专练07（非选择题）（20题）工艺流程题1．钪是一种稀土金属元素，在国防、航天、核能等领域具有重要应用。工业上利用固体废料“赤泥”(含FeO、Fe2O3、SiO2、Sc2O3、TiO2等)回收Sc2O3的工艺流程如图。已知：TiO2难溶于盐酸；Ksp[Fe(OH)3]＝1.0×10−38。回答下列问题：(1)为提高“酸浸”速率，对“赤泥”的处理方式为___________；滤渣I的主要成分是___________(填化学式)。(2)“氧化”时加入足量H2O2的目的是___________；氧化后溶液中Fe3+浓度为0.001mol∙L−1，常温下“调pH”时，若控制pH＝3，则Fe3+的去除率为___________(忽略调pH前后溶液的体积变化)。(3)已知25℃时，Kh1(C2O)＝a，Kh2(C2O)＝b，Ksp[Sc2(C2O4)3]＝c。“沉钪”时，发生反应：2Sc3+＋3H2C2O4Sc2(C2O4)3↓＋6H＋，该反应的平衡常数K＝___________(用含a、b、c的代数式表示)。(4)Sc2(C2O4)3·6H2O在空气中加热至550℃时生成Sc2O3、CO2和H2O，写出反应的化学方程式___________。【答案】(1)将“赤泥”粉碎SiO2、TiO2(2)将Fe2+氧化为Fe3+便于后续调节pH来除去Fe3+99%(3)(4)2Sc2(C2O4)3·6H2O＋3O22Sc2O3＋12CO2＋12H2O【分析】“赤泥”含有FeO、Fe2O3、SiO2、Sc2O3、TiO2等，用盐酸酸浸时，SiO2、TiO2难溶于盐酸，FeO、Fe2O3、Sc2O3与盐酸反应生成Fe2+、Fe3+、Sc3+，过滤的滤渣主要成分为SiO2、TiO2，滤液中加入H2O2将Fe2+氧化为Fe3+便于后续调节pH来除去Fe3+，加氨水调节pH值沉淀铁离子，过滤得固体沉淀物为Fe(OH)3沉淀，向滤液中加入草酸，得到草酸钪晶体，过滤洗涤干燥后，在空气中加热可得Sc2O3固体。【详解】（1）将“赤泥”粉碎，可增大其与酸的接触面积，加快化学反应速率，故“酸浸”前对“赤泥”的处理方式为将“赤泥”粉碎；“赤泥”含有FeO、Fe2O3、SiO2、Sc2O3、TiO2等，用盐酸酸浸时，SiO2、TiO2难溶于盐酸，故滤渣1的主要成分为SiO2、TiO2；故答案为：将“赤泥”粉碎；SiO2、TiO2。（2）由分析可知，氧化时，加入H2O2将Fe2+氧化为Fe3+便于后续调节pH来除去Fe3+；当pH＝3时，溶液中氢氧根离子的浓度c(OH－)＝10−11mol∙L−1，此时三价铁的浓度为，则Fe3+的去除率为；故答案为：将Fe2+氧化为Fe3+便于后续调节pH来除去Fe3+；99%。（3）已知25℃时，Kh1(C2O)＝a，Kh2(C2O)＝b，Ksp[Sc2(C2O4)3]＝c，则反应2Sc3+＋3H2C2O4＝Sc2(C2O4)3＋6H＋的平衡常数；故答案为：。（4）Sc2(C2O4)3·6H2O在空气中加热至550℃时生成Sc2O3、CO2和H2O，草酸根被氧化为二氧化碳，说明氧气参与反应，则反应的化学方程式2Sc2(C2O4)3·6H2O＋3O22Sc2O3＋12CO2＋12H2O；故答案为：2Sc2(C2O4)3·6H2O＋3O22Sc2O3＋12CO2＋12H2O。2．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、、还含有、ZnO、和等杂质)为原料制备钼酸铋(，其中Mo为+6价)的工艺流程如下：回答下列问题：(1)基态的价电子排布式为___________。(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；的，；。①硫化氢会进一步发生反应，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，生成和，该过程中的化学方程式为___________。(7)的立方晶胞结构如图所示，以A点为原点建立分数坐标，已知A点坐标为(0，0，0)，B点坐标为，则C点坐标为___________。【答案】(1)6s26p3(2)、(3)2SbCl3＋3H2O＋6HCl盐酸易挥发，加热有利于HCl挥发，水解平衡正向移动(4)乙酰胺分子间氢键的键能(强度)大于硫代乙酰胺，数目多于硫代乙酰胺(5)2:1(6)＋＝＋(7)【分析】氧化铋渣(主要成分是、、还含有、ZnO、和等杂质)加入盐酸和氯化钠溶液，二氧化硅不与盐酸反应，氧化银和盐酸反应生成氯化银，其他物质和盐酸生成相应氯化物，过滤，向滤液中加水加热得到，过滤，向滤液中加入沉铋，过滤，向Bi2S3中加入硝酸得到单质硫、NO和硝酸铋，向硝酸铋溶液中加入(NH4)2Mo7O24∙4H2O得到。【详解】（1）N和Bi是同族元素，Bi是第六周期元素，因此基态的价电子排布式为6s26p3；故答案为：6s26p3。（2）二氧化硅不与盐酸反应，氧化银和盐酸反应生成氯化银，因此“浸渣”的主要成分为、；故答案为：、。（3）“除锑”过程中发生反应的化学方程式为2SbCl3＋3H2O＋6HCl；盐酸易挥发，加热有利于HCl挥发，水解平衡正向移动；故答案为：2SbCl3＋3H2O＋6HCl；盐酸易挥发，加热有利于HCl挥发，水解平衡正向移动。（4）①硫化氢会进一步发生反应，则该反应的平衡常数，；故答案为：。②硫代乙酰胺的相对分子质量比乙酰胺的相对分子质量大，硫代乙酰胺比乙酰胺的沸点低，说明乙酰胺分子间氢键的键能(强度)大于硫代乙酰胺，数目多于硫代乙酰胺；故答案为：乙酰胺分子间氢键的键能(强度)大于硫代乙酰胺，数目多于硫代乙酰胺。（5）“酸溶”时会有NO逸出，即Bi2S3和硝酸得到单质硫、NO和硝酸铋，Bi2S3中硫化合价从−2价升高到0价，化合价升高6个，硝酸中氮+5价降低到+2价，降低3个价态，则NO系数配2，Bi2S3系数配1，因此此过程中氧化剂与还原剂的物质的量之比为2:1；故答案为：2:1。（6）钼酸铋在空气中放置会变质，说明和二氧化碳反应生成和，则该过程中的化学方程式为，＋＝＋；故答案为：＋＝＋。（7）的立方晶胞结构如图所示，以A点为原点建立分数坐标，已知A点坐标为(0，0，0)，B点坐标为，则C点体对角线的四分之一处，其坐标为；故答案为：。3．HDS催化剂广泛用于石油炼制和化学工业生产中，通常利用加碱焙烧——水浸取法从HDS废催化剂(主要成分为MoS、NiS、V2O5、Al2O3)中提取贵重金属钒和钼，其工艺流程如图所示。已知：I.MoO3、V2O5、Al2O3均可与纯碱反应生成对应的钠盐，而NiO不行。II.高温下，NH4VO3易分解产生N2和一种含氮元素的气体。III.Ksp(CuS)=6×10-36；K1(H2S)=1×10-7、K2(H2S)=6×10-15。请回答下列问题：(1)请写出“气体”中属于最高价氧化物的电子式：_____。(2)请写出“焙烧”过程中MoS及Al2O3分别与纯碱反应的化学方程式：_____，_____。(3)“浸渣”的成分为______(填化学式)；“滤液2”中的成分除了Na2MoO4外，还含有_____(填化学式)。(4)“沉钒”时提钒率随初始钒的浓度及氯化铵的加入量的关系如图所示，则选择的初始钒的浓度和NH4Cl的加入量分别为_____、_____。(5)“沉钒”时生成NH4VO3沉淀，请写出“煅烧”中发生反应的化学方程式：______。(6)在实际的工业生产中，“沉钼”前要加入NH4HS进行“除杂”，除掉溶液中微量的Cu2+，则反应Cu2++HS-=CuS+H+的K=______。【答案】(1)(2)2MoS+2Na2CO3+5O22Na2MoO4+2CO2+2SO2Al2O3+Na2CO32NaAlO2+CO2↑(3)NiONaVO3、NaHCO3(4)20g•L-110g•L-1(5)6NH4VO33V2O3+2N2↑+2NH3↑+9H2O(6)1021【分析】本题是工业流程题，工业废催化剂在纯碱条件下焙烧，MoS与碳酸钠反应生成钼酸钠、二氧化碳和二氧化硫，MoO3和碳酸钠反应生成钼酸钠和二氧化碳，随后浸泡，除去不溶物得到钼酸钠溶液，其中也含有偏铝酸钠，再通入二氧化碳除去氢氧化铝，滤液调节pH加入氯化铵沉钒，滤液加入硝酸得到钼酸，以此解题。【详解】（1）由分析可知，“气体”中包含二氧化硫和二氧化碳，其中二氧化碳为最高价氧化物，其电子式为：；（2）由题中的信息可知，及分别与纯碱反应的化学方程式为，；（3）硫化物焙烧时生成氧化物和二氧化硫，由于NiO不能与碳酸钠反应，故“水浸”时以“浸渣”的形式沉淀出来，而、、与纯碱反应生成、和，沉铝通过量生成沉淀和，故“浸渣”的成分为NiO；“滤液2”中的成分除了Na2MoO4外，还含有NaVO3、NaHCO3；（4）由图可知选择的初始钒浓度和的加入量分别为和时，钒提取率达到90%以上，且再增大量时，提钒率变化不大，故选择的初始钒的浓度和NH4Cl的加入量分别为：和；（5）由信息和流程可知，沉淀煅烧时分解产生和两种气体，根据氧化还原反应原理可知，其中一种气体为氮气，另外一种只能是氨气，故反应的化学方程式为；（6）由题意可知的。4．钽()和铌()的性质相似，因此常常共生于自然界的矿物中。一种以钽铌伴生矿(主要成分为和少量的)为原料制取钽和铌的流程如下：“浸取”后，浸出液中含有两种二元强酸和锰、钛等元素。已知：①为甲基异丁基酮；②(1)“浸取”时通常在_______材料的反应器中进行(填标号)。A．陶瓷 B．玻璃 C．铅 D．塑料(2)浸渣的主要成分是_______，与氢氟酸反应的离子方程式为_______。(3)“浸取”时，的浓度对铌、钽的浸出率的影响如下图所示，则的最佳浓度为_______，理由是_______。(4)金属铌可用金属钠还原制取，也可用电解熔融的制取。①流程中钠热还原法制备铌粉的化学方程式为_______。②传统的熔盐电解法采用的电解质体系通常为，电解总化学反应方程式为_______。【答案】(1)D(2)CaF2、MgF2(3)10浓度低于10g/L时浸出率太低，浓度高于10g/L时浸出率变化不大(4)K2NbF7+5Na=Nb+5NaF+2KF2K2NbF7+10NaCl=2Nb+10NaF+5Cl2【分析】钽铌伴生矿(主要成分为和少量的)加入HF、硫酸浸取，得到浸渣，主要成分为CaF2、MgF2，得到浸出液加入MIBK萃取，得到水相和有机相，有机相加入硫酸洗涤，除去洗涤液，所得溶液加入试剂1碱反萃取1，得到的水相中加入HF、KF沉铌，得到K2NbF7，与Na反应得到铌粉；加入试剂2反应萃取2得到有机相和水相，水相通入氮气沉钽得到Ta(OH)3，受热得到Ta2O5，电解得到Ta；【详解】（1）陶瓷、玻璃中的二氧化硅均能与HF反应，铅能与硫酸反应，故“浸取”时通常在塑料的反应器中进行，答案选D；（2）“浸取”时加入HF，根据，CaF2、MgF2的溶度积均较小，浸渣的主要成分是CaF2、MgF2，与氢氟酸反应生成和水，是强酸，反应的离子方程式为；（3）根据图中信息可知，“浸取”时，的最佳浓度为10g/L，因为浓度低于10g/L时浸出率太低，浓度高于10g/L时浸出率变化不大；（4）①流程中钠热还原法制备铌粉，同时生成氟化钠和氟化钾，反应的化学方程式为K2NbF7+5Na=Nb+5NaF+2KF；②传统的熔盐电解法采用的电解质体系通常为，两者反应生成铌、氟化钠和氯气，电解总化学反应方程式为2K2NbF7+10NaCl=2Nb+10NaF+5Cl2。5．锰酸锂(LiMn2O4)是锂