大单元6 主观题突破(4) 化工流程中的有关计算(复习讲义)-【优化探究】2026年高考化学二轮专题复习配套课件（广东专版）

主观题突破(四)　化工流程中的有关计算 优化探究 大单元六　水溶液中的离子平衡 提炼　核心知识 精研　高考真题 强化 关键能力 2 提炼　核心知识 3 提炼　核心知识 1.M(OH)n悬浊液中Ksp、Kw、pH间的关系 M(OH)n(s)⥫⥬Mn+(aq)+nOH-(aq),Ksp=c(Mn+)·cn(OH-)=·cn(OH-) ==()n+1。 4 2.工艺流程题中有关Ksp的计算 类型一: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 1∶1型 x= 1∶2型或2∶1型 x= 1∶3型或3∶1型 x= 应用:比较溶解度的大小 5 类型二: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 类型三:根据溶度积规则判断沉淀是否生成 类型四:沉淀溶解平衡中的除杂和提纯 类型五:沉淀溶解平衡中沉淀转化的计算 类型六:Ksp与水解常数的关系 6 精研　高考真题 7 精研　高考真题 1.(2025·云南卷)从褐铁矿型金-银矿(含Au、Ag、Fe2O3、MnO2、CuO、SiO2等)中提取Au、Ag,并回收其他有价金属的一种工艺如下: 已知:25 ℃时,Mn(OH)2的Ksp为1.9×10-13。 则25 ℃ “沉铁”后,调节“滤液4”的pH至8.0,无Mn(OH)2析出,则c(Mn2+)≤ 　　　　mol·L-1。  0.19 8 解析:25 ℃ “沉铁”后,调节“滤液4”的pH至8.0,此时c(OH-)=10-6 mol·L-1,无Mn(OH)2析出,根据Mn(OH)2的Ksp为1.9×10-13,则c(Mn2+)≤= 0.19 mol·L-1。 9 2.(2025·陕晋青宁卷)一种综合回收电解锰工业废盐(主要成分为Mn2+、Mg2+、N的硫酸盐)的工艺流程如下。 10 已知:常温下Ksp(MgCO3)=10-5.17,Ksp[Mg(OH)2]=10-11.25,Ksp[Mn(OH)2]= 10-12.72。 则“沉锰Ⅰ”中,写出形成的Mn(OH)2被氧化成Mn3O4的化学方程式:   　 。  当Mg2+(c=10-0.68 mol·L-1)将要开始沉淀时,溶液中剩余Mn2+浓度为　 　 　　mol·L-1。  6Mn(OH)2+O2===2Mn3O4+6H2O 10-2.15 11 解析:Mn(OH)2被氧化成Mn3O4,Mn元素化合价由+2价升高为平均价态+价,氧气中氧元素化合价由0价降低为-2价,根据得失电子守恒、原子守恒可得化学方程式为6Mn(OH)2+O2===2Mn3O4+6H2O。根据题目信息可知,Ksp[Mg(OH)2]>Ksp[Mn(OH)2],故当Mg2+开始沉淀时,Mn2+已生成沉淀,则溶液中====101.47,c(Mg2+)= 10-0.68 mol·L-1,则c(Mn2+)=10-2.15 mol·L-1。 12 3.(2025·山东卷)采用两段焙烧—水浸法从铁锰氧化矿(主要含Fe2O3、MnO2及Co、Cu、Ca、Si等元素的氧化物)分离提取Cu、Co、Mn等元素,工艺流程如下: 13 已知:该工艺条件下,(NH4)2SO4低温分解生成NH4HSO4,高温则完全分解为气体;Fe2(SO4)3在650 ℃ 完全分解,其他金属硫酸盐分解温度均高于 700 ℃。 “沉钴”中,pH=4时Co2+恰好沉淀完全[c(Co2+)=1×10-5 mol·L-1],则此时溶液中c(H2S)=　　 　　mol·L-1。已知:Ka1(H2S)=1×10-7,Ka2(H2S)=1×10-13, Ksp(CoS)=4×10-21。CoS “溶解”时发生反应的离子方程式为 　  　 。  4×10-4 CoS+H2O2+2H+===Co2++S+2H2O 14 解析:“沉钴”中,pH=4时Co2+恰好沉淀完全,其浓度为c(Co2+)=1×10-5 mol·L-1,此时c(H+)=1×10-4 mol·L-1,根据Ksp(CoS)=4×10-21,推出c(S2-)== =4×10-16 mol·L-1,又因为Ka1(H2S)=1×10-7,Ka2(H2S)=1×10-13, Ka1(H2S)×Ka2(H2S)=×=,则c(H2S)= = mol·L-1=4×10-4 mol·L-1;由流程图可知, CoS“溶解”时加入H2O2和稀H2SO4,生成物有CoSO4和S,化学方程式为CoS+H2O2+H2SO4===CoSO4+S+2H2O,改写成离子方程式为CoS+H2O2+2H+ ===Co2++S+2H2O。 15 强化 关键能力 强化 关键能力 1.铈的氧化物CeO2是提高净化汽车尾气催化剂性能的一种重要添加剂,此外在光催化剂以及抗菌陶瓷和富氧离子环保涂料方面也有广泛应用;工业上利用氟碳铈矿(主要成分为CeCO3F)制CeO2的工艺流程如图: (1)“焙烧”过程中生成1 mol气体X时转移电子的数目为　　 　　。  NA(或6.02×1023) 17 解析:主要成分为CeCO3F的氟碳铈矿,经“焙烧”得到CeO2、CeF4,铈元素化合价升高,则空气中的氧气为氧化剂,气体X为二氧化碳,CeO2、CeF4加盐酸、硼酸,CeO2转化为CeCl3存在于滤液中,CeF4转化为沉淀Ce(BF4)3,则铈元素化合价降低被还原,硼元素化合价不变,则该转化中,盐酸表现为还原性和酸性,Ce(BF4)3中加入KCl溶液得到KBF4沉淀;滤液中的CeCl3和碳酸氢铵混合发生反应生成沉淀Ce2(CO3)3,煅烧沉淀得到CeO2。 (1)据分析,“焙烧”时发生化学反应:4CeCO3F+O23CeO2+CeF4+4CO2,气体X是CO2,每生成4 mol CO2转移4NA个电子,故生成1 mol CO2转移电子数为NA。 (2)上述流程中CeO2与盐酸反应的离子方程式_______________________  　 , 该流程中为了避免产生污染性气体,其中盐酸可用稀硫酸和　　　 　(填物质名称)替换。  2Cl-+8H++2CeO2=== 2Ce3++4H2O+Cl2↑ 双氧水(或过氧化氢) (3)写出“沉铈”过程中反应的离子方程式:___________________________  　 。  若“沉铈”中,Ce3+恰好沉淀完全[c(Ce3+)=1.0×10-5 mol·L-1],此时溶液的pH为5,则溶液中c(HC)=　　　　(保留两位有效数字) mol·L-1{已知常温下Ka1(H2CO3)=4.3×10-7,Ka2(H2CO3)=5.6×10-11,Ksp[Ce2(CO3)3]=1.0× 10-28}。  2Ce3++6HC===Ce2(CO3)3↓ +3H2O+3CO2↑ 0.18 解析: “沉铈”过程中元素化合价不变,则“沉铈”过程中同时有二氧化碳产生,反应的离子方程式为2Ce3++6HC===Ce2(CO3)3↓+3H2O+3CO2↑。若“沉铈”中,Ce3+恰好沉淀完全,Ksp[Ce2(CO3)3]=c2(Ce3+)·c3(C), c(C)== mol·L-1=10-6 mol·L-1,此时溶液的pH为5,则溶液中c(HCO3)-== mol·L-1≈0.18 mol·L-1。 2.高镁低镍型红土镍矿中主要含有MgO、CoO、NiO、Fe2O3等。一种处理高镁低镍型红土镍矿并回收金属元素Ni的湿法工艺流程如下。 已知: ⅰ.“还原焙烧”后钴、镍元素以单质形式存在;Fe2O3大部分被还原为Fe3O4,少部分被还原为FeO、Fe,排出CO。 ⅱ.“氧化氨浸”时,Ni、Co以及FeO、Fe溶于氨水形成[Ni(NH3)6]2+、[Co(NH3)6]3+、[Fe(NH3)2]2+,Fe3O4不溶;[Fe(NH3)2]2+不稳定,在有氧条件下转化为Fe(OH)3沉淀;三价钴离子有氧化性。 ⅲ.298 K时,Ksp[Co(OH)2]=1×10-15,Ksp[CoS]=4×10-21。 回答下列问题: (1)“氧化氨浸”时,Ni发生反应的离子方程式为_______________________ ______________________________________________________________   　 。  “浸渣1”含有的金属元素为　　　　(填元素符号)。  2Ni+O2+12NH3+2H2O=== 2[Ni(NH3)6]2++4OH-(或2Ni+O2+12NH3·H2O===2[Ni(NH3)6]2++4OH-+10H2O ) Mg、Fe 解析:此题是关于处理高镁低镍型红土镍矿并回收金属元素Ni的湿法工艺流程题,红土镍矿先进行干燥处理,随后细磨,增大后续反应接触面积。还原焙烧过程中加入过量煤粉,在高温下将红土镍矿中的部分金属氧化物还原,煤粉起还原剂作用。氧化氨浸环节通入O2,加入饱和氨水,Ni被氧化并与氨形成配合物进入溶液,Fe、Mg等元素形成浸渣1分离。沉钴过程,加入(NH4)2S使溶液中的钴离子还原并转化为CoS沉淀,以浸渣2形式分离除去。蒸氨环节去除溶液中的氨,使镍离子转化为碱式碳酸镍沉淀析出。煅烧使碱式碳酸镍受热分解,得到镍的氧化物。通入CO还原,将镍的氧化物还原为金属镍。 (1) “氧化氨浸”时,Ni被氧气氧化,同时与氨水反应生成[Ni(NH3)6]2+,发生反应的离子方程式为2Ni+O2+12NH3+2H2O===2[Ni(NH3)6]2++4OH-或2Ni+O2+12NH3·H2O===2[Ni(NH3)6]2++4OH-+10H2O。红土镍矿中含有MgO、NiO、CoO、Fe2O3,经过“还原焙烧”后转化为MgO、Ni、Co、Fe3O4、FeO、Fe,“氧化氨浸”后进入溶液的元素有Ni、Co及部分Fe,所以“浸渣1”含有的金属元素为Mg、Fe。 (2)若“沉钴”后溶液的pH=12,则溶液中c(S2-)为　 　　　mol·L-1时,沉淀中开始出现Co(OH)2;该过程中(NH4)2S的作用是　　　　　　　　　　(答出2点)。  4×10-10 还原Co3+,沉淀Co2+ 解析: 由于CoS的溶度积比Co(OH)2小得多,若沉淀中出现Co(OH)2,则已经有CoS沉淀,则此时溶液中存在===4× 10-6,该溶液的pH=12,所以此时c(S2-)=4×10-6×c2(OH-)=4×10-6× ()2 mol·L-1=4×10-10 mol·L-1。沉钴时,溶液中钴离子为+3价,与S2-发生氧化还原反应生成Co2+和S,Co2+和S2-反应生成沉淀CoS,所以该过程中(NH4)2S的作用是还原Co3+,沉淀Co2+。 (3)碱式碳酸镍可以表示为Nix(OH)2x-2y(CO3)y·zH2O,分析测得碱式碳酸镍样品的摩尔质量为377 g·mol-1,煅烧过程中固体质量随温度的变化关系如图所示,则x=　　　　,y=　　　　,z=　　　　。  3 1 4 解析: 碱式碳酸镍可以表示为Nix(OH)2x-2y(CO3)y·zH2O,摩尔质量为 377 g·mol-1。假设煅烧1 mol碱式碳酸镍,380 K前发生: Nix(OH)2x-2y(CO3)y·zH2ONix(OH)2x-2y(CO3)y+zH2O↑ 损失的质量为377 g×(1-80.9)%≈72 g,即结晶水的物质的量为4 mol,即z=4。 380~600 K发生:Nix(OH)2x-2y(CO3)yxNiO+(x-y)H2O↑+yCO2↑ 损失的质量为377 g×(80.9-59.7)%≈80 g,即生成的H2O和CO2的质量为80 g,则18(x-y)+44y=80。剩余的质量为377 g×59.7%≈225 g,即生成的NiO的质量为225 g,则75x=225。解得x=3,y=1。 (4)流程中所有工序中,副产物能循环利用的工序名称为 　 　　　　　　　。  还原焙烧、蒸氨 解析: “还原焙烧”中煤粉过量,所以生成CO,可以在“还原”工序中还原NiO;“蒸氨”中产生的氨气,可以在“氧化氨浸”工序中循环利用。所以流程中所有工序中,副产物能循环利用的工序名称为还原焙烧、蒸氨。 $