课时跟踪检测(二十八) 无机化学工艺流程题

课时跟踪检测（二十八）无机化学工艺流程题

1．金属钼在工业和国防建设中有重要的作用。钼(Mo)的常见化合价为＋6、＋5、＋4。由钼精矿(主要成分是MoS2)可制备单质钼和钼酸钠晶体(Na2MoO4·2H2O)，部分流程如图1所示：

已知：钼酸微溶于水，可溶于碱液和氨水。

回答下列问题：

(1)钼精矿焙烧时，每有1 mol MoS2反应，转移电子的物质的量为________。

(2)钼精矿焙烧时排放的尾气对环境的主要危害是____________________________，请你

提出一种实验室除去该尾气的方法_____________________________________________。

(3)操作2的名称为________。由钼酸得到MoO3所用到的硅酸盐材料仪器的名称是____。

(4)操作1中，加入碳酸钠溶液充分反应后，碱浸液中c(MoO2－4)＝0.80 mol·L－1，c(SO2－4)

＝0.04 mol·L－1，在结晶前需加入Ba(OH)2固体以除去溶液中的SO2－4。当BaMoO4开始沉淀时，SO2－4的去除率是________________。[K sp(BaSO4)＝1.1×10－10、K sp(BaMoO4)＝

4.0×10－8，溶液体积变化可忽略不计]

(5)焙烧钼精矿所用的装置是多层焙烧炉，图2为各炉层固体物料的物质的量的百分数

(φ)。

①x＝________。

②焙烧炉中也会发生MoS2与MoO3反应生成MoO2和SO2的反应，若该反应转移6 mol

电子，则消耗的氧化剂的化学式及物质的量分别为________、________。

解析：(2)由流程图可知，钼精矿焙烧产生的二氧化硫为大气污染物，其对环境的主要危害是形成酸雨，实验室可用氨水或NaOH溶液吸收SO2。(3)灼烧用到的硅酸盐材料仪器为坩埚。(4)根据K sp(BaMoO4)及c(MoO2－4)可计算出MoO2－4开始沉淀时溶液中c(Ba2＋)，再根据c(Ba2＋)和K sp(BaSO4)计算出此时溶液中c(SO2－4)，进而可求出SO2－4的去除率。

(5)①根据题图2可知，在炉层序号为6时，MoS 2和MoO 3的物质的量的百分数均为18%，则MoO 2的物质的量的百分数为100%－18%×2＝64%。②根据反应MoS 2＋6MoO 3=====高温

7MoO 2＋2SO 2↑，则消耗的氧化剂的化学式为MoO 3，反应转移6 mol 电子时，消耗MoO 3的物质的量为3 mol 。

答案：(1)14 mol (2)形成酸雨 可用氨水或氢氧化钠溶液吸收(其他合理答案均可) (3)过滤 坩埚

(4)94.5% (5)①64 ②MoO 3 3 mol

2．(2018·全国卷Ⅱ)我国是世界上最早制得和使用金属锌的国家。一种以闪锌矿(ZnS ，含有SiO 2和少量FeS 、CdS 、PbS 杂质)为原料制备金属锌的流程如图所示：

相关金属离子[c 0(M n ＋

)＝0.1 mol·L －

1]形成氢氧化物沉淀的pH 范围如下：

金属离子 Fe 3＋

Fe 2＋

Zn 2＋

Cd 2＋

开始沉淀的pH 1.5 6.3 6.2 7.4 沉淀完全的pH

2.8

8.3

8.2

9.4

(1)焙烧过程中主要反应的化学方程式为________________________________________ __________________________________________________________________________。

(2)滤渣1的主要成分除SiO 2外还有________；氧化除杂工序中ZnO 的作用是________，若不通入氧气，其后果是_______________________________________________________ ___________________________________________________________________________。

(3)溶液中的Cd 2

＋可用锌粉除去，还原除杂工序中反应的离子方程式为

________________________________________________________________________。

(4)电解硫酸锌溶液制备单质锌时，阴极的电极反应式为________________________；沉积锌后的电解液可返回________工序继续使用。

解析：(1)闪锌矿的主要成分是ZnS ，所以高温焙烧过程中主要反应的化学方程式为ZnS ＋32O 2=====焙烧

ZnO ＋SO 2。

(2)闪锌矿焙烧后的主要成分变为ZnO ，还存在少量SiO 2、Fe 2O 3、CdO 、PbO ，加稀H 2SO 4后，发生一系列化学反应：ZnO ＋H 2SO 4===ZnSO 4＋H 2O 、Fe 2O 3＋3H 2SO 4===Fe 2(SO 4)3＋3H 2O 、CdO ＋H 2SO 4===CdSO 4＋H 2O 、PbO ＋H 2SO 4===PbSO 4＋H 2O 。其中SiO 2和PbSO 4

不溶于水，以沉淀的形式沉降下来，所以滤渣1的主要成分是SiO 2和PbSO 4。氧化除杂工序中ZnO 的作用是调节溶液的pH 在2.8～6.2，使Fe 3＋完全转变为Fe(OH)3沉淀；通入O 2的目的是使溶液中的Fe 2＋转化为Fe 3＋，有利于除杂，若不通入O 2，无法除去溶液中的杂质Fe 2＋。

(3)溶液中的Cd 2＋与加入的Zn 粉反应而被除去，反应的离子方程式为Zn ＋Cd 2＋===Zn 2

＋＋Cd 。

(4)电解ZnSO 4溶液制备单质Zn 时，阴极放电的是Zn 2＋，电极反应式是Zn 2＋＋2e －===Zn ，阳极放电的是OH －，电极反应是4OH －－4e －===2H 2O ＋O 2↑。沉积锌后的溶液应该是ZnSO 4和稀H 2SO 4，可返回到溶浸工序循环使用。 答案：(1)ZnS ＋32

O 2=====焙烧

ZnO ＋SO 2

(2)PbSO 4 调节溶液的pH 无法除去杂质Fe 2＋

(3)Cd 2＋

＋Zn===Cd ＋Zn 2＋

(4)Zn 2＋

＋2e －

===Zn 溶浸

3．金属钴是重要但又匮乏的战略资源。从废旧锂电池的电极材料(主要为附在铝箔上的LiCoO 2，还有少量铁的氧化物)中回收钴的一种工艺流程如下：

请回答下列问题

(1)在焰色反应实验中，可用钴玻璃观察钾元素的焰色，该钴玻璃的颜色为________。

(2)溶液A 中溶质除NaOH 外，还有________。“钴渣”中LiCoO 2溶解时的离子方程式为________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。

(3)在“滤液”中加入20% Na 2CO 3溶液，目的是_______________________________；检验“滤液1”中Fe 2＋

是否完全被氧化、不能用酸性KMnO 4溶液，原因是______________ __________________________________________________________________________。

(4)如将硫酸改为盐酸浸取“钴渣”，也可得到Co 2＋

。

①浸取时，为提高“钴渣”中浸取率，可采取的措施有_________________(任写一条)。 ②工业生产中一般不用盐酸浸取“钴渣”，其原因是_____________________________ ___________________________________________________________________________。

(5)“钴沉淀”的化学式可表示为CoCO 3·y Co(OH)2。称取5.17 g 该样品置于硬质玻璃管