1、大一轮复习讲义 无机化工流程题的解题策略 第八章第45讲 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。 真题演练明确考向 无机化工流程题的解题策略 课时精练巩固提高 无机化工流程题的解题策略 知识梳理夯基础 一、工业流程题的结构一、工业流程题的结构 二、流程图中主要环节的分析二、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
2、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，根据化合价 升降相等配平。 (2)非氧化还原反应：结合物质性质和反应实际判断产物。 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(更多转化) (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
3、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： 能与H反应，使溶液pH增大； 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。防止某物质降温时会析出。 (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.常用的提纯方法 (1)水溶法：除去可溶性杂质。 (2)酸溶法：除去碱性杂质。 (3)碱溶法：除去酸性杂质。
4、 (4)氧化剂或还原剂法：除去还原性或氧化性杂质。 (5)加热灼烧法：除去受热易分解或易挥发的杂质。 (6)调节溶液的pH法：如除去酸性溶液中的Fe3等。 5.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、CuSO45H2O、FeSO47H2O等。 (5)蒸馏或
5、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。 1.(2019全国卷，26)高纯硫酸锰作为合成镍钴锰三元正极材料的原料， 工业上可由天然二氧化锰粉与硫化锰矿(还含Fe、Al、Mg、Zn、Ni、Si 等元素)制备，工艺如图所示。回答下列问题： 递进题组练能力 相关金属离子c0(Mn)0.1 molL1形成氢氧化物沉淀的pH范围如下： (1)“滤渣1”含有S和_；写出“溶浸”中二氧化 锰与硫化锰反应的化学方程式：_ _。 金属离子Mn2Fe2Fe3Al3Mg2Zn2Ni2 开始沉淀的pH8.16
6、.31.53.48.96.26.9 沉淀完全的pH10.18.32.84.710.98.28.9 SiO2(或不溶性硅酸盐) MnO2MnS2H2SO4=2MnSO4S 2H2O 解析硫化锰矿中硅元素主要以SiO2或不溶性硅酸盐形式存在，则“滤 渣1”的主要成分为S和SiO2(或不溶性硅酸盐)。结合“滤渣1”中含S， 可知“溶浸”时MnO2与MnS在酸性条件下发生氧化还原反应生成MnSO4 和S，根据化合价升降法可配平该反应的化学方程式。 (2)“氧化”中添加适量的MnO2的作用是_。 解析“溶浸”后溶液中含Fe2，“氧化”中加入的适量MnO2能将Fe2 氧化为Fe3。 将Fe2氧化为Fe3
7、(3)“调pH”除铁和铝，溶液的pH范围应调节为_6之间。 解析“调pH”除去Fe3和Al3时，结合表格中数据信息可知需控制溶 液的pH在4.76之间。 4.7 (4)“除杂1”的目的是除去Zn2和Ni2，“滤渣3”的主要成分是_ _。 解析“除杂1”中加入Na2S能将Zn2和Ni2分别转化为沉淀除去，故 “滤渣3”的主要成分为NiS和ZnS。 NiS和 ZnS (5)“除杂2”的目的是生成MgF2沉淀除去Mg2。若溶液酸度过高，Mg2 沉淀不完全，原因是_ _。 解析“除杂2”中F与Mg2反应生成MgF2沉淀，若溶液酸度过高，则 F与H结合生成弱电解质HF，导致MgF2(s) Mg2(aq)
8、2F(aq)平衡向 右移动，Mg2不能完全除去。 F与H结合形成弱电解质HF，MgF2(s) Mg2(aq) 2F(aq)平衡向右移动 (6)写出“沉锰”的离子方程式：_。 (7)层状镍钴锰三元材料可作为锂离子电池正极材料，其化学式为 LiNixCoyMnzO2，其中Ni、Co、Mn的化合价分别为2、3、4。当x y 时，z_。 2.(2020济宁模拟)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： 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.
9、5% 的双氧水和水按一定比例混合而成。混合的实验操作是_ _ _。 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 将浓硫酸沿烧杯 解析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，因此混合的实 验操作是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)先加入氨水调节pH3，过滤，滤渣主要成分是_；再向滤液 中加入氨水调节pH6，滤液中Sc3的浓度为_。(已知： 25 时，KspMn (OH)21.91013，KspFe(OH)32.61039， Ksp
10、Sc(OH)39.01031) Fe(OH)3 9.0107molL1 (3)用草酸“沉钪”。25 时pH2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) 5.9102，Ka2(H2C2O4)6.4105 3.8102 2Sc3 3H2C2O4=Sc2(C2O4)36H (4)草酸钪“灼烧”氧化的化学方程式为_ _。 12CO2 (5)废酸中含钪量为15 mgL1，V L废酸最多可提取Sc2O3的质量为_。 0.023V g 3.利用化学原理可以对工厂排放的废水、废渣等进行有效检测与合理处理。 某工厂对制革工业污泥Cr
11、()的处理工艺流程如图： 已知硫酸浸取液中的金属离子主要是Cr3，其次是Fe3、Al3、Ca2和Mg2。 (1)酸浸时，为了提高浸取率可采取的措施有_、_。 (答出两点) 升高温度(加热)搅拌 解析酸浸时，为了提高浸取率可采取的措施是延长浸取时间、加快溶 解速度等措施，可以升高温度增大物质的溶解度或搅拌加快溶解速度。 (2)H2O2的作用是将滤液中的Cr3转化为 ，则此反应中氧化剂和 还原剂物质的量之比为_。3 2 (3)常温下，部分阳离子以氢氧化物形式沉淀时溶液的pH如表所示： 阳离子Fe3Al3Cr3 开始沉淀时的pH2.7 沉淀完全时的pH3.75.4(8溶解)9(9溶解) 用NaOH调
12、节溶液的pH不能超过8，其理由是_ _。 pH超过8会使部分Al(OH)3 当pH8时，Mg2_(填“是”或“否”)开始沉淀(溶液中Mg2浓 度不超过1 molL1)。已知：KspMg(OH)21.81011。 解析当pH8时，Qc(Mg2)c2(OH)1(106)21012Ksp(PbCO3)1.461013，所以步 骤加入碳酸钠溶液，把硫酸铅转化为碳酸铅，反应的离子方程式为 PbSO4(s) (2)根据下图溶解度曲线，由滤液1得到Na2SO4固体的操作为：将“滤液1” _、_、用乙醇洗涤后干燥。 解析滤液1的溶质主要是Na2SO4和过量的Na2CO3，将“滤液1”升温结 晶、趁热过滤、用乙
13、醇洗涤后干燥得到Na2SO4固体。 升温结晶趁热过滤 (3)步骤“酸溶”，为提高酸溶速率，可采取的措施是_ _(任意写出一条)。 适当升温(适当 增加硝酸浓度等合理答案均可) (4)“滤液2”中可循环利用的溶质为_(填化学式)。若步骤“沉 铅”后的滤液中c(Pb2)1.82105molL1，则此时c( )_ molL1。 HNO3 1103 解析Pb、PbO和PbCO3在硝酸的作用下转化成Pb(NO3)2，Pb(NO3)2中加 硫酸转化成PbSO4和硝酸，HNO3可循环利用；根据K sp(PbSO4) 1.82108，若滤液中c(Pb2)1.82105molL1，则溶液中的 (5)步骤“合成”
14、三盐的化学方程式为_ _。 3PbOPbSO4H2O3Na2SO42H2O (6)若消耗100.0 t铅泥，最终得到纯净干燥的三盐49.5 t，假设铅泥中的铅 元素有75%转化为三盐，则铅泥中铅元素的质量分数为_。55.20% 解析设铅泥中铅元素的质量分数为x，根据铅元素守恒可得： 4，解得x0.552 0，所以铅泥中 铅元素的质量分数为55.20%。 5.(2020东北三省四市联合模拟)碱式碳酸铜在烟火、农药、颜料、杀菌 剂等方面应用广泛。一种以辉铜矿(Cu2S，含有SiO2和少量Fe2O3等杂质) 为原料制备碱式碳酸铜的流程如图所示： 已知：有关金属离子形成氢氧化物沉淀的pH范围如下： 金
15、属离子Fe2Fe3Cu2Mn2 开始沉淀的pH7.52.75.68.3 完全沉淀的pH9.03.76.79.8 Cu(NH3)4SO4常温稳定，在热水中会分解生成NH3； KspFe(OH)34.01038。 回答下列问题： (1)加快“浸取”速率，除将辉铜矿粉碎外，还可采取的措施有_ _(任写一种)。 适当增加硫酸浓度、适当加热等) 搅拌(或 解析辉铜矿主要成分为Cu2S，含少量Fe2O3、SiO2等杂质，加入稀硫酸 和二氧化锰浸取，Cu2S在酸性条件下被二氧化锰氧化，SiO2不溶于稀硫 酸，滤渣经CS2提取后可获得一种淡黄色副产品，说明滤渣中含有S， 过滤得到的滤渣中含有MnO2、SiO2
16、、单质S，滤液中含有Fe3、Mn2、 Cu2，加入A，调节溶液的pH使铁离子形成氢氧化铁沉淀，除去铁；加 入碳酸氢铵溶液沉淀锰，过滤得到碳酸锰，用硫酸溶解，生成硫酸锰晶体， 滤液赶出氨气，参与循环使用，同时得到碱式碳酸铜，据此分析解答。 加快“浸取”速率，除将辉铜矿粉碎外，还可以适当增加硫酸的浓度， 充分搅拌，加热等。 (2)滤渣经CS2提取后可获得一种淡黄色副产品，则滤渣中的主要成 分是_(填化学式)。回收淡黄色副产品过程中温度控制在 5060 之间，不宜过高或过低的原因是_ _。 SiO2、S、MnO2 温度过高，CS2易挥发 温度过低，硫的溶解速率小， 解析滤渣的主要成分是MnO2、Si
17、O2、单质S；回收淡黄色副产品(S) 的过程中温度控制在5060 之间，不宜过高或过低，原因是温度过低， 硫的溶解速率小，温度过高，CS2易挥发。 (3)常温下“除铁”时加入的试剂A可用CuO，调节pH的范围为_ _，若加A后将溶液的pH调为5，则溶液中Fe3的浓度为 _molL1。 (或3.7pH5.6) 4.01011 3.75.6 解析加入的试剂A是用于调节溶液的pH，促进铁离子的水解，但不能 引入杂质，因最后要制备碱式碳酸铜，则可加入氧化铜、氢氧化铜等； 根据有关金属离子形成氢氧化物沉淀的pH范围，“除铁”时溶液pH应该 介于3.75.6( 或3.7pH5.6)，若加A后将溶液的pH调
18、为5，则c(OH) 109molL1，KspFe(OH)34.01038，则溶液中铁离子浓度为 molL14.01011 molL1。 (4)写出“沉锰”(除Mn2)过程中反应的离子方程式：_ _。 (5)“赶氨”时，最适宜的操作方法是_。 将溶液加热 解析氨气易挥发，“赶氨”时，最适宜的操作方法是将溶液加热。 (6)测定副产品MnSO4H2O样品的纯度：准确称取样品14.00 g，加蒸馏水 配成100 mL溶液，取出25.00 mL用标准的BaCl2溶液测定，完全反应后得 到了4.66 g沉淀，则此样品的纯度为_(保留到小数点后两位)。96.57% 化学工艺流程题的分析方法化学工艺流程题的分
19、析方法 主线分析“原料中间转化物质目标产物” (1)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？ 练后反思 (2)循环物质的确定 续上页续上页 (3)副产品的判断 续上页续上页 返回返回 真题演练明确考向 123 1.2020新高考全国卷(山东)，16用软锰矿(主要成分为MnO2，含少量 Fe3O4、Al2O3)和BaS制备高纯MnCO3的工艺流程如下： 123 已知：MnO2是一种
20、两性氧化物；25 时相关物质的Ksp见下表。 物质Fe(OH)2Fe(OH)3Al(OH)3Mn(OH)2 Ksp11016.311038.611032.311012.7 回答下列问题： (1)软锰矿预先粉碎的目的是_， MnO2与BaS溶液反应转化为MnO的化学方程式为_ _。 增大接触面积，充分反应，提高反应速率 MnO2BaSH2O= Ba(OH)2MnOS 123 解析软锰矿粉碎后，表面积增大，即在反应中增大了反应物的接触面 积，一是可以使之充分反应；二是可以提高反应速率。由题给信息可知， 反应物有MnO2、BaS，生成物有MnO；由流程图中给出的信息可知，生 成物中还有Ba(OH)2
21、和硫黄。根据原子守恒和得失电子守恒，可写出该 反应的化学方程式MnO2BaSH2O=MnOBa(OH)2S。 123 (2)保持BaS投料量不变，随MnO2与BaS投料比增大，S的量达到最大值 后无明显变化，而Ba(OH)2的量达到最大值后会减小，减小的原因是 _。 过量的MnO2消耗了产生的Ba(OH)2 123 解析增大MnO2与BaS的投料比，S的量达到最大值后不再变化，说明 过量的MnO2与S不反应；Ba(OH)2的量达到最大值后会减小，说明过量 的MnO2与Ba(OH)2发生了反应，消耗了产生的Ba(OH)2。 123 解析滤液中还含有未结晶的Ba(OH)2，可循环使用，应将其导入蒸
22、 发操作中。 (3)滤液可循环使用，应当将其导入到_操作中(填操作单元的 名称)。 蒸发 123 (4)净化时需先加入的试剂X为_(填化学式)，再使用氨水调溶液的 pH，则pH的理论最小值为_(当溶液中某离子浓度c1.0105 mol L1时，可认为该离子沉淀完全)。 H2O2 4.9 123 解析软锰矿中含有的Fe3O4、Al2O3杂质与硫酸反应生成FeSO4、 Fe2(SO4)3、Al2(SO4)3，要除去Fe2，应先将Fe2氧化为Fe3，为了不引 入其他杂质，加入的氧化剂X可选用H2O2。因Fe(OH)3和Al(OH)3的组成 相似，且Fe(OH)3的Ksp小于Al(OH)3的，因此当A
23、l3完全沉淀时，Fe3也 完全沉淀，由KspAl(OH)311032.3可知，c(Al3)c3(OH)11032.3， 由题意知，当c(Al3)1.0105 molL1时沉淀完全，可求得c(OH) 1109.1 molL1，即c(H)1104.9 molL1，pH的理论最小值为4.9。 123 (5)碳化过程中发生反应的离子方程式为_ _。 123 123 2.(2020全国卷，26)钒具有广泛用途。黏土钒矿中，钒以3、4、 5价的化合物存在，还包括钾、镁的铝硅酸盐，以及SiO2、Fe3O4。采 用以下工艺流程可由黏土钒矿制备NH4VO3。 123 解析“酸浸氧化”过程中钒矿粉、MnO2和30
24、% H2SO4发生反应，常温 下反应速率较小，加热的目的是加快酸浸氧化反应速率。 该工艺条件下，溶液中金属离子开始沉淀和完全沉淀的pH如下表所示： 回答下列问题： (1)“酸浸氧化”需要加热，其原因是_ _。 加快酸浸氧化反应速率(促进氧化 完全) 金属离子Fe3Fe2Al3Mn2 开始沉淀pH1.97.03.08.1 完全沉淀pH3.29.04.710.1 123 (2)“酸浸氧化”中，VO和VO2被氧化成 ，同时还有_离子 被氧化。写出VO转化为 反应的离子方程式_ _。 Fe2 VOMnO22H= 123 123 (3)“中和沉淀”中，钒水解并沉淀为V2O5 xH2O，随滤液可除去金属
25、离子K、Mg2、Na、_，以及部分的_。Mn2Fe3、Al3 123 解析由表中数据可知，Mn2开始沉淀的pH为8.1，Al3开始沉淀的pH 为3.0，沉淀完全的pH为4.7，Fe3沉淀完全的pH为3.2。“中和沉淀”中 调节pH3.03.1，钒水解并沉淀为V2O5xH2O，此时Mn2不沉淀，Al3 部分沉淀，Fe3几乎沉淀完全，故随滤液除去的金属离子有K、Mg2、 Na、Mn2及部分Al3、Fe3。 123 (4)“沉淀转溶”中，V2O5 xH2O转化为钒酸盐溶解。滤渣的主要成分 是_。 Fe(OH)3 123 解析滤饼中含V2O5xH2O、Fe(OH)3和少量Al(OH)3，“沉淀转溶”
26、中，加入NaOH溶液，调节pH13，V2O5xH2O转化为钒酸盐溶解， Al(OH)3转化为NaAlO2，故滤渣的主要成分是Fe(OH)3。 123 (5)“调pH”中有沉淀产生，生成沉淀反应的化学方程式是_ _。 H2O=NaClAl(OH)3 NaAlO2HCl 123 解析滤液中含有NaAlO2、NaVO3，“调pH”中加入HCl，调节pH 8.5，此时NaAlO2HClH2O=Al(OH)3NaCl。 123 (6)“沉钒”中析出NH4VO3晶体时，需要加入过量NH4Cl，其原因是 _。 利用同离子效应，促进NH4VO3尽可能析出完全 123 123 3.(2020全国卷，27)某油脂
27、厂废弃的油脂加氢镍催化剂主要含金属Ni、 Al、Fe及其氧化物，还有少量其他不溶性物质。采用如下工艺流程回收 其中的镍制备硫酸镍晶体(NiSO47H2O)： 123 回答下列问题： (1)“碱浸”中NaOH的两个作用分别是_。 为回收金属，用稀硫酸将“滤液”调为中性，生成沉淀。写出该反应 的离子方程式_。 溶液中金属离子开始沉淀和完全沉淀的pH如下表所示： 金属离子Ni2Al3Fe3Fe2 开始沉淀时 (c0.01 molL1)的pH 7.23.72.27.5 沉淀完全时 (c1.0105 molL1)的pH 8.74.73.29.0 除去油脂，溶解铝及其氧化物 123 解析因为废镍催化剂表面
28、沾有油脂，所以“碱浸”的目的是除去油脂， 同时还可以溶解催化剂中混有的铝及氧化铝杂质。滤液中存在的金属 元素有铝元素和钠元素，铝元素以 的形式存在，当加酸调到中性时， 发生反应的离子方程式为 HH2O=Al(OH)3。 123 (2)“滤液”中含有的金属离子是_。Ni2、Fe2、Fe3 解析滤饼加稀硫酸酸浸，产生的滤液中的金属离子有Ni2、Fe2、Fe3。 123 (3)“转化”中可替代H2O2的物质是_。若工艺流程改为先“调 pH”后“转化”，即 ，“滤液”中可能 含有的杂质离子为_。 O2或空气 Fe3 123 解析过程中加入H2O2的目的是氧化Fe2，由于Fe2的还原性强，能与 氧气反应
29、，因此也可以用氧气或空气代替H2O2。如果过程中先“调pH” 后“转化”，结合金属离子沉淀的有关pH数据可知，当调节pH小于7.2时， Fe2不能形成沉淀，加入H2O2后Fe2被氧化为Fe3，因此滤液中可能 混有Fe3。 123 (4)利用上述表格数据，计算Ni(OH)2的Ksp_ _(列出计算式)。如果“转化”后的溶液中Ni2浓度为1.0 mol L1，则“调pH”应控制的pH范围是_。 0.01(107.214)2或105 (108.714)2 3.26.2 123 123 (5)硫酸镍在强碱溶液中用NaClO氧化，可沉淀出能用作镍镉电池正极材 料的NiOOH。写出该反应的离子方程式_ _
30、。 2Ni2ClO4OH= 2NiOOH ClH2O 123返回 解析分离出硫酸镍晶体后的母液中仍有Ni2，采用循环使用的意义是 提高镍的回收率。 (6)将分离出硫酸镍晶体后的母液收集、循环使用，其意义是_ _。 提高镍的回 收率 课时精练巩固提高 1.软锰矿的主要成分为MnO2，还含有Fe2O3、MgO、Al2O3、CaO、SiO2 等杂质，工业上用软锰矿制取MnSO4H2O的流程如下： 12345 已知：部分金属阳离子完全沉淀时的pH如下表 温度高于27 时，MnSO4晶体的溶解度随温度的升高而逐渐降低。 (1)“浸出”过程中MnO2转化为Mn2的离子方程式为_ _。 12345 MnO2
31、SO2= 金属阳离子Fe3Al3Mn2Mg2 完全沉淀时的pH3.25.210.412.4 (2)第1步除杂中加入H2O2的目的是_。 12345 将Fe2氧化为Fe3 解析第1步除杂中加入H2O2的目的是将溶液中可能存在的Fe2氧化为 Fe3，以便于形成Fe(OH)3沉淀，过滤将沉淀除去。 (3)第1步除杂中形成滤渣1的主要成分为_(填化学式)， 调pH至56所加的试剂，可选择_(填字母)。 a.CaO b.MgO c.Al2O3 d.氨水 12345 Al(OH)3、Fe(OH)3 ab 12345 解析第1步除杂时调整溶液的pH至56，可以使溶液中的Al3、Fe3 分别形成Al(OH)3
32、、Fe(OH)3沉淀，所以形成滤渣1的主要成分为Al(OH)3、 Fe(OH)3；在调pH至56时，为了不引入新的杂质离子，所加的试剂应 该可以与酸发生反应，可选择含有Ca2、Mg2的化合物CaO、MgO，a、 b正确。 (4)第2步除杂，主要是将Ca2、Mg2转化为相应氟化物沉淀除去，写出 MnF2除去Mg2的离子方程式：_，该反 应的平衡常数为_。 (已知：MnF2的Ksp5.3103；CaF2的Ksp1.51010；MgF2的Ksp 7.41011) 12345 MnF2Mg2 Mn2MgF2 7.2107 12345 解析第2步除杂，主要是将Ca2、Mg2转化为相应的氟化物沉淀除去，
33、MnF2除去Mg2的离子方程式是MnF2Mg2 Mn2MgF2；该反应 解析由已知温度高于27 时，MnSO4晶体的溶解度随温度的升高而 逐渐降低，故采用“趁热过滤”操作可以减少MnSO4H2O在水中的溶解， 得到更多产品。 (5)采用“趁热过滤”操作的原因是_ _。 12345 减少MnSO4H2O在水中的溶解，得 到更多产品 解析MnSO4是强酸弱碱盐，Mn2发生水解反应。 (6)取少量MnSO4H2O溶于水，配成溶液，测其pH发现该溶液显酸性， 原因是_(用离子方程式表示)。 12345 Mn22H2O Mn(OH)22H 2.(2020汕头市高三模拟)溴酸 镉Cd(BrO3)2常用作分
34、析试剂、 生产荧光粉等。以镉铁矿(成 分为 CdO2、Fe2O3、FeO 及少 量的Al2O3 和SiO2)为原料制备 Cd(BrO3)2的工艺流程如右： 已知 Cd(SO4)2 溶于水，回答下列问题： (1)为提高镉的浸取率，酸浸时可采取的措施有_ _(任写两种即可)。 增大稀硫酸浓度、将固体 粉碎、用玻璃棒搅拌或适当加热等措施(写出两种即可) 12345 解析用稀硫酸溶解镉铁矿，其中SiO2不溶于水和酸，通过过滤除去， 即滤渣1为SiO2；滤液中主要含有Fe2、Fe3、Al3和Cd4，加入 CH3OH将Cd4还原为Cd2，然后加入H2O2溶液，将溶液中的Fe2氧化 为Fe3，再调节溶液pH
35、使溶液中的Al3和Fe3完全转化为Al(OH)3、 Fe(OH)3沉淀，过滤除去不溶物(滤渣2)，向含有CdSO4的滤液中加入 K2CO3生成CdCO3沉淀，再过滤将沉淀溶于HBrO3，最后将溶液蒸发结 晶即可得到溴酸镉，据此分析。 固体溶解于稀硫酸时，采取增大稀硫酸浓度、将固体粉碎、用玻璃棒搅 拌或适当加热等措施，可提高镉的浸出率。 12345 (2)还原镉时，产生能使澄清石灰水变浑浊的气体，发生反应的离子方程 式为_。 12345 3Cd4CH3OHH2O=3Cd2CO26H 解析CH3OH将Cd4还原为Cd2时，产生使澄清石灰水变浑浊的气体， 此气体为CO2，结合守恒法，可知反应的离子方
36、程式为3Cd4CH3OH H2O=3Cd2CO26H。 12345 解析加入H2O2溶液的目的是将溶液中的Fe2氧化为Fe3。 (3)加入H2O2 溶液的目的是_。 12345 将溶液中的Fe2氧化为Fe3 解析滤渣2的主要成分为Al(OH)3、Fe(OH)3；为检验滤液中是否含有 Fe3，可选用的化学试剂是KSCN溶液。 (4)滤渣2 的主要成分为_(填化学式)；为检验滤液中 是否含有 Fe3，可选用的化学试剂是_。 12345 Al(OH)3、Fe(OH)3 KSCN溶液 (5)实际工业生产中，有时还采用阳离子交换树脂法来测定沉镉后溶液中 Cd2的含量，其原理：Cd2 2NaR=2Na C
37、dR2 ，其中NaR为阳离 子交换树脂。常温下，将沉镉后的溶液(此时溶液 pH6)经过阳离子交 换树脂后，测得溶液中的 Na比交换前增加了 0.055 2 gL1，则该条件 下Cd(OH)2 的Ksp值为_。 12345 1.21019 解析沉淀后的溶液pH6，则c(OH)108molL1，经阳离子交换树 脂后，测得溶液中Na比交换前增加了0.055 2 gL1，即Na物质的量 浓度增加了 0.002 4 molL1，根据Cd22NaR=2Na CdR2，可知原溶液中c(Cd2)0.001 2 molL1，则Cd(OH)2的Ksp c(Cd2)c2(OH)1.21019。 12345 (6)已
38、知镉铁矿中CdO2的含量为72%，整个流程中镉元素的损耗率为10%， 则2 t该镉铁矿可制得Cd(BrO3)2(摩尔质量为 368 gmol1)质量为_kg。 12345 3 312 解析2 t该矿石中CdO2的质量为2106 g72%1.44106g，其物质的 量为 1104 mol，整个流程中镉元素的损耗率为10%，根 据原子守恒可知Cd(BrO3)2的物质的量为104 mol(110%)9103mol， 其质量为9103 mol368 gmol13 312 000 g3 312 kg。 12345 3.(2020江西省重点中学盟校高三联考)高纯MnCO3在电子工业中有重要 的应用，工业上
39、利用软锰矿(主要成分是MnO2，还含有Fe2O3、CaCO3、 CuO等杂质)制取碳酸锰的流程如图所示： 12345 可能用到的数据如下： 12345 根据要求回答下列问题： (1)在实验室进行步骤A，混合物应放在_中加热；步骤C中的滤渣 为_。 坩埚 C、Cu和CaSO4 解析高温焙烧物质应在坩埚中进行；根据分析可知滤渣为C、Cu和CaSO4。 氢氧化物Fe(OH)3Fe(OH)2Cu(OH)2Mn(OH)2 开始沉淀pH1.56.54.28.1 沉淀完全pH3.79.77.410.1 解析步骤D中MnO2被还原成Mn2，化合价降低2价，Fe2被氧化成Fe3， 化合价升高1价，根据得失电子守
40、恒，氧化剂与还原剂的物质的量之比为 12。 (2)步骤D中氧化剂与还原剂的物质的量之比为_。 12345 1 2 解析此时溶液中的杂质主要为Fe3，结合表中数据可知步骤E中调节 pH的范围为3.7pH8.1，其目的是使铁离子转化为氢氧化铁而除去， 而不影响Mn2。 (3)步骤E中调节pH的范围为_，其目的是_ _。 12345 3.7pH8.1 Fe(OH)3而除去，且不影响Mn2 使Fe3转化为 (4)步骤G，温度控制在35 以下的原因是_ _，若Mn2恰好沉淀完全时测得溶液中 的浓度为2.2 106molL1，则Ksp(MnCO3)_。 12345 减少碳酸氢铵的分解，提高 原料利用率 2
41、.21011 解析铵盐不稳定，受热易分解，所以步骤G中温度需控制在35 以下， 减少碳酸氢铵的分解，提高原料利用率；Mn2恰好沉淀完全时可认为 c(Mn2)105 molL1，Ksp(MnCO3)c(Mn2)c( )1052.2 1062.21011。 12345 (5)生成的MnCO3沉淀需经充分洗涤，检验洗涤是否干净的方法是_ _ _。 12345 取少量 最后一次的洗涤液于试管中，向其中滴加用盐酸酸化的BaCl2溶液，若无 白色沉淀产生，则表明已洗涤干净 解析生成的MnCO3沉淀可能附着有硫酸盐，所以检验是否含有硫酸根 即可确认沉淀是否洗涤干净，具体操作：取少量最后一次的洗涤液于试 管中
42、，向其中滴加用盐酸酸化的BaCl2溶液，若无白色沉淀产生，则表明 已洗涤干净。 12345 12345 酸性K2Cr2O7溶液与Fe2反应的离子方程式为_ _。 =6Fe32Cr37H2O 12345 12345 试样中锰元素的质量分数为_。25% 12345 4.(2020咸阳市高三模拟)硼酸和硫酸镁是重要的化工原料。以硼铁混合 精矿主要成分为MgBO2(OH)、UO2和Fe3O4，还有少量的Fe2O3、FeO、 SiO2为原料制备硼酸和硫酸镁的工艺流程如下： 12345 已知： 在pH为45的溶液中生成UO2(OH)2沉淀；Fe2和Fe3 沉淀完全的pH分别为9.7、3.7。 (1)酸浸过
43、程中MgBO2(OH)与硫酸反应的离子方程式为_ _。 12345 MgBO2(OH) 2H=Mg2H3BO3 解析用硫酸酸化的H2O2溶解硼铁混合精矿，其中SiO2不溶于水和酸， 经过滤可除去，所得滤液中主要含有 、Fe3、Mg2及H3BO3，用 MgO或Mg(OH)2或MgCO3调节溶液pH，使溶液中Fe 3完全转化为 Fe(OH)3沉淀， 转化为UO2(OH)2沉淀，并经过滤得滤渣2，将滤液蒸发、 浓缩，趁热过滤，获得MgSO4H2O晶体，将滤液冷却结晶，过滤可得粗 硼酸，据此分析解题。 酸浸过程中MgBO2(OH)与硫酸反应，生成硼酸和硫酸镁，发生反应的离 子方程式为MgBO2(OH)
44、2H=Mg2H3BO3。 12345 (2)酸浸过程中加入H2O2的目的是_ _(写出两条)，滤渣1的主要成分是_(填 化学式)。 12345 将Fe2氧化为Fe3，将UO2氧化成 SiO2 解析酸浸过程中加入H2O2，利用H2O2的氧化性，将Fe2氧化为Fe3， 同时将UO2氧化成 便于后续过程除去；SiO2不溶于水和酸，则滤渣 1的主要成分是SiO2。 12345 (3)试剂1最好选择_(填化学式)。若调节溶 液pH前，溶液中c(Mg2)0.2 molL1，当溶液pH调至5时， 沉淀完 全，此时是否有Mg(OH)2沉淀生成_ _。 通过计算说明，KspMg(OH)25.61012 1234
45、5 MgO或Mg(OH)2或MgCO3 c(Mg2)c2(OH)0.2(109)2 21019KspMg (OH)25.61012，因此不会产生Mg (OH)2沉淀 解析添加试剂1是调节溶液pH，则试剂1能与酸反应，且不引入新的杂 质，故最好选择MgO或Mg(OH)2或MgCO3；c(Mg2)0.2 molL1，当 溶液pH调至5时，c(OH)1109molL1，则c(Mg2)c2(OH) 0.2(109)221019KspMg (OH) 25.61012，因此不会产生Mg (OH) 2沉淀。 12345 解析结合以上分析可知，将滤液蒸发、浓缩，趁热过滤，获得MgSO4 H2O晶体，所以操作1
46、的名称是趁热过滤。 (4)操作1的名称是_。 12345 趁热过滤 (5)MgSO4H2O加热脱水可以得无水MgSO4，那么MgCl26H2O晶体直接加 热_(填“能”或“不能”)得到无水MgCl2，理由是_ _。 12345 不能 了MgCl2的水解，最终得到氢氧化镁、氧化镁或碱式碳酸镁 加热时促进 解析MgCl2能水解生成Mg (OH) 2和HCl，MgCl26H2O晶体直接加热时， 促进Mg2水解，且HCl挥发，则最终得到氢氧化镁、氧化镁或碱式碳酸 镁，而不能得到无水MgCl2。 12345 (6)已知：H2CO3的Ka14.4107，Ka24.71011；H3BO3的Ka 5.8101
47、0。向碳酸钠溶液里逐滴加入硼酸溶液_(填“有”或“无”) 气泡产生，理由是_。 12345 无 硼酸的酸性比碳酸弱 5.(2020咸阳市高三模拟)氯化铵焙烧菱锰矿制备高纯度碳酸锰的工艺流 程如下： 12345 已知：菱锰矿石主要成分是MnCO3，还含有少量Fe、Al、Ca、Mg等 元素； 相关金属离子c(Mn)0.1 molL1形成氢氧化物沉淀时的pH如下： 12345 金属离子Al3Fe3Fe2Ca2Mn2Mg2 开始沉淀的pH3.81.56.510.68.19.6 沉淀完全的pH5.23.79.712.610.111.6 常温下，CaF2、MgF2的溶度积分别为1.461010、7.421
48、011 回答下列问题： (1)“焙烧”时发生的主要反应的化学方程式为_ _。 12345 MnCl22NH3CO2H2O 解析根据工艺流程图知“焙烧”时发生的主要化学反应方程式为 MnCO32NH4Cl MnCl22NH3CO2H2O。 12345 (2)分析下列图1、图2、图3，氯化铵焙烧菱锰矿的最佳条件是 12345 焙烧温度_，氯化铵与菱锰矿粉的质量之比为_，焙烧时 间为_。 500 1.10 60min 解析根据图示锰浸出率比较高，焙烧菱锰矿的最佳条件是焙烧温度 500 ，氯化铵与菱锰矿粉的质量比为1.10，焙烧时间为60 min。 12345 (3)浸出液“净化除杂”过程如下：首先加
49、入MnO2将Fe2氧化为Fe3， 反应的离子方程式为_；然 后调节溶液pH使Fe3、Al3沉淀完全，此时溶液的pH范围为_ _。再加入NH4F沉淀Ca2、Mg2，当c(Ca2)1.0105 molL1 时，c(Mg2)_molL1。 12345 MnO22Fe24H=Mn22Fe32H2O 8.1 5.2pH 5.1106 12345 (4)碳化结晶时，发生反应的离子方程式为_ _。 12345 CO2H2O 解析根据流程图知碳化结晶时，发生反应的离子方程式为Mn2 (5)流程中能循环利用的固态物质是_。 12345 NH4Cl 解析流程图可以看出能循环利用的固态物质是NH4Cl。 返回 更多精彩内容请登录： 大一轮复习讲义
