锗是现化高科技产业重要的基础材料。用含氧化锌烟尘(杂质主要有、、、、等)为主要原料制备氧化锌和高纯度单质锗的一种工艺流程如图所示。已知：①单宁酸是一种只含C、H、O元素的有机化合物② ，常温下，，， ③当溶液中某离子的物质的量浓度不大于时，该离子沉淀完全

1. 锗是现化高科技产业重要的基础材料。用含氧化锌烟尘(杂质主要有 $\text{[math]}$ 、 $\text{[math]}$ 、 $\text{[math]}$ 、 $\text{[math]}$ 、 $\text{[math]}$ 等)为主要原料制备氧化锌和高纯度单质锗的一种工艺流程如图所示。

已知：①单宁酸是一种只含C、H、O元素的有机化合物

② $\text{[math]}$ ，常温下 $\text{[math]}$ ， $\text{[math]}$ ， $\text{[math]}$ ， $\text{[math]}$

③当溶液中某离子的物质的量浓度不大于 $\text{[math]}$ 时，该离子沉淀完全

(1) “酸浸”后所得的滤渣主要成分除 $\text{[math]}$ 外，还含有。(填化学式)

(2) 如图所示，“酸浸”过程中浓硫酸用量超过理论量会导致锗的浸出率降低，其可能的原因为。

(3) “调 $\text{[math]}$ ”所用试剂X为(填一种物质的化学式)，若“酸浸”后溶液中 $\text{[math]}$ ，则应调控 $\text{[math]}$ 的范围为。

(4) 若“沉锌”的产物为 $\text{[math]}$ ，则反应的离子方程式为。

(5) “水解”反应的化学方程式为。

(6) 在750℃的 $\text{[math]}$ 熔融盐体系中，将“水解”产物 $\text{[math]}$ 作为电极进行电解生成单质 $\text{[math]}$ ，该电极反应式为。

【考点】

物质的分离与提纯;

【答案】

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综合题普通

1. 宋代《千里江山图》是中国十大传世名画之一，其绿色颜料孔雀石的主要成分是碱式碳酸铜。综合利用辉铜矿和软锰矿制备碱式碳酸铜的主要工艺流程如图所示。

已知：①辉铜矿主要含有Cu₂S及少量SiO₂、 Fe₂O₃等杂质，软锰矿主要含有MnO₂及少量SiO₂、Fe₂O₃等杂质。

②S在CS₂中的溶解度随温度升高而增大；CS₂的沸点为46.2 ℃。

③[ Cu(NH₃)₄]²⁺(aq) $\text{[math]}$ Cu²⁺ (aq) + 4NH₃(aq)

请回答下列问题：

(1) ①“酸浸”时能提高浸取率的措施有(任填一条)。

②研究表明矿物中溶解生成的Fe³⁺可作催化剂，促进Cu₂S与MnO₂的溶解，其过程有三个反应，反应方程式分别为：(i) Fe₂O₃+ 3H₂SO₄=Fe₂(SO₄)₃+3H₂O；(ii) Cu₂S+ 2Fe₂(SO₄)₃=2CuSO₄+4FeSO₄+S；写出(iii)的化学反应方程式。

(2) 滤渣经CS₂提取后可获得副产品硫单质。提取过程中必须控制适宜的温度，不宜过高或过低的原因是。

(3) “除铁”时，Fe³⁺的萃取率与pH的关系如图所示。pH>1后，Fe³⁺萃取率下降的原因是。

(4) “沉锰”过程中Mn²⁺沉淀离子方程式为。

(5) “赶氨”时，最适宜的操作方法是。

(6) 采用如图所示装置(加热装置已省略)测定产品中Cu₂(OH)₂CO₃的纯度。量气管D及导管E中盛装的试剂为。在下列实验操作中使测定结果偏低的是(填标号)。

A．第1次读数时，仰视

B．停止加热后，体系未恢复到室温即读数

C．第2次读数时，E管液面高于D管，未调液面即读数

综合题普通

2. 锰酸锂(LiMn₂O₄)是锂电池的正极材料，以软锰矿为原料，生产锰酸锂的流程如下：

已知：

①软锰矿的成分如下：

成分	MnO₂	Fe₂O₃	CaO	SiO₂	其他不反应杂质
质量分数	69.6%	7.6%	5.6%	9.0%	8.2%

②K₂MnO₄在强碱性溶液(pH大于13.5)中稳定，在酸性、中性和弱碱性环境中会发生歧化反应生成 $\text{[math]}$ 和MnO₂。

③苯胺(C₆H₅NH₂)还原性较强，在该条件下可被氧化为硝基苯(C₆H₅NO₂)。

④锰酸锂为灰黑色粉末，离子化合物，易溶于水，难溶于无水乙醇。

(1) “氧压浸出”的浸出温度为260℃，并维持500r/min的速率搅拌，此时发生的氧化还原反应的化学方程式为。

(2) “加热溶解”和“除杂”时均要严格控制溶液pH的原因是，“除杂”中加入CaO后，需要适当加热并搅拌的目的是，若此时溶液中c( $\text{[math]}$ )=2.5mol/L，则1m³溶液中理论上需要加入的CaO的质量为kg。

(3) “一系列的操作”是将所得溶液加热浓缩、冷却结晶、过滤、洗涤、干燥，其中洗涤的试剂最好选用____。 A. 冷水 B. 热水 C. 95%的乙醇溶液 D. LiOH溶液

(4) 纯度的测定：取0.5800g锰酸锂[Mr(LiMn₂O₄)=181]样品与稀硝酸和双氧水反应，将Mn元素完全转化为Mn²⁺ ，除去过量的双氧水，调节pH，滴加指示剂，用浓度为0.3000mol/L的EDTA标准溶液滴定，终点时消耗EDTA标准溶液20.00mL(Mn²⁺与EDTA反应的化学计量数之比为1：1)

①若反应时，N元素的化合价不变，则锰酸锂与稀硝酸和双氧水反应的离子方程式为。

②样品中锰酸锂的纯度为%(保留两位有效数字)。

综合题普通

3. 硫酸镁可用于印染、造纸、医药工业。利用某水泥厂的废料(含50%MgO，还有少量CaO、MnO、Fe₂O₃、FeO、Al₂O₃、SiO₂等杂质)，制取MgSO₄∙7H₂O的流程如图：

回答下列问题

(1) “酸浸”时，pH控制为1，若提高浸取速率，可采取的措施是(任写一条)。

(2) “氧化”时，NaClO与Mn²⁺按物质的量1：1反应生成MnO₂ ，其离子方程式为；调节pH时可加入试剂X为(任写一种)。

(3) 滤渣除Al(OH)₃、Fe(OH)₃外还有氧化物。

(4) “除钙”时，控温在60℃时除去MgSO₄和CaSO₄混合溶液中的CaSO₄。

①参照表格，简要说明除钙的操作方法。

②60℃下CaSO₄的K_sp＝。(饱和CaSO₄溶液的密度约为1.0g∙L⁻¹)

部分物质的溶解度(g/100gH₂O)如表：

温度/℃

物质

20

40

60

80

MgSO₄

28.6

30.9

36

40.8

CaSO₄

0.272

0.23

0.204

0.184

(5) 为了提高原料中镁的利用率，操作a后滤液的处理方法是。

综合题普通