高三二轮高效复习主题巩固卷化学（双选）高考大题整体突破化学工艺流程

[课下巩固检测练(三十七)]高考大题·整体突破——化学工艺流程(非选择题每题10分)1．(2025·云南高考)从褐铁矿型金­银矿(含Au、Ag、Fe2O3、MnO2、CuO、SiO2等)中提取Au、Ag，并回收其它有价金属的一种工艺如下：已知：①金­银矿中Cu、Mn元素的含量分别为0.19%、2.35%。②25℃时，Mn(OH)2的Ksp为1.9×1013。回答下列问题：(1)基态Cu原子的价层电子排布式为________。(2)“还原酸浸”时，MnO2反应的离子方程式为___________________________________。(3)“浸金银”时，Au溶解涉及的主要反应如下：①Au＋5S2Oeq\o\al(2,3)＋[Cu(NH3)4]2+=[Au(S2O3)2]3＋[Cu(S2O3)3]5＋4NH3②4[Cu(S2O3)3]5＋16NH3＋O2＋2H2O=4[Cu(NH3)4]2+＋4OH－＋12S2Oeq\o\al(2,3)上述过程中的催化剂为________。(4)“沉铜”前，“滤液1”多次循环的目的为_______________________________________________________________________________。(5)根据“还原酸浸”“氧化”，推断Fe3+、Cu2+、MnO2的氧化性由强到弱的顺序为__________________。(6)25℃“沉铁”后，调节“滤液4”的pH至8.0，无Mn(OH)2析出，则c(Mn2+)≤________mol·L1。(7)一种锑锰(Mn3Sb)合金的立方晶胞结构如图。①该晶胞中，每个Sb周围与它最近且相等距离的Mn有________个。②NA为阿伏加德罗常数的值，晶胞边长为anm，则晶体的密度为________g·cm3(列出计算式即可)。解析：由流程可知，矿石经“还原酸浸”，Fe2O3、MnO2被还原为Fe2+和Mn2+，CuO被溶解为Cu2+，Au、Ag、SiO2不溶，进入“滤渣1”；“沉铜”时，Cu2+被铁粉还原为Cu；“氧化”时Fe2+被氧化为Fe3+；“沉铁”时，Fe3+转化为沉淀，后续转化为氧化铁；“沉锰”时，Mn2+沉淀为碳酸锰。“浸金银”时，Au、Ag被混合液浸出，后续提炼出Au、Ag。(3)[Cu(NH3)4]2+参与了反应①，但在反应②又重新生成，其质量和性质在反应前后没发生变化，因此，上述过程中的催化剂为[Cu(NH3)4]2+。(6)25℃“沉铁”后，调节“滤液4”的pH至8.0，此时c(OH－)＝106mol·L1，无Mn(OH)2析出，根据Mn(OH)2的Ksp为1.9×1013，则c(Mn2+)≤eq\f(1.9×1013,(106)2)＝0.19mol·L1。(7)②由晶胞结构和均摊法可知，该晶胞中平均占有1个Sb和3个Mn，因此，该晶胞的质量为eq\f(122＋55×3,NA)g，该晶胞的体积为(anm)3＝a×1021cm3，晶体的密度为eq\f(122＋55×3,NA×a3×1021)g·cm3。答案：(1)3d104s1(2)MnO2＋SOeq\o\al(2,3)＋2H＋=Mn2+＋SOeq\o\al(2,4)＋H2O(3)[Cu(NH3)4]2+(4)降低硫酸和亚硫酸钠的消耗成本，同时减少废水产生量及处理成本，并通过持续去除杂质提高金银的富含度(5)MnO2>Fe3+>Cu2+(6)0.19(7)①12②eq\f(122＋55×3,NA×a3×1021)2．镓(Ga)在半导体、记忆合金等高精尖材料领域有重要应用。从棕刚玉烟尘中(主要成分为NaGaO2、SiO2、K2O、Al2O3等)提取镓的工艺如下：已知：镓和铝位于同一主族，性质相似。回答下列问题：(1)为提高“焙烧”效率，可采取的措施是__________________________(写出一条即可)。(2)结合下图信息，为使“焙烧”和“浸出”后Ga的浸出率最高，应选择的钠盐是__________，浸出方式选择________(“酸浸”或“碱浸”)。(3)“过滤、洗涤”后的“浸出渣”主要成分是__________(填化学式)。(4)“萃取”过程主要存在如下平衡：nTBP＋H＋＋GaCleq\o\al(－,4)⥬HGaCl4·nTBP，“萃余液”所含金属阳离子为____________。(5)TBP萃取剂中含磷酸三丁酯(结构如下)，该物质中采取sp3杂化的几种原子，元素电负性由大到小的顺序为____________。(6)为了避免“电解”提取镓的过程中析出大量氢气，“反萃取剂”NaOH溶液应适当过量。写出提取镓的电极反应式：________________________________。答案：(1)将烟尘与钠盐混合均匀、适当升高温度(2)Na2CO3酸浸(3)H2SiO3(4)Na＋、K＋、Al3+(5)O>C>P(6)[Ga(OH)4]－＋3e－=Ga＋4OH－3．(2025·湖南邵阳三模)四钼酸铵[(NH4)2Mo4O13·2H2O]的用途非常广泛，可用作催化剂、防腐剂、阻燃剂等。下图是用辉钼矿(含MoS2、V2O5、CuS2、Fe3O4、Al2O3等)制备四钼酸铵和一些副产品的工艺流程图：已知：①MoS2、V2O5、Al2O3均可与纯碱反应生成对应的钠盐。②“沉钒”后，Mo以MoOeq\o\al(2,4)的形式存在于溶液中；在不同pH条件下MoOeq\o\al(2,4)聚合生成多酸根离子，如Mo2Oeq\o\al(2,7)、Mo4Oeq\o\al(2,13)、Mo7Oeq\o\al(6,24)等，pH越小聚合度越大。回答下面问题：(1)V在元素周期表中的位置是__________。(2)“氧化焙烧”时生成两种气体，写出MoS2发生反应的化学方程式：____________________________。(3)“洗气”过程中“试剂X”可以是________(填字母)。a．NaOH溶液b．饱和NaHSO3溶液c．饱和NaHCO3溶液(4)向“溶液Y”中通入气体2和气体3的顺序是先通入____________(填化学式)。(5)“洗脱”工序中洗脱液的主要成分是____________(填化学式)。(6)“沉钼”过程中发生反应的离子方程式是_____________________________________。(7)金属Mo晶胞如图甲所示，原子之间相互位置关系的平面图如图乙所示。该晶胞空间利用率是____________(用含有“π”的代数式表示)。(空间利用率＝eq\f(原子体积,晶胞的体积)×100%)解析：辉钼矿(含MoS2、V2O5、CuS2、Fe3O4、Al2O3等)加入纯碱、氧气焙烧，MoS2反应生成Na2MoO4和SO2，V2O5、Al2O3均可与纯碱反应生成对应的钠盐，焙烧产生的气体1主要为SO2和CO2；加入H2SO4和(NH4)2SO4，Cu、Fe、Al转化为金属阳离子，钒元素转化为NH4VO3沉淀，钼元素转化为MoOeq\o\al(2,4)，通过R—N(CH3)3Cl树脂分离Cu2+、Fe3+、Al3+和MoOeq\o\al(2,4)，然后加入NH4Cl洗脱液、再加入H2SO4沉钼，得到(NH4)2Mo4O13·2H2O晶体；NH4VO3焙烧生成V2O5和气体3即NH3，氨气、气体2与溶液Y反应，经一系列操作得到纯碱，则溶液Y是饱和NaCl溶液，气体2为CO2；向气体1中加入试剂X分离SO2和CO2，除去SO2，则试剂X可能是饱和NaHCO3溶液。(3)据分析，向气体1中加入试剂X的目的是分离SO2和CO2，除去SO2，保留CO2a.NaOHa.NaOH溶液与SO2和CO2均反应，故a错误；b.饱和NaHSO3溶液与SO2和CO2均不反应，故b错误；c.饱和NaHCO3溶液与SO2反应生成Na2SO3和CO2，与CO2不反应，可分离两者，并不引入新的杂质，故c正确。(5)离子交换树脂具有选择性，通过树脂后溶液中只有MoOeq\o\al(2,4)，因此需要向溶液中引入NHeq\o\al(＋,4)以得到(NH4)2Mo4O13·2H2O晶体，则洗脱液为NH4Cl。(7)如图甲所示，金属钼为面心立方晶胞，则一个晶胞中Mo的数量为eq\f(1,8)×8＋eq\f(1,2)×6＝4，假设晶胞边长为a，根据图乙可知金属Mo半径和晶胞边长关系，eq\r(2)a＝4r，则空间利用率＝eq\f(原子体积,晶胞的体积)×100%＝eq\f(\f(4,3)πr3×4,a3)×100%＝eq\f(\f(4,3)π\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(\r(2),4)a))\s\up12(3)×4,a3)×100%＝eq\f(4,3)π×eq\f(2\r(2),43)×4×100%＝eq\f(\r(2),6)π×100%。答案：(1)第四周期第ⅤB族(2)2MoS2＋2Na2CO3＋7O2eq\o(=,\s\up7(焙烧))2Na2MoO4＋2CO2＋4SO2(3)c(4)NH3(5)NH4Cl(6)4MoOeq\o\al(2,4)＋2NHeq\o\al(＋,4)＋6H＋=(NH4)2Mo4O13·2H2O↓＋H2O(7)eq\f(\r(2)π,6)×100%4．(2025·广东汕头三模)锗是一种战略性金属，广泛应用于光学及电子工业领域。某锌浸渣中含有ZnO、Fe2O3、GeO2、SiO2、PbSO4等，利用锌浸渣提取Ge的实验流程如下图所示：已知：①部分含锗微粒的存在形式与pH的关系为pHpH<2pH＝2.5～5pH>12Ge存在形式Ge4+[Ge(OH)3]＋GeOeq\o\al(2,3)②部分金属离子的沉淀pH：金属离子Fe2+Fe3+Zn2+开始沉淀7.52.36.2沉淀完全9.03.28.0回答下列问题：(1)“滤渣”的主要成分的化学式是________________。(2)Fe2O3在“还原浸出”步骤中发生反应的离子方程式为________________________________________。(3)“沉锗”步骤中加入的物质A属于碱性氧化物，其化学式是____________。“沉锗”操作后，Ge以GeO2的形式存在，随着pH的升高，Ge的沉淀率升高，“沉锗”操作理论上需控制pH范围为____________。(4)“酸溶”后，溶液的pH为1.8，向溶液中加入酒石酸萃取剂，其原理为酒石酸(C4H6O6)与含锗微粒形成酒石酸络阴离子[Ge(C4H4O6)3]2：Ge4+＋3C4H6O6⥬[Ge(C4H4O6)3]2＋6H＋①若pH升高，锗的萃取率下降，原因是________________________________________。②“反萃取”中加入的物质B是________(填字母)。a．NaOH溶液b．H2SO4溶液c．NaHSO4溶液(5)一种锗晶胞结构如下左图，与锗原子距离最近且相等的锗原子有________个，锗原子A的原子坐标为(0，0，0)，锗原子B的原子坐标为____________；将该晶胞沿图中体对角线投影，下左图中锗原子B投影的位置是下右图的________号位(填数字)。解析：由题给流程可知，锌浸渣用二氧化硫、硫酸溶液还原浸出，将氧化铁转化为硫酸亚铁，氧化锌、氧化锗转化为硫酸锌、硫酸锗，二氧化硅和硫酸铅不反应，过滤得到含有二氧化硅、硫酸铅的滤渣和滤液；向滤液中加入氧化钙调节溶液pH在5～6.2范围内，将溶液中的硫酸锗转化为二氧化锗沉淀，过滤得到含有硫酸亚铁、硫酸锌的滤液和含有氢氧化钙、二氧化锗的滤渣；向滤渣中加入硫酸溶液酸溶，将氢氧化钙转化为硫酸钙、二氧化锗转化为硫酸锗，经一系列操作得到石膏和硫酸锗溶液；向溶液中加入酒石酸和有机溶剂萃取、分液得到水相和含有eq\b\lc\[\rc\](\a\vs4\al\co1(Ge\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(C4H4O6))\s\do7(3)))eq\s\up12(2－)的有机相；向有机相中加入氢氧化钠溶液调节溶液pH大于12，反萃取、分液得到锗酸钠，选择合适还原剂将锗酸钠还原得到锗。(5)由晶胞结构可知，与锗原子距离最近且相等的锗原子有4个；位于顶点的锗原子A的原子坐标为(0，0，0)，则位于右侧面心的锗原子B的原子坐标为eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(1，\f(1,2)，\f(1,2)))；由投影图中锗原子A、C的位置可知，锗原子B投影的位置是图中的4号位。答案：(1)SiO2、PbSO4(2)Fe2O3＋2H＋＋SO2=2Fe2+＋SOeq\o\al(2,4)＋H2O(3)CaO5<pH<6.2(4)①生成eq\b\lc\[\rc\](\a\vs4\al\co1(Ge\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(OH))\s\do7(3)))eq\s\up12(＋)后难以与酒石酸形成配合物②a(5)4eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(1，\f(1,2)，\f(1,2)))45．(2025·福建三模)三氧化二铬(Cr2O3)可用于制备陶瓷、合金、耐火材料等。由铬铁矿(含FeO·Cr2O3和少量Fe2O3、Al2O3、SiO2)制备Cr2O3的一种流程如下：已知：①Ksp[Fe(OH)3]＝4×1038，Ksp[Al(OH)3]＝1×1034，Ksp[Mg(OH)2]＝2×1011，Kw＝1×1014；当溶液中金属离子浓度≤1×105mol·L1时，可认为该金属离子已沉淀完全。②“水浸”所得浸渣的主要成分为Fe2O3和MgSiO3。③eq\r(3,4)≈1.6，lg1.6≈0.2。回答下列问题：(1)“焙烧”时，SiO2发生反应的化学方程式为________________________________。(2)“焙烧”时，每消耗1molFeO·Cr2O3，需消耗____________molO2。(3)该实验条件下，从浸渣中提取Fe2O3的方法为：将浸渣酸溶、过滤，得到金属离子浓度均为0.2mol·L1的滤液；然后调节滤液pH的范围为____________，过滤、洗涤、煅烧，得到Fe2O3产品。(4)“调pH为7～8”和“酸化”两步不能合并，原因是____________________________。“酸化”时，不能用盐酸代替硫酸，原因是________________________________________。(5)“热还原”过程中生成N2，反应的化学方程式为__________________________________________________。(6)Cr2O3晶胞结构如图所示，Cr2O3晶体的密度为ρg·cm3，晶胞体积为Vnm3。晶胞结构示意图中的小黑球代表________(填“Cr3+”或“O2”)，阿伏加德罗常数NA＝________mol1。解析：铬铁矿(含FeO·Cr2O3和少量Fe2O3、Al2O3、SiO2)加入碳酸镁与二氧化硅反应生成MgSiO3，“焙烧”时FeO·Cr2O3与NaOH和O2在高温下反应生成Fe2O3和Na2CrO4，“水浸”所得浸渣的主要成分为Fe2O3和MgSiO3，加入硫酸调pH得到Al(OH)3沉淀，Na2CrO4溶液加入硫酸转化为Na2Cr2O7，“热还原”过程为NH4Cl与Na2Cr2O7反应生成Cr2O3和N2。(2)“焙烧”时，FeO·Cr2O3发生反应的化学方程式为4FeO·Cr2O3＋16NaOH＋7O2eq\o(=,\s\up7(高温))2Fe2O3＋8Na2CrO4＋8H2O，每消耗1molFeO·Cr2O3，需消耗1.75molO2。(3)浸渣的主要成分为Fe2O3和MgSiO3。