1、题型一 化工流程综合分析题 真题 考情 全国卷全国卷 12020 全国卷钒具有广泛用途。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。 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： 金属离子 Fe3 Fe2 Al3 Mn2 开始沉淀 pH 1.9 7.0 3.0 8.1 完全沉淀 pH 3.2 9.0 4.7 10.1 回答下列问题： (1)“酸浸氧化”需要加热，其原因是_。 (2)“酸浸氧化”中，VO 和 VO2被氧化成 VO 2，同时还有_离 子被氧化。写出 VO 转化为
2、 VO 2反应的离子方程式_。 加快酸浸和氧化反应速率 Fe2 VO MnO 22H =VO 2Mn2 H 2O (3)“中和沉淀”中，钒水解并沉淀为V2O5 xH2O，随滤液可除去金属 离子K 、Mg2、Na、_，以及部分的_。 (4)“沉淀转溶”中，V2O5 xH2O转化为钒酸盐溶解。滤渣的主要成分 是_。 (5)“调pH”中有沉淀生成，生成沉淀反应的化学方程式是 _。 (6)“沉钒”中析出NH4VO3晶体时，需要加入过量NH4Cl，其原因是 _。 Mn2 Al3 和 Fe3 Fe(OH)3 NaAl(OH)4HCl=Al(OH)3NaClH2O 利用同离子效应，促进 NH4VO3尽可能析
3、出完全 解析：(1)加热的目的是使反应完全，加快酸浸速率。(2)Fe3O4与硫酸反应生 成 Fe2 和 Fe3，Fe2能够被氧化为 Fe3；VO中钒元素化合价为3，VO 2中钒 元素化合价为5，VO 被 MnO 2氧化为 VO 2，MnO2被还原为 Mn2 ，结合得失 电子守恒、原子守恒和电荷守恒配平：VO MnO 22H =VO 2Mn2 H 2O。 (3)pH3.03.1 时，Mn2 还未沉淀，所以滤液中有 Mn2，另外 Fe3、Al3在 该 pH 范围内没有沉淀完全， 部分留在滤液中。 (4)滤饼中除了有 V2O5 xH2O， 还有少量 Fe(OH)3和 Al(OH)3，加 NaOH 调
4、 pH13，V2O5 xH2O 与 NaOH 反应生 成 NaVO3，Al(OH)3与 NaOH 反应生成 NaAl(OH)4，Fe(OH)3不与 NaOH 反应， 所以滤渣是 Fe(OH)3。 (5)“调 pH”的目的是将 NaAl(OH)4转化为 Al(OH)3沉淀 除去，反应的化学方程式为 NaAl(OH)4HCl=Al(OH)3NaClH2O，则滤 渣为 Al(OH)3。(6)加入过量 NH4Cl 固体，c(NH 4)增大，根据同离子效应，可促 进 NH4VO3晶体尽可能完全析出。 22020 全国卷某油脂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
5、性物质。采用如下工艺流程回收其中 的镍制备硫酸镍晶体(NiSO4 7H2O)： 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)“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 _。 (2)“滤液”中含有的金属离子是_。 (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 滤液 ，“滤液”中可 能含有的杂质离子为_。 除去油脂、溶解铝及其氧化物 Al(OH) 4H =Al(OH) 3H2O Ni2 、Fe2、Fe3 O2或空气 Fe3 (4)利用上述表格数据，计算
6、 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_。 (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_。 (6)将分离出硫酸镍晶体后的母液收集、循环使用，其意义是 _。 0.01(107.2 14)2 3.26.2 2Ni2 ClO4OH=2NiOOHClH 2O 提高镍回收率 解析： (1)油脂可在 NaOH 溶液中发生水解反应生成可溶性的高级脂肪酸钠和 甘油，并且 NaOH 溶液能溶解 Al 和 Al2O3,2Al2Na
7、OH2H2O=2NaAlO2 3H2、Al2O32NaOH=2NaAlO2H2O，故“碱浸”中 NaOH 的两个作用分别 是除去油脂和溶解铝及其氧化物。“滤液”中含有 NaAl(OH)4(也可写成 NaAlO2)，向其中加入稀 H2SO4调为中性会生成 Al(OH)3沉淀，反应的离子方程 式为 Al(OH) 4H =Al(OH) 3H2O 或 AlO 2H H 2O=Al(OH)3。 (2)“滤饼”中含有 Ni、Fe、NiO、FeO、Fe2O3以及少量其他不溶物，加入稀 H2SO4后主要发生反应 Ni2H =Ni2H 2、Fe2H =Fe2H 2、NiO 2H =Ni2H 2O、FeO2H =
8、Fe2H 2O、Fe2O36H =2Fe33H 2O，故 “滤液”中含有的金属离子是 Ni2 、Fe2、Fe3。 (3)H2O2的作用是在酸性条件下将 Fe2 氧化为 Fe3(2Fe2H 2O22H =2Fe3 2H 2O)，且在“转化”中不引入新杂质，故可替代 H2O2的物质是 O2 或空气，发生反应 4Fe2 O 24H =4Fe32H 2O，也不引入新杂质。加 NaOH 溶液“调 pH”的目的是生成 Fe(OH)3沉淀除去 Fe3 ，为除尽 Fe3而又不生成 Ni(OH)2沉淀，需控制 pH 范围：3.2pH7.2；此时溶液中还存在 Fe2 ，H 2O2可 将 Fe2 氧化为 Fe3，故
9、“滤液”中可能含有的杂质离子为 Fe3。(4)开始形成 Ni(OH)2沉淀或沉淀完全时，都存在沉淀溶解平衡：Ni(OH)2(s)Ni2 (aq)2OH (aq)，K spc(Ni2 ) c2(OH)，开始沉淀时，c(Ni2)0.01 mol L1，c(OH) 1.0107.2 14 mol L1，故 K sp0.01(107.2 14)2；沉淀完全时，c(Ni2)1.0105 mol L 1，c(OH)1.0108.714 mol L1，K sp10 5(108.714)2。 由上述分析得 Ksp1.010 15.6， 若“转化”后的溶液中 c(Ni2)1.0 mol L 1，生成 Ni(OH
10、)2 沉淀的最小 c(OH ) Ksp cNi2 1.010 15.6 1.0 mol L 1 1.010 7.8 mol L1，c(H)1.010 14 1.010 7.8 mol L 11.0106.2 mol L1，pH6.2， 故既要除尽 Fe3 ，又不形成 Ni(OH) 2沉淀，应控制的 pH 范围是 3.26.2。(5)Ni2 被氧化为 NiOOH，ClO被还原为 Cl，故在强碱溶液中该反应的离子方程式为 2Ni2 ClO4OH=2NiOOHClH 2O。(6)分离出 NiSO4晶体后的母液 中含有 Ni2 (饱和 NiSO 4溶液)，故将母液收集、循环使用，其意义是提高镍回收 率
11、。 32019 全国卷硼酸(H3BO3)是一种重要的化工原料，广泛应用于玻 璃、医药、肥料等工业。一种以硼镁矿(含Mg2B2O5 H2O、SiO2及少量 Fe2O3、Al2O3)为原料生产硼酸及轻质氧化镁的工艺流程如下： 回答下列问题： (1)在 95 “溶浸”硼镁矿粉，产生的气体在“吸收”中反应的化学方 程式为_。 (2)“滤渣 1”的主要成分有_。为检验“过滤 1”后的 滤液中是否含有 Fe3 离子，可选用的化学试剂是_。 (3)根据 H3BO3的解离反应： H3BO3H2OH B(OH) 4， Ka5.8110 10，可判断 H 3BO3是_酸；在“过滤 2”前，将溶液 pH 调 节至
12、3.5，目的是_。 (4) 在 “ 沉 镁 ” 中 生 成 Mg(OH)2 MgCO3沉 淀 的 离 子 方 程 式 为 _，母液经 加热后可返回_工序循环使用。由碱式碳酸镁制备轻质氧化 镁的方法是_。 NH4HCO3NH3=(NH4)2CO3 SiO2、Fe2O3、Al2O3 KSCN 一元弱 转化为 H3BO3，促进析出 2Mg2 3CO2 3 2H2O=Mg(OH)2 MgCO32HCO 3 溶浸 高温焙烧 解析：本题涉及的考点有离子方程式的书写、Fe3 的检验、化学平衡常数的 应用，考查了学生解读化学工艺流程，将题给信息与已学知识相结合分析、解决 化学问题的能力。 (1)“溶浸”步骤产
13、生的“气体”是 NH3，用 NH4HCO3溶液吸收 NH3的化学 方程式为 NH3NH4HCO3=(NH4)2CO3。 (2)根据流程图可知，Fe2O3、Al2O3在“过滤 1”步骤中除去，SiO2不溶于 (NH4)2SO4溶液，故“滤渣 1”的主要成分有 SiO2、Fe2O3、Al2O3；检验 Fe3 通常 选用 KSCN 溶液。 (3)根据 H3BO3的解离反应以及电离平衡常数，可判断 H3BO3是一元弱酸； 在“过滤 2”操作前 B 元素主要以 B2O4 5 的形式存在，调节 pH 至 3.5 后生成了 H3BO3沉淀，由此可推断调节 pH 的目的是将 B2O4 5 转化成 H3BO3。
14、 (4)反应物有 Mg2 、CO2 3 ，生成物有 Mg(OH)2 MgCO3沉淀，再结合电荷守 恒、原子守恒可写出反应的离子方程式；“沉镁”后的母液的主要成分为 (NH4)2SO4，可供“溶浸”工序循环使用；Mg(OH)2、MgCO3在高温条件下均易 分解生成 MgO，故高温焙烧碱式碳酸镁可以制备轻质氧化镁。 42019 全国卷立德粉 ZnS BaSO4(也称锌钡白)，是一种常用白色颜 料。回答下列问题： (1)利用焰色反应的原理既可制作五彩缤纷的节日烟花，亦可定性鉴别某 些金属盐。灼烧立德粉样品时，钡的焰色为_(填标号)。 A黄色 B红色 C紫色 D绿色 (2)以重晶石(BaSO4)为原料
15、，可按如下工艺生产立德粉： D 在回转炉中重晶石被过量焦炭还原为可溶性硫化钡，该过程的化学方 程式为_。 回转炉尾气中含有有毒气体， 生产上可通过水蒸气变换反应将其转化为 CO2和一种清洁能源气体，该反应 的化学方程式为_。 在潮湿空气中长期放置的“还原料”，会逸出臭鸡蛋气味的气体，且 水溶性变差，其原因是“还原料”表面生成了难溶于水的_(填化学 式)。 沉淀器中反应的离子方程式为_。 BaSO44C= 9001 200 BaS4CO COH2O= CO2H2 BaCO3 S2 Ba2Zn2SO2 4 =BaSO4 ZnS (3)成品中S2 的含量可以用“碘量法”测得。称取m g样品，置于碘量
16、瓶 中，移取25.00 mL 0.100 0 mol L 1的I 2- KI溶液于其中，并加入乙酸溶液，密 闭，置暗处反应5 min，有单质硫析出。以淀粉为指示剂，过量的I2用0.100 0 mol L 1 Na 2S2O3溶液滴定，反应式为I22S2O 2 3 =2I S 4O 2 6 。测定时消耗 Na2S2O3溶液体积V mL。终点颜色变化为_，样品中S2 的含 量为_(写出表达式)。 浅蓝色至无色 25.001 2V 0.100 032 m1 000 100% 解析：本题涉及的知识点有焰色反应、陌生氧化还原反应方程式及离子方程 式的书写、定量实验的数据处理；考查了学生对化学基础知识的记
17、忆，将提供的 信息与已有知识结合利用的能力；同时考查了学生掌握化学实验的基本方法并对 实验中的数据进行处理的能力；体现了通过分析、推理认识研究对象的本质特征 (证据推理与模型认知)、 运用化学实验进行实验探究(科学探究与创新意识)的学科 核心素养。 (1)重要金属的焰色反应的颜色平时要注意识记。 (2)已知反应物有 BaSO4、C，生成物有 BaS，因焦炭过量则生成 CO，根据 得失电子守恒、原子守恒写出化学方程式；CO 与 H2O(g)反应生成 CO2与一种清 洁能源气体，不难推测该气体为 H2。“还原料”的主要成分为 BaS，长期放置 发生水解生成 Ba(OH)2与 H2S，Ba(OH)2
18、吸收空气中的 CO2生成了难溶于水的 BaCO3。 沉淀器中溶液的成分为 Ba2 、 S2、 Zn2、 SO2 4 ， 反应生成了 BaSO4 ZnS 沉淀，根据电荷守恒、原子守恒写出离子方程式。 (3)滴定前，溶液含 I2和淀粉，呈蓝色，随着 Na2S2O3溶液的滴入，I2不断被 消耗，溶液颜色逐渐变浅，当加入最后一滴 Na2S2O3溶液时(滴定终点)，溶液恰 好褪色；样品中的 S2 与 I 2发生反应：S2 I 2=S2I ，参与该反应的 I 2的物 质的量为 25.0010 30.100 0V1030.100 01 2mol 25.001 2V 0.100 010 3moln(S2)，则
19、样品中 S2的含量为 25.001 2V 0.100 032 m1 000 100%。 52019 全国卷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： 相关金属离子c0(Mn )0.1 mol L1形成氢氧化物沉淀的pH范围如下： 金属离子 Mn2 Fe2 Fe3 Al3 Mg2 Zn2 Ni2 开始沉淀的pH 8.1 6.3 1.5 3.4 8.9 6.2 6.9 沉淀完全的pH 10.1 8.3 2.8 4.7 10.9 8.2 8.9 (1)“滤渣 1”含有 S 和_；
20、写出“溶浸”中二氧化锰与硫化锰反 应的化学方程式_。 (2)“氧化”中添加适量的 MnO2的作用是_。 (3)“调 pH”除铁和铝，溶液的 pH 范围应调节为_6 之间。 (4)“除杂 1”的目的是除去 Zn2 和 Ni2，“滤渣 3”的主要成分是 _。 (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_。 (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 xy 1 3时，z_。 SiO2 MnO2MnS2
21、H2SO4=2MnSO4S2H2O 将 Fe2 氧化为 Fe3 4.7 NiS 和 ZnS F 与 H结合形成弱电解质 HF，MgF 2 Mg2 2F平衡向右移动 Mn2 2HCO 3=MnCO3CO2H2O 1 3 解析：本题涉及元素化合物知识的综合应用，通过工艺流程形式给出信息， 考查分析和解决化学工艺流程问题的能力，根据题给信息书写相应的化学方程式 和离子方程式，体现了证据推理与模型认知的学科核心素养。 (1)由题干信息可知，滤渣有生成的 S 和不与 H2SO4反应的 SiO2(或写不溶性 硅酸盐)；依据氧化还原反应原理可知，MnO2作氧化剂，MnS 作还原剂，由此可 写出化学方程式。
22、(2)Fe 溶于 H2SO4中得到 Fe2 ，为了去除方便，需将 Fe2氧化为 Fe3。 (3)由相关金属离子形成氢氧化物沉淀的 pH 范围可知除铁和铝时溶液 pH 范 围应调节为 4.76 之间。 (4)NiS 和 ZnS 是难溶于水的硫化物。 (5)MgF2(s)Mg2 (aq)2F(aq)，若增大 H浓度，F与 H会结合成弱电解 质 HF 而使沉淀溶解平衡正向移动，导致溶液中 Mg2 沉淀不完全。 (6)由于 HCO 3 H CO2 3 ，CO2 3 与 Mn2 可形成 MnCO 3沉淀，使 HCO 3电 离平衡正向移动，H 浓度增大，H与 HCO 3反应生成 H2O 和 CO2，所以离
23、子方 程式为 Mn2 2HCO 3=MnCO3CO2H2O。 (7)根据化合物中各元素正、 负化合价的代数和为 0， 可知1(2)x( 3)y(4)z(2)20，将 xy1 3代入计算，可得 z 1 3。 62018 全 国卷焦亚硫酸钠(Na2S2O5)在医药、橡胶、印染、食品等 方面应用广泛，回答下列问题： (1)生产Na2S2O5，通常是由 NaHSO3过饱和溶液经结晶脱水制得。 写出该过程的化学方程式_。 2NaHSO3=Na2S2O5H2O (2)利用烟道气中的SO2生产Na2S2O5的工艺为： pH4.1时，中为_溶液(写化学式)。 工艺中加入Na2CO3固体、并再次充入SO2的目的
24、是 _。 NaHSO3 得到 NaHSO3过饱和溶液 (3)制备Na2S2O5也可采用三室膜电解技术，装置如图所示，其中SO2碱 吸收液中含有NaHSO3和Na2SO3。阳极的电极反应式为 _。电解后，_室的 NaHSO3浓度增加。将该室 溶液进行结晶脱水，可得到Na2S2O5。 2H2O4e =4HO 2 a (4)Na2S2O5可用作食品的抗氧化剂。在测定某葡萄酒中 Na2S2O5残留量 时，取 50.00 mL 葡萄酒样品，用 0.010 00 mol L 1 的碘标准液滴定至终点， 消耗 10.00 mL。 滴定反应的离子方程式为_， 该样品中 Na2S2O5的残留量为_ g L 1(
25、以 SO 2计)。 S2O2 5 2I23H2O=2SO2 4 4I 6H 0.128 解析：(1)NaHSO3结晶脱水生成 Na2S2O5。 (2)向 Na2CO3饱和溶液中通入 SO2， 可能生成 Na2SO3、 NaHSO3， 因 Na2SO3 溶液呈碱性，中溶液呈弱酸性，所以生成的是 NaHSO3。审题时抓住“生产 Na2S2O5， 通常是由 NaHSO3过饱和溶液经结晶脱水制得”， 则工艺中加入 Na2CO3 固体，并再次充入 SO2的目的是得到 NaHSO3过饱和溶液。 (3)阳极发生氧化反应：2H2O4e =4HO 2(或 4OH 4e=2H 2O O2)，阳极室 H 向 a 室
26、迁移，a 室中的 Na 2SO3转化成 NaHSO3。阴极发生还原 反应，析出 H2，OH 增多，Na由 a 室向 b 室迁移，则 b 室中 Na 2SO3浓度增大。 (4)I2作氧化剂， 将 S2O2 5 氧化成 SO2 4 。 计算样品中 Na2S2O5的残留量时以 SO2 计， 则 n(I2)n(SO2)0.010 00 mol L 10.01 L0.000 1 mol， m(SO 2)0.006 4 g， 则该样品中 Na2S2O5的残留量为0.006 4 g 0.05 L 0.128 g L 1。 72018 全国卷我国是世界上最早制得和使用金属锌的国家。一种 以闪锌矿(ZnS，含有
27、SiO2和少量FeS、CdS、PbS杂质)为原料制备金属锌的流 程如图所示： 相关金属离子c0(Mn )0.1 mol L1形成氢氧化物沉淀的 pH 范围如下： 金属离子 Fe3 Fe2 Zn2 Cd2 开始沉淀的 pH 1.5 6.3 6.2 7.4 沉淀完全的 pH 2.8 8.3 8.2 9.4 回答下列问题： (1)焙烧过程中主要反应的化学方程式为 _。 (2)滤渣 1 的主要成分除 SiO2外还有_；氧化除杂工序中 ZnO 的 作用是_，若不通入氧气，其后果是_。 2ZnS3O2= 焙烧 2ZnO2SO2 PbSO4 调节溶液的 pH 无法除去杂质 Fe2 (3)溶液中的Cd2 可用
28、锌粉除去，还原除杂工序中反应的离子方程式为 _。 (4)电解硫酸锌溶液制备单质锌时，阴极的电极反应式为 _；沉积锌后的电解液可返回_工序继续使用。 Cd2 Zn=CdZn2 Zn2 2e=Zn 溶浸 解析：(1)在焙烧过程中 ZnS 和 O2反应生成 ZnO 和 SO2。(2)溶液中的 Pb2 与 SO2 4 不能共存生成 PbSO4沉淀，SiO2不溶于 H2SO4，即滤渣 1 中含 SiO2和 PbSO4。氧化除杂过程中 O2能将溶液中 Fe2 氧化生成 Fe3，加入 ZnO 能调节溶 液的 pH，促进 Fe3 完全水解。由题表知 Fe2、Zn2开始沉淀和沉淀完全时的 pH 非常接近，若不通
29、入 O2使 Fe2 氧化为 Fe3，加入 ZnO 后无法除去 Fe2，会影响 Zn 的纯度。(3)根据题中信息可知还原除杂工序中涉及的离子反应为 Cd2 Zn=CdZn2 。(4)结合图示可知电解 ZnSO 4溶液时生成 Zn，即电解时 Zn2 在 阴极被还原，电极反应式为 Zn2 2e=Zn。沉积 Zn 后的电解液中主要含有 H2SO4，可返回溶浸工序中继续使用。 省市卷省市卷 12020 山东卷用软锰矿(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： 已知：MnO2是一种两性氧化物；25 时相关物质的Ksp见下表。 物质 Fe(OH)2 Fe
30、(OH)3 Al(OH)3 Mn(OH)2 Ksp 110 16.3 11038.6 11032.3 11012.7 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 _。 (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 _。 (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)。 (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c1.01
31、0 5 mol L 1 时，可认为该离子沉淀完全)。 (5)碳化过程中发生反应的离子方程式为_。 增大接触面积，充分反应，提高反应速率 MnO2BaSH2O=Ba(OH)2MnOS 过量的 MnO2消耗了产生的 Ba(OH)2 蒸发 H2O2 4.9 Mn2 HCO 3 NH3 H2O=MnCO3NH 4H2O 解析：本题以化工工艺流程为载体，考查化学反应速率的影响因素、氧化还 原反应方程式及离子方程式的书写、工艺流程中的问题分析和溶度积的有关计 算；考查的化学学科核心素养是证据推理与模型认知、变化观念与平衡思想、科 学态度与社会责任等。(1)对软锰矿进行粉碎，其表面积增大，在后续加入硫化钡
32、溶液时，固体与溶液接触面积大，充分反应，能提高反应速率。分析该制备工艺 流程图可知，“反应”操作中硫化钡中的硫元素转化为硫单质，硫化钡中的钡元 素转化为氢氧化钡，故软锰矿中的二氧化锰在“反应”操作中被硫化钡中的 S2 还原，Mn 元素由4 价转化为2 价，故 MnO2与 BaS 溶液反应转化为 MnO 的 化学方程式是 MnO2BaSH2O=Ba(OH)2MnOS。(2)加入的 MnO2的量增 大，而 Ba(OH)2的量减少，是因为 MnO2为两性氧化物，能与强碱 Ba(OH)2反应， 从而导致 Ba(OH)2的量减少。(3)滤液中仍含少量的 Ba(OH)2，为提高其产率， 可将滤液导入前边的
33、“蒸发”操作中。 (4)由软锰矿中的杂质成分有 Fe3O4可知，其经过与 S2 的“反应”操作后主 要以 Fe2 形式存在， 结合表中四种氢氧化物的溶度积数据， 为减少 Mn(OH) 2的损 失，需将 Fe2 转化为 Fe3，然后再调节溶液 pH，使杂质 Fe3转化为 Fe(OH) 3， 故“净化”操作中需加入氧化剂，结合后续操作中的物质转化可知，“净化”操 作中加入的试剂 X 为过氧化氢(H2O2)溶液。对比表中的溶度积数据可知，相较于 Fe(OH)3，Al(OH)3的溶度积较大，若要除去 Al(OH)3、Fe(OH)3两种杂质，以前 者的溶度积进行计算，推知调节溶液的 pH 大小，由已知信
34、息可知，沉淀完全的 最大金属离子浓度为 1.010 5 mol L1，此时 c3(OH)K spAl(OH)3/c(Al3 ) 110 32.3 1.010 5 mol3 L 311027.3 mol3 L3，则 c(OH)1109.1 mol L1，c(H) Kw 110 9.1 mol L 11104.9 mol L1， 此时pH4.9。 (5)由工艺流程图中的“碳 化”操作可知，该操作中加入的物质是碳酸氢铵、氨水，而“压滤”操作后的滤 液中含 Mn2 ，由目标产物可知，该反应的生成物中有碳酸锰，故“碳化”过程 中发生反应的离子方程式是Mn2 HCO 3NH3 H2O=MnCO3NH 4H
35、2O。 22020 江苏卷实验室由炼钢污泥(简称铁泥，主要成分为铁的氧化物) 制备软磁性材料Fe2O3。其主要实验流程如下： (1)酸浸。用一定浓度的H2SO4溶液浸取铁泥中的铁元素。若其他条件不 变，实验中采取下列措施能提高铁元素浸出率的有_(填序号)。 A适当升高酸浸温度 B适当加快搅拌速度 C适当缩短酸浸时间 AB (2)还原。向“酸浸”后的滤液中加入过量铁粉，使Fe3 完全转化为Fe2 。“还原”过程中除生成Fe2外，还会生成_(填化学式)；检验Fe3 是否还原完全的实验操作是_。 (3)除杂。向“还原”后的滤液中加入NH4F溶液，使Ca2 转化为CaF 2沉 淀除去。若溶液的pH偏低
36、，将会导致CaF2沉淀不完全， 其原因是_ Ksp(CaF2)5.310 9，K a(HF)6.310 4。 H2 取少量清液，向其中滴加几滴 KSCN 溶液， 观察溶液颜色是否呈血红色 pH 偏低形成 HF，导致溶液中 F 浓度减小，CaF 2沉淀不完全 (4)沉铁。将提纯后的FeSO4溶液与氨水- NH4HCO3混合溶液反应，生成 FeCO3沉淀。 生成FeCO3沉淀的离子方程式为_。 设计以FeSO4溶液、氨水- NH4HCO3混合溶液为原料，制备FeCO3的实 验方案： _ _ _ _ _ _ FeCO3沉淀需“洗涤完全”，Fe(OH)2开始沉淀的pH6.5。 Fe2 HCO 3NH3
37、 H2O=FeCO3NH 4H2O 在搅拌下向 FeSO4溶液中缓慢加入氨水- NH4HCO3混合溶液， 控制溶液 pH 不大 于 6.5；静置后过滤，所得沉淀用蒸馏水洗涤 23 次；取最后一次洗涤后的滤 液，滴加盐酸酸化的 BaCl2溶液，不出现白色沉淀 解析：本题考查由炼钢污泥制备软磁性材料 Fe2O3。考查的化学学科核心 素养是科学探究与创新意识。(1)适当升高酸浸温度、适当加快搅拌速度，均可以 加快铁泥的溶解，即提高铁元素的浸出率。(2)“酸浸”时，H2SO4过量，加入过 量铁粉，除生成 Fe2 外，还会产生 H 2。Fe3 与 KSCN 反应所得溶液呈血红色，当 加入 KSCN 溶液
38、观察不到血红色，则说明 Fe3 已完全被还原为 Fe2。(3)当 c(Ca2 ) c2(F)0 3SiCl4(g)2H2(g)Si(s)4SiHCl3(g) H20 2SiCl4(g)H2(g)Si(s)HCl(g)3SiHCl3(g) H3 (1)氢化过程中所需的高纯度H2可用惰性电极电解KOH溶液制备，写出 产生H2的电极名称_(填“阳极”或“阴极”)，该电极反应方程 式为_。 阴极 2H2O2e =H 22OH 或 2H2e=H 2 (2)已知体系自由能变GHTS，G0时反应自发进行。三个氢化 反应的G与温度的关系如图1所示，可知：反应能自发进行的最低温度是 _；相同温度下，反应比反应的
39、G小，主要原因是 _。 1 000 H2v逆 bv正：A点E点 c反应适宜温度：480520 (4)反应的H3_(用H1，H2表示)。温度升高，反应 的平衡常数K_(填“增大”“减小”或“不变”)。 (5)由粗硅制备多晶硅过程中循环使用的物质除SiCl4、SiHCl3和Si外，还 有_(填分子式)。 a、c H2H1 减小 HCl、H2 解析： 本题涉及的知识点有热化学方程式的书写、 电子式的书写、 电解原理、 反应自发性、化学平衡等；通过阅读题目提取信息，考查了接受、吸收、整合化 学信息的能力；通过分析题图、推理等认识研究对象的本质特征，体现了证据推 理与模型认知的学科核心素养，以及创新思维
40、和创新意识的价值观念。 .放热焓变为负值，书写热化学方程式时应标明物质状态。 .(1)电解 KOH 溶液，H2为还原产物，则产生 H2的电极为阴极，电极反应 式为 2H2O2e =H 22OH 。 (2)G0 时反应自发进行，由图 1 可知温度高于 1 000 时反应的 G0、S10，而反应的 H20、S2v逆，a 项正确；E 点温度比 A 点高，正反应速率：A 点E 点，b 项错误；C 到 D 温度区间 SiCl4的转化率较高，对应温度为 480520 ，c 项正确。 (4)由盖斯定律，反应反应反应，故 H3H2H10。升高温 度，反应逆向移动，该反应的平衡常数减小。 (5)从流程图看，除
41、SiCl4、SiHCl3和 Si 外，H2、HCl 既是某反应的产物，又 是其他反应的反应物，故 H2、HCl 也可以循环使用。 52019 江苏卷实验室以工业废渣(主要含CaSO4 2H2O，还含少量 SiO2、Al2O3、Fe2O3)为原料制取轻质CaCO3和(NH4)2SO4晶体，其实验流程 如下： (1)室温下，反应CaSO4(s)CO2 3 (aq)CaCO3(s)SO2 4 (aq)达到平衡， 则溶液中 cSO2 4 cCO2 3 _Ksp(CaSO4)4.810 5，K sp(CaCO3)310 9。 1.6104 (2)将氨水和 NH4HCO3溶液混合，可制得(NH4)2CO3
42、溶液，其离子方程式 为_；浸取废渣时，向(NH4)2CO3 溶液中加入适量浓氨水的目的是_。 HCO 3NH3 H2O=NH 4CO2 3 H2O 增加溶液中 CO2 3 的浓度，促进 CaSO4的转化 (3)废渣浸取在如图所示的装置中进行。控制反应温度在 6070 ，搅 拌，反应 3 小时。温度过高将会导致 CaSO4的转化率下降，其原因是 _；保持温度、反应时间、反应物和溶剂的量不变， 实验中提高 CaSO4转化率的操作有_。 温度过高，(NH4)2CO3分解 加快搅拌速率 (4)滤渣水洗后，经多步处理得到制备轻质CaCO3所需的CaCl2溶液。设 计以水洗后的滤渣为原料，制取CaCl2溶液的实验方案： _ _ _ _ 已知pH5时Fe(OH)3和Al(OH)3沉淀完全；pH8.5时Al(OH)3开始溶 解。实验中必须使用的试剂：盐酸和
