重难点13 无机工艺流程-2025年高考化学【热点·重点·难点】专练（江苏专用）

重难点13无机工艺流程 考点 三年考情分析 2025考向预测 无机工艺流程 2024江苏卷、2023江苏卷、2022江苏卷 化工流程题以现代工业生产为基础，与化学反应原理、产品提纯、环境保护等相融合，具有考查知识面广、综合性强、思维容量大的特点。这类题型不但综合考查考生在中学阶段所学基础知识，而且更重要的是能突出考查考生的综合分析判断能力、逻辑推理能力，且这类试题陌生度高，文字量大，包含信息多，思维能力要求高。预测2025年高考对有关考查要点和设问方式没有大的变化，注意的是有关化学方程式的书写的考查，有加强的趋势，一般有2~3个小问会涉及方程式的书写。 【思维导图】 【高分技巧】 一、原料预处理的常用方法 预处理操作 作用或目的 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 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 浸取(即浸出/溶解) 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 水浸 与水接触反应或溶解，使原料变成离子进入溶液中 酸浸 在酸性溶液[如：用(浓)硫酸、盐酸等]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；酸还能溶解金属氧化物(膜)、抑制某些金属离子的水解等 碱浸 去油污，在碱性溶液中使两性化合物(Al2O3、ZnO等)溶解，溶解铝、二氧化硅等，不溶物通过过滤除去的过程 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 浸出率 固体溶解后，离子在溶液中的含量的多少(工业上往往为了追求更多转化) 提高浸出率的措施：①将矿石研成粉末，提高接触面积；②搅拌，使反应更加充分 ③增大反应物(酸、碱)的浓度； ④适当升温(加热) 灼烧(焙烧) 除去可燃性杂质或使原料初步转化 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 二、转化过程中反应条件的控制方法 Ⅰ.调溶液的pH 1.调pH除杂（控制溶液的pH使其中某些金属离子形成氢氧化物沉淀而被除去。） （1）原理 加入的物质能使溶液中的H+反应，降低了H+浓度，使溶液pH增大。 （2）pH调整范围 杂质离子沉淀完全时pH值～主要离子开始沉淀时pH（注意端值取） （3）调pH需要加入的物质 含主要阳离子（不引入新杂质即可）的难溶性氧化物、氢氧化物或碳酸盐，能与H+反应，使溶液pH增大；如MgO、Mg(OH)2、MgCO3等类型物质。 （4）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值。（原因：加CuO等消耗溶液中的H+的，促进Fe3+的水解平衡正向移动，生成Fe(OH)3沉淀析出） （5）除去Cu2＋溶液中混有的Fe2＋ 一般先加H2O2将Fe2＋氧化为Fe3＋，再加CuO、Cu(OH)2、CuCO3、Cu2(OH)2CO3等物质来调节溶液的pH值。 2.抑制某些离子的水解，防止产品混入杂质 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：有MgCl2·6 H2O制无水氯化镁要在HCl气流中加热，否则MgCl2·6 H2OMg(OH)2↓+2HCl↑+4H2O 3.控制反应的发生 增强物质的氧化性或还原性(增强MnO4-、NO3-的氧化性)。 4.调节离子的水解程度。 5.控制PH的目的的答题思路 （1）pH调小：抑制某离子水解，防治某离子沉淀 （2）pH调大：确保某离子完全沉淀，防止某物质溶解等 Ⅱ.调节温度 1.升高温度（加热） ①加快反应速率或溶解速率； ②促进平衡向某个（吸热）方向移动；如：促进水解生成沉淀 ③除去受热不稳定的杂质，如H2O2、铵盐、硝酸盐、Ca(HCO3)2、KMnO4等物质 ④使沸点相对较低或易升华的杂质气化。 2.降低温度 ①防止某物质在高温时会挥发(或分解) ； ②使化学平衡向着题目要求的方向移动（放热方向），从而提高产物的产率； ③使某个沸点较高的产物液化，使其与其他物质分离； ④降低晶体的溶解度，减少损失。 3.控制温度(常用水浴、冰浴或油浴) （1）温度太低： 反应速率太慢或溶解速率太小 （2）温度过高： ①催化剂会失去活性，化学反应速率下降 ②物质会分解：如铵盐、H2O2、NaHCO3、氨水等 ③物质会挥发：如浓硝酸、浓盐酸、醋酸、液溴、乙醇等 ④物质易被氧化：如Na2SO3等 ⑤物质易升华：如I2升华 4.答题方法与技巧 ①若用到双氧水、氨水、铵盐、硝酸盐等易分解的物质，控温的目的是防止物质分解 ②若题目中出现有机物和有机溶剂，控温的目的是防止其挥发 ③若溶液中制备物质，常使用加热的方法加快反应速率 ④煮沸：促进水解，聚沉后利于过滤分离；除去溶解在溶液中的气体，如氧气 5.温度范围答题模板 a.温度不高于××℃的原因：适当加快反应速率，但温度过高会造成挥发(如浓硝酸)、分解(如H2O2、NH4HCO3)、氧化(如Na2SO3)或促进水解(如AlCl3)等，影响产品的生成 b.温度不低于××℃的原因:加快反应速率或者对于吸热反应而言可使平衡正移，增加产率 三、工艺流程中的分离与提纯 1.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 （1）常压过滤 使用范围 分离难溶物和易溶物 仪器 铁架台、铁圈、漏斗、滤纸、玻璃棒、烧杯 注意事项 一贴：滤纸紧贴漏斗；两低：滤纸边沿低于漏斗边沿，液体低于滤纸。三靠：玻璃棒紧靠三层滤纸处，烧杯紧靠玻璃棒，漏斗下端紧靠烧杯内壁。 过滤后所得的滤液仍然浑浊，需更换滤纸，重新过滤，直至溶液澄清透明为止 原因可能是：玻璃棒下端靠在滤纸的单层处，导致滤纸破损；过滤时液体高于滤纸边缘等 （2）减压过滤（抽滤）：加快过滤速度；减少晶体含有的水分。 （3）趁热过滤：减少过滤时间、保持过滤温度； a.要滤渣（产品）：防止降温时析出××杂质，提高产品纯度； b.要滤液（产品）：或防止降温过程中××析出产品而损耗； 2.蒸发结晶 （1）适用范围：适用于溶解度受温度影响不大的物质(如NaCl)。 （2）实例： ①从NaCl溶液中获取NaCl晶体 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、洗涤、干燥 b.趁热过滤的目的：防止KNO3溶液因降温析出，影响NaCl的纯度 3.冷却结晶： （1）适用范围：适用于溶解度受温度影响大的物质(如KNO3)、带结晶水的物质（例CuSO4·5H2O）、受热易分解的物质（如铵盐、KMnO4）、易水解的物质（如FeCl3）。 （2）常考的“一系列操作”：蒸发浓缩、冷却结晶、过滤、洗涤、干燥。 （3）易水解的盐蒸发时的气氛： 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 4.重结晶：将晶体重复溶解、制成热饱和溶液、冷却结晶、再过滤、洗涤的过程。 5.蒸馏：分离沸点不同且互溶的液体混合物，如分离乙醇或甘油。 图1 图2 图3 （1）仪器：铁架台、铁圈、石棉网、蒸馏烧瓶、温度计、冷凝管、牛角管（尾接管）、锥形瓶、碎瓷片 （2）冷凝管有直形、球形和蛇形冷凝管三种（图3），蒸馏只能用直形冷凝管，冷凝回流直形、球形和蛇形冷凝管均可使用，冷凝效果蛇形冷凝管最好。沸点较高的物质的冷却用空气冷凝即可。 （3）冷凝管的作用；图1蒸馏时起冷凝作用 图2反应发生器中起冷凝回流作用。 （4）步骤及操作注意事项：①温度计水银球位于支管处；②两种情况冷凝水都是从下口通入；③加碎瓷片防止暴沸 （5）减压蒸馏：减小压强，使液体沸点降低，防止（如双氧水、硝酸等）受热分解、挥发。 6、灼烧（硫酸铜结晶水测定、干燥） （1）仪器：研钵、托盘天平、药匙、酒精灯、三脚架、泥三角、坩埚、坩埚钳、干燥器 坩埚使用：必须用坩埚钳夹取，不可用手拿；灼烧碱性物质不可用瓷坩埚和石英坩埚； （2）硫酸铜结晶水测定步骤：（四秤、两热两冷、一算） ①称量坩埚质量m1 ②称量坩埚及晶体m2 ③加热至白色 ④冷却称量 ⑤再加热 ⑥冷却再称量m3 研钵研磨有利于晶体失去结晶水；晶体必须放在坩埚内称量，以免造成误差；坩埚要放到干燥器中冷却。 硫酸铜晶体质量：m2-m1 ;无水硫酸铜质量：m3-m1 （3）如何证明晶体完全失去结晶水（已干燥）：加热，冷却后称量，再加热，冷却后称量，至两次称量质量差不超过0.1g或连续两次称量质量不变 （4）如何从MgCl2·6H2O中得到无水MgCl2： 在干燥的HCl气流中加热，干燥的HCl气流中抑制了MgCl2的水解，且带走MgCl2·6H2O受热产生的水汽 7.洗涤 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 洗涤沉淀的方法：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 8.萃取与反萃取 （1）萃取：利用溶质在互不相溶的两种溶剂里溶解度不同，用一种溶剂把溶质从它与另一种溶剂所组成的溶液里提取出来的方法叫萃取。分液：分液是把两种不相混溶的液体进行分离的操作。 仪器： 铁架台、铁圈、烧杯、分液漏斗 萃取剂选择的原则 两种溶剂互不混溶；溶质在两种溶剂中的溶解度相差很大；溶质和萃取剂不发生化学反应。 注意事项 ①分液漏斗使用之前必须检漏②放液时,打开分液漏斗上端塞子，或使塞上的凹槽与分液漏斗上的小孔对齐；使使内外空气相通，保证下层液体顺利流下③下层液体从分液漏斗下口放出，上层液体从上口倒出； （2)反萃取：在溶剂萃取分离过程中，当完成萃取操作后，为进一步纯化目标产物或便于下一步分离操作的实施，往往需要将目标产物转移到水相。这种调节水相条件，将目标产物从有机相转入水相的萃取操作称为反萃取，可看作是萃取的逆过程。 如：用反萃取法从碘的CCl4溶液提取碘单质 四、工艺流程中化学（离子）方程式的书写 1．书写思路 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．流程中陌生的氧化还原反应的书写流程 (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、工艺流程中的KSP的相关计算 （一）工艺流程题中有关Ksp的计算的类型 类型① 已知溶度积求溶液中的某种离子的浓度 饱和溶液时的物质的量浓度与Ksp的关系 应用：比较溶解度的大小 1:1型 1:2型或2：1型 1:3型或3:1型 类型② 已知溶度积、溶液中某离子的浓度，求溶液中的另一种离子的浓度 类型③ 根据溶度积规则判断沉淀是否生成 类型④ 沉淀溶解平衡中的除杂和提纯 类型⑤ 沉淀溶解平衡中沉淀转化的计算 类型⑥ Ksp与水解常数的关系 1．化工流程中Ksp有关计算的常考角度 六、工艺流程中加入试剂的作用和循环物质的确定 1.初步判断试剂加入目的及分析试剂的作用 （1）看反应目的：分析加入试剂后化学反应实现的目的。 （2）看试剂性质：分析加入试剂本身的性质（物质类别、所含元素化合价、周期表中的位置）。 （3）看生成物：分析反应前后的物质组成的变化。 （4）看可能信息：综合利用流程信息和体重设问提供的信息。 2.工艺流程中循环物质的确定 (1)循环物质的确定 ①从流程图上看：箭头回头。 ②从物质的转化上看：在流程中加入的物质，后续步骤中又会产生(在滤渣或滤液中寻找)。 优点：提高利用率、降低成本、保护环境、减少污染等 (2)副产品的判断 ①从流程图上看：支线产品。②从制备的目的上判断：不是主产品。 (3)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。 七、工艺流程题中的图像分析 （一）图像题类型 1.单一曲线型 2.多重曲线型 解决图像题的基本思路： （1）会识图：一看面、二看线、三看点（弄清纵、横坐标的含义；弄清起点、拐点、终点的含义；看清曲线的变化趋势）。 （2）会析数：分析数据、图像中隐含的信息，弄清各数据的含义及变化规律，将数据和图像信息加工成化学语言，同时联系化学概念、化学原理等理论知识进行分析解答。 （二）表格题类型 解决表格题的关键 （1）理解表格中各个列项中文字、数字信息点的意义，巧妙地将表格语言转换成化学语言。 （2）理顺表格中数据间的变化趋势，联系相关的化学知识，寻找其中的变化规律，快速准确地解决问题。 （三）图表信息试题的问题解决的方法归纳： 应用分析归纳的方法，得出表格数据中蕴涵的具有本质性的规律： 应用观察方法，准确理解图示中纵横轴代表的含义，并能结合化学知识分析判断曲线的走向趋势及起点、拐点、水平线含义； 注意信息的情景化：理解所给信息作什么用？ 注意信息与基础知识间的有机联系 （四）解沉淀溶解平衡图像题三步骤 第一步：明确图像中纵、横坐标的含义。 纵、横坐标通常是难溶物溶解后电离出的离子浓度。 第二步：理解图像中线上点、线外点的含义。 （1）曲线上任意一点都达到了沉淀溶解平衡状态，此时Qc=Ksp。在 温度不变时，无论改变哪种离子的浓度，另一种离子的浓度只能在曲 线上变化，不会出现在曲线以外。 （2）曲线上方区域的点均为过饱和溶液，此时Qc>Ksp。 （3）曲线下方区域的点均为不饱和溶液，此时Qc<Ksp。 第三步：抓住Ksp的特点，结合选项分析判断。 （1）溶液在蒸发时，离子浓度的变化分两种情况： ①原溶液不饱和时，离子浓度都增大； ②原溶液饱和时，离子浓度都不变。 （2）溶度积常数只是温度的函数，与溶液中溶质的离子浓度无关，在 同一曲线上的点，溶度积常数相同。 （建议用时：40分钟） 考向01 原料预处理 1．（2025·江苏南京·期中）(1)一种从湿法炼锌产生的废渣(主要含Co、Zn、Pb、Fe的单质或氧化物)中富集回收得到含锰高钴成品的工艺如下： 已知溶液中离子开始沉淀和沉淀完全()时的pH： 开始沉淀的pH 1.5 6.9 — 7.4 6.2 沉淀完全的pH 2.8 8.4 1.1 9.4 8.2 回答下列问题： ①酸浸。保持温度、浸取时间不变，能提高金属元素浸出率的措施有 。(写两条) ②“过滤1”后的溶液中加入的作用是 。 ③“氧化沉钴”中氧化还原反应的离子方程式为 、   。 2．（2025·江苏无锡·期中）以铬铁矿(主要成分为FeCr2O4，含Al2O3、SiO2等杂质)为原料制备红矾钠(Na2Cr2O7·2H2O)，实现铬资源利用。 已知：①矿物中相关元素可溶性组分物质的量浓度对数lgc与pH的关系如图1所示，当溶液中可溶性组分浓度c≤1.0×10−5mol·L−1时，可认为已除尽。 ②部分物质的溶解度随温度变化曲线如图2所示。 (1)焙烧铬铁矿。将铬铁矿与纯碱混合，在空气中高温焙烧，FeCr2O4转化为Na2CrO4和Fe2O3，杂质转化为可溶性钠盐。FeCr2O4反应的化学方程式为 ；下列操作能提高焙烧反应速率的有 (填序号)。 A．降低通入空气的速率　　B．将铬铁矿粉碎　　C．焙烧时将矿物与空气逆流而行 (2)除杂。将焙烧后的产物水浸一段时间后，调节溶液4.5≤pH≤9.3，过滤，pH不能太高也不能太低的原因是 。 (3)制备红矾钠。补充完整制取Na2Cr2O7·2H2O晶体的实验方案：向除杂后的含铬滤液中， 。[实验中可选用的试剂：稀硫酸、稀盐酸] 3．（2025·江苏·阶段练习）常用于玻璃、陶瓷中作染色剂，含钼合金钢具有韧性好、高温塑性强等优点，可用于制造机床结构部件。工业上常用钼钒混合矿(主要成分为，还含等杂质)提取高熔点金属单质钼和，其工艺流程如图所示。 已知：①“焙烧”时将金属元素转化为氧化物，和均可与纯碱反应生成对应的钠盐，而不行。 ②“气体X”为混合气体，经处理后得“气体Y”。 ③当溶液中某离子浓度时，可认为该离子沉淀完全；和的分别为。 ④“滤渣IV”主要成分是。 回答下列问题： (1)“焙烧”时，采用逆流式投料，且分批先后加入钼钒混合矿、碳酸钠粉末，其目的是 ，参与第一个反应时的化学方程式 ，氧化剂与还原剂的物质的量之比为 考向02 条件控制 4．（2025·江苏无锡·模拟）稀土钕(Nd)铁硼废料的主要成分为Fe2O3，含有SiO2、Nd2O3、Al2O3、CoO等杂质，一种综合回收利用的工艺流程如图所示： 已知：Ksp(CoS)=4.0×10-21。回答下列问题： (1)浸渣的主要成分为 (填化学式)。 (2)“还原”加入铁粉的主要目的是 。 (3)当“沉钴”后溶液中c(S2-)=10-5mol/L时，c(Co2+)= 。 (4)写出“氧化沉铁”中发生反应的离子方程式： 。 5．（2025·江苏南通·检测）氮化镓是一种新型的半导体，常用于紫光的激光二极管(LED)。某小组以废旧薄膜太阳能电池(CIGS)为原料(主要成分为)制备氮化镓，工艺流程如图： 已知：①硒属于氧族元素，镓、铟与铝位于同主族； ②氨水过量时，； ③常温下，，，。当金属离子浓度时认为金属离子已完全沉淀。 回答下列问题： (1)基态Se原子的电子排布式为 。 (2)“烧渣”的主要成分是、和，已知：，在“高温焙烧”条件下，CIGS与氧气反应时铜转化成，不生成CuO，其主要原因可能是 (用结构理论解释)。 (3)“调pH过滤”后的“滤渣”主要成分是 (填化学式)。 (4)“回流过滤”中的作用是 (用镓相关的化学方程式表示)。“滤液Ⅰ”加入足量烧碱，加热可以制备一种气体，该气体经干燥后可直接用于上述“ ”工序(填名称)。 6．（2025·江苏无锡·模拟）陶瓷工业中钻系色釉具有呈色稳定、呈色强度高等优点，利用含钻废料(主要成分为Co3O4，还含有少量的铝箔、LiCoO2等杂质)制备碳酸钴的工艺流程如图所示。 (1)写出基态时Co的外围电子排布式 。 (2)“碱浸”步骤发生的离子方程式 。 (3)“酸溶”过程中，H2O2的作用是 。 考向03 分离与提纯 7．（2025·江苏泰州·模拟）硫酸羟胺是一种重要的化工原料，受热易分解；呈白色粉末状，易溶于水，其溶液的值在4左右。一种利用氨法烟气脱硫中生成的亚硫酸氢铵制备环己酮肟的过程如下： 已知：①环己酮(，可溶于水，易溶于有机溶剂)和羟胺反应生成环己酮肟()称为肟化反应； ②环己酮肟能溶于水，难溶于浓溶液，熔点88℃；60℃时酸性条件下水解生成羟胺盐和环己酮。 (1)“反应”中生成，若，写出该反应的离子方程式 。 (2)浓缩的目的有： 。 (3)“分离”的操作名称为： ，得到的Y是 。 (4)写出环己酮肟在硫酸溶液中水解的化学方程式 。补充完整用环己酮肟制取硫酸羟胺的实验方案：在三颈烧瓶中分别加入一定量环己酮肟和少量的蒸馏水， ，冷却结晶，过滤洗涤，即可得到硫酸羟胺粗品。(实验中需要使用的试剂、仪器：溶液、Ba(OH)2溶液、甲苯、计、减压蒸发仪) 8．（2025·江苏无锡·检测）废定影液的主要成分为Na3[Ag(S2O3)2]，用废定影液为原料制备AgNO3的实验流程如图： 己知：①硫代硫酸根离子()可看作是中的一个О原子被S原子取代的产物。 ②常温下，Ksp(Ag2S)=1×10-50，Ag+(aq)+2(aq)[Ag(S2O3)2]3-(aq)K1=1×1013。 (4)已知：2AgNO32Ag+2NO2↑+O2↑中，2Cu(NO3)22CuO+4NO↑+O2↑。AgNO3粗产品中常含有Cu(NO3)2，请设计由AgNO3粗产品获取纯净AgNO3的实验方案： ，蒸发浓缩，冷却结晶，过滤，洗涤，干燥，得到纯净的AgNO3。(实验中须使用的试剂：稀硝酸、NaOH溶液、蒸馏水) (5)蒸发浓缩AgNO3溶液的装置如下图所示。使用真空泵的目的是 。 9．（2025·江苏南京·期中）以硼镁矿(主要成分Mg2B2O5·H2O)为原料制备硼氢化钠(NaBH4)和七水合硫酸镁(MgSO4·7H2O)的工艺流程如图所示： 已知：硼镁泥的主要成分是MgCO3，还含有杂质Fe2O3、FeO、CaO、MnO等。 (6)“操作a”为蒸发浓缩、 、过滤、洗涤、 。 考向04 化学或离子方程式书写 10．（2025·江苏无锡·阶段练习）纳米TiO2被广泛应用于光催化、精细陶瓷等领域。工业上利用高钛炉渣(主要成分为TiO2、CaTiO3及SiO2、Fe2O3等)制备TiO2。 (1)焙烧、浸取。 ①“焙烧”时可将CaTiO3转化为TiOSO4，该反应的化学方程式为 。 (5)TiO2纳米管的制备可在弱酸性水溶液中以金属钛为阳极进行电解，写出阳极的电极反应式 。 11．（2025·江苏·模拟）某铜阳极泥的主要成分为、、、，其中金属元素占比如下：0.33%、Ag：9.94%、Cu：16.35%、Pb：13.74%。回收部分化学成分的工艺如下： (1)氧化法提炼铜和硒。将、和按一定比例配成溶液，充分浸泡铜阳极泥后，所得浸取液中含有和。 ①“浸泡”时，发生反应的离子方程式为 。 考向05 ksp的相关计算 12．（2025·江苏·检测）三氯化六氨合钴是橙黄色的配合物，是合成其他二些含钴配合物的原料。利用含钴废料(含少量等杂质)制取的工艺流程如图： 已知：①“浸出液”中含有等。 ②、，当溶液中金属离子的物质的量浓度时可以说成沉淀完全。 ③具有较强还原性，氧化性：。 回答下列问题： (2)“加调至会生成两种沉淀，同时得到含的滤液，a的范围为 (加入和时溶液的体积变化忽略) 13．（2025·江苏南京·期中）硫酸锰是一种重要的化工中间体，是锰行业研究的热点。一种以高硫锰矿(主要成分为MnS及少量FeS)为原料制备硫酸锰的工艺流程如下： 已知： ①“混合焙烧”后烧渣含及少量。 ②酸浸时，浸出液的pH与锰的浸出率关系如下图1所示。 ③金属离子在水溶液中的平衡浓度与pH的关系如下图2所示，此实验条件下开始沉淀的pH为7.54；当离子浓度时，可认为该离子沉淀完全。 (1)的价电子排布式为 。 (2)传统工艺处理高硫锰矿时，若不经“混合焙烧”，而是直接用浸出，其缺点为 。 (3)实际生产中，酸浸时控制硫酸的量不宜过多，使pH在2左右。请结合图1和制备硫酸锰的流程，说明硫酸的量不宜过多的原因： 。 (4)“中和除杂”时，应调节pH的范围为 ；其中除去的离子方程式为 。 (5)“氟化除杂”时，若维持，溶液中的和 (填“能”或“不能”)都沉淀完全[已知：；]。 14．（2025·江苏·期中）实验室利用重晶石废料(主要成分为、等)制备。 Ⅰ．制备粗。制备流程如下： (1)转化。常温下，向重晶石废料中加入饱和碳酸钠(浓度为)溶液浸泡充分浸泡。 ①已知：，。浸泡后溶液中浓度最高为 。 考向06 加入试剂的作用和循环物质的确定 15．（2025·江苏·模拟）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pH 1.9 7.0 3.0 8.1 完全沉淀pH 3.2 9.0 4.7 10.1 回答下列问题： (1)“酸浸氧化”需要加热，其原因是 。 (2)“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 。 (3)“沉淀转溶”中，V2O5·xH2O转化为钒酸盐溶解。滤渣③的主要成分是 。 (4)“调pH”中有沉淀生成，生成沉淀反应的化学方程式是 。 (5)“沉钒”中析出NH4VO3晶体时，需要加入过量NH4Cl，其原因是 。 16．（2025·湖北·期末）水钴矿主要成分为CoOOH，同时含有少量Fe、Al、Mn、Mg、Ca、Ni的氧化物及其他杂质。用水钴矿制取Co的工艺流程如图所示： 已知：加萃取剂目的是除锰和除镍，部分阳离子形成氢氧化物沉淀时，溶液pH见下表： 沉淀物 Fe(OH)2 Fe(OH)3 Co(OH)2 Mn(OH)2 Al(OH)3 开始沉淀时的pH 7.0 2.7 7.6 7.7 4.0 沉淀完全时的pH 9.6 3.7 9.2 9.8 5.2 请回答下列问题： (1)基态Mn原子的价层电子排布式为 。 (2)“还原酸浸”中主要发生的氧化还原反应的化学方程式是 。浸出液中加入NaClO溶液的目的： 。 (3)浸出过程中加入Na2CO3调pH的范围是 。 17．（2025·江苏扬州·开学考试）实验室以工业废渣(主要含，还含少量、、)为原料制取轻质和晶体，其实验流程如下： (1)①将氨水和溶液混合，可制得溶液，其离子方程式为 。 ②浸取废渣时，向溶液中加入适量浓氨水的目的是 。 18．（13-14高三上·上海·阶段练习）蛇纹石矿可以看作由MgO、Fe2O3、Al2O3、SiO2组成，由蛇纹石制取碱式碳酸镁的实验步骤如下： （1）蛇纹石矿加盐酸溶解后，溶液里除了Mg2+外，还含有的金属离子是 。 （2）进行Ⅰ操作时，控制溶液的pH=7~8（有关氢氧化物沉淀的pH见下表），Ca(OH)2不能过量，若Ca(OH)2过量可能会导致 溶解，产生 沉淀。 氢氧化物 Fe(OH)3 Al(OH)3 Mg(OH)2 开始沉淀pH 1.5 3.3 9.4 （3）从沉淀混合物A中提取红色氧化物作为颜料，先向沉淀物A中加入 （填加入物质的化学式），然后 （依此填写实验操作名称）。物质循环使用，能节约资源。上述实验中，可以循环使用的物质是 （填写物质的化学式）。 19．（2025·北京·期末）工业用黄铜矿（主要成分CuFeS2，含少量锌、铅的硫化物）冶炼铜的一种方法如下： （6）从物质循环利用的角度分析，如何处理NaCl溶液才能更好地服务于该冶炼铜的工艺，并说明理由： 。 考向07 图像分析 20．（2025·江苏南京·开学考试）氧化亚铜()主要用于制造杀虫剂、分析试剂和红色玻璃等。在酸性溶液中歧化为二价铜离子和铜单质。以黄铜矿(主要成分为，含有杂质)为原料制取的一种工艺流程如图： (1)写出“浸泡”时发生反应的离子方程式 。 (2)判断“操作1”反应已完成的实验操作及现象为 。 (3)“热还原”时，将新制溶液和溶液按一定量混合，加热至90℃并不断搅拌反应得到粉末。制备装置如下图所示： 反应时A装置原料反应配比为，B装置的作用是吸收反应产生的酸性气体，防止污染环境，A装置中反应的化学方程式为 。实际反应中需不断滴加NaOH溶液的作用是： 。 (4)反应完成后，利用装置B中的溶液(NaOH与混合溶液)可制备晶体。请补充完整实验方案，取装置B中的溶液， ，洗涤、干燥得晶体。(已知：室温下，溶液中、、的物质的量分数随pH的分布如下图所示；室温下从饱和溶液中结晶出，实验中须使用的试剂及仪器有：、氧气、pH计) (5)工业上常以铜做阳极，石墨做阴极，电解含有NaOH的NaCl水溶液制备。已知：该电解过程中阳极先生成难溶物CuCl，再与NaOH反应转化为。 ①写出阳极的电极反应方程式： 。 ②若电解时理论上生成14.4g时，电路中通过 mol电子。 21．（2025·江苏南京·阶段练习）LiMn2O4是一种锂离子电池的正极材料。用高锰酸钾废渣(主要成分为MnO2、Fe2O3、Al2O3、SiO2)和硫铁矿(主要成分为FeS2)制备LiMn2O4的工艺流程如图： 已知：①酸浸液主要含有Mn2+、Fe2+、Fe3+、Al3+等金属间离子； ②25℃时，相关物质的Ksp见表。 物质 Fe(OH)2 Fe(OH)3 Al(OH)3 Mn(OH)2 Ksp 1×10-16.3 1×10-38.6 1×10-32.3 1×10-12.7 (1)酸浸。MnO2与FeS2反应生成Fe3+和的离子方程式为 。保持温度、浸取时间不变，能提高锰元素浸出率的措施有 。 (2)除杂。欲使溶液中的Al3+、Fe3+沉淀完全，调节溶液的pH最小值为 (当溶液中某离子浓度时，可认为该离子沉淀完全)。 (3)热解。在真空中加热分解MnSO4•H2O，测得固体的质量随温度变化如下图所示。真空热解MnSO4•H2O制备Mn3O4，需控制的温度为 。(写出计算推理过程)。 (4)焙烧。生成LiMn2O4的反应中，还原剂是 (填化学式)。 22．（2025·江苏南通·检测）马日夫盐［］是一种用于机械设备的防锈磷化剂，工业上利用软锰矿(主要成分为，含少量硅、铁、铝等氧化物)为主要原料，联合处理含的烟气并制备马日夫盐的一种工艺流程如下。请回答下列问题： 已知：①不稳定，易被空气氧化；马日夫盐溶于水且随温度的升高，溶解度显著增大 ②有机萃取剂是溶解了一种酸性磷酸酯(表示为)的磺化煤油，萃取时发生的反应主要为：。 ③，，。 (1)若含的烟气中混有空气，不同的浸出时间下，浸出液中、的浓度和pH测定结果如图所示，在“浸锰”步骤中，主反应的化学方程式为 ，2h后导致溶液中、浓度变化产生明显差异的原因是 (用化学方程式表示)。 (2)萃取时溶液pH对金属离子萃取率的影响如图所示。萃取时，应采用的最佳pH条件为 ，pH过大或过小都会降低萃取率，结合平衡移动原理解释其原因是 。 (3)若浸出液中的浓度为1.0mol/L，则“调pH”的范围为 (当离子浓度时认为沉淀完全)。 (4)以“调pH”后得到的含的滤液为原料，补充完整“沉锰”、“酸溶”及得到马日夫盐的实验操作： ，过滤、洗涤、干燥，得到马日夫盐。(须使用的试剂：溶液、溶液、稀盐酸、磷酸、蒸馏水) 1 原创精品资源学科网独家享有版权，侵权必究！ 学科网（北京）股份有限公司 $$ 重难点13无机工艺流程 考点 三年考情分析 2025考向预测 无机工艺流程 2024江苏卷、2023江苏卷、2022江苏卷 化工流程题以现代工业生产为基础，与化学反应原理、产品提纯、环境保护等相融合，具有考查知识面广、综合性强、思维容量大的特点。这类题型不但综合考查考生在中学阶段所学基础知识，而且更重要的是能突出考查考生的综合分析判断能力、逻辑推理能力，且这类试题陌生度高，文字量大，包含信息多，思维能力要求高。预测2025年高考对有关考查要点和设问方式没有大的变化，注意的是有关化学方程式的书写的考查，有加强的趋势，一般有2~3个小问会涉及方程式的书写。 【思维导图】 【高分技巧】 一、原料预处理的常用方法 预处理操作 作用或目的 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 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 浸取(即浸出/溶解) 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 水浸 与水接触反应或溶解，使原料变成离子进入溶液中 酸浸 在酸性溶液[如：用(浓)硫酸、盐酸等]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；酸还能溶解金属氧化物(膜)、抑制某些金属离子的水解等 碱浸 去油污，在碱性溶液中使两性化合物(Al2O3、ZnO等)溶解，溶解铝、二氧化硅等，不溶物通过过滤除去的过程 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 浸出率 固体溶解后，离子在溶液中的含量的多少(工业上往往为了追求更多转化) 提高浸出率的措施：①将矿石研成粉末，提高接触面积；②搅拌，使反应更加充分 ③增大反应物(酸、碱)的浓度； ④适当升温(加热) 灼烧(焙烧) 除去可燃性杂质或使原料初步转化 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 二、转化过程中反应条件的控制方法 Ⅰ.调溶液的pH 1.调pH除杂（控制溶液的pH使其中某些金属离子形成氢氧化物沉淀而被除去。） （1）原理 加入的物质能使溶液中的H+反应，降低了H+浓度，使溶液pH增大。 （2）pH调整范围 杂质离子沉淀完全时pH值～主要离子开始沉淀时pH（注意端值取） （3）调pH需要加入的物质 含主要阳离子（不引入新杂质即可）的难溶性氧化物、氢氧化物或碳酸盐，能与H+反应，使溶液pH增大；如MgO、Mg(OH)2、MgCO3等类型物质。 （4）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值。（原因：加CuO等消耗溶液中的H+的，促进Fe3+的水解平衡正向移动，生成Fe(OH)3沉淀析出） （5）除去Cu2＋溶液中混有的Fe2＋ 一般先加H2O2将Fe2＋氧化为Fe3＋，再加CuO、Cu(OH)2、CuCO3、Cu2(OH)2CO3等物质来调节溶液的pH值。 2.抑制某些离子的水解，防止产品混入杂质 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：有MgCl2·6 H2O制无水氯化镁要在HCl气流中加热，否则MgCl2·6 H2OMg(OH)2↓+2HCl↑+4H2O 3.控制反应的发生 增强物质的氧化性或还原性(增强MnO4-、NO3-的氧化性)。 4.调节离子的水解程度。 5.控制PH的目的的答题思路 （1）pH调小：抑制某离子水解，防治某离子沉淀 （2）pH调大：确保某离子完全沉淀，防止某物质溶解等 Ⅱ.调节温度 1.升高温度（加热） ①加快反应速率或溶解速率； ②促进平衡向某个（吸热）方向移动；如：促进水解生成沉淀 ③除去受热不稳定的杂质，如H2O2、铵盐、硝酸盐、Ca(HCO3)2、KMnO4等物质 ④使沸点相对较低或易升华的杂质气化。 2.降低温度 ①防止某物质在高温时会挥发(或分解) ； ②使化学平衡向着题目要求的方向移动（放热方向），从而提高产物的产率； ③使某个沸点较高的产物液化，使其与其他物质分离； ④降低晶体的溶解度，减少损失。 3.控制温度(常用水浴、冰浴或油浴) （1）温度太低： 反应速率太慢或溶解速率太小 （2）温度过高： ①催化剂会失去活性，化学反应速率下降 ②物质会分解：如铵盐、H2O2、NaHCO3、氨水等 ③物质会挥发：如浓硝酸、浓盐酸、醋酸、液溴、乙醇等 ④物质易被氧化：如Na2SO3等 ⑤物质易升华：如I2升华 4.答题方法与技巧 ①若用到双氧水、氨水、铵盐、硝酸盐等易分解的物质，控温的目的是防止物质分解 ②若题目中出现有机物和有机溶剂，控温的目的是防止其挥发 ③若溶液中制备物质，常使用加热的方法加快反应速率 ④煮沸：促进水解，聚沉后利于过滤分离；除去溶解在溶液中的气体，如氧气 5.温度范围答题模板 a.温度不高于××℃的原因：适当加快反应速率，但温度过高会造成挥发(如浓硝酸)、分解(如H2O2、NH4HCO3)、氧化(如Na2SO3)或促进水解(如AlCl3)等，影响产品的生成 b.温度不低于××℃的原因:加快反应速率或者对于吸热反应而言可使平衡正移，增加产率 三、工艺流程中的分离与提纯 1.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 （1）常压过滤 使用范围 分离难溶物和易溶物 仪器 铁架台、铁圈、漏斗、滤纸、玻璃棒、烧杯 注意事项 一贴：滤纸紧贴漏斗；两低：滤纸边沿低于漏斗边沿，液体低于滤纸。三靠：玻璃棒紧靠三层滤纸处，烧杯紧靠玻璃棒，漏斗下端紧靠烧杯内壁。 过滤后所得的滤液仍然浑浊，需更换滤纸，重新过滤，直至溶液澄清透明为止 原因可能是：玻璃棒下端靠在滤纸的单层处，导致滤纸破损；过滤时液体高于滤纸边缘等 （2）减压过滤（抽滤）：加快过滤速度；减少晶体含有的水分。 （3）趁热过滤：减少过滤时间、保持过滤温度； a.要滤渣（产品）：防止降温时析出××杂质，提高产品纯度； b.要滤液（产品）：或防止降温过程中××析出产品而损耗； 2.蒸发结晶 （1）适用范围：适用于溶解度受温度影响不大的物质(如NaCl)。 （2）实例： ①从NaCl溶液中获取NaCl晶体 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、洗涤、干燥 b.趁热过滤的目的：防止KNO3溶液因降温析出，影响NaCl的纯度 3.冷却结晶： （1）适用范围：适用于溶解度受温度影响大的物质(如KNO3)、带结晶水的物质（例CuSO4·5H2O）、受热易分解的物质（如铵盐、KMnO4）、易水解的物质（如FeCl3）。 （2）常考的“一系列操作”：蒸发浓缩、冷却结晶、过滤、洗涤、干燥。 （3）易水解的盐蒸发时的气氛： 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 4.重结晶：将晶体重复溶解、制成热饱和溶液、冷却结晶、再过滤、洗涤的过程。 5.蒸馏：分离沸点不同且互溶的液体混合物，如分离乙醇或甘油。 图1 图2 图3 （1）仪器：铁架台、铁圈、石棉网、蒸馏烧瓶、温度计、冷凝管、牛角管（尾接管）、锥形瓶、碎瓷片 （2）冷凝管有直形、球形和蛇形冷凝管三种（图3），蒸馏只能用直形冷凝管，冷凝回流直形、球形和蛇形冷凝管均可使用，冷凝效果蛇形冷凝管最好。沸点较高的物质的冷却用空气冷凝即可。 （3）冷凝管的作用；图1蒸馏时起冷凝作用 图2反应发生器中起冷凝回流作用。 （4）步骤及操作注意事项：①温度计水银球位于支管处；②两种情况冷凝水都是从下口通入；③加碎瓷片防止暴沸 （5）减压蒸馏：减小压强，使液体沸点降低，防止（如双氧水、硝酸等）受热分解、挥发。 6、灼烧（硫酸铜结晶水测定、干燥） （1）仪器：研钵、托盘天平、药匙、酒精灯、三脚架、泥三角、坩埚、坩埚钳、干燥器 坩埚使用：必须用坩埚钳夹取，不可用手拿；灼烧碱性物质不可用瓷坩埚和石英坩埚； （2）硫酸铜结晶水测定步骤：（四秤、两热两冷、一算） ①称量坩埚质量m1 ②称量坩埚及晶体m2 ③加热至白色 ④冷却称量 ⑤再加热 ⑥冷却再称量m3 研钵研磨有利于晶体失去结晶水；晶体必须放在坩埚内称量，以免造成误差；坩埚要放到干燥器中冷却。 硫酸铜晶体质量：m2-m1 ;无水硫酸铜质量：m3-m1 （3）如何证明晶体完全失去结晶水（已干燥）：加热，冷却后称量，再加热，冷却后称量，至两次称量质量差不超过0.1g或连续两次称量质量不变 （4）如何从MgCl2·6H2O中得到无水MgCl2： 在干燥的HCl气流中加热，干燥的HCl气流中抑制了MgCl2的水解，且带走MgCl2·6H2O受热产生的水汽 7.洗涤 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 洗涤沉淀的方法：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 8.萃取与反萃取 （1）萃取：利用溶质在互不相溶的两种溶剂里溶解度不同，用一种溶剂把溶质从它与另一种溶剂所组成的溶液里提取出来的方法叫萃取。分液：分液是把两种不相混溶的液体进行分离的操作。 仪器： 铁架台、铁圈、烧杯、分液漏斗 萃取剂选择的原则 两种溶剂互不混溶；溶质在两种溶剂中的溶解度相差很大；溶质和萃取剂不发生化学反应。 注意事项 ①分液漏斗使用之前必须检漏②放液时,打开分液漏斗上端塞子，或使塞上的凹槽与分液漏斗上的小孔对齐；使使内外空气相通，保证下层液体顺利流下③下层液体从分液漏斗下口放出，上层液体从上口倒出； （2)反萃取：在溶剂萃取分离过程中，当完成萃取操作后，为进一步纯化目标产物或便于下一步分离操作的实施，往往需要将目标产物转移到水相。这种调节水相条件，将目标产物从有机相转入水相的萃取操作称为反萃取，可看作是萃取的逆过程。 如：用反萃取法从碘的CCl4溶液提取碘单质 四、工艺流程中化学（离子）方程式的书写 1．书写思路 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．流程中陌生的氧化还原反应的书写流程 (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、工艺流程中的KSP的相关计算 （一）工艺流程题中有关Ksp的计算的类型 类型① 已知溶度积求溶液中的某种离子的浓度 饱和溶液时的物质的量浓度与Ksp的关系 应用：比较溶解度的大小 1:1型 1:2型或2：1型 1:3型或3:1型 类型② 已知溶度积、溶液中某离子的浓度，求溶液中的另一种离子的浓度 类型③ 根据溶度积规则判断沉淀是否生成 类型④ 沉淀溶解平衡中的除杂和提纯 类型⑤ 沉淀溶解平衡中沉淀转化的计算 类型⑥ Ksp与水解常数的关系 1．化工流程中Ksp有关计算的常考角度 六、工艺流程中加入试剂的作用和循环物质的确定 1.初步判断试剂加入目的及分析试剂的作用 （1）看反应目的：分析加入试剂后化学反应实现的目的。 （2）看试剂性质：分析加入试剂本身的性质（物质类别、所含元素化合价、周期表中的位置）。 （3）看生成物：分析反应前后的物质组成的变化。 （4）看可能信息：综合利用流程信息和体重设问提供的信息。 2.工艺流程中循环物质的确定 (1)循环物质的确定 ①从流程图上看：箭头回头。 ②从物质的转化上看：在流程中加入的物质，后续步骤中又会产生(在滤渣或滤液中寻找)。 优点：提高利用率、降低成本、保护环境、减少污染等 (2)副产品的判断 ①从流程图上看：支线产品。②从制备的目的上判断：不是主产品。 (3)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。 七、工艺流程题中的图像分析 （一）图像题类型 1.单一曲线型 2.多重曲线型 解决图像题的基本思路： （1）会识图：一看面、二看线、三看点（弄清纵、横坐标的含义；弄清起点、拐点、终点的含义；看清曲线的变化趋势）。 （2）会析数：分析数据、图像中隐含的信息，弄清各数据的含义及变化规律，将数据和图像信息加工成化学语言，同时联系化学概念、化学原理等理论知识进行分析解答。 （二）表格题类型 解决表格题的关键 （1）理解表格中各个列项中文字、数字信息点的意义，巧妙地将表格语言转换成化学语言。 （2）理顺表格中数据间的变化趋势，联系相关的化学知识，寻找其中的变化规律，快速准确地解决问题。 （三）图表信息试题的问题解决的方法归纳： 应用分析归纳的方法，得出表格数据中蕴涵的具有本质性的规律： 应用观察方法，准确理解图示中纵横轴代表的含义，并能结合化学知识分析判断曲线的走向趋势及起点、拐点、水平线含义； 注意信息的情景化：理解所给信息作什么用？ 注意信息与基础知识间的有机联系 （四）解沉淀溶解平衡图像题三步骤 第一步：明确图像中纵、横坐标的含义。 纵、横坐标通常是难溶物溶解后电离出的离子浓度。 第二步：理解图像中线上点、线外点的含义。 （1）曲线上任意一点都达到了沉淀溶解平衡状态，此时Qc=Ksp。在 温度不变时，无论改变哪种离子的浓度，另一种离子的浓度只能在曲 线上变化，不会出现在曲线以外。 （2）曲线上方区域的点均为过饱和溶液，此时Qc>Ksp。 （3）曲线下方区域的点均为不饱和溶液，此时Qc<Ksp。 第三步：抓住Ksp的特点，结合选项分析判断。 （1）溶液在蒸发时，离子浓度的变化分两种情况： ①原溶液不饱和时，离子浓度都增大； ②原溶液饱和时，离子浓度都不变。 （2）溶度积常数只是温度的函数，与溶液中溶质的离子浓度无关，在 同一曲线上的点，溶度积常数相同。 （建议用时：40分钟） 考向01 原料预处理 1．（2025·江苏南京·期中）(1)一种从湿法炼锌产生的废渣(主要含Co、Zn、Pb、Fe的单质或氧化物)中富集回收得到含锰高钴成品的工艺如下： 已知溶液中离子开始沉淀和沉淀完全()时的pH： 开始沉淀的pH 1.5 6.9 — 7.4 6.2 沉淀完全的pH 2.8 8.4 1.1 9.4 8.2 回答下列问题： ①酸浸。保持温度、浸取时间不变，能提高金属元素浸出率的措施有 。(写两条) ②“过滤1”后的溶液中加入的作用是 。 ③“氧化沉钴”中氧化还原反应的离子方程式为 、   。 【答案】(1) 粉碎固体原料，加快搅拌速率，适当增加硫酸的浓度 将溶液中的氧化为，以便在后续调pH时除去Fe元素 【解析】（1）①在原料预处理过程中，粉碎固体原料（增大固体与液体的接触面积），加快搅拌速率，适当增加硫酸的浓度，从而加快酸浸的反应速率，提高浸取效率；②酸浸液中含有Co2+、Zn2+、Fe2+、Fe3+、等离子，由题表中数据可知，当Fe3+完全沉淀时，Co2+未开始沉淀，而当Fe2+完全沉淀时，Co2+已有一部分沉淀，因此为了除去溶液中的Fe元素且Co2+不沉淀，应先将Fe2+氧化为Fe3+，然后调节溶液的pH使Fe3+完全水解转化为Fe(OH)3沉淀，因此，MnO2的作用是将Fe2+氧化为Fe3+，以便在后续调pH时除去Fe元素；③由分析可知，该过程发生氧化还原反应，根据分析反应物、产物与反应环境(pH=5)，结合得失电子守恒、电荷守恒和原子守恒可写出离子方程式：、； 2．（2025·江苏无锡·期中）以铬铁矿(主要成分为FeCr2O4，含Al2O3、SiO2等杂质)为原料制备红矾钠(Na2Cr2O7·2H2O)，实现铬资源利用。 已知：①矿物中相关元素可溶性组分物质的量浓度对数lgc与pH的关系如图1所示，当溶液中可溶性组分浓度c≤1.0×10−5mol·L−1时，可认为已除尽。 ②部分物质的溶解度随温度变化曲线如图2所示。 (1)焙烧铬铁矿。将铬铁矿与纯碱混合，在空气中高温焙烧，FeCr2O4转化为Na2CrO4和Fe2O3，杂质转化为可溶性钠盐。FeCr2O4反应的化学方程式为 ；下列操作能提高焙烧反应速率的有 (填序号)。 A．降低通入空气的速率　　B．将铬铁矿粉碎　　C．焙烧时将矿物与空气逆流而行 (2)除杂。将焙烧后的产物水浸一段时间后，调节溶液4.5≤pH≤9.3，过滤，pH不能太高也不能太低的原因是 。 (3)制备红矾钠。补充完整制取Na2Cr2O7·2H2O晶体的实验方案：向除杂后的含铬滤液中， 。[实验中可选用的试剂：稀硫酸、稀盐酸] 【答案】(1) 4FeCr2O4＋8Na2CO3＋7O28Na2CrO4＋2Fe2O3＋8CO2 BC (2)pH过低Al3+不能除尽；pH过高Al元素以 [Al(OH)4]-、Si元素以形式存在，难以去除 (3)加入稀硫酸酸化，至溶液pH约为2，将溶液加热浓缩至80℃以上，趁热过滤，将滤液冷却结晶，过滤，得到Na2Cr2O7·2H2O晶体。 【解析】（1）在空气中高温焙烧，FeCr2O4转化为Na2CrO4和Fe2O3。焙烧过程中铁、铬元素化合价升高、则氧气中氧元素化合价降低，由电子守恒、质量守恒，推断FeCr2O4焙烧时发生反应生成Fe2O3、Na2CrO4；则FeCr2O4反应的化学方程式为4FeCr2O4＋8Na2CO3＋7O28Na2CrO4＋2Fe2O3＋8CO2。 A．降低通入空气的速率会使得FeCr2O4不能被充分氧化，不能提高焙烧反应的速率，A不符合题意； B．将铬铁矿粉碎可以增大反应物的接触面积，可增大焙烧反应速率，B符合题意； C．将气体和矿料逆流而行，增大反应的接触面积，加快反应速率，C符合题意； BC符合题意； （2）Al2O3和SiO2在焙烧后转化为Na[Al(OH)4]和Na2SiO3，[Al(OH)4]-和转化为Al(OH)3和H2SiO3沉淀除去。结合图1，pH过低时，Al(OH)3转化为Al3＋不能除尽；pH过大时，Al(OH)3和H2SiO3分别转化为[Al(OH)4]-和不能除尽。答案为pH过低Al3+不能除尽；pH过高Al元素以[Al(OH)4]-、Si元素以形式存在，难以去除。 （3）根据图1，Na2CrO4转化为Na2Cr2O7需要将pH调到2左右，因为具有氧化性，会氧化Cl－，因此调节pH只能使用硫酸。调节pH后，溶液中除了Na2Cr2O7还有硫酸钠。如果蒸发结晶，Na2Cr2O7和Na2SO4都会结晶析出，不能使用蒸发结晶的方法，但是在温度较高的条件下，Na2Cr2O7·2H2O的溶解度大于Na2SO4，可采取趁热过滤的方式除去Na2SO4，再从滤液中得到Na2Cr2O7·2H2O；答案为加入稀硫酸酸化，至溶液pH约为2，将溶液加热浓缩至80℃以上，趁热过滤，将滤液冷却结晶，过滤，得到Na2Cr2O7·2H2O晶体。 3．（2025·江苏·阶段练习）常用于玻璃、陶瓷中作染色剂，含钼合金钢具有韧性好、高温塑性强等优点，可用于制造机床结构部件。工业上常用钼钒混合矿(主要成分为，还含等杂质)提取高熔点金属单质钼和，其工艺流程如图所示。 已知：①“焙烧”时将金属元素转化为氧化物，和均可与纯碱反应生成对应的钠盐，而不行。 ②“气体X”为混合气体，经处理后得“气体Y”。 ③当溶液中某离子浓度时，可认为该离子沉淀完全；和的分别为。 ④“滤渣IV”主要成分是。 回答下列问题： (1)“焙烧”时，采用逆流式投料，且分批先后加入钼钒混合矿、碳酸钠粉末，其目的是 ，参与第一个反应时的化学方程式 ，氧化剂与还原剂的物质的量之比为 【答案】(1) 增大气体与固体接触面积，同时增大容器底部氧气浓度，加快反应速率，使钼钒混合矿充分反应 7：2 【解析】（1）“焙烧”时，采用逆流式投料，且分批加入钼钒混合矿、碳酸钠粉末，其目的是增大气体与固体接触面积，同时增大容器底部氧气浓度，加快反应速率，使钼钒混合矿充分反应；MoS2与氧气、碳酸钠反应时生成Na2MoO4、SO2、CO2，其中氧元素化合价降低，氧气做氧化剂，MoS2做还原剂，反应方程式为：2MoS2+7O2+2Na2CO3= 2Na2MoO4+4SO2+2CO2，氧化剂与还原剂的物质的量之比为7:2； 考向02 条件控制 4．（2025·江苏无锡·模拟）稀土钕(Nd)铁硼废料的主要成分为Fe2O3，含有SiO2、Nd2O3、Al2O3、CoO等杂质，一种综合回收利用的工艺流程如图所示： 已知：Ksp(CoS)=4.0×10-21。回答下列问题： (1)浸渣的主要成分为 (填化学式)。 (2)“还原”加入铁粉的主要目的是 。 (3)当“沉钴”后溶液中c(S2-)=10-5mol/L时，c(Co2+)= 。 (4)写出“氧化沉铁”中发生反应的离子方程式： 。 【答案】(1)SiO2 (2)将Fe3+还原为Fe2+，防止Fe3+在“沉钴”时转化为沉淀Fe(OH)3析出 (3)4.0×10-16mol/L (4)4Fe2++O2+8=4FeOOH↓+8CO2↑+2H2O 【解析】（1）根据分析，浸渣的主要成分为； （2）在水溶液中水解呈碱性，容易将转化为沉淀析出，故用铁粉将还原为，防止在“沉钴”时析出； （3）当“沉钴”后溶液中时，根据溶度积计算，； （4）根据流程中的进出物质知，氧气将氧化为，同时与水解出的反应生成沉淀，再利用电荷守恒和元素质量守恒可配平反应，离子方程式为：； 5．（2025·江苏南通·检测）氮化镓是一种新型的半导体，常用于紫光的激光二极管(LED)。某小组以废旧薄膜太阳能电池(CIGS)为原料(主要成分为)制备氮化镓，工艺流程如图： 已知：①硒属于氧族元素，镓、铟与铝位于同主族； ②氨水过量时，； ③常温下，，，。当金属离子浓度时认为金属离子已完全沉淀。 回答下列问题： (1)基态Se原子的电子排布式为 。 (2)“烧渣”的主要成分是、和，已知：，在“高温焙烧”条件下，CIGS与氧气反应时铜转化成，不生成CuO，其主要原因可能是 (用结构理论解释)。 (3)“调pH过滤”后的“滤渣”主要成分是 (填化学式)。 (4)“回流过滤”中的作用是 (用镓相关的化学方程式表示)。“滤液Ⅰ”加入足量烧碱，加热可以制备一种气体，该气体经干燥后可直接用于上述“ ”工序(填名称)。 【答案】(1) (2)中的的价电子排布式为，全充满，该条件下更稳定 (3)和 (4) 高温气相沉积 【解析】（1）是号元素，基态原子的电子排布式为：。 （2）因为中的的价电子排布为，全充满，更稳定，所以与氧气反应时铜转化成，不生成。答案为：中的的价电子排布为，全充满，该条件下更稳定。 （3）根据以上分析，得到滤液中含有、和，加入过量氨水调节，得到的滤渣中含有和，滤液中含有。答案为：和。 （4）与水反应，生成和，与反应生成，总方程式为：；滤液为溶液，加入氢氧化钠溶液，可以制备，用于“高气相沉积”工序中。答案为：；高气相沉积。 6．（2025·江苏无锡·模拟）陶瓷工业中钻系色釉具有呈色稳定、呈色强度高等优点，利用含钻废料(主要成分为Co3O4，还含有少量的铝箔、LiCoO2等杂质)制备碳酸钴的工艺流程如图所示。 (1)写出基态时Co的外围电子排布式 。 (2)“碱浸”步骤发生的离子方程式 。 (3)“酸溶”过程中，H2O2的作用是 。 【答案】(1)3d74s2 (2) (3)H2O2作还原剂 【解析】（1）Co是第27号元素，外围电子排布式3d74s2； （2）废料中的铝箔与NaOH反应生成氢气，离子方程式：； （3）在“酸溶”步骤中H2O2作还原剂，Co3+转化为Co2+； 考向03 分离与提纯 7．（2025·江苏泰州·模拟）硫酸羟胺是一种重要的化工原料，受热易分解；呈白色粉末状，易溶于水，其溶液的值在4左右。一种利用氨法烟气脱硫中生成的亚硫酸氢铵制备环己酮肟的过程如下： 已知：①环己酮(，可溶于水，易溶于有机溶剂)和羟胺反应生成环己酮肟()称为肟化反应； ②环己酮肟能溶于水，难溶于浓溶液，熔点88℃；60℃时酸性条件下水解生成羟胺盐和环己酮。 (1)“反应”中生成，若，写出该反应的离子方程式 。 (2)浓缩的目的有： 。 (3)“分离”的操作名称为： ，得到的Y是 。 (4)写出环己酮肟在硫酸溶液中水解的化学方程式 。补充完整用环己酮肟制取硫酸羟胺的实验方案：在三颈烧瓶中分别加入一定量环己酮肟和少量的蒸馏水， ，冷却结晶，过滤洗涤，即可得到硫酸羟胺粗品。(实验中需要使用的试剂、仪器：溶液、Ba(OH)2溶液、甲苯、计、减压蒸发仪) 【答案】(1) (2)①.增大后续肟化反应的速率 ②.减少环己酮肟在后续稀硫酸铵溶液中的溶解损失 (3) 过滤 浓溶液 (4) 2+H2SO4+2H2O+2 加溶液，控制温度60℃，充分反应，用甲苯萃取反应液，萃取相经气相色谱分析环己酮肟的转化率较高后，萃余水相转移至烧杯中，加Ba(OH)2溶液，同时用pH计测量萃余水相的pH，直至约为4后，过滤，用蒸馏水洗涤，将洗涤液与滤液合并，减压蒸发 【分析】反应中SO2与NH4NO2、NH4HSO3反应生成，结合已知环已酮和羟胺反应生成环已酮肟，可以推知X为NH3，中和NH3OH+，使其转化为NH2OH，NH2OH与环己酮反应生成环已酮肟，环己酮肟能溶于水，难溶于(NH4)2SO4浓溶液，用过滤方法分离出环已酮肟。 【解析】（1）NH4NO2、NH4HSO3、SO2在“反应”中生成， 还原为，若，根据得失电子守恒，反应的离子方程式为。 （2）浓缩的目的有：增大的浓度，提高后续肟化反应的速率； 环己酮肟能溶于水，难溶于浓溶液，减少环己酮肟在后续稀硫酸铵溶液中的溶解损失。 （3）环己酮肟能溶于水，难溶于浓溶液，“分离”出环己酮肟的操作名称为过滤；得到的Y是浓溶液。 （4） 60℃时，环己酮肟在酸性条件下水解生成羟胺盐和环己酮，在硫酸溶液中水解的化学方程式为2+H2SO4+2H2O+2。 在三颈烧瓶中分别加入一定量环己酮肟、蒸馏水，加溶液，控制温度60℃，充分反应，用甲苯萃取反应液，萃取相经气相色谱分析环己酮肟的转化率较高后，萃余水相转移至烧杯中，加Ba(OH)2溶液，同时用pH计测量萃余水相的pH，直至约为4后，过滤，用蒸馏水洗涤，将洗涤液与滤液合并，减压蒸发、浓缩、结晶，即可得到硫酸羟胺粗品。 8．（2025·江苏无锡·检测）废定影液的主要成分为Na3[Ag(S2O3)2]，用废定影液为原料制备AgNO3的实验流程如图： 己知：①硫代硫酸根离子()可看作是中的一个О原子被S原子取代的产物。 ②常温下，Ksp(Ag2S)=1×10-50，Ag+(aq)+2(aq)[Ag(S2O3)2]3-(aq)K1=1×1013。 (4)已知：2AgNO32Ag+2NO2↑+O2↑中，2Cu(NO3)22CuO+4NO↑+O2↑。AgNO3粗产品中常含有Cu(NO3)2，请设计由AgNO3粗产品获取纯净AgNO3的实验方案： ，蒸发浓缩，冷却结晶，过滤，洗涤，干燥，得到纯净的AgNO3。(实验中须使用的试剂：稀硝酸、NaOH溶液、蒸馏水) (5)蒸发浓缩AgNO3溶液的装置如下图所示。使用真空泵的目的是 。 【答案】(4)将AgNO3粗产品加热并维持温度在200℃至恒重，同时用足量NaOH溶液吸收产生的气体；待固体冷却后加入蒸馏水，充分溶解、过滤、洗涤，并将洗涤液与滤液合并，再加入适量稀HNO3 (5)防止AgNO3分解；减小压强，利于水分在较低温度下蒸发 【解析】（4）根据给定的已知信息可知，硝酸铜的分解温度为200℃，硝酸银的分解温度在440℃，则可设计除去硝酸铜的方法为：将AgNO3粗产品加热并维持温度在200℃至恒重，同时用足量NaOH溶液吸收产生的气体，待固体残留物冷却后，加入蒸馏水，充分溶解、过滤、洗涤，并将洗涤液与滤液合并，再加入适量稀硝酸； （5）考虑硝酸银易分解，而实验装置中真空泵可以形成负压，有利于水分在较低温度下蒸发，同时可防止AgNO3分解，则使用真空泉的目的是：防止AgNO3分解；减小压强，利于水分在较低温度下蒸发。 9．（2025·江苏南京·期中）以硼镁矿(主要成分Mg2B2O5·H2O)为原料制备硼氢化钠(NaBH4)和七水合硫酸镁(MgSO4·7H2O)的工艺流程如图所示： 已知：硼镁泥的主要成分是MgCO3，还含有杂质Fe2O3、FeO、CaO、MnO等。 (6)“操作a”为蒸发浓缩、 、过滤、洗涤、 。 【答案】(6) 冷却结晶 干燥 【解析】（6）从溶液中获得结晶水合物的方法为蒸发浓缩、冷却结晶、过滤、洗涤、干燥； 故答案为：冷却结晶；干燥。 考向04 化学或离子方程式书写 10．（2025·江苏无锡·阶段练习）纳米TiO2被广泛应用于光催化、精细陶瓷等领域。工业上利用高钛炉渣(主要成分为TiO2、CaTiO3及SiO2、Fe2O3等)制备TiO2。 (1)焙烧、浸取。 ①“焙烧”时可将CaTiO3转化为TiOSO4，该反应的化学方程式为 。 (5)TiO2纳米管的制备可在弱酸性水溶液中以金属钛为阳极进行电解，写出阳极的电极反应式 。 【答案】(1) CaTiO3+2H2SO4CaSO4+TiOSO4+2H2O (5)Ti—4e—+2H2O= TiO2+4H+ 【解析】（1）①由分析可知，向高钛炉渣中加入浓硫酸高温焙烧的目的是将CaTiO3转化为TiOSO4，反应的化学方程式为CaTiO3+2H2SO4CaSO4+TiOSO4+2H2O，故答案为：CaTiO3+2H2SO4CaSO4+TiOSO4+2H2O； （5）由题意可知，在弱酸性水溶液中以金属钛为阳极进行电解时，钛在阳极失去电子发生氧化反应生成二氧化钛和氢离子，电极反应式为Ti—4e—+2H2O= TiO2+4H+，故答案为：Ti—4e—+2H2O= TiO2+4H+。 11．（2025·江苏·模拟）某铜阳极泥的主要成分为、、、，其中金属元素占比如下：0.33%、Ag：9.94%、Cu：16.35%、Pb：13.74%。回收部分化学成分的工艺如下： (1)氧化法提炼铜和硒。将、和按一定比例配成溶液，充分浸泡铜阳极泥后，所得浸取液中含有和。 ①“浸泡”时，发生反应的离子方程式为 。 【答案】(1) 【解析】（1）①氧化法提炼铜和硒。将、和按一定比例配成溶液，充分浸泡铜阳极泥后，所得浸取液中含有和。则氧化酸浸时Cu2Se与H2O2、H2SO4发生氧化还原反应，生成CuSO4、H2SeO3和H2O，反应中，铜、硒元素化合价分别从+1价升高到+2价、-2价升高到+4价、过氧化氢中氧元素从-1价降低到-2价，则按得失电子数守恒、电荷守恒、元素质量守恒得： “浸泡”时，发生反应的离子方程式为。 考向05 ksp的相关计算 12．（2025·江苏·检测）三氯化六氨合钴是橙黄色的配合物，是合成其他二些含钴配合物的原料。利用含钴废料(含少量等杂质)制取的工艺流程如图： 已知：①“浸出液”中含有等。 ②、，当溶液中金属离子的物质的量浓度时可以说成沉淀完全。 ③具有较强还原性，氧化性：。 回答下列问题： (2)“加调至会生成两种沉淀，同时得到含的滤液，a的范围为 (加入和时溶液的体积变化忽略) 【答案】 (2) 【解析】（2）由分析可知，加入碳酸钠调节溶液pH的目的是将溶液中的铁离子、铝离子转化为氢氧化铁、氢氧化铝沉淀，由溶度积可知，铝离子完全沉淀时，铁离子已经完全沉淀，则铝离子完全沉淀时，溶液中氢氧根离子浓度大于=10—9.3mol/L，则溶液的pH大于4.7；溶液中亚钴离子浓度为0.1mol/L，则由溶度积可知，溶液中氢氧根离子浓度小于=10—6.6mol/L，溶液的pH小于7.4，所以a的范围为，故答案为：； 13．（2025·江苏南京·期中）硫酸锰是一种重要的化工中间体，是锰行业研究的热点。一种以高硫锰矿(主要成分为MnS及少量FeS)为原料制备硫酸锰的工艺流程如下： 已知： ①“混合焙烧”后烧渣含及少量。 ②酸浸时，浸出液的pH与锰的浸出率关系如下图1所示。 ③金属离子在水溶液中的平衡浓度与pH的关系如下图2所示，此实验条件下开始沉淀的pH为7.54；当离子浓度时，可认为该离子沉淀完全。 (1)的价电子排布式为 。 (2)传统工艺处理高硫锰矿时，若不经“混合焙烧”，而是直接用浸出，其缺点为 。 (3)实际生产中，酸浸时控制硫酸的量不宜过多，使pH在2左右。请结合图1和制备硫酸锰的流程，说明硫酸的量不宜过多的原因： 。 (4)“中和除杂”时，应调节pH的范围为 ；其中除去的离子方程式为 。 (5)“氟化除杂”时，若维持，溶液中的和 (填“能”或“不能”)都沉淀完全[已知：；]。 【答案】(1) (2)产生硫化氢等气体，污染环境 (3)由图知，pH为时锰的浸出率均已接近，硫酸过多，对锰的浸出率影响很小，但后续调pH除杂质时会消耗更多的而造成浪费 (4) (5)不能 【解析】（1）Mn原子核外电子数为25，原子核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d54s2，价电子排布式为3d54s2，故Mn2+的价电子排布式为3d5。 （2）高锰矿含有FeS，传统工艺处理高硫锰矿时，不经“混合焙烧”，而是直接用H2SO4浸出，产生硫化氢等气体，污染环境。 （3）由图知，pH为1~2时锰的浸出率几乎相等、均已高达接近100%，硫酸过多，对锰的浸出率影响很小，但后续调pH除杂质时会多消耗氨水而造成浪费。 （4）中和除杂的目的是除去Al3+、Fe3+，根据图2可知，常温下，Al3+、Fe3+完全沉淀时，即Al3+、Fe3+浓度为10-5mol/L时，pH分别为5.0、3.2，而题中所给信息为Mn2+开始沉淀的pH为7.54，除杂时要Al3+、Fe3+完全沉淀而Mn2+不沉淀，因此调pH范围为是； 加入碳酸钙后将Fe3+转化为Fe(OH)3沉淀，因此反应为：。 （5）已知：，，溶液中的沉淀完全时c(F−)=，当镁离子完全沉淀时，需维持c(F−)不低于，因此当时，溶液中的不能沉淀完全；即此时溶液中Mg2+和不能都沉淀完全。 14．（2025·江苏·期中）实验室利用重晶石废料(主要成分为、等)制备。 Ⅰ．制备粗。制备流程如下： (1)转化。常温下，向重晶石废料中加入饱和碳酸钠(浓度为)溶液浸泡充分浸泡。 ①已知：，。浸泡后溶液中浓度最高为 。 【答案】(1) 0.029mol/L 【解析】（1）①已知：，，饱和碳酸钠溶液的浓度为，根据已知条件列出“三段式” 平衡常数K=，则，解得x=0.029，溶液中浓度为0.029mol/L； 考向06 加入试剂的作用和循环物质的确定 15．（2025·江苏·模拟）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pH 1.9 7.0 3.0 8.1 完全沉淀pH 3.2 9.0 4.7 10.1 回答下列问题： (1)“酸浸氧化”需要加热，其原因是 。 (2)“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 。 (3)“沉淀转溶”中，V2O5·xH2O转化为钒酸盐溶解。滤渣③的主要成分是 。 (4)“调pH”中有沉淀生成，生成沉淀反应的化学方程式是 。 (5)“沉钒”中析出NH4VO3晶体时，需要加入过量NH4Cl，其原因是 。 【答案】(1)加快酸浸和氧化反应速率(促进氧化完全) (2) Mn2＋ Al3＋和Fe3＋ (3)Fe(OH)3 (4)＋HCl =Al(OH)3↓＋NaCl＋H2O (5)利用同离子效应，促进NH4VO3尽可能析出完全 【分析】黏土钒矿加入硫酸酸浸，将钒、钾、镁、铝、铁转化为盐溶液，加入二氧化锰将钒氧化为五价钒、铁氧化为三价铁，二氧化硅不反应成为滤渣①，加入氢氧化钠调节pH在3.0～3.1时，铁离子接近沉淀完全，少量铁离子进入滤液，Al3＋部分沉淀，大量铝离子进入滤液，锰离子没有生成沉淀进入滤液，故K＋、Mg2＋、Na＋、Mn2＋没有转化为沉淀而进入滤液，过滤分离出滤饼，加入氢氧化钠调节pH>13，使得铝元素转化为四羟基合铝酸钠、V2O5·xH2O转化为钒酸盐溶解进入滤液，过滤滤液加入盐酸调节pH=8.5生成氢氧化铝沉淀，过滤分离出滤液，滤液加入氯化铵得到NH4VO3沉淀； 【解析】（1）升高温度能加快反应速率，“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。 （2）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，锰离子没有生成沉淀进入滤液②除去，故K＋、Mg2＋、Na＋、Mn2＋没有转化为沉淀而进入滤液被除去，部分Al3＋和Fe3＋离子进入滤液②而除去； （3）在pH>13的强碱性溶液中，V2O5·xH2O转化为钒酸盐而溶解，Al(OH)3转化为而溶解，Fe(OH)3不溶，故滤渣③的主要成分是Fe(OH)3； （4）pH=8.5时铝元素沉淀，故“调pH”时生成氢氧化铝沉淀，反应的化学方程式为＋HCl =Al(OH)3↓＋NaCl＋H2O。 （5）“沉钒”时加入过量NH4Cl的原因是利用同离子效应，使NH4VO3尽可能析出完全。 16．（2025·湖北·期末）水钴矿主要成分为CoOOH，同时含有少量Fe、Al、Mn、Mg、Ca、Ni的氧化物及其他杂质。用水钴矿制取Co的工艺流程如图所示： 已知：加萃取剂目的是除锰和除镍，部分阳离子形成氢氧化物沉淀时，溶液pH见下表： 沉淀物 Fe(OH)2 Fe(OH)3 Co(OH)2 Mn(OH)2 Al(OH)3 开始沉淀时的pH 7.0 2.7 7.6 7.7 4.0 沉淀完全时的pH 9.6 3.7 9.2 9.8 5.2 请回答下列问题： (1)基态Mn原子的价层电子排布式为 。 (2)“还原酸浸”中主要发生的氧化还原反应的化学方程式是 。浸出液中加入NaClO溶液的目的： 。 (3)浸出过程中加入Na2CO3调pH的范围是 。 【答案】(1)3d54s2 (2) 将Fe2＋氧化为Fe3＋便于后续调节pH除铁， (3)5.2~7.6(或5.2≤pH<7.6或5.2<pH<7.6) 【解析】（1）Mn为25号元素，钴基态Mn原子的价层电子排布式为3d54s2。 （2）由分析可知，“还原酸浸”中主要发生的氧化还原反应为酸性条件下，CoOOH与硫代硫酸钠溶液反应生成硫酸钠、硫酸钴和水，反应中硫元素化合价由+2变为+6、钴元素化合价由+3变为+2，结合电子守恒可知，化学方程式为。次氯酸钠具有强氧化性，浸出液中加入NaClO溶液的目的将Fe2＋氧化为Fe3＋便于后续调节pH除铁，。 （3）由表格数据结合分析可知，浸出过程中加入碳酸钠溶液调节pH在5.2-7.6的范围内，将铁离子和铝离子转化为氢氧化铁沉淀和氢氧化铝沉淀，除去杂质离子而钴离子、锰离子不沉淀。 17．（2025·江苏扬州·开学考试）实验室以工业废渣(主要含，还含少量、、)为原料制取轻质和晶体，其实验流程如下： (1)①将氨水和溶液混合，可制得溶液，其离子方程式为 。 ②浸取废渣时，向溶液中加入适量浓氨水的目的是 。 【答案】(1) 抑制的水解，促进的转化 【解析】（1）氨水和溶液混合反应生成碳酸铵和水，反应的离子方程式为；结合离子方程式可知，加入适量浓氨水可以抑制碳酸根的水解，促进硫酸钙转化为碳酸钙； 18．（13-14高三上·上海·阶段练习）蛇纹石矿可以看作由MgO、Fe2O3、Al2O3、SiO2组成，由蛇纹石制取碱式碳酸镁的实验步骤如下： （1）蛇纹石矿加盐酸溶解后，溶液里除了Mg2+外，还含有的金属离子是 。 （2）进行Ⅰ操作时，控制溶液的pH=7~8（有关氢氧化物沉淀的pH见下表），Ca(OH)2不能过量，若Ca(OH)2过量可能会导致 溶解，产生 沉淀。 氢氧化物 Fe(OH)3 Al(OH)3 Mg(OH)2 开始沉淀pH 1.5 3.3 9.4 （3）从沉淀混合物A中提取红色氧化物作为颜料，先向沉淀物A中加入 （填加入物质的化学式），然后 （依此填写实验操作名称）。物质循环使用，能节约资源。上述实验中，可以循环使用的物质是 （填写物质的化学式）。 【答案】 （1） Fe3+、Al3+ （2） Al(OH)3 Mg(OH)2 （3） NaOH 过滤、洗涤、灼烧 CO2 【详解】（1）蛇纹石矿可以看做MgO、Fe2O3、Al2O3、SiO2组成，蛇纹石加盐酸溶解后，MgO、Fe2O3、Al2O3和HCl反应溶解，溶液中的金属离子有Mg2+、Fe3+、Al3+，而SiO2和HCl不反应，不能溶解。 （2）当氢氧化钙过量时，溶液碱性增强，Al(OH)3会溶解，从氢氧化物沉淀的pH表中可看出，Mg(OH)2在pH为9.4时开始沉淀，所以碱性增强Mg(OH)2会沉淀。 （3）红色氧化物为Fe2O3，应先将其中含有的少量Al(OH)3除去，除去Al(OH)3的方法是利用它能溶于强碱的性质，加足量的NaOH溶液，过滤，滤渣为Fe(OH)3，经洗涤、灼烧，Fe(OH)3分解为Fe2O3和水。在实验过程中，Mg(HCO3)2热解生成的CO2可以在进行Ⅱ操作是重复使用的。 19．（2025·北京·期末）工业用黄铜矿（主要成分CuFeS2，含少量锌、铅的硫化物）冶炼铜的一种方法如下： （6）从物质循环利用的角度分析，如何处理NaCl溶液才能更好地服务于该冶炼铜的工艺，并说明理由： 。 【答案】 电解氯化钠溶液产生H2、Cl2和NaOH，NaOH可用于Ⅲ、Ⅴ中作沉淀剂，H2可用于Ⅵ作还原剂，Cl2可用于Ⅷ作氧化剂 【解析】（6）如图所示，电解氯化钠溶液产生H2、Cl2和NaOH，NaOH可用于Ⅲ、Ⅴ中作沉淀剂，H2可用于Ⅵ作还原剂，Cl2可用于Ⅷ作氧化剂。 考向07 图像分析 20．（2025·江苏南京·开学考试）氧化亚铜()主要用于制造杀虫剂、分析试剂和红色玻璃等。在酸性溶液中歧化为二价铜离子和铜单质。以黄铜矿(主要成分为，含有杂质)为原料制取的一种工艺流程如图： (1)写出“浸泡”时发生反应的离子方程式 。 (2)判断“操作1”反应已完成的实验操作及现象为 。 (3)“热还原”时，将新制溶液和溶液按一定量混合，加热至90℃并不断搅拌反应得到粉末。制备装置如下图所示： 反应时A装置原料反应配比为，B装置的作用是吸收反应产生的酸性气体，防止污染环境，A装置中反应的化学方程式为 。实际反应中需不断滴加NaOH溶液的作用是： 。 (4)反应完成后，利用装置B中的溶液(NaOH与混合溶液)可制备晶体。请补充完整实验方案，取装置B中的溶液， ，洗涤、干燥得晶体。(已知：室温下，溶液中、、的物质的量分数随pH的分布如下图所示；室温下从饱和溶液中结晶出，实验中须使用的试剂及仪器有：、氧气、pH计) (5)工业上常以铜做阳极，石墨做阴极，电解含有NaOH的NaCl水溶液制备。已知：该电解过程中阳极先生成难溶物CuCl，再与NaOH反应转化为。 ①写出阳极的电极反应方程式： 。 ②若电解时理论上生成14.4g时，电路中通过 mol电子。 【答案】(1)CuFeS2+4Fe3+=5Fe2++Cu2++2S (2)取样，滴加铁氰化钾溶液，无蓝色沉淀产生 (3) 3Na2SO3+ 2CuSO4 = Cu2O↓+ 3Na2SO4+ 2SO2↑ 因为反应产生SO2，导致溶液酸性增强，Cu2O 在酸性溶液中歧化为二价铜和铜单质从而降低Cu2O含量 (4)边搅拌边向溶液中通入SO2，用pH计测量溶液的pH值，至pH约为10时，再向溶液中通入O2至pH约为7，将溶液加热浓缩至有晶膜出现，降温结晶，过滤 (5) 0.2mol 【分析】CuFeS2 “浸泡”时，生成Fe2+、Cu2+，通入氧气和硫酸，将二价铁氧化为三价铁，添加氧化铜，调节pH，来沉淀三价铁，溶液此时为硫酸铜，再加入氢氧化钠和亚硫酸钠，得到Cu2O。 【解析】（1）由图可知，加入硫酸铁，有硫单质生成，根据氧化还原反应，“浸泡”时CuFeS2发生反应的离子方程式CuFeS2+4Fe3+=5Fe2++Cu2++2S，答案：CuFeS2+4Fe3+=5Fe2++Cu2++2S； （2）判断“操作1”反应已完成即不含有二价铁，检验二价铁实验操作及现象为取样，滴加铁氰化钾溶液，无蓝色沉淀产生，答案：取样，滴加铁氰化钾溶液，无蓝色沉淀产生； （3）反应时A装置原料反应配比为n(Na2SO3)：n(CuSO4)=3：2，B装置的作用是吸收反应产生的酸性气体，防止污染环境，说明有SO2生成，3Na2SO3+ 2CuSO4 = Cu2O↓+ 3Na2SO4+ 2SO2↑，化学方程式为3Na2SO3+ 2CuSO4 = Cu2O↓+ 3Na2SO4+ 2SO2↑；不断滴加NaOH溶液的作用是因为反应产生SO2，导致溶液酸性增强，Cu2O 在酸性溶液中歧化为二价铜和铜单质从而降低Cu2O含量，答案：因为反应产生SO2，导致溶液酸性增强，Cu2O 在酸性溶液中歧化为二价铜和铜单质从而降低Cu2O含量； （4）若装置B中的溶液(NaOH与Na2SO3混合溶液)可制备Na2SO4·10H2O晶体，取装置B中的溶液，边搅拌边向溶液中通入SO2，用pH计测量溶液的pH值，至pH约为10时（由微粒物质的量分数可知pH约为10，主要以亚硫酸根存在）；再向溶液中通入O2（将亚硫酸根氧化为硫酸根）至pH约为7，将溶液加热浓缩至有晶膜出现，降温结晶，过滤，洗涤、干燥得Na2SO4·10H2O晶体，答案：边搅拌边向溶液中通入SO2，用pH计测量溶液的pH值，至pH约为10时，再向溶液中通入O2至pH约为7，将溶液加热浓缩至有晶膜出现，降温结晶，过滤； （5）①阳极先生成难溶物CuCl，即，再与NaOH反应转化为Cu2O； ②生成14.4g时即0.1mol Cu2O生成，根据原子守恒，可知0.1mol Cu2O需要通过0.2mol电子； 21．（2025·江苏南京·阶段练习）LiMn2O4是一种锂离子电池的正极材料。用高锰酸钾废渣(主要成分为MnO2、Fe2O3、Al2O3、SiO2)和硫铁矿(主要成分为FeS2)制备LiMn2O4的工艺流程如图： 已知：①酸浸液主要含有Mn2+、Fe2+、Fe3+、Al3+等金属间离子； ②25℃时，相关物质的Ksp见表。 物质 Fe(OH)2 Fe(OH)3 Al(OH)3 Mn(OH)2 Ksp 1×10-16.3 1×10-38.6 1×10-32.3 1×10-12.7 (1)酸浸。MnO2与FeS2反应生成Fe3+和的离子方程式为 。保持温度、浸取时间不变，能提高锰元素浸出率的措施有 。 (2)除杂。欲使溶液中的Al3+、Fe3+沉淀完全，调节溶液的pH最小值为 (当溶液中某离子浓度时，可认为该离子沉淀完全)。 (3)热解。在真空中加热分解MnSO4•H2O，测得固体的质量随温度变化如下图所示。真空热解MnSO4•H2O制备Mn3O4，需控制的温度为 。(写出计算推理过程)。 (4)焙烧。生成LiMn2O4的反应中，还原剂是 (填化学式)。 【答案】(1) 矿渣粉碎增加接触面积或搅拌 (2)4.9 (3)根据质量守恒可知，3MnSO4•H2O~Mn3O4，此时Mn3O4的质量占原固体质量的，失重1-45.17%=54.83%，结合图象可知，需控制温度在1000-1200℃ (4)Mn3O4 【分析】高锰酸钾废渣和硫酸铁矿混合酸浸，锰、铁、铝转化为相应的盐溶液，二氧化硅不反应过滤掉，滤液加入过氧化氢将二价铁转化为三价铁，加入氨水调节pH除去铁、铝，滤液结晶得到MnSO4•H2O，MnSO4•H2O热解制备Mn3O4，Mn3O4加入碳酸锂、空气焙烧得到LiMn2O4。 【解析】（1）MnO2与FeS2在酸性条件发生氧化还原反应生成Fe3+和、锰离子，离子方程式为。保持温度、浸取时间不变，能提高锰元素浸出率的措施有矿渣粉碎增加接触面积、搅拌等； （2）由表可知，氢氧化铁更难溶，当氢氧化铝完全沉淀时铁离子已经完全沉淀，故欲使溶液中的Al3+、Fe3+沉淀完全，氢氧根离子浓度为，pOH=9.1，pH=4.9，故调节溶液的pH最小值为4.9； （3）根据质量守恒可知，3MnSO4•H2O~Mn3O4，此时Mn3O4的质量占原固体质量的，失重，结合图象可知，需控制温度在1000-1200℃； （4）热解nSO4•H2O制备Mn3O4，加入碳酸锂、空气焙烧得到LiMn2O4，反应中锰元素化合价升高反应氧化反应，故还原剂是Mn3O4。 22．（2025·江苏南通·检测）马日夫盐［］是一种用于机械设备的防锈磷化剂，工业上利用软锰矿(主要成分为，含少量硅、铁、铝等氧化物)为主要原料，联合处理含的烟气并制备马日夫盐的一种工艺流程如下。请回答下列问题： 已知：①不稳定，易被空气氧化；马日夫盐溶于水且随温度的升高，溶解度显著增大 ②有机萃取剂是溶解了一种酸性磷酸酯(表示为)的磺化煤油，萃取时发生的反应主要为：。 ③，，。 (1)若含的烟气中混有空气，不同的浸出时间下，浸出液中、的浓度和pH测定结果如图所示，在“浸锰”步骤中，主反应的化学方程式为 ，2h后导致溶液中、浓度变化产生明显差异的原因是 (用化学方程式表示)。 (2)萃取时溶液pH对金属离子萃取率的影响如图所示。萃取时，应采用的最佳pH条件为 ，pH过大或过小都会降低萃取率，结合平衡移动原理解释其原因是 。 (3)若浸出液中的浓度为1.0mol/L，则“调pH”的范围为 (当离子浓度时认为沉淀完全)。 (4)以“调pH”后得到的含的滤液为原料，补充完整“沉锰”、“酸溶”及得到马日夫盐的实验操作： ，过滤、洗涤、干燥，得到马日夫盐。(须使用的试剂：溶液、溶液、稀盐酸、磷酸、蒸馏水) 【答案】(1) (2) pH=1 pH小于1时，氢离子浓度过大，反应的平衡逆移，萃取率下降；pH过大，水解生成氢氧化铁 (3)5.0~7.6 (4)在搅拌下向溶液中缓慢滴加溶液，至不再产生沉淀时，过滤，用蒸馏水洗涤滤渣至向最后一次洗涤滤液中加入稀盐酸酸化后再加溶液不再产生浑浊。向所得固体中加入磷酸溶液至完全溶解，蒸发浓缩至有晶膜出现、冷却结晶 【分析】该工艺流程原料为软锰矿(主要成分为，含少量硅、铁、铝等氧化物)，产品为马日夫盐，流程主线中的主元素为锰，硅、铁、铝等元素在流程工艺中被依次除去，“浸锰”过程二氧化硅不溶，过滤除去，滤渣1为二氧化硅，Mn、Fe、A1以离子形式进入“萃取分液”过程，加入有机萃取剂，除去铁离子，调节水层的pH除去铝离子，滤渣2为氢氧化铝，溶液中主要含有硫酸锰，加入碳酸钠溶液“沉锰”，过滤后再加入磷酸反应，一系列操作后得到。 【解析】（1）在“浸锰”步骤中，主反应为转化为，锰元素化合价发生降低，为还原反应，故与具有还原性的反应，化学方程式为；后浸出液中相同时间内的浓度增加量小于的浓度增加量，且下降不明显，说明有副反应发生，故产生明显差异的原因为； （2）溶液=1时，萃取率最大，且不会被萃取；小于1时，萃取率下降，从萃取时的反应可知，氢离子浓度过大，反应的平衡逆移，导致萃取率下降，过大，氢离子浓度减小，该水解平衡正移，生成氢氧化铁，且萃取率提高而造成损失； （3）“调”的目的是使完全沉淀除去，不被沉淀出来，完全沉淀，则，，，，故完全沉淀，溶液，不被沉淀出来，，，，，不被沉淀出来，，故答案为：； （4）碳酸钠溶液显碱性，与硫酸锰反应时可能有生成，为减少副产物的生成，根据可知，应使混合溶液的，则碳酸钠溶液不能过量，故正确的操作是将碳酸钠溶液缓慢加入硫酸锰溶液中，并不断搅拌，至不再产生沉淀时，过滤，用蒸馏水洗涤滤渣至向最后一次洗涤滤液中加入稀盐酸酸化后再加溶液不再产生浑浊。向所得固体中加入磷酸溶液至完全溶解，蒸发浓缩至有晶膜出现、冷却结晶。 1 原创精品资源学科网独家享有版权，侵权必究！ 学科网（北京）股份有限公司 $$