2020高考理综化学押题预测附答案 (一)

押课标卷理综第27题无机工业流程

高考频度：★★★★★难易程度：★★★★☆

考情分析与预测

一、考题分析

化学工艺流程试题是全国卷的必考题型。化学工艺流程是将化工生产过程中主要生产阶段

以流程框图形式呈现出来。涉及的知识包含元素及其化合物的性质、制备、分离提纯等化学问

题。试题涉及的知识面多而杂，难度较大。

二、近四年考点分布分析

全考点分布

题

国年份

号制备型流结合反应其他无机涉及元素及

卷程原理型综合型特殊物质

201926TB、Mg、硼酸

201827VVS焦亚硫酸钠

I

2017274Li钛铁矿

201627V。、NaClOi

201926Ba、S立德粉

201826qVZn闪锌矿

II

201726Ca水泥

2016267qN2H4

201926VMn^硫酸镭

201827qVIKIO3

III

2017277Cr格铁矿

2016287V、V2O5

题再现

（2019年全国1卷）硼酸（H3BO3）是一种重要的化工原料，广泛应用于玻璃、医药、肥料等工艺。一种

以硼镁矿Mg2B2O5-H2O.SiS及少晟Fe2O3、AI2O3）为原料生产硼酸及轻质氧化镁的工艺流程如下：

(NHJSO］溶液滤渣1

J-］~~~~I调回1=3.5------------

硼镁矿粉一浸f过滤--------垃滤21■—H3BO3

J调：；H=6.5

气体fI吸收I-------------H►Mg(OH),.MgCOj—A轻质氧化镁

♦♦

NH4HCO3溶液母液

回答下列问题：

(1)在95℃“溶侵”硼镁矿粉，产生的气体在“吸收”中反应的化学方程式为o

(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)艰据H3BO3的解离反应：H3BO3+H2OH++B(OH)XK=5.81xl()T。，可判断H3BO3是酸;

在“过滤2”前，将溶液pH调节至3.5,目的是o

(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o

［答案］(1)NH3+NH4HCO3=(NH4)2CO3

(2)Fe2O3>AI2O3、SiO2KSCN

(3)一元弱转化为H3BO3,促进析出

(4)2Mg2++2H2O+3CO¥=Mg(OH)2MgeO3I+2HCO3(或2Mg2++凡(>282于

Mg(OH)2MgCO3l+CO2t)溶浸高温焙烧

【解析】(1)根据流程图知硼镁矿粉中加入硫酸俊溶液产生的气体为氨气，用碳酸氢钱溶液吸收，反应方

程式为：NH3+NH4HCO3=(NH4)2CO3：

(2)滤渣I为不与硫酸铉溶液反应的Fe2O3、AI2O3、SQ;检验Fe3+,可选用的化学试剂为KSCN；

(3)由硼酸的离解方程式知，硼酸在水溶液中是通过与水分子的配位作用产生氢离子，而三价硼原子最多只

能再形成一个配位键，且硼酸不能完全解离，所以硼酸为一元弱酸；在“过滤2”前，将溶液pH调节至3.5,目

的是将B(OH)F转化为H3BO3,并促进H3BO3析出；

(4)沉镁过程中用碳酸镀溶液与Mg2+反应生成Mg(OH)2MgCO3,沉镁过程的离子反应为：

2Mg2++2H2O+3CO32-=Mg(OH)2,MgCO3l+2HCO3-;母液加热分解后生成硫酸镀溶液，可以返回“溶浸”工序循

环使用；碱式碳酸镁不稳定，高温下可以分解，故由碱式碳酸镁制备轻质氧化镁的方法是高温焙烧。

占回典例引领了

高纯硫酸镭作为合成银钻镒三元正极材料的原料，工业上可由天然二氧化镭粉与硫化铳矿(还含Fe、

Al、Mg、Zn、Ni、Si等元素)制备，工艺如下图所示。回答下列问题:

ll?SO4MnO2窗水Na2sMnF2NH4HCO3

MnSW电.由审西硝联:…呼”

MnO招

滤渣1泗港2淤渣3池港4

相关金属离子［co(Mn+)=O.lmolL」形成氢氧化物沉淀的pH范围如下:

金属离子Mn2+Fe2+Fe3+A13+Mg2+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”中二氧化镒与硫化钵反应的化学方程式

(2)“氧化”中添加适量的MnO2的作用是将o

(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Zd+和Ni2+,“滤渣3”的主要成分是o

(5)“除杂2”的目的是生成MgFz沉淀除云Mg?.。若溶液酸度过高，Mg2+沉淀碗全f闪是

(6)写出“沉镭”的离子方程式o

(7)层状银钻钵三元材料可作为锂离子电池正极材料，其化学式为LiNiKsMnQz,其中Ni、Co.Mn的

化合价分别为+2、+3、+4。当x=y=l/3时，z=。

【答案】(1)SiO2(不溶性硅酸盐)MnCh+MnS+2H2so4=2MnSO4+S+2H2。

(2)将Fe2+氧化为Fe3+(3)4.7(4)NiS和ZnS

(5)印与H+结合形成弱电解质HF,MgF2=^Mg2++2F•平衡向右移动

2+1

(6)Mn+2HCO=MnCO3l+CO2t+H2O(7)

33

【解析】(1)Si元素以SiO2或不溶性硅盐存在，SiO2与硫酸不反应，所以滤渣I中除了S还有SiO2；在硫

酸的溶浸过程中，二氧化锌和硫化锌发生了氧化还原反应，二氧化锌作氧化剂，硫化钛作还原剂，方程式

为：MnO2+MnS+2H2SO4=2MnSO4+S+2H2O；(2)二氧化钵作为氧化剂，使得MnS反应完全，且将溶液中

Fe2+氧化为Fe3+；（3）由表中数据知pH在4.7时，Fe?+和A伊沉淀完全，所以应该控制pH在4.7〜6之间;

（4）根据题干信息，加入Naf除杂为了除去锌离子和钱离子，所以滤渣3是牛成的沉淀ZnS和NiS：

（5）由HFllll:H++F•知，酸度过大，F浓度减低，使得MgF21HMMg2++2F平衡向沉淀溶解方向移动,

Mg2+沉淀不完全；（6）根据题干信息沉铳的过程是生成了MnCO3沉淀，所以反应离子方程式为：

2+

Mn+2HCO3-MnCO31+CO2T+H2O；

⑺根据化合物中各元素化合价代数和为。的规律得：l+2x+3y+4z=6,已知，x=y=l/3,带入计算得：z=1/3

1.审读试题三步骤

⑴读题干一明确原料成分和生产目的。

⑵读流程——分析明确流程转化原理和目的。

（3）读设问——明确所答问题，答什么。

2.破题关键

⑴看原料：明确化工生产或化学实验所需的材料。

（2）看目的：把握题干中的“制备”或“提纯”等关键词，确定化工生产或化学实验的目

的。

⑶看箭头：进入的是投料（即反应物）；出去的是生成物（包括主产物和副产物）。

（4）看三线：主线主产品；分支副产品；回头为循环。

（5）找信息：明确反应条件的控制和分离提纯方法。

⑹关注所加物质的可能作用：参与反应、提供反应氛围、满足定量要求。

3.破题方法

⑴首尾分析法：对一些线型流程工艺（从原料到产品为一条龙的生产工序）试题，首先对比

分析流程图中第一种物质（原材料）与最后一种物质（产品），从对比分析中找出原料与产品之间

的关系，弄清生产过程中原料转化为产品的基本原理和除杂、分离、提纯产品的化工工艺，然后

再结合题设的问题，逐一推敲解答。

⑵分段分析法：对于用同样的原材料生产多种（两种或两种以上）产品（包括副产品）的工业

流程题，用分段分析法更容易找到解题的切入点。

⑶交叉分析法：有些化工生产选用多组原材料，先合成一种或几种中间产品，再用这一

中间产品与部分其他原材料生产所需的主流产品，这种题适合用交叉分析法。就是将提供的工

业流程示意图结合常见化合物的制取原理划分成几条生产流水线，然后上下交叉分析。

4.原料预处理的5种常用方法

研磨减小固体的颗粒度，增大固体与液体或气体间的接触面积，增大反应速率

水漫与水接触反应或溶解

酸浸与酸接触反应或溶解，使可溶性金属离子进入溶液，不溶物通过过滤除去

除去可燃性杂质或使原料初步转化，如从海带中提取碘时的灼烧就是为了除去可燃性

灼烧

杂质

燃烧改变结构，使一些物质能溶解，并使一些杂质在高温下氧化、分解，如燧烧高岭土

5.制备过程中控制反应条件的6种常用方法

常用于使某些金属离子形成氢氧化物沉淀。调节pH所需的物质一般应

满足两点：

调节溶液的pH①能与H'反应，使溶液pH变大；②不引入新杂质。例如若要除去Cu2

+中混有的F?+,可加入CuO、Cu(OH)2或C3OH)2cO3等物质来调节

溶液的pH,不可加入NaOH溶液、氨水等

控制温度根据需要升温或降温，改变反应速率或使平衡向需要的方向移动

控制压强改变速率，影响平衡

使用合适的催化剂加快反应速率，缩短达到平衡所需要的时间

趁热过滤防止某物质降温时析出

冰水洗涤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

6.物质分离的6种常用方法

F7r芬嵩茬落荔而第落沅福福痣联需荽菜话蓬

上遮一M热过滤或者抽滤等方法

U二二二二二二二二二二二二二二二二二二二二二二二二二

—_:利用溶质在互不相溶的溶剂里的溶解度不同;

革取和—溟取分离物质，如用CC1或茉萃取淡水中的;

分话:4:

—港双落群康固通康凌花不云而落底;如Raci；

结晶........................................

U

___艰蕨落绿康惭菊渡麦花至天庶漆庙【算永福;

冷却」的溶质或结晶水合物。如KNO3,FeClJ

1

―:一：CuCl^CuSO4-5H2OAFeSO4­7H:0等：

।蒸看与口荡瀛示西宜互落而装欣其吝骄鲂芬树

I白馅厂匕醇和甘油|

团汨—同府三保至菠花而至星芬禽工底「如苔最裒

田里1―：工业采用冷却法分离氨气与氮气、氢气

、卖成演练'

I银（Ni）有良好的耐高温、耐腐蚀、胱锈功能，在电池、催化剂方面有广泛的应用。以硫化银矿（主要

成分为NiS,另含少量CuS,FeS等杂质）为原料制取纯银的工艺流程如下:

NiSOj力地］小11-2-5

T浮选jNiS（合少・Cu$）一♦「*!—»粗镇（-少电率炼I纯镣

阳极泥

已知物质的还原性：Fe>Ni>H2>Cuo

回答下列问题:

（1）在“熔炼”过程中，二价铁的化合价没有发生改变，则杂质FeS与02反应的化学方程式为

（2）高银矿破碎、细磨的作用是

（?）在焰色反应实验中，可以用光洁无锈的锦丝代替的丝蘸取化学试剂灼烧，原因是

(4)“除铁”过程中，反应的化学反应方程式为。

(5)“电解”制粗银过程中，阳极发生的主要电极反应为。

(6)“电解精炼”过程中，需调节溶液的pH为2〜5,原因是。阳极泥的成分为

(写名称)。

【答案】⑴2FeS+3O22FcO+2SO；

(2)增大接触面积，提高浮选率

(3)银在焰色反应中，火焰呈无色，不影响其他金属元素的焰色

(4)SiO，+2FeO她FezSQ

(5)NiS-2e-=Ni2++S

(6)pH<2时，溶液中c(H+)较大，H+易在阴极放电；pH>5时，Ni?*易形成Ni(0H)2沉淀铜

【解析】

⑴在“熔炼”过程中，二价铁的化合价没有发生改变，高温条件下，杂质FeS与02反应生成FeO和SO2,反

应的化学方程式为2FeS+3O2WB2FeO+2so2,故答案为：2FeS+3O2幅2FeO+2sCh：

⑵为了提高浮选率，得到较高纯度NiS,可将高银矿破碎、细磨，增大其接触面积，故答案为：增大接触

面积，提高浮选率；

⑶因为银在焰色反应中，火焰呈无色，不会影响其他金属元素的焰色，所以在焰色反应实验中，可以用光

洁无锈的银丝代替伯丝蘸取化学试剂进行灼烧，故答案为：银在焰色反应中，火焰呈无色，不影响其他金

属元素的焰色；

⑷根据上述分析可知，“除铁”过程中，向低银矿中加入石英发生反应SiO2+2FeO高温FezSQ,故答案

为：SiCh+2FeO高温FezSiCh：

(5)“电解”制粗银过程中，主要是NiS在阳极失去电子得到S单质和Ni2+,发生的主要反应为NiS-2e-=Ni2++S,

故答案为：NiS-2e-=Ni2++S；

2+>H+>Ni2+

⑹已知物质的还原性：Fe>Ni>H2>Cu,则氧化性：Cu,若当pH<2时，溶液中c(H+)较大•也易在

阴极放电，不易得到Ni单质，pH>5时，W+易形成Ni(OH)2沉淀，“电解精炼”过程中，得到的阳极泥的主

要成分为Cu单质，故答案为：pH<2时，溶液中c(H+)较大，H+易在阴极放电；pH>5时，Ni?+易形成

Ni(0H)2沉淀；铜。

Q2+-K+和S0『)为出泡进行生产并综合利用的某过程如下图所示,己xmKJMg(OH)J=5.6x10-12

2某实验室模拟以粗盐(含杂质Mg2+、a

Kap[CaMg(CO3)2]«Kap[Mg(OH)2]o

⑴过量试剂A是溶液。(填名称)

(2)图为KCI和NaCl的溶解度曲线，连续裸作④是

0nt2温度汽

(3)向滤液IV中通入NH3cCh气体后能够得到NaHCCh的原因是(用必要的化学用语和文字

说明)。

8

(4)已知碳酸的Ka2=5.6XIO",次氯酸的&=3X10,工业上用饱和纯碱溶液代替烧碱溶液与Ch反应生产

有效成分为次氟酸钠的消毒液，反应的化学方程式是o

(5)经检测，滤液HI中c(Mg2+)V1.0X10-7moi/L,则镁元素最终沉淀物是,

(6)⑤处母液可以生产氮肥NH4CI,NHC1可用于制取具有漂白作用的三氯化氮。工业上制备NCb的一种方

法是用图所示装置电解，其原理是NH4cHZHCl'*NCb十3H2〃

阳极反应式是

⑺电解氯化钠时需要加入一定量氯化钙，根据学习过的电解知识推测加入氯化钙的主要作用是

【答案】(1)氯化钢(2)蒸发浓缩、结晶

(3)NaCl+H2O+NH3+CO2=NH4Cl+NaHCO31,生成的碳酸氢钠的溶解度小

(4)2Na2CO3+H2O+C12=NaClO+2NaHCO3+NaCl

(5)CaMg(CO3)2

(6)3c1-6e+N%=Nq+4H+

(7)降低电解质熔点

【解析】(1)加入过量试剂A后产生硫酸钢沉淀，说明试剂A中含有钢离子，为了不引入杂质离子，故所

加过量试剂A为氯化钢溶液；

(2)滤液HI中含有NaCI、KC1、NaOH、Na2CO3,加入盐酸调pH=3〜4,得到NaCl和KC1的混合液，在较

高温度下NaCl的溶解度小，而KC1的溶解度大，加热蒸发，使Na。析出；故答案为：蒸发浓缩、结晶；

(3)向滤液III中先通氨气，再通入二氧化碳；因为二氧化碳溶解度小，先通入氨气，提高滤液的pH,可

促进二氧化碳的吸收，且碳酸氢钠的溶解度较小，故最终得到碳酸氢钠，发生的反应方程式为：

NaCl+H2O+NH3+CO2=NH4Cl+NaHCOj：

故答案为：NaCl+H2O+NH3+CO2=NH4Cl+NaHCO31,生成的碳酸氢钠的溶解度小；

(4)Ka2(H2CO3)<Ka(HClO),所以溶液中碳元素主要以HCO郭J形式存在，反应方程式为：

2Na2CO3+H2O+C12=NaC10+2NaHC03+NaCl：

(5)经计算，若沉淀B为氢氧化镁，则pH=U的滤液ni中c(Mg2+)=5.6xllmclH>L0x1fy7mclI；i.

实际上c(Mg2+)<1.0x10’mol-L“，所以沉淀B应该是复盐CaMg(COJ；

(6)根据图示b极产生氢气，可以判断a极为阳极，b极为阴极；根据总反应方程式及溶液为酸性环境，

可知阳极电极反应为3Cr・6e+NH+FNCl+4H+；

(7)电解氯化钠时加入一定量氯化钙，形成低共熔物，降低了电解时所需的温度；

3我国西安兵马佣二号坑出土的宝剑因含有倍而锋利无比。目前:工业用硬格尖晶石(属于含氧酸盐，主要

含MN2O4其中M代表Mg或Fe,N代表Cr或AD制备重锯酸钠(工业流程如图)，同时电解重钠酸钠溶液

便可得到铭。

过炭NaO疗)15窗-

过及HzSO,Sq)FCF3(S)%。2(叫)/谢pHNaBjCh®匕?重倍酸钠

硬侪尖晶7i-扁引0^邪幽^溶液Tl^l操"溶液皿国(Na2Cr2O7)

Fc(OHhAI(OH)J

步骤i步骤n步骤in步骤1V步骤v

(1)硬铭尖晶石中，Cr的化合价为。

(2)在步骤II中除去的离子是操作X的名称为—。

(3)写出步骤III中H2O2表现的性质是—，已知步骤HI所得溶液cCN+AO.OlOmol/L,常温下，力口NaOH

使c(Fe3+)和dAP+)均降至lO3ol/L,应控制溶液的pH为_。(常温下：[KqCr(OH)3]=1.0x1。山，

35

/CsP[Al(OH)3]=1.0xlO-,K$p[Fe(OH)3]=LOxlO-38]。

A.10-11B.>11C.约为10D.约为4

(4)已知NaBiCh和Bi(OH)3都是难溶于水的固体。在步骤IV中发生化学反应的离子方程式为_,步骤V

中CO2压强越大NazCnCh产率越高，其原因是一。

【答案】3)+3

(2)Mg2+(或镁离子)过滤

(3)氧化性D

3+2*45+

(4)3NaBiO3+2Cr+7OH+H2O=2CrO4+3Bi(OH)3+3NaCO2压强越大，其溶解度越大，溶液的酸性越

强，Cn。2•产率也就越高

2+

(5)Cr2O7+12e+14H=2Cr+7H2O化学

【解析】

(D)由信息：硬格尖晶石属于含氧酸盐，主要含MN2O4,其中M代表Mg或Fe,N代表Cr或AL则M

为+2价，N为+3价，则Cr的化合价为+3；

答案为：+3：

(2)从硬铭尖晶石所含元素种类看，经过酸溶后溶液中含有Mg2\Fe2\AF+、C产等离子，从后续流程看,

步骤II以后溶液中已经没有镁离子，步骤III中除去了氢氧化铝、氢氧化铁沉淀，可知在步骤II中除去

的是Mg2+（或镁离子），操作X则是过滤；

答案为：Mg2+（或镁离子）：过滤：

（3）步骤山中除去了氢氧化铝、氢氧化铁沉淀，可推知Fe2+被均5,化成+3价.故%。产现了箕化性.它世E伽当雌中

£<Cr3+）=0.010mol/L,因为按常温下/[0（0m3]=1610巴则cfOH-产侬。mol/L,汽正户叫皿瓦，则应控制溶

液的pHV4,按常温下Ksp[Al（OH）3]=1.0xlO.35,府烟（0田30.0x10.38可知，比条件下，铝离子、铁离子已沉

淀完全，故选D；

答案为：氧化性；D；

（4）从流程图知，步骤IV为碱性条件下，溶液中的C1+技NaBi。通化成CQ产•”方程式为：3NaBiOj2Cr3++7OH-

+H,o=2ao2-4-3Bi（OH）3+3Na+,力骤"为颦械化成液硒船的过他

Cr2O^+H202CrO：+2H+,从反应知，CCh压强越大，其溶解度越大，溶液的酸性越强，越有利于平

衡左移，即CmCh?-产率也就越高；

答案为：3m893+2（3产+70母+也0=200,2何（。叫+3Na+；82压强越大，其溶解度越大，溶液的酸性越强，

CnCh?一产率也就越高；

（5）由工业电解法制格装置示意图知：电解时，阴极上CnO72-得到电子被还原，则电极反应式为

C「2C>7%+12e-+14H+=2Cr+7HJ0,电第池是电能主奘转殳为化学类的装置|

2+=2Cr+7H0,

答案为：Cr2O7+12e+14H：化学”

4以含锂电解铝废渣（主要成分为LiF、AIF3、NaF,少量CaO等）为原料，生产高纯度LiOH的工艺流程

女阍：（已知：常温下，LiOH可溶于水，Li2c03微溶于水）

浓硫酸水NacOj溶液CaOH,OCOj

1121111

11I

气体淀渣1气体泣渣2淀渣3

（1）含锂电解铝废渣与浓硫酸在200〜400C条件下反应2h。“滤渣1”主要成分是—（填化学式）。

（2）“过滤2”需要趁热在恒温装置中进行，否则会导致Li2s04的收率下降，原因是一。

（已知部分物质的溶解度数据见下表）

温度/℃Li2sO/gAl2(SO4)3/gNazSOVg

036.131.24.9

1035.433.59.1

2034.836.519.5

3034.340.440.8

4033.945.748.8

(3)40℃下进行“碱解”，得到粗碳酸锂与氢氧化铝的混合滤渣，生成氢氧化铝的离子方程式为—；若碱

解前淀液中c(Li*)=4mol・L」，加入等体积的Na2cO3溶液后，Li♦的沉降率到99%,则“滤液2”中

213

C(CO3)=_mol-L-o[K$p(Li2co3)=1.6x10-]

(4)“苛化”过程，若氧化钙过量，则可能会造成—o

(5)整个工艺流程中可以循环利用的物质有—o

(6)“电解”原理如图所示。“碳化”后的电解液应从(填"a"或"b”)—口注入。阴极的电极反应式为—o

帕离子交换膜

(7)高纯度LiOH可转化为电池级Li2c03。将电池级Li2cO3和C、FePCh高温下反应，生成LiFePCh和一

种可燃性气体，该反应的化学方程式为—o

【答案】(1)CaSO4(2)溶液温度下降，硫酸钠结晶析出时，夹裹了部分的硫酸锂共沉淀

3+2

(3)2A1+3CO3+3H2O=2A1(OH)31+3co2T4

(4)碳酸锂产品的钙离子含量相对升高(或使得氢氧化铝溶解进入溶液，导致最终产品的纯度下降)

(5)C02

(6)a2H2O+2-H2T+2OH-

高温

(7)Li2cCh+2C+2FeSO42LiFePO4+3C0f

【解析】

⑴根据分析得到“滤渣1”主要成分是CaSCh；

⑵“过滤2”需要趁热在恒温装置中进行，根据表中溶解度曲线得出硫酸钠晶体析出可能会夹带着硫酸锂,

从而导致Li2s04的收率下降：故答案为：溶液温度下降，硫酸钠结晶析出时，夹裹了部分的硫酸锂共沉淀；

(3)40°C下进行“破解”，得到粗碳酸锂与氢氧化铝的混合滤渣，生成氢氧化铝主要是碳酸根和铝离子发生双

水解，其离子方程式为2Al3++3CO#+3H)O=2AI(OH)U+3CCM：若碱解前滤液中c(Li+>-4mo,L加入等

体积的Na2c03溶液后，Li+城阴蝴"％.联时溶液中

』.+、4moi♦l?xlLx(1—99%),I_I用旭

c(Li+)=------------------------------------=0.02mobL,根据

2L

+2223

ATsp(Li2CO3)=r(Li)c(CO3)=0.02xc(C03")=1.6xIO,得到“滤液2冲c、(CO；)=4moll/；

(4)“苛化”过程，若氧化钙过量，溶液中含有多余的钙离子，也可能将生成的氢氧化铝溶解进入得到溶解中；

故答案为：碳酸锂产品的钙离子含量相对升高(或使得氢氧化铝溶解进入溶液，导致最终产品的纯度下降)。(5)

碱解的过程中生成C02,在碳化过程中加入CO2,因此整个工艺流程中可以循环利用的物质有CO2；(6)“电

解”原理如图所示，LiOH是从右边得到，而锂离子通过阳离子交换膜进入到右室，因此“碳化”后的电解液应

从a口注入.阴极是水中的氢离子得到电子，其电极反应式为2H2O+2e=出什20H,

⑺将电池级Li2cO3和C、FeP04高温下反应，根据氧化还原反应，FePCU中F?化合价降低，则C化合价升

高温

高，生成LiFePCh和一种可燃性气体即CO,该反应的化学方程式为Li2co3+2C+2FeSO4^=2LiFePO«+

3co3

5炼铁的矿物主要有赤铁矿、磁铁矿和菱铁矿等。目前主要采用以下流程测定铁矿石中铁元素的含量，流程

分为两个环节：铁矿石预处理和重铭酸钾滴定。

滴定过程：向预处理结束的溶液中加入适量蒸储水和硫酸磷酸混合酸，滴加数滴二苯胺磺酸钠，用重倍酸

钾标准溶液滴定，记录终点体积V。

已知：i.鸽酸钠(NazWOQ可用作指示剂，若铝由+6价变为+5价，则溶液变为蓝色。

ii.Sd+和Ti3+均具有还原性。

23+2

iii.氧亿性顺序为Cr2O7>Fe>WO4o

iV.二苯胺磺酸钠可用作氧化还原指示剂，本身无色，被氧化后呈现紫红色。

请回答下列问题：

(1)①过程需要加入过量的—(填试剂名称)，试剂过量的理由为—0

(2)②过程后的浅黄色溶液中铁的存在形式为—,③过程后的蓝色溶液中铁的存在形式为—o

(3)④过程中KSmCh的作用为.

⑷滴定时，滴定管应选用—(填“甲”或“乙”若滴定结束时，仰视读数，则测得结果—(填‘‘偏大"'偏

小”或‘无影响")

(5)滴定过程中，以二苯胺磺酸钠为指示剂，滴定终点观察到的现象为—o

(6)现称取0.4g铁矿石进行测定，滴定时共消耗45.00mL0.01mo卜L-RCnCh溶液，则该铁矿石中铁的质

量分数为—%(保留1位小数)。

【答案】(1)浓盐酸使铁矿石完全溶解

(2)Fe3\Fe2+Fe2+

(3)将+5价鸨和Ti3+氧化除去

(4)甲偏大

(5)溶液变为紫红色，且半分钟内不褪色

(6)37.8

【解析】

⑴为加快铁矿石溶解，①过程应加浓度较大的盐酸，为使铁矿石完全溶解，浓盐酸应该过量，故答案为：

浓盐酸；使铁矿石完全溶解；

⑵S/+具有还原性，②过程用S/+将Fe3,还原为Fe?+,但是得到的溶液为浅黄色，说明该溶液还有Fe3+,

③过程后的溶液呈蓝色，说明有+6价鸨变为了+5价，因为氧化性Fe3+>W(V-,故该过程Fe3+被还原成了Fe2+,

故答案为：Fe3\Fe2+：Fe2+；

⑶③过程得到的蓝色溶液除Fe2+外还有+5价的鸨、Ti3+都具有还原性，都能和重铭酸钾溶液反应，若直接

滴定，会使滴定结果偏大，故过程④加KQrzO?应是将+5价鸨和Ti3+除去，故答案为：将+5价鸨和Ti3+氧

化除去；

(4)重格酸钾溶液是强氧化性溶液，会腐蚀乳胶管，故选用酸式滴定管甲，若滴定结束时仰视读数，则导致重

锯酸钾溶液读数偏大，测得结果偏大，故答案为：甲；偏大；

⑸当到达终点时，Fe?+反应完，二苯胺磺酸钠随即被氧化，溶液呈现紫红色，且半分钟内不褪色，故答案

为：溶液变为紫红色，且半分钟内不褪色；

⑹由上面分析可知，滴定时，Fe?+和CrG?•发牛氧化还原反应得到Fe3+和CM根据得失电子守恒有：6Fe?+〜

6Fe3+〜6尸5。/〜2a3+."(CrA^oimoi-L-i^.oomLxlO-3=4.5xl0-4mol,所以，Fe元素的

4.5x10"x6

物质的量n(Fe)=-----------------mol=2.7x10-3mol,则m(Fe)=2.7x10-3molx56g/mol=0.1512g,

01512g

Fe%=xl00%=37.8%,故答案为：37.8。

0.4g

6“稀土之父”徐光宪对稀土萃取分离做出了巨大贡献。稀土是隐形战机、超导、核工业等高精尖领域必备

的原料。铳(Sc)是稀土金属之一，如图是制备Sc的工艺流程。

叵一三］工亘］堂嘿

调节闺烘干

已知：xNH4cl・yScF3・zH2O是ScF3与氯化物形成的复盐沉淀，在强酸中部分溶解。“脱水除铲是复盐沉淀的

热分解过程。

据此回答:

(1)在空气中焙烧SC2(C2O4)3只生成一种碳氧化物的化学方程式为

(2)图1是含Sc元素的离子与F浓度和pH的关系。用氨调节溶液pH,调节3.5<pH<4.2原因是

(3)图2是“脱水除钺”过程中固体质量与温度的关系，其中在380C到400℃会有白烟冒出，保温至无烟

气产生，即得到ScF%由图像中数据计算复盐中x:z=；工艺流程中可回收利用的物质是。

(4)传统制备ScF3的方法是先得到ScF3・6H?O沉淀，再高温脱水得SCF3,但通常含有ScOF杂质，原因是

(用化学方程式表示)。流程中将复盐沉淀后“脱水除锈''制得纯度很高的SeF%其原因是o

【答案】(1)2SC2(C2O4)3+3O22SC2O3+12CO2

(2)pH<3.5沉淀会在强酸中部分溶解，pH>4.2会生成铳的氢氧化物杂质

(3)1:2NFh和HC1

(4)ScFa+H,O=ScOF+2HF脱链时NHaCl分解，牛成HC1,抑制Sc3+水解

【解析】

（1）在空气中焙烧SC2（C2O4）3只生成一种碳氧化物C02和SC2O3,化学方程式为

2SC2(C2O4)3+3O22SC2O3+12CO2O故答案为：2Sc2(C2O4)3+3O22Sc2O3+12CO2；

（2）根据图1,含Sc元素的离子与F浓度和pH的关系，用氨调节溶液pH,调节3.5vpH<4.2原因是pH<3.5

沉淀会在强酸中部分溶解，pH>4.2会生成铳的氢氧化物杂质。故答案为：pH<3.5沉淀会在强酸中部分溶解,

pH>4.2会生成铳的氢氧化物杂质;

（3）“脱水除钱”过程中，在380℃到400匕会有白烟冒出，白烟是氯化钱小颗粒，保温至无烟气产生，即得

531-2.17.47-5.31

到SCF3,故在200℃到300℃为失水过程，则xNH4cl・yScF3・zH2。中x:y=

53.518-

=0.06:0.12=1:2,由图像中数据计算复盐中x:z=l:2;工艺流程中可回收利用的物质是NH3和HCL故答案为：1:2；

NH?<HC1；

（4）SCF3・6H?O沉淀，高温脱水得SCF3,通常含有ScOF杂质，原因是ScF3部分水解，ScF3+H2O=ScOF+2HFo

流程中将复盐沉淀后“脱水除钱”制得纯度徨高的SeF3,其原因是脱佞时NH4cl分解，生成HC1,抑制Sc"水

解。故答案为：SCF3+H2O=SCOF+2HF；脱铁时NH4CI分解，生成HC1,抑制Sc3+水解。

7实验室探究制备高钵酸钾的绿色化方案，其实验流程如下:

KCIO3KOHH2OCHJCOOH

MnOz一—共熔一一溶解—歧化—过滤—滤液―►KMnO,晶体

漉渣

已知：EMnO,水溶液呈墨绿色，在酸性、中性和弱碱性环境下，MnC）2舍发生自身氧化还原（歧化）反

应，生成MnO,和MnO2;部分试剂熔点、分解温度见下表:

物质KOHKC1O,MnO2K2MnO4KMnO4

熔点/℃406368———

分解温度/℃1323>400530190240

⑴在强碱性条件下，MnO:与KCIO3共熔可制得KzMnO,,其化学方程式为。投料的顺序为先

加入KOH和KC。混合均匀，待小火完全熔融，再加入MnO2,迅速搅拌。不能先将KC。与MnO?混

合的原因是。

⑵溶解后所得溶液转入二颈瓶中，趁热滴入6moi的乙酸，调节pH/10,在如下图所示的装置中进行

歧化。

①该步骤中如果pH控制过高，可能会导致o

②判断三颈瓶中K?MnO』完全反应的实验方法是：用玻璃棒蘸取溶液点在滤纸上，若观察到,表

示MnO：已完全反应。

⑶从提高原料利用率的角度分析，本实验流程的优点是o

(4)设计以滤液为原料，制取KMnO」晶体的实验方案：(已知KMnO」在水溶液中,90℃

以上开始分解。实验中必须使用的设备：蒸发皿、恒温水浴槽、恒温干燥箱)。

【答案】(1)3MnO2+6KOH+KClO3=3K2MnO4+KC1+3H2OMnO?会催化KCIO3分解，消

耗更多的原料

(2)如果pH控制过高，可能会导致KzMnO4歧化反应不完全，使得KMnO,中含有较多的K2M11O4

滤纸上仅有紫红色而没有绿色痕迹

(3)滤渣可用于回收MnO?，作为反应物制备KM。。,

(4)将滤液转移到蒸发皿中，放恒温水浴槽水浴加热，调节温度80℃左右浓缩，至溶液表面有晶膜出现，

冷却结晶、过滤、洗涤，将晶体低「240。€：的恒温干燥箱干燥

【解析】

⑴在强碱性条件下，MnO:与KCIO3共熔可制得K^MnO」，其化学方程式为

I

3MnO2+6KOH+KC1O3=3K2MnO4+KC1+3H2O投料的顺序为先加入KOH和KCIO3混合均匀,

待小火完全熔融，再加入Mn()2,迅速搅浜不能先将KCK)3与MnO2混合的原因是MnO?会催化KC。

分解，消耗更多的原料。

（2）①如果pH控制过高，可能会导致K?MnO4歧化反应不完全，使得KMnC>4中含有较多的KzMnC^。

②钵酸根为墨绿色，高钵酸根为紫红色，判断三颈瓶中KMnO,完全反应的实验方法是：用玻璃棒蘸取溶

液点在滤纸上，若观察到滤纸上仅有紫红色而没有绿色痕迹，表示MnO=已完全反应。

⑶从提高原料利用率的知度分析，本实验流程的优点是滤渣可用于回收MnOz，作为反应物制备KMnOj。

（4）KM。。,在水溶液中，90℃以上开始分解，因此需要控制蒸发温度低于90℃：又由于KMnO4同体

240。（：会分解，故烘干时要低于24CFC。制取KMnO」晶体的实验方案：将滤液转移到蒸发皿中，放恒温

水浴槽水浴加热，调节温度8（FC左右浓缩，至溶液表面有晶膜出现，冷却结晶、过滤、洗涤，将晶体低于

240℃的恒温干燥箱干燥。

8利用某冶金行业产生的废渣（主要含V2O3,还有少量Si。？、P2O3等杂质）可以制备

(NH4)(VO)6(CO3)(OH)910H2O,生产流程如下:

稀确酸

已知：vo微溶于水、溶于碱生成VO3-（加热生成VO-）,具有强氧化性。向NaVO溶液中加酸，不同

pH对应的主要存在形式如表:

PH...1310.6-12约8.43〜8约2<1

+

存在形式VO：V*vo

4vq-Y居V20f2

回答下列问题：

⑴“焙烧''后V元素转化为NaVO3,Si元素转化为（写化学式）。

⑵欲除尽磷元素（即[PO：]JOx10"molL'）,最终溶液中Mg2+的浓度至少为mol•匚（已知

Ksp[Mg3（PO4）,]=1.0x10-24）。

⑶“沉铲过程中，pH由8.5到5.0发生反应的离子方程式为；最终需要控制pH约为；沉

锐”最终得到的主要含钮物质是（写化学式）。

（4）“还原”和“转化”过程中主要反应的离子方程式分为、o

【答案】（1）Na2SiO3（2）1Oxi。弋

（3）10VO3-+12H+=3VO6-+6HO2VO

391028225

（4）2VO++HCOOH+2H+=2VO2++COT+2HO

2+

5NH>6VO+17HCO6HQ=(NH4)5(VO)6(CO