考点21 化学工艺流程-备战2025年高考化学【一轮·考点精讲精练】复习讲义（新教材新高考）

备战2025年高考化学【一轮·考点精讲精练】复习讲义 考点21 化学工艺流程 知识精讲 一、化学工艺流程图的结构 二、化工流程中条件的控制 三、工艺流程中的分离、提纯、除杂及答题要领 四、工艺流程中的物质确定及方程式书写 五、化工流程中的有关计算 课后精练 选择题： 15 题 非选择题： 10 题 建议时长： 60 分钟 实际时长： 分钟 一、化学工艺流程图的结构：一般三大部分原料预处理、核心化学反应、产品的分离与提纯。 图1：箭头进入的是反应物(投料)，箭头出去的是生成物(产物、副产物)。 图2：箭头表示反应物分步加入和生成物出来。 图3：返回的箭头一般是“循环利用”的物质。 “无机化工流程”大题的常考点： (1)原料的预处理。 (2)转化过程中反应条件的控制方法 (3)分离、提纯等基本操作。 (4)物质的转化原理。 (5)陌生化学方程式的书写。 (6)加入试剂的作用和循环物质的确定 (7)物质成分的判断(滤渣、循环物质等)。 (8)有关Ksp及含量测定等计算。 无机化工流程中常用术语 研磨、雾化：将块状或颗粒状的物质磨成粉末或将液体雾化，增大反应物接触面积，以加快反应速率或使反应更充分 灼饶(煅烧)：使固体在高温下分解或改变结构、使杂质高温氧化、分解等。如煅烧石灰石、高岭土、硫铁矿 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，包括水浸取、酸溶、碱溶、醇溶等 酸浸：在酸性溶液中使可溶性金属离子进入溶液，不溶物通过过滤除去的过程 碱浸：除去油污，溶解酸性氧化物、铝及其氧化物 水浸：与水接触反应或溶解 蒸发结晶：蒸发溶剂，使溶液由不饱和变为饱和，继续蒸发，过剩的溶质就会呈晶体析出 蒸发浓缩：蒸发除去部分溶剂，提高溶液的浓度 水洗：用水洗去可溶性杂质，类似的还有酸洗、醇洗等 二、化工流程中条件的控制 条件控制 思考角度 固体原料粉碎或研磨、液体原料雾化 将块状或颗粒状的物质磨成粉末或将液体雾化，增大反应物接触面积，以加快反应速率或使反应更充分。 目的：提高原料转化率、利用率、浸取率，提高产品的产率等 增大接触面积的方法：固体——粉碎、研磨；液体——喷洒；气体——用多孔分散器等 焙烧或灼烧 ①除去硫、碳单质； ②有机物转化、除去有机物； ③高温下原料与空气中氧气反应； ④除去热不稳定的杂质(如碳酸盐沉淀)等。 煅烧 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，如煅烧高岭土。 酸浸 ①溶解转变成可溶物进入溶液中，以达到与难溶物分离的目的； ②去氧化物(膜) 碱溶 ①除去金属表面的油污； ②溶解两性化合物(Al2O3、ZnO等)，溶解铝、二氧化硅等； 水浸 与水接触反应或溶解，使原料变成离子进入溶液中； 醇浸 提取有机物，常采用有机溶剂(乙醚，二氯甲烷等)浸取的方法提取有机物； 加热 ①加快反应速率或溶解速率； ②促进平衡向吸热反应方向移动(一般是有利于生成物生成的方向)；如：促进水解生成沉淀。 ③除杂，除去热不稳定的杂质，如：H2O2、氨水、铵盐(NH4Cl)、硝酸盐、NaHCO3、Ca(HCO3)2、KMnO4等物质； ④使沸点相对较低或易升华的原料气化； ⑤煮沸时促进溶液中的气体(如氧气)挥发逸出等 降温 ①防止某物质在高温时溶解(或分解)； ②使化学平衡向着题目要求的方向(放热反应方向)移动； ③使某个沸点较高的产物液化，使其与其他物质分离等； ④降低某些晶体的溶解度，使其结晶析出，减少损失等 控制温度在一定范围(综合考虑) 温度过低：反应速率过慢或溶解速率小 温度过高：①催化剂逐渐失活，化学反应速率急剧下降 ②物质分解，如：NaHCO3、NH4HCO3、H2O2、浓HNO3等 ③物质会挥发，如：浓硝酸、浓盐酸、醋酸、液溴、乙醇等 ④物质氧化，如：Na2SO3等 ⑤物质升华，如：I2 升华 控制温度(常用水浴、冰浴或油浴) ①防止副反应的发生 ②使化学平衡移动；控制化学反应的方向 ③控制固体的溶解与结晶 ④控制反应速率；使催化剂达到最大活性 ⑤升温：促进溶液中的气体逸出，使某物质达到沸点挥发 ⑥加热煮沸：促进水解，聚沉后利于过滤分离 ⑦趁热过滤：减少因降温而析出的溶质的量 ⑧降温：防止物质高温分解或挥发；降温(或减压)可以减少能源成本，降低对设备的要求 反应物用量或浓度 ①酸浸时提高酸的浓度可提高矿石中某金属元素的浸取率； ②增大便宜、易得的反应物的浓度，可以提高其他物质的利用率，使反应充分进行； ③增大物质浓度可以加快反应速率，使平衡发生移动等 加入氧化剂 (或还原剂) ①氧化(或还原)某物质，转化为目标产物的价态； ②除去杂质离子[如把Fe2＋氧化成Fe3＋，而后调溶液的pH，使其转化为Fe(OH)3沉淀除去] 加入沉淀剂 ①生成硫化物沉淀(如加入硫化钠、硫化铵、硫化亚铁等)； ②加入可溶性碳酸盐，生成碳酸盐沉淀； ③加入氟化钠，除去Ca2＋、Mg2＋ pH控制 (1)调节溶液的酸碱性，使金属离子形成氢氧化物沉淀析出，以达到除去金属离子的目的； ①原理：加入的物质能与溶液中的H+反应，降低了H+的浓度，使溶液pH值增大； ②pH控制的范围：杂质离子完全沉淀时pH值~主要离子开始沉淀时pH (注意两端取值) ③需要的物质：含主要阳离子(不引入新杂质即可)的难溶性氧化物或氢氧化物或碳酸盐，即能与H+反应，使pH增大的物质，如MgO、Mg(OH)2、MgCO3等类型的物质； ④实例1：除去CuSO4溶液中少量Fe3+，可向溶液中加入CuO、Cu(OH)2、Cu2(OH)2CO3、CuCO3，调节pH至3~4，使Fe3+转化为Fe(OH)3沉淀除去。Fe3+溶液中存在水解平衡：Fe3＋＋3H2OFe(OH)3＋3H＋，加入CuO后，溶液中H+浓度降低，平衡正向移动，Fe(OH)3越聚越多，最终形成沉淀。 a．加入CuO的作用：调节溶液的pH，使Fe3＋转化为Fe(OH)3 b．加热的目的：促进Fe3＋水解 实例2：已知下列物质开始沉淀和沉淀完全时的pH如下表所示： 物质 开始沉淀 沉淀完全 Fe(OH)3 2.7 3.7 Fe(OH)2 7.6 9.6 Mn(OH)2 8.3 9.8 若要除去Mn2＋溶液中含有的Fe2＋：先用氧化剂把Fe2＋氧化为Fe3＋，再调溶液的pH至3.7~8.3。 实例3：Mg2+ (Fe3+)：MgO、Mg(OH) 2、MgCO3 (2)抑制盐类水解； 像盐酸盐、硝酸盐溶液，通过结晶方法制备晶体或加热脱水结晶水合物制备相对应的无水盐时，由于水解生成的盐酸或硝酸挥发，促使了金属离子水解(水解反应为吸热反应)导致产品不纯 如：由MgCl2·6H2O制无水MgCl2要在HCl气流中加热，否则： MgCl2·6H2OMg(OH)2＋2HCl↑＋4H2O (3)促进盐类水解生成沉淀，有利于过滤分离 (4)“酸作用”还可除去氧化物(膜) (5)“碱作用”还可除去油污，除去铝片氧化膜，溶解铝、二氧化硅等 (6)特定的氧化还原反应需要的酸性条件(或碱性条件) 【注意】调节pH的试剂选取： ①选取流程中出现的物质； ②未学习过的物质且题目又无信息提示的一般不做考虑； ③已学的常见酸碱(NaOH、Na2CO3、HCl、H2SO4、NH3·H2O、HNO3)。 洗涤晶体 ①水洗：通常是为了除去晶体表面水溶性的杂质 ②冰水洗涤：能洗去晶体表面的杂质离子，且防止晶体在洗涤过程中的溶解损耗 ③用特定有机试剂清洗晶体：洗去晶体表面的杂质，降低晶体的溶解度、有利于析出，减少损耗等 ④洗涤沉淀的方法：往漏斗中加入蒸馏水至浸没沉淀，待水自然流下后，重复以上操作2～3次 在空气中或在其他气体中进行的反应或操作 要考虑O2、H2O、CO2或其他气体是否参与反应；或能否达到隔绝空气、防氧化、防水解、防潮解等目的 判断能否加其他物质 要考虑是否引入杂质(或影响产物的纯度)等 提高原子利用率 绿色化学(物质的循环利用、废物处理、原子利用率、能量的充分利用) 分离、提纯 过滤、蒸发、萃取、分液、蒸馏等常规操作 从溶液中得到晶体的方法：蒸发浓缩―→冷却结晶―→过滤―→洗涤、干燥 三、工艺流程中的分离、提纯、除杂及答题要领 操作 答题指导 过滤 固体与液体的分离；要分清楚需要的物质在滤液中还是在滤渣中。滤渣是难溶于水的物质，如SiO2、PbSO4、难溶的金属氢氧化物和碳酸盐等。过滤主要有常压过滤、减压过滤、热过滤。 (1)常压过滤： 通过预处理、调节pH等工序可实现对杂质的去除，但值得注意的是需要分析对产品的需求及生产目的的综合考虑，准确判断经过过滤后产生的滤液、滤渣的主要成分，准确判断是留下滤液还是滤渣。 (2)减压过滤(抽滤)： 减压过滤和抽滤是指一种操作，其原理与普通的常压过滤相同。相比普通过滤，抽滤加快了过滤的速度。抽滤的优点是快速过滤，有时候还可以过滤掉气体，并能达到快速干燥产品的作用。 (3)趁热过滤： 趁热过滤指将温度较高的固液混合物直接使用常规过滤操作进行过滤，但是由于常规过滤操作往往耗时较长，这样会导致在过滤过程中因混合物温度降低而使溶质析出，影响分离效果。因此可使用热过滤仪器、将固液混合物的温度保持在一定范围内进行过滤，所以又称为热过滤。 蒸发结晶 (1)适用范围：提取溶解度随温度变化不大的溶质，如：NaCl。 (2)蒸发结晶的标志：当有大量晶体出现时，停止加热，利用余热蒸干。 (3)实例 ①从NaCl溶液中获取NaCl固体 a．方法：蒸发结晶 b．具体操作：加热蒸发，当析出大量NaCl晶体时，停止加热，利用余热蒸干 ②NaCl溶液中混有少量的 KNO3溶液 a．方法：蒸发结晶、趁热过滤(如果温度下降，杂质也会以晶体的形式析出来)、洗涤、干燥 b．具体操作：若将混合溶液加热蒸发一段时间，析出的固体主要是NaCl，母液中是KNO3和少量NaCl，这样就可以分离出大部分NaCl c．趁热过滤的目的：防止KNO3溶液因降温析出，影响NaCl的纯度 (4)减压蒸发的原因：减压蒸发降低了蒸发温度，可以防止某物质分解(如H2O2、浓硝酸、NH4HCO3)或失去结晶水(如题目要求制备结晶水合物产品)。 冷却结晶 (1)适用范围：提取溶解度随温度变化较大的物质(KNO3)、易水解的物质(FeCl3)或结晶水化合物(CuSO4·5H2O)。 (2)蒸发结晶的标志：当有少量晶体(晶膜)出现时 (3)实例：KNO3溶液中混有少量的 NaCl溶液 a．方法：蒸发浓缩(至少有晶膜出现)、冷却结晶、过滤、洗涤(冰水洗、热水洗、乙醇洗等)、干燥 b．具体操作：若将混合溶液加热蒸发后再降温，则析出的固体主要是KNO3，母液中是NaCl和少量KNO3，这样就可以分离出大部分KNO3。 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。 晶体干燥的方法 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)。 萃取与分液 选用合适的萃取剂(如四氯化碳、金属萃取剂)，萃取后， 静置、分液——将分液漏斗玻璃塞的凹槽与分液漏斗口的小孔对准。下层液体从下口放出，上层液体从上口倒出 萃取与反萃取 ①萃取：利用物质在两种互不相溶的溶剂中的溶解度不同，将物质从一种溶剂转移到另一种溶剂的过程。如用CCl4萃取溴水中的Br2。 ②反萃取：用反萃取剂使被萃取物从负载有机相返回水相的过程，为萃取的逆过程。 洗涤晶体 洗涤试剂 适用范围 目的 蒸馏水 冷水 产物不溶于水 除去固体表面吸附着的××杂质；可适当降低固体因为溶解而造成的损失 热水 有特殊性的物质，其溶解度随着温度升高而下降 除去固体表面吸附着的××杂质；可适当降低固体因为温度变化溶解而造成的损失 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；利用有机溶剂的挥发性除去固体表面的水分，产品易干燥 饱和溶液 对纯度要求不高的产品 减少固体溶解 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 洗涤沉淀方法：向过滤器中加入蒸馏水至浸没沉淀，待水自然流下后，重复以上操作2～3次 检验沉淀是否洗涤干净的方法：取少量最后一次的洗涤液于试管中，向其中滴入某试剂，若未出现特征反应现象，则沉淀洗涤干净 蒸馏或分馏 蒸馏是利用液体混合物中各组分的沸点不同，给液体混合物加热，使其中的某一组分变成蒸气再冷凝成液体，跟其他组分分离的过程。 减压蒸馏 减小压强，使液体沸点降低，防止受热分解、氧化等。 冷却法 利用气体易液化的特点分离气体,如合成氨工业采用冷却法分离氨与氮气、氢气。 滴定终点的判断 以“用标准盐酸滴定未知浓度的氢氧化钠溶液，酚酞作指示剂”为例：当加入最后一滴标准盐酸后，溶液由红色变为无色，且半分钟内不褪色 四、工艺流程中的物质确定及方程式书写 1、工艺流程中的物质确定 首先分析题干信息，明确原料成分，看清流程图中的箭头指向，根据物质性质写出相关的化学反应(离子方程式或化学方程式)，最后根据题干信息确定滤液中物质的成分。滤液中物质的成分确定的思维模型如图所示： 循环物质的确定 (1)流程图中回头箭头的物质。 (2)生产流程中后面新生成或新分离的物质(不要忽视结晶后的母液)，可能是前面某一步反应的相关物质。 副产品的确定 滤渣成分的确定 ①过量的反应物。 ②原料中不参与反应的物质。 ③由原料转化的生成物。 ④由杂质转化的沉淀物。 2、工艺流程中的方程式书写 （1）陌生非氧化还原反应方程式的书写建模 首先根据题给材料中的信息写出部分反应物和生成物的化学式，再根据反应前后元素化合价有无变化判断反应类型： (1)元素化合价无变化则为非氧化还原反应，遵循质量守恒定律； (2)元素化合价有变化则为氧化还原反应，既遵循质量守恒定律，又遵循得失电子守恒规律。 （2）氧化还原反应方程式的书写 ①常见氧化剂及其还原产物 氧化剂 Cl2(X2) O2 Fe3＋ 酸性KMnO4 MnO2 还原产物 Cl－(X－) H2O/O2－/ OH－ Fe2＋ Mn2＋ Mn2＋ 氧化剂 ClO 浓H2SO4 HNO3 H2O2(H＋) PbO2 还原产物 Cl－ SO2 NO2(浓)、NO(稀) H2O Pb2＋ 氧化剂 酸性K2Cr2O7 HClO FeO(H＋) NaBiO3 — 还原产物 Cr3＋ Cl－ Fe3＋ Bi3＋ — ②常见还原剂及其氧化产物 还原剂 金属单质 Fe2＋ H2S/S2－ SO2/SO 氧化产物 金属离子 Fe3＋ S、SO2 SO3、SO 还原剂 HI/I－ NH3 N2H4 CO 氧化产物 I2 N2、NO N2 CO2 （3）把握陌生氧化还原反应方程式的书写步骤 ①首先根据题给材料中的信息确定氧化剂(或还原剂)与还原产物(或氧化产物)，结合已学知识根据加入的还原剂(或氧化剂)判断氧化产物(或还原产物)。 ②根据得失电子守恒配平氧化还原反应。 ③根据电荷守恒和反应物的酸碱性，在方程式左边或右边补充H＋、OH－或H2O等。 ④根据质量守恒配平反应方程式。 五、化工流程中的有关计算 1、溶度积Ksp的相关计算 (1)判断能否沉淀。 (2)判断能否沉淀完全。 (3)计算某一离子的浓度。 (4)沉淀生成和沉淀完全时pH的计算。 (5)分步沉淀问题分析 ①定义 如果一种溶液中同时含有I－和Cl－，当慢慢滴入AgNO3溶液时，刚开始只生成AgI沉淀；加入的AgNO3到一定量时才出现AgCl沉淀，这种先后沉淀的现象称为分步沉淀。 ②原理 在含有同浓度I－和Cl－的溶液中，加入AgNO3溶液，之所以AgI沉淀先生成，是因为Ksp(AgI)比Ksp(AgCl)小，假定溶液中c(I－)＝c(Cl－)＝0.01 mol·L－1，刚开始生成AgI和AgCl沉淀时所需要的Ag＋浓度分别是： c(Ag＋)AgI＝ mol·L－1＝9.3×10－15 mol·L－1 c(Ag＋)AgCl＝ mol·L－1＝1.8×10－8 mol·L－1 可见沉淀I－所需要的c(Ag＋)要小得多，所以AgI先沉淀，继续滴加AgNO3，当c(Ag＋)＝1.8×10－8 mol·L－1时，AgCl沉淀也开始生成，这时c(I－)、c(Cl－)和c(Ag＋)同时平衡： c(Ag＋)·c(I－)＝Ksp(AgI)＝9.3×10－17 c(Ag＋)·c(Cl－)＝Ksp(AgCl)＝1.8×10－10 两式相除得：＝≈1.9×106 如果溶液中c(Cl－)>1.9×106c(I－)，向其中滴加AgNO3溶液时，则要先生成AgCl沉淀。 2、物质组成、含量的计算 计算 公式 物质的质量 分数(或纯度) ×100% 产品产率 ×100% 物质的转化率 ×100% Ksp的相关计算 AmBn(s)mAn＋(aq)＋nBm－(aq)， Ksp＝cm(An＋)·cn(Bm－) 3、利用“碘量法”进行物质含量测定 （1）直接碘量法 直接碘量法是用碘滴定液直接滴定还原性物质的方法。在滴定过程中，I2被还原为I－。 (1)指示剂 淀粉：淀粉遇碘显蓝色，反应极为灵敏。化学计量点稍后，溶液中有过量的碘，碘与淀粉结合显蓝色而指示终点到达。碘自身的颜色指示终点，化学计量点后，溶液中稍过量的碘显黄色而指示终点。 (2)适用对象 I2 是较弱的氧化剂，强还原性的S2－、S2O、SO、As2O3、Vc等都可直接滴定。 （2）间接碘量法 (1)分类 ①剩余碘量法 剩余碘量法是在供试品(还原性物质)溶液中先加入定量、过量的碘滴定液，待I2与测定组分反应完全后，然后用硫代硫酸钠滴定液滴定剩余的碘，以求出待测组分含量的方法。滴定反应为： I2(定量过量)＋还原性物质―→2I－＋I2(剩余) I2(剩余)＋2S2O―→S4O＋2I－ ②置换碘量法 置换碘量法是先在供试品(氧化性物质)溶液中加入碘化钾，供试品将碘化钾氧化析出定量的碘，碘再用硫代硫酸钠滴定液滴定，从而可求出待测组分含量。滴定反应为：氧化性物质＋2I－―→I2 I2＋2S2O―→S4O＋2I－。 (2)指示剂 淀粉，淀粉指示剂应在近终点时加入，因为当溶液中有大量碘存在时，碘易吸附在淀粉表面，影响终点的正确判断。 (3)适用对象 I－是中等强度的还原剂。主要用来测氧化态物质：CrO、Cr2O、H2O2、 KMnO4、IO、Cu2＋、NO、NO等。 1．从碘水中提取碘的过程如下。其中，操作X为 A．过滤 B．加热 C．蒸馏 D．冷却热饱和溶液 2．工业生产需综合考虑反应进行的可能性、原料来源、成本高低和绿色环保等多种因素。工业生产下列物质时，对应的转化过程符合要求的是 选项 物质 转化过程 A 溶液 B C Al 铝土矿 D 黄铁矿 A．A B．B C．C D．D 3．由软锰矿(主要成分，及少量CaO、MgO)制备的工艺流程如下： 已知：“沉锰”所得在空气中“焙烧”时转化为、、MnO的混合物，酸性条件下易发生歧化反应。下列说法正确的是 A．“浸取”时利用了的还原性，反应中氧化剂与还原剂物质的量之比为1∶1 B．“除杂”后的溶液中主要存在的阳离子有、、、、 C．“沉锰”时反应的离子方程式为 D．“酸浸”时每反应1mol 转移电子数为2 4．利用金属矿渣(含有、及)制备晶体的实验流程如下。下列叙述正确的是 A．“煅烧”步骤加入CaO可以减少的排放，同时生成大量 B．“还原”后的上层清液中，滴加KSCN溶液，若溶液不变红，则已完全被还原 C．“酸浸”后的酸浸液中主要存在的阳离子是和 D．“过滤”得到的滤渣主要有Fe和Cu 5．实验室从废定影液[含和等]中回收Ag和的主要步骤为。下列说法正确的是 A．在空气中用蒸发皿高温灼烧制取Ag B．分液时先从下口放出有机相，再从上口倒出水相 C．为加快过滤速度，可以用玻璃棒轻轻搅拌漏斗中的液体 D．“操作X”中需要的玻璃仪器有酒精灯、蒸馏烧瓶、直形冷凝管等 6．回收利用废旧镍-镉电池(电池中含有镍、镉、铁及少量钴和有机质等)的一种工艺流程如图所示： 已知：的溶度积。下列说法错误的是 A．“氧化”工序发生主要反应的离子方程式为 B．“调pH”时溶液中，则应控制pH小于5 C．滤液1经处理之后可循环至沉镍工序中使用 D．“调pH”可选择氨水或NiO 7．约翰等化学家在锂电池研发中做出的突出贡献，获得2019年诺贝尔化学奖；锂电池是新能源汽车的动力电池之一，主要以磷酸亚铁锂为原料。以下是在锂电池废料中回收锂和正极金属，流程如下，下列叙述正确的是 A．上述流程中可用代替 B．废旧电池属于湿垃圾，可通过掩埋土壤中进行处理 C．从“正极片”中可回收的金属元素有 D．“沉淀”反应的金属离子为 8．海带中含有碘元素，从海带中提取碘的实验过程如下图所示： 下列说法不正确的是 A．步骤①会用到酒精灯、泥三角、三脚架、坩埚和坩埚钳等仪器 B．步骤③和⑥中的操作均为过滤 C．步骤④中发生的离子方程式为 D．海带灰中含有的硫酸盐，可在步骤⑤中实现与碘分离 9．K3[Fe(C2O4)3]⋅3H2O为草绿色晶体，易溶于水，难溶于乙醇，可用FeC2O4制备，流程如下： 已知：FeC2O4+3H2O2+6K2C2O4=4K3[Fe(C2O4)3]+2Fe(OH)3↓。 下列说法不正确的是 A．步骤Ⅰ中不可用酸性KMnO4溶液替代H2O2 B．步骤Ⅱ中加热煮沸是为了除去多余的H2O2 C．步骤Ⅲ中加入无水乙醇是为了降低三草酸合铁酸钾的溶解度 D．可用亚铁氰化钾溶液来检验翠绿色溶液中是否还有未被氧化 10．工业上利用工厂废弃的镍材料(主要含有Ni、Al、Fe及其少量氧化物)来制备NiSO4·7H2O的一种工艺流程如下： 下列说法正确的是 A．碱煮过滤、酸溶及氧化步骤均涉及氧化还原反应 B．一系列操作指低温蒸发结晶 C．试剂X可以为氧化镍或氢氧化镍 D．可用硝酸代替H2O2溶液进行氧化 11．碘酸钾()是重要的食品添加剂。已知：与均为白色固体，能溶于水，难溶于部分有机溶剂，且在碱性条件下易被氧化为。某化学兴趣小组设计如下路线制备碘酸钾。下列有关说法正确的是 A．与浓盐酸反应的离子方程式为 B．加入能够提高反应速率 C．加入前，煮沸原溶液主要为提高反应速率 D．“系列操作”为蒸发浓缩、冷却结晶、过滤 12．硼酸()是重要的化工原料，一种以硼镁矿(含，及少量、)为原料生产硼酸的工艺流程如图所示，下列说法错误的是 [已知：硼酸和硼砂()均易溶于热水，在冷水中溶解度小] A．将硼镁矿研磨成粉末可以加快浸取速率 B．溶液中的杂质主要是NaOH和 C．一系列操作主要包括冷却结晶、过滤、洗涤、干燥 D．硼砂溶液与硫酸反应的离子方程式为 13．从锌浸渣（主要含、，少量ZnS和）中提取Ge的流程如下： 已知： ①锗在硫酸中的存在形式：pH≤2.0时主要为，pH为2～7时主要为。 ②常温下，，。 下列说法错误的是 A．被双氧水氧化的离子方程式 B．“中和沉淀”中，所加化合物A可为ZnO或 C．常温下，“中和沉淀”时调节溶液pH＝4.4，锗元素和铁元素共沉淀，此时滤液中 D．从滤液回收晶体用到的主要仪器有酒精灯、玻璃棒、坩埚、泥三角 14．环己烯是重要的化工原料，实验室制备流程如下。下列说法正确的是 已知：环己醇和环己烯常温下都为液体；环己烯密度，能与水形成共沸物。 A．环己醇环上的一氯代物有3种 B．操作依次是蒸馏、过滤、蒸馏 C．浓硫酸也可作该反应的催化剂，选择而不用浓硫酸的原因可能为浓硫酸易使原料炭化，产生，导致污染 D．分离出有机相后，需加入无水氯化钙干燥，在操作3之前的“过滤”操作也可省去不做 15．轻质可用于绝热、耐高温的防火保温材料，可用于造船和锅炉制造。实验室以一种工业废渣(主要成分为和少量的氧化物)为原料制备。实验过程如下，下列说法错误的是 A．“酸溶”过程中为提高反应速率，可通过加热进行，为营造成酸性环境，所用可过量 B．萃取分液过程中需要的仪器装置为长颈漏斗、铁架台、烧杯 C．萃取后得到的水溶液边搅拌边滴加MgO以调节pH D．氧化过程中主要发生的离子方程式为： 16．海洋约占地球表面积的71％，海水资源的开发利用如图所示： (1)海水淡化的方法主要有蒸馏法、 、反渗透法。 (2)1943年侯德榜发明了联合制碱法，步骤①的化学方程式为 ；在氯碱工业中，用湿润的淀粉试纸检验阳极产物的现象是 。 (3)从经济效益角度考虑，步骤②中工业上加入 (填试剂名称)进行沉镁；步骤③需要在HCl气氛中加热，其中“HCl气氛”的作用是 。 (4)海水的pH通常在之间，在步骤④中除了加入适当的氧化剂之外，还要加酸，酸化海水的目的是 。 (5)步骤⑤中反应的离子方程式为 ，根据上述过程可判断：、、三种物质氧化性由强到弱的顺序是 。 17．碱式碳酸铜在烟火、农药、颜料、杀菌剂等方面应用广泛。一种以辉铜矿(，含有和少量等杂质)为原料制备碱式碳酸铜的流程如图所示： 已知：①有关金属离子形成氢氧化物沉淀的pH范围如下： 金属离子 开始沉淀的pH 7.5 2.7 5.6 8.3 完全沉淀的pH 9.0 3.7 6.7 9.8 ②常温稳定，在热水中会分解生成； ③。 回答下列问题： (1)加快“浸取”速率，除将辉铜矿粉碎外，还可采取的措施有 (任写一种)。 (2)滤渣Ⅰ经提取后可获得一种淡黄色副产品，则滤渣Ⅰ中的主要成分是 (填化学式)。“浸取”过程中被氧化的化学方程式为： 。 (3)常温下“除铁”时加入的试剂A可用CuO，调节pH的范围为 ，若加A后将溶液的pH调为5，则溶液中的浓度为 。 (4)写出“沉锰”(除)过程中反应的离子方程式： 。 (5)“赶氨”时，最适宜的操作方法是： 。 18．工业上常用铜阳极泥[主要成分是碲化亚铜(Cu2Te)，含少量的Ag、Au]回收碲和氧化铜，其工艺流程如图： 已知： ①H2TeO3是一种比草酸酸性弱的二元酸 ②CuC2O4的Ksp为2.2×108 (1)Cu位于元素周期表第 周期第 族。TeO的空间构型为 。 (2)“氧化酸浸”步骤的氧化产物为 ，“滤渣”的成分是 。该步H2O2的实际用量通常比理论用量更大，原因可能是 。 (3)“沉淀”步骤，若要使Cu2+完全沉淀(离子浓度小于1×10-5mol/L)，应控制C2O的浓度不低于 。 (4)“还原”步骤反应的离子方程式为 。 (5)CuO可催化消耗血糖，从而控制血糖浓度。一种可植入体内的微型电池工作原理如图所示，当传感器检测到血糖浓度高于标准，电池启动。血糖浓度下降至标准，电池停止工作。(血糖浓度以葡萄糖浓度计) 电池工作时，b电极的电极反应式为 。 19．软锰矿的主要成分MnO2，还含有Fe2O3、MgO、Al2O3、CaCO3、SiO2等杂质，工业上用软锰矿制取MnSO4·H2O的流程如图： 已知：MnF2的Ksp=5.3×10−3；CaF2的Ksp=1.5×10−10；MgF2的Ksp=7.4×10−11。 部分金属阳离子完全沉淀时的pH如下表 金属阳离子 Fe3+ Al3+ Mn2+ Mg2+ 完全沉淀时的pH 3.2 5.2 10.4 12.4 (1)浸出渣的主要成分为 (填化学式)。 (2)“浸出”后浸出液中的+2价金属阳离子有Cu2+、Fe2+、 ，第1步除杂加双氧水的目的是 (用离子方程式表示)。 (3)锰的浸出率结果如图所示。由图可知，影响锰浸出率的因素有 。 (4)第2步除杂中当镁离子恰好完全沉淀(当离子浓度小于或等于10−5mol·L−1时视为完全沉淀)时，溶液中 mol·L−1。 (5)调pH至5~6所加的试剂，可选择 。(填字母)。 a．CaO　　　　b．MgO　　　　　c．Al2O3　　　　　　d．氨水 (6)得到滤液之后还需 、趁热过滤，得到MnSO4·H2O。 20．一种以转炉钒渣(主要含有、、、等物质)为原料制备的工艺流程如下： 已知：①室温条件，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 开始沉淀时的pH 1.9 8.1 3.7 沉淀完全时的pH 3.2 10.1 4.7 ②各种形态五价钒粒子总浓度的对数与pH关系下图： (1)若在实验室中进行煅烧钒渣，能否使用陶瓷坩埚： (填“能”或“不能”)，理由是 。 (2)“焙烧”中转化为和的化学方程式为 。 (3)“酸浸”后所得浸出液中，阳离子除、、、外，还含有 (写离子符号)。 (4)“滤渣2”的主要成分为、 等沉淀。 (5)已知“沉钒”时，溶液中，控制溶液，则五价钒粒子的存在形态为 。“沉钒”时，钒元素全部转化为沉淀，写出该反应的离子方程式 。 (6)“还原”步骤中，转化为和，则反应中氧化剂与还原剂的物质的量之比为 。 21．二氯二氨化钯是一种电镀试剂，也是合成多种含钯化合物的原料。以含钯废催化剂(含、、、和活性炭等物质)为原料提取的工艺流程如图所示： 已知： ①Pd在空气中强热可缓慢地生成PdO，该物质比较稳定，难溶于酸、碱溶液中。 ②常温下，。 回答下列问题： (1)“焙烧”的主要目的是 。 (2)“反应i”中，单质Pd生成的离子方程式是 。 (3)“滤渣1”中除外，还可能有少量的 (填化学式)。 (4)“滤渣2”的主要成分为、，常温下“反应ii”得到的滤液中除外，测得，，则溶液的 ， 。 (5)写出“沉钯”后滤液中溶质的一种用途： 。 (6)将上述制备的装入管式炉中的石英舟内(如下图所示)，通入一定流速的，加热，使温度逐步上升至400℃，持续通3小时的，然后停止加热，继续通约1小时左右，得到海绵钯。盛浓硫酸的装置能除去中可能含有的水蒸气，另外一个作用是 ；实验结束后观察到粗长玻璃管内壁凝结大量白色固体，则在流中受热反应的化学方程式是 ，粗长玻璃管换为细玻璃管可能会导致的后果是 。 22．氧化铍是一种重要的化工原料，可用于制造陶瓷、玻璃和有机反应催化剂。工业上利用绿柱石(主要含有，还含有和等杂质)制备氧化铍的工艺流程如下图所示。 已知“熔炼”时发生反应：。 回答下列问题： (1)绿柱石无法直接酸浸溶解是由于其晶体结构具有特殊性。则“熔炼”时加入生石灰的目的是 。 (2)“滤渣1”的主要成分是 (填化学式)。 (3)“滤渣2”的主要成分是。检验其中是否含有的操作：先将“滤渣2”加水溶解，再滴加 ，若溶液不变红，则说明“滤渣2”中无。 (4)“氧化除杂”中发生反应的离子方程式分别为 、 。 (5)在常温下，完全沉淀时，溶液的为，则 。 (6)“沉铍”时不宜使用溶液的理由是 (用离子方程式表示)。 (7)氯化铍在气态时存在二聚体分子，其中的杂化方式为杂化，则二聚体分子的结构为 。 23．单质As可广泛应用于大规模集成电路、航空航天及医疗设备等领域。一种从精炼铜的阳极泥[主要成分为、、Cu、Au、Ag等]中回收单质As的工艺流程如图所示。 已知：“常压氯化酸浸”时，主要发生的反应有： Ⅰ．； Ⅱ．。 回答下列问题： (1)“常压氯化酸浸”前，应将阳极泥、浓、浓、、等混合，进行“浆化”(研磨与搅拌)处理，目的是 。 (2)“常压氯化酸浸”时，需不断通入空气，目的是：①充分溶解Cu并减少的生成，该反应的离子方程式为 ；②将氧化生成更易溶于水的，该反应的化学方程式为 。“酸浸渣”中除含Au、Ag外，还含有 。 (3)“常压氯化酸浸”时，为保证As的浸出率，需调节反应溶液的酸度和初始的浓度至一定值。因此，工业生产时，需加入一定浓度的浓、浓和准确称量的。控制溶液的酸度一定时，测得As的浸出率随初始质量浓度()的变化关系如图所示。 由图可知，最佳初始质量浓度为 。工业生产时，若加入的浓和过多，可能造成的后果是 。 (4)“选择性还原”时，加入的可使中的As被选择性还原为单质As，若氧化产物为，则参加反应的氧化剂和还原剂的物质的量之比为 。 (5)砷化镓()是一种重要的半导体材料，其晶胞结构如图所示。 ①晶体中As原子的配位数为 ； ②晶胞中As原子围成的正四面体的个数为 。 24．以含镍废料(主要成分为，含少量和)为原料制备碳酸钴和的工艺流程如图。下列说法正确的是 (1)“滤渣I”成分是 。 (2)氧化步骤的离子方程式为 ，“沉钴”反应的离子方程式为 。 (3)基态的电子排布式为 。 (4)从溶液通过操作 获得晶体。 (5)所得的经过煅烧可以得到，进一步用于合成钛酸钴。一种钛酸钴的晶胞结构如图所示，钛酸钴的化学式为 。该立方晶胞参数为，设为阿伏加德罗常数的值，该钛酸钴晶体的密度为 (列出计算式)。 25．化学工业上用二氧化锰生产硫酸锰、高锰酸钾、碳酸锰、氯化锰、硝酸锰、一氧化锰等。利用含锰工业废料[含，MnOOH，及少量Fe]制备Zn和的一种工艺流程如图所示： 已知： ①MnO能溶于酸，且在酸性条件下比较稳定，pH高于5.5时易被氧气氧化； ②室温下，，，，； ③当离子浓度 mol/L时，离子沉淀完全。 请回答下列问题： (1)“还原焙烧”时，需要把“废料”粉碎的目的是 。 (2)“还原焙烧”时，加入过量炭黑的主要作用是将、MnOOH转化成MnO，其中炭黑与MnOOH反应时还原剂和还原产物物质的量之比为 。 (3)“酸浸”过程中发生的非氧化还原反应的离子方程式为 。 (4)“酸浸”分离滤渣1和滤液在实验室中使用到的玻璃仪器有 ，滤渣1的主要成分是 。 (5)“净化”包括 和调节pH两步，向溶液中加入 (填化学式)来调节溶液pH，假设滤液中，的浓度是0.1 mol/L，应将溶液pH调节的合理范围是 。 (6)“电解”时，阳极的电极反应式为 ，电解后的溶液可以循环利用于该流程中的 步骤。 原创精品资源学科网独家享有版权，侵权必究！1 学科网（北京）股份有限公司 $$ 备战2025年高考化学【一轮·考点精讲精练】复习讲义 考点21 化学工艺流程 知识精讲 一、化学工艺流程图的结构 二、化工流程中条件的控制 三、工艺流程中的分离、提纯、除杂及答题要领 四、工艺流程中的物质确定及方程式书写 五、化工流程中的有关计算 课后精练 选择题： 15 题 非选择题： 10 题 建议时长： 60 分钟 实际时长： 分钟 一、化学工艺流程图的结构：一般三大部分原料预处理、核心化学反应、产品的分离与提纯。 图1：箭头进入的是反应物(投料)，箭头出去的是生成物(产物、副产物)。 图2：箭头表示反应物分步加入和生成物出来。 图3：返回的箭头一般是“循环利用”的物质。 “无机化工流程”大题的常考点： (1)原料的预处理。 (2)转化过程中反应条件的控制方法 (3)分离、提纯等基本操作。 (4)物质的转化原理。 (5)陌生化学方程式的书写。 (6)加入试剂的作用和循环物质的确定 (7)物质成分的判断(滤渣、循环物质等)。 (8)有关Ksp及含量测定等计算。 无机化工流程中常用术语 研磨、雾化：将块状或颗粒状的物质磨成粉末或将液体雾化，增大反应物接触面积，以加快反应速率或使反应更充分 灼饶(煅烧)：使固体在高温下分解或改变结构、使杂质高温氧化、分解等。如煅烧石灰石、高岭土、硫铁矿 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，包括水浸取、酸溶、碱溶、醇溶等 酸浸：在酸性溶液中使可溶性金属离子进入溶液，不溶物通过过滤除去的过程 碱浸：除去油污，溶解酸性氧化物、铝及其氧化物 水浸：与水接触反应或溶解 蒸发结晶：蒸发溶剂，使溶液由不饱和变为饱和，继续蒸发，过剩的溶质就会呈晶体析出 蒸发浓缩：蒸发除去部分溶剂，提高溶液的浓度 水洗：用水洗去可溶性杂质，类似的还有酸洗、醇洗等 二、化工流程中条件的控制 条件控制 思考角度 固体原料粉碎或研磨、液体原料雾化 将块状或颗粒状的物质磨成粉末或将液体雾化，增大反应物接触面积，以加快反应速率或使反应更充分。 目的：提高原料转化率、利用率、浸取率，提高产品的产率等 增大接触面积的方法：固体——粉碎、研磨；液体——喷洒；气体——用多孔分散器等 焙烧或灼烧 ①除去硫、碳单质； ②有机物转化、除去有机物； ③高温下原料与空气中氧气反应； ④除去热不稳定的杂质(如碳酸盐沉淀)等。 煅烧 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，如煅烧高岭土。 酸浸 ①溶解转变成可溶物进入溶液中，以达到与难溶物分离的目的； ②去氧化物(膜) 碱溶 ①除去金属表面的油污； ②溶解两性化合物(Al2O3、ZnO等)，溶解铝、二氧化硅等； 水浸 与水接触反应或溶解，使原料变成离子进入溶液中； 醇浸 提取有机物，常采用有机溶剂(乙醚，二氯甲烷等)浸取的方法提取有机物； 加热 ①加快反应速率或溶解速率； ②促进平衡向吸热反应方向移动(一般是有利于生成物生成的方向)；如：促进水解生成沉淀。 ③除杂，除去热不稳定的杂质，如：H2O2、氨水、铵盐(NH4Cl)、硝酸盐、NaHCO3、Ca(HCO3)2、KMnO4等物质； ④使沸点相对较低或易升华的原料气化； ⑤煮沸时促进溶液中的气体(如氧气)挥发逸出等 降温 ①防止某物质在高温时溶解(或分解)； ②使化学平衡向着题目要求的方向(放热反应方向)移动； ③使某个沸点较高的产物液化，使其与其他物质分离等； ④降低某些晶体的溶解度，使其结晶析出，减少损失等 控制温度在一定范围(综合考虑) 温度过低：反应速率过慢或溶解速率小 温度过高：①催化剂逐渐失活，化学反应速率急剧下降 ②物质分解，如：NaHCO3、NH4HCO3、H2O2、浓HNO3等 ③物质会挥发，如：浓硝酸、浓盐酸、醋酸、液溴、乙醇等 ④物质氧化，如：Na2SO3等 ⑤物质升华，如：I2 升华 控制温度(常用水浴、冰浴或油浴) ①防止副反应的发生 ②使化学平衡移动；控制化学反应的方向 ③控制固体的溶解与结晶 ④控制反应速率；使催化剂达到最大活性 ⑤升温：促进溶液中的气体逸出，使某物质达到沸点挥发 ⑥加热煮沸：促进水解，聚沉后利于过滤分离 ⑦趁热过滤：减少因降温而析出的溶质的量 ⑧降温：防止物质高温分解或挥发；降温(或减压)可以减少能源成本，降低对设备的要求 反应物用量或浓度 ①酸浸时提高酸的浓度可提高矿石中某金属元素的浸取率； ②增大便宜、易得的反应物的浓度，可以提高其他物质的利用率，使反应充分进行； ③增大物质浓度可以加快反应速率，使平衡发生移动等 加入氧化剂 (或还原剂) ①氧化(或还原)某物质，转化为目标产物的价态； ②除去杂质离子[如把Fe2＋氧化成Fe3＋，而后调溶液的pH，使其转化为Fe(OH)3沉淀除去] 加入沉淀剂 ①生成硫化物沉淀(如加入硫化钠、硫化铵、硫化亚铁等)； ②加入可溶性碳酸盐，生成碳酸盐沉淀； ③加入氟化钠，除去Ca2＋、Mg2＋ pH控制 (1)调节溶液的酸碱性，使金属离子形成氢氧化物沉淀析出，以达到除去金属离子的目的； ①原理：加入的物质能与溶液中的H+反应，降低了H+的浓度，使溶液pH值增大； ②pH控制的范围：杂质离子完全沉淀时pH值~主要离子开始沉淀时pH (注意两端取值) ③需要的物质：含主要阳离子(不引入新杂质即可)的难溶性氧化物或氢氧化物或碳酸盐，即能与H+反应，使pH增大的物质，如MgO、Mg(OH)2、MgCO3等类型的物质； ④实例1：除去CuSO4溶液中少量Fe3+，可向溶液中加入CuO、Cu(OH)2、Cu2(OH)2CO3、CuCO3，调节pH至3~4，使Fe3+转化为Fe(OH)3沉淀除去。Fe3+溶液中存在水解平衡：Fe3＋＋3H2OFe(OH)3＋3H＋，加入CuO后，溶液中H+浓度降低，平衡正向移动，Fe(OH)3越聚越多，最终形成沉淀。 a．加入CuO的作用：调节溶液的pH，使Fe3＋转化为Fe(OH)3 b．加热的目的：促进Fe3＋水解 实例2：已知下列物质开始沉淀和沉淀完全时的pH如下表所示： 物质 开始沉淀 沉淀完全 Fe(OH)3 2.7 3.7 Fe(OH)2 7.6 9.6 Mn(OH)2 8.3 9.8 若要除去Mn2＋溶液中含有的Fe2＋：先用氧化剂把Fe2＋氧化为Fe3＋，再调溶液的pH至3.7~8.3。 实例3：Mg2+ (Fe3+)：MgO、Mg(OH) 2、MgCO3 (2)抑制盐类水解； 像盐酸盐、硝酸盐溶液，通过结晶方法制备晶体或加热脱水结晶水合物制备相对应的无水盐时，由于水解生成的盐酸或硝酸挥发，促使了金属离子水解(水解反应为吸热反应)导致产品不纯 如：由MgCl2·6H2O制无水MgCl2要在HCl气流中加热，否则： MgCl2·6H2OMg(OH)2＋2HCl↑＋4H2O (3)促进盐类水解生成沉淀，有利于过滤分离 (4)“酸作用”还可除去氧化物(膜) (5)“碱作用”还可除去油污，除去铝片氧化膜，溶解铝、二氧化硅等 (6)特定的氧化还原反应需要的酸性条件(或碱性条件) 【注意】调节pH的试剂选取： ①选取流程中出现的物质； ②未学习过的物质且题目又无信息提示的一般不做考虑； ③已学的常见酸碱(NaOH、Na2CO3、HCl、H2SO4、NH3·H2O、HNO3)。 洗涤晶体 ①水洗：通常是为了除去晶体表面水溶性的杂质 ②冰水洗涤：能洗去晶体表面的杂质离子，且防止晶体在洗涤过程中的溶解损耗 ③用特定有机试剂清洗晶体：洗去晶体表面的杂质，降低晶体的溶解度、有利于析出，减少损耗等 ④洗涤沉淀的方法：往漏斗中加入蒸馏水至浸没沉淀，待水自然流下后，重复以上操作2～3次 在空气中或在其他气体中进行的反应或操作 要考虑O2、H2O、CO2或其他气体是否参与反应；或能否达到隔绝空气、防氧化、防水解、防潮解等目的 判断能否加其他物质 要考虑是否引入杂质(或影响产物的纯度)等 提高原子利用率 绿色化学(物质的循环利用、废物处理、原子利用率、能量的充分利用) 分离、提纯 过滤、蒸发、萃取、分液、蒸馏等常规操作 从溶液中得到晶体的方法：蒸发浓缩―→冷却结晶―→过滤―→洗涤、干燥 三、工艺流程中的分离、提纯、除杂及答题要领 操作 答题指导 过滤 固体与液体的分离；要分清楚需要的物质在滤液中还是在滤渣中。滤渣是难溶于水的物质，如SiO2、PbSO4、难溶的金属氢氧化物和碳酸盐等。过滤主要有常压过滤、减压过滤、热过滤。 (1)常压过滤： 通过预处理、调节pH等工序可实现对杂质的去除，但值得注意的是需要分析对产品的需求及生产目的的综合考虑，准确判断经过过滤后产生的滤液、滤渣的主要成分，准确判断是留下滤液还是滤渣。 (2)减压过滤(抽滤)： 减压过滤和抽滤是指一种操作，其原理与普通的常压过滤相同。相比普通过滤，抽滤加快了过滤的速度。抽滤的优点是快速过滤，有时候还可以过滤掉气体，并能达到快速干燥产品的作用。 (3)趁热过滤： 趁热过滤指将温度较高的固液混合物直接使用常规过滤操作进行过滤，但是由于常规过滤操作往往耗时较长，这样会导致在过滤过程中因混合物温度降低而使溶质析出，影响分离效果。因此可使用热过滤仪器、将固液混合物的温度保持在一定范围内进行过滤，所以又称为热过滤。 蒸发结晶 (1)适用范围：提取溶解度随温度变化不大的溶质，如：NaCl。 (2)蒸发结晶的标志：当有大量晶体出现时，停止加热，利用余热蒸干。 (3)实例 ①从NaCl溶液中获取NaCl固体 a．方法：蒸发结晶 b．具体操作：加热蒸发，当析出大量NaCl晶体时，停止加热，利用余热蒸干 ②NaCl溶液中混有少量的 KNO3溶液 a．方法：蒸发结晶、趁热过滤(如果温度下降，杂质也会以晶体的形式析出来)、洗涤、干燥 b．具体操作：若将混合溶液加热蒸发一段时间，析出的固体主要是NaCl，母液中是KNO3和少量NaCl，这样就可以分离出大部分NaCl c．趁热过滤的目的：防止KNO3溶液因降温析出，影响NaCl的纯度 (4)减压蒸发的原因：减压蒸发降低了蒸发温度，可以防止某物质分解(如H2O2、浓硝酸、NH4HCO3)或失去结晶水(如题目要求制备结晶水合物产品)。 冷却结晶 (1)适用范围：提取溶解度随温度变化较大的物质(KNO3)、易水解的物质(FeCl3)或结晶水化合物(CuSO4·5H2O)。 (2)蒸发结晶的标志：当有少量晶体(晶膜)出现时 (3)实例：KNO3溶液中混有少量的 NaCl溶液 a．方法：蒸发浓缩(至少有晶膜出现)、冷却结晶、过滤、洗涤(冰水洗、热水洗、乙醇洗等)、干燥 b．具体操作：若将混合溶液加热蒸发后再降温，则析出的固体主要是KNO3，母液中是NaCl和少量KNO3，这样就可以分离出大部分KNO3。 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。 晶体干燥的方法 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)。 萃取与分液 选用合适的萃取剂(如四氯化碳、金属萃取剂)，萃取后， 静置、分液——将分液漏斗玻璃塞的凹槽与分液漏斗口的小孔对准。下层液体从下口放出，上层液体从上口倒出 萃取与反萃取 ①萃取：利用物质在两种互不相溶的溶剂中的溶解度不同，将物质从一种溶剂转移到另一种溶剂的过程。如用CCl4萃取溴水中的Br2。 ②反萃取：用反萃取剂使被萃取物从负载有机相返回水相的过程，为萃取的逆过程。 洗涤晶体 洗涤试剂 适用范围 目的 蒸馏水 冷水 产物不溶于水 除去固体表面吸附着的××杂质；可适当降低固体因为溶解而造成的损失 热水 有特殊性的物质，其溶解度随着温度升高而下降 除去固体表面吸附着的××杂质；可适当降低固体因为温度变化溶解而造成的损失 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；利用有机溶剂的挥发性除去固体表面的水分，产品易干燥 饱和溶液 对纯度要求不高的产品 减少固体溶解 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 洗涤沉淀方法：向过滤器中加入蒸馏水至浸没沉淀，待水自然流下后，重复以上操作2～3次 检验沉淀是否洗涤干净的方法：取少量最后一次的洗涤液于试管中，向其中滴入某试剂，若未出现特征反应现象，则沉淀洗涤干净 蒸馏或分馏 蒸馏是利用液体混合物中各组分的沸点不同，给液体混合物加热，使其中的某一组分变成蒸气再冷凝成液体，跟其他组分分离的过程。 减压蒸馏 减小压强，使液体沸点降低，防止受热分解、氧化等。 冷却法 利用气体易液化的特点分离气体,如合成氨工业采用冷却法分离氨与氮气、氢气。 滴定终点的判断 以“用标准盐酸滴定未知浓度的氢氧化钠溶液，酚酞作指示剂”为例：当加入最后一滴标准盐酸后，溶液由红色变为无色，且半分钟内不褪色 四、工艺流程中的物质确定及方程式书写 1、工艺流程中的物质确定 首先分析题干信息，明确原料成分，看清流程图中的箭头指向，根据物质性质写出相关的化学反应(离子方程式或化学方程式)，最后根据题干信息确定滤液中物质的成分。滤液中物质的成分确定的思维模型如图所示： 循环物质的确定 (1)流程图中回头箭头的物质。 (2)生产流程中后面新生成或新分离的物质(不要忽视结晶后的母液)，可能是前面某一步反应的相关物质。 副产品的确定 滤渣成分的确定 ①过量的反应物。 ②原料中不参与反应的物质。 ③由原料转化的生成物。 ④由杂质转化的沉淀物。 2、工艺流程中的方程式书写 （1）陌生非氧化还原反应方程式的书写建模 首先根据题给材料中的信息写出部分反应物和生成物的化学式，再根据反应前后元素化合价有无变化判断反应类型： (1)元素化合价无变化则为非氧化还原反应，遵循质量守恒定律； (2)元素化合价有变化则为氧化还原反应，既遵循质量守恒定律，又遵循得失电子守恒规律。 （2）氧化还原反应方程式的书写 ①常见氧化剂及其还原产物 氧化剂 Cl2(X2) O2 Fe3＋ 酸性KMnO4 MnO2 还原产物 Cl－(X－) H2O/O2－/ OH－ Fe2＋ Mn2＋ Mn2＋ 氧化剂 ClO 浓H2SO4 HNO3 H2O2(H＋) PbO2 还原产物 Cl－ SO2 NO2(浓)、NO(稀) H2O Pb2＋ 氧化剂 酸性K2Cr2O7 HClO FeO(H＋) NaBiO3 — 还原产物 Cr3＋ Cl－ Fe3＋ Bi3＋ — ②常见还原剂及其氧化产物 还原剂 金属单质 Fe2＋ H2S/S2－ SO2/SO 氧化产物 金属离子 Fe3＋ S、SO2 SO3、SO 还原剂 HI/I－ NH3 N2H4 CO 氧化产物 I2 N2、NO N2 CO2 （3）把握陌生氧化还原反应方程式的书写步骤 ①首先根据题给材料中的信息确定氧化剂(或还原剂)与还原产物(或氧化产物)，结合已学知识根据加入的还原剂(或氧化剂)判断氧化产物(或还原产物)。 ②根据得失电子守恒配平氧化还原反应。 ③根据电荷守恒和反应物的酸碱性，在方程式左边或右边补充H＋、OH－或H2O等。 ④根据质量守恒配平反应方程式。 五、化工流程中的有关计算 1、溶度积Ksp的相关计算 (1)判断能否沉淀。 (2)判断能否沉淀完全。 (3)计算某一离子的浓度。 (4)沉淀生成和沉淀完全时pH的计算。 (5)分步沉淀问题分析 ①定义 如果一种溶液中同时含有I－和Cl－，当慢慢滴入AgNO3溶液时，刚开始只生成AgI沉淀；加入的AgNO3到一定量时才出现AgCl沉淀，这种先后沉淀的现象称为分步沉淀。 ②原理 在含有同浓度I－和Cl－的溶液中，加入AgNO3溶液，之所以AgI沉淀先生成，是因为Ksp(AgI)比Ksp(AgCl)小，假定溶液中c(I－)＝c(Cl－)＝0.01 mol·L－1，刚开始生成AgI和AgCl沉淀时所需要的Ag＋浓度分别是： c(Ag＋)AgI＝ mol·L－1＝9.3×10－15 mol·L－1 c(Ag＋)AgCl＝ mol·L－1＝1.8×10－8 mol·L－1 可见沉淀I－所需要的c(Ag＋)要小得多，所以AgI先沉淀，继续滴加AgNO3，当c(Ag＋)＝1.8×10－8 mol·L－1时，AgCl沉淀也开始生成，这时c(I－)、c(Cl－)和c(Ag＋)同时平衡： c(Ag＋)·c(I－)＝Ksp(AgI)＝9.3×10－17 c(Ag＋)·c(Cl－)＝Ksp(AgCl)＝1.8×10－10 两式相除得：＝≈1.9×106 如果溶液中c(Cl－)>1.9×106c(I－)，向其中滴加AgNO3溶液时，则要先生成AgCl沉淀。 2、物质组成、含量的计算 计算 公式 物质的质量 分数(或纯度) ×100% 产品产率 ×100% 物质的转化率 ×100% Ksp的相关计算 AmBn(s)mAn＋(aq)＋nBm－(aq)， Ksp＝cm(An＋)·cn(Bm－) 3、利用“碘量法”进行物质含量测定 （1）直接碘量法 直接碘量法是用碘滴定液直接滴定还原性物质的方法。在滴定过程中，I2被还原为I－。 (1)指示剂 淀粉：淀粉遇碘显蓝色，反应极为灵敏。化学计量点稍后，溶液中有过量的碘，碘与淀粉结合显蓝色而指示终点到达。碘自身的颜色指示终点，化学计量点后，溶液中稍过量的碘显黄色而指示终点。 (2)适用对象 I2 是较弱的氧化剂，强还原性的S2－、S2O、SO、As2O3、Vc等都可直接滴定。 （2）间接碘量法 (1)分类 ①剩余碘量法 剩余碘量法是在供试品(还原性物质)溶液中先加入定量、过量的碘滴定液，待I2与测定组分反应完全后，然后用硫代硫酸钠滴定液滴定剩余的碘，以求出待测组分含量的方法。滴定反应为： I2(定量过量)＋还原性物质―→2I－＋I2(剩余) I2(剩余)＋2S2O―→S4O＋2I－ ②置换碘量法 置换碘量法是先在供试品(氧化性物质)溶液中加入碘化钾，供试品将碘化钾氧化析出定量的碘，碘再用硫代硫酸钠滴定液滴定，从而可求出待测组分含量。滴定反应为：氧化性物质＋2I－―→I2 I2＋2S2O―→S4O＋2I－。 (2)指示剂 淀粉，淀粉指示剂应在近终点时加入，因为当溶液中有大量碘存在时，碘易吸附在淀粉表面，影响终点的正确判断。 (3)适用对象 I－是中等强度的还原剂。主要用来测氧化态物质：CrO、Cr2O、H2O2、 KMnO4、IO、Cu2＋、NO、NO等。 1．从碘水中提取碘的过程如下。其中，操作X为 A．过滤 B．加热 C．蒸馏 D．冷却热饱和溶液 【答案】C 【详解】碘单质易溶于有机溶剂CCl4，微溶于水，先通过萃取、分液方法得到有机层(碘的CCl4溶液)，然后再蒸馏将碘从有机溶剂中分离出来，故选C。 2．工业生产需综合考虑反应进行的可能性、原料来源、成本高低和绿色环保等多种因素。工业生产下列物质时，对应的转化过程符合要求的是 选项 物质 转化过程 A 溶液 B C Al 铝土矿 D 黄铁矿 A．A B．B C．C D．D 【答案】D 【详解】A．直接向溶液中通入，无法获得，需先向饱和溶液通入至饱和再通入才能生成晶体，再将加热制备，A选项不符合题意。 B．Na在自然界以化合物的形式存在，不存在游离态Na(原料来源少，成本高)，B选项不符合题意。 C．为共价化合物，不能通过电解生产Al，工业上直接电解生产Al，C选项不符合题意。 D．工业制硫酸用硫磺或黄铁矿氧化生成，再将其氧化生成，用98.3％的浓硫酸进行吸收(因与水反应放热，为避免产生酸雾)，D选项符合题意。 故选D。 3．由软锰矿(主要成分，及少量CaO、MgO)制备的工艺流程如下： 已知：“沉锰”所得在空气中“焙烧”时转化为、、MnO的混合物，酸性条件下易发生歧化反应。下列说法正确的是 A．“浸取”时利用了的还原性，反应中氧化剂与还原剂物质的量之比为1∶1 B．“除杂”后的溶液中主要存在的阳离子有、、、、 C．“沉锰”时反应的离子方程式为 D．“酸浸”时每反应1mol 转移电子数为2 【答案】A 【分析】软锰矿(主要成分MnO2，及少量CaO、MgO)制备MnO2流程：MnO2具有氧化性，Na2SO3具有还原性，软锰矿中加入Na2SO3、H2SO4发生氧化还原反应生成MnSO4，反应为MnO2+Na2SO3+H2SO4=MnSO4+Na2SO4+H2O，CaO、MgO都和硫酸反应生成CaSO4、MgSO4，加入NaF除去Ca2+、Mg2+，反应的离子方程式为Ca2++2F-=CaF2↓、Mg2++2F-=MgF2↓，过滤除去不溶物，得到含MnSO4、Na2SO4的滤液，向滤液中加入NH4HCO3沉锰得到MnCO3沉淀，离子方程式为Mn2++2=MnCO3↓+CO2↑+H2O，在空气中焙烧MnCO3得到MnO2、Mn2O3、MnO的混合物，再加入硫酸酸浸得到MnO2、Mn2+溶液，发生的反应为Mn2O3+H2SO4=MnSO4+MnO2+H2O，过滤得到MnSO4溶液和MnO2，据此分析作答。 【详解】A． Na2SO3具有还原性，软锰矿中加入Na2SO3、H2SO4发生氧化还原反应生成MnSO4，反应为MnO2+Na2SO3+H2SO4=MnSO4+Na2SO4+H2O，MnO2是氧化剂，Na2SO3是还原剂，氧化剂与还原剂物质的量之比为，故A正确； B．加入NaF的目的是除去Mg2+、Ca2+，所以第一次“除杂”后的溶液中主要存在的阳离子有Na+、H+、Mn2+，故B错误； C．加入NH4HCO3沉锰得到MnCO3沉淀，离子方程式为Mn2++2=MnCO3↓+CO2↑+H2O，故C错误； D．“酸浸”时反应为Mn2O3+H2SO4=MnSO4+MnO2+H2O，1molMn2O3反应转移1mole-，故D错误； 故选A。 4．利用金属矿渣(含有、及)制备晶体的实验流程如下。下列叙述正确的是 A．“煅烧”步骤加入CaO可以减少的排放，同时生成大量 B．“还原”后的上层清液中，滴加KSCN溶液，若溶液不变红，则已完全被还原 C．“酸浸”后的酸浸液中主要存在的阳离子是和 D．“过滤”得到的滤渣主要有Fe和Cu 【答案】B 【分析】将矿渣煅烧，被氧化，产物为氧化铁和二氧化硫，被氧化为氧化铜，加入稀硫酸以后以后，生成和，再加入铁屑，铜离子被还原为单质铜，方程式为：，在所有除杂过程中，二氧化硅均未参加反应，据此分析作答。 【详解】A．煅烧时，产生二氧化硫气体，加入氧化钙，可以减少二氧化硫排放，方程式为：，同时生成大量，A错误； B．加入铁屑发生反应：，“还原”后的上层清液中加入KSCN溶液，KSCN不和亚铁离子反应，若溶液不变红，则已完全被还原，B正确； C．煅烧以后的固体物质含有氧化铜和氧化铁，所以“酸浸”的溶液中，还含有，C错误； D．因为铁屑与铜离子发生置换反应，产生单质铜以及未反应完的铁屑，同时，在所有除杂过程中，固体二氧化硅均未参加反应，所以“过滤”得到的滤渣还有二氧化硅，D错误； 故选B。 5．实验室从废定影液[含和等]中回收Ag和的主要步骤为。下列说法正确的是 A．在空气中用蒸发皿高温灼烧制取Ag B．分液时先从下口放出有机相，再从上口倒出水相 C．为加快过滤速度，可以用玻璃棒轻轻搅拌漏斗中的液体 D．“操作X”中需要的玻璃仪器有酒精灯、蒸馏烧瓶、直形冷凝管等 【答案】D 【详解】A．灼烧固体应在坩埚中，不能用蒸发皿，A错误； B．分液时，先使下层液体从下口流出，再将上层液体从上口倒出，用苯萃取，苯的密度小于水，故有机相在上层，水相在下层，故应先从下口放出水相，再从上口倒出有机相，B错误； C．过滤时搅拌易捣破滤纸，应使水自然流下，操作不合理，C错误； D．“操作X”为蒸馏操作，从有机相蒸馏分离出溴，应选蒸馏烧瓶、直形冷凝管等仪器，球形冷凝管易残留馏分，D正确： 答案选D。 6．回收利用废旧镍-镉电池(电池中含有镍、镉、铁及少量钴和有机质等)的一种工艺流程如图所示： 已知：的溶度积。下列说法错误的是 A．“氧化”工序发生主要反应的离子方程式为 B．“调pH”时溶液中，则应控制pH小于5 C．滤液1经处理之后可循环至沉镍工序中使用 D．“调pH”可选择氨水或NiO 【答案】B 【分析】废旧镍-镉电池中含有镍、镉、铁及少量钴的低价氧化物和有机质等粉碎后，灼烧除去有机质，用硫酸酸浸后生成硫酸亚铁、硫酸镉、硫酸镍和硫酸钴，二氧化锰氧化亚铁离子生成铁离子，用氨水或氧化镍调节溶液的pH，使铁离子转化为氢氧化铁沉淀，硫酸铵沉镍生成晶体，碳酸氢铵沉镉生成碳酸镉； 【详解】A．“氧化”工序中，在酸性条件下将氧化为，反应的离子方程式为，A正确； B．为避免生成沉淀，需控制溶液中的，利用的溶度积计算，，可得，则，因此应控制pH小于7.5，B错误； C．“沉镉”时发生的反应为，因此滤液1的主要成分为，经处理之后可循环至沉镍工序中使用，C正确； D．“调pH”的目的是使转化成沉淀，为避免引入对后续工序产生影响的杂质，试剂X可选择氨水或NiO，D正确； 答案选B。 7．约翰等化学家在锂电池研发中做出的突出贡献，获得2019年诺贝尔化学奖；锂电池是新能源汽车的动力电池之一，主要以磷酸亚铁锂为原料。以下是在锂电池废料中回收锂和正极金属，流程如下，下列叙述正确的是 A．上述流程中可用代替 B．废旧电池属于湿垃圾，可通过掩埋土壤中进行处理 C．从“正极片”中可回收的金属元素有 D．“沉淀”反应的金属离子为 【答案】C 【分析】正极片碱溶时铝转化为偏铝酸钠，滤渣中含有磷酸亚铁锂，加入硫酸和硝酸酸溶，过滤后滤渣是炭黑，得到含的滤液，加入碱液生成氢氧化铁沉淀，滤液中加入碳酸钠生成含锂的沉淀； 【详解】A．硝酸锂能溶于水，因此上述流程中不能用硝酸钠代替碳酸钠，A错误； B．废旧电池中含有重金属，随意排放容易污染环境，B错误； C．根据流程的转化可知从正极片中可回收的金属元素有，C正确； D．加入碱液生成氢氧化铁沉淀，因此“沉淀”反应的金属离子是，D错误； 故选C。 8．海带中含有碘元素，从海带中提取碘的实验过程如下图所示： 下列说法不正确的是 A．步骤①会用到酒精灯、泥三角、三脚架、坩埚和坩埚钳等仪器 B．步骤③和⑥中的操作均为过滤 C．步骤④中发生的离子方程式为 D．海带灰中含有的硫酸盐，可在步骤⑤中实现与碘分离 【答案】B 【分析】由流程可知，①为坩埚中灼烧，②为溶解、浸泡，③为过滤，分离出含碘离子的溶液，④中H2O2将I-氧化为I2，⑤中加有机溶剂萃取、分液，⑥中蒸馏分离出碘，以此来解答。 【详解】A．实验步骤①为灼烧固体，用到的仪器有：酒精灯、泥三角、三脚架、坩埚和坩埚钳等，A正确； B．由分析知，步骤③为过滤，步骤⑥为蒸馏，B错误； C．步骤④中H2O2将I-氧化为I2，反应条件为酸性，则步骤④中发生的离子方程式为，C正确； D．海带灰中含有硫酸盐，这些物质易溶于水，而I2在水中溶解度小，而易溶于有机溶剂CCl4，在实验步骤⑤中向混合物中加入CCl4充分振荡后静置分液，就可以实现硫酸盐与碘分离，D正确； 故答案为B。 9．K3[Fe(C2O4)3]⋅3H2O为草绿色晶体，易溶于水，难溶于乙醇，可用FeC2O4制备，流程如下： 已知：FeC2O4+3H2O2+6K2C2O4=4K3[Fe(C2O4)3]+2Fe(OH)3↓。 下列说法不正确的是 A．步骤Ⅰ中不可用酸性KMnO4溶液替代H2O2 B．步骤Ⅱ中加热煮沸是为了除去多余的H2O2 C．步骤Ⅲ中加入无水乙醇是为了降低三草酸合铁酸钾的溶解度 D．可用亚铁氰化钾溶液来检验翠绿色溶液中是否还有未被氧化 【答案】D 【分析】FeC2O4制备K3[Fe(C2O4)3]⋅3H2O晶体，第一步用H2O2将二价Fe氧化为三价Fe得到Fe(OH)3，加热除去过量的H2O2，加入草酸、饱和的草酸钾溶液形成K3[Fe(C2O4)3]溶液，加入无水乙醇降低三草酸合铁酸钾的溶解度，使之析出，过滤、洗涤、干燥得到K3[Fe(C2O4)3]⋅3H2O晶体。 【详解】A．H2O2能够将二价Fe氧化为三价Fe的同时并不产生杂质，且通过加热即可将过量的H2O2除去，故不可用酸性KMnO4溶液替代H2O2，A选项正确； B．H2O2受热分解，加热煮沸可以除去多余的H2O2，B选项正确； C．加入无水乙醇是可以降低三草酸合铁酸钾的溶解度，提高产率，C选项正确； D．检验Fe2+用铁氰化钾溶液而不是亚铁氰化钾溶液，D选项错误； 故答案选D。 10．工业上利用工厂废弃的镍材料(主要含有Ni、Al、Fe及其少量氧化物)来制备NiSO4·7H2O的一种工艺流程如下： 下列说法正确的是 A．碱煮过滤、酸溶及氧化步骤均涉及氧化还原反应 B．一系列操作指低温蒸发结晶 C．试剂X可以为氧化镍或氢氧化镍 D．可用硝酸代替H2O2溶液进行氧化 【答案】AC 【分析】废弃的镍材料主要含有Ni、Al、Fe及其少量氧化物，碱煮可以除表面的油脂以及生成偏铝酸钠，酸溶时生成可溶性离子即镍离子、二价铁离子、三阶铁离子，过氧化氢加入是氧化二价铁离子，试剂X是通过调节pH促进三价铁离子水解完全产生沉淀，得到的滤液经过蒸发浓缩、冷却结晶，过滤、洗涤、干燥，可得到产品。 【详解】A．碱煮过滤过程中涉及铝与强碱溶液反应，酸溶涉及金属单质与稀硫酸的置换反应，氧化涉及H2O2溶液氧化亚铁离子，均是氧化还原反应，A项正确； B．从溶液中获取结晶水合物，操作为蒸发浓缩、冷却结晶，过滤、洗涤、干燥，B项错误； C．沉淀铁离子，为了不引入杂质，需要加入氧化镍、氢氧化镍或碳酸镍等调节pH，C项正确； D．加入硝酸会引入硝酸根离子，使产品不纯，同时产生污染，D项错误； 故答案选AC。 11．碘酸钾()是重要的食品添加剂。已知：与均为白色固体，能溶于水，难溶于部分有机溶剂，且在碱性条件下易被氧化为。某化学兴趣小组设计如下路线制备碘酸钾。下列有关说法正确的是 A．与浓盐酸反应的离子方程式为 B．加入能够提高反应速率 C．加入前，煮沸原溶液主要为提高反应速率 D．“系列操作”为蒸发浓缩、冷却结晶、过滤 【答案】B 【分析】将浓盐酸和KClO3混合制得的Cl2通入I2的CCl4和水的液态混合物中，Cl2氧化I2得到HIO3，经分液后向含HIO3的水溶液中加入KOH，经中和生成KIO3，向溶液中加入乙醇溶液、搅拌、静置、过滤、洗涤、干燥最终得到KIO3固体。 【详解】A．与浓盐酸反应的离子方程式为，故A错误； B．卤素单质易溶于有机溶剂，加入目的是增加反应物接触面积，提高反应速率，故B正确； C．根据题目信息，在碱性条件下易被氧化为，而过量在碱中形成，应加热煮沸除去，故C错误； D．根据题目信息能溶于水，难溶于部分有机溶剂，所以系列操作包括：加入乙醇溶液、搅拌静置、过滤、洗涤干燥，故D错误； 故答案选B。 12．硼酸()是重要的化工原料，一种以硼镁矿(含，及少量、)为原料生产硼酸的工艺流程如图所示，下列说法错误的是 [已知：硼酸和硼砂()均易溶于热水，在冷水中溶解度小] A．将硼镁矿研磨成粉末可以加快浸取速率 B．溶液中的杂质主要是NaOH和 C．一系列操作主要包括冷却结晶、过滤、洗涤、干燥 D．硼砂溶液与硫酸反应的离子方程式为 【答案】B 【分析】硼镁矿(含，及少量、)加入NaOH溶液碱浸，转化为NaBO2和Mg(OH)2，与NaOH溶液不反应，转化为Na2SiO3，转化为，过滤后得到滤渣A中含有Mg(OH)2和，向NaBO2溶液中通入CO2气体，NaBO2转化为，Na2SiO3转化为H2SiO3沉淀，转化为Al(OH)3沉淀，过滤后得到的滤液B中含有H2SiO3和Al(OH)3，溶液经过蒸发浓缩、冷却结晶得到，和硫酸反应得到硼酸溶液，硼酸和硼砂()均易溶于热水，在冷水中溶解度小，经蒸发浓缩、冷却结晶、过滤、洗涤、干燥得到硼酸固体。 【详解】A．将硼镁矿研磨成粉末可以增大反应物之间的接触面积，加快浸取速率，A正确； B．由分析可知，硼镁矿加入NaOH溶液碱浸，转化为Na2SiO3，转化为，溶液中的杂质主要是NaOH、和Na2SiO3，B错误； C．由分析可知，一系列操作主要包括冷却结晶、过滤、洗涤、干燥，C正确； D．硼砂溶液与硫酸反应生成硼酸，离子方程式为：，D正确； 故选B。 13．从锌浸渣（主要含、，少量ZnS和）中提取Ge的流程如下： 已知： ①锗在硫酸中的存在形式：pH≤2.0时主要为，pH为2～7时主要为。 ②常温下，，。 下列说法错误的是 A．被双氧水氧化的离子方程式 B．“中和沉淀”中，所加化合物A可为ZnO或 C．常温下，“中和沉淀”时调节溶液pH＝4.4，锗元素和铁元素共沉淀，此时滤液中 D．从滤液回收晶体用到的主要仪器有酒精灯、玻璃棒、坩埚、泥三角 【答案】D 【分析】由题给的流程可知，向锌浸渣中加入过氧化氢和硫酸的混合液，将转化为硫酸锌和硫酸铁，硫化锌、二硫化锗转化为硫酸锌，硫酸锗和硫，过滤得到含有硫酸钙和硫的滤渣和滤液；向滤液中加入化合物A，根据不引入新杂质可知A为氧化锌或氢氧化锌调节溶液pH，将溶液中的铁离子、锗离子转化为氢氧化铁，氢氧化锗沉淀，过滤得到滤液和滤饼；滤液经蒸发浓缩，趁热过滤，洗涤，干燥得到七水硫酸锌晶体；向滤饼中加入盐酸溶解后，蒸馏得到四氯化锗，四氯化锗在一定条件下水解，过滤得到水解液和二氧化锗；二氧化锗与合适的还原剂一定条件下反应生成锗。 【详解】A．被双氧水氧化的离子方程，Ａ项正确； B．根据不引入新杂质，“中和沉淀”中，可知A为ZnO或，B项正确； C．常温下，“中和沉淀”时调节溶液pH＝4.4，锗元素和铁元素共沉淀，由溶度积可知，滤液中锗离子和铁离子的浓度比为： ，C项正确； D．从滤液回收晶体用到的主要仪器有酒精灯、玻璃棒、蒸发皿，D项错误； 故答案为：D。 14．环己烯是重要的化工原料，实验室制备流程如下。下列说法正确的是 已知：环己醇和环己烯常温下都为液体；环己烯密度，能与水形成共沸物。 A．环己醇环上的一氯代物有3种 B．操作依次是蒸馏、过滤、蒸馏 C．浓硫酸也可作该反应的催化剂，选择而不用浓硫酸的原因可能为浓硫酸易使原料炭化，产生，导致污染 D．分离出有机相后，需加入无水氯化钙干燥，在操作3之前的“过滤”操作也可省去不做 【答案】C 【分析】环己醇发生消去反应生成环己烯和水，环己烯不溶于水，饱和食盐水溶解环己醇、氯化铁，然后分液得到的水相中含有环己醇、氯化铁，得到的有机相中含有环己烯，然后干燥、过滤、蒸馏得到环己烯。 【详解】A．环己醇环上的等效氢有4种，环上的一氯代物有4种，故A错误； B．结合流程和分析，操作依次是蒸馏、分液、蒸馏，故B错误； C．环己醇为有机物，浓硫酸能使其碳化，并与C反应生成导致污染，故不用浓硫酸做催化剂，故C正确； D．加入无水氯化钙后吸水变为结晶水合物，如果不过滤掉，直接蒸馏可能会导致氯化钙结晶水合物分解出水，环己烯能与水形成共沸物，故会影响产物的纯度，故D错误。 答案选C。 15．轻质可用于绝热、耐高温的防火保温材料，可用于造船和锅炉制造。实验室以一种工业废渣(主要成分为和少量的氧化物)为原料制备。实验过程如下，下列说法错误的是 A．“酸溶”过程中为提高反应速率，可通过加热进行，为营造成酸性环境，所用可过量 B．萃取分液过程中需要的仪器装置为长颈漏斗、铁架台、烧杯 C．萃取后得到的水溶液边搅拌边滴加MgO以调节pH D．氧化过程中主要发生的离子方程式为： 【答案】B 【分析】废渣主要成分为MgCO3、Mg2SiO3和少量Fe、Al的氧化物，加入硫酸酸溶，过滤后滤液中含有硫酸镁、硫酸亚铁以及硫酸铝，加入H2O2氧化亚铁离子，再加入有机萃取剂萃取Fe3+，分液后可除去溶液中的Fe3+，分液后水溶液中含有Mg2+、Al3+，经一系列操作后，可得到； 【详解】A．加热可以加快反应速率，为营造成酸性环境，所用可过量，但如果硫酸过多，则需要消耗更多的碱液中和硫酸，从而造成生产成本增加，因此所加不宜过量太多，可以适当过量，故A正确； B．萃取操作仪器为分液漏斗、铁架台、烧杯，故B错误； C．萃取后水溶液中含有Mg2+、Al3+，边搅拌边向溶液中加入消耗H+，调节pH，使得铝离子产生沉淀与镁离子分离开，故C正确； D．加入H2O2氧化亚铁离子，因此发生的离子方程式为：，故D正确； 故答案选B。 16．海洋约占地球表面积的71％，海水资源的开发利用如图所示： (1)海水淡化的方法主要有蒸馏法、 、反渗透法。 (2)1943年侯德榜发明了联合制碱法，步骤①的化学方程式为 ；在氯碱工业中，用湿润的淀粉试纸检验阳极产物的现象是 。 (3)从经济效益角度考虑，步骤②中工业上加入 (填试剂名称)进行沉镁；步骤③需要在HCl气氛中加热，其中“HCl气氛”的作用是 。 (4)海水的pH通常在之间，在步骤④中除了加入适当的氧化剂之外，还要加酸，酸化海水的目的是 。 (5)步骤⑤中反应的离子方程式为 ，根据上述过程可判断：、、三种物质氧化性由强到弱的顺序是 。 【答案】 (1)电渗析法 (2) 淀粉试纸变蓝 (3)生石灰或氢氧化钙或石灰乳 抑制的水解，防止生成 (4)抑制的溶解 (5) 【分析】海水中含有NaCl、MgCl2、NaBr等物质，将海水蒸发结晶获得的粗盐中含有NaCl，所得母液中含有Mg2+、Br-等离子。氯化钠溶液可以用于氯碱工业，也可以用于侯氏制碱法的工业中。母液中加入石灰乳，得到氢氧化镁沉淀，和NaBr的滤液，氢氧化镁沉淀中加入盐酸，冷却结晶得到晶体，在HCl气流中加热可以得到无水氯化镁；NaBr的滤液可通入氯气将其氧化为Br2，通入SO2，发生反应，富集溴元素，再通入氯气，获得工业溴。 【详解】（1）海水淡化方法有蒸馏法、反渗透法和电渗析法等； （2）侯德榜发明了联合制碱法，其化学方程式为；氯碱工业中，阳极产生氯气，用湿润的淀粉试纸检验时发生反应Cl2+2I-=2Cl-+I2，则看到的现象是淀粉试纸变蓝； （3）步骤②中需要加入碱进行沉镁，工业通常选择便宜易得的生石灰或氢氧化钙或石灰乳；步骤③加热晶体得到无水氯化镁，其中“HCl气氛”的作用是抑制的水解，防止生成； （4）步骤4中得到Br2，存在平衡，加入酸促使平衡逆向移动，抑制的溶解； （5）步骤⑤中SO2与Br2发生氧化还原反应，反应的离子方程式为；流程中发生反应Cl2+2Br-=2Cl-+Br2，根据氧化剂的氧化性大于氧化产物，、、三种物质氧化性由强到弱的顺序。 17．碱式碳酸铜在烟火、农药、颜料、杀菌剂等方面应用广泛。一种以辉铜矿(，含有和少量等杂质)为原料制备碱式碳酸铜的流程如图所示： 已知：①有关金属离子形成氢氧化物沉淀的pH范围如下： 金属离子 开始沉淀的pH 7.5 2.7 5.6 8.3 完全沉淀的pH 9.0 3.7 6.7 9.8 ②常温稳定，在热水中会分解生成； ③。 回答下列问题： (1)加快“浸取”速率，除将辉铜矿粉碎外，还可采取的措施有 (任写一种)。 (2)滤渣Ⅰ经提取后可获得一种淡黄色副产品，则滤渣Ⅰ中的主要成分是 (填化学式)。“浸取”过程中被氧化的化学方程式为： 。 (3)常温下“除铁”时加入的试剂A可用CuO，调节pH的范围为 ，若加A后将溶液的pH调为5，则溶液中的浓度为 。 (4)写出“沉锰”(除)过程中反应的离子方程式： 。 (5)“赶氨”时，最适宜的操作方法是： 。 【答案】 (1)搅拌、适当增加硫酸浓度、适当加热等 (2)、S (3)3.7≤pH<5.6 (4) (5)将溶液加热 【详解】（1）影响反应速率的方法有：适当升高温度、适当增大浓度、增大接触面、搅拌等。 （2）辉铜矿中含有、和，加入和后，，，和硫酸不发生反应，滤渣Ⅰ中的主要成分、。 （3）加入调节，可以使完全沉淀，根据表中的数据，完全沉淀，≤3.7，开始沉淀＜5.6，调节的范围为：3.7～5.6(或3.7≤pH＜5.6)。加入调节=5，， ，溶液中的浓度为。 （4）向溶液中加入除去，生成沉淀，发生反应的方程式：； （5）气体在溶液中的溶解度随着温度的升高而降低，故可以将溶液加热； 18．工业上常用铜阳极泥[主要成分是碲化亚铜(Cu2Te)，含少量的Ag、Au]回收碲和氧化铜，其工艺流程如图： 已知： ①H2TeO3是一种比草酸酸性弱的二元酸 ②CuC2O4的Ksp为2.2×108 (1)Cu位于元素周期表第 周期第 族。TeO的空间构型为 。 (2)“氧化酸浸”步骤的氧化产物为 ，“滤渣”的成分是 。该步H2O2的实际用量通常比理论用量更大，原因可能是 。 (3)“沉淀”步骤，若要使Cu2+完全沉淀(离子浓度小于1×10-5mol/L)，应控制C2O的浓度不低于 。 (4)“还原”步骤反应的离子方程式为 。 (5)CuO可催化消耗血糖，从而控制血糖浓度。一种可植入体内的微型电池工作原理如图所示，当传感器检测到血糖浓度高于标准，电池启动。血糖浓度下降至标准，电池停止工作。(血糖浓度以葡萄糖浓度计) 电池工作时，b电极的电极反应式为 。 【答案】 (1)四 ⅠB 三角锥形 (2)、 Ag、Au 氧化产物中的对分解有催化作用 (3) (4) (5) 【详解】（1）Cu位于元素周期表第四周期第ⅠB族；的中心原子Te的价层电子对数为，有一对孤电子对，空间构型为三角锥形； （2）“氧化酸浸”步骤的氧化产物为、，“滤渣”的成分是Ag、Au；该步H2O2的实际用量通常比理论用量更大，原因可能是氧化产物中的对分解有催化作用； （3）的Kp为，离子浓度小于时，离子即完全沉淀。若要使完全沉淀，应控制的浓度不低于； （4）加入亚硫酸钠溶液，可将溶液中的H2TeO3还原为Te，同时得到硫酸钠，还原反应的离子方程式为，故答案为：； （5）电池开始工作时，a电极为电池正极，血液中的在a电极上得电子生成，电极反应式为；b电极为电池负极，在b电极上失电子转化成CuO，电极反应式为，然后葡萄糖被CuO氧化为葡萄糖酸，CuO被还原为，电池总反应为。 19．软锰矿的主要成分MnO2，还含有Fe2O3、MgO、Al2O3、CaCO3、SiO2等杂质，工业上用软锰矿制取MnSO4·H2O的流程如图： 已知：MnF2的Ksp=5.3×10−3；CaF2的Ksp=1.5×10−10；MgF2的Ksp=7.4×10−11。 部分金属阳离子完全沉淀时的pH如下表 金属阳离子 Fe3+ Al3+ Mn2+ Mg2+ 完全沉淀时的pH 3.2 5.2 10.4 12.4 (1)浸出渣的主要成分为 (填化学式)。 (2)“浸出”后浸出液中的+2价金属阳离子有Cu2+、Fe2+、 ，第1步除杂加双氧水的目的是 (用离子方程式表示)。 (3)锰的浸出率结果如图所示。由图可知，影响锰浸出率的因素有 。 (4)第2步除杂中当镁离子恰好完全沉淀(当离子浓度小于或等于10−5mol·L−1时视为完全沉淀)时，溶液中 mol·L−1。 (5)调pH至5~6所加的试剂，可选择 。(填字母)。 a．CaO　　　　b．MgO　　　　　c．Al2O3　　　　　　d．氨水 (6)得到滤液之后还需 、趁热过滤，得到MnSO4·H2O。 【答案】 (1)SiO2，CaSO4 (2)Mn2+、Ca2+ 2Fe2++H2O2+2H+=2Fe3++2H2O (3)温度和浸出时间 (4)2.72×10−3mol/L (5)ab (6)蒸发浓缩 【详解】（1）根据分析可知，浸出渣的主要成分为SiO2，CaSO4； （2）根据分析可知，“浸出”后浸出液中的+2价金属阳离子有Cu2+、Fe2+、Mn2+、Ca2+；第1步除杂加双氧水的目的是：将亚铁离子氧化成三价铁离子，离子方程式2Fe2++H2O2+2H+=2Fe3++2H2O； （3）由图可知，温度越低，锰浸出率越高，时间越长，锰浸出率高，故影响锰浸出率的因素有温度和浸出时间； （4）溶液中镁离子完全沉淀时，溶液中氟离子浓度为c(F−)==mol/L=2.72×10−3mol/L； （5）除杂过程中不能引入新的杂质，所以选用MgO或CaO调节pH，所以答案为ab； （6）得到滤液之后还需蒸发浓缩、趁热过滤得到MnSO4·H2O。 20．一种以转炉钒渣(主要含有、、、等物质)为原料制备的工艺流程如下： 已知：①室温条件，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 开始沉淀时的pH 1.9 8.1 3.7 沉淀完全时的pH 3.2 10.1 4.7 ②各种形态五价钒粒子总浓度的对数与pH关系下图： (1)若在实验室中进行煅烧钒渣，能否使用陶瓷坩埚： (填“能”或“不能”)，理由是 。 (2)“焙烧”中转化为和的化学方程式为 。 (3)“酸浸”后所得浸出液中，阳离子除、、、外，还含有 (写离子符号)。 (4)“滤渣2”的主要成分为、 等沉淀。 (5)已知“沉钒”时，溶液中，控制溶液，则五价钒粒子的存在形态为 。“沉钒”时，钒元素全部转化为沉淀，写出该反应的离子方程式 。 (6)“还原”步骤中，转化为和，则反应中氧化剂与还原剂的物质的量之比为 。 【答案】 (1)不能 能与陶瓷坩埚中的发生反应 (2) (3)、 (4)、 (5) (6) 【详解】（1）在实验室中进行煅烧钒渣，不能使用陶瓷坩埚，因为能与陶瓷坩埚中的发生反应； （2）根据题中信息，“焙烧”过程中生成NaVO3和的化学反应方程式为； （3）由流程图可知，用H2SO4“酸浸”后调节 pH <1，由表可知含钒粒子的存在形式为，同时 Fe2O3与酸反应生成Fe3+，因此溶液中阳离子除、、、外，还存在Fe3+、； （4）“除杂”步骤调节pH =11，根据表格中提供的离子沉淀时的pH 可知，此时、、Fe3+已完全沉淀，故“滤渣2”的主要成分为、、； （5）“沉钒”时，溶液中，，控制溶液，由图可知，五价钒粒子的存在形态为；沉钒”时，钒元素全部转化沉淀，其反应的离子方程式为； （6）“还原”步骤中，转化为CO2和H2O，在该反应中V2O5作氧化剂，被还原为VO2，V由+5价变为+4价，即1个V2O5转移2个电子，作还原剂，被氧化次CO2，C由0价［注意：中C的平均化合价为0］变力+4价，即1个转移24个电子，根据得失电子守恒，则氧化剂与还原剂的物质的量之比为12：1。 21．二氯二氨化钯是一种电镀试剂，也是合成多种含钯化合物的原料。以含钯废催化剂(含、、、和活性炭等物质)为原料提取的工艺流程如图所示： 已知： ①Pd在空气中强热可缓慢地生成PdO，该物质比较稳定，难溶于酸、碱溶液中。 ②常温下，。 回答下列问题： (1)“焙烧”的主要目的是 。 (2)“反应i”中，单质Pd生成的离子方程式是 。 (3)“滤渣1”中除外，还可能有少量的 (填化学式)。 (4)“滤渣2”的主要成分为、，常温下“反应ii”得到的滤液中除外，测得，，则溶液的 ， 。 (5)写出“沉钯”后滤液中溶质的一种用途： 。 (6)将上述制备的装入管式炉中的石英舟内(如下图所示)，通入一定流速的，加热，使温度逐步上升至400℃，持续通3小时的，然后停止加热，继续通约1小时左右，得到海绵钯。盛浓硫酸的装置能除去中可能含有的水蒸气，另外一个作用是 ；实验结束后观察到粗长玻璃管内壁凝结大量白色固体，则在流中受热反应的化学方程式是 ，粗长玻璃管换为细玻璃管可能会导致的后果是 。 【答案】 (1)除去活性炭(合理即可) (2) (3)PdO (4)9 (5)用作氮肥、电池电解质等(任填一条，合理即可) (6)观察流速，便于控制流量(合理即可) 生成的会堵塞玻璃管(合理即可) 【详解】（1）废催化剂中含有活性炭，通入空气高温焙烧可使该物质转化为气体逸出，达到除去该杂质的目的，故答案为：除去活性炭。 （2）“反应i”中，氧化生成，故答案为：。 （3）由“已知①”可知，“焙烧”时，可能存在少量转化为，且该物质难溶于酸，故“滤渣1”中可能含少量。答案为：。 （4），则，所以。 。 故答案为： （5）“沉钯”时反应物为和，生成物有，对比反应物和生成物的元素组成可知，该反应还有生成，则滤液中溶质主要是，可用作氮肥、电池电解质等。故答案为：作氮肥、电池电解质。 （6）①通过气体进入浓硫酸以后，气泡的快慢，观察流速，便于控制流量。 ②比较反应物、的元素组成及产物可知，元素被还原，则为还原剂，被氧化，结合“实验结束后观察到粗长玻璃管内壁凝结大量白色固体”可知，反应还生成和，故反应的化学方程式是：。 ③反应过程中生成的凝结在玻璃管内壁上，若玻璃管内径较细，则生成的会堵塞玻璃管。 故答案为：观察流速，便于控制流量。。生成的会堵塞玻璃管。 22．氧化铍是一种重要的化工原料，可用于制造陶瓷、玻璃和有机反应催化剂。工业上利用绿柱石(主要含有，还含有和等杂质)制备氧化铍的工艺流程如下图所示。 已知“熔炼”时发生反应：。 回答下列问题： (1)绿柱石无法直接酸浸溶解是由于其晶体结构具有特殊性。则“熔炼”时加入生石灰的目的是 。 (2)“滤渣1”的主要成分是 (填化学式)。 (3)“滤渣2”的主要成分是。检验其中是否含有的操作：先将“滤渣2”加水溶解，再滴加 ，若溶液不变红，则说明“滤渣2”中无。 (4)“氧化除杂”中发生反应的离子方程式分别为 、 。 (5)在常温下，完全沉淀时，溶液的为，则 。 (6)“沉铍”时不宜使用溶液的理由是 (用离子方程式表示)。 (7)氯化铍在气态时存在二聚体分子，其中的杂化方式为杂化，则二聚体分子的结构为 。 【答案】 (1)将绿柱石转化为，改变其晶体结构，使其能够溶于硫酸溶液 (2)SiO2、CaSO4 (3)KSCN溶液 (4)2Fe2++H2O2+2H+=2Fe3++2H2O Fe3++3NH3·H2O= +3 (5) (6)Be(OH)2+2OH－=[Be(OH)4]2- (7) 【分析】绿柱石(主要含有，还含有和等杂质)和CaO混合在高温下熔炼，发生反应：，再用硫酸酸浸生成硫酸铝、硫酸铁、硫酸铍，滤渣1中除了SiO2外还含有CaSO4，向滤液滴加硫酸铵生成滤渣2为，过滤后向滤液中加入H2O2溶液，将Fe2+氧化为Fe3+，用氨水调pH使Fe3+转化为氢氧化铁，过滤后滴加氨水生成氢氧化铍，除杂煅烧生成氧化铍。 【详解】（1）绿柱石无法直接酸浸溶解是由于其晶体结构具有特殊性，则“熔炼”时加入生石灰的目的是：将绿柱石转化为，改变其晶体结构，使其能够溶于硫酸溶液。 （2）由分析可知，滤渣1中除SiO2，还含有CaSO4。 （3）“滤渣2”的主要成分是。检验其中是否含有的操作：先将“滤渣2”加水溶解，再滴加KSCN溶液，若溶液不变红，则说明“滤渣2”中无。 （4）向滤液中加入H2O2溶液的目的是：将Fe2+氧化为Fe3+，发生反应的离子方程式是：2Fe2++H2O2+2H+=2Fe3++2H2O，加入氨水调pH使Fe3+转化为氢氧化铁，离子方程式为：Fe3++3NH3·H2O= +3。 （5）在常温下，完全沉淀时，溶液的为，c(OH-)= ，c()=10-5mol/L，则。 （6）Be和Al的化学性质有相似的地方，“沉铍”时，若选用氢氧化钠溶液可能造成的影响是Be(OH)2能溶于过量的NaOH溶液中生成Na2[Be(OH)4]，离子方程式为：Be(OH)2+2OH－=[Be(OH)4]2-。 （7） 二聚体分子中的杂化方式为杂化，说明其为平面结构，Be的价层电子对数为3，Cl原子和Be原子之间形成配位键，则二聚体分子的结构为。 23．单质As可广泛应用于大规模集成电路、航空航天及医疗设备等领域。一种从精炼铜的阳极泥[主要成分为、、Cu、Au、Ag等]中回收单质As的工艺流程如图所示。 已知：“常压氯化酸浸”时，主要发生的反应有： Ⅰ．； Ⅱ．。 回答下列问题： (1)“常压氯化酸浸”前，应将阳极泥、浓、浓、、等混合，进行“浆化”(研磨与搅拌)处理，目的是 。 (2)“常压氯化酸浸”时，需不断通入空气，目的是：①充分溶解Cu并减少的生成，该反应的离子方程式为 ；②将氧化生成更易溶于水的，该反应的化学方程式为 。“酸浸渣”中除含Au、Ag外，还含有 。 (3)“常压氯化酸浸”时，为保证As的浸出率，需调节反应溶液的酸度和初始的浓度至一定值。因此，工业生产时，需加入一定浓度的浓、浓和准确称量的。控制溶液的酸度一定时，测得As的浸出率随初始质量浓度()的变化关系如图所示。 由图可知，最佳初始质量浓度为 。工业生产时，若加入的浓和过多，可能造成的后果是 。 (4)“选择性还原”时，加入的可使中的As被选择性还原为单质As，若氧化产物为，则参加反应的氧化剂和还原剂的物质的量之比为 。 (5)砷化镓()是一种重要的半导体材料，其晶胞结构如图所示。 ①晶体中As原子的配位数为 ； ②晶胞中As原子围成的正四面体的个数为 。 【答案】 (1)是使反应物充分混合，增大接触面积，提高浸取率 (2) (3)溶液的酸度、初始的浓度都会影响As的浸出率，需严格调控溶液的酸度和的浓度 继续增大溶液的酸度和质量浓度，既对As的浸出率没有实质性影响，又增大对设备的腐蚀程度 (4) (5)4 正四面体 【详解】（1）原料混合后进行浆化处理，可以将原料分散，使反应物充分混合，增大接触面积，提高浸取率； （2）①由于铜与浓硫酸反应会产生二氧化硫，需要通入氧气氧化二氧化硫形成三氧化硫，则铜与浓硫酸反应的离子方程式为； ②利用氧气将氧化生成更易溶于水的，发生氧化还原反应，反应化学方程式为； ③根据题目所给反应Ⅱ，硫化砷与硫酸铜反应会产生硫化铜沉淀，故酸浸渣除了Au、Ag外还有； （3）“常压氯化酸浸”时，溶液的酸度、初始的浓度都会影响As的浸出率，需严格调控溶液的酸度和的浓度；As的浸出率随浓度的增大而增大，当达到，浸出率达到最大值，工业生产时，若加入过多浓和，可能造成的后果是：继续增大溶液的酸度和质量浓度，既对As的浸出率没有实质性影响，又增大对设备的腐蚀程度(或增加废水处理成本)； （4）“选择性还原”时，氧化产物为，，该反应的氧化剂和还原剂的物质的量之比为； （5）①晶体中距离Ga最近且距离相等的As原子数目位4，即Ga原子的配位数为4，砷化镓晶体中Ga、As原子个数比为，所以As的配位数也为4； ②每个顶点的As原子与其共用交点的3个面中心的As围成1个正四面体，晶胞共有8个顶点，故能围成8个正四面体。 24．以含镍废料(主要成分为，含少量和)为原料制备碳酸钴和的工艺流程如图。下列说法正确的是 (1)“滤渣I”成分是 。 (2)氧化步骤的离子方程式为 ，“沉钴”反应的离子方程式为 。 (3)基态的电子排布式为 。 (4)从溶液通过操作 获得晶体。 (5)所得的经过煅烧可以得到，进一步用于合成钛酸钴。一种钛酸钴的晶胞结构如图所示，钛酸钴的化学式为 。该立方晶胞参数为，设为阿伏加德罗常数的值，该钛酸钴晶体的密度为 (列出计算式)。 【答案】 (1)硫酸钡、二氧化硅 (2) (3) (4)蒸发浓缩、冷却结晶、过滤、洗涤、干燥 (5) (或) 【分析】由题给流程可知，含镍废料加入稀硫酸酸浸时，NiO、FeO、Fe2O3、CoO与稀硫酸反应转化为可溶性硫酸盐，BaO与稀硫酸反应转化为BaSO4，SiO2不反应，过滤得到含有SiO2和BaSO4的滤渣I，滤液中含有NiSO4、FeSO4、Fe2(SO4)3、CoSO4以及过量H2SO4；向滤液中加入氧化剂NaClO3氧化FeSO4，而后加入碳酸钠溶液调节溶液pH，将Fe2(SO4)3等转化为黄钠铁矾渣，过滤得到黄钠铁矾渣，经过滤除去；再加入萃取剂，振荡、静置、分液得到含NiSO4的有机层和含有CoSO4的水层溶液，再通过沉钴步骤得到CoCO3；向水相中加入碳酸氢钠溶液，将钴离子转化为碳酸钴沉淀，过滤得到碳酸钴；在含NiSO4的有机层反萃取得到NiSO4溶液，NiSO4溶液经过蒸发浓缩、冷却结晶、过滤、洗涤、干燥得到六水硫酸镍晶体，六水硫酸镍晶体经灼烧得到NixOy。 【详解】（1）由分析可知，滤渣I的主要成分为：硫酸钡、二氧化硅。 （2）由分析可知，加入氯酸钠溶液的目的是将亚铁离子氧化为铁离子，所以氧化的离子方程式为：； 由分析可知，沉钴时加入碳酸氢钠溶液的目的是将钴离子转化为碳酸钴沉淀，反应的离子方程式为：； （3）镍为第28号元素，基态的电子排布式为。 （4）根据题给信息，硫酸镍溶液经过蒸发浓缩、冷却结晶、过滤、洗涤、干燥得到六水硫酸镍晶体。 （5）根据晶胞可知，一个晶胞中含有的数目为个，含有的数目为1个，含有的数目为个，钛酸钴的化学式为；晶胞的质量为，晶胞体积为，晶体密度为g/cm3（或)。 25．化学工业上用二氧化锰生产硫酸锰、高锰酸钾、碳酸锰、氯化锰、硝酸锰、一氧化锰等。利用含锰工业废料[含，MnOOH，及少量Fe]制备Zn和的一种工艺流程如图所示： 已知： ①MnO能溶于酸，且在酸性条件下比较稳定，pH高于5.5时易被氧气氧化； ②室温下，，，，； ③当离子浓度 mol/L时，离子沉淀完全。 请回答下列问题： (1)“还原焙烧”时，需要把“废料”粉碎的目的是 。 (2)“还原焙烧”时，加入过量炭黑的主要作用是将、MnOOH转化成MnO，其中炭黑与MnOOH反应时还原剂和还原产物物质的量之比为 。 (3)“酸浸”过程中发生的非氧化还原反应的离子方程式为 。 (4)“酸浸”分离滤渣1和滤液在实验室中使用到的玻璃仪器有 ，滤渣1的主要成分是 。 (5)“净化”包括 和调节pH两步，向溶液中加入 (填化学式)来调节溶液pH，假设滤液中，的浓度是0.1 mol/L，应将溶液pH调节的合理范围是 。 (6)“电解”时，阳极的电极反应式为 ，电解后的溶液可以循环利用于该流程中的 步骤。 【答案】 (1)增大接触面积，提高反应速率和原料的利用率 (2)1∶2 (3) (4)漏斗、烧杯、玻璃棒 炭黑 (5)氧化 ZnO或或或MnO等 (6) 酸浸 【分析】“还原焙烧”时过量炭黑将废料（含、、及少量）中的、还原为，受热分解产生，“还原焙烧后”得到含、、、炭黑的固体；“酸浸”时硫酸和、、反应，过滤除去炭黑，滤渣1主要成分为炭黑，得到含、、、、的滤液；“净化”时加合适的氧化剂将氧化为，再调pH到适当范围使形成沉淀，然后过滤除去，滤渣2主要成分为；通过“电解”阳极得到，阴极得到，以此解答该题； 【详解】（1）“还原焙烧”时，把“废料”粉碎的目的是增大反应物的接触面积，提高反应速率和反应物（原料）的利用率； （2）“还原焙烧”时，加入过量炭黑的主要作用是将、MnOOH转化成MnO，MnOOH发生氧化还原反应时，炭黑被氧化成CO，根据得失电子守恒，反应方程式为，还原剂（C）和还原产物（MnO）物质的量之比是1∶2； （3）焙烧后的产物是MnO、Zn、C、Fe，加入稀硫酸后，MnO跟稀硫酸发生非氧化还原反应，离子方程式是，Zn、Fe与稀硫酸发生氧化还原反应，C不发生反应； （4）操作1是过滤，过滤操作在实验室中使用到的玻璃仪器有漏斗、烧杯、玻璃棒。“酸浸”过程中炭黑不反应，即滤渣1的成分； （5）“净化”包括氧化和调节pH两步，氧化需要加入合适的氧化剂将氧化成，再根据不引入新杂质的原则，加入ZnO或或或MnO等，将pH调到完全沉淀，而、不沉淀，当浓度mol/L时，认为沉淀完全，结合，得 mol/L， mol/L，即；同理可求得时，开始沉淀；时，开始沉淀，结合pH高于5.5时易被氧气氧化，所以调节pH的范围是； （6）“电解”时，阳极区失去电子转化为，电极反应式为，产生的和溶液中的结合形成硫酸，可循环利用于流程中的“酸浸”步骤。 原创精品资源学科网独家享有版权，侵权必究！1 学科网（北京）股份有限公司 $$