突破化学工艺流程题（原卷版）
1. (2023·湖北卷)SiCl4是生产多晶硅的副产物。利用SiCl4对废弃的锂电池正极材料LiCoO2进行氯化处理以回收Li、Co等金属，工艺路线如下：
回答下列问题：
(1)Co位于元素周期表第________周期，第________族。
(2)烧渣是LiCl、CoCl2和SiO2的混合物，“500 ℃焙烧”后剩余的SiCl4应先除去，否则水浸时会产生大量烟雾，用化学方程式表示其原因_______________________________________。
(3)鉴别洗净的“滤饼3”和固体Na2CO3常用方法的名称是________。
(4)已知Ksp[Co(OH)2]＝5.9×10－15，若“沉钴过滤”的pH控制为10.0，则溶液中Co2＋浓度为________mol·L－1。“850 ℃煅烧”时的化学方程式为________________________________。
2. (2022·全国甲卷)硫酸锌(ZnSO4)是制备各种含锌材料的原料，在防腐、电镀、医学上有诸多应用。硫酸锌可由菱锌矿制备，菱锌矿的主要成分为ZnCO3，杂质为SiO2以及Ca、Mg、Fe、Cu等的化合物。其制备流程如下：
本题中所涉及离子的氢氧化物溶度积常数如下表：
离子 Fe3＋ Zn2＋ Cu2＋ Fe2＋ Mg2＋
Ksp 4.0×10－38 6.7×10－17 2.2×10－20 8.0×10－16 1.8×10－11
回答下列问题：
(1)菱锌矿焙烧生成氧化锌的化学方程式为______________________________________
__________________________________________________________________________________________________________。
(2)为了提高锌的浸取效果，可采取的措施有________、________。
(3)加入物质X调溶液pH＝5，最适宜使用的X是________(填标号)。
A．NH3·H2O B．Ca(OH)2
C．NaOH
滤渣①的主要成分是________、________、________。
(4)向80～90 ℃的滤液①中分批加入适量KMnO4溶液充分反应后过滤，滤渣②中有MnO2，该步反应的离子方程式为________________________________________。
(5)滤液②中加入锌粉的目的是__________________________。
(6)滤渣④与浓硫酸反应可以释放HF并循环利用，同时得到的副产物是________、________。
3．(2022·辽宁高考)某工厂采用辉铋矿(主要成分为Bi2S3，含有FeS2、SiO2杂质)与软锰矿(主要成分为MnO2)联合焙烧法制备BiOCl和MnSO4，工艺流程如下：
已知：①焙烧时过量的MnO2分解为Mn2O3，FeS2转变为Fe2O3；
②金属活动性：Fe＞(H)＞Bi＞Cu；
③相关金属离子形成氢氧化物的pH范围如下：
开始沉淀pH 完全沉淀pH
Fe2＋ 6.5 8.3
Fe3＋ 1.6 2.8
Mn2＋ 8.1 10.1
回答下列问题：
(1)为提高焙烧效率，可采取的措施为__________________。
a．进一步粉碎矿石
b．鼓入适当过量的空气
c．降低焙烧温度
(2)Bi2S3在空气中单独焙烧生成Bi2O3，反应的化学方程式为___________________________
_______________。
(3)“酸浸”中过量浓盐酸的作用为：①充分浸出Bi3＋和Mn2＋；②__________________。
(4)滤渣的主要成分为________(填化学式)。
(5)生成气体A的离子方程式为______________________________。
(6)加入金属Bi的目的是____________________________________。
4．(2022·湖北高考)全球对锂资源的需求不断增长，“盐湖提锂”越来越受到重视。某兴趣小组取盐湖水进行浓缩和初步除杂后，得到浓缩卤水(含有Na＋、Li＋、Cl－和少量Mg2＋、Ca2＋)，并设计了以下流程通过制备碳酸锂来提取锂。
25 ℃时相关物质的参数如下：
LiOH的溶解度：12.4 g/100 g H2O
化合物 Ksp
Mg(OH)2 5.6×10－12
Ca(OH)2 5.5×10－6
CaCO3 2.8×10－9
Li2CO3 2.5×10－2
回答下列问题：
(1)“沉淀1”为__________。
(2)向“滤液1”中加入适量固体Li2CO3的目的是__________________________________。
(3)为提高Li2CO3的析出量和纯度，“操作A”依次为________、________、洗涤。
(4)有同学建议用“侯氏制碱法”的原理制备Li2CO3。查阅资料后，发现文献对常温下的Li2CO3有不同的描述：①是白色固体；②尚未从溶液中分离出来。为探究LiHCO3的性质，将饱和LiCl溶液与饱和NaHCO3溶液等体积混合，起初无明显变化，随后溶液变浑浊并伴有气泡冒出，最终生成白色沉淀。上述现象说明，在该实验条件下LiHCO3________(填“稳定”或“不稳定”)，有关反应的离子方程式为_________________________________________
_____________________________________________________________________。
(5)他们结合(4)的探究结果，拟将原流程中向“滤液2”加入Na2CO3改为通入CO2。这一改动能否达到相同的效果，作出你的判断并给出理由_______________________________________。
5．(2021·全国乙卷)磁选后的炼铁高钛炉渣，主要成分有TiO2、SiO2、Al2O3、MgO、CaO以及少量的Fe2O3。为节约和充分利用资源，通过如下工艺流程回收钛、铝、镁等。
该工艺条件下，有关金属离子开始沉淀和沉淀完全的pH见下表
金属离子 Fe3＋ Al3＋ Mg2＋ Ca2＋
开始沉淀的pH 2.2 3.5 9.5 12.4
沉淀完全(c＝1.0×10－5 mol·L－1)的pH 3.2 4.7 11.1 13.8
回答下列问题：
(1)“焙烧”中，TiO2、SiO2几乎不发生反应，Al2O3、MgO、CaO、Fe2O3转化为相应的硫酸盐。写出Al2O3转化为NH4Al(SO4)2的化学方程式___________________________________
_________________________________。
(2)“水浸”后“滤液”的pH约为2.0，在“分步沉淀”时用氨水逐步调节pH至11.6，依次析出的金属离子是______________。
(3)“母液①”中Mg2＋浓度为________ mol·L－1。
(4)“水浸渣”在160 ℃“酸溶”，最适合的酸是________。“酸溶渣”的成分是________、________。
(5)“酸溶”后，将溶液适当稀释并加热，TiO2＋水解析出TiO2·xH2O沉淀，该反应的离子方程式是______________________________________________________。
(6)将“母液①”和“母液②”混合，吸收尾气，经处理得________，循环利用。
6．ClO2和NaClO2都是广泛使用的漂白剂、消毒剂。其中高浓度ClO2气体易发生爆炸，在生产、使用时需用其他气体进行稀释。某工厂生产ClO2和NaClO2的工艺流程如下。
(1)Cl元素在周期表中的位置是____________。
(2)请写出ClO2发生器中反应的离子方程式：__________________________________。
(3)ClO2吸收器中，H2O2的作用是________。
(4)若加硫酸过快，发生器中Na2SO3的利用率降低，请结合化学用语分析可能的原因：__________________________________________________________________。
(5)制备ClO2的工艺还有：
盐酸法：5NaClO2＋4HCl===4ClO2↑＋5NaCl＋2H2O
双氧水法：2NaClO3＋H2SO4＋H2O2===2ClO2↑＋Na2SO4＋O2↑＋2H2O
双氧水法相比盐酸法的优点有：反应需要的酸度条件较低，对设备腐蚀影响较小；__________________________________(补充一条)。
(6)在碱性条件下，用ClO2无害化处理含CN－废水，请写出此过程反应的离子方程式：________________________________________。
7．(2023·河北邯郸市高三一模)钴是生产电池材料、高温合金、磁性材料及催化剂的重要原料。一种以湿法炼锌净化渣(含有Co、Zn、Fe、Cu、Pb等金属及其氧化物)为原料提取钴的工艺流程如图所示：
已知：①常温下，Ksp(CuS)＝8.9×10－36，
Ksp(CoS)＝1.8×10－22。
②溶液的氧化还原电位为正表示该溶液显示出一定的氧化性。氧化还原电位越高，氧化性越强；氧化还原电位越低，氧化性越弱。
回答下列问题：
(1)基态Co原子的价层电子轨道表示式为______________。
(2)“浸出渣”的主要成分为________(填化学式)。工业上，在“浸出”过程中，常选用硫酸浸取，而不用盐酸，原因是____________________________________。
(3)Na2S常用作沉淀剂，在“铜渣”中检测不到Co2＋，“除铜液”中Co2＋浓度为0.18 mol·L－1，则此时溶液的pH＜________[已知常温下，饱和H2S水溶液中存在关系式：c2(H＋)·c(S2－)＝1.0×10－22(mol·L－1)3]。
(4)“氧化”过程中，Na2S2O8与Fe2＋发生反应的离子方程式为___________________________
_______________。
(5)“沉铁”过程中，Na2CO3的作用是________________________。
(6)Co元素的存在形式的稳定区域与溶液pH的关系如图(E pH图)所示，在溶液pH＝5时，Na2S2O8能将Co2＋氧化，写出该反应的离子方程式：__________________________________；以1吨湿法炼锌净化渣(Co的质量分数为w%)为原料提取出m kg Co(OH)3。在提取过程中钴的损失率为________%(填含w、m的表达式)。
8．一种磁性材料的磨削废料(含镍质量分数约21%)主要成分是铁镍合金，还含有铜、钙、镁、硅的氧化物。由该废料制备纯度较高的氢氧化镍的工艺流程如下：
回答下列问题：
(1)合金中的镍难溶于稀硫酸，“酸溶”时除了加入稀硫酸，还要边搅拌边缓慢加入稀硝酸，反应有N2生成。写出金属镍溶解的离子方程式：______________________________________。
(2)“除铁”时H2O2的作用是______________________，为了证明添加的H2O2已足量，应选择的试剂是________(填“铁氰化钾”或“硫氰化钾”)溶液。黄钠铁矾[NaxFey(SO4)m(OH)n]具有沉淀颗粒大、沉淀速率快、容易过滤等特点，则x∶y∶m∶n＝1∶3∶2∶________。
(3)“除铜”时，反应的离子方程式为______________________；若用Na2S或Na2S2O3代替H2S除铜，优点是______________________。
(4)已知除杂过程在陶瓷容器中进行，NaF的实际用量为理论用量的1.1倍，用量不宜过大的原因是________________________________。
(5)100 kg废料经上述工艺制得Ni(OH)2固体的质量为31 kg，则镍回收率约为____________________。
9．钼酸铋作为新型半导体光催化材料，因其具有优异的离子导电性、介电性、气体传感性和催化性而广泛应用于生产生活中。以氧化铋渣(主要成分是Bi2O3、Sb2O3，还含有Fe2O3、ZnO、Ag2O和SiO2等杂质)为原料制备钼酸铋(Bi2MoO6，其中Mo为＋6价)的工艺流程如下：
回答下列问题：
(1)基态83Bi的价电子排布式为________。
(2)“浸渣”的主要成分为______________(填化学式)。
(3)“除锑”过程中发生反应的化学方程式为________________________；该过程需要加热的原因为______________________________。
(4)已知：硫代乙酰胺()在酸性溶液中会水解为乙酰胺()和硫化氢；H2S的Ka1＝1.0×10－7，Ka2＝1.0×10－13；Ksp(Bi2S3)＝2.0×10－99。
①硫化氢会进一步发生反应2Bi3＋(aq)＋3H2S(aq)===Bi2S3(s)＋6H＋(aq)，计算该反应的平衡常数K＝____________。
②硫代乙酰胺比乙酰胺的沸点低，解释其原因为______________________________________
________________________。
(5)“酸溶”时会有NO逸出，此过程中氧化剂与还原剂的物质的量之比为________。
(6)已知钼酸铋在空气中放置会变质，生成Bi2O2CO3和MoO3，该过程中的化学方程式为__________________________。
突破化学工艺流程题（解析版）
1. (2023·湖北卷)SiCl4是生产多晶硅的副产物。利用SiCl4对废弃的锂电池正极材料LiCoO2进行氯化处理以回收Li、Co等金属，工艺路线如下：
回答下列问题：
(1)Co位于元素周期表第________周期，第________族。
(2)烧渣是LiCl、CoCl2和SiO2的混合物，“500 ℃焙烧”后剩余的SiCl4应先除去，否则水浸时会产生大量烟雾，用化学方程式表示其原因_______________________________________。
(3)鉴别洗净的“滤饼3”和固体Na2CO3常用方法的名称是________。
(4)已知Ksp[Co(OH)2]＝5.9×10－15，若“沉钴过滤”的pH控制为10.0，则溶液中Co2＋浓度为________mol·L－1。“850 ℃煅烧”时的化学方程式为________________________________。
[解题思路分析] 由流程和题中信息可知，LiCoO2粗品与SiCl4在500 ℃焙烧时生成氧气和烧渣，烧渣是LiCl、CoCl2和SiO2的混合物；烧渣经水浸、过滤后得滤液1和滤饼1，滤饼1的主要成分是SiO2和H2SiO3；滤液1用氢氧化钠溶液沉钴，过滤后得滤饼2[主要成分为Co(OH)2]和滤液2(主要溶质为LiCl)；滤饼2置于空气中在850 ℃煅烧得到Co3O4；滤液2经碳酸钠溶液沉锂，得到滤液3和滤饼3，滤饼3为Li2CO3。
[答案] (1)四 Ⅷ
(2)SiCl4＋3H2O===H2SiO3＋4HCl
(3)焰色试验
(4)5.9×10－7 6Co(OH)2＋O22Co3O4＋6H2O
2. (2022·全国甲卷)硫酸锌(ZnSO4)是制备各种含锌材料的原料，在防腐、电镀、医学上有诸多应用。硫酸锌可由菱锌矿制备，菱锌矿的主要成分为ZnCO3，杂质为SiO2以及Ca、Mg、Fe、Cu等的化合物。其制备流程如下：
本题中所涉及离子的氢氧化物溶度积常数如下表：
离子 Fe3＋ Zn2＋ Cu2＋ Fe2＋ Mg2＋
Ksp 4.0×10－38 6.7×10－17 2.2×10－20 8.0×10－16 1.8×10－11
回答下列问题：
(1)菱锌矿焙烧生成氧化锌的化学方程式为______________________________________
__________________________________________________________________________________________________________。
(2)为了提高锌的浸取效果，可采取的措施有________、________。
(3)加入物质X调溶液pH＝5，最适宜使用的X是________(填标号)。
A．NH3·H2O B．Ca(OH)2
C．NaOH
滤渣①的主要成分是________、________、________。
(4)向80～90 ℃的滤液①中分批加入适量KMnO4溶液充分反应后过滤，滤渣②中有MnO2，该步反应的离子方程式为________________________________________。
(5)滤液②中加入锌粉的目的是__________________________。
(6)滤渣④与浓硫酸反应可以释放HF并循环利用，同时得到的副产物是________、________。
[解题思路分析] 由题干信息，菱锌矿的主要成分为ZnCO3，杂质为SiO2以及Ca、Mg、Fe、Cu等的化合物，结合流程图分析，菱锌矿焙烧，主要发生反应：ZnCO3ZnO＋CO2↑，再加入H2SO4酸浸，得到含Zn2＋、Ca2＋、Mg2＋、Fe2＋、Fe3＋、Cu2＋的溶液及SiO2、CaSO4(微溶)，再加入物质X调节pH＝5，结合表格数据知，过滤得到Fe(OH)3、CaSO4、SiO2的滤渣①，滤液①中主要含有Zn2＋、Cu2＋、Mg2＋、Ca2＋、Fe2＋，再向滤液①中加入KMnO4溶液氧化Fe2＋，过滤得到Fe(OH)3和MnO2的滤渣②，滤液②中加入锌粉，发生反应：Zn＋Cu2＋===Zn2＋＋Cu，过滤后得到滤渣③为Zn、Cu，再向滤液③中加入HF脱钙镁，过滤得到滤渣④为CaF2、MgF2，滤液④为ZnSO4溶液，经一系列处理得到ZnSO4·7H2O。
[答案] (1)ZnCO3ZnO＋CO2↑
(2)升高温度 将焙烧后的产物碾碎，增大接触面积 增大硫酸的浓度(合理即可，任选2个)
(3)B Fe(OH)3 CaSO4 SiO2
(4)3Fe2＋＋MnO＋7H2O===3Fe(OH)3↓＋MnO2↓＋5H＋
(5)置换Cu2＋为Cu从而除去
(6)CaSO4 MgSO4
3．(2022·辽宁高考)某工厂采用辉铋矿(主要成分为Bi2S3，含有FeS2、SiO2杂质)与软锰矿(主要成分为MnO2)联合焙烧法制备BiOCl和MnSO4，工艺流程如下：
已知：①焙烧时过量的MnO2分解为Mn2O3，FeS2转变为Fe2O3；
②金属活动性：Fe＞(H)＞Bi＞Cu；
③相关金属离子形成氢氧化物的pH范围如下：
开始沉淀pH 完全沉淀pH
Fe2＋ 6.5 8.3
Fe3＋ 1.6 2.8
Mn2＋ 8.1 10.1
回答下列问题：
(1)为提高焙烧效率，可采取的措施为__________________。
a．进一步粉碎矿石
b．鼓入适当过量的空气
c．降低焙烧温度
(2)Bi2S3在空气中单独焙烧生成Bi2O3，反应的化学方程式为___________________________
_______________。
(3)“酸浸”中过量浓盐酸的作用为：①充分浸出Bi3＋和Mn2＋；②__________________。
(4)滤渣的主要成分为________(填化学式)。
(5)生成气体A的离子方程式为______________________________。
(6)加入金属Bi的目的是____________________________________。
答案 (1)ab (2)2Bi2S3＋9O22Bi2O3＋6SO2
(3)抑制金属离子水解
(4)SiO2
(5)Mn2O3＋6H＋＋2Cl－===2Mn2＋＋Cl2↑＋3H2O
(6)将Fe3＋转化为Fe2＋
4．(2022·湖北高考)全球对锂资源的需求不断增长，“盐湖提锂”越来越受到重视。某兴趣小组取盐湖水进行浓缩和初步除杂后，得到浓缩卤水(含有Na＋、Li＋、Cl－和少量Mg2＋、Ca2＋)，并设计了以下流程通过制备碳酸锂来提取锂。
25 ℃时相关物质的参数如下：
LiOH的溶解度：12.4 g/100 g H2O
化合物 Ksp
Mg(OH)2 5.6×10－12
Ca(OH)2 5.5×10－6
CaCO3 2.8×10－9
Li2CO3 2.5×10－2
回答下列问题：
(1)“沉淀1”为__________。
(2)向“滤液1”中加入适量固体Li2CO3的目的是__________________________________。
(3)为提高Li2CO3的析出量和纯度，“操作A”依次为________、________、洗涤。
(4)有同学建议用“侯氏制碱法”的原理制备Li2CO3。查阅资料后，发现文献对常温下的Li2CO3有不同的描述：①是白色固体；②尚未从溶液中分离出来。为探究LiHCO3的性质，将饱和LiCl溶液与饱和NaHCO3溶液等体积混合，起初无明显变化，随后溶液变浑浊并伴有气泡冒出，最终生成白色沉淀。上述现象说明，在该实验条件下LiHCO3________(填“稳定”或“不稳定”)，有关反应的离子方程式为_________________________________________
_____________________________________________________________________。
(5)他们结合(4)的探究结果，拟将原流程中向“滤液2”加入Na2CO3改为通入CO2。这一改动能否达到相同的效果，作出你的判断并给出理由________________________________________________________________________________________________________________________________________________________。
答案 (1)Mg(OH)2
(2)将Ca2＋转化成CaCO3沉淀除去，同时不引入新杂质
(3)蒸发浓缩 趁热过滤
(4)不稳定 Li＋＋HCO===LiHCO3，2LiHCO3===Li2CO3↓＋CO2↑＋H2O
(5)能达到相同效果，因为改为通入过量的CO2，则LiOH转化为LiHCO3，结合(4)的探究结果，LiHCO3也会很快分解产生Li2CO3，所以这一改动能达到相同的效果
5．(2021·全国乙卷)磁选后的炼铁高钛炉渣，主要成分有TiO2、SiO2、Al2O3、MgO、CaO以及少量的Fe2O3。为节约和充分利用资源，通过如下工艺流程回收钛、铝、镁等。
该工艺条件下，有关金属离子开始沉淀和沉淀完全的pH见下表
金属离子 Fe3＋ Al3＋ Mg2＋ Ca2＋
开始沉淀的pH 2.2 3.5 9.5 12.4
沉淀完全(c＝1.0×10－5 mol·L－1)的pH 3.2 4.7 11.1 13.8
回答下列问题：
(1)“焙烧”中，TiO2、SiO2几乎不发生反应，Al2O3、MgO、CaO、Fe2O3转化为相应的硫酸盐。写出Al2O3转化为NH4Al(SO4)2的化学方程式___________________________________
_________________________________。
(2)“水浸”后“滤液”的pH约为2.0，在“分步沉淀”时用氨水逐步调节pH至11.6，依次析出的金属离子是______________。
(3)“母液①”中Mg2＋浓度为________ mol·L－1。
(4)“水浸渣”在160 ℃“酸溶”，最适合的酸是________。“酸溶渣”的成分是________、________。
(5)“酸溶”后，将溶液适当稀释并加热，TiO2＋水解析出TiO2·xH2O沉淀，该反应的离子方程式是______________________________________________________。
(6)将“母液①”和“母液②”混合，吸收尾气，经处理得________，循环利用。
答案 (1)Al2O3＋4(NH4)2SO42NH4Al(SO4)2＋6NH3↑＋3H2O
(2)Fe3＋、Al3＋、Mg2＋ (3)1.0×10－6
(4)硫酸 SiO2 CaSO4
(5)TiO2＋＋(x＋1)H2OTiO2·xH2O↓＋2H＋
(6)(NH4)2SO4
解析 由题给流程可知，高钛炉渣与硫酸铵混合后焙烧时，二氧化钛和二氧化硅几乎不反应，氧化铝、氧化镁、氧化钙、氧化铁转化为相应的硫酸盐，尾气为氨气；将焙烧后物质加入热水水浸，二氧化钛、二氧化硅不溶于水，微溶的硫酸钙部分溶于水，硫酸铁、硫酸镁和硫酸铝铵溶于水，过滤得到含有二氧化钛、二氧化硅、硫酸钙的水浸渣和含有硫酸铁、硫酸镁、硫酸铝铵和硫酸钙的滤液；向pH约为2.0的滤液中加入氨水至11.6，溶液中铁离子、铝离子和镁离子依次沉淀，过滤得到含有硫酸铵、硫酸钙的母液①和氢氧化物沉淀；向水浸渣中加入硫酸加热到160 ℃酸溶，二氧化硅和硫酸钙与硫酸不反应，二氧化钛与硫酸反应得到TiOSO4，过滤得到含有二氧化硅、硫酸钙的酸溶渣和TiOSO4溶液；将TiOSO4溶液加入热水，使TiOSO4完全水解生成TiO2·xH2O沉淀和硫酸，过滤得到含有硫酸的母液②和TiO2·xH2O。
(3)由镁离子完全沉淀时，溶液pH为11.1可知，氢氧化镁的溶度积为1×10－5×(1×10－2.9)2＝1×10－10.8，当溶液pH为11.6时，溶液中镁离子的浓度为 mol·L－1＝1×10－6 mol·L－1。
6．ClO2和NaClO2都是广泛使用的漂白剂、消毒剂。其中高浓度ClO2气体易发生爆炸，在生产、使用时需用其他气体进行稀释。某工厂生产ClO2和NaClO2的工艺流程如下。
(1)Cl元素在周期表中的位置是____________。
(2)请写出ClO2发生器中反应的离子方程式：__________________________________。
(3)ClO2吸收器中，H2O2的作用是________。
(4)若加硫酸过快，发生器中Na2SO3的利用率降低，请结合化学用语分析可能的原因：__________________________________________________________________。
(5)制备ClO2的工艺还有：
盐酸法：5NaClO2＋4HCl===4ClO2↑＋5NaCl＋2H2O
双氧水法：2NaClO3＋H2SO4＋H2O2===2ClO2↑＋Na2SO4＋O2↑＋2H2O
双氧水法相比盐酸法的优点有：反应需要的酸度条件较低，对设备腐蚀影响较小；__________________________________(补充一条)。
(6)在碱性条件下，用ClO2无害化处理含CN－废水，请写出此过程反应的离子方程式：________________________________________。
答案 (1)第三周期ⅦA族
(2)2ClO＋2H＋＋SO===2ClO2↑＋SO＋H2O
(3)作还原剂
(4)SO＋2H＋===H2SO3，H2SO3===SO2↑＋H2O，SO2逸出溶液，使Na2SO3的利用率降低
(5)产生的氧气稀释了ClO2，防止其浓度过高发生爆炸，产生危险
(6)2ClO2＋2CN－＋4OH－===2CO＋N2＋2Cl－＋2H2O
7．(2023·河北邯郸市高三一模)钴是生产电池材料、高温合金、磁性材料及催化剂的重要原料。一种以湿法炼锌净化渣(含有Co、Zn、Fe、Cu、Pb等金属及其氧化物)为原料提取钴的工艺流程如图所示：
已知：①常温下，Ksp(CuS)＝8.9×10－36，
Ksp(CoS)＝1.8×10－22。
②溶液的氧化还原电位为正表示该溶液显示出一定的氧化性。氧化还原电位越高，氧化性越强；氧化还原电位越低，氧化性越弱。
回答下列问题：
(1)基态Co原子的价层电子轨道表示式为______________。
(2)“浸出渣”的主要成分为________(填化学式)。工业上，在“浸出”过程中，常选用硫酸浸取，而不用盐酸，原因是____________________________________。
(3)Na2S常用作沉淀剂，在“铜渣”中检测不到Co2＋，“除铜液”中Co2＋浓度为0.18 mol·L－1，则此时溶液的pH＜________[已知常温下，饱和H2S水溶液中存在关系式：c2(H＋)·c(S2－)＝1.0×10－22(mol·L－1)3]。
(4)“氧化”过程中，Na2S2O8与Fe2＋发生反应的离子方程式为___________________________
_______________。
(5)“沉铁”过程中，Na2CO3的作用是________________________。
(6)Co元素的存在形式的稳定区域与溶液pH的关系如图(E pH图)所示，在溶液pH＝5时，Na2S2O8能将Co2＋氧化，写出该反应的离子方程式：__________________________________；以1吨湿法炼锌净化渣(Co的质量分数为w%)为原料提取出m kg Co(OH)3。在提取过程中钴的损失率为________%(填含w、m的表达式)。
答案 (1)
(2)Cu、PbSO4 盐酸易挥发，对设备腐蚀性强
(3)0.5
(4)S2O＋2Fe2＋===2Fe3＋＋2SO
(5)调节溶液pH
(6)S2O＋2Co2＋＋6H2O===2Co(OH)3↓＋2SO＋6H＋
解析 (6)由题意可知，理论上生成Co的质量为1000 kg×w%＝10w kg，实际生成的Co的质量为×m kg＝ kg，在提取过程中钴的损失率为×100%＝%。
8．一种磁性材料的磨削废料(含镍质量分数约21%)主要成分是铁镍合金，还含有铜、钙、镁、硅的氧化物。由该废料制备纯度较高的氢氧化镍的工艺流程如下：
回答下列问题：
(1)合金中的镍难溶于稀硫酸，“酸溶”时除了加入稀硫酸，还要边搅拌边缓慢加入稀硝酸，反应有N2生成。写出金属镍溶解的离子方程式：______________________________________。
(2)“除铁”时H2O2的作用是______________________，为了证明添加的H2O2已足量，应选择的试剂是________(填“铁氰化钾”或“硫氰化钾”)溶液。黄钠铁矾[NaxFey(SO4)m(OH)n]具有沉淀颗粒大、沉淀速率快、容易过滤等特点，则x∶y∶m∶n＝1∶3∶2∶________。
(3)“除铜”时，反应的离子方程式为______________________；若用Na2S或Na2S2O3代替H2S除铜，优点是______________________。
(4)已知除杂过程在陶瓷容器中进行，NaF的实际用量为理论用量的1.1倍，用量不宜过大的原因是________________________________。
(5)100 kg废料经上述工艺制得Ni(OH)2固体的质量为31 kg，则镍回收率约为____________________。
答案 (1)5Ni＋12H＋＋2NO===5Ni2＋＋N2↑＋6H2O
(2)将未反应的Fe2＋氧化为Fe3＋ 铁氰化钾 6
(3)H2S＋Cu2＋===CuS↓＋2H＋ 不易挥发污染性气体H2S
(4)过量的F－生成氢氟酸会腐蚀陶瓷容器
(5)93.65%
解析 (5)由题意可知，100 kg废料含21 kg Ni，由关系式Ni～Ni(OH)2可知，镍的回收率是×100%≈93.65%。
9．钼酸铋作为新型半导体光催化材料，因其具有优异的离子导电性、介电性、气体传感性和催化性而广泛应用于生产生活中。以氧化铋渣(主要成分是Bi2O3、Sb2O3，还含有Fe2O3、ZnO、Ag2O和SiO2等杂质)为原料制备钼酸铋(Bi2MoO6，其中Mo为＋6价)的工艺流程如下：
回答下列问题：
(1)基态83Bi的价电子排布式为________。
(2)“浸渣”的主要成分为______________(填化学式)。
(3)“除锑”过程中发生反应的化学方程式为________________________；该过程需要加热的原因为______________________________。
(4)已知：硫代乙酰胺()在酸性溶液中会水解为乙酰胺()和硫化氢；H2S的Ka1＝1.0×10－7，Ka2＝1.0×10－13；Ksp(Bi2S3)＝2.0×10－99。
①硫化氢会进一步发生反应2Bi3＋(aq)＋3H2S(aq)===Bi2S3(s)＋6H＋(aq)，计算该反应的平衡常数K＝____________。
②硫代乙酰胺比乙酰胺的沸点低，解释其原因为______________________________________
________________________。
(5)“酸溶”时会有NO逸出，此过程中氧化剂与还原剂的物质的量之比为________。
(6)已知钼酸铋在空气中放置会变质，生成Bi2O2CO3和MoO3，该过程中的化学方程式为__________________________。
答案 (1)6s26p3
(2)SiO2、AgCl
(3)2SbCl3＋3H2OSb2O3＋6HCl↑ 加热有利于HCl挥发，水解平衡正向移动
(4)①5×1038 ②乙酰胺分子间氢键数目多于硫代乙酰胺的
(5)2∶1
(6)Bi2MoO6＋CO2===Bi2O2CO3＋MoO3
解析 (4)①硫化氢会进一步发生反应2Bi3＋(aq)＋3H2S(aq)===Bi2S3(s)＋6H＋(aq)，则该反应的平衡常数K＝＝
，K＝eq \f(K·K,Ksp)＝＝5×1038。
精品试卷·第 2 页 （共 2 页）
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