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密 ○ 封 ○ 装 ○ 订 ○ 线 密 ○ 封 ○ 装 ○ 订 ○ 线
密 封 线 内 不 要 答 题
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姓名 班级 考号
密 ○ 封 ○ 装 ○ 订 ○ 线 密 ○ 封 ○ 装 ○ 订 ○ 线
密 封 线 内 不 要 答 题
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高频微专题2 有关过渡金属的工艺流程题
满分40分,限时40分钟
一、选择题(本题共6小题,每小题4分,共24分。在每小题给出的四个选项中,只有一项是符合题目要求的)
1.用废铜屑(含Cu、CuO、Fe2O3等)制备胆矾的流程如下:
下列说法正确的是 ( )
A.“溶解”时,铜发生反应的离子方程式为Cu+4H++ Cu2++2H2O
B.“调pH”时,可用NaOH代替CuO
C.“滤渣”的主要成分为CuO
D.“酸化”时,加入稀硫酸的目的是抑制Cu2+的水解
2.用铬铁合金(含少量Ni、Co单质)生产硫酸铬的工艺流程如下:
下列说法错误的是 ( )
A.“浸出”产生的气体含有H2
B.“除杂”的目的是除去Ni、Co元素
C.流程中未产生六价铬化合物
D.“滤渣2”的主要成分是Fe2(C2O4)3
3.高铁酸钾(K2FeO4)是一种环保、高效、多功能饮用水处理剂,一种利用废铁屑制备高铁酸钾的流程如图所示:
下列叙述正确的是 ( )
A.K2FeO4与明矾净水的原理相同
B.反应Ⅰ中尾气可用饱和石灰水吸收,防止污染的同时还可制得漂白粉
C.反应Ⅱ的离子方程式为2Fe3++3ClO-+5H2O 2Fe+3Cl-+10H+
D.K2FeO4在强碱性溶液中能稳定存在,且溶解度比Na2FeO4小
4.某工厂采用如下工艺制备Cr(OH)3,已知焙烧后Cr元素以+6价形式存在,下列说法错误的是 ( )
A.“焙烧”中产生CO2
B.滤渣的主要成分为Fe(OH)2
C.滤液①中Cr元素的主要存在形式为Cr
D.淀粉水解液中的葡萄糖起还原作用
5.工业上应用两矿法浸出软锰矿(主要成分为MnO2)和方铅矿(主要成分为PbS、FeS2)制备PbSO4和Mn3O4的转化流程如图:
已知:PbCl2微溶于水,溶液中存在可逆反应PbCl2+2Cl- PbC。下列说法错误的是 ( )
A.Ⅰ中NaCl的作用是提供大量Cl-
B.Ⅱ中生成的沉淀Y是Fe(OH)3
C.Ⅳ中试剂X可能作氧化剂
D.Ⅴ中发生反应:Pb2++S PbSO4↓
6.处理某铜冶金污水(含Cu2+、Fe3+、Zn2+、Al3+)的部分流程如下:
已知:
①溶液中金属离子开始沉淀和完全沉淀的pH如下表所示:
物质 Fe(OH)3 Cu(OH)2 Zn(OH)2 Al(OH)3
开始沉淀pH 1.9 4.2 6.2 3.5
完全沉淀pH 3.2 6.7 8.2 4.6
②Ksp(CuS)=6.4×10-36,Ksp(ZnS)=1.6×10-24。
下列说法错误的是 ( )
A.“沉渣Ⅰ”中含有Fe(OH)3和Al(OH)3
B.Na2S溶液呈碱性,其主要原因是S2-+H2O HS-+OH-
C.“沉淀池Ⅱ”中,当Cu2+和Zn2+完全沉淀时,溶液中=4.0×10-12
D.“出水”经阴离子交换树脂软化处理后,可用作工业冷却循环用水
二、非选择题(本题共1小题,共16分)
7.(16分)钨是一种重要的战略资源,我国的钨储量居世界首位。黑钨精矿(主要成分为FeWO3和MnWO3)中含有以铝硅酸盐为主的多种杂质,需经过多次分离提纯后才能获得纯度较高的WO3,其主要流程如下:
已知:仲钨酸铵溶解度随温度升高而增大,在200 ℃下比较稳定,加热至600 ℃以上可转化为WO3。
(1)请写出一种提高碱煮效率的方法: 。
(2)写出滤渣2中主要成分的化学式: 。
(3)白钨的主要成分是CaWO4,请写出“酸解”步骤主要反应的离子方程式: 。
(4)已知滤液5中的主要溶质为(NH4)2WO4,随着pH降低,溶液中的W容易多聚形成仲钨酸根离子(H2W12),滤液5加酸酸化后操作①是提纯仲钨酸铵的方法,该方法是 。
(5)若在焙解过程中调控温度,还可以使WO3进一步转化为一种蓝色的、非整数比的钨氧化物WO2.9,称为蓝钨,一般认为蓝钨中存在+5、+6价两种价态的钨。对焙解后的样品进行检测,发现其中+5和+6价的钨元素质量之比为1∶9,WO3转化为蓝钨的百分率为 。
(6)用提纯得到的WO3制备单质钨的方法,合理的有 。
A.氢还原法 B.电解法
C.热分解法 D.金属热还原法
答案全解全析
1.D Cu在酸性条件下与H2O2反应的离子方程式为Cu+2H++H2O2 Cu2++2H2O,A错误;“调pH”时,若用NaOH代替CuO,滤液中会引入杂质Na2SO4,不利于制备胆矾,B错误;加入CuO调pH能促进Fe3+水解,所得“滤渣”的主要成分为Fe(OH)3,C错误;滤液中加入稀硫酸“酸化”,能抑制Cu2+水解,D正确。
2.D 加入稀硫酸溶解合金,“浸出”时产生的气体为H2,浸出液中含Ni2+、Co2+、Cr3+、Fe2+,A项正确;由图示流程可知,“沉铁”后分离出Cr2(SO4)3,则“除杂”的目的是除去Ni、Co元素,分离出的滤渣1的主要成分为CoS和NiS,B项正确;流程中没有加入强氧化剂,未产生含六价铬的化合物,C项正确;加入草酸得到的滤渣2为FeC2O4,D项错误。
3.D K2FeO4具有强氧化性,可杀菌消毒,生成的Fe3+水解生成Fe(OH)3胶体,可吸附水中的悬浮物,而明矾中Al3+水解生成Al(OH)3胶体吸附水中悬浮物,二者净水原理不同,A错误;反应Ⅰ中的尾气Cl2应用NaOH溶液吸收,Ca(OH)2溶解度小,饱和石灰水吸收效果不好,B错误;反应Ⅱ中,Fe3+在碱性条件下被ClO-氧化为Fe,反应的离子方程式为2Fe3++3ClO-+10OH- 2Fe+3Cl-+5H2O,C错误;由制取过程可知,K2FeO4在强碱性溶液中稳定,溶解度比Na2FeO4小,才会结晶析出,D正确。
4.B +6价铬元素在碱性介质中以Cr形式存在,则“焙烧”时发生反应2Cr2O3+4Na2CO3+3O2 4Na2CrO4+4CO2,“水浸”后滤渣的主要成分为Fe2O3,滤液①中Cr元素主要存在形式为Cr,A、C正确;“焙烧”时+2价铁被氧化为+3价铁,B错误;淀粉水解生成的葡萄糖具有还原性,能将Cr还原并转化为Cr(OH)3,D正确。
5.D【流程梳理】
Ⅰ中加入NaCl增大Cl-浓度,有利于平衡PbCl2+2Cl- PbC正向移动,促进方铅矿溶解,A正确;通过调节溶液1的pH促进Fe3+水解,得到的沉淀Y为Fe(OH)3,B正确;X和氨水能使Mn2+转化为Mn3O4,则试剂X可能作氧化剂,C正确;Ⅴ中PbCl2转化为PbSO4,发生反应PbCl2+H2SO4 PbSO4+2HCl,D错误。
6.D 混合槽Ⅰ中加入石灰乳,当pH=4时,由表格数据可知Fe3+、Al3+沉淀,即“沉渣Ⅰ”中含有Fe(OH)3和Al(OH)3,A正确;Na2S为强碱弱酸盐,S2-水解使溶液呈碱性,即S2-+H2O HS-+OH-,B正确;当Cu2+和Zn2+完全沉淀时,CuS、ZnS都达到沉淀溶解平衡,即====4.0×10-12,C正确;污水经过处理后其中含有较多的Ca2+、Al3+、Na+,故“出水”应经过阳离子交换树脂软化处理,达到工业冷却循环用水的标准后,才能使用,D错误。
7.(除标注外,每空3分)
(1)将黑钨精矿粉碎、进行充分搅拌、适当提高NaOH浓度、适当提高反应温度等(写出一种即可,2分)
(2)Al(OH)3、H2SiO3
(3)CaWO4+2H+Ca2++H2WO4
(4)重结晶(2分)
(5)50%
(6)AD
解析 【流程梳理】
(1)将黑钨精矿粉碎、进行充分搅拌、适当提高NaOH浓度和适当提高反应温度等,均可加快反应速率,即提高碱煮效率。(2)由图示分析可知,滤渣2中主要成分的化学式为Al(OH)3、H2SiO3。(3)“酸解”是CaWO4与盐酸反应生成H2WO4和CaCl2,其离子方程式为CaWO4+2H+ Ca2++H2WO4。(4)随着pH降低,溶液中的W容易多聚形成仲钨酸根离子,滤液5加酸酸化后操作①是提纯仲钨酸铵的方法,根据已知中其溶解度的特点知,该方法应为重结晶。(5)+5价和+6价W的氧化物可分别表示为WO2.5、WO3,设二者的物质的量分别为x mol、y mol,得=2.9,解得=,结合+5和+6价的钨元素质量之比为1∶9可知,每10份WO3中仍然有5份WO3未转化为蓝钨,故WO3转化为蓝钨的百分率为×100%=50%。(6)W为高熔点过渡元素的单质,则W的金属性较弱,可用H2热还原法冶炼,A正确;电解法需消耗大量能源,且W熔点很高,不宜用电解法冶炼,B错误;WO3很难分解,故不用热分解法冶炼,C错误;W的金属性较弱,可用金属热还原法冶炼,如利用铝热反应,D正确。
