30.主观题突破(七) 化工流程题的综合分析(A)(专题微练Word)-【赢在微点·考前顶层设计】2026年高考化学大二轮专题复习

主观题突破(七)　化工流程题的综合分析(A)

1.(2025·九江十校联考)铁、钴、镍主要用于制造合金,是重要的战略性金属。可采用酸浸—氨浸等工艺从铁钴镍矿中(主要含Co2O3、NiO、FeO、Fe2O3,少量MgO、SiO2)提取Fe、Co、Ni,并获得一系列化工产品,部分流程如图:

已知:Co2+易与NH3发生配位生成[Co(NH3)6]2+,[Co(NH3)6]2+不稳定,易被氧化为[Co(NH3)6]3+;Ka(HF)=6.0×10-4、Kb(NH3·H2O)=1.8×10-5;相关金属离子[c0(Mn+)=0.1 mol·L-1]形成氢氧化物沉淀的pH范围如表:

回答下列问题:

(1)写出基态Fe3+的价层电子排布式: 3d5 。

(2)为了提高“酸浸”速率,可采取的措施是 适当增加酸的浓度,将铁钴镍矿粉碎等 (写出一种即可)。

(3)“除镁”的目的是生成MgF2沉淀除去Mg2+,若溶液酸度过高,Mg2+沉淀不完全,原因是 F-与H+结合形成弱电解质HF,MgF2(s)Mg2+(aq)+2F-(aq)平衡向右移动 。

(4)“氧化”的目的是 将Fe2+氧化为Fe3+ 。“调pH”过程中,溶液的pH范围应调节为 2.8≤pH<6.5 时才能保证“滤渣2”纯度较高。“结晶”过程通入的酸性气体X是 HCl (填化学式)。

(5)“还原”过程中,足量SO2与[Co(NH3)6]3+反应的离子方程式为 2[Co(NH3)6]3++9SO2+10H2O2Co2++S+12N+8HS 。

(6)“沉镍”过程中会产生一种无色无味的气体,反应的离子方程式是 2HC+Ni2+NiCO3↓+CO2↑+H2O 。

解析　(1)基态Fe原子的价电子为3d64s2,故基态Fe3+的价层电子排布式为3d5。(2)为了提高“酸浸”速率,可采取的措施是适当增加酸的浓度,将铁钴镍矿粉碎等。(3)沉淀除去Mg2+,若溶液酸度过高,Mg2+沉淀不完全,原因是F-与H+结合形成弱电解质HF,MgF2(s)

Mg2+(aq)+2F-(aq)平衡向右移动。(4)氧化的目的是将Fe2+氧化为Fe3+,通过调节pH值得到Fe(OH)3沉淀,除去Fe3+;调节pH值让Fe3+沉淀,Co3+和Ni2+不沉淀,溶液的pH范围应调节为2.8≤pH<6.5;为了防止FeCl3水解,需要在氯化氢气流中蒸发结晶。(5)“还原”过程中,足量SO2与[Co(NH3)6]3+反应将三价钴还原为Co2+同时生成N和HS,离子方程式为2[Co(NH3)6]3++9SO2+10H2O2Co2++S+12N+8HS。(6)“沉镍”过程中产生无色无味的一种气体是CO2,反应的离子方程式:2HC+Ni2+NiCO3↓+CO2↑+H2O。

2.(2025·吉安联考)工业含铬废水毒性较大需经处理达标后才能排放。某电镀厂废水中主要含有Cr3+,同时还含有少量的Fe2+、Fe3+、Al3+、Ca2+和Mg2+等,且酸性较强。为回收利用,通常采用如下流程处理:

已知:①部分阳离子常温下以氢氧化物形式完全沉淀时溶液的pH见下表:

②过二硫酸钠(Na2S2O8)是一种强氧化剂,能将Cr(Ⅲ)氧化为Cr(Ⅵ);

③在酸性条件下Cr(Ⅵ)主要以Cr2存在。

回答下列问题:

(1)基态Fe2+价层电子轨道表示式为。

(2)“滤渣1”的主要成分是 Fe(OH)3、Al(OH)3 (填化学式);欲分离滤渣1中各组分可以依次选用 NaOH溶液、CO2 作试剂。

(3)已知:Ksp(CaCO3)=2.8×10-9,Ksp(MgCO3)=6.8×10-6。若水相中c(Ca2+)=c(Mg2+)=0.1 mol·L-1,当c(Ca2+)≤1.0×10-5 mol·L-1时,认为沉淀完全;试通过计算判断Ca2+和Mg2+是否能完全分离: 当溶液中c(Ca2+)=1.0×10-5 mol·L-1,c(C)=

=2.8×10-4 mol·L-1,此时c(Mg2+)·

c(C)=2.8×10-5>Ksp(MgCO3),说明Ca2+、Mg2+不能完全分离 。

(4)在“过滤”和“萃取分液”时,均需用到的玻璃仪器有 烧杯 (填仪器名称),分液漏斗使用前必须 检查是否漏液 。

(5)“还原”过程在酸性条件下进行,则发生氧化还原反应的离子方程式为 Cr2+8H++3S2Cr3++3S+4H2O 。

(6)Cr3+能形成多种配位离子,如[Cr(H2O)6]3+、[Cr(NH3)3(H2O)2Cl]2+、。配体H2NCH2CH2NH2(乙二胺)属于 分子 晶体。

解析　(1)基态Fe2+的价电子排布式为3d6,其价层电子轨道表示式为。(2)在含Cr2和Fe3+、Mg2+、Ca2+、Al3+的溶液中,加入NaOH调节pH=8,根据表中数据可知生成Fe(OH)3和Al(OH)3沉淀,故“滤渣1”的主要成分是Al(OH)3和Fe(OH)3;要分离Al(OH)3和Fe(OH)3可选用强碱NaOH溶液或KOH溶液作试剂,将Al(OH)3转化为可溶盐,然后过滤;再向滤液中通入过量CO2,过滤,即可分离Al(OH)3和Fe(OH)3。(4)过滤用到的玻璃仪器有烧杯、漏斗和玻璃棒;萃取分液用到分液漏斗和烧杯,共同用到的玻璃仪器是烧杯;分液漏斗在使用前应先检查是否漏液。(5)“还原”过程中Na2SO3将Cr(Ⅵ)还原为Cr(Ⅲ),此时溶液呈酸性,故发生反应的离子方程式为Cr2+8H++3S2Cr3++3S+4H2O。(6)乙二胺是由非金属元素组成的分子晶体。

3.(2025·湖南模拟)金红石是一种重要的钛矿石,具有较高的稳定性和化学惰性,其主要成分为TiO2,还含有少量Fe、Cr的氧化物。金属钛具有高强度、低密度、耐腐蚀等优良性能,广泛应用于航空航天、化工、医疗器械等领域。工业上常采用氯化法和还原法相结合的工艺来制备金属钛。工艺流程如下:

(1)Ti原子的价层电子轨道排布式为。