3.4.5 专题强化练7 工艺流程中的离子反应与平衡-（ppt同步课件）【学而思】2026-2027学年高二上学期化学选择性必修一（人教版）

该高中化学课件聚焦“水溶液中的离子反应与平衡”，通过钒催化剂制备V₂O₅、金绿宝石生产单质Be等工艺流程案例导入，衔接离子反应、沉淀溶解平衡等基础知识点，构建从理论到实际应用的学习支架。 其亮点是以真实工业流程为情境，强化陌生方程式书写、Ksp计算等关键技能，通过解析与规律总结培养科学思维（如证据推理、模型建构），结合沉钒率图表分析提升科学探究能力。学生能深化化学观念，教师可高效开展专题教学。

第三章 水溶液中的离子反应与平衡 第1讲　描述运动的基本概念 专题专项练 专题强化练7 工艺流程中的离子反应与平衡 第1讲　描述运动的基本概念 题型1　工艺流程中的反应条件控制及陌生方程式的书写 1.[2026陕西西安交通大学附中月考]利用废弃的钒催化剂(主要含有V2O5、CaO、Fe2O3、Al2O3、SiO2 等)为原料制备V2O5的工艺流程如图: 已知pH>9.6时Al元素在溶液中主要以[Al(OH)4]-形式存在;溶液中金属离子开始沉淀(c=0.1 mol·L-1)和完 全沉淀(c≤1.0×10-5 mol·L-1)的pH如表: 第1讲　描述运动的基本概念 金属离子 Al3+ Fe3+ Fe2+ 开始沉淀时的pH 3.7 2.2 7.5 沉淀完全时的pH 4.7 3.2 9.5 回答下列问题: (1)“酸浸还原”中V2O5转化为VO2+反应的离子方程式是___________________________________。 (2)“中和沉淀”生成的沉淀中有一定量Fe(OH)2,滤液1中c(Fe2+)=_________mol·L-1。 (3)“氧化”步骤中VO2转化为NaVO3反应的化学方程式为_______________________________, 滤渣1主要成分是____________(填化学式)。 (4)“调pH”步骤将溶液pH调节为8.5的目的是________________________________________。 　使[Al(OH)4]-转化为难溶的Al(OH)3而除去     　Fe(OH)3     　4VO2+4NaOH+O2  4NaVO3+2H2O     　0.01     　V2O5+S +4H+  2VO2++S +2H2O     第1讲　描述运动的基本概念 (5)该工艺中沉钒率随NH4Cl系数(NH4Cl加入质量与料液中V2O5的质量比)和温度的变化趋势分别如图 1、图2所示。应控制NH4Cl系数和温度为___________。 　4,80 ℃     图1　NH4Cl系数 图2　沉淀温度/℃ 第1讲　描述运动的基本概念 解析　流程分析:   (1)“酸浸还原”中,V2O5被Na2SO3还原转化为VO2+,离子方程式为V2O5+S +4H+  2VO2++S +2H2O。 第1讲　描述运动的基本概念 (2)题表中Fe2+开始沉淀时(c=0.1 mol·L-1)的pH=7.5,得Ksp[Fe(OH)2]=0.1×(10-6.5)2=10-14,“中和沉淀”调节 溶液至pH=8.0,滤液1中c(Fe2+)= =  mol·L-1=0.01 mol·L-1。 (3)“氧化”步骤中加入NaOH、O2,溶液pH>13,VO2转化为NaVO3,化学方程式为4VO2+4NaOH+O2  4NaVO3+2H2O,此时Fe(OH)2转化为Fe(OH)3(滤渣1),Al(OH)3转化为[Al(OH)4]-。 (5)图1中当NH4Cl系数为4时,沉钒率已经很高了,再提升NH4Cl系数沉钒率提升不明显,图2中温度为 80 ℃时,沉钒率最高,则建议控制NH4Cl系数和温度:4,80 ℃。 第1讲　描述运动的基本概念 方法规律 工艺流程类试题中化学方程式的书写 (1)分析流程图中的反应物:包括原料、加入的物质及溶液酸碱性。 (2)看生成物:包括目标产物和杂质。 (3)书写、配平:灵活运用原子守恒和得失电子守恒书写及配平陌生反应的化学方程式。 第1讲　描述运动的基本概念 2.[2025辽宁沈阳期末]利用金绿宝石(主要化学成分为BeAl2O4,还含有一定量的SiO2、FeS2、Fe2O3、 CaF2、CaCO3),生产单质Be的一种工艺流程如下:   已知:①萃取过程的反应为Be2+(aq)+2(HX)2(有机相)  BeH2X4(有机相)+2H+(aq)。②Be(OH)2与 第1讲　描述运动的基本概念 Al(OH)3性质相似;Be2+、Al3+都易与F-形成稳定的配离子。 请回答下列问题: (1)浸取时金绿宝石(BeAl2O4)主要反应的化学方程式为_______________________________________。 (2)浮选可预先脱去部分含钙矿物,从而提高硫酸浸取时矿物的浸出率,其原因是__________________ __________________________________________________________。 (3)萃取剂萃取阳离子的先后顺序为Fe3+>Be2+>Al3+>Fe2+,则物质A可选择_______(填字母)。 A.Na2SO3　 B.NaClO　 C.H2O2　 D.Na2S2O3 (4)矿石中氟含量过高,不仅腐蚀设备,而且萃取时影响铍离子的萃取率,影响结果如图,根据萃取原理分 析氟离子浓度增大,铍萃取率下降的原因:_______________________。焙烧温度为1 300 ℃,会有一部分 SiO2发生反应生成含氟的烟气(主要成分是SiF4)来脱氟,写出该反应的化学方程式:_____________ __________________________________________________________。 　Be2+与F-形成配离子     　AD     大量的微溶物CaSO4,若CaSO4附着在固体颗粒表面,会阻碍反应的进行     　避免了酸浸时产生     BeAl2O4+4H2SO4  BeSO4+Al2(SO4)3+4H2O 　SiO2+2CaF2   SiF4↑+2CaO或3SiO2+2CaF2   SiF4↑+2CaSiO3     第1讲　描述运动的基本概念 (5)“反萃取”时要加入足量NaOH溶液,写出该过程含铍微粒发生反应的化学方程式:_________ ______________________________________。 6NaOH  Na2[Be(OH)4]+4NaX+2H2O     　BeH2X4+ 第1讲　描述运动的基本概念 解析       (1)“浸取”时BeAl2O4与H2SO4反应生成BeSO4、Al2(SO4)3和H2O,化学方程式为BeAl2O4+4H2SO4  BeSO4+Al2(SO4)3+4H2O。 第1讲　描述运动的基本概念 (3)根据萃取剂萃取阳离子的先后顺序为Fe3+>Be2+>Al3+>Fe2+,要萃取Be2+,需加还原剂把Fe3+还原为Fe2+,则 物质A可选择Na2SO3、Na2S2O3。 (4)Be2+、Al3+都易与F-形成稳定的配离子,随c(F-)增大,Be2+、F-形成配离子,造成铍萃取率下降;焙烧温度 为1 300 ℃,一部分SiO2与CaF2反应生成SiF4和CaO,SiO2过量时与CaF2反应生成SiF4和CaSiO3,化学方程 式为SiO2+2CaF2  SiF4↑+2CaO、3SiO2+2CaF2  SiF4↑+2CaSiO3。 (5)“反萃取”时加入足量NaOH溶液,有机相中的BeH2X4转化为Na2[Be(OH)4],化学方程式为BeH2X4+ 6NaOH  Na2[Be(OH)4]+4NaX+2H2O。 第1讲　描述运动的基本概念 题型2　工艺流程中的定性分析与定量计算 3.[2025北京顺义一中期中节选]红矾钠(Na2Cr2O7·2H2O)可用于制备制革产业中的铬鞣剂。对含铬污泥 进行酸浸处理后,得到浸出液(主要含Na+、Ni2+、Cr3+、H+、Cr2 和S ),经过如下主要流程,可制得红 矾钠。 已知:ⅰ.Cr(Ⅵ)溶液中存在平衡:Cr2 +H2O  2Cr +2H+; ⅱ.相关金属离子形成氢氧化物沉淀的pH范围如下: 第1讲　描述运动的基本概念 金属离子 开始沉淀的pH 沉淀完全的pH Cr3+ 4.3 5.6 Ni2+ 7.1 9.2 (1)过程Ⅱ中,加入NaOH调节pH至______(填字母)。 A.4.3~5.6　　　　B.4.3~7.1 C.5.6~7.1　　　　D.7.1~9.2 　C     第1讲　描述运动的基本概念 (2)过程Ⅲ中,H2O2氧化Cr(OH)3的离子方程式为___________________________________。 (5)为了测定获得的红矾钠(Na2Cr2O7·2H2O)纯度,称取上述流程中的产品a g配成100 mL溶液,取出25 mL 放于锥形瓶中,加入稀硫酸和足量的KI溶液,置于暗处充分反应至Cr2 全部转化为Cr3+后,滴入2~3滴淀 粉溶液,最后用浓度为c1 mol·L-1的Na2S2O3标准溶液滴定,共消耗V1 mL(已知:I2+2S2   2I-+S4 )。 ①滴定终点的现象为________________________________________________________。 ②所得Na2Cr2O7·2H2O(摩尔质量为298 g·mol-1)的纯度为______________(用质量分数表示)。      ×100%     　滴入最后半滴Na2S2O3标准溶液后,溶液蓝色褪去,且30 s内不复色     　2Cr(OH)3+3H2O2+4OH-  2Cr +8H2O     第1讲　描述运动的基本概念 解析    (1)过程Ⅱ中,加入NaOH调节pH的目的是使Cr3+完全转化为Cr(OH)3沉淀,与杂质Ni2+等分离,调节 pH不能使Ni2+生成Ni(OH)2沉淀,则pH范围为5.6~7.1。 (2)H2O2氧化Cr(OH)3,铬元素化合价升高为+6价,在碱性溶液中存在形式主要为Cr ,故离子方程式为2 Cr(OH)3+3H2O2+4OH-  2Cr +8H2O。 (5)①Cr2 与KI溶液在酸性环境下充分反应有I2生成,淀粉遇I2变蓝,随Na2S2O3标准溶液的滴入蓝色变 浅,恰好完全反应时蓝色消失,且30 s内不复色。 ②由反应Cr2 +6I-+14H+  2Cr3++3I2+7H2O和I2+2S2   2I-+S4 得到关系式Cr2 ~3I2~6S2 , n(Cr2 )= × =( × ) mol=  mol,纯度为  ×100%= ×100%。 第1讲　描述运动的基本概念 4.[2026江西新十校协作体联考节选]硫酸化焙烧法处理某铜阳极泥[主要成分为铜、硒化亚铜(Cu2Se) 和碲化亚铜(Cu2Te)等]是回收硒(Se)、碲(Te)最常用的工艺之一,其流程如下: 已知:①Se和Te为同主族相邻周期的元素,性质有相似性;②TeO2微溶于水。 (2)写出“硫酸化焙烧”时Cu2Se和硫酸反应生成SO2、SeO2的化学方程式:________________________ ___________________________。 　Cu2Se+6H2SO4  2CuSO4 +SeO2↑+4SO2↑+6H2O     第1讲　描述运动的基本概念 (3)“H2O吸收”生成的_______________可以循环利用,反应消耗的氧化剂和还原剂的物质的量之比 是________。 (4)Cu2Te和硫酸的反应类似Cu2Se和硫酸的反应,则焙烧渣的主要成分是_________、_____;验证“水浸 渣”洗涤干净的方法:取最后的洗涤液少许于试管中,先加稀盐酸酸化,再加入__________溶液,若无 明显现象,说明浸渣洗涤干净。 (5)“HCl浸出”得到TeCl4溶液(碲元素以Te4+的形式存在),写出“还原”的离子方程式:_____________ _____________________。 (6)Te粉中Te质量分数的测定,步骤如下: ①取5.0 g Te粉,加入某酸使其转化为亚碲酸(H2TeO3),将其配制成100 mL溶液,取20.00 mL溶液于锥形 2H2O  Te↓+6H++2S      　Te4++2HS + 　BaCl2　 　     TeO2      CuSO4     　1∶2     　硫酸(或H2SO4)     第1讲　描述运动的基本概念 瓶中。 ②往锥形瓶中加入20 mL 0.10 mol·L-1酸性K2Cr2O7溶液,充分反应使亚碲酸转化为碲酸(H6TeO6)。 ③往锥形瓶中加入指示剂,用0.10 mol·L-1硫酸亚铁铵[(NH4)2Fe(SO4)2]标准溶液滴定剩余的酸性K2Cr2O7 溶液,进行三次平行实验,平均消耗12.00 mL硫酸亚铁铵标准溶液。试计算Te粉中Te的质量分数为 ___________。 69.12%     第1讲　描述运动的基本概念 解析　铜阳极泥的主要成分为铜、硒化亚铜(Cu2Se)和碲化亚铜(Cu2Te),“硫酸化焙烧”时Cu和硫酸反 应生成CuSO4、SO2,Cu2Se和硫酸反应生成CuSO4、SO2和SeO2,Cu2Te和硫酸反应生成CuSO4、TeO2和 SO2;用水吸收SeO2、SO2,SO2将SeO2还原为Se,得到粗Se;焙烧渣用水浸出CuSO4,水浸渣中含TeO2,用HCl 浸出生成TeCl4,用NaHSO3还原TeCl4生成Te。 (2)“硫酸化焙烧”时Cu2Se和硫酸反应生成SO2、SeO2,化学方程式为Cu2Se+6H2SO4  2CuSO4+SeO2↑ +4SO2↑+6H2O。 (3)“H2O吸收”SO2、SeO2气体,SO2将SeO2还原为Se单质,氧化产物为H2SO4,化学方程式是SeO2+2SO2+ 2H2O  Se↓+2H2SO4,氧化剂和还原剂的物质的量之比是1∶2。 (4)“硫酸化焙烧”后Cu2Se和Cu2Te转化为CuSO4、SeO2和TeO2,则焙烧渣的主要成分是CuSO4、TeO2; 验证“水浸渣”是否洗涤干净即验证是否还含有S ,方法是取最后的洗涤液少许于试管中,先加稀盐 酸酸化,再加入BaCl2溶液,若无明显现象,说明浸渣洗涤干净。 第1讲　描述运动的基本概念 (5)“HCl浸出”得到TeCl4溶液,加入NaHSO3,TeCl4被还原为Te,离子方程式为Te4++2HS +2H2O  Te↓+6H++2S 。 (6)(NH4)2Fe(SO4)2与K2Cr2O7反应的离子方程式为Cr2 +6Fe2++14H+  6Fe3++2Cr3++7H2O,与Te粉反应 的n(K2Cr2O7)=20×10-3 L×0.10 mol·L-1- ×12×10-3 L×0.10 mol·L-1=1.8×10-3 mol,根据3Te~3H2TeO3~K2Cr2O7, 20.00 mL溶液中含n(Te)=3×1.8×10-3 mol=5.4×10-3 mol,100 mL溶液中n(Te)= ×5.4×10-3 mol=0.027 mol,Te粉中Te的质量分数为 ×100%=69.12%。 第1讲　描述运动的基本概念 题型3　工艺流程中的分离与提纯 5.[2026江苏苏州昆山一中月考节选]利用废弃的铂镍合金靶材回收金属铂的部分实验过程如图: (3)“沉铂”原理为[PtCl6]2-+2N    (NH4)2[PtCl6]↓,Ksp{(NH4)2[PtCl6]}=1.6×10-6。向c{[PtCl6]2-}= 0.1 mol·L-1的溶液中加入等体积的NH4Cl溶液,为使c{[PtCl6]2-}≤10-5 mol·L-1,所加NH4Cl溶液浓度最小为 ________mol·L-1(忽略混合时溶液的体积变化)。 (4)通过还原法或直接煅烧法均可制金属铂。 ①向(NH4)2[PtCl6]溶液中加入N2H4·H2O溶液,充分反应后得到金属铂,同时有N2逸出。还原0.1 mol (NH4)2[PtCl6],参加反应的N2H4·H2O的物质的量为________mol。 　0.1     1.0     第1讲　描述运动的基本概念 ②将(NH4)2[PtCl6]隔绝空气煅烧可以得到Pt、N2、NH3和HCl。实验室可通过测定分解产物中HCl的量 计算Pt回收率。请补充完整该测定过程中的实验方案:称取一定质量的(NH4)2[PtCl6]样品于硬质直玻璃 管中,加强热,用去离子水充分吸收产生的气体后,稀释至一定体积,_______________________________ ___________________________________________________________________________________ _________________________________________________________________________________ ____________________________________。 已知:(ⅰ)当溶液pH介于6.5~10时,Cr(Ⅵ)的主要存在形式为Cr ; (ⅱ)Ksp(AgCl)=1.8×10-10,Ksp(Ag2CrO4,砖红色)=1.1×10-12。 须使用的试剂和仪器:KOH溶液、K2CrO4溶液、0.010 00 mol·L-1 AgNO3标准溶液;滴定管、锥形瓶、pH 计。 标准液的体积。重复以上滴定操作2~3次　     溶液为指示剂,向锥形瓶中慢慢滴加0.010 00 mol·L-1 AgNO3标准溶液至恰好出现砖红色沉淀,记录加入 于锥形瓶中,滴加KOH溶液,并用pH计测定溶液的pH,当pH介于6.5~10时,停止滴加。再加入几滴K2CrO4 　取10.00~30.00 mL稀释后的溶液 第1讲　描述运动的基本概念 解析    (3)“沉铂”时,向c{[PtCl6]2-}=0.1 mol·L-1的溶液里加入等体积的NH4Cl溶液,[PtCl6]2-恰好沉淀完 全时溶液中的c(N )= =  mol·L-1=0.4 mol·L-1,因加入等体积的NH4Cl溶液,则 NH4Cl溶液的最小浓度为0.4 mol·L-1×2+0.2 mol·L-1=1.0 mol·L-1。 (4)①向(NH4)2[PtCl6]溶液中加入N2H4·H2O溶液,反应生成Pt、N2,Pt元素化合价由+4降低为0,N2H4·H2O中 N元素化合价由-2升高为0,根据得失电子守恒可知还原0.1 mol (NH4)2[PtCl6],需0.1 mol N2H4·H2O参加反 应。 第1讲　描述运动的基本概念 6.[甄选真题][2024新课标]钴及其化合物在制造合金、磁性材料、催化剂及陶瓷釉等方面有着广泛应 用。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: 已知溶液中相关离子开始沉淀和沉淀完全(c≤1.0×10-5mol·L-1)时的pH: Fe3+ Fe2+ Co3+ Co2+ Zn2+ 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 第1讲　描述运动的基本概念 回答下列问题: (1)“酸浸”前废渣需粉碎处理,目的是____________________________________________;“滤渣 1”中金属元素主要为_______。 (2)“过滤1”后的溶液中加入MnO2的作用是_________________,取少量反应后的溶液,加入化学试剂 __________________检验_________,若出现蓝色沉淀,需补加MnO2。 (3)“氧化沉钴”中氧化还原反应的离子方程式为__________________________________________ ____、______________________________________。 (4)“除钴液”中主要的盐有________________(写化学式),残留的Co3+浓度为____________mol·L-1。 　10-16.7     　ZnSO4、K2SO4     　3Mn2++2Mn +2H2O  5MnO2↓+4H+     　3Co2++Mn +7H2O  3Co(OH)3↓+MnO2↓+5H+ 　Fe2+     　K3[Fe(CN)6]溶液     　将Fe2+氧化为Fe3+     　Pb     　增大废渣与H2SO4的接触面积,使酸浸更快、更充分     第1讲　描述运动的基本概念 解析    (1)“酸浸”前废渣需粉碎处理,目的是增大废渣与H2SO4的接触面积,使酸浸更快、更充分;“滤 渣1”主要成分是PbSO4,金属元素主要为Pb。 (2)“过滤1”后的溶液中加入MnO2的作用是将Fe2+氧化为Fe3+;取少量反应后的溶液,加入K3[Fe(CN)6]溶 液检验Fe2+是否完全被氧化为Fe3+,若出现蓝色沉淀,需补加MnO2。 (3)由题给流程图可知,“氧化沉钴”中氧化还原反应的离子方程式为3Co2++Mn +7H2O  3Co(OH)3 ↓+MnO2↓+5H+、3Mn2++2Mn +2H2O  5MnO2↓+4H+。 (4)“除钴液”中主要含有Zn2+、K+、H+、S ,则“除钴液”中主要含有的盐有ZnSO4、K2SO4;已知 c≤1.0×10-5 mol·L-1时离子沉淀完全,Co3+沉淀完全时的pH=1.1,c(H+)=10-1.1 mol·L-1,c(OH-)=10-12.9 mol·L-1, Ksp[Co(OH)3]=c(Co3+)·c3(OH-)=1.0×10-5×(10-12.9)3=1.0×10-43.7,“氧化沉钴”的pH=5,c(H+)=10-5 mol·L-1,c(OH-) =10-9 mol·L-1,c(Co3+)=  mol·L-1=10-16.7 mol·L-1。 第1讲　描述运动的基本概念 7.镓的化合物性质与铝的相似。工业上常从锌矿渣(主要含Zn、Si、Pb、Fe、Ga的氧化物。其中Pb、 Fe均以+2价形式存在,Ga以+3价形式存在)中回收镓。流程如下: 已知:①lg2=0.3,lg3=0.48。 ②部分物质的Ksp如表所示。 物质 Zn(OH)2 Ga(OH)3 Fe(OH)2 Fe(OH)3 Ksp 1.6×10-17 2.7×10-31 4.9×10-17 2.8×10-39 第1讲　描述运动的基本概念 回答下列问题: (1)已知浸出渣的主要成分是SiO2和一种盐,加入的“溶液X”中溶质是________(写化学式,下同),生成 的盐是__________。 (2)室温下,当溶液中某种离子浓度小于1.0×10-5 mol·L-1时,认为该离子沉淀完全。若浸出液中阳离子浓 度均为0.01 mol·L-1,则应调pH的范围为________________。 (3)试剂Y为___________(填“NaOH溶液”或“氨水”),加入试剂Y时发生反应的离子方程式为____ ___________________________。 Ga(OH)3+OH-  [Ga(OH)4]-     　NaOH溶液     　5.48≤pH<6.6     　PbSO4     　H2SO4     第1讲　描述运动的基本概念 解析    (1)____________________________________________________________________(破题关键),从 后续流程浸出液加H2O2调pH后,过滤得ZnSO4溶液,验证溶液X为H2SO4溶液,生成的盐为PbSO4。 (2)调pH的目的是使Fe3+、Ga3+沉淀完全而Zn2+不沉淀,Ga3+完全转化为Ga(OH)3时c(OH-)=  =  mol·L-1=3×10-9 mol·L-1,则pH=5.48,_______________________________________________ _____________________________________________________________________________(解题技法)。 (3)滤渣为Ga(OH)3、Fe(OH)3,加入试剂Y的目的是使Ga(OH)3溶解从而与Fe(OH)3分离,故试剂Y为NaOH 溶液,发生的离子反应为Ga(OH)3+OH-  [Ga(OH)4]-。  =  mol·L-1=4×10-8 mol·L-1,则pH=6.6,故应调pH范围为5.48≤pH<6.6 浸出液中c(Zn2+)=0.01 mol·L-1,生成Zn(OH)2时c(OH-)= 通过“浸出”除去Si、Pb元素,不溶于水的盐为PbSO4,判断溶液X为H2SO4溶液 第1讲　描述运动的基本概念 $