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专题8　化学工艺流程
纲 举 目 张
考向1　化学工艺流程(选择题)
1. (2024·湖南卷)中和法生产Na2HPO4·12H2O的工艺流程如下：
已知：①H3PO4的电离常数：K1＝6.9×10－3，K2＝6.2×10－8，K3＝4.8×10－13；
②Na2HPO4·12H2O易风化。
下列说法错误的是( 　　)
A. “中和”工序若在铁质容器中进行，应先加入Na2CO3溶液
B. “调pH”工序中X为NaOH或H3PO4
C. “结晶”工序中溶液显酸性
D. “干燥”工序需在低温下进行
2. (2023·福建卷)从炼钢粉尘(主要含Fe3O4、Fe2O3和ZnO)中提取锌的流程如下：
“盐浸”过程ZnO转化为2＋，并有少量Fe2＋和Fe3＋浸出。下列说法错误的是( 　　)
A. “盐浸”过程若浸液pH下降，需补充NH3
B. “滤渣”的主要成分为Fe(OH)3
C. “沉锌”过程发生反应：2＋＋4H2O＋S2－===ZnS↓＋4NH3·H2O
D. 应合理控制(NH4)2S用量，以便滤液循环使用
3. (2023·辽宁卷)某工厂采用如下工艺制备Cr(OH)3，已知焙烧后Cr元素以＋6价形式存在。下列说法错误的是( 　　)
A．“焙烧”中产生CO2
B．滤渣的主要成分为Fe(OH)2
C．滤液①中Cr元素的主要存在形式为CrO
D．淀粉水解液中的葡萄糖起还原作用
考向2　工艺流程综合题型
4. (2024·安徽卷)精炼铜产生的铜阳极泥富含Cu、Ag、Au等多种元素。研究人员设计了一种从铜阳极泥中分离提收金和银的流程，如图所示。
(1) Cu位于元素周期表第______周期第________族。
(2) “浸出液1”中含有的金属离子主要是________。
(3) “浸取2”步骤中，单质金转化为HAuCl4的化学方程式为____________________________________________________。
(4) “浸取3”步骤中，“浸渣2”中的____________(填化学式)转化为[Ag(S2O3)2]3－。
(5) “电沉积”步骤中阴极的电极反应式为______________________________________________。
“电沉积”步骤完成后，阴极区溶液中可循环利用的物质为____________(填化学式)。
(6) “还原”步骤中，被氧化的N2H4与产物Au的物质的量之比为__________。
(7) Na2S2O3可被I2氧化为Na2S4O6。从物质结构的角度分析S4O的结构为(a)而不是(b)的原因：__________________________________________________________________________________________________________________________________________________________。
5. (2024·湖北卷)铍用于宇航器件的构筑。一种从其铝硅酸盐中提取铍的流程如下：
已知：Be2＋＋4HABeA2(HA)2＋2H＋
(1) 基态Be2＋的轨道表示式为______。
(2) 为了从“热熔、冷却”步骤得到玻璃态，冷却过程的特点是____________。
(3) “萃取分液”的目的是分离Be2＋和Al3＋，向过量烧碱溶液中逐滴加入少量“水相1”的溶液，观察到的现象是______________________________________。
(4) 写出反萃取生成Na2的化学方程式：___________________________________________ _______________________________。“滤液2”可以进入__________步骤再利用。
(5) 电解熔融氯化铍制备金属铍时，加入氯化钠的主要作用是__________________________。
(6) Be(OH)2与醋酸反应得到某含4个Be的配合物，4个Be位于以1个O原子为中心的四面体的4个顶点，且每个Be的配位环境相同，Be与Be间通过CH3COO—相连，其化学式为________________________。
6. (2024·湖南卷)铜阳极泥(含有Au、Ag2Se、Cu2Se、PbSO4等)是一种含贵金属的可再生资源，回收贵金属的化工流程如下：
已知：①当某离子的浓度低于1.0×10－5mol/L时，可忽略该离子的存在；
②AgCl(s)＋Cl－(aq) －(aq)　K＝2.0×10－5；
③Na2SO3易从溶液中结晶析出；
④不同温度下Na2SO3的溶解度如表所示。
温度/℃ 0 20 40 60 80
溶解度/g 14.4 26.1 37.4 33.2 29.0
(1) Cu属于________区元素，其基态原子的价层电子排布式为____________。
(2) “滤液1”中含有Cu2＋和H2SeO3，“氧化酸浸”时Cu2Se反应的离子方程式为________________________________________________________。
(3) “氧化酸浸”和“除金”工序均需加入一定量的NaCl：
①在“氧化酸浸”工序中，加入适量NaCl的原因是____________________________________________________________________________________。
②在“除金”工序溶液中，Cl－浓度不能超过__________mol/L。
(4) 在“银转化”体系中，3－和5－浓度之和为0.075 mol/L，两种离子分布分数δ随SO浓度的变化关系如图所示，若SO浓度为1.0 mol/L，则5－的浓度为____________mol/L。
(5) “滤液4”中溶质主要成分为____________(填化学式)；在连续生产的模式下，“银转化”和“银还原”工序需在40 ℃左右进行，若反应温度过高，将难以实现连续生产，原因是____________________________________________________。
7. (2024·山东卷)以铅精矿(含PbS，Ag2S等)为主要原料提取金属Pb和Ag的工艺流程如下：
(1) “热浸”时，难溶的PbS和Ag2S转化为2－和－及单质硫。溶解等物质的量的PbS和Ag2S时，消耗Fe3＋物质的量之比为__________；溶液中盐酸浓度不宜过大，除防止“热浸”时HCl挥发外，另一目的是防止产生________(填化学式)。
(2) 将“过滤Ⅱ”得到的PbCl2沉淀反复用饱和食盐水热溶，电解所得溶液可制备金属Pb“电解I”阳极产物用尾液吸收后在工艺中循环使用，利用该吸收液的操作单元为________。
(3) “还原”中加入铅精矿的目的是__________________________。
(4) “置换”中可选用的试剂X为______(填字母)。
A. Al　　　　　　　 B. Zn　　　　　　　
C. Pb　　　　　　　 D. Ag
“置换”反应的离子方程式为__________________________________________________。
(5) “电解Ⅱ”中将富银铅泥制成电极板，用作________(填“阴极”或“阳极”)。
8. (2024·新课标卷)钴及其化合物在制造合金、磁性材料、催化剂及陶瓷釉等方面有着广泛应用。一种从湿法炼锌产生的废渣(主要含Co、Zn、Pb、Fe的单质或氧化物)中富集回收得到含锰高钴成品的工艺如下：
已知溶液中相关离子开始沉淀和沉淀完全(c≤1.0×10－5mol/L)时的pH：
相关离子 Fe3＋ Fe2＋ Co3＋ Co2＋ Zn2＋
开始沉淀的pH 1.5 6.9 — 7.4 6.2
沉淀完全的pH 2.8 8.4 1.1 9.4 8.2
(1) “酸浸”前废渣需粉碎处理，目的是________________________________________________；
“滤渣1”中金属元素主要为________。
(2) “过滤1”后的溶液中加入MnO2的作用是____________________________________________________________。
取少量反应后的溶液，加入化学试剂____________检验________，若出现蓝色沉淀，需补加MnO2。
(3) “氧化沉钴”中氧化还原反应的离子方程式为__________________________________________________________________、____________________________________________________。
(4) “除钴液”中主要的盐有____________________(写化学式)，残留的Co3＋浓度为________mol/L。
9. (2024·广东卷)镓(Ga)在半导体、记忆合金等高精尖材料领域有重要应用。一种从电解铝的副产品炭渣(含C、Na、Al、F和少量的Ga、Fe、K、Ca等元素)中提取镓及循环利用铝的工艺如下。
工艺中，LAEM是一种新型阴离子交换膜，允许带负电荷的配离子从高浓度区扩散至低浓度区。用LAEM提取金属离子Mn＋的原理如图。已知：
①pKa(HF)＝3.2。②Na3(冰晶石)的Ksp为4.0×10－10。
③浸取液中，Ga(Ⅲ)和Fe(Ⅲ)以(m－3)－(m＝0～4)微粒形式存在，Fe2＋最多可与2个Cl－配位，其他金属离子与Cl－的配位可忽略。
(1) “电解”中，反应的化学方程式为______________________________________。
(2) “浸取”中，由Ga3＋形成－的离子方程式为__________________________________。
(3)“还原”的目的：避免______元素以________________(填化学式)微粒的形式通过LAEM，从而有利于Ga的分离。
(4)“LAEM提取”中，原料液的Cl－浓度越______(填“高”或“低”)，越有利于Ga的提取；研究表明，原料液酸度过高，会降低Ga的提取率。因此，在不提高原料液酸度的前提下，可向Ⅰ室中加入____________(填化学式)，以进一步提高Ga的提取率。
(5)“调pH”中，pH至少应大于__________，使溶液中c(F－)>c(HF)，有利于3－配离子及Na3晶体的生成。若“结晶”后溶液中c(Na＋)＝0.10 mol/L，则3－浓度为________________mol/L。
10. (2023·福建卷)白合金是铜钴矿冶炼过程的中间产物，一种从白合金(主要含Fe3O4、CoO、CuS、Cu2S及少量SiO2)中分离回收金属的流程如下：
(1) “酸浸 1”中，可以加快化学反应速率的措施有______________________________________ ______________
(任写其中一种)，CoO 发生反应的离子方程式：________________________________。
(2) “焙烧1”中，晶体[Fe2(SO4)3·xH2O和CoSO4·yH2O]总质量随温度升高的变化情况如下：
温度区间/℃ <227 227～566 566～600 600～630
晶体总质量 变小 不变 变小 不变
①升温至227 ℃过程中，晶体总质量变小的原因是______________；
566～600 ℃发生分解的物质是________________(填化学式)。
②为有效分离铁、钴元素，“焙烧1”的温度应控制为__________℃。
(3) 25℃时，Ksp(CuS)＝6.3×10－36，H2S的Ka1＝1.1×10－7，Ka2＝1.3×10－13。反应CuS(s)＋2H＋(aq)===Cu2＋(aq)＋H2S(aq)的平衡常数K＝______(列出计算式即可)。经计算可判断CuS难溶于稀硫酸。
Ⅱ. 铜的硫化物结构多样。天然硫化铜俗称铜蓝，其晶胞结构如图。
(4) 基态Cu2＋的价层电子排布式为________。
(5) 晶胞中含有______个S，N(Cu＋)∶N(Cu2＋)＝__________。晶体中微粒间作用力有________(填字母)。
a．氢键　　　　　　 b．离子键　　　　　　
c．共价键　　　　　　 d．.金属键
(6) “焙烧2”中Cu2S发生反应的化学方程式为________________________________；
“滤渣2”是__________(填化学式)。
1. (2024·福州三模)以天青石 (主要成分：SrSO4)和炭粉焙烧后的水浸液为原料制备 SrCO3的流程如图所示。
已知：ⅰ.水浸液中含有Sr2＋、Ba2＋、OH－，其中，c(Sr2＋)约为0.6 mol/L。
ⅱ.Ksp(SrSO4)＝3.4×10－7，Ksp(BaSO4)＝1.0×10－10。ⅲ. Sr、Ba分别位于第5、6周期ⅡA族。下列说法错误的是( 　　)
A. “焙烧”烟气中可能含有CO和 SO2
B. “沉钡”后的滤液呈酸性
C. “沉钡”过程若 c(Ba2＋)降到 1.0×10－4mol/L, 滤渣中混有SrSO4
D. 硫酸锶的熔点高于硫酸钡
2. (2024·福州质检2月)废旧铅蓄电池的铅膏主要含有PbSO4、PbO2和Pb。从铅膏中回收PbO流程如下[已知：Pb(OH)2性质类似Al(OH)3]：
下列说法错误的是( 　　)
A. “脱硫”是把PbSO4转化为Na2SO4将硫除去
B. “酸浸”发生的反应有PbCO3＋2HAc===Pb(Ac)2＋CO2↑＋H2O
C. “酸浸”中H2O2会分解，应适当过量
D. “沉铅”时为保证铅的完全沉淀，应该加入过量氢氧化钠
3. (2024·合肥二模)焦锑酸钠[NaSb(OH)6]可用于制作电视机显像管玻壳、纺织品阻燃剂和搪瓷乳白剂。以某含锑净渣(主要成分是SbOCl，还含有少量Cu、As等元素)为原料制备焦锑酸钠的工艺流程如图所示。
已知：①NaSb(OH)6难溶于水：②Ksp[Cu(OH)2]＝2.2×10－20，Ksp[CuS]＝6.3×10－36。
(1) 含锑净渣需进行粉碎研磨，其目的是____________________________________________________；
“浸渣”的主要成分是__________[填“Cu(OH)2”或“CuS”]。
(2) “碱溶”时SbOCl转化为Na3SbS3，转化的化学方程式为____________________________________________________________________。
(3) “氧化”时，溶液中的AsS转化为易溶于水的Na3AsO4与锑分离，同时生成S，写出该反应的离子方程式：____________________________________________________。
(4) “滤液”的主要成分是____________。
(5) 产品纯度测定：称取1.30 g NaSb(OH)6样品，酸溶后加入适量硫酸肼固体配成250 mL溶液，取25.00 mL溶液于锥形瓶中，用0.050 0 mol/L Ce(SO4)2标准液滴定(Sb3＋＋2Ce4＋===Sb5＋＋2Ce3＋)，平均消耗标准液20.00 mL。
①硫酸肼的作用是__________。
②产品的纯度为__________[NaSb(OH)6的摩尔质量为247 g/mol]。
4. (2024·济南一模)工业上常用软锰矿(主要成分为MnO2，含少量Fe2O3、Al2O3、SiO2)和Li2CO3合成电极材料LiMn2O4并回收净水剂明矾，其工艺流程如图所示。
已知：①Mn2＋在酸性条件下比较稳定，pH高于5.5时易被O2氧化；
②当溶液中某离子浓度c(Mn＋)≤1.0×10－5mol/L时，可认为该离子沉淀完全；常温下，几种沉淀的Ksp如下表所示；③lg5＝0.7。
氢氧化物 Fe(OH)3 Al(OH)3 Mn(OH)2 Fe(OH)2
Ksp 1.0×10－39 1.0×10－33 5.0×10－12 5.0×10－17
(1) “酸浸”时，通入稍过量SO2的目的是____________________________________________________________________________，一定温度下，软锰矿与不同浓度的硫酸反应60 min时结果如下表所示：
c(H2SO4)/(mol/L) 1.0 5.0 10.0 16.0 18.0
Mn浸出率/% 25 78 95 85 55
Al浸出率/% 35 90 83 5 0
则“酸浸”时，选择c(H2SO4)为____________mol/L。
(2) 加入MnCO3“调pH”时，若c(Mn2＋)＝1.0 mol/L，其他金属阳离子浓度为0.001 mol/L，则调pH的范围为__________________________，若“滤渣Ⅲ”主要成分为FeOOH，则“氧化”操作中主反应的离子方程式为______________________________________________。
(3) “焙烧”操作中，为了提高Li2CO3，利用率，加入稍过量的MnO2，加热至600～750 ℃便制得LiMn2O4，则反应的化学方程式为______________________________________________________，
整个流程中，可以循环使用的物质有____________。
(4) 获取明矾KAl(SO4)2·12H2O的“一系列操作”是__________________________________。
能力1　化学工艺流程题的命题特点与规律
1. 流程图的结构特点
(1) 跟踪物质，判断滤渣、滤液中物质，书写物质的化学式(或电子式)。
(2) 分析每个步骤中可能发生的化学反应，书写化学或离子方程式。
2. 原料处理
(1) 粉碎的目的：增大反应的面积，加快反应速率。
(2) 焙烧的目的
①高温下，硫化物与空气中的O2反应(如FeS2与O2反应生成Fe2O3和SO2)。
②除去硫、碳单质。
③除去有机物等。
(3) 酸浸与碱浸
①酸浸的主要目的是将矿石(或原料)中金属、金属氧化物等转化为可溶性的金属离子。
②碱浸的主要目的一般是除去原料中的油脂、溶解两性氧化物(如氧化铝)等；氨水还能与金属离子形成配离子进入溶液。
(4) 提高浸取率的主要方法：将矿石粉碎；适当加热；充分搅拌；适当提高浸取液的浓度；适当延长浸取时间等。
[注意]
①在分析“浸出率”图表，解释“浸出率”高低变化的原因时(“浸出率”升高，一般是反应温度________，反应速率________；但当“浸出率”达到最大值后，温度升高，“浸出率”反而下降，一般是因为反应试剂的______________)，试题常考查在工业生产中控制浸取的最佳条件，即选择达到最高“浸出率”的时间、温度等。
②虽然提高浸取液的浓度(如提高稀硫酸的浓度)，往往有利于提高浸取率，但是酸又不能加入太多，因为后续除杂流程中还要加入碱性物质来提高溶液的pH。
3. 除杂方法
(1) 形成氢氧化物沉淀
①在酸性条件下，常将Fe2＋氧化为Fe3＋，便于在后续步骤中转化为Fe(OH)3沉淀而除去。
当氧化剂为H2O2时，发生反应的离子方程式为____________________________________________(注意：温度不能太高，防止____________)；当用二氧化锰作氧化剂，发生反应的离子方程式为__________________________________________________。
②通过计算使Al3＋、Fe3＋等形成________________________________沉淀。计算完全沉淀时的c(OH－)，控制溶液pH在一定范围(在酸性条件下)，将金属杂质离子Al3＋、Fe3＋除去。
例：从工厂采集废液(含FeSO4和少量ZnSO4、MgSO4)，进行四氧化三铁的制备实验。制备流程如图所示。
①操作a、b的名称为________。
②除去Mn2＋溶液中含有的Fe2＋。已知Fe(OH)3、Fe(OH)2、Mn(OH)2开始沉淀和沉淀完全时的pH如下表所示：
物质 开始沉淀的pH 沉淀完全的pH
Fe(OH)3 2.7 3.7
Fe(OH)2 7.6 9.6
Mn(OH)2 8.3 9.8
若Fe2＋沉淀完全，则大部分Mn2＋与Fe2＋共同沉淀，无法有效分离；若先将Fe2＋氧化为Fe3＋，可使Fe3＋沉淀完全而Mn2＋不沉淀。故先把Fe2＋氧化为Fe3＋，再调溶液pH范围为________________________，使Fe3＋沉淀完全而Mn2＋不沉淀。
(2) 调节溶液pH常用试剂
①酸性物质：稀盐酸、稀硫酸、稀硝酸(注意氧化性)、酸性气体(二氧化硫)等；
碱性物质：氢氧化钠、氨水、碳酸钠、碳酸氢铵、金属氧化物等。
②缓冲溶液：醋酸与醋酸钠(酸性)、氨水与氯化铵(碱性)。
(3) 形成氟化物、硫化物、碳酸盐沉淀。
①加入NaF 或NH4F可以让Ca2＋ 、Mg2＋形成________________________而除去(注意：溶液的酸性不能太强，否则会________________)。
②加入Na2S可以使Cu2＋、Zn2＋、Fe2＋、Hg2＋，分别形成__________________________________沉淀。也可以用一些Ksp较大的硫化物(如FeS、MnS等)通过沉淀转化使某些金属离子转化为更难溶的硫化物。
③加入Na2CO3或NH4HCO3可以让Mg2＋和Fe2＋，形成__________________________而除去。
常见的转化为碳酸盐沉淀的类型如下：
类型 离子方程式
用Na2CO3沉淀Zn2＋ Zn2＋＋ CO===ZnCO3↓
用NH4HCO3沉淀Co2＋ Co2＋＋2HCO===CoCO3↓＋H2O＋CO2↑
用NH4HCO3－氨水沉淀Mn2＋ Mn2＋＋HCO＋ NH3·H2O===MnCO3↓＋ NH＋H2O
用NH3(先)＋CO2(后)沉淀Ca2＋ Ca2＋＋CO2＋2NH3＋H2O===CaCO3↓＋2NH
[注意]①M2＋＋2HCO===MCO3↓＋H2O＋CO2↑(M2＋＝Fe2＋、Mn2＋、Co2＋、Ni2＋)；②Cu2＋、Zn2＋等与HCO生成碱式碳酸盐沉淀，如6HCO＋3Zn2＋===ZnCO3·2Zn(OH)2·H2O↓＋5CO2↑
(4) 用单质进行置换，如可用Zn置换Cu2＋。
(5) 萃取与反萃取
①如果萃取剂与杂质离子反应，那么萃取后有机相就应弃去。因为萃取剂是有机酸，所以萃取时加______有利于萃取平衡正向移动。
②如果萃取剂与目标产物的离子反应，那么萃取后有机相就要加______进行反萃取。
③萃取剂的选择
例1：已知萃取剂A、B中pH对Co2＋、Mn2＋萃取率的影响如图所示。
为了除去Mn2＋，应选择萃取剂______ (填“A”或“B”)。
例2：萃取剂对Al3＋、Co2＋萃取率与pH的关系如图所示。
萃取分离钴、铝的实验操作： 向萃取分液后的有机相中加稀硫酸调pH＝3～4，分液可得CoSO4溶液，______________________________________________________________________________，可得 Al2(SO4)3溶液。
④提高萃取效率的方法：可以采取“萃取剂总量一定，多次少量”的方法加入萃取剂。
[及时巩固]
(1) 萃取分离溶液中钴、锂的萃取率与平衡时溶液pH的关系如图所示。
pH一般选择5左右，理由是________________________________________。
(2) 实验室从含碘废液(除H2O外，含有CCl4、I2、I－等)中回收碘，其实验过程如图所示：
向含碘废液中加入稍过量的 Na2SO3 溶液，将废液中的I2还原为I－，该操作的目的是______________________________。
4. 目标产物的生成与提纯
(1) 核心反应：提纯后，加入有关试剂，控制反应条件，生成目标产物。
(2) 物质分离：过滤、蒸发、萃取、分液、蒸馏、升华等方法。
[注意]有关溶解度曲线与结晶、过滤
①从溶液中得到晶体的过程：蒸发浓缩→冷却结晶→过滤→洗涤、干燥。
②需要加热得到的晶体(或物质)：蒸发结晶、趁热过滤。
需要冷却得到的晶体(或物质)：蒸发浓缩、冷却结晶。
例1：制备MnSO4·H2O晶体。已知溶解度曲线如图1所示，MnSO4·H2O晶体在曲线拐点右侧。
操作方法：滴加稀硫酸酸化，温度________(填“高于”或“低于”)40 ℃，________结晶、________过滤，酒精洗涤，低温干燥。
图1 　图2
例2：制备FeSO4·7H2O晶体：已知溶解度曲线如图2所示，FeSO4·7H2O晶体在曲线拐点左侧。
操作方法：加热________，得到________ ℃的饱和溶液，冷却至______ ℃结晶，过滤，少量冰水洗涤，低温干燥。
例3：由图3和图4，确定以下物质的制备方法。
图3 图4
①制备KNO3：____________、____________(过滤、洗涤、干燥)。
②制备KCl：____________、____________(洗涤、干燥)。
③制备无水Na2SO3：在________(填“高于”或“低于”)34 ℃条件下，____________，____________(洗涤、干燥)。
(3) 产品纯度或产率计算。
能力2　物质的跟踪与答题
1. 物质的跟踪
原料到产品的转化：比对原料与产品，确定要除去什么元素，引进什么元素。
(1) 沉淀成分的判断
物质的跟踪 举例 滤渣成分
原料中不参与反应的物质 蛇纹石是一种富镁硅酸盐矿物的总称，工业上由蛇纹石(主要成分为MgO、FeO和Fe2O3、Al2O3、SiO2)制取碱式碳酸镁产品的流程如下： 滤渣a为__________
原料中不参与反应的物质及过量的反应物 以电石渣[主要成分为Ca(OH)2和CaCO3]为原料制备KClO3的流程如图： 滤渣为__________________________
原料中不参与反应的物质及后续反应的生成物 某粉煤灰经预处理后含Cu2O、SiO2、Al2O3、FeO化合物，一种综合利用工艺设计的流程如下：已知：Cu2O＋2H＋===Cu＋Cu2＋＋H2O 滤渣Ⅰ为________________
杂质转化的物质 工业上利用废铁屑(含少量氧化铝、氧化铁等)生产碱式硫酸铁[Fe(OH)SO4，碱式硫酸铁易溶于水]的工艺流程如图： 滤渣为________________
(2) 对所加试剂的要求
试剂 目的 追问
硫酸 酸溶 酸不能加过多，否则__________________________________
盐酸 酸溶 盐酸不能加过多，否则后续会与KMnO4等氧化剂反应，生成有毒气体Cl2
碱液 碱溶(溶解Al、Al2O3等物质) 碱液不能加过多，否则__________________________________
SO2 还原剂(还原MnO2、Fe3＋等) 温度不宜过高，温度越高，SO2______________
Na2SO3 还原剂(还原MnO2、Fe3＋等) 实际用量高于理论量的原因：部分____________________________
Zn 置换溶液中的Cu2＋ 锌粉过量目的是将溶液中的Cu2＋除净
NH4F、NaF 除去Ca2＋、Mg2＋ pH太小Ca2＋、Mg2＋去除率降低原因：______________________________________________________________
Na2S、FeS 除重金属离子(如Cu2＋) pH太小Cu2＋去除率降低原因：____________________________________________________________________
(3) 条件控制的目的
①控制溶液的pH
a. 使某种或几种金属离子转化为氢氧化物沉淀，而目标离子不生成沉淀，以达到分离的目的(常利用题给金属离子开始沉淀和完全沉淀的pH信息，选择pH范围，使杂质离子以氢氧化物沉淀出来)。
b. “酸作用”还可除去氧化物(膜)、抑制某些金属离子的水解等。
c. “碱作用”还可除去油污、除去铝片表面的氧化膜、溶解铝等。
d. 金属离子的萃取率与溶液的pH 密切相关。
例：以软锰矿(主要成分为MnO2，含少量铁的氧化物)制备高纯MnCO3。流程如图：
①“酸溶还原”时，MnO2发生反应的离子方程式为__________________________________________________。
②在常温下，已知：Ksp[Mn(OH)2]＝2×10－13、Ksp[Fe(OH)3]＝1×10－39。工业上，当某离子浓度小于1×10－6 mol/L时，认为该离子已除净。氧化后所得溶液中c(Mn2＋)＝0.2 mol/L，为使溶液中Fe3＋除净，调节pH的范围应为________________。
②控制温度(常用水浴、冰浴或油浴)
a. 控制反应速率(升温加快反应速率)、适宜的温度使催化剂的活性最大、防止副反应的发生。
b. 控制化学反应进行的方向，使化学平衡移动。
c. 升温：使溶液中的气体逸出，使易挥发物质挥发，使易分解的物质分解。
煮沸：使气体逸出；促进水解，聚沉后利于过滤分离。
d. 控制温度结晶与过滤。
2. 循环物质的确定
考查角度 举例 可循环物质
可逆反应的反应物 __________
前面步骤的反应物，后面步骤的生成物 以菱锰矿(主要成分为MnCO3，还含有FeCO3、CaCO3、SiO2、Al2O3、Fe2O3、MgCO3等杂质)为原料制备MnO2的工艺流程如图：已知：草酸钙、草酸镁不溶于水 ________
箭头回头 联碱法(侯氏制碱法)和氨碱法的生产流程简要表示如图： ______________
能力3　有关图像的曲线分析与答题
1. 影响化学反应速率
·OH是一种重要的活性基团，·OH容易发生淬灭。·OH可用于脱除苯酚生成CO2。其他条件不变时，不同温度下苯酚的浓度随时间的变化如图所示。
0～20 min内，50 ℃的化学反应速率与40 ℃ 的基本相同，原因是____________________________________________________________________________________________________________________。
[归纳总结] 出现矛盾结论可能的原因
改变条件 正常情况 反常情况 可能的原因
升高温度 速率增大 速率减小 催化剂失活
速率不变 反应物中有易分解的物质
减小浓度 速率减小 速率增大 反应为放热反应
加入反应物 速率增大 速率不变 化学反应速率很慢
2. 影响浸取率
(1) 温度、水解程度影响浸取率
用稀硫酸浸取氧化铁，铁浸取率随温度变化曲线如图1所示，当温度超过100 ℃时，铁浸取率反而减小，原因是____________________________________________________________________。
图1 图2
(2) 温度、物质的稳定性影响浸取率
用(NH4)2S溶液浸取滤渣时的反应为(n－1)S＋S2－===S，单质硫浸取率随温度变化曲线如图2所示。温度高于30 ℃，单质硫浸取率下降的可能原因是________________________________________ ____________。
(3) 温度、气体的溶解度影响浸取率
其他条件相同时，用SO2还原浸出Cu(AsO2)2 1 h，不同温度下砷的浸出率如图3。随着温度升高，砷的浸出率先增大后减小的原因是____________________________________________________________ ______________________________________________________________________________________。
图3
(4) 锰浸出率与浸出过程中时间和液固比的关系分别如图甲、图乙所示。
甲 　乙
适宜的浸出时间和液固比分别为________________、______。
3. 影响产率
已知：克劳斯法处理H2S的热化学方程式为2H2S(g)＋O2(g)??S2(g)＋2H2O(g)　ΔH＝－314 kJ/mol。
(1) 用克劳斯法处理H2S时，研究人员对反应条件对S2产率的影响进行了如下研究。其他条件相同时，相同时间内，S2产率随温度的变化如图1所示。随着温度升高，S2产率先增大后减小，原因是______________________________________________________________________________________________________________________________________________。
图1 　图2
(2) 其他条件相同时，相同时间内，S2产率随值的变化如图2所示。值过高不利于提高S2产率，可能的原因是______________________________________________________。
类型1　化学工艺流程(选择题)
例1　(2022·湖南卷)铝电解厂烟气净化的一种简单流程如图。下列说法错误的是( 　　)
A. 不宜用陶瓷作吸收塔内衬材料
B. 采用溶液喷淋法可提高吸收塔内烟气吸收效率
C. 合成槽中产物主要有Na3AlF6和CO2
D. 滤液可回收进入吸收塔循环利用
例2　(2024·厦门一中)锂辉矿(主要成分为LiAlSi2O6)可用低温重构－直接浸出技术制备碳酸锂，同时得到氧化铝，工艺流程如图。下列说法不正确的是( 　　)
A. “水热反应”为2LiAlSi2O6＋8NaOHLi2SiO3＋3Na2SiO3＋2Na
B. “滤渣1”和“滤渣2”主要成分不同
C. 流程中不涉及氧化还原反应
D. 冶炼金属锂可用电解其熔融氯化物的方法，而冶炼金属铝则不可以
类型2　流程图中的条件控制与除杂及物质的跟踪
例3　(2024·安庆二模)粗氢氧化钴Co(OH)3是以铜钴矿为原料湿法提取而得到的粗制钴盐中间品，含有MnOOH以及Al2O3、Fe3O4、Mg等杂质，粗氢氧化钴湿法制取精制硫酸钴流程如下：
(1) “浸出”时添加还原剂SO2对原料中的锰和__________(填元素名称)进行有效浸出。保持温度，SO2流速等条件不变，Co浸出率与时间关系如图1所示，则H2SO4浓度最适宜为__________mol/L。
图1 　　图2
(2) “除杂”时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(H2SO5)。Mn2＋被H2SO5氧化为MnO2，该反应的离子方程式为____________________________________________________(已知：H2SO5的第一步电离是完全电离，第二步电离是部分电离)。生石灰调节pH＝__________(保留一位小数)时，检验反应后的滤液中恰好不存在Fe3＋[已知：Fe(OH)3的Ksp＝10－37.4，离子浓度≤10－6mol/L时沉淀完全]。
(3) 在萃取剂一定量的情况下，提高萃取率的措施有_______________________________________ ______(答出一点即可)，“萃取”后水相溶液中存在的金属离子有________________。
(4) 硫酸钴的溶解度曲线如图2所示，从溶液中获得CoSO4·7H2O的方法是________________________________________。
例4　(2024·芜湖5月模拟)工业上以铬铁矿(FeCr2O4，含Mg、Al、Si的氧化物等杂质)为主要原料制备红矾钠(Na2Cr2O7·2H2O)及副产品工艺流程如图。回答下列问题：
已知：最高价铬元素在酸性介质中以Cr2O存在，在碱性介质中以CrO存在。
(1) “焙烧”工序中的主要反应的化学方程式为_______________________________________________ _______________________。
(2) 滤渣1的主要成分为__________________。
(3) 矿物中相关元素可溶性组分物质的量浓度的对数lg 与pH的关系如图所示。
①SiO完全转化为沉淀的离子方程式为__________________________________________________。
②“酸化”过程选硫酸而不选CO2的主要原因是______________________________________________________。
(4) “蒸发结晶”工序副产品为____________，分离副产品的操作为____________。
(5) 流程中可循环使用的物质有__________________。
(6) 在溶液中，铝元素可以多种形式存在，如Al3＋、－等，使铝元素以Al(OH)3的形式完全沉淀的pH范围是__________________(保留两位有效数字){已知：通常认为溶液中离子浓度≤1.0×10－5mol/L为沉淀完全；Al(OH)3＋OH－ [Al(OH)4]－的K＝10－0.6；Kw＝10－14；Ksp＝10－33}。
类型3　工艺流程中的曲线及晶体结构计算
例5　(2024·马鞍山三模)活性ZnO在橡胶、光学、化工及电子等行业中有重要应用。某工厂以铅锌烟气(主要成分为ZnO、PbO，兼有少量FeO、CuO)制备活性ZnO的工艺流程如下：
(1) 基态Zn原子的价层电子排布式为____________________________________________。
(2) 为提高“酸浸”速率，可采取的措施________________________________________________ ______________(写出一点即可)。
(3) “酸浸”时当浸出液pH为3.93时，温度与Zn、Pb元素浸出率的影响如图所示。则“酸浸”时采用30℃而不用更高温度的原因是__________________________________________________________ ______________________________________。
(4) “氧化”时，在pH约为5的浸出液中分批加入适量KMnO4溶液充分反应后过滤，滤渣Ⅰ中有MnO2，该步反应的离子方程式为______________________________________________________________。
(5) “还原”时，滤渣Ⅱ的主要成分为Pb、Cu，最适宜使用的试剂X是________(填化学式)。
(6) 在“沉锌”中生成Zn(OH)2·ZnCO3沉淀的化学方程式为__________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________。
(7) 用锌与铜制得的高纯铜锌合金滤料被广泛应用于各种水处理设备。一种铜锌合金的立方晶胞结构如图，晶胞参数为a pm。
①与Cu原子等距离且最近的Cu原子有______个。
②该铜锌合金晶体密度为__________g/cm3(列出计算式，阿伏加德罗常数的值为NA)。
例6　(2024·厦门二模)利用炼锌钴渣[主要含Co(OH)2、FeSO4、NiSO4和Zn、Cu单质]协同制备Co(OH)3和高纯Zn的流程如下。
(1) “酸浸”过程Co(OH)2发生反应的离子方程式为__________________________________________。
(2) “沉铁”过程CaCO3的作用有__________________________________________________________________________________。
(3) “沉镍”过程pH对溶液中Co(Ⅱ)、Ni(Ⅱ)含量的影响如图。
①由图判断，应调节pH＝________。
②该过程Co2＋可能发生的反应如下：
Co2＋＋6NH3·H2O===[Co(NH3)6]2＋＋6H2O　K1＝105
Co2＋＋2NH3·H2O===Co(OH)2↓＋2NH　 K2
则K2＝________，[Co(NH3)6]2＋为__________(填“热力学”或“动力学”)产物。
{已知：25 ℃时，Kb(NH3·H2O)＝10－4.8，Ksp[Co(OH)2]＝10－15}
(4) “沉钴”过程生成Co(OH)3的离子方程式为________________________________________________________________________________________。
(5) “电解”过程阴极生成Zn的电极反应式为____________________________________________。金属Zn的晶胞如图，密度为ρ g/cm3，则阿伏加德罗常数NA＝______mol－1(列代数式即可，下同)，晶胞空间占有率为______。
1. (2024·德州一模)一种利用含钴废料(主要成分为Co3O4，还含有少量SiO2、Fe2O3、Al2O3等杂质)制备LiCoO2的工艺流程如图。下列说法错误的是( 　　)
已知：常温下，部分金属离子沉淀的pH如表[c(金属离子)≤1×10－5mol/L时认为该离子沉淀完全]。
金属离子 Fe2＋ Fe3＋ Al3＋ Co2＋
开始沉淀的pH 8.5 2.2 3.4 7.8
完全沉淀的pH 10.0 3.0 4.5 9.4
A. “酸浸”时可用SO2代替H2O2
B. “调pH”的范围为4.5～7.8，滤液中残留的c(Al3＋)∶c(Fe3＋)＝104.5
C. 气体X可在“调pH”操作单元回收利用
D. “高温焙烧”时的化学方程式：4CoCO3＋2Li2CO3＋O24LiCoO2＋6CO2
2. (2024·长沙一中)碱式硫酸铁[Fe(OH)SO4，黄褐色固体]是一种新型高效絮凝剂和污泥处理剂。工业上利用废铁屑(含少量氧化铝、氧化铁等)生产碱式硫酸铁的工艺流程如图：
已知：部分金属阳离子以氢氧化物形式沉淀时溶液的pH如表。
金属阳离子 Fe3＋ Fe2＋ Al3＋
开始沉淀 2.3 7.5 3.4
完全沉淀 3.2 9.7 4.4
下列说法不正确的是( 　　)
A. “搅拌”时加入少量NaHCO3将溶液的pH调节在4.4≤pH＜7.5
B. 生成滤渣的离子方程式为Al3＋＋3H2OAl(OH)3＋3H＋
C. 该工艺流程不符合绿色化学的理念
D. “反应Ⅱ”中若用O2代替NaNO2，当11.2 L(标准状况)O2参与反应，则相当于节约了2 mol NaNO2
3. (2024·合肥三模) CuCl广泛应用于化工、电镀等行业。工业上，常用海绵铜(Cu)为原料，用稀硝酸盐氧化分解技术生产CuCl，过程如下：
已知：CuCl难溶于醇和水，可溶于氯离子浓度较大的体系，在潮湿的空气中易水解氧化。
(1) 步骤①反应后溶液中NO无剩余，则该反应中得到的氧化产物是____________(填化学式)，实际生产中，为提高①的效率，可使用的一种方法是________。
(2) 写出步骤③中主要反应的离子方程式：________________________________________________________________。
(3) 在步骤⑤中用pH＝2的酸进行“酸洗”。“酸洗”时使用的酸为________(填“硝酸”“硫酸”或“盐酸”)，理由是______________________________________________________________________；
步骤⑥可以提高产率，原因是________________________________________________________________。
(4) 在生产过程中，步骤①会产生一种污染性气体，其化学式为________，因此在生产过程中，要增加一步用O2和H2O吸收该气体的操作，对得到的溶液(含有HNO2)进行电解可制硝酸，电解的化学方程式为______________________________。
(5) 若用硝酸代替硝酸铵，为充分利用原料，理论上要使硝酸全部参与反应，则在加入原料过程中，硝酸和硫酸的物质的量之比为__________。
4. (2024·福州三模)二氧化钛化学稳定性好，无污染，可应用于锂电池负极材料。某含钛高炉渣(主要成分为CaTi2O5，含少量Al2O3、SiO2、Fe2O3等杂质)制备二氧化钛工艺如下：
(1) 基态Ti的价层电子排布式为____________。
(2) “焙烧”过程生成偏钛酸钠(Na2TiO3)的化学方程式为__________________________________________________________。
(3) “滤液1”中Si、Al分别以______________________________(填离子符号)存在。
(4) “滤渣1”的主要成分为____________。
(5) “还原”工序需要在低温下进行的原因是____________________________________________________________。
(6) “水解”步骤TiO2＋转化为偏钛酸沉淀，反应的离子方程式为______________________________________________。
(7) 将80 g二氧化钛和40 g焦炭混合，在真空高温条件下制备碳化钛(TiC)的化学方程式为____________________________________，
若该过程固体失重率达到35%，则碳化钛的产率为______________。
(8) 锐钛矿型TiO2晶胞结构如图，该晶胞中氧的配位数为______；已知该晶体密度为ρ g/cm3，则阿伏加德罗常数为______mol－1(用含ρ、a、b的代数式表示，Ti—48)。
专题8　化学工艺流程
【高考溯源】
1. C　【解析】 H3PO4溶液为酸性，会腐蚀活泼金属，Na2CO3溶液呈碱性，“中和”工序若在铁制容器中进行，应先加入碱性的Na2CO3溶液，A正确；若“中和”后碱性过大，应加入H3PO4调节pH；若“中和”后呈酸性，则应加入NaOH调节pH，B正确；HPO能电离：HPO??H＋＋PO　Ka3＝4.8×10－13，也能水解：HPO＋H2O??H2PO＋OH－　Kh2＝＝≈1.6×10－7，Ka3＜Kh2，即HPO水解程度更大，溶液显碱性，C错误；Na2HPO4·12H2O易风化，为防止其受热失去结晶水，“干燥”工序应在低温下进行，D正确。
2. B　【解析】 “盐浸”过程中消耗氨气，浸液pH下降，需补充NH3，A正确；由“盐浸”过程有少量Fe2＋和Fe3＋浸出可知，“滤渣”的主要成分为Fe3O4和Fe2O3，只含少量的Fe(OH)3，B错误。
3. B　【解析】 焙烧时Cr2O3发生反应：2Cr2O3＋4Na2CO3＋3O24Na2CrO4＋4CO2，有CO2产生，A正确；焙烧过程铁元素被氧化，滤渣的主要成分为氧化铁，B错误；水浸后滤液①中主要溶质为Na2CrO4，故Cr元素主要存在形式为CrO，C正确；“转化”中Cr元素由＋6价变为＋3价，则淀粉水解液中的葡萄糖起还原作用，D正确。
4. (1) 四　ⅠB　(2) Cu2＋
(3) Au＋8HCl＋3H2O2===2HAuCl4＋6H2O
(4) AgCl
(5) [Ag(S2O3)2]3－＋e－===Ag↓＋2S2O　Na2S2O3　(6) 3∶4
(7) (a)结构中电子云分布较均衡，结构较为稳定，(b)结构中正负电荷中心不重合，极性较大，较不稳定，且存在氧化性强于I2的过氧键，故Na2S4O6结构不能是(b)
【解析】 (4)“浸取2”步骤中Au发生溶解，同时Ag也会被H2O2氧化，后遇HCl发生反应生成AgCl，因此浸渣2为AgCl。(5)“电沉积”过程中[Ag(S2O3)2]3－转化为Ag，因此阴极电极反应式为[Ag(S2O3)2]3－＋e－===Ag↓＋2S2O；由于“电沉积”过程生成了S2O，所以可循环利用的物质为Na2S2O3。(6)“还原”步骤中N2H4作还原剂，HAuCl4为氧化剂，1 mol N2H4转化为N2失去4 mol 电子，1 mol HAuCl4转化为Au得到3 mol电子，根据得失电子守恒，被氧化的N2H4与产物Au的物质的量之比为3∶4。
5. (1) 　(2) 快速冷却　(3) 先有白色沉淀生成，然后沉淀快速溶解　(4) BeA2(HA)2＋6NaOH===Na2[Be(OH)4]＋4NaA＋2H2O　反萃取　(5) 增强熔融氯化铍的导电性
(6) Be4O(CH3COO)6
【解析】 (5)BeCl2和AlCl3类似，均为共价化合物，熔融态导电性较差，因此加入NaCl可以增强导电性。(6)根据题目描述，4个Be和1个O构成正四面体，O在中心，Be在顶点，保证每个Be配位环境相同，Be与Be间通过CH3COO－相连，则其结构简式为Be4O(CH3COO)6。
6. (1) ds　3d104s1
(2) Cu2Se＋4H2O2＋4H＋===2Cu2＋＋H2SeO3＋5H2O
(3) ①使Ag2Se转化为AgCl沉淀，同时确保AgCl不转化为[AgCl2]－进入“滤液1”　②0.5　(4) 0.05　(5) Na2SO3　高于40 ℃后，Na2SO3的溶解度下降，易结晶析出
【解析】 (3)②“除金”工序中不能让AgCl溶解，即[AgCl2]－浓度要低于1.0×10－5 mol/L，结合平衡常数K＝2.0×10－5可算出Cl－浓度不能超过0.5 mol/L。(4)“银转化”体系中发生的反应是[Ag(SO3)2]3－＋SO??[Ag(SO3)3]5－，根据图中交点可算出平衡常数K＝＝2。SO浓度为1 mol/L时，假设[Ag(SO3)3]5－浓度为x mol/L，则[Ag(SO3)2]3－浓度为(0.075－x) mol/L，K＝＝2，x＝0.05。(5)“银还原”工序中，Na2S2O4会被氧化为Na2SO3循环利用。
7. (1) 1∶1　H2S　(2) 热浸　(3) 将过量的Fe3＋还原为Fe2＋　(4) C　Pb＋2[AgCl2]－===2Ag＋[PbCl4]2－　(5) 阳极
【解析】 (1)PbS和Ag2S溶解时，Pb、Ag化合价均不变，仅S元素从－2价升至0价，等物质的量的PbS和Ag2S失电子物质的量相等，故消耗Fe3＋物质的量相等。溶液中若盐酸浓度过大，会由于H＋浓度大生成有毒的H2S气体。(2)“电解Ⅰ”阳极产物为Cl2，用尾液吸收，Cl2会与尾液中Fe2＋反应生成Fe3＋，可在“热浸”步骤中使用。(5)“置换”后得到的富银铅泥是置换出的Ag和过量的Pb的混合物，将其制成电极板用作阳极，由于二者放电顺序不同，最终在阳极泥中得到Ag，在阴极得到Pb。
8. (1) 增大固液接触面积，加快酸浸速率，提高浸取效率　Pb
(2) 将溶液中的Fe2＋氧化为Fe3＋，以便在后续调pH时除去Fe元素　K3溶液　Fe2＋
(3) 3Co2＋＋MnO＋7H2O===3Co(OH)3↓＋MnO2↓＋5H＋　3Mn2＋＋2MnO＋2H2O===5MnO2↓＋4H＋
(4) ZnSO4、K2SO4　10－16.7
【解析】 (4) 在去除铅、铁、钴、锰等金属元素后，除钴液中主要的金属离子是锌离子和钾离子，阴离子主要是硫酸根离子，因此主要的盐是ZnSO4、K2SO4。根据Co3＋完全沉淀时的pH＝1.1，当c(Co3＋)＝1×10－5 mol/L 时，可计算出Ksp[Co(OH)3]＝10－5×(10－12.9)3＝10－43.7，“除钴液”的pH＝5，即c(OH－)＝10－9 mol/L，结合Ksp[Co(OH)3] 可算出Co3＋浓度为10－16.7 mol/L。
9. (1) 2Al2O3(熔融) 4Al＋3O2↑
(2) Ga3＋＋4Cl－===[GaCl4]－
(3) 铁　[FeCl4]－　(4) 高　NaCl　(5) 3.2　4.0×10－7
【解析】(5) 由pKa(HF)＝3.2，Ka(HF)＝＝10－3.2，为了使溶液中c(F－)>c(HF)，c(H＋)＝×10－3.2<10－3.2mol/L，故pH至少应大于3.2，有利于[AlF6]3－配离子及Na3[AlF6] 晶体的生成。若“结晶”后溶液中c(Na＋)＝0.10 mol/L，根据Na3[AlF6](冰晶石)的Ksp＝4.0×10－10，c[AlF6]3－＝＝ mol/L＝4.0×10－7 mol/L。
10. (1) 粉碎白合金、搅拌、适当升温、适当增大H2SO4浓度等　CoO＋2H＋===Co2＋＋H2O
(2) ①失去结晶水　Fe2(SO4)3　②600
(3) 　(4) 3d9　(5) 2　2∶1　bc
(6) Cu2S＋2O22CuO＋SO2　SiO2
【解析】 (2) ①升温至227 ℃过程中，晶体总质量变小的原因是二者失去结晶水；227～566 ℃质量不变，而后566～600 ℃质量再次减小，说明此时硫酸铁分解。②为有效分离铁、钴元素，“焙烧1”的温度应控制为600 ℃，此时硫酸铁已全部分解。(3) CuS(s)＋2H＋(aq)===Cu2＋(aq)＋H2S(aq)的平衡常数K＝＝＝。(4) ①基态Cu2＋的价层电子排布式为3d9。②由晶胞可知含S2－为晶胞内与Cu形成3个键的白球，有2个，S为棱上2个S直接相连的部分，个数为＝2；因此晶胞中S 的总价态为2×(－2)＋2×(－2)＝－8，由晶胞可知晶胞中Cu的总个数为6个，设Cu＋的个数为x，Cu2＋的个数为y，则x＋y＝6，x＋2y＝＋8，联立二式解得x＝4，y＝2，故N(Cu＋)∶N(Cu2＋)＝2∶1。
【模考前沿】
1. B　【解析】 碳和硫酸锶发生氧化还原反应，硫元素的化合价降低产生二氧化硫，碳可能会升高到＋2价，变成一氧化碳，A正确；“沉钡”后的滤液若呈酸性，则通入CO2不能生成SrCO3沉淀，故滤液不可能呈酸性，B错误；当c(Ba2＋)降到1.0×10－4 mol/L，根据Ksp(BaSO4)＝1.0×10－10，可计算得出此时SO的浓度为1.0×10－6 mol/L，则c(Sr2＋)·c(SO)＝6.0×10－7>Ksp(SrSO4)，故可以形成SrSO4沉淀，C正确；锶离子的半径小于钡离子的半径，所带的电荷数一样，阴离子相同，阳离子半径小的离子键强，晶体的熔点高，D正确。
2. D　【解析】 “脱硫”中发生反应：PbSO4(s)＋CO(aq) PbCO3(s)＋SO(aq)，PbSO4中S元素转化为可溶性Na2SO4而除去，A正确；酸浸时PbCO3与HAc反应生成Pb(Ac)2、CO2和H2O，B正确；H2O2易分解，为使Pb、PbO2酸浸完全，应加入过量的H2O2，C正确；Pb(OH)2会与NaOH反应生成可溶性物质，故加入的NaOH不能过量，D错误。
3. (1) 增大反应物的接触面积，加快浸锑速率，使反应更充分　CuS
(2) SbOCl＋3Na2S＋H2O===Na3SbS3＋2NaOH＋NaCl
(3) AsS＋4H2O2===AsO＋3S↓＋4H2O
(4) NaCl　 (5) ①还原剂　 ②95%　
【解析】 (5) ①NaSb(OH)6样品中Sb为＋5价，加入适量硫酸肼使其转化为＋3，其化合价降低，故硫酸肼的作用是还原剂。②结合Sb元素守恒和得失电子守恒，NaSb(OH)6～Sb3＋～2Ce4＋，产品的纯度为×100%＝95%。
4. (1) 将MnO2全部转化为Mn2＋，且将Fe3＋还原为Fe2＋，防止滤渣Ⅱ中引入Fe(OH)3　10.0
(2) 4.67≤pH≤5.5　4Fe2＋＋O2＋6H2O===4FeOOH＋8H＋
(3) 8MnO2＋2Li2CO34LiMn2O4＋2CO2↑＋O2↑　O2、硫酸　(4) 蒸发浓缩、冷却结晶、过滤、洗涤
【解析】 (1) 由题表信息可知，Fe(OH)3的Ksp小于Al(OH)3，为防止在滤渣Ⅱ中引入Fe(OH)3，“酸浸”时，通入稍过量SO2，将MnO2全部转化为Mn2＋，将Fe3＋还原为Fe2＋；根据表格中数据可知当c(H2SO4)为10.0 mol/L时，Mn、Al的浸出率均较高。(2)加入MnCO3“调pH”时，应使Al3＋转化为Al(OH)3沉淀，同时Mn2＋、Fe2＋不沉淀，Ksp[Al(OH)3]＝c(Al3＋)·c3(OH－)＝1.0×10－33，当c(Al3＋)＝1×10－5 mol/L时，Al3＋恰好沉淀完全，此时c(OH－)＝1×10－ mol/L，c(H＋)＝1×10－mol/L，则pH≥4.67；当Fe2＋开始沉淀时，Ksp[Fe(OH)2]＝c(Fe2＋)·c2(OH－)＝5.0×10－17，c(Fe2＋)＝1×10－3 mol/L，则c(OH－)＝×10－7 mol/L，c(H＋)＝mol/L，则pH≤7.35；已知Mn2＋在pH高于5.5时易被O2氧化，则调pH的范围为4.67≤pH≤5.5。
【举题固法】
例1　C　【解析】 烟气含有HF，陶瓷中含有SiO2，SiO2会与HF反应，所以不宜用陶瓷作吸收塔内衬材料，A正确；溶液喷淋法可增大反应物的接触面积，可提高吸收塔内烟气吸收效率，B正确；合成槽中含有生成Na3AlF6、加入的Na[Al(OH)4]、过量Na2CO3，溶液为碱性，碱性溶液不会生成CO2, Na[Al(OH)4]、Na2CO3会与CO2反应，C错误；滤液中含有过量Na2CO3，可回收进入吸收塔循环利用，D正确。
例2　B　【解析】 “滤渣1”和“滤渣2”的主要成分均为硅酸，B错误；流程中各步转化过程中均没有元素发生化合价变化，均不涉及氧化还原反应，C正确；氯化锂是离子化合物，氯化铝为共价化合物，所以冶炼金属锂可用电解熔融氯化物的方法，而冶炼金属铝用电解熔融氧化铝的方法，D正确。
例3　(1) 钴、铁　3.0
(2) H2O＋Mn2＋＋HSO===MnO2↓＋SO＋3H＋　3.5
(3) 分多次加入萃取剂或充分振荡(答案合理即可)　Al3＋、Mg2＋
(4) 在70～75 ℃时减压蒸发、冷却结晶
【解析】 (1) 由图乙可知，H2SO4浓度为3 mol/L时Co浸出率最先接近100%，则H2SO4浓度最适宜为3 mol/L。(2) H2SO5的电离第一步完全，第二步微弱，则H2SO5在溶液中的主要存在形式，为HSO，故Mn2＋被H2SO5氧化为MnO2的离子方程式为电H2O＋Mn2＋＋HSO===MnO2↓＋SO＋3H＋。Fe3＋恰好完全沉淀时，c(OH－)＝mol/L＝mol/L≈10－10.5mol/L，c(H＋)＝10－3.5 mol/L，则pH＝3.5。(3) 在萃取剂一定量的情况下，可以通过多次萃取、充分振荡等措施提高萃取率。(4) 由图丙可知CoSO4·7H2O的溶解度随温度升高而快速升高，且温度高于75 ℃左右时会失水变成CoSO4，则从溶液中获得CoSO4·7H2O的方法是在70～75 ℃时减压蒸发，冷却结晶。
例4　(1) 4FeCr2O4＋7O2＋8Na2CO3===8Na2CrO4＋2Fe2O3＋8CO2　(2) Fe2O3、MgO
(3) ①SiO＋2CO2＋2H2O===H2SiO3↓＋2HCO
②选择CO2会导致CrO不能尽可能多地转化为Cr2O
(4) Na2SO4　趁热过滤
(5) 二氧化碳、硫酸　(6) 4.7～9.6
【解析】 (4) “蒸发结晶”工序副产品为Na2SO4，溶解度随温度变化不大，故分离副产品的操作为趁热过滤。(6) 已知Al(OH)3＋OH－ [Al(OH)4]－的K＝10－0.6＝，溶液中离子浓度≤1.0×10－5mol/L为沉淀完全，则c(OH－)＝mol/L＝10－4.4mol/L，pH＝14－pOH＝14－4.4＝9.6；以Al3＋形式存在时，Ksp＝c(Al3＋)·c3(OH－)＝10－33，溶液中离子浓度≤1.0×10－5mol/L 为沉淀完全，则c(OH－)＝mol/L＝10－9.3mol/L, pH＝14－pOH＝14－9.3＝4.7，故使铝元素以Al(OH)3 的形式完全沉淀的pH范围是4.7～9.6。
例5　(1) 1s22s22p63s23p63d104s2或3d104s2
(2) 适当增加盐酸浓度(或适当提高反应温度或搅拌，答案合理即可)　(3) 防止盐酸挥发；随温度升高，Zn2＋浸出率基本不变，Pb2＋浸出率增大，杂质含量增大，增加后续净化成本
(4) 3Fe2＋＋MnO＋7H2O===3Fe(OH)3↓＋MnO2↓＋5H＋
(5) Zn　(6) 2ZnCl2＋3Na2CO3＋2H2O===Zn(OH)2·ZnCO3↓＋2NaHCO3＋4NaCl或2ZnCl2＋2Na2CO3＋H2O===Zn(OH)2·ZnCO3↓＋CO2↑＋4NaCl
(7) ①8　②或
【解析】 (5) 滤渣Ⅱ的主要成分为Pb、Cu，还原时，加入Zn可将溶液中Cu2＋、Pb2＋，置换Cu、Pb，且不引入杂质，所以试剂X应为Zn。(7) ①根据图示可知：铜原子位于面心，与Cu原子等距离且最近的Cu原子有8个。②该晶胞中Cu原子个数＝6×＝3、Zn原子个数＝8×＝1，晶胞质量为m＝g＝g，晶胞体积V＝(a×10－10cm)3，黄铜合金晶体密度ρ＝＝＝g/cm3。
例6　(1) Co(OH)2＋2H＋===Co2＋＋2H2O
(2) 调节pH将铁离子转化为氢氧化铁沉淀，且碳酸钙、硫酸钙均为固体，减少引入其他杂质　(3) ①10　②105.4　动力学
(4) 2[Co(NH3)6]2＋＋SO＋4OH－＋H2O===2Co(OH)3↓＋SOi＋12NH3↑　(5) [Zn(OH)4]2－＋2e－===Zn＋4OH－
　。
【解析】 (3) ①“沉镍”过程中尽量使得Ni2＋全转化为沉淀，而Co2＋不沉淀，由图判断，应调节pH＝10，此时镍沉淀完全，而钴损失较小。②K2＝＝＝＝＝105.4。K1＝105＜K2＝105.4，因此热力学上更趋于生成Co(OH)2，Co(OH)2为热力学产物实际生产流程中“沉镍”后没有生成Co(OH)2沉淀，而是生成了[Co( NH3)6]2＋，[Co(NH3)6]2＋则为动力学产物。(5) “电解”过程，[Zn(OH)4]2－在阴极得到电子发生还原反应生成Zn，电极反应式为[Zn(OH)4]2－＋2e－===Zn＋4OH－。根据“均摊法”知1个Zn晶胞中含Zn原子的数目等于×4＋×4＋1＝2，则晶体密度＝＝ g/cm3＝×1021 g/cm3＝ρ g/cm3，则NA＝ mol－1；由图可知，锌原子半径为nm，晶胞空间占有率为＝
【能力评价】
1. C　【解析】 H2O2在酸浸过程中是还原剂，而SO2也具有还原性，还原性比H2O2弱，故用SO2代替H2O2还原Co3O4也可以，A正确；根据表中Fe3＋和Al3＋完全沉淀的pH，可知常温下Ksp[Fe(OH)3]＝1×10－5×(1×10－11)3＝1×10－38，同理，可得Ksp[Al(OH)3]＝1×10－33.5，当“调pH”的范围为4.5～7.8，两种离子都沉淀完全，则＝＝＝104.5，B正确；气体X是CO2，在“调pH”操作单元不可回收利用，C错误；高温焙烧时，碳酸钴、碳酸锂和氧气反应生成LiCoO2和CO2，D正确。
2. B　【解析】 废铁屑中含少量氧化铝、氧化铁等，将过量废铁屑加入稀硫酸中，发生反应：Fe＋H2SO4===FeSO4＋H2↑、Al2O3＋3H2SO4===Al2(SO4)3＋3H2O、Fe2O3＋3H2SO4===Fe2(SO4)3＋3H2O、Fe2(SO4)3＋Fe===3FeSO4，然后反应Ⅰ中加入NaHCO3并搅拌，调节溶液的pH，发生反应：Al3＋＋3HCO===Al(OH)3↓＋3CO2↑，所以滤渣中成分是Al(OH)3，过滤得到硫酸亚铁，向硫酸亚铁溶液中加入稀硫酸和NaNO2，酸性条件下，NaNO2和FeSO4发生氧化还原反应生成铁离子、NO，将溶液蒸发浓缩、过滤得到碱式硫酸铁。加入少量NaHCO3调节pH，使Al3＋完全沉淀，而Fe2＋不沉淀，根据表格数据可推断，应控制在4.4≤pH＜7.5范围内，A正确；NaHCO3和Al3＋反应的离子方程式为Al3＋＋3HCO===Al(OH)3↓＋3CO2↑，B错误；该过程中有NO生成，不符合绿色化学的理念，C正确；若有11.2 L(标准状况)O2即0.5 mol O2参与反应，则转移电子2 mol，若用NaNO2作氧化剂，还原产物为NO，每1 mol NaNO2转移1 mol电子，所以标准状况下11.2 L O2参与反应相当于节约2 mol NaNO2，D正确。
3. (1) CuSO4　搅拌
(2) 2Cu2＋＋SO＋2Cl－＋H2O===2CuCl↓＋SO＋2H＋
(3) 硫酸　硝酸会将CuCl氧化，而盐酸会提高溶液中Cl－的浓度，使CuCl溶解　“醇洗”可以加快去除CuCl表面的水分，防止CuCl水解氧化　(4) NO　HNO2＋H2OHNO3＋H2↑　(5) 2∶3
【解析】 (1) 溶解过程中，加入了硝酸铵和硫酸，就形成了具有氧化性的硝酸，可以溶解铜，反应生成硫酸铜，所以步骤①得到的氧化产物为CuSO4；为了提高步骤①的效率，一般可以采取的方法有：搅拌、升温、适当增加酸的浓度等。(5) 在生产过程中，会尽可能地让硝酸全部参与反应，由离子方程式知3Cu＋8H＋＋2NO===3Cu2＋＋2NO↑＋4H2O，其中H＋的量为8份，则HNO3的量为2份，硫酸的量为3份，即硝酸和硫酸的比至少要为2∶3。
4. (1) 3d24s2　(2) CaTi2O5＋2Na2CO3CaO＋2Na2TiO3＋2CO2↑　(3) [Al(OH)4]－、SiO　(4) CaSO4
(5) 冷却结晶析出绿矾以除去铁元素或减缓Fe2＋被空气中的氧气氧化　(6) TiO2＋＋2H2O===TiO(OH)2↓＋2H＋
(7) TiO2＋3CTiC＋2CO ↑　75.0%　(8) 3　
【解析】 (7) 80 g二氧化钛物质的量为1 mol ,40 g焦炭物质的量约为3.3 mol，TiO2和C在真空高温条件下反应可生成1 mol TiC和2 mol CO，C剩余，化学方程式为TiO2 ＋3CTiC＋2CO↑，若该过程固体失重率达到35%，则生成CO的质量为120×35% ＝42 g，物质的量为1.5 mol, 则生成TiC的物质的量为0.75 mol ，TiC的理论物质的量为1 mol，则碳化钛的产率为75.0%。(8) 根据晶胞结构图可知，灰球位于顶点、面上、体心，个数为8×＋4×＋1＝4，黑球位于棱上、面上、内部，个数为8×＋8×＋2＝8，再结合化学式TiO2，知灰球代表Ti原子，黑球代表O原子，与Ti距离相等且最近的O的个数为6，则Ti的配位数为6，Ti与O的个数比为1∶2，则该晶胞中氧的配位数为3。一个晶胞中有4个“TiO2”，ρ＝g/cm3，则阿伏加德罗常数NA＝mol－1

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