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无机化工流程题的解题策略
【高考必备知识】
一、无机化工流程的呈现模式
流程图一般三大部分(见上图)：原料预处理、核心化学反应、产品的分离与提纯
二、读图要领
(1)箭头：进入的是投料(反应物)，出去的是含产品中元素的物质(流程方向)、副产物或杂质(支线方向)(2)三线：出线和进线均表示物料流向或操作流程，可逆线(返回的箭头)表示物质循环
三、流程图中主要环节的分析
1．原料的预处理
处理方法 目的
固体原料粉碎或研磨 将块状或颗粒状的物质磨成粉末，增大反应物的接触面积，以加快反应速率或使反应更充分，提高浸取率
水浸 与水接触反应或溶解，使原料变成离子进入溶液中
酸浸 ①溶解转变成可溶物进入溶液中，以达到与难溶物分离的目的；②去氧化物(膜)
碱溶 ①除去金属表面的油污；②溶解酸性氧化物、两性化合物(Al2O3、ZnO等)
醇浸 提取有机物，常采用有机溶剂(乙醚，二氯甲烷等)浸取的方法提取有机物
灼烧(煅烧/焙烧) ①除去可燃性杂质：除去硫、碳单质，使有机物转化或除去有机物②使原料初步转化：高温下原料与空气中氧气反应等，使一些杂质在高温下氧化，如煅烧高岭土③除去热不稳定的杂质等
2．核心反应——陌生方程式的书写
(1)氧化还原反应的书写：熟练应用氧化还原反应规律判断产物，并根据化合价升降相等配平
①常见的氧化剂及还原产物预测
氧化剂 KMnO4(酸性) MnO2(H＋) K2Cr2O7(酸性) 浓硝酸 稀硝酸 H2O2 Cl2 NaClO(或ClO－) KClO3 Fe3＋
对应还原产物 Mn2＋ Mn2＋ Cr3＋ NO2 NO H2O Cl－ Cl－ Cl－ Fe2＋
②常见的还原剂及氧化产物预测
还原剂 Fe2＋ SO2(H2SO3) SO S2O S2－(H2S) H2C2O4 H2O2 I－(HI) CO NH3
对应氧化产物 Fe3＋ SO SO SO S CO2 O2 I2 CO2 N2或NO
(2)陌生非氧化还原反应的书写
运用“证据推理符号”思路，书写新情境化学方程式的基本思路为：“读取”流程中的有效信息(证据)，找出主要的反应物和生成物(推理)，再依据质量守恒定律和电荷守恒规律写出反应的化学(离子)方程式
3．常用的分离方法
(1)调pH除杂：控制溶液的酸碱性使其中某些金属离子形成氢氧化物沉淀
①调节pH所需的物质一般应满足两点：能与H＋反应，使溶液pH值增大；不引入新杂质
②实例
部分金属阳离子形成氢氧化物的pH见下表
Fe3＋ Fe2＋ Cu2＋ Zn2＋ Mn2＋ Mg2＋
开始沉淀pH 2.7 7.6 5.5 7.6 8.3 9.6
完全沉淀pH 3.2 9.6 6.6 9.2 9.3 11.1
实例1．除去CuSO4溶液中少量Fe3+，可向溶液中加入CuO、Cu(OH)2、Cu2(OH)2CO3、CuCO3中的一种，调节pH至3.2～5.5，使Fe3+转化为Fe(OH)3沉淀除去
a．离子方程式为：Fe3＋＋3H2OFe(OH)3＋3H＋、CuO＋2H＋===Cu2＋＋H2O
b．加入CuO的作用：调节溶液的pH，使Fe3＋转化为Fe(OH)3
c．加热的目的：促进Fe3＋水解
实例2．Mg2+ (Fe3+)：MgO、Mg(OH) 2、MgCO3
实例3．Zn2＋ (Fe3+)：ZnO、ZnCO3、Zn(OH)2
实例4．除去Zn2＋中混有的Fe2＋的方法：先加入氧化剂(如H2O2)将溶液中的Fe2＋氧化成Fe3＋，然后再加入ZnO、ZnCO3、Zn(OH)2中的一种，调节pH至3.2～7.6，使Fe3+转化为Fe(OH)3沉淀除去
(2)蒸发结晶：提取溶解度随温度变化不大的溶质(NaCl)
①蒸发结晶的标志：当有大量晶体出现时，停止加热，利用余热蒸干
②实例1：从NaCl溶液中获取NaCl固体
a．方法：蒸发结晶
b．具体操作：加热蒸发，当析出大量NaCl晶体时，停止加热，利用余热蒸干
③实例2：NaCl溶液中混有少量的 KNO3溶液
a．方法：蒸发结晶、趁热过滤、洗涤、干燥
b．具体操作：若将混合溶液加热蒸发一段时间，析出的固体主要是NaCl，母液中是KNO3和少量NaCl，这样就可以分离出大部分NaCl
c．趁热过滤的目的：防止KNO3溶液因降温析出，影响NaCl的纯度
(3)冷却结晶
①适用范围：提取溶解度随温度变化较大的物质(KNO3)、易水解的物质(FeCl3、CuCl2)或结晶水化合物(CuSO4·5H2O、FeSO4·7H2O)
②蒸发浓缩的标志：当有少量晶体(晶膜)出现时
③实例：KNO3溶液中混有少量的 NaCl溶液
a．方法：蒸发浓缩、冷却结晶、过滤、洗涤、干燥
b．具体操作：若将混合溶液加热蒸发后再降温，则析出的固体主要是KNO3，母液中是NaCl和少量KNO3，
这样就可以分离出大部分KNO3
(4)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
(5)萃取与反萃取
①萃取：利用物质在两种互不相溶的溶剂中的溶解度不同，将物质从一种溶剂转移到另一种溶剂的过程。如用CCl4萃取溴水中的Br2
②反萃取：用反萃取剂使被萃取物从负载有机相返回水相的过程，为萃取的逆过程
4．工艺流程中的答题规范
(1)加热的目的：加快反应速率或促进平衡向某个方向 (一般是有利于生成物生成的方向)移动
(2)增大原料浸出率(离子在溶液中含量的多少)的措施：适当升温(加热)、粉碎(研磨)、增大反应物(酸、碱)的浓度、
搅拌、增大气体的流速(浓度、压强)，增大气液或固液接触面积
(3)沉淀的洗涤操作
①答题模板：沿玻璃棒向漏斗(过滤器)中加入蒸馏水至浸没沉淀，待水自然流下后，重复实验2～3次
②实例：在测定Na2SO4和NaCl的混合物中Na2SO4的质量分数时，可以在混合物中加入过量BaCl2溶液，沉淀SO，然后过滤、洗涤、烘干、称量得到BaSO4的质量，试问：怎样洗涤沉淀？
沿玻璃棒向漏斗中加入蒸馏水至浸没沉淀，待水自然流下后，重复实验2～3次
(4)沉淀(晶体)洗涤的目的
①若滤渣是所需的物质，洗涤的目的是除去晶体表面的可溶性杂质，得到更纯净的沉淀物
②若滤液是所需的物质，洗涤的目的是洗涤过滤所得到的滤渣，把有用的物质如目标产物尽可能洗出来
(5)沉淀(晶体)用冰水洗涤的目的：既能洗去晶体表面的杂质离子，且能减少被洗涤物质在洗涤过程中的溶解损耗
(6)沉淀(晶体)用乙醇洗涤的目的：降低被洗涤物质的溶解度，减少其在洗涤过程中的溶解损耗；利用有机溶剂的挥发性除去固体表面的水分，得到较干燥的产物
(7)检验沉淀是否洗涤干净的操作
①答题模板：取最后一次洗涤液少量于试管中，加入×××试剂(根据沉淀可能吸附的杂质离子，选择合适的检验试剂)，若没有×××(特征现象)出现，则证明沉淀已洗涤干净
②实例：在测定Na2SO4和NaCl的混合物中Na2SO4的质量分数时，可以在混合物中加入过量BaCl2溶液，沉淀SO，然后过滤、洗涤、烘干、称量得到BaSO4的质量，试问：怎样判断沉淀是否洗净？
取最后一次洗涤液少量于试管中，加入稀HNO3酸化的AgNO3溶液，若无白色沉淀产生，则证明沉淀已洗净
(8)趁热过滤的目的：防止过滤一种晶体或杂质的过程中，因降温而析出另一种晶体
①要滤渣(产品)：防止降温时析出杂质而影响产品纯度或减少产品溶解损耗，如：NaCl (KNO3)
②要滤液(产品)：防止降温时析出产品(溶解度随温度增大而增大)而损耗 (除去溶解度小或难溶的杂质)
(9)证明沉淀完全的操作
①答题模板：静置，取少量上层清液于试管中，加入×××试剂(沉淀剂)，若没有×××沉淀产生，则证明××沉淀完全
②实例：在测定Na2SO4和NaCl的混合物中Na2SO4的质量分数时，可以在混合物中加入过量BaCl2溶液，沉淀SO，然后过滤、洗涤、烘干、称量得到BaSO4的质量，试问：怎样判断SO是否沉淀完全？
静置，取上层清液少许于试管中，继续加入BaCl2溶液，若无白色沉淀产生，则证明SO沉淀完全
(10)判断滴定终点的答题规范
①答题模板：当滴入最后半滴×××标准溶液后，溶液由×××色变成×××色，或溶液×××色褪去，且半分钟内不恢复原来的颜色
②用标准盐酸滴定未知浓度的氢氧化钠溶液，酚酞作指示剂，滴定终点的判断：当加入最后半滴标准盐酸后，溶液由红色变为无色，且半分钟内不恢复原来的颜色
(11)描述离子检验现象的答题规范
①答题模板：取试样→加水溶解→加……试剂加……检验试剂→观察现象→得出结论
②以“SO的检验”为例：取少量溶液于试管中，加入足量稀盐酸，无明显现象，再加入BaCl2溶液，若有白色沉淀产生，则证明有SO
(12)控制温度在一定范围(综合考虑)
①温度低于×××℃的原因：反应速率过慢或溶解速率小
②温度高于×××℃的原因：适当加快反应速率，但温度过高会造成物质挥发(如浓硝酸、浓盐酸)、分解(如H2O2、浓硝酸、NH4HCO3等)、氧化(如Na2SO3)或促进物质水解(如AlCl3)等，影响产品的生成
(13)控制溶液pH的目的：防止×××离子水解；防止×××离子沉淀；确保××离子沉淀完全；防止×××溶解等
(14)调pH的目的：通过加入氧化物等方法调节pH，促进某离子水解，使其沉淀，利于过滤分离
(15)减压蒸馏(减压蒸发)的原因：减小压强，使液体沸点降低，防止受热分解、氧化等(如H2O2、浓硝酸、NH4HCO3)
(16)减压过滤的目的：加快过滤速度
(17)减压烘干的目的：降低产品的烘干温度，防止产品分解
(18)蒸发时的气体氛围抑制水解：如从溶液中析出FeCl3、AlCl3、MgCl2等溶质时，应在HCl的气流中加热，以防其水解
(19)减压蒸发的原因：减压蒸发降低了蒸发温度，可以防止某物质分解(如H2O2、浓硝酸、NH4HCO3)或失去结晶水(如题目要求制备结晶水合物产品)
(20)事先煮沸溶液的原因：除去溶解在溶液中的气体(如氧气)，防止物质被氧化
(21)盐的作用：用于吸收气体，如碳酸钠、亚硫酸钠溶液吸收CO2、SO2，FeCl2溶液用于吸收Cl2，亚硫酸氢铵溶液用于吸收NH3等等
(22)氧化剂的作用：氧化某物质，转化为易于被除去的离子(或沉淀)
(23)还原剂的作用：还原某物质，转化某物质、获得某种产品等
四、无机化工流程题的分析方法
审题要点 ①粗读试题，了解生产目的、原料及产品，尽量弄懂流程图②图中一般会出现超纲知识，要读懂流程图以外的文字描述、表格信息、后续设问中的提示性信息，并在下一步分析和解题中随时进行联系和调用③分析各步的反应条件、原理及物质成分d．理解物质分离、提纯、条件控制等操作的目的及要点
答题切入点 ①原料及产品的分离提纯；②生产目的及反应原理；③生产要求及反应条件；④有关产率、产量及组成的计算；⑤绿色化学
解题策略 ①流程中要分析“进” 、“出” 物质和仍然留在溶液中的离子等(否则可能漏掉副产品或干扰离子)②一般默认进的物质过量，确保每一步目标元素利用率或转化率最高，产品产率最高，减少损失③反应与物质的转化：分析每一步操作的目的及所发生的化学反应，跟踪物质转化的形 式。尤其要注意原料中的杂质在流程中是如何被除去的。滤渣、滤液成分的确定：反 应过程中哪些物质(离子)发生了变化？产生了哪些新离子？这些离子间是否能发生化学反应？所加试剂是否过量？
【巩固练习】
1．铋(Bi)是一种重要的有色金属，工业上通过辉铋矿(主要成分是Bi2S3，含有少量Si、Fe、Pb、Al等元素)生产海绵铋的一种工艺流程如下，回答下列问题：
(1)为提高“酸浸”速率，可采取的措施为 ______________________________________________(写出一条即可)
(2)“酸浸”时，辉铋矿被浸出到“浸液”中的元素为 ________(填元素符号)
(3)“氧化浸出”时，会生成 [BiCl6]3－，则该过程发生反应的离子方程式为 _________________________________
(4)向“滤液”中通入 ________________(填物质名称)后，所得溶液可循环利用
(5)实验研究表明，Bi2S3既不能被硫酸溶解，也不能被NaCl溶液溶解，但其能被盐酸溶解，分析其原因可能为___________________________________________________________________________
2．稀土(RE)包括镧(La)、铈(Ce)等元素，是重要的战略资源，从离子型稀土矿(含Fe、Al等元素)中提取稀土元素并获得高附加值产品的一种工艺流程如图所示。
已知：该工艺下，除铈(Ce)外，稀土离子保持＋3价不变；金属离子形成氢氧化物沉淀的相关pH见下表。
离子 Fe3＋ Al3＋ RE3＋
开始沉淀时的pH 1.5 4.3 5.6(La3＋为6.2)
沉淀完全时的pH 3.2 5.5 /(La3＋为9.0)
回答下列问题：
(1)“ 调pH”工序中，Al3＋发生反应的离子方程式为 ____________________________________________________
(2)滤液3可返回“ ________”工序循环使用
(3)含氟稀土抛光粉的主要成分为CeLa2O4F2，“焙烧”时发生反应的化学方程式为 ____________________________
(4)利用离子交换法浸出稀土的过程如图所示。已知离子半径越小、电荷数越大，离子交换能力越强。下列离子对RE3＋交换能力最强的是 ________
A．Na＋　 B．NH　 C．Mg2＋　 D．Cl－
3．某铜镉渣的主要成分为单质Zn、ZnSO4以及铜、镉(Cd)、铁、钴(Co)等金属单质或它们的氧化物。某同学以其为原料设计如图工艺流程回收铜、镉、铁、钴。
回答下列问题：
(1)“浸出”过程生成的大量气体是________(填化学式)，写出一种提高“浸出”效率和浸出率的措施______________
(2)“氧化除铁”原理是空气中的氧气将浸出液中的Fe2＋氧化为α－FeOOH，写出该反应的离子方程式____________
________________________________________________
(3)“除锰”时，参加反应的n(MnO)∶n(Mn2＋)＝____________
(4)若在实验室进行萃取“除铜”，所必须用到的仪器是______________，萃取前对仪器进行的操作是___________，放液时，上层液体由______(填“上口”或“下口”)倒(放)出。
(5)水相中主要含Co2＋，经检测c(Co2＋)＝0.01 mol·L－1。向水相通入氨气调节pH＝_______时，水相中Co2＋沉淀完全(已知常温下，Ksp[Co(OH)2]＝1.0×10－15；溶液中c(Co2＋)＝1×10－5mol·L－1视为沉淀完全)。
(6)控制一定条件，用惰性电极电解ZnSO4溶液可制备单质锌，电解时阳极反应式为_____________________
4．碲、锑广泛应用于光伏、半导体领域。某科研小组从阳极泥分铜液净化渣[主要含铜、碲(Te)、锑(Sb)等元素的化合物]分别回收碲和锑的工艺流程如下图所示，回答下列问题：
已知：①“酸浸”时，锑元素反应生成难溶的Sb2O(SO4)4浸渣
②“碱浸”时，铜、锑转化为难溶氢氧化物或氧化物，碱浸液含有Na2TeO3
(1)“碱浸”时，二氧化碲与碱溶液反应的离子方程式为 _____________________________________
(2)“氯盐酸浸”时，通入SO2的目的是 ________________________；“氯盐酸浸”时温度过高会使Sb的浸出率降低，原因是 ________________________________________
(3)向“碱浸液”中加双氧水需分批加入，目的是 ______________________
(4)写出“热还原”时发生反应的化学方程式 _____________________
(5)粗碲粉中碲质量分数的测定：取3.2 g粗碲粉，加入硝酸使其转化为亚碲酸(H2TeO3)，将溶液置于冰盐冷剂中冷却至273 K过滤、冰水洗涤等得到亚碲酸。将亚碲酸配制成250 mL溶液，取25.00 mL于锥形瓶中。向锥形瓶中加入20.00 mL 0.04 mol·L－1酸性K2Cr2O7溶液，充分反应使亚碲酸转化为原碲酸(H6TeO6)。用0.03
mol·L－1硫酸亚铁铵[(NH4)2Fe(SO4)2]标准溶液滴定剩余的酸性K2Cr2O7溶液，滴定至终点时消耗20.00 mL硫酸亚铁铵标准溶液。则粗碲粉中碲的质量分数为 ________；如滴定前滴定管尖嘴部分有气泡，滴定后气泡消失，则测定结果 ________(填“偏高”“偏低”或“无影响”)
5．实现废钨—镍型加氢催化剂(主要成分为WO3、Ni、Al2O3，还含有Fe、SiO2和少量含S有机物)中有价值金属回收的工艺流程如下。回答下列问题：
已知：ⅰ.T<700 ℃，纯碱不与Al2O3、SiO2反应。
ⅱ.相关金属离子[c0(Mn＋)＝0.1 mol·L－1]形成氢氧化物沉淀的pH范围如下：
金属离子 Ni2＋ Al3＋ Fe3＋
开始沉淀时的pH 6.9 3.4 1.5
沉淀完全时的pH 8.9 4.7 2.8
(1)28Ni位于元素周期表的第 ________周期、 ________族
(2)“氧化”的目的为 ________和将金属单质氧化至相应价态
(3)“钠化焙烧”中生成Na2WO4的化学方程式为 _____________________
(4)“酸化沉钨”后过滤，所得滤饼的主要成分为 ________(填化学式)
(5)“调pH”除铁和铝，溶液的pH范围应调节为 ________
(6)资料显示，硫酸镍结晶水合物的形态与温度有如表关系
温度 低于30.8 ℃ 30.8～53.8 ℃ 53.8～280 ℃ 高于280 ℃
晶体形态 NiSO4·7H2O NiSO4·6H2O 多种结晶水合物 NiSO4
“一系列操作”依次是 ________________________________、及时过滤、洗涤、干燥。
(7)强碱溶液中NaClO氧化NiSO4，可沉淀出用作电池正极材料的NiOOH，该反应的离子方程式为___________
____________________________________
6．Be是一种重要的战略性金属，以铍矿石、方解石(CaCO3)为原料制备硫酸铝铵和铍的工艺流程如下：
已知：①铍矿石的主要成分为Be3Al2Si6O18，还含有FeO；铍玻璃体为混合物，主要成分为CaAl2Si2O8、CaBe3SiO6、SiO2，还含有FeO和Fe2O3
②Be(OH)2具有两性；25 ℃时，Ksp[Be(OH)2]＝4×10－16(已知：常温下，溶液中离子浓度低于1.0×10－5
mol·L－1即可认为该离子被除尽)；lg 2＝0.3
回答下列问题：
(1)“配料熔化”时，Be3Al2Si6O18发生反应的化学方程式为 __________________________________；铍玻璃体属于 ________(“晶体”或“非晶体”)
(2)“酸溶”时，从铍玻璃体进入到滤渣1中的元素为 ________(填元素符号)
(3)“调pH”时，发生氧化还原反应的离子方程式为__________________________________________
(4)“沉铍”时，需控制溶液的pH不低于 ________才能将Be2＋沉淀完全；若将氨水换成NaOH溶液也可沉铍，但需控制溶液的pH不能过高，否则会因生成 ________(填化学式)导致铍的产率降低
(5)“电解”时的工作原理如图所示，其中燃料电池负极的电极反应式为 _________________________；该制铍工艺的缺点除能耗高外，还有 ________________________
7．钛酸钡(BaTiO3)是电子陶瓷中使用最广泛的材料之一。用高钛渣(主要成分为Ti3O5，含Fe2O3、MgO、Al2O3、MnO2等杂质)为原料制备BaTiO3的工艺流程如图所示，回答下列问题：
已知：a．MnO在溶液中呈绿色；TiOSO4是强电解质
b．部分金属离子开始沉淀的pH如表所示：
金属离子 Fe3＋ Fe2＋ Mg2＋
开始沉淀的pH(c0＝0.1 mol·L－1) 1.9 7.0 9.1
(1)“碱浸”操作过程中除去的杂质为________(填化学式)
(2)“水洗”过程中Na2TiO3与水发生离子交换反应：Na2TiO3＋(1＋y－x)H2O===xNa2O·TiO2·yH2O↓＋(2－2x)NaOH，滤液2呈绿色，经除杂处理后可在________(填操作单元名称)步骤循环利用，“熔盐反应”过程中MnO2发生反应的离子方程式为__________________________________________________________
(3)“水解”操作加入NH3·H2O的目的是调节溶液pH＝2.5，可适当提高水解速率。已知Ksp[TiO(OH)2]＝1×10－29，水解反应TiO2＋＋2H2OTiO(OH)2↓＋2H＋的平衡常数K＝________
(4)“转化”过程加入铁粉的目的是___________________________，滤液3中含有的金属阳离子有__________
(5)“共沉淀”过程发生反应：H2[TiO(C2O4)2]＋BaCl2＋4H2O===BaTiO(C2O4)2·4H2O↓＋2HCl，“灼烧”时隔绝空气，发生反应的化学方程式为_______________________________________________________________
8．中南大学某团队采用浓硫酸、硫酸铵、硫酸氢铵或氯化铵为改性剂，利用低温焙烧将红土镍矿中的金属转化为相应的硫酸盐；随后采用水为浸出剂，利用水浸/水解法选择性浸出镍、钴、钪等金属，同时去除铁、铝、铬等金属，实现了红土镍矿(主要成分为镍及其氧化物)在温和条件下的高效提取。工艺流程(简化版)如图所示。
回答下列问题：
(1)基态Ni2＋核外电子排布式为___________________
(2)写出氧化镍与改性剂中硫酸铵反应的离子方程式：____________________，用______处理尾气，可以将其循环利用。
(3)磁选分离焙砂，最终得到铁精矿，说明氢还原焙烧时，含铁元素的产物是________。这时，每得到1 mol该含铁产物，反应转移的电子数为____________(用含NA的式子表示)
(4)下图表示的是难溶氢氧化物在不同pH下的溶解度(S)。下列说法正确的是________(填字母)。
A．pH＝3时，溶液中铁元素的主要存在形式是Fe3＋
B．若Ni(NO3)2溶液中含有少量的Co2＋杂质，可通过调节溶液pH的方法来除去
C．若分离溶液中的Fe3＋和Cu2＋，可调节溶液的pH在4左右
D．若在含有同浓度Cu2＋和Ni2＋的溶液中加入烧碱，Ni(OH)2优先沉淀
(5)已知25 ℃时，Ksp[Ni(OH)2]＝2.5×10－16，且中和沉淀需调节pH为7.0～8.5，试估算浸出液中Ni2＋的浓度范围：________________________________________
(6)用含镍2%的100 kg红土镍矿，经上述工艺制得3 kg Ni(OH)2固体，镍的回收率为_______(保留3位有效数字)
9．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]
10．硼化钛(TiB2)常用于制备导电陶瓷材料。
Ⅰ. 高钛渣(主要含TiO2、SiO2、Al2O3和CaO，少量MgO、Fe2O3)为原料制取TiB2的流程如图：
已知：①B2O3高温易挥发；②TiO2可溶于热的浓硫酸形成TiO2＋
(1)“酸浸”后的滤液中的阳离子有：H＋、Fe3＋、________________________
(2)“水解”需在沸水中进行，离子方程式为________________________________________
(3)“热还原”中发生反应的化学方程式为TiO2＋B2O3＋5CTiB2＋5CO↑，B2O3的实际用量超过了理论用量，原因是________________
Ⅱ. 气相沉积法获得硼化钛：以TiCl4和BCl3为原料，在过量的H2参与下，沉积温度为800～1 000 ℃，可制得具有空间网状结构的磨料级硼化钛。
(4)制得硼化钛的化学方程式为________________________________________________，硼化钛能作为磨料的原因是________________________________
(5)生产硼化钛，当BCl3和TiCl4投料比[m(BCl3)∶m(TiCl4)]超过1.25时硼化钛的纯度下降，原因是_____________
__________________________________________
Ⅲ. 硼砂(Na2B4O7·10H2O)与NaOH的混合溶液中加入H2O2可以制备X(Na2B2O8H4)。已知X的阴离子[B2O8H4]2－只有一种化学环境的B原子，结构中有1个六元环且B和O原子最外层都达到8电子稳定结构
(6)X阴离子的结构式为__________________
11．重铬酸钾(K2Cr2O7)是一种重要的化工原料，可用于制铬矾、电镀、有机合成等。工业上以铬铁矿[主要成分为Fe(CrO2)2，质量分数为67.2%，杂质主要为硅、铁、铝的氧化物]为原料制备重铬酸钾的工艺流程如图所示：
已知：①焙烧时Fe(CrO2)2中的Fe元素转化为NaFeO2，Cr元素转化为Na2CrO4；铝的氧化物转化为NaAlO2。
②Fe(CrO2)2的摩尔质量为224 g/mol，K2Cr2O7的摩尔质量为294 g/mol。
③矿物中相关元素可溶性组分物质的量浓度c(mol·L－1)的对数值与pH的关系如图所示。
某化工厂利用1 000 kg铬铁矿为原料，制备重铬酸钾。请回答下列问题：
(1)写出“焙烧”过程中发生的主要反应的化学方程式：__________________
(2)“水浸”所得滤渣1的主要成分是Fe(OH)3，写出生成此滤渣的离子方程式：________________________
(3)在“中和”步骤中加冰醋酸调节pH约等于7，中和后滤渣2的主要成分是__________(填化学式)
(4)“酸化”时加冰醋酸调节pH约等于5，写出酸化过程中发生反应的离子方程式：____________________________
(5)工序Ⅰ经过滤、洗涤后获得粗产品，经工序Ⅱ得到661.5 kg产品，则工序Ⅱ的操作方法是__________，生产过程的产率为__________。
(6)测定产品中K2Cr2O7含量：称取样品2.50 g配成250 mL溶液，取25.00 mL于锥形瓶中，加入足量稀硫酸和几滴指示剂，用0.100 0 mol·L－1(NH4)2Fe(SO4)2标准液进行滴定。三次实验消耗(NH4)2Fe(SO4)2标准液的平均体积为25.00 mL。样品中K2Cr2O7的纯度为________。(滴定过程中发生的反应为Cr2O＋Fe2＋＋H＋→Cr3＋＋Fe3＋＋H2O)
12．以某湿法炼锌厂产出的高钴渣(含Co、Zn、Pb、Cu、Fe、Cd、Mn等金属元素)为原料回收钴和锰的一种工艺流程如下：
已知：①除Cd后的滤液中含有Co2＋和Mn2＋
②pH＜3.7时，Co2＋还原性小于Mn2＋，pH＞3.7时，Co2＋还原性大于Mn2＋
③部分金属离子形成氢氧化物完全沉淀的pH如下表：
金属离子 Fe2＋ Fe3＋ Co2＋ Zn2＋ Mn2＋
完全沉淀的pH 8.3 3.2 8.7 8.2 10.1
④不同pH下，Co2＋被Na2S2O8氧化的产物如下表：
pH pH<3 3Co2＋的氧化产物 CoO2 Co(OH)3 Co3O4
回答下列问题：
(1)滤渣1的主要成分为________(填化学式)
(2)“沉铁”步骤中加入产品1的作用是______________________________，该步骤中调节pH的范围可以为________(填字母)。
a．pH＜2.8　　　　　b．4.0＜pH＜4.5　　　　　c．8.2＜pH＜10.1
(3)Cd与Zn同族，“除Cd”步骤中发生反应的离子方程式为_______________
(4)“步骤3”中发生主要反应的离子方程式为_________________________，滤液中存在的主要金属离子除Na＋外还有__________(填离子符号)
(5)沉淀前后Mn2＋的浓度分别为0.69 g·L－1和1.5×10－4 g·L－1，若溶液体积不变，则锰的沉淀率为____________%(保留小数点后两位)
13．铁、镍及其化合物在工业上有广泛的应用。从某矿渣[成分为NiFe2O4(铁酸镍)、NiO、FeO、CaO、SiO2等]中回收NiSO4的工艺流程如下：
已知：(NH4)2SO4在350 ℃分解生成NH3和H2SO4。回答下列问题：
(1)用95 ℃热水浸泡的目的是 ______________________________。
(2)矿渣中部分FeO焙烧时与H2SO4反应生成Fe2(SO4)3的化学方程式是 _____________________________
(3)向“浸取液”中加入NaF以除去溶液中Ca2＋(浓度为1.0×10－3 mol·L－1)，除钙率为99%时应控制溶液中F－浓度至少是 ________mol·L－1[Ksp(CaF2)＝4.0×10－11]。
(4)从NiSO4溶液中获得NiSO4·6H2O晶体的操作依次是 __________________________，过滤，洗涤，干燥。
【无机化工流程题的解题策略】答案
1．(1)将辉铋矿粉碎、适当升高温度、适当增大硫酸浓度、搅拌等
(2)Fe、Al
(3)6Fe3＋＋Bi2S3＋12Cl－===2[BiCl6]3－＋3S＋6Fe2＋
(4)氯气或氧气
(5)Ksp(Bi2S3)很小，Bi3＋与Cl－形成配位键，H＋与S2－结合生成H2S气体逸出，两个因素共同作用促使Bi2S3溶解
解析：辉铋矿(主要成分是Bi2S3，含有少量Si、Fe、Pb、Al等元素)，通过硫酸酸浸后，Fe与Al反应生成硫酸亚铁和硫酸铝，过滤，得到酸浸渣，加氯化铁、盐酸进行氧化浸出，Bi2S3反应生成[BiCl6]3－，加入铁粉置换，生成单质铋，同时将剩余的Fe3＋还原为Fe2＋，向滤液中通入氯气或氧气，得到Fe3＋的溶液，可以循环利用。(1)为提高“酸浸”速率，可采取的措施为将辉铋矿粉碎、适当升高温度、适当增大硫酸浓度、搅拌等。(2)根据上述分析可知，“酸浸”时，辉铋矿被浸出到“浸液”中的元素为Fe、Al。(3)“氧化浸出”时，Bi2S3反应生成[BiCl6]3－，同时还会生成S单质和Fe2＋，离子方程式为6Fe3＋＋Bi2S3＋12Cl－===2[BiCl6]3－＋3S＋6Fe2＋。(4)滤液中含有Fe2＋，向滤液中通入氯气或氧气，得到Fe3＋的溶液，可以循环利用。(5)Bi2S3既不能被硫酸溶解，也不能被NaCl溶液溶解，但其能被盐酸溶解，分析其原因可能为Ksp(Bi2S3)很小，Bi3＋与Cl－形成配位键，H＋与S2－结合生成H2S气体逸出，两个因素共同作用促使Bi2S3溶解。
2．(1)Al3＋＋3HCO===Al(OH)3↓＋3CO2↑
(2)酸溶
(3)2La2O3＋2CeF2＋O2===2CeLa2O4F2
(4)C
解析：稀土矿物与盐溶液发生离子交换除去矿渣，预中和加入碳酸氢铵将铁离子转化为氢氧化铁沉淀，再加入碳酸氢铵调节pH沉淀氢氧化铝与稀土元素，在沉淀中加入氢氧化钠将氢氧化铝沉淀溶解，水解转化为Al(OH)3·nH2O，将稀土元素的沉淀加HCl溶解，一部分加碳酸钠沉淀之后转化为La2O3，加入CeF2焙烧转化为含氟稀土抛光粉，另一部分加草酸酸化得到La2O3和含稀土合金，据此回答。(1)“调pH”工序中，Al3＋与碳酸氢根强烈双水解，发生的离子反应方程式为Al3＋＋3HCO===Al(OH)3↓＋3CO2↑。(2)滤液3溶液中含有草酸，可以回到酸溶工序中循环利用。(3)含氟稀土抛光粉的主要成分为CeLa2O4F2，焙烧时发生的化学反应方程式为2La2O3＋2CeF2＋O2===2CeLa2O4F2。(4)根据离子半径越小、电荷数越大，离子交换能力越强，对RE3＋交换能力最强的是Mg2＋，故选C。
3．(1)H2　加热、适当提高稀硫酸浓度、搅拌(任写一种)
(2)4Fe2＋＋O2＋6H2O===4α－FeOOH↓＋8H＋　
(3)2∶3
(4)分液漏斗　检漏　上口　
(5)9
(6)2H2O－4e－===4H＋＋O2↑
解析：铜镉渣[主要成分为Zn、ZnSO4以及铜、镉(Cd)、铁、钴(Co)等金属单质或它们的氧化物]加稀硫酸和MnO2“浸出”得到锌、铜、镉、铁、钴的硫酸盐和硫酸锰；“氧化除铁”时利用空气中的氧气将浸出液中的亚铁离子氧化为α FeOOH，然后过滤除去；“除锰”时利用KMnO4将浸出液中的Mn2＋氧化为MnO2，再经过滤除去；“除铜”时用萃取剂X将Cu2＋提取并除去；“除镉”时利用锌粉将溶液中镉置换出来，再经过滤除去；“萃取分液”时利用萃取剂Y进行萃取，Co2＋留在水相中，分液除去；“反萃取”时用反萃取剂Z进行反萃取，分液得硫酸锌溶液。
(1)“浸出”过程中，Zn、Cd、Fe、Co等和稀硫酸反应会生成大量H2；为了提高“浸出”效率和浸出率，可以采取加热、适当提高稀硫酸浓度、搅拌等措施。
(3)“除锰”时利用KMnO4将浸出液中的Mn2＋氧化为MnO2，KMnO4作氧化剂，Mn2＋作还原剂，氧化产物和还原产物均为MnO2，KMnO4中Mn化合价降低3价，Mn2＋化合价升高2价，根据得失电子守恒可知“除锰”时，参加反应的n(MnO)∶n(Mn2＋)＝2∶3。
(5)Co2＋沉淀完全时有Ksp[Co(OH)2]＝1.0×10－15＝1×10－5×c2(OH－)，解得c(OH－)＝1×10－5 mol/L，c(H＋)＝＝1×10－9 mol/L，需向水相通入氨气调节pH＝9。
4．(1)TeO2＋2OH－===TeO＋H2O
(2)将Sb2O(SO4)4还原为SbCl3　温度过高使HCl与SO2挥发，降低了反应物浓度
(3)双氧水易分解，分批加入，可以降低H2O2分解率，提高H2O2利用率
(4)Na2TeO4＋3Na2SO3＋H2SO4===4Na2SO4＋Te＋H2O
(5)84%　偏小
解析：已知：①“酸浸”时，锑元素反应生成难溶的Sb2O(SO4)4浸渣。②“碱浸”时，铜、锑转化为难溶氢氧化物或氧化物，碱浸液含有Na2TeO3。Sb2O(SO4)4浸渣经过氯盐酸浸，转化为SbCl3溶液，再电解得到Sb；碱浸液含有Na2TeO3，加入过氧化氢，生成Na2TeO4沉淀，经过热还原得到粗碲粉。(1)已知“碱浸”时，二氧化碲与碱溶液反应生成Na2TeO3，则离子方程式为TeO2＋2OH－===TeO＋H2O。(2)因为Sb2O(SO4)4浸渣经过氯盐酸浸后转化为SbCl3溶液，所以通入SO2的目的是将Sb2O(SO4)4还原为SbCl3；“氯盐酸浸”时温度过高时，HCl与SO2挥发，降低了反应物浓度，从而使Sb的浸出率降低。(3)因为双氧水易分解，分批加入，可以降低H2O2分解率，提高H2O2利用率。(4)“热还原”时，＋4价的S被氧化为＋6价，Te元素被还原为单质，根据得失电子守恒与原子守恒可得：Na2TeO4＋3Na2SO3＋H2SO4===4Na2SO4＋Te＋H2O。(5)根据得失电子守恒知：6[(NH4)2Fe(SO4)2]～K2Cr2O7，则与硫酸亚铁铵反应的酸性K2Cr2O7为 mol＝10－4 mol，则与亚碲酸反应的K2Cr2O7为0.04×20×10－3 mol－10－4 mol＝7×10－4 mol，根据得失电子守恒以及原子守恒：3Te～3H2TeO3～K2Cr2O7，则25 mL亚碲酸溶液中Te元素为3×128×7×10－4 g＝0.268 8 g，则粗碲粉中碲的质量分数为××100%＝84%；如滴定前滴定管尖嘴部分有气泡，滴定后气泡消失，则消耗硫酸亚铁铵标准溶液的体积偏大，则与亚碲酸反应的K2Cr2O7的物质的量偏小，则测定结果偏小。
5．(1)四　Ⅷ　
(2)除去含S有机物
(3)WO3＋Na2CO3Na2WO4＋CO2↑
(4)H2WO4　(5)4.7≤pH<6.9
(6)蒸发浓缩、冷却到30.8～53.8 ℃结晶
(7)ClO－＋2Ni2＋＋4OH－===2NiOOH↓＋Cl－＋H2O
解析：由题给流程可知，废催化剂在空气中氧化，将含硫有机物转化为气体除去，并将金属单质氧化至相应价态；向氧化渣中加入碳酸钠在600 ℃条件下钠化焙烧，将氧化钨转化为钨酸钠，焙烧渣经水浸、过滤得到浸渣和滤液；向滤液中加入硫酸溶液酸化沉钨，将钨酸钠转化为钨酸沉淀，过滤得到钨酸；钨酸煅烧分解生成氧化钨；向浸渣中加入硫酸溶液酸浸，将金属氧化物转化为可溶的硫酸盐，二氧化硅与硫酸溶液不反应，过滤得到含有二氧化硅的滤渣和滤液；调节滤液pH在4.7≤pH<6.9范围内，将溶液中的铁离子、铝离子转化为氢氧化铁、氢氧化铝沉淀，过滤得到含有氢氧化铁、氢氧化铝的滤渣和硫酸镍溶液；硫酸镍溶液经蒸发浓缩、冷却到30.8～53.8 ℃结晶、及时过滤、洗涤、干燥得到六水硫酸镍。(1)镍元素的原子序数为28，位于元素周期表第四周期Ⅷ族。(2)由分析可知，氧化的目的是将含硫有机物转化为气体除去，并将金属单质氧化至相应价态。(3)由分析可知，“钠化焙烧”中生成钨酸钠的反应为氧化钨与碳酸钠高温下反应生成钨酸钠和二氧化碳，反应的化学方程式为WO3＋Na2CO3Na2WO4＋CO2↑。(4)由分析可知，“酸化沉钨”后过滤，所得滤饼的主要成分为钨酸。(5)由分析可知，将溶液中的铁离子、铝离子转化为氢氧化铁、氢氧化铝沉淀，调节滤液pH在4.7～6.9范围内。(6)由题给信息可知，“一系列操作”为硫酸镍溶液经蒸发浓缩、冷却到30.8～53.8 ℃结晶、及时过滤、洗涤、干燥得到六水硫酸镍。(7)由题意可知，生成碱式氧化镍的反应为碱性条件下溶液中的镍离子与次氯酸根离子反应生成碱式氧化镍、氯离子和水，反应的离子方程式为ClO－＋2Ni2＋＋4OH－===2NiOOH↓＋Cl－＋H2O。
6．(1)Be3Al2Si6O18＋2CaCO3CaAl2Si2O8＋CaBe3SiO6＋3SiO2＋2CO2↑　非晶体　
(2)Ca和Si
(3)4Fe2＋＋O2＋8NH3＋10H2O===4Fe(OH)3↓＋8NH
(4)8.8　Na2[Be(OH)4]
(5)C3H8－20e－＋10CO===13CO2＋4H2O　生成Cl2，污染环境
解析：由题给流程控制，绿柱石和方解石配料熔化得到铍玻璃体，向铍玻璃体中加入硫酸溶液酸溶，金属元素转化为硫酸盐，二氧化硅不与硫酸溶液反应，硅酸根离子转化为硅酸沉淀，过滤得到含有硫酸钙、二氧化硅、硅酸的滤渣和滤液；向滤液中加入硫酸铵溶液，将溶液中的铝离子转化为硫酸铝铵晶体，过滤得到硫酸铝铵和滤液；向滤液中通入氨气和空气调节溶液的pH，将溶液中的亚铁离子转化为氢氧化铁沉淀，过滤得到含有氢氧化铁的滤渣和滤液；向滤液中加入氨水，将溶液中的铍离子转化为氢氧化铍沉淀，过滤得到氢氧化铍；氢氧化铍经转化得到氯化铍，氯化铍经熔融电解制得金属铍。(1)由分析可知，“配料熔化”时，Be3Al2Si6O18与碳酸钙高温条件下反应生成含有CaAl2Si2O8、CaBe3SiO6和二氧化硅的铍玻璃体，反应的化学方程式为Be3Al2Si6O18＋2CaCO3CaAl2Si2O8＋CaBe3SiO6＋3SiO2＋2CO2↑，铍玻璃体是没有固定熔点的混合物，属于非晶体。(2)由分析可知，向铍玻璃体中加入硫酸溶液酸溶，过滤得到含有硫酸钙、二氧化硅、硅酸的滤渣，则从铍玻璃体进入到滤渣1中的元素为钙元素和硅元素。(3)由分析可知，通入氨气和空气调节溶液的pH的目的是将溶液中的亚铁离子转化为氢氧化铁沉淀，反应的离子方程式为4Fe2＋＋O2＋8NH3＋10H2O===4Fe(OH)3↓＋8NH。(4)由溶度积可知，溶液中铍离子完全沉淀时，溶液中氢氧根离子浓度不低于 mol·L－1＝2×10－5.5 mol·L－1，则溶液的pH不低于14－5.5＋lg 2＝8.8；氢氧化铍是两性氢氧化物，能与氢氧化钠溶液反应生成四羟基合铍酸钠，所以将氨水换成氢氧化钠溶液沉铍时需控制溶液的pH不能过高，防止生成四羟基合铍酸钠，导致铍的产率降低。(5)由图可知，通入丙烷的右侧电极为燃料电池的负极，碳酸根离子作用下丙烷在负极失去电子发生氧化反应生成二氧化碳和水，电极反应式为C3H8－20e－＋10CO===13CO2＋4H2O；该制铍工艺的缺点除能耗高外，还有氯离子会在阳极失去电子发生氧化反应生成有毒的氯气，会污染环境。
7．(1)Al2O3
(2)碱浸　2MnO2＋O2＋4OH－===2MnO＋2H2O
(3)10
(4)将Fe3＋转化为Fe2＋，避免Fe3＋水解生成Fe(OH)3杂质　Fe2＋、Mg2＋
(5)BaTiO(C2O4)2·4H2OBaTiO3＋2CO2↑＋2CO↑＋4H2O
解析：由题给流程可知，向高钛渣中加入氢氧化钠溶液碱浸，将氧化铝转化为四羟基合铝酸钠，过滤得到含有四羟基合铝酸钠的滤液和滤渣；向滤渣中加入氢氧化钠固体，通入氧气发生熔盐反应，将钛元素、锰元素的氧化物转化为钛酸钠、锰酸钠，向反应后的固体中加入去离子水水洗，将钛酸钠转化为xNa2O·TiO2·yH2O沉淀，过滤得到含有氢氧化钠、锰酸钠的滤液和滤渣，其中滤液经除杂处理后得到的氢氧化钠溶液，可在碱浸步骤循环使用；向滤渣中加入稀硫酸酸溶，将xNa2O·TiO2·yH2O转化为TiOSO4溶液，氧化铁、氧化镁转化为硫酸铁、硫酸镁，向溶解得到的溶液中加入铁粉，将溶液中的铁离子转化为亚铁离子，再向反应后的溶液中加入氨水调节溶液pH为2.5，使溶液中的TiOSO4水解生成TiO(OH)2沉淀，过滤得到含有亚铁离子、镁离子的滤液和含有TiO(OH)2的滤渣；向滤渣中加入草酸溶液，将TiO(OH)2溶解转化为H2[TiO(C2O4)2]溶液，向溶液中加入氯化钡溶液，将溶液中的H2[TiO(C2O4)2]转化为BaTiO(C2O4)2·4H2O沉淀，过滤得到滤液和BaTiO(C2O4)2·4H2O，将BaTiO(C2O4)2·4H2O煅烧分解生成钛酸钡。
(3)由方程式可知，反应的平衡常数K＝＝＝＝＝10。
8．(1)[Ar]3d8　(2)NiO＋2NH===Ni2＋＋H2O＋2NH3↑　H2SO4
(3)Fe3O4　NA　(4)C
(5)2.5×10－5 mol/L≤c(Ni2＋)≤2.5×10－2 mol/L
(6)95.2%
解析：(3)可以磁选分离说明含铁元素的产物是磁性氧化铁，即Fe3O4，其中有两个Fe为＋3价，一个为＋2价，氢还原焙烧是还原氢氧化铁，每得到1 mol Fe3O4，有1 mol Fe3＋得1 mol电子变为＋2价，即转移电子数为NA。
(4)由图像知，pH＝3时，Fe(OH)3溶解度为0，说明铁元素主要存在形式是Fe(OH)3，A错误；根据图像，当Ni2＋以氢氧化物形式沉淀时，Co(OH)2溶解度很小，说明Co2＋也大量以氢氧化物形式沉淀，不能除去Co2＋，B错误；由图像，pH＝4时，Fe3＋已经完全以氢氧化物形式沉淀，而Cu(OH)2溶解度还较大，Cu2＋还未沉淀，可以分离Fe3＋和Cu2＋，C正确；若在含有同浓度Cu2＋和Ni2＋的溶液中加入烧碱，pH增大过程中，Cu(OH)2溶解度先减小为0，说明Cu(OH)2优先沉淀，D错误。
(5)根据Ksp[Ni(OH)2]＝c(Ni2＋)c2(OH－)＝2.5×10－16，c(Ni2＋)＝，pH为7.0～8.5，10－8.5 mol/L≤c(H＋)≤10－7 mol/L，则10－7 mol/L≤c(OH－)≤10－5.5 mol/L，故2.5×10－5 mol/L≤c(Ni2＋)≤2.5×10－2 mol/L。
(6)3 kg Ni(OH)2固体中Ni元素的质量为×3≈1.903 kg，100 kg含镍2%的红土镍矿中Ni元素的质量为2 kg，故Ni的回收率为95.2%。
9．(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%。
10．(1)Al3＋、Ca2＋、Mg2＋
(2)TiO2＋＋(x＋1)H2OTiO2·xH2O↓＋2H＋
(3)B2O3易挥发　
(4)TiCl4＋2BCl3＋5H2TiB2＋10HCl　　硼化钛是共价晶体，硬度大　
(5)BCl3过量，被过量的氢气还原为单质硼　
(6)
解析：(1)“酸浸”加入稀盐酸与Al2O3、CaO、MgO、Fe2O3反应生成AlCl3、CaCl2、MgCl2、FeCl3，“酸浸”后的滤液中的阳离子有H＋、Fe3＋、Al3＋、Ca2＋、Mg2＋。(3)“热还原”中B2O3的实际用量超过了理论化学计量所要求的用量，原因是B2O3高温下蒸气压大、易挥发。(4)硼化钛由Ti和B原子相连构成空间网状结构，说明硼化钛是共价晶体，硬度大。(5)当BCl3和TiCl4投料比[m(BCl3)∶m(TiCl4)] 超过1.25时硼化钛的纯度下降，原因是BCl3过量，被过量的氢气还原为单质硼。(6)X的阴离子[B2O8H4]2－只有一种化学环境的B原子说明结构对称，结构中有1个六元环且B和O原子最外层都达到8电子稳定结构，则B原子与4个O原子相连，X阴离子的结构式见答案。
11．(1)4Fe(CrO2)2＋10Na2CO3＋7O28Na2CrO4＋4NaFeO2＋10CO2
(2)FeO＋2H2O===Fe(OH)3↓＋OH－
(3)H2SiO3、Al(OH)3
(4)2CrO＋2CH3COOH===Cr2O＋2CH3COO－＋H2O
(5)重结晶　75%
(6)49%
解析：由题给流程可知，铬铁矿、碳酸钠在空气中焙烧时Fe(CrO2)2转化为铬酸钠和NaFeO2，铁的氧化物转化为NaFeO2，二氧化硅转化为硅酸钠，氧化铝转化为NaAlO2，向焙烧渣中加入水，通过水浸将NaFeO2转化为氢氧化铁沉淀，过滤得到含有氢氧化铁的滤渣和滤液；由图可知，向滤液中加入醋酸调节溶液pH在4.5～9.3，将硅酸钠、偏铝酸钠转化为硅酸、氢氧化铝沉淀，铬酸钠部分转化为重铬酸钠，过滤得到含有硅酸、氢氧化铝的滤渣和滤液；向滤液中加冰醋酸调节pH约等于5，将溶液中的铬酸钠转化为重铬酸钠，向反应后的溶液中加入氯化钾将重铬酸钠转化为重铬酸钾沉淀，经过滤、洗涤后获得重铬酸钾粗产品，粗产品经重结晶得到重铬酸钾。
(5)铬铁矿主要成分为Fe(CrO2)2，质量分数为67.2%，1 000 kg铬铁矿中m[Fe(CrO2)2]＝1 000 kg×67.2%＝672 kg，由Cr元素质量守恒，则
Fe(CrO2)2～K2Cr2O7
224 294
672 kg m
解得m(K2Cr2O7)＝882 kg，得到661.5 kg产品，生产过程的产率为×100%＝75%。
(6)滴定过程中发生的反应为Cr2O＋6Fe2＋＋14H＋===2Cr3＋＋6Fe3＋＋7H2O，三次实验消耗(NH4)2Fe(SO4)2标准液的平均体积为25.00 mL，则样品中K2Cr2O7的纯度为eq \f(×294 g·mol－1,2.5g×)×100%＝49%。
12．(1)CuS　
(2)调节pH，将Fe2＋氧化为Fe3＋　b
(3)Zn＋Cd2＋===Cd＋Zn2＋
(4)2Co2＋＋S2O＋6H2O===2Co(OH)3＋2SO＋6H＋　Zn2＋　
(5)99.98
解析：高钴渣(含Co、Zn、Pb、Cu、Fe、Cd、Mn等金属元素)加入过量稀硫酸进行酸浸，生成难溶于水的PbSO4，Co、Zn、Cu、Fe、Cd、Mn等金属元素均生成相应的可溶性盐，向滤液中加入Na2S溶液，将Cu2＋转化为CuS沉淀除去，故滤渣1的主要成分为CuS，向溶液中加入MnO2，调节pH，并将Fe2＋氧化为Fe3＋，将Fe3＋转化为Fe(OH)3而除去，故滤渣2的主要成分为Fe(OH)3，加入Zn将溶液中的Cd2＋置换为Cd而除去，向溶液中加入Na2S2O8溶液调节pH＝3，将Mn2＋氧化为MnO2而除去，故产品1为MnO2，再继续加入Na2S2O8溶液调节pH＝5，由已知④得，产物为Co(OH)3，反应的离子方程式为2Co2＋＋S2O＋6H2O===2Co(OH)3＋2SO＋6H＋，过滤得到滤液，滤液中还含有的金属离子除Na＋外还有Zn2＋。(5)沉淀前后Mn2＋的浓度分别为0.69 g·L－1和1.5×10－4 g·L－1，若溶液体积不变，则锰的沉淀率为×100%≈99.98%。
13．(1)促进Fe3＋水解，使Fe3＋转化成沉淀除去
(2)4FeO＋6H2SO4＋O2===2Fe2(SO4)3＋6H2O
(3)2.0×10－3
(4)加热浓缩溶液至有晶膜出现(蒸发浓缩)，冷却结晶
解析：在600 ℃焙烧时，(NH4)2SO4分解产生H2SO4，H2SO4与NiO、FeO、CaO反应生成NiSO4、Fe2(SO4)3(未隔绝空气，亚铁被氧化)、CaSO4，SiO2不与硫酸反应，接着进入浸泡环节，除铁元素，使铁转化为沉淀除去，SiO2不溶，故浸渣中还含有SiO2，经过此步骤，所得浸取液中含有CaSO4(微溶物，上一步未完全除去)、NiSO4、H2SO4，接着进入除钙步骤，CaSO4转化为难溶的CaF2被除去，之后溶液中主要含有NiSO4、H2SO4、硫酸钠，萃取实现分离，有机相经过几步处理最终得NiSO4。(1)浸泡目的是除铁元素，故用95℃热水浸泡的目的是促进Fe3＋水解，使Fe3＋转化成沉淀除去。(2)矿渣中部分FeO焙烧时与H2SO4反应生成Fe2(SO4)3的化学方程式是4FeO＋6H2SO4＋O2===2Fe2(SO4)3＋6H2O。(3)除钙率为99%时，c(Ca2＋)＝1.0×10－3 mol·L－1×(1－0.99)＝10－5 mol·L－1，则c(F－)＝＝＝2.0×10－3 mol·L－1。(4)从NiSO4溶液中获得NiSO4·6H2O晶体的操作依次是加热浓缩溶液至有晶膜出现(蒸发浓缩)，冷却结晶，过滤，洗涤，干燥。
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