板块二　无机化学工艺流程

板块二无机化学工艺流程1.(2023·全国甲卷,26)BaTiO3是一种压电材料。以BaSO4为原料,采用下列路线可制备粉状BaTiO3。NO.1

“品”高考考情——考什么?怎么考?精准备考!物质制备型工艺流程题回答下列问题:(1)“焙烧”步骤中碳粉的主要作用是

。

作还原剂,将BaSO4还原解析:由流程和题中信息可知,BaSO4与过量的碳粉及过量的氯化钙在高温下焙烧得到CO、BaCl2、易溶于水的BaS和微溶于水的CaS;烧渣经水浸取后过滤,滤渣中有碳粉和CaS,滤液中有BaCl2和BaS;滤液经酸化后浓缩结晶得到BaCl2晶体;BaCl2晶体溶于水后,加入TiCl4和(NH4)2C2O4将钡离子充分沉淀得到BaTiO(C2O4)2;BaTiO(C2O4)2经热分解得到BaTiO3。(1)“焙烧”步骤中,BaSO4与过量的碳粉及过量的氯化钙在高温下焙烧得到CO、BaCl2、BaS和CaS,BaSO4被还原为BaS,因此,碳粉的主要作用是作还原剂,将BaSO4还原。(2)“焙烧”后固体产物有BaCl2、易溶于水的BaS和微溶于水的CaS。“浸取”时主要反应的离子方程式为

。

(3)“酸化”步骤应选用的酸是

(填标号)。

a.稀硫酸 b.浓硫酸c.盐酸 d.磷酸c解析:(3)“酸化”步骤是为了将BaS转化为易溶于水的钡盐,由于硫酸钡和磷酸钡均不溶于水,而BaCl2可溶于水,因此,应选用的酸是盐酸,故选c。(4)如果焙烧后的产物直接用酸浸取,是否可行?

,其原因是

。不可行CaS也会与盐酸反应生成可溶于水的CaCl2,导致BaCl2溶液中混有CaCl2杂质无法除去,最终所得产品的纯度较低解析:(4)如果焙烧后的产物直接用酸浸取是不可行的,因为产物中的CaS也会与盐酸反应生成可溶于水的CaCl2,导致BaCl2溶液中混有CaCl2杂质无法除去,最终所得产品的纯度降低。(5)“沉淀”步骤中生成BaTiO(C2O4)2的化学方程式为

。4NH4Cl+2HCl1∶12.(2021·全国甲卷,26)碘(紫黑色固体,微溶于水)及其化合物广泛用于医药、染料等方面。回答下列问题:(1)I2的一种制备方法如图所示:①加入Fe粉进行转化反应的离子方程式为

,生成的沉淀与硝酸反应,生成

后可循环使用。

AgNO3

②通入Cl2的过程中,若氧化产物只有一种,反应的化学方程式为

;若反应物用量比n(Cl2)/n(FeI2)=1.5时,氧化产物为

;当n(Cl2)/n(FeI2)>1.5后,单质碘的收率会降低,原因是

。

I2、FeCl3I2被进一步氧化(2)以NaIO3为原料制备I2的方法是:先向NaIO3溶液中加入计量的NaHSO3,生成碘化物;再向混合溶液中加入NaIO3溶液,反应得到I2。上述制备I2的总反应的离子方程式为

。4防止单质碘析出3.(2020·全国Ⅰ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。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pH1.97.03.08.1完全沉淀pH3.29.04.710.1回答下列问题:(1)“酸浸氧化”需要加热,其原因是

。

加快酸浸和氧化解析:(1)“酸浸氧化”中温度较低时,酸浸和氧化反应速率较慢。为了加快酸浸和氧化反应速率,需要加热。反应速率(促进氧化完全)Fe2+(3)“中和沉淀”中,钒水解并沉淀为V2O5·xH2O,随滤液②可除去金属离子K+、Mg2+、Na+、

,以及部分的

。

Mn2+解析:(3)根据表格中数据知,pH在3.0～3.1时,铁离子接近沉淀完全,少量铁离子随滤液②除去,Al3+部分沉淀,大量铝离子随滤液②除去,K+、Mg2+、Na+、Mn2+随滤液②除去。Al3+和Fe3+(4)“沉淀转溶”中,V2O5·xH2O转化为钒酸盐溶解。滤渣③的主要成分是

。

Fe(OH)3解析:(4)在pH>13的强碱性溶液中,V2O5·xH2O转化为钒酸盐而溶解,Al(OH)3转化为NaAl(OH)4而溶解,Fe(OH)3不溶,故滤渣③的主要成分是Fe(OH)3。(5)“调pH”中有沉淀生成,生成沉淀反应的化学方程式是

。解析:(6)“沉钒”时要使NH4VO3尽可能析出完全,利用同离子效应,加入过量NH4Cl可达到此目的。(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1.(2023·全国乙卷,27)LiMn2O4作为一种新型锂电池正极材料受到广泛关注。由菱锰矿(MnCO3,含有少量Si、Fe、Ni、Al等元素)制备LiMn2O4的流程如下:已知:Ksp[Fe(OH)3]=2.8×10-39,Ksp[Al(OH)3]=1.3×10-33,Ksp[Ni(OH)2]=5.5×10-16。回答下列问题:分离提纯型工艺流程题(1)硫酸溶矿主要反应的化学方程式为

。为提高溶矿速率,可采取的措施

(举1例)。

解析:根据题给的流程,将菱锰矿置于反应器中,加入硫酸和MnO2,可将固体溶解为离子,将杂质中的Fe、Ni、Al等元素的物质也转化为其离子形式,同时,加入的MnO2可以将溶液中的Fe2+氧化为Fe3+;随后将溶液pH调至约等于7,此时,根据已知条件给出的三种氢氧化物的溶度积可知,能将溶液中的Al3+沉淀出来;粉碎菱锰矿随后加入BaS溶液,可以将溶液中的Ni2+沉淀,得到相应的滤渣;分离后溶液中含有大量的Mn2+,将此溶液置于电解槽中电解,得到MnO2,将MnO2与碳酸锂共同煅烧得到最终产物LiMn2O4。(2)加入少量MnO2的作用是

。不宜使用H2O2替代MnO2,原因是

。

将Fe2+氧化为Fe3+Fe3+可以催化H2O2分解解析:(2)根据分析,加入MnO2的作用是将酸溶后溶液中含有的Fe2+氧化为Fe3+,而不宜使用H2O2氧化Fe2+,是因为氧化后生成的Fe3+可以催化H2O2分解,不能使溶液中的Fe2+全部氧化为Fe3+。2.8×10-9(3)溶矿反应完成后,反应器中溶液pH=4,此时c(Fe3+)=

mol·L-1;用石灰乳调节至pH≈7,除去的金属离子是

。

Al3+(4)加入少量BaS溶液除去Ni2+,生成的沉淀有

。BaSO4、NiS(5)在电解槽中,发生电解反应的离子方程式为

。随着电解反应进行,为保持电解液成分稳定,应不断

。电解废液可在反应器中循环利用。

加入Mn(OH)2(6)煅烧窑中,生成LiMn2O4反应的化学方程式是

。2.(2021·全国乙卷,26)磁选后的炼铁高钛炉渣,主要成分有TiO2、SiO2、Al2O3、MgO、CaO以及少量的Fe2O3。为节约和充分利用资源,通过如下工艺流程回收钛、铝、镁等。该工艺条件下,有关金属离子开始沉淀和沉淀完全的pH见下表:金属离子Fe3+Al3+Mg2+Ca2+开始沉淀的pH2.23.59.512.4沉淀完全(c=1.0×10-5

mol·L-1)的pH3.24.711.113.8回答下列问题:(1)“焙烧”中,TiO2、SiO2几乎不发生反应,Al2O3、MgO、CaO、Fe2O3转化为相应的硫酸盐。写出Al2O3转化为NH4Al(SO4)2的化学方程式:

。

2NH4Al(SO4)2+6NH3↑+3H2O↑解析:(2)由题表中Fe3+、Al3+、Mg2+完全沉淀时的pH分别为3.2、4.7、11.1可知,用氨水逐步调节pH至11.6的过程中,依次析出的金属离子是Fe3+、Al3+、Mg2+。(2)“水浸”后“滤液”的pH约为2.0,在“分步沉淀”时用氨水逐步调节pH至11.6,依次析出的金属离子是

。

Fe3+、Al3+、Mg2+

(3)“母液①”中Mg2+浓度为

mol·L-1。

1.0×10-6(4)“水浸渣”在160℃“酸溶”,最适合的酸是

。“酸溶渣”的成分是

、

。

硫酸SiO2CaSO4解析:(4)“水浸渣”在160℃“酸溶”,为了尽可能减少酸溶液的挥发而造成不必要的损失且保证TiO2可以完全溶解,故最好选择硫酸;SiO2不溶于硫酸,“焙烧”生成CaSO4固体,故“酸溶”后所得“酸溶渣”的成分是SiO2、CaSO4。(5)“酸溶”后,将溶液适当稀释并加热,TiO2+水解析出TiO2·xH2O沉淀,该反应的离子方程式是

。

(6)将“母液①”和“母液②”混合,吸收尾气,经处理得

,循环利用。

(NH4)2SO4解析:(6)母液①的主要成分为硫酸铵和氨水,母液②的主要成分为硫酸,混合后吸收尾气NH3,经处理可得到(NH4)2SO4,循环利用。3.(2019·全国Ⅲ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:相关金属离子[c0(Mn+)=0.1mol·L-1]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pH8.16.31.53.48.96.26.9沉淀完全的pH10.18.32.84.710.98.28.9(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:

。

SiO2(不溶性硅酸盐)(2)“氧化”中添加适量的MnO2的作用是

。将Fe2+氧化为Fe3+解析:(2)二氧化锰作为氧化剂,将溶液中Fe2+氧化为Fe3+。(3)“调pH”除铁和铝,溶液的pH范围应调节为

～6之间。

4.7解析:(3)由表中数据知pH在4.7时,Fe3+和Al3+沉淀完全,所以应该控制pH在4.7～6之间。(4)“除杂1”的目的是除去Zn2+和Ni2+,“滤渣3”的主要成分是

。

NiS和ZnS解析:(4)根据题干信息,加入Na2S是为了除去锌离子和镍离子,所以滤渣3的主要成分是ZnS和NiS。(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

。

F-与H+结合形成弱电解(6)写出“沉锰”的离子方程式:

。

MnCO3↓+CO2↑+H2O工艺流程中的多快好省、绿色思想(2020·全国Ⅲ卷,27)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,还有少量其他不溶性物质。采用如图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如表所示:金属离子Ni2+Al3+Fe3+Fe2+开始沉淀时(c=0.01mol·L-1)的pH7.23.72.27.5沉淀完全时(c=1.0×10-5mol·L-1)的pH8.74.73.29.0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①”调为中性,生成沉淀。写出该反应的离子方程式

。

除去油脂、溶解铝及其氧化物解析:第一阶段,预处理阶段。(1)预处理阶段的操作是“碱浸”,要判断加入NaOH溶液的作用,首先要确定废镍催化剂中的相关成分。根据题给信息可确定其成分包括四类,如图,解析:第二阶段,除杂提纯阶段。(2)工艺流程各步骤元素转化分析。(2)“滤液②”中含有的金属离子是

。Ni2+、Fe2+、Fe3+转化过程:(3)“转化”中可替代H2O2的物质是

。O2或空气Fe3+解析:(3)工艺流程中各阶段元素成分的分析。由题给金属离子开始沉淀和完全沉淀的pH可知,要使Fe元素生成氢氧化物沉淀且Ni元素保留在溶液中,必须将“滤液②”中的Fe2+氧化为Fe3+,要不引入其他杂质,除H2O2可作氧化剂外,还可以采用向“滤液②”中通氧气或空气的方法将Fe2+氧化为Fe3+;如果先“调pH”后“转化”,为防止Ni2+沉淀,调pH时不能大于7.2,此时Fe2+不会生成沉淀,再加H2O2溶液转化时会生成Fe3+,则“滤液③”中可能含有的杂质离子为Fe3+。(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1.0mol·L-1,则“调pH”应控制的pH范围是

。

0.01×(107.2-14)2[或10-5×(108.7-14)2]

3.2～6.2解析:(4)围绕Ksp的计算——利用定义表达式的计算。由题给信息可知,Fe3+完全沉淀的pH为3.2,因此“调节pH”应控制的pH范围是3.2～6.2。(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

。

解析:(5)陌生氧化还原反应离子方程式的书写。(6)将分离出硫酸镍晶体后的母液收集、循环使用,其意义是

。

提高镍回收率解析:第三阶段,得到产品阶段。(6)分离出硫酸镍晶体后的母液中还含有Ni2+,可将其收集、循环使用,从而提高镍的回收率。命题点2023年2022年2021年2020年2019年甲乙甲乙甲乙ⅠⅡⅢⅠⅡⅢ工艺流程中建模三阶段——原料预处理√√√√√√√√√√工艺流程中建模三阶段——反应条件的控制√√√√√√√√√√工艺流程中建模三阶段——物质的分离与提纯√√√√√√√工艺流程中陌生方程式的书写√√√√√√√√√√√化繁为简突破工艺流程中的计算√√√√√√√√√化学工艺流程题以真实的工业生产为命题素材,从2017年开始,已成为全国卷的固定题型。从试题的素材背景看,主要包括自然资源开发利用、废弃资源回收利用以及物质的制备提纯。试题将元素化合物知识、化学反应原理、化学实验等内容统一到一个完整的工艺流程中。试题中涉及的多为一些材料领域的热点元素,如Li、Ti、Mn、Pb、Ga、Ge、As、V、Cr、Mo、W等;化学原理主要涉及氧化还原反应、离子反应、难溶物转化、化学反应速率的影响因素等;实验操作则主要涉及混合物分离,如过滤、结晶、分液、萃取等重要操作,以及杂质离子检验等;定量计算方式多为原料纯度(质量分数)、转化率、损失率、产率等。从近五年的试题特点看,物质的制备类题型出现频率越来越高,试题的设问点则集中在化学方程式、离子方程式的书写以及实验知识的考查上,甚至有与化学实验相互融合的趋势。从2023年高考全国卷看,考查形式中规中矩没有太多变化。预测2024年度高考此类题型应该还会按照比较成熟的形式进行考查。NO.2

“拆”大题拆分——这么拆,这么练,各个击破!工艺流程中建模三阶段——原料预处理必备知识1.原料预处理的目的(1)原料经过预处理主要是除去不必要的杂质,净化所需要的原料。(2)原料中的目标物质(不易除去的杂质)转化为易于化学处理的物质。2.原料的预处理措施方法作用粉碎、研磨(底部高速气流/球磨/超声/乳化/雾化)将块状或颗粒状的物质磨成粉末或将液体分散成微小液滴,增大反应物接触面积,以增大反应速率或使反应更充分灼烧、焙烧、煅烧除去可燃性杂质(碳、有机物);氢氧化物、碳酸盐类分解为氧化物;金属单质、金属硫化物转变为金属氧化物浸取向固体中加入适当溶剂或溶液,使其中可溶性的物质溶解,包括水浸、酸浸、碱浸、醇浸等酸浸与酸反应或溶解,金属氧化物、弱酸盐转变为金属离子进入溶液,不溶物通过过滤除去碱浸除去油污;溶解铝(氧化铝等两性物质)、锌、二氧化硅;调节pH促进水解,实现金属离子(Al3+、Fe3+等)的沉淀醇浸提取有机物,主要涉及有机物的提纯、分离3.浸出率(浸取率)实际浸取量与理论浸取量的比值(固体溶解后,离子在溶液中含量的多少)。4.提高浸出率的方法适当升温(加热)、搅拌、粉碎(研磨)、增大反应物(酸、碱)的浓度等。素养提能1.(2023·新疆阿勒泰模拟节选)为保护环境,充分利用钴资源,一种从废旧钴酸锂电池材料(正极材料主要含有LiCoO2、铝箔及金属钢壳)中回收钴酸锂的工艺流程如图:已知一定条件下,部分金属阳离子形成氢氧化物的pH如下表所示。离子Co3+Fe3+Co2+Fe2+Al3+开始沉淀的pH0.32.77.27.63.6完全沉淀的pH1.13.29.29.65.2请回答下列问题:(1)废旧钴酸锂电池需经放电、拆解、粉碎预处理。放电方式为电化学放电,可以将废旧电池浸泡在

(填字母,下同)中进行放电。粉碎的目的是

。

A.Na2SO4溶液B.98%的H2SO4溶液C.酒精A增大接触面积,增大反应速率,使废旧电池材料充分灼烧解析:废旧钴酸锂电池材料(正极材料主要含有LiCoO2、铝箔及金属钢壳)经预处理后,灼烧得到LiCoO2、氧化铝、氧化铁,用硫酸溶液、H2O2溶液浸取生成Li2SO4、CoSO4、Fe2(SO4)3、Al2(SO4)3;“调pH”生成氢氧化铁、氢氧化铝沉淀除去Fe2(SO4)3、Al2(SO4)3;滤液1加草酸铵生成草酸钴沉淀,过滤,滤液2加碳酸钠溶液生成碳酸锂沉淀,碳酸锂、草酸钴高温条件下生成LiCoO2。(1)Na2SO4溶液能导电,将废旧电池浸泡在Na2SO4溶液中,构成电解池,废旧电池放电;98%的H2SO4溶液不导电,将废旧电池浸泡在98%的H2SO4溶液中,不能构成电解池,废旧电池不放电;酒精不是电解质,将废旧电池浸泡在酒精中,不能构成电解池,废旧电池不放电,故选A。粉碎的目的是增大接触面积,增大反应速率,使废旧电池材料充分灼烧。(2)“酸浸”过程中,除加入H2SO4溶液,还要加入H2O2溶液。①H2O2的作用是

。

A.作氧化剂B.作还原剂C.既作氧化剂又作还原剂B解析:(2)①H2O2溶液促进了LiCoO2在H2SO4溶液中转化为CoSO4,Co元素化合价降低,发生还原反应,H2O2的作用是作还原剂,故选B。②H2O2溶液促进了LiCoO2在H2SO4溶液中转化为CoSO4,该反应的离子方程式为

。

2Li++2Co2++4H2O+O2↑2.(2023·江苏模拟节选)稀土有工业“黄金”之称,我国稀土资源丰富。目前以氟碳铈矿(主要含CeFCO3)为原料制备CeO2的一种工艺流程如下:(1)选矿是整个矿产品生产过程中的重要环节。一般可采用重选法、浮选法、磁选法、电选法等方法,将有用矿物与脉石矿物(无用矿物)分离。氟碳铈矿浮选过程中采用不同捕收剂BHA和SHA(浓度均为2×10-4mol/L)时,pH对氟碳铈矿浮选回收率的影响如图所示。浮选时应选择的最佳捕收剂是

(填“BHA”或“SHA”),其对应的最佳pH为

。

BHA9.5解析:(1)由题图可知,BHA浮选回收率可达较高值,对应的pH为9.5。(2)氧化焙烧后的产物之一为CeO2,则酸浸时发生反应的离子方程式为

。(3)为了提高酸浸率,可以适当提高反应温度,但若温度偏高,浸出率反而会减小,其原因是

。

温度偏高,过氧化氢发生分解,造成浸出率减小解析:(3)酸浸时反应物之一是过氧化氢,温度偏高,过氧化氢大量分解。3.(2023·重庆模拟节选)钕铁硼磁铁因其超强的磁性被誉为“永磁之王”。一种从钕铁硼废料[含钕(Nd,质量分数为28.8%)、Fe、B]中提取氧化钕的工艺流程如图所示:已知:Nd稳定的化合价为+3价;金属钕的活动性较强,能与酸发生置换反应;Nd(H2PO4)3难溶于水;硼不与稀硫酸反应。(1)可以选择

(填字母)除去钕铁硼废料表面的矿物油污。

A.酒精清洗 B.NaOH溶液浸泡C.纯碱溶液浸泡 D.稀硫酸A解析:(1)矿物油的主要成分是各种烃,烃不能与酸、碱、盐发生反应,可根据相似相溶原理,用酒精清洗,故选A。(2)“粉碎”的目的是

。增大“酸溶”时接触面积,加快解析:(2)将钕铁硼废料粉碎,目的是增大“酸溶”时接触面积,加快“浸出”速率。“浸出”速率必备知识工艺流程中建模三阶段——反应条件的控制通过控制一定的反应条件,来达到提高物质转化率或更彻底除去杂质的目的。反应条件最常见的是溶液的pH、反应的温度、反应物的配料比等。1.控制溶液的酸碱性(pH)的目的(2)通过控制溶液的pH可以除去某些金属离子。①如要除去溶液中含有的Fe3+、Al3+,可调节溶液的pH使之转变为Fe(OH)3、Al(OH)3沉淀。②调节溶液的pH所需的物质一般应满足两点:能与H+(或OH-)反应,使溶液pH增大(或减小);不引入新杂质。如要除去Cu2+溶液中混有的Fe3+,可加入CuO、Cu(OH)2、CuCO3、Cu2(OH)2CO3等物质来调节溶液的pH。2.控制反应的温度(1)控制反应温度的目的。温度目的高温加快物质溶解(分解、逸出);增大反应速率;促进平衡移动等低温防止物质挥发或分解;促进平衡移动温度范围①过低:反应速率变小,溶解速率变小;②过高:a.催化剂失去活性;b.产物的浸出率(产率)降低;c.造成物质分解[NaHCO3、NH4HCO3、H2O2、HNO3(浓)等]、挥发(醋酸、HCl、液溴、乙醇等)、升华(I2等);③防止副反应发生,控制固体的溶解与结晶(2)控制反应物温度的方法:水浴、油浴、冰水浴、沙浴等。3.调节反应物的浓度(配料比)(1)通过控制反应物的浓度,控制反应的类型,有利于目标反应的进行。(2)根据需要选择适宜浓度,控制一定的反应速率,使平衡向有利于目标产物生成的方向进行。(3)反应物过量,能保证反应的完全发生或提高其他物质的转化率,但会给后续操作带来除杂问题。4.加入氧化剂、还原剂完成溶液中离子的转化,需要根据题目信息(溶液中离子的氧化性、还原性)判断加入试剂的作用。如加入H2O2或NaClO等,把Fe2+转化为Fe3+。素养提能1.辉铜矿石主要含有硫化亚铜(Cu2S)及少量脉石(SiO2)。一种以辉铜矿石为原料制备硝酸铜的工艺流程如图所示。(1)“回收S”过程中温度控制在50～60℃之间,不宜过高或过低的原因是

。

温度过高苯容易挥发,温度过低溶解速率小(2)“保温除铁”过程中,加入CuO的目的是

;“蒸发浓缩、冷却结晶”过程中,要用HNO3溶液调节溶液的pH,其理由是

。

调节溶液的pH,使Fe3+完全转化为Fe(OH)3沉淀抑制Cu2+的水解2.(2018·全国Ⅰ卷,27节选)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:利用烟道气中的SO2生产Na2S2O5的工艺为:(1)pH=4.1时,Ⅰ中为

溶液(写化学式)。

NaHSO3解析:(1)酸性条件下,SO2与Na2CO3溶液反应生成NaHSO3。(2)工艺中加入Na2CO3固体、并再次充入SO2的目的是

。

得到NaHSO3过饱和溶液解析:(2)工艺中加入Na2CO3固体并再次通入SO2,其目的是得到NaHSO3过饱和溶液。3.(2023·四川绵阳二诊节选)锰酸锂(LiMn2O4)是一种锂电池的正极材料。工业上以方锰矿(主要成分为MnO,还含有少量的Fe3O4、Al2O3、CaO、SiO2)为原料制备锰酸锂的流程如图所示。已知:Ⅰ.25℃时,相关物质的Ksp如下表所示。物质KspMn(OH)22×10-13Fe(OH)25×10-17Fe(OH)31×10-39Al(OH)31×10-32Ca(OH)26×10-6Ⅱ.25℃时,NH3·H2O电离常数Kb=2×10-5。Ⅲ.离子浓度低于1×10-5mol/L时即为沉淀完全。回答下列问题:(1)步骤②加入MnO2的目的是

。将Fe2+氧化为Fe3+解析:(1)方锰矿加入稀硫酸酸溶后过滤,滤渣1的成分为CaSO4、SiO2,滤液1中主要含有的金属离子有Mn2+、Fe2+、Fe3+、Al3+,故加入二氧化锰的目的是将Fe2+氧化为Fe3+。5～88×1017稀硫酸解析:(3)由题给反应可知,为了提高洗脱效率,又不引入其他杂质,淋洗液应选用稀硫酸,可以增大溶液中的氢离子浓度,使平衡向逆反应方向移动,有利于将锰离子进一步提纯。4.(2023·湖南娄底模拟)以含锑的废料(主要成分是Sb,含少量Cu、Fe杂质)为原料制备焦锑酸钠的流程如下:已知:“硫浸”时,锑转化成Na3SbS3,Fe、Cu不参与反应;Na3SbO4和NaSb(OH)6不溶于水,易溶于酸。请回答下列问题。(1)提高“硫浸”速率的措施有

(答一条)。从上述分离出来的浸渣1中提取铜的操作包括

、

、洗涤、干燥等。

加热、搅拌、粉碎废料、增大Na2S溶液浓度等(任写一条即可)溶于足量的稀硫酸(或盐酸)过滤解析:含锑的废料(主要成分是Sb,含少量Cu、Fe杂质)加入氢氧化钠溶液、硫化钠溶液,并通氧气进行“硫浸”,“硫浸”时,锑转化成Na3SbS3,Fe、Cu不参与反应,浸渣1为Cu、Fe,浸液中加入过氧化氢溶液进行氧化,将Na3SbS3氧化为Na3SbO4和S,过氧化氢被还原为H2O,粗锑酸钠中加盐酸进行“酸溶”,Na3SbO4转化为H3SbO4,硫不与盐酸反应,浸渣2为S,浸液中加入氢氧化钠溶液进行中和,将H3SbO4转化为NaSb(OH)6。(1)可通过加热、搅拌、粉碎废料、增大Na2S溶液浓度等提高“硫浸”速率;由分析可知,浸渣1为Cu、Fe,铁与稀硫酸(或盐酸)反应,铜不与稀硫酸(或盐酸)反应,因此可以通过将浸渣1溶于足量的稀硫酸(或盐酸),然后过滤、洗涤、干燥,提取浸渣1中的铜。(2)“硫浸”中锑转化的化学方程式为

。

4Sb+12Na2S+(3)“氧化”中氧化剂与还原剂的物质的量之比为

。4∶1(4)其他条件相同时,“硫浸”中锑浸出率与液固比(一定浓度的NaOH和Na2S组成的混合液体积与含锑废料的质量之比)关系如图1所示。最佳液固比为

mL·g-1。

6解析:(4)由图示可知,液固比为6mL·g-1时,锑浸出率达到最大,液固比再升高,锑浸出率不变,因此最佳液固比为6mL·g-1。(5)当液固比一定时,“氧化”中相同时间内锑的氧化率与温度关系如图2所示,40℃时锑的氧化率达到峰值的原因是

。

40℃之前,升高温度,反应速率增大;40℃之后,升高温度,过氧化氢分解速率增大,浓度减小较快,锑的氧化率降低解析:(5)温度越高,反应速率越大,但温度越高,过氧化氢分解速率也越大,因此40℃之前,升高温度,反应速率增大,锑的氧化率增大,40℃之后,升高温度,过氧化氢分解速率增大,浓度减小较快,锑的氧化率降低。5.(2023·四川宜宾二模节选)废旧磷酸铁锂电池的正极材料中含有LiFePO4、Al、导电剂(乙炔墨、碳纳米管)等。工业上利用废旧磷酸铁锂电池的正极材料制备Li2CO3的工艺流程如图所示。已知:①LiFePO4不溶于碱,可溶于稀酸。②常温下,Ksp(FePO4)=1.3×10-22,Ksp[Fe(OH)3]=4.0×10-38。③Li2CO3在水中溶解度如下表:温度/℃溶解度/g01.54201.33401.17601.01800.851000.72回答下列问题:(1)将电池粉碎前应先放电,放电的目的是

。

释放残余的能量,避免造成安全隐患解析:(1)废旧磷酸铁锂电池中大都残余部分电量,在处理之前需要进行彻底放电,否则在后续处理中,残余的能量会集中释放出大量的热量,可能会造成安全隐患。(2)“滤液A”中的溶质主要是

。

NaAlO2解析:(2)“滤液A”中主要为偏铝酸钠溶液,其溶质主要为NaAlO2。(3)“酸浸”时,加入H2O2溶液的目的是

(用离子方程式表示)。盐酸用量不宜太多,结合后续操作分析,原因是

。

2LiFePO4+H2O2+防止增加后续步骤中Na2CO3溶液的消耗,造成浪费(4)“沉铁沉磷”时,当溶液pH从1.0增大到2.5时,沉铁沉磷率会逐渐增大,但pH超过2.5以后,沉磷率又逐渐减小。从平衡移动的角度解释沉磷率减小的原因是

。pH>2.5后,促使Fe3+水解平衡正向移动以Fe(OH)3形式存在,降低了磷元素的沉淀率解析:(4)pH>2.5后,促使Fe3+水解平衡正向移动以Fe(OH)3形式存在,因此降低了磷元素的沉淀率。解析:(5)从题给Li2CO3在水中溶解度可知,碳酸锂在温度较高时溶解度较小,则可用热水洗涤,然后干燥可得到高纯碳酸锂。(5)“提纯”时,可用热水洗涤Li2CO3粗品,理由是

。碳酸锂在温度较高时溶解度较小,用热水洗涤,干燥可得到高纯碳酸锂工艺流程中建模三阶段——物质的分离与提纯必备知识1.化工生产中常用的除杂方法2.化工流程中常用分离操作分离操作目的过滤(热滤或抽滤)分离难溶物和液体(防止降温析出不必要晶体;加快过滤速率)洗涤(冰水、有机溶剂)洗去沉淀、晶体表面的杂质离子(减少固体的溶解损失)萃取利用溶质在互不相溶的溶剂里的溶解度不同,把物质从水相提取到有机相,萃取后需要分液反萃取用反萃取剂使被萃取物从有机相返回水相,是萃取的逆过程注意:反萃取一般是化学变化分液分离两种互不混溶的液体蒸发结晶提取溶解度随温度变化不大的溶质冷却结晶提取溶解度随温度变化较大的溶质、易水解或分解的溶质或结晶水合物注意:易分解、易水解、带结晶水的物质必须采取冷却结晶。因为蒸发结晶最后要“几乎蒸干”,所以会导致物质水解完全、分解或丢失结晶水重结晶将结晶得到的晶体溶于溶剂制得饱和溶液,又重新从溶液结晶的过程蒸馏或分馏分离互溶的沸点不同的液体混合物冷却法利用气体易液化的特点分离气体升华利用一种固体易升华的性质分离固体混合物晶体的干燥自然晾干,滤纸吸干,在干燥器中干燥、烘干(热稳定性较好),低温减压干燥(热稳定性差)3.分离提纯中操作的答题规范(1)结晶操作。从溶液中得到带结晶水的晶体的操作是蒸发浓缩、冷却结晶、过滤、洗涤、干燥。(2)沉淀、过滤。①沉淀剂过量的判断。把反应后的混合物静置一段时间,吸取少量上层清液,置于一洁净的试管中,再滴加少量的沉淀剂,若没有沉淀生成,则证明沉淀剂已过量。②沉淀洗涤操作。沿玻璃棒向过滤得到的沉淀上慢慢加入适量蒸馏水至刚好浸没沉淀,然后静置,让其自然流下,重复以上操作2～3次,直至洗涤干净。为了减少沉淀的溶解,可用冰水或有机溶剂洗涤。③检验沉淀是否洗涤干净。取少量最后一次洗涤液,置于一洁净的试管中,再滴加少量的检验试剂,若没有特征现象出现,则证明沉淀已洗涤干净。4.沉淀洗涤时洗涤剂的选择洗涤试剂适用范围目的水冷水产物溶解度随温度变化较大减少固体因为洗涤液温度高造成溶解损失热水溶解度随着温度升高而降低的物质减少固体因为洗涤液温度低造成溶解损失有机溶剂(酒精、丙酮等)固体易溶于水,难溶于有机溶剂减少固体溶解损失;利用有机溶剂的挥发性除去固体表面的水分,加快干燥速率酸、碱溶液产物不溶于酸、碱除去固体表面吸附着的可溶于酸、碱的杂质;减少固体溶解素养提能1.硫酸亚铁铵的化学式为(NH4)2SO4·FeSO4·6H2O(商品名为摩尔盐),可由硫酸亚铁与硫酸铵反应制备,一般硫酸亚铁盐在空气中易被氧化,而形成摩尔盐后就比较稳定了。实验室制取少量摩尔盐的流程如图:回答下列问题:(1)步骤1中Na2CO3的主要作用是

。洗去铁屑表面的油污解析:(1)碳酸钠水解呈碱性,油脂在碱性条件下能水解。(2)步骤2中趁热过滤的目的是

。防止FeSO4结晶,减小FeSO4的损失解析:(2)如果不趁热过滤就会有FeSO4·7H2O析出。(3)步骤3中,加入(NH4)2SO4固体后,要得到摩尔盐晶体,需经过的实验操作包括:加热蒸发、

、

、洗涤和干燥。

冷却结晶过滤解析:(3)温度低时,硫酸亚铁铵的溶解度小,易结晶析出,所以加热蒸发后需要冷却结晶、过滤、洗涤和干燥。(4)步骤3中制得的晶体过滤后用无水乙醇洗涤的目的是

。

减少摩尔盐的损失,加速水分挥发解析:(4)用无水乙醇洗涤可以减少产品在洗涤过程中的溶解损失,同时乙醇易挥发,可带走产品表面的少量水。2.(2023·广东模拟节选)金属钪可用作宇航材料、火箭和飞机的制造材料;氧化钪可提高计算机记忆元件性能。赤泥是铝土矿加工过程中产生的废料,含有丰富的钪元素,另含有Fe2O3、SiO2、Al2O3等氧化物。一种从赤泥中提取氧化钪的工艺流程如图所示(P2O4是一种磷酸酯萃取剂)。回答下列问题。P2O4萃取浸出液的浓度、料液温度对萃取率的影响如表、图所示,萃取时P2O4最佳浓度及料液温度分别为

、

;萃取后“盐酸洗涤”的目的是

。3%65℃洗去有机相中的FeCl3P2O4浓度对萃取率的影响如下表:试验编号P2O4浓度/%分相情况钪萃取率/%铁萃取率/%1-11分相快90.7615.821-22分相容易91.5319.231-33分相容易92.9813.561-44有第三相90.6930.121-55轻微乳化91.7439.79料液温度对分离系数的影响如图:解析:由表格数据可知,P2O4的浓度为3%时,钪萃取率最高、铁萃取率最低,由题图可知,料液温度为65℃时,钪/铁、钪/铝分离系数最高,所以萃取时P2O4最佳浓度及料液温度分别为3%、65℃。3.(2023·湖南模拟节选)锌是人体必需的一种微量元素,素有“生命之花”的美誉。工业上利用废锌铁合金(主要为Zn,含少量Fe、ZnO、Fe2O3等)和葡萄糖酸钙[Ca(C6H11O7)2]为原料制备葡萄糖酸锌的流程如下:(1)已知ZnSO4的溶解度随温度变化如图所示,“步骤Ⅰ”的操作是在100℃蒸发溶剂;

;

;

;冷却至室温;过滤。蒸发至溶液出现晶膜,停止加热在60℃蒸发溶剂蒸发至溶液出现晶膜,停止加热解析:(1)根据ZnSO4的溶解度随温度变化曲线可知,要得到ZnSO4·7H2O,应该在100℃蒸发溶剂,蒸发至溶液出现晶膜,停止加热,然后降低温度至60℃,此时溶液变为不饱和溶液,在60℃蒸发溶剂,蒸发至溶液出现晶膜,停止加热,降低温度,溶质析出,过滤即可得到ZnSO4·7H2O。防止葡萄糖酸锌结晶析出,加快过滤速率(2)“趁热抽滤”的目的是

。解析:(2)葡萄糖酸锌易溶于热水,可溶于冷水,则“趁热抽滤”的目的是防止葡萄糖酸锌结晶析出,加快过滤速率。(3)已知相关物质的溶解性如下表:物质名称葡萄糖酸钙葡萄糖酸锌硫酸锌硫酸钙水中的溶解性易溶于热水,可溶于冷水易溶于热水,可溶于冷水易溶微溶乙醇中的溶解性微溶微溶难溶难溶则实验中加入95%乙醇的目的是

。降低葡萄糖酸锌的溶解度解析:(3)降温过滤后得到葡萄糖酸锌,因为葡萄糖酸锌易溶于热水,可溶于冷水,但微溶于乙醇,洗涤时加入95%乙醇,可降低葡萄糖酸锌的溶解度。4.CoCl2·6H2O是一种饲料营养强化剂。一种利用水钴矿[主要成分为Co2O3、Co(OH)3,还含少量Fe2O3、Al2O3、MnO等]制取CoCl2·6H2O的工艺流程如图:已知:①浸出液中含有的阳离子主要有H+、Co2+、Fe2+、Mn2+、Al3+等。②部分阳离子以氢氧化物形式沉淀时溶液的pH如下表所示。沉淀物开始沉淀完全沉淀Fe(OH)31.83.2Fe(OH)27.09.0Co(OH)27.29.2Al(OH)33.45.2Mn(OH)28.110.1③CoCl2·6H2O的熔点为86℃,加热至110～120℃时,失去结晶水生成无水氯化钴。(1)浸出液中加入NaClO3的作用是

。将Fe2+氧化为Fe3+(2)“加Na2CO3调pH至5.2”,过滤所得到的沉淀成分为

。

Fe(OH)3、Al(OH)3(3)“操作1”中包含3个基本实验操作,它们依次是

、

和过滤。制得的CoCl2·6H2O在烘干时需减压的原因是

。

蒸发浓缩冷却结晶降低烘干温度,防止产品分解失去结晶水(4)萃取剂对金属离子的萃取率与pH的关系如图所示。向“滤液”中加入萃取剂的目的是

;萃取剂使用的最佳pH范围是

(填字母)。A.2.0～2.5 B.3.0～3.5C.4.0～4.5 D.5.0～5.5

除去“滤液”中的Mn2+B解析:该流程的设计意图为酸溶后用Na2SO3将三价钴还原为二价钴,但Fe3+也被还原为Fe2+,因此用NaClO3将其重新氧化为Fe3+,再调pH至5.2,使Fe3+、Al3+转化为氢氧化物沉淀后过滤除去,此时溶液中阳离子主要是Mn2+和Co2+,萃取分离时,pH应选取两者萃取率差别最大的区间。最后得到CoCl2溶液,进行蒸发浓缩、冷却结晶和过滤。减压烘干可防止失去结晶水,获取更纯净的产品。必备知识工艺流程中陌生方程式的书写工艺流程题一般会选择一种陌生元素的制备工艺为核心进行相关设问,且以第四周期相关元素(主要为过渡金属元素)的转化设问居多,所以有关的氧化还原反应的化学方程式、离子方程式的书写成为必考的考查点,有时还会涉及非氧化还原反应、电极反应式的书写。1.常见氧化剂、还原剂(出现时能快速联想到其氧化性、还原性)(1)常见氧化剂:Na2O2、Fe3+、HNO3、O2、O3、H2O2、H2SO4(浓)、Cl2、Br2、HClO及其盐、KMnO4(H+)、KClO3等。(3)注意H2O2既有氧化性又有还原性。绝大多数情境下作氧化剂,但遇到强氧化剂时也可能作还原剂。(4)注意题目中给出的提示信息、暗示信息。如要制备某金属较高价态化合物,意味着其低价离子有还原性。2.常见氧化剂的还原产物及转移电子数氧化剂得电子数目产物预测KMnO4(H+)Mn2+K2Cr2O7(H+)Cr3+HNO3(浓)NO2HNO3(稀)NOCl2、HClO、ClO-Cl-NaClO3Cl-H2O2H2OH2SO4(浓)SO23.常见还原剂的氧化产物及转移电子数4.氧化还原反应方程式的书写流程素养提能1.(2019·全国Ⅰ卷,26节选)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+,可选用的化学试剂是

。

SiO2、Fe2O3、Al2O3

KSCN解析:(2)“滤渣1”为不与硫酸铵溶液反应的Fe2O3、Al2O3、SiO2;检验Fe3+的试剂为KSCN。(3)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

。

溶浸高温焙烧2.(2019·全国Ⅱ卷,26节选)立德粉ZnS·BaSO4(也称锌钡白),是一种常用白色颜料。以重晶石(BaSO4)为原料,可按如下工艺生产立德粉。回答下列问题。(1)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

。

(2)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)。

BaCO3

解析:(2)有臭鸡蛋气味的气体为硫化氢气体,由强酸制弱酸原理知,还原料硫化钡与空气中的水、二氧化碳反应生成了碳酸钡与硫化氢气体。(3)沉淀器中反应的离子方程式为

。S2-+Ba2++Zn2++3.(2018·全国Ⅰ卷,27节选)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

。(2)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。

a4.(2018·全国Ⅱ卷,26节选)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+)=0.1mol·L-1]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pH1.56.36.27.4沉淀完全的pH2.88.38.29.4回答下列问题:(1)焙烧过程中主要反应的化学方程式为

。

(2)溶液中的Cd2+可用锌粉除去,还原除杂工序中反应的离子方程式为

。

(3)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。

溶浸5.(2022·辽宁卷,16节选)某工厂采用辉铋矿(主要成分为Bi2S3,含有FeS2、SiO2杂质)与软锰矿(主要成分为MnO2)联合焙烧法制备BiOCl和MnSO4,工艺流程如下:已知:焙烧时过量的MnO2分解为Mn2O3,FeS2转变为Fe2O3。(1)Bi2S3在空气中单独焙烧生成Bi2O3,反应的化学方程式为

。(2)生成气体A的离子方程式为

。

2Mn2++Cl2↑+3H2O6.(2022·河北卷,15节选)以焙烧黄铁矿FeS2(杂质为石英等)产生的红渣为原料制备铵铁蓝Fe(NH4)Fe(CN)6颜料。工艺流程如下:(1)还原工序中,不生成S单质的反应的化学方程式为

。

(2)沉铁工序产生的白色沉淀Fe(NH4)2Fe(CN)6中Fe的化合价为

,氧化工序发生反应的离子方程式为

。+2

7.(2023·福建龙岩模拟)某工业生产上用铜镍矿石(主要成分为CuS、NiS、FeS、SiO2及不溶于酸的杂质)制备胆矾CuSO4·5H2O的流程如图所示。(1)“调节pH”时,生成氢氧化铁沉淀的离子方程式为

,试剂X的最佳选择是

(填字母)。

a.HCl b.NaOHc.H2SO4 d.NH3·H2Oc(2)向“萃取”后的水相中加入一定量的NaClO和NaOH,能制得黑色不溶物NiOOH,该反应的化学方程式为

。化繁为简突破工艺流程中的计算必备知识工艺流程题中的计算通常有两类:一类是产品提纯过程中,需要通过调整pH使一些金属离子形成氢氧化物沉淀,此时涉及Ksp的计算;另一类是产品制备出来之后,进行产品纯度的测定,此时涉及氧化还原滴定分析法,常用的滴定方法有碘量法和KMnO4滴定法。1.沉淀开始和沉淀完全时溶液pH的计算方法素养提能浅蓝色至无色2.(2023·河南洛阳月考节选)硼、镁及其化合物在工农业生产中应用广泛。已知:硼镁矿主要成分为Mg2B2O5·H2O,硼砂的化学式为Na2B4O7·10H2O。利用硼镁矿制取金属镁及粗硼的工艺流程如图,请回答下列有关问题:99.0%3.(2023·广东深圳模拟节选)高磷镍铁是生产钙镁磷肥的副产品。以高磷镍铁(主要含Ni、Fe、P,还含有少量Fe、Cu、Zn的磷化物)为原料生产硫酸镍晶体(NiSO4·6H2O)的工艺流程如图所示:已知:电解时,选用2mol·L-1硫酸溶液为电解液。“沉镍”时,为确保镍沉淀完全,理论上应调节溶液pH≥

{已知:25℃时,Ksp[Ni(OH)2]=2.0×10-15;lg2=0.3;当溶液中离子浓度≤1.0×10-5mol·L-1时,可认为该离子沉淀完全}。

9.154.铜镉渣主要含锌、铜、铁、镉(Cd)、钴(Co)等金属单质。湿法炼锌产生的铜镉渣用于生产金属镉的工艺流程如图:表中列出了相关金属离子生成氢氧化物沉淀的pH(金属离子的起始浓度为0.1mol/L)。氢氧化物开始沉淀的pH沉淀完全的pHFe(OH)31.53.3Fe(OH)26.59.9Cd(OH)27.29.5Zn(OH)28.011.1(1)操作Ⅲ中先加入适量H2O2溶液,发生反应的离子方程式为

;再加入ZnO控制反应液的pH,pH范围为

。

3.3≤pH<7.2(2)常用沉淀转化法处理含Cd2+废水,写出碳酸钙处理Cd2+的离子方程式:

;

若反应达到平衡后溶液中c(Ca2+)=0.1mol/L,溶液中c(Cd2+)=

mol/L。[已知25℃,Ksp(CdCO3)=5.6×10-12,Ksp(CaCO3)=2.8×10-9]

2.0×10-45.(2023·河南郑州模拟节选)近期科学家首次发现像大脑样的学习材料——VO2,某小组以接触法制硫酸的废催化剂(主要成分是V2O5,含少量Fe2O3、CuO、Al2O3等杂质)为原料制备VO2的流程如图:已知:①NH4VO3难溶于水,(VO2)2SO4易溶于水;③几种金属离子以氢氧化物沉淀时的pH如下表。金属氢氧化物Fe(OH)3Al(OH)3Cu(OH)2开始沉淀的pH2.74.04.6完全沉淀的pH3.75.26.0请回答下列问题:(1)理论上,为实现Cu2+完全沉淀,应调节pH=6.0,工业生产中,常调节pH=8.0,其目的是

(用化学用语和必要的文字说明)。(2)将2.075gVO2产品溶于强碱溶液,加