05素养提升练(四)科学探究-以金属及其化合物为主体的化学工艺流程分析【正文】作业手册

素养提升练(四)科学探究——以金属及其化合物为主体的化学工艺流程分析探究点一以金属及其化合物为主体的“微流程”1.以混有SiO2的MgCO3为原料制备氧化镁的实验流程如图所示。下列说法错误的是 ()A.“酸浸”的离子方程式为CO32-+2H+CO2↑+HB.浸出渣的成分是SiO2C.母液的主要溶质是NH4ClD.固体X是Mg(OH)22.为研究废旧电池的再利用,实验室利用废旧电池的铜帽(主要成分为Zn和Cu)回收Cu并制备ZnO的部分实验过程如图所示。下列叙述错误的是 ()A.“溶解”操作中溶液温度不宜过高B.铜帽溶解后,将溶液加热至沸腾以除去溶液中过量的氧气或H2O2C.与锌粉反应的离子可能为Cu2+、H+D.“过滤”操作后,将滤液蒸发结晶、过滤、洗涤、干燥后,高温灼烧即可得纯净的ZnO3.[2023·辽宁卷]某工厂采用如下工艺制备Cr(OH)3,已知焙烧后Cr元素以+6价形式存在,下列说法错误的是 ()A.“焙烧”中产生CO2 B.滤渣的主要成分为Fe(OH)2C.滤液①中Cr元素的主要存在形式为CrO424.[2024·河北保定十校三模]碳酸亚铁(FeCO3)能够帮助治疗缺铁性贫血,属于一种补铁的营养补充剂。制备FeCO3的工艺流程如图所示。已知:“还原”工序中不生成S单质。下列说法错误的是 ()A.FeS2中S的化合价为-1价B.“酸浸”时,物质X为Fe3O4C.“还原”时发生反应的离子方程式为14Fe3++FeS2+8H2O15Fe2++2SO42-D.“沉铁”时,HCO35.[2024·安徽合肥三模]某种以辉铜矿[Cu2S,含Fe3O4、SiO2杂质]为原料制备[Cu(NH3)4]SO4·H2O的流程如图所示,下列说法错误的是 ()A.向溶液D中加入无水乙醇并用玻璃棒摩擦试管壁可析出目标产物B.向溶液C中加入硫氰化钾溶液后呈现红色C.煅烧过程中涉及的主要方程式为2Cu2S+5O24CuO+2SO3D.[Cu(NH3)4]SO4·H2O中配位原子为N6.[2024·山东日照模拟]某工厂废液经简易处理后的沉淀泥浆中含有大量废铜丝和少量V、Ti、Fe、Si元素氯化物及复杂化合物,一种以该沉淀泥浆为原料回收铜与钒的工艺流程如图所示。已知:常温下Ksp[Fe(OH)3]=2.79×10-39,Ksp[Cu(OH)2]=2.2×10-20,溶液中的离子浓度小于10-5mol·L-1时,可以认为已经被除尽。下列说法错误的是 ()A.泥浆在空气中堆放后由灰色变为疏松的绿色粉状,是因为铜被氧化,便于后续酸浸时铜进入溶液B.流程中利用Cu2(OH)3Cl+OH-2Cu(OH)2+Cl-除氯,可以减少酸浸时含氯化合物的挥发C.若浸出液中Cu2+的浓度为0.1mol·L-1,则酸浸时可调pH=5D.焙烧加入Na2CO3的目的是使V元素转化成可溶性的钒酸盐7.[2024·辽宁抚顺六校联考]以高硫铝土矿(主要成分为Fe2O3、Al2O3、SiO2,还含有少量FeS2和硫酸盐)为原料制备聚合硫酸铁{[Fe2(OH)x(SO4)y]n}和明矾的部分工艺流程如图所示。已知:赤泥液的主要成分为Na2CO3。下列说法错误的是 ()A.赤泥液的作用是吸收“焙烧”阶段中产生的SO2B.从“滤液”到“明矾”的过程中还应有“除硅”步骤C.聚合硫酸铁可用于净化自来水,与其组成中的Fe3+具有氧化性有关D.在“聚合”阶段,若增加Fe2O3用量,会使[Fe2(OH)x(SO4)y]n中x变大探究点二以金属及其化合物为主体的化学工艺流程分析8.[2025·湖北部分重点中学联考]钛白粉(TiO2)是一种重要的工业原料,可作白色颜料和增白剂。一种以钛铁矿(主要成分是FeTiO3,含有少量的CaO、Fe2O3、SiO2等杂质)为原料生产制备TiO2的工艺流程如图所示。回答下列问题:(1)基态Ti原子的价层电子排布为。

(2)“酸浸”是用硫酸在加热下“溶煮”钛铁矿,“滤液1”中含有TiO2+,则“酸浸”中FeTiO3发生反应的离子方程式为。由图可知,当Fe的浸出率为70%时,所采用的实验条件为。

(3)绿矾是FeSO4·7H2O,则“还原”加入过量铁粉的目的是。

(4)“水解”过程中适当稀释并加热的目的是。

(5)钛是一种性能非常优越的金属,工业上可利用Mg与TiCl4反应制备金属钛。下列金属冶炼方法与Mg冶炼Ti的方法相似的是(填字母)。

a.高炉炼铁b.电解熔融NaCl制钠c.铝热反应制锰d.HgO分解制汞9.[2025·辽宁名校联盟联考]有效利用金属资源有利于资源的可持续发展。以闪锌矿为原料制备金属锌和ZnSO4·7H2O的一种工艺流程如图所示。已知:该闪锌矿主要成分为ZnS,含少量SiO2、FeS、NiS、CdS等杂质。(1)“滤渣1”的主要成分为(填化学式)。

(2)“氧化”时,发生反应的离子方程式为。

(3)“除杂”时试剂X可以选用,其作用为。

(4)“还原除杂”主要目的是除镍镉,其中除Ni2+的离子方程式为。

(5)锌在潮湿空气中可生成ZnCO3·3Zn(OH)2,其反应的化学方程式为。

(6)“电解”时,假设电量损耗为20%,则电解得到130gZn时共消耗的电量为C(不考虑其他副反应,F=96500C·mol-1)。

(7)取11.48gZnSO4·7H2O加热至不同温度,剩余固体的质量变化如图所示。推断固体A的化学式为。

10.[2024·河北石家庄联考]碱式氧化镍(NiOOH)为镍氢电池的正极材料。用含镍废渣(主要成分为NiO、Fe3O4,还含有少量的CuO、Cr2O3、SiO2等杂质)为主要原料制取NiOOH的工艺流程如图所示。已知:①部分金属硫化物的Ksp(25℃)为Ksp(FeS)=6.3×10-18、Ksp(CuS)=6.3×10-36;②当溶液pH>12时,Cr(OH)3会转化为CrO2回答下列问题:(1)Fe、Ni元素在周期表位于区。

(2)“酸浸”后所得废渣的主要成分为(填化学式);除铜步骤的离子方程式为

。

(3)“氧化”时,若用稀硝酸代替过氧化氢溶液氧化Fe2+,从环保角度分析其(填“是合理的”或“是不合理的”),理由是

。

(4)“沉镍”时,加入NaOH溶液调节pH至13,滤液中的Cr2(SO4)3转化为NaCrO2,写出该反应的离子方程式:。

(5)“灼烧”反应过程中氧化剂与还原剂的物质的量之比为。

11.[2025·湖南长沙模拟]以钒矿石为原料制备化工产品V2O5的一种工艺流程如下:已知:ⅰ.“焙烧”后,固体中主要含有Fe(VO3)2、Fe(VO3)3、Mn(VO3)2、Ca(VO3)2;ⅱ.P204对四价钒(VO2+)具有高选择性,萃取Fe3+而不萃取Fe2+。ⅲ.多钒酸铵微溶于冷水,易溶于热水。ⅳ.该工艺条件下,溶液中金属离子开始沉淀和完全沉淀的pH如表所示。金属离子Fe3+Fe2+Ca2+Mn2+开始沉淀pH1.97.011.98.1完全沉淀pH3.29.013.910.1回答下列问题:(1)基态Fe原子的价层电子排布为,NH3·H2O中各元素第一电离能顺序由大到小为。

(2)“还原中和”时,还原步骤中VO2+参与反应的离子方程式为(3)钒的浸出率与焙烧温度、硫酸加入量的关系如图甲、图乙所示。则适宜的工艺条件为。使用冰水洗涤