【备考2024年】从巩固到提高高考化学二轮微专题09 常见金属工艺流程

试卷更新日期：2024-02-22 类型：二轮复习

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一、选择题

1. 从废铅膏(主要成分为 $P b S O_{4}$ 、 $P b O_{2}$ 、 $P b O$ 和 $P b$ ，含少量 $B a$ 、 $F e$ 等元素)中获取高纯 $P b O$ 的工艺流程如图。下列说法错误的是

A、“煅烧”过程利用 $F e_{2} (S O_{4})_{3}$ 沸点低进行分离提纯 B、“溶浸”过程 $H_{2} O_{2}$ 主要用于氧化 $P b$ C、“溶铅”过程的离子方程式为 $P b S O_{4} + 2 C H_{3} C O O^{-} = (C H_{3} C O O)_{2} P b + S O_{4}^{2 -}$ D、“沉铅”过程的化学方程式为 $(C H_{3} C O O)_{2} P b + H_{2} O + C O_{2} = P b C O_{3} ↓ + 2 C H_{3} C O O H$

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2. 稀土永磁材料——高性能钕铁硼合金为新能源汽车提供核心原材料。从制钕铁硼的废料中提取氧化钕(Nd₂O₃)的工艺流程如图1所示，草酸钕晶体的热重曲线如图2所示。
已知：ⅰ. $N d$ 与酸反应生成 $N d^{3 +}$ 离子，草酸钕晶体[ $N d_{2} {(C_{2} O_{4})}_{3} \cdot 10 H_{2} O$ ]的摩尔质量是 $732 g / m o l$ ；
ⅱ. $0.1 m o l / L F e^{2 +}$ 生成 $F e (O H)_{2}$ ，开始沉淀时 $p H = 6.3$ ，完全沉淀时 $p H = 8.3$
$0.1 m o l / L F e^{3 +}$ 生成 $F e (O H)_{3}$ ，开始沉淀时 $p H = 1.5$ ，完全沉淀时 $p H = 2.8$
下列说法错误的是（）

A、气体1的主要成分是 $H_{2}$ ，滤渣1是硼和其他不溶性杂质 B、“氧化”时会发生反应： $2 F e^{2 +} + H_{2} O_{2} + 4 H_{2} O = 2 F e (O H)_{3} ↓ + 4 H^{+}$ C、若“调 $p H \approx 4$ ”与“氧化”顺序颠倒， $H_{2} O_{2}$ 的利用率无影响 D、由图2可知， $500 ℃$ 时剩余固体的主要成分是 $N d_{2} O_{2} C O_{3}$

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3. 某废催化剂含SiO₂、ZnS、CuS及少量的Fe₃O₄。某实验小组以废催化剂为原料，进行回收利用。设计实验流程如图：
已知：CuS既不溶于稀硫酸，也不与稀硫酸反应。下列说法正确的是（）

A、步骤①操作中，生成的气体可用碱液吸收 B、滤液1中是否含有Fe²⁺ ，可以选用KSCN和新制的氯水检验 C、滤渣1成分是SiO₂和CuS，滤渣2成分一定是SiO₂ D、步骤④要滴加稀硫酸防止CuSO₄水解

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4. 某废催化剂含 ${SiO}_{2}$ 、 $ZnS$ 、 $CuS$ 及少量的 ${Fe}_{3} O_{4}$ .某实验小组以该废催化剂为原料，回收锌和铜，设计实验流程如图：

下列说法正确的是（）

A、步骤①操作中，生成的气体可用 $NaOH$ 溶液吸收 B、检验滤液1中是否含有 ${Fe}^{2 +}$ ，可以选用 $KSCN$ 和新制的氯水 C、步骤③和④操作中，均采用蒸发结晶方式从溶液中获得溶质 D、滤渣2成分是 ${SiO}_{2}$

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5. 金属材料的发展极大地促进了人类社会的文明程度。如图是两种金属及其化合物的转化关系。下列说法错误的是（）

A、根据反应③可知氧化性：Fe³^＋>H₂O₂ B、向X溶液中滴入K₃[Fe(CN)₆]溶液，生成蓝色沉淀 C、反应③中稀硫酸仅表现酸性 D、反应①的离子方程式为Cu＋H₂O₂＋2H^＋=Cu²^＋＋2H₂O

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6. 废旧电池的回收利用对保护环境、节约资源意义重大。某化学兴趣小组利用废旧电池的铜帽(主要成分为Zn和Cu)回收Cu并制备ZnO，部分实验过程如图所示。下列叙述错误的是（）

A、“溶解”过程中发生的反应有2Cu＋O₂＋4H^＋=2Cu²^＋＋2H₂O B、“溶解”操作中的空气可以用双氧水代替 C、“调节pH”过程中NaOH溶液的作用是使Cu²^＋转化为Cu(OH)₂ D、“过滤II”所得滤渣只需洗涤，无需干燥

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7. 利用废铝箔(主要成分为 $Al$ ，含少量 $Mg$ 、 $Fe$ 等)制明矾 $[KAl {({SO}_{4})}_{2} \cdot 12 H_{2} O]$ 的一种工艺流程如图：

下列说法错误的是（）

A、①中生成了 $H_{2}$ ： ${2Al+2NaOH+2H}_{2} {O=2NaAlO}_{2} {+3H}_{2} ↑$ B、操作 $a$ 是过滤，以除去难溶于 $NaOH$ 溶液的杂质 C、②③中加入稀硫酸的作用均是除去杂质 D、由④可知，室温下明矾的溶解度小于 ${Al}_{2} {({SO}_{4})}_{3}$ 和 $K_{2} {SO}_{4}$ 的溶解度

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8. 金属铬常用于提升特种合金的性能。工业上以铬铁矿(主要成分为FeO·Cr₂O₃ ，含有少量Al₂O₃)为原料制备金属铬的流程如下图。下列说法错误的是（）

A、①中需持续吹入空气作氧化剂 B、②中需加入过量稀硫酸 C、③中发生了置换反应 D、溶液A为橙色

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二、非选择题

9. 钴属于稀缺性金属。利用“微波辅助低共熔溶剂”浸取某废旧锂离子电池中钴酸锂粗品制备 $L i C o O_{2}$ 产品，实现资源的循环利用。主要工艺流程如下：
已知：①氯化胆碱 $[H O C H_{2} C H_{2} N^{+} {(C H_{3})}_{3} \cdot C l^{-}]$ 是一种铵盐；
② $C o^{2 +}$ 在溶液中常以 ${[C o C l_{4}]}^{2 -}$ (蓝色)和 ${[C o {(H_{2} O)}_{6}]}^{2 +}$ (粉红色)形式存在；
③ $25 ℃$ 时， $K_{s p} [C o (O H)_{2}] = 1.6 \times 1 0^{- 15}$ 。
回答下列问题：

(1)、 $L i C o O_{2}$ 中 $L i$ 的化合价为。

(2)、下图为“微波共熔”中氯化胆碱-草酸和 $L i C o O_{2}$ 粗品以不同的液固比在 $120 ℃$ 下微波处理 $10 m i n$ 后锂和钴的浸取率图，则最佳液固比为 $m L / g$ 。

(3)、“水浸”过程中溶液由蓝色变为粉红色，该变化的离子方程式为。

(4)、 $25 ℃$ 时，“沉钴”反应完成后，溶液 $p H = 10$ ，此时 $c (C o^{2 +}) =$ $m o l \cdot L^{- 1}$ 。

(5)、“滤饼2”在高温烧结前需要洗涤、干燥，检验“滤饼2”是否洗涤干净的操作及现象是。

(6)、“高温烧结”中需要通入空气，其作用是。

(7)、锂离子电池正极材料 $L i C o O_{2}$ 在多次充放电后由于可循环锂的损失，结构发生改变生成 $C o_{3} O_{4}$ ，导致电化学性能下降。
① $C o_{3} O_{4}$ 晶体(常式尖晶石型)的晶胞示意图如图所示，则顶点上的离子为(用离子符号表示)。
②使用 $L i O H$ 和 $30 % H_{2} O_{2}$ 溶液可以实现 $L i C o O_{2}$ 的修复，则修复过程中的化学反应方程式为。

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10. $S r C O_{3}$ 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 $S r S O_{4}$ )为原料制备 $S r C O_{3}$ 的一种工艺方法如下：
天青石主要元素质量分数如下：
元素
$S r$
$B a$
$C a$
$A l$
$S i$
质量分数( $%$ )
36.4
2.0
4.0
0.5
5.0
$K_{s p} (S r S O_{4}) = 3.4 \times 1 0^{- 7} ， K_{s p} (B a S O_{4}) = 1.0 \times 1 0^{- 10}$ 。
回答下列问题：

(1)、天青石与碳粉在一定投料比下“煅烧”生成 $S r S$ 和碳氧化物，据矿样成分分析结果计算得出，生成 $C O_{2}$ 、 $C O$ 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“ $C O$ ”或“ $C O_{2}$ ”)。

(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。

(3)、“水浸”后滤渣的主要成分除 $C a S i O_{3}$ 和C外，还有两种氧化物，化学式为和。

(4)、“水浸”时需加热， $S r S$ 与热水作用后的溶液呈碱性的主要原因为(用化学方程式表示)

(5)、“水浸”后的滤液中 $c (S r^{2 +}) = 0.680 m o l \cdot L^{- 1} ， c (B a^{2 +}) = 0.024 m o l \cdot L^{- 1}$ ， “除杂”过程中(忽略 $H_{2} S O_{4}$ 溶液引起的体积变化)，为使 $S r^{2 +}$ 不沉淀，应控制溶液中 $c (B a^{2 +}) \geq$ $m o l \cdot L^{- 1}$ ，每升滤液中篇加入 $1.0 m o l \cdot L^{- 1} H_{2} S O_{4}$ 溶液的体积 $\leq$ $m L$ 。

(6)、“沉锶”过程中，可溶性 $S r (O H)_{2}$ 发生反应的离子方程式为。

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11. 钢渣是钢铁行业的固体废弃物，含有 $2 C a O \cdot S i O_{2} 、 F e_{2} O_{3} 、 F e O 、 A l_{2} O_{3}$ 和 $V_{2} O_{3}$ 等物质。一种以钢渣粉为原料固定 $C O_{2}$ 并制备 $V_{2} O_{3}$ 的工艺流程如图所示。
已知钢渣中 $C a$ 元素质量分数为 $30 % ， V_{2} O_{3}$ 在稀盐酸和 $N H_{4} C l$ 混合溶液中不易被浸出。该工艺条件下，有关金属离子开始沉淀和沉淀完全的 $p H$ 如下表所示：
金属离子
$F e^{3 +}$
$F e^{2 +}$
$A l^{3 +}$
$C a^{2 +}$
开始沉淀的 $p H$
1.9
7.2
3.5
12.4
沉淀完全的 $p H$
2.9
8.2
5.1
13.8
回答下列问题：

(1)、浸出1过程生成的 $S i O_{2}$ “包裹”在钢渣表面形成固体膜，阻碍反应物向钢渣扩散。提高浸出率的措施有(除粉碎外，举1例)。该浸出过程不使用稀硫酸代替稀盐酸的原因是。

(2)、为避免引入杂质离子，氧化剂 $A$ 应为(举1例)。

(3)、滤液 $C$ 的溶质可循环利用，试剂 $B$ 应为。

(4)、若 $C a$ 的浸出率为 $90 %$ ，理论上1吨钢渣在“固碳”中可固定 $k g C O_{2}$ 。

(5)、富钒渣焙烧可生成钒钙盐，不同钒钙盐的溶解率随 $p H$ 变化如图所示。已知浸出2的pH约为2.5，则应控制焙烧条件使该钒钙盐为。该培烧反应的化学方程式是。

(6)、微细碳酸钙广泛应用于医药、食品等领域，某种碳酸钙晶胞如图所示。已知 $a = b = 4.99 n m ， c = 17.3 n m ， α = β = 90 ° ， γ = 120 °$ ，该晶体密度为 $g \cdot c m^{- 3}$ (列出计算式，阿伏加德罗常数的值为 $N_{A}$ )。

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12. 钼( $M o$ )及其化合物广泛地应用于医疗卫生、国防等领域。某镍钼矿中的镍和钼以 $N i S$ 和 $M o S_{2}$ 形式存在，从镍钼矿中分离钼，并得到 $N a_{2} S O_{4}$ 的一种工艺流程如下：
回答下列问题：

(1)、 $N i$ 位于元素周期表第周期第族。 ${(N H_{4})}_{2} M o O_{4}$ 中钼元素的化合价为。

(2)、“焙烧”中生成 $N a_{2} M o O_{4}$ 的化学方程式为。

(3)、 $N a_{2} C O_{3}$ 用量对钼浸出率和浸取液中 $C O_{3}^{2 -}$ 浓度的影响如图1所示，分析实际生产中选择 $N a_{2} C O_{3}$ 用量为理论用量1.2倍的原因：。

(4)、 $N a_{2} M o O_{4} 、 N a_{2} S O_{4}$ 的溶解度曲线如图2所示，为充分分离 $N a_{2} S O_{4}$ ，工艺流程中的“操作 $X$ ”应为____(填标号)。

A、蒸发结晶 B、低温结晶 C、蒸馏 D、萃取

(5)、为充分利用资源，“离子交换萃取”步骤产生的交换溶液应返回“”步骤。

(6)、 ${(N H_{4})}_{2} M o O_{4}$ 分解可得 $M o O_{3}$ 。高温下，用铝粉还原 $M o O_{3}$ 得到金属钼的化学方程式为。

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13. 层状结构 $M o S_{2}$ 薄膜能用于制作电极材料。 $M o S_{2}$ 薄膜由辉钼矿(主要含 $M o S_{2}$ 及少量FeO、 $S i O_{2}$ )制得 $M o O_{3}$ 后再与S经气相反应并沉积得到，其流程如下。
回答下列问题：

(1)、“焙烧”产生的 $S O_{2}$ 用 $N a O H$ 溶液吸收生成 $N a H S O_{3}$ 的离子方程式为。

(2)、“焙烧”后的固体用氨水“浸取”得到重钼酸铵 $[{(N H_{4})}_{2} M o_{2} O_{7}]$ 溶液，为提高“浸取”速率，可采用的措施是(举一例)。

(3)、“灼烧”过程中需回收利用的气体是(填化学式)。

(4)、在650℃下“气相沉积”生成 $M o S_{2}$ 的反应需在特定气流中进行，选用Ar而不选用 $H_{2}$ 形成该气流的原因是。

(5)、层状 $M o S_{2}$ 晶体与石墨晶体结构类似，层状 $M o S_{2}$ 的晶体类型为。将 $L i^{+}$ 嵌入层状 $M o S_{2}$ 充电后得到的 $L i_{x} M o S_{2}$ 可作电池负极，该负极放电时的电极反应式为。结合原子结构分析， $L i^{+}$ 能嵌入 $M o S_{2}$ 层间可能的原因是。

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14. 利用含锌废料(主要成分是氧化锌，含有少量铁、铝、铜、锰等金属氧化物或盐)制备氯化锌的一种工艺流程如下：

(1)、为了提高盐酸浸取效率，可采取的措施有。

(2)、浸取温度不宜超过60℃，原因是。

(3)、为优化工艺流程，盐酸浸取后直接进行高锰酸钾氧化除杂。结合下列图表选择浸取工艺最佳

pH

范围为，理由是。

A.1.5~2.0 　B.2.0~3.0 C.3.0~4.0 D.4.5~5.0

金属离子	开始沉淀的 $pH$ $c = 0.01 mol \cdot L^{- 1}$	沉淀完全的 $pH$ $c = 1.0 \times 10^{- 5} mol \cdot L^{- 1}$
${Fe}^{2 +}$	6.8	8.3
${Al}^{3 +}$	3.7	4.7
${Fe}^{3 +}$	1.8	2.8
${Cu}^{2 +}$	5.2	6.7
${Mn}^{2 +}$	8.6	10.1
${Zn}^{2+}$	6.7	8.2

(4)、滤渣的主要成分有

Fe {(OH)}_{3}

、和

{MnO}_{2}

，该工艺中去除锰的离子方程式为。

(5)、最适宜使用的还原剂是，理由为。

(6)、氯化锌溶液在蒸发浓缩过程中如操作不当将有碱式盐

Zn (OH) Cl

生成，该反应方程式为，产品中

Zn (OH) Cl

含量与蒸发温度关系如图所示，工艺要求

Zn (OH) Cl

含量不超过2.30%，降低产品中

Zn (OH) Cl

含量的方法有。

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15. 碱式氧化镍(NiOOH)是镍氢电池的正极材料，工业上可由铜冶炼过程中产生的粗硫酸镍废液(含有Cu²⁺、Fe²⁺、Al³⁺、Ca²⁺、H₃AsO₃等杂质微粒)为原料制备，某兴趣小组模拟该制备过程并设计如下流程：
已知：K_sp(FeAsO₄)=5.7×10^-21 ， H₃AsO₃的还原性比Fe²⁺强。
回答下列问题：

(1)、“萃取”时需充分振荡，目的是。

(2)、“氧化1”中H₂O₂的作用是，若该废液中H₃AsO₃和Fe²⁺的浓度分别是0.02 mol·L^-1和0.12 mol·L^-1 ，除去砷后的废液中c( $A s O_{4}^{3 -}$ )=mol·L^-1(不考虑反应过程中溶液体积的微小变化)

(3)、“沉钙”时，若溶液酸度过高，Ca²⁺沉淀不完全，原因是。

(4)、“氧化2”反应的离子方程式为。

(5)、“洗涤”时，检验产品是否洗涤干净的方法是。

(6)、已知某镍氢电池的离子导体为KOH溶液，电池反应为MH+NiOOH $⇌_{充电}^{放电}$ M+Ni(OH)₂ ，则放电时，OH^-移向电极(填“MH”或“NiOOH”)，充电时NiOOH电极上的电极反应式为。

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16. 镁菱锌矿(主要成分为ZnCO₃、MgCO₃等，含有少量FeCO₃、CaCO₃等杂质)可用于生产媒染剂、防腐剂ZnSO₄·7H₂O以及耐火材料MgO。制备工艺流程如下：
已知：65℃时K_sp[Mg(OH)₂]= 1.8×10^-11 K_sp[Zn(OH)₂]=2.0×10^-17 K_w=10^-13 lg2≈0.3
回答下列有关问题：

(1)、浓盐酸浸取矿石时，保持较大液固体积比(如3：1)，目的是，还可采用(写出一种)等方式达到此目的。

(2)、“氧化除铁”在90℃，控制溶液pH在4.0-5.0，得到针铁矿渣的离子方程式为。

(3)、“沉锌”前，滤液(65℃)中含有0.50 mol·L^-1 Zn²⁺和1.8 mol·L^-1Mg²⁺ ，保持该温度，则应加入氨水调节pH在范围(c≤1.0×10^-5mol·L^-1 ，沉淀完全)。利用平衡移动原埋说明“沉锌”时加入氨水的作用是。

(4)、“酸解”后获得ZnSO₄·7H₂O的操作依次经过蒸发浓缩、、过滤、洗涤、干燥。制得的ZnSO₄·7H₂O在烘干时需减压烘干的原因是。

(5)、“滤液”中加入H₂C₂O₄饱和溶液产生MgC₂O₄沉淀。写出“灼烧”步骤的化学方程式。

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17. 为充分利用金属资源，某研究团队利用生产钴电极材料生的铜锰渣(含 $C o_{3} O_{4}$ 、 $Z n M n_{2} O_{4}$ 、 $C u M n_{2} O_{4}$ 等物质)回收金属 $C u 、 C o$ 的一种流程如图所示：
回答下列问题：

(1)、 $Z n M n_{2} O_{4}$ 、 $C u M n_{2} O_{4}$ 中Mn元素的化合价为．

(2)、写出铜锰渣中 $C u M n_{2} O_{4}$ 与稀硫酸反应的化学方程式．

(3)、研究团队认为该工艺可能利用了如下反应原理沉淀滤液1中的Cu²⁺： $N a_{2} S_{2} O_{3} + H_{2} O ⇌ N a_{2} S O_{4} + H_{2} S$ ， $C u^{2 +} + H_{2} S = C u S ↓ + 2 H^{+}$ ．析出的Cu沉淀中还混有少量的S单质，原因是(用离子方程式解释)．

(4)、依据反应 $C o^{2 +} + 2 H R ⇌ C o R_{2} + 2 H^{+}$ 萃取滤液2中的 $C o^{2 +}$ 并进行操作Ⅱ，操作Ⅱ的名称是；所得有机相中加入硫酸能进行反萃取的原因是(结合平衡移动原理解释)．

(5)、控制反应温度为 $70 ℃$ ，向滤液1中加入 $N a_{2} S_{2} O_{3}$ 溶液，不同金属沉淀率与 $N a_{2} S_{2} O_{3}$ 用量倍数的关系如下图所示．
当 $N a_{2} S_{2} O_{3}$ 用量倍数为2.0时，水相中的金属阳离子主要含 $N a^{+}$ 、(填离子符号)．

(6)、 $C o_{3} O_{4}$ 用作电池材料，使用KOH溶液作电解液，充电时 $C o_{3} O_{4}$ 转化为 $C o O O H$ 的电极反应式为．

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18. 锂在新能源等领域应用广泛。从粉煤灰(含Al₂O₃、Fe₂O₃、Li₂O、SiO₂等)中回收提取铝、锂元素的化合物的流程如图所示：
已知：碳酸锂的溶解度(g·L^-1)见表。
温度/℃
0
10
20
30
40
50
60
80
100
Li₂CO₃
1.54
1.43
1.33
1.25
1.17
1.08
1.01
0.85
0.72
回答下列问题

(1)、“粉碎”的目的是，滤渣1的成分主要是。(填化学式)

(2)、“调pH”的目的是沉淀Fe^3＋、Al^3＋。当离子浓度≤1.0×10^-5mol·L^-1时表示该离子沉淀完全。常温下，如果溶液pH=4，Fe^3＋、Al^3＋(填“能”或“否”)均沉淀完全，若沉淀完全，此时溶液中c(Fe^3＋)、c(Al^3＋)之比为。(已知：K_sp[Fe(OH)₃]=8.0×10^-38 ， K_sp[Al(OH)₃]=2.0×10^-33)

(3)、从滤渣2中分离出Al(OH)₃ ，可用如图所示方法，试剂X是， “步骤2”中主要发生的离子反应方程式有OH^-＋CO₂=HCO $_{3}^{-}$ 、。

(4)、“沉锂”中的“一系列操作”依次为蒸发浓缩、、洗涤、干燥。检验母液主要溶质的阴离子所用的试剂为。母液的用途(任写一种)。

(5)、太阳能路灯蓄电池是磷酸铁锂电池，其工作原理如图所示。电池总反应式为Li_xC₆+ Li_1−xFePO₄ $⇌_{充电}^{放电}$ LiFePO₄+ 6C。试写出充电时，该电池正极材料上的反应式：。

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19. 从铬锰矿渣(主要成分为 $C r_{2} O_{3}$ 、MnO，含少量 $F e_{2} O_{3}$ 、 $S i O_{2}$ 、 $A l_{2} O_{3}$ )中分离铬、锰的一种工艺流程如图所示：
已知：焙烧时MnO不发生反应。
回答下列问题：

(1)、加快酸浸速率的措施有(写两条)。

(2)、滤渣2的成分是(写化学式)。

(3)、焙烧中 $C r_{2} O_{3}$ 转化为 $N a_{2} C r O_{4}$ 的化学方程式为。

(4)、某温度下，Cr(Ⅲ)、Mn(Ⅱ)的沉淀率与pH关系如图所示，则“沉铬”过程最佳的pH为。计算“沉铬”后滤液中c(Cr³⁺)为mol/L[已知在此条件下，K_W=1×10^-14 ， Ksp(Cr(OH)₃)=1×10^-30]

(5)、流程中加入Na₂S₂O₃的作用为：， “转化”的离子方程式为。

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20. 钪(Sc)元素在国防、航天、激光、核能、医疗等方面有广泛应用。我国某地的矿山富含铜多金属矿(主要含Cu₂S、Sc₂S₃、FeS、CaS和SiO₂)，科研人员从矿石中综合回收金属钪的工艺流程设计如下：

已知：①"萃取"时发生反应有：Sc³⁺+3H₂A₂(有机液) $⇌$ Sc(HA₂₎₃(有机相)+3H⁺Fe³⁺+3H₂A₂(有机液) $⇌$ Fe(HA₂)₃+3H⁺

②常温下，“萃取”前溶液中c(Sc³⁺)=0.60mol·L^-1 ， Ksp[Sc(OH)₃]=6.0×10^-31；请回答下列问题：

(1)、“加热酸溶”产生的气体直接排放到空气中，容易形成；滤渣I的主要成分为。

(2)、溶解FeS发生反应的化学方程式为。

(3)、“还原”工序的目的为。

(4)、“萃取"过程中有机试剂的Se³⁺萃取率与“萃取”前溶液pH的关系如图。当pH大于a时随着pH增大Sc³⁺萃取率减小，a=。

(5)、“沉钪"过程中发生反应的离子方程式为。过量焦炭、Sc₂O₃、Cl₂混合物在高温下反应的化学方程式为。

(6)、“电解”过程中，用石墨和液态锌作电极，KCl、LiCl、ScCl₃熔融物作电解液，钪在电极上得到(选填：石墨或液态锌)。

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21. 镍及其化合物在工业上有广泛应用，红土镍矿是镍资源的主要来源。以某地红土镍矿[主要成分Mg₃Si₂O₅(OH)₄、Fe₂MgO₄、NiO、FeO、Fe₂O₃]为原料，采用硫酸铵焙烧法选择性提取镍，可减少其他金属杂质浸出，工艺流程如图所示。
已知：①2[Mg₃Si₂O₅(OH)₄]+9(NH₄)₂SO₄ $\begin{array}{l} \underline{\underline{焙烧}} \end{array}$ 3(NH₄)₂Mg₂(SO₄)₃+12NH₃↑+4SiO₂+10H₂O↑；
②2Fe₂MgO₄+15(NH₄)₂SO₄ $\begin{array}{l} \underline{\underline{焙烧}} \end{array}$ (NH₄)₂Mg₂(SO₄)₃+16NH₃↑+4(NH₄)₃Fe(SO₄)₃+8H₂O↑
③常温下，NiSO₄易溶于水，NiOOH不溶于水。

(1)、“焙烧”前将“矿样”与(NH₄)₂SO₄混合研磨的目的是。

(2)、经分析矿样中大部分铁仍以氧化物形式存在于“浸渣”中，只有部分FeO在空气中焙烧时与(NH₄)₂SO₄反应生成Fe₂(SO₄)₃ ，该反应的化学方程式为， “浸渣"的主要成分除铁的氧化物外还有(填化学式)。

(3)、焙烧温度对浸出率的影响如图所示，最佳焙烧温度是____(填序号)左右。

A、300℃ B、350℃ C、400℃ D、600℃

(4)、若残留在浸出液中的铁完全转化为黄铵铁矾除去，“除铁”时通入NH₃调节溶液pH的范围是。该工艺条件下，Ni²⁺生成Ni(OH)₂沉淀，Fe³⁺生成Fe(OH)₃或黄铵铁矾沉淀定，开始沉淀和沉淀完全时的pH如下表：
沉淀物
Ni(OH)₂
Fe(OH)₃
黄铵铁矾
开始沉淀时的pH
7.1
2.7
1.3
沉淀完全(c=1×10^-5mol/L)时的pH
9.2
3.7
2.3

(5)、“沉镍"时pH调为8.0，滤液中Ni²⁺浓度约为mol/L(10^0.4≈2.5)。

(6)、流程中(填化学式)可循环使用，减少污染。

(7)、NiSO₄在强碱溶液中用NaClO氧化，可制得碱性镍镉电池电极材料NiOOH，该反应的离子方程式是。

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22. 砷盐净化工艺成功应用于冶炼锌工业，加快了我国锌冶炼技术改造步伐。从砷盐净化渣(成分为Cu、 ${As}_{2} O_{3}$ 、Zn、ZnO、Co、Ni等)中回收有价值的金属具有重要意义。

回答下列问题：

(1)、“选择浸Zn”过程中，为了提高Zn的浸出率可采取的措施有(写两点)，其他条件不变时，Zn和Ni浸出率随pH变化如下图所示，则“选择浸Zn”过程中，最好控制溶液的pH为。

(2)、“氧化浸出“时， ${As}_{2} O_{3}$ 被氧化为 $H_{3} {AsO}_{4}$ 的化学方程方式为；此过程温度不能过高的原因。

(3)、用NaOH溶液调节氧化浸出液至弱酸性，再加入 ${Na}_{3} {AsO}_{4}$ 进行“沉铜”，得到难溶性的 ${Cu}_{5} H_{2} {({AsO}_{4})}_{4} \cdot 2 H_{2} O$ ，则“沉铜”的离子方程式为。

(4)、操作Ⅰ所用到的玻璃仪器有，已知煅烧 ${CoC}_{2} O_{4} \cdot 2 H_{2} O$ 时温度不同，产物不同。400℃时在空气中充分煅挠，得到的钴的氧化物的质量为4.82g， ${CO}_{2}$ 的体积为2.688L(标准状况下)，则此时所得钴的氧化物的化学式为。

(5)、已知常温下，相关金属氢氧化物开始沉淀和沉淀完全(离子浓度 $\leq 10^{- 5} mol / L$ 视为沉淀完全)的pH如下表所示：

开始沉淀的pH

完全沉淀的pH

$Ni {(OH)}_{2}$

8.0

10.0

$Co {(OH)}_{2}$

7.5

9.5

若将沉铜后的溶液调节至 $pH = 9$ ，此时溶液中 $c ({Co}^{2 +}) ： c ({Ni}^{2 +}) =$ 。

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23. 对废催化剂进行回收可有效利用金属资源。某废催化剂主要含铝( $Al$ )、钼( $Mo$ )、镍( $Ni$ )等元素的氧化物，一种回收利用工艺的部分流程如下：
已知：25℃时， $H_{2} {CO}_{3}$ 的 $K_{a1} = 4.5 \times 10^{- 7}$ ， $K_{a2} = 4.7 \times 10^{- 11}$ ； $K_{sp} ({BaMoO}_{4}) = 3.5 \times 10^{- 8}$ ； $K_{sp} ({BaCO}_{3}) = 2.6 \times 10^{- 9}$ ；该工艺中， $pH > 6.0$ 时，溶液中 $Mo$ 元素以 ${MoO}_{4}^{2 -}$ 的形态存在。

(1)、“焙烧”中，有 ${Na}_{2} {MoO}_{4}$ 生成，其中 $Mo$ 元素的化合价为。

(2)、“沉铝”中，生成的沉淀 $X$ 为。

(3)、“沉钼”中， $pH$ 为7.0。
①生成 ${BaMoO}_{4}$ 的离子方程式为。

②若条件控制不当， ${BaCO}_{3}$ 也会沉淀。为避免 ${BaMoO}_{4}$ 中混入 ${BaCO}_{3}$ 沉淀，溶液中 $c ({HCO}_{3}^{-}) ：c ({MoO}_{4}^{2-}) =$ (列出算式)时，应停止加入 ${BaCl}_{2}$ 溶液。

(4)、①滤液Ⅲ中，主要存在的钠盐有 $NaCl$ 和 $Y$ ， $Y$ 为。
②往滤液Ⅲ中添加适量 $NaCl$ 固体后，通入足量(填化学式)气体，再通入足量 ${CO}_{2}$ ，可析出 $Y$ 。

(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 $H_{2} O_{2}$ 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 $H_{2} O_{2}$ 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。

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24. 锂、铍等金属广泛应用于航空航天、核能和新能源汽车等高新产业。一种从萤石矿(主要含BeO、 ${Li}_{2} O$ 、 ${CaF}_{2}$ 及少量 ${CaCO}_{3}$ 、 ${SiO}_{2}$ 、FeO、 ${Fe}_{2} O_{3}$ 、 ${Al}_{2} O_{3}$ )中提取铍的工艺如图：
已知：苯甲酸是一元弱酸，白色片状晶体，常温下微溶于水，温度升高，溶解度增大。

回答下列问题：

(1)、铍的化学性质与铝相似，写出BeO溶于NaOH溶液的化学方程式。

(2)、“微波焙烧”使矿物内部变得疏松多孔，目的是。

(3)、“浸出渣”的主要成分是。

(4)、“除铁”中发生反应的离子方程式： $2 {Fe}^{2 +} + H_{2} O_{2} + 2 H^{+} = 2 {Fe}^{3 +} + 2 H_{2} O$ 、。

(5)、“除铝”时，溶液的pH越小，铝的去除率(填“越高”、“越低”或“不变”)。利用“除铝”所得苯甲酸铝沉淀再生苯甲酸的方案为：将苯甲酸铝沉淀溶于热的稀硫酸中，。

(6)、由油酸铍制备BeO的方法是。

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元素	$S r$	$B a$	$C a$	$A l$	$S i$
质量分数( $%$ )	36.4	2.0	4.0	0.5	5.0

金属离子	$F e^{3 +}$	$F e^{2 +}$	$A l^{3 +}$	$C a^{2 +}$
开始沉淀的 $p H$	1.9	7.2	3.5	12.4
沉淀完全的 $p H$	2.9	8.2	5.1	13.8

温度/℃	0	10	20	30	40	50	60	80	100
Li₂CO₃	1.54	1.43	1.33	1.25	1.17	1.08	1.01	0.85	0.72

沉淀物	Ni(OH)₂	Fe(OH)₃	黄铵铁矾
开始沉淀时的pH	7.1	2.7	1.3
沉淀完全(c=1×10^-5mol/L)时的pH	9.2	3.7	2.3

	开始沉淀的pH	完全沉淀的pH
$Ni {(OH)}_{2}$	8.0	10.0
$Co {(OH)}_{2}$	7.5	9.5

【备考2024年】从巩固到提高 高考化学二轮微专题09 常见金属工艺流程

一、选择题

二、非选择题

【备考2024年】从巩固到提高高考化学二轮微专题09 常见金属工艺流程