉末，常用于制镍催化剂和镍粉等。以铜镍合金废料(主要成分为镍和铜，含有一定量的铁和硅)为原料生产草酸镍的工艺流程如图：已知：①“浸出”液含有的离子主要有H+、Ni2+、Cu2+、Fe3+、、；②pH增大，Fe2+被氧化的速率加快，同时生成的Fe3+水解形成更多的胶体能吸附Ni2+。③草酸的Ka1=6.0×10-2，Ka2=5.0×10-5。回答下列问题：(1)生产时为提高合金废料浸出率，下列措施可行的是(填字母)。a．适当延长浸出时间b．高温浸出c．分批加入混酸浸取并搅拌(2)“萃取”步骤中萃取除去的主要金属阳离子是。(3)“氧化”过程中，控制70℃、pH小于3的条件下进行。①“氧化”过程的离子方程式为。②若pH大于3镍的回收率降低的原因是。(4)“过滤”后的滤液中加入(NH4)2C2O4溶液反应得到草酸镍，过滤得到的草酸镍需要用蒸馏水洗涤，检验晶体是否洗涤干净的方法是。已知常温下Ksp[NiC2O4]=1.70×10-17，当溶液pH=2时，Ni2+沉淀完全[c(Ni2+)≤1×10-5mol·L-1时认为完全沉淀]，则此时溶液中草酸的浓度c(H2C2O4)=(保留两位有效数字)。(5)在空气中加热二水合草酸镍得到NiO，该反应的化学方程式为。3．（2024·山西晋中·二模）锰可用于制造特种钢材，在汽车电池、高端装备制造、新材料等领域有广泛应用。二氧化锰广泛应用于电池、电子工业。以主要成分为的某锰矿(杂质为、等)为原料制备单质锰的一种流程如图所示：已知：金属离子浓度的负对数与溶液的关系如图所示：回答下列问题：(1)滤液中的溶质为、(填化学式)，“氧化除硫”过程中有红褐色固体生成，则参与反应的化学方程式为。(2)“酸浸氧化”过程被氧化的离子方程式为。(3)为何不通过调的方法将除去：；已知若溶液中同时沉淀完全时，溶液中，则相同温度下，。(4)通过控制适当的反应条件，电解溶液时，既可得到也可得到，则生成单质时，应在(填“阳极”或“阴极”)上放电；写出生成时的电极反应式：。(5)已知单质锰的立方晶胞结构如图所示：则锰的配位数是；若锰原子半径为，阿伏加德罗常数值为，则单质锰的密度为(用含的代数式表示)。4．（2024·广东惠州·三模）为回收利用废钒催化剂(含有V2O5、VOSO4、SiO2、Fe3O4以及钾和铝的硅酸盐)，科研人员研制了一种回收V2O5的新工艺，主要流程如下图。已知：i．该工艺条件下，溶液中金属离子开始沉淀和完全沉淀的pH如下表所示：金属离子Fe3+Fe2+Al3+开始沉淀pH1.97.03.0完全沉淀pH3.29.04.7ii．VOSO4可溶、(VO2)2SO4易溶、V2O5和NH4VO3难溶；＋2OH-=+H2O(1)“酸浸氧化”时，VO2＋转化成反应的离子方程式为，同时V2O5转化为。滤渣①主要成分是。(2)“中和沉淀”中，钒水解并沉淀为V2O5·2H2O，随滤液②可除去金属离子K＋以及部分的金属离子有。(3)“沉淀转溶”中，V2O5·2H2O转化为KVO3溶解，写出V2O5·2H2O与KOH反应的化学方程式。(4)“调pH”中滤渣④的主要成分是。(5)全钒液流储能电池可实现化学能和电能的相互转化，其原理如图所示。①充电过程中，左槽电极反应式为。②放电过程中，右槽溶液颜色变化的情况是。(6)钒的某种氧化物的立方晶胞结构如图所示，钒原子的配位数为。若该晶胞的密度为ρg/cm3，且用NA表示阿伏加德罗常数，则该晶胞的边长为nm。5．（2024·新疆·二模）以菱锰矿(主要成分为MnCO3，还含有铁、镍的碳酸盐以及SiO2杂质)为原料生产次锰酸钠(Na3MnO4)的工艺流程如图：已知：物质MnSNiSKsp2.0×10-131.0×10-21(1)次锰酸钠中Mn的化合价为；滤渣1的主要成分为MnO2和(填化学式)。(2)锰的浸出率结果如图所示。由图可知，所采用的最佳实验条件为。(3)浸出液加入MnO2发生的离子反应方程式为。(4)“除镍”步骤发生的反应为：MnS(s)+Ni2+(aq)=NiS(s)+Mn2+(aq)。反应的平衡常数K=。(5)“母液1”中主要溶质的用途。(6)煅烧产物MnO2在“共熔”过程中，反应得到Na2MnO4及一种单质气体，则该反应的化学方程式为。(7)某MnxO，四方晶胞结构及其投影如图所示，该晶胞由O2-和Mn3+构成。该晶体中Mn的配位数为，Mn与Mn之间最近(顶点和体心)距离为pm。(用含a、b的代数式表示)6．（2024·河北·一模）某铜硫矿富含黄铁矿和磁黄铁矿等硫铁矿物，占原矿矿物总量38％，实验室以此为原料模拟工业制备纯铜并利用黄铁精矿进行含铬废水处理，工艺流程转化如下：［注］1.粉碎解离度(不同成分矿石分离程度)与粉碎程度有关，颗粒越细，解离度越高，最高可达93％，但颗粒越细对设备要求越高。2.铜蓝矿的主要成分为CuS，黄铁矿的主要成分为。3.可能用到的数据如下：开始沉淀pH1.94.26.2沉淀完全pH3.26.78.2(1)基态铜原子的空间运动状态为种。(2)精磨酸浸过程中，精磨的作用是；酸浸一般选用硫酸溶液在纯氧环境中进行，酸浸的化学方程式为。(3)已知增大氧气的浓度可以提高的浸取率，请结合化学用语解释其原因。(4)生石灰碱浸时调节pH的范围为。(5)滤渣X的主要成分是。(6)向滤液B中通入高压，可成功制得单质铜的原因是。(7)黄铁精矿处理含铬废水的机理如图所示：在溶液反应中，黄铁精矿会部分溶解与()发生氧化还原反应，请结合信息写出此过程的离子反应方程式：。7．（2024·福建龙岩·二模）以锌灰(含ZnO及少量PbO、CuO、Fe2O3、SiO2)和Fe2(SO4)3为原料制备的ZnFe2O4脱硫剂，可用于脱除煤气中的H2S。脱硫剂的制备过程可表示为(1)“浸取”时需不断通入高温水蒸气，其目的是。(2)“除杂”包括：向浸取后的滤液中加足量锌粉、过滤、加H2O2氧化等步骤。过滤所得滤渣的成分为(填化学式)。(3)ZnSO4溶液经结晶可得ZnSO4∙7H2O固体。加热该固体，固体质量保留百分数与温度的关系如图所示。温度从688℃升高到1050℃时，分解生成的产物中有两种气体(只有一种是氧化物)，该过程中发生反应的化学方程式为。(4)400℃时，将一定比例H2、H2S的混合气体以一定流速通过装有ZnFe2O4脱硫剂的硫化反应器进行硫化。已知：硫化过程中ZnFe2O4反应后生成ZnS和FeS，该过程中发生的化学反应方程式为。(5)①氧化锌晶体的一种晶胞是如图甲所示的立方晶胞，其中与Zn原子距离最近的O原子数目有个，请在图乙中画出该晶胞沿y轴方向的平面投影图。②Zn2+能形成多种配离子，已知Zn2+形成的一种配离子[Zn(NH3)2(H2O)2]2+只有一种空间结构，则[Zn(NH3)4]2+的空间结构为。8．（2024·江西九江·二模）利用废镍催化剂(主要含金属及其氧化物)合成硫酸镍晶体的一种工艺流程如下：常温下，溶液中金属离子开始沉淀和完全沉淀的如表所示：金属离子开始沉淀时的7.23.72.27.5沉淀完全时的8.74.73.29.0回答下列问题：(1)“碱浸”时发生的主要反应的离子方程式为。(2)“滤液②”中含有的金属离子是。(3)若“转化”后的溶液中浓度为，则“调”应控制的范围是。(4)资料显示，硫酸镍结晶水合物的形态与温度有如下关系。温度低于30.8℃30.8~53.8℃53.8~280℃高于280℃晶体形态多种结晶水合物由溶液获得稳定的晶体的操作依次是蒸发浓缩、、过滤、洗涤、干燥。(5)①三种元素二价离子的硫酸盐晶体的晶胞类型相同，其熔点由高到低的顺序为；②中阴离子的空间构型为；③丁二酮肟常用于检验。在稀氨水中，丁二酮肟与反应生成鲜红色沉淀，其结构如图所示：该配合物中的配位数为；丁二酮肟分子中所含的第二周期元素的第一电离能由大到小的顺序为。9．（2024·广东·一模）钒是重要的战略资源，以硫酸工业产生的废钒催化剂为原料(含、、、以及少量的等)，综合回收利用钒、硅、钾实现变废为宝、保护环境的目的，回收工艺流程如下：已知：钒的氧化物在酸性条件下以、存在，增大时可转化为沉淀。(1)“水浸”前，通常需要将催化剂粉碎，其目的是。(2)“滤渣2”转化为的化学方程式是。(3)“还原酸浸”时：①硫酸的用量会影响钒的浸出率，需保持在1.2以下的原因是。②过程中除了有被还原成，还涉及的反应离子方程式为。③若以磷酸为介质处理废催化剂，可以提高钒的浸出率。一种钒磷配合物的结构如图所示，形成配位键时V提供(选填“孤对电子”或“空轨道”)。(4)“萃取”时选择有机萃取剂，原理是：(有机层)(有机层)，“反萃取”应选择在环境中进行(选填“酸性”、“中性”或“碱性”)。(5)加氨水生成沉淀，若经焙烧得到产品，则消耗空气中。(6)近年来，研究人员发现含钒的锑化物在超导方面表现出潜在的应用前景。某含钒的锑化物晶胞如图1所示，晶体中包含由V和组成的二维平面如图2。该含钒的锑化物化学式为，钒原子周围紧邻的锑原子数为。10．（2024·黑龙江哈尔滨·二模）钽（Ta）和铌（Nb）为高新技术产业的关键元素，其单质的性质相似。一种以花岗伟晶岩型铌钽矿（主要成分为、、和少量的FeO、CaO、MgO等）为原料制取钽和铌的流程如图一：“浸取”后的浸出液中含有、两种二元强酸。已知：①MIBK为甲基异丁基酮：②，，。(1)加快“浸取”速率可采取的措施是。(2)“浸取”时得到的“浸渣”主要成分为（填化学式），“浸取”时还会产生“废气”，“废气”中除了挥发出的HF还可能有（填化学式）。与氢氟酸反应的离子方程式为。(3)“萃取”时，若萃取剂MIBK的量一定，（填“一次萃取”或“少量多次萃取”）的萃取效率更高。(4)用金属钠还原制取金属铌的化学方程式为。(5)钽形成的晶体TaAs在室温下拥有超高的空穴迁移率和较低的电子迁移率。TaAs的晶胞结构如图二所示。诗写出As的配位数：。晶体的密度为（列出计算式，阿伏伽德罗常数的值为）。11．（2024·宁夏银川·一模）金属镓被称为“电子工业脊梁”，与铝同族，性质与铝相似。氮化镓是5G技术中广泛应用的新型半导体材料。利用粉煤灰(主要成分为Ga2O3、Al2O3、SiO2，还有少量Fe2O3等杂质)制备镓和氮化镓的流程如图：常温下，相关元素可溶性组分的物质的量浓度的对数与pH的关系如图所示，当溶液中可溶性组分浓度c≤10-5mol·L-1时，可认为已除尽。回答下列问题：(1)“焙烧”过程中Al2O3变为NaAlO2，则Ga2O3与纯碱反应的化学方程式为。(2)“碱浸”后滤渣的主要成分为(写化学式)。用惰性电极电解含[Ga(OH)4]-的溶液可得到金属Ga，阴极的电极反应式为。(3)常温下，反应[Ga(OH)4]-(aq)Ga(OH)3(s)＋OH-(aq)的平衡常数K=。(4)用石墨为电极电解熔融Ga2O3得到Ga单质，电极材料需要定期补充的是极(填“阴”或“阳”)。(5)高纯AlAs(砷化铝)可用于芯片制造。芯片制造中的一种刻蚀过程如图所示，图中所示致密保护膜为一种氧化物，可阻止H2O2刻蚀液与下层GaAs(砷化镓)反应。①该氧化物为。②已知：Ga和Al同族，As和N同族。在H2O2与上层GaAs的反应中，As元素的化合价变为+5价，则该反应的氧化剂与还原剂物质的量之比为。(6)利用CVD(化学气相沉积)技术，将热分解得到的Ga2O3与NH3在高温下反应可制得GaN，同时生成另一种产物，该反应化学方程式为。12．（2024·河北·一模）天然锆英砂(主要成分为)常含有等氧化物杂质。工业上以锆英砂为原科制备的一种工艺流程如图所示。已知：i．有机溶剂(三辛胺与壬醇的混合溶液)与水互不相溶；ii．“萃取”过程中铁元素由转化成有机配合物进入有机相。(1)“碱熔”时，锆英砂转化为，该反应的化学方程式为。(2)“水浸”时，所得“滤液”中溶质的主要成分除外，还有(填化学式)。(3)“酸浸”后，锆元素以的形式存在于溶液中，此过程中发生反应的离子方程式为。(4)“除铜”时，若测得剩余滤液中，通过计算判断溶液中是否除尽已知：常温下，，溶液中离子浓度低于即可认为该离子被除尽)。(5)“有机溶剂”中的壬醇几乎与水互不相溶，解释其原因为。(6)已知氯氧化锆的溶解度、铁的萃取率与盐酸浓度的关系如下图所示。在“萃取”过程中，应选用盐酸的最适宜浓度为_______(填选项字母)。A． B． C． D．(7)“煅烧”时，需要在条件下发生反应，所得两种气体的体积之比。13．（2024·山东·一模）以某种铁钴矿(主要成分为，还含有少量等杂质)为原料制取和黄钠铁矾的工艺流程如下图所示：回答下列问题：(1)滤渣3的主要成分为；确定“滤液1”中的已被完全氧化的方法是。(2)向“溶液A”中加入适量的溶液，生成颗粒较大的黄钠铁矾[]沉淀的同时还生成一种气体，这种气体的化学式是。(3)向“滤液3”中按物质的量之比为加入和，若“滤渣4”的成分为，总反应的离子方程式是。经检测，“滤渣4”是由和形成的混合物。隔绝空气灼烧时，发生反应的化学方程式是；如果控制温度不当，会生成杂质，反应的化学方程式是。(4)向“滤液1”中加入的“溶液”须控制用量，请解释原因。14．（2024·四川南充·一模）锰废渣的硫酸浸出液含有大量、、以及少量的、、、。通过沉淀-萃取法可以回收其中的锰、钴、镍，流程如图所示。已知：萃取剂a和b均为有机物，可用通式表示，萃取金属离子时，发生反应：(代表被萃取的金属)。(1)的作用是。(2)该流程中涉及的实验操作有___________(填字母标号)。A．过滤 B．蒸发结晶 C．分液 D．蒸馏(3)加入调的目的是。(4)已知：，，向除铁后的溶液中加入，当溶液中时，。(保留1位有效数字)(5)写出反萃取出的离子方程式。(6)、利用萃取剂b进行分离，二者萃取率随无机相变化如图所示。无机相的控制在左右为宜。(7)回收液中浓度的测定：取回收液，滴入几滴紫脲酸胺指示剂(遇显橙黄色)，用浓度为的溶液进行滴定()，达到滴定终点时消耗溶液的体积。物质的量浓度为。15．（2023·山西太原·二模）MnCO3可用作电器元件材料，也可作为瓷釉、颜料的制作原料。工业上用酸性含锰废水(主要含Mn2+、Cl-、H+、Fe2+、Cu2+)制备MnCO3：已知：几种金属离子沉淀的pH如表。金属离子Fe2+Fe3+Cu2+Mn2+开始沉淀的pH7.53.25.28.8完全沉淀的pH9.73.76.410.4回答下列问题：(1)①中加入过量MnO2的作用是。(2)过程③中调pH的目的是。(3)过程④中有CO2生成，则生成MnCO3的离子方程是。(4)过程④中得到的副产品的化学式是。(5)MnCO3在空气中加热易转化为不同价态的锰的氧化物，其固体残留率随温度的变化如图所示。则300℃时，剩余固体中n(Mn)：n(O)为；图中点D对应固体的成分为(填化学式)。(6)NF3与NH3的立体构型相同，两者中心原子的轨道杂化类型均为，但NF3不易与Cu2+形成配离子，其原因。(7)一种Hg－Ba－Cu－O高温超导材料的晶胞(长方体)如图所示。已知该晶胞中两个Ba2+的间距为cpm，则距离Ba2+最近的Hg+数目为个，二者的最短距离为pm。(列出计算式即可)。参考答案1．(1)CuO、Fe3O4(2)CaSO4(3)还原工序是将Fe3+还原为Fe2+，若没有还原工序，会使Fe3+发生沉淀(4)平面正方形(5)CuO+2Fe(OH)3CuFe2O4+3H2ON2在煅烧时做保护气(6)0.15(7)【分析】氧气具有氧化性，已知酸浸后的溶液中金属离子有Cu2+，Fe2+，Al3+和Fe3+，CuFeS2焙烧生成三种氧化物，结合质量守恒可知，三种氧化物为SO2、CuO、Fe3O4，加入硫酸金属氧化物转化为相应的硫酸盐，滤渣1为SiO2，加入Cu还原Fe3+为Fe2+，加入CuO调节pH使Al3+沉淀，，而Cu2+和Fe2+不沉淀，滤渣2中有Al(OH)3、CuO、Cu，加H2O2将Fe2+氧化为Fe3+离子，加入过量的氨水反应生成Cu(NH3)4SO4，Fe3+生成Fe(OH)3沉淀，Cu(NH3)4SO4经过系列操作生成CuO，灼烧CuO和Fe(OH)3生成

CuFe2O4，在N2做保护气下煅烧生成。【详解】（1）已知酸浸后的溶液中金属离子有Cu2+，Fe2+，Al3+和Fe3+，CuFeS2焙烧生成三种氧化物，结合质量守恒可知，三种氧化物为SO2、CuO、Fe3O4，其中金属氧化物的化学式为CuO、Fe3O4；（2）焙烧产物中的在有氧条件下利用石灰石浆液Ca(OH)2吸收可制得一种副产品是CaSO4；（3）加入Cu还原Fe3+为Fe2+，若没有还原工序，调节pH值时会使Fe3+发生沉淀；（4）已知有两种同分异构体，则可知其结构不是四面体结构，而是平面四边形结构，故的空间构型为平面正方形；（5）灼烧CuO和Fe(OH)3生成

CuFe2O4，反应的方程式为CuO+2Fe(OH)3CuFe2O4+3H2O；N2做保护气，防止生成物被氧化；（6）“煅烧”得到氧缺位体，质量减少的是氧气质量，，得出=0.15（7）制取氢气的总反应为：2H2O=2H2↑+O2↑，结合第二步反应，可知第一步反应为。2．(1)ac(2)Cu2+(3)pH过高，Fe3+生成氢氧化铁胶体吸附大量Ni2+，导致镍回收率降低(4)取最后一次的洗涤液少许于试管中，先加盐酸酸化，再加氯化钡溶液，若无沉淀生成，则证明洗涤干净(5)【分析】由已知信息可知，合金废料中加入混酸浸取液浸取后，得到的溶液中含有的离子有H+、Ni2+、Cu2+、Fe3+、、，向溶液中加入萃取剂，用萃取剂除去溶液中的Cu2+，向萃取后的溶液中加入还原剂，将Fe3+还原为Fe2+，然后加入H2O2，将Fe2+氧化为FeOOH沉淀，除去溶液中的铁元素；过滤后，向滤液中加入，(NH4)2C2O4溶液反应得到NiC2O4。【详解】（1）a．适当延长浸出时间可以使反应更充分，提高浸出率，a项选；b．高温条件下可以加快反应速率，但是在高温条件下硝酸会挥发，故不能用高温浸出，b项不选；c．分批加入混酸浸取并搅拌能使反应物混合更均匀，更充分，提高浸出率，c项选；答案选ac；（2）由流程分析可知，后续的操作不能除去Cu2+，故只能在萃取步骤中除去Cu2+；（3）①由题意可知，氧化过程是在70℃、pH小于3的条件下进行，过氧化氢与亚铁离子发生氧化还原反应生成FeOOH沉淀，反应的离子方程式为；②由题给信息可知，溶液pH增大，Fe2+被氧化的速率加快，同时生成的Fe3+水解形成更多的胶体能吸附Ni2+，导致镍回收率降低；（4）由流程可知，草酸镍晶体表面附有可溶的硫酸铵和硝酸铵，检验晶体是否洗涤干净实际上就是检验洗涤液中是否存在硫酸根，则检验方法为取最后一次的洗涤液少许于试管中，先加盐酸酸化，再加氯化钡溶液，若无沉淀生成，则证明洗涤干净；常温下Ksp[NiC2O4]=1.70×10-17，当溶液pH=2时，Ni2+沉淀完全，假设Ni2+浓度为1×10-5mol·L-1，则==，溶液pH=2，，草酸的Ka2==5.0×10-5，则==，Ka1==6.0×10-2，则=，（5）在空气中加热二水合草酸镍得到NiO，该反应的化学方程式为。3．(1)(2)(3)当沉淀完全时，也会形成沉淀(4)阴极(5)12【分析】矿石中的能与溶液反应生成，“酸浸氧化”过程中，二价铁被氧化为，被还原为，调的方法将Fe3+、Cu2+除去，加入(NH4)2S除Ni2+，最后电解得到锰或二氧化锰。【详解】（1）矿石中的能与溶液反应生成，故滤液中的溶质为NaOH、Na2SiO3；由图可知，硫化物中硫元素转化为单质硫，红褐色固体是，相应反应的化学方程式为。（2）“酸浸氧化”过程中，二价铁被氧化为，被还原为，离子方程式为。（3）由已知图可知，当沉淀完全时，也会形成沉淀，当同时形成沉淀时，溶液中存在、。（4）转化为时发生还原反应，故在阴极上放电；转化为时发生氧化反应，电极反应式为。（5）由图可知锰的配位数是12；由于面心上的原子与顶点上的原子相切，故面对角线长度为，设晶胞参数为，则，解得，晶胞体积为，由均摊法知，一个晶胞中含有4个锰原子，故晶胞的质量为，锰的密度为。4．(1)6VO2+++3H2O=6+Cl-+6H+SiO2、H2SiO3(2)Fe3+、Al3+(3)V2O5•2H2O+2KOH=2KVO3+3H2O(4)Al(OH)3(5)VO2++H2O-e-=+2H+紫色变为绿色(6)6【分析】废钒催化剂(含有V2O5、VOSO4、SiO2、Fe3O4以及钾和铝的硅酸盐)加入30%硫酸、氯酸钾进行酸浸氧化，滤液中含有、Fe3+、K+、Al3+，二氧化硅难溶于酸，硅酸盐与酸反应生成硅酸沉淀，二氧化硅和硅酸则是滤渣①，往滤液中加入KOH调节pH=3.0~3.1，由表中数据知，Fe3+、Al3+只有部分转化为沉淀；过滤后，Fe(OH)3、Al(OH)3、V2O5·2H2O成为滤饼；再加入KOH调节pH＞13，此时Fe3+转化为Fe(OH)3沉淀，Al(OH)3转化为K[Al(OH)4]，V2O5·2H2O转化为KVO3；加入盐酸调节pH=8.5，此时K[Al(OH)4]转化为Al(OH)3沉淀；过滤后往滤液加入NH4Cl，生成NH4VO3沉淀，煅烧后得到V2O5。【详解】（1）“酸浸氧化”时，VO2＋被氯酸钾在酸性环境下氧化成反应的离子方程式为6VO2+++3H2O=6+Cl-+6H+，二氧化硅难溶于酸，硅酸盐与酸反应生成硅酸沉淀，滤渣①的主要成分是二氧化硅和硅酸。（2）“中和沉淀”中，加入KOH调节pH=3.0~3.1，由表中数据知，Fe3+、Al3+只有部分转化为沉淀，所以随滤液②可除去金属离子K＋以及部分的金属离子有Fe3+、Al3+。（3）“沉淀转溶”中，加入KOH调节pH＞13，V2O5·2H2O转化为KVO3溶解，方程式为V2O5•2H2O+2KOH=2KVO3+3H2O。（4）加入盐酸“调pH”，此时K[Al(OH)4]转化为Al(OH)3沉淀，所以滤渣④的主要成分是Al(OH)3。（5）①充电过程，由图中装置可以看出，左槽电极连电源正极，是电解池阳极，所以电极反应式为：VO2++H2O-e-=+2H+。②放电过程中，右槽电极是负极，V2+失电子生成V3+，右槽溶液颜色变化的情况是紫色变为绿色。（6）由晶胞结构可以看出钒原子最近的氧原子有6个，所以钒原子的配位数是6。结合晶胞结构进行计算，钒原子的个数为，氧原子的个数为，晶胞密度为，所以a=nm。5．(1)+5SiO2(2)温度80℃，浸出时间90min(3)5Fe2+++8H+=5Fe3++Mn2++4H2O(4)(5)用作氮肥(6)5MnO2+2NaNO3+8NaOH5Na2MnO4+N2+4H2O(7)6【分析】菱锰矿(主要成分为MnCO3，还含有铁、镍的碳酸盐以及SiO2杂质)中加入硫酸进行溶浸，可以发生反应生成硫酸盐，向其中加入具有氧化性的MnO2，可以将Fe2+氧化为Fe3+，滤渣1为SiO2和过量的MnO2；向滤液中加入氨水调节pH=4将Fe3+以Fe(OH)3沉淀下来，过滤后向滤液中加入MnS，可以将Ni2+、Co2+形成CoS和NiS沉淀下来，滤渣2为过量的MnS、CoS和NiS；向MnSO4溶液中加入NH4HCO3溶液和氨水，使Mn2+形成MnCO3沉淀，MnCO3经过煅烧后和NaNO3、NaOH共溶，再酸化还原得到锰酸钠(Na3MnO4)溶液。【详解】（1）由化合价代数和为零可知，Na3MnO4中Mn的化合价为+5价，滤渣1的主要成分为MnO2和SiO2。（2）物质的浸出率越高，反应消耗的时间越短，反应要求的温度越低，反应条件越佳。根据图2可知，所采用的最佳实验条件是温度80℃，浸出时间90min。（3）浸出液加入MnO2可以将Fe2+氧化为Fe3+，根据得失电子守恒和电荷守恒配平离子方程式为：5Fe2+++8H+=5Fe3++Mn2++4H2O。（4）“除镍”步骤发生的反应为：MnS(s)+Ni2+(aq)=NiS(s)+Mn2+(aq)，反应的平衡常数K=。（5）向MnSO4溶液中加入NH4HCO3溶液和氨水，使Mn2+形成MnCO3沉淀，同时得到母液为(NH4)2SO4，可以用作氮肥。（6）煅烧产物MnO2在“共熔”过程中，反应得到Na2MnO4及一种单质气体，Mn元素由+4价上升到+6价，由得失电子守恒可知，NaNO3中N元素化合价由+5价下降到0价生成N2，则该反应的化学方程式为：5MnO2+2NaNO3+8NaOH5Na2MnO4+N2+4H2O。（7）根据晶胞投影图可知,在该晶体中与Mn原子距离相等且最近的O原子有6个，所以Mn的配位数为6。由晶胞结构可知，在该晶胞中距离最近的2个Mn之间的距离为晶胞体对角线长度的一半，晶胞的体对角线长度为pm，所以该晶体中Mn之间的最近距离为pm。6．(1)15(2)精磨可以使颗粒更细，提高酸浸效率(3)CuS难溶于硫酸溶液，在溶液中存在沉淀溶解平衡，增大的浓度，可以反应消耗，使之转化为S，从而使沉淀溶解平衡正向移动，从而可促进的浸取(4)3.2≤pH<4.2(5)和(6)向滤液中通入高压，被还原为Cu单质，通过过滤分离出来(7)【分析】铜硫矿原石中经过粉碎解离得到主要成分为CuS的铜蓝矿和主要成分为FeS2的黄铁矿。但解离度达不到100%，即铜蓝矿含杂质FeS2，经过纯氧环境下的精磨酸浸，Cu生成Cu2+，S转变为单质和，杂质二价铁被氧化成三价铁，碱浸时Fe3+生成Fe(OH)3沉淀，Ca2+结合生成CaSO4沉淀，二者形成滤渣X，滤液B中的Cu2+与H2反应得到Cu。【详解】（1）基态原子的空间运动状态数即轨道数。Cu是29号元素，基态铜原子的电子排布式为，共15个电子轨道，即铜原子的空间运动状态数为15。（2）精磨可以使颗粒更细，增大反应物的接触面积，提高酸浸效率；“酸浸”时，S元素被O2氧化成单质S和，杂质二价铁被氧化成三价铁，化学方程式为。（3）CuS难溶于硫酸溶液，在溶液中存在沉淀溶解平衡，增大的浓度，可以反应消耗，使之转化为S，从而使沉淀溶解平衡正向移动，从而可促进的浸取。（4）生石灰调pH值是为了除去杂质Fe3+，pH需要大于或等于3.2，但不能将Cu2+转化为沉淀，因此应调pH小于4.2，即3.2≤pH<4.2。（5）滤液A中含有CuSO4和Fe3+，加入CaO后，除了生成Fe(OH)3沉淀，还会有CaSO4生成，即滤渣X的主要成分是Fe(OH)3、CaSO4。（6）向滤液中通入高压，被还原为Cu单质，通过过滤分离出来。（7）黄铁精矿的在反应时被氧化成Fe3+和，被还原为Cr3+，在酸性溶液中，反应方程式为：。7．(1)升高温度，加快反应速率(2)Cu、Fe、Zn(3)2ZnSO42ZnO+2SO2↑+O2↑(4)ZnFe2O4+3H2S+H2ZnS+2FeS+4H2O(5)4正四面体【分析】锌灰(含ZnO及少量PbO、CuO、Fe2O3、SiO2)中加入稀硫酸浸取，SiO2和硫酸不反应，PbSO4难溶于水和稀硫酸，过滤后，滤渣为SiO2、PbSO4，滤液中含有硫酸锌、硫酸铜、硫酸铁、硫酸，加足量锌粉，硫酸铜、硫酸铁、硫酸都能与锌反应，加H2O2将未被还原的Fe2+氧化，再加入硫酸铁调节锌、铁的配比，加入碳酸氢钠沉锌铁，制得脱硫剂ZnFe2O4。【详解】（1）“浸取”时不断通入高温水蒸气，可使溶液的温度升高，反应速率加快，则目的是：升高温度，加快反应速率。（2）向浸取后的滤液中加足量锌粉，Cu2+、Fe3+、H+都被还原，过滤、加H2O2，将未被还原的Fe2+氧化为Fe3+，过滤所得滤渣的成分为：Cu、Fe、Zn。（3）设ZnSO4∙7H2O固体的质量是100g，物质的量为mol，依据锌守恒的原则，可求出688℃时固体的摩尔质量为≈161g/mol，其为ZnSO4；1050℃时所得固体的摩尔质量为≈81g/mol，其为ZnO，分解产生的气体应为SO2、O2的混合气，该过程中发生反应的化学方程式为2ZnSO42ZnO+2SO2↑+O2↑。（4）硫化过程中ZnFe2O4与H2、H2S反应生成ZnS和FeS，铁元素化合价由+3降低为+2、氢气中H元素化合价由0升高为+1，根据得失电子守恒，其化学方程式为ZnFe2O4+3H2S+H2ZnS+2FeS+4H2O。（5）①氧化锌晶胞中，含Zn原子个数为=4，含O原子个数为4，则晶体的化学式为ZnO，从图中可以看出，与O原子距离最近的Zn原子数目有4个，则与Zn原子距离最近的O原子数目也有4个，该晶胞沿y轴方向的平面投影图中，Zn原子位于正方形的顶点、面心和棱心，4个O原子位于面内对角线离顶点处，可表示为。②Zn2+形成的一种配离子[Zn(NH3)2(H2O)2]2+只有一种空间结构，则其为四面体结构，不是平面结构，所以[Zn(NH3)4]2+的空间结构为正四面体。【点睛】计算晶胞中含有的微粒个数时，可使用均摊法。8．(1)2Al+2OH-+2H2O=Al+3H2(2)Ni2+、Fe2+、Fe3+(3)3.2≤pH＜6.7(4)冷却到30.8到53.8结晶(5)NiSO4>CoSO4>FeSO4正四面体4N>O>C【分析】本流程根据物质的相关物理性质、化学性质，设计一系列的分离提纯过程，除去杂质，获得所需工业产品；通过碱洗除去Al元素，再通过酸洗除去不溶性杂质，Ni、Al、Fe及其氧化物和硫酸反应转化为Ni2+、Fe2+、Fe3+。利用H2O2氧化性将Fe元素存在形式均调整成Fe3+，利用Fe3+易水解，Fe3+、Ni2+水解pH环境不一致的特点，通过调节溶液pH完成Fe元素的除去；再利用经典的蒸发结晶操作获得结晶水合物产品。【详解】（1）“碱浸”时Al和NaOH溶液反应生成偏铝酸钠和氢气，离子方程式为：2Al+2OH-+2H2O=Al+3H2。（2）由分析可知，“滤液②”中含有的金属离子是Ni2+、Fe2+、Fe3+。（3）由上述表格可知，Ni2+完全沉淀时的pH=8.7，此时c(Ni2+)=1.0×10-5mol·L-1，c(H+)=1.0×10-8.7mol·L-1，则c(OH-)=10-5.3mol/L，则Ni(OH)2的Ksp=c(Ni2+)⋅c2(OH-)=10-5×(10-5.3)2=1.0×10-15.6，如果“转化”后的溶液中Ni2+浓度为0.1mol·L-1，此时，则c(H+)==10-6.7mol/L，即pH=6.7；为避免镍离子沉淀，溶液的pH应小于6.7，Fe3+完全沉淀的pH为3.2，因此“调节pH”应控制的pH范围是3.2≤pH＜6.7。（4）由溶液获得稳定的晶体的操作依次是蒸发浓缩、冷却到30.8到53.8结晶、过滤、洗涤、干燥。（5）①Fe、Co、Ni三种元素二价离子的半径依次减小，硫酸盐晶体中品格能依次增大，所以其熔点出高到低的顺序为NiSO4>CoSO4>FeSO4；②NiSO4的阴离子为SO中心原子价层电子对数为=4，且没有孤电子对，空间构型为正四面体；③由图可知，Ni2+与4个N形成配位键，Ni2+的配位数为4；同周期元素，从左到右第一电离能呈增大趋势，但氮原子的2p轨道为半充满稳定结构，第一电离能大于相邻元素，则C、N、O三种元素第一电离能从大到小为：N>O>C。9．(1)增大催化剂与水的接触面积，提高反应速率与浸出率(2)SiO2+2NaOH=Na2SiO3+H2O或SiO2+Na2CO3Na2SiO3+CO2↑(3)VO2+水解程度增加或生成VO(OH)2，影响钒的浸出率空轨道(4)酸性(5)0.5(6)CsV3Sb56【分析】水浸废钒催化剂(含V2O5、VOSO4、K2SO4、SiO2以及少量的Fe2O3等)，VOSO4、K2SO4进入滤液1，V2O5、SiO2以及Fe2O3进入滤渣1，用无水K₂SO3和H₂SO4对滤渣1还原酸浸，V2O5、Fe2O₃和K2SO3和H2SO4反应进入滤液2，SiO2进入滤渣2，用有机试剂对滤液1和滤液2中的、VO2+进行萃取分离出亚铁离子和钾离子，再反萃取出和VO2+，再加氨水沉钒，焙烧得到V2O5，据此分析解答。【详解】（1）“水浸”前，通常需要将催化剂粉碎，其目的是增大催化剂与水的接触面积，提高反应速率与浸出率；（2）“滤渣2”主要成分是SiO2，转化为Na2SiO3的化学方程式是：SiO2+2NaOH=Na2SiO3+H2O或SiO2+Na2CO3Na2SiO3+CO2↑；（3）①“还原酸浸”时，硫酸的用量会影响钒的浸出率，pH超过1.2时，VO2+水解程度增加或生成VO(OH)2，水解产物会进入滤渣中影响钒的浸出率；②过程中除了有，被还原成VO2+，还涉及的反应离子方程式为③由图2可知，和V形成配位键的P、O、Cl均含有孤电子对，故V提供的是空轨道；（4）“萃取”时选择有机萃取剂，原理是：H2R(有机层)+VO2+2H++VOR(有机层)，“反萃取”应让平衡逆向移动，使VO2+进入水层，故选择在酸性环境中进行；（5）VO(OH)2沉淀经焙烧得到V2O5的方程式为：4VO(OH)2+O22V2O5+4H2O，若经焙烧得到1molV2O5产品，则消耗空气中O2的物质的量为：mol=0.5mol；（6）由该化合物的晶胞可知，Cs位于顶点，含有个，Sb位于棱上和晶胞内个，V位于面上和晶胞内，含有

个，所以锑化物M的化学式CsV3Sb5；晶胞中有4个面的面心由钒原子占据，这些钒原子填充在锑原子构成的八面体空隙中，周围紧邻的锑原子数为6；【点睛】本题考查物质准备工艺流程，涉及物质的分离提纯、条件的控制、原理的分析评价、陌生方程式书写等，熟练掌握元素化合物性质，理解整个过程，题目难度中等。10．(1)将铌钽矿粉碎、搅拌、升高温度等(2)CaF2、MgF2SiF4(3)少量多次萃取(4)(5)6【分析】花岗伟晶岩型铌钽矿（主要成分为、、和少量的FeO、CaO、MgO等）加入HF、硫酸浸取，得到浸渣，主要成分为CaF2、MgF2，可与HF反应生成SiF4气体，得到浸出液加入MIBK萃取，分为水相和有机相，有机相加入纯水进行反萃取，在水相中加入氨气沉钽，得到氢氧化钽，加热分解得，电解制得Ta，水相加HF、KF沉铌，得到K2NbF7，与Na反应得到铌粉。【详解】（1）加快“浸取”速率可采取的措施是：将铌钽矿粉碎、搅拌、升高温度等；（2）由CaF2和MgF2的Ksp可知，“浸取”时得到的“浸渣”主要成分为：CaF2、MgF2；“浸取”时还会产生“废气”，“废气”中除了挥发出的HF还可能有可与HF反应生成的SiF4；与氢氟酸反应生成，离子方程式为：；（3）“萃取”时，若萃取剂MIBK的量一定，少量多次萃取接触更加充分，萃取效率更高；（4）用金属钠还原制取金属铌，根据氧化还原得失电子守恒的原子，可得到其化学方程式为：；（5）由图可知，As的配位数为6；由均摊法可知，一个晶胞中含有4个TaAs，晶胞质量为：，体积为，密度为。11．(1)Ga2O3+Na2CO32NaGaO2+CO2↑(2)Fe2O3[Ga(OH)4]-+3e-=Ga+4OH-(3)100.4(4)阳(5)Al2O34∶1(6)Ga2O3+2NH32GaN+3H2O【分析】粉煤灰(主要成分为Ga2O3、Al2O3、SiO2，还有少量Fe2O3等杂质)与纯碱焙烧得到NaAlO2、NaGaO2、Na2SiO3、Fe2O3等的混合物，“碱浸”所得滤渣中主要成分为Fe2O3，碱浸后滤液经“操作”得到含[Ga(OH)4]-的溶液，向其中通入足量CO2得到Ga(OH)3，Ga(OH)3加热分解得到Ga2O3，电解Ga2O3得到Ga；电解含[Ga(OH)4]-的溶液得到Ga，加入CH3Br合成、再与NH3反应得到GaN。【详解】（1）Ga的性质与铝相似，“焙烧”过程中Al2O3变为NaAlO2，则Ga2O3与纯碱反应的化学方程式为Ga2O3+Na2CO32NaGaO2+CO2↑。（2）根据分析，“碱浸”后滤渣的主要成分为Fe2O3；用惰性电极电解含[Ga(OH)4]-的溶液可得到金属Ga，Ga元素的化合价由+3价降至0价，则阴极的电极反应式为[Ga(OH)4]-+3e-=Ga+4OH-。（3）由图可知，当pH=9.4时lgc{[Ga(OH)4]-}=-5，则反应[Ga(OH)4]-(aq)Ga(OH)3(s)＋OH-(aq)的平衡常数K==100.4。（4）用石墨为电极电解熔融Ga2O3得到Ga单质，阴极得到Ga，阳极产生O2，O2消耗石墨产生CO2、CO气体，故电极材料需要定期补充的是阳极。（5）①图中所示致密保护膜为一种氧化物，可阻止H2O2刻蚀液与下层GaAs(砷化镓)反应，说明H2O2与AlAs反应产生该致密的氧化物保护膜，该氧化物为Al2O3。②在H2O2与上层GaAs的反应中，As元素的化合价变为+5价，As元素的化合价由-3价升至+5价，GaAs为还原剂，1molGaAs失去8mol电子，H2O2为氧化剂，1molH2O2得到2mol电子，根据得失电子守恒，该反应的氧化剂与还原剂的物质的量之比为8∶2=4∶1。（6）将热分解得到的Ga2O3与NH3在高温下反应可制得GaN，同时生成另一种产物，根据原子守恒，另一种产物为H2O，该反应的化学方程式为Ga2O3+2NH32G