《2025年高中总复习优化设计高中化学》

例1(2023·湖南卷)处理某铜冶金污水(含${Cu^{2+}}$、${Fe^{3+}}$、${Zn^{2+}}$、${Al^{3+}}$)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。

②$K_{sp}({CuS}) = 6.4×10^{-36}$，$K_{sp}({ZnS}) = 1.6×10^{-24}$。
下列说法错误的是(D)

A.“沉渣Ⅰ”中含有${Fe(OH)_{3}}$和${Al(OH)_{3}}$
B.${Na_{2}S}$溶液显碱性，其主要原因是${S^{2-} + H_{2}O {＜=＞[][]} HS^{-} + OH^{-}}$
C.“沉淀池Ⅱ”中，当${Cu^{2+}}$和${Zn^{2+}}$完全沉淀时，溶液中$\frac{c({Cu^{2+}})}{c({Zn^{2+}})} = 4.0×10^{-12}$
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

答案： 例1 D 解析 整个流程中要把$\mathrm{Cu^{2+}}$、$\mathrm{Fe^{3+}}$、$\mathrm{Zn^{2+}}$、$\mathrm{Al^{3+}}$等除去。在“混合槽Ⅰ”中，将污水与石灰乳混合且调$\mathrm{pH}=4$，根据表格中各金属离子沉淀的$\mathrm{pH}$可知，$\mathrm{Fe^{3+}}$完全沉淀，$\mathrm{Al^{3+}}$部分沉淀，“沉渣Ⅰ”中含有$\mathrm{Fe(OH)_3}$和$\mathrm{Al(OH)_3}$，A正确；$\mathrm{S^{2-}}$为弱酸根离子，水解产生$\mathrm{OH^-}$，因此$\mathrm{Na_2S}$溶液显碱性，B正确；“沉淀池Ⅱ”中，当$\mathrm{Cu^{2+}}$和$\mathrm{Zn^{2+}}$完全转化为$\mathrm{CuS}$和$\mathrm{ZnS}$沉淀时，$\frac{c(\mathrm{Cu^{2+}})}{c(\mathrm{Zn^{2+}})} = \frac{c(\mathrm{Cu^{2+}}) \cdot c(\mathrm{S^{2-}})}{c(\mathrm{Zn^{2+}}) \cdot c(\mathrm{S^{2-}})} = \frac{K_{sp}(\mathrm{CuS})}{K_{sp}(\mathrm{ZnS})} = \frac{6.4 × 10^{-36}}{1.6 × 10^{-24}} = 4.0 × 10^{-12}$，C正确；“出水”经阴离子交换树脂处理后仍还含有大量的$\mathrm{Na^+}$、$\mathrm{Ca^{2+}}$等，温度升高时易产生大量水垢，因此不可用作工业冷却循环水，D错误。

例2 以软锰矿(主要成分是${MnO_{2}}$，含有${SiO_{2}}$、${Fe_{3}O_{4}}$等杂质)制备高性能的磁性材料碳酸锰(${MnCO_{3}}$)的基本工业流程如图：

下列说法错误的是(A)

A.“浸锰”过程${Fe_{3}O_{4}}$发生反应：${2Fe^{3+} + SO_{2} + 2H_{2}O = 2Fe^{2+} + SO^{2-}_{4} + 4H^{+}}$
B.“滤渣Ⅱ”中主要成分为${Fe(OH)_{3}}$
C.“氧化”过程的目的是将过量的${SO_{2}}$消耗，将${Fe^{2+}}$氧化为${Fe^{3+}}$
D.“沉锰”过程发生的反应为${Mn^{2+} + 2HCO^{-}_{3} = MnCO_{3}↓ + CO_{2}↑ + H_{2}O}$

答案： 例2 A 解析 “浸锰”过程中二氧化硫将$\mathrm{Fe_2O_3}$中$+3$价铁还原为$+2$价，发生反应的离子方程式为$\mathrm{Fe_2O_3} + \mathrm{SO_2} + 4\mathrm{H^+} = 3\mathrm{Fe^{2+}} + \mathrm{SO_4^{2-}} + 2\mathrm{H_2O}$，A错误；“滤渣Ⅱ”中主要成分为$\mathrm{Fe(OH)_3}$，B正确；“氧化”过程的目的是将过量的$\mathrm{SO_2}$消耗，将$\mathrm{Fe^{2+}}$氧化为$\mathrm{Fe^{3+}}$，C正确；“沉锰”过程发生的反应为$\mathrm{Mn^{2+}} + 2\mathrm{HCO_3^-} = \mathrm{MnCO_3} \downarrow + \mathrm{CO_2} \uparrow + \mathrm{H_2O}$，D正确。

1. 某兴趣小组利用工业废弃的铁铜合金制备碱式碳酸铜的简易流程如图。下列叙述正确的是(C)


A.“沉降”过程中${Na_{2}CO_{3}}$以不同方式或不同用量比混合不影响产品成分
B.“调节${pH}$”环节可用氨水替代${CuO}$
C.“过滤1”的滤液中$c({Cu^{2+}})·c^{2}({OH^{-}}) ＜ K_{sp}[{Cu(OH)_{2}}]$
D.为了加快反应速率，“溶解”应在较高温度下进行

答案： 1.C 解析 “沉降”过程中，用$\mathrm{Na_2CO_3}$与$\mathrm{CuSO_4}$反应生成碱式碳酸铜，若$\mathrm{Na_2CO_3}$用量较多会生成$\mathrm{Cu(OH)_2}$，影响产品的含量，A错误；用$\mathrm{CuO}$调节溶液的$\mathrm{pH}$，可除去溶液中的$\mathrm{Fe^{3+}}$，且不引入新的杂质，若用氨水代替$\mathrm{CuO}$，会引入新的杂质铵根离子，B错误；“过滤1”之前不能形成$\mathrm{Cu(OH)_2}$沉淀，因此滤液中$c(\mathrm{Cu^{2+}}) \cdot c^2(\mathrm{OH^-}) ＜ K_{sp}[\mathrm{Cu(OH)_2}]$，C正确；温度较高时$\mathrm{H_2O_2}$会分解，从而影响溶解速率，D错误。

2. 以某种矿粉(主要成分为${Al_{2}O_{3}}$、${Fe_{2}O_{3}}$、${SiO_{2}}$及少量${FeS_{2}}$)为原料生产${Fe_{3}O_{4}}$的部分工艺流程如下：

下列说法错误的是(C)

A.用${NaOH}$溶液吸收“焙烧”过程产生的${SO_{2}}$有利于保护环境和资源再利用
B.从该矿粉中可制得${Al}$、${Fe}$的化合物
C.向“过滤”得到的滤液中通入过量${CO_{2}}$，铝元素存在的形式由${[Al(OH)_{4}]^{-}}$转化为${Al^{3+}}$
D.${FeS_{2}}$与${Fe_{2}O_{3}}$混合后在隔绝氧气的条件下焙烧的目的是生成${Fe_{3}O_{4}}$和${SO_{2}}$

答案： 2.C 解析 通入过量的二氧化碳，滤液中的$[\mathrm{Al(OH)_4}]^-$只能转化为氢氧化铝沉淀，C错误。

3. 工业上，常用铜阳极泥(主要成分是${Cu_{2}Te}$，含少量的${Ag}$、${Au}$)回收碲，其工艺流程如下(已知${TeO_{2}}$微溶于水，易与浓强碱、浓强酸反应)：

下列叙述错误的是(D)

A.合理处理阳极泥有利于保护环境和资源再利用
B.操作1、2、3均为过滤
C.可由滤渣2提取金属${Ag}$、${Au}$
D.上述流程中用浓硝酸代替浓盐酸可提高碲的回收率

答案： 3.D 解析 铜阳极泥的主要成分为$\mathrm{Cu_2Te}$，含少量的$\mathrm{Ag}$、$\mathrm{Au}$，在稀硫酸中溶解，并通入氧气，得到$\mathrm{TeO_2}$、$\mathrm{Au}$、$\mathrm{Ag}$、硫酸铜溶液等；然后过滤，滤液1含有硫酸铜等，滤渣1含有$\mathrm{TeO_2}$、$\mathrm{Au}$、$\mathrm{Ag}$，加入浓盐酸过滤，滤渣2含有$\mathrm{Au}$、$\mathrm{Ag}$，$\mathrm{TeO_2}$和加入的浓盐酸反应得到四氯化碲溶液，再通入$\mathrm{SO_2}$气体，可将溶液中的$\mathrm{Te^{4+}}$还原为$\mathrm{Te}$，同时得到硫酸。阳极泥中的$\mathrm{Cu_2Te}$可用于制备硫酸铜、$\mathrm{Te}$等，则合理处理阳极泥有利于保护环境和资源再利用，A正确；由以上分析可知，操作1、2、3用于分离固体和液体，均为过滤，B正确；可由滤渣2提取$\mathrm{Ag}$、$\mathrm{Au}$，C正确；浓硝酸可氧化$\mathrm{Ag}$，使制备的碲中混有杂质，则不能用浓硝酸，D错误。