新教材2024届高考化学二轮专项分层特训卷第三部分大题通关特训3无机工艺流程一（附解析）

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已知：25℃时相关物质的Ksp如下表：
回答下列问题：
(1)净化铁屑：为去除废铁屑表面的油污，可采用的方法为______________________。
(2)“浸出”时，锰的浸出率随Fe/MnO2摩尔比、反应温度的变化曲线如下图所示，则最佳的反应条件为________________________。
(3)“浸出”后所得混合溶液中部分离子浓度如下表所示：
①Fe、稀硫酸、MnO2发生总反应的离子方程式为______________________________。
②反应过程中硫酸不能过量太多的原因是______________________。
(4)“氧化”时，过氧化氢的实际消耗量大于理论消耗量的原因是
__________________________。
(5)“除铁、铝”调节溶液的pH不小于________(保留1位小数；已知：离子浓度小于1.0×10－5ml·L－1时，可认为该离子沉淀完全)。
(6)滤渣Ⅳ的主要成分是________(填化学式)。
(7)硫酸锰在不同温度下的溶解度和一定温度范围内析出晶体的组成如图所示，“除杂”所得滤液控制温度在80～90℃之间蒸发结晶，________(填操作名称)，得到MnSO4·H2O。
2．[2023·山东济南一中校联考三模]钽(Ta)和铌(Nb)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SiO2、MnO2、Nb2O5、Ta2O5和少量的TiO2、FeO、CaO、MgO)为原料制取钽和铌的流程如下：
“浸取”后，浸出液中含有H2TaF7、H2NbF7两种二元强酸和锰、钛等元素。
已知：①MIBK为甲基异丁基酮；②Ksp(CaF2)＝2.5×10－11，Ksp(MgF2)＝6.4×10－9
(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________，Ta2O5与氢氟酸反应的离子方程式为________________________________________________________________。
(3)“浸取”时，HF的浓度对铌、钽的浸出率的影响如下图所示，则HF的最佳浓度为________g·L－1，理由是__________________________________。
(4)金属铌可用金属钠还原K2NbF7制取，也可用电解熔融的K2NbF7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K2NbF7­NaCl，电解总化学反应方程式为______________________________。
3．[2023·全国模拟]铟(In)是一种稀散金属，常与其他金属矿石伴生，回收氧化锌烟尘(主要成分是ZnO，还含少量PbO、FeS、FeSiO3、In2O3、In2S3等)中的金属铟的工艺流程如下：
已知：室温下，金属离子开始沉淀和完全沉淀的pH如表所示。
回答下列问题：
(1)In为49号元素，常以＋3价形式存在于化合物中，基态In原子的价电子排布式为________。
(2)“中性浸出”的过程为：先加入稀硫酸和适量氧化剂MnO2氧化酸浸氧化锌烟尘，反应结束前半个小时加入CaO调整pH＝5.0～5.2。
①FeSiO3与稀H2SO4反应的化学方程式为____________________________。
②氧化酸浸过程中，In2S3中的硫元素被MnO2氧化为SO eq \\al(\s\up1(2－),\s\d1(4)) ，该反应的离子方程式为____________________________________________。
③氧化剂用量对中性浸出效果的影响如图所示。最佳氧化剂用量为________。
④“中浸渣”的主要成分为In(OH)3、________(填化学式)。
(3)萃取时，发生反应In3＋＋3H2A2⇌In(HA2)3＋3H＋，H2A2代表有机萃取剂。
①反萃取时，宜选用的试剂X为________。
②实验室进行萃取和反萃取时，均需要使用的玻璃仪器有________。
(4)“置换”后的滤液可返回________(填“滤液1”或“滤液2”)中利用。
(5)“置换”时锌粉的利用率为99.5%，若想获得6.9kg海绵铟，需要使用锌粉________kg(保留两位小数)。
4．[2023·辽宁大连统考一模]重铬酸钾(K2Cr2O7)在实验室和工业上都有广泛应用，如用于制铬矾、制火柴、电镀、有机合成等。工业上，以铬铁矿[主要成分为Fe(CrO2)2，杂质主要为硅、铁、铝的氧化物]制备重铬酸钾的工艺流程如下图所示：
已知：①焙烧时Fe(CrO2)2中的Fe元素转化为NaFeO2，Cr元素转化为Na2CrO4；
②矿物中相关元素可溶性组分物质的量浓度c与pH的关系如图所示。当溶液中可溶性组分浓度c≤1.0×10－5ml·L－1时，可认为已除尽。
请回答下列问题：
写出焙烧过程中发生的主要反应的化学方程式
________________________________________________________。
水浸滤渣的主要成分是Fe(OH)3，写出生成此滤渣的离子方程式
__________________________________________。
(3)中和步骤中理论pH的范围是________，中和后滤渣的主要成分是________(填化学式)。
(4)酸化时加冰醋酸，简述不能用盐酸的可能原因是
__________________________________。
(5)工序1加入KCl的作用是______________。
(6)可以采用氧化还原滴定法测定产品的纯度，还可以采用分光光度法测定(K2Cr2O7溶液的吸光度与其浓度成正比)，但测得的质量分数明显偏低，分析原因，发现配制K2Cr2O7待测液时少加了一种试剂，该试剂可以是________(填字母)。
A．硫酸B．氢碘酸
C．硝酸钾D．氢氧化钾
5．[2023·上海模拟]信息时代产生的大量电子垃圾对环境构成了极大的威胁。某“变废为宝”探究小组将一批废弃的线路板简单处理后，得到含70%Cu、25%Al、4%Fe及少量Au、Pt等金属的混合物，并设计出如下制备硫酸铜和硫酸铝晶体的路线：
一定条件下，一些金属氢氧化物沉淀时的pH如下表：
完成下列填空：
(1)写出第①步中Cu与酸反应生成NO的离子方程式______________________________________；第②步中使用H2O2做氧化剂的优点是______________________________，NaOH调节溶液pH的目的是使________生成沉淀。
(2)第③步的操作为：滤液2加热蒸发、________、________、乙醇洗涤、干燥，得到胆矾。
(3)由滤渣2制取Al2(SO4)3·18H2O，探究小组设计了三种方案：
甲：eq \x(滤渣2)eq \(――→,\s\up7(H2SO4))eq \x(酸浸液)eq \(――→,\s\up7(同第③步操作))Al2(SO4)3·18H2O
乙：eq \x(滤渣2)eq \(――→,\s\up7(H2SO4))eq \x(酸浸液)eq \(――→,\s\up7(适量Al粉),\s\d5(过滤))eq \x(滤液)eq \(――→,\s\up7(同第③步操作))Al2(SO4)3·18H2O
丙：eq \x(滤渣2)eq \(――→,\s\up7(NaOH溶液),\s\d5(过滤))eq \x(滤液)eq \(――→,\s\up7(H2SO4))eq \x(溶液)eq \(――→,\s\up7(同第③步操作))Al2(SO4)3·18H2O
上述三种方案中，________方案不可行，原因是__________________________________________________________________；从原子利用率角度考虑，________方案更合理。
(4)探究小组用滴定法测定CuSO4·5H2O含量。取ag试样配成100mL溶液，每次取20.00mL，消除干扰离子后，用cml·L－1EDTA(H2Y2－)标准溶液滴定至终点，平均消耗EDTA溶液bmL。滴定反应如下：
Cu2＋＋H2Y2－===CuY2－＋2H＋
写出计算CuSO4·5H2O质量分数的表达式w＝________________________。
下列操作会导致CuSO4·5H2O含量的测定结果偏高的是________。
a．未干燥锥形瓶
b．滴定终点时滴定管尖嘴中产生气泡
c．未除净可与EDTA反应的干扰离子
6．[2023·湖南怀化统考二模]以菱镁矿(主要成分为MgCO3，含少量SiO2、Fe2O3和Al2O3)为原料制备高纯镁砂的工艺流程如下：
已知：①相关金属离子完全沉淀(c≤1.0×10－5ml·L－1 )的pH如下：
②废渣的主要成分为：SiO2、Al(OH)3和Fe(OH)3
请回答：
(1)A的化学式为________。
(2)为提高“浸出”效率，可采取的措施有________________________________(写两条)；浸出镁的离子反应方程式为
________________________________________________________________________。
(3)该流程中可循环使用的物质为________。
(4)加入氨水的目的是沉镁，该操作不宜在较高温度下进行的原因是________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
(5)若浸出液中c(Al3＋)＝10－8ml·L－1，则c(Fe3＋)＝________(已知：100.3＝2)
1．[2023·陕西咸阳统考二模]废旧锌锰电池中的黑锰粉含有MnO2、MnO(OH)、NH4Cl和少量ZnCl2、Fe2O3及炭黑等，为了保护环境、充分利用锰资源，通过如下流程制备MnSO4。
回答下列问题：
(1)Mn的原子结构示意图为________。
(2)“滤液a”的主要成分为NH4Cl，另外还含有少量ZnCl2等。
①用离子方程式表示“滤液a”呈酸性的原因_________________________。
②根据下图所示的溶解度曲线，将“滤液a”蒸发结晶、________、洗涤、干燥，得NH4Cl固体。
(3)“焙炒”的目的是除炭、氧化MnO(OH)等。空气中O2氧化MnO(OH)的化学方程式为________________________________。
(4)探究“酸浸”中MnO2溶解的适宜操作。
实验Ⅰ.向MnO2中加入H2O2溶液，产生大量气泡；再加入稀H2SO4，固体未明显溶解。
实验Ⅱ.向MnO2中加入稀H2SO4，固体未溶解；再加入H2O2溶液，产生大量气泡，固体完全溶解。
①实验Ⅰ中MnO2的作用是________，实验Ⅱ中H2O2的作用是________。
②由实验可知，“酸浸”溶解MnO2时加入试剂的顺序是________________。
(5)加入MnO调pH时，证明MnSO4溶液中Fe3＋沉淀完全的实验步骤及现象：取少量溶液，滴加____________(填试剂)，观察到________(填现象)。
2．[2023·湖北武汉二中校联考二模]电子级氢氟酸是微电子行业的关键性基础材料之一，由萤石粉(主要成分为CaF2，含有少量SiO2和微量As2O3等)制备工艺如下：
回答下列问题：
(1)“酸浸”时生成HF的化学方程式为____________________________，工业生产时往往会适当加热，目的是__________________________。
(2)“精馏1”设备使用的材料可选用________(填序号)。
A．玻璃B．陶瓷
C．石英D．金
(3)已知H2SiF6是一种配位酸，酸性与硝酸相近，可与KMnO4溶液反应制备极易溶于水的强酸HMnO4，反应的离子方程式为______________________________。
(4)“氧化”时将AsF3氧化为AsF5。AsF5的沸点高于AsF3，原因是______________________________________________________。
(5)液态HF是酸性溶剂，能发生自偶电离：HF⇌H＋＋F－，由于H＋和F－都溶剂化，常表示为：3HF⇌H2F＋＋HF eq \\al(\s\up1(－),\s\d1(2)) 。在HF溶剂中AsF5、BF3呈酸性，HClO3、HNO3、H2O呈碱性，比如AsF5、HClO3的电离方程式分别为：AsF5＋2HF⇌AsFeq \\al(\s\up1(－),\s\d1(6))＋H2F＋；HOClO2＋2HF⇌(HO)2ClO＋＋HF eq \\al(\s\up1(－),\s\d1(2)) 。在HF作用下：
①写出BF3与HNO3反应的离子方程式________________________________。
②已知：H2O与AsF5反应生成HAsF6。结合H＋的能力：H2O________AsF eq \\al(\s\up1(－),\s\d1(6)) (填“>”“