第55講無機化工流程題的解題策略

【復(fù)習(xí)目標(biāo)】1.培養(yǎng)從試題提供的新信息中準(zhǔn)確地提取實質(zhì)性內(nèi)容，并與己有知識塊整合重組

為新知識塊的能力。2.培養(yǎng)將實際問題分解，通過運用相關(guān)知識，采用分析、綜合的方法，

解決簡單化學(xué)問題的能力。3.培養(yǎng)將分析和解決問題的過程及成果用正確的化學(xué)術(shù)語及文字、

圖表、模型、圖形等表達并做出解釋的能力。

■歸納整合夯實必備知識

一、工業(yè)流程題的結(jié)構(gòu)

二、流程圖中主要環(huán)節(jié)的分析

1.核心反應(yīng)——陌生方程式的書寫

關(guān)注箭頭的指向：箭頭指入一反應(yīng)物，箭頭指出一生成物。

(1)氧化還原反應(yīng)：熟練應(yīng)用氧化還原規(guī)律判斷產(chǎn)物，并根據(jù)化合價升降相等配平。

(2)非氧化還原反應(yīng)：結(jié)合物質(zhì)性質(zhì)和反應(yīng)實際判斷產(chǎn)物。

2.原料的預(yù)處理

(1)溶解：通常用酸溶，如用硫酸、鹽酸等。

水浸與水接觸發(fā)生反應(yīng)或溶解

浸出固體加水(酸)溶解得到離子

酸浸在酸溶液中反應(yīng)，使可溶性金屬離子進入溶液，不溶物通過過濾除去

浸出率固體溶解后，離子在溶液中的含量的多少

(2)灼燒、焙燒、燃燒：改變結(jié)構(gòu)，使一些物質(zhì)能溶解，并使一些雜質(zhì)在高溫下氧化、分解。

(3)審題時要“瞻前顧后”，注意物質(zhì)性質(zhì)及反應(yīng)原理的前后聯(lián)系。

3.常用的控制反應(yīng)條件的方法

(1)調(diào)節(jié)溶液的pH。常用于使某些金屬離子形成氫氧化物沉淀。調(diào)節(jié)PH所需的物質(zhì)一般應(yīng)滿

足兩點：

①能與H+反應(yīng)，使溶液PH增大；

②不引入新雜質(zhì)。

例如：若要除去CiP'中混有的Fe3+,可加入CU0、CUCO3、CU(OH)2、Cu2(OH)2CO3等物質(zhì)

來調(diào)節(jié)溶液的pH,不可加入NaOH溶液、氨水等。

(2)控制溫度。根據(jù)需要升溫或降溫，改變反應(yīng)速率或使平衡向需要的方向移動。

(3)趁熱過濾。防止某物質(zhì)降溫時析出。

(4)冰水洗滌。洗去晶體表面的雜質(zhì)離子，并減少晶體在洗滌過程中的溶解損耗。

4.常用的提純方法

(1)水溶法：除去可溶性雜質(zhì)。

(2)酸溶法：除去堿性雜質(zhì)。

(3)堿溶法：除去酸性雜質(zhì)。

(4)氧化劑或還原劑法：除去還原性或氧化性雜質(zhì)。

(5)加熱灼燒法：除去受熱易分解或易揮發(fā)的雜質(zhì)。

(6)調(diào)節(jié)溶液的PH法：如除去酸性溶液中的Fe3+等。

5.常用的分離方法

(1)過濾：分離難溶物和易溶物，根據(jù)特殊需要采用趁熱過濾或者抽濾等方法。

(2)萃取和分液：利用溶質(zhì)在互不相溶的溶劑里的溶解度不同提取分離物質(zhì)，如用CCl4或苯

萃取溟水中的澳。

(3)蒸發(fā)結(jié)晶：提取溶解度隨溫度變化不大的溶質(zhì)，如從溶液中提取NaCL

(4)冷卻結(jié)晶：提取溶解度隨溫度變化較大的溶質(zhì)、易水解的溶質(zhì)或結(jié)晶水合物，如KNo3、

FeCl3>CUCI2、CUSO4?5H2θ?FeSO#7氏0等。

(5)蒸儲或分儲：分離沸點不同且互溶的液體混合物，如分離乙醇和甘油。

(6)冷卻法：利用氣體液化的特點分離氣體，如合成氨工業(yè)采用冷卻法分離平衡混合氣體中的

氨氣。

■專項突破

類型一物質(zhì)制備類化工流程題

1.[2021?山東，17⑴⑵(3)]工業(yè)上以鋁鐵礦(Feer2O4,含AkSi氧化物等雜質(zhì))為主要原料制

備紅機鈉(Na2CnO7?2H2O)的工藝流程如圖。回答下列問題：

銘鐵

液

礦

母

純堿11

焙

浸

中蒸發(fā)冷卻

燒酸

取

和

化結(jié)晶結(jié)晶

查

行

.副產(chǎn)品

Na,Cr2O7?2HQ

⑴焙燒的目的是將FeCr2O4轉(zhuǎn)化為NazCrCU并將Al、Si氧化物轉(zhuǎn)化為可溶性鈉鹽，焙燒時氣

體與礦料逆流而行，目的是o

(2)礦物中相關(guān)元素可溶性組分物質(zhì)的量濃度C與PH的關(guān)系如圖所示。當(dāng)溶液中可溶性組分

濃度CWLOXlOrmol?L∣時，可認(rèn)為已除盡。

(

τ

q

?

O

∕E

)J

M

中和時PH的理論范圍為；酸化的目的是；Fe元素在

(填操作單元的名稱)過程中除去。

(3)蒸發(fā)結(jié)晶時，過度蒸發(fā)將導(dǎo)致；冷卻結(jié)晶所得母液中，除Na2Cr2O7

外，可在上述流程中循環(huán)利用的物質(zhì)還有___________________________________________

答案⑴增大反應(yīng)物接觸面積，提高化學(xué)反應(yīng)速率(2)4.5≤pH≤9.3使2CrOi+

H2OCnO歹+20H-平衡正向移動，提高Na2Cr2O7的產(chǎn)率浸取(3)所得溶液中含有大

BNa2SO4-IOH2OH2SO4

解析(1)焙燒時氣體與礦料逆流而行，目的是利用熱量使02向上流動，增大固體與氣體的

接觸面積，提高化學(xué)反應(yīng)速率。

(2)中和時調(diào)節(jié)溶液PH目的是將Alo晨SiOM轉(zhuǎn)化為沉淀過濾除去，由圖可知，當(dāng)溶液pH》4.5

時，AF+除盡，當(dāng)溶液pH>9.3時，F(xiàn)hSiCh會再溶解生成SiO歹，因此中和時PH的理論范圍

為4.5WPHW9.3;將AI元素和Si元素除去后，溶液中Cr元素主要以CnOl和Crc)Γ形式存

在，溶液中存在平衡：2CrθF+H2OCr2OM+2OH，降低溶液pH,可提高Na2Cr2O7的

產(chǎn)率；Fe元素在“浸取”操作中除去。

2.以硫酸渣(含F(xiàn)ez。?、SiCh等)為原料制備鐵黃(FeoOH)的一種工藝流程如圖：

H2SO1Fe粉NH1HCO3空氣

過

酸H

沉

還

H氧

濾

溶

鐵

化

原I

濾渣CO2

(1)“酸溶”中加快溶解的方法為(任意寫出一種)。

(2)“還原”過程中的離子方程式為___________________________________________

(3)寫出“濾渣"中主要成分的化學(xué)式：______________________________________

⑷①“沉鐵”過程中生成Fe(OH)2的化學(xué)方程式為

C(Ca2+)

②若用“沉鐵”，則生成沉淀。當(dāng)反應(yīng)完成時，溶液中

CaCo3FeCo3C(Fe2+)

[已知KSP(CaCo3)=2.8義I。-、KSP(FeCO3)=2X10-”]

(5)“氧化”時，用NaNO2濃溶液代替空氣氧化Fe(OH)2漿液，能縮短氧化時間，但缺點是

(6)焦炭還原硫酸渣煉鐵能充分利用鐵資源，在1225℃、湍j=L2時，焙燒時間與金屬產(chǎn)率

的關(guān)系如圖，時間超過15min金屬產(chǎn)率下降的原因是

%

?

?

世

真

鄰

答案(1)加熱(或攪拌或適當(dāng)增大硫酸濃度)

(2)Fe÷2Fe3+=3Fe2'

(3)Sio2、Fe

(4)①FeSO4+2NH4HCO3=Fe(OH)2I+(NH4)2SO4+2CO2t②140

(5)NaNO2被還原為氮氧化物，污染空氣

(6)還原劑消耗完，空氣進入使鐵再次氧化

C(Ca2+)

解析(4)②若用CaCO3“沉鐵”，則生成FeCO3沉淀，當(dāng)反應(yīng)完成時，溶液中*?+：=

鬻嘿W==M=I40。(6)超過一定時間，如還原劑消耗完，空氣可氧化鐵，導(dǎo)致產(chǎn)

?sp(?'e`-??)ZAlU

率下降。

類型二物質(zhì)分離、提純類化工流程題

3.MnO2是重要的化工原料，由軟鐳礦制備Mno2的一種工藝流程如圖：

私軟t缽血礦?研磨?.過量較.溶濃出“3(2(°T1C)過量修網(wǎng)―Mn2+價溶江出M乂液純化?MMnn2+純句化義液電解?IVMInnUO2,

資料：①軟鋸礦的主要成分為MnO2，主要雜質(zhì)有AbCh和Sio2。

②金屬離子開始沉淀和完全沉淀時的pH：

Fe3+A1?LMn21Fe2(

開始沉淀時1.53.45.86.3

完全沉淀時2.84.77.88.3

③該工藝條件下，MnO2與H2SO4不反應(yīng)。

⑴溶出

①溶出前，軟鎰礦需研磨。目的是O

②溶出時，F(xiàn)e的氧化過程及得到M/+的主要途徑如圖所示。

2t

MnO2Mn

Fe------>Fe2t工ΛFe3t

I∏

i.步驟Il是從軟鎰礦中溶出M/+的主要反應(yīng)，反應(yīng)的離子方程式是o

+2+

ii.若Fe?+全部來自于反應(yīng)Fe+2H=Fe+H2t,完全溶出ME所需Fe與MnO2的物質(zhì)

的量比值為2。而實際比值(0.9)小于2,原因是

____________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________O

⑵純化

已知：MnO2的氧化性與溶液PH有關(guān)。純化時先加入Mno2,后加入NH3H2O,調(diào)溶液pH=?5,

說明試劑加入順序及調(diào)節(jié)PH的原因：_______________________________________

___________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________O

⑶電解

ME+純化液經(jīng)電解得MnO2O生成MnO2的電極反應(yīng)式是。

(4)產(chǎn)品純度測定

l

向αg產(chǎn)品中依次加入足量bgNa2C2O4和足量稀H2SO4,加熱至充分反應(yīng)，再用Cmol?L^

KMnO4溶液滴定剩余Na2C2O4至終點，消耗KMnO4溶液的體積為dL(己知：MnO2及MnO4

均被還原為Mi?+。相對分子質(zhì)量：MnO2:86.94、Na2C2O4:134,0)(.

產(chǎn)品純度為(用質(zhì)量分?jǐn)?shù)表示)。

答案(1)①增大反應(yīng)速率，提高浸出率

②i.Mnθ2+4H++2Fe2+=Mn2++2Fe3++2H2θii.二氧化鋅能夠氧化單質(zhì)鐵為Fe2+

3+3+2+

(2)MnO2的氧化性隨酸性的減弱逐漸減弱；除去溶液中的Fe>Al(3)Mn-2e^+

,l+1(?-335cJ)×86.94

2H2O=MnO2I+4H(4)--------扁------×100%

解析(1)②i.根據(jù)反應(yīng)途徑可知，二氧化鎰與亞鐵離子反應(yīng)生成二價鎰離子和鐵離子，則反

+2+2+3+

應(yīng)的離子方程式為Mnθ2+4H+2Fe=Mn+2Fe+2H2Oo

ii.根據(jù)反應(yīng)方程式可知，F(xiàn)e?+與Mno2的物質(zhì)的量比值為2,實際反應(yīng)時，二氧化鎰能夠氧化

單質(zhì)鐵為Fe?+,故實際比值(0.9)小于2。

(2)MnO2的氧化性與溶液PH有關(guān)，且隨酸性的減弱，氧化性逐漸減弱，溶液顯酸性時，二氧

化鎰的氧化性較強，故純化時先加入MnO2,后加入NH3?H2O,調(diào)溶液PHQ5,除去溶液中

的AF+、Fe3+0

(3)電解時，溶液呈酸性，Mr?+失電子，與水反應(yīng)生成二氧化鎰和氫離子，則電極反應(yīng)式為

2++

Mn-2e^+2H2O=MnO2?+4H,,

(4)根據(jù)題意可知，部分草酸鈉與二氧化鎰發(fā)生氧化還原反應(yīng)，剩余部分再與高鎰酸鉀反應(yīng)：

SNa2C2O4+2KMnO4+SH2SO4=K2SO4+2MnSO4+1OCO2↑+8H2O+5Na2SO4,則與二氧化

鎰反應(yīng)的草酸鈉的物質(zhì)的量為W器O「一'X''X5:根據(jù)反應(yīng)：MnO2+Na2C2O4

+2H2SO4=Na2SO4+MnSO4+2CO2t+2H2O,K'l/I(MnO2)=H(Na2C2O4),產(chǎn)品純度為

(bgcmol?LXdL、

2??l×86.94g?mol

V34.0g?moΓ1(〃-335Cd)X86.94

X100%=×100%,

αg1340

■練后反思■------------------------------------------------------------------------

化學(xué)工藝流程題的分析方法

主線分析“原料一中間轉(zhuǎn)化物質(zhì)一目標(biāo)產(chǎn)物”

(1)反應(yīng)與物質(zhì)的轉(zhuǎn)化：分析每一步操作的目的及所發(fā)生的化學(xué)反應(yīng)，跟蹤物質(zhì)轉(zhuǎn)化的形式。

尤其要注意原料中的雜質(zhì)在流程中是如何被除去的。濾渣、濾液成分的確定：反應(yīng)過程中哪

些物質(zhì)(離子)發(fā)生了變化？產(chǎn)生了哪些新離子？這些離子間是否能發(fā)生化學(xué)反應(yīng)？所加試劑

是否過量？

(2)循環(huán)物質(zhì)的確定

在流程圖上標(biāo)注每一

一“步物質(zhì)

后面反應(yīng)步驟的生成物1循

環(huán)在流程中加入的物質(zhì),

前面反應(yīng)步驟的反應(yīng)物一物

.在后續(xù)步驟中會產(chǎn)生

質(zhì)

從流程圖上看:箭頭回頭一的?可以循環(huán)利用的物質(zhì)

容易分離一(濾渣、濾液)

_可逆反應(yīng)中有可以循

環(huán)利用的物質(zhì)

(3)副產(chǎn)品的判斷

首先是生成物，—從流程圖上看是支

f線產(chǎn)品

不是反應(yīng)物副產(chǎn)品

的判斷通常是對人類生產(chǎn)生

根據(jù)制備的目的

一活有用的、無毒的、

判斷不是主產(chǎn)品

不污染環(huán)境的產(chǎn)品

真題演練明確考向

1.(2021?湖南，i7)Ce2(CO3)3可用于催化劑載體及功能材料的制備。天然獨居石中，鈾(Ce)

主要以CePe)4形式存在，還含有Sio2、AI2O3^Fe2O3^CaF?等物質(zhì)。以獨居石為原料制備

Ce2(CO3)3?nH2O的工藝流程如下：

①MgO調(diào)pH=5

②絮凝劑

FeCI3NH1HCO3

濃H2SO1溶液溶液

聚

沉

獨水H

沉

鉞

焙浸除—Ce(CO)?∏HO

居燒磷2332

石

酸性濾渣I濾渣∏濾渣In濾液

廢氣

回答下列問題：

(1)鈾的某種核素含有58個質(zhì)子和80個中子，該核素的符號為O

(2)為提高“水浸”效率,可采取的措施有(至少

寫兩條)。

(3)濾渣In的主要成分是(填化學(xué)式)。

(4)加入絮凝劑的目的是。

⑸“沉鋪”過程中，生成Ce2(CO3)3?"H2O的離子方程式為，

常溫下加入的NH4HCO3溶液呈________(填“酸性”“堿性”或“中性”)(己知：NH3H2O

的Kb=I.75X10-5,H2CO3的KaI=4.4X10-7,∕fa2=4.7×10")?

(6)濾渣H的主要成分為FePO4,在高溫條件下，Li2CO3,葡萄糖(CeHpθe)和FePO4可制備電

極材料LiFePO4，同時生成Ce)和H2O,該反應(yīng)的化學(xué)方程式為

答案(1)啜Ce(2)加熱，攪拌(其他合理答案也可)⑶Al(OH)3(4)促使鋁離子沉淀

3+

(5)6HCO3+2Ce+(/?-3)H2O==Ce2(CO3)3?nH2O+3CO2t堿性(6)6FePC)4+3Li2CO3+

高溫

C6Hi2O6=^=PCOt+6H2Ot+6LiFePO4

解析(1)鋪的某種核素含有58個質(zhì)子和80個中子，則質(zhì)量數(shù)為58+80=138,該核素的符

號為啜Ce。

(5)用碳酸氫鐵“沉鋪”，則結(jié)合原子守恒、電荷守恒可知，生成Ce2(Cθ3)3?"H2θ的離子方程

3+

式為6HCO；+2Ce+(n-3)H2O=Ce2(CO3)3?nH2O+3CO2t;侵根離子的水解常數(shù)Kh(NHi)

]0-∣4__K∣θ^∣4

23108

=17<YS-5=5.7X10-∣°,HCof的水解常數(shù)^h(HCO3)≈≠=71yt7ι∩~7^?×~,則

Kh(NH；)<Kh(HCOf),因此常溫下加入的NH4HCO3溶液呈堿性。

(6)由在高溫條件下，U2CO3、葡萄糖(C6H∣2θ6)和FePo4可制備電極材料LiFePc)4,同時生成

Co和HzO可知，該反應(yīng)中Fe價態(tài)降低，C價態(tài)部分降低，部分升高，結(jié)合得失電子守恒、

原子守恒可知該反應(yīng)的化學(xué)方程式為6FePθ4+3Li2CO3+C6Hl2θ6=≥≤=9COt+6H2Ot+

6LiFep040

2」2021?河北，15(1)(2)(3)(4)(5)(6)]綠色化學(xué)在推動社會可持續(xù)發(fā)展中發(fā)揮著重要作用。某科

研團隊設(shè)計了一種熔鹽液相氧化法制備高價鋁鹽的新工藝，該工藝不消耗除銘鐵礦、氫氧化

鈉和空氣以外的其他原料，不產(chǎn)生廢棄物，實現(xiàn)了Cr—Fe—Al—Mg的深度利用和Na卡內(nèi)循

環(huán)。工藝流程如圖：

氣體A

?

NaCrOENa2Cr2O7

2皮?溶液+

O2(g)+?融NaoH?,溶液

介穩(wěn)迪J物質(zhì)V(S)

態(tài)

Fe(CrO2)2翳

、-NaOH溶液(循環(huán))

粗

(含AgMgO)T麟→分

離過量?!體A

無色?1AI(OH)(S)

τ3

溶液一樂卜物質(zhì)V的

④溶液

過量氣體A+HQ(g>

物質(zhì)n一

?^HM?COJ(S)

溶液

混合四消

氣底IVMgO(S)

回答下列問題:

(1)高溫連續(xù)氧化工序中被氧化的元素是(填元素符號)。

(2)工序①的名稱為。

(3)濾渣I的主要成分是(填化學(xué)式)。

(4)工序③中發(fā)生反應(yīng)的離子方程式為________________________________________

___________________________________________________________________________O

(5)物質(zhì)V可代替高溫連續(xù)氧化工序中的NaOH,此時發(fā)生的主要反應(yīng)的化學(xué)方程式為

可代替NaOH的化學(xué)試劑還有__________________________________________________

(填化學(xué)式)。

(6)熱解工序產(chǎn)生的混合氣體最適宜返回工序(填“①”“②”“③”或“④”)參與

內(nèi)循環(huán)。

答案(l)Fe、Cr(2)溶解浸出(3)Mg0、Fe2O3

+

(4)2Na+2CrOΓ+2CO2+H2O=Cr2OΓ+2NaHCO3I(5)4Fe(Cro2)2+7O2+

?6NaHCO3=^=8Na2CrO4+2Fe2O3+16CO2+8H2ONa2CO3

⑹②

解析(2)工序①為將氧化后的固體加水溶解浸出可溶性物質(zhì)。

(4)工序③中發(fā)生的反應(yīng)為絡(luò)酸鈉溶液與過量的二氧化碳反應(yīng)生成重格酸鈉和碳酸氫鈉沉淀，

反應(yīng)的離子方程式為2Na++2CrθT+2Cθ2+HzO==CrzOf+2NaHCO3I。

(5)碳酸氫鈉代替高溫連續(xù)氧化工序中的氮氧化鈉發(fā)生的主要反應(yīng)為高溫下Fe(CrO2)2與氧氣

和碳酸氫鈉反應(yīng)生成倍酸鈉、氧化鐵、二氧化碳和水，反應(yīng)的化學(xué)方程式為4Fe(Crθ2)2+7θ2

高,'S

+16NaHCo3-=8Na2CrO4+2Fe2O3+16CO2+8H2O;若將碳酸氫鈉換為碳酸鈉也能發(fā)生

類似的反應(yīng)。

(6)熱解工序產(chǎn)生的混合氣體為二氧化碳和水蒸氣，將混合氣體通入濾渣I中可以將氧化鎂轉(zhuǎn)

化為碳酸氫鎂溶液，則混合氣體最適宜返回的工序為工序②。

3.(2021?全國乙卷,26)磁選后的煉鐵高鈦爐渣，主要成分有TiO2、SiO2、Al2O3>Mg0、CaO

以及少量的FezCh。為節(jié)約和充分利用資源，通過如下工藝流程回收鈦、鋁、鎂等。

高(NH4)2SO1熱水氨水

尾氣水浸渣母液①

U酸溶I-------TiO2?XH2O

rτTI

酸酸溶渣熱水母液②

該工藝條件下，有關(guān)金屬離子開始沉淀和沉淀完全的PH見下表。

金屬離子Fe3+Al3+Mg2+Ca2+

開始沉淀的PH2.23.59.512.4

沉淀完全(C=LOXl(Pmol?I√∣)的PH3.24.711.113.8

回答下列問題：

(1)“焙燒”中，Tio2、SiCh幾乎不發(fā)生反應(yīng)，Al2O3^Mg0、Ca0、Fe2O3轉(zhuǎn)化為相應(yīng)的硫

酸鹽。寫出AbCh轉(zhuǎn)化為NH4Al(SO4)2的化學(xué)方程式：

(2)“水浸”后“濾液”的PH約為2.0,在“分步沉淀”時用氨水逐步調(diào)節(jié)PH至11.6,依次

析出的金屬離子是o

⑶“母液①”中Mg2+濃度為mol?Ll

⑷“水浸渣”在160℃“酸溶”，最適合的酸是,“酸溶渣”的成分是

(5)“酸溶”后，將溶液適當(dāng)稀釋并加熱，TiC>2'水解析出TiO2?xH2O沉淀，該反應(yīng)的離子方程

式是___________________________________________________________________________

⑹將“母液①”和“母液②”混合，吸收尾氣，經(jīng)處理得,循環(huán)利用。

答案(I)Al2O3+4(NH4)2SO4=^=2NH4Al(SO4)2+6NH3t+3HzOt(2)Fe3?Al3+?Mg2

(3)1.0X106(4)硫酸SiO2、CaSo4(5)TiO2++(x+l)H2O=^=TiO2<vH2OI+2H+

(G)(NH4)2SO4

解析(1)氧化鋁轉(zhuǎn)化為硫酸鋁鐵發(fā)生的反應(yīng)為氧化鋁、硫酸錠在高溫條件下反應(yīng)生成硫酸鋁

錠、氨氣和水，反應(yīng)的化學(xué)方程式為AI2O3+4(NH4)2SO4=^=2NH4Al(SO4)2+6NH3t+

3H2Ot0

(2)由題給開始沉淀和完全沉淀的PH可知，將PH約為2.0的濾液加入氨水調(diào)節(jié)溶液PH為11.6

時，鐵離子首先沉淀，然后是鋁離子、鎂離子，鈣離子沒有沉淀。

(3)由鎂離子完全沉淀時，溶液PH為11.1可知，氫氧化鎂的溶度積為IXlOrX(IXlOrgy

?XJQ-10.8

=IXlorO?8,當(dāng)溶液PH為11.6時，溶液中鎂離子的濃度為義10三7嚴(yán)10卜廠|=1X子以mo卜

Ll

(4)增大溶液中硫酸根離子的濃度，有利于使微溶的硫酸鈣轉(zhuǎn)化為沉淀，為了使微溶的硫酸鈣

完全沉淀，減少Tie)Se)4溶液中含有的硫酸鈣的量，應(yīng)加入濃硫酸加熱到160℃酸溶；由分

析可知，二氧化硅和硫酸鈣與硫酸不反應(yīng)，則酸溶渣的主要成分為二氧化硅和硫酸鈣。

(5)酸溶后將TiOSO4溶液適當(dāng)稀釋并加熱，能使TiOSO4完全水解生成TiO2<vH2O沉淀和硫酸，

+

反應(yīng)的離子方程式為Tio2++(χ+i)H2O=^=TiO2?xH2OI+2Ho

(6)由分析可知，尾氣為氨氣，母液①為硫酸鐵、母液②為硫酸，將母液①和母液②混合后吸

收氨氣得到硫酸餒溶液，可以循環(huán)使用。

4.[2021?湖北，16(1)(2)(3)(4)]廢舊太陽能電池CIGS具有較高的回收利用價值，其主要組成

為CuIno.5Gao.5Se2?某探究小組回收處理流程如圖：

回答下列問題：

(1)硒(Se)與硫為同族元素，Se的最外層電子數(shù)為；錢(Ga)和錮(In)位于元素周期

表第HIA族,CuIno.5Gao.5Se2中Cu的化合價為。

(2)“酸浸氧化”發(fā)生的主要氧化還原反應(yīng)的化學(xué)方程式為

⑶“濾渣”與Se)CI2混合前需要洗滌、干燥，檢驗濾渣中Sor是否洗凈的試劑是

;“回流過濾”中SOeL的作用是將氫氧化物轉(zhuǎn)化為氯化物和

(4)“高溫氣相沉積”過程中發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式為

答案(1)6+1(2)CU2O+H2O2+2H2SO4=2CUSO4+3H2O(3)HCI溶液、BaCl2溶液作

溶劑(4)GaCI3+NH3=?^=GaN+3HCl

解析(1)硒(Se)與硫為同族元素，故Se的最外層電子數(shù)為6:錢(Ga)和錮(In)位于元素周期表

第∏lA族，則根據(jù)化合物正負(fù)化合價為零可以知道CuIno5Gaa5Se2中Cu的化合價為+1。

(2)“酸浸氧化”為酸性條件下H2O2與燒渣中的CU2。反應(yīng)，其反應(yīng)的化學(xué)方程式為Cu2O+

H2O2+2H2SO4=2CUSO4+3H2O0(3)檢驗濾渣中SO丁是否洗凈可以加入HCI溶液、BaCl2

溶液；通過“回流過濾”分為兩部分：濾渣和濾液，故SOCl2的另一個作用是作溶劑。(4)“高

溫氣相沉積”過程是氨氣和GaCl3反應(yīng)，其反應(yīng)的化學(xué)方程式為GaCl3+NH3=之GaN+

3HCI(.

課時精練

1.(2022?山東滕州二中模擬)富硼渣中含有鎂硼酸鹽(2Mgo?B2θ3)?鎂硅酸鹽(2MgoSio2)及少

量AI2O3、FeO等雜質(zhì)。由富硼渣濕法制備硫酸鎂晶體和硼酸(H3BO3)晶體的一種工藝流程如

下

富

浸

富硫酸鎂

磨

研

硼

出

硼HSO,∕Δ出。2Mgo濾晶體

渣2

液

渣酸浸’一過七'液

粉硼酸晶體

已知：生成氫氧化物沉淀的pH(金屬離子的起始濃度為0.1mol?L^')

Fe(OH)3Al(OH)3Fe(OH)2Mg(OH)2

開始沉淀時1.93.47.09.1

完全沉淀時3.24.79.011.1

⑴酸浸時發(fā)生反應(yīng)：2MgO?Siθ2+2H2SO4==2MgSO4+SiO2+2H20,2Mg0?B203+2H2SO4+

H20=2H3B03+2MgS04o

①上述反應(yīng)體現(xiàn)出酸性強弱：H2SO4(填“>”或)H3BO3O

②己知硼酸與過量NaOH溶液發(fā)生的中和反應(yīng)為H3BO3+OH^=B(OH)IO下列關(guān)于硼酸的

說法正確的是(填字母)。

A.硼酸是一元酸

B.向NaHCo3固體中滴加飽和硼酸溶液，有氣泡產(chǎn)生

C.硼酸的電離方程式可表示為H3BO3+H2OB(OH)；+H

(2)檢驗褐色浸出液中的雜質(zhì)離子：取少量浸出液，(填操作和現(xiàn)象)，證明

溶液中含有Fe?+。

(3)除去浸出液中的雜質(zhì)離子：用MgO調(diào)節(jié)溶液的PH至____________以上，使雜質(zhì)離子轉(zhuǎn)化

為(填化學(xué)式)沉淀，過濾。

(4)獲取晶體：i.濃縮濾液，使MgSo4和H3BO3接近飽和；ii.控制溫度使兩種晶體分別從溶

液中結(jié)晶。結(jié)合如圖溶解度曲線，簡述ii的方法：將濃縮液加入到高壓釜中，升溫結(jié)晶得到

晶體，分離后，再將母液降溫結(jié)晶，分離得到晶體。

溶解度/g

鎂

(-5’OIdOlM02(')。輸度/.

注：溫度高時，硼酸會隨水蒸氣揮發(fā)

答案(1)①>②AC(2)滴加K3［Fe(CN)6］溶液，產(chǎn)生藍(lán)色沉淀(3)4.7AI(OH)3,Fe(OH)3

⑷硫酸鎂硼酸

解析(1)①2MgO?B2O3+2H2SO4+H2O=2H3BO3+2MgSO4,根據(jù)強酸制弱酸可知，酸性：

H2SO4>H3BO3;②硼酸與過量NaOH溶液發(fā)生的中和反應(yīng)為H3BO3+0H^=B(0H‰,可知

硼酸為一元酸，A項正確；由于非金屬性：B<C,則硼酸的酸性比碳酸弱，故硼酸與碳酸氫

鈉不反應(yīng)，B項錯誤；硼酸的電離方程式為H3BO3+H2OB(OH)；+H+,C項正確。

(3)溶液中含有鐵離子、鋁離子等雜質(zhì)，由表中數(shù)據(jù)可知，用MgO調(diào)節(jié)溶液的PH至4.7以上，

使雜質(zhì)離子轉(zhuǎn)化為Al(OH)3>Fe(OH)3o

(4)由圖像可知硫酸鎂的溶解度隨溫度升高而降低，硼酸的溶解度隨溫度升高而增大，則可升

溫結(jié)晶，得到硫酸鎂晶體，分離后，再將用液降溫結(jié)晶，分離得到硼酸晶體。

2.(2022?南京模擬)鈦是一種重要的金屬，以鈦鐵礦［主要成分為鈦酸亞鐵(FeTiO3)，還含有少

量Fe2O3］為原料制備鈦的工藝流程如圖所示。

鈦H2SO,物質(zhì)ATiT水解、煨燒、電解卜~I

鐵N?不冊卜濾液T二變列『濾液2」

礦L濾渣11操作?eSO,?7H2O

⑴“溶浸”過程中生成了TioSo4,其中Ti的化合價為,“溶浸”過程發(fā)生的

主要反應(yīng)的化學(xué)方程式為___________________________________________________

(2)物質(zhì)A為單質(zhì)，化學(xué)式為,“一系列操作”為蒸發(fā)濃縮、和過濾。

⑶將少量FeSc)√7H2θ溶于水，加入一定量的NaHCo3溶液，可制得FeCO3，寫出反應(yīng)的離

子方程式為________________________________________________________________

(4)若反應(yīng)后的溶液中c(Fe2+)=2×10-6mol?L^1,則溶液中C(COS)=molL?已

知：常溫下FeCO3飽和溶液濃度為4.5X1(Γ6mol?Lr).

答案(1)+4FeTiO3+2H2SO4=TiOSO4+FeSO4+2H2O(2)Fe冷卻結(jié)晶

2+

(3)Fe+2HCθΓ=FeCO3I+C02t+H2O

(4)1.0X10、

解析(I)TiOS04中S的化合價為+6,O的化合價為-2,根據(jù)化合物中各元素化合價的代

數(shù)和為0,可知TiOSc)4中Ti的化合價為+4。結(jié)合鈦鐵礦的成分及“溶浸”過程中生成了

TiOSO4,可知該過程發(fā)生的主要反應(yīng)的化學(xué)方程式為FeTiO3+2H2SO4=TiOSO4+FeSO4+

2H2OO(2)該流程中還有副產(chǎn)物FeSO4?7HZO,故需將溶浸產(chǎn)物中的Fe3+除去，物質(zhì)A為Fe。

(3)HCO；能電離出H*和COr,Fe?+與CO1結(jié)合形成難溶的FeCO3沉淀，H卡與另一分子HCO3^

2+

反應(yīng)生成CCh和HzO,故反應(yīng)的離子方程式為Fe+2HC07=FeC03I+C02t+H20,>(4)

6l6-6

常溫下FeCO3飽和溶液濃度為4.5×10^mol?L^,則^sp(FeCO3)=4.5×10^×4.5×IO

20X]0一u

≡≈2.0×10^",當(dāng)反應(yīng)后的溶液中C(Fe2+)=2XlOFmOlLr時，C(COM)=……mol.

Z^IU

L^I=1.0×10^5molL-i,

3.(2020?山東，16)用軟鎰礦(主要成分為MnO2,含少量Fe3O4^AbCh)和BaS制備高純MnCO3

的工藝流程如下：

I硫化鋼

JJ容液

軟缽.向，園.廉I圉.冏.吊，?f?r,ιz?∣

ΓΠJP氫乳化釧

鰻≡?I酸解?k?SS&?^1?

湘」純碳

一^L—J酸鎰

已知：Mno2是一種兩性氧化物；25℃時相關(guān)物質(zhì)的KSP見下表。

物質(zhì)

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

--

KSP1×Ior6.3]XIOr8.61×10^32?3IXlOl2.7-

回答下列問題:

⑴軟鑄礦預(yù)先粉碎的目的是，Mno2與BaS溶液反應(yīng)轉(zhuǎn)化為

MnO的化學(xué)方程式為______________________________________________________

(2)保持BaS投料量不變，隨著MnO2與BaS投料比增大，S的量達到最大值后無明顯變化，

而Ba(OH)2的量達到最大值后會減小，減小的原因是1.

(3)濾液I可循環(huán)使用，應(yīng)當(dāng)將其導(dǎo)入到操作中(填操作單元的名稱)。

(4)凈化時需先加入的試劑X為(填化學(xué)式)，再使用氨水調(diào)溶液的pH,則PH的理論

最小值為(當(dāng)溶液中某離子濃度cW1.0Xl(Γ5mo卜Lι時，可認(rèn)為該離子沉淀完全)。

(5)碳化過程中發(fā)生反應(yīng)的離子方程式為______________________________________

答案(1)增大接觸面積，充分反應(yīng)，提高反應(yīng)速率

MnO2+BaS+H2O=Ba(OH)2+Mnθ+S

⑵過量的Mno2消耗了產(chǎn)生的Ba(OH)2

2+

(3)蒸發(fā)(4汨2。24.9(5)Mn+HCO3+NH3-H2O=MnCO3I+NH4+H2O

解析(1)軟鎰礦粉碎后，表面積增大，即在反應(yīng)中增大了反應(yīng)物的接觸面積，一是可以使之

充分反應(yīng)，二是可以提高反應(yīng)速率；由題給信息可知，反應(yīng)物有MnC)2、BaS,生成物有Mn0;

由流程圖中給出的信息可知，生成物中還有Ba(OH)2和硫黃。根據(jù)原子守恒和得失電子守恒,

可寫出該反應(yīng)的化學(xué)方程式Mnc)2+BaS+H2O=MnO+Ba(OH)2+S?

(2)增大MnO2與BaS的投料比，S的量達到最大值后不再變化，說明過量的MnO2與S不反

應(yīng)；Ba(C)H)2的量達到最大值后會減小，說明過量的Mne)2與Ba(OH)2發(fā)生了反應(yīng)，消耗了

產(chǎn)生的Ba(OH)2o

(3)濾液I中還含有未結(jié)晶的Ba(OH)2,可循環(huán)使用，應(yīng)將其導(dǎo)入蒸發(fā)操作中。

(4)軟鎰礦中含有的Fe3O4、AI2O3雜質(zhì)與硫酸反應(yīng)生成FeSo4、Fe2(SO4)3^Al2(SO4)3,要除去

Fe?+,應(yīng)先將Fe?+氧化為Fe3+,為了不引入其他雜質(zhì)，加入的氧化劑X可選用比。2；因Fe(OH)3

和Al(OH)3的組成相似，且Fe(OH)3的KSP小于Al(OH)3的Ksp,因此當(dāng)AU卡完全沉淀時，

Fe3+也完全沉淀，由KSPIAI(OH)3]=IXIO-32.3可知，C(AI3+)/((^-)=1X10—32.3,由題意知,

當(dāng)c(A13+)W1.0X10-5mOMLr時沉淀完全，可求得C(OH-)21XlO^.imolL-,Ppc(H+)≤

1×10^4?9mol?L^1,pH的理論最小值為4.9。

(5)由流程圖提供的信息可知，碳化時的反應(yīng)物有碳酸氫鐵、氨水、Mn2+,生成物有MnCO3,

2+

由此可寫出該反應(yīng)的離子方程式為Mn+HCOΓ+NH3H2O=MnCO3I+NH^+H2Oo

4.(2021?福建，11)四鋁酸鍍是鋁深加工的重要中間產(chǎn)品，具有廣泛的用途。一種以鋁精礦(主

要含MOS2,還有CU、Fe的化合物及SiCh等)為原料制備四鋁酸錢的工藝流程如圖所示。

Na2CO3>NHNo3

O2H2O(NH1)2SHNO.,

浸

鋁lIl