综合题突破1 无机化学工艺流程
【真题回顾】
命题角度1 以物质制备为主体的工艺流程题
1.(2023·全国甲卷)BaTiO3是一种压电材料。以BaSO4为原料，采用下列路线可制备粉状BaTiO3。
回答下列问题：
(1)“焙烧”步骤中碳粉的主要作用是____________________________________
___________________________________________________________________。
(2)“焙烧”后固体产物有BaCl2、易溶于水的BaS和微溶于水的CaS。“浸取”时主要反应的离子方程式为___________________________________________。
(3)“酸化”步骤应选用的酸是________(填标号)。
a.稀硫酸 B.浓硫酸
c.盐酸 D.磷酸
(4)如果焙烧后的产物直接用酸浸取，是否可行？________，其原因是_____________________________________________________________________。
(5)“沉淀”步骤中生成BaTiO(C2O4)2的化学方程式为_____________________________________________________________________。
(6)“热分解”生成粉状钛酸钡，产生的nCO2∶nCO＝________。
命题角度2 以分离、提纯为主体的工艺流程题
2.(2023·全国新课标卷)铬和钒具有广泛用途。铬钒渣中铬和钒以低价态含氧酸盐形式存在，主要杂质为铁、铝、硅、磷等的化合物。从铬钒渣中分离提取铬和钒的一种流程如下图所示：
已知：最高价铬酸根在酸性介质中以Cr2O存在，在碱性介质中以CrO存在。
回答下列问题：
(1)煅烧过程中，钒和铬被氧化为相应的最高价含氧酸盐，其中含铬化合物主要为________(填化学式)。
(2)水浸渣中主要有SiO2和________。
(3)“沉淀”步骤调pH到弱碱性，主要除去的杂质是________。
(4)“除硅磷”步骤中，使硅、磷分别以MgSiO3和MgNH4PO4的形式沉淀，该步需要控制溶液的pH≈9以达到最好的除杂效果。若pH<9时，会导致_____________________________________________________________________；
pH>9时，会导致______________________________________________________
____________________________________________________________________。
(5)“分离钒”步骤中，将溶液pH调到1.8左右得到V2O5沉淀。V2O5在pH<1时，溶解为VO或VO3＋，在碱性条件下，溶解为VO或VO，上述性质说明V2O5具有________(填标号)。
A.酸性 B.碱性 C.两性
(6)“还原”步骤中加入焦亚硫酸钠(Na2S2O5)溶液，反应的离子方程式为_____________________________________________________________________。
【考点剖析】
命题热点一 流程中物质的处理、转化与跟踪
题空1 原料的预处理
【必备知识】
方法 目的 解题指导
粉碎、 研磨 将块状或颗粒状的物质磨成粉末 增大反应物接触面积，以加快反应速率或使反应更充分，也是提高“浸出率”的方法之一
浸取 水浸 与水接触反应或溶解 (1)加热、搅拌、适当提高酸(或碱)浓度，可以加快浸出速率；增加浸出时间可使样品充分溶解，可提高浸出率 (2)酸溶时所加酸的量不能太多 ①过量的酸可消耗后续调节pH所加的碱性试剂 ②如果实验过程有硫化物，酸过量会形成有毒气体硫化氢
酸浸 与酸接触反应或溶解，使可溶性金属离子进入溶液，不溶物通过过滤除去
碱浸 除去油污，溶解酸性氧化物、铝及其氧化物
灼烧 (焙烧) 1.除去可燃性杂质 2.使原料初步转化 ①除去硫、碳单质 ②使有机物转化或除去有机物 ③高温下原料与空气中氧气反应等 ④使一些杂质在高温下氧化、分解，如煅烧高岭土
【对点集训】
1.预处理
(1)粉碎(研磨)(全国卷)下图以废铁屑为原料制备聚合硫酸铁(PFS) 的一种工艺流程如图：
粉碎过筛的目的是___________________________________________________，
酸浸时最合适的酸是_________________________________________________。
(2)焙烧(全国卷)一种以闪锌矿(ZnS，含有SiO2和少量FeS、CdS、PbS杂质)为原料制备金属锌的流程如图：
①焙烧过程中主要反应的化学方程式为__________________________________
____________________________________________________________________。
②滤渣1的主要成分除SiO2外还有_____________________________________。
2.溶浸
(1)酸浸(2020·全国卷Ⅰ)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。采用由黏土钒矿制备NH4VO3的工艺流程如图：
回答下列问题：
Ⅰ.“酸浸氧化”需要加热，其原因是______________________________________
_____________________________________________________________________。
Ⅱ.“酸浸氧化”中，VO＋和VO2＋被氧化成VO，同时还有____________离子被氧化。
(2)碱浸(全国卷)某油脂厂废弃的油脂加氢镍催化剂主要含金属Ni、Al、Fe及其氧化物，还有少量其他不溶性物质。采用如下工艺流程回收其中的镍制备硫酸镍晶体(NiSO4·7H2O)：
“碱浸”中NaOH的两个作用分别是_____________________________________
__________________________________________________________________。
为回收金属，用稀硫酸将“滤液①”调为中性，生成沉淀。写出该反应的离子方程式________________________________________________________________
___________________________________________________________________。
(3)盐浸(全国卷)一种以硼镁矿(含Mg2B2O5·H2O、SiO2及少量Fe2O3、Al2O3)为原料生产硼酸及轻质氧化镁的工艺流程如图：
在95 ℃“溶浸”硼镁矿粉，产生的气体在“吸收”中反应的化学方程式为______________________________________________________________________
_____________________________________________________________________，
“滤渣1”的主要成分有_____________________________________________。
题空2 物质成分的跟踪与确定
【必备知识】
1.滤渣的确定
2.循环物质的确定
【对点集训】
滤渣及循环物质的确定
(2021·全国乙卷)磁选后的炼铁高钛炉渣，主要成分有TiO2、SiO2、Al2O3、MgO、CaO以及少量的Fe2O3。为节约和充分利用资源，通过如下工艺流程回收钛、铝、镁等。
该工艺条件下，有关金属离子开始沉淀和沉淀完全的pH见下表：
金属离子 Fe3＋ Al3＋ Mg2＋ Ca2＋
开始沉淀的pH 2.2 3.5 9.5 12.4
沉淀完全(c＝1.0×10－5 mol·L－1)的pH 3.2 4.7 11.1 13.8
回答下列问题：
(1)“水浸”后“滤液”的pH约为2.0，在“分步沉淀”时用氨水逐步调节pH至11.6，依次析出的金属离子是____________。
(2)“水浸渣”在160 ℃“酸溶”，最适合的酸是____________。“酸溶渣”的成分是____________、____________。
(3)将“母液①”和“母液②”混合，吸收尾气，经处理得____________，循环利用。
题空3 核心反应
【必备知识】
热门试剂——NH4HCO3
部分＋2价金属离子的沉淀剂
(1)原理分析
M2＋＋2HCO===MCO3↓＋H2O＋CO2↑
(2)注意问题
使用碳酸氢铵(NH4HCO3)作为试剂时，温度低反应速率过慢，温度过高NH4HCO3分解，使其他反应物的转化率下降： NH4HCO3===NH3↑＋H2O＋CO2↑。
【对点集训】
1.高纯硫酸锰作为合成镍钴锰三元正极材料的原料，工业上可由天然二氧化锰粉与硫化锰矿(还含Fe、Al、Mg、Zn、Ni、Si等元素)制备，工艺如图所示。回答下列问题：
写出“沉锰”的离子方程式______________________________________________
_____________________________________________________________________。
2.(2021·全国甲卷)碘(紫黑色固体，微溶于水)及其化合物广泛用于医药、染料等方面。回答下列问题：
(1)I2的一种制备方法如下图所示：
①加入Fe粉进行转化反应的离子方程式为_________________________________
_____________________________________________________________________，
生成的沉淀与硝酸反应，生成____________后可循环使用。
②通入Cl2的过程中，若氧化产物只有一种，反应的化学方程式为_____________________________________________________________________
____________________________________________________________________。
(2)以NaIO3为原料制备I2的方法是：先向NaIO3溶液中加入计量的NaHSO3，生成碘化物；再向混合溶液中加入NaIO3溶液，反应得到I2。上述制备I2的总反应的离子方程式为____________________________________________________
________________________________________________________________。
命题热点二 流程中的操作及条件控制
题空1 物质的分离与提纯
【必备知识】
1.杂质汇总
试题来源 陌生物质 所含杂质 增加难度杂质 产品
2020·全国卷Ⅰ V的＋3、＋4、＋5价化合物 Fe3O4、SiO2 K、Mg 铝硅酸盐 NH4VO3
2020·全国卷Ⅲ 镍及氧化物 Al、Fe及氧化物 NiSO4· 7H2O
2019·全国卷Ⅰ Mg2B2O5·H2O Al2O3、Fe2O3、SiO2 MgO、 H3BO3
2019·全国卷Ⅲ MnO2(MnS) Al、Fe、Si Mg、Zn、Ni MnSO4
2.除杂原理
(1)地壳中含量居前四位的元素为O、Si、Al、Fe，故矿石中一般含有SiO2、Al2O3、FexOy杂质。
(2)SiO2为酸性氧化物，Al2O3两性氧化物，FeO、Fe2O3碱性氧化物。
(3)加H2SO4溶解时，发生反应：
Al2O3＋6H＋===2Al3＋＋3H2O、
Fe2O3＋6H＋===2Fe3＋＋3H2O、
FeO＋2H＋===Fe2＋＋H2O；
SiO2为滤渣；还可能有CaSO4、PbSO4滤渣。
(4)加NaOH溶解时，发生反应：
SiO2＋2OH－===SiO＋H2O、
Al2O3＋2OH－===2AlO＋H2O；
FeO、Fe2O3为滤渣。
(5)加Na2CO3(对应关系：Na2CO3—2NaOH)高温熔融时，发生反应：
SiO2＋Na2CO3===Na2SiO3＋CO2↑、
Al2O3＋Na2CO3===2NaAlO2＋CO2↑。
3.除杂思路
4.规范答题
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
5.创新考查——萃取与反萃取
(1)萃取原理：萃取则是利用物质性质由一个液相转移到另一个液相的分离方法。萃取的作用是： 从矿石的浸出液中，提取和富集有价金属，分离化学性质相近的金属离子。
(2)萃取步骤：萃取的操作步骤一般是首先将水溶液(料液)与有机溶剂(或溶液)充分混合，然后利用两相的密度不同静置分相。分出的称为萃余液，有机相称为负载有机相，被萃入到有机相中去的物质称为被萃取物(起富集或分离作用)。
(3)反萃取：被萃取物萃入有机相后，一般需要使其重新返回水相，此时把负载有机相与反萃剂(一般为无机酸或碱的水溶液，也可以是纯水)接触，使被萃取物转入水相，这一过程相当于萃取的逆过程， 故称为反萃取。
(4)萃取示例：分离Fe3＋ 、Al3＋
浓盐酸中，Et2O(乙醚)与H＋形成阳离子：
水合Fe3＋与Cl－形成配阴离子[FeCl4]－
(Al3＋与Cl－生成配离子的能力较弱，Al3＋留在水层)
Et2O·H＋再与[FeCl4]－形成佯盐
(不带电荷，疏水性，溶于乙醚)
分液，移去水层，Al3＋分离出去；
加水，浓盐酸变“稀”，平衡①②③逆向移动，Et2O·H＋·[FeCl4]－，释放出H＋、Cl－，Fe3＋重新水合进入水层蒸馏，实现萃取剂的再生。
经过萃取和反萃取Fe3＋和Al3＋实现分离。
【对点集训】
1.(2020·全国卷Ⅰ)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。采用由黏土钒矿制备NH4VO3的工艺流程如图：
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
(1)“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____________。
(2)“沉淀转溶”中，V2O5·xH2O转化为钒酸盐溶解。滤渣③的主要成分是____________。
(3)“调pH”中有沉淀生成，生成沉淀反应的化学方程式是_____________________________________________________________________
_____________________________________________________________________。
(4)“沉钒”中析出NH4VO3晶体时，需要加入过量NH4Cl，其原因是______________________________________________________________________
_____________________________________________________________________。
2.(2022·江苏卷)实验室以二氧化铈(CeO2)废渣为原料制备Cl－含量少的Ce2(CO3)3，其部分实验过程如下：
(1)“酸浸”时CeO2 与H2O2 反应生成Ce3＋并放出O2，该反应的离子方程式为______________________________________________________________________
_____________________________________________________________________。
(2)pH约为7的CeCl3溶液与NH4HCO3溶液反应可生成Ce2(CO3)3沉淀，该沉淀中Cl－含量与加料方式有关。得到含Cl－量较少的Ce2(CO3)3的加料方式为______________________________________________________________(填序号)。
A.将NH4HCO3溶液滴加到CeCl3溶液中
B.将CeCl3溶液滴加到NH4HCO3溶液中
(3)通过中和、萃取、反萃取、沉淀等过程，可制备Cl－含量少的Ce2(CO3)3。已知Ce3＋能被有机萃取剂(简称HA)萃取，其萃取原理可表示为
Ce3＋(水层)＋3HA(有机层)??Ce(A)3(有机层)＋3H＋ (水层)
①加氨水“中和”去除过量盐酸，使溶液接近中性。去除过量盐酸的目的是_____________________________________________________________________
_____________________________________________________________________。
②反萃取的目的是将有机层Ce3＋转移到水层。使Ce3＋尽可能多地发生上述转移，应选择的实验条件或采取的实验操作有__________________________(填两项)。
③与“反萃取”得到的水溶液比较，过滤Ce2(CO3)3溶液的滤液中，物质的量减小的离子有____________(填化学式)。
题空2 流程中反应条件的控制
【必备知识】
条件控制 答题指导
控制溶液的pH ①调节溶液的酸碱性，使金属离子形成氢氧化物沉淀析出(或抑制水解) ②“酸作用”还可除去氧化物(膜) ③“碱作用”还可除去油污，除去铝片氧化膜，溶解铝、二氧化硅等 ④特定的氧化还原反应需要的酸性条件(或碱性条件)
控制温度(常用水浴、冰水浴或油浴) 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
【对点集训】
1.温度的控制(全国卷)Li4Ti5O12和LiFePO4都是锂离子电池的电极材料，可利用钛铁矿(主要成分为FeTiO3，还含有少量MgO、SiO2等杂质)来制备，工艺流程如图：
(1)“酸浸”实验中，铁的浸出率结果如下图所示。由图可知，当铁的浸出率为70%时，所采用的实验条件为______________________________________________
___________________________________________________________________。
(2)TiO2·xH2O沉淀与双氧水、氨水反应40 min所得实验结果如下表所示：
温度/℃ 30 35 40 45 50
TiO2·xH2O 转化率% 92 95 97 93 88
分析40 ℃时TiO2·xH2O转化率最高的原因_________________________________
_____________________________________________________________________。
2.pH的控制(2023·烟台模拟)铟(In)作为一种稀有贵金属，广泛应用于很多高新领域。工业上从含铟废渣(主要成分是In3＋、Cl－，还含有少量Bi3＋、Pb2＋、Sn2＋等杂质)中提取粗铟的工艺流程如下图所示：
已知：①该工艺条件下，溶液中有关金属离子开始沉淀和沉淀完全的pH见下表：
金属离子 Fe3＋ In3＋ Fe2＋
开始沉淀的pH 2.0 2.9 7.5
完全沉淀(c＝1.0×10－5mol/L)的pH 3.2 5.0 9.7
②氧化性：Fe3＋>Bi3＋>Sn2＋>Fe2＋
回答下列问题：
(1)“中性水洗”时，含铟废渣中金属阳离子转化为氢氧化物或氧化物。Sn2＋转化为SnO的离子方程式是________________，该过程需加入大量水并加热，目的是
_____________________________________________________________________。
(2)“酸浸”时，得到对应的硫酸盐，则“滤渣”的主要成分是________________(填化学式)。
(3)“净化”时，生成Bi的离子方程式是___________________________________
_____________________________________________________________________。
(4)“富铟”时，“调pH”应控制的pH范围是________。
命题热点三 获取产品
题空1 获取产品的方法
【对点集训】
1.结晶(全国卷)重铬酸钾是一种重要的化工原料，一般由铬铁矿制备，铬铁矿的主要成分为FeO·Cr2O3，还含有硅、铝等杂质。制备流程如图：
有关物质的溶解度如下图所示。向“滤液3”中加入适量KCl，蒸发浓缩，冷却结晶，过滤得到K2Cr2O7固体。冷却到____________(填标号)得到的K2Cr2O7固体产品最多。
a.80 ℃ B.60 ℃
c.40 ℃ D.10 ℃
步骤⑤的反应类型是____________。
2.电解(全国卷)一种以闪锌矿(ZnS，含有SiO2和少量FeS、CdS、PbS杂质)为原料制备金属锌的流程如图：
电解硫酸锌溶液制备单质锌时，阴极的电极反应式为___________________。
3.煅烧(全国卷)Li4Ti5O12和LiFePO4都是锂离子电池的电极材料，可利用钛铁矿(主要成分为FeTiO3，还含有少量MgO、SiO2等杂质)来制备，工艺流程如图：
写出“高温煅烧②”中由FePO4制备LiFePO4的化学方程式__________________
_____________________________________________________________________。
题空2 有关的计算
【必备知识】
常见计算类型
类型 解题方法
物质含量计算 根据关系式法、得失电子守恒法、滴定法等，求出混合物中某一成分的量，再除以样品的总量，即可得出其含量
确定物质化学式的计算 ①根据题给信息，计算出有关物质的物质的量； ②根据电荷守恒，确定出未知离子的物质的量； ③根据质量守恒，确定出结晶水的物质的量； ④各粒子的物质的量之比即为物质化学式的下标比
多步滴定计算 ①连续滴定法：第一步滴定反应生成的产物，还可以继续参加第二步的滴定。根据第二步滴定的消耗量，可计算出第一步滴定的反应物的量 ②返滴定法：第一步用的滴定剂是过量的，然后第二步再用另一物质返滴定过量的物质。根据第一步加入的量减去第二步中过量的量，即可得出第一步所求物质的物质的量
【对点集训】
1.(2023·广东省一模节选)加热ZnSO4·7H2O固体，固体质量保留百分数与温度的关系如图所示。将ZnSO4·7H2O(M＝287 g·mol－1)加热到145 ℃时得到ZnSO4·xH2O，其中x的值为________；温度为1 050 ℃时，ZnSO4固体完全分解为ZnO以及两种气体(只有一种是氧化物)，该反应的化学方程式为_____________________________________________________________________
_____________________________________________________________________。
2.(2023·衡水冀州模拟)某工业生产上用铜镍矿石(主要成分为CuS、NiS、FeS、SiO2及不溶于酸的杂质)制备胆矾CuSO4·5H2O的流程如图：
已知：有机萃取剂HR可萃取Cu2＋，其萃取原理(org为有机相)Cu2＋(aq)＋2HR(org)CuR2(org)＋2H＋(aq)。
回答下列问题：
(1)25 ℃时，“调节pH”后，测得滤液中各离子浓度及相关数据如表所示。(lg2＝0.3)
离子 Fe3＋ Cu2＋ Ni2＋ Fe2＋
浓度/(mol·L－1) 1.0×10－6 5.0 1.2 0
对应氢氧化物的Ksp 6.4×10－38 2.2×10－20 2.0×10－15 8.0×10－16
该滤液的pH为________；加入的Cu(OH)2________(填“已经”或“没有”)完全溶解。
(2)将得到的胆矾产品做热重分析，测得的数据如图所示。
已知：杂质不分解，250 ℃时，胆矾失去所有结晶水。则A点胆矾分解得到的物质为________________(填化学式)；该胆矾产品的纯度为________(保留4位有效数字)。
参考答案
真题回顾
1.(1)作还原剂，将BaSO4转化成BaS
(2)S2－＋Ca2＋===CaS↓
(3)c (4)不可行 CaS与酸反应生成的有毒气体H2S会污染空气，而且CaS与盐酸反应生成可溶于水的CaCl2，导致BaCl2溶液中混有CaCl2杂质，影响产品的纯度
(5)BaCl2＋TiCl4＋H2O＋2(NH4)2C2O4===BaTiO(C2O4)2↓＋4NH4Cl＋2HCl
(6)1∶1
解析 由流程和题中信息可知，BaSO4与过量的碳粉及过量的氯化钙在高温下焙烧得到CO、BaCl2、易溶于水的BaS和微溶于水的CaS；烧渣经水浸取后过滤，滤渣为碳粉和CaS，滤液中有BaCl2和BaS；滤液经酸化后浓缩结晶得到BaCl2晶体；BaCl2晶体溶于水后，加入TiCl4和(NH4)2C2O4将钡离子充分沉淀得到BaTiO(C2O4)2；BaTiO(C2O4)2经热分解得到BaTiO3。(1)“焙烧”步骤中，BaSO4与过量的碳粉及过量的氯化钙在高温下焙烧得到CO、BaCl2、BaS和CaS，BaSO4被还原为BaS，因此，碳粉的主要作用是作还原剂，将BaSO4还原。(2)“焙烧”后固体产物有BaCl2、易溶于水的BaS和微溶于水的CaS。易溶于水的BaS 与过量的CaCl2可以发生复分解反应生成硫化钙沉淀，因此，“浸取”时主要反应的离子方程式为S2－＋Ca2＋===CaS↓。(3)“酸化”步骤是为了将BaS转化为易溶的钡盐，由于硫酸钡和磷酸钡均不溶于水，而BaCl2可溶于水，因此，应选用的酸是盐酸，选c。(4)如果焙烧后的产物直接用酸浸取是不可行的，其原因是：产物中的硫化物与酸反应生成的有毒气体H2S会污染空气，而且CaS与盐酸反应生成可溶于水的CaCl2，导致BaCl2溶液中混有CaCl2杂质无法除去、最终所得产品的纯度降低。(5)“沉淀”步骤中生成BaTiO(C2O4)2的化学方程式为：BaCl2＋TiCl4＋H2O＋2(NH4)2C2O4===BaTiO(C2O4)2↓＋4NH4Cl＋2HCl。(6)“热分解”生成粉状钛酸钡，该反应的化学方程式为，BaTiO(C2O4)2BaTiO3＋2CO2↑＋2CO↑，因此，产生的nCO2∶nCO＝1∶1。
2.(1)Na2CrO4 (2)Fe2O3 (3)铝
(4)磷不能除净(磷酸盐会转化为可溶性的酸式盐) 硅不能除净(生成氢氧化镁，镁离子被消耗)
(5)C
(6)2Cr2O＋3S2O＋10H＋===4Cr3＋＋6SO＋5H2O
解析 由题给流程可知，铬钒渣在氢氧化钠、碳酸钠和空气中煅烧，将钒、铬、铝、硅、磷等元素转化为相应的最高价含氧酸盐，煅烧渣加入水浸取、过滤得到含有二氧化硅、氧化铁的滤渣和滤液；向滤液中加入稀硫酸调节溶液pH将Al元素转化为氢氧化铝沉淀，过滤得到氢氧化铝滤渣和滤液；向滤液中加入硫酸镁溶液、硫酸铵溶液将硅元素、磷元素转化为MgSiO3和MgNH4PO4沉淀，过滤得到含有MgSiO3、MgNH4PO4的滤渣和滤液；向滤液中加入稀硫酸调节溶液pH将钒元素转化为五氧化二钒，过滤得到五氧化二钒和滤液；向滤液中加入焦亚硫酸钠溶液将铬元素转化为三价铬离子，调节溶液pH将铬元素转化为氢氧化铬沉淀，过滤得到氢氧化铬。(1)由分析可知，煅烧过程中，铬元素转化为铬酸钠；(2)由分析可知，水浸渣中主要有二氧化硅、氧化铁；(3)由分析可知，沉淀步骤调pH到弱碱性的目的是将Al元素转化为氢氧化铝沉淀；(4)流程图和题干已经告知该步加入了MgSO4和(NH4)2SO4除硅磷。该步骤中，磷以MgNH4PO4形式沉淀，硅以MgSiO3形式沉淀，将pH调到9左右达到最好的除杂效果。若pH＜9，随着pH变小，PO将会转化为HPO或H2PO，由于HPO和H2PO的盐的溶解度比磷酸盐大得多，甚至为易溶物，因此会导致磷不能除净。若pH＞9，随着pH变大，Mg2＋将转化为Mg(OH)2沉淀，Mg2＋浓度降低会使得c(Mg2＋)·c(SiO)＜Ksp(MgSiO3)，导致硅不能除净；(5)由题给信息可知，五氧化二钒是能与酸溶液反应生成盐和水、也能与碱溶液反应生成盐和水的两性氧化物，故选C；(6)由题意可知，还原步骤中加入焦亚硫酸钠溶液的目的是将铬元素转化为铬离子，反应的离子方程式为2Cr2O＋3S2O＋10H＋===4Cr3＋＋6SO＋5H2O。
考点剖析
命题热点一
题空1
对点集训
1.(1)选取细小颗粒，增大反应物接触面积，提高酸浸反应速率 H2SO4
(2)①2ZnS＋3O22ZnO＋2SO2 ②PbSO4
2.(1)Ⅰ.加快酸浸和氧化反应速率(促进氧化完全)
Ⅱ.Fe2＋
(2)除去油脂、溶解铝及其氧化物 AlO＋H＋＋H2O===Al(OH)3↓
(3)NH3＋NH4HCO3===(NH4)2CO3 Fe2O3、Al2O3、SiO2
解析 硫酸铵溶液中存在平衡：NH＋H2O??NH3·H2O＋H＋，硼酸镁能与水解出的H＋反应，促进平衡向右移动，生成的一水合氨浓度增大，因溶液中存在平衡NH3·H2O??NH3＋H2O，一水合氨浓度增大，促进NH3·H2O分解产生NH3。用NH4HCO3溶液吸收氨气，发生的反应为NH4HCO3＋NH3===(NH4)2CO3。二氧化硅、氧化铁、氧化铝不溶于硫酸铵溶液，滤渣1的主要成分是二氧化硅、氧化铁、氧化铝。
题空2
对点集训
(1)Fe3＋、Al3＋、Mg2＋ (2)硫酸 SiO2 CaSO4 (3)(NH4)2SO4
解析 (1)由题表中Fe3＋、Al3＋、Mg2＋完全沉淀时的pH分别为3.2、4.7、11.1可知，用氨水逐步调节pH至11.6的过程中，依次析出的金属离子是Fe3＋、Al3＋、Mg2＋。(2)“水浸渣”在160 ℃“酸溶”，为了尽可能减少酸溶液的挥发而造成不必要的损失且保证TiO2可以完全溶解，故最好选择硫酸；SiO2不溶于硫酸，“焙烧”生成CaSO4固体，故“酸溶”后所得“酸溶渣”的成分为SiO2、CaSO4。(3)母液①的主要成分为硫酸铵和氨水，母液②的主要成分为硫酸，混合后吸收尾气NH3，经处理可得到(NH4)2SO4，循环利用。
题空3
对点集训
1.Mn2＋＋2HCO===MnCO3↓＋CO2↑＋H2O
解析 “沉锰”时Mn2＋与HCO反应生成MnCO3并放出CO2，由此可写出离子方程式。
2.(1)①2AgI＋Fe===2Ag＋Fe2＋＋2I－
AgNO3 ②FeI2＋Cl2===I2＋FeCl2
(2)2IO＋5HSO===I2＋5SO＋H2O＋3H＋
解析 (1)①由流程分析可知，加入Fe粉进行转化反应的离子方程式是2AgI＋Fe===2Ag＋Fe2＋＋2I－；生成的沉淀为Ag，Ag与HNO3反应生成AgNO3，AgNO3可以循环使用。②由于还原性：I－>Fe2＋，故通入Cl2的过程中，若氧化产物只有一种，该产物应是I2，此时反应的化学方程式是FeI2＋Cl2===I2＋FeCl2。(2)NaIO3具有氧化性，NaHSO3具有还原性，二者发生氧化还原反应生成NaI和Na2SO4，反应的离子方程式是IO＋3HSO===3SO＋I－＋3H＋；NaI和NaIO3在酸性条件下，继续发生氧化还原反应生成I2，反应的离子方程式是5I－＋IO＋6H＋===3I2＋3H2O，故制备I2的总反应的离子方程式是2IO＋5HSO===I2＋5SO＋H2 O＋3H＋。
命题热点二
题空1
对点集训
1.(1)Mn2＋ Fe3＋、Al3＋
(2)Fe(OH)3
(3)NaAlO2＋HCl＋H2O===NaCl＋Al(OH)3↓或Na[Al(OH)4]＋HCl===NaCl＋Al(OH)3↓＋H2O
(4)利用同离子效应，促进NH4VO3尽可能析出完全
解析 (1)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，K＋、Mg2＋、Na＋、Mn2＋随滤液②除去。(2)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NaAl(OH)4而溶解，Fe(OH)3不溶，故滤渣③的主要成分是Fe(OH)3。(3)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Na[Al(OH)4]＋HCl===Al(OH)3↓＋NaCl＋H2O。(4)“沉钒”时要使NH4VO3尽可能析出完全，利用同离子效应，加入过量NH4Cl可达到此目的。
2.(1)2CeO2＋H2O2＋6H＋===2Ce3＋＋O2↑＋4H2O
(2)B (3)①降低溶液中氢离子的浓度，促进平衡正移，增大Ce3＋的萃取率 ②酸性条件，多次萃取 ③Ce3＋
解析 首先用稀盐酸和过氧化氢溶液酸浸二氧化铈废渣，得到三价铈，加入氨水调节pH后用萃取剂萃取其中的三价铈，增大三价铈浓度，之后加入稀硝酸反萃取其中的三价铈，再加入氨水和碳酸氢铵制备产物，以此解题。(1)根据信息反应物为CeO2 与H2O2，产物为Ce3＋和O2，根据电荷守恒和元素守恒可知其离子方程式为：2CeO2＋H2O2＋6H＋===2Ce3＋＋O2↑＋4H2O；(2)反应过程中保持CeCl3少量即可得到含Cl－量较少的Ce2(CO3)3，故选B；(3)①降低溶液中氢离子的浓度，促进平衡正移，增大Ce3＋的萃取率；②根据萃取原理可知，应选择的实验条件是酸性条件，为了使Ce3＋尽可能多地发生上述转移，可以采用多次萃取；③“反萃取”得到的水溶液中含有浓度较大的Ce3＋，过滤后溶液中Ce3＋离子浓度较小。
题空2
对点集训
1.(1)100 ℃、2 h，90 ℃、5 h
(2)低于40 ℃，TiO2·xH2O转化反应速率随温度升高而增加；超过40 ℃，双氧水分解与氨气逸出导致TiO2·xH2O转化反应速率下降
2.(1)Sn2＋＋H2O??SnO＋2H＋ Sn2＋与H2O的反应属于吸热反应，加热促使Sn2＋转化为SnO；加水促进Sn2＋水解 (2)PbSO4
(3)2Bi3＋＋3Fe===2Bi＋3Fe2＋ (4)5.0≤pH<7.5
解析 含铟废渣(主要成分是In3＋、Cl－，还含有少量Bi3＋、Pb2＋、Sn2＋等杂质)，“中性水洗”时，含铟废渣中金属阳离子转化为氢氧化物或氧化物，加稀硫酸溶解，Pb2＋转化成硫酸铅除去，浸出液中含有Sn2＋、Bi3＋、In3＋等阳离子，加入铁粉，置换出Bi和Sn单质，调节溶液pH，使In3＋沉淀，过滤得到的沉渣中主要含有In(OH)3，用稀硫酸溶解，得到In3＋，再用Zn置换出In制得粗铟。(1)“中性水洗”时，Sn2＋水解生成SnO，反应的离子方程式为Sn2＋＋H2O??SnO＋2H＋，Sn2＋水解吸收热量，因此该过程需加入大量水并加热，目的是加热促使Sn2＋转化为SnO，同时加水促进Sn2＋水解；(2)由上述分析可知，加稀硫酸溶解，Pb2＋转化成硫酸铅，因此“滤渣”的主要成分PbSO4；(3)净化时加入铁粉，置换出Bi和Sn单质，生成Bi的离子方程式为2Bi3＋＋3Fe===2Bi＋3Fe2＋；(4)“富铟”时需要使In3＋完全沉淀同时Fe2＋不能沉淀，因此需要调节pH范围为5.0≤pH<7.5。
命题热点三
题空1
对点集训
1.d 复分解反应
2.Zn2＋＋2e－===Zn
3.2FePO4 ＋ Li2CO3＋ H2C2O42LiFePO4＋ H2O↑＋ 3CO2↑
题空2
对点集训
1.1 2ZnSO42ZnO＋2SO2↑＋O2↑
解析 145 ℃时，固体质量保留百分数为62.4%，得到的固体的化学式为ZnSO4·xH2O，则×100%＝62.4%，解得x＝1。温度为1 050 ℃时，ZnSO4固体完全分解为ZnO和两种气体(只有一种是氧化物)，则这两种气体为硫的氧化物和氧气，生成O2时氧元素的化合价升高，则必有元素化合价降低，而由ZnSO4到ZnO，Zn元素的化合价不变，所以只能是硫元素化合价降低，生成的氧化物是SO2，反应的化学方程式为2ZnSO42ZnO＋2SO2↑＋O2↑。
2.(1)3.6 已经 (2)CuSO4·3H2O 96.53%
解析 (1)由题中表格数据可知，25 ℃时，“调节pH”后，测得滤液中c(Fe3＋)＝1.0×10－6 mol/L，c(Cu2＋)＝5.0 mol/L，因为Ksp[Fe(OH)3]＝ 6.4×10－38，所以c(Fe3＋)×c3(OH－)＝Ksp[Fe(OH)3]，则c(OH－)＝＝＝4×10－11 mol/L，c(H＋)＝＝＝×10－3mol/L，pH＝3＋lg4＝3＋2lg2＝3.6；又c(Cu2＋)×c2(OH－)＝5×(4×10－11)2＝8×10－21＜Ksp[Cu(OH)2]＝2.2×10－20，所以Cu(OH)2已经完全溶解。(2)由题中信息和图示可知，杂质不分解，250 ℃时，胆矾失去所有结晶水，此时失重率为34.75%，设产品总质量为m克，该胆矾产品的纯度为x，则
，
解之x＝＝96.53%；A点时，失重率为13.90%，设A点胆矾分解得到的物质为CuSO4·yH2O，则
，
所以250×13.90%＝18(5－y)×96.53%，解之y＝3，所以A点胆矾分解得到的物质为CuSO4·3H2O
