铁、氯、铜及其化合物在生产、生活中有广泛的用途。试回答下列问题。
(1)二氧化氯(ClO2)已逐步代替Cl2用于自来水处理，用ClO2处理过的饮用水(pH为5.5～6.5)常含有一定量对人体不利的亚氯酸根离子(ClO2-)。已知：25 ℃时Ka(HClO)＝3.2×10－8，Ka(HClO2)＝1.0×10－2，则酸性HClO2________ HClO(填“>”“＝”或“<”)；在pH＝5的上述处理过的饮用水中
＝___________ ；若饮用水中ClO2-的含量超标，可向其中加入适量的Fe2＋将ClO2-还原成Cl－，写出酸性条件下该反应的离子方程式：____________________________________________________________ 。
(2)①腐蚀铜板后的溶液中，若Cu2＋、Fe3＋和Fe2＋浓度均为0.1 mol·L－1，下图为金属离子的浓度的对数与溶液pH的关系，现向混合溶液中通入氨气调节溶液的pH＝5.6，溶液中存在的金属阳离子为____________ (当溶液中金属离子浓度≤10－5mol·L－1时，可认为沉淀完全)。
②从图中数据计算可得Fe(OH)2的溶度积Ksp[Fe(OH)2]＝______________________ 。
(3)Na2S是常用的重金属离子沉淀剂。某工业污水中含有等浓度的Cu2＋、Fe2＋、Pb2＋，滴加Na2S溶液后首先析出的沉淀是________________ ；当最后一种离子沉淀完全时(该离子浓度为10－5 mol·L－1)，此时的S2－浓度为___________________________ 。已知：Ksp(FeS)＝6.3×10－18；Ksp(CuS)＝6×10－36；Ksp(PbS)＝2.4×10－18。
(1)二氧化氯(ClO2)已逐步代替Cl2用于自来水处理，用ClO2处理过的饮用水(pH为5.5～6.5)常含有一定量对人体不利的亚氯酸根离子(ClO2-)。已知：25 ℃时Ka(HClO)＝3.2×10－8，Ka(HClO2)＝1.0×10－2，则酸性HClO2
＝(2)①腐蚀铜板后的溶液中，若Cu2＋、Fe3＋和Fe2＋浓度均为0.1 mol·L－1，下图为金属离子的浓度的对数与溶液pH的关系，现向混合溶液中通入氨气调节溶液的pH＝5.6，溶液中存在的金属阳离子为
②从图中数据计算可得Fe(OH)2的溶度积Ksp[Fe(OH)2]＝
(3)Na2S是常用的重金属离子沉淀剂。某工业污水中含有等浓度的Cu2＋、Fe2＋、Pb2＋，滴加Na2S溶液后首先析出的沉淀是
更新时间：2020-04-29 15:43:26
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(0.4)
名校
【推荐1】氢气是一种理想的绿色清洁能源，氢气的制取是氢能源利用领域的研究热点。
(1)用氧缺位铁酸铜(CuFe2O4-x)作催化剂，利用太阳能热化学循环分解H2O可制H2。
①氧缺位铁酸铜通过两步反应分解水制氢。已知第二步反应为2CuFe2O4=2CuFe2O4-x＋xO2↑，则第一步反应的化学方程式为___________ 。
②CuFe2O4可用电化学方法得到，其原理如图所示，则阳极的电极反应式为___________ 。
(2)可利用FeO/Fe3O4之间的相互转化，来裂解水制取氢气，其制氢流程如图所示。该工艺制氢的总反应为C(s)＋H2O(g)=CO(g)＋H2(g)，对比水和碳在高温下直接接触反应制氢，分析该工艺制氢的最大优点是___________ 。
(3)硼氢化钠(NaBH4)的强碱溶液在催化剂作用下与水反应可获取氢气，其可能反应机理如图所示。已知：常温下，NaB(OH)4在水中的溶解度不大，易以NaBO2形式结晶析出。
①若用D2O代替H2O，依据反应机理，则反应后生成的气体中含有___________ 。
②其他条件相同时，测得平均每克催化剂使用量下，NaBH4的浓度和放氢速率的变化关系如图所示。随着NaBH4浓度的增大，放氢速率先增大后减小，导致放氢速率下降的原因可能是___________ 。
(1)用氧缺位铁酸铜(CuFe2O4-x)作催化剂，利用太阳能热化学循环分解H2O可制H2。
①氧缺位铁酸铜通过两步反应分解水制氢。已知第二步反应为2CuFe2O4=2CuFe2O4-x＋xO2↑，则第一步反应的化学方程式为
②CuFe2O4可用电化学方法得到，其原理如图所示，则阳极的电极反应式为
(2)可利用FeO/Fe3O4之间的相互转化，来裂解水制取氢气，其制氢流程如图所示。该工艺制氢的总反应为C(s)＋H2O(g)=CO(g)＋H2(g)，对比水和碳在高温下直接接触反应制氢，分析该工艺制氢的最大优点是
(3)硼氢化钠(NaBH4)的强碱溶液在催化剂作用下与水反应可获取氢气，其可能反应机理如图所示。已知：常温下，NaB(OH)4在水中的溶解度不大，易以NaBO2形式结晶析出。
①若用D2O代替H2O，依据反应机理，则反应后生成的气体中含有
②其他条件相同时，测得平均每克催化剂使用量下，NaBH4的浓度和放氢速率的变化关系如图所示。随着NaBH4浓度的增大，放氢速率先增大后减小，导致放氢速率下降的原因可能是
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解答题-工业流程题
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(0.4)
解题方法
【推荐2】铅蓄电池的拆解、回收和利用可以减少其对环境的污染，具有重要的可持续发展意义。利用废铅蓄电池的铅膏(主要成分为
、
，还有少量Pb、
、
)制取红丹(
)的工艺流程如图：
已知：①
；
；
；
②醋酸铅是弱电解质。
回答下列问题：
(1)粉碎镍废料、___________ 、___________ 等措施可以提高浸出速率。
(2)“浸出”时，加入乙酸、乙酸钠、
溶液可将含铅物质转化为
。转化为
的化学方程式为___________ 。
(3)当金属离子浓度低于
时，被认为沉淀完全，则“调pH”的范围是___________ ～7.
(4)“沉铅”时，判断
完全沉淀的实验方法是___________ 。
(5)“沉铅”后的滤液经除杂后可作为“回用液”循环利用。需要加入的除杂试剂是___________ 。
(6)“氧化”生成红丹的离子方程式为___________ 。
(7)若废铅膏中铅元素的质量分数为69%，用上述流程对1kg废铅膏进行处理，得到685g红丹，则铅的回收率为___________ %。
、，还有少量Pb、、)制取红丹()的工艺流程如图：已知：①
；；；②醋酸铅是弱电解质。
回答下列问题：
(1)粉碎镍废料、
(2)“浸出”时，加入乙酸、乙酸钠、
溶液可将含铅物质转化为。转化为的化学方程式为(3)当金属离子浓度低于
时，被认为沉淀完全，则“调pH”的范围是(4)“沉铅”时，判断
完全沉淀的实验方法是(5)“沉铅”后的滤液经除杂后可作为“回用液”循环利用。需要加入的除杂试剂是
(6)“氧化”生成红丹的离子方程式为
(7)若废铅膏中铅元素的质量分数为69%，用上述流程对1kg废铅膏进行处理，得到685g红丹，则铅的回收率为
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(0.4)
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解题方法
【推荐3】页岩气中含有
、
、
等气体，是蕴藏于页岩层可供开采的天然气资源。页岩气的有效利用需要处理其中所含的和。
Ⅰ．Ni催化加
形成，其历程如图1所示(吸附在催化剂表面的物种用*标注)，反应相同时间，含碳产物中的百分含量及的转化率随温度的变化如图2所示。
(1)260℃时生成主要产物所发生反应的化学方程式为___________ 。
(2)温度高于320℃，的转化率下降的原因是___________ 。
Ⅱ．的处理：可用作脱除气体的脱硫剂。脱硫和再生的可能反应机理如图3所示。
(3)再生时需控制通入
的浓度和温度。400℃条件下，氧气浓度较大时，会出现脱硫剂再生时质量增大，且所得再生脱硫剂脱硫效果差，原因是___________ 。
(4)脱硫剂再生时可以使用水汽代替。700℃条件下，用水汽代替再生时，生成
、和，也可作脱硫剂。
①写出水汽作用条件下脱硫剂再生反应的化学方程式：___________ 。
②用再生时会生成污染性气体
，用水汽再生时会排放出有毒的，采用和水汽混合再生的方法，可以将产生的和转化为S单质。则为不排放出和，理论上和水汽的体积比应为___________ (写出计算过程)。
、、等气体，是蕴藏于页岩层可供开采的天然气资源。页岩气的有效利用需要处理其中所含的和。Ⅰ．Ni催化
加形成，其历程如图1所示(吸附在催化剂表面的物种用*标注)，反应相同时间，含碳产物中的百分含量及的转化率随温度的变化如图2所示。(1)260℃时生成主要产物所发生反应的化学方程式为
(2)温度高于320℃，
的转化率下降的原因是Ⅱ．
的处理：可用作脱除气体的脱硫剂。脱硫和再生的可能反应机理如图3所示。(3)再生时需控制通入
的浓度和温度。400℃条件下，氧气浓度较大时，会出现脱硫剂再生时质量增大，且所得再生脱硫剂脱硫效果差，原因是(4)脱硫剂再生时可以使用水汽代替
。700℃条件下，用水汽代替再生时，生成、和，也可作脱硫剂。①写出水汽作用条件下脱硫剂再生反应的化学方程式：
②用
再生时会生成污染性气体，用水汽再生时会排放出有毒的，采用和水汽混合再生的方法，可以将产生的和转化为S单质。则为不排放出和，理论上和水汽的体积比应为
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(0.4)
解题方法
【推荐1】硫酸镍(NiSO4)是一种重要的化工原料，广泛应用于电镀、医药、印染等工业。以含镍废催化剂(主要含Ni及少量的Al、Al2O3、Fe和其它不溶于酸、碱的杂质)为原料生产NiSO4·7H2O晶体的两种工艺流程如下：
流程一：
流程二：
已知：部分金属氢氧化物的Ksp近似值如下表所示：
回答下列问题：
(1)流程一中所用酸A和流程二中所用酸X___________ (填“相同”或“不相同”)；流程一中滤渣C和流程二中滤渣II___________ (填“相同”或“不相同”)。流程二中滤渣I是___________ 。
(2)流程一中“碱浸”时发生反应的离子方程式为_________________ 、___________________ 。
(3)流程二中“净化除杂”包含了两步操作过程：第一步，加入氧化剂H2O2，发生反应的离子方程式是____________________________________________ ；第二步，调节溶液的pH。
(4)分析比较流程一中操作B和流程二中操作Y后，回答操作Y是___________ 、___________ 、过滤、洗涤、干燥，即得产物。
(5)由已知信息列式计算：常温下，Ni2＋完全沉淀时的pH值___________ 。
流程一：
流程二：
已知：部分金属氢氧化物的Ksp近似值如下表所示：
| 化学式 | Fe(OH)2 | Fe(OH)3 | Al(OH)3 | Ni(OH)2 |
| Ksp近似值 | 10－17 | 10－39 | 10－34 | 10－15 |
(1)流程一中所用酸A和流程二中所用酸X
(2)流程一中“碱浸”时发生反应的离子方程式为
(3)流程二中“净化除杂”包含了两步操作过程：第一步，加入氧化剂H2O2，发生反应的离子方程式是
(4)分析比较流程一中操作B和流程二中操作Y后，回答操作Y是
(5)由已知信息列式计算：常温下，Ni2＋完全沉淀时的pH值
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(0.4)
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【推荐2】从钒铬锰铁矿渣(主要成分为
、
、
、
)中提
的一种工艺流程如下：
已知：
开始沉淀的
为6.3；较大时，二价锰
在空气中易被氧化。
回答下列问题：
(1)
的电子式为___________ 。
(2)常温下，各种形态五价钒粒子总浓度的对数
与关系如图一、已知钒铬锰铁矿渣中
，“沉钒”过程控制
，则与胶体共沉降的五价钒粒子的存在形态为___________ 。(填化学式)
(3)某温度下， Cr(Ⅲ)、Mn(Ⅱ)的沉淀率与关系如图二、“沉铬”过程最佳为___________ 。此时，滤液B中
___________ 。 [已知：该温度下，
溶液的
，
，
]
(4)“提纯”过程中
的作用为___________ 。
(5)“转化”过程中：
①除去
的离子方程式为___________
___________
_____
______
___________
(配平该方程式) ____ 。
②写出除去的离子方程式____ (产物之一为
)。
、、、)中提的一种工艺流程如下：已知：
开始沉淀的为6.3；较大时，二价锰在空气中易被氧化。回答下列问题：
(1)
的电子式为(2)常温下，各种形态五价钒粒子总浓度的对数
与关系如图一、已知钒铬锰铁矿渣中，“沉钒”过程控制，则与胶体共沉降的五价钒粒子的存在形态为(3)某温度下， Cr(Ⅲ)、Mn(Ⅱ)的沉淀率与
关系如图二、“沉铬”过程最佳为溶液的，，](4)“提纯”过程中
的作用为(5)“转化”过程中：
①除去
的离子方程式为____________________________________________(配平该方程式) ②写出除去
的离子方程式)。
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(0.4)
【推荐3】以废锌催化剂(主要成分为
及少量
)为原料制备锌的流程如下：
①“浸取”时，
转化为
进入溶液；
②
时，
；
③深度除杂标准：溶液中，
；
(1)“滤渣1”的主要成分为
、_______ 。
(2)“深度除锰”是在碱性条件下将残留的
转化为
离子方程式为_______ 。
(3)“深度除铜”时，锌的最终回收率，除铜效果｛以反应后溶液中铜锌比
表示}与
加入量[以
表示]的关系曲线如图所示。加入量
时，锌的最终回收率下降的原因是_______ (用离子方程式表示)，该反应的平衡常数为_______ (保留3位有效数字)。{已知
的
}
②“深度除铜”时加入量最好应选_______ (填标号)。
A．90% B．100% C．110% D．120%
(4)“萃取”时有机萃取剂(用
表示)萃取金属离子的原理可表示为：
(有机层)
(有机层)
(水层)。“反萃取”的目的是将有机层
转移到水层，为尽可能多的提高反萃取率，应选择的实验条件或采取的实验操作有_______ (答两点)。
(5)存在多种晶体结构，其中纤锌矿型和闪锌矿型是最常见的晶体结构，如图结构。晶体中
的配位数为_______ 。
②图b闪锌矿型晶胞密度为
，则与的最近距离为_______ 
。(设
为阿伏加德罗常数的值)
及少量)为原料制备锌的流程如下：
①“浸取”时，
转化为进入溶液；②
时，；③深度除杂标准：溶液中，
；(1)“滤渣1”的主要成分为
、(2)“深度除锰”是在碱性条件下将残留的
转化为离子方程式为(3)“深度除铜”时，锌的最终回收率，除铜效果｛以反应后溶液中铜锌比
表示}与加入量[以表示]的关系曲线如图所示。
加入量时，锌的最终回收率下降的原因是的}②“深度除铜”时
加入量最好应选A．90% B．100% C．110% D．120%
(4)“萃取”时有机萃取剂(用
表示)萃取金属离子的原理可表示为：(有机层)(有机层)(水层)。“反萃取”的目的是将有机层转移到水层，为尽可能多的提高反萃取率，应选择的实验条件或采取的实验操作有(5)
存在多种晶体结构，其中纤锌矿型和闪锌矿型是最常见的晶体结构，如图结构。
晶体中的配位数为②图b闪锌矿型晶胞密度为
，则与的最近距离为。(设为阿伏加德罗常数的值)
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【推荐1】CO2资源化再生利用在解决环境和能源问题两个领域都极具重要意义。
(1)用CO2和H2为原料可合成燃料CH3OH，主要反应如下：
反应Ⅰ：CO2(g)+3H2(g)
CH3OH(g)+H2O(g)△H1=-49.5kJ·mol-1
反应Ⅱ：CO(g)+2H2(g)CH3OH(g)△H2=-90.4kJ·mol-1
反应ⅢI：CO2(g)+H2(g)CO(g)+H2O(g)△H3
①反应Ⅲ能够自发进行的原因是__ 。
②不同压强下，按n(CO2)：n(H2)=1：3投料，测得CO2的平衡转化率随温度的变化关系如图1所示。压强p1__ p2(填“>”或“<”)，T2温度时，曲线重合的原因是___ 。
(2)调节溶液pH可实现工业废气CO2的捕获和释放。已知25℃碳酸电离常数为Ka1、Ka2，当溶液pH=12时，c(H2CO3)：c(HCO
)=1：__ 。
(3)NaBH4催化释氢。在催化剂作用下，NaBH4与水反应生成H2，可能的反应机理如图所示。
①其他条件不变时，以D2O代替H2O催化释氢，所得气体的分子式为___ 。
②已知：H3BO3为一元弱酸，H3BO3水溶液呈酸性的原因是___ (用离子方式表示)。
(4)一种新型Zn—CO2水介质电池示意图如图2，电极为金属锌和选择性催化材料，放电时，温室气体CO2被转化为储氢物质甲酸(HCOOH)。充电时电池总反应为__ ；放电时1molCO2转化为HCOOH，转移的电子数为___ mol。
(1)用CO2和H2为原料可合成燃料CH3OH，主要反应如下：
反应Ⅰ：CO2(g)+3H2(g)
CH3OH(g)+H2O(g)△H1=-49.5kJ·mol-1反应Ⅱ：CO(g)+2H2(g)
CH3OH(g)△H2=-90.4kJ·mol-1反应ⅢI：CO2(g)+H2(g)
CO(g)+H2O(g)△H3①反应Ⅲ能够自发进行的原因是
②不同压强下，按n(CO2)：n(H2)=1：3投料，测得CO2的平衡转化率随温度的变化关系如图1所示。压强p1
(2)调节溶液pH可实现工业废气CO2的捕获和释放。已知25℃碳酸电离常数为Ka1、Ka2，当溶液pH=12时，c(H2CO3)：c(HCO
)=1：(3)NaBH4催化释氢。在催化剂作用下，NaBH4与水反应生成H2，可能的反应机理如图所示。
①其他条件不变时，以D2O代替H2O催化释氢，所得气体的分子式为
②已知：H3BO3为一元弱酸，H3BO3水溶液呈酸性的原因是
(4)一种新型Zn—CO2水介质电池示意图如图2，电极为金属锌和选择性催化材料，放电时，温室气体CO2被转化为储氢物质甲酸(HCOOH)。充电时电池总反应为
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【推荐2】甲酸是一种有机化工原料，广泛用于农药、皮革、医药和橡胶等工业。请回答：
(1)活性Fe3O4-x催化反应
，进而可制得甲酸。该反应的
_______ 0(填“>”或“<”)，理由是_______ 。
(2)某温度下，HCOOH电离平衡常数为
，当HCOOH平衡浓度为xmol/L时，HCOOH已电离的弱电解质分子数的电离度
_______ (电离度
，用含和x的代数式表示，可不化简)。
(3)某研究小组发现HCOOH水溶液在密封石英管中的分解反应如下：
Ⅰ．
Ⅱ．
研究发现，在反应Ⅰ、Ⅱ中，H+仅对反应Ⅰ有催化加速作用；反应Ⅰ速率远大于反应Ⅱ，近似认为反应Ⅰ建立平衡后始终处于平衡状态。T℃下，在密封石英管内完全充满1.0mol/LHCOOH水溶液，分解产物均完全溶于水中。CO2、CO浓度与反应时间的变化关系如图所示。_______ 。
A．反应Ⅰ活化能小于反应Ⅱ
B．反应
C．混合体系达平衡后：
D．若在起始溶液中加入盐酸，则CO达浓度峰值时，
的值与未加盐酸时相同
②保持其它条件不变，若反应起始时溶液中同时还含有0.10mol/L盐酸，请在上图中画出CO的浓度与反应时间的变化关系图_______ 。
(4)一种由CO2电化学法合成甲酸盐的工作原理如图所示。电极b为_______ 极。电解一段时间后，若两侧电解液中K+的物质的量相差0.08mol，则阳极产生的气体在标准状况下的总体积为_______ L(假设产生的气体全部逸出)。
(1)活性Fe3O4-x催化反应
，进而可制得甲酸。该反应的(2)某温度下，HCOOH电离平衡常数为
，当HCOOH平衡浓度为xmol/L时，HCOOH已电离的弱电解质分子数的电离度，用含和x的代数式表示，可不化简)。(3)某研究小组发现HCOOH水溶液在密封石英管中的分解反应如下：
Ⅰ．
Ⅱ．
研究发现，在反应Ⅰ、Ⅱ中，H+仅对反应Ⅰ有催化加速作用；反应Ⅰ速率远大于反应Ⅱ，近似认为反应Ⅰ建立平衡后始终处于平衡状态。T℃下，在密封石英管内完全充满1.0mol/LHCOOH水溶液，分解产物均完全溶于水中。CO2、CO浓度与反应时间的变化关系如图所示。
A．反应Ⅰ活化能小于反应Ⅱ
B．反应
C．混合体系达平衡后：
D．若在起始溶液中加入盐酸，则CO达浓度峰值时，
的值与未加盐酸时相同②保持其它条件不变，若反应起始时溶液中同时还含有0.10mol/L盐酸，请在上图中画出CO的浓度与反应时间的变化关系图
(4)一种由CO2电化学法合成甲酸盐的工作原理如图所示。电极b为
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解答题-工业流程题
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较难
(0.4)
解题方法
【推荐3】某废催化剂(主要含有WO3、V2O5、V2O4、V2O3、少量杂质Fe2O3、SiO2等)是能源行业产生的难处理多金属危险废物，其回收利用已成为当前研究的热点和重点。一种处理流程如下：
(1)已知草酸晶体(H2C2O4·2H2O)的溶解度随温度的变化如图所示。草酸酸浸时控制温度为90℃，理由是_______ ，实验室中宜选用的加热方式为_______ (“水浴加热”或“油浴加热”)。
(2)已知“浸取液”的主要成分
、
、
和过量的H2C2O4，滤渣的主要成分是_______ ；Fe2O3与H2C2O4的反应的离子方程式为_______ 。
(3)“浓缩液”经过两步氧化实现金属元素的分离。在溶液中存在平衡
WO2(C2O4)+
，WO2(C2O4)
+ ，当溶液中的草酸氧化分解率到达67%时，开始水解生成
。
①写出水解的离子方程式_______ ；
②已知离子在溶液中也存在类似的电离平衡，下列有关
氧化离子生成V2O5·H2O的说法错误的是_______ (填标号)。
A.加入促使离子的电离平衡正向移动
B.该过程涉及了2个以上的化学平衡
C.VO2+离子水解生成V2O5·H2O
(4)已知
K1；FeC2O4Fe2++ K2，当“滤液1”中
时，的浓度为_______ mol/L。(已知
)
(1)已知草酸晶体(H2C2O4·2H2O)的溶解度随温度的变化如图所示。草酸酸浸时控制温度为90℃，理由是
(2)已知“浸取液”的主要成分
、、和过量的H2C2O4，滤渣的主要成分是(3)“浓缩液”经过两步氧化实现金属元素的分离。
在溶液中存在平衡WO2(C2O4)+，WO2(C2O4)+ ，当溶液中的草酸氧化分解率到达67%时，开始水解生成。①写出
水解的离子方程式②已知
离子在溶液中也存在类似的电离平衡，下列有关氧化离子生成V2O5·H2O的说法错误的是A.加入
促使离子的电离平衡正向移动B.该过程涉及了2个以上的化学平衡
C.VO2+离子水解生成V2O5·H2O
(4)已知
K1；FeC2O4Fe2++ K2，当“滤液1”中时，的浓度为)
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