第三章　微題型27　其他主族金屬及其化合物的制備流程

微題型27其他主族金屬及其化合物的制備流程1．鋰電池具有廣泛應(yīng)用。用廢鋁渣(含金屬鋁、鋰鹽等)獲得電池級(jí)Li2CO3的一種工藝流程如下(部分物質(zhì)已略去)：下列說(shuō)法不正確的是()A．①中加熱后有SO2生成B．②生成Al(OH)3的離子方程式：2Al3＋＋3COeq\o\al(2－,3)＋3H2O=2Al(OH)3↓＋3CO2↑C．由③推測(cè)溶解度：CaCO3＞Li2CO3D．④中不宜通入過(guò)多CO2，否則會(huì)造成Li2CO3產(chǎn)率降低答案C解析①向廢鋁渣(含金屬鋁、鋰鹽等)中加入濃硫酸，在280℃下發(fā)生氧化還原反應(yīng)，濃硫酸作氧化劑，化合價(jià)降低，得到的還原產(chǎn)物有SO2，故A不符合題意；濾液中含有硫酸鋁、硫酸鋰，硫酸鋁和碳酸鈉發(fā)生相互促進(jìn)的水解反應(yīng)生成Al(OH)3沉淀和CO2，離子方程式：2Al3＋＋3COeq\o\al(2－,3)＋3H2O=2Al(OH)3↓＋3CO2↑，故B不符合題意；由③可知，碳酸鋰沉淀與氫氧化鈣溶液反應(yīng)生成氫氧化鋰和碳酸鈣，發(fā)生了沉淀的轉(zhuǎn)化，則溶解度：Li2CO3＞CaCO3，故C符合題意；④表示氫氧化鋰和二氧化碳反應(yīng)生成碳酸鋰，不宜通入過(guò)多CO2，否則會(huì)生成碳酸氫鋰，造成Li2CO3產(chǎn)率降低，故D不符合題意。2．(2022·湖南湘潭模擬)從砷化鎵廢料(主要成分為GaAs、Fe2O3、SiO2和CaCO3)中回收鎵和砷的工藝流程如圖所示。下列說(shuō)法錯(cuò)誤的是()A．“堿浸”時(shí)，溫度保持在70℃的目的是提高“堿浸”速率，同時(shí)防止H2O2過(guò)度分解B．濾渣Ⅲ的主要成分是H2SiO3C．“旋流電積”所得“尾液”溶質(zhì)主要是H2SO4，可循環(huán)利用，提高經(jīng)濟(jì)效益D．得到Na3AsO4·12H2O的操作為直接蒸干答案D解析由圖可知，向砷化鎵廢料中加入氫氧化鈉和過(guò)氧化氫混合溶液堿浸時(shí)，GaAs轉(zhuǎn)化為NaGaO2、Na3AsO4，SiO2轉(zhuǎn)化為Na2SiO3進(jìn)入溶液，F(xiàn)e2O3、CaCO3不溶解，浸出液中加入稀硫酸調(diào)節(jié)溶液pH，NaGaO2、Na2SiO3轉(zhuǎn)化為Gaeq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(OH))3、H2SiO3沉淀，和含有Na3AsO4的濾液；向?yàn)V渣Ⅱ中加入稀硫酸使Gaeq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(OH))3轉(zhuǎn)化為Ga2eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(SO4))3溶液，電解Ga2eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(SO4))3溶液生成Ga、O2和H2SO4；濾液經(jīng)蒸發(fā)濃縮、冷卻結(jié)晶、過(guò)濾、洗滌、干燥得到Na3AsO4·12H2O。3．過(guò)氧化鈣晶體(CaO2·8H2O)不溶于水，遇水緩慢地分解，放出氧氣，是一種用途廣泛的優(yōu)良供氧劑，某學(xué)習(xí)小組欲利用工業(yè)廢渣CaCl2(含生石灰和熟石灰)制取CaO2·8H2O，發(fā)現(xiàn)用Ca(OH)2和H2O2直接反應(yīng)，生成雜質(zhì)較多，按下列方法制取過(guò)氧化鈣晶體，請(qǐng)回答：下列說(shuō)法不正確的是()A．Ca(OH)2的主要作用是調(diào)節(jié)溶液酸堿性和循環(huán)母液反應(yīng)產(chǎn)生氨氣B．?dāng)嚢钑r(shí)應(yīng)該在較低溫度下進(jìn)行，防止產(chǎn)率降低C．真空過(guò)濾的目的是加快過(guò)濾，減少和水反應(yīng)D．?dāng)嚢璨襟E中加入了雙氧水，發(fā)生了氧化還原反應(yīng)答案D解析由流程圖可知，廢渣經(jīng)鹽酸處理后，溶液中含有過(guò)量的鹽酸，Ca(OH)2的主要作用是調(diào)節(jié)溶液酸堿性，且能與循環(huán)母液反應(yīng)產(chǎn)生氨氣，故A正確；過(guò)氧化氫受熱容易分解，為了減少過(guò)氧化氫的損失，攪拌應(yīng)在低溫下進(jìn)行，故B正確；CaO2·8H2O不溶于水，遇水緩慢地分解，放出氧氣，真空過(guò)濾的目的是加快過(guò)濾，減少和水反應(yīng)，故C正確；攪拌步驟中加入了雙氧水，生成CaO2·8H2O的過(guò)程中沒(méi)有元素化合價(jià)的變化，沒(méi)有發(fā)生氧化還原反應(yīng)，故D錯(cuò)誤。4．(2022·山東日照模擬)廢舊鉛酸蓄電池會(huì)導(dǎo)致鉛污染，RSR工藝回收鉛的化工流程如圖所示。已知：ⅰ.鉛膏的主要成分是PbO2和PbSO4；HBF4是強(qiáng)酸；ⅱ.Kspeq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(PbSO4))＝1.6×10－8、Kspeq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(PbCO3))＝7.4×10－14。下列有關(guān)說(shuō)法錯(cuò)誤的是()A．步驟②中反應(yīng)PbSO4(s)＋COeq\o\al(2－,3)(aq)PbCO3(s)＋SOeq\o\al(2－,4)(aq)的化學(xué)平衡常數(shù)K約為2.2×105B．操作③需要用的玻璃儀器有燒杯、漏斗、玻璃棒C．步驟④發(fā)生反應(yīng)的離子方程式為PbCO3＋2H＋=Pb2＋＋CO2↑＋H2OD．若步驟⑤用鉛酸蓄電池作為電源電解Pbeq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(BF4))2溶液，當(dāng)電路中有2mol電子轉(zhuǎn)移時(shí)，鉛酸蓄電池負(fù)極質(zhì)量的變化量與電解池陰極質(zhì)量的變化量相等答案D解析鉛膏的主要成分是PbO2、PbSO4,通入SO2后，發(fā)生反應(yīng)：PbO2＋SO2=PbSO4，再加入(NH4)2CO3，發(fā)生反應(yīng)：(NH4)2CO3＋PbSO4=PbCO3＋(NH4)2SO4，此反應(yīng)的本質(zhì)為沉淀的轉(zhuǎn)化，過(guò)濾得到副產(chǎn)品(NH4)2SO4，再將PbCO3溶于HBF4(強(qiáng)酸)溶液，得到Pb(BF4)2溶液和CO2氣體，再對(duì)Pb(BF4)2溶液進(jìn)行電解得到Pb，據(jù)此分析解題。步驟②中反應(yīng)PbSO4(s)＋COeq\o\al(2－,3)(aq)PbCO3(s)＋SOeq\o\al(2－,4)(aq)的化學(xué)平衡常數(shù)K＝eq\f(cSO\o\al(2－,4),cCO\o\al(2－,3))＝eq\f(KspPbSO4,KspPbCO3)＝eq\f(1.6×10－8,7.4×10－14)≈2.2×105，A正確；操作③為過(guò)濾操作，需要用的玻璃儀器有燒杯、漏斗、玻璃棒，B正確；步驟④PbCO3溶于HBF4(強(qiáng)酸)，得到Pb(BF4)2溶液和CO2氣體，發(fā)生反應(yīng)的離子方程式為2溶液，當(dāng)電路中有2mol電子轉(zhuǎn)移時(shí)，鉛酸蓄電池負(fù)極是1mol鉛變成1mol硫酸鉛，質(zhì)量變化為96g，電解池陰極為鉛離子變成鉛，質(zhì)量變化為207g，質(zhì)量不相等，D錯(cuò)誤。5．(2022·河北唐山模擬)鈹是航天、航空、電子和核工業(yè)等領(lǐng)域不可替代的材料，有“超級(jí)金屬”之稱(chēng)。以綠柱石[Be3Al2eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(SiO3))6]為原料制備金屬鈹?shù)墓に嚾缦拢阂阎?50℃燒結(jié)時(shí)，Na3FeF6與綠柱石作用生成易溶于水的Na2BeF4，“濾渣1”中含有鐵、鋁、硅的氧化物，Na3FeF6難溶于水，Be2＋可與過(guò)量OH－結(jié)合成Be(OH)eq\o\al(2－,4)。下列說(shuō)法正確的是()A．提高燒結(jié)后的水浸效率可以將燒結(jié)固體粉碎處理B．對(duì)過(guò)濾1后的濾液中加入過(guò)量的NaOH溶液有利于Be元素的沉淀C．“沉氟”反應(yīng)的離子方程式為3F－＋Fe3＋=FeF3↓D．工業(yè)上電解NaCl-BeCl2熔融混合物制備金屬鈹，在陽(yáng)極析出金屬鈹答案A解析綠柱石的主要成分Be3Al2(SiO3)6可表示為3BeO·Al2O3·6SiO2，由流程可知，燒結(jié)時(shí)發(fā)生反應(yīng)：Be3Al2(SiO3)6＋2Na3FeF6eq\o(=,\s\up7(高溫))3Na2BeF4＋Al2O3＋Fe2O3＋6SiO2，碾碎、水浸后，再過(guò)濾，分離出濾渣為Al2O3、Fe2O3、SiO2，濾液中加入NaOH生成Be(OH)2沉淀，若NaOH過(guò)量，則氫氧根離子與Be(OH)2反應(yīng)結(jié)合成Be(OH)eq\o\al(2－,4)，降低Be的產(chǎn)率，Be(OH)2煅燒得BeO，BeO與C、Cl2反應(yīng)得到BeCl2、CO，電解NaCl-BeCl2熔融混合物制備金屬鈹，沉氟時(shí)發(fā)生反應(yīng)：12NaF＋Fe2(SO4)3=2Na3FeF6↓＋3Na2SO4，難溶物可循環(huán)利用。工業(yè)上電解NaCl-BeCl2熔融混合物制備金屬鈹，Be化合價(jià)降低發(fā)生還原反應(yīng)，故在陰極析出金屬鈹。6．BiOCl是一種具有珍珠光澤的材料，利用金屬Bi制備BiOCl的工藝流程如圖：下列說(shuō)法錯(cuò)誤的是()A．酸浸工序中分次加入稀HNO3可降低反應(yīng)劇烈程度B．轉(zhuǎn)化工序中加入稀HCl可抑制生成BiONO3C．水解工序中加入少量CH3COONa(s)可提高Bi3＋水解程度D．水解工序中加入少量NH4NO3(s)有利于BiOCl的生成答案D解析硝酸有強(qiáng)氧化性，與金屬鉍反應(yīng)劇烈，分次加入稀HNO3，反應(yīng)物的用量減少，速率降低，可降低反應(yīng)劇烈程度，故A正確；Bi(NO3)3易水解生成BiONO3，Bi(NO3)3＋H2OBiONO3＋2HNO3，加入HCl可增大溶液中H＋的濃度，抑制Bi(NO3)3的水解，防止生成BiONO3，故B正確；BiCl3水解使溶液呈酸性，CH3COONa是強(qiáng)堿弱酸鹽，水解使溶液呈堿性，二者混合相互促進(jìn)水解，則加入少量CH3COONa(s)可提高Bi3＋水解程度，提高BiOCl的產(chǎn)率，故C正確；BiCl3水解的化學(xué)方程式為BiCl3＋H2OBiOCl＋2HCl，NH4NO3是強(qiáng)酸弱堿鹽，水解使溶液呈酸性，則水解工序中加入少量NH4NO3(s)不利于BiOCl的生成，同時(shí)NOeq\o\al(－,3)濃度增大可能轉(zhuǎn)化為BiONO3，使BiOCl的產(chǎn)率降低，故D錯(cuò)誤。7．氧化鈹(BeO)在航天航空等領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用。一種以預(yù)處理后的硅鈹?shù)V(主要含BeO、Fe2O3、SiO2和FeO等)為原料提取BeO的流程如下圖所示：己知：Be(OH)2具有兩性，在強(qiáng)堿性溶液中可轉(zhuǎn)化為BeOeq\o\al(2－,2)。下列說(shuō)法錯(cuò)誤的是()A．“酸浸”步驟所得“濾渣①”的主要成分為SiO2B．“濾液②”經(jīng)處理后可獲得副產(chǎn)品Na2SO4·10H2OC．“堿溶”時(shí)，主要反應(yīng)為Be(OH)2＋2OH－=BeOeq\o\al(2－,2)＋2H2OD．“水解”時(shí)，適當(dāng)增大溶液pH有利于提高BeO的提取率答案D解析硅鈹?shù)V的成分中只有SiO2不與硫酸反應(yīng)，故A正確；“濾液①”的主要成分為BeSO4、FeSO4、Fe2(SO4)3和H2SO4，加入NaOH調(diào)節(jié)溶液pH＝9，所得“濾渣②”為Be(OH)2、Fe(OH)2、Fe(OH)3，“濾液②”的主要成分是Na2SO4，經(jīng)處理后可獲得副產(chǎn)品Na2SO4·10H2O，故B正確；“堿溶”時(shí)，Be(OH)2能與NaOH發(fā)生反應(yīng)：Be(OH)2＋2OH－=BeOeq\o\al(2－,2)＋2H2O，故C正確；“水解”時(shí)，BeOeq\o\al(2－,2)水解轉(zhuǎn)化為Be(OH)2，增大溶液pH，BeOeq\o\al(2－,2)水解程度降低，不利于提高BeO的提取率，故D錯(cuò)誤。8．(2022·遼寧模擬)錫酸鈉晶體(Na2SnO3·3H2O)在染料工業(yè)上用作媒染劑。以錫碲渣廢料(主要成分是SnO、TeO，還含有少量Fe、Sb、Pb、As等元素的氧化物)為原料，制備錫酸鈉晶體的工藝流程如圖：已知：水碎液中溶質(zhì)的主要成分為Na2SnO3、Na3AsO4、Na3SbO4、Na2PbO2、Na2TeO3，均為強(qiáng)電解質(zhì)。下列說(shuō)法不正確的是()A．“堿溶”時(shí)，SnO發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式為2SnO＋O2＋4NaOH=2Na2SnO3＋2H2OB．“除Sb”時(shí)發(fā)生反應(yīng)的離子方程式為5Sn＋4SbOeq\o\al(3－,4)＋2H＋=4Sb＋5SnOeq\o\al(2－,3)＋H2OC．“除Te”過(guò)程中氧化劑和還原劑的物質(zhì)的量之比為1∶1D．在“濃縮、結(jié)晶”時(shí)，加入NaOH的主要目的是有利于錫酸鈉的結(jié)晶析出答案B解析錫碲渣廢料在通入空氣的情況下用NaOH堿溶，水碎后生成溶質(zhì)主要成分為Na2SnO3、Na3AsO4、Na3SbO4、Na2PbO2、Na2TeO3的水碎液，只有Fe的氧化物未溶解，所以Fe的氧化物就成為水碎渣；往水碎液中加入Ba(OH)2和Na2S，Na3AsO4、Na2PbO2分別轉(zhuǎn)化為Ba3(AsO4)2、PbS沉淀；過(guò)濾后向所得濾液中加入Sn粒，Na3SbO4轉(zhuǎn)化為Sb，而Sn轉(zhuǎn)化為Na2SnO3；過(guò)濾后向?yàn)V液中加入H2O2，Na2TeO3被氧化為Na2TeO4沉淀；過(guò)濾后向所得濾液中加入NaOH，再經(jīng)濃縮、結(jié)晶，得到Na2SnO3晶體。由圖可知“堿溶”時(shí)反應(yīng)物為NaOH、SnO，根據(jù)產(chǎn)物價(jià)態(tài)可知有氧氣作氧化劑參與反應(yīng)，SnO發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式為2SnO＋O2＋4NaOH=2Na2SnO3＋2H2O，A正確；“除Sb”前加入的氫氧化鈉和氫氧化鋇，堿性環(huán)境離子方程式中不能出現(xiàn)氫離子，正確的離子方程式為5Sn＋4SbOeq\o\al(3－,4)＋H2O=4Sb＋5SnOeq\o\al(2－,3)＋2OH－，B錯(cuò)誤；“除Te”過(guò)程中發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式為Na2TeO3＋H2O2=Na2TeO4↓＋H2O，氧化劑和還原劑的物質(zhì)的量之比為1∶1，C正確；在“濃縮、結(jié)晶”時(shí)，加入NaOH，提高鈉離子濃度，促進(jìn)沉淀溶解平衡向生成沉淀的方向移動(dòng)，有利于錫酸鈉的結(jié)晶析出，D正確。9．(2023·濟(jì)寧高三模擬)高溫焙燒碳粉與重晶石混合物，發(fā)生的主反應(yīng)為BaSO4＋4Ceq\o(=,\s\up7(高溫))4CO↑＋BaS。工業(yè)上以重晶石礦(含F(xiàn)e2O3、SiO2雜質(zhì))為原料制取Ba(OH)2·8H2O的流程如圖所示。下列說(shuō)法錯(cuò)誤的是()A．“焙燒”過(guò)程需要在隔絕空氣條件下進(jìn)行B．“濾渣1”中最多含有兩種單質(zhì)C．“濾液1”加CuO反生的反應(yīng)：BaS＋CuO＋H2O=CuS＋Ba(OH)2D．“濾液2”經(jīng)蒸發(fā)濃縮、冷卻結(jié)晶、過(guò)濾得Ba(OH)2·8H2O晶體答案B解析由題給流程可知，高溫焙