高中化学《化学工艺流程》大题专练第1篇
1．铋（Bi）及其化合物广泛应用于电子、医药等领域。一种以含铋矿石---辉铋矿（主要成分为Bi2S3，含少量杂质PbO2等）为原料，采用湿法冶金制备铋单质的工艺流程如下：
已知：PbCl2是一种难溶于冷水，易溶于热水的白色固体。回答下列问题：
(1)铋（Bi）位于ⅤA族，铋的氢化物的热稳定性______氨气（填“大于”或“小于”）。
(2)“浸出”时，为了提高浸出速率，可采用的措施有______（任写一条）
(3)加热浸出时，PbO2生成PbCl2和一种气体，此反应的化学方程式为 ，从产物中分离回收PbCl2的步骤是______、洗涤、干燥。从保护环境和原料循环利用的角度，请指出上述工艺流程中可以采取的措施为 。
(4)电解精炼粗铋时必须补充含Bi3+浓度高的电解液。可用粗铋、铅条作为两个电极，铅条外用素烧的陶瓷坩埚作隔膜（Bi3+不能透过，H+能透过），电解液开始时为盐酸和食盐的混合液。则粗铋为电解池的______极，电解总反应为 。
(5)25℃时，向浓度均为0.02mol·L−1的Cu2+、Bi3+的混合溶液中滴加Na2S溶液（设溶液体积增加1倍），使Cu2+恰好沉淀完全，即溶液中c(Cu2+)=1×10−5mol·L−1，此时是否有Bi2S3沉淀生成______(列式计算说明)。（已知：25℃时，Ksp（CuS）=6.0×10−36、Ksp（Bi2S3）=1.8×10−99）
答案：(1)小于
(2)粉碎矿石、搅拌、适当提高温度、适当提高溶液浓度等
(3)PbO2+4HClPbCl2+Cl2↑+2H2O
冷却、过滤
“浸出”时生成的氯气，通入置换液中生成三氯化铁循环利用
(4)阳 2Bi＋6HCl2BiCl3＋3H2↑
(5)Qc(Bi2S3)=(0.01)2×(6.0×10−36÷1×10−5)3=2.16×10−95>Ksp(Bi2S3)=1.8×10−99，故有Bi2S3沉淀生成
解析：辉铋矿(主要成分是Bi2S3、还含PbO2杂质)制备铋酸钠，辉铋矿加入氯化铁溶液和盐酸溶解后过滤，氯化铁氧化硫离子为硫单质：Bi2S3+6FeCl3=2BiCl3+6FeCl2+3S，盐酸是防止FeCl3及BiCl3水解生成不溶性沉淀，所以得到滤渣为S，滤液中含有Bi3+，H+，Pb2+，滤液冷却结晶可以得到PbCl2，然后回收铅；再次过滤得到的滤液中加入铁粉过滤得到海绵铋，置换液主要是氯化亚铁；对海绵铋进行熔铸、精炼得到金属铋；置换液中再通入氯气得到氯化铁溶液可以循环使用。
(1)同周期，从上往下，氢化物的稳定性逐渐降低，故铋的氢化物的热稳定性小于氨气；
(2)为了提高浸出率，可采取的措施有将矿石粉粹、搅拌，以增大接触面积，也可适当增大氯化铁溶液的浓度、适当升高温度等；
(3)浸出时，PbO2生成PbCl2，Pb的化合价降低，则浸出液中HCl化合价升高生成Cl2，化学方程式为PbO2+4HCl=PbCl2+Cl2↑+2H2O；由于PbCl2难溶于冷水，易溶于热水，可对滤液进行冷却结晶然后过滤分离回收PbCl2；置换液为FeCl2，可将浸出时产生的Cl2通入置换液中，使FeCl2转化为FeCl3循环利用，同时防止污染环境；
(4)电解时金属铋需要被氧化生成Bi3+，电极池中阳极得电子发生氧化反应，所以粗铋为电解池的阳极；阴极得电子发生还原反应，根据电解质溶液中的离子种类可知阴极应是氢离子得电子生成氢气，所以电解总反应为2Bi＋6HCl====2BiCl3＋3H2↑；
2．以高硫铝土矿(主要成分为Al2O3、Fe2O3、SiO2，少量FeS2和金属硫酸盐)为原料，生产Al(OH)3并获得Fe3O4的部分工艺流程如图：
(1)焙烧过程均会产生SO2，用于吸收SO2的试剂可以是______。
(2)添加1% CaO和不添加CaO的矿粉焙烧，其硫去除率随温度变化曲线如图所示。
已知：多数金属硫酸盐的分解温度都高于600℃
硫去除率=(
)×100%
①500℃焙烧(不添加CaO的矿粉)时，去除的硫元素主要来源于______。
②700℃焙烧时，添加1% CaO的矿粉硫去除率比不添加CaO的矿粉硫去除率低的主要原因是 。
(3)向含大量AlO的滤液中通入过量CO2，得到Al(OH)3白色沉淀，发生该反应的离子方程式为 。
(4)FeS2与滤渣中Fe2O3在缺氧条件下焙烧生成Fe3O4和SO2，理论上1mol FeS2完全参与反应生成的Fe3O4的物质的量为______mol。
答案：(1)NaOH溶液、Na2SO3溶液 (2)FeS2 硫元素转化为CaSO4而留在矿粉中 (3)AlO+CO2+2H2O=Al(OH)3↓+HCO (4)11
解析：高硫铝土矿生产Al(OH)3并获得Fe3O4，由流程可知，矿粉中通入空气、加入氧化钙焙烧，其中氧化钙和二氧化硫反应生成亚硫酸钙，和二氧化硅反应生成硅酸钙，加入氢氧化钠溶液碱浸其中氧化铝溶解生成偏铝酸钠溶液，过滤得到滤液为偏铝酸钠溶液，焙烧时Fe2O3与FeS2混合后在缺氧条件下焙烧生成Fe3O4和SO2，滤液与足量二氧化碳反应生成氢氧化铝。
(1)吸收过量SO2可以用NaOH溶液或Na2SO3溶液；
(2)①不添加CaO的矿粉中S元素来源是FeS2和金属硫酸盐，多数金属硫酸盐的分解温度都高于600℃，所以可判断焙烧过程中S元素主要来源是FeS2；②700℃焙烧时，添加1% CaO的矿粉硫去除率比不添加CaO的矿粉硫去除率低，考虑加入CaO可能使S转化为CaSO4，形成的硫酸盐分解温度较高，所以会导致S的脱除率降低；
(3)向含AlO的滤液中通入过量CO2，得到Al(OH)3和HCO，离子方程式为AlO+CO2+2H2O=Al(OH)3↓+HCO；
3．著名化学家徐光宪在稀土领域贡献突出，被誉为“稀土界的袁隆平”。钇是稀土元素之一，我国蕴藏着包矿石
，工业上通过如图所示工艺流程制取氧化钇，并获得副产物铍。
已知：i.钇（Y）的常见化合价为+3；
ⅱ.铍和铝处于元素周期表的对角线位置，化学性质相似；
ⅲ.相关金属离子
形成氢氧化物沉淀的pH范围如下表：
(1)①滤渣D的主要成分是 （填化学式）。
②试剂A可以是 （填标号）。
A. NaOH溶液 B.氨水
C.CO2 D.CaO
(2)用氨水调节pH=a时4的取值范围是 。
(3)计算常温下
的平衡常数K= （常温下
）。
(4)滤液Ⅲ加入氨水产生沉淀的离子方程式为 。