資源簡(jiǎn)介

中小學(xué)教育資源及組卷應(yīng)用平臺(tái)
第05講 工業(yè)流程題解題策略
目錄
01 考情透視·目標(biāo)導(dǎo)航
02 知識(shí)導(dǎo)圖·思維引航
03考點(diǎn)突破·考法探究
考點(diǎn)一 微型工業(yè)流程題
知識(shí)點(diǎn)1微型工藝流程中題的呈現(xiàn)方式
知識(shí)點(diǎn)2工藝流程中的實(shí)驗(yàn)操作分析
考向1微型工藝流程中的實(shí)驗(yàn)操作
考向2 微型工藝流程中的過(guò)程評(píng)價(jià)
考點(diǎn)二 化工流程綜合題
知識(shí)點(diǎn)1 反應(yīng)條件的控制
知識(shí)點(diǎn)2 常用的分離、提純方法
考向1 化學(xué)工藝流程與物質(zhì)制備
考向2 化學(xué)工藝流程與反應(yīng)原理
04真題練習(xí)·命題洞見
考點(diǎn)要求 考題統(tǒng)計(jì) 考情分析
微型實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)與評(píng)價(jià) 2023浙江6月選考12題，2分；2023湖北卷3題，3分；2023湖南卷9題，3分；2023遼寧卷10題，3分；2023山東卷13題，4分；2022福建卷6題，4分；2022河北卷4題，3分；2022山東卷9題，2分；2022山東卷9題，2分；2021湖南卷6題，3分；2021河北卷6題，3分； 化工流程題是高考的熱點(diǎn)題型，通常以實(shí)際的工業(yè)生產(chǎn)為背景，通過(guò)工藝流程圖的形式再現(xiàn)生產(chǎn)的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。該類題主要以化工流程或?qū)嶒?yàn)裝置圖為載體，以考查實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)、探究與實(shí)驗(yàn)分析能力為主，同時(shí)涉及基本操作、基本實(shí)驗(yàn)方法、裝置與儀器選擇、誤差分析等知識(shí)，題目綜合性強(qiáng)，難度大。重要考查考生提取信息的能力，檢驗(yàn)學(xué)生化學(xué)學(xué)科素養(yǎng)的落實(shí)情況，體現(xiàn)“一核”的引領(lǐng)功能。化學(xué)工藝流程題主要從以下兩點(diǎn)設(shè)置：(1)環(huán)境與化學(xué)：主要涉及“廢水、廢氣、廢渣”的來(lái)源，對(duì)環(huán)境的影響和處理原理。(2)重要化工生產(chǎn)及資源利用：旨在用所學(xué)的基本理論(氧化還原、化學(xué)平衡、鹽類水解、電化學(xué)、熱化學(xué)、有機(jī)物結(jié)構(gòu)與性質(zhì)等)指導(dǎo)化工生產(chǎn)。從命題趨勢(shì)來(lái)看，一般有三種題型：一是從實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)和評(píng)價(jià)的角度對(duì)化工生產(chǎn)進(jìn)行模擬；二是根據(jù)一些化工生產(chǎn)的流程來(lái)考查考生的綜合應(yīng)用能力；三是關(guān)于化工生產(chǎn)的相關(guān)計(jì)算。
綜合實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)與評(píng)價(jià) 2023山東卷17題，13分；2023全國(guó)甲卷26題，14分；2023全國(guó)乙卷26題，14分；2023全國(guó)新課標(biāo)卷27題，14分；2023湖南卷17題，15分；2023遼寧卷16題，14分；2023湖北卷16題，14分；2023浙江6月選考18題，10分；2023北京卷18題，13分；2023廣東卷18題，14分；2021浙江6月選考30題，10分；2021山東卷18題，12分；2022重慶卷15題，15分；2022湖北卷16題，14分；2022遼寧卷16題，14分；2022北京卷18題，13分；2022 海南卷15題，10分；2022河北卷15題，14分；2022山東卷17題，13分；2022全國(guó)乙卷26題，14分；2022全國(guó)甲卷26題，14分；2022湖南卷17題，14分；2022江蘇卷15題，12分；2022廣東卷18題，14分；2021全國(guó)甲卷26題，14分；2021全國(guó)乙卷26題，14分；2021湖南卷17題，14分；2021湖北卷16題，14分；2021 海南卷15題，10分；2021河北卷15題，14分；2021廣東卷16題，14分；2022山東卷17題，13分；2021北京卷16題，13分；2021遼寧卷16題，14分；2021浙江1月選考30題，10分；
復(fù)習(xí)目標(biāo)： 1．掌握本題型的基本特征，熟悉化工流程圖的表示形式以及分析工藝流程圖的方法。 2．掌握工業(yè)生產(chǎn)中常見的化學(xué)術(shù)語(yǔ)，如堿洗、酸溶、酸浸等。 3．掌握陌生化學(xué)方程式的書寫方法，掌握氧化還原反應(yīng)的基本規(guī)律及基應(yīng)用等。 4．掌握物質(zhì)除雜、物質(zhì)回收利用的常見方法。 5．掌握原料預(yù)處理、制備過(guò)程中控制反應(yīng)條件的目的和方法。 6．掌握相關(guān)計(jì)算，如利用化學(xué)方程式計(jì)算、氧化還原滴定計(jì)算、pH計(jì)算、各種常數(shù)的計(jì)算等。
考點(diǎn)一 微型工業(yè)流程題
知識(shí)點(diǎn)一 微型工藝流程中題的呈現(xiàn)方式
知識(shí)點(diǎn)二 工藝流程中的實(shí)驗(yàn)操作分析
1．流程中的“操作步驟”
操作步驟 高頻設(shè)問(wèn) 答題指導(dǎo)
原料處理 如何提高“浸出率”？ ①將礦石粉碎；②適當(dāng)加熱加快反應(yīng)速率；③充分?jǐn)嚢瑁虎苓m當(dāng)提高浸取液的濃度等
分析“浸出率”圖表，解釋“浸出率”高低變化的原因(“浸出率”升高一般是反應(yīng)溫度升高，反應(yīng)速率加快；但當(dāng)“浸出率”達(dá)到最大值后，溫度升高“浸出率”反而下降，一般是反應(yīng)試劑的分解或揮發(fā))。選擇達(dá)到一定較高“浸出率”的時(shí)間及溫度(注意：一般不止一個(gè)答案)
焙燒 ①高溫下硫化物與空氣中氧氣反應(yīng)(如FeS2與氧氣生成氧化鐵和二氧化硫)；②除去硫、碳單質(zhì)；③有機(jī)物轉(zhuǎn)化(如蛋白質(zhì)燃燒)、除去有機(jī)物等
酸性氣體的吸收 常用堿性溶液吸收(如SO2用Na2CO3或NaOH溶液吸收)
控制條件 除去雜質(zhì)的方法 加氧化劑，轉(zhuǎn)變金屬離子的價(jià)態(tài)(如Fe2＋→Fe3＋)
調(diào)節(jié)溶液的pH 調(diào)溶液pH常用氫氧化鈉、碳酸鈉、金屬氧化物[還有酸性氣體(二氧化硫)、稀鹽酸或稀硫酸]等。常利用題給金屬離子沉淀的pH信息，使特定金屬離子以氫氧化物沉淀出來(lái)
物質(zhì)轉(zhuǎn)化的分析 跟蹤物質(zhì)，分析每一步驟中可能發(fā)生的化學(xué)反應(yīng)，書寫化學(xué)方程式或離子方程式
濾渣、濾液中物質(zhì)的判斷，書寫物質(zhì)的化學(xué)式或電子式，分析物質(zhì)中的化學(xué)鍵
確定循環(huán)物質(zhì)
物質(zhì)分離 過(guò)濾、蒸發(fā)結(jié)晶、重結(jié)晶、分液與萃取 儀器的選擇(如玻璃儀器的選擇)
結(jié)晶方法： ①晶體不帶結(jié)晶水，如NaCl、KNO3等；蒸發(fā)結(jié)晶 ②晶體帶結(jié)晶水，如膽礬等；將濾液蒸發(fā)濃縮、冷卻結(jié)晶、過(guò)濾 ③要得到溶解度受溫度影響小的溶質(zhì)，如除去NaCl中少量的KNO3：蒸發(fā)濃縮結(jié)晶，趁熱過(guò)濾 ④要得到溶解度受溫度影響大的溶質(zhì)，如除去KNO3中少量的NaCl：蒸發(fā)濃縮、冷卻結(jié)晶、過(guò)濾
晶體的洗滌 用乙醇等有機(jī)溶劑洗滌晶體的目的：可以除去晶體表面可溶性的雜質(zhì)和水分、減少晶體溶解損耗，利用乙醇的易揮發(fā)性，有利于晶體的干燥
2．流程中的“操作目的”
操作目的 答題指導(dǎo)
固體原料進(jìn)行“粉碎” 減小顆粒直徑，增大浸取時(shí)的反應(yīng)速率，提高浸取率
酸(或堿)溶 ①原料經(jīng)酸(或堿)溶后轉(zhuǎn)變成可溶物進(jìn)入溶液中，以達(dá)到與難溶物分離的目的 ②用堿性溶液吸收酸性氣體原料
灼燒(焙燒) ①除去硫、碳單質(zhì)；②有機(jī)物轉(zhuǎn)化、除去有機(jī)物；③高溫下原料與空氣中氧氣反應(yīng)等
金屬用熱碳酸鈉溶液洗滌 除去金屬表面的油污
過(guò)濾 固體與液體的分離；要分清楚需要的物質(zhì)在濾液中還是在濾渣中。濾渣是難溶于水的物質(zhì)，如SiO2、PbSO4、難溶的金屬氫氧化物和碳酸鹽等
萃取與分液 選用合適的萃取劑(如四氯化碳、金屬萃取劑)，萃取后， 靜置、分液——將分液漏斗玻璃塞的凹槽與分液漏斗口的小孔對(duì)準(zhǔn)。下層液體從下口放出，上層液體從上口倒出
加入氧化劑(或還原劑) ①轉(zhuǎn)化為目標(biāo)產(chǎn)物的價(jià)態(tài) ②除去雜質(zhì)離子(如把Fe2＋氧化成Fe3＋，而后調(diào)溶液的pH，使其轉(zhuǎn)化為Fe(OH)3沉淀除去)
加入沉淀劑 ①生成硫化物沉淀(如加入硫化鈉、硫化銨、硫化亞鐵等) ②加入可溶性碳酸鹽，生成碳酸鹽沉淀 ③加入氟化鈉，除去Ca2＋、Mg2＋
判斷能否加其他物質(zhì) 要考慮是否引入雜質(zhì)(或影響產(chǎn)物的純度)等
在空氣中或在其他氣體中進(jìn)行的反應(yīng)或操作 要考慮O2、H2O、CO2或其他氣體是否參與反應(yīng)；能否達(dá)到隔絕空氣、防氧化、防水解、防潮解等目的
調(diào)溶液pH ①生成金屬氫氧化物，以達(dá)到除去金屬離子的目的 ②抑制鹽類水解 ③促進(jìn)鹽類水解生成沉淀，有利于過(guò)濾分離 ④用pH計(jì)測(cè)量溶液的pH ⑤用pH試紙測(cè)定溶液的pH：將一小塊pH試紙放在潔凈干燥的玻璃片或表面皿上，用潔凈的玻璃棒蘸取少量待測(cè)液點(diǎn)在pH試紙的中部，待試紙變色后再與標(biāo)準(zhǔn)比色卡對(duì)照讀數(shù)
控制溫度 ①控制物質(zhì)的溶解與結(jié)晶 ②防止某些物質(zhì)分解或揮發(fā)(如H2O2、氨水、草酸) ③控制反應(yīng)速率、使催化劑達(dá)到最大活性、防止副反應(yīng)的發(fā)生 ④控制化學(xué)反應(yīng)的方向，使化學(xué)平衡移動(dòng) ⑤煮沸：促進(jìn)溶液中的氣體(如氧氣)揮發(fā)逸出 ⑥趁熱過(guò)濾：減少因降溫而析出的溶質(zhì)的量
洗滌晶體 洗滌試劑 適用范圍 目的
蒸餾水 冷水 產(chǎn)物不溶于水 除去固體表面吸附著的××雜質(zhì)；可適當(dāng)降低固體因?yàn)槿芙舛斐傻膿p失
熱水 有特殊的物質(zhì)其溶解度隨著溫度升高而下降 除去固體表面吸附著的××雜質(zhì)；可適當(dāng)降低固體因?yàn)闇囟茸兓芙舛斐傻膿p失
有機(jī)溶劑(酒精、丙酮等) 固體易溶于水、難溶于有機(jī)溶劑 減少固體溶解；利用有機(jī)溶劑的揮發(fā)性除去固體表面的水分，產(chǎn)品易干燥
飽和溶液 對(duì)純度要求不高的產(chǎn)品 減少固體溶解
酸、堿溶液 產(chǎn)物不溶于酸、堿 除去固體表面吸附著的可溶于酸、堿的雜質(zhì)；減少固體溶解
洗滌沉淀方法：向過(guò)濾器中加入蒸餾水至浸沒(méi)沉淀，待水自然流下后，重復(fù)以上操作2～3次
提高原子利用率 綠色化學(xué)(物質(zhì)的循環(huán)利用、廢物處理、原子利用率、能量的充分利用)
【方法技巧】
1．首尾分析法：對(duì)一些線型流程工藝(從原料到產(chǎn)品為一條龍的生產(chǎn)工序)試題，首先對(duì)比分析流程圖中第一種物質(zhì)(原材料)與最后一種物質(zhì)(產(chǎn)品)，從對(duì)比分析中找出原料與產(chǎn)品之間的關(guān)系，弄清生產(chǎn)過(guò)程中原料轉(zhuǎn)化為產(chǎn)品的基本原理和除雜、分離、提純產(chǎn)品的化工工藝，然后結(jié)合題設(shè)的問(wèn)題，逐一推敲解答。
2．截段分析法：對(duì)于用同樣的原材料生產(chǎn)兩種或多種產(chǎn)品(包括副產(chǎn)品)的工藝流程題，用截段分析法更容易找到解題的切入點(diǎn)。關(guān)鍵在于看清主、副產(chǎn)品是如何分開的，以此確定截幾段更合適，一般截段以產(chǎn)品為準(zhǔn)點(diǎn)。
3．交叉分析法：有些化工生產(chǎn)選用多組原材料，先合成一種或幾種中間產(chǎn)品，再用這一中間產(chǎn)品與部分其他原材料生產(chǎn)所需的主流產(chǎn)品，這種題適合用交叉分析法。就是將提供的工業(yè)流程示意圖結(jié)合常見化合物的制取原理劃分成幾條生產(chǎn)流水線，然后上下交叉分析。
考向1 微型工藝流程中的實(shí)驗(yàn)操作
【例1】(2024·江蘇省蘇州市南京航空航天大學(xué)蘇州附屬中學(xué)高三二模)實(shí)驗(yàn)室從含I-的溶液中提取I2的流程如下：
已知2Fe3+ + 2I-= 2Fe2+ + I2。下列說(shuō)法不正確的是( )
A．“過(guò)濾1”所得沉淀為AgI
B．“過(guò)濾2”所得濾液中鐵元素主要以Fe3+的形式存在
C．用稀HNO3溶解濾渣Y得到的溶液可循環(huán)利用
D．氧化時(shí)，理論上通入Cl2的物質(zhì)的量為I-物質(zhì)的量的
【答案】B
【解析】含I-的溶液加入硝酸銀生成碘化銀沉淀，過(guò)濾1得到碘化銀后加入鐵置換出銀單質(zhì)同時(shí)生成碘化亞鐵，過(guò)濾2分離出銀得到Y(jié)，濾液加入氯氣氧化碘離子得到碘單質(zhì)。A項(xiàng)，由分析可知，“過(guò)濾1”所得沉淀為AgI，A正確；B項(xiàng)，鐵離子會(huì)和碘離子發(fā)生氧化還原反應(yīng)生成碘單質(zhì)，故“過(guò)濾2”所得濾液中鐵元素主要以Fe2+的形式存在，B錯(cuò)誤；C項(xiàng)，用稀HNO3溶解濾渣Y銀單質(zhì)生成硝酸銀溶液，故得到的溶液可循環(huán)利用，C正確；D項(xiàng)，氯氣氧化碘離子得到碘單質(zhì)Cl2+2I-=2Cl-+I2，則氧化時(shí)，理論上通入Cl2的物質(zhì)的量為I-物質(zhì)的量的，D正確；故選B。
【名師點(diǎn)睛】
微型工藝流程題目在流程中一般分為3個(gè)過(guò)程：原料處理→分離提純→獲得產(chǎn)品，其中化工生產(chǎn)過(guò)程中分離提純、除雜等環(huán)節(jié)，與高中化學(xué)基本實(shí)驗(yàn)的原理緊密聯(lián)系，包括蒸發(fā)濃縮、冷卻結(jié)晶、過(guò)濾、洗滌、烘干，或蒸餾、萃取、分液等基本實(shí)驗(yàn)操作及原理，并要熟悉所用到的相關(guān)儀器。
【變式訓(xùn)練】(2024·江蘇省蘇州市南京航空航天大學(xué)蘇州附屬中學(xué)高三下月考)已知苯胺(液體)、苯甲酸(固體)微溶于水，苯胺鹽酸鹽易溶于水。實(shí)驗(yàn)室初步分離甲苯、苯胺、苯甲酸混合溶液的流程如下。下列說(shuō)法正確的是( )
A．苯胺既可與鹽酸也可與溶液反應(yīng)
B．由①、③分別獲取相應(yīng)粗品時(shí)可采用相同的操作方法
C．苯胺、甲苯、苯甲酸粗品依次由①、②、③獲得
D．①、②、③均為兩相混合體系
【答案】C
【解析】由題給流程可知，向甲苯、苯胺、苯甲酸的混合溶液中加入鹽酸，鹽酸將微溶于水的苯胺轉(zhuǎn)化為易溶于水的苯胺鹽酸鹽，分液得到水相Ⅰ和有機(jī)相Ⅰ；向水相中加入氫氧化鈉溶液將苯胺鹽酸鹽轉(zhuǎn)化為苯胺，分液得到苯胺粗品①；向有機(jī)相中加入水洗滌除去混有的鹽酸，分液得到廢液和有機(jī)相Ⅱ，向有機(jī)相Ⅱ中加入碳酸鈉溶液將微溶于水的苯甲酸轉(zhuǎn)化為易溶于水的苯甲酸鈉，分液得到甲苯粗品②和水相Ⅱ；向水相Ⅱ中加入鹽酸，將苯甲酸鈉轉(zhuǎn)化為苯甲酸，經(jīng)結(jié)晶或重結(jié)晶、過(guò)濾、洗滌得到苯甲酸粗品③。A項(xiàng)，苯胺分子中含有的氨基能與鹽酸反應(yīng)，但不能與氫氧化鈉溶液反應(yīng)，故A錯(cuò)誤；B項(xiàng)，得到苯胺粗品①的分離方法為分液，得到苯甲酸粗品③的分離方法為結(jié)晶或重結(jié)晶、過(guò)濾、洗滌，獲取兩者的操作方法不同，故B錯(cuò)誤；C項(xiàng)，苯胺粗品、甲苯粗品、苯甲酸粗品依次由①、②、③獲得，故C正確；D項(xiàng)，①、②為液相，③為固相，都不是兩相混合體系，故D錯(cuò)誤；故選C。
考向2 微型工藝流程中的過(guò)程評(píng)價(jià)
【例2】(2024·安徽省安慶市三模)聚酯反應(yīng)催化劑乙二醇銻是一種無(wú)毒的白色晶狀粉末，其制備流程如下：
下列說(shuō)法錯(cuò)誤的是( )
A．煅燒過(guò)程需注意防治污染
B．乙二醇為非極性分子
C．醇化反應(yīng)需及時(shí)分離出水蒸氣以提高Sb O 的平衡轉(zhuǎn)化率
D．操作Ⅰ為冷卻結(jié)晶、過(guò)濾，操作Ⅱ?yàn)橄礈臁⒏稍?br/>【答案】B
【解析】A項(xiàng)，輝銻礦煅燒會(huì)產(chǎn)生二氧化硫，需注意防治污染，A正確；B項(xiàng)，乙二醇正電中心和負(fù)電中心不重合為極性分子，B錯(cuò)誤；C項(xiàng)，該條件下醇化反應(yīng)是可逆反應(yīng)且會(huì)生成水，故及時(shí)分離出水蒸氣可提高Sb O 的平衡轉(zhuǎn)化率，C正確；D項(xiàng)，根據(jù)制備流程可知操作1為冷卻結(jié)晶、過(guò)濾，操作Ⅱ?yàn)橄礈臁⒏稍铮珼正確；故選B。
【思維建模】
流程的最終目的就是收益最大化，工藝流程題設(shè)中的問(wèn)題順序通常與流程圖的流程順序是一致的，且一個(gè)問(wèn)題對(duì)應(yīng)流程圖的一個(gè)或依次相連的若干個(gè)環(huán)節(jié)，做題時(shí)只需找到所需回答的問(wèn)題與流程圖中相關(guān)信息的一一對(duì)應(yīng)關(guān)系，“順藤摸瓜”就可以有效解決相關(guān)問(wèn)題，對(duì)流程進(jìn)行在效評(píng)價(jià)。微型工藝流程中的過(guò)程評(píng)價(jià)思路：
1．化學(xué)反應(yīng)原理——化學(xué)原理在實(shí)際工業(yè)上是否可行；
2．成本要低——原料的選取使用、設(shè)備的損耗等；
3．原料的利用率要高——利用好副產(chǎn)品、循環(huán)使用原料、能量盡可能利用；
4．生產(chǎn)過(guò)程要快——化學(xué)反應(yīng)速率；
5．產(chǎn)率要高——化學(xué)平衡；
6．產(chǎn)品要純——產(chǎn)品的分離、提純；
7．環(huán)保問(wèn)題——反應(yīng)物盡可能無(wú)毒無(wú)害無(wú)副作用，“三廢”處理。
【變式訓(xùn)練】 (2024·江蘇省蘇州市南京航空航天大學(xué)蘇州附屬中學(xué)高三二模)實(shí)驗(yàn)室從含I-的溶液中提取I2的流程如下：
已知2Fe3+ + 2I-= 2Fe2+ + I2。下列說(shuō)法不正確的是( )
A．“過(guò)濾1”所得沉淀為AgI
B．“過(guò)濾2”所得濾液中鐵元素主要以Fe3+的形式存在
C．用稀HNO3溶解濾渣Y得到的溶液可循環(huán)利用
D．氧化時(shí)，理論上通入Cl2的物質(zhì)的量為I-物質(zhì)的量的
【答案】B
【解析】含I-的溶液加入硝酸銀生成碘化銀沉淀，過(guò)濾1得到碘化銀后加入鐵置換出銀單質(zhì)同時(shí)生成碘化亞鐵，過(guò)濾2分離出銀得到Y(jié)，濾液加入氯氣氧化碘離子得到碘單質(zhì)。A項(xiàng)，由分析可知，“過(guò)濾1”所得沉淀為AgI，A正確；B項(xiàng)，鐵離子會(huì)和碘離子發(fā)生氧化還原反應(yīng)生成碘單質(zhì)，故“過(guò)濾2”所得濾液中鐵元素主要以Fe2+的形式存在，B錯(cuò)誤；C項(xiàng)，用稀HNO3溶解濾渣Y銀單質(zhì)生成硝酸銀溶液，故得到的溶液可循環(huán)利用，C正確；D項(xiàng)，氯氣氧化碘離子得到碘單質(zhì)Cl2+2I-=2Cl-+I2，則氧化時(shí)，理論上通入Cl2的物質(zhì)的量為I-物質(zhì)的量的，D正確；故選B。
考點(diǎn)二 化工流程綜合題
知識(shí)點(diǎn)1 反應(yīng)條件的控制
1．反應(yīng)條件控制
條件控制 目的
固體原料 粉碎或研磨 減小顆粒直徑，增大反應(yīng)物接觸面積，增大浸取時(shí)的反應(yīng)速率，提高浸取率
煅燒或灼燒 ①除去硫、碳單質(zhì)；②有機(jī)物轉(zhuǎn)化、除去有機(jī)物；③高溫下原料與空氣中氧氣反應(yīng)；④除去熱不穩(wěn)定的雜質(zhì)等
酸浸 ①溶解轉(zhuǎn)變成可溶物進(jìn)入溶液中，以達(dá)到與難溶物分離的目的；②去氧化物(膜)
堿溶 ①除去金屬表面的油污；②溶解鋁、氧化鋁等
加熱 ①加快反應(yīng)速率或溶解速率；②促進(jìn)平衡向吸熱反應(yīng)方向移動(dòng)；③除雜，除去熱不穩(wěn)定的雜質(zhì)，如NaHCO3、Ca(HCO3)2、KMnO4、NH4Cl等物質(zhì)；④使沸點(diǎn)相對(duì)較低或易升華的原料氣化；⑤煮沸時(shí)促進(jìn)溶液中的氣體(如氧氣)揮發(fā)逸出等
反應(yīng)物用量 或濃度 ①酸浸時(shí)提高酸的濃度可提高礦石中某金屬元素的浸取率；②增大便宜、易得的反應(yīng)物的濃度，可以提高其他物質(zhì)的利用率，使反應(yīng)充分進(jìn)行；③增大物質(zhì)濃度可以加快反應(yīng)速率，使平衡發(fā)生移動(dòng)等
降溫 ①防止某物質(zhì)在高溫時(shí)溶解(或分解)；②使化學(xué)平衡向著題目要求的方向(放熱反應(yīng)方向)移動(dòng)；③使某個(gè)沸點(diǎn)較高的產(chǎn)物液化，使其與其他物質(zhì)分離等；④降低某些晶體的溶解度，減少損失等
控溫 ①結(jié)晶獲得所需物質(zhì)；②防止某種物質(zhì)(如H2O2、草酸、濃硝酸、銨鹽等)溫度過(guò)高時(shí)會(huì)分解或揮發(fā)；③使某物質(zhì)達(dá)到沸點(diǎn)揮發(fā)出來(lái)；④使催化劑的活性達(dá)到最好；⑤防止副反應(yīng)的發(fā)生等
加入氧化劑 (或還原劑) ①轉(zhuǎn)化為目標(biāo)產(chǎn)物的價(jià)態(tài)；②除去雜質(zhì)離子[如把Fe2＋氧化成Fe3＋，而后調(diào)溶液的pH，使其轉(zhuǎn)化為Fe(OH)3沉淀除去]
加入沉淀劑 ①生成硫化物沉淀(如加入硫化鈉、硫化銨、硫化亞鐵等)；②加入可溶性碳酸鹽，生成碳酸鹽沉淀；③加入氟化鈉，除去Ca2＋、Mg2＋
pH控制 ①生成金屬氫氧化物，以達(dá)到除去金屬離子的目的；②抑制鹽類水解；③促進(jìn)鹽類水解生成沉淀，有利于過(guò)濾分離
2．常用的控制反應(yīng)條件的方法
(1)調(diào)節(jié)溶液的pH。常用于使某些金屬離子形成氫氧化物沉淀。調(diào)節(jié)pH所需的物質(zhì)一般應(yīng)滿足兩點(diǎn)：
①能與H＋反應(yīng)，使溶液pH增大；
②不引入新雜質(zhì)。
例如：若要除去Cu2＋中混有的Fe3＋，可加入CuO、CuCO3、Cu(OH)2、Cu2(OH)2CO3等物質(zhì)來(lái)調(diào)節(jié)溶液的pH，不可加入NaOH溶液、氨水等。
(2)控制溫度。根據(jù)需要升溫或降溫，改變反應(yīng)速率或使平衡向需要的方向移動(dòng)。
(3)趁熱過(guò)濾。防止某物質(zhì)降溫時(shí)會(huì)析出。
(4)冰水洗滌。洗去晶體表面的雜質(zhì)離子，并減少晶體在洗滌過(guò)程中的溶解損耗。
知識(shí)點(diǎn)2 常用的分離、提純方法
1．常用的分離方法
(1)過(guò)濾：分離難溶物和易溶物，根據(jù)特殊需要采用趁熱過(guò)濾或者抽濾等方法。
(2)萃取和分液：利用溶質(zhì)在互不相溶的溶劑里的溶解度不同提取分離物質(zhì)，如用CCl4或苯萃取溴水中的溴。
(3)蒸發(fā)結(jié)晶：提取溶解度隨溫度變化不大的溶質(zhì)，如從溶液中提取NaCl。
(4)冷卻結(jié)晶：提取溶解度隨溫度變化較大的溶質(zhì)、易水解的溶質(zhì)或結(jié)晶水合物，如KNO3、FeCl3、CuCl2、CuSO4·5H2O、FeSO4·7H2O等。
(5)蒸餾或分餾：分離沸點(diǎn)不同且互溶的液體混合物，如分離乙醇和甘油。
(6)冷卻法：利用氣體液化的特點(diǎn)分離氣體，如合成氨工業(yè)采用冷卻法分離平衡混合氣體中的氨氣。
2．常用的提純方法
(1)水溶法：除去可溶性雜質(zhì)。
(2)酸溶法：除去堿性雜質(zhì)。
(3)堿溶法：除去酸性雜質(zhì)。
(4)氧化劑或還原劑法：除去還原性或氧化性雜質(zhì)。
(5)加熱灼燒法：除去受熱易分解或易揮發(fā)的雜質(zhì)。
(6)調(diào)節(jié)溶液的pH法：如除去酸性溶液中的Fe3＋等。
【方法技巧】
可循環(huán)物質(zhì)的判斷
1．流程圖中回頭箭頭的物質(zhì)。
2．生產(chǎn)流程中后面新生成或新分離的物質(zhì)(不要忽視結(jié)晶后的母液)，可能是前面某一步反應(yīng)的相關(guān)物質(zhì)。
(1)從流程需要加入的物質(zhì)去找
先觀察流程中需要加入的物質(zhì)，再研究后面的流程中有沒(méi)有生成此物質(zhì)。
(2)從能構(gòu)成可逆反應(yīng)的物質(zhì)去找
可逆反應(yīng)的反應(yīng)物不能完全轉(zhuǎn)化，應(yīng)該回收再利用。
(3)從過(guò)濾后的母液中尋找
析出晶體經(jīng)過(guò)過(guò)濾后的溶液稱為母液，母液是該晶體溶質(zhì)的飽和溶液，應(yīng)該循環(huán)再利用。
考向1 化學(xué)工藝流程與物質(zhì)制備
【例1】(2024·福建福州八縣協(xié)作校高三聯(lián)考)廢SCR催化劑(含TiO2、V2O5、WO3等)的回收對(duì)環(huán)境保護(hù)和資源循環(huán)利用意義重大。通過(guò)如下工藝流程可以回收其中的鈦、釩、鎢等。
已知：TiO2、V2O5和WO3都能與NaOH溶液反應(yīng)生成可溶性的NaVO3、Na2WO4和不溶性的Na2TiO3；
回答下列問(wèn)題：
(1)元素V在周期表中的位置 。在NH4VO3中V元素的化合價(jià)是 。
(2)“球磨”的目的是 。
(3)請(qǐng)寫出“堿浸”過(guò)程中WO3與NaOH溶液反應(yīng)的離子方程式 。
(4)“酸浸”后鈦主要以TiO2+形式存在，“熱水解”反應(yīng)的離子方程式為 。
(5)“煅燒”NH4VO3的化學(xué)方程式為 。
(6)“沉鎢”中為促進(jìn)CaWO4盡可能析出完全，需要進(jìn)行的措施是 。
【答案】(1) 第四周期ⅤB族 +5
(2)增大接觸面積，提高“堿浸”反應(yīng)速率
(3)WO3+2OH-= WO42-+H2O
(4) TO2++(x+1)H2OTiO·xH2O↓+2H+
(5)2NH4VO3V2O5 + 2NH3↑+ H2O↑
(6)加入過(guò)量CaCl2
【解析】廢SCR催化劑(含TO2、V2O5、WO3等)經(jīng)過(guò)球磨預(yù)處理后，進(jìn)行堿浸，TO2、V2O5和WO3都能與NaOH溶液反應(yīng)生成可溶性的NaVO3、Na2WO4和不溶性的Na2TiO3；過(guò)濾的到Na2TiO3，加入硫酸進(jìn)行溶解，進(jìn)行熱水解后得到TiO·xH2O；濾液中加入氯化銨進(jìn)行沉釩，過(guò)濾后得到NH4VO3，經(jīng)過(guò)煅燒分解出V2O5；濾液中加入HCl和CaCl2沉鎢，沉淀經(jīng)煅燒后生成WO3。(1)元素V的原子序數(shù)是23，在周期表中的位置是第四周期ⅤB族；在NH4VO3中V元素的化合價(jià)是+5價(jià)；(2)“球磨”的目：增大接觸面積，提高“堿浸”反應(yīng)速率；(3)堿浸過(guò)程中，WO3與NaOH溶液反應(yīng)生成可溶性的Na2WO4，離子方程式為WO3+2OH-= WO42-+H2O；(4)“酸浸”后鈦主要以TiO2+形式存在，TO2+“熱水解”生成TiO2+·xH2O，離子方程式：TO2++(x+1)H2OTiO·xH2O↓+2H+；(5)煅燒NH4VO3可生成V2O5，反應(yīng)化學(xué)方程式：2NH4VO3V2O5 + 2NH3↑+ H2O↑；(6)“沉鎢”中析出CaWO4時(shí)，為促進(jìn)CaWO4盡可能析出完全，可利用同離子效應(yīng)，加入過(guò)量CaCl2，促進(jìn)CaWO4盡可能析出完全。
【思維建模】
“四線法”解題模型
試劑線：為達(dá)到最終目的加入的物質(zhì)，起到氧化還原、非氧化還原的作用；
轉(zhuǎn)化線：元素守恒—焙燒、溶浸、沉淀、煅燒、電解、結(jié)晶等；
除雜線：復(fù)分解沉淀、置換沉淀、氧化還原沉淀；加熱產(chǎn)生氣體等；
分離線：蒸發(fā)、結(jié)晶、過(guò)濾(趁熱過(guò)濾)、洗滌、干燥等。
【變式訓(xùn)練】(2024·福建福州市八縣一中高三聯(lián)考)電池級(jí)碳酸鋰是制造LiCoO2等鋰離子電池必不可少的原材料。享譽(yù)“亞洲鋰都”的宜春擁有亞洲儲(chǔ)量最大的鋰云母礦，以鋰云母浸出液(含Li+、Fe3+、Mg2+、SO42-等)為原料制取電池級(jí)Li2CO3的工藝流程如圖：
已知：①HR為有機(jī)萃取劑，難溶于水，可萃取Fe3+，萃取時(shí)發(fā)生的反應(yīng)可表示為：Fe3++3HRFeR3+3H+；
②常溫時(shí)，1mol·L-1LiOH溶液的pH=14。
回答下列問(wèn)題：
(1)“有機(jī)層”的主要成分為 (填化學(xué)式，下同)；“濾渣1”中含有的物質(zhì)為 ；使用HR萃取劑時(shí)，需加入一定量的NaOH進(jìn)行處理，其目的是 。
(2)某種HR的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)式為 ，該分子中可能與Fe3+形成配位鍵的原子有 。
(3)加適量草酸的目的 。
(4)“混合沉鋰”的離子方程式為 。
(5)Li2CO3與Co3O4在空氣中加熱可以制備重要的電極材料鈷酸鋰(LiCoO2)。寫出對(duì)應(yīng)的化學(xué)方程式 。
(6)鈷酸鋰(LiCoO2)是常見的鋰離子電池正極材料，其晶胞結(jié)構(gòu)示意圖如下圖所示，各離子位于晶胞的頂點(diǎn)、棱和體內(nèi)。
①基態(tài)Co原子核外電子排布式為 。
②該晶胞密度為 g·cm-3。(寫出計(jì)算式，阿伏加德羅常數(shù)為NA)
【答案】(1) FeR3和HR Li2CO3、MgCO3 消耗萃取反應(yīng)時(shí)生成的H+，促進(jìn)萃取反應(yīng)的正向進(jìn)行，提高萃取率
(2)O、N
(3)使鈣離子生成草酸鈣，便于除掉
(4)2Li++HCO3-+OH-=H2O+Li2CO3↓
(5)6Li2CO3+4Co3O4+O212LiCoO2+6CO2
(6) [Ar]3d74s2
【解析】(1)根據(jù)Fe3++3HRFeR3+3H+平衡可知，有機(jī)層中主要是FeR3和HR，根據(jù)流程可知沉淀主要是碳酸鋰和碳酸鎂。加入氫氧化鈉后氫離子會(huì)被消耗，從而使平衡正向移動(dòng)。(2)從結(jié)構(gòu)可知氧原子、氮原子都有孤對(duì)電子，所以能形成配位鍵的是N、O；(3)加入草酸的目的是沉淀多余的鈣離子；(4)從流程可知是碳酸氫鋰和氫氧化鋰反應(yīng)生成了碳酸鋰，離子方程式為：2Li++ HCO3-+OH-=H2O+Li2CO3↓；(5)鈷元素的化合價(jià)從+2和+3歸到+3價(jià)部分被氧化，所以有氧氣參加反應(yīng)。化學(xué)方程式為：6Li2CO3+4Co3O4+O212LiCoO2+6CO2；(6)Co為第四周期第Ⅷ族元素，其核外電子排布式為：[Ar]3d74s2 ，該晶胞中Li+： 、Co3+：、O2-：，其晶胞化學(xué)式為：Li3Co3O6，故其密度為： 。
考向2 化學(xué)工藝流程與反應(yīng)原理
【例2】(2024河北省強(qiáng)基聯(lián)盟高三模擬)利用“微波輔助低共熔溶劑”浸取廢舊鋰離子電池中鈷酸鋰粗品制備LiCoO2產(chǎn)品，以實(shí)現(xiàn)資源的循環(huán)利用。主要工藝之流程如下：
已知：①氯化膽堿[HOCH2CH2N+(CH3)3·C1-]是一種銨鹽；
②Co2+在溶液中常以[CoCl4]2-(藍(lán)色)和[Co(H2O)6]2+(粉紅色)形式存在；
③25℃時(shí), Ksp[Co(OH)2]=1.6×10-15。
回答下列問(wèn)題:
(1)LiCoO2中Co的化合價(jià)為 。
(2)“微波共熔”中氯化膽堿-草酸和LiCoO2粗品以不同的液固比在120℃下微波處理10 min后鋰和鈷的浸取率如圖，則最佳液固比為 mL/g，草酸的作用為 。
(3)“水浸”過(guò)程中溶液由藍(lán)色變?yōu)榉奂t色，該變化的離子方程式為 。
(4)25℃時(shí)，“沉鈷”反應(yīng)完成后溶液pH=10，此時(shí)c(Co2+)= mol/L。
(5)“濾餅2”在高溫?zé)Y(jié)前需要洗滌、干燥，洗滌沉淀的實(shí)驗(yàn)操作為 。
(6)鋰離子電池正極材料LiCoO2在多次充放電后結(jié)構(gòu)發(fā)生改變生成Co3O4，導(dǎo)致電化學(xué)性能下降，使用LiOH和30%H2O2溶液可以實(shí)現(xiàn)LiCoO2的修復(fù)，則修復(fù)過(guò)程發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式為 。
【答案】(1)+3
(2) 60mL/g 作還原劑，將Co元素還原為+2價(jià)
(3)[CoCl4]2 +6H2O=[Co(H2O)6]2++4Cl-
(4)1.6×10-7
(5)沿玻璃棒向過(guò)濾器中加入蒸餾水至浸沒(méi)沉淀，待水濾出后，重復(fù)2到3次
(6)6LiOH+H2O2+2Co3O4=6LiCoO2+4H2O
【解析】氯化膽堿-草酸和LiCoO2微波共熔的過(guò)程中，Co被還原為+2價(jià)，經(jīng)過(guò)水浸濾液中Co以[Co(H2O)6]2+存在，加入氫氧化鈉沉鈷，得到Co(OH)2沉淀和含有鋰離子的溶液，Co(OH)2固體經(jīng)過(guò)煅燒得到Co3O4固體，含有鋰離子的溶液中加入碳酸鈉溶液生成碳酸鋰沉淀，碳酸鋰和Co3O4高溫?zé)Y(jié)(通入空氣氧化)得到LiCoO2產(chǎn)品。(1)LiCoO2中Li為+1價(jià)，O為-2價(jià)，因此Co為+3價(jià)；(2)圖中信息顯示當(dāng)液固比為60mL/g時(shí)鈷的浸取率最高，鋰的浸取率隨液固比的增大變化不大，因此最佳液固比為60mL/g；草酸的作用是作還原劑，將Co元素還原為+2價(jià)；(3)“水浸”過(guò)程中溶液由藍(lán)色[CoCl4]2 變?yōu)榉奂t色[Co(H2O)6]2+，即由[CoCl4]2 變?yōu)閇Co(H2O)6]2+，則該變化的離子方程式為：[CoCl4]2 +6H2O=[Co(H2O)6]2++4Cl-；(4)溶液pH=10，即c(H+)=1×10-10mol L-1，則c(OH-)=1×10-4mol L-1，c(Co2+)==mol L-1=1.6×10-7mol L-1；(5)洗滌沉淀的實(shí)驗(yàn)操作為沿玻璃棒向過(guò)濾器中加入蒸餾水至浸沒(méi)沉淀，待水濾出后，重復(fù)2到3次；(6)使用LiOH和30%H2O2溶液可以實(shí)現(xiàn)LiCoO2的修復(fù)是過(guò)氧化氫將Co3O4氧化和LiOH生成LiCoO2，反應(yīng)的化學(xué)方程式為6LiOH+H2O2+2Co3O4=6LiCoO2+4H2O。
【名師提醒】
化學(xué)工藝流程常涉及的化學(xué)反應(yīng)原理有：
1．沉淀溶解平衡的相關(guān)應(yīng)用：①沉淀的最小濃度控制；②沉淀轉(zhuǎn)化的條件。
2．反應(yīng)速率及化學(xué)平衡理論在實(shí)際生產(chǎn)中的應(yīng)用：①反應(yīng)速率控制；②化學(xué)平衡移動(dòng)；③化學(xué)平衡常數(shù)的應(yīng)用；④反應(yīng)條件的控制。
3．氧化還原反應(yīng)的具體應(yīng)用：①?gòu)?qiáng)弱規(guī)律；②守恒規(guī)律；③選擇規(guī)律。
4．鹽類水解的具體應(yīng)用：①水解規(guī)律；②水解反應(yīng)的控制(抑制或促進(jìn))。
【變式訓(xùn)練】(2024·河南三門峽高三階段性考試)鈧及其化合物具有許多優(yōu)良的性能，在宇航、電子、超導(dǎo)等方面有著廣泛的應(yīng)用。從鈦白工業(yè)廢酸(含鈧、鈦、鐵、錳等離子)中提取氧化鈧(Sc2O3)的一種流程如圖：

回答下列問(wèn)題：
(1)洗滌“油相”可除去大量的鈦離子。洗滌水是用93%的硫酸、27.5%的雙氧水和水按一定比例混合而成。混合的實(shí)驗(yàn)操作是 。
(2)鈧錳礦石中含鐵元素，其中Fe2+易被氧化為Fe3+的原因是 。(從原子結(jié)構(gòu)角度解釋)
(3)常溫下，先加入氨水調(diào)節(jié)pH=3，過(guò)濾，濾渣主要成分是 。(已知：Ksp[Mn(OH)2]=1.9×10-13，Ksp[Fe(OH)3]=2.6×10-39，Ksp[Sc(OH)3]=9.0×10-31)
(4)“沉鈧”時(shí)得到草酸鈧的離子方程式是： 。
(5)草酸鈧晶體[Sc2(C2O4)3 6H2O]在空氣中加熱，隨溫度的變化情況如圖所示。250℃時(shí)，晶體的主要成分是 (填化學(xué)式)。550～850℃發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式為 。
【答案】(1)將濃硫酸沿?zé)瓋?nèi)壁慢慢注入水中，并用玻璃棒不斷攪拌，冷卻后再慢慢注入H2O2中，并不斷攪拌
(2)Fe2+的價(jià)層電子排布式為3d6，易失去1個(gè)電子達(dá)到半充滿的穩(wěn)定結(jié)構(gòu)
(3)Fe(OH)3
(4)2Sc3++ 3H2C2O4=Sc2(C2O4)3↓+ 6H+
(5) Sc2(C2O4)3·H2O Sc2(C2O4)3+3O22Sc2O3+12CO2
【解析】廢酸(含鈧、鈦、鐵、錳等離子)經(jīng)萃取洗滌油相除去大量的鈦離子，濾渣用鹽酸溶解后加氨水調(diào)pH為3，除去鐵離子，再加氨水調(diào)溶液的pH為6，將Sc3+沉淀為Sc(OH)3，將Sc(OH)3用鹽酸溶解后加入草酸，使之轉(zhuǎn)化為Sc2(C2O4)3沉淀，灼燒Sc2(C2O4)3沉淀得到成品Sc2O3。(1)不同的液體在混合時(shí)，一般是先加密度較小、易揮發(fā)的，后加密度大、難揮發(fā)的，若混合時(shí)放熱，則最后加受熱易分解的。因此，混合的實(shí)驗(yàn)操作是將濃硫酸沿?zé)瓋?nèi)壁慢慢注入水中，并用玻璃棒不斷攪拌，冷卻后再慢慢注入 H2O2中，并不斷攪拌。(2)Fe2+易被氧化為Fe3+的原因是Fe2+的價(jià)層電子排布式為3d6，易失去1個(gè)電子達(dá)到半充滿的穩(wěn)定結(jié)構(gòu)。(3)廢酸中含鈧、鈦、鐵、錳等離子，洗滌“油相”已除去大量的鈦離子。根據(jù)Ksp[Mn(OH)2]=1.9×10-13、Ksp[Fe(OH)3]=2.6×10-39，Ksp[Sc(OH)3]=9.0×10-31，可以求出余下3種離子沉淀完全(離子濃度小于10-5mol/L)的pH，發(fā)現(xiàn)錳離子沉淀完全時(shí)pH約為10，鈧離子沉淀完全的pH約為6，而鐵離子沉淀完全的pH約為3，所以先加入氨水調(diào)節(jié)pH =3，過(guò)濾，濾渣主要成分是Fe(OH)3。(4)“沉鈧”得到草酸鈧的離子方程式為：2Sc3++ 3H2C2O4=Sc2(C2O4)3↓+ 6H+。(5)設(shè)起始時(shí)Sc2(C2O4)3·6H2O的物質(zhì)的量為1 mol，質(zhì)量為462 g，由圖可知，250℃時(shí)，減少的質(zhì)量為462g×19.5%≈90g，，即晶體失去5個(gè)結(jié)晶水，故250℃時(shí)晶體的主要成分是Sc2(C2O4)3·H2O。250～550℃減少的質(zhì)量為462g×3.9%≈18g，可知550℃時(shí)晶體的主要成分是Sc2(C2O4)3。850℃時(shí)剩余固體的質(zhì)量為462g×(1-19.5%-3.9%-46.8%)≈138g，除去鈧元素質(zhì)量后剩余質(zhì)量為138g-2mol×45g/mol=48g，應(yīng)為氧元素的質(zhì)量，，則850℃時(shí)晶體的化學(xué)式為Sc2O3，故550～850℃發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式為Sc2(C2O4)3+3O22Sc2O3+12CO2。
1．(2023 遼寧省選擇性考試，10)某工廠采用如下工藝制備Cr(OH)3，已知焙燒后Cr元素以價(jià)形式存在，下列說(shuō)法錯(cuò)誤的是( )
A．“焙燒”中產(chǎn)生CO2 B．濾渣的主要成分為Fe(OH)2
C．濾液①中Cr元素的主要存在形式為CrO42- D．淀粉水解液中的葡萄糖起還原作用
【答案】B
【解析】焙燒過(guò)程中鐵、鉻元素均被氧化，同時(shí)轉(zhuǎn)化為對(duì)應(yīng)鈉鹽，水浸時(shí)鐵酸鈉遇水水解生成氫氧化鐵沉淀，濾液中存在鉻酸鈉，與淀粉的水解產(chǎn)物葡萄糖發(fā)生氧化還原得到氫氧化鉻沉淀。A項(xiàng)，鐵、鉻氧化物與碳酸鈉和氧氣反應(yīng)時(shí)生成對(duì)應(yīng)的鈉鹽和二氧化碳，A正確；B項(xiàng)，焙燒過(guò)程鐵元素被氧化，濾渣的主要成分為氫氧化鐵，B錯(cuò)誤；C項(xiàng)，濾液①中Cr元素的化合價(jià)是+6價(jià)，鐵酸鈉遇水水解生成氫氧化鐵沉淀溶液顯堿性，所以Cr 元素主要存在形式為CrO42-，C正確；D項(xiàng)，淀粉水解液中的葡萄糖起還原作用，D正確； 故選B。
2．(2023 湖南卷，9)處理某銅冶金污水(含Cu2+、Fe3+、Zn2+、Al3+)的部分流程如下：
已知：①溶液中金屬離子開始沉淀和完全沉淀的如下表所示：
物質(zhì) Fe (OH)3 Cu(OH)2 Zn(OH)2 Al(OH)3
開始沉淀 1.9 4.2 6.2 3.5
完全沉淀 3.2 6.7 8.2 4.6
②Ksp(CuS)= 6.4×10－36，Ksp(ZnS)= 1.6×10－24。
下列說(shuō)法錯(cuò)誤的是( )
A．“沉渣Ⅰ”中含有Fe (OH)3和Al(OH)3
B．Na2S溶液呈堿性，其主要原因是S2-+H2OHS-+OH-
C．“沉淀池Ⅱ”中，當(dāng)Cu2+和Zn2+完全沉淀時(shí)，溶液中
D．“出水”經(jīng)陰離子交換樹脂軟化處理后，可用作工業(yè)冷卻循環(huán)用水
【答案】D
【解析】污水中含有銅離子、三價(jià)鐵離子、鋅離子、鋁離子，首先加入石灰乳除掉三價(jià)鐵離子和鋁離子，過(guò)濾后，加入硫化鈉除去其中的銅離子和鋅離子，再次過(guò)濾后即可達(dá)到除去其中的雜質(zhì)。A項(xiàng)，根據(jù)分析可知?dú)溲趸F當(dāng)pH=1.9時(shí)開始沉淀，氫氧化鋁當(dāng)pH=3.5時(shí)開始沉淀，當(dāng)pH=4時(shí)，則會(huì)生成氫氧化鋁和氫氧化鐵，即“沉渣I”中含有Fe(OH)3和Al(OH)3，A正確；B項(xiàng)，硫化鈉溶液中的硫離子可以水解，產(chǎn)生氫氧根離子，使溶液顯堿性，其第一步水解的方程式為：S2-+H2OHS-+OH-，B正確；C項(xiàng)，當(dāng)銅離子和鋅離子完全沉淀時(shí)，則硫化銅和硫化鋅都達(dá)到了沉淀溶解平衡，則，C正確；D項(xiàng)，污水經(jīng)過(guò)處理后其中含有較多的鈣離子，故“出水”應(yīng)該經(jīng)過(guò)陽(yáng)離子交換樹脂軟化處理，達(dá)到工業(yè)冷卻循環(huán)用水的標(biāo)準(zhǔn)后，才能使用，D錯(cuò)誤；故選D。
3．(2022 河北省選擇性考試，4)溶液可作為替代氟利昂的綠色制冷劑。合成工藝流程如下：
下列說(shuō)法錯(cuò)誤的是( )
A．還原工序逸出的Br2用NaOH溶液吸收，吸收液直接返回還原工序
B．除雜工序中產(chǎn)生的濾渣可用煤油進(jìn)行組分分離
C．中和工序中的化學(xué)反應(yīng)為L(zhǎng)i2CO3+2HBr=CO2↑ +2LiBr +H2O
D．參與反應(yīng)的n(Br2)：n(BaS)：n(H2SO4)為1：1：1
【答案】A
【解析】由流程可知，氫溴酸中含有少量的溴，加入硫化鋇將溴還原生成溴化鋇和硫，再加入硫酸除雜，得到的濾渣為硫酸鋇和硫；加入碳酸鋰進(jìn)行中和，得到的溴化鋰溶液經(jīng)濃縮等操作后得到產(chǎn)品溴化鋰。A項(xiàng)，還原工序逸出的Br2用NaOH溶液吸收，吸收液中含有溴化鈉和次溴酸鈉等物質(zhì)，若直接返回還原工序，則產(chǎn)品中會(huì)有一定量的溴化鈉，導(dǎo)致產(chǎn)品的純度降低，A錯(cuò)誤；B項(xiàng)，除雜工序中產(chǎn)生的濾渣為硫酸鋇和硫，硫?qū)儆诜菢O性分子形成的分子晶體，而硫酸鋇屬于離子晶體，根據(jù)相似相溶原理可知，硫可溶于煤油，而硫酸鋇不溶于煤油，因此可用煤油進(jìn)行組分分離，B正確；C項(xiàng)，中和工序中，碳酸鋰和氫溴酸發(fā)生反應(yīng)生成溴化鋰、二氧化碳和水，該反應(yīng)的化學(xué)方程式為 Li2CO3+2HBr=CO2↑ +2LiBr +H2O，C正確；D項(xiàng)，根據(jù)電子轉(zhuǎn)化守恒可知，溴和硫化鋇反應(yīng)時(shí)物質(zhì)的量之比為1：1；根據(jù)硫酸鋇的化學(xué)組成及鋇元素守恒可知，n(BaS)：n(H2SO4)為1：1，因此，參與反應(yīng)的n(Br2)：n(BaS)：n(H2SO4)為1：1：1，D正確；故選A。
4．(2021 河北選擇性考試，6)BiOCl是一種具有珠光澤的材料，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BiONO3
C．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】A項(xiàng)，硝酸為強(qiáng)氧化劑，可與金屬鉍反應(yīng)，酸浸工序中分次加入稀HNO3，反應(yīng)物硝酸的用量減少，可降低反應(yīng)劇烈程度，A正確；B項(xiàng)，金屬鉍與硝酸反應(yīng)生成的硝酸鉍會(huì)發(fā)生水解反應(yīng)生成BiONO3，水解的離子方程式為Bi3++NO3-+H2OBiONO3+2H+，轉(zhuǎn)化工序中加入稀HCl，使氫離子濃度增大，根據(jù)勒夏特列原理分析，硝酸鉍水解平衡左移，可抑制生成BiONO3，B正確；C項(xiàng)，氯化鉍水解生成BiOCl的離子方程式為Bi3++Cl-+ H2OBiOCl+2H+，水解工序中加入少量CH3COONa(s)，醋酸根會(huì)結(jié)合氫離子生成弱電解質(zhì)醋酸，使氫離子濃度減小，根據(jù)勒夏特列原理分析，氯化鉍水解平衡右移，促進(jìn)Bi3+水解，C正確；D項(xiàng)，氯化鉍水解生成BiOCl的離子方程式為Bi3++Cl-+ H2OBiOCl+2H+，水解工序中加入少量NH4NO3(s)，銨根離子水解生成氫離子，使氫離子濃度增大，根據(jù)勒夏特列原理分析，氯化鉍水解平衡左移，不利于生成BiOCl，且部分鉍離子與硝酸根、水也會(huì)發(fā)生反應(yīng)Bi3++NO3-+H2OBiONO3+2H+，也不利于生成BiOCl，綜上所述，D錯(cuò)誤；故選D。
5． (2023 全國(guó)新課標(biāo)卷，27)鉻和釩具有廣泛用途。鉻釩渣中鉻和釩以低價(jià)態(tài)含氧酸鹽形式存在，主要雜質(zhì)為鐵、鋁、硅、磷等的化合物，從鉻釩渣中分離提取鉻和釩的一種流程如下圖所示：
已知：最高價(jià)鉻酸根在酸性介質(zhì)中以Cr2O72-存在，在堿性介質(zhì)中以CrO42-存在。
回答下列問(wèn)題：
(1)煅燒過(guò)程中，釩和鉻被氧化為相應(yīng)的最高價(jià)含氧酸鹽，其中含鉻化合物主要為_______(填化學(xué)式)。
(2)水浸渣中主要有SiO2和_______。
(3)“沉淀”步驟調(diào)到弱堿性，主要除去的雜質(zhì)是_______。
(4)“除硅磷”步驟中，使硅、磷分別以MgSiO3和MgNH4PO4的形式沉淀，該步需要控制溶液的以達(dá)到最好的除雜效果，若時(shí)，會(huì)導(dǎo)致_______；時(shí)，會(huì)導(dǎo)致_______。
(5)“分離釩”步驟中，將溶液調(diào)到1.8左右得到V2O5沉淀，V2O5在時(shí)，溶解為VO2+或VO3+在堿性條件下，溶解為VO3-或VO43-，上述性質(zhì)說(shuō)明V2O5具有_______(填標(biāo)號(hào))。
A．酸性 B．堿性 C．兩性
(6)“還原”步驟中加入焦亞硫酸鈉(Na2S2O5)溶液，反應(yīng)的離子方程式為_______。
【答案】(1)Na2CrO4 (2)Fe2O3 (3)SiO32-
(4) 不能形成MgNH4PO4沉淀 不能形成MgSiO3沉淀
(5)C
(6)2Cr2O72-+3S2O52-+10H+=4Cr3++6SO42-+5H2O
【解析】由題給流程可知，鉻釩渣在氫氧化鈉和空氣中煅燒，將釩、鉻、鋁、硅、磷等元素轉(zhuǎn)化為相應(yīng)的最高價(jià)含氧酸鹽，煅燒渣加入水浸取、過(guò)濾得到含有二氧化硅、氧化鐵的濾渣和濾液；向?yàn)V液中加入稀硫酸調(diào)節(jié)溶液pH將硅元素轉(zhuǎn)化為硅酸沉淀，過(guò)濾得到硅酸濾渣和濾液；向?yàn)V液中加入硫酸鎂溶液、硫酸銨溶液將硅元素、磷元素轉(zhuǎn)化為MgSiO3和MgNH4PO4沉淀，過(guò)濾得到含有MgSiO3、MgNH4PO4的濾渣和濾液；向?yàn)V液中加入稀硫酸調(diào)節(jié)溶液pH將釩元素轉(zhuǎn)化為五氧化二釩，過(guò)濾得到五氧化二釩和濾液；向?yàn)V液中焦亞硫酸鈉溶液將鉻元素轉(zhuǎn)化為三價(jià)鉻離子，調(diào)節(jié)溶液pH將鉻元素轉(zhuǎn)化為氫氧化鉻沉淀，過(guò)濾得到氫氧化鉻。(1)煅燒過(guò)程中，鉻元素轉(zhuǎn)化為鉻酸鈉；(2)由分析可知，水浸渣中主要有二氧化硅、氧化鐵；(3)由分析可知，沉淀步驟調(diào)pH到弱堿性的目的是將硅元素轉(zhuǎn)化為硅酸沉淀；(4)由分析可知，加入硫酸鎂溶液、硫酸銨溶液的目的是將硅元素、磷元素轉(zhuǎn)化為MgSiO3和MgNH4PO4沉淀，若溶液pH<9時(shí)，會(huì)導(dǎo)致磷元素不能形成MgNH4PO4沉淀若溶液pH>9時(shí)，會(huì)導(dǎo)鎂離子生成氫氧化鈉沉淀，不能形成MgSiO3沉淀，導(dǎo)致產(chǎn)品中混有雜質(zhì)；(5)由題給信息可知，五氧化二釩水能與酸溶液反應(yīng)生成鹽和水，也能與堿溶液發(fā)生生成鹽和水的兩性氧化物，故選C；(6)由題意可知，還原步驟中加入焦亞硫酸鈉溶液的目的是將鉻元素轉(zhuǎn)化為鉻離子，反應(yīng)的離子方程式為2Cr2O72-+3S2O52-+10H+=4Cr3++6SO42-+5H2O。
6．(2023 遼寧省選擇性考試，16)某工廠采用如下工藝處理鎳鈷礦硫酸浸取液含(Ni2+、Co2+、Fe2+、Fe3+、Mg2+和Mn2+)。實(shí)現(xiàn)鎳、鈷、鎂元素的回收。
已知：
物質(zhì) Fe(OH)3 Co(OH)2 Ni(OH)2 Mg(OH)2
Ksp 10-37.4 10-14.7 10-14.7 10-10.8
回答下列問(wèn)題：
(1)用硫酸浸取鎳鈷礦時(shí)，提高浸取速率的方法為_______(答出一條即可)。
(2)“氧化”中，混合氣在金屬離子的催化作用下產(chǎn)生具有強(qiáng)氧化性的過(guò)一硫酸(H2SO5)，1 mol H2SO5中過(guò)氧鍵的數(shù)目為_______。
(3)“氧化”中，用石灰乳調(diào)節(jié)pH=4，Mn2+被H2SO5氧化為MnO2，該反應(yīng)的離子方程式為_______( H2SO5的電離第一步完全，第二步微弱)；濾渣的成分為MnO2、_______(填化學(xué)式)。
(4)“氧化”中保持空氣通入速率不變，Mn (Ⅱ)氧化率與時(shí)間的關(guān)系如下。SO2體積分?jǐn)?shù)為_______時(shí)，Mn (Ⅱ)氧化速率最大；繼續(xù)增大SO2體積分?jǐn)?shù)時(shí)，Mn (Ⅱ)氧化速率減小的原因是_______。
(5)“沉鈷鎳”中得到的Co(Ⅱ)在空氣中可被氧化成CoO(OH)，該反應(yīng)的化學(xué)方程式為_______。
(6)“沉鎂”中為使Mg2+沉淀完全(25℃)，需控制pH不低于_______(精確至0.1)。
【答案】(1)適當(dāng)增大硫酸濃度或適當(dāng)升高溫度或?qū)㈡団挼V粉碎增大接觸面積
(2)NA (3) ①M(fèi)n2++HSO3-+H2O=MnO2+SO42-+3H+ ②Fe(OH)3
(4) ①9.0% ②SO2有還原性，過(guò)多將會(huì)降低H2SO5的濃度，降低Mn2(Ⅱ)氧化速率
(5)4Co(OH)2+O2=4CoO(OH)+2H2O
(6)11.1
【解析】在“氧化”中，混合氣在金屬離子的催化作用下產(chǎn)生具有強(qiáng)氧化性的過(guò)一硫酸(H2SO5)，用石灰乳調(diào)節(jié)pH=4，Mn2+被H2SO5氧化為MnO2，發(fā)生反應(yīng)Mn2++HSO3-+H2O=MnO2+SO42-+3H+，F(xiàn)e3+水解同時(shí)生成氫氧化鐵，“沉鉆鎳”過(guò)程中，Co2+變?yōu)镃o(OH)2，在空氣中可被氧化成CoO(OH)。(1)用硫酸浸取鎳鈷礦時(shí)，為提高浸取速率可適當(dāng)增大硫酸濃度、升高溫度或?qū)㈡団挼V粉碎增大接觸面積；(2)H2SO5的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)式為，所以1 mol H2SO5中過(guò)氧鍵的數(shù)目為NA；(3)用石灰乳調(diào)節(jié)pH=4，Mn2+被H2SO5氧化為MnO2，該反應(yīng)的離子方程式為：Mn2++HSO3-+H2O=MnO2+SO42-+3H+；氫氧化鐵的Ksp=10-37.4，當(dāng)鐵離子完全沉淀時(shí)，溶液中c(Fe3+)=10-5mol/L，Ksp= c(Fe3+)·c3(OH-)=1.0-5×(10-10.8)3=10－37.4，c(OH-)=10-10.8mol/L，根據(jù)Kw=10-14，pH=3.2，此時(shí)溶液的pH=4，則鐵離子完全水解，生成氫氧化鐵沉淀，故濾渣還有氫氧化鐵；(4)根據(jù)圖示可知SO2體積分?jǐn)?shù)為0.9%時(shí)，Mn (Ⅱ)氧化速率最大；繼續(xù)增大SO2體積分?jǐn)?shù)時(shí)，由于SO2有還原性，過(guò)多將會(huì)降低H2SO5的濃度，降低Mn (Ⅱ)氧化速率；(5) “沉鉆鎳”中得到的Co(OH)2，在空氣中可被氧化成CoO(OH)，該反應(yīng)的化學(xué)方程式為：4Co(OH)2+O2=4CoO(OH)+2H2O；(6)氫氧化鎂的Ksp=10-10.8， 當(dāng)鎂離子完全沉淀時(shí)，c(Mg2+)=10-5mol/L，根據(jù)Ksp可計(jì)算c(OH-)=10-2.9mol/L，根據(jù)Kw=10-14，c(H+)=10-11.1mol/L，所以溶液的pH=11.1。
7．(2023 全國(guó)甲卷，26)BaTiO3是一種壓電材料。以BaSO4為原料，采用下列路線可制備粉狀BaTiO3。
回答下列問(wèn)題：
(1)“焙燒”步驟中碳粉的主要作用是_______。
(2)“焙燒”后固體產(chǎn)物有BaCl2、易溶于水的BaS和微溶于水的CaS。“浸取”時(shí)主要反應(yīng)的離子方程式為_______。
(3)“酸化”步驟應(yīng)選用的酸是_______(填標(biāo)號(hào))。
a．稀硫酸 b．濃硫酸 c．鹽酸 d．磷酸
(4)如果焙燒后的產(chǎn)物直接用酸浸取，是否可行？_______，其原因是_______。
(5)“沉淀”步驟中生成BaTiO(C2O4)2的化學(xué)方程式為_______。
(6)“熱分解”生成粉狀鈦酸鋇，產(chǎn)生的n(CO2)：n(CO)= _______。
【答案】(1)做還原劑，將BaSO4還原
(2) Ca2++S2-=CaS↓ (3)c
(4)不可行 產(chǎn)物中的硫化物與酸反應(yīng)生成的有毒氣體H2S會(huì)污染空氣，而且CaS與鹽酸反應(yīng)生成可溶于水的CaCl2，導(dǎo)致BaCl2溶液中混有CaCl2雜質(zhì)無(wú)法除去、最終所得產(chǎn)品的純度降低
(5) BaCl2+TiCl4+H2O+2(NH4)2C2O4=BaTiO(C2O4)2+4NH4Cl+2HCl
(6)1：1
【解析】由流程和題中信息可知，BaSO4與過(guò)量的碳粉及過(guò)量的氯化鈣在高溫下焙燒得到CO、BaCl2、易溶于水的BaS和微溶于水的CaS；燒渣經(jīng)水浸取后過(guò)濾，濾渣中碳粉和CaS，濾液中有BaCl2和BaS；濾液經(jīng)酸化后濃縮結(jié)晶得到BaCl2晶體；BaCl2晶體溶于水后，加入TiCl4和TiCl4將鋇離子充分沉淀得到BaTiO(C2O4)2；BaTiO(C2O4)2經(jīng)熱分解得到BaTiO3。(1)“焙燒”步驟中，BaSO4與過(guò)量的碳粉及過(guò)量的氯化鈣在高溫下焙燒得到CO、BaCl2、BaS和CaS，BaSO4被還原為BaS，因此，碳粉的主要作用是做還原劑，將BaSO4還原。(2)“焙燒”后固體產(chǎn)物有BaCl2、易溶于水的BaS和微溶于水的CaS。易溶于水的BaS 與過(guò)量的CaCl2可以發(fā)生復(fù)分解反應(yīng)生成硫化鈣沉淀，因此，“浸取”時(shí)主要反應(yīng)的離子方程式為Ca2++S2-=CaS↓。(3)“酸化”步驟是為了將BaS轉(zhuǎn)化為易溶液于的鋇鹽，由于硫酸鋇和磷酸鋇均不溶于水，而BaCl2可溶于水，因此，應(yīng)選用的酸是鹽酸，選c。(4)如果焙燒后的產(chǎn)物直接用酸浸取是不可行的，其原因是：產(chǎn)物中的硫化物與酸反應(yīng)生成的有毒氣體H2S會(huì)污染空氣，而且CaS與鹽酸反應(yīng)生成可溶于水的CaCl2，導(dǎo)致BaCl2溶液中混有CaCl2雜質(zhì)無(wú)法除去、最終所得產(chǎn)品的純度降低。(5)“沉淀”步驟中生成BaTiO(C2O4)2的化學(xué)方程式為：BaCl2+TiCl4+H2O+2(NH4)2C2O4=BaTiO(C2O4)2+4NH4Cl+2HCl。(6)“熱分解”生成粉狀鈦酸鋇，該反應(yīng)的化學(xué)方程式為，BaTiO(C2O4)2BaTiO3+2CO2↑+2CO↑，因此，產(chǎn)生的n(CO2)：n(CO)=1：1。
8．(2023 湖北省選擇性考試，16)SiCl4是生產(chǎn)多晶硅的副產(chǎn)物。利用SiCl4對(duì)廢棄的鋰電池正極材料LiCoO2進(jìn)行氯化處理以回收Li、Co等金屬，工藝路線如下：
回答下列問(wèn)題：
(1)Co位于元素周期表第_______周期，第_______族。
(2)燒渣是LiCl、CoCl2和SiO2的混合物，“500℃焙燒”后剩余的SiCl4應(yīng)先除去，否則水浸時(shí)會(huì)產(chǎn)生大量煙霧，用化學(xué)方程式表示其原因_______。
(3)鑒別洗凈的“濾餅3”和固體Na2CO3常用方法的名稱是_______。
(4)已知Ksp[Co(OH)2]= 5.9×10－15，若“沉鈷過(guò)濾”的pH控制為10.0，則溶液中Co2+濃度為_______ mol·L-1。“850℃煅燒”時(shí)的化學(xué)方程式為_______。
(5)導(dǎo)致SiCl4比CCl4易水解的因素有_______(填標(biāo)號(hào))。
a．Si-Cl鍵極性更大 b．Si的原子半徑更大
c．Si-Cl鍵鍵能更大 d．Si有更多的價(jià)層軌道
【答案】(1) ① 4 ② Ⅷ (2) SiCl4+3H2O=H2SiO3+4HCl (3)焰色反應(yīng)
(4) ①5.9×10-7 ②6Co(OH)2+O22Co3O4+6H2O
(5)abd
【解析】由流程和題中信息可知，LiCoO2粗品與SiCl4在500℃焙燒時(shí)生成氧氣和燒渣，燒渣是LiCl、CoCl2和SiO2的混合物；燒渣經(jīng)水浸、過(guò)濾后得濾液1和濾餅1，濾餅1的主要成分是SiO2和H2SiO3；濾液1用氫氧化鈉溶液沉鈷，過(guò)濾后得濾餅2[主要成分為Co(OH)2]和濾液2(主要溶質(zhì)為L(zhǎng)iCl)；濾餅2置于空氣中在850℃煅燒得到Co3O4；濾液2經(jīng)碳酸鈉溶液沉鋰，得到濾液3和濾餅3，濾餅3為L(zhǎng)i2CO3。(1)Co是27號(hào)元素，其原子有4個(gè)電子層，其價(jià)電子排布為3d74s2，元素周期表第8、9、10三個(gè)縱行合稱第Ⅷ族，因此，其位于元素周期表第4周期、第Ⅷ族。(2) “500℃焙燒”后剩余的SiCl4應(yīng)先除去，否則水浸時(shí)會(huì)產(chǎn)生大量煙霧，由此可知，四氯化硅與可水反應(yīng)且能生成氯化氫和硅酸，故其原因是：SiCl4遇水劇烈水解，生成硅酸和氯化氫，該反應(yīng)的化學(xué)方程式為SiCl4+3H2O=H2SiO3+4HCl。(3)洗凈的“濾餅3”的主要成分為L(zhǎng)i2CO3，常用焰色反應(yīng)鑒別Li2CO3和Na2CO3，Li2CO3的焰色反應(yīng)為紫紅色，而Na2CO3的焰色反應(yīng)為黃色。故鑒別“濾餅3”和固體Na2CO3常用方法的名稱是焰色反應(yīng)。(4)已知Ksp[Co(OH)2]= 5.9×10－15，若“沉鈷過(guò)濾”的pH控制為10.0，則溶液中c(OH-)=1.0×10-4mol·L-1，Co2+濃度為 mol·L-1。“850℃煅燒”時(shí)，Co(OH)2與O2反應(yīng)生成Co3O4和H2O，該反應(yīng)的化學(xué)方程式為6Co(OH)2+O22Co3O4+6H2O。(5)a項(xiàng)，Si-Cl鍵極性更大，則 Si-Cl鍵更易斷裂，因此，SiCl4比CCl4易水解，a有關(guān)；b項(xiàng)，Si的原子半徑更大，因此，SiCl4中的共用電子對(duì)更加偏向于Cl，從而導(dǎo)致Si-Cl鍵極性更大，且Si原子更易受到水電離的OH-的進(jìn)攻，因此，SiCl4比CCl4易水解，b有關(guān)；c項(xiàng)，通常鍵能越大化學(xué)鍵越穩(wěn)定且不易斷裂，因此，Si-Cl鍵鍵能更大不能說(shuō)明Si-Cl更易斷裂，故不能說(shuō)明SiCl4比CCl4易水解，c無(wú)關(guān)；d項(xiàng)，Si有更多的價(jià)層軌道，因此更易與水電離的OH-形成化學(xué)鍵，從而導(dǎo)致SiCl4比CCl4易水解，d有關(guān)；綜上所述，導(dǎo)致SiCl4比CCl4易水解的因素有abd。
9．(2023 廣東卷，18)Ni、Co均是重要的戰(zhàn)略性金屬。從處理后的礦石硝酸浸取液(含Ni2+、Co2+、Al3+、Mg2+)中，利用氨浸工藝可提取Ni、Co，并獲得高附加值化工產(chǎn)品。工藝流程如下：
已知：氨性溶液由NH3·H2O、(NH4)2SO3和(NH4)2CO3配制。常溫下，Ni2+、Co2+、Co3+與NH3形成可溶于水的配離子：lgKb(NH3·H2O)=-4.7；Co (OH)2易被空氣氧化為Co (OH)3；部分氫氧化物的Ksp如下表。
氫氧化物 Co (OH)2 Co (OH)3 Ni(OH)2 Al(OH)3 Mg(OH)2
Ksp
回答下列問(wèn)題：
(1)活性可與水反應(yīng)，化學(xué)方程式為 。
(2)常溫下，pH=9.9的氨性溶液中，c(NH3·H2O) c(NH4+) (填“>”“<”或“=”)。
(3)“氨浸”時(shí)，由Co (OH)3轉(zhuǎn)化為[Co (NH3)6]2+的離子方程式為 。
(4) (NH4)2CO3會(huì)使濾泥中的一種膠狀物質(zhì)轉(zhuǎn)化為疏松分布的棒狀顆粒物。濾渣的X射線衍射圖譜中，出現(xiàn)了NH4Al(OH)2CO3的明銳衍射峰。
①NH4Al(OH)2CO3屬于 (填“晶體”或“非晶體”)。
②(NH4)2CO3提高了Ni、Co的浸取速率，其原因是 。
(5)①“析晶”過(guò)程中通入的酸性氣體A為 。
②由CoCl2可制備AlxCoOy晶體，其立方晶胞如圖。Al與O最小間距大于Co與O最小間距，x、y為整數(shù)，則Co在晶胞中的位置為 ；晶體中一個(gè)Al周圍與其最近的O的個(gè)數(shù)為 。
(6)①“結(jié)晶純化”過(guò)程中，沒(méi)有引入新物質(zhì)。晶體A含6個(gè)結(jié)晶水，則所得HNO3溶液中n(HNO3)與n(H2O)的比值，理論上最高為 。
②“熱解”對(duì)于從礦石提取Ni、Co工藝的意義，在于可重復(fù)利用HNO3和 (填化學(xué)式)。
【答案】(1) MgO+H2O=Mg(OH)2
(2)＞
(3) 2Co(OH)3 +12 NH3·H2O +SO32-=2[Co (NH3)6]2++SO42-+13H2O+4OH- 或2Co(OH)3 +8 NH3·H2O +4NH4++SO32-=2[Co (NH3)6]2++SO42-+13H2O
(4) 晶體 減少膠狀物質(zhì)對(duì)鎳鈷氫氧化物的包裹，增加了濾泥與氨性溶液的接觸面積
(5) HCl 體心 12
(6) 0.4或2:5 MgO
【解析】硝酸浸取液(含Ni2+、Co2+、Al3+、Mg2+)中加入活性氧化鎂調(diào)節(jié)溶液pH值，過(guò)濾，得到濾液主要是硝酸鎂，結(jié)晶純化得到硝酸鎂晶體，再熱解得到氧化鎂和硝酸。濾泥加入氨性溶液氨浸，過(guò)濾，向?yàn)V液中進(jìn)行鎳鈷分離，經(jīng)過(guò)一系列得到氯化鉻和飽和氯化鎳溶液，向飽和氯化鎳溶液中加入氯化氫氣體得到氯化鎳晶體。(1)活性MgO可與水反應(yīng)，化學(xué)方程式為MgO+H2O=Mg(OH)2；(2)常溫下，pH=9.9的氨性溶液中，lgKb(NH3·H2O)=-4.7，，，則c(NH3·H2O)＞c(NH4+)；(3)“氨浸”時(shí)，Co(OH)3與亞硫酸根發(fā)生氧化還原反應(yīng)，再與氨水反應(yīng)生成[Co (NH3)6]2+，則由Co(OH)3轉(zhuǎn)化為[Co (NH3)6]2+的離子方程式為2Co(OH)3 +12 NH3·H2O +SO32-=2[Co (NH3)6]2++SO42-+13H2O+4OH- 或2Co(OH)3 +8 NH3·H2O +4NH4++SO32-=2[Co (NH3)6]2++SO42-+13H2O；(4)(NH4)2CO3會(huì)使濾泥中的一種膠狀物質(zhì)轉(zhuǎn)化為疏松分布的棒狀顆粒物。濾渣的X射線衍射圖譜中，出現(xiàn)了NH4Al(OH)2CO3的明銳衍射峰。①X射線衍射圖譜中，出現(xiàn)了NH4Al(OH)2CO3的明銳衍射峰，則NH4Al(OH)2CO3屬于晶體；②根據(jù)題意(NH4)2CO3會(huì)使濾泥中的一種膠狀物質(zhì)轉(zhuǎn)化為疏松分布的棒狀顆粒物，則(NH4)2CO3能提高了Ni、Co的浸取速率，其原因是減少膠狀物質(zhì)對(duì)鎳鈷氫氧化物的包裹，增加了濾泥與氨性溶液的接觸面積；(5)①“析晶”過(guò)程中為了防止Ni2+水解，因此通入的酸性氣體A為HCl；②由CoCl2可制備AlxCoOy晶體，其立方晶胞如圖。x、y為整數(shù)，根據(jù)圖中信息Co、Al都只有一個(gè)原子，而氧(白色)原子有3個(gè)，Al與O最小間距大于Co與O最小間距，則Al在頂點(diǎn)，因此Co在晶胞中的位置為體心；晶體中一個(gè)Al周圍與其最近的O原子，以頂點(diǎn)Al分析，面心的氧原子一個(gè)橫截面有4個(gè)，三個(gè)橫截面共12個(gè)，因此晶體中一個(gè)Al周圍與其最近的O的個(gè)數(shù)為12；(6)①“結(jié)晶純化”過(guò)程中，沒(méi)有引入新物質(zhì)。晶體A含6個(gè)結(jié)晶水，則晶體A為Mg(NO3)2·6H2O，根據(jù)Mg(NO3)2+2H2OMg(OH)2+2HNO3，Mg(OH)2MgO+H2O，還剩余5個(gè)水分子，因此所得HNO3溶液中n(HNO3)與n(H2O)的比值理論上最高為2：5；②“熱解”對(duì)于從礦石提取Ni、Co工藝的意義，根據(jù)前面分析Mg(NO3)2+2H2OMg(OH)2+2HNO3，Mg(OH)2MgO+H2O，在于可重復(fù)利用HNO3和MgO。
10．(2022 福建卷，11)粉煤灰是火電廠的大宗固廢。以某電廠的粉煤灰為原料(主要含SiO2、Al2O3和CaO等)提鋁的工藝流程如下：
回答下列問(wèn)題：
(1)“浸出”時(shí)適當(dāng)升溫的主要目的是_______，Al2O3發(fā)生反應(yīng)的離子方程式為_______。
(2)“浸渣”的主要成分除殘余Al2O3外，還有_______。實(shí)驗(yàn)測(cè)得，粉煤灰(Al2O3的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為)經(jīng)浸出、干燥后得到“浸渣”(Al2O3的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為)，Al2O3的浸出率為_______。
(3)“沉鋁”時(shí)，體系中三種物質(zhì)的溶解度曲線如下圖所示，加入K2SO4沉鋁的目的是_______，“沉鋁”的最佳方案為_______。
(4)“焙燒”時(shí)，主要反應(yīng)的化學(xué)方程式為_______。
(5)“水浸”后得到的“濾液2”可返回_______工序循環(huán)使用。
【答案】(1) 提高浸出率(或提高浸出速率) Al2O3+6H+=2Al3++3H2O
(2) SiO2和CaSO4 84%
(3) 使更多的鋁元素轉(zhuǎn)化為晶體析出，同時(shí)保證晶體純度 高溫溶解再冷卻結(jié)晶
(4) 2KAl(SO4)2K2SO4+Al2O3+3SO3↑或4KAl(SO4)22K2SO4+2Al2O3+6SO2↑+3O2↑
(5)沉鋁
【解析】粉煤灰為原料(主要含SiO2、Al2O3和CaO等)加入硫酸，浸渣為二氧化硅、硫酸鈣，加入硫酸鉀，產(chǎn)生復(fù)鹽明礬沉鋁，干燥脫水，焙燒產(chǎn)生氧化鋁、硫酸鉀和二氧化硫或三氧化硫氣體，水浸除去硫酸鉀，得到氧化鋁。(1)溫度高速率大，“浸出”時(shí)適當(dāng)升溫的主要目的是提高反應(yīng)速率，提高浸出率；Al2O3和H2SO4發(fā)生反應(yīng)生成Al2(SO4)3和H2O，離子反應(yīng)方程式為Al2O3+6H+=2Al3++3H2O；(2)“浸渣”的主要成分除殘余Al2O3外，還有二氧化硅、硫酸鈣；5.0g粉煤灰Al2O3的質(zhì)量為5.0g×30%=1.5g，3.0g“浸渣”Al2O3的質(zhì)量為3.0g×8%=0.24g，則Al2O3的浸出率為；(3)根據(jù)沉鋁體系中，Al2(SO4)3·18H2O溶解度最大，KAl(SO4)2·12H2O溶解度最小，更容易析出，加入K2SO4沉鋁的目的是更多的使Al2(SO4)3轉(zhuǎn)化為KAl(SO4)2·12H2O，使更多的鋁元素轉(zhuǎn)化為晶體析出，同時(shí)保證晶體純度；KAl(SO4)2·12H2O溶解度受溫度影響較大，“沉鋁”的最佳方案為高溫溶解再冷卻結(jié)晶；(4)“焙燒”時(shí)，KAl(SO4)2分解為K2SO4、Al2O3和SO3或K2SO4、Al2O3、SO2和O2，反應(yīng)方程式為2KAl(SO4)2K2SO4+Al2O3+3SO3↑或4KAl(SO4)22K2SO4+2Al2O3+6SO2↑+3O2↑；(5)“水浸”后得到的“濾液2”成分為K2SO4，可在沉鋁工序循環(huán)使用。
11．(2022 重慶卷，15)電子印制工業(yè)產(chǎn)生的某退錫廢液含硝酸、錫化合物及少量Fe3+和Cu2+等，對(duì)其處理的流程如圖。
Sn與Si同族，25℃時(shí)相關(guān)的溶度積見表。
化學(xué)式 Sn(OH)4(或SnO2·2H2O) Fe(OH)3 Cu(OH)2
溶度積 1.0×10-56 4×10-38 2.5×10-20
(1)Na2SnO3的回收
①產(chǎn)品Na2SnO3中Sn的化合價(jià)是______。
②退錫工藝是利用稀HNO3與Sn反應(yīng)生成Sn2+，且無(wú)氣體生成，則生成的硝酸鹽是_____，廢液中的Sn2+易轉(zhuǎn)化成SnO2·xH2O。
③沉淀1的主要成分是SnO2，焙燒時(shí)，與NaOH反應(yīng)的化學(xué)方程式為______。
(2)濾液1的處理
①濾液1中Fe3+和Cu2+的濃度相近，加入NaOH溶液，先得到的沉淀是______。
②25℃時(shí)，為了使Cu2+沉淀完全，需調(diào)節(jié)溶液H+濃度不大于______mol L-1。
(3)產(chǎn)品中錫含量的測(cè)定
稱取產(chǎn)品1.500g，用大量鹽酸溶解，在CO2保護(hù)下，先用Al片將Sn4+還原為Sn2+，再用0.1000mol L-1KIO3標(biāo)準(zhǔn)溶液滴定，以淀粉作指示劑滴定過(guò)程中IO3-被還原為I—，終點(diǎn)時(shí)消耗KIO3溶液20.00mL。
①終點(diǎn)時(shí)的現(xiàn)象為______，產(chǎn)生I2的離子反應(yīng)方程式為_____。
②產(chǎn)品中Sn的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為_____%。
【答案】(1) +4價(jià) Sn(NO3)2、NH4NO3 SnO2+2NaOHNa2SnO3+H2O
(2) Fe(OH)3 2×10—7
(3)滴入最后一滴KIO3標(biāo)準(zhǔn)溶液，溶液由藍(lán)色變?yōu)闊o(wú)色，且半分鐘內(nèi)不復(fù)原 2IO3-+5Sn2++12H+=I2+5Sn4++6H2O 39.7%
【解析】由題給流程可知，向退錫廢液中加入氫氧化鈉溶液調(diào)節(jié)溶液pH為1.5，將錫的化合物轉(zhuǎn)化為二氧化錫，過(guò)濾得到含有鐵離子、銅離子的濾液1和沉淀1；向沉淀1中加入氫氧化鈉焙燒將二氧化錫轉(zhuǎn)化為錫酸鈉后，水浸、過(guò)濾得到錫酸鈉溶液，溶液經(jīng)蒸發(fā)結(jié)晶得到錫酸鈉。(1)①由化合價(jià)代數(shù)和為0可知，錫酸鈉中錫元素的化合價(jià)為+4價(jià)； ②由分析可知，退錫工藝中發(fā)生的反應(yīng)為錫與稀硝酸反應(yīng)生成硝酸亞錫、硝酸銨和水，則則生成的硝酸鹽是硝酸亞錫和硝酸銨；③由沉淀1的主要成分是二氧化錫可知，焙燒時(shí)發(fā)生的反應(yīng)為二氧化錫和氫氧化鈉高溫條件下反應(yīng)生成錫酸鈉和水，反應(yīng)的化學(xué)方程式為SnO2+2NaOHNa2SnO3+H2O；(2)①由溶度積可知，向?yàn)V液1中加入氫氧化鈉溶液，溶解度小的氫氧化鐵先沉淀；②由溶度積可知，25℃時(shí)，銅離子沉淀完全時(shí)，溶液中的氫氧根離子濃度為=5×10—8mol/L，則溶液中的氫離子濃度不大于2×10—7mol/L；(3)①由題意可知，碘酸鉀先與二價(jià)錫離子反應(yīng)生成碘，碘遇淀粉溶液變藍(lán)色時(shí)，碘與過(guò)量的二價(jià)錫離子反應(yīng)生成碘離子，溶液由藍(lán)色變?yōu)闊o(wú)色，則終點(diǎn)時(shí)的現(xiàn)象為滴入最后一滴碘酸鉀標(biāo)準(zhǔn)溶液，溶液由藍(lán)色變?yōu)闊o(wú)色，且半分鐘內(nèi)不復(fù)原，反應(yīng)生成碘的離子方程式為2IO3-+5Sn2++12H+=I2+5Sn4++6H2O，故答案為：滴入最后一滴KIO3標(biāo)準(zhǔn)溶液，溶液由藍(lán)色變?yōu)闊o(wú)色，且半分鐘內(nèi)不復(fù)原；2IO3-+5Sn2++12H+=I2+5Sn4++6H2O；②由得失電子數(shù)目守恒可知，滴定消耗20.00mL0.1000mol L-1碘酸鉀溶液，則1.500g產(chǎn)品中錫元素的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為×100%=39.7%。
12．(2022 北京卷，18)銨浸法由白云石[主要成分為CaMg(CO3)2，含F(xiàn)e2O3、SiO2雜質(zhì)]制備高純度碳酸鈣和氧化鎂。其流程如下：
已知：
物質(zhì) Ca(OH)2 Mg(OH)2 CaCO3 MgCO3
Ksp
(1)煅燒白云石的化學(xué)方程式為___________。
(2)根據(jù)下表數(shù)據(jù)分析：
n(NH4Cl)：n(CaO) CaO浸出率/ MgO浸出率/ w (CaCO3)理論值/ w (CaCO3)實(shí)測(cè)值/
98.4 1.1 99.7 -
98.8 1.5 99.2 99.5
98.9 1.8 98.8 99.5
99.1 6.0 95.6 97.6
已知：i．對(duì)浸出率給出定義
ii．對(duì)w (CaCO3)給出定義
①“沉鈣”反應(yīng)的化學(xué)方程式為___________。
②CaO浸出率遠(yuǎn)高于MgO浸出率的原因?yàn)開__________。
③不宜選用的“n(NH4Cl)：n(CaO)”數(shù)值為___________。
④w (CaCO3)實(shí)測(cè)值大于理論值的原因?yàn)開__________。
⑤蒸餾時(shí)，隨餾出液體積增大，MgO浸出率可出增加至，結(jié)合化學(xué)反應(yīng)原理解釋MgO浸出率提高的原因?yàn)開__________。
(3)濾渣C為___________。
(4)可循環(huán)利用的物質(zhì)為___________。
【答案】(1)CaMg(CO3)2CaO+MgO+2CO2↑
(2) CaCl2+NH3·H2O+CO2=CaCO3↓+NH4Cl+H2O Ca(OH)2的溶度積大于Mg(OH)2，溶液中Ca(OH)2能與NH4Cl反應(yīng)，而Mg(OH)2不能 2.4：1 反應(yīng)加入的CaO也轉(zhuǎn)化為CaCO3 Mg(OH)2+(NH4)2SO4MgSO4+2NH3↑+2H2O，蒸餾時(shí)，NH3逸出促進(jìn)NH4+水解，溶液中H+濃度增大，有利于Mg(OH)2完全轉(zhuǎn)化為MgSO4
(3)SiO2、Fe2O3
(4)NH4Cl、(NH4)2SO4
【解析】由題給流程可知，白云石煅燒時(shí)，CaMg(CO3)2高溫分解生成氧化鈣和氧化鎂，向煅燒后的固體中加入氯化銨溶液和氧化鈣，氧化鈣和氯化銨溶液反應(yīng)生成氯化鈣和一水合氨，氧化鎂與水反應(yīng)生成氫氧化鎂，過(guò)濾得到含有氯化鈣、一水合氨的濾液A和含有氫氧化鎂、氧化鐵、二氧化硅的濾渣B；向?yàn)V液A中通入二氧化碳，二氧化碳與濾液A反應(yīng)、過(guò)濾得到碳酸鈣沉淀和氯化銨溶液；向?yàn)V渣B中加入硫酸銨溶液蒸餾，將氫氧化鎂轉(zhuǎn)化為硫酸鎂，氧化鐵、二氧化硅與硫酸銨溶液不反應(yīng)，過(guò)濾得到含有氧化鐵、二氧化硅的濾渣C和含有硫酸鎂的濾液D；向?yàn)V液D中加入碳酸銨溶液，碳酸銨溶液與濾液D反應(yīng)、過(guò)濾得到碳酸鎂沉淀和硫酸銨溶液，煅燒碳酸鎂得到氧化鎂，制備分離過(guò)程中氯化銨溶液和硫酸銨溶液可以循環(huán)利用。(1)白云石煅燒時(shí)，CaMg(CO3)2高溫分解生成氧化鈣、氧化鎂和二氧化碳，反應(yīng)的化學(xué)方程式為CaMg(CO3)2CaO+MgO+2CO2↑；(2)①由分析可知，“沉鈣”時(shí)發(fā)生的反應(yīng)為二氧化碳與氯化鈣和一水合氨混合溶液反應(yīng)生成碳酸鈣沉淀、氯化銨和水，反應(yīng)的化學(xué)方程式為CaCl2+NH3·H2O+CO2=CaCO3↓+NH4Cl+H2O；②由題給溶度積數(shù)據(jù)可知，氫氧化鈣的溶度積大于氫氧化鎂，溶液中氫氧化鈣的濃度大于氫氧化鎂，能與氯化銨溶液反應(yīng)生成氯化鈣和一水合氨，而氫氧化鎂不能反應(yīng)，所以氧化鈣的浸出率遠(yuǎn)高于氧化鎂；③由題給數(shù)據(jù)可知，氯化銨和氧化鈣的物質(zhì)的量比為2.4：1時(shí)，氧化鎂的浸出率最高，而碳酸鈣的質(zhì)量分?jǐn)?shù)無(wú)論是理論值還是實(shí)測(cè)值都最低，所以不宜選用的物質(zhì)的量比為2.4：1；④硫酸銨是強(qiáng)酸弱堿鹽，銨根離子在溶液中的水解反應(yīng)為吸熱反應(yīng)，加熱蒸餾時(shí)，氨氣逸出促進(jìn)銨根離子水解，溶液中氫離子濃度增大，有利于氫氧化鎂完全溶解轉(zhuǎn)化為硫酸銨，所以氧化鎂浸出率提高；(3)濾渣C為氧化鐵、二氧化硅；(4)由分析可知，制備分離過(guò)程中氯化銨溶液和硫酸銨溶液可以循環(huán)利用。
13．(2022 海南省選擇性考試，15)膽礬(CuSO4·5H2O)是一種重要化工原料，某研究小組以生銹的銅屑為原料[主要成分是Cu，含有少量的油污、CuO、CuCO3、Cu(OH)2]制備膽礬。流程如下。
回答問(wèn)題：
(1)步驟①的目的是_______。
(2)步驟②中，若僅用濃H2SO4溶解固體B，將生成_______(填化學(xué)式)污染環(huán)境。
(3)步驟②中，在H2O2存在下Cu溶于稀H2SO4，反應(yīng)的化學(xué)方程式為_______。
(4)經(jīng)步驟④得到的膽礬，不能用水洗滌的主要原因是_______。
(5)實(shí)驗(yàn)證明，濾液D能將I-氧化為I2。
ⅰ.甲同學(xué)認(rèn)為不可能是步驟②中過(guò)量H2O2將I-氧化為I2，理由是_______。
ⅱ.乙同學(xué)通過(guò)實(shí)驗(yàn)證實(shí)，只能是Cu2+將I-氧化為I2，寫出乙同學(xué)的實(shí)驗(yàn)方案及結(jié)果_______(不要求寫具體操作過(guò)程)。
【答案】(1)除油污 (2)SO2
(3) Cu+ H2O2+ H2SO4=CuSO4+2H2O
(4)膽礬晶體易溶于水
(5) 溶液 C 經(jīng)步驟③加熱濃縮后雙氧水已完全分解 取濾液，向其中加入適量硫化鈉，使銅離子恰好完全沉淀，再加入I-，不能被氧化
【解析】由流程中的信息可知，原料經(jīng)碳酸鈉溶液浸洗后過(guò)濾，可以除去原料表面的油污；濾渣固體B與過(guò)量的稀硫酸、雙氧水反應(yīng)，其中的CuO、CuCO3、Cu(OH)2均轉(zhuǎn)化為CuSO4，溶液C為硫酸銅溶液和稀硫酸的混合液，加熱濃縮、冷卻結(jié)晶、過(guò)濾后得到膽礬。(1)原料表面含有少量的油污，Na2CO3溶液呈堿性，可以除去原料表面的油污，因此，步驟①的目的是：除去原料表面的油污。(2)在加熱的條件下，銅可以與濃硫酸發(fā)生反應(yīng)生成CuSO4、SO2和H2O，二氧化硫是一種大氣污染物，步驟②中，若僅用濃H2SO4溶解固體B，將生成SO2污染環(huán)境。(3)步驟②中，在H2O2存在下Cu溶于稀H2SO4，生成CuSO4和H2O，該反應(yīng)的化學(xué)方程式為Cu+ H2O2+ H2SO4=CuSO4+2H2O。(4)膽礬是一種易溶于水的晶體，因此，經(jīng)步驟④得到的膽礬，不能用水洗滌的主要原因是：膽礬晶體易溶于水，用水洗滌會(huì)導(dǎo)致膽礬的產(chǎn)率降低。(5)ⅰ. H2O2常溫下即能發(fā)生分解反應(yīng)，在加熱的條件下，其分解更快，因此，甲同學(xué)認(rèn)為不可能是步驟②中過(guò)量H2O2將I-氧化為I2，理由是：溶液C經(jīng)步驟③加熱濃縮后H2O2已完全分解。ⅱ. I-氧化為I2時(shí)溶液的顏色會(huì)發(fā)生變化；濾液D中含有CuSO4和H2SO4，乙同學(xué)通過(guò)實(shí)驗(yàn)證實(shí)，只能是Cu2+將I-氧化為I2，較簡(jiǎn)單的方案是除去溶液中的Cu2+，然后再向其中加入含有I-的溶液，觀察溶液是否變色；除去溶液中的Cu2+的方法有多種，可以加入適當(dāng)?shù)某恋韯⑵滢D(zhuǎn)化為難溶物，如加入Na2S將其轉(zhuǎn)化為CuS沉淀，因此，乙同學(xué)的實(shí)驗(yàn)方案為取少量濾液D，向其中加入適量Na2S溶液，直至不再有沉淀生成，靜置后向上層清液中加入少量KⅠ溶液；實(shí)驗(yàn)結(jié)果為：上層清液不變色，證明I-不能被除去Cu2+的溶液氧化，故只能是Cu2+將I-氧化為I2。
14．(2022 山東卷，17)工業(yè)上以氟磷灰石[Ca5F(PO4)3]，含SiO2等雜質(zhì)]為原料生產(chǎn)磷酸和石膏，工藝流程如下：
回答下列問(wèn)題：
(1)酸解時(shí)有產(chǎn)生。氫氟酸與SiO2反應(yīng)生成二元強(qiáng)酸H2SiF6，離子方程式為_______。
(2)部分鹽的溶度積常數(shù)見下表。精制Ⅰ中，按物質(zhì)的量之比n(Na2CO3)：n(SiF62-)= 1：1加入Na2CO3脫氟，充分反應(yīng)后，c(Na+)=_______ mol L-1；再分批加入一定量的BaCO3，首先轉(zhuǎn)化為沉淀的離子是_______。
BaSiF6 Na2SiF6 CaSO4 BaSO4
Ksp 1.0×10-6 4.0×10-6 9.0×10-4 1.0×10-10
(3)SO42-濃度(以SO3%計(jì))在一定范圍時(shí)，石膏存在形式與溫度、H3PO4濃度(以P2O5%計(jì))的關(guān)系如圖甲所示。酸解后，在所得、P2O5%為45的混合體系中，石膏存在形式為_______(填化學(xué)式)；洗滌時(shí)使用一定濃度的硫酸溶液而不使用水，原因是_______，回收利用洗滌液X的操作單元是_______；一定溫度下，石膏存在形式與溶液中P2O5%和SO3%的關(guān)系如圖乙所示，下列條件能實(shí)現(xiàn)酸解所得石膏結(jié)品轉(zhuǎn)化的是_______(填標(biāo)號(hào))。
A．65℃、P2O5%=15、SO3%=15 B．80℃、P2O5%=10、SO3%=20
C．65℃、P2O5%=10、SO3%=30 D．80℃、P2O5%=10、SO3%=10
【答案】(1)6HF+SiO2=2H++ SiF62-+2H2O
(2) 2.0×10-2 SO42-
(3) CaSO4 0.5H2O 減少CaSO4的溶解損失，提高產(chǎn)品石膏的產(chǎn)率 酸解 D
【解析】根據(jù)題中的工藝流程，氟磷灰石用硫酸溶解后過(guò)濾，得到粗磷酸和濾渣，濾渣經(jīng)洗滌后結(jié)晶轉(zhuǎn)化為石膏；粗磷酸以精制I脫氟、除硫酸根離子和SiF62-，過(guò)濾，濾液經(jīng)精制II等一系列操作得到磷酸。(1)氫氟酸與SiO2反應(yīng)生成二元強(qiáng)酸H2SiF6，該反應(yīng)的離子方程式為6HF+SiO2=2H++ SiF62-+2H2O。(2)精制1中，按物質(zhì)的量之比n(Na2CO3)：n(SiF62-)= 1：1加入Na2CO3脫氟，該反應(yīng)的化學(xué)方程式為H2SiF6+ Na2CO3= Na2SiF6↓+CO2↑+ H2O，充分反應(yīng)后得到沉淀Na2SiF6，溶液中有飽和的Na2SiF6，且c(Na+)=2c(SiF62-)，根據(jù)Na2SiF6的溶度積可知Ksp= c2(Na+) c(SiF62-)=4c3(SiF62-)，c(SiF62-) =mol L-1，因此c(Na+)=2c(SiF62-)=2.0×10-2mol L-1；同時(shí)，粗磷酸中還有硫酸鈣的飽和溶液，c(Ca2+)=c(SO42-)=mol L-1；分批加入一定量的BaCO3，當(dāng)BaSiF6沉淀開始生成時(shí)，c(Ba2+)= mol L-1，當(dāng)BaSO4沉淀開始生成時(shí)，c(Ba2+)= mol L-1，因此，首先轉(zhuǎn)化為沉淀的離子是SO42-，然后才是SiF62-。(3)根據(jù)圖中的坐標(biāo)信息，酸解后，在所得100℃、P2O5%為45的混合體系中，石膏存在形式為CaSO4 0.5H2O；CaSO4在硫酸中的溶解度小于在水中的，因此，洗滌時(shí)使用一定濃度的硫酸溶液而不使用水的原因是：減少CaSO4的溶解損失，提高產(chǎn)品石膏的產(chǎn)率；洗滌液X中含有硫酸，其具有回收利用的價(jià)值，由于酸解時(shí)使用的也是硫酸，因此，回收利用洗滌液X的操作單元是：酸解。由圖甲信息可知，溫度越低，越有利于實(shí)現(xiàn)酸解所得石膏結(jié)晶的轉(zhuǎn)化，由圖乙信息可知，位于65℃線上方的晶體全部以CaSO4 0.5H2O形式存在，位于80℃線下方，晶體全部以CaSO4 2H2O形式存在，在兩線之間的以兩種晶體的混合物形式存在：A項(xiàng)，P2O5%= l5、SO3%= 15，由圖乙信息可知，該點(diǎn)坐標(biāo)位于兩個(gè)溫度線之間，故不能實(shí)現(xiàn)晶體的完全轉(zhuǎn)化，A不符合題意；B項(xiàng)，P2O5%= 10、SO3%= 20，由圖乙信息可知，該點(diǎn)坐標(biāo)位于兩個(gè)溫度線(65℃、80℃)之間，故不能實(shí)現(xiàn)晶體的完全轉(zhuǎn)化， B不符合題意；C項(xiàng)，P2O5%= 10、SO3%= 30，由圖乙信息可知，該點(diǎn)坐標(biāo)位于，該點(diǎn)坐標(biāo)位于65℃線上方，晶體全部以CaSO4 0.5H2O形式存在，故不能實(shí)現(xiàn)晶體轉(zhuǎn)化， C不符合題意；D項(xiàng)，P2O5%=10、SO3%= 10，由圖乙信息可知，該點(diǎn)坐標(biāo)位于80℃線下方，晶體全部以CaSO4 2H2O形式存在，故能實(shí)現(xiàn)晶體的完全轉(zhuǎn)化，D符合題意；故選D。
15．(2022 全國(guó)乙卷，26)廢舊鉛蓄電池的鉛膏中主要含有PbSO4、PbO2、PbO和Pb。還有少量Ba、Fe、Al的鹽或氧化物等。為了保護(hù)環(huán)境、充分利用鉛資源，通過(guò)下圖流程實(shí)現(xiàn)鉛的回收。
一些難溶電解質(zhì)的溶度積常數(shù)如下表：
難溶電解質(zhì) PbSO4 PbCO3 BaSO4 BaCO3
Ksp 2.5×10-8 7.4×10-14 1.1×10-10 2.6×10-9
一定條件下，一些金屬氫氧化物沉淀時(shí)的如下表：
金屬氫氧化物 Fe(OH)3 Fe(OH)2 Al(OH)3 Pb(OH)2
開始沉淀的pH 2.3 6.8 3.5 7.2
完全沉淀的pH 3.2 8.3 4.6 9.1
回答下列問(wèn)題：
(1)在“脫硫”中PbSO4轉(zhuǎn)化反應(yīng)的離子方程式為________，用沉淀溶解平衡原理解釋選擇Na2CO3的原因________。
(2)在“脫硫”中，加入Na2CO3不能使鉛膏中BaSO4完全轉(zhuǎn)化，原因是________。
(3)在“酸浸”中，除加入醋酸()，還要加入H2O2。
(ⅰ)能被H2O2氧化的離子是________；
(ⅱ) H2O2促進(jìn)了金屬Pb在醋酸中轉(zhuǎn)化為Pb(Ac)2，其化學(xué)方程式為________；
(ⅲ) H2O2也能使PbO2轉(zhuǎn)化為Pb(Ac)2，H2O2的作用是________。
(4)“酸浸”后溶液的pH約為4.9，濾渣的主要成分是________。
(5)“沉鉛”的濾液中，金屬離子有________。
【答案】(1) PbSO4(s)+CO32-(aq)= PbCO3(s)+SO42-(aq)
反應(yīng)PbSO4(s)+CO32- (aq)= PbCO3(s)+SO42- (aq)的平衡常數(shù)K==3.4×105>105，PbSO4可以比較徹底的轉(zhuǎn)化為PbCO3
(2)反應(yīng)BaSO4(s)+CO32- (aq)= BaCO3(s)+SO42- (aq)的平衡常數(shù)K==0.04<<105，反應(yīng)正向進(jìn)行的程度有限
(3) Fe2+ Pb+H2O2+2HAc=Pb(Ac)2+2H2O 作還原劑
(4)Fe(OH)3、Al(OH)3 (5)Ba2+、Na+
【解析】鉛膏中主要含有PbSO4、PbO2、PbO和Pb，還有少量Ba、Fe、Al的鹽或氧化物等，向鉛膏中加入碳酸鈉溶液進(jìn)行脫硫，硫酸鉛轉(zhuǎn)化為碳酸鉛，過(guò)濾，向所得固體中加入醋酸、過(guò)氧化氫進(jìn)行酸浸，過(guò)氧化氫可將溶液中的亞鐵離子氧化為鐵離子，酸浸后溶液的pH約為4.9，依據(jù)金屬氫氧化物沉淀時(shí)的pH可知，濾渣主要成分為氫氧化鋁、氫氧化鐵，過(guò)濾后，向?yàn)V液中加入氫氧化鈉溶液進(jìn)行沉鉛，得到氫氧化鉛沉淀，濾液中的金屬陽(yáng)離子主要為鈉離子和鋇離子，氫氧化鉛再進(jìn)行處理得到PbO。(1)“脫硫”中，碳酸鈉溶液與硫酸鉛反應(yīng)生成碳酸鉛和硫酸鈉，反應(yīng)的離子方程式為：PbSO4(s)+CO32- (aq)= PbCO3(s)+SO42- (aq)，由一些難溶電解質(zhì)的溶度積常數(shù)的數(shù)據(jù)可知，Ksp(PbCO3)=7.4×10-14，Ksp(PbSO4)=2.5×10-8，反應(yīng)PbSO4(s)+CO32- (aq)= PbCO3(s)+SO42- (aq)的平衡常數(shù)K====≈3.4×105>105，說(shuō)明可以轉(zhuǎn)化的比較徹底，且轉(zhuǎn)化后生成的碳酸鉛可由酸浸進(jìn)入溶液中，減少鉛的損失。(2)反應(yīng)BaSO4(s)+CO32- (aq)= BaCO3(s)+SO42- (aq)的平衡常數(shù)K====≈0.04<<105，說(shuō)明該反應(yīng)正向進(jìn)行的程度有限，因此加入碳酸鈉不能使鉛膏中的BaSO4完全轉(zhuǎn)化。(3)(i)過(guò)氧化氫有氧化性，亞鐵離子有還原性，會(huì)被過(guò)氧化氫氧化為鐵離子。(ii)過(guò)氧化氫促進(jìn)金屬Pb在醋酸溶液中轉(zhuǎn)化為Pb(Ac)2，過(guò)氧化氫與Pb、HAc發(fā)生氧還原反應(yīng)生成Pb(Ac)2和H2O，依據(jù)得失電子守恒和原子守恒可知，反應(yīng)的化學(xué)方程式為：Pb+H2O2+2HAc=Pb(Ac)2+2H2O。(iii)過(guò)氧化氫也能使PbO2轉(zhuǎn)化為Pb(Ac)2，鉛元素化合價(jià)由+4價(jià)降低到了+2價(jià)，PbO2是氧化劑，則過(guò)氧化氫是還原劑。(4)酸浸后溶液的pH約為4.9，依據(jù)金屬氫氧化物沉淀時(shí)的pH可知，濾渣主要成分為氫氧化鋁、氫氧化鐵。(5)依據(jù)分析可知，加入碳酸鈉不能使鉛膏中的BaSO4完全轉(zhuǎn)化，鐵離子、鋁離子轉(zhuǎn)化為了氫氧化鐵、氫氧化鋁沉淀，鉛轉(zhuǎn)化為了氫氧化鉛、最終變?yōu)榱搜趸U，因此沉鉛的濾液中，金屬離子有Ba2+和加入碳酸鈉、氫氧化鈉時(shí)引入的Na+。
16．(2022 全國(guó)甲卷，26)硫酸鋅(ZnSO4)是制備各種含鋅材料的原料，在防腐、電鍍、醫(yī)學(xué)上有諸多應(yīng)用。硫酸鋅可由菱鋅礦制備。菱鋅礦的主要成分為ZnCO3，雜質(zhì)為SiO2以及Ca、Mg、Fe、Cu等的化合物。其制備流程如下：
本題中所涉及離子的氯氧化物溶度積常數(shù)如下表：
離子 Fe3+ Zn2+ Cu2+ Fe2+ Mg2+
回答下列問(wèn)題：
(1)菱鋅礦焙燒生成氧化鋅的化學(xué)方程式為_______。
(2)為了提高鋅的浸取效果，可采取的措施有_______、_______。
(3)加入物質(zhì)X調(diào)溶液，最適宜使用的X是_______(填標(biāo)號(hào))。
A．NH3·H2O B．Ca(OH)2 C．
濾渣①的主要成分是_______、_______、_______。
(4)向的濾液①中分批加入適量KMnO4溶液充分反應(yīng)后過(guò)濾，濾渣②中有MnO2，該步反應(yīng)的離子方程式為_______。
(5)濾液②中加入鋅粉的目的是_______。
(6)濾渣④與濃H2SO4反應(yīng)可以釋放HF并循環(huán)利用，同時(shí)得到的副產(chǎn)物是_______、_______。
【答案】(1)ZnCO3ZnO+CO2↑
(2) 增大壓強(qiáng) 將焙燒后的產(chǎn)物碾碎，增大接觸面積、增大硫酸的濃度等
(3) B Fe(OH)3 CaSO4 SiO2
(4)3Fe2++ MnO4-+7H2O=3Fe(OH)3↓+MnO2↓+5H+
(5)置換Cu2+為Cu從而除去
(6) CaSO4 MgSO4
【解析】由題干信息，菱鋅礦的主要成分為ZnCO3，雜質(zhì)為SiO2以及Ca、Mg、Fe、Cu等的化合物，結(jié)合流程圖分析，菱鋅礦焙燒，主要發(fā)生反應(yīng)ZnCO3ZnO+CO2↑，再加入H2SO4酸浸，得到含Zn2+、Ca2+、Mg2+、Fe2+、Fe3+、Cu2+的溶液，加入物質(zhì)X調(diào)節(jié)pH=5，結(jié)合表格數(shù)據(jù)，過(guò)濾得到Fe(OH)3、CaSO4、SiO2的濾渣①，濾液①中主要含有Zn2+、Cu2+、Mg2+、Ca2+、Fe2+，再向?yàn)V液①中加入KMnO4溶液氧化Fe2+，過(guò)濾得到Fe(OH)3和MnO2的濾渣②，濾液②中加入鋅粉，發(fā)生反應(yīng)Zn+Cu2+=Zn2+=Cu，過(guò)濾后得到濾渣③為Cu，再向?yàn)V液③中加入HF脫鈣鎂，過(guò)濾得到濾渣④為CaF2、MgF2，濾液④為ZnSO4溶液，經(jīng)一系列處理得到ZnSO4·7H2O。(1)由分析，焙燒時(shí)，生成ZnO的反應(yīng)為：ZnCO3ZnO+CO2↑；(2)可采用增大壓強(qiáng)、將焙燒后的產(chǎn)物碾碎，增大接觸面積、增大硫酸的濃度等方式提高鋅的浸取率；(3)A項(xiàng)，NH3·H2O易分解產(chǎn)生NH3污染空氣，且經(jīng)濟(jì)成本較高，故A不適宜；B項(xiàng)，Ca(OH)2不會(huì)引入新的雜質(zhì)，且成本較低，故B適宜；C項(xiàng)，NaOH會(huì)引入雜質(zhì)Na+，且成本較高，C不適宜；故選B；當(dāng)沉淀完全時(shí)(離子濃度小于10-5mol/L)，結(jié)合表格Ksp計(jì)算各離子完全沉淀時(shí)pH＜5的只有Fe3+，故濾渣①中有Fe(OH)3，又CaSO4是微溶物，SiO2不溶于酸，故濾渣①的主要成分是Fe(OH)3、CaSO4、SiO2；(4)向80~90℃濾液①中加入KMnO4溶液，可氧化Fe2+，得到Fe(OH)3和MnO2的濾渣②，反應(yīng)的離子方程式為3Fe2++ MnO4-+7H2O=3Fe(OH)3↓+MnO2↓+5H+；(5)濾液②中加入鋅粉，發(fā)生反應(yīng)Zn+Cu2+=Zn2+=Cu，故加入鋅粉的目的為置換Cu2+為Cu從而除去；(6)由分析，濾渣④為CaF2、MgF2，與濃硫酸反應(yīng)可得到HF，同時(shí)得到的副產(chǎn)物為CaSO4、MgSO4。
17．(2022 湖南選擇性考試，17)鈦(Ti)及其合金是理想的高強(qiáng)度、低密度結(jié)構(gòu)材料。以鈦渣(主要成分為TiO2，含少量V、Si和Al的氧化物雜質(zhì))為原料，制備金屬鈦的工藝流程如下：
已知“降溫收塵”后，粗TiCl4中含有的幾種物質(zhì)的沸點(diǎn)：
物質(zhì) TiCl4 VOCl3 SiCl4 AlCl3
沸點(diǎn)/℃ 136 127 57 180
回答下列問(wèn)題：
(1)已知ΔG= ΔH-TΔS，的值只決定于反應(yīng)體系的始態(tài)和終態(tài)，忽略、隨溫度的變化。若ΔG＜0，則該反應(yīng)可以自發(fā)進(jìn)行。根據(jù)下圖判斷：600℃時(shí)，下列反應(yīng)不能自發(fā)進(jìn)行的是_______。
A．C(s)＋O2(g)=CO2(g)
B．2C(s)＋O2(g)=2CO(g)
C．TiO2 (s)＋2Cl2(g)= TiCl4(g)＋O2(g)
D．TiO2 (s)＋C(s)＋2Cl2(g)= TiCl4(g)＋CO2(g)
(2) TiO2與C、Cl2，在600℃的沸騰爐中充分反應(yīng)后，混合氣體中各組分的分壓如下表：
物質(zhì) TiCl4 CO CO2 Cl2
分壓
①該溫度下，TiO2與C、Cl2反應(yīng)的總化學(xué)方程式為_______；
②隨著溫度升高，尾氣中的含量升高，原因是_______。
(3)“除釩”過(guò)程中的化學(xué)方程式為_______；“除硅、鋁”過(guò)程中，分離TiCl4中含、雜質(zhì)的方法是_______。
(4)“除釩”和“除硅、鋁”的順序_______(填“能”或“不能”)交換，理由是_______。
(5)下列金屬冶煉方法與本工藝流程中加入冶煉的方法相似的是_______。
A．高爐煉鐵 B．電解熔融氯化鈉制鈉
C．鋁熱反應(yīng)制錳 D．氧化汞分解制汞
【答案】(1)C
(2) 5TiO2+6C+10Cl25TiCl4+2CO+4CO2 隨著溫度升高，CO2與C發(fā)生反應(yīng)C＋CO22CO
(3) 3VOCl3+Al=3VOCl2+AlCl3 蒸餾
(4) 不能 若先“除硅、鋁”再“除釩”，“除釩”時(shí)需要加入Al，又引入Al雜質(zhì)；
(5)AC
【解析】鈦渣中加入C、Cl2進(jìn)行沸騰氯化，轉(zhuǎn)化為相應(yīng)的氯化物，降溫收塵后得到粗TiCl4，加入單質(zhì)Al除釩，再除硅、鋁得到純TiCl4，加入Mg還原得到Ti。(1)記①C(s)＋O2(g)=CO2(g)，②2C(s)＋O2(g)=2CO(g)，③TiO2 (s)＋2Cl2(g)= TiCl4(g)＋O2(g)，④TiO2 (s)＋C(s)＋2Cl2(g)= TiCl4(g)＋CO2(g)；A項(xiàng)，由圖可知，600℃時(shí)C(s)＋O2(g)=CO2(g)的ΔG＜0，反應(yīng)自發(fā)進(jìn)行，故A不符合題意；B項(xiàng)，由圖可知，600℃時(shí)2C(s)＋O2(g)=2CO(g)的ΔG＜0，反應(yīng)自發(fā)進(jìn)行，故B不符合題意；C項(xiàng)，由圖可知，600℃時(shí)TiO2 (s)＋2Cl2(g)= TiCl4(g)＋O2(g)的ΔG＞0，反應(yīng)不能自發(fā)進(jìn)行，故C符合題意；D項(xiàng)，根據(jù)蓋斯定律，TiO2 (s)＋C(s)＋2Cl2(g)= TiCl4(g)＋CO2(g)可由①+③得到，則600℃時(shí)其ΔG＜0，反應(yīng)自發(fā)進(jìn)行，故D不符合題意；故選C；(2)①根據(jù)表中數(shù)據(jù)可知，該溫度下C主要生成CO和CO2，根據(jù)相同條件下氣體的壓強(qiáng)之比是物質(zhì)的量之比可知TiCl4、CO和CO2的物質(zhì)的量之比約是5：2：4，所以TiO2與C、Cl2反應(yīng)的總化學(xué)方程式為5TiO2+6C+10Cl25TiCl4+2CO+4CO2；②隨著溫度升高，CO2與C發(fā)生反應(yīng)C＋CO22CO，導(dǎo)致CO含量升高；(3)“降溫收塵”后釩元素主要以VOCl3形式存在，加入Al得到VOCl2渣，根據(jù)得失電子守恒和元素守恒配平方程式為3VOCl3+Al=3VOCl2+AlCl3；AlCl3、SiCl4與TiCl4沸點(diǎn)差異較大，“除硅、鋁"過(guò)程中可采用蒸餾的方法分離AlCl3、SiCl4；(4)若先“除硅、鋁”再“除釩”，“除釩”時(shí)需要加入Al，又引入Al雜質(zhì)，因此“除釩”和“除硅、鋁”的順序不能交換；(5)本工藝中加入Mg冶煉Ti的方法為熱還原法；A項(xiàng)，高爐煉鐵的原理是用還原劑將鐵礦石中鐵的氧化物還原成金屬鐵，屬于熱還原法，故A符合題意；B項(xiàng)，電解熔融氯化鈉制取金屬鈉的原理是電解法，故B不符合題意；C項(xiàng)，鋁熱反應(yīng)制錳是利用Al作還原劑，將錳從其化合物中還原出來(lái)，為熱還原法，故C符合題意；D項(xiàng)，Hg為不活潑金屬，可以直接用加熱分解氧化汞的方法制備汞，故D不符合題意；故選AC。
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第05講 工業(yè)流程題解題策略
目錄
01 考情透視·目標(biāo)導(dǎo)航
02 知識(shí)導(dǎo)圖·思維引航
03考點(diǎn)突破·考法探究
考點(diǎn)一 微型工業(yè)流程題
知識(shí)點(diǎn)1微型工藝流程中題的呈現(xiàn)方式
知識(shí)點(diǎn)2工藝流程中的實(shí)驗(yàn)操作分析
考向1微型工藝流程中的實(shí)驗(yàn)操作
考向2 微型工藝流程中的過(guò)程評(píng)價(jià)
考點(diǎn)二 化工流程綜合題
知識(shí)點(diǎn)1 反應(yīng)條件的控制
知識(shí)點(diǎn)2 常用的分離、提純方法
考向1 化學(xué)工藝流程與物質(zhì)制備
考向2 化學(xué)工藝流程與反應(yīng)原理
04真題練習(xí)·命題洞見
考點(diǎn)要求 考題統(tǒng)計(jì) 考情分析
微型實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)與評(píng)價(jià) 2023浙江6月選考12題，2分；2023湖北卷3題，3分；2023湖南卷9題，3分；2023遼寧卷10題，3分；2023山東卷13題，4分；2022福建卷6題，4分；2022河北卷4題，3分；2022山東卷9題，2分；2022山東卷9題，2分；2021湖南卷6題，3分；2021河北卷6題，3分； 化工流程題是高考的熱點(diǎn)題型，通常以實(shí)際的工業(yè)生產(chǎn)為背景，通過(guò)工藝流程圖的形式再現(xiàn)生產(chǎn)的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。該類題主要以化工流程或?qū)嶒?yàn)裝置圖為載體，以考查實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)、探究與實(shí)驗(yàn)分析能力為主，同時(shí)涉及基本操作、基本實(shí)驗(yàn)方法、裝置與儀器選擇、誤差分析等知識(shí)，題目綜合性強(qiáng)，難度大。重要考查考生提取信息的能力，檢驗(yàn)學(xué)生化學(xué)學(xué)科素養(yǎng)的落實(shí)情況，體現(xiàn)“一核”的引領(lǐng)功能。化學(xué)工藝流程題主要從以下兩點(diǎn)設(shè)置：(1)環(huán)境與化學(xué)：主要涉及“廢水、廢氣、廢渣”的來(lái)源，對(duì)環(huán)境的影響和處理原理。(2)重要化工生產(chǎn)及資源利用：旨在用所學(xué)的基本理論(氧化還原、化學(xué)平衡、鹽類水解、電化學(xué)、熱化學(xué)、有機(jī)物結(jié)構(gòu)與性質(zhì)等)指導(dǎo)化工生產(chǎn)。從命題趨勢(shì)來(lái)看，一般有三種題型：一是從實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)和評(píng)價(jià)的角度對(duì)化工生產(chǎn)進(jìn)行模擬；二是根據(jù)一些化工生產(chǎn)的流程來(lái)考查考生的綜合應(yīng)用能力；三是關(guān)于化工生產(chǎn)的相關(guān)計(jì)算。
綜合實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)與評(píng)價(jià) 2023山東卷17題，13分；2023全國(guó)甲卷26題，14分；2023全國(guó)乙卷26題，14分；2023全國(guó)新課標(biāo)卷27題，14分；2023湖南卷17題，15分；2023遼寧卷16題，14分；2023湖北卷16題，14分；2023浙江6月選考18題，10分；2023北京卷18題，13分；2023廣東卷18題，14分；2021浙江6月選考30題，10分；2021山東卷18題，12分；2022重慶卷15題，15分；2022湖北卷16題，14分；2022遼寧卷16題，14分；2022北京卷18題，13分；2022 海南卷15題，10分；2022河北卷15題，14分；2022山東卷17題，13分；2022全國(guó)乙卷26題，14分；2022全國(guó)甲卷26題，14分；2022湖南卷17題，14分；2022江蘇卷15題，12分；2022廣東卷18題，14分；2021全國(guó)甲卷26題，14分；2021全國(guó)乙卷26題，14分；2021湖南卷17題，14分；2021湖北卷16題，14分；2021 海南卷15題，10分；2021河北卷15題，14分；2021廣東卷16題，14分；2022山東卷17題，13分；2021北京卷16題，13分；2021遼寧卷16題，14分；2021浙江1月選考30題，10分；
復(fù)習(xí)目標(biāo)： 1．掌握本題型的基本特征，熟悉化工流程圖的表示形式以及分析工藝流程圖的方法。 2．掌握工業(yè)生產(chǎn)中常見的化學(xué)術(shù)語(yǔ)，如堿洗、酸溶、酸浸等。 3．掌握陌生化學(xué)方程式的書寫方法，掌握氧化還原反應(yīng)的基本規(guī)律及基應(yīng)用等。 4．掌握物質(zhì)除雜、物質(zhì)回收利用的常見方法。 5．掌握原料預(yù)處理、制備過(guò)程中控制反應(yīng)條件的目的和方法。 6．掌握相關(guān)計(jì)算，如利用化學(xué)方程式計(jì)算、氧化還原滴定計(jì)算、pH計(jì)算、各種常數(shù)的計(jì)算等。
考點(diǎn)一 微型工業(yè)流程題
知識(shí)點(diǎn)一 微型工藝流程中題的呈現(xiàn)方式
知識(shí)點(diǎn)二 工藝流程中的實(shí)驗(yàn)操作分析
1．流程中的“操作步驟”
操作步驟 高頻設(shè)問(wèn) 答題指導(dǎo)
原料處理 如何提高“浸出率”？ ①將礦石粉碎；②適當(dāng)加熱加快反應(yīng)速率；③充分?jǐn)嚢瑁虎苓m當(dāng)提高浸取液的濃度等
分析“浸出率”圖表，解釋“浸出率”高低變化的原因(“浸出率”升高一般是反應(yīng)溫度升高，反應(yīng)速率加快；但當(dāng)“浸出率”達(dá)到最大值后，溫度升高“浸出率”反而下降，一般是反應(yīng)試劑的分解或揮發(fā))。選擇達(dá)到一定較高“浸出率”的時(shí)間及溫度(注意：一般不止一個(gè)答案)
焙燒 ①高溫下硫化物與空氣中氧氣反應(yīng)(如FeS2與氧氣生成氧化鐵和二氧化硫)；②除去硫、碳單質(zhì)；③有機(jī)物轉(zhuǎn)化(如蛋白質(zhì)燃燒)、除去有機(jī)物等
酸性氣體的吸收 常用堿性溶液吸收(如SO2用Na2CO3或NaOH溶液吸收)
控制條件 除去雜質(zhì)的方法 加氧化劑，轉(zhuǎn)變金屬離子的價(jià)態(tài)(如Fe2＋→Fe3＋)
調(diào)節(jié)溶液的pH 調(diào)溶液pH常用氫氧化鈉、碳酸鈉、金屬氧化物[還有酸性氣體(二氧化硫)、稀鹽酸或稀硫酸]等。常利用題給金屬離子沉淀的pH信息，使特定金屬離子以氫氧化物沉淀出來(lái)
物質(zhì)轉(zhuǎn)化的分析 跟蹤物質(zhì)，分析每一步驟中可能發(fā)生的化學(xué)反應(yīng)，書寫化學(xué)方程式或離子方程式
濾渣、濾液中物質(zhì)的判斷，書寫物質(zhì)的化學(xué)式或電子式，分析物質(zhì)中的化學(xué)鍵
確定循環(huán)物質(zhì)
物質(zhì)分離 過(guò)濾、蒸發(fā)結(jié)晶、重結(jié)晶、分液與萃取 儀器的選擇(如玻璃儀器的選擇)
結(jié)晶方法： ①晶體不帶結(jié)晶水，如NaCl、KNO3等；蒸發(fā)結(jié)晶 ②晶體帶結(jié)晶水，如膽礬等；將濾液蒸發(fā)濃縮、冷卻結(jié)晶、過(guò)濾 ③要得到溶解度受溫度影響小的溶質(zhì)，如除去NaCl中少量的KNO3：蒸發(fā)濃縮結(jié)晶，趁熱過(guò)濾 ④要得到溶解度受溫度影響大的溶質(zhì)，如除去KNO3中少量的NaCl：蒸發(fā)濃縮、冷卻結(jié)晶、過(guò)濾
晶體的洗滌 用乙醇等有機(jī)溶劑洗滌晶體的目的：可以除去晶體表面可溶性的雜質(zhì)和水分、減少晶體溶解損耗，利用乙醇的易揮發(fā)性，有利于晶體的干燥
2．流程中的“操作目的”
操作目的 答題指導(dǎo)
固體原料進(jìn)行“粉碎” 減小顆粒直徑，增大浸取時(shí)的反應(yīng)速率，提高浸取率
酸(或堿)溶 ①原料經(jīng)酸(或堿)溶后轉(zhuǎn)變成可溶物進(jìn)入溶液中，以達(dá)到與難溶物分離的目的 ②用堿性溶液吸收酸性氣體原料
灼燒(焙燒) ①除去硫、碳單質(zhì)；②有機(jī)物轉(zhuǎn)化、除去有機(jī)物；③高溫下原料與空氣中氧氣反應(yīng)等
金屬用熱碳酸鈉溶液洗滌 除去金屬表面的油污
過(guò)濾 固體與液體的分離；要分清楚需要的物質(zhì)在濾液中還是在濾渣中。濾渣是難溶于水的物質(zhì)，如SiO2、PbSO4、難溶的金屬氫氧化物和碳酸鹽等
萃取與分液 選用合適的萃取劑(如四氯化碳、金屬萃取劑)，萃取后， 靜置、分液——將分液漏斗玻璃塞的凹槽與分液漏斗口的小孔對(duì)準(zhǔn)。下層液體從下口放出，上層液體從上口倒出
加入氧化劑(或還原劑) ①轉(zhuǎn)化為目標(biāo)產(chǎn)物的價(jià)態(tài) ②除去雜質(zhì)離子(如把Fe2＋氧化成Fe3＋，而后調(diào)溶液的pH，使其轉(zhuǎn)化為Fe(OH)3沉淀除去)
加入沉淀劑 ①生成硫化物沉淀(如加入硫化鈉、硫化銨、硫化亞鐵等) ②加入可溶性碳酸鹽，生成碳酸鹽沉淀 ③加入氟化鈉，除去Ca2＋、Mg2＋
判斷能否加其他物質(zhì) 要考慮是否引入雜質(zhì)(或影響產(chǎn)物的純度)等
在空氣中或在其他氣體中進(jìn)行的反應(yīng)或操作 要考慮O2、H2O、CO2或其他氣體是否參與反應(yīng)；能否達(dá)到隔絕空氣、防氧化、防水解、防潮解等目的
調(diào)溶液pH ①生成金屬氫氧化物，以達(dá)到除去金屬離子的目的 ②抑制鹽類水解 ③促進(jìn)鹽類水解生成沉淀，有利于過(guò)濾分離 ④用pH計(jì)測(cè)量溶液的pH ⑤用pH試紙測(cè)定溶液的pH：將一小塊pH試紙放在潔凈干燥的玻璃片或表面皿上，用潔凈的玻璃棒蘸取少量待測(cè)液點(diǎn)在pH試紙的中部，待試紙變色后再與標(biāo)準(zhǔn)比色卡對(duì)照讀數(shù)
控制溫度 ①控制物質(zhì)的溶解與結(jié)晶 ②防止某些物質(zhì)分解或揮發(fā)(如H2O2、氨水、草酸) ③控制反應(yīng)速率、使催化劑達(dá)到最大活性、防止副反應(yīng)的發(fā)生 ④控制化學(xué)反應(yīng)的方向，使化學(xué)平衡移動(dòng) ⑤煮沸：促進(jìn)溶液中的氣體(如氧氣)揮發(fā)逸出 ⑥趁熱過(guò)濾：減少因降溫而析出的溶質(zhì)的量
洗滌晶體 洗滌試劑 適用范圍 目的
蒸餾水 冷水 產(chǎn)物不溶于水 除去固體表面吸附著的××雜質(zhì)；可適當(dāng)降低固體因?yàn)槿芙舛斐傻膿p失
熱水 有特殊的物質(zhì)其溶解度隨著溫度升高而下降 除去固體表面吸附著的××雜質(zhì)；可適當(dāng)降低固體因?yàn)闇囟茸兓芙舛斐傻膿p失
有機(jī)溶劑(酒精、丙酮等) 固體易溶于水、難溶于有機(jī)溶劑 減少固體溶解；利用有機(jī)溶劑的揮發(fā)性除去固體表面的水分，產(chǎn)品易干燥
飽和溶液 對(duì)純度要求不高的產(chǎn)品 減少固體溶解
酸、堿溶液 產(chǎn)物不溶于酸、堿 除去固體表面吸附著的可溶于酸、堿的雜質(zhì)；減少固體溶解
洗滌沉淀方法：向過(guò)濾器中加入蒸餾水至浸沒(méi)沉淀，待水自然流下后，重復(fù)以上操作2～3次
提高原子利用率 綠色化學(xué)(物質(zhì)的循環(huán)利用、廢物處理、原子利用率、能量的充分利用)
【方法技巧】
1．首尾分析法：對(duì)一些線型流程工藝(從原料到產(chǎn)品為一條龍的生產(chǎn)工序)試題，首先對(duì)比分析流程圖中第一種物質(zhì)(原材料)與最后一種物質(zhì)(產(chǎn)品)，從對(duì)比分析中找出原料與產(chǎn)品之間的關(guān)系，弄清生產(chǎn)過(guò)程中原料轉(zhuǎn)化為產(chǎn)品的基本原理和除雜、分離、提純產(chǎn)品的化工工藝，然后結(jié)合題設(shè)的問(wèn)題，逐一推敲解答。
2．截段分析法：對(duì)于用同樣的原材料生產(chǎn)兩種或多種產(chǎn)品(包括副產(chǎn)品)的工藝流程題，用截段分析法更容易找到解題的切入點(diǎn)。關(guān)鍵在于看清主、副產(chǎn)品是如何分開的，以此確定截幾段更合適，一般截段以產(chǎn)品為準(zhǔn)點(diǎn)。
3．交叉分析法：有些化工生產(chǎn)選用多組原材料，先合成一種或幾種中間產(chǎn)品，再用這一中間產(chǎn)品與部分其他原材料生產(chǎn)所需的主流產(chǎn)品，這種題適合用交叉分析法。就是將提供的工業(yè)流程示意圖結(jié)合常見化合物的制取原理劃分成幾條生產(chǎn)流水線，然后上下交叉分析。
考向1 微型工藝流程中的實(shí)驗(yàn)操作
【例1】(2024·江蘇省蘇州市南京航空航天大學(xué)蘇州附屬中學(xué)高三二模)實(shí)驗(yàn)室從含I-的溶液中提取I2的流程如下：
已知2Fe3+ + 2I-= 2Fe2+ + I2。下列說(shuō)法不正確的是( )
A．“過(guò)濾1”所得沉淀為AgI
B．“過(guò)濾2”所得濾液中鐵元素主要以Fe3+的形式存在
C．用稀HNO3溶解濾渣Y得到的溶液可循環(huán)利用
D．氧化時(shí)，理論上通入Cl2的物質(zhì)的量為I-物質(zhì)的量的
【名師點(diǎn)睛】
微型工藝流程題目在流程中一般分為3個(gè)過(guò)程：原料處理→分離提純→獲得產(chǎn)品，其中化工生產(chǎn)過(guò)程中分離提純、除雜等環(huán)節(jié)，與高中化學(xué)基本實(shí)驗(yàn)的原理緊密聯(lián)系，包括蒸發(fā)濃縮、冷卻結(jié)晶、過(guò)濾、洗滌、烘干，或蒸餾、萃取、分液等基本實(shí)驗(yàn)操作及原理，并要熟悉所用到的相關(guān)儀器。
【變式訓(xùn)練】(2024·江蘇省蘇州市南京航空航天大學(xué)蘇州附屬中學(xué)高三下月考)已知苯胺(液體)、苯甲酸(固體)微溶于水，苯胺鹽酸鹽易溶于水。實(shí)驗(yàn)室初步分離甲苯、苯胺、苯甲酸混合溶液的流程如下。下列說(shuō)法正確的是( )
A．苯胺既可與鹽酸也可與溶液反應(yīng)
B．由①、③分別獲取相應(yīng)粗品時(shí)可采用相同的操作方法
C．苯胺、甲苯、苯甲酸粗品依次由①、②、③獲得
D．①、②、③均為兩相混合體系
考向2 微型工藝流程中的過(guò)程評(píng)價(jià)
【例2】(2024·安徽省安慶市三模)聚酯反應(yīng)催化劑乙二醇銻是一種無(wú)毒的白色晶狀粉末，其制備流程如下：
下列說(shuō)法錯(cuò)誤的是( )
A．煅燒過(guò)程需注意防治污染
B．乙二醇為非極性分子
C．醇化反應(yīng)需及時(shí)分離出水蒸氣以提高Sb O 的平衡轉(zhuǎn)化率
D．操作Ⅰ為冷卻結(jié)晶、過(guò)濾，操作Ⅱ?yàn)橄礈臁⒏稍?br/>【思維建模】
流程的最終目的就是收益最大化，工藝流程題設(shè)中的問(wèn)題順序通常與流程圖的流程順序是一致的，且一個(gè)問(wèn)題對(duì)應(yīng)流程圖的一個(gè)或依次相連的若干個(gè)環(huán)節(jié)，做題時(shí)只需找到所需回答的問(wèn)題與流程圖中相關(guān)信息的一一對(duì)應(yīng)關(guān)系，“順藤摸瓜”就可以有效解決相關(guān)問(wèn)題，對(duì)流程進(jìn)行在效評(píng)價(jià)。微型工藝流程中的過(guò)程評(píng)價(jià)思路：
1．化學(xué)反應(yīng)原理——化學(xué)原理在實(shí)際工業(yè)上是否可行；
2．成本要低——原料的選取使用、設(shè)備的損耗等；
3．原料的利用率要高——利用好副產(chǎn)品、循環(huán)使用原料、能量盡可能利用；
4．生產(chǎn)過(guò)程要快——化學(xué)反應(yīng)速率；
5．產(chǎn)率要高——化學(xué)平衡；
6．產(chǎn)品要純——產(chǎn)品的分離、提純；
7．環(huán)保問(wèn)題——反應(yīng)物盡可能無(wú)毒無(wú)害無(wú)副作用，“三廢”處理。
【變式訓(xùn)練】 (2024·江蘇省蘇州市南京航空航天大學(xué)蘇州附屬中學(xué)高三二模)實(shí)驗(yàn)室從含I-的溶液中提取I2的流程如下：
已知2Fe3+ + 2I-= 2Fe2+ + I2。下列說(shuō)法不正確的是( )
A．“過(guò)濾1”所得沉淀為AgI
B．“過(guò)濾2”所得濾液中鐵元素主要以Fe3+的形式存在
C．用稀HNO3溶解濾渣Y得到的溶液可循環(huán)利用
D．氧化時(shí)，理論上通入Cl2的物質(zhì)的量為I-物質(zhì)的量的
考點(diǎn)二 化工流程綜合題
知識(shí)點(diǎn)1 反應(yīng)條件的控制
1．反應(yīng)條件控制
條件控制 目的
固體原料 粉碎或研磨 減小顆粒直徑，增大反應(yīng)物接觸面積，增大浸取時(shí)的反應(yīng)速率，提高浸取率
煅燒或灼燒 ①除去硫、碳單質(zhì)；②有機(jī)物轉(zhuǎn)化、除去有機(jī)物；③高溫下原料與空氣中氧氣反應(yīng)；④除去熱不穩(wěn)定的雜質(zhì)等
酸浸 ①溶解轉(zhuǎn)變成可溶物進(jìn)入溶液中，以達(dá)到與難溶物分離的目的；②去氧化物(膜)
堿溶 ①除去金屬表面的油污；②溶解鋁、氧化鋁等
加熱 ①加快反應(yīng)速率或溶解速率；②促進(jìn)平衡向吸熱反應(yīng)方向移動(dòng)；③除雜，除去熱不穩(wěn)定的雜質(zhì)，如NaHCO3、Ca(HCO3)2、KMnO4、NH4Cl等物質(zhì)；④使沸點(diǎn)相對(duì)較低或易升華的原料氣化；⑤煮沸時(shí)促進(jìn)溶液中的氣體(如氧氣)揮發(fā)逸出等
反應(yīng)物用量 或濃度 ①酸浸時(shí)提高酸的濃度可提高礦石中某金屬元素的浸取率；②增大便宜、易得的反應(yīng)物的濃度，可以提高其他物質(zhì)的利用率，使反應(yīng)充分進(jìn)行；③增大物質(zhì)濃度可以加快反應(yīng)速率，使平衡發(fā)生移動(dòng)等
降溫 ①防止某物質(zhì)在高溫時(shí)溶解(或分解)；②使化學(xué)平衡向著題目要求的方向(放熱反應(yīng)方向)移動(dòng)；③使某個(gè)沸點(diǎn)較高的產(chǎn)物液化，使其與其他物質(zhì)分離等；④降低某些晶體的溶解度，減少損失等
控溫 ①結(jié)晶獲得所需物質(zhì)；②防止某種物質(zhì)(如H2O2、草酸、濃硝酸、銨鹽等)溫度過(guò)高時(shí)會(huì)分解或揮發(fā)；③使某物質(zhì)達(dá)到沸點(diǎn)揮發(fā)出來(lái)；④使催化劑的活性達(dá)到最好；⑤防止副反應(yīng)的發(fā)生等
加入氧化劑 (或還原劑) ①轉(zhuǎn)化為目標(biāo)產(chǎn)物的價(jià)態(tài)；②除去雜質(zhì)離子[如把Fe2＋氧化成Fe3＋，而后調(diào)溶液的pH，使其轉(zhuǎn)化為Fe(OH)3沉淀除去]
加入沉淀劑 ①生成硫化物沉淀(如加入硫化鈉、硫化銨、硫化亞鐵等)；②加入可溶性碳酸鹽，生成碳酸鹽沉淀；③加入氟化鈉，除去Ca2＋、Mg2＋
pH控制 ①生成金屬氫氧化物，以達(dá)到除去金屬離子的目的；②抑制鹽類水解；③促進(jìn)鹽類水解生成沉淀，有利于過(guò)濾分離
2．常用的控制反應(yīng)條件的方法
(1)調(diào)節(jié)溶液的pH。常用于使某些金屬離子形成氫氧化物沉淀。調(diào)節(jié)pH所需的物質(zhì)一般應(yīng)滿足兩點(diǎn)：
①能與H＋反應(yīng)，使溶液pH增大；
②不引入新雜質(zhì)。
例如：若要除去Cu2＋中混有的Fe3＋，可加入CuO、CuCO3、Cu(OH)2、Cu2(OH)2CO3等物質(zhì)來(lái)調(diào)節(jié)溶液的pH，不可加入NaOH溶液、氨水等。
(2)控制溫度。根據(jù)需要升溫或降溫，改變反應(yīng)速率或使平衡向需要的方向移動(dòng)。
(3)趁熱過(guò)濾。防止某物質(zhì)降溫時(shí)會(huì)析出。
(4)冰水洗滌。洗去晶體表面的雜質(zhì)離子，并減少晶體在洗滌過(guò)程中的溶解損耗。
知識(shí)點(diǎn)2 常用的分離、提純方法
1．常用的分離方法
(1)過(guò)濾：分離難溶物和易溶物，根據(jù)特殊需要采用趁熱過(guò)濾或者抽濾等方法。
(2)萃取和分液：利用溶質(zhì)在互不相溶的溶劑里的溶解度不同提取分離物質(zhì)，如用CCl4或苯萃取溴水中的溴。
(3)蒸發(fā)結(jié)晶：提取溶解度隨溫度變化不大的溶質(zhì)，如從溶液中提取NaCl。
(4)冷卻結(jié)晶：提取溶解度隨溫度變化較大的溶質(zhì)、易水解的溶質(zhì)或結(jié)晶水合物，如KNO3、FeCl3、CuCl2、CuSO4·5H2O、FeSO4·7H2O等。
(5)蒸餾或分餾：分離沸點(diǎn)不同且互溶的液體混合物，如分離乙醇和甘油。
(6)冷卻法：利用氣體液化的特點(diǎn)分離氣體，如合成氨工業(yè)采用冷卻法分離平衡混合氣體中的氨氣。
2．常用的提純方法
(1)水溶法：除去可溶性雜質(zhì)。
(2)酸溶法：除去堿性雜質(zhì)。
(3)堿溶法：除去酸性雜質(zhì)。
(4)氧化劑或還原劑法：除去還原性或氧化性雜質(zhì)。
(5)加熱灼燒法：除去受熱易分解或易揮發(fā)的雜質(zhì)。
(6)調(diào)節(jié)溶液的pH法：如除去酸性溶液中的Fe3＋等。
【方法技巧】
可循環(huán)物質(zhì)的判斷
1．流程圖中回頭箭頭的物質(zhì)。
2．生產(chǎn)流程中后面新生成或新分離的物質(zhì)(不要忽視結(jié)晶后的母液)，可能是前面某一步反應(yīng)的相關(guān)物質(zhì)。
(1)從流程需要加入的物質(zhì)去找
先觀察流程中需要加入的物質(zhì)，再研究后面的流程中有沒(méi)有生成此物質(zhì)。
(2)從能構(gòu)成可逆反應(yīng)的物質(zhì)去找
可逆反應(yīng)的反應(yīng)物不能完全轉(zhuǎn)化，應(yīng)該回收再利用。
(3)從過(guò)濾后的母液中尋找
析出晶體經(jīng)過(guò)過(guò)濾后的溶液稱為母液，母液是該晶體溶質(zhì)的飽和溶液，應(yīng)該循環(huán)再利用。
考向1 化學(xué)工藝流程與物質(zhì)制備
【例1】(2024·福建福州八縣協(xié)作校高三聯(lián)考)廢SCR催化劑(含TiO2、V2O5、WO3等)的回收對(duì)環(huán)境保護(hù)和資源循環(huán)利用意義重大。通過(guò)如下工藝流程可以回收其中的鈦、釩、鎢等。
已知：TiO2、V2O5和WO3都能與NaOH溶液反應(yīng)生成可溶性的NaVO3、Na2WO4和不溶性的Na2TiO3；
回答下列問(wèn)題：
(1)元素V在周期表中的位置 。在NH4VO3中V元素的化合價(jià)是 。
(2)“球磨”的目的是 。
(3)請(qǐng)寫出“堿浸”過(guò)程中WO3與NaOH溶液反應(yīng)的離子方程式 。
(4)“酸浸”后鈦主要以TiO2+形式存在，“熱水解”反應(yīng)的離子方程式為 。
(5)“煅燒”NH4VO3的化學(xué)方程式為 。
(6)“沉鎢”中為促進(jìn)CaWO4盡可能析出完全，需要進(jìn)行的措施是 。
【思維建模】
“四線法”解題模型
試劑線：為達(dá)到最終目的加入的物質(zhì)，起到氧化還原、非氧化還原的作用；
轉(zhuǎn)化線：元素守恒—焙燒、溶浸、沉淀、煅燒、電解、結(jié)晶等；
除雜線：復(fù)分解沉淀、置換沉淀、氧化還原沉淀；加熱產(chǎn)生氣體等；
分離線：蒸發(fā)、結(jié)晶、過(guò)濾(趁熱過(guò)濾)、洗滌、干燥等。
【變式訓(xùn)練】(2024·福建福州市八縣一中高三聯(lián)考)電池級(jí)碳酸鋰是制造LiCoO2等鋰離子電池必不可少的原材料。享譽(yù)“亞洲鋰都”的宜春擁有亞洲儲(chǔ)量最大的鋰云母礦，以鋰云母浸出液(含Li+、Fe3+、Mg2+、SO42-等)為原料制取電池級(jí)Li2CO3的工藝流程如圖：
已知：①HR為有機(jī)萃取劑，難溶于水，可萃取Fe3+，萃取時(shí)發(fā)生的反應(yīng)可表示為：Fe3++3HRFeR3+3H+；
②常溫時(shí)，1mol·L-1LiOH溶液的pH=14。
回答下列問(wèn)題：
(1)“有機(jī)層”的主要成分為 (填化學(xué)式，下同)；“濾渣1”中含有的物質(zhì)為 ；使用HR萃取劑時(shí)，需加入一定量的NaOH進(jìn)行處理，其目的是 。
(2)某種HR的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)式為 ，該分子中可能與Fe3+形成配位鍵的原子有 。
(3)加適量草酸的目的 。
(4)“混合沉鋰”的離子方程式為 。
(5)Li2CO3與Co3O4在空氣中加熱可以制備重要的電極材料鈷酸鋰(LiCoO2)。寫出對(duì)應(yīng)的化學(xué)方程式 。
(6)鈷酸鋰(LiCoO2)是常見的鋰離子電池正極材料，其晶胞結(jié)構(gòu)示意圖如下圖所示，各離子位于晶胞的頂點(diǎn)、棱和體內(nèi)。
①基態(tài)Co原子核外電子排布式為 。
②該晶胞密度為 g·cm-3。(寫出計(jì)算式，阿伏加德羅常數(shù)為NA)
考向2 化學(xué)工藝流程與反應(yīng)原理
【例2】(2024河北省強(qiáng)基聯(lián)盟高三模擬)利用“微波輔助低共熔溶劑”浸取廢舊鋰離子電池中鈷酸鋰粗品制備LiCoO2產(chǎn)品，以實(shí)現(xiàn)資源的循環(huán)利用。主要工藝之流程如下：
已知：①氯化膽堿[HOCH2CH2N+(CH3)3·C1-]是一種銨鹽；
②Co2+在溶液中常以[CoCl4]2-(藍(lán)色)和[Co(H2O)6]2+(粉紅色)形式存在；
③25℃時(shí), Ksp[Co(OH)2]=1.6×10-15。
回答下列問(wèn)題:
(1)LiCoO2中Co的化合價(jià)為 。
(2)“微波共熔”中氯化膽堿-草酸和LiCoO2粗品以不同的液固比在120℃下微波處理10 min后鋰和鈷的浸取率如圖，則最佳液固比為 mL/g，草酸的作用為 。
(3)“水浸”過(guò)程中溶液由藍(lán)色變?yōu)榉奂t色，該變化的離子方程式為 。
(4)25℃時(shí)，“沉鈷”反應(yīng)完成后溶液pH=10，此時(shí)c(Co2+)= mol/L。
(5)“濾餅2”在高溫?zé)Y(jié)前需要洗滌、干燥，洗滌沉淀的實(shí)驗(yàn)操作為 。
(6)鋰離子電池正極材料LiCoO2在多次充放電后結(jié)構(gòu)發(fā)生改變生成Co3O4，導(dǎo)致電化學(xué)性能下降，使用LiOH和30%H2O2溶液可以實(shí)現(xiàn)LiCoO2的修復(fù)，則修復(fù)過(guò)程發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式為 。
【名師提醒】
化學(xué)工藝流程常涉及的化學(xué)反應(yīng)原理有：
1．沉淀溶解平衡的相關(guān)應(yīng)用：①沉淀的最小濃度控制；②沉淀轉(zhuǎn)化的條件。
2．反應(yīng)速率及化學(xué)平衡理論在實(shí)際生產(chǎn)中的應(yīng)用：①反應(yīng)速率控制；②化學(xué)平衡移動(dòng)；③化學(xué)平衡常數(shù)的應(yīng)用；④反應(yīng)條件的控制。
3．氧化還原反應(yīng)的具體應(yīng)用：①?gòu)?qiáng)弱規(guī)律；②守恒規(guī)律；③選擇規(guī)律。
4．鹽類水解的具體應(yīng)用：①水解規(guī)律；②水解反應(yīng)的控制(抑制或促進(jìn))。
【變式訓(xùn)練】(2024·河南三門峽高三階段性考試)鈧及其化合物具有許多優(yōu)良的性能，在宇航、電子、超導(dǎo)等方面有著廣泛的應(yīng)用。從鈦白工業(yè)廢酸(含鈧、鈦、鐵、錳等離子)中提取氧化鈧(Sc2O3)的一種流程如圖：

回答下列問(wèn)題：
(1)洗滌“油相”可除去大量的鈦離子。洗滌水是用93%的硫酸、27.5%的雙氧水和水按一定比例混合而成。混合的實(shí)驗(yàn)操作是 。
(2)鈧錳礦石中含鐵元素，其中Fe2+易被氧化為Fe3+的原因是 。(從原子結(jié)構(gòu)角度解釋)
(3)常溫下，先加入氨水調(diào)節(jié)pH=3，過(guò)濾，濾渣主要成分是 。(已知：Ksp[Mn(OH)2]=1.9×10-13，Ksp[Fe(OH)3]=2.6×10-39，Ksp[Sc(OH)3]=9.0×10-31)
(4)“沉鈧”時(shí)得到草酸鈧的離子方程式是： 。
(5)草酸鈧晶體[Sc2(C2O4)3 6H2O]在空氣中加熱，隨溫度的變化情況如圖所示。250℃時(shí)，晶體的主要成分是 (填化學(xué)式)。550～850℃發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式為 。
1．(2023 遼寧省選擇性考試，10)某工廠采用如下工藝制備Cr(OH)3，已知焙燒后Cr元素以價(jià)形式存在，下列說(shuō)法錯(cuò)誤的是( )
A．“焙燒”中產(chǎn)生CO2 B．濾渣的主要成分為Fe(OH)2
C．濾液①中Cr元素的主要存在形式為CrO42- D．淀粉水解液中的葡萄糖起還原作用
2．(2023 湖南卷，9)處理某銅冶金污水(含Cu2+、Fe3+、Zn2+、Al3+)的部分流程如下：
已知：①溶液中金屬離子開始沉淀和完全沉淀的如下表所示：
物質(zhì) Fe (OH)3 Cu(OH)2 Zn(OH)2 Al(OH)3
開始沉淀 1.9 4.2 6.2 3.5
完全沉淀 3.2 6.7 8.2 4.6
②Ksp(CuS)= 6.4×10－36，Ksp(ZnS)= 1.6×10－24。
下列說(shuō)法錯(cuò)誤的是( )
A．“沉渣Ⅰ”中含有Fe (OH)3和Al(OH)3
B．Na2S溶液呈堿性，其主要原因是S2-+H2OHS-+OH-
C．“沉淀池Ⅱ”中，當(dāng)Cu2+和Zn2+完全沉淀時(shí)，溶液中
D．“出水”經(jīng)陰離子交換樹脂軟化處理后，可用作工業(yè)冷卻循環(huán)用水
3．(2022 河北省選擇性考試，4)溶液可作為替代氟利昂的綠色制冷劑。合成工藝流程如下：
下列說(shuō)法錯(cuò)誤的是( )
A．還原工序逸出的Br2用NaOH溶液吸收，吸收液直接返回還原工序
B．除雜工序中產(chǎn)生的濾渣可用煤油進(jìn)行組分分離
C．中和工序中的化學(xué)反應(yīng)為L(zhǎng)i2CO3+2HBr=CO2↑ +2LiBr +H2O
D．參與反應(yīng)的n(Br2)：n(BaS)：n(H2SO4)為1：1：1
4．(2021 河北選擇性考試，6)BiOCl是一種具有珠光澤的材料，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BiONO3
C．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
5． (2023 全國(guó)新課標(biāo)卷，27)鉻和釩具有廣泛用途。鉻釩渣中鉻和釩以低價(jià)態(tài)含氧酸鹽形式存在，主要雜質(zhì)為鐵、鋁、硅、磷等的化合物，從鉻釩渣中分離提取鉻和釩的一種流程如下圖所示：
已知：最高價(jià)鉻酸根在酸性介質(zhì)中以Cr2O72-存在，在堿性介質(zhì)中以CrO42-存在。
回答下列問(wèn)題：
(1)煅燒過(guò)程中，釩和鉻被氧化為相應(yīng)的最高價(jià)含氧酸鹽，其中含鉻化合物主要為_______(填化學(xué)式)。
(2)水浸渣中主要有SiO2和_______。
(3)“沉淀”步驟調(diào)到弱堿性，主要除去的雜質(zhì)是_______。
(4)“除硅磷”步驟中，使硅、磷分別以MgSiO3和MgNH4PO4的形式沉淀，該步需要控制溶液的以達(dá)到最好的除雜效果，若時(shí)，會(huì)導(dǎo)致_______；時(shí)，會(huì)導(dǎo)致_______。
(5)“分離釩”步驟中，將溶液調(diào)到1.8左右得到V2O5沉淀，V2O5在時(shí)，溶解為VO2+或VO3+在堿性條件下，溶解為VO3-或VO43-，上述性質(zhì)說(shuō)明V2O5具有_______(填標(biāo)號(hào))。
A．酸性 B．堿性 C．兩性
(6)“還原”步驟中加入焦亞硫酸鈉(Na2S2O5)溶液，反應(yīng)的離子方程式為_______。
6．(2023 遼寧省選擇性考試，16)某工廠采用如下工藝處理鎳鈷礦硫酸浸取液含(Ni2+、Co2+、Fe2+、Fe3+、Mg2+和Mn2+)。實(shí)現(xiàn)鎳、鈷、鎂元素的回收。
已知：
物質(zhì) Fe(OH)3 Co(OH)2 Ni(OH)2 Mg(OH)2
Ksp 10-37.4 10-14.7 10-14.7 10-10.8
回答下列問(wèn)題：
(1)用硫酸浸取鎳鈷礦時(shí)，提高浸取速率的方法為_______(答出一條即可)。
(2)“氧化”中，混合氣在金屬離子的催化作用下產(chǎn)生具有強(qiáng)氧化性的過(guò)一硫酸(H2SO5)，1 mol H2SO5中過(guò)氧鍵的數(shù)目為_______。
(3)“氧化”中，用石灰乳調(diào)節(jié)pH=4，Mn2+被H2SO5氧化為MnO2，該反應(yīng)的離子方程式為_______( H2SO5的電離第一步完全，第二步微弱)；濾渣的成分為MnO2、_______(填化學(xué)式)。
(4)“氧化”中保持空氣通入速率不變，Mn (Ⅱ)氧化率與時(shí)間的關(guān)系如下。SO2體積分?jǐn)?shù)為_______時(shí)，Mn (Ⅱ)氧化速率最大；繼續(xù)增大SO2體積分?jǐn)?shù)時(shí)，Mn (Ⅱ)氧化速率減小的原因是_______。
(5)“沉鈷鎳”中得到的Co(Ⅱ)在空氣中可被氧化成CoO(OH)，該反應(yīng)的化學(xué)方程式為_______。
(6)“沉鎂”中為使Mg2+沉淀完全(25℃)，需控制pH不低于_______(精確至0.1)。
7．(2023 全國(guó)甲卷，26)BaTiO3是一種壓電材料。以BaSO4為原料，采用下列路線可制備粉狀BaTiO3。
回答下列問(wèn)題：
(1)“焙燒”步驟中碳粉的主要作用是_______。
(2)“焙燒”后固體產(chǎn)物有BaCl2、易溶于水的BaS和微溶于水的CaS。“浸取”時(shí)主要反應(yīng)的離子方程式為_______。
(3)“酸化”步驟應(yīng)選用的酸是_______(填標(biāo)號(hào))。
a．稀硫酸 b．濃硫酸 c．鹽酸 d．磷酸
(4)如果焙燒后的產(chǎn)物直接用酸浸取，是否可行？_______，其原因是_______。
(5)“沉淀”步驟中生成BaTiO(C2O4)2的化學(xué)方程式為_______。
(6)“熱分解”生成粉狀鈦酸鋇，產(chǎn)生的n(CO2)：n(CO)= _______。
8．(2023 湖北省選擇性考試，16)SiCl4是生產(chǎn)多晶硅的副產(chǎn)物。利用SiCl4對(duì)廢棄的鋰電池正極材料LiCoO2進(jìn)行氯化處理以回收Li、Co等金屬，工藝路線如下：
回答下列問(wèn)題：
(1)Co位于元素周期表第_______周期，第_______族。
(2)燒渣是LiCl、CoCl2和SiO2的混合物，“500℃焙燒”后剩余的SiCl4應(yīng)先除去，否則水浸時(shí)會(huì)產(chǎn)生大量煙霧，用化學(xué)方程式表示其原因_______。
(3)鑒別洗凈的“濾餅3”和固體Na2CO3常用方法的名稱是_______。
(4)已知Ksp[Co(OH)2]= 5.9×10－15，若“沉鈷過(guò)濾”的pH控制為10.0，則溶液中Co2+濃度為_______ mol·L-1。“850℃煅燒”時(shí)的化學(xué)方程式為_______。
(5)導(dǎo)致SiCl4比CCl4易水解的因素有_______(填標(biāo)號(hào))。
a．Si-Cl鍵極性更大 b．Si的原子半徑更大
c．Si-Cl鍵鍵能更大 d．Si有更多的價(jià)層軌道
9．(2023 廣東卷，18)Ni、Co均是重要的戰(zhàn)略性金屬。從處理后的礦石硝酸浸取液(含Ni2+、Co2+、Al3+、Mg2+)中，利用氨浸工藝可提取Ni、Co，并獲得高附加值化工產(chǎn)品。工藝流程如下：
已知：氨性溶液由NH3·H2O、(NH4)2SO3和(NH4)2CO3配制。常溫下，Ni2+、Co2+、Co3+與NH3形成可溶于水的配離子：lgKb(NH3·H2O)=-4.7；Co (OH)2易被空氣氧化為Co (OH)3；部分氫氧化物的Ksp如下表。
氫氧化物 Co (OH)2 Co (OH)3 Ni(OH)2 Al(OH)3 Mg(OH)2
Ksp
回答下列問(wèn)題：
(1)活性可與水反應(yīng)，化學(xué)方程式為 。
(2)常溫下，pH=9.9的氨性溶液中，c(NH3·H2O) c(NH4+) (填“>”“<”或“=”)。
(3)“氨浸”時(shí)，由Co (OH)3轉(zhuǎn)化為[Co (NH3)6]2+的離子方程式為 。
(4) (NH4)2CO3會(huì)使濾泥中的一種膠狀物質(zhì)轉(zhuǎn)化為疏松分布的棒狀顆粒物。濾渣的X射線衍射圖譜中，出現(xiàn)了NH4Al(OH)2CO3的明銳衍射峰。
①NH4Al(OH)2CO3屬于 (填“晶體”或“非晶體”)。
②(NH4)2CO3提高了Ni、Co的浸取速率，其原因是 。
(5)①“析晶”過(guò)程中通入的酸性氣體A為 。
②由CoCl2可制備AlxCoOy晶體，其立方晶胞如圖。Al與O最小間距大于Co與O最小間距，x、y為整數(shù)，則Co在晶胞中的位置為 ；晶體中一個(gè)Al周圍與其最近的O的個(gè)數(shù)為 。
(6)①“結(jié)晶純化”過(guò)程中，沒(méi)有引入新物質(zhì)。晶體A含6個(gè)結(jié)晶水，則所得HNO3溶液中n(HNO3)與n(H2O)的比值，理論上最高為 。
②“熱解”對(duì)于從礦石提取Ni、Co工藝的意義，在于可重復(fù)利用HNO3和 (填化學(xué)式)。
10．(2022 福建卷，11)粉煤灰是火電廠的大宗固廢。以某電廠的粉煤灰為原料(主要含SiO2、Al2O3和CaO等)提鋁的工藝流程如下：
回答下列問(wèn)題：
(1)“浸出”時(shí)適當(dāng)升溫的主要目的是_______，Al2O3發(fā)生反應(yīng)的離子方程式為_______。
(2)“浸渣”的主要成分除殘余Al2O3外，還有_______。實(shí)驗(yàn)測(cè)得，粉煤灰(Al2O3的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為)經(jīng)浸出、干燥后得到“浸渣”(Al2O3的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為)，Al2O3的浸出率為_______。
(3)“沉鋁”時(shí)，體系中三種物質(zhì)的溶解度曲線如下圖所示，加入K2SO4沉鋁的目的是_______，“沉鋁”的最佳方案為_______。
(4)“焙燒”時(shí)，主要反應(yīng)的化學(xué)方程式為_______。
(5)“水浸”后得到的“濾液2”可返回_______工序循環(huán)使用。
11．(2022 重慶卷，15)電子印制工業(yè)產(chǎn)生的某退錫廢液含硝酸、錫化合物及少量Fe3+和Cu2+等，對(duì)其處理的流程如圖。
Sn與Si同族，25℃時(shí)相關(guān)的溶度積見表。
化學(xué)式 Sn(OH)4(或SnO2·2H2O) Fe(OH)3 Cu(OH)2
溶度積 1.0×10-56 4×10-38 2.5×10-20
(1)Na2SnO3的回收
①產(chǎn)品Na2SnO3中Sn的化合價(jià)是______。
②退錫工藝是利用稀HNO3與Sn反應(yīng)生成Sn2+，且無(wú)氣體生成，則生成的硝酸鹽是_____，廢液中的Sn2+易轉(zhuǎn)化成SnO2·xH2O。
③沉淀1的主要成分是SnO2，焙燒時(shí)，與NaOH反應(yīng)的化學(xué)方程式為______。
(2)濾液1的處理
①濾液1中Fe3+和Cu2+的濃度相近，加入NaOH溶液，先得到的沉淀是______。
②25℃時(shí)，為了使Cu2+沉淀完全，需調(diào)節(jié)溶液H+濃度不大于______mol L-1。
(3)產(chǎn)品中錫含量的測(cè)定
稱取產(chǎn)品1.500g，用大量鹽酸溶解，在CO2保護(hù)下，先用Al片將Sn4+還原為Sn2+，再用0.1000mol L-1KIO3標(biāo)準(zhǔn)溶液滴定，以淀粉作指示劑滴定過(guò)程中IO3-被還原為I—，終點(diǎn)時(shí)消耗KIO3溶液20.00mL。
①終點(diǎn)時(shí)的現(xiàn)象為______，產(chǎn)生I2的離子反應(yīng)方程式為_____。
②產(chǎn)品中Sn的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為_____%。
12．(2022 北京卷，18)銨浸法由白云石[主要成分為CaMg(CO3)2，含F(xiàn)e2O3、SiO2雜質(zhì)]制備高純度碳酸鈣和氧化鎂。其流程如下：
已知：
物質(zhì) Ca(OH)2 Mg(OH)2 CaCO3 MgCO3
Ksp
(1)煅燒白云石的化學(xué)方程式為___________。
(2)根據(jù)下表數(shù)據(jù)分析：
n(NH4Cl)：n(CaO) CaO浸出率/ MgO浸出率/ w (CaCO3)理論值/ w (CaCO3)實(shí)測(cè)值/
98.4 1.1 99.7 -
98.8 1.5 99.2 99.5
98.9 1.8 98.8 99.5
99.1 6.0 95.6 97.6
已知：i．對(duì)浸出率給出定義
ii．對(duì)w (CaCO3)給出定義
①“沉鈣”反應(yīng)的化學(xué)方程式為___________。
②CaO浸出率遠(yuǎn)高于MgO浸出率的原因?yàn)開__________。
③不宜選用的“n(NH4Cl)：n(CaO)”數(shù)值為___________。
④w (CaCO3)實(shí)測(cè)值大于理論值的原因?yàn)開__________。
⑤蒸餾時(shí)，隨餾出液體積增大，MgO浸出率可出增加至，結(jié)合化學(xué)反應(yīng)原理解釋MgO浸出率提高的原因?yàn)開__________。
(3)濾渣C為___________。
(4)可循環(huán)利用的物質(zhì)為___________。
13．(2022 海南省選擇性考試，15)膽礬(CuSO4·5H2O)是一種重要化工原料，某研究小組以生銹的銅屑為原料[主要成分是Cu，含有少量的油污、CuO、CuCO3、Cu(OH)2]制備膽礬。流程如下。
回答問(wèn)題：
(1)步驟①的目的是_______。
(2)步驟②中，若僅用濃H2SO4溶解固體B，將生成_______(填化學(xué)式)污染環(huán)境。
(3)步驟②中，在H2O2存在下Cu溶于稀H2SO4，反應(yīng)的化學(xué)方程式為_______。
(4)經(jīng)步驟④得到的膽礬，不能用水洗滌的主要原因是_______。
(5)實(shí)驗(yàn)證明，濾液D能將I-氧化為I2。
ⅰ.甲同學(xué)認(rèn)為不可能是步驟②中過(guò)量H2O2將I-氧化為I2，理由是_______。
ⅱ.乙同學(xué)通過(guò)實(shí)驗(yàn)證實(shí)，只能是Cu2+將I-氧化為I2，寫出乙同學(xué)的實(shí)驗(yàn)方案及結(jié)果_______(不要求寫具體操作過(guò)程)。
14．(2022 山東卷，17)工業(yè)上以氟磷灰石[Ca5F(PO4)3]，含SiO2等雜質(zhì)]為原料生產(chǎn)磷酸和石膏，工藝流程如下：
回答下列問(wèn)題：
(1)酸解時(shí)有產(chǎn)生。氫氟酸與SiO2反應(yīng)生成二元強(qiáng)酸H2SiF6，離子方程式為_______。
(2)部分鹽的溶度積常數(shù)見下表。精制Ⅰ中，按物質(zhì)的量之比n(Na2CO3)：n(SiF62-)= 1：1加入Na2CO3脫氟，充分反應(yīng)后，c(Na+)=_______ mol L-1；再分批加入一定量的BaCO3，首先轉(zhuǎn)化為沉淀的離子是_______。
BaSiF6 Na2SiF6 CaSO4 BaSO4
Ksp 1.0×10-6 4.0×10-6 9.0×10-4 1.0×10-10
(3)SO42-濃度(以SO3%計(jì))在一定范圍時(shí)，石膏存在形式與溫度、H3PO4濃度(以P2O5%計(jì))的關(guān)系如圖甲所示。酸解后，在所得、P2O5%為45的混合體系中，石膏存在形式為_______(填化學(xué)式)；洗滌時(shí)使用一定濃度的硫酸溶液而不使用水，原因是_______，回收利用洗滌液X的操作單元是_______；一定溫度下，石膏存在形式與溶液中P2O5%和SO3%的關(guān)系如圖乙所示，下列條件能實(shí)現(xiàn)酸解所得石膏結(jié)品轉(zhuǎn)化的是_______(填標(biāo)號(hào))。
A．65℃、P2O5%=15、SO3%=15 B．80℃、P2O5%=10、SO3%=20
C．65℃、P2O5%=10、SO3%=30 D．80℃、P2O5%=10、SO3%=10
15．(2022 全國(guó)乙卷，26)廢舊鉛蓄電池的鉛膏中主要含有PbSO4、PbO2、PbO和Pb。還有少量Ba、Fe、Al的鹽或氧化物等。為了保護(hù)環(huán)境、充分利用鉛資源，通過(guò)下圖流程實(shí)現(xiàn)鉛的回收。
一些難溶電解質(zhì)的溶度積常數(shù)如下表：
難溶電解質(zhì) PbSO4 PbCO3 BaSO4 BaCO3
Ksp 2.5×10-8 7.4×10-14 1.1×10-10 2.6×10-9
一定條件下，一些金屬氫氧化物沉淀時(shí)的如下表：
金屬氫氧化物 Fe(OH)3 Fe(OH)2 Al(OH)3 Pb(OH)2
開始沉淀的pH 2.3 6.8 3.5 7.2
完全沉淀的pH 3.2 8.3 4.6 9.1
回答下列問(wèn)題：
(1)在“脫硫”中PbSO4轉(zhuǎn)化反應(yīng)的離子方程式為________，用沉淀溶解平衡原理解釋選擇Na2CO3的原因________。
(2)在“脫硫”中，加入Na2CO3不能使鉛膏中BaSO4完全轉(zhuǎn)化，原因是________。
(3)在“酸浸”中，除加入醋酸()，還要加入H2O2。
(ⅰ)能被H2O2氧化的離子是________；
(ⅱ) H2O2促進(jìn)了金屬Pb在醋酸中轉(zhuǎn)化為Pb(Ac)2，其化學(xué)方程式為________；
(ⅲ) H2O2也能使PbO2轉(zhuǎn)化為Pb(Ac)2，H2O2的作用是________。
(4)“酸浸”后溶液的pH約為4.9，濾渣的主要成分是________。
(5)“沉鉛”的濾液中，金屬離子有________。
16．(2022 全國(guó)甲卷，26)硫酸鋅(ZnSO4)是制備各種含鋅材料的原料，在防腐、電鍍、醫(yī)學(xué)上有諸多應(yīng)用。硫酸鋅可由菱鋅礦制備。菱鋅礦的主要成分為ZnCO3，雜質(zhì)為SiO2以及Ca、Mg、Fe、Cu等的化合物。其制備流程如下：
本題中所涉及離子的氯氧化物溶度積常數(shù)如下表：
離子 Fe3+ Zn2+ Cu2+ Fe2+ Mg2+
回答下列問(wèn)題：
(1)菱鋅礦焙燒生成氧化鋅的化學(xué)方程式為_______。
(2)為了提高鋅的浸取效果，可采取的措施有_______、_______。
(3)加入物質(zhì)X調(diào)溶液，最適宜使用的X是_______(填標(biāo)號(hào))。
A．NH3·H2O B．Ca(OH)2 C．
濾渣①的主要成分是_______、_______、_______。
(4)向的濾液①中分批加入適量KMnO4溶液充分反應(yīng)后過(guò)濾，濾渣②中有MnO2，該步反應(yīng)的離子方程式為_______。
(5)濾液②中加入鋅粉的目的是_______。
(6)濾渣④與濃H2SO4反應(yīng)可以釋放HF并循環(huán)利用，同時(shí)得到的副產(chǎn)物是_______、_______。
17．(2022 湖南選擇性考試，17)鈦(Ti)及其合金是理想的高強(qiáng)度、低密度結(jié)構(gòu)材料。以鈦渣(主要成分為TiO2，含少量V、Si和Al的氧化物雜質(zhì))為原料，制備金屬鈦的工藝流程如下：
已知“降溫收塵”后，粗TiCl4中含有的幾種物質(zhì)的沸點(diǎn)：
物質(zhì) TiCl4 VOCl3 SiCl4 AlCl3
沸點(diǎn)/℃ 136 127 57 180
回答下列問(wèn)題：
(1)已知ΔG= ΔH-TΔS，的值只決定于反應(yīng)體系的始態(tài)和終態(tài)，忽略、隨溫度的變化。若ΔG＜0，則該反應(yīng)可以自發(fā)進(jìn)行。根據(jù)下圖判斷：600℃時(shí)，下列反應(yīng)不能自發(fā)進(jìn)行的是_______。
A．C(s)＋O2(g)=CO2(g)
B．2C(s)＋O2(g)=2CO(g)
C．TiO2 (s)＋2Cl2(g)= TiCl4(g)＋O2(g)
D．TiO2 (s)＋C(s)＋2Cl2(g)= TiCl4(g)＋CO2(g)
(2) TiO2與C、Cl2，在600℃的沸騰爐中充分反應(yīng)后，混合氣體中各組分的分壓如下表：
物質(zhì) TiCl4 CO CO2 Cl2
分壓
①該溫度下，TiO2與C、Cl2反應(yīng)的總化學(xué)方程式為_______；
②隨著溫度升高，尾氣中的含量升高，原因是_______。
(3)“除釩”過(guò)程中的化學(xué)方程式為_______；“除硅、鋁”過(guò)程中，分離TiCl4中含、雜質(zhì)的方法是_______。
(4)“除釩”和“除硅、鋁”的順序_______(填“能”或“不能”)交換，理由是_______。
(5)下列金屬冶煉方法與本工藝流程中加入冶煉的方法相似的是_______。
A．高爐煉鐵 B．電解熔融氯化鈉制鈉
C．鋁熱反應(yīng)制錳 D．氧化汞分解制汞
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