专题12化学工艺流程-

专题12化学工艺流程【核心考点梳理】考点一、以物质制备为目的的化学工艺流程1．原料处理阶段的常见考查点(1)加快反应速率(2)溶解：通常用酸溶。如用稀硫酸、盐酸、浓硫酸等。(3)灼烧、焙烧、煅烧：改变结构，使一些物质能溶解，并使一些杂质高温下氧化、分解。2．分离提纯阶段的常见考查点(1)调pH除杂①控制溶液的酸碱性使其中的某些金属离子形成氢氧化物沉淀。如若要除去Al3＋、Mg2＋溶液中含有的Fe2＋，先用氧化剂把Fe2＋氧化为Fe3＋，再调溶液的pH。②调节pH所需的物质一般应满足两点：一能与H＋反应，使溶液pH增大；二不引入新杂质。例如，若要除去Cu2＋溶液中混有的Fe3＋，可加入CuO、Cu(OH)2、Cu2(OH)2CO3等物质来调节溶液的pH。(2)加热：加快反应速率或促进平衡向某个方向移动。如果在制备过程中出现一些受热易分解的物质或产物，则要注意对温度的控制。如侯氏制碱法中的NaHCO3；还有如H2O2、Ca(HCO3)2、KMnO4、AgNO3、HNO3(浓)等物质。(3)降温：防止某物质在高温时溶解(或分解)；使化学平衡向着题目要求的方向移动。3．获得产品阶段的常见考查点(1)洗涤(冰水、热水)：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；乙醇洗涤既可洗去晶体表面的杂质，又可减少晶体溶解的损耗。(2)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。(3)蒸发浓缩、冷却结晶：如NaCl和K2Cr2O7混合溶液，若将混合溶液加热蒸发后再降温，则析出的固体主要是K2Cr2O7，这样就可分离出大部分K2Cr2O7；同样原理可除去KNO3中的少量NaCl。(4)蒸发结晶、趁热过滤：如NaCl和K2Cr2O7混合溶液，若将混合溶液蒸发一段时间，析出的固体主要是NaCl，同样原理可除去NaCl中的少量KNO3。考点二、以分离提纯为目的的化学工艺流程1.物质分离提纯的原则(1)不增：不引入新的杂质。(2)不减：不减少被提纯的物质。(3)易分离：被提纯物与杂质易于分离。(4)易复原：被提纯的物质易恢复原来的组成、状态。2．常用的提纯方法水溶法除去可溶性杂质酸溶法除去碱性杂质碱溶法除去酸性杂质氧化剂或还原剂法除去还原性或氧化性杂质加热灼烧法除去受热易分解或易挥发的杂质调节溶液的pH法如除去酸性Cu2＋溶液中的Fe3＋等3．常用的分离方法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蒸发结晶提取溶解度随温度变化不大的溶质，如NaCl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、CuSO4·5H2O、FeSO4·7H2O等蒸馏或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4．工艺流程题的解题思路工艺流程题实际上是考查考生运用化学反应原理及相关知识来解决工业生产中实际问题的能力。解此类题目的基本思路：(1)先粗读，从题干中获取有用信息，理清思路。先不必把每个环节的原理都搞清楚。(2)针对问题再精读，分析细节，根据问题去研究某一步或某一种物质。(3)要看清所问问题，不能答非所问，并注意语言表达的规范性。2.工艺流程题的解题方法(1)明确目的，提取有用信息。通过阅读题头，了解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，进而明确生产目的——制备什么物质，找到制备物质时所需的原料及所含杂质，提取出所给的相关信息——化学反应方程式、物质的稳定性、物质的溶解性等。(2)分析流程，弄清各步作用。对比分析流程图中的第一种物质(原料)与最后一种物质(产品)，找出原料与产品之间的关系，联系问题有针对性地思考：原料转化为产品的过程中依次进行了什么反应？每一步除目标物质外还产生了什么杂质或副产物？杂质是否要除去，采用什么操作方法除去？(3)看清问题，准确规范作答。这一步很关键，历年的高考评卷分析都指出考生的简述能力比较差，特别是化学用语的表述与实际要求存在很大偏差。所以答题时要看清问题，不能答非所问，要注意语言表达的科学性和准确性，如分清是要求回答实验操作名称还是具体操作步骤。【点对点真题回顾】1.（2023·辽宁卷）某工厂采用如下工艺制备，已知焙烧后元素以价形式存在，下列说法错误的是A.“焙烧”中产生B.滤渣的主要成分为C.滤液①中元素的主要存在形式为D.淀粉水解液中的葡萄糖起还原作用【答案】B【解析】【分析】焙烧过程中铁、铬元素均被氧化，同时转化为对应钠盐，水浸时铁酸钠遇水水解生成氢氧化铁沉淀，滤液中存在铬酸钠，与淀粉的水解产物葡萄糖发生氧化还原得到氢氧化铬沉淀。【解析】A．铁、铬氧化物与碳酸钠和氧气反应时生成对应的钠盐和二氧化碳，A正确；B．焙烧过程铁元素被氧化，滤渣的主要成分为氧化铁，B错误；C．滤液①中元素的化合价是+6价，铁酸钠遇水水解生成氢氧化铁沉淀溶液显碱性，所以Cr元素主要存在形式为，C正确；D．由分析知淀粉水解液中的葡萄糖起还原作用，D正确；故选B。2.（2023·辽宁卷）16.某工厂采用如下工艺处理镍钴矿硫酸浸取液（含和)。实现镍、钴、镁元素的回收。已知：物质回答下列问题：（1）用硫酸浸取镍钴矿时，提高浸取速率的方法为_______(答出一条即可)。（2）“氧化”中，混合气在金属离子的催化作用下产生具有强氧化性的过一硫酸，中过氧键的数目为_______。（3）“氧化”中，用石灰乳调节，被氧化为，该反应的离子方程式为_______(的电离第一步完全，第二步微弱)；滤渣的成分为、_______(填化学式)。（4）“氧化”中保持空气通入速率不变，(Ⅱ)氧化率与时间的关系如下。体积分数为_______时，(Ⅱ)氧化速率最大；继续增大体积分数时，(Ⅱ)氧化速率减小的原因是_______。

（5）“沉钴镍”中得到的(Ⅱ)在空气中可被氧化成，该反应的化学方程式为_______。（6）“沉镁”中为使沉淀完全，需控制不低于_______(精确至0.1)。【答案】（1）适当增大硫酸浓度或适当升高温度或将镍钴矿粉碎增大接触面积（2）NA（3）①.②.Fe(OH)3（4）①.9.0%②.SO2有还原性，过多将会降低的浓度，降低(Ⅱ)氧化速率（5）（6）11.1【解析】【分析】在“氧化”中，混合气在金属离子的催化作用下产生具有强氧化性的过一硫酸，用石灰乳调节，被氧化为，发生反应，Fe3+水解同时生成氢氧化铁，“沉钻镍”过程中，Co2+变为Co(OH)2，在空气中可被氧化成。【小问1详解】用硫酸浸取镍钴矿时，为提高浸取速率可适当增大硫酸浓度、升高温度或将镍钴矿粉碎增大接触面积【小问2详解】的结构简式为，所以中过氧键的数目为NA【小问3详解】用石灰乳调节，被氧化为，该反应的离子方程式为：；氢氧化铁的Ksp=1037.4，当铁离子完全沉淀时，溶液中c(Fe3+)=105mol/L，，c(OH)=1010.8mol/L，根据Kw=1014，pH=3.2，此时溶液的pH=4，则铁离子完全水解，生成氢氧化铁沉淀，故滤渣还有氢氧化铁；【小问4详解】根据图示可知体积分数为0.9%时，(Ⅱ)氧化速率最大；继续增大体积分数时，由于SO2有还原性，过多将会降低的浓度，降低(Ⅱ)氧化速率【小问5详解】“沉钻镍”中得到的Co(OH)2，在空气中可被氧化成，该反应的化学方程式为：；【小问6详解】氢氧化镁的Ksp=1010.8，当镁离子完全沉淀时，c(Mg2+)=105mol/L，根据Ksp可计算c(OH)=102.9mol/L，根据Kw=1014，c(H+)=1011.1mol/L，所以溶液的pH=11.1；3.（2022·辽宁卷）某工厂采用辉铋矿(主要成分为，含有、杂质)与软锰矿(主要成分为)联合焙烧法制备和，工艺流程如下：已知：①焙烧时过量的分解为，转变为；②金属活动性：；③相关金属离子形成氢氧化物的范围如下：开始沉淀完全沉淀6.58.31.62.88.110.1回答下列问题：（1）为提高焙烧效率，可采取的措施为___________。a．进一步粉碎矿石b．鼓入适当过量的空气c．降低焙烧温度（2）在空气中单独焙烧生成，反应的化学方程式为___________。（3）“酸浸”中过量浓盐酸的作用为：①充分浸出和；②___________。（4）滤渣的主要成分为___________(填化学式)。（5）生成气体A的离子方程式为___________。（6）加入金属的目的是___________。【答案】（1）ab（2）（3）抑制金属离子水解（4）（5）（6）将转化为【解析】【分析】联合焙烧：由已知信息①和第(2)问题干可知，发生转化：、、，故联合焙烧后得到、、、和；水浸：进入滤液，滤渣为、、和；酸浸：加入过量浓盐酸后，和发生转化：、，因有氧化性，会与浓盐酸发生氧化还原反应：，气体A为，滤渣主要为不溶于浓盐酸的，滤液中金属离子为；第(4)(5)问转化：由已知信息②知，的金属活动性强于，且调pH=2.6时和进入滤液，可知加入金属的目的是将还原为。【小问1详解】a.联合焙烧时，进一步粉碎矿石，可以增大矿石与空气的接触面积，能够提高焙烧效率，选项a符合题意；b.鼓入适当过量的空气有利于矿石充分反应，选项b符合题意；c.降低焙烧温度，反应速率减慢，不利于提高焙烧效率，选项c不符合题意；答案选ab；【小问2详解】在空气中单独焙烧生成，根据原子守恒可知还应生成，结合得失电子守恒，反应的化学方程式为；【小问3详解】加入浓盐酸后，溶液中含有的离子主要为、、、、，而酸浸后取滤液进行转化，故要防止金属离子水解生成沉淀，进入滤渣，造成制得的产率偏低；【小问4详解】滤渣主要为不溶于浓盐酸的，答案为；【小问5详解】因有氧化性，会与浓盐酸发生氧化还原反应：；【小问6详解】由已知信息③知，调pH=2.6时，会水解生成沉淀，但还没开始沉淀，故要将转化为，在调后获得含的滤液，为了不引入新的杂质，加入作还原剂。4.（2021·辽宁卷）从钒铬锰矿渣(主要成分为、、)中提铬的一种工艺流程如下：已知：pH较大时，二价锰[](在空气中易被氧化.回答下列问题：（1）Cr元素位于元素周期表第_______周期_______族。（2）用溶液制备胶体的化学方程式为_______。（3）常温下，各种形态五价钒粒子总浓度的对数[]与pH关系如图1。已知钒铬锰矿渣硫酸浸液中，“沉钒”过程控制，则与胶体共沉降的五价钒粒子的存在形态为_______(填化学式)。（4）某温度下，、的沉淀率与pH关系如图2。“沉铬”过程最佳pH为_______；在该条件下滤液B中_______【近似为，的近似为】。（5）“转化”过程中生成的离子方程式为_______。（6）“提纯”过程中的作用为_______。【答案】（1）①.4②.VIB（2）FeCl3+3H2OFe(OH)3(胶体)+3HCl（3）（4）①.6.0②.1×106（5）Mn2++H2O2+2OH=MnO2+2H2O（6）防止pH较大时，二价锰[]被空气中氧气氧化，转化为MnO2附在Cr(OH)3的表面，使产物不纯【解析】【分析】分析本工艺流程图可知，“沉钒”步骤中使用氢氧化铁胶体吸附含有钒的杂质，滤液中主要含有Mn2+和Cr3+，加热NaOH“沉铬”后，Cr3+转化为固体A为Cr(OH)3沉淀，滤液B中主要含有MnSO4，加入Na2S2O3主要时防止pH较大时，二价锰[]被空气中氧气氧化，Cr(OH)3煅烧后生成Cr2O3，“转化”步骤中的反应离子方程式为：Mn2++H2O2+2OH=MnO2+2H2O，据此分析解题。【小问1详解】Cr是24号元素，价层电子对排布式为：3d54s1，根据最高能层数等于周期序数，价电子数等于族序数，故Cr元素位于元素周期表第4周期VIB族，故答案为：4；VIB；小问2详解】用溶液制备胶体的化学方程式为FeCl3+3H2OFe(OH)3(胶体)+3HCl，故答案为：FeCl3+3H2OFe(OH)3(胶体)+3HCl；【小问3详解】常温下，各种形态五价钒粒子总浓度的对数[]与pH关系如图1。已知钒铬锰矿渣硫酸浸液中，=2，从图中可知，“沉钒”过程控制，=2时，与胶体共沉降的五价钒粒子的存在形态为，故答案为：；【小问4详解】某温度下，、的沉淀率与pH关系如图2，由图中信息可知“沉铬”过程最佳pH为6.0；则此时溶液中OH的浓度为：c(OH)=108mol/L，在该条件下滤液B中==1×106，故答案为：6.0；1×106；【小问5详解】由分析可知，“转化”过程中生成的离子方程式为Mn2++H2O2+2OH=MnO2+2H2O，故答案为：Mn2++H2O2+2OH=MnO2+2H2O；【小问6详解】由分析可知，“提纯”过程中的作用为防止pH较大时，二价锰[]被空气中氧气氧化，转化为MnO2附在Cr(OH)3的表面，使产物不纯，故答案为：防止pH较大时，二价锰[]被空气中氧气氧化，转化为MnO2附在Cr(OH)3的表面，使产物不纯。【点对点模拟仿真】1．（2023·辽宁抚顺·校联考二模）用废铁屑(主要成分为，含少量、油污、沙土)制备超顺磁性纳米(平均直径为)的流程如图：下列叙述中错误的是A．纳米属于胶体，能发生丁达尔效应B．预处理时，需要使用溶液，可将溶液进行适当升温C．步骤⑤发生反应的离子方程式为D．滤液B中加入氢氧化钠溶液时，可观察到有白色沉淀生成，迅速转为灰绿色，最后转化为红褐色【答案】A【分析】废铁屑(主要成分为，含少量、油污、沙土)预处理后与稀盐酸反应得到的滤液A溶质为氯化铁、氯化亚铁、过量的稀盐酸，加入铁粉还原铁离子，过滤过量的铁，滤液B的溶质为氯化亚铁，加入氢氧化钠溶液，生成Fe(OH)2浑浊液，向浑浊液中加入双氧水氧化：2Fe(OH)2+H2O2=2FeOOH+2H2O，再与氯化亚铁加热搅拌发生反应：2FeOOH+Fe2++2OH＝Fe3O4+2H2O，过滤、洗涤、干燥得产品Fe3O4，以此解答该题。【解析】A．纳米属于纯净物，不属于胶体，不能发生丁达尔效应，故A错误；B．预处理时，需要使用溶液，可将溶液进行适当升温，促进碳酸钠水解，溶液碱性增强，故B正确；C．根据以上分析可知步骤⑤发生反应的离子方程式为，故C正确；D．滤液B是氯化亚铁溶液，其中加入氢氧化钠溶液时，可观察到有白色沉淀氢氧化亚铁生成，迅速转为灰绿色，最后转化为红褐色氢氧化铁，故D正确；故选A。2．（2023·辽宁阜新·校联考模拟预测）氯化磷酸三钠具有良好的灭菌、消毒、漂白作用，亦能除去墨迹、血迹、油迹和茶迹等多种污垢，广泛地用于医院、餐馆、食品加工行业。氯化磷酸三钠的熔点为67℃，常温下较稳定，受热易分解。在水溶液中可直接与钙、镁及重金属离子形成不溶性磷酸盐。某小组设计如图流程制备氯化磷酸三钠。下列叙述错误的是A．理论上制得的氯化磷酸三钠不超过B．“反应池1”中最少应加入磷酸溶液C．“系列操作”包括蒸发浓缩、降温结晶、过滤、洗涤和高温烘干D．氯化磷酸三钠因含而具有漂白、杀菌和消毒作用【答案】C【分析】向NaOH溶液先加入磷酸，得到磷酸钠溶液和NaOH溶液，在通入氯气，生成溶液，最后通过减压蒸发，冷却结晶的方式得到。【解析】A．n(NaOH)=4.2mol，根据Na守恒，1个中含有13个Na原子，所以则n{}最多为0.3mol，A正确；B．中，n(Na):n(P)=13:4，n(NaOH)=4.2mol，所以n(P)=1.2mol，浓度为，所以体积为，故B正确；C．氯化磷酸三钠的熔点为67℃，常温下较稳定，受热易分解，所以不能高温烘干，C错误；D．具有强氧化性，所以能够具有漂白、杀菌和消毒，D正确；故答案选C。3．（2023·辽宁·朝阳市第一高级中学校联考二模）以辉锑矿(主要成分为，含少量、CuO、等)为原料制备锑白()的工艺流程如图所示。下列说法错误的是已知：浸出液中除含过量盐酸和之外，还含有、、等。A．该生产过程中，能实现循环利用的物质是B．滤渣1的主要成分是和SC．“除砷”时有生成，则该反应的化学方程式为：D．为了得到较多的锑白，操作时要将缓慢加入大量水中，还要加少量氨水【答案】A【分析】辉锑矿(主要成分为Sb2S3，还含有As2S3、CuO、SiO2等)中加入盐酸和SbCl5，浸出液中除含过量盐酸和SbCl5之外，还含有SbCl3、AsCl3、CuCl2等，滤渣1中除了生成的S之外还有未溶解的SiO2；浸出液中加入Sb，Sb将SbCl5还原为SbCl3；加入Na2S时使Cu2+沉淀完全，过滤得到的滤渣2为CuS；滤液中加入NaH2PO2除砷，生成亚磷酸和砷单质，SbCl3经过水解可得到SbOCl，再经过氨解得到Sb2O3。【解析】A．根据分析，工艺流程中没有生成SbCl5的步骤，因此SbCl5不能循环利用，A错误；B．根据分析，滤渣1的主要成分是S和SiO2，B正确；C．根据分析，由流程可知，“除砷”时AsCl3和加入的NaH2PO2反应生成As，As元素化合价降低同时P元素化合价升高会生成H3PO3，该反应的化学方程式为2AsCl3+3NaH2PO2+3H2O=2As↓+3H3PO3+3NaCl+3HCl，C正确；D．根据分析，SbCl3加入大量水中，经过水解可得到SbOCl，再经过氨解得到Sb2O3，D正确；故选A。二、工业流程题4．（2023·辽宁沈阳·沈阳二中校考模拟预测）残渣油中含有大量的有机物，还含有少量金属元素Mo、V、Ni、Fe的硫化物，其中Mo、V的含量最高，回收价值最大。但因油的粘度较大，增大了回收的难度，工业生产中从残渣油里回收V、Mo的工艺流程如图所示。已知：①微溶于冷水、乙醉、乙醚，能溶于热水：②“除杂”步骤后的、以利离子的形式存在；③钒在不同、不同浓度下的存在形态如图，其中可简写成。回答下列问题：(1)已知和是同族相邻元素，写出Mo的外围电子轨道表示式。(2)脱油残渣空气焙烧的目的是。(3)“焙烧1”时生成的气体成分是。(4)用碳酸钠溶液除杂，调节值范围为。(5)“沉钒”时，发现随着温度升高，沉钒率反而下降，推测可能的原因是。(6)在“焙烧2”制备的操作中，若采取真空干燥焙烧，副产物经处理后可投入使用的流程步骤是；若在空气中焙烧，可生成一种无毒气体，该反应的化学方程式为。【答案】(1)

(2)去除残渣中的有机物，并将残渣中的金属硫化物转化为金属氧化物(3)、(4)6～9(5)受热分解，且在热水中溶解度大(6)沉矾【分析】由题干工艺流程图信息可知，将残渣油用有机溶剂进行浸取操作，然后分液分离出浸取液和脱油残渣，干燥后在空气中进行焙烧1，除去残渣表面的有机物，大部分有机物和残渣中含有硫化物焙烧生成CO2、SO2等气体，加入Na2CO3溶液将V、Mo分别转化为和离子的形式存在，过滤除去不溶性杂质，得到的滤液1中加入NH4Cl进行沉钒即将转化为NH4VO3，过滤得到NH4VO3沉淀和滤液2，对NH4VO3进行焙烧2得到V2O5，对滤液2进行沉钼，然后过滤得到沉淀，进行焙烧3得到MoO3。【解析】（1）已知和是同族相邻元素，的外围电子排布式为：，所以Mo的外围电子轨道表示式：

，答案为：

；（2）由题干信息可知，因油的粘度较大，增大了回收的难度，故脱油残渣空气焙烧的目的是除去有机物表面的有机物和将硫化物转化为氧化物，故答案为：去除残渣中的有机物，并将残渣中的金属硫化物转化为金属氧化物；（3）由分析可知，在空气中进行焙烧1，除去残渣表面的有机物，大部分有机物和残渣中含有硫化物焙烧生成CO2、SO2等气体，故答案为：CO2、SO2；（4）由已知信息可知，“除杂”步骤后的V、Mo以和离子的形式存在，结合题干钒在不同pH、不同浓度下的存在形态图可知，用碳酸钠溶液除杂，调节pH值范围为6～9，故答案为：6～9；（5）由题干已知信息可知，NH4VO3微溶于冷水、乙醇、乙醚，能溶于热水，故“沉钒”时，沉钒率反而下降，可能的原因是温度升高，NH4VO3的溶解度增大，故答案为：受热分解，且在热水中溶解度大；（6）有分析可知，沉钒得到NH4VO3，故在“焙烧2”制备V2O5的操作中，若采取真空干燥焙烧，则反应方程式为：2NH4VO32NH3+H2O+V2O5，则副产物NH3经与HCl处理后生成NH4Cl可投入使用的流程步骤是沉钒，若在空气中焙烧，可生成一种无毒气体即N2，该反应的化学方程式为：，故答案为：沉钒；。5．（2023·辽宁葫芦岛·统考二模）“同槽酸浸湿法冶炼工艺”可综合利用资源。由辉铜矿(Cu2S，含少量SiO2、Fe2O3等杂质)、软锰矿(MnO2，含少量SiO2、Fe2O3等杂质)制备硫酸锰和碱式碳酸铜工艺流程如图：已知：①MnO2有较强的氧化性，能将Cu+氧化成Cu2+；②[Cu(NH3)4]SO4常温稳定，在热水溶液中会分解生成NH3；③部分金属阳离子生成氢氧化物沉淀的pH范围(开始沉淀和完全沉淀的pH)：Fe3+：1.5～3.2；Mn2+：8.3～9.8；Cu2+：4.4~6.4。请回答下列问题：(1)Mn元素在元素周期表的位置，基态Cu原子价层电子排布式。(2)“同槽酸浸”浸出液中主要含有CuSO4、MnSO4等，该过程的主要反应离子方程式。(3)为提高锰浸出速率可以适当提高酸的温度和浓度，(“可以”、“不可以”)用浓盐酸代替稀硫酸，原因是。(结合化学方程式说明原因)(4)调节浸出液pH=4可使用的试剂。(填序号)A．CuOB．NaOHC．H2SO4(5)本工艺中可循环使用的物质是NH3，其能够和Cu2+形成[Cu(NH3)4]2+的原因。(6)“沉锰”反应离子方程式为。(7)用标准的BaCl2溶液测定样品中MnSO4•H2O质量分数时，发现样品纯度大于100%(测定过程中产生的误差可忽略)其可能原因有(任写一种)。【答案】(1)第四周期第ⅦB族3d104s1(2)Cu2S+2MnO2+8H+=2Cu2++2Mn2++S↓+4H2O(Fe2O3+6H+=2Fe3++3H2O)(3)不可以MnO2+4HCl(浓)=MnCl2+Cl2↑+2H2O(4)A(5)NH3有孤对电子，可做配体，Cu2+有空轨道，可形成配位键(6)Mn2+++NH3·H2O=MnCO3↓++H2O(7)混有硫酸盐杂质或部分晶体失去结晶水【分析】流程分析可知辉铜矿软锰矿加入硫酸酸浸过滤得到浸出液调节溶液pH，使铁离子全部沉淀，过滤得到浸出液中主要含有CuSO4、MnSO4等，加入碳酸氢铵和氨水过滤得到混合溶液加热赶出氨气结晶析出得到碱式碳酸铜，滤渣为碳酸锰，通过蒸发浓缩，冷却结晶过滤洗涤得到硫酸锰晶体。【解析】（1）Mn是25号元素，则其在元素周期表的位置为：第四周期第ⅦB族；其基态Cu原子价层电子排布式3d104s1；（2）MnO2有较强的氧化性，能将金属硫化物中的硫氧化为单质硫，生成物是CuSO4、MnSO4、S，反应物是硫酸、二氧化锰和硫化亚铜，根据化合价升降法配平离子方程式为：Cu2S+2MnO2+8H+=2Cu2++2Mn2++S↓+4H2O(Fe2O3+6H+=2Fe3++3H2O)；（3）二氧化锰可以和浓盐酸反应生成氯气，则不可以用浓盐酸代替稀硫酸；反应的方程式为：MnO2+4HCl(浓)=MnCl2+Cl2↑+2H2O；（4）原溶液为酸性溶液，本题制备的产品为硫酸锰和碱式碳酸铜，为了不引入杂志，调节pH可以使用氧化铜，故选A；（5）铜离子含有空轨道，氨气中的氮原子中含有孤电子对，则其能够和Cu2+形成[Cu(NH3)4]2+的原因为：NH3有孤对电子，可做配体，Cu2+有空轨道，可形成配位键；（6）“沉锰”是将Mn2+与NH4HCO3、氨水混合物发生反应，生成MnCO3沉淀，其离子方程式为Mn2+++NH3·H2O=MnCO3↓++H2O；（7）纯度大于100%说明样品中硫酸根含量比较大，其可能原因是：混有硫酸盐杂质或部分晶体失去结晶水。6．（2023·辽宁沈阳·辽宁实验中学校考模拟预测）一种常用的三元锂电池正极材料采用了蕴含镍、钴、锰三种金属元素的三元聚合物，电解质为六氟磷酸锂，负极材料为石墨，电池中还含有少量的铁、铝、铜等元素，下面是回收利用该废旧三元锂电池的一种工艺流程．已知：该流程中，一些金属氢氧化物沉淀的pH如下表：金属离子开始沉淀的pH7.01.94.73.47.157.28.1沉淀完全的pH9.03.26.74.7(1)“放电处理”时，将废旧电池用导线连接惰性电极插入NaCl溶液，放电过程中阴极发生的电极反应方程式为。(2)浸出还原时选取反应温度为40℃左右的原因；“浸出还原”可以理解为先浸出再还原，还原过程主要还原Co3+，离子方程式为。(3)第一次调至pH约为7，滤渣1的主要成分是。(4)已知Co(OH)2、Ni(OH)2、Mn(OH)2三种物质的Ksp分别为1014.7、1014.6、1012.8，第二次调pH时，使构成三元材料的金属离子均完全沉淀(溶液中离子浓度≤105mol∙L1)，则pH至少应调至。(5)“含盐废液”回收利用可以制得一种晶体，俗称为。(6)某锂电池正极材料化学式式量为M，晶胞如图所示，已知阿伏加德罗常数为NA，晶胞参数分别bnm和cnm，则该材料的密度表达式为g∙cm3。【答案】(1)(2)低于40℃反应速率随温度升高增加，超过40℃双氧水大量分解导致速率下降(3)Fe(OH)3、Al(OH)3、Cu(OH)2(4)10.1(5)芒硝(6)【分析】废旧三元电池经放电处理后，所得固体混合物中加入H2SO4和H2O2进行浸出还原，将Co3+还原为Co2+，同时Fe2+转化为Fe3+；过滤出石墨后，加入NaOH溶液调至pH约为7，此时Fe3+、Al3+、Cu2+转化为Fe(OH)3、Al(OH)3、Cu(OH)2沉淀；过滤后，往滤液中继续加入NaOH溶液，Co2+、Ni2+、Mn2+转化为氢氧化物沉淀；过滤后，往滤液中加入Na2CO3溶液，Li+转化为Li2CO3沉淀；过滤后的滤液中主要含有Na2SO4。【解析】（1）“放电处理”时，将废旧电池用导线连接惰性电极插入NaCl溶液，放电过程中阳极Cl失电子生成Cl2，阴极水得电子生成H2和OH，发生的电极反应方程式为。（2）浸出还原时，选取反应温度为40℃左右，主要从反应速率和H2O2的热稳定性两方面考虑，其原因：低于40℃反应速率随温度升高增加，超过40℃双氧水大量分解导致速率下降；“浸出还原”可以理解为先浸出再还原，还原过程主要将Co3+被还原为Co2+，同时H2O2被氧化为O2，离子方程式为。（3）依据表中pH与沉淀物的关系，第一次调至pH约为7，Fe3+、Al3+、Cu2+转化为沉淀，则滤渣1的主要成分是Fe(OH)3、Al(OH)3、Cu(OH)2。（4）比较Co(OH)2、Ni(OH)2、Mn(OH)2三种物质的Ksp，第二次调pH时，要使构成三元材料的金属离子均完全沉淀(溶液中离子浓度≤105mol∙L1)，则只需满足Ksp[Mn(OH)2]=1012.8就能达到目的，c(OH)=mol/L=103.9mol/L，c(H+)=mol/L=1010.1mol/L，所以pH至少应调至10.1。（5）由分析可知，“含盐废液”中含有硫酸钠，回收利用可以制得Na2SO4∙10H2O晶体，俗称为芒硝。（6）在晶胞中，含Li原子个数为6，含Co原子个数为=3，含O原子个数为=9，则晶胞中含有3个Li2CoO3，Li2CoO3的式量为M，阿伏加德罗常数为NA，晶胞参数分别bnm和cnm，则晶胞的体积为=cm3，该材料的密度表达式为=g∙cm3。【点睛】计算晶胞中所含微粒数目时，可使用均摊法。7．（2023春·辽宁·高三校联考期中）五氧化二钒()广泛用于冶金、化工等行业。一种以含钒废料(含、MnO、、)为原料制备的流程如图。已知：难溶于水和碱，可溶于酸，灼烧可生成。(1)基态钒原子的价层电子排布式为，提高含钒废料的浸取率，可采取的措施为。(2)“滤液1”中除了含有过量的NaOH，还含有的溶质为(填化学式)。(3)“烘干灼烧”的目的是。(4)“沉锰”时需将温度控制在70℃左右，温度不能过高的原因为；“滤渣2”的主要成分是，写出生成的离子方程式：。(5)证明已洗涤干净的实验操作及现象为。(6)在煅烧生成的过程中无元素化合价变化，请写出反应的化学方程式：。【答案】(1)延长浸取时间、搅拌、粉碎等(2)、(3)将氧化为(4)温度过高，分解(5)取少量最后一次洗涤液于洁净的试管中，滴加溶液，无明显现象，证明已洗涤干净(6)【分析】含钒废料(含、MnO、、)中加入过量的氢氧化钠溶液进行碱浸，除去废料表面的油污，、分别与氢氧化钠溶液反应生成偏铝酸钠和硅酸钠，氧化锰和三氧化二钒不溶于氢氧化钠溶液，过滤得到含有氢氧化钠、偏铝酸钠和硅酸钠的滤液1和含有氧化锰和三氧化二钒的滤渣；烘干灼烧滤渣，三氧化二钒被空气中氧气氧化生成五氧化二钒；向烘干后的滤渣中加入硫酸溶液，氧化锰和五氧化二钒与硫酸反应生成硫酸锰和（VO2）2SO4，向溶解后的溶液中加入碳酸氢铵溶液，硫酸锰与碳酸氢铵溶液反应生成碳酸锰沉淀，过滤得到含有（VO2）2SO4的滤液，向滤液中加入过量硫酸铵溶液，浓缩结晶、过滤、洗涤、干燥得到NH4VO3晶体，煅烧NH4VO3晶体得到五氧化二钒。【解析】（1）钒原子序数为23，基态钒原子的电子排布式为，则价层电子排布式为；可通过适当延长浸取时间、搅拌、粉碎等措施，来提高含钒废料的浸取率。（2）由分析可知，加入氢氧化钠溶液的目的是将氧化铝、二氧化硅转化为可溶的偏铝酸钠和硅酸钠除去，则滤液1中除了含有过量的NaOH，还含有Na2SiO3、NaAlO2。（3）灼烧是在空气中进行，由流程图可知，烘干灼烧滤渣的目的是利用空气中的氧气，将氧化为。（4）温度过高，碳酸氢铵受热分解，会导致原料利用率降低，因此“沉锰”时需将温度控制在70℃左右；向溶解后的溶液中加入碳酸氢铵溶液，硫酸锰与碳酸氢铵溶液反应生成碳酸锰沉淀、硫酸铵、二氧化碳和水，反应的离子方程式为。（5）由题意可知，NH4VO3晶体表面可能附有可溶的硫酸铵，则证明NH4VO3已洗涤干净可通过检验最后一次洗涤液中不存在硫酸根离子即可，其实验操作及现象为取少量最后一次洗涤液于洁净的试管中，滴加溶液，无明显现象，证明已洗涤干净。（6）由题可知，煅烧NH4VO3生成时，NH4VO3受热分解生成五氧化二钒、氨气和水，反应的化学方程式为。8．（2023·辽宁·统考三模）锑白()在工业上有广泛的用途，用于油漆的着色和帆布、纸张、涂料等的阻燃剂。从铅锑冶炼废渣(主要成分是、，含有CuO、和等杂质)中制取锑白的一种工业流程如图所示。已知：①是两性氧化物

②“滤渣3”的成分是SbOCl回答下列问题：(1)“固体粉末X”和“Y溶液”最好分别是；。(2)将“含锑废渣”粉碎的目的是。(3)“稀释水解”主要反应的离子反应方程式为。(4)“酸洗”后检验沉淀是否洗净的试剂是。(5)用平衡移动原理说明“中和”操作加入少量“Y溶液”操作的作用。(6)在上述操作过程中多次用到过滤，该操作用到的玻璃仪器有(至少写两种)。【答案】(1)铁(Fe)氨水(2)增大接触面积，加快浸取速率(3)(4)铁氰化钾溶液(5)加入少量氨水，中和残留和水解产生的HCl，使平衡向右移动，促进水解完全，提高产率(6)烧杯、漏斗、玻璃棒【分析】含锑工业废渣主要成分是、，含有CuO、和等杂加入稀盐酸酸溶，二氧化硅不反应得到滤渣1，滤液1中含有、、、、；滤液1加入过量X(铁粉)，、分别转化为、，铜离子转化为铜单质，过滤得到滤液2加水稀释水解生成SbOCl，酸洗后加入Y溶液(氨水)反应，SbOCl转化为；【解析】（1）为防止引入其他杂质，且可以把、、还原，固体粉末X为铁粉；因为是两性氧化物，为中和酸，不能用强碱，Y溶液为氨水溶液；答案：铁(Fe)；氨水；（2）固体在浸取过程中为增大接触面积，加快反应速率，即提高浸取速率；答案：增大接触面积，加快浸取速率；（3）已知稀释水解后得到滤渣3的成分是SbOCl，故水解过程中水解和溶液中的氯离子反应得到SbOCl和氢离子，反应为；答案：；（4）滤渣3若洗涤不干净则洗涤液中会含有亚铁离子，亚铁离子和铁氰化钾溶液生成蓝色沉淀，故“酸洗”后检验沉淀是否洗净的试剂是铁氰化钾溶液；答案：铁氰化钾溶液；（5）“中和”时加入氨水和SbOCl反应生成，中和残留和水解产生的HCl，使平衡向右移动，促进水解完全，提高产率。答案：加入少量氨水，中和残留和水解产生的HCl，使平衡向右移动，促进水解完全，提高产率；（6）过滤用到的玻璃仪器：烧杯、漏斗、玻璃棒，答案：烧杯、漏斗、玻璃棒。9．（2023·辽宁·朝阳市第一高级中学校联考二模）硫酸亚锡()是应用于镀锡及铝合金表面处理的化学试剂。利用锡精矿(主要成分是，含少量、S、Cu、Pb、Fe)制备硫酸亚锡的流程如下：已知：①在酸性条件下，溶液中的可被氧化成；②常温下，相关金属离子生成氢氧化物沉淀的pH如下表(开始沉淀的pH按金属离子浓度为0.01mol/L计算)：金属离子开始沉淀的pH7.52.14.71.70.3完全沉淀的pH953.56.73.71.3(1)滤渣X的化学式是。(2)焙烧2中发生反应的化学方程式是。(3)若氧化时不引入新的杂质，则足量的Y溶液与金属离子发生反应的离子方程式为。(4)利用表格数据，计算的；沉锡控制溶液pH的范围是；试剂Z可以是(填字母)。a.

b.

c.溶液

d.氨水(5)锡有多种同素异形体，其中白锡为四方晶系，晶胞参数a=b=0.5832nm，c=0.3181nm，灰锡为立方晶系，晶胞参数a=0.6489nm(如图)。在低温下，白锡转化为灰锡的现象常被称为锡疫。列式比较并说明发生“锡疫”时体积如何变化。【答案】(1)PbSO4(2)WO3+Na2CO3=Na2WO4+CO2↑(3)2Fe3++2H++H2O2=2H2O+2Fe3+(4)11056.81.3~2.1cd(5)>，“锡疫”时白锡变成灰锡，密度减小，体积增大【分析】锡精矿(主要成分是，含少量、S、Cu、Pb、Fe)在氧气中焙烧得到SO2气体，Cu、Pb、Fe转化为CuO、PbO2、Fe2O3，焙烧2中WO3和碳酸钠发生反应，由后续除钨步骤可知WO3转化成了Na2WO4，说明该过程中没有化合价的变化，则气体X为CO2，焙烧后的固体水浸除钨，过滤后的滤渣用硫酸溶解，CuO、PbO2、Fe2O3转化为硫酸铜、硫酸铁、硫酸锡，硫酸铅溶于水，滤渣X为PbSO4，根据已知信息①，溶液中的可被氧化成，在加入碳酸氢铵溶液调节pH沉锡，得到的固体在硫酸中溶解，再加入Sn单质将还原为得到SnSO4，以此解答。【解析】（1）酸溶之前的步骤中，已经把S、W除去了，加入硫酸溶解时，硫酸铜、硫酸铁、硫酸锡都是可溶于水的，但硫酸铅难溶于水，所以滤渣X就是硫酸铅PbSO4。（2）焙烧2中WO3和碳酸钠发生反应，由后续除钨步骤可知WO3转化成了Na2WO4，说明该过程中没有化合价的变化，则气体X为CO2，化学方程式为：WO3+Na2CO3=Na2WO4+CO2↑。（3）氧化步骤是的目的是将Fe2+氧化为Fe3+，Y是能把Fe2+氧化成Fe3+的物质，且不引入新的杂质，则Y为H2O2，该过程的离子方程式为：2Fe3++2H++H2O2=2H2O+2Fe3+。（4）由表格数据可知，c()=0.01mol/L的溶液中，当pH=0.3时，开始沉淀生成，则的=11056.8；要能使Sn4+全部沉淀，还不能沉淀其它离子，根据表格信息，沉淀pH应在1.3~2.1范围内；Z用碳酸氢铵溶液或氨水最合适，碳酸氢根或一水合氨可以和氢离子反应，消耗溶液中的氢离子，达到调pH的目的；a的碱性太强，很