2021屆高考化學熱點：工藝流程綜合題 （解析版）

工藝流程綜合題

1.(重慶市鳳鳴山中學2020屆高三第一次診斷聯(lián)考)石棉尾礦主要含有

Mg3(Si2()5)(0H)和少量的FezOs、A1203O以石棉尾礦為鎂源制備碳酸鎂晶體

(MgC03?nH20)的工藝如圖：

(NHfSO」NH4HCO3

石棉尾礦一?焙燒一a水浸—?調節(jié)pH除雜f沉鎂—?晶體洗滌一》MgCOa?〃HQ

II干------------

尾氣吸收浸渣母液

已知“焙燒”過程中的主反應為：Mg3(Si205)(0H)4+5(NH4)2S0￡B3MgS04+10NH31

+2Si02+7H20f+2S03t

(1)寫出焙燒產物NH3的電子式

(2)為提高水浸速率，可采取的措施為—(任寫一條即可)，“浸渣”的主要成

分為_。

(3)①“調節(jié)pH除雜”時，除去的雜質離子是室溫下，若要將溶液中的

c(Fe3+)降低至4.0X10-%ol/L,則應控制溶液的pH=(XP[Fe(0H)3]=4.0X

IO'

②“調節(jié)pH除雜”時，可以選用的試劑是—o

A.MgOB.NaOHC.MgCO3D.HN03

(4)“沉鎂”過程中反應的離子方程式為—?！俺伶V”時若溫度超過60℃,將

產生較多的堿式碳酸鎂[Mg2(OH)2(X)3]雜質，原因是

(5)某小組同學稱取15.6gMgCO3?nH20進行熱重分析，并繪制剩余固體質量隨

溫度變化的曲線如圖所示，則n=_。

質鼠/g

15.6

s4n^xJ

4.0r**41*+-------|

TiT,1i溫度/c

【答案】(D"pH

H

(2)將焙燒后所得固體粉碎或加熱或攪拌Si02

(3)Fe3\Al3+5AC

2+-

(4)Mg+2HC03+(n-l)H20=MgC03-nH20I+C021升溫促進Mg"水解(或升

溫促進MgCOs發(fā)生不完全水解)

(5)4

【解析】【分析】以石棉尾礦為鎂源制備碳酸鎂晶體(MgC03-nH20),注意在流程

中要除去雜質，即少量的FezOs、AI2O30

【詳解】(1)N原子最外層有5個電子，與3個H原子共用電子構成穩(wěn)定的8電

子結構,其附的電子式H：*H,故答案為：H：N：H.

HH

(2)為提高水浸速率，可將焙燒渣粉碎或者攪拌來增大固體與液體的接觸面積,

適當加熱也可以提高水浸速率,故答案為:將焙燒后所得固體粉碎或加熱或攪拌;

根據信息，焙燒”時主反應為：Mg3(Si205)(0H)4+5(NH4)2S04EB3MgS04+10NH31

+2Si02+7H20f+2S031,

產物中只有Si02不溶于水，作為浸渣被除去，故答案為：Si02；

(3)①本流程的目的是：石棉尾礦為鎂源制備碳酸鎂晶體(MgCOs-nHzO),水浸

后溶液中存在的雜質離子有FetA產，需要調節(jié)pH除雜，故答案為：Fe3\Al3+；

室溫下，若要將溶液中的c(Fe")降低至4.0Xl(T%ol/L,根據[Fe(0H)3]=4.0

2

3+3

*10依可知瓦1)田6(011)3］=c(Fe)c(0Hj,帶入數據，解得c(OE)=LOX

lO^mol?L-1,c(H+)=1.0X10^01?L-1,pH=5,故答案為:5；

②“調節(jié)pH除雜”時，需將pH調至5除去FetAl3+,并注意不能引入雜質，

可以選用的試劑是MgO、MgC03>Mg(0H)2等，故答案為：ACo

(4)“沉鎂”過程中，由題意知在含Mg?*的溶液中加入HCO「要生成MgC03*nH20沉

2+-

淀，同時有C02氣體放出，離子方程式為：Mg+2HC03+(n-l)H20=MgC03*nH20I

+C02f；“沉鎂”時若溫度超過60℃,升高溫度促進Mg?+水解生成Mg(0H)2,Mg(0H)2

與CO2反應生成的堿式碳酸鎂［Mg2(0H)2cO3］雜質，故答案為：Mg"+2HC0「+

(n-l)H20=MgC03-nH20I+C021；升溫促進Mg?+水解(或升溫促進MgCOs發(fā)生不完

全水解)；

(5)某小組同學稱取15.6gMgC03-nH20進行熱重分析，并繪制剩余固體質量隨

溫度變化的曲線如圖所示，MgCOs-nBO受熱分解生成MgO、CO2、H20,最終剩余

40g

固體是MgO,n(MgO)=408而。1=0.1皿。1。根據鎂原子守恒，n(MgO)=n(MgCO3)=

-1

n(MgC03,nH20)=0.lmol,m(MgCO3)=0.1X84g,mol=8.4g,

n(H20)=(15.6g-8.4g)4-18g/mol=0.4mol,則n=4,故答案為:4。

【點睛】工藝流程題中首尾分析法很重要，要明確哪些是產品，哪些是雜質，關

注三線：主線主產品，分支副產品，回頭為循環(huán)。

2.利用一種鉆礦石(主要成分為Co203,含少量Si。2及鐵、鋁、鎰、鎂、鈣等金

屬元素的氧化物)制取COC204-2H20晶體的工藝流程如下：

3

鹽酸、NazSOmNaCIOs，Na2CO3NaF萃取劑

-----------------------------------萃塊

姑礦石一＞溶沒—＞氨化除雜一＞沉淀除雜一＞濾液f:fCocq「2HzO

余液

濾渣1濾渣2濾渣3萃取劑層

已知部分陽離子以氫氧化物形式沉淀時溶液pH如表

沉淀物

Fe(0H)3Fe(0H)2Co(OH)2Al(OH)3Mn(0H)2

完全沉淀的

3.79.69.25.29.8

pH

(1)溶浸過程中Co203發(fā)生反應的離子方程式為o

(2)氧化除雜過程中加入Na2c。3的主要目的是,若不加入NaC103,

其后果是.

(3)濾渣3的成分是，濾液中加入萃取劑的目的是除去

元素(填元素符號)。

(4)萃取余液中加入草酸鉉后，獲取CoC204?2H20晶體的操作是o

(5)含鉆化合物LiCoOz是廢舊鋰電池的正極材料，可與雙氧水、稀H2S04混合

加熱得到COS04回收利用，該過程發(fā)生反應的化學方程式是0

-11-10

(6)已知某溫度下Ksp(MgF2)=7.35X10,Ksp(CaF2)=l.O5X1O,當加入過量

NaF溶液后，所得濾液中c(Ca*/c(Mg2+)=。

2+2+2-

【答案】(1)CO203+S03~+4H=2CO4-S04+2H20

(2)加入Na2cO3調節(jié)pH至5.2,可得到Fe(0H)3、Al(0H)3沉淀亞鐵離子不

能氧化成鐵離子而除去

(3)CaF2sMgF2Mn

(4)蒸發(fā)濃縮、冷卻結晶、過濾、洗滌、干燥

4

(5)2LiCo02+H2()2+3H2s04±2Cos04+Li2so4+4H2O+O21

(6)1.43

【解析】【分析】含鉆廢料中加入鹽酸和亞硫酸鈉，除去不溶物質濾河渣1,可

得CoCL、AICI3、FeCl2>MgCl2>CaCl2>MnCl2,加入NaClCh,可FeCL氧化得到

FeCl3,然后加入Na2cO3調pH至5.2,可得到濾渣2,主要成分為Fe(OH)3>Al(OH)3

沉淀，過濾后所得濾液主要含有CoCk、MgCl2>CaCl2>MnCl2,向溶液中加入NaF

溶液，除去鈣鎂離子，然后過濾，濾渣3為CaFz、MgF2,得到的濾液中加入萃取

劑，除去鎰元素，萃取后溶液加入草酸筱，得到草酸鉆溶液，由萃后余液通過蒸

發(fā)濃縮、冷卻結晶、過濾、洗滌、干燥得到CoC204?2H20O

【詳解】(1)溶浸過程中Co203被還原生成Co?f,發(fā)生反應的離子方程式為C02O3

2-+2+2-2-+2+2-

+S03+4H=2CO+S04+2H20；故答案為：Co203+S03+4H=2Co+S04+

2H2O；

(2)氧化除雜過程中加入Na2c調節(jié)pH至5.2,可得到Fe(0H)3、Al(OH)3沉淀，

若不加入NaC103,其后果是亞鐵離子不能氧化成鐵離子而除去；故答案為：加

入Na2c調節(jié)pH至5.2,可得到Fe(0H)3、Al(0H)3沉淀；亞鐵離子不能氧化成鐵

離子而除去。

(3)濾渣3為CaF?、MgF2,濾液中加入萃取劑的目的是除去Mn元素(填元素符

號)。故答案為：CaFz、MgF2；Mn；

(4)由萃后余液通過蒸發(fā)濃縮、冷卻結晶、過濾、洗滌、干燥得到C0C2O4?2上0

晶體。故答案為：蒸發(fā)濃縮、冷卻結晶、過濾、洗滌、干燥；

(5)含鉆化合物LiCoOz是廢舊鋰電池的正極材料，可與雙氧水、稀H2sO4混合

加熱得到CoS。4回收利用，同時生成硫酸鋰、水和氧氣，發(fā)生反應的化學方程式

5

是2LiCo02+H2()2+3H2so4^2Cos04+Li2so4+4上0+。21。故答案為：2LiCo02+

H2O2+3H2s0432Cos04+Li2so4+4H2O+O21；

2+2+

(6)當加入過量NaF溶液后，溶液中存在平衡：Mg+CaF2=MgF2+Ca,

2+10

c(Ca)_Ksp(CaF2)_1.05xlQ-

2+=1.43O故答案為:1.43O

c(Mg)~Ksp(MgF2)~7.35x10-"

【點睛】本題考查物質的制備，側重考查學生的分析能力、實驗能力和計算能力

的考查，涉及溶度積常數計算、沉淀與pH的關系、氧化還原反應等知識點，明

確實驗原理是解本題關鍵，知道涉及的操作方法及發(fā)生的反應，難點(6)是利

用溶度積常數進行溶解平衡常數的計算。

3.(云南省昆明市2020屆高三“三診一模”)工業(yè)上常用綠柱石(主要成分3Be0

?Al203-6Si02,還含有鐵元素)冶煉鍍，其簡化的工藝流程如圖所示：

已知：Be和A1性質相似：幾種金屬陽離子的氫氧化物沉淀時的pH如表:

Be2+Al3+Fe3+Fe2+

開始沉淀時5.23.31.56.5

沉淀完全時8.85.03.79.7

回答下列問題：

(1)濾渣I的主要成分是,加入的作用是。

(2)得到濾渣H的合理pH范圍是。

(3)用化學方程式解釋不宜使用NaOH溶液來沉鉞的原因是

(4)得到(岫)2BeF4的化學方程式為o

6

(5)由Mg還原BeFz得到Be需要真空的環(huán)境，其原因是。

(6)若綠柱石中BeO的含量為a%,1噸綠柱石能生產含皺2%的合金b噸，則Be

的利用率為。(用含a、b的表達式表示)

【答案】(1)HzSiOs或SiOz將Fe?+氧化成Fe，+

(2)5.0WpH<5.2或5.0?5.2

(3)Be(0H)2+2Na0H=Na2Be02+2H20

(4)Be(OH)2+2NH3+4HF=(岫)2BeF4+2H20

(5)防止Mg、Be高溫下與弗、O2等氣體發(fā)生反應

(6)—xioo%

9a

32

【解析】【分析】綠柱石中加入稀硫酸，得到濾液中含有Be2+、Al\S04->含

鐵元素的離子，SiOz不與稀硫酸反應，且不溶于稀硫酸，或者綠柱石中Si(V一與

H+反應生成強論沉淀，即濾渣1主要成分是心論或Si02,向濾液中加入H202,

利用H2O2的氧化性，將Fe2+轉化成Fe",便于后續(xù)操作除去，根據流程，加入氨

水調節(jié)pH,除去A「+、Fe3+,過濾后加入氨水，使Be元素轉化成Be(0H)2沉淀,

然后讓Be(0H)2、限、HF反應生成(NH^BeF,，據此分析；

【詳解】綠柱石中加入稀硫酸，得到濾液中含有Be?f、Al"、SO’?一、含鐵元素的

離子，SiOz不與稀硫酸反應，且不溶于稀硫酸，或者綠柱石中Si(V-與H+反應生

成昧血沉淀，即濾渣1主要成分是破論或SiO2,向濾液中加入H202,利用H202

的氧化性，將Fe2+轉化成Fe",便于后續(xù)操作除去，根據流程，加入氨水調節(jié)

pH,除去AF+、Fe3+,過濾后加入氨水，使Be元素轉化成Be(0H)2沉淀，然后讓

Be(OH)2、NH3>HF反應生成(NHOzBeF”

(1)濾渣1為略為或SiOz；加入H2O2的目的是將Fe?+氧化成Fe"；

7

(2)得到濾渣H為Fe(OH)3、Al(0H)3,Be元素不能轉化成沉淀，根據表中數據,

控制的pH范圍是5.0WpH<5.2或5.0~5.2；

(3)Be和A1的性質相似，氫氧化鋁表現兩性，能與NaOH溶液反應，Be(0H)2

也能與NaOH反應，反應方程式為Be(OH)2+2Na0H=Na2Be02+2H20；

(4)沉被中Be元素以Be(0H)2形式存在，根據流程發(fā)生Be(0H)2+2NH3+

4HF=(NH4)2BeF4+2H20；

(5)Mg、Be是活潑金屬，能與氧氣、氮氣發(fā)生反應，因此需要真空的環(huán)境其原

因是防止Mg、Be高溫下與弗、等氣體發(fā)生反應；

(6)令Be的利用率為x,因此有二吸丁：xx=bx：；gx；%,推出Be的利用率

25g/mol9gzmol

為迎X100%。

9a

4.(云南省曲靖市第一中學2020屆高三二模)工業(yè)上制備BaCL?240有如下

兩種途徑。

途徑1：以重晶石(主要成分BaSOD為原料，流程如下：

(1)寫出“高溫焙燒”時反應的化學方程式:

(2)氣體用過量NaOH溶液吸收，得到硫化鈉。Na2s水解的離子方程式為

⑶向BaCL溶液中加入AgNG和KBr,當兩種沉淀共存時，罵

8

IX(AgBr)=5.4X10*,/(AgCl)=2.0XIO-10]

途徑2：以毒重石(主要成分BaCOs,含Ca"、Mg2\Fe?+等雜質)為原料，流程如

下：

毒童石NaOH

is%鹽酸漁渣i濾渣n濾?！縩

9

已知：^p(BaC204)=l.6X10T,^p(CaC204)=2.3X10-

Ca2+Mg2+Fe3+

開始沉淀時的

11.99.11.9

pH

完全沉淀時的

13.911.13.7

pH

(4)為提高礦石的浸取率，可采取的措施是。

(5)加入NH3-H20調節(jié)pH=8可除去(填離子符號)，濾渣H中含

(填化學式)。加入H2c2O4時應避免過量，原因是o

(6)重量法測定產品純度的步驟為：準確稱取〃gBaCL-2H2()試樣，加入100

mL水，用3mL21noi的HC1溶液加熱溶解。邊攪拌，邊逐滴加入0.1mol-L

-1

tH2sO4溶液。待BaS(X完全沉降后，過濾，用0.01mol?L的稀H2sO4洗滌沉

淀3~4次，直至洗滌液中不含C1-為止。將沉淀置于用埸中經烘干灼燒至恒重,

稱量為ngo則BaCl2-2H20的質量分數為。

(7)20℃時，PbCL(s)在不同濃度鹽酸中的最大溶解量(單位：g?I?)如圖所示。

9

下列敘述正確的是

一.

睡

域

oz

dq

A.鹽酸濃度越大，/(PbCk)越大

B.PbCL能與一定濃度的鹽酸反應

C.x、y兩點對應的溶液中c(Pb2+)相等

D.往含Ph?+的溶液中加入過量濃鹽酸，可將Pb*完全轉化為PbCk(s)

【答案】(1)BaS(h+4C高溫4C0t+BaS

2---

(2)S+H2OHS+OIT>HS+H2OH2S+OFT

(3)2.7x1O-3

(4)將礦石粉碎，攪拌，適當升高溫度等

3+

(5)FeMg(OH)2、Ca(OH)2H2c2O4過量會導致生成BaCzO’沉淀，產品的產

量減少

(6)2

233/7?

(7)B

【解析】(1)由流程圖知高溫焙燒時為重晶石礦和炭發(fā)生氧化還原反應，其中炭

過量，故可知反應為：BaS04+4C高溫4C0f+BaS；答案為：BaS04+4C高溫4C0

t+BaS；

(2)Na2s為強堿弱酸鹽，弱酸根離子與水電離產生的丁結合生成弱酸，其水解

22

的離子方程式為：S'+H2OHb+OE、HS'+H20H2S+OE,答案為：S+H2OHS'+OIT>

10

_

HS+H2OH2S+OK；

(3)根據沉淀溶解平衡常數計算式有：KKAgBr)=c(Ag+)xc(Br)=5.4xl(r\

KKAgBr)K”,(AgCl)

/^(AgCl)=c(Ag+)xc(Cr)=2.0x10-'°,

sp當兩種沉淀共存時有:c(Br)—c(Clj

13

c(Br)_/ifsp(AgBr)_5.4xlQ-

2.7x10-3故答案為：2.7x10、

則c(Cr)"^(AgCl)-2.0x10-'0

(4)提高礦石浸取率，可采取的措施有：攪拌、升高溫度、延長浸出時間、增

大鹽酸的濃度、粉碎礦石增大接觸面積等，故答案為：將礦石粉碎，攪拌，適當

升高溫度等；

(5)根據流程圖及表格中數據可知，加入NH3?H20調節(jié)pH=8時，只有Fe3+完全

沉淀除去。加入NaOH,調節(jié)pH=12.5,對比表格中數據可知，此時Mg?+完全沉淀,

Ca?+部分沉淀，所以濾渣H中含Mg(0H)2、Ca(0H)2；根據已知條件，若草酸過量,

3+

會生成BaC2(\沉淀，使得最終產物的量減少。故答案為：Fe；Mg(0H)2>Ca(0H)2；

H2c2O4過量會導致生成BaC204沉淀，產品的產量減少；

(6)根據題意可知最后的沉淀為BaSOv質量為〃g,則其物質的量=￡mol,根

據Ba原子守恒，則BaCb?2H2。的物質的量為2mol,故產品純度

九

=K〃/244g/〃R_244〃，故答案為:244〃

233m

mg233m

(7)根據圖像中坐標的含義及圖像的變化，利用難溶電解質的沉淀溶解平衡及

其影響因素分析解答：

A./(PbCb)只與溫度有關系，溫度不變，K>(PbCL)不變，A項錯誤；

B.根據圖像知當鹽酸濃度大于bnol/L時，PbCb的溶解度隨鹽酸濃度的增大而

11

增大，則PbCb能與一定濃度的鹽酸反應，B項正確；

C.x、y兩點對應的溶液中c(C「)不同，則c(Pb?+)不等，C項錯誤；

D.根據圖像，往含Pb?+的溶液中加入濃鹽酸越多，PbCb溶解度越大，不能將Pb*

完全轉化為(PbCb)(s),D項錯誤；

答案選B。

【點睛】化工流程題在解題時首先要明確原料和產品，即箭頭進出方向，其次依

據流程圖分析反應原理，緊扣信息，搞清流程中每一步發(fā)生了什么反應，弄清反

應原理，明確目的，最后聯(lián)系儲存的知識，有效地進行信息的利用，準確表述和

工整書寫。

5.(湖南省長郡中學2020屆高三第三次適應性考試)無色透明的鉆石(主要成分

為ZrSiOD酷似鉆石，是很好的鉆石代用品。錯石又稱錯英石，常含有鐵、鋁、

銅的氧化物雜質。工業(yè)上一種以錯英石為原料制備ZrOz的工藝流程如圖所示:

^>H有機帛刊

co.a.溶液以《惻物劑加即MIHKIIM,NH.-II/)

「1XoA工人工廠

洛英〃而卜麻rnIT過產梅斗啊產叫耐用!~乖網卡明一網

也獨IHi&2及覆MIBK

己知：i.Zr在化合物中通常顯+4價，“氯化”過程中除C、0元素外，其他元素

均轉化為高價氯化物；

ii.SiCL極易水解生成硅酸；ZrCL易溶于水，390℃升華；

iii.Fe(SCN)3難溶于有機溶劑MIBK,Zr(SCN),在水中的溶解度小于在有機溶劑

MIBK中的溶解度。

請回答下列問題：

(1)“粉碎”錯英石的目的為—o

(2)①“氯化”過程中，錯英石發(fā)生的主要反應的化學方程式為o

12

②“氯化”過程中ZrCZ的產率與溫度、壓強的關系如圖所示:

由圖可知，“氯化”過程選擇的最佳條件為—，“氯化”溫度超過390℃時，ZrCl4

產率降低的原因為

(3)“濾液1”中含有的陰離子除0H\C「外，還有o

(4)①常用的銅抑制劑有NaCN(靚化鈉)，NaCN可與銅離子反應生成

Cu(CN)2{Ksp[Cu(CN)2]=4X10T°}沉淀。己知鹽酸溶解后的溶液中CL的濃度為1

molU1,當溶液中(V+濃度不大于IXKTmoi廠時即達到后續(xù)生產的要求，則欲

處理1L該溶液至少需要2molU1的NaCN溶液的體積為—L(溶液混合時的體積

變化忽略不計，計算結果保留兩位小數)。

②由于氧化鈉有劇毒，所以需要對“廢液”中的氟化鈉進行處理，通常選用漂白

粉或漂白液在堿性條件下將氟化鈉氧化，其中一種產物為空氣的主要成分。請寫

出在堿性條件下漂白液與氧化鈉反應的離子方程式—O

(5)通過“萃取”“反萃取”可以分離鐵，富集錯，原理為—o

【答案】(1)增大反應物接觸面積，縮短“氯化”時間，提高錯英石的轉化率

(2)ZrSi04+4Cl2+4C0===ZrC14+SiC14+4C021MPa、390℃溫度高于390℃,

ZrCL因升華而逸出

2-

(3)A102\SiO3

(4)1.022CW+5C1O-+201r===2蝠+5(；1-+用t+H20

13

(5)“絡合"后Fe3+和Zr"分別與NH4SCN反應生成Fe(SCN)3和Zr(SCN)4,Fe(SCN)3

難溶于MIBK,Zr(SCN)4則被MIBK萃取,進入有機層,再利用H2s0’反萃取Zr(SCN)4,

從而達到分離鐵，富集錯的目的

【解析】【分析】由題干可知，天然錯英石的主要成分是ZrSi(\,常含有Fe、Al、

Cu等金屬的氧化物雜質。根據反應流程，將粉碎后的天然錯英石用C0和CL氯

化，得到ZrCL、SiCl4>AlCk、FeCk、CuCl2,之后用NaOH溶液堿浸，SiCL、

AICL被溶解為硅酸鈉、偏鋁酸鈉，過濾后得到濾液1,ZrCL、FeCb、CuCb與

NaOH反應生成Zr(OH)4、Fe(0H)3、Cu(OH))2沉淀，過濾后得到濾渣1。濾渣1用

鹽酸溶解得到ZrCL、FeC13、CuC12的混合溶液，向其中加入銅抑制劑(可以是NaCN,

生成沉淀為CU(CN)2)除去銅，濾渣2即為CU(CN)2O向濾液2加入NH4SCN,NELSCN

與ZrCL、FeCL發(fā)生絡合反應得到Fe(SCN)3和Zr(SCN)4,加入有機溶劑MIBK萃

取，已知Fe(SCN)3難溶于MIBK,Zr(SCN)4易溶于MIBK,所以分液后，Zr(SCN)4

在有機層MIBK中。用硫酸將含有Zr(SCN)4的有機層反萃取，使Zr(SCN)4分離出

MIBK,通入氨氣實現沉錯，最后沉淀經過煨燒得到Zr。?。

【詳解】結合上述分析：

(1)錯英石“粉碎”后表面積增大，反應速率加快，“氯化”時間縮短，錯英石

的轉化率提高。故答案為：增大反應物接觸面積，縮短“氯化”時間，提高錯英

石的轉化率；

(2)①根據已知條件i可知，“氯化”過程中除C、0元素外，其他元素均轉化

為高價氯化物，Zr在化合物中通常顯+4價，因此“氯化”過程中，錯英石發(fā)生

的主要化學反應為ZrSi04+4Cl2+4C0===ZrC14+SiCl4+4C02,此反應體系為無水體

系，SiCL不水解，故答案為：ZrSi04+4Cl2+4C0===ZrC14+SiC14+4C02；

14

②由圖可知,壓強和溫度都會影響ZrCL的產率，圖中“氯化”過程中ZrCL的產

率最高時的條件為1MPa、390℃o由已知條件ii可知ZrCL易溶于水，390℃升

華，因此若“氯化”溫度超過390℃,ZrCL因升華而逸出，導致其產率降低，故

答案為：1MPa、390℃；溫度高于390℃,ZrCL因升華而逸出；

(3)“氯化”后“堿浸”,“氯化”產物ZrCL與NaOH反應生成難溶于水的Zr(0H)4,

SiCL水解生成的HzSiOs與NaOH反應生成NazSiOs,Fe3\C/+轉化為沉淀，心與

過量NaOH溶液反應生成A10「，因此，“濾液1”中含有的陰離子除0H\C「外，

22

還有A1(V、Si03',故答案為：A102\Si03'；

(4)①1LCP濃度為1mol/L的溶液中n(Cu2+)=lmol,消耗2molNaCNoc(Cu2+)

=1X10-mol/L時，c(CN)=j1黑mol?pMO2moiL”,設至少需要NaCN溶液的

體積為VL,則2V-2=2X10-2X(V+l),解得V*L02,故答案為：1.02；

②選用漂白粉或漂白液在堿性條件下將氧化鈉氧化，其中一種產物為空氣的主要

成分，即為此，因此漂白液與獻化鈉反應的離子方程式為：

2CW+5C10-+201r===2CC)32-+5C「+N2t+H20,故答案為：

2

2CN-+5C10-+20H===2C03+5Cr+N21+H20；

(5)“濾液2”中含有Fe3+和Zr”,“絡合”后形成Fe(SCN)3和Zr(SCN)4,由已知

條件iii可知Fe(SCN)3難溶于MIBK,Zr(SCN),在水中的溶解度小于在有機溶劑

MIBK中的溶解度，通過萃取Zr(SCN),進入有機層，Fe(SCN)3留在水層，再利用

用硫酸將含有Zr(SCN)"的有機層反萃取，從而達到分離鐵而富集錯的目的，故答

案為:“絡合”后Fe3+和Zr*分別與NH<SCN反應生成Fe(SCN)3和Zr(SCN)4,Fe(SCN)3

難溶于MIBK,Zr(SCN)4則被MIBK萃取,進入有機層,再利用H2S04反萃取Zr(SCN)4,

從而達到分離鐵，富集錯的目的。

15

6.(四川省成都石室中學高2020屆高三二診模擬)I.某化工廠以鋁鐵礦(主要

成分為FeO和Cr203,含有Al203>SiO?等雜質)為主要原料生產化工原料紅磯鈉(主

要成分Na2Cr207?2H20),工藝流程如圖：

落硫酸?固停A(?^而④NaBiO:和少JBI(0H)34|

i.常溫，NaBiOs不溶于水，有強氧化性，堿性條件下，能將Cr”轉化為CHVZ

ii.常溫時，部分金屬離子開始沉淀和完全沉淀時的pH值

金屬離子Fe"Al**C產Fe2*Bi”

開始沉淀的pH2.73.45.57.50.7

沉淀完全的pH3.74.95.99.74.5

(1)步驟①提高酸溶速率的措施_(任填一條即可)。固體A的成分是。

(2)步驟③需加氫氧化鈉溶液調節(jié)pH,調節(jié)pH范圍為目的是_。

(3)寫出④反應的離子方程式_。

(4)將溶液H經過—即得紅研鈉粗晶體。

12-

n.經該工廠的工業(yè)廢水中含1.00X10-31n01?L-的Cr207,其毒性較大。該化工

廠的科研人員為了變廢為寶，將廢水處理得到磁性材料Cr—FeLsFeO,(Fe的化合

價依次為+3、+2),又設計了如下工藝流程：

(5)第①步反應的離子方程式是

(6)常溫時，如忽略步驟①所加FeS04?7lW所引起的溶液體積變化，依據上表

16

數據，則步驟②加入NaOH溶液調節(jié)溶液的pH至9時，溶液中Cd+的濃度為

1/2

mol/L(10^3.2)O

(7)欲使1L該廢水中的Cr2(V一完全轉化為Cr0.5FeL5Fe()4。理論上需要加入

FeS04-7H20的質量為_g(已知FeS04-7H20的摩爾質量為278g/mol)□

【答案】(1)加熱/攪拌/粉碎/適當提高稀硫酸的濃度(任寫一條)SiO2

(2)4.9/pHV5.5使Fe3\A產均完全轉化為Fe(0H)3和Al(OH)3沉淀而除去

3+2-+

(3)3NaBiO3+2Cr+70H-+H20=2Cr207+3Bi(OH)31+3Na

(4)蒸發(fā)濃縮、冷卻結晶、過濾洗滌干燥

2-2++3+3+

(5)Cr2O7+6Fe+14H=2Cr+6Fe+7H20

(6)6.4X10-14

(7)2.78

【解析】【分析】銘鐵礦中的FeO、C0O3和AI2O3均能溶于硫酸，Si02不溶，過濾,

向濾液中加入雙氧水，氧化亞鐵離子，步驟③的目的是使Fe?*、AP沉淀，過濾,

向濾液中加入NaBiOs、NaOH,能將Cr"轉化為CotV，過濾，將濾液蒸發(fā)濃縮、

冷卻結晶、過濾洗滌干燥得到NazCnO??2&0。

【詳解】(1)加熱、攪拌、粉碎、適當提高稀硫酸的濃度均可加快化學反應速率,

任答一種即可。按照元素化合物知識，鋁鐵礦中的FeO、Cr2()3和AI2O3均能溶于

硫酸，Si。?不溶，故第①步得到的固體A為SiOz；故答案為：加熱/攪拌/粉碎/

適當提高稀硫酸的濃度(任寫一條)；Si02o

(2)步驟③的目的是使Fe”、Al”均完全轉化為Fe(OH)3和Al(OH)3沉淀而除去，

但不能使C/沉淀，故需要調節(jié)的pH范圍為4.9<pHV5.5,故答案為：4.9WpH

<5.5；使Fe"、A產均完全轉化為Fe(0H)3和Al(0H)3沉淀而除去。

17

(3)常溫下，NaBiOs不溶于水，有強氧化性，在堿性條件下，能將C，轉化為

2-3+2-

C^Or,則反應的離子方程式為3NaBiO3+2Cr+7OH~+H20=2Cr207+3Bi(OH)3

+3+2-

I+3Na；故答案為：3NaBiO3+2Cr+70H"+H20=2Cr207+3Bi(OH)31+3Nao

(4)溶液H得紅研鈉粗晶體需經過蒸發(fā)濃縮、冷卻結晶、過濾洗滌干燥；故答

案為：蒸發(fā)濃縮、冷卻結晶、過濾洗滌干燥。

(5)CnCV有強氧化性，FeS(X?740中Fe?+有一定的還原性，在酸性條件下將

Fe”氧化為Fe%自身被還原為Cr%根據元素守恒及所處環(huán)境可知，還有水生成,

2-2++3+3+2-

反應離子方程式為Cr207+6Fe+14H=2Cr+6Fe+7H20；故答案為：Cr207+

2+3+3+

6Fe+14lT=2Cr+6Fe+7H20o

(6)常溫時，如忽略步驟①所加FeS0「7H20所引起的溶液體積變化，依據上表

數據得到C/開始沉淀時pH=5.5,即c(OH)=.,/口+、-11n-55-1x1°m°lL'貝[]

C(ri)1yX1U

3+385329

/Csp[Cr(OH)3]=c(Cr)-c(OH-)=0.001x2x(lxl0-)=6.4xlQ-,步驟②加入NaOH溶液

K1v1n-14

調節(jié)溶液的pH至9時，c(OH-)=-則溶液中Cr"的濃

c(H)1x10

度為KJCr(OH1]=c(Cr3+)-c*(OH-)=c(C產)x(lxlO_5)3=6.4xl0-29,

-14-1

c(Cr3+)=6.4xl0T4moi.L\故答案為；6.4X10mol?LO

(7)欲使IL該廢水中n￡3072-)=1X10-3mol,根據Cr原子、Fe原子守恒，可

2-2

得Cr2O7-4Cro.5Fe1,5FeO4-lOFeSO4-7H20,因此理論上n(FeS04?7H20)=10n(Cr207

-)=1OX1X1O_3mol=0.01moL所以質量m(FeS()4?7上0)=0.01molX278gmol

T=2.78g；故答案為2.78g。

7.(內蒙古呼倫貝爾市海拉爾區(qū)2020屆高三一模)七水硫酸鎂(MgS(\?7玲0)

在印染、造紙和醫(yī)藥等工業(yè)上有重要的用途。硼鎂泥是硼鎂礦生產硼砂的廢渣，

18

其主要成分是MgC03,還含有MgO、CaO、Fe2O3>FeO、Mn02>Al203>SiOZ等雜質,

工業(yè)上用硼鎂泥制取七水硫酸鎂的工藝流程如圖：

硼鎂泥儂+恒班3￡12MgO

?lyl—操『1—?I操作2|—>MgSO4.7H2O

IW濾渣B濾渣C上

濾渣A

(CaSO4-2H2O)

已知：①MiG不溶于稀硫酸。

②CaS(\和MgS(\?740在不同溫度下的溶解度(g)數據如下表所示:

溫度/℃

1030405060

物質

CaS040.190.210.210.210.19

—

MgS04?7H2030.935.540.845.6

(1)開始用到硫酸的質量分數為70%,密度為1.61g/cm3,則該硫酸溶液的物質

的量濃度為。

(2)濾渣A中除含少量CaS04?2H2O外，還有一。

(3)加入MgO后，加熱煮沸的目的是―-

(4)若濾渣B的主要成分為A1(OH)3和Fe(0H)3。則加入NaClO發(fā)生氧化還原反

應的離子方程式為—o

(5)流程中操作1為蒸發(fā)濃縮、趁熱過濾，這樣即可得到CaS04-2&0,又防止

(6)獲取MgS04?7H2。的操作2為：—、—、過濾洗滌。

(7)已知開始硼鎂泥樣品的質量為ag,制取七水硫酸鎂的質量為bg,據此能計

算出硼鎂泥中鎂元素的含量嗎？若能，請寫出表達式；若不能，請說明理由。

19

(能或不能)，表達式(或理由)為―。

【答案】(1)11.5mol/L

(2)Si02>MnO2

(3)防止生成Al(OH)3和Fe(OH)3膠體，使之轉化為沉淀而被分離

-2++3+

(4)ClO+2Fe+2H=Cr+2Fe+H2O

(5)析出MgS04?7H2O晶體

(6)蒸發(fā)濃縮冷卻結晶

(7)不能加入MgO的量未知

【解析】【分析】硼鎂泥用足量硫酸酸浸溶解，得到含有Mg*、Ca*、Fe*、Fe3\

A產以及S(V-的酸性溶液，由于Mr@、SiOz不與硫酸反應，硫酸鈣屬于微溶物，

則過濾后濾渣A主要為Mn02>SiO2,還含有少量CaS04-2H20,向濾液中加入NaClO

將Fe?.氧化為Fe。加入MgO調節(jié)溶液pH值并加熱，使Fe”、Al”轉化為氫氧化

鐵、氫氧化鋁沉淀，則濾渣B主要為氫氧化鐵、氫氧化鋁，根據溶解度表，CaS04

的溶解度基本不受溫度影響，MgSCh?7也0受溫度影響較大，溫度越高溶解度越

大,對濾液進行蒸發(fā)濃縮、趁熱過濾，得到CaS04。也0,則濾渣C主要為CaS042H2O,

再次對濾液蒸發(fā)濃縮、冷卻結晶，過濾洗滌，得到七水硫酸鎂(MgSO4-7上0),據

此分析解答。

【詳解】(1)開始用到硫酸的質量分數為70%,密度為LGIg/cn?,則該硫酸溶

液的物質的量濃度=當1000x70%xl.61

=11.5mol/L；

98

(2)根據分析，濾渣A中除含少量CaSO4?2H2O外，還有MrQ、Si02；

(3)加入MgO的目的是沉淀Fe/Al3+,但Fe/、A皆易發(fā)生水解生成膠體，因此

加熱煮沸的目的是防止生成Al(0H)3和Fe(0H)3膠體，使之轉化為沉淀而被分離;

20

(4)若濾渣B的主要成分為Al(OH)3和Fe(OH)3。向濾液中加入NaClO將Fe?+氧

化為Fe3+,則加入NaClO發(fā)生氧化還原反應的離子方程式為

2+3+

ClO+2Fe+2H=Cr+2Fe+H2O；

(5)根據溶解度表，CaS04的溶解度基本不受溫度影響，MgSO’?7慶0受溫度影響

較大，溫度越高溶解度越大，流程中操作1為蒸發(fā)濃縮、趁熱過濾，這樣即可得

到CaS04-2H20,又防止析出MgS04-7H20晶體；

(6)結合溶解度表數據和(5)分析，獲取MgS04-7H20的操作2為：蒸發(fā)濃

縮、冷卻結晶，過濾洗滌；

(7)在制取七水硫酸鎂流程中，向體系內加入了氧化鎂調節(jié)pH值沉淀Fe3\Al3+,

引入了鎂元素，且未告知氧化鎂加入的量，制取的七水硫酸鎂的鎂元素不僅來自

硼鎂泥，還來自引入的氧化鎂，因此不能根據上述兩個條件來計算硼鎂泥中鎂元

素的含量。

8.(湖南省2020年3月線上聯(lián)考)金屬鈦在航天、潛海和醫(yī)療方面應用廣泛。

以鈦鐵礦［主要成分為鈦酸亞鐵(FeTiO3),含少量Fe203］為原料制備鈦的工藝流程

如圖所示。

(1)步驟②、③、④中，均需進行的操作是(填操作名稱)。

(2)濾液1中鈦元素以Ti(T形式存在,步驟①中生成Ti(T的化學方程式為

,硫酸質量分數對鈦、鐵浸出率的影響如圖所示.據此判斷,酸浸時所

加硫酸的質量分數應為(填范圍)。.

21

(3)請結合離子方程式解釋步驟④中加熱水的原因:o

(4)電解法制備Ti的裝置是以石墨為陽極,TiOz為陰極，熔融CaO為電解質。Ti

在(填“陽極”或“陰極”)生成，—(填“能”或“不能”)將熔融CaO

換成石灰乳。

(5)以綠磯為原料,可以制備重要工業(yè)原料氧化鐵,基本流程如下：

稍過址的

綠磯溶液FcCO、沉淀洗滌干燥燃燒I產品

NILHCO,H|~TI

①綠磯溶液中離子濃度由大到小的順序為O

②FeC03達到沉淀溶解平衡時,室溫下測得溶液的pH為8,c(Fe2+)=l.0XW5

mol一。所得FeCOs中(填“含”或“不含”)有Fe(OH"已知：{Ksp[Fe(OH)21=

4.9X10”}

【答案】(1)過濾

(2)FeTi03+2H2S04=FeS04+Ti0S04+2H2080%~85%

2+

(3)Ti0+2H20HzTiCVZT,水解反應是吸熱反應，用熱水促進反應向正反應

方向進行

(4)陰極不能

2-2++

(5)c(S04)>c(Fe)>c(H)>c(0lT)不含

【解析】【分析】鈦鐵礦加酸溶解過濾得到含有Ti(T和Fe"的濾液，向濾液中加

3+2+

鐵粉還原Fe,過濾除去濾渣，對濾液冷卻結晶，過濾得到FeS04^7H20和含有Ti0

22

的溶液，加入熱水促進TiO加水解生成員TiO3,煨燒HzTiOs生成TiOz,電解可生成

Ti,以此解答該題。

【詳解】(1)根據分析可知步驟②、③、④中，均需進行的操作是過濾；

(2)反應物為鈦鐵礦，結合元素守恒可知方程式為

FeTi03+2H2S04=FeS04+Ti0S04+2H20；根據圖像可知硫酸質量分數在80%~85%之間

時浸出率最大；

(3)Ti(f在水溶液中發(fā)生水解Ti(T+2H20H2TiO3+2ir,水解反應是吸熱反應，

用熱水促進反應向正反應方向進行，生成員宜03；

(4)由TiOz生成Ti,Ti元素化合價降低發(fā)生還原反應，電解池中陰極得電子發(fā)

生還原反應；若換成石灰乳，石灰乳中有水，陰極將產生氫氣，無法得到金屬鈦,

所以不能將熔融CaO換成石灰乳；

(5)①綠機溶液中亞鐵離子會發(fā)生水解使溶液顯酸性，所以溶液中離子濃度由

大到小為c(SO?)>c(Fe2+)>c(lT)>c(0lT)；

②根據題意，pH為8,貝!Ic(OH-)=lXl(Tniol/L,c(Fe2+)?c2(OH-)=1.0XIO-8

217

X(1X1O^)=1.OX10<Xp[Fe(OH)2]，故無Fe(OH)2生成。

9.(東北三省三校2020屆高三一模)工業(yè)上以機鈦磁鐵礦為原料，在煉鐵的同

時還可以制備鈕的最高價氧化物V205,其主要流程如下：

+

已知：①VCV+2H+-V02+H20

②NHJO3微溶于冷水，易溶于熱水，不溶于乙醇

23

(1)高爐煉鐵應用的冶煉方法是—(填標號)

A.熱分解法B.熱還原法C.電解法

(2)帆渣中的V2O3在焙燒時轉化為Ca(VO，，寫出該反應的化學方程式

(3)Ca(V03)2難溶于水但能溶于稀硫酸，試用平衡移動原理分析其原因—，浸

出液中含乳物質的化學式為____________________________

(4)沉帆過程有氣體生成，其反應的離子方程式為

(5)過濾后用乙醇代替水來洗滌沉淀的原因是

(6)煨燒NHN03時，固體質量隨溫度變化的曲線如圖所示。加熱到200C時，得

到的固體物質化學式為—，300?350℃放出的氣態(tài)物質化學式為—o

【答案】(1)B

(2)V203+02+CaC03j^.Ca(V03)2+CO2

(3)加入硫酸使V0；+2H+-VO2++H2O中c(V0「)降低，Ca(V03)2溶解平衡

Ca(V03)2(s)—Ca"(aq)+V03-(aq)正向移動，Ca(V03)2W(V02)2S04

++

(4)NH4+2HC03+V02=限VO31+2C021+H20

(5)NHNO3不溶于乙醇，減少損失

(6)HV03H20

【解析】【分析】(1)從高爐煉鐵的反應解答；

24

(2)鋼渣中的V2O3在焙燒時轉化為Ca(V03)2,可看到機元素化合價升高了，找氧

化劑并用氧化還原反應原理來書寫該反應的化學方程式；

(3)Ca(VO,難溶于水但能溶于稀硫酸，試用平衡移動原理分析；找到浸出液

中含鋼的微粒，即可寫出物質的化學式；

(4)分析浸出液中含鈿微粒與碳酸氫錢之間的反應，結合沉機過程有氣體生成

來書寫其反應的離子方程式；

(5)比較乙醇、水分別作洗滌劑洗滌沉淀優(yōu)劣，就可找出原因；

(6)由圖示數據等信息、結合物質的性質計算求解；

【詳解】(1)高爐煉鐵的主要原理是Fe20,+3C022Fe+382,因此應用的冶煉方法是

熱還原法；

答案為：B；

(2)鋼渣中的V2O3在焙燒時轉化為Ca(V03)2,可看到鈾元素化合價升高了，但是

焙燒時加入CaCOs并不是氧化劑，真正的氧化劑是氧氣