2021届高考化学热点：工艺流程综合题 （解析版）

工艺流程综合题

1.(重庆市凤鸣山中学2020届高三第一次诊断联考)石棉尾矿主要含有

Mg3(Si2()5)(0H)和少量的FezOs、A1203O以石棉尾矿为镁源制备碳酸镁晶体

(MgC03・nH20)的工艺如图：

(NHfSO」NH4HCO3

石棉尾矿一►焙烧一a水浸—•调节pH除杂f沉镁—►晶体洗涤一》MgCOa・〃HQ

II干------------

尾气吸收浸渣母液

已知“焙烧”过程中的主反应为：Mg3(Si205)(0H)4+5(NH4)2S0£B3MgS04+10NH31

+2Si02+7H20f+2S03t

(1)写出焙烧产物NH3的电子式

(2)为提高水浸速率，可采取的措施为—(任写一条即可)，“浸渣”的主要成

分为_。

(3)①“调节pH除杂”时，除去的杂质离子是室温下，若要将溶液中的

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

IO'

②“调节pH除杂”时，可以选用的试剂是—o

A.MgOB.NaOHC.MgCO3D.HN03

(4)“沉镁”过程中反应的离子方程式为—。“沉镁”时若温度超过60℃,将

产生较多的碱式碳酸镁[Mg2(OH)2(X)3]杂质，原因是

(5)某小组同学称取15.6gMgCO3•nH20进行热重分析，并绘制剩余固体质量随

温度变化的曲线如图所示，则n=_。

质鼠/g

15.6

s4n^xJ

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

TiT,1i温度/c

【答案】(D"pH

H

(2)将焙烧后所得固体粉碎或加热或搅拌Si02

(3)Fe3\Al3+5AC

2+-

(4)Mg+2HC03+(n-l)H20=MgC03-nH20I+C021升温促进Mg"水解(或升

温促进MgCOs发生不完全水解)

(5)4

【解析】【分析】以石棉尾矿为镁源制备碳酸镁晶体(MgC03-nH20),注意在流程

中要除去杂质，即少量的FezOs、AI2O30

【详解】(1)N原子最外层有5个电子，与3个H原子共用电子构成稳定的8电

子结构,其附的电子式H：*H,故答案为：H：N：H.

HH

(2)为提高水浸速率，可将焙烧渣粉碎或者搅拌来增大固体与液体的接触面积,

适当加热也可以提高水浸速率,故答案为:将焙烧后所得固体粉碎或加热或搅拌;

根据信息，焙烧”时主反应为：Mg3(Si205)(0H)4+5(NH4)2S04EB3MgS04+10NH31

+2Si02+7H20f+2S031,

产物中只有Si02不溶于水，作为浸渣被除去，故答案为：Si02；

(3)①本流程的目的是：石棉尾矿为镁源制备碳酸镁晶体(MgCOs-nHzO),水浸

后溶液中存在的杂质离子有FetA产，需要调节pH除杂，故答案为：Fe3\Al3+；

室温下，若要将溶液中的c(Fe")降低至4.0Xl(T%ol/L,根据[Fe(0H)3]=4.0

2

3+3

*10依可知瓦1)田6(011)3］=c(Fe)c(0Hj,带入数据，解得c(OE)=LOX

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

②“调节pH除杂”时，需将pH调至5除去FetAl3+,并注意不能引入杂质，

可以选用的试剂是MgO、MgC03>Mg(0H)2等，故答案为：ACo

(4)“沉镁”过程中，由题意知在含Mg?*的溶液中加入HCO「要生成MgC03*nH20沉

2+-

淀，同时有C02气体放出，离子方程式为：Mg+2HC03+(n-l)H20=MgC03*nH20I

+C02f；“沉镁”时若温度超过60℃,升高温度促进Mg?+水解生成Mg(0H)2,Mg(0H)2

与CO2反应生成的碱式碳酸镁［Mg2(0H)2cO3］杂质，故答案为：Mg"+2HC0「+

(n-l)H20=MgC03-nH20I+C021；升温促进Mg?+水解(或升温促进MgCOs发生不完

全水解)；

(5)某小组同学称取15.6gMgC03-nH20进行热重分析，并绘制剩余固体质量随

温度变化的曲线如图所示，MgCOs-nBO受热分解生成MgO、CO2、H20,最终剩余

40g

固体是MgO,n(MgO)=408而。1=0.1皿。1。根据镁原子守恒，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,则n=4,故答案为:4。

【点睛】工艺流程题中首尾分析法很重要，要明确哪些是产品，哪些是杂质，关

注三线：主线主产品，分支副产品，回头为循环。

2.利用一种钻矿石(主要成分为Co203,含少量Si。2及铁、铝、镒、镁、钙等金

属元素的氧化物)制取COC204-2H20晶体的工艺流程如下：

3

盐酸、NazSOmNaCIOs，Na2CO3NaF萃取剂

-----------------------------------萃块

姑矿石一＞溶没—＞氨化除杂一＞沉淀除杂一＞滤液f:fCocq「2HzO

余液

滤渣1滤渣2滤渣3萃取剂层

已知部分阳离子以氢氧化物形式沉淀时溶液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)溶浸过程中Co203发生反应的离子方程式为o

(2)氧化除杂过程中加入Na2c。3的主要目的是,若不加入NaC103,

其后果是.

(3)滤渣3的成分是，滤液中加入萃取剂的目的是除去

元素(填元素符号)。

(4)萃取余液中加入草酸铉后，获取CoC204•2H20晶体的操作是o

(5)含钻化合物LiCoOz是废旧锂电池的正极材料，可与双氧水、稀H2S04混合

加热得到COS04回收利用，该过程发生反应的化学方程式是0

-11-10

(6)已知某温度下Ksp(MgF2)=7.35X10,Ksp(CaF2)=l.O5X1O,当加入过量

NaF溶液后，所得滤液中c(Ca*/c(Mg2+)=。

2+2+2-

【答案】(1)CO203+S03~+4H=2CO4-S04+2H20

(2)加入Na2cO3调节pH至5.2,可得到Fe(0H)3、Al(0H)3沉淀亚铁离子不

能氧化成铁离子而除去

(3)CaF2sMgF2Mn

(4)蒸发浓缩、冷却结晶、过滤、洗涤、干燥

4

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

(6)1.43

【解析】【分析】含钻废料中加入盐酸和亚硫酸钠，除去不溶物质滤河渣1,可

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

FeCl3,然后加入Na2cO3调pH至5.2,可得到滤渣2,主要成分为Fe(OH)3>Al(OH)3

沉淀，过滤后所得滤液主要含有CoCk、MgCl2>CaCl2>MnCl2,向溶液中加入NaF

溶液，除去钙镁离子，然后过滤，滤渣3为CaFz、MgF2,得到的滤液中加入萃取

剂，除去镒元素，萃取后溶液加入草酸筱，得到草酸钻溶液，由萃后余液通过蒸

发浓缩、冷却结晶、过滤、洗涤、干燥得到CoC204•2H20O

【详解】(1)溶浸过程中Co203被还原生成Co?f,发生反应的离子方程式为C02O3

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

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

2H2O；

(2)氧化除杂过程中加入Na2c调节pH至5.2,可得到Fe(0H)3、Al(OH)3沉淀，

若不加入NaC103,其后果是亚铁离子不能氧化成铁离子而除去；故答案为：加

入Na2c调节pH至5.2,可得到Fe(0H)3、Al(0H)3沉淀；亚铁离子不能氧化成铁

离子而除去。

(3)滤渣3为CaF?、MgF2,滤液中加入萃取剂的目的是除去Mn元素(填元素符

号)。故答案为：CaFz、MgF2；Mn；

(4)由萃后余液通过蒸发浓缩、冷却结晶、过滤、洗涤、干燥得到C0C2O4・2上0

晶体。故答案为：蒸发浓缩、冷却结晶、过滤、洗涤、干燥；

(5)含钻化合物LiCoOz是废旧锂电池的正极材料，可与双氧水、稀H2sO4混合

加热得到CoS。4回收利用，同时生成硫酸锂、水和氧气，发生反应的化学方程式

5

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

H2O2+3H2s0432Cos04+Li2so4+4H2O+O21；

2+2+

(6)当加入过量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故答案为:1.43O

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

【点睛】本题考查物质的制备，侧重考查学生的分析能力、实验能力和计算能力

的考查，涉及溶度积常数计算、沉淀与pH的关系、氧化还原反应等知识点，明

确实验原理是解本题关键，知道涉及的操作方法及发生的反应，难点(6)是利

用溶度积常数进行溶解平衡常数的计算。

3.(云南省昆明市2020届高三“三诊一模”)工业上常用绿柱石(主要成分3Be0

•Al203-6Si02,还含有铁元素)冶炼镀，其简化的工艺流程如图所示：

已知：Be和A1性质相似：几种金属阳离子的氢氧化物沉淀时的pH如表:

Be2+Al3+Fe3+Fe2+

开始沉淀时5.23.31.56.5

沉淀完全时8.85.03.79.7

回答下列问题：

(1)滤渣I的主要成分是,加入的作用是。

(2)得到滤渣H的合理pH范围是。

(3)用化学方程式解释不宜使用NaOH溶液来沉钺的原因是

(4)得到(岫)2BeF4的化学方程式为o

6

(5)由Mg还原BeFz得到Be需要真空的环境，其原因是。

(6)若绿柱石中BeO的含量为a%,1吨绿柱石能生产含皱2%的合金b吨，则Be

的利用率为。(用含a、b的表达式表示)

【答案】(1)HzSiOs或SiOz将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高温下与弗、O2等气体发生反应

(6)—xioo%

9a

32

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

铁元素的离子，SiOz不与稀硫酸反应，且不溶于稀硫酸，或者绿柱石中Si(V一与

H+反应生成强论沉淀，即滤渣1主要成分是心论或Si02,向滤液中加入H202,

利用H2O2的氧化性，将Fe2+转化成Fe",便于后续操作除去，根据流程，加入氨

水调节pH,除去A「+、Fe3+,过滤后加入氨水，使Be元素转化成Be(0H)2沉淀,

然后让Be(0H)2、限、HF反应生成(NH^BeF,，据此分析；

【详解】绿柱石中加入稀硫酸，得到滤液中含有Be?f、Al"、SO’?一、含铁元素的

离子，SiOz不与稀硫酸反应，且不溶于稀硫酸，或者绿柱石中Si(V-与H+反应生

成昧血沉淀，即滤渣1主要成分是破论或SiO2,向滤液中加入H202,利用H202

的氧化性，将Fe2+转化成Fe",便于后续操作除去，根据流程，加入氨水调节

pH,除去AF+、Fe3+,过滤后加入氨水，使Be元素转化成Be(0H)2沉淀，然后让

Be(OH)2、NH3>HF反应生成(NHOzBeF”

(1)滤渣1为略为或SiOz；加入H2O2的目的是将Fe?+氧化成Fe"；

7

(2)得到滤渣H为Fe(OH)3、Al(0H)3,Be元素不能转化成沉淀，根据表中数据,

控制的pH范围是5.0WpH<5.2或5.0~5.2；

(3)Be和A1的性质相似，氢氧化铝表现两性，能与NaOH溶液反应，Be(0H)2

也能与NaOH反应，反应方程式为Be(OH)2+2Na0H=Na2Be02+2H20；

(4)沉被中Be元素以Be(0H)2形式存在，根据流程发生Be(0H)2+2NH3+

4HF=(NH4)2BeF4+2H20；

(5)Mg、Be是活泼金属，能与氧气、氮气发生反应，因此需要真空的环境其原

因是防止Mg、Be高温下与弗、等气体发生反应；

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

25g/mol9gzmol

为迎X100%。

9a

4.(云南省曲靖市第一中学2020届高三二模)工业上制备BaCL・240有如下

两种途径。

途径1：以重晶石(主要成分BaSOD为原料，流程如下：

(1)写出“高温焙烧”时反应的化学方程式:

(2)气体用过量NaOH溶液吸收，得到硫化钠。Na2s水解的离子方程式为

⑶向BaCL溶液中加入AgNG和KBr,当两种沉淀共存时，骂

8

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

途径2：以毒重石(主要成分BaCOs,含Ca"、Mg2\Fe?+等杂质)为原料，流程如

下：

毒童石NaOH

is%盐酸渔渣i滤渣n滤澹】n

9

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

Ca2+Mg2+Fe3+

开始沉淀时的

11.99.11.9

pH

完全沉淀时的

13.911.13.7

pH

(4)为提高矿石的浸取率，可采取的措施是。

(5)加入NH3-H20调节pH=8可除去(填离子符号)，滤渣H中含

(填化学式)。加入H2c2O4时应避免过量，原因是o

(6)重量法测定产品纯度的步骤为：准确称取〃gBaCL-2H2()试样，加入100

mL水，用3mL21noi的HC1溶液加热溶解。边搅拌，边逐滴加入0.1mol-L

-1

tH2sO4溶液。待BaS(X完全沉降后，过滤，用0.01mol•L的稀H2sO4洗涤沉

淀3~4次，直至洗涤液中不含C1-为止。将沉淀置于用埸中经烘干灼烧至恒重,

称量为ngo则BaCl2-2H20的质量分数为。

(7)20℃时，PbCL(s)在不同浓度盐酸中的最大溶解量(单位：g・I?)如图所示。

9

下列叙述正确的是

一.

睡

域

oz

dq

A.盐酸浓度越大，/(PbCk)越大

B.PbCL能与一定浓度的盐酸反应

C.x、y两点对应的溶液中c(Pb2+)相等

D.往含Ph?+的溶液中加入过量浓盐酸，可将Pb*完全转化为PbCk(s)

【答案】(1)BaS(h+4C高温4C0t+BaS

2---

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

(3)2.7x1O-3

(4)将矿石粉碎，搅拌，适当升高温度等

3+

(5)FeMg(OH)2、Ca(OH)2H2c2O4过量会导致生成BaCzO’沉淀，产品的产

量减少

(6)2

233/7?

(7)B

【解析】(1)由流程图知高温焙烧时为重晶石矿和炭发生氧化还原反应，其中炭

过量，故可知反应为：BaS04+4C高温4C0f+BaS；答案为：BaS04+4C高温4C0

t+BaS；

(2)Na2s为强碱弱酸盐，弱酸根离子与水电离产生的丁结合生成弱酸，其水解

22

的离子方程式为：S'+H2OHb+OE、HS'+H20H2S+OE,答案为：S+H2OHS'+OIT>

10

_

HS+H2OH2S+OK；

(3)根据沉淀溶解平衡常数计算式有：KKAgBr)=c(Ag+)xc(Br)=5.4xl(r\

KKAgBr)K”,(AgCl)

/^(AgCl)=c(Ag+)xc(Cr)=2.0x10-'°,

sp当两种沉淀共存时有:c(Br)—c(Clj

13

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

2.7x10-3故答案为：2.7x10、

则c(Cr)"^(AgCl)-2.0x10-'0

(4)提高矿石浸取率，可采取的措施有：搅拌、升高温度、延长浸出时间、增

大盐酸的浓度、粉碎矿石增大接触面积等，故答案为：将矿石粉碎，搅拌，适当

升高温度等；

(5)根据流程图及表格中数据可知，加入NH3•H20调节pH=8时，只有Fe3+完全

沉淀除去。加入NaOH,调节pH=12.5,对比表格中数据可知，此时Mg?+完全沉淀,

Ca?+部分沉淀，所以滤渣H中含Mg(0H)2、Ca(0H)2；根据已知条件，若草酸过量,

3+

会生成BaC2(\沉淀，使得最终产物的量减少。故答案为：Fe；Mg(0H)2>Ca(0H)2；

H2c2O4过量会导致生成BaC204沉淀，产品的产量减少；

(6)根据题意可知最后的沉淀为BaSOv质量为〃g,则其物质的量=£mol,根

据Ba原子守恒，则BaCb・2H2。的物质的量为2mol,故产品纯度

九

=K〃/244g/〃R_244〃，故答案为:244〃

233m

mg233m

(7)根据图像中坐标的含义及图像的变化，利用难溶电解质的沉淀溶解平衡及

其影响因素分析解答：

A./(PbCb)只与温度有关系，温度不变，K>(PbCL)不变，A项错误；

B.根据图像知当盐酸浓度大于bnol/L时，PbCb的溶解度随盐酸浓度的增大而

11

增大，则PbCb能与一定浓度的盐酸反应，B项正确；

C.x、y两点对应的溶液中c(C「)不同，则c(Pb?+)不等，C项错误；

D.根据图像，往含Pb?+的溶液中加入浓盐酸越多，PbCb溶解度越大，不能将Pb*

完全转化为(PbCb)(s),D项错误；

答案选B。

【点睛】化工流程题在解题时首先要明确原料和产品，即箭头进出方向，其次依

据流程图分析反应原理，紧扣信息，搞清流程中每一步发生了什么反应，弄清反

应原理，明确目的，最后联系储存的知识，有效地进行信息的利用，准确表述和

工整书写。

5.(湖南省长郡中学2020届高三第三次适应性考试)无色透明的钻石(主要成分

为ZrSiOD酷似钻石，是很好的钻石代用品。错石又称错英石，常含有铁、铝、

铜的氧化物杂质。工业上一种以错英石为原料制备ZrOz的工艺流程如图所示:

^>H有机帛刊

co.a.溶液以《恻物剂加即MIHKIIM,NH.-II/)

「1XoA工人工厂

洛英〃而卜麻rnIT过产梅斗啊产叫耐用!~乖网卡明一网

也独IHi&2及覆MIBK

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

均转化为高价氯化物；

ii.SiCL极易水解生成硅酸；ZrCL易溶于水，390℃升华；

iii.Fe(SCN)3难溶于有机溶剂MIBK,Zr(SCN),在水中的溶解度小于在有机溶剂

MIBK中的溶解度。

请回答下列问题：

(1)“粉碎”错英石的目的为—o

(2)①“氯化”过程中，错英石发生的主要反应的化学方程式为o

12

②“氯化”过程中ZrCZ的产率与温度、压强的关系如图所示:

由图可知，“氯化”过程选择的最佳条件为—，“氯化”温度超过390℃时，ZrCl4

产率降低的原因为

(3)“滤液1”中含有的阴离子除0H\C「外，还有o

(4)①常用的铜抑制剂有NaCN(靓化钠)，NaCN可与铜离子反应生成

Cu(CN)2{Ksp[Cu(CN)2]=4X10T°}沉淀。己知盐酸溶解后的溶液中CL的浓度为1

molU1,当溶液中(V+浓度不大于IXKTmoi厂时即达到后续生产的要求，则欲

处理1L该溶液至少需要2molU1的NaCN溶液的体积为—L(溶液混合时的体积

变化忽略不计，计算结果保留两位小数)。

②由于氧化钠有剧毒，所以需要对“废液”中的氟化钠进行处理，通常选用漂白

粉或漂白液在碱性条件下将氟化钠氧化，其中一种产物为空气的主要成分。请写

出在碱性条件下漂白液与氧化钠反应的离子方程式—O

(5)通过“萃取”“反萃取”可以分离铁，富集错，原理为—o

【答案】(1)增大反应物接触面积，缩短“氯化”时间，提高错英石的转化率

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

ZrCL因升华而逸出

2-

(3)A102\SiO3

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

13

(5)“络合"后Fe3+和Zr"分别与NH4SCN反应生成Fe(SCN)3和Zr(SCN)4,Fe(SCN)3

难溶于MIBK,Zr(SCN)4则被MIBK萃取,进入有机层,再利用H2s0’反萃取Zr(SCN)4,

从而达到分离铁，富集错的目的

【解析】【分析】由题干可知，天然错英石的主要成分是ZrSi(\,常含有Fe、Al、

Cu等金属的氧化物杂质。根据反应流程，将粉碎后的天然错英石用C0和CL氯

化，得到ZrCL、SiCl4>AlCk、FeCk、CuCl2,之后用NaOH溶液碱浸，SiCL、

AICL被溶解为硅酸钠、偏铝酸钠，过滤后得到滤液1,ZrCL、FeCb、CuCb与

NaOH反应生成Zr(OH)4、Fe(0H)3、Cu(OH))2沉淀，过滤后得到滤渣1。滤渣1用

盐酸溶解得到ZrCL、FeC13、CuC12的混合溶液，向其中加入铜抑制剂(可以是NaCN,

生成沉淀为CU(CN)2)除去铜，滤渣2即为CU(CN)2O向滤液2加入NH4SCN,NELSCN

与ZrCL、FeCL发生络合反应得到Fe(SCN)3和Zr(SCN)4,加入有机溶剂MIBK萃

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

在有机层MIBK中。用硫酸将含有Zr(SCN)4的有机层反萃取，使Zr(SCN)4分离出

MIBK,通入氨气实现沉错，最后沉淀经过煨烧得到Zr。?。

【详解】结合上述分析：

(1)错英石“粉碎”后表面积增大，反应速率加快，“氯化”时间缩短，错英石

的转化率提高。故答案为：增大反应物接触面积，缩短“氯化”时间，提高错英

石的转化率；

(2)①根据已知条件i可知，“氯化”过程中除C、0元素外，其他元素均转化

为高价氯化物，Zr在化合物中通常显+4价，因此“氯化”过程中，错英石发生

的主要化学反应为ZrSi04+4Cl2+4C0===ZrC14+SiCl4+4C02,此反应体系为无水体

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

14

②由图可知,压强和温度都会影响ZrCL的产率，图中“氯化”过程中ZrCL的产

率最高时的条件为1MPa、390℃o由已知条件ii可知ZrCL易溶于水，390℃升

华，因此若“氯化”温度超过390℃,ZrCL因升华而逸出，导致其产率降低，故

答案为：1MPa、390℃；温度高于390℃,ZrCL因升华而逸出；

(3)“氯化”后“碱浸”,“氯化”产物ZrCL与NaOH反应生成难溶于水的Zr(0H)4,

SiCL水解生成的HzSiOs与NaOH反应生成NazSiOs,Fe3\C/+转化为沉淀，心与

过量NaOH溶液反应生成A10「，因此，“滤液1”中含有的阴离子除0H\C「外，

22

还有A1(V、Si03',故答案为：A102\Si03'；

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

=1X10-mol/L时，c(CN)=j1黑mol・pMO2moiL”,设至少需要NaCN溶液的

体积为VL,则2V-2=2X10-2X(V+l),解得V*L02,故答案为：1.02；

②选用漂白粉或漂白液在碱性条件下将氧化钠氧化，其中一种产物为空气的主要

成分，即为此，因此漂白液与献化钠反应的离子方程式为：

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

2

2CN-+5C10-+20H===2C03+5Cr+N21+H20；

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

条件iii可知Fe(SCN)3难溶于MIBK,Zr(SCN),在水中的溶解度小于在有机溶剂

MIBK中的溶解度，通过萃取Zr(SCN),进入有机层，Fe(SCN)3留在水层，再利用

用硫酸将含有Zr(SCN)"的有机层反萃取，从而达到分离铁而富集错的目的，故答

案为:“络合”后Fe3+和Zr*分别与NH<SCN反应生成Fe(SCN)3和Zr(SCN)4,Fe(SCN)3

难溶于MIBK,Zr(SCN)4则被MIBK萃取,进入有机层,再利用H2S04反萃取Zr(SCN)4,

从而达到分离铁，富集错的目的。

15

6.(四川省成都石室中学高2020届高三二诊模拟)I.某化工厂以铝铁矿(主要

成分为FeO和Cr203,含有Al203>SiO?等杂质)为主要原料生产化工原料红矶钠(主

要成分Na2Cr207・2H20),工艺流程如图：

落硫酸♦固停A(•^而④NaBiO:和少JBI(0H)34|

i.常温，NaBiOs不溶于水，有强氧化性，碱性条件下，能将Cr”转化为CHVZ

ii.常温时，部分金属离子开始沉淀和完全沉淀时的pH值

金属离子Fe"Al**C产Fe2*Bi”

开始沉淀的pH2.73.45.57.50.7

沉淀完全的pH3.74.95.99.74.5

(1)步骤①提高酸溶速率的措施_(任填一条即可)。固体A的成分是。

(2)步骤③需加氢氧化钠溶液调节pH,调节pH范围为目的是_。

(3)写出④反应的离子方程式_。

(4)将溶液H经过—即得红研钠粗晶体。

12-

n.经该工厂的工业废水中含1.00X10-31n01・L-的Cr207,其毒性较大。该化工

厂的科研人员为了变废为宝，将废水处理得到磁性材料Cr—FeLsFeO,(Fe的化合

价依次为+3、+2),又设计了如下工艺流程：

(5)第①步反应的离子方程式是

(6)常温时，如忽略步骤①所加FeS04・7lW所引起的溶液体积变化，依据上表

16

数据，则步骤②加入NaOH溶液调节溶液的pH至9时，溶液中Cd+的浓度为

1/2

mol/L(10^3.2)O

(7)欲使1L该废水中的Cr2(V一完全转化为Cr0.5FeL5Fe()4。理论上需要加入

FeS04-7H20的质量为_g(已知FeS04-7H20的摩尔质量为278g/mol)□

【答案】(1)加热/搅拌/粉碎/适当提高稀硫酸的浓度(任写一条)SiO2

(2)4.9/pHV5.5使Fe3\A产均完全转化为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)蒸发浓缩、冷却结晶、过滤洗涤干燥

2-2++3+3+

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

(6)6.4X10-14

(7)2.78

【解析】【分析】铭铁矿中的FeO、C0O3和AI2O3均能溶于硫酸，Si02不溶，过滤,

向滤液中加入双氧水，氧化亚铁离子，步骤③的目的是使Fe?*、AP沉淀，过滤,

向滤液中加入NaBiOs、NaOH,能将Cr"转化为CotV，过滤，将滤液蒸发浓缩、

冷却结晶、过滤洗涤干燥得到NazCnO?・2&0。

【详解】(1)加热、搅拌、粉碎、适当提高稀硫酸的浓度均可加快化学反应速率,

任答一种即可。按照元素化合物知识，铝铁矿中的FeO、Cr2()3和AI2O3均能溶于

硫酸，Si。?不溶，故第①步得到的固体A为SiOz；故答案为：加热/搅拌/粉碎/

适当提高稀硫酸的浓度(任写一条)；Si02o

(2)步骤③的目的是使Fe”、Al”均完全转化为Fe(OH)3和Al(OH)3沉淀而除去，

但不能使C/沉淀，故需要调节的pH范围为4.9<pHV5.5,故答案为：4.9WpH

<5.5；使Fe"、A产均完全转化为Fe(0H)3和Al(0H)3沉淀而除去。

17

(3)常温下，NaBiOs不溶于水，有强氧化性，在碱性条件下，能将C，转化为

2-3+2-

C^Or,则反应的离子方程式为3NaBiO3+2Cr+7OH~+H20=2Cr207+3Bi(OH)3

+3+2-

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

(4)溶液H得红研钠粗晶体需经过蒸发浓缩、冷却结晶、过滤洗涤干燥；故答

案为：蒸发浓缩、冷却结晶、过滤洗涤干燥。

(5)CnCV有强氧化性，FeS(X・740中Fe?+有一定的还原性，在酸性条件下将

Fe”氧化为Fe%自身被还原为Cr%根据元素守恒及所处环境可知，还有水生成,

2-2++3+3+2-

反应离子方程式为Cr207+6Fe+14H=2Cr+6Fe+7H20；故答案为：Cr207+

2+3+3+

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

(6)常温时，如忽略步骤①所加FeS0「7H20所引起的溶液体积变化，依据上表

数据得到C/开始沉淀时pH=5.5,即c(OH)=.,/口+、-11n-55-1x1°m°lL'贝[]

C(ri)1yX1U

3+385329

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

K1v1n-14

调节溶液的pH至9时，c(OH-)=-则溶液中Cr"的浓

c(H)1x10

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

-14-1

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

(7)欲使IL该废水中n£3072-)=1X10-3mol,根据Cr原子、Fe原子守恒，可

2-2

得Cr2O7-4Cro.5Fe1,5FeO4-lOFeSO4-7H20,因此理论上n(FeS04・7H20)=10n(Cr207

-)=1OX1X1O_3mol=0.01moL所以质量m(FeS()4・7上0)=0.01molX278gmol

T=2.78g；故答案为2.78g。

7.(内蒙古呼伦贝尔市海拉尔区2020届高三一模)七水硫酸镁(MgS(\・7玲0)

在印染、造纸和医药等工业上有重要的用途。硼镁泥是硼镁矿生产硼砂的废渣，

18

其主要成分是MgC03,还含有MgO、CaO、Fe2O3>FeO、Mn02>Al203>SiOZ等杂质,

工业上用硼镁泥制取七水硫酸镁的工艺流程如图：

硼镁泥侬+恒班3£12MgO

♦lyl—操『1—»I操作2|—>MgSO4.7H2O

IW滤渣B滤渣C上

滤渣A

(CaSO4-2H2O)

已知：①MiG不溶于稀硫酸。

②CaS(\和MgS(\・740在不同温度下的溶解度(g)数据如下表所示:

温度/℃

1030405060

物质

CaS040.190.210.210.210.19

—

MgS04•7H2030.935.540.845.6

(1)开始用到硫酸的质量分数为70%,密度为1.61g/cm3,则该硫酸溶液的物质

的量浓度为。

(2)滤渣A中除含少量CaS04・2H2O外，还有一。

(3)加入MgO后，加热煮沸的目的是―-

(4)若滤渣B的主要成分为A1(OH)3和Fe(0H)3。则加入NaClO发生氧化还原反

应的离子方程式为—o

(5)流程中操作1为蒸发浓缩、趁热过滤，这样即可得到CaS04-2&0,又防止

(6)获取MgS04・7H2。的操作2为：—、—、过滤洗涤。

(7)已知开始硼镁泥样品的质量为ag,制取七水硫酸镁的质量为bg,据此能计

算出硼镁泥中镁元素的含量吗？若能，请写出表达式；若不能，请说明理由。

19

(能或不能)，表达式(或理由)为―。

【答案】(1)11.5mol/L

(2)Si02>MnO2

(3)防止生成Al(OH)3和Fe(OH)3胶体，使之转化为沉淀而被分离

-2++3+

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

(5)析出MgS04•7H2O晶体

(6)蒸发浓缩冷却结晶

(7)不能加入MgO的量未知

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

A产以及S(V-的酸性溶液，由于Mr@、SiOz不与硫酸反应，硫酸钙属于微溶物，

则过滤后滤渣A主要为Mn02>SiO2,还含有少量CaS04-2H20,向滤液中加入NaClO

将Fe?.氧化为Fe。加入MgO调节溶液pH值并加热，使Fe”、Al”转化为氢氧化

铁、氢氧化铝沉淀，则滤渣B主要为氢氧化铁、氢氧化铝，根据溶解度表，CaS04

的溶解度基本不受温度影响，MgSCh・7也0受温度影响较大，温度越高溶解度越

大,对滤液进行蒸发浓缩、趁热过滤，得到CaS04。也0,则滤渣C主要为CaS042H2O,

再次对滤液蒸发浓缩、冷却结晶，过滤洗涤，得到七水硫酸镁(MgSO4-7上0),据

此分析解答。

【详解】(1)开始用到硫酸的质量分数为70%,密度为LGIg/cn?,则该硫酸溶

液的物质的量浓度=当1000x70%xl.61

=11.5mol/L；

98

(2)根据分析，滤渣A中除含少量CaSO4・2H2O外，还有MrQ、Si02；

(3)加入MgO的目的是沉淀Fe/Al3+,但Fe/、A皆易发生水解生成胶体，因此

加热煮沸的目的是防止生成Al(0H)3和Fe(0H)3胶体，使之转化为沉淀而被分离;

20

(4)若滤渣B的主要成分为Al(OH)3和Fe(OH)3。向滤液中加入NaClO将Fe?+氧

化为Fe3+,则加入NaClO发生氧化还原反应的离子方程式为

2+3+

ClO+2Fe+2H=Cr+2Fe+H2O；

(5)根据溶解度表，CaS04的溶解度基本不受温度影响，MgSO’・7庆0受温度影响

较大，温度越高溶解度越大，流程中操作1为蒸发浓缩、趁热过滤，这样即可得

到CaS04-2H20,又防止析出MgS04-7H20晶体；

(6)结合溶解度表数据和(5)分析，获取MgS04-7H20的操作2为：蒸发浓

缩、冷却结晶，过滤洗涤；

(7)在制取七水硫酸镁流程中，向体系内加入了氧化镁调节pH值沉淀Fe3\Al3+,

引入了镁元素，且未告知氧化镁加入的量，制取的七水硫酸镁的镁元素不仅来自

硼镁泥，还来自引入的氧化镁，因此不能根据上述两个条件来计算硼镁泥中镁元

素的含量。

8.(湖南省2020年3月线上联考)金属钛在航天、潜海和医疗方面应用广泛。

以钛铁矿［主要成分为钛酸亚铁(FeTiO3),含少量Fe203］为原料制备钛的工艺流程

如图所示。

(1)步骤②、③、④中，均需进行的操作是(填操作名称)。

(2)滤液1中钛元素以Ti(T形式存在,步骤①中生成Ti(T的化学方程式为

,硫酸质量分数对钛、铁浸出率的影响如图所示.据此判断,酸浸时所

加硫酸的质量分数应为(填范围)。.

21

(3)请结合离子方程式解释步骤④中加热水的原因:o

(4)电解法制备Ti的装置是以石墨为阳极,TiOz为阴极，熔融CaO为电解质。Ti

在(填“阳极”或“阴极”)生成，—(填“能”或“不能”)将熔融CaO

换成石灰乳。

(5)以绿矶为原料,可以制备重要工业原料氧化铁,基本流程如下：

稍过址的

绿矶溶液FcCO、沉淀洗涤干燥燃烧I产品

NILHCO,H|~TI

①绿矶溶液中离子浓度由大到小的顺序为O

②FeC03达到沉淀溶解平衡时,室温下测得溶液的pH为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)过滤

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

2+

(3)Ti0+2H20HzTiCVZT,水解反应是吸热反应，用热水促进反应向正反应

方向进行

(4)阴极不能

2-2++

(5)c(S04)>c(Fe)>c(H)>c(0lT)不含

【解析】【分析】钛铁矿加酸溶解过滤得到含有Ti(T和Fe"的滤液，向滤液中加

3+2+

铁粉还原Fe,过滤除去滤渣，对滤液冷却结晶，过滤得到FeS04^7H20和含有Ti0

22

的溶液，加入热水促进TiO加水解生成员TiO3,煨烧HzTiOs生成TiOz,电解可生成

Ti,以此解答该题。

【详解】(1)根据分析可知步骤②、③、④中，均需进行的操作是过滤；

(2)反应物为钛铁矿，结合元素守恒可知方程式为

FeTi03+2H2S04=FeS04+Ti0S04+2H20；根据图像可知硫酸质量分数在80%~85%之间

时浸出率最大；

(3)Ti(f在水溶液中发生水解Ti(T+2H20H2TiO3+2ir,水解反应是吸热反应，

用热水促进反应向正反应方向进行，生成员宜03；

(4)由TiOz生成Ti,Ti元素化合价降低发生还原反应，电解池中阴极得电子发

生还原反应；若换成石灰乳，石灰乳中有水，阴极将产生氢气，无法得到金属钛,

所以不能将熔融CaO换成石灰乳；

(5)①绿机溶液中亚铁离子会发生水解使溶液显酸性，所以溶液中离子浓度由

大到小为c(SO?)>c(Fe2+)>c(lT)>c(0lT)；

②根据题意，pH为8,贝!Ic(OH-)=lXl(Tniol/L,c(Fe2+)•c2(OH-)=1.0XIO-8

217

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

9.(东北三省三校2020届高三一模)工业上以机钛磁铁矿为原料，在炼铁的同

时还可以制备钮的最高价氧化物V205,其主要流程如下：

+

已知：①VCV+2H+-V02+H20

②NHJO3微溶于冷水，易溶于热水，不溶于乙醇

23

(1)高炉炼铁应用的冶炼方法是—(填标号)

A.热分解法B.热还原法C.电解法

(2)帆渣中的V2O3在焙烧时转化为Ca(VO，，写出该反应的化学方程式

(3)Ca(V03)2难溶于水但能溶于稀硫酸，试用平衡移动原理分析其原因—，浸

出液中含乳物质的化学式为____________________________

(4)沉帆过程有气体生成，其反应的离子方程式为

(5)过滤后用乙醇代替水来洗涤沉淀的原因是

(6)煨烧NHN03时，固体质量随温度变化的曲线如图所示。加热到200C时，得

到的固体物质化学式为—，300〜350℃放出的气态物质化学式为—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)正向移动，Ca(V03)2W(V02)2S04

++

(4)NH4+2HC03+V02=限VO31+2C021+H20

(5)NHNO3不溶于乙醇，减少损失

(6)HV03H20

【解析】【分析】(1)从高炉炼铁的反应解答；

24

(2)钢渣中的V2O3在焙烧时转化为Ca(V03)2,可看到机元素化合价升高了，找氧

化剂并用氧化还原反应原理来书写该反应的化学方程式；

(3)Ca(VO,难溶于水但能溶于稀硫酸，试用平衡移动原理分析；找到浸出液

中含钢的微粒，即可写出物质的化学式；

(4)分析浸出液中含钿微粒与碳酸氢钱之间的反应，结合沉机过程有气体生成

来书写其反应的离子方程式；

(5)比较乙醇、水分别作洗涤剂洗涤沉淀优劣，就可找出原因；

(6)由图示数据等信息、结合物质的性质计算求解；

【详解】(1)高炉炼铁的主要原理是Fe20,+3C022Fe+382,因此应用的冶炼方法是

热还原法；

答案为：B；

(2)钢渣中的V2O3在焙烧时转化为Ca(V03)2,可看到铀元素化合价升高了，但是

焙烧时加入CaCOs并不是氧化剂，真正的氧化剂是氧气