跨模块融合命题4　工艺流程＋反应原理的融合

跨模块融合命题4工艺流程＋反应原理的融合01.研真题

明确考向02.模拟练

提升考能内容索引01.研真题明确考向【真题】(2025·安徽卷)某含锶(Sr)废渣主要含有SrSO4、SiO2、CaCO3、SrCO3和MgCO3等，一种提取该废渣中锶的流程如下所示。已知25℃时，Ksp(SrSO4)＝10－6.46，Ksp(BaSO4)＝10－9.97。回答下列问题：(1)锶位于元素周期表第五周期第ⅡA族。基态锶原子价电子排布式为________。5s2解析：含锶(Sr)废渣主要含有SrSO4、SiO2、CaCO3、SrCO3和MgCO3等，加入稀盐酸酸浸，碳酸盐溶解进入滤液，浸出渣1中含有SrSO4、SiO2，加入BaCl2溶液进行盐浸，发生沉淀转化，SrSO4(s)＋Ba2+(aq)⇌BaSO4(s)＋Sr2+(aq)，得到SrCl2溶液，经过系列操作得到SrCl2·6H2O晶体。锶位于元素周期表第五周期第ⅡA族，基态锶原子价电子排布式为5s2。(2)“浸出液”中主要的金属离子有Sr2+、__________(填离子符号)。Ca2+、Mg2+解析：碳酸盐均能溶于盐酸，“浸出液”中主要的金属离子有Sr2+、Ca2+、Mg2+。

SrSO4(s)＋Ba2+(aq)⇌BaSO4(s)＋Sr2+(aq)10－8.97

(4)其他条件相同时，盐浸2h，浸出温度对锶浸出率的影响如图甲所示。随温度升高锶浸出率增大的原因是？答案：SrSO4(s)＋Ba2+(aq)⇌BaSO4(s)＋Sr2+(aq)为吸热反应，升高温度平衡正向移动，所以锶浸出率增大解析：SrSO4(s)＋Ba2+(aq)⇌BaSO4(s)＋Sr2+(aq)为吸热反应，升高温度平衡正向移动，所以锶浸出率增大。(5)“浸出渣2”中主要含有SrSO4、___________(填化学式)。BaSO4、SiO2解析：“盐浸”时发生沉淀的转化，生成了BaSO4，SiO2不参与反应，故“浸出渣2”中主要含有SrSO4、BaSO4、SiO2。(6)将窝穴体a(结构如图乙所示)与K+形成的超分子加入“浸出液”中，能提取其中的Sr2+，原因是__________________________________________________________________。Sr2+具有更多的空轨道，能够与更多的N、O形成配位键，形成超分子后，结构更稳定解析：窝穴体a与K+形成的超分子加入“浸出液”中，能提取其中的Sr2+，原因是Sr2+具有更多的空轨道，能够与更多的N、O形成配位键，形成超分子后，结构更稳定。(7)由SrCl2·6H2O制备无水SrCl2的最优方法是________(填标号)。a．加热脱水 b．在HCl气流中加热c．常温加压 d．加热加压a解析：Ca(OH)2为强碱，则Sr(OH)2也是强碱，Sr2+不水解，排除b，由平衡移动原理可知SrCl2·6H2O制备无水SrCl2的方法加压不利于脱水，排除c、d。【高考动向】近年来，对高中化学不同模块中的知识整合成为对学生综合能力考查的一种命题方式。随着高考改革的推进，打破教材界限成为未来高考命题的趋势，这是对考生的学科素养检测的手段，也是高考命题的一个新方向。本题将沉淀溶解平衡融入化学工艺流程题中进行了考查。02.模拟练提升考能1.SrCO3是一种重要的含锶化合物，广泛应用于许多领域。以天青石(主要成分为SrSO4)为原料制备SrCO3的一种工艺方法如图所示。天青石主要元素质量分数如表所示。元素SrBaCaAlSi质量分数/%36.42.04.00.55.0已知：Ksp(SrSO4)＝3.4×10－7，Ksp(BaSO4)＝1.0×10－10。回答下列问题：(1)天青石与碳粉在一定投料比下“煅烧”生成SrS和碳氧化物，据矿样成分分析结果计算得出，生成CO2、CO时失重率分别为30.4%、38.6%，实际热重分析显示失重率为32.6%，则“煅烧”中主要生成的碳氧化物为________(填“CO”或“CO2”)。CO2解析：天青石与碳粉混合煅烧生成SrS和碳氧化物，水浸后滤液中加入硫酸，除去钡离子，过滤后滤液中通入二氧化碳，生成碳酸锶。设生成的碳氧化物中CO2含量为x，则CO含量为1－x，则有0.304x＋0.386(1－x)＝0.326，解得x≈73%，因此煅烧过程中主要生成的碳氧化物为CO2。(2)“煅烧”过程中还可能产生少量对环境有危害的气体，化学式为_______和________________。COSO2(顺序可互换)解析：煅烧过程中还可能生成少量对环境有危害的气体，天青石的主要成分为SrSO4，能生成的有害气体为SO2，碳粉能生成的有害气体为CO，则两种气体的化学式为SO2和CO。(3)“水浸”后滤渣的主要成分除CaSiO3和C外，还有两种氧化物，化学式为________和_______________。Al2O3SiO2(顺序可互换)解析：天青石中含有Ba、Ca、Al和Si，已知Ba元素通过后续加入硫酸除去，Ca转化为硅酸钙，则Al转化为Al2O3，同时Si转化为SiO2，则两种氧化物为Al2O3和SiO2。(4)“水浸”时需加热，SrS与热水作用后的溶液呈碱性的主要原因是_____________________________(用化学方程式表示)。

(5)“水浸”后的滤液中c(Sr2+)＝0.680mol·L－1，c(Ba2+)＝0.024mol·L－1，“除杂”过程中(忽略H2SO4溶液引起的体积变化)，为使Sr2+不沉淀，应控制溶液中c(Ba2+)≥________mol·L－1，每升滤液中加入1.0mol·L－1H2SO4溶液的体积≤________mL。2×10－423.8

(6)“沉锶”过程中，可溶性Sr(OH)2发生反应的离子方程式为_________________________________________________。Sr2+＋2OH－＋CO2===SrCO3↓＋H2O解析：沉锶过程中，可溶性Sr(OH)2与二氧化碳反应生成碳酸锶沉淀和水，离子方程式为Sr2+＋2OH－＋CO2===SrCO3↓＋H2O。2．(2024·湖南卷)铜阳极泥(含有Au、Ag2Se、Cu2Se、PbSO4等)是一种含贵金属的可再生资源，回收贵金属的化工流程如下。已知：①当某离子的浓度低于1.0×10－5mol·L－1时，可忽略该离子的存在；②AgCl(s)＋Cl－(aq)⇌[AgCl2]－(aq)

K＝2.0×10－5；③Na2SO3易从溶液中结晶析出；④不同温度下Na2SO3的溶解度如表。回答下列问题：温度/℃020406080溶解度/g14.426.137.433.229.0(1)Cu属于______区元素，其基态原子的价层电子排布式为________。ds3d104s1解析：铜阳极泥(含有Au、Ag2Se、Cu2Se、PbSO4等)加入H2O2、H2SO4、NaCl氧化酸浸，由题中信息可知，滤液1中含有Cu2+和H2SeO3，则滤渣1中含有Au、AgCl、PbSO4；向滤渣1中加入NaClO3、H2SO4、NaCl，将Au转化为Na[AuCl4]除去，滤液2中含有Na[AuCl4]，滤渣2中含有AgCl、PbSO4；向滤渣2中加入Na2SO3，将AgCl转化为[Ag(SO3)2]3－、[Ag(SO3)3]5－，过滤除去PbSO4，滤液3中含有银离子的配合物；滤液3中加入Na2S2O4，将Ag元素还原为Ag单质，Na2S2O4转化为Na2SO3，滤液4中溶质主要为Na2SO3，可继续进行银转化过程。Cu的原子序数为29，位于第四周期第ⅠB族，位于ds区，其基态原子的价层电子排布式为3d104s1。(2)“滤液1”中含有Cu2+和H2SeO3，“氧化酸浸”时，Cu2Se反应的离子方程式为________________________________________。Cu2Se＋4H2O2＋4H+===2Cu2+＋H2SeO3＋5H2O解析：滤液1中含有Cu2+和H2SeO3，“氧化酸浸”时Cu2Se与H2O2、H2SO4发生氧化还原反应，生成CuSO4、H2SeO3和H2O，反应的离子方程式为Cu2Se＋4H2O2＋4H+===2Cu2+＋H2SeO3＋5H2O。(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，加入适量NaCl的原因是______________________。②在“除金”工序溶液中，Cl－浓度不能超过________mol·L－1。使银元素转化为AgCl沉淀0.5

0.05

(5)滤液4中溶质主要成分为__________(填化学式)。在连续生产的模式下，“银转化”和“银还原”工序需在40℃左右进行，若反应温度过高，将难以实现连续生产。原因是_________________________________________________________________________________________________________________。Na2SO3高于40℃后，Na2SO3的溶解度下降，“银转化”和“银还原”的效率降低，难以实现连续生产解析：由分析可知，滤液4中溶质主要成分为Na2SO3。由不同温度下Na2SO3的溶解度可知，高于40℃后，Na2SO3的溶解度下降，“银转化”和“银还原”的效率降低，难以实现连续生产。3．(2025·河南许平汝二模)钴酸镍(NiCo2O4)可作为电极材料，以红土镍矿(主要成分为NiS、FeS和SiO2)为原料制备NiCo2O4的工艺流程如图所示。已知：①流程中相关金属离子生成氢氧化物沉淀的pH如表所示。②室温下，Ksp[Ni(OH)2]＝1.0×10－15。回答下列问题：氢氧化物Fe(OH)3Fe(OH)2Ni(OH)2开始沉淀的pH1.16.57.1沉淀完全的pH3.29.79.0(1)基态Co原子的核外电子排布式为___________________________。(2)写出“煅烧”时FeS发生反应的化学方程式：_________________________________________。1s22s22p63s23p63d74s2或[Ar]3d74s2解析：Co为27号元素，电子排布式为1s22s22p63s23p63d74s2或[Ar]3d74s2。

(3)Ni2O3有强氧化性，“加压酸浸”时有气体产生且Ni3+被还原为Ni2+，则产生的气体为______(填化学式)。O2解析：“加压酸浸”时，Ni2O3发生反应Ni2O3＋6H+===2Ni3+＋3H2O、4Ni3+＋2H2O===4Ni2+＋O2↑＋4H+，总反应为2Ni2O3＋8H+===4Ni2+＋4H2O＋O2↑，故生成的气体为O2。(4)“除铁”时调pH的范围是______________________。3.2≤pH<7.1或[3.2，7.1)解析：“除铁”时，要将所有的Fe3+转化为Fe(OH)3，由表格中数据可知，调pH的范围是3.2≤pH＜7.1或[3.2，7.1)。(5)已知“加压酸浸”过程中的相关影响因素如下：根据图示，选择“加压酸浸”过程中硫酸的加入量和矿石粒径的最适宜条件为________(填标号，下同)。A．260kg/t矿；0.45mmB．320kg/t矿；0.25mmC．350kg/t矿；0.15mmD．380kg/t矿；0.05mmC解析：由“硫酸加入量对浸出效果的影响图”可知，当硫酸的加入量为340～360kg/t矿时，效果最好，根据“矿石粒径对浸出效果的影响图”可知，当矿石粒径为0.15mm左右时效果最好，故答案选C。(6)上述流程中涉及“煅烧”、“加压酸浸”等操作。下列有关说法错误的是________。A．“煅烧”过程中，空气宜选择从下往上的通入方式，可使“煅烧”更充分B．“煅烧”过程中产生的SO2可用浓氨水吸收以防止污染C．“加压酸浸”中，为加快反应速率，可选用98%的浓硫酸D．“加压酸浸”后，浸渣的主要成分为SiO2C解析：“煅烧