资源简介

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第50讲 无机化工流程图（解析版）
学习目标
1.培养从试题提供的新信息中准确地提取实质性内容，并与已有知识块整合重组为新知识块的能力。
2.培养将实际问题分解，通过运用相关知识，采用分析、综合的方法，解决简单化学问题的能力。
3.培养将分析和解决问题的过程及成果用正确的化学术语及文字、图表、模型、图形等表达并做出解释的能力。
思维导图
(一)工业流程题的结构
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(二)流程图中主要环节的分析
1．核心反应——陌生方程式的书写
关注箭头的指向：箭头指入→反应物，箭头指出→生成物。
(1)氧化还原反应：熟练应用氧化还原规律判断产物，并根据化合价升降相等配平。
(2)非氧化还原反应：结合物质性质和实际反应判断产物。
2．原料的预处理
(1)溶解：通常用酸溶，如用硫酸、盐酸等。
水浸 与水接触发生反应或溶解
浸出 固体加水(酸)溶解得到离子
酸浸 在酸溶液中反应，使可溶性金属离子进入溶液，不溶物通过过滤除去
浸出率 固体溶解后，离子在溶液中的含量的多少
(2)灼烧、焙烧、煅烧：改变结构，使一些物质能溶解，并使一些杂质在高温下氧化、分解。
(3)审题时要“瞻前顾后”，注意物质性质及反应原理的前后联系。
3．常用的控制反应条件的方法
(1)调节溶液的pH。常用于使某些金属离子形成氢氧化物沉淀。调节pH所需的物质一般应满足两点：
①能与H＋反应，使溶液pH增大；
②不引入新杂质。
例如：若要除去Cu2＋中混有的Fe3＋，可加入CuO、CuCO3、Cu(OH)2、Cu2(OH)2CO3等物质来调节溶液的pH，不可加入NaOH溶液、氨水等。
(2)控制温度。根据需要升温或降温，改变反应速率或使平衡向需要的方向移动。
(3)趁热过滤。防止某些物质降温时析出。
(4)冰水洗涤。洗去晶体表面的杂质离子，并减少晶体在洗涤过程中的溶解损耗。
4．常用的分离方法
(1)过滤：分离难溶物和易溶物，根据特殊需要采用趁热过滤或者抽滤等方法。
(2)萃取和分液：利用溶质在互不相溶的溶剂里的溶解度不同提取分离物质，如用CCl4或苯萃取溴水中的溴。
(3)蒸发结晶：提取溶解度随温度变化不大的溶质，如从溶液中提取NaCl。
(4)冷却结晶：提取溶解度随温度变化较大的溶质、易水解的溶质或结晶水合物，如KNO3、FeCl3、CuCl2、CuSO4·5H2O、FeSO4·7H2O等。
(5)蒸馏或分馏：分离沸点不同且互溶的液体混合物，如分离乙醇和甘油。
(6)冷却法：利用气体液化的特点分离气体，如合成氨工业采用冷却法分离平衡混合气体中的氨气。
题组练习
一、条件控制与Ksp的计算
1．(温度控制)辉铜矿石主要含有硫化亚铜(Cu2S)及少量脉石(SiO2)。一种以辉铜矿石为原料制备硝酸铜的工艺流程如图所示：
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(1)“回收S”过程中温度控制在50～60 ℃之间，不宜过高或过低的原因是________________________________________________________________________。
(2)“保温除铁”过程中，加入CuO的目的是____________________________________；
“蒸发浓缩、冷却结晶”过程中，要用HNO3溶液调节溶液的pH，其理由是_______________。
答案　(1)温度高苯容易挥发，温度低溶解速率小
(2)调节溶液的pH，使Fe3＋完全转化为Fe(OH)3沉淀　抑制Cu2＋的水解
解析　(1)苯是有机溶剂，易挥发，所以温度高苯容易挥发，而温度低溶解速率小，因此回收S过程中温度控制在50～60 ℃之间，不宜过高或过低。(2)氧化铜是碱性氧化物，能与酸反应调节溶液的pH，所以氧化铜的作用是调节溶液的pH，使Fe3＋完全转化为Fe(OH)3沉淀而析出。
2．(酸碱度控制——调pH)利用某钴矿石(主要成分为Co2O3)制取Co(OH)2粗品及其他工业产品的工艺流程如图1所示。
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已知：浸出液中含有的阳离子主要有H＋、Cu2＋、Co2＋、Fe2＋、Mg2＋。
回答下列问题：
(1)钴矿石浸出时加入Na2SO3的目的为________________________________。
(2)溶液中lg c(X)(X表示Fe3＋、Cu2＋、Fe2＋、Co2＋、Mg2＋、Ca2＋)与pH的变化关系如图2所示(离子浓度小于10－5 mol·L－1时可认为已除尽)，在萃取余液中通入空气的目的是_______________________________________________，用熟石灰调pH至3.2，过滤1所得滤渣的主要成分为________，萃取和反萃取的目的是________________________________________________。
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(3)用氧化镁调滤液1的pH为9.1时，得到的氢氧化钴粗品中含有的主要杂质为____________，多次洗涤可提高粗产品中钴含量。“过滤2”后所得滤液直接排放会造成水体污染，须进行处理，用熟石灰调节pH使c(Mg2＋)≤10－5 mol·L－1，则Ksp[Mg(OH)2]＝________。
答案　(1)将Co3＋还原为Co2＋　(2)氧化浸出液中的Fe2＋，便于调pH除去　Fe(OH)3　除去Cu2＋　(3)CaSO4、MgSO4　10－10.8
解析　流程分析：
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3．(调pH与Ksp计算)某废钒渣(主要成分为V2O3，含有少量Al2O3、CaO)为原料生产V2O5的工艺流程如图：
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已知：钒酸(H3VO4)是强酸，NH4VO3难溶于水；＋5价钒在溶液中的主要存在形式与溶液pH的关系如表：
pH 4～6 6～8 8～10 10～12
主要离子 VO VO V2O VO
(1)向钒渣中加入生石灰焙烧，将V2O3转化为Ca(VO3)2的化学方程式为___________________。
(2)已知Ca(VO3)2难溶于水，可溶于盐酸。若“酸浸”时溶液的pH＝4，则Ca(VO3)2溶于盐酸的离子方程式为______________________________________________________。
(3)已知加入石灰乳后生成Ca3(VO4)2沉淀，则加入石灰乳的作用是______________________。
(4)反应Ca3(VO4)2(s)＋3CO(aq)??2VO(aq)＋3CaCO3(s)的平衡常数为____________(用含m、n的代数式表示)，已知：Ksp(CaCO3)＝m，Ksp[Ca3(VO4)2]＝n。
(5)沉钒2过程中加入氯化铵溶液，控制溶液的pH＝7.5，当pH>8时，NH4VO3的产量明显降低，原因是___________________________________________________________。
答案　(1)CaO＋O2＋V2O3Ca(VO3)2
(2)Ca(VO3)2＋4H＋===Ca2＋＋2VO＋2H2O
(3)调节溶液的pH，并提供Ca2＋形成Ca3(VO4)2沉淀　(4)　(5)当pH>8时，钒的主要存在形式不是VO
解析　废钒渣中加入CaO焙烧，V2O3与CaO、空气中的氧气反应转化为Ca(VO3)2，Al2O3与CaO反应转化为Ca(AlO2)2，向焙烧后的固体中加入盐酸，Ca(AlO2)2转化为Al(OH)3沉淀，过滤得到含有Al(OH)3的滤渣1和含有CaCl2、VO2Cl的滤液；向滤液中加入石灰乳，调节pH，生成Ca3(VO4)2沉淀，过滤得到滤液1和Ca3(VO4)2；向Ca3(VO4)2中加入碳酸铵溶液，将Ca3(VO4)2转化为(NH4)3VO4，过滤得到含有CaCO3的滤渣2和含有(NH4)3VO4的滤液；向滤液中加入氯化铵，将(NH4)3VO4转化为NH4VO3沉淀，过滤得到滤液2和NH4VO3；NH4VO3灼烧脱氨制得V2O5。
(1)向钒渣中加入生石灰焙烧，V2O3与CaO、氧气反应转化为Ca(VO3)2，反应的化学方程式为CaO＋O2＋V2O3Ca(VO3)2。
(2)由表中数据可知，pH＝4时，钒元素在溶液中以VO形式存在，则Ca(VO3)2溶于盐酸的离子方程式为Ca(VO3)2＋4H＋===Ca2＋＋2VO＋2H2O。
(3)加入石灰乳后生成Ca3(VO4)2沉淀，由表中数据可知，钒元素以VO存在时的pH为10～12，则加入石灰乳是为了调节溶液的pH，并提供Ca2＋形成Ca3(VO4)2沉淀。
(4)根据方程式可知，反应的平衡常数K＝，Ksp(CaCO3)＝c(CO)·c(Ca2＋)＝m，c(CO)＝，Ksp＝c3(Ca2＋)·c2(VO)＝n，c2(VO)＝，则K＝＝。
(5)当pH>8时，钒元素的主要存在形式不是VO，因此NH4VO3的产量明显降低。
二、化工流程分析滤液、滤渣成分的确定
4．(2022·湖南岳阳模拟)锰常用于制造合金锰钢。某化工厂以软锰矿(主要成分是MnO2，含有SiO2、Fe2O3、CaO等少量杂质)为主要原料制取金属锰的工艺流程如图1所示。
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(1)“浸锰”步骤中往往有副产物MnS2O6生成，温度对“浸锰”反应的影响如图2所示。为减少MnS2O6的生成，“浸锰”的适宜温度是________，“滤渣 Ⅰ”的成分是____________(填化学式)。该步骤中可以再加入MnSO4以促进“滤渣 Ⅰ”析出，结合平衡移动原理分析其原因：_____________________________________________。
(2)“滤液 Ⅰ”中需要先加入MnO2充分反应后再调pH，写出加入MnO2时发生反应的离子方程式：________________________________________________________________________。
INCLUDEPICTURE "E:\\张春兰\\2023\\大一轮\\化学\\化学 人教版 新教材 （辽鄂京津粤渝皖黑吉）\\X9-149.TIF" \* MERGEFORMAT INCLUDEPICTURE "E:\\张春兰\\2023\\大一轮\\化学\\化学 人教版 新教材 （辽鄂京津粤渝皖黑吉）\\X9-149.TIF" \* MERGEFORMATINET INCLUDEPICTURE "E:\\张春兰\\2023\\大一轮\\化学\\化学 人教版 新教材 （辽鄂京津粤渝皖黑吉）\\X9-149.TIF" \* MERGEFORMATINET INCLUDEPICTURE "E:\\张春兰\\2023\\大一轮\\化学\\化学 人教版 新教材 （辽鄂京津粤渝皖黑吉）\\教师word\\X9-149.TIF" \* MERGEFORMATINET INCLUDEPICTURE "E:\\张春兰\\2023\\大一轮\\化学\\化学 人教版 新教材 （辽鄂京津粤渝皖黑吉）\\教师word\\X9-149.TIF" \* MERGEFORMATINET INCLUDEPICTURE "F:\\BaiduNetdiskDownload\\教学资料\\2024版化学步步高一轮复习新教材人教版通用版 【Word讲义】\\【配套Word版文档】第七章~第十一章\\【配套Word版文档】第七章~第十一章\\X9-149.TIF" \* MERGEFORMATINET
(3)“滤液 Ⅱ”中加入MnF2的目的是除去溶液中的Ca2＋，已知25 ℃时，Ksp(CaF2)＝3.2×10－11，则常温下CaF2在纯水中的溶解度为________g。
答案　(1)90 ℃　SiO2、CaSO4　c(SO)增大，使平衡Ca2＋(aq)＋SO(aq)CaSO4(s)正向移动，促进CaSO4析出　(2)MnO2＋2Fe2＋＋4H＋===Mn2＋＋2Fe3＋＋2H2O　(3)1.56×10－3
解析　流程分析：
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(3)常温下CaF2溶解在纯水中，则溶液中2c(Ca2＋)＝c(F－)，由Ksp(CaF2)＝c(Ca2＋)·c2(F－)可知，Ksp(CaF2)＝4c3(Ca2＋)＝3.2×10－11，解得c(Ca2＋)＝2×10－4 mol·L－1，则饱和CaF2溶液中c(CaF2)＝c(Ca2＋)＝2×10－4 mol·L－1，则常温下CaF2在纯水中的溶解度为1.56×10－3 g。
5．以硫酸渣(含Fe2O3、SiO2等)为原料制备铁黄(FeOOH)的一种工艺流程如图：
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(1)“酸溶”中加快溶解的方法为________________(任意写出一种)。
(2)“还原”过程中的离子方程式为______________________________________。
(3)写出“滤渣”中主要成分的化学式：_____________________________________________。
(4)①“沉铁”过程中生成Fe(OH)2的化学方程式为___________________________________。
②若用CaCO3“沉铁”，则生成FeCO3沉淀。当反应完成时，溶液中＝____________。[已知Ksp(CaCO3)＝2.8×10－9，Ksp(FeCO3)＝2×10－11]
(5)“氧化”时，用NaNO2浓溶液代替空气氧化Fe(OH)2浆液，能缩短氧化时间，但缺点是____________________。
答案　(1)加热(或搅拌或适当增大硫酸浓度等)
(2)Fe＋2Fe3＋===3Fe2＋
(3)SiO2、Fe
(4)①FeSO4＋2NH4HCO3===Fe(OH)2↓＋(NH4)2SO4＋2CO2↑　②140
(5)NaNO2被还原为氮氧化物，污染空气
解析　(4)②若用CaCO3“沉铁”，则生成FeCO3沉淀，当反应完成时，溶液中＝＝＝140。
6．钪及其化合物具有许多优良的性能，在宇航、电子、超导等方面有着广泛的应用。从钛白工业废酸(含钪、钛、铁、锰等离子)中提取氧化钪(Sc2O3)的一种流程如图：
INCLUDEPICTURE "E:\\张春兰\\2023\\大一轮\\化学\\化学 人教版 新教材 （辽鄂京津粤渝皖黑吉）\\X9-153.TIF" \* MERGEFORMAT INCLUDEPICTURE "E:\\张春兰\\2023\\大一轮\\化学\\化学 人教版 新教材 （辽鄂京津粤渝皖黑吉）\\X9-153.TIF" \* MERGEFORMATINET INCLUDEPICTURE "E:\\张春兰\\2023\\大一轮\\化学\\化学 人教版 新教材 （辽鄂京津粤渝皖黑吉）\\X9-153.TIF" \* MERGEFORMATINET INCLUDEPICTURE "E:\\张春兰\\2023\\大一轮\\化学\\化学 人教版 新教材 （辽鄂京津粤渝皖黑吉）\\教师word\\X9-153.TIF" \* MERGEFORMATINET INCLUDEPICTURE "E:\\张春兰\\2023\\大一轮\\化学\\化学 人教版 新教材 （辽鄂京津粤渝皖黑吉）\\教师word\\X9-153.TIF" \* MERGEFORMATINET INCLUDEPICTURE "F:\\BaiduNetdiskDownload\\教学资料\\2024版化学步步高一轮复习新教材人教版通用版 【Word讲义】\\【配套Word版文档】第七章~第十一章\\【配套Word版文档】第七章~第十一章\\X9-153.TIF" \* MERGEFORMATINET
回答下列问题：
(1)洗涤“油相”可除去大量的钛离子。洗涤水是用93%的硫酸、27.5%的双氧水和水按一定比例混合而成。混合的实验操作是__________________________________________。
(2)先加入氨水调节pH＝3，过滤，滤渣主要成分是____________；再向滤液中加入氨水调节pH＝6，滤液中Sc3＋的浓度为__________。(已知：25 ℃时，Ksp[Mn(OH)2]＝1.9×10－13，Ksp[Fe(OH)3]＝2.6×10－39，Ksp[Sc(OH)3]＝9.0×10－31)
(3)用草酸“沉钪”。25 ℃时pH＝2的草酸溶液中 ＝____________(保留两位有效数字)。写出“沉钪”得到草酸钪的离子方程式：____________________________________。[已知：25 ℃时，Ka1(H2C2O4)＝5.9×10－2，Ka2(H2C2O4)＝6.4×10－5]
答案　(1)将浓硫酸沿烧杯内壁慢慢注入水中，并用玻璃棒不断搅拌，冷却后再慢慢注入双氧水中，并不断搅拌　(2)Fe(OH)3　9.0×10－7mol·L－1
(3)3.8×10－2　2Sc3＋＋3H2C2O4===Sc2(C2O4)3↓＋6H＋
解析　(1)在混合不同的液体时，一般先加密度较小、易挥发的，后加密度大、难挥发的，若混合时放热，则最后加受热易分解的。(3)25 ℃时pH＝2的草酸溶液中＝××＝Ka2(H2C2O4)×Ka1(H2C2O4)×＝6.4×10－5×5.9×10－2×≈3.8×10－2。
高考真题
1．（2023·重庆）是一种用途广泛的磁性材料，以为原料制备并获得副产物水合物的工艺如下。
时各物质溶度积见下表：
物质
溶度积
回答下列问题：
(1)中元素的化合价是和 。的核外电子排布式为 。
(2)反应釜1中的反应需在隔绝空气条件下进行，其原因是 。
(3)反应釜2中，加入和分散剂的同时通入空气。
①反应的离子方程式为 。
②为加快反应速率，可采取的措施有 。(写出两项即可)。
(4)①反应釜3中，时，浓度为，理论上不超过 。
②称取水合物，加水溶解，加入过量，将所得沉淀过滤洗涤后，溶于热的稀硫酸中，用标准溶液滴定，消耗。滴定达到终点的现象为 ，该副产物中的质量分数为 。
答案：(1) +3 1s22s22p6
(2)防止二价铁被空气中氧气氧化为三价铁
(3) 适当升高温度、搅拌
(4) 11 最后半滴标准液加入后，溶液变为红色，且半分钟内不变色 66.6%
解析：溶液加入氧化钙生成氢氧化亚铁，溶液加入氧化钙和空气生成氢氧化铁，反应釜1、2中物质混合后调节pH，加压过滤分离出沉淀处理得到四氧化三铁，滤液处理得到氯化钙水合物；，
（1）可以写成，故元素的化合价是和+3。为氧原子得到2个电子形成的，核外电子排布式为1s22s22p6；
（2）空气中氧气具有氧化性，反应釜1中的反应需在隔绝空气条件下进行，其原因是防止二价铁被空气中氧气氧化为三价铁；
（3）①反应釜2中，加入和分散剂的同时通入空气，氧气将二价铁氧化三价铁，三价铁与氧化钙和水生成的氢氧化钙生成氢氧化铁，反应的离子方程式为。
②为加快反应速率，可采取的措施有适当升高温度、搅拌等；
（4）①反应釜3中，时，浓度为，反应不能使钙离子生成沉淀，防止引入杂质，故此时，pOH=3，pH=11，故理论上不超过11。
②高锰酸钾溶液紫红色，故滴定达到终点的现象为：最后半滴标准液加入后，溶液变为红色，且半分钟内不变色；
氯化钙和草酸钠转化为草酸钙沉淀，草酸钙沉淀加入硫酸转化为草酸，草酸和高锰酸钾发生氧化还原反应：，结合质量守恒可知，，则该副产物中的质量分数为。
2．（2023·海南）铍的氧化物广泛应用于原子能、航天、电子、陶瓷等领域，是重要的战略物资。利用绿柱石(主要化学成分为(，还含有一定量的FeO和)生产BeO的一种工艺流程如下。
回答问题：
(1)中Be的化合价为 。
(2)粉碎的目的是 ；残渣主要成分是 (填化学式)。
(3)该流程中能循环使用的物质是 (填化学式)。
(4)无水可用作聚合反应的催化剂。BeO、与足量C在600~800℃制备的化学方程式为 。
(5)沉铍时，将pH从8.0提高到8.5，则铍的损失降低至原来的 %。
答案：(1)+2
(2) 增大反应物的接触面积加快反应速率，提高浸取率 SiO2
(3)(NH4)2SO4
(4)BeO+Cl2+CCO+BeCl2
(5)10
解析：绿柱石煅烧生成氧化物，浓硫酸浸取，SiO2不溶于硫酸，残渣是SiO2，加硫酸铵调节pH=1.5除去铝离子，加入氨水调节pH=5.1除去铁离子，再加入氨水到pH=8.0生成Be(OH)2沉淀，滤液硫酸铵循环利用。
（1）按照正负化合价代数和为0，Be的化合价为+2+价；
（2）粉碎的目的是增大反应物接触面积，加快浸取速率，提高浸取率；残渣的成分是不溶于酸的SiO2；
（3）最后的滤液中的硫酸铵可以在除铝步骤中循环利用；
（4）BeO、与足量C在600~800°C生成BeCl2同时生成CO，化学方程式为BeO+Cl2+CCO+BeCl2；
（5）设Be(OH)2的溶度积常数为Ksp，K=c(Be2+)×c2(OH-)，c(Be2+)=，当pH=8.0时，c(OH-)=10-6mol/L，铍损失浓度为c(Be2+)=mol/L，当pH=8.5时，c(OH-)=10-5.5mol/L，铍损失浓度为c(Be2+)=mol/L，损失降低至原来的10%。
3．（2023·广东）均是重要的战略性金属。从处理后的矿石硝酸浸取液(含)中，利用氨浸工艺可提取，并获得高附加值化工产品。工艺流程如下：
已知：氨性溶液由、和配制。常温下，与形成可溶于水的配离子：；易被空气氧化为；部分氢氧化物的如下表。
氢氧化物
回答下列问题：
(1)活性可与水反应，化学方程式为 。
(2)常温下，的氨性溶液中， (填“>”“<”或“=”)。
(3)“氨浸”时，由转化为的离子方程式为 。
(4)会使滤泥中的一种胶状物质转化为疏松分布的棒状颗粒物。滤渣的X射线衍射图谱中，出现了的明锐衍射峰。
①属于 (填“晶体”或“非晶体”)。
②提高了的浸取速率，其原因是 。
(5)①“析晶”过程中通入的酸性气体A为 。
②由可制备晶体，其立方晶胞如图。与O最小间距大于与O最小间距，x、y为整数，则在晶胞中的位置为 ；晶体中一个周围与其最近的O的个数为 。
(6)①“结晶纯化”过程中，没有引入新物质。晶体A含6个结晶水，则所得溶液中与的比值，理论上最高为 。
②“热解”对于从矿石提取工艺的意义，在于可重复利用和 (填化学式)。
答案：(1)
(2)＞
(3)或
(4) 晶体 减少胶状物质对镍钴氢氧化物的包裹，增加了滤泥与氨性溶液的接触面积
(5) 体心 12
(6) 0.4或
解析：硝酸浸取液(含)中加入活性氧化镁调节溶液pH值，过滤，得到滤液主要是硝酸镁，结晶纯化得到硝酸镁晶体，再热解得到氧化镁和硝酸。滤泥加入氨性溶液氨浸，过滤，向滤液中进行镍钴分离，，经过一系列得到氯化铬和饱和氯化镍溶液，向饱和氯化镍溶液中加入氯化氢气体得到氯化镍晶体。
（1）活性可与水反应，化学方程式为；故答案为：。
（2）常温下，的氨性溶液中，，，，则＞；故答案为：＞。
（3）“氨浸”时，与亚硫酸根发生氧化还原反应，再与氨水反应生成，则由转化为的离子方程式为或；故答案为：或。
（4）会使滤泥中的一种胶状物质转化为疏松分布的棒状颗粒物。滤渣的X射线衍射图谱中，出现了的明锐衍射峰。
①X射线衍射图谱中，出现了的明锐衍射峰，则属于晶体；
②根据题意会使滤泥中的一种胶状物质转化为疏松分布的棒状颗粒物，则能提高了的浸取速率，其原因是减少胶状物质对镍钴氢氧化物的包裹，增加了滤泥与氨性溶液的接触面积；故答案为：减少胶状物质对镍钴氢氧化物的包裹，增加了滤泥与氨性溶液的接触面积。
（5）①“析晶”过程中为了防止水解，因此通入的酸性气体A为；
②由可制备晶体，其立方晶胞如图。x、y为整数，根据图中信息Co、Al都只有一个原子，而氧(白色)原子有3个，与O最小间距大于与O最小间距，则Al在顶点，因此在晶胞中的位置为体心；晶体中一个周围与其最近的O原子，以顶点Al分析，面心的氧原子一个横截面有4个，三个横截面共12个，因此晶体中一个周围与其最近的O的个数为12；（6）①“结晶纯化”过程中，没有引入新物质。晶体A含6个结晶水，则晶体A为，根据，，还剩余5个水分子，因此所得溶液中与的比值理论上最高为；
②“热解”对于从矿石提取工艺的意义，根据前面分析，，在于可重复利用和；。
4．（2023·山东）盐湖卤水(主要含、和硼酸根等)是锂盐的重要来源。一种以高镁卤水为原料经两段除镁制备的工艺流程如下：

已知：常温下，。相关化合物的溶解度与温度的关系如图所示。
回答下列问题：
(1)含硼固体中的在水中存在平衡：(常温下，)；与溶液反应可制备硼砂。常温下，在硼砂溶液中，水解生成等物质的量浓度的和，该水解反应的离子方程式为 ，该溶液 。
(2)滤渣Ⅰ的主要成分是 (填化学式)；精制Ⅰ后溶液中的浓度为，则常温下精制Ⅱ过程中浓度应控制在 以下。若脱硼后直接进行精制Ⅰ，除无法回收外，还将增加 的用量(填化学式)。
(3)精制Ⅱ的目的是 ；进行操作时应选择的试剂是 ，若不进行该操作而直接浓缩，将导致 。
答案：(1)
(2) 、Mg(OH)2 CaO
(3) 加入纯碱将精制Ⅰ所得滤液中的转化为（或除去精制Ⅰ所得滤液中的），提高纯度 盐酸 浓缩液中因浓度过大使得过早沉淀，即浓缩结晶得到的中会混有，最终所得的产率减小
解析：由流程可知，卤水中加入盐酸脱硼后过滤，所得滤液经浓缩结晶后得到晶体，该晶体中含有Na+、Li+、Cl-、等，焙烧后生成HCl气体；烧渣水浸后过滤，滤液中加生石灰后产生沉淀，滤渣Ⅰ的主要成分为Mg(OH)2、；精制Ⅰ所得滤液中再加纯碱又生成沉淀，则滤渣Ⅱ为、Mg(OH)2；精制Ⅱ所得滤液经操作X后，所得溶液经浓缩结晶、过滤得到氯化钠，浓缩后的滤液中加入饱和碳酸钠溶液沉锂，得到。
（1）含硼固体中的在水中存在平衡：(常温下，)；与溶液反应可制备硼砂。常温下.在硼砂溶液中，水解生成等物质的量浓度的和，该水解反应的离子方程式为，由B元素守恒可知，和的浓度均为，，则该溶液。
（2）由分析可知，滤渣I的主要成分是、Mg(OH)2；精制I后溶液中的浓度为2.0，由可知，则常温下精制Ⅱ过程中浓度应控制在以下。若脱硼后直接进行精制Ⅰ，若不回收HCl，整个溶液将呈强酸性，因此为达到除Mg2+离子所需的碱性pH首先需要额外多消耗CaO，同时多引入的Ca2+离子需要更多的纯碱除去，因此，还将增加生石灰（CaO）和纯碱（）的用量。
（3）精制Ⅰ中，烧渣水浸后的滤液中加生石灰后产生的滤渣Ⅰ的主要成分为；由于微溶于水，精制Ⅰ所得滤液中还含有一定浓度的，还需要除去，因此，精制Ⅱ的目的是：加入纯碱将精制Ⅰ所得滤液中的转化为（或除去精制Ⅰ所得滤液中的），提高纯度。操作X是为了除去剩余的碳酸根离子，为了防止引入杂质离子，应选择的试剂是盐酸；加入盐酸的目的是除去剩余的碳酸根离子，若不进行该操作而直接浓缩，将导致浓缩液中因浓度过大使得过早沉淀，即浓缩结晶得到的中会混有，最终所得的产率减小。
5．（2023·湖北）是生产多晶硅的副产物。利用对废弃的锂电池正极材料进行氯化处理以回收Li、Co等金属，工艺路线如下：
回答下列问题：
(1)Co位于元素周期表第 周期，第 族。
(2)烧渣是LiCl、和的混合物，“500℃焙烧”后剩余的应先除去，否则水浸时会产生大量烟雾，用化学方程式表示其原因 。
(3)鉴别洗净的“滤饼3”和固体常用方法的名称是 。
(4)已知，若“沉钴过滤”的pH控制为10.0，则溶液中浓度为 。“850℃煅烧”时的化学方程式为 。
(5)导致比易水解的因素有 (填标号)。
a．Si-Cl键极性更大 b．Si的原子半径更大
c．Si-Cl键键能更大 d．Si有更多的价层轨道
答案：(1) 4 Ⅷ
(2)
(3)焰色反应
(4)
(5)abd
解析：由流程和题中信息可知，粗品与在500℃焙烧时生成氧气和烧渣，烧渣是LiCl、和的混合物；烧渣经水浸、过滤后得滤液1和滤饼1，滤饼1的主要成分是和；滤液1用氢氧化钠溶液沉钴，过滤后得滤饼2（主要成分为）和滤液2（主要溶质为LiCl）；滤饼2置于空气中在850℃煅烧得到；滤液2经碳酸钠溶液沉锂，得到滤液3和滤饼3，滤饼3为。
（1）Co是27号元素，其原子有4个电子层，其价电子排布为，元素周期表第8、9、10三个纵行合称第Ⅷ族，因此，其位于元素周期表第4周期、第Ⅷ族。
（2）“500℃焙烧”后剩余的应先除去，否则水浸时会产生大量烟雾，由此可知，四氯化硅与可水反应且能生成氯化氢和硅酸，故其原因是：遇水剧烈水解，生成硅酸和氯化氢，该反应的化学方程式为。
（3）洗净的“滤饼3”的主要成分为，常用焰色反应鉴别和，的焰色反应为紫红色，而的焰色反应为黄色。故鉴别“滤饼3”和固体常用方法的名称是焰色反应。
（4）已知，若“沉钴过滤”的pH控制为10.0，则溶液中，浓度为。“850℃煅烧”时，与反应生成和，该反应的化学方程式为。
（5）a．Si-Cl键极性更大，则 Si-Cl键更易断裂，因此，比易水解，a有关；
b．Si的原子半径更大，因此，中的共用电子对更加偏向于，从而导致Si-Cl键极性更大，且Si原子更易受到水电离的的进攻，因此，比易水解，b有关；
c．通常键能越大化学键越稳定且不易断裂，因此，Si-Cl键键能更大不能说明Si-Cl更易断裂，故不能说明比易水解，c无关；
d．Si有更多的价层轨道，因此更易与水电离的形成化学键，从而导致比易水解，d有关；
综上所述，导致比易水解的因素有abd。
6．（2023·辽宁）某工厂采用如下工艺处理镍钴矿硫酸浸取液（含和)。实现镍、钴、镁元素的回收。
已知：
物质
回答下列问题：
(1)用硫酸浸取镍钴矿时，提高浸取速率的方法为 (答出一条即可)。
(2)“氧化”中，混合气在金属离子的催化作用下产生具有强氧化性的过一硫酸，中过氧键的数目为 。
(3)“氧化”中，用石灰乳调节，被氧化为，该反应的离子方程式为
(的电离第一步完全，第二步微弱)；滤渣的成分为、 (填化学式)。
(4)“氧化”中保持空气通入速率不变，(Ⅱ)氧化率与时间的关系如下。体积分数为 时，(Ⅱ)氧化速率最大；继续增大体积分数时，(Ⅱ)氧化速率减小的原因是 。
(5)“沉钴镍”中得到的(Ⅱ)在空气中可被氧化成，该反应的化学方程式为 。
(6)“沉镁”中为使沉淀完全，需控制不低于 (精确至0.1)。
答案：(1)适当增大硫酸浓度或适当升高温度或将镍钴矿粉碎增大接触面积
(2)NA
(3) CaSO4、Fe(OH)3
(4) 9.0% SO2有还原性，过多将会降低的浓度，降低(Ⅱ)氧化速率
(5)
(6)11.1
解析：在“氧化”中，混合气在金属离子的催化作用下产生具有强氧化性的过一硫酸，用石灰乳调节，被氧化为，发生反应，Fe3+水解同时生成氢氧化铁，“沉钻镍”过程中，Co2+变为Co(OH)2，在空气中可被氧化成。
（1）用硫酸浸取镍钴矿时，为提高浸取速率可适当增大硫酸浓度、升高温度或将镍钴矿粉碎增大接触面积
（2）的结构简式为，所以中过氧键的数目为NA
（3）用石灰乳调节，被氧化为，该反应的离子方程式为：；氢氧化铁的Ksp=10-37.4，当铁离子完全沉淀时，溶液中c(Fe3+)=10-5mol/L，，c(OH-)=10-10.8mol/L，根据Kw=10-14，pH=3.2，此时溶液的pH=4，则铁离子完全水解，生成氢氧化铁沉淀；由于CaSO4微溶于水，故滤渣还有CaSO4和氢氧化铁；
（4）根据图示可知体积分数为0.9%时，(Ⅱ)氧化速率最大；继续增大体积分数时，由于SO2有还原性，过多将会降低的浓度，降低(Ⅱ)氧化速率
（5）“沉钻镍”中得到的Co(OH)2，在空气中可被氧化成，该反应的化学方程式为：；
（6）氢氧化镁的Ksp=10-10.8， 当镁离子完全沉淀时，c(Mg2+)=10-5mol/L，根据Ksp可计算c(OH-)=10-2.9mol/L，根据Kw=10-14，c(H+)=10-11.1mol/L，所以溶液的pH=11.1；
7．（2023·全国乙卷）LiMn2O4作为一种新型锂电池正极材料受到广泛关注。由菱锰矿（MnCO3，含有少量Si、Fe、Ni、Al等元素）制备LiMn2O4的流程如下：

已知：Ksp[Fe(OH)3]=2.8×10-39，Ksp[Al(OH)3]=1.3×10-33，Ksp[Ni(OH)2]=5.5×10-16。
回答下列问题：
(1)硫酸溶矿主要反应的化学方程式为 。为提高溶矿速率，可采取的措施 (举1例)。
(2)加入少量MnO2的作用是 。不宜使用H2O2替代MnO2，原因是 。
(3)溶矿反应完成后，反应器中溶液pH=4，此时c(Fe3+)= mol·L-1；用石灰乳调节至pH≈7，除去的金属离子是 。
(4)加入少量BaS溶液除去Ni2+，生成的沉淀有 。
(5)在电解槽中，发生电解反应的离子方程式为 。随着电解反应进行，为保持电解液成分稳定，应不断 。电解废液可在反应器中循环利用。
(6)煅烧窑中，生成LiMn2O4反应的化学方程式是 。
答案：(1) MnCO3+H2SO4=MnSO4+H2O+CO2↑ 粉碎菱锰矿
(2) 将Fe2+氧化为Fe3+ Fe3+可以催化H2O2分解
(3) 2.8×10-9 Al3+
(4)BaSO4、NiS
(5) Mn2++2H2OH2↑+MnO2↓+2H+ 加入Mn(OH)2
(6)2Li2CO3+8MnO24LiMn2O4+2CO2↑+O2↑
解析：根据题给的流程，将菱锰矿置于反应器中，加入硫酸和MnO2，可将固体溶解为离子，将杂质中的Fe、Ni、Al等元素物质也转化为其离子形式，同时，加入的MnO2可以将溶液中的Fe2+氧化为Fe3+；随后将溶液pH调至制约等于7，此时，根据已知条件给出的三种氢氧化物的溶度积可以将溶液中的Al3+沉淀出来；随后加入BaS，可以将溶液中的Ni2+沉淀，得到相应的滤渣；后溶液中含有大量的Mn2+，将此溶液置于电解槽中电解，得到MnO2，将MnO2与碳酸锂共同煅烧得到最终产物LiMn2O4。
（1）菱锰矿中主要含有MnCO3，加入硫酸后可以与其反应，硫酸溶矿主要反应的化学方程式为：MnCO3+H2SO4=MnSO4+H2O+CO2↑；为提高溶矿速率，可以将菱锰矿粉碎；
（2）根据分析，加入MnO2的作用是将酸溶后溶液中含有的Fe2+氧化为Fe3+，但不宜使用H2O2氧化Fe2+，因为氧化后生成的Fe3+可以催化H2O2分解，不能使溶液中的Fe2+全部氧化为Fe3+；
（3）溶矿完成以后，反应器中溶液pH=4，此时溶液中c(OH-)=1.0×10-10mol·L-1，此时体系中含有的c(Fe3+)==2.8×10-9mol·L-1，这时，溶液中的c(Fe3+)小于1.0×10-5，认为Fe3+已经沉淀完全；用石灰乳调节至pH≈7，这时溶液中c(OH-)=1.0×10-7mol·L-1，溶液中c(Al3+)=1.3×10-12mol·L-1，c(Ni2+)=5.5×10-2mol·L-1，c(Al3+)小于1.0×10-5，Al3+沉淀完全，这一阶段除去的金属离子是Al3+；
（4）加入少量BaS溶液除去Ni2+，此时溶液中发生的离子方程式为Ba2++S2-+Ni2++SO=BaSO4↓+NiS↓，生成的沉淀有BaSO4、NiS。
（5）在电解槽中，Mn2+发生反应生成MnO2，反应的离子方程式为Mn2++2H2OH2↑+MnO2↓+2H+；电解时电解液中Mn2+大量减少，H+大量增加，需要加入Mn(OH)2以保持电解液成分的稳定；故答案为：Mn2++2H2OH2↑+MnO2↓+2H+、加入Mn(OH)2。
（6）煅烧窑中MnO2与Li2CO3发生反应生成LiMn2O4，反应的化学方程式为2Li2CO3+8MnO24LiMn2O4+2CO2↑+O2↑。
8．（2023·全国新课标）铬和钒具有广泛用途。铬钒渣中铬和钒以低价态含氧酸盐形式存在，主要杂质为铁、铝、硅、磷等的化合物，从铬钒渣中分离提取铬和钒的一种流程如下图所示：
已知：最高价铬酸根在酸性介质中以Cr2O存在，在碱性介质中以CrO存在。
回答下列问题：
(1)煅烧过程中，钒和铬被氧化为相应的最高价含氧酸盐，其中含铬化合物主要为 (填化学式)。
(2)水浸渣中主要有SiO2和 。
(3)“沉淀”步骤调pH到弱碱性，主要除去的杂质是 。
(4)“除硅磷”步骤中，使硅、磷分别以MgSiO3和MgNH4PO4的形式沉淀，该步需要控制溶液的pH≈9以达到最好的除杂效果，若pH<9时，会导致 ；pH>9时，会导致 。
(5)“分离钒”步骤中，将溶液pH调到1.8左右得到V2O5沉淀，V2O5在pH<1时，溶解为VO或VO3+在碱性条件下，溶解为VO或VO，上述性质说明V2O5具有 (填标号)。
A．酸性 B．碱性 C．两性
(6)“还原”步骤中加入焦亚硫酸钠(Na2S2O5)溶液，反应的离子方程式为 。
答案：(1)Na2CrO4(2)Fe2O3(3)Al(OH)3
(4) 磷酸根会与H+反应使其浓度降低导致MgNH4PO4无法完全沉淀，同时可能产生硅酸胶状沉淀不宜处理 会导镁离子生成氢氧化镁沉淀，不能形成MgSiO3沉淀，导致产品中混有杂质，同时溶液中铵根离子浓度降低导致MgNH4PO4无法完全沉淀
(5)C
(6)2Cr2O+3S2O+10H+=4Cr3++6SO+5H2O
解析：由题给流程可知，铬钒渣在氢氧化钠和空气中煅烧，将钒、铬、铝、硅、磷等元素转化为相应的最高价含氧酸盐，煅烧渣加入水浸取、过滤得到含有二氧化硅、氧化铁的滤渣和滤液；向滤液中加入稀硫酸调节溶液pH将Al元素转化为氢氧化铝沉淀，过滤得到强氧化铝滤渣和滤液；向滤液中加入硫酸镁溶液、硫酸铵溶液将硅元素、磷元素转化为MgSiO3和MgNH4PO4沉淀，过滤得到含有MgSiO3、MgNH4PO4的滤渣和滤液；向滤液中加入稀硫酸调节溶液pH将钒元素转化为五氧化二钒，过滤得到五氧化二钒和滤液；向滤液中焦亚硫酸钠溶液将铬元素转化为三价铬离子，调节溶液pH将铬元素转化为氢氧化铬沉淀，过滤得到氢氧化铬。
（1）由分析可知，煅烧过程中，铬元素转化为Na2CrO4；
（2）由分析可知，水浸渣中主要有二氧化硅、氧化铁；
（3）由分析可知，沉淀步骤调pH到弱碱性的目的是将Al元素转化为氢氧化铝沉淀；
（4）由分析可知，加入硫酸镁溶液、硫酸铵溶液的目的是将硅元素、磷元素转化为MgSiO3和MgNH4PO4沉淀，若溶液pH<9时，磷酸根会与H+反应使其浓度降低导致MgNH4PO4无法完全沉淀，同时可能产生硅酸胶状沉淀不宜处理；若溶液pH>9时，会导镁离子生成氢氧化镁沉淀，不能形成MgSiO3沉淀，导致产品中混有杂质，同时溶液中铵根离子浓度降低导致MgNH4PO4无法完全沉淀；
（5）由题给信息可知，五氧化二钒水能与酸溶液反应生成盐和水，也能与碱溶液发生生成盐和水的两性氧化物，故选C；
（6）由题意可知，还原步骤中加入焦亚硫酸钠溶液的目的是将铬元素转化为铬离子，反应的离子方程式为2Cr2O+3S2O+10H+=4Cr3++6SO+5H2O。
9．（2023·全国甲卷）是一种压电材料。以为原料，采用下列路线可制备粉状。
回答下列问题：
(1)“焙烧”步骤中碳粉的主要作用是 。
(2)“焙烧”后固体产物有、易溶于水的和微溶于水的。“浸取”时主要反应的离子方程式为 。
(3)“酸化”步骤应选用的酸是 (填标号)。
a．稀硫酸 b．浓硫酸 c．盐酸 d．磷酸
(4)如果焙烧后的产物直接用酸浸取，是否可行？ ，其原因是 。
(5)“沉淀”步骤中生成的化学方程式为 。
(6)“热分解”生成粉状钛酸钡，产生的 。
答案：(1)做还原剂，将还原(2)(3)c
(4) 不可行 产物中的硫化物与酸反应生成的有毒气体会污染空气，而且与盐酸反应生成可溶于水的，导致溶液中混有杂质无法除去、最终所得产品的纯度降低
(5)
(6)
解析：由流程和题中信息可知，与过量的碳粉及过量的氯化钙在高温下焙烧得到、、易溶于水的和微溶于水的；烧渣经水浸取后过滤，滤渣中碳粉和，滤液中有和；滤液经酸化后浓缩结晶得到晶体；晶体溶于水后，加入和将钡离子充分沉淀得到；经热分解得到。
（1）“焙烧”步骤中，与过量的碳粉及过量的氯化钙在高温下焙烧得到、、和，被还原为，因此，碳粉的主要作用是做还原剂，将还原。
（2）“焙烧”后固体产物有、易溶于水的和微溶于水的。易溶于水的 与过量的可以发生复分解反应生成硫化钙沉淀，因此，“浸取”时主要反应的离子方程式为。
（3）“酸化”步骤是为了将转化为易溶液于的钡盐，由于硫酸钡和磷酸钡均不溶于水，而可溶于水，因此，应选用的酸是盐酸，选c。
（4）如果焙烧后的产物直接用酸浸取是不可行的，其原因是：产物中的硫化物与酸反应生成的有毒气体会污染空气，而且与盐酸反应生成可溶于水的，导致溶液中混有杂质无法除去、最终所得产品的纯度降低。
（5）“沉淀”步骤中生成的化学方程式为：++=。
（6）“热分解”生成粉状钛酸钡，该反应的化学方程式为，，因此，产生的=。
巩固练习
1．(2022·辽宁，16)某工厂采用辉铋矿(主要成分为Bi2S3，含有FeS2、SiO2杂质)与软锰矿(主要成分为MnO2)联合焙烧法制备BiOCl和MnSO4，工艺流程如下：
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已知：①焙烧时过量的MnO2分解为Mn2O3，FeS2转变为Fe2O3；
②金属活动性：Fe>(H)>Bi>Cu；
③相关金属离子形成氢氧化物的pH范围如下：
开始沉淀pH 完全沉淀pH
Fe2＋ 6.5 8.3
Fe3＋ 1.6 2.8
Mn2＋ 8.1 10.1
回答下列问题：
(1)为提高焙烧效率，可采取的措施为_________________________。
a．进一步粉碎矿石
b．鼓入适当过量的空气
c．降低焙烧温度
(2)Bi2S3在空气中单独焙烧生成Bi2O3，反应的化学方程式为______________________。
(3)“酸浸”中过量浓盐酸的作用为：①充分浸出Bi3＋和Mn2＋；②________________________________________________________________________。
(4)滤渣的主要成分为________________(填化学式)。
(5)生成气体A的离子方程式为____________________________________________。
(6)加入金属Bi的目的是_______________________________________________。
答案　(1)ab　(2)2Bi2S3＋9O22Bi2O3＋6SO2　(3)抑制金属离子水解　(4)SiO2　(5)Mn2O3＋6H＋＋2Cl－===2Mn2＋＋Cl2↑＋3H2O　(6)将Fe3＋转化为Fe2＋
解析　(1)联合焙烧时，进一步粉碎矿石，可以增大矿石与空气的接触面积，能够提高焙烧效率，选项a符合题意；鼓入适当过量的空气有利于矿石充分反应，选项b符合题意；降低焙烧温度，反应速率减慢，不利于提高焙烧效率，选项c不符合题意。(2)Bi2S3在空气中单独焙烧生成Bi2O3，根据原子守恒可知还应生成SO2，结合得失电子守恒，反应的化学方程式为2Bi2S3＋9O22Bi2O3＋6SO2。(3)加入浓盐酸后，溶液中含有的离子主要为Bi3＋、Fe3＋、Mn2＋、H＋、Cl－，而酸浸后取滤液进行转化，故要防止金属离子水解生成沉淀，进入滤渣，造成制得的BiOCl产率偏低。(4)滤渣主要为不溶于浓盐酸的SiO2。(5)因Mn2O3有氧化性，会与浓盐酸发生氧化还原反应：Mn2O3＋6H＋＋2Cl－===2Mn2＋＋Cl2↑＋3H2O。(6)由已知信息③知，调pH＝2.6时，Fe3＋会水解生成Fe(OH)3沉淀，但Fe2＋还没开始沉淀，故要将Fe3＋转化为Fe2＋，在调pH后获得含FeCl2的滤液，为了不引入新的杂质，加入Bi作还原剂。
2．(2022·全国乙卷，26)废旧铅蓄电池的铅膏中主要含有PbSO4、PbO2、PbO和Pb，还有少量Ba、Fe、Al的盐或氧化物等，为了保护环境、充分利用铅资源，通过下图流程实现铅的回收。
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一些难溶电解质的溶度积常数如下表：
难溶电解质 PbSO4 PbCO3 BaSO4 BaCO3
Ksp 2.5×10－8 7.4×10－14 1.1×10－10 2.6×10－9
一定条件下，一些金属氢氧化物沉淀时的pH如下表：
金属氢氧化物 Fe(OH)3 Fe(OH)2 Al(OH)3 Pb(OH)2
开始沉淀的pH 2.3 6.8 3.5 7.2
完全沉淀的pH 3.2 8.3 4.6 9.1
回答下列问题：
(1)在“脱硫”中PbSO4转化反应的离子方程式为________________________，用沉淀溶解平衡原理解释选择Na2CO3的原因： ____________________________________________。
(2)在“脱硫”中，加入Na2CO3不能使铅膏中BaSO4完全转化，原因是________________________________________________________________________。
(3)在“酸浸”中，除加入醋酸(HAc)，还要加入H2O2。
(ⅰ)能被H2O2氧化的离子是__________________________________________；
(ⅱ)H2O2促进了金属Pb在醋酸中转化为Pb(Ac)2，其化学方程式为____________________________________________________；
(ⅲ)H2O2也能使PbO2转化为Pb(Ac)2，H2O2的作用是______________________________。
(4)“酸浸”后溶液的pH约为4.9，滤渣的主要成分是__________。
(5)“沉铅”的滤液中，金属离子有__________。
答案　(1)PbSO4(s)＋CO(aq)===PbCO3(s)＋SO(aq)　反应PbSO4(s)＋CO(aq)??PbCO3(s)＋SO(aq)的平衡常数K＝＝＝≈3.4×105>105，PbSO4可以比较彻底的转化为PbCO3
(2)反应BaSO4(s)＋CO(aq)??BaCO3(s)＋SO(aq)的平衡常数K＝＝＝≈0.04 105，反应正向进行的程度有限
(3)(ⅰ)Fe2＋　(ⅱ)Pb＋H2O2＋2HAc===Pb(Ac)2＋2H2O　(ⅲ)作还原剂
(4)Fe(OH)3、Al(OH)3　(5)Ba2＋、Na＋
解析　(3)(ⅰ)过氧化氢有氧化性，亚铁离子有还原性，会被过氧化氢氧化为铁离子。(ⅱ)过氧化氢促进金属Pb在醋酸溶液中转化为Pb(Ac)2，过氧化氢与Pb、HAc发生氧化还原反应生成Pb(Ac)2和H2O，依据得失电子守恒和原子守恒可知，反应的化学方程式为Pb＋H2O2＋2HAc===Pb(Ac)2＋2H2O。(ⅲ)过氧化氢也能使PbO2转化为Pb(Ac)2，铅元素化合价由＋4价降低到＋2价，PbO2是氧化剂，则过氧化氢是还原剂。(4)酸浸后溶液的pH约为4.9，依据金属氢氧化物沉淀时的pH可知，滤渣的主要成分为氢氧化铝、氢氧化铁。(5)加入碳酸钠不能使铅膏中的BaSO4完全转化，铁离子、铝离子转化为氢氧化铁、氢氧化铝沉淀，铅转化为氢氧化铅，最终转化为氧化铅，因此沉铅的滤液中，金属离子有Ba2＋和加入碳酸钠、氢氧化钠时引入的Na＋。
3．(2022·山东滕州二中模拟)富硼渣中含有镁硼酸盐(2MgO·B2O3)、镁硅酸盐(2MgO·SiO2)及少量Al2O3、FeO等杂质。由富硼渣湿法制备硫酸镁晶体和硼酸(H3BO3)晶体的一种工艺流程如下：
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已知：生成氢氧化物沉淀的pH(金属离子的起始浓度为0.1 mol·L－1)
Fe(OH)3 Al(OH)3 Fe(OH)2 Mg(OH)2
开始沉淀时 1.9 3.4 7.0 9.1
完全沉淀时 3.2 4.7 9.0 11.1
(1)酸浸时发生反应：2MgO·SiO2＋2H2SO4===2MgSO4＋SiO2＋2H2O,2MgO·B2O3＋2H2SO4＋H2O===2H3BO3＋2MgSO4。
①上述反应体现出酸性强弱：H2SO4__________(填“>”或“＜”)H3BO3。
②已知硼酸与过量NaOH溶液发生的中和反应为H3BO3＋OH－===B(OH)。下列关于硼酸的说法正确的是________(填字母)。
A．硼酸是一元酸
B．向NaHCO3固体中滴加饱和硼酸溶液，有气泡产生
C．硼酸的电离方程式可表示为H3BO3＋H2O??B(OH)＋H＋
(2)检验褐色浸出液中的杂质离子：取少量浸出液，________________(填操作和现象)，证明溶液中含有Fe2＋。
(3)除去浸出液中的杂质离子：用MgO调节溶液的pH至____________以上，使杂质离子转化为__________________(填化学式)沉淀，过滤。
(4)获取晶体：ⅰ.浓缩滤液，使MgSO4和H3BO3接近饱和；ⅱ.控制温度使两种晶体分别从溶液中结晶。结合如图溶解度曲线，简述ⅱ的方法：将浓缩液加入到高压釜中，升温结晶得到____________晶体，分离后，再将母液降温结晶，分离得到________________晶体。
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答案　(1)①＞　②AC　(2)滴加K3[Fe(CN)6]溶液，产生蓝色沉淀　(3)4.7　Al(OH)3、Fe(OH)3　(4)硫酸镁　硼酸
解析　(1)①2MgO·B2O3＋2H2SO4＋H2O===2H3BO3＋2MgSO4，根据强酸制弱酸可知，酸性：H2SO4＞H3BO3；②硼酸与过量NaOH溶液发生的中和反应为H3BO3＋OH－===B(OH)，可知硼酸为一元酸，A项正确；由于非金属性：B(3)溶液中含有铁离子、铝离子等杂质，由表中数据可知，用MgO调节溶液的pH至4.7以上，使杂质离子转化为 Al(OH)3、Fe(OH)3。
(4)由图像可知硫酸镁的溶解度随温度升高先升高后降低，硼酸的溶解度随温度升高而增大，则可升温结晶，得到硫酸镁晶体，分离后，再将母液降温结晶，分离得到硼酸晶体。
4．(2022·南京模拟)钛是一种重要的金属，以钛铁矿[主要成分为钛酸亚铁(FeTiO3)，还含有少量Fe2O3]为原料制备钛的工艺流程如图所示。
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(1)“溶浸”过程中生成了TiOSO4，其中Ti的化合价为____________，“溶浸”过程发生的主要反应的化学方程式为_________________________________________________。
(2)物质A为单质，化学式为__________，“一系列操作”为蒸发浓缩、________和过滤。
(3)将少量FeSO4·7H2O溶于水，加入一定量的NaHCO3溶液，可制得FeCO3，写出反应的离子方程式为_______________________________________________。
(4)若反应后的溶液中c(Fe2＋)＝2.0×10－6 mol·L－1，则溶液中c(CO)＝__________ mol·L－1(已知：常温下FeCO3饱和溶液浓度为4.5×10－6 mol·L－1)。
答案　(1)＋4　FeTiO3＋2H2SO4===TiOSO4＋FeSO4＋2H2O　(2)Fe　冷却结晶
(3)Fe2＋＋2HCO===FeCO3↓＋CO2↑＋H2O
(4)1.0×10－5
解析　(1)TiOSO4中S的化合价为＋6价，O的化合价为－2价，根据化合物中各元素化合价的代数和为0，可知TiOSO4中Ti的化合价为＋4价。结合钛铁矿的成分及“溶浸”过程中生成了TiOSO4，可知该过程发生的主要反应的化学方程式为FeTiO3＋2H2SO4===TiOSO4＋FeSO4＋2H2O。(2)该流程中还有副产物FeSO4·7H2O，故需将溶浸产物中的Fe3＋除去，物质A为Fe。(3)HCO能电离出H＋和CO，Fe2＋与CO结合形成难溶的FeCO3沉淀，H＋与另一分子HCO反应生成CO2和H2O，故反应的离子方程式为Fe2＋＋2HCO===FeCO3↓＋CO2↑＋H2O。(4)常温下FeCO3饱和溶液浓度为4.5×10－6 mol·L－1，则Ksp(FeCO3)＝4.5×10－6×4.5×10－6≈2.0×10－11。当反应后的溶液中c(Fe2＋)＝2×10－6 mol·L－1时，c(CO)＝ mol·L－1＝1.0×10－5 mol·L－1。
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第50讲 无机化工流程图（原卷版）
学习目标
1.培养从试题提供的新信息中准确地提取实质性内容，并与已有知识块整合重组为新知识块的能力。
2.培养将实际问题分解，通过运用相关知识，采用分析、综合的方法，解决简单化学问题的能力。
3.培养将分析和解决问题的过程及成果用正确的化学术语及文字、图表、模型、图形等表达并做出解释的能力。
思维导图
(一)工业流程题的结构
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(二)流程图中主要环节的分析
1．核心反应——陌生方程式的书写
关注箭头的指向：箭头指入→反应物，箭头指出→生成物。
(1)氧化还原反应：熟练应用氧化还原规律判断产物，并根据化合价升降相等配平。
(2)非氧化还原反应：结合物质性质和实际反应判断产物。
2．原料的预处理
(1)溶解：通常用酸溶，如用硫酸、盐酸等。
水浸 与水接触发生反应或溶解
浸出 固体加水(酸)溶解得到离子
酸浸 在酸溶液中反应，使可溶性金属离子进入溶液，不溶物通过过滤除去
浸出率 固体溶解后，离子在溶液中的含量的多少
(2)灼烧、焙烧、煅烧：改变结构，使一些物质能溶解，并使一些杂质在高温下氧化、分解。
(3)审题时要“瞻前顾后”，注意物质性质及反应原理的前后联系。
3．常用的控制反应条件的方法
(1)调节溶液的pH。常用于使某些金属离子形成氢氧化物沉淀。调节pH所需的物质一般应满足两点：
①能与H＋反应，使溶液pH增大；
②不引入新杂质。
例如：若要除去Cu2＋中混有的Fe3＋，可加入CuO、CuCO3、Cu(OH)2、Cu2(OH)2CO3等物质来调节溶液的pH，不可加入NaOH溶液、氨水等。
(2)控制温度。根据需要升温或降温，改变反应速率或使平衡向需要的方向移动。
(3)趁热过滤。防止某些物质降温时析出。
(4)冰水洗涤。洗去晶体表面的杂质离子，并减少晶体在洗涤过程中的溶解损耗。
4．常用的分离方法
(1)过滤：分离难溶物和易溶物，根据特殊需要采用趁热过滤或者抽滤等方法。
(2)萃取和分液：利用溶质在互不相溶的溶剂里的溶解度不同提取分离物质，如用CCl4或苯萃取溴水中的溴。
(3)蒸发结晶：提取溶解度随温度变化不大的溶质，如从溶液中提取NaCl。
(4)冷却结晶：提取溶解度随温度变化较大的溶质、易水解的溶质或结晶水合物，如KNO3、FeCl3、CuCl2、CuSO4·5H2O、FeSO4·7H2O等。
(5)蒸馏或分馏：分离沸点不同且互溶的液体混合物，如分离乙醇和甘油。
(6)冷却法：利用气体液化的特点分离气体，如合成氨工业采用冷却法分离平衡混合气体中的氨气。
题组练习
一、条件控制与Ksp的计算
1．(温度控制)辉铜矿石主要含有硫化亚铜(Cu2S)及少量脉石(SiO2)。一种以辉铜矿石为原料制备硝酸铜的工艺流程如图所示：
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(1)“回收S”过程中温度控制在50～60 ℃之间，不宜过高或过低的原因是________________________________________________________________________。
(2)“保温除铁”过程中，加入CuO的目的是____________________________________；
“蒸发浓缩、冷却结晶”过程中，要用HNO3溶液调节溶液的pH，其理由是_______________。
2．(酸碱度控制——调pH)利用某钴矿石(主要成分为Co2O3)制取Co(OH)2粗品及其他工业产品的工艺流程如图1所示。
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已知：浸出液中含有的阳离子主要有H＋、Cu2＋、Co2＋、Fe2＋、Mg2＋。
回答下列问题：
(1)钴矿石浸出时加入Na2SO3的目的为________________________________。
(2)溶液中lg c(X)(X表示Fe3＋、Cu2＋、Fe2＋、Co2＋、Mg2＋、Ca2＋)与pH的变化关系如图2所示(离子浓度小于10－5 mol·L－1时可认为已除尽)，在萃取余液中通入空气的目的是_______________________________________________，用熟石灰调pH至3.2，过滤1所得滤渣的主要成分为________，萃取和反萃取的目的是________________________________________________。
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(3)用氧化镁调滤液1的pH为9.1时，得到的氢氧化钴粗品中含有的主要杂质为____________，多次洗涤可提高粗产品中钴含量。“过滤2”后所得滤液直接排放会造成水体污染，须进行处理，用熟石灰调节pH使c(Mg2＋)≤10－5 mol·L－1，则Ksp[Mg(OH)2]＝________。
3．(调pH与Ksp计算)某废钒渣(主要成分为V2O3，含有少量Al2O3、CaO)为原料生产V2O5的工艺流程如图：
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已知：钒酸(H3VO4)是强酸，NH4VO3难溶于水；＋5价钒在溶液中的主要存在形式与溶液pH的关系如表：
pH 4～6 6～8 8～10 10～12
主要离子 VO VO V2O VO
(1)向钒渣中加入生石灰焙烧，将V2O3转化为Ca(VO3)2的化学方程式为___________________。
(2)已知Ca(VO3)2难溶于水，可溶于盐酸。若“酸浸”时溶液的pH＝4，则Ca(VO3)2溶于盐酸的离子方程式为______________________________________________________。
(3)已知加入石灰乳后生成Ca3(VO4)2沉淀，则加入石灰乳的作用是______________________。
(4)反应Ca3(VO4)2(s)＋3CO(aq)??2VO(aq)＋3CaCO3(s)的平衡常数为____________(用含m、n的代数式表示)，已知：Ksp(CaCO3)＝m，Ksp[Ca3(VO4)2]＝n。
(5)沉钒2过程中加入氯化铵溶液，控制溶液的pH＝7.5，当pH>8时，NH4VO3的产量明显降低，原因是___________________________________________________________。
二、化工流程分析滤液、滤渣成分的确定
4．(2022·湖南岳阳模拟)锰常用于制造合金锰钢。某化工厂以软锰矿(主要成分是MnO2，含有SiO2、Fe2O3、CaO等少量杂质)为主要原料制取金属锰的工艺流程如图1所示。
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(1)“浸锰”步骤中往往有副产物MnS2O6生成，温度对“浸锰”反应的影响如图2所示。为减少MnS2O6的生成，“浸锰”的适宜温度是________，“滤渣 Ⅰ”的成分是____________(填化学式)。该步骤中可以再加入MnSO4以促进“滤渣 Ⅰ”析出，结合平衡移动原理分析其原因：_____________________________________________。
(2)“滤液 Ⅰ”中需要先加入MnO2充分反应后再调pH，写出加入MnO2时发生反应的离子方程式：________________________________________________________________________。
INCLUDEPICTURE "E:\\张春兰\\2023\\大一轮\\化学\\化学 人教版 新教材 （辽鄂京津粤渝皖黑吉）\\X9-149.TIF" \* MERGEFORMAT INCLUDEPICTURE "E:\\张春兰\\2023\\大一轮\\化学\\化学 人教版 新教材 （辽鄂京津粤渝皖黑吉）\\X9-149.TIF" \* MERGEFORMATINET INCLUDEPICTURE "E:\\张春兰\\2023\\大一轮\\化学\\化学 人教版 新教材 （辽鄂京津粤渝皖黑吉）\\X9-149.TIF" \* MERGEFORMATINET INCLUDEPICTURE "E:\\张春兰\\2023\\大一轮\\化学\\化学 人教版 新教材 （辽鄂京津粤渝皖黑吉）\\教师word\\X9-149.TIF" \* MERGEFORMATINET INCLUDEPICTURE "E:\\张春兰\\2023\\大一轮\\化学\\化学 人教版 新教材 （辽鄂京津粤渝皖黑吉）\\教师word\\X9-149.TIF" \* MERGEFORMATINET INCLUDEPICTURE "F:\\BaiduNetdiskDownload\\教学资料\\2024版化学步步高一轮复习新教材人教版通用版 【Word讲义】\\【配套Word版文档】第七章~第十一章\\【配套Word版文档】第七章~第十一章\\X9-149.TIF" \* MERGEFORMATINET
(3)“滤液 Ⅱ”中加入MnF2的目的是除去溶液中的Ca2＋，已知25 ℃时，Ksp(CaF2)＝3.2×10－11，则常温下CaF2在纯水中的溶解度为________g。
5．以硫酸渣(含Fe2O3、SiO2等)为原料制备铁黄(FeOOH)的一种工艺流程如图：
INCLUDEPICTURE "E:\\张春兰\\2023\\大一轮\\化学\\化学 人教版 新教材 （辽鄂京津粤渝皖黑吉）\\X9-152.TIF" \* MERGEFORMAT INCLUDEPICTURE "E:\\张春兰\\2023\\大一轮\\化学\\化学 人教版 新教材 （辽鄂京津粤渝皖黑吉）\\X9-152.TIF" \* MERGEFORMATINET INCLUDEPICTURE "E:\\张春兰\\2023\\大一轮\\化学\\化学 人教版 新教材 （辽鄂京津粤渝皖黑吉）\\X9-152.TIF" \* MERGEFORMATINET INCLUDEPICTURE "E:\\张春兰\\2023\\大一轮\\化学\\化学 人教版 新教材 （辽鄂京津粤渝皖黑吉）\\教师word\\X9-152.TIF" \* MERGEFORMATINET INCLUDEPICTURE "E:\\张春兰\\2023\\大一轮\\化学\\化学 人教版 新教材 （辽鄂京津粤渝皖黑吉）\\教师word\\X9-152.TIF" \* MERGEFORMATINET INCLUDEPICTURE "F:\\BaiduNetdiskDownload\\教学资料\\2024版化学步步高一轮复习新教材人教版通用版 【Word讲义】\\【配套Word版文档】第七章~第十一章\\【配套Word版文档】第七章~第十一章\\X9-152.TIF" \* MERGEFORMATINET
(1)“酸溶”中加快溶解的方法为________________(任意写出一种)。
(2)“还原”过程中的离子方程式为______________________________________。
(3)写出“滤渣”中主要成分的化学式：_____________________________________________。
(4)①“沉铁”过程中生成Fe(OH)2的化学方程式为___________________________________。
②若用CaCO3“沉铁”，则生成FeCO3沉淀。当反应完成时，溶液中＝____________。[已知Ksp(CaCO3)＝2.8×10－9，Ksp(FeCO3)＝2×10－11]
(5)“氧化”时，用NaNO2浓溶液代替空气氧化Fe(OH)2浆液，能缩短氧化时间，但缺点是____________________。
6．钪及其化合物具有许多优良的性能，在宇航、电子、超导等方面有着广泛的应用。从钛白工业废酸(含钪、钛、铁、锰等离子)中提取氧化钪(Sc2O3)的一种流程如图：
INCLUDEPICTURE "E:\\张春兰\\2023\\大一轮\\化学\\化学 人教版 新教材 （辽鄂京津粤渝皖黑吉）\\X9-153.TIF" \* MERGEFORMAT INCLUDEPICTURE "E:\\张春兰\\2023\\大一轮\\化学\\化学 人教版 新教材 （辽鄂京津粤渝皖黑吉）\\X9-153.TIF" \* MERGEFORMATINET INCLUDEPICTURE "E:\\张春兰\\2023\\大一轮\\化学\\化学 人教版 新教材 （辽鄂京津粤渝皖黑吉）\\X9-153.TIF" \* MERGEFORMATINET INCLUDEPICTURE "E:\\张春兰\\2023\\大一轮\\化学\\化学 人教版 新教材 （辽鄂京津粤渝皖黑吉）\\教师word\\X9-153.TIF" \* MERGEFORMATINET INCLUDEPICTURE "E:\\张春兰\\2023\\大一轮\\化学\\化学 人教版 新教材 （辽鄂京津粤渝皖黑吉）\\教师word\\X9-153.TIF" \* MERGEFORMATINET INCLUDEPICTURE "F:\\BaiduNetdiskDownload\\教学资料\\2024版化学步步高一轮复习新教材人教版通用版 【Word讲义】\\【配套Word版文档】第七章~第十一章\\【配套Word版文档】第七章~第十一章\\X9-153.TIF" \* MERGEFORMATINET
回答下列问题：
(1)洗涤“油相”可除去大量的钛离子。洗涤水是用93%的硫酸、27.5%的双氧水和水按一定比例混合而成。混合的实验操作是__________________________________________。
(2)先加入氨水调节pH＝3，过滤，滤渣主要成分是____________；再向滤液中加入氨水调节pH＝6，滤液中Sc3＋的浓度为__________。(已知：25 ℃时，Ksp[Mn(OH)2]＝1.9×10－13，Ksp[Fe(OH)3]＝2.6×10－39，Ksp[Sc(OH)3]＝9.0×10－31)
(3)用草酸“沉钪”。25 ℃时pH＝2的草酸溶液中 ＝____________(保留两位有效数字)。写出“沉钪”得到草酸钪的离子方程式：____________________________________。[已知：25 ℃时，Ka1(H2C2O4)＝5.9×10－2，Ka2(H2C2O4)＝6.4×10－5]
高考真题
1．（2023·重庆）是一种用途广泛的磁性材料，以为原料制备并获得副产物水合物的工艺如下。
时各物质溶度积见下表：
物质
溶度积
回答下列问题：
(1)中元素的化合价是和 。的核外电子排布式为 。
(2)反应釜1中的反应需在隔绝空气条件下进行，其原因是 。
(3)反应釜2中，加入和分散剂的同时通入空气。
①反应的离子方程式为 。
②为加快反应速率，可采取的措施有 。(写出两项即可)。
(4)①反应釜3中，时，浓度为，理论上不超过 。
②称取水合物，加水溶解，加入过量，将所得沉淀过滤洗涤后，溶于热的稀硫酸中，用标准溶液滴定，消耗。滴定达到终点的现象为 ，该副产物中的质量分数为 。
2．（2023·海南）铍的氧化物广泛应用于原子能、航天、电子、陶瓷等领域，是重要的战略物资。利用绿柱石(主要化学成分为(，还含有一定量的FeO和)生产BeO的一种工艺流程如下。
回答问题：
(1)中Be的化合价为 。
(2)粉碎的目的是 ；残渣主要成分是 (填化学式)。
(3)该流程中能循环使用的物质是 (填化学式)。
(4)无水可用作聚合反应的催化剂。BeO、与足量C在600~800℃制备的化学方程式为 。
(5)沉铍时，将pH从8.0提高到8.5，则铍的损失降低至原来的 %。
3．（2023·广东）均是重要的战略性金属。从处理后的矿石硝酸浸取液(含)中，利用氨浸工艺可提取，并获得高附加值化工产品。工艺流程如下：
已知：氨性溶液由、和配制。常温下，与形成可溶于水的配离子：；易被空气氧化为；部分氢氧化物的如下表。
氢氧化物
回答下列问题：
(1)活性可与水反应，化学方程式为 。
(2)常温下，的氨性溶液中， (填“>”“<”或“=”)。
(3)“氨浸”时，由转化为的离子方程式为 。
(4)会使滤泥中的一种胶状物质转化为疏松分布的棒状颗粒物。滤渣的X射线衍射图谱中，出现了的明锐衍射峰。
①属于 (填“晶体”或“非晶体”)。
②提高了的浸取速率，其原因是 。
(5)①“析晶”过程中通入的酸性气体A为 。
②由可制备晶体，其立方晶胞如图。与O最小间距大于与O最小间距，x、y为整数，则在晶胞中的位置为 ；晶体中一个周围与其最近的O的个数为 。
(6)①“结晶纯化”过程中，没有引入新物质。晶体A含6个结晶水，则所得溶液中与的比值，理论上最高为 。
②“热解”对于从矿石提取工艺的意义，在于可重复利用和 (填化学式)。
4．（2023·山东）盐湖卤水(主要含、和硼酸根等)是锂盐的重要来源。一种以高镁卤水为原料经两段除镁制备的工艺流程如下：

已知：常温下，。相关化合物的溶解度与温度的关系如图所示。
回答下列问题：
(1)含硼固体中的在水中存在平衡：(常温下，)；与溶液反应可制备硼砂。常温下，在硼砂溶液中，水解生成等物质的量浓度的和，该水解反应的离子方程式为 ，该溶液 。
(2)滤渣Ⅰ的主要成分是 (填化学式)；精制Ⅰ后溶液中的浓度为，则常温下精制Ⅱ过程中浓度应控制在 以下。若脱硼后直接进行精制Ⅰ，除无法回收外，还将增加 的用量(填化学式)。
(3)精制Ⅱ的目的是 ；进行操作时应选择的试剂是 ，若不进行该操作而直接浓缩，将导致 。
5．（2023·湖北）是生产多晶硅的副产物。利用对废弃的锂电池正极材料进行氯化处理以回收Li、Co等金属，工艺路线如下：
回答下列问题：
(1)Co位于元素周期表第 周期，第 族。
(2)烧渣是LiCl、和的混合物，“500℃焙烧”后剩余的应先除去，否则水浸时会产生大量烟雾，用化学方程式表示其原因 。
(3)鉴别洗净的“滤饼3”和固体常用方法的名称是 。
(4)已知，若“沉钴过滤”的pH控制为10.0，则溶液中浓度为 。“850℃煅烧”时的化学方程式为 。
(5)导致比易水解的因素有 (填标号)。
a．Si-Cl键极性更大 b．Si的原子半径更大
c．Si-Cl键键能更大 d．Si有更多的价层轨道
6．（2023·辽宁）某工厂采用如下工艺处理镍钴矿硫酸浸取液（含和)。实现镍、钴、镁元素的回收。
已知：
物质
回答下列问题：
(1)用硫酸浸取镍钴矿时，提高浸取速率的方法为 (答出一条即可)。
(2)“氧化”中，混合气在金属离子的催化作用下产生具有强氧化性的过一硫酸，中过氧键的数目为 。
(3)“氧化”中，用石灰乳调节，被氧化为，该反应的离子方程式为
(的电离第一步完全，第二步微弱)；滤渣的成分为、 (填化学式)。
(4)“氧化”中保持空气通入速率不变，(Ⅱ)氧化率与时间的关系如下。体积分数为 时，(Ⅱ)氧化速率最大；继续增大体积分数时，(Ⅱ)氧化速率减小的原因是 。
(5)“沉钴镍”中得到的(Ⅱ)在空气中可被氧化成，该反应的化学方程式为 。
(6)“沉镁”中为使沉淀完全，需控制不低于 (精确至0.1)。
7．（2023·全国乙卷）LiMn2O4作为一种新型锂电池正极材料受到广泛关注。由菱锰矿（MnCO3，含有少量Si、Fe、Ni、Al等元素）制备LiMn2O4的流程如下：

已知：Ksp[Fe(OH)3]=2.8×10-39，Ksp[Al(OH)3]=1.3×10-33，Ksp[Ni(OH)2]=5.5×10-16。
回答下列问题：
(1)硫酸溶矿主要反应的化学方程式为 。为提高溶矿速率，可采取的措施 (举1例)。
(2)加入少量MnO2的作用是 。不宜使用H2O2替代MnO2，原因是 。
(3)溶矿反应完成后，反应器中溶液pH=4，此时c(Fe3+)= mol·L-1；用石灰乳调节至pH≈7，除去的金属离子是 。
(4)加入少量BaS溶液除去Ni2+，生成的沉淀有 。
(5)在电解槽中，发生电解反应的离子方程式为 。随着电解反应进行，为保持电解液成分稳定，应不断 。电解废液可在反应器中循环利用。
(6)煅烧窑中，生成LiMn2O4反应的化学方程式是 。
8．（2023·全国新课标）铬和钒具有广泛用途。铬钒渣中铬和钒以低价态含氧酸盐形式存在，主要杂质为铁、铝、硅、磷等的化合物，从铬钒渣中分离提取铬和钒的一种流程如下图所示：
已知：最高价铬酸根在酸性介质中以Cr2O存在，在碱性介质中以CrO存在。
回答下列问题：
(1)煅烧过程中，钒和铬被氧化为相应的最高价含氧酸盐，其中含铬化合物主要为 (填化学式)。
(2)水浸渣中主要有SiO2和 。
(3)“沉淀”步骤调pH到弱碱性，主要除去的杂质是 。
(4)“除硅磷”步骤中，使硅、磷分别以MgSiO3和MgNH4PO4的形式沉淀，该步需要控制溶液的pH≈9以达到最好的除杂效果，若pH<9时，会导致 ；pH>9时，会导致 。
(5)“分离钒”步骤中，将溶液pH调到1.8左右得到V2O5沉淀，V2O5在pH<1时，溶解为VO或VO3+在碱性条件下，溶解为VO或VO，上述性质说明V2O5具有 (填标号)。
A．酸性 B．碱性 C．两性
(6)“还原”步骤中加入焦亚硫酸钠(Na2S2O5)溶液，反应的离子方程式为 。
9．（2023·全国甲卷）是一种压电材料。以为原料，采用下列路线可制备粉状。
回答下列问题：
(1)“焙烧”步骤中碳粉的主要作用是 。
(2)“焙烧”后固体产物有、易溶于水的和微溶于水的。“浸取”时主要反应的离子方程式为 。
(3)“酸化”步骤应选用的酸是 (填标号)。
a．稀硫酸 b．浓硫酸 c．盐酸 d．磷酸
(4)如果焙烧后的产物直接用酸浸取，是否可行？ ，其原因是 。
(5)“沉淀”步骤中生成的化学方程式为 。
(6)“热分解”生成粉状钛酸钡，产生的 。
巩固练习
1．(2022·辽宁，16)某工厂采用辉铋矿(主要成分为Bi2S3，含有FeS2、SiO2杂质)与软锰矿(主要成分为MnO2)联合焙烧法制备BiOCl和MnSO4，工艺流程如下：
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已知：①焙烧时过量的MnO2分解为Mn2O3，FeS2转变为Fe2O3；
②金属活动性：Fe>(H)>Bi>Cu；
③相关金属离子形成氢氧化物的pH范围如下：
开始沉淀pH 完全沉淀pH
Fe2＋ 6.5 8.3
Fe3＋ 1.6 2.8
Mn2＋ 8.1 10.1
回答下列问题：
(1)为提高焙烧效率，可采取的措施为_________________________。
a．进一步粉碎矿石
b．鼓入适当过量的空气
c．降低焙烧温度
(2)Bi2S3在空气中单独焙烧生成Bi2O3，反应的化学方程式为______________________。
(3)“酸浸”中过量浓盐酸的作用为：①充分浸出Bi3＋和Mn2＋；②________________________________________________________________________。
(4)滤渣的主要成分为________________(填化学式)。
(5)生成气体A的离子方程式为____________________________________________。
(6)加入金属Bi的目的是_______________________________________________。
2．(2022·全国乙卷，26)废旧铅蓄电池的铅膏中主要含有PbSO4、PbO2、PbO和Pb，还有少量Ba、Fe、Al的盐或氧化物等，为了保护环境、充分利用铅资源，通过下图流程实现铅的回收。
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一些难溶电解质的溶度积常数如下表：
难溶电解质 PbSO4 PbCO3 BaSO4 BaCO3
Ksp 2.5×10－8 7.4×10－14 1.1×10－10 2.6×10－9
一定条件下，一些金属氢氧化物沉淀时的pH如下表：
金属氢氧化物 Fe(OH)3 Fe(OH)2 Al(OH)3 Pb(OH)2
开始沉淀的pH 2.3 6.8 3.5 7.2
完全沉淀的pH 3.2 8.3 4.6 9.1
回答下列问题：
(1)在“脱硫”中PbSO4转化反应的离子方程式为________________________，用沉淀溶解平衡原理解释选择Na2CO3的原因： ____________________________________________。
(2)在“脱硫”中，加入Na2CO3不能使铅膏中BaSO4完全转化，原因是________________________________________________________________________。
(3)在“酸浸”中，除加入醋酸(HAc)，还要加入H2O2。
(ⅰ)能被H2O2氧化的离子是__________________________________________；
(ⅱ)H2O2促进了金属Pb在醋酸中转化为Pb(Ac)2，其化学方程式为____________________________________________________；
(ⅲ)H2O2也能使PbO2转化为Pb(Ac)2，H2O2的作用是______________________________。
(4)“酸浸”后溶液的pH约为4.9，滤渣的主要成分是__________。
(5)“沉铅”的滤液中，金属离子有__________。
3．(2022·山东滕州二中模拟)富硼渣中含有镁硼酸盐(2MgO·B2O3)、镁硅酸盐(2MgO·SiO2)及少量Al2O3、FeO等杂质。由富硼渣湿法制备硫酸镁晶体和硼酸(H3BO3)晶体的一种工艺流程如下：
INCLUDEPICTURE "E:\\张春兰\\2023\\大一轮\\化学\\化学 人教版 新教材 （辽鄂京津粤渝皖黑吉）\\X9-158.TIF" \* MERGEFORMAT INCLUDEPICTURE "E:\\张春兰\\2023\\大一轮\\化学\\化学 人教版 新教材 （辽鄂京津粤渝皖黑吉）\\X9-158.TIF" \* MERGEFORMATINET INCLUDEPICTURE "E:\\张春兰\\2023\\大一轮\\化学\\化学 人教版 新教材 （辽鄂京津粤渝皖黑吉）\\X9-158.TIF" \* MERGEFORMATINET INCLUDEPICTURE "E:\\张春兰\\2023\\大一轮\\化学\\化学 人教版 新教材 （辽鄂京津粤渝皖黑吉）\\教师word\\X9-158.TIF" \* MERGEFORMATINET INCLUDEPICTURE "E:\\张春兰\\2023\\大一轮\\化学\\化学 人教版 新教材 （辽鄂京津粤渝皖黑吉）\\教师word\\X9-158.TIF" \* MERGEFORMATINET INCLUDEPICTURE "F:\\BaiduNetdiskDownload\\教学资料\\2024版化学步步高一轮复习新教材人教版通用版 【Word讲义】\\【配套Word版文档】第七章~第十一章\\【配套Word版文档】第七章~第十一章\\X9-158.TIF" \* MERGEFORMATINET
已知：生成氢氧化物沉淀的pH(金属离子的起始浓度为0.1 mol·L－1)
Fe(OH)3 Al(OH)3 Fe(OH)2 Mg(OH)2
开始沉淀时 1.9 3.4 7.0 9.1
完全沉淀时 3.2 4.7 9.0 11.1
(1)酸浸时发生反应：2MgO·SiO2＋2H2SO4===2MgSO4＋SiO2＋2H2O,2MgO·B2O3＋2H2SO4＋H2O===2H3BO3＋2MgSO4。
①上述反应体现出酸性强弱：H2SO4__________(填“>”或“＜”)H3BO3。
②已知硼酸与过量NaOH溶液发生的中和反应为H3BO3＋OH－===B(OH)。下列关于硼酸的说法正确的是________(填字母)。
A．硼酸是一元酸
B．向NaHCO3固体中滴加饱和硼酸溶液，有气泡产生
C．硼酸的电离方程式可表示为H3BO3＋H2O??B(OH)＋H＋
(2)检验褐色浸出液中的杂质离子：取少量浸出液，________________(填操作和现象)，证明溶液中含有Fe2＋。
(3)除去浸出液中的杂质离子：用MgO调节溶液的pH至____________以上，使杂质离子转化为__________________(填化学式)沉淀，过滤。
(4)获取晶体：ⅰ.浓缩滤液，使MgSO4和H3BO3接近饱和；ⅱ.控制温度使两种晶体分别从溶液中结晶。结合如图溶解度曲线，简述ⅱ的方法：将浓缩液加入到高压釜中，升温结晶得到____________晶体，分离后，再将母液降温结晶，分离得到________________晶体。
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4．(2022·南京模拟)钛是一种重要的金属，以钛铁矿[主要成分为钛酸亚铁(FeTiO3)，还含有少量Fe2O3]为原料制备钛的工艺流程如图所示。
INCLUDEPICTURE "E:\\张春兰\\2023\\大一轮\\化学\\化学 人教版 新教材 （辽鄂京津粤渝皖黑吉）\\X9-160.TIF" \* MERGEFORMAT INCLUDEPICTURE "E:\\张春兰\\2023\\大一轮\\化学\\化学 人教版 新教材 （辽鄂京津粤渝皖黑吉）\\X9-160.TIF" \* MERGEFORMATINET INCLUDEPICTURE "E:\\张春兰\\2023\\大一轮\\化学\\化学 人教版 新教材 （辽鄂京津粤渝皖黑吉）\\X9-160.TIF" \* MERGEFORMATINET INCLUDEPICTURE "E:\\张春兰\\2023\\大一轮\\化学\\化学 人教版 新教材 （辽鄂京津粤渝皖黑吉）\\教师word\\X9-160.TIF" \* MERGEFORMATINET INCLUDEPICTURE "E:\\张春兰\\2023\\大一轮\\化学\\化学 人教版 新教材 （辽鄂京津粤渝皖黑吉）\\教师word\\X9-160.TIF" \* MERGEFORMATINET INCLUDEPICTURE "F:\\BaiduNetdiskDownload\\教学资料\\2024版化学步步高一轮复习新教材人教版通用版 【Word讲义】\\【配套Word版文档】第七章~第十一章\\【配套Word版文档】第七章~第十一章\\X9-160.TIF" \* MERGEFORMATINET
(1)“溶浸”过程中生成了TiOSO4，其中Ti的化合价为____________，“溶浸”过程发生的主要反应的化学方程式为_________________________________________________。
(2)物质A为单质，化学式为__________，“一系列操作”为蒸发浓缩、________和过滤。
(3)将少量FeSO4·7H2O溶于水，加入一定量的NaHCO3溶液，可制得FeCO3，写出反应的离子方程式为_______________________________________________。
(4)若反应后的溶液中c(Fe2＋)＝2.0×10－6 mol·L－1，则溶液中c(CO)＝__________ mol·L－1(已知：常温下FeCO3饱和溶液浓度为4.5×10－6 mol·L－1)。
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