14.無機化工生產(chǎn)流程題1.工廠的含砷廢水必須經(jīng)過一定的處理。某廠用某含砷廢水(含HAsO2、H2SO4及少量Fe3+、Cu2+、Bi3+)提取三氧化二砷(俗稱砒霜,分子式:As2O3)的流程如圖所示:已知:Ksp[Fe(OH)3]=2.8×1039,Ksp[Cu(OH)2]=2.2×1022,Ksp[Bi(OH)3]=4.4×1031?；卮鹣铝袉栴}:(1)濾渣a的成分是Fe(OH)3、Cu(OH)2、Bi(OH)3(寫化學式)。

(2)“沉淀”時,CuSO4溶液必須過量的原因是使砷完全沉淀。

(3)寫出“還原”時Cu(AsO2)2與H2O、SO2發(fā)生反應的化學方程式:3Cu(AsO2)2+3SO2+6H2O===Cu3(SO3)2·2H2O+6HAsO2+H2SO4。

(4)紅色還原渣(不溶于水)“氧化”時反應的離子方程式為2[Cu3(SO3)2·2H2O]+4H++3O2===6Cu2++4SO42-+6H2O(5)“沉砷”后廢水中殘留的砷可用PFS(聚合硫酸鐵)進一步去除,用石灰乳調(diào)節(jié)廢水的pH,通入空氣,PFS用量[以n(Fe)n(As)表示]、終點pH與砷去除率的關(guān)系如圖所示。PFS除砷的最佳條件是終點pH為8,PFS用量為(6)當廢水中砷質(zhì)量濃度為5.0g·L1時,若實驗取75L含砷廢水,制得475.2gAs2O3,則As元素的回收率為96%。

(7)砷化鎵(GaAs)為第三代半導體,其立方晶胞結(jié)構(gòu)如圖所示。已知晶胞參數(shù)為anm,阿伏加德羅常數(shù)值為NA,則砷化鎵晶體密度為

580NA·a3×10212.鈦鐵礦的主要成分為FeTiO3,含少量SiO2、Sc2O3等氧化物,某實驗室利用鈦鐵礦制取ScF3的流程如圖所示。已知:①“酸浸”時FeTiO3轉(zhuǎn)化為TiO2+;[TiO(H2O2)]2+為橘黃色的穩(wěn)定離子,易溶于水。②室溫下,溶液中離子沉淀完全的pH如表所示。離子Fe3+Fe2+TiO2+沉淀完全的pH3.29.01.05回答下列問題:(1)為提高酸浸速率,除粉碎鈦鐵礦外,還可以采取的措施是加熱(或攪拌等,合理即可)(寫1條措施即可);水解生成TiO2·xH2O沉淀的離子方程式為TiO2++(x+1)H2O===TiO2·xH2O↓+2H+。

(2)“萃取”操作之前,需要檢漏的玻璃儀器是分液漏斗。

(3)“洗鈦”時H2O2的作用是與TiO2+形成穩(wěn)定的離子[TiO(H2O2)]2+進入水層,便于除鈦還可以將Fe2+氧化成Fe3+,便于后續(xù)調(diào)pH使Fe3+沉淀完全。

(4)“酸溶”所得溶液中含有Sc3+、Fe3+等。若此溶液中Sc3+的濃度為0.01mol·L1,“氨水調(diào)pH”時應控制的pH范圍是3.2≤pH<3.7

Ksp[(5)“沉淀”形成的復鹽沉淀化學式為xNH4Cl·yScF3·zH2O,在“脫水除銨”過程中取7.47g該復鹽進行熱分解,剩余固體質(zhì)量與溫度的關(guān)系如圖所示,其中在380~400℃過程中會有白煙冒出,保溫至無煙氣產(chǎn)生,即得到ScF3。由圖中數(shù)據(jù)得x∶z=1∶2。

3.MnSO4和ZnSO4是重要的化工原料。現(xiàn)以鋅精礦和軟錳礦為原料制備ZnSO4和MnSO4晶體的流程如圖(已知:鋅精礦主要成分為ZnS,含少量FeS;軟錳礦主要成分為MnO2,還含有少量Fe2O3、Al2O3):已知:①“酸浸”時有大量淡黃色物質(zhì)生成②Ksp[Fe(OH)3]=8×1038,Ksp[Fe(OH)2]=5×1017,Ksp[Al(OH)3]=1.0×1033,Ksp[Mn(OH)2]=2×1013,Ksp[Zn(OH)2]=4×1017,lg2=0.3③離子濃度<105mol·L1時,認為離子沉淀完全④用有機溶劑從水溶液中萃取A時,萃取率(E)=有機相中A回答下列問題:(1)“酸浸”時為了提高反應速率,可以采取的措施有將礦石粉碎(或攪拌或適當升溫或適當增大硫酸濃度等)(寫一條即可);“酸浸”時通入空氣的目的是將Fe2+氧化為Fe3+;濾渣1主要成分為S。

(2)若溶液中Mn2+、Zn2+濃度均為1mol·L1,“除雜”時應控制溶液的pH范圍是4.7≤pH<5.8。

(3)已知:有機萃取劑P204(用HA表示)萃取金屬離子(M+)的反應為HA+M+MA(易溶于有機溶劑)+H+;不同pH下有機萃取劑(P204)萃取金屬離子的順序及萃取率(E)如圖所示。①某實驗小組以P204為萃取劑,利用萃取法分離溶液中的Mn2+和Zn2+,在“調(diào)pH”階段最好調(diào)節(jié)溶液的pH約為B(填字母,下同);在“反萃取”階段,加硫酸調(diào)節(jié)溶液的pH約為A。

A.0B.1.2C.3D.4②當萃取劑不斷萃取Zn2+時,溶液的酸性增大(填“增大”或“減小”)。

③若25℃、pH=a時,用HA萃取Zn2+溶液,Zn2+(aq)Zn2+(HA)的平衡常數(shù)K=90;用等體積的HA一次性萃取Zn2+溶液,Zn2+萃取率為98.9%(