题型：解答题-工业流程题
难度：0.15
引用次数：761
题号：17221530
硫酸工业所得废钒催化剂主要含
和
。一种利用废钒催化剂制取
的流程如图所示：
已知：①“酸浸”后的溶液中含钒元素的离子是
。
②钒元素的存在形态较多，部分四价钒和五价钒物种的分布分数
与
的关系如图所示。
(1)写出“酸浸”时发生反应的离子方程式_________________ 。
(2)“调”时，控制溶液的
，其目的是_______________ 。
(3)写出“氧化”时发生反应的离子方程式_________________ 。
(4)“沉钒”时控制溶液约为7，生成偏钒酸铵
固体．沉钒率随温度变化如图，温度高于
，沉钒率下降的原因是_______________ 。
(5)在“煅烧”
的过程中，固体的残留率
随温度变化的曲线如图所示，则A点剩余固体的成分为__________________ (填化学式)。
(6)在空气中“煅烧”分解制备，分解一段时间后，得到一种无色有刺激性气味的气体，随后固体中检测到了
杂质，不断搅拌，充分反应后，最终无该杂质．请分析生成的原因_____________ 。
和。一种利用废钒催化剂制取的流程如图所示：已知：①“酸浸”后的溶液中含钒元素的离子是
。②钒元素的存在形态较多，部分四价钒和五价钒物种的分布分数
与的关系如图所示。(1)写出“酸浸”时
发生反应的离子方程式(2)“调
”时，控制溶液的，其目的是(3)写出“氧化”时发生反应的离子方程式
(4)“沉钒”时控制溶液
约为7，生成偏钒酸铵固体．沉钒率随温度变化如图，温度高于，沉钒率下降的原因是(5)在“煅烧”
的过程中，固体的残留率随温度变化的曲线如图所示，则A点剩余固体的成分为(6)在空气中“煅烧”
分解制备，分解一段时间后，得到一种无色有刺激性气味的气体，随后固体中检测到了杂质，不断搅拌，充分反应后，最终无该杂质．请分析生成的原因
更新时间：2022-11-10 16:33:29
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解答题-实验探究题
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(0.15)
解题方法
【推荐1】(2011·石家庄一模，29)实验室利用废铜合金(含少量铁和铝)来制取硫酸铜晶体(CuSO4·xH2O)，方案如下：
金属离子生成氢氧化物沉淀的pH可参考下列数据：
请回答：
（1）写出加入混酸后，合金中铜溶解的离子方程式____________________ 。
（2）若溶解合金时加入的混酸由2 L 3 mol·L－1硫酸和1 L 2 mol·L－1硝酸混合而成，则反应后生成标准状况下的NO的体积最多为________ L。
（3）加入H2O2的目的是________ 。
（4）为保证产品的纯度，M物质最好选用________ (填字母)，调节pH的范围为________ 。
a．Cu(OH)2 b．H2SO4
c．NH3·H2O d．Na2CO3
（5）滤液D中加入硫酸的目的为_________________________________ 。
（6）从溶液E制得CuSO4·xH2O晶体所需要的步骤为________ 、________ 、过滤、干燥。
（7）要测定所得硫酸铜晶体CuSO4·xH2O中x的值，下列说法不正确的是________ (填字母)。
a．称量操作至少要进行4次
b．需将坩埚放在石棉网上进行加热
c．加热后，将坩埚放在石棉网上冷却，会使所测x的值偏小
金属离子生成氢氧化物沉淀的pH可参考下列数据：
| Fe3＋ | Fe2＋ | Cu2＋ | Al3＋ | |
| 开始沉淀时的pH | 2.2 | 7.5 | 5.2 | 3.7 |
| 完全沉淀时的pH | 3.2 | 9.0 | 6.7 | 4.7 |
（1）写出加入混酸后，合金中铜溶解的离子方程式
（2）若溶解合金时加入的混酸由2 L 3 mol·L－1硫酸和1 L 2 mol·L－1硝酸混合而成，则反应后生成标准状况下的NO的体积最多为
（3）加入H2O2的目的是
（4）为保证产品的纯度，M物质最好选用
a．Cu(OH)2 b．H2SO4
c．NH3·H2O d．Na2CO3
（5）滤液D中加入硫酸的目的为
（6）从溶液E制得CuSO4·xH2O晶体所需要的步骤为
（7）要测定所得硫酸铜晶体CuSO4·xH2O中x的值，下列说法不正确的是
a．称量操作至少要进行4次
b．需将坩埚放在石棉网上进行加热
c．加热后，将坩埚放在石棉网上冷却，会使所测x的值偏小
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解答题-实验探究题
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(0.15)
名校
【推荐2】NH3及其盐都是重要的化工原料。
(1)用NH4Cl和Ca(OH)2制备NH3，反应发生、气体收集和尾气处理装置依次为________ 、________ 、_______ (填字母)。
(2)恒定温度下在特制的密闭真空容器中充入2molNH3、1molCO2，发生反应制备氨基甲酸铵 2NH3(g)＋CO2(g)
NH2COONH4(s)(假设固体试样体积忽略不计)。若容器体积不变，可以判断该反应已经达到化学平衡的是________ (填字母)。
A.υ(NH3)= 2υ(CO2) B.密闭容器中总压强不变 C. 密闭容器中混合气体的密度不变
上述反应达到平衡后，若在恒温下压缩容器体积，重新达平衡后混合气体中NH3的体积分数____________ (填“增加”、“减小”或“不变”)。
(3)铵盐在水溶液中建立如下水解平衡：NH4Cl+H2ONH3·H2O+HCl，研究表明，浓度、温度、pH均对铵盐水解程度(即上述反应中NH4Cl的转化率)产生影响。某兴趣小组探究某一种因素对溶液中NH4Cl水解程度的影响。
试剂与仪器：固体NH4Cl、蒸馏水、100mL容量瓶、烧杯、胶头滴管、玻璃棒、药匙、天平、pH计、温度计、恒温水浴槽(可控制温度)。
设计实验方案，pH为拟测定的数据，表中V(溶液)表示所配制NH4Cl溶液的体积。
请分析，实验1、2的目的是探究______________ 对溶液中NH4Cl水解程度的影响，实验2、3的目的是探究_____________ 对溶液中NH4Cl水解程度的影响。
(1)用NH4Cl和Ca(OH)2制备NH3，反应发生、气体收集和尾气处理装置依次为
(2)恒定温度下在特制的密闭真空容器中充入2molNH3、1molCO2，发生反应制备氨基甲酸铵 2NH3(g)＋CO2(g)
NH2COONH4(s)(假设固体试样体积忽略不计)。若容器体积不变，可以判断该反应已经达到化学平衡的是A.υ(NH3)= 2υ(CO2) B.密闭容器中总压强不变 C. 密闭容器中混合气体的密度不变
上述反应达到平衡后，若在恒温下压缩容器体积，重新达平衡后混合气体中NH3的体积分数
(3)铵盐在水溶液中建立如下水解平衡：NH4Cl+H2O
NH3·H2O+HCl，研究表明，浓度、温度、pH均对铵盐水解程度(即上述反应中NH4Cl的转化率)产生影响。某兴趣小组探究某一种因素对溶液中NH4Cl水解程度的影响。试剂与仪器：固体NH4Cl、蒸馏水、100mL容量瓶、烧杯、胶头滴管、玻璃棒、药匙、天平、pH计、温度计、恒温水浴槽(可控制温度)。
设计实验方案，pH为拟测定的数据，表中V(溶液)表示所配制NH4Cl溶液的体积。
| 物理量 实验序号 | V(溶液)/mL | NH4Cl /g | 温度/℃ | pH | … |
| 1 | 100 | m | T1 | … | |
| 2 | 100 | m | T2 | … | |
| 3 | 100 | 2m | T2 | … |
请分析，实验1、2的目的是探究
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解答题-工业流程题
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(0.15)
解题方法
【推荐1】铜及其化合物在工农业生产及日常生活中应用非常广泛。某研究小组用粗铜（含杂质铁）制备氯化铜晶体(CuCl2·2H2O )的流程如下。
已知常温下，Cu2＋、Fe3＋的氢氧化物开始沉淀和沉淀完全时的pH见下表：
请回答下列问题：
（1）溶液I中加入试剂X可以调节溶液pH，从而除去Fe3＋且不引入杂质。
①试剂X可选用下列物质中的__________ （填代号）。
a．CuO b．NaOH c．Cu d．Cu(OH)2
②调节溶液pH时，理论上可选择pH最大范围是__________ 。
（2）由溶液Ⅱ制备CuCl2·2H2O的操作依次为：边滴加浓盐酸边加热浓缩、__________ （填操作名称）、过滤、洗涤干燥。
（3）向0.1 mol·L－1的CuCl2溶液中通入H2S气体，溶液变浑浊，pH减小，用离子方程式解释其原因：_____________ 若KSP［CuS］＝1.2×10-36 ，则生成沉淀时需要S2－的浓度为________ mol·L－1。
（4）某学习小组用碘量法测定CuCl2·2H2O样品的纯度（杂质不发生反应）。实验如下：
a．准确称取CuCl2·2H2O样品mg于小烧杯中，加入适量蒸馏水和足量的碘化钾，再滴入适量的稀硫酸，充分反应后，将所得混合液配成250 mL待测溶液。（已知：2Cu2++4I－=2CuI+I2）
b．移取25.00 mL待测溶液于锥形瓶中，加几滴指示剂，用c mol·L－1Na2S2O3标准液滴定至终点，重复2次，测得消耗标准液体积的平均值为V mL。（已知：I2+2S2O32－=2I－+S4O62－）
①实验中使用的指示剂名称为____________ ，达到滴定终点时，溶液颜色变化为______________ 。
②该样品中CuCl2·2H2O 的质量分数为_________ （用含m、c、V的代数式表示，不用化简）。
已知常温下，Cu2＋、Fe3＋的氢氧化物开始沉淀和沉淀完全时的pH见下表：
| 金属离子 | Fe3+ | Cu2+ |
| 氢氧化物开始沉淀时的pH | 1.9 | 4.7 |
| 氢氧化物完全沉淀时的pH | 3.2 | 6.7 |
请回答下列问题：
（1）溶液I中加入试剂X可以调节溶液pH，从而除去Fe3＋且不引入杂质。
①试剂X可选用下列物质中的
a．CuO b．NaOH c．Cu d．Cu(OH)2
②调节溶液pH时，理论上可选择pH最大范围是
（2）由溶液Ⅱ制备CuCl2·2H2O的操作依次为：边滴加浓盐酸边加热浓缩、
（3）向0.1 mol·L－1的CuCl2溶液中通入H2S气体，溶液变浑浊，pH减小，用离子方程式解释其原因：
（4）某学习小组用碘量法测定CuCl2·2H2O样品的纯度（杂质不发生反应）。实验如下：
a．准确称取CuCl2·2H2O样品mg于小烧杯中，加入适量蒸馏水和足量的碘化钾，再滴入适量的稀硫酸，充分反应后，将所得混合液配成250 mL待测溶液。（已知：2Cu2++4I－=2CuI+I2）
b．移取25.00 mL待测溶液于锥形瓶中，加几滴指示剂，用c mol·L－1Na2S2O3标准液滴定至终点，重复2次，测得消耗标准液体积的平均值为V mL。（已知：I2+2S2O32－=2I－+S4O62－）
①实验中使用的指示剂名称为
②该样品中CuCl2·2H2O 的质量分数为
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解答题-工业流程题
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(0.15)
名校
【推荐2】软锰矿(主要成分为MnO2)可用于制备锰及其化合物。
(1)早期冶炼金属锰的一种方法是先煅烧软锰矿生成Mn3O4，再利用铝热反应原理制得锰，该铝热反应的化学方程式为____________ 。
(2)现代冶炼金属锰的一种工艺流程如下图所示：
下表为t℃时，有关物质的pKsp(注：pKsp =－lgKsp)
软锰矿还原浸出的反应为：12MnO2＋C6H12O6＋12H2SO4 =12MnSO4＋6CO2↑＋18H2O
①该反应中，还原剂为_______ 。写出一种能提高还原浸出速率的措施：_____________________ 。
②滤液1的pH_______ (填“大于”、“小于”或“等于”)MnSO4浸出液的pH。
③加入MnF2的主要目的是除去_____________________________ (填Ca2+、Fe3+或Cu2+)。
(3)由MnSO4制取MnCO3：往MnSO4溶液中加入过量NH4HCO3溶液，该反应的离子方程式为_____________ ；若往MnSO4溶液中加入(NH4)2CO3溶液，还会产生Mn(OH)2，可能的原因是：MnCO3(s)＋2OH－(aq)
Mn(OH)2(s)＋CO32-(aq)，t℃时，计算该反应的平衡常数K＝ ______ (填数值)。
(1)早期冶炼金属锰的一种方法是先煅烧软锰矿生成Mn3O4，再利用铝热反应原理制得锰，该铝热反应的化学方程式为
(2)现代冶炼金属锰的一种工艺流程如下图所示：
下表为t℃时，有关物质的pKsp(注：pKsp =－lgKsp)
| 物质 | Fe(OH)3 | Cu(OH)2 | Ca(OH)2 | Mn(OH)2 | CuS | CaS | MnS | MnCO3 |
| pKsp | 37.4 | 19.32 | 5.26 | 12.7 | 35.2 | 5.86 | 12.6 | 10.7 |
软锰矿还原浸出的反应为：12MnO2＋C6H12O6＋12H2SO4 =12MnSO4＋6CO2↑＋18H2O
①该反应中，还原剂为
②滤液1的pH
③加入MnF2的主要目的是除去
(3)由MnSO4制取MnCO3：往MnSO4溶液中加入过量NH4HCO3溶液，该反应的离子方程式为
Mn(OH)2(s)＋CO32-(aq)，t℃时，计算该反应的平衡常数K＝
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解答题-工业流程题
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【推荐3】As(0)、As(Ⅲ)和As(V)分别表示砷单质、三价砷和五价砷的化合物。硫酸厂产生的酸性废水中含有超标的H3AsO3，需处理达标后才能排放。目前含砷废水的处理常用石灰中和-PFS、氧化吸附、纳米级零价铁等方法。
(1)石灰中和-PFS法，处理过程如下：
含砷废水经氧化后，加入石灰乳，在相同时间内，废水中沉降的固体、砷的去除率与溶液pH的关系如图1所示。H3AsO3水溶液中含砷微粒的物质的量分布分数与pH的关系如图2所示。已知此温度下，Ca(H2AsO4)2溶于水，Ksp(FeAsO4)=5.7×10-21，Ksp[Ca3(AsO4)2] =6.8×10-19，Ksp(CaHAsO4)=8.4×10-4，。
①一级沉降时，当pH=2，废水中开始产生沉淀，该沉淀主要成分的化学式为___________ 。pH调节到8时，开始产生Ca3(AsO4)2沉淀，原因是___________ 。
②二级沉降中，保持溶液pH在8-10之间。加入PFS(聚合硫酸铁，[(Fe2(OH)2n(SO4)3-n]m)形成的Fe(OH)3胶体粒子与含砷微粒反应可提高砷的去除率，其主要反应的离子方程式为___________ 。
(2)氧化吸附法：新生态MnO2悬浊液具有较强的氧化性，能将As(Ⅲ)氧化为As(V)，也具有较强的吸附性，能吸附水体中的H+而带正电荷。所带正电荷越多，吸附含砷微粒的能力越强。pH不同时，新生态MnO2悬浊液对砷去除率如图所示。
①加入新生态MnO2悬浊液使废水中H3AsO3转化为H3AsO4反应的离子方程式为___________ 。
②pH从3增大到7的过程中，随着pH增大，砷的去除率上升。其原因是___________ 。
(3)纳米级零价铁法：纳米级零价铁具有强吸附性和还原性，可直接处理有氧条件下含As(Ⅰ)较多的废水。处理后在纳米级零价铁表面有大量的As(0)，外围有大量的As(V)。产生As(0)的原理如图所示。请描述产生As(0)、As(V)的过程：___________ 。
(1)石灰中和-PFS法，处理过程如下：
含砷废水经氧化后，加入石灰乳，在相同时间内，废水中沉降的固体、砷的去除率与溶液pH的关系如图1所示。H3AsO3水溶液中含砷微粒的物质的量分布分数与pH的关系如图2所示。已知此温度下，Ca(H2AsO4)2溶于水，Ksp(FeAsO4)=5.7×10-21，Ksp[Ca3(AsO4)2] =6.8×10-19，Ksp(CaHAsO4)=8.4×10-4，。
①一级沉降时，当pH=2，废水中开始产生沉淀，该沉淀主要成分的化学式为
②二级沉降中，保持溶液pH在8-10之间。加入PFS(聚合硫酸铁，[(Fe2(OH)2n(SO4)3-n]m)形成的Fe(OH)3胶体粒子与含砷微粒反应可提高砷的去除率，其主要反应的离子方程式为
(2)氧化吸附法：新生态MnO2悬浊液具有较强的氧化性，能将As(Ⅲ)氧化为As(V)，也具有较强的吸附性，能吸附水体中的H+而带正电荷。所带正电荷越多，吸附含砷微粒的能力越强。pH不同时，新生态MnO2悬浊液对砷去除率如图所示。
①加入新生态MnO2悬浊液使废水中H3AsO3转化为H3AsO4反应的离子方程式为
②pH从3增大到7的过程中，随着pH增大，砷的去除率上升。其原因是
(3)纳米级零价铁法：纳米级零价铁具有强吸附性和还原性，可直接处理有氧条件下含As(Ⅰ)较多的废水。处理后在纳米级零价铁表面有大量的As(0)，外围有大量的As(V)。产生As(0)的原理如图所示。请描述产生As(0)、As(V)的过程：
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【推荐1】[化学-选修2：化学与技术]
双氧水是一种重要的氧化剂、漂白剂和消毒剂。生产双氧水常采用蒽醌法，其反应原理和生产流程如图所示：
A.氢化釜 B.过滤器 C.氧化塔 D.萃取塔 E.净化塔 F.工作液再生装置 G.工作液配制装置
生产过程中，把乙基蒽醌溶于有机溶剂配制成工作液，在一定的温度、压力和催化剂作用下进行氢化，再经氧化、萃取、净化等工艺得到双氧水。回答下列问题：
（1）蒽醌法制备双氧水理论上消耗的原料是_______ ，循环使用的|原料是______ ，配制工作液时采用有机溶剂而不采用水的原因是______ 。
（2）氢化釜A中反应的化学方程式为_______ ，进入氧化塔C的反应混合液中的主要溶质为_______ 。
（3）萃取塔D中的萃取剂是____ ，选择其作萃取剂的原因是______ 。
（4）工作液再生装置F中要除净残留的H2O2，原因是______ 。
（5）双氧水浓度可在酸性条件下用KMnO4溶液测定，该反应的离子方程式为_______ 。一种双氧水的质量分数为27.5%，（密度为1.10g·cm3），其浓度为______ mol/L。
双氧水是一种重要的氧化剂、漂白剂和消毒剂。生产双氧水常采用蒽醌法，其反应原理和生产流程如图所示：
A.氢化釜 B.过滤器 C.氧化塔 D.萃取塔 E.净化塔 F.工作液再生装置 G.工作液配制装置
生产过程中，把乙基蒽醌溶于有机溶剂配制成工作液，在一定的温度、压力和催化剂作用下进行氢化，再经氧化、萃取、净化等工艺得到双氧水。回答下列问题：
（1）蒽醌法制备双氧水理论上消耗的原料是
（2）氢化釜A中反应的化学方程式为
（3）萃取塔D中的萃取剂是
（4）工作液再生装置F中要除净残留的H2O2，原因是
（5）双氧水浓度可在酸性条件下用KMnO4溶液测定，该反应的离子方程式为
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【推荐2】为了实现碳达峰、碳中和目标，建立清洁低碳的能源体系，如何处置和利用废旧电池，已成为当前行业亟需解决的问题。一种废旧磷酸铁锂电池正极材料(主要成分为LiFePO4，另含有少量Al)回收利用的工艺流程如图所示。
回答下列问题：
(1)拆解废旧磷酸铁锂电池会产生粉尘、废气等，采用_____ (填“封闭式全自动化拆解设备”或“开放式人工手动”)拆解，能避免环境污染并提高拆解效率.拆解后的正极片用NaOH溶液浸泡，目的是_____ 。
(2)正极粉料中加入硫酸酸化的双氧水，其中双氧水的作用是_____ 。生成FePO4的化学方程式为_____ 。
(3)溶液的pH对铁和磷的沉淀率的影响如图所示。沉淀铁和磷时，应选择溶液的pH为2.5。当pH＞2.5时，铁、磷沉淀率发生不同变化的原因是_____ 。
(4)已知：Ksp(FePO4)=1.0×10-15，Ksp[Fe(OH)3]=2.8×10-39。向“含锂溶液1”[其中
=1]中加入NaOH固体，进行深度除铁。深度除铁后溶液的pH=4.5，则此时溶液中=_____ 。
(5)向“含锂溶液2”中加入Na3PO4溶液，得到Li3PO4沉淀。所加的Na3PO4溶液可通过向流程中的_____ (填化学式)中加入NaOH溶液制得。
(6)检验水洗Li3PO4已洗涤干净的操作方法是_____ 。
回答下列问题：
(1)拆解废旧磷酸铁锂电池会产生粉尘、废气等，采用
(2)正极粉料中加入硫酸酸化的双氧水，其中双氧水的作用是
(3)溶液的pH对铁和磷的沉淀率的影响如图所示。沉淀铁和磷时，应选择溶液的pH为2.5。当pH＞2.5时，铁、磷沉淀率发生不同变化的原因是
(4)已知：Ksp(FePO4)=1.0×10-15，Ksp[Fe(OH)3]=2.8×10-39。向“含锂溶液1”[其中
=1]中加入NaOH固体，进行深度除铁。深度除铁后溶液的pH=4.5，则此时溶液中=(5)向“含锂溶液2”中加入Na3PO4溶液，得到Li3PO4沉淀。所加的Na3PO4溶液可通过向流程中的
(6)检验水洗Li3PO4已洗涤干净的操作方法是
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【推荐3】铟(In)是一种主要用于液晶显示屏和半导体生产的重要稀有金属。从铅、锌的冶炼过程中产生的高铟烟灰(主要含ZnO、PbO、Fe2O3、In2O3、In2S3)中提取铟的流程如图：
已知：滤液中铟以In3+的形式存在，In3+与Al3+相似，易水解。
回答下列问题：
(1)“氧化酸浸”需要加热，其目的是____ 。
(2)“氧化酸浸”时不能用浓盐酸代替硫酸，理由是____ (用化学方程式表示)。
(3)“氧化酸浸”过程中In2S3的硫元素被氧化为SO
，滤渣除含过量MnO2外，还有____ (填化学式)。
(4)“萃取”过程中的萃取剂可用H2A2表示，使In3+进入有机相，萃取过程In3+发生的反应方程式为：In3++3H2A2
In(HA2)3+3H+，平衡常数为K。“萃取”时萃取率的高低受溶液的pH影响很大，已知与萃取率(E%)的关系符合如下公式：lg
=lgK-lg
。当pH=2.30时，萃取率为50%，若将萃取率提升到95%，应调节溶液的pH=____ (已知lg19=1.28忽略萃取剂浓度的变化，结果保留三位有效数字)。
(5)盐酸的浓度与铟、铁的反萃取率的关系如图所示。则“反萃取”过程中应选择盐酸的最佳浓度为____ mol•L-1。
(6)“置换”后所得浊液，需要经过过滤、洗涤、干燥等操作得到粗铟，在洗涤操作中，检验粗铟已洗涤干净的方法为____ 。
已知：滤液中铟以In3+的形式存在，In3+与Al3+相似，易水解。
回答下列问题：
(1)“氧化酸浸”需要加热，其目的是
(2)“氧化酸浸”时不能用浓盐酸代替硫酸，理由是
(3)“氧化酸浸”过程中In2S3的硫元素被氧化为SO
，滤渣除含过量MnO2外，还有(4)“萃取”过程中的萃取剂可用H2A2表示，使In3+进入有机相，萃取过程In3+发生的反应方程式为：In3++3H2A2
In(HA2)3+3H+，平衡常数为K。“萃取”时萃取率的高低受溶液的pH影响很大，已知与萃取率(E%)的关系符合如下公式：lg=lgK-lg。当pH=2.30时，萃取率为50%，若将萃取率提升到95%，应调节溶液的pH=(5)盐酸的浓度与铟、铁的反萃取率的关系如图所示。则“反萃取”过程中应选择盐酸的最佳浓度为
(6)“置换”后所得浊液，需要经过过滤、洗涤、干燥等操作得到粗铟，在洗涤操作中，检验粗铟已洗涤干净的方法为
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