2024年高考化学二轮复习- 化学工艺流程（新高考专用）
【知识点1 化工流程中原料预处理及反应条件的控制】
1.原料预处理的方法及目的
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过量的酸多消耗后续调节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
2.常见的流程中的条件控制
条件控制 目的
反应物用 量或浓度 ①酸浸时提高酸的浓度可提高矿石中某金属元素的浸取率；②增大便宜、易得的反应物的浓度，可以提高其他物质的利用率，使反应充分进行；③增大物质浓度可以加快反应速率，使平衡发生移动等
降温 ①防止某物质在高温时溶解(或分解)；②使化学平衡向着题目要求的方向(放热反应方向)移动；③使某个沸点较高的产物液化，使其与其他物质分离等；④降低某些晶体的溶解度，减少损失等
控温 ①结晶获得所需物质；②防止某种物质(如H2O2、草酸、浓硝酸、铵盐等)温度过高时会分解或挥发；③使某物质达到沸点挥发出来；④使催化剂的活性达到最好；⑤防止副反应的发生等
加入氧化剂 (或还原剂) ①转化为目标产物的价态；②除去杂质离子[如把Fe2＋氧化成Fe3＋，而后调溶液的pH，使其转化为Fe(OH)3沉淀除去]
加入沉淀剂 ①生成硫化物沉淀(如加入硫化钠、硫化铵、硫化亚铁等)；②加入可溶性碳酸盐，生成碳酸盐沉淀；③加入氟化钠，除去Ca2＋、Mg2＋
pH控制 ①生成金属氢氧化物，以达到除去金属离子的目的；②抑制盐类水解；③促进盐类水解生成沉淀，有利于过滤分离
【知识点2 化工流程中物质的分离与提纯】
1.化工生产过程中分离、提纯、除杂
化工生产过程中分离、提纯、除杂等环节，与高中化学基本实验的操作紧密联系，包括蒸发浓缩、冷却结晶、过滤、洗涤、干燥、蒸馏、萃取、分液等基本实验操作及原理，并要熟悉所用到的相关仪器。
2．常考分离、提纯的方法及操作
(1)从溶液中获取晶体的方法及实验操作
①溶解度受温度影响较小的(如NaCl)采取蒸发结晶的方法，实验过程为：蒸发浓缩、趁热过滤(如果温度下降，杂质也会以晶体的形式析出来)、洗涤、干燥。
②溶解度受温度影响较大、带有结晶水的盐或可水解的盐，采取冷却结晶的方法，实验过程为：蒸发浓缩(至少有晶膜出现)、冷却结晶、过滤、洗涤(冰水洗、热水洗、乙醇洗等)、干燥。
(2)固体物质的洗涤
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可溶性粒子，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可溶性粒子，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××试剂，若未出现特征反应现象，则沉淀洗涤干净
(3)减压蒸发的原因：减压蒸发降低了蒸发温度，可以防止某物质分解(如H 2O2、浓硝酸、NH4HCO3)或失去结晶水(如题目要求制备结晶水合物产品)。
(4)萃取与反萃取
①萃取：利用物质在两种互不相溶的溶剂中的溶解度不同，将物质从一种溶剂转移到另一种溶剂的过程。如用CCl4萃取溴水中的Br2。
②反萃取：反萃取是利用反萃取剂使被萃取物从负载有机相返回水相的过程，为萃取的逆过程。反萃取剂主要起破坏有机相中被萃组分结构的作用，使被萃组分生成易溶于水的化合物，或生成既不溶于水也不溶于有机相的沉淀。经过反萃取及所得反萃液经过进一步处理后，便得到被分离物的成品。反萃后经洗涤不含或少含萃合物的有机相称再生有机相，继续循环使用。
(5)其他
①蒸发时的气体氛围抑制水解：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。
②减压蒸馏的原因：减小压强，使液体沸点降低，防止受热分解、氧化等。
3.物质成分的跟踪与确定
(1)滤渣的确定
(2)副产品的确定
(3)循环物质的确定
4.根据溶解度曲线判断结晶的方法
(1)溶解度受温度影响较小的(如NaCl)采取蒸发结晶的方法。
(2)溶解度受温度影响较大的采取蒸发浓缩、冷却结晶的方法。
(3)带有结晶水的盐，一般采取蒸发浓缩、冷却结晶的方法。
【知识点3 化工流程中方程式的书写与计算】
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。
3.化工流程中的有关计算
(1)有关Ksp的计算
常考形式有：①判断能否沉淀；②判断能否沉淀完全；③计算某一离子的浓度；④沉淀生成和沉淀完全时pH的计算。
(2)产率、纯度的计算
①计算公式
纯度＝纯净物的质量/混合物的质量×100%
产物的产率＝产物的实际产量/产物的理论产量×100%
②计算方法：守恒法或关系式法。
【题型1 综合考查废旧物资提纯回收】
【例1】（2024·北京石景山·一模）从铅银渣(含Pb、Ag、Cu等金属元素)中提取银的流程如下：
已知：PbSO4难溶于水；Ag+可以和SO形成[Ag(SO3)2]3 。
(1)“酸浸”时，使用H2SO4、NaCl和NaNO3的混合液作为浸出剂。
①加入NaNO3的作用 。
②固体B含有 。
(2)用氨水和水合肼(N2H4·H2O)进行“络合浸出”和“还原析银”。
①氨水“络合浸出”的化学方程式是 。
②将水合肼“还原析银”反应的离子方程式补充完整： 。
□ ___________+ N2H4·H2O =N2↑ + H2O + □ ___________ + □ ___________ + □ NH3↑
(3)用Na2SO3和甲醛进行“络合浸出”和“还原析银”。
①亚硫酸钠“络合浸出”时，银浸出率和溶液pH、浸出时间的关系分别如下图所示，解释银浸出率随溶液pH增大先升高后降低的原因 ；分析浸出时间超过4 h，银浸出率降低的原因 。
②写出pH = 14时甲醛“还原析银”的离子方程式 。
【答案】(1)利用硝酸根在酸性条件下的氧化性，将金属单质氧化 AgCl和PbSO4
(2)AgCl + 2NH3·H2O = [Ag(NH3)2]Cl + 2H2O 4[Ag(NH3)2]+ + N2H4·H2O = N2↑ + H2O + 4Ag↓+ 4NH + 4NH3↑
(3)溶液pH增大有利于增大亚硫酸根浓度，进而提高银浸出率；碱性过高Ag+会生成Ag2O，导致浸出率降低 亚硫酸钠既是银的配合剂也是还原剂，会将Ag+还原为Ag 2[Ag(SO3)2]3 +HCHO+3OH—=2Ag↓+4SO+ HCOO +2H2O
【分析】由题给流程可知，铅银渣在空气中氧化焙烧得到含有金属氧化物的焙烧渣，向焙烧渣中加入硫酸、氯化钠、硝酸钠的混合溶液酸浸，氧化铅和未反应的铅转化为硫酸铅、氧化银和未反应的银转化为氯化银、氧化铜和未反应的铜转化为可溶的铜盐，过滤得到含有铜盐的滤液A和含有硫酸铅、氯化银的固体B；向固体中加入氨水或亚硫酸钠溶液络合浸出，过滤得到硫酸铅固体和银配合物的滤液；向滤液中加入水合肼或甲醛还原析银，将银配合物转化为单质银，过滤得到银和滤液。
【解析】（1）①由分析可知，加入硫酸、氯化钠、硝酸钠的混合溶液酸浸的目的是将焙烧渣中的金属氧化物和未反应的金属氧化物转化为盐，其中硝酸钠的作用是在酸性条件下将未反应的金属单质氧化，故答案为：利用硝酸根在酸性条件下的氧化性，将金属单质氧化；
②由分析可知，固体B含有硫酸铅和氯化银，故答案为：AgCl和PbSO4；
（2）①由分析可知，氨水“络合浸出”发生的反应为氯化银与氨水反应生成氯化二氨合银和水，反应的化学方程式为，故答案为：AgCl + 2NH3·H2O = [Ag(NH3)2]Cl + 2H2O；
②由未配平的离子方程式可知，还原析银发生的反应为溶液中的二氨合银离子与水合肼反应生成银、氮气、铵根离子、氨气和水，反应的离子方程式为4[Ag(NH3)2]+ + N2H4·H2O = N2↑ + H2O + 4Ag↓+ 4NH + 4NH3↑；
（3）①亚硫酸钠是强碱弱酸盐，在溶液中发生水解使溶液呈碱性，溶液pH增大，溶液中氢氧根离子浓度增大，抑制亚硫酸根离子的水解，亚硫酸根浓度有利于增大银配合物的浓度，进而提高银浸出率；溶液pH过大，溶液中的银离子与氢氧根离子反应生成氧化银沉淀，使得银配合物的浓度减小导致浸出率降低；亚硫酸钠具有还原性，与溶液中银离子形成配合物时，也能将溶液中银离子还原为银，使得银配合物的浓度减小导致浸出率降低，故答案为：溶液pH增大有利于增大亚硫酸根浓度，进而提高银浸出率；碱性过高Ag+会生成Ag2O，导致浸出率降低；碱性过高Ag+会生成Ag2O，导致浸出率降低；亚硫酸钠既是银的配合剂也是还原剂，会将Ag+还原为Ag；
②由题意可知，甲醛“还原析银”发生的反应为碱性条件下溶液中的二亚硫酸根合银离子与甲醛反应生成银、亚硫酸根离子、甲酸根离子和水，反应的离子方程式为：2[Ag(SO3)2]3 +HCHO+3OH—=2Ag↓+4SO+ HCOO +2H2O。
【变式1-1】（2024·四川泸州·二模）工业废气中含大量的、NO、CO、，脱硫废水中主要含有、、、、、，以及易被氧化的有机悬浮物和大量的有机硫，有机硫充分曝气氧化为。某燃煤厂将工业废气与脱硫废水进行联合净化处理，其工艺流程如下：
常温下：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
开始沉淀时的pH 7.2 3.7 2.2 7.5
沉淀完全时的pH 8.7 4.7 3.2 9.0
(1)曝气氧化中被氧化的离子有 ；滤渣A、C的化学式依次为 、 。
(2)用溶液除氮时，发生反应的离子反应方程式为 。
(3)NiOOH能用作镍镉电池正极材料，氧化沉镍反应的离子方程式为 。
(4)加盐酸调pH至5得到滤渣B，反应的离子方程式为 。
(5)流程中“①通入适量空气”，其NO与的最佳物质的量比为 ，气体a为什么不能直接排放到大气中？ 。
(6)结合信息计算，“曝气氧化”后当调时的浓度为 。
【答案】(1) 和
(2)
(3)
(4)
(5) 4：1 气体a中混有有毒气体CO
(6)
【分析】工业废气中含大量的、NO、CO、，通入石灰石悬浊液后剩余、NO、CO，反应形成滤渣除去；通入适量空气将NO氧化为在碳酸钠溶液中反应生成亚硝酸钠；CO与形成；脱硫废水中主要含有、、、、、，以及易被氧化的有机悬浮物和大量的有机硫，有机硫充分曝气氧化为，同时将氧化为，调节使形成除去；加入亚硝酸钠溶液，与反应生成；溶液中加入NaClO将氧化与NaOH反应生成，与NaOH反应生成四羟基合铝酸钠(偏铝酸钠)，加入盐酸调，形成氢氧化铝沉淀。
【解析】（1）根据分析，曝气氧化中被氧化的离子有和；滤渣A为氢氧化铁，滤渣C为亚硫酸钙；
（2）用溶液除氮时，发生反应的离子反应方程式: ；
（3）氧化沉镍反应的离子方程式：；
（4）加盐酸调pH至5得到滤渣B为氢氧化铝，离子方程式：；
（5）NO中氮元素从+2价变为亚硝酸钠中+3价，根据得失电子守恒，NO与氧气物质的量比值最好为4：1；气体a中含有毒性气体CO，不能直接排放至大气中；
（6）时铁离子完全沉淀，说明，调时的浓度：。
【变式1-2】（2024·河北张家口·一模）一种从废铅膏（含PbSO453.2%，PbO229.5%，PbO11.3%，其他6%）中回收铅和氧化铅的流程如下：
已知： ，。
请回答：
(1)已知Pb位于第六周期，与C同族，基态Pb原子的价层电子轨道表示式为 。
(2)“还原”时PbO2会转化为PbSO4，发生反应的化学方程式为 。
(3)将滤液与SO2、Ca（OH）2混合反应，可实现原料NaHSO3的再生。理论上SO2与Ca（OH）2的物质的量之比为 ，此过程中会产生一种副产物，其化学式为 。
(4)“脱硫”时发生的主要反应的离子方程式为 。
(5)“沉淀”时，发生反应，该反应的平衡常数 。
(6)“电解”时，阴极的电极反应式为 。
(7)“灼烧”时会有中间产物xPbCO3·yPbO生成，固体残留率与温度的关系如图所示，则358℃时对应固体的成分为 （填化学式）。
【答案】(1)
(2)2PbO2+2NaHSO3+H2SO4=2PbSO4+2H2O+Na2SO4
(3) 2：1 CaSO4
(4)PbSO4+CH3COO-=Pb(CH3COO)2+SO
(5)1.25×109
(6)Pb2++2e-=Pb
(7)7PbCO3·15PbO
【分析】废铅膏（含PbSO453.2%，PbO229.5%，PbO11.3%，其他6%）中加入亚硫酸钠、硫酸反应生成硫酸铅，硫酸铅中加入醋酸钠脱硫生成醋酸铅，醋酸铅中加入碳酸钠生成碳酸铅，碳酸铅中加入HBF4生成铅离子，电解生成Pb。
【解析】（1）铅位于元素周期表第六周期第IVA族，位于p区，基态Pb原子6s、6p能级上的电子为其价层电子，则基态Pb原子价层电子轨道表示式为。
（2）“还原”时PbO2中加入亚硫酸钠、硫酸反应生成硫酸铅PbSO4，发生反应的化学方程式为2PbO2+2NaHSO3+H2SO4=2PbSO4+2H2O+Na2SO4。
（3）将滤液硫酸钠与SO2、Ca（OH）2混合发生反应Na2SO4+2SO2+Ca(OH)2=2NaHSO3+CaSO4，可实现原料NaHSO3的再生，故理论上SO2与Ca（OH）2的物质的量之比为2：1。生成的副产物为CaSO4。
（4）“脱硫”时发生的主要反应的离子方程式为PbSO4+CH3COO-=Pb(CH3COO)2+SO。
（5），该反应的平衡常数=1.25×109。
（6）“电解”时，阴极的电极反应式为Pb2++2e-=Pb。
（7）根据题意可知，(x+y)PbCO3 →xPbCO3·yPbO+CO2，x+y=1，267x+223y=237，解得x=，y=，则358℃时对应固体的成分为7PbCO3·15PbO。
【变式1-3】（2024·北京丰台·一模）冶炼金属产生的酸泥属于有价值危险物。从某酸泥(含Se单质，HgSe及锌、铜的化合物等)中回收汞和硒的一种工艺如下：
(1)“氧化浸出”时，酸泥中硒、汞、锌、铜分别以H2SeO3、Hg2+、Zn2+、Cu2+形式进入溶液。
①分离氧化浸出液和浸出渣的操作是 。
②不溶于水的HgSe被氧化的离子方程式为 。
③浸出时间等其他条件相同时，不同的NaClO3投加量对汞、硒浸出率的影响如图所示。选择最佳NaClO3投加量并说明理由 。
(2)沉汞后液中磷以最高价形式存在。“还原沉汞”的主要反应中，氧化剂和还原剂的物质的量之比为 。
(3)已知Se(s) + Na2SO3(aq)Na2SeSO3(aq)，粗硒中的杂质不溶于Na2SO3溶液。利用该原理对粗硒进行提纯，实验操作是 。
(4)粗硒中硒的纯度测定
i．取0.1 g 粗硒于锥形瓶中，加入15 mL浓盐酸和1mL浓硝酸，沸水浴加热，使Se全部转化为H2SeO3；
ii．除去过量的HNO3和溶解的NO2；
iii．加入2 mL KI溶液、5 mL淀粉溶液，然后用c mol·L-1 Na2S2O3标准溶液进行滴定，到达滴定终点时，消耗Na2S2O3标准溶液V mL。
已知：H2SeO3 + 4KI + 4HCl = Se + 2I2 + 4KCl + 3H2O
H2SeO3 + 4Na2S2O3 + 4HCl = Se + 2Na2S4O6 + 4NaCl + 3H2O
I2 + 2Na2S2O3 = Na2S4O6 + 2NaI
①到达滴定终点时的现象为 。
②依据现有数据能否计算出粗硒中硒的纯度？若能，请写出计算式；若不能，请写出还需要的数据。 。
【答案】(1)过滤 HgSe + ClO+ 2H+ = Hg2+ + Cl- + H2SeO3 70 g/L
(2)4：1
(3)将粗硒溶于热的Na2SO3溶液中，趁热过滤，将滤液冷却结晶，过滤、洗涤、干燥
(4)溶液由蓝色变为无色，且半分钟内颜色不恢复
【分析】从某酸泥(含Se单质，HgSe及锌、铜的化合物等)中回收汞和硒，酸泥在H2SO4、NaClO3混合溶液中氧化浸出，“氧化浸出”时，酸泥中硒、汞、锌、铜分别以H2SeO3、Hg2+、Zn2+、Cu2+形式进入溶液，过滤分离不溶物后，往浸出液加入NaH2PO2还原沉淀得到汞渣，沉汞后液加入SO2进行沉硒，得到粗硒，再将沉硒后液用石灰乳中和，得到中和液及中和渣。
【解析】（1）①分离氧化浸出液和浸出渣的操作是过滤。
②根据“氧化浸出”时，酸泥中硒、汞、锌、铜分别以H2SeO3、Hg2+、Zn2+、Cu2+形式进入溶液，不溶于水的HgSe被氧化的离子方程式为HgSe + ClO+ 2H+ = Hg2+ + Cl- + H2SeO3。
③根据图示，70 g/L时汞、硒浸出率已达到最大值，故选择最佳NaClO3投加量并说明理由70 g/L。
（2）NaH2PO2中P为+1价，沉汞后液中磷以最高价+5价的形式存在，P化合价升高，NaH2PO2为还原剂，Hg2+由+2价降低为+1价，Hg2+为氧化剂，根据得失电子守恒，“还原沉汞”的主要反应中，氧化剂和还原剂的物质的量之比为4：1。
（3）根据已知Se(s) + Na2SO3(aq)Na2SeSO3(aq)，粗硒中的杂质不溶于Na2SO3溶液，对粗硒进行提纯，该实验操作是将粗硒溶于热的Na2SO3溶液中，趁热过滤，将滤液冷却结晶，过滤、洗涤、干燥。
（4）①根据淀粉遇碘变蓝，到达滴定终点时的现象为溶液由蓝色变为无色，且半分钟内颜色不恢复。
②根据反应可知，得关系式为H2SeO3~Se~2I2~4，该粗硒的纯度为=×100%，故可以计算出其纯度。
【题型2 综合考查废旧物资物质制备】
【例2】（2024·宁夏银川·一模）钢渣是钢铁行业的固体废弃物，含有2CaO·SiO2、Fe2O3、FeO、Al2O3和V2O3等物质。一种以钢渣粉为原料固定CO2并制备V2O3的工艺流程如图所示。
已知钢渣中Ca元素质量分数为30%。V2O3在稀盐酸和NH4Cl混合溶液中不易被浸出。该工艺条件下，有关金属离子开始沉淀和沉淀完全的pH如下表所示：
金属离子 Fe3+ Fe2+ Al3+ Ca2+
开始沉淀的pH 1.9 7.2 3.5 12.4
沉淀完全的pH 2.9 8.2 5.1 13.8
回答下列问题：
(1)浸出1过程生成的SiO2“包裹”在钢渣表面形成固体膜，阻碍反应物向钢渣扩散。提高浸出率的措施有 (除粉碎外，举1例)。该浸出过程不使用稀硫酸代替稀盐酸的原因是 。
(2)为避免引入杂质离子，氧化剂A应为 (举1例)。
(3)滤液C的溶质可循环利用，试剂B应为 。
(4)若钢渣粉中含有钒酸钙，加入Na2CO3溶液能够使钒酸钙溶解，是因为存在平衡：。已知，，则该平衡常数 (结果保留2位有效数字)。
(5)富钒渣焙烧可生成钒钙盐，不同钒钙盐的溶解率随pH变化如图所示。已知浸出2的pH约为2.5，则应控制焙烧条件使该钒钙盐为 。该培烧反应的化学方程式是 。
(6)若Ca的浸出率为90%，理论上1吨钢渣在“固碳”中可固定 kgCO2。
【答案】(1)适当增大盐酸的浓度、适当升高温度、搅拌等 稀硫酸与2CaO SiO2反应形成微溶于水的CaSO4覆盖在钢渣表面，阻碍反应物向钢渣扩散
(2)H2O2或氯水
(3)氨水
(4)1.4
(5)Ca2V2O7
(6)297
【分析】钢渣中含有2CaO SiO2、Fe2O3、FeO、Al2O3和V2O3等，钢渣中加入稀盐酸、NH4Cl进行“浸出1”，经过滤得到富钒渣，滤液中含Fe3+、Fe2+、Al3+、Ca2+，滤液中加入氧化剂A将Fe2+氧化成Fe3+，加入试剂B将Fe3+、Al3+转化成铁铝渣而除去，然后加入试剂B调pH，再吸收CO2“固碳”得到微细CaCO3和滤液C，富钒渣与CaCO3在空气中焙烧得焙烧产物，焙烧产物中加入稀硫酸进行“浸出2”经过滤得滤渣和滤液，滤液经系列操作得V2O5，用还原剂将V2O5还原为V2O3。
【解析】（1）①提高浸出率的措施有：适当增大盐酸的浓度、适当升高温度、搅拌等；
②该浸出过程不使用稀硫酸代替稀盐酸的原因是：稀硫酸与2CaO SiO2反应形成微溶于水的CaSO4覆盖在钢渣表面，阻碍反应物向钢渣扩散；
（2）加入氧化剂A的目的是将Fe2+氧化成Fe3+，为避免引入杂质离子，氧化剂A应为H2O2或氯水；
（3）加入试剂B的目的使Fe3+、Al3+转化成Fe(OH)3、Al(OH)3沉淀而除去，继续加入试剂B调pH，便于“固碳”时形成CaCO3，滤液C的溶质可循环利用，试剂B应为氨水；
（4）根据可知，平衡常数K===1.4；
（5）①由图可知浸出2的pH约为2.5时，Ca2V2O7的溶解率最大，故应控制焙烧条件使钒钙盐为Ca2V2O7；
②该焙烧过程中V元素的化合价由+3价升至+5价，O2为氧化剂，根据得失电子守恒和原子守恒，该焙烧反应的化学方程式为；
（6）钢渣中Ca元素的质量分数为30%，若Ca的浸出率为90%，理论上1吨钢渣在“固碳”中可固定CO2的质量为=297kg。
【变式2-1】（2024·河北邯郸·一模）Fe3O4@SiO2是一种高效非贵金属光/热催化剂，以废弃还原铁粉(表面有锈渍，不含其他金属杂质)为原料制备Fe3O4@SiO2的工艺流程如图所示：
已知：25℃时，，。
请回答下列问题：
(1)为了提高铁粉的浸取速率，除了考虑温度、浓度影响因素外，还可以采取的措施有 (填一条)；经检验浸取液中无Fe3+，其原因为 (用离子方程式解释)。
(2)需在隔绝空气条件下进行的反应设备或操作有反应釜1、 、真空热分解。
(3)实验室 (填“能”或“不能”)用如图所示装置进行“加压过滤”，原因为 。
(4)已知“浸取液”中无过量的酸，则反应釜2中反应的离子方程式为 。
(5)反应釜3中，25℃时Ca2+浓度为50 g L，理论上溶液的pH低于 ()。
(6)纳米Fe3O4也可以用如下过程制备：
①反应ⅱ中的作用是 。
②反应ⅱ的化学方程式为 。
【答案】(1) 将废弃还原性铁粉粉碎或进行充分搅拌(或其他合理答案) Fe+2Fe3+=3Fe2+
(2)加压过滤
(3) 不能 图示抽滤操作无法在真空中进行
(4)CaO+H2O+Fe2+=Fe(OH)2↓+Ca2+、4Fe(OH)2+O2+2H2O=4Fe(OH)3
(5)11.3
(6)中和反应过程中生成的HCl，促进FeCl3·6H2O水解 FeCl3·6H2O+3=FeOOH+4H2O+3
【分析】由题干以废弃还原铁粉(表面有锈渍，不含其他金属杂质)为原料制备Fe3O4@SiO2的工艺流程图可知，向废弃还原性铁粉中加入足量的盐酸，发生的反应有：Fe+2HCl=FeCl2+H2↑、Fe2O3+6HCl=2FeCl3+3H2O、Fe+2FeCl3=3FeCl2，过滤得到浸取液，将浸取液分别进入反应釜1，即加入CaO，反应原理为：CaO+H2O+FeCl2=Fe(OH)2↓+CaCl2，反应釜2，即加入CaO并通入空气，反应原理为：CaO+H2O+FeCl2=Fe(OH)2↓+CaCl2、4Fe(OH)2+O2+2H2O=4Fe(OH)3，将反应釜1和反应釜2的物质混合进入反应釜3，调节pH使得Fe2+、Fe3+完全沉淀，而Ca2+不沉淀，然后加压过滤，为防止Fe(OH)2被氧化，使得产品中Fe2+和Fe3+物质的量比不为1:2，加压过滤需在真空环境中进行，将过滤所得沉淀进行真空加热得到纳米Fe3O4，加入水凝胶/纳米SiO2共热得到Fe3O4@SiO2，据此分析解题。
【解析】（1）为了提高铁粉的浸取速率，除了考虑温度、浓度影响因素外，还可以采取的措施有将废弃还原性铁粉粉碎、进行充分搅拌；由分析可知，Fe2O3+6HCl=2FeCl3+3H2O、Fe+2FeCl3=3FeCl2，经检验浸取液中无Fe3+，则其原因用离子方程式表示为：Fe+2Fe3+=3Fe2+，故答案为：将废弃还原性铁粉粉碎或进行充分搅拌；Fe+2Fe3+=3Fe2+；
（2）由分析可知，为防止Fe2+过渡被氧化，改变产品中Fe2+、Fe3+的物质的量比，则需在隔绝空气条件下进行的反应设备或操作有反应釜1、加压过滤、真空热分解，故答案为：加压过滤；
（3）由分析可知，为防止Fe(OH)2被氧化，使得产品中Fe2+和Fe3+物质的量比不为1:2，加压过滤需在真空环境中进行，图示抽滤操作无法在真空中进行，故答案为：不能；图示抽滤操作无法在真空中进行；
（4）由分析可知，已知“浸取液”中无过量的酸，则反应釜2中反应为：CaO+H2O+FeCl2=Fe(OH)2↓+CaCl2、4Fe(OH)2+O2+2H2O=4Fe(OH)3，其反应的离子方程式为：CaO+H2O+Fe2+=Fe(OH)2↓+Ca2+、4Fe(OH)2+O2+2H2O=4Fe(OH)3，故答案为：CaO+H2O+Fe2+=Fe(OH)2↓+Ca2+、4Fe(OH)2+O2+2H2O=4Fe(OH)3；
（5）反应釜3中，25℃时Ca2+浓度为50 g L，即Ca2+的物质的量浓度为：=1.25mol/L，反应釜3中调节pH使得Fe2+、Fe3+完全沉淀，而Ca2+不沉淀，故有：c(OH-)＜==2×10-3，c(H+)＞=5×10-12，即理论上溶液的pH低于=11.3，故答案为：11.3；
（6）①由流程图可知，FeCl3·6H2O水解生成FeOOH过程中生成了HCl，中的N上有孤电子对显碱性，能与HCl反应生成盐，从而促进水解正向进行，故反应ⅱ中的作用是中和反应过程中生成的HCl，促进FeCl3·6H2O水解；
②反应ⅱ的化学方程式为：FeCl3·6H2O+3=FeOOH+4H2O+3。
【变式2-2】（2024·广东江门·一模）某化工厂利用废旧锂离子电池正极材料（含有LiCoO2以及少量Ca、Mg、Fe、Al等）制备Co2O3和Li2CO3。工艺流程如下：
固体已知：①常温时，有关物质如下表：
物质
②常温时，的溶度积，该数值随温度升高而减小。
(1)LiCoO2中Co元素的化合价为 ；基态Co原子的价层电子轨道表示式为 。
(2)“酸浸”时发生反应：。
①补充完整上述离子方程式 ；
②旧生产工艺用盐酸进行“酸浸”，但易造成环境污染，原因是 。
(3)已知滤渣2中含有，则常温下滤液2中 mol/L。
(4)滤液3中含金属元素的离子主要是，通入空气发生催化氧化反应的离子方程式为 。
(5)沉锂操作过程中的存在反应：，该操作中需将温度升高到90℃，原因是 。
(6)由进一步制得的具有反萤石结构，晶胞如图所示。
①在晶胞中的位置为 ；
②设阿伏加德罗常数的值为。晶胞的密度为b，则晶胞参数（棱长）为 pm。
【答案】(1)+3
(2)2CO2 被氧化生成C12污染环境
(3)5.6×10-4
(4)
(5)温度升高到90℃，促进碳酸的分解，沉锂反应向正反应方向移动，提高沉锂反应转化率
(6)在立方体的顶点上和面心上
【分析】废旧锂离子电池的正极材料(含有LiCoO2以及少量Ca、Mg、Fe、Al等)，加硫酸溶解Ca、Mg、Fe、Al，加草酸把LiCoO2还原为Co2+，过滤除去不溶物为滤渣1，滤液1加NaOH溶液，题中已知滤渣2中含有，分析可知还含有Co(OH)2，在滤渣2中加入碳酸铵和将有Co(OH)2转化为，过滤后除去，滤液3中为且溶液为碱性，经过空气催化氧化得到Co(OH)3，最后得到Co2O3；滤液1中主要含有Li+、Ca2+、，经过NH4F固体的处理将Ca2+除去，后续沉锂再将Li+以Li2CO3形式沉淀出来，据此作答。
【解析】（1）Li化合价+1价，O化合价-2价，推得Co化合价+3价，Co第27号元素，所以基态Co原子的价层电子轨道表示式为：。
（2）LiCoO2中Co元素的化合价化合价从+3价降低到+2价，因此草酸中C元素化合价从+3价升高到+4价，再通过质量守恒定律推出为：2CO2，旧生产工艺用盐酸进行“酸浸”，盐酸中的会被氧化生成C12从而污染环境，故答案为：2CO2；被氧化生成C12污染环境。
（3）pH=10时，，，5.6×10-4。
（4）Co化合价从+2价升高到+3价，O化合价从0价降到-2价，滤液3为碱性，所以通入空气发生催化氧化反应的离子方程式为：。
（5）温度升高到90℃，促进碳酸的分解，则沉锂反应向正反应方向移动，提高沉锂反应的转化率，故答案为：温度升高到90℃，促进碳酸的分解，沉锂反应向正反应方向移动，提高沉锂反应转化率。
（6）①化学式中的Li+：O2-的个数比为2：1，根据观察并计算，O2-应该是在立方体的顶点上和面心上，Li在立方体的体心上；
②设晶胞参数（棱长）为apm， ，由此可得。
【变式2-3】（2024·陕西榆林·一模）具有耐高温的惰性，高活性，可广泛应用于制作各种塑料、橡胶、陶瓷、耐火材料等。工业上以油页岩灰渣（主要成分为、，含少量、、和其他不溶于酸、碱的杂质）为原料制备纳米的流程如下。已知：熔点高，硬度大，不溶于酸、碱；常温下，、、；溶液中离子的浓度小于时可视为该离子沉淀完全。请回答下列问题：
(1)油页岩灰渣“70℃下加热”前需要将其粉碎，目的是 ；加入的目的是 。
(2)滤渣1的主要成分为 、 及不溶于酸、碱的杂质；加入调节溶液的为13后，溶液中的 。
(3)若通入过量，发生的主要反应的离子方程式为 。
(4)写出洗去固体A表面杂质的简要操作： 。
(5)“煅烧”固体A反应的化学方程式为 。
【答案】(1) 增大接触面积，加快反应速率 将转化为可溶于酸的物质
(2)
(3)
(4)向漏斗内加水至浸没固体，待水自然流干后，重复操作2～3次
(5)
【分析】油页岩灰渣（主要成分为、，含少量、、和其他不溶于酸、碱的杂质）混合NaCl后在70℃下加热，然后用30%的硫酸溶液浸取，不和硫酸反应存在于滤渣1中，CaO和硫酸反应生成硫酸钙沉淀也存在于滤渣1中，滤液中存在Al3+、Mg2+，向滤液中加入过量NaOH溶液，Mg2+转化为Mg(OH)2沉淀，Al3+转化为AlO，过滤后向含有AlO的滤液中通入CO2，AlO转化为Al(OH)3沉淀，煅烧Al(OH)3使其分解产生Al2O3，以此解答。
【解析】（1）油页岩灰渣“70℃下加热”前需要将其粉碎，目的是增大接触面积，加快反应速率。加入的目的是将转化为可溶于酸的物质。
（2）由分析可知，滤渣1的主要成分为、及不溶于酸、碱的杂质；加入调节溶液的为13后，c(H+)=10-13mol/L，c(OH-)= ，溶液中的。
（3）若通入过量，AlO转化为Al(OH)3沉淀，离子方程式为：。
（4）洗去固体A表面杂质的简要操作为：向漏斗内加水至浸没固体，待水自然流干后，重复操作2～3次。
（5）“煅烧”固体Al(OH)3生成氧化铝，化学方程式为：。
【题型3 综合考查矿产资源物质制备】
【例3】（2024·福建莆田·二模）白云石的主要成分为，还含有少量的和。利用白云石制备碳酸钙和氧化镁，其主要流程的示意图如下。
已知：。
(1)组成的四种元素，电负性由大到小的顺序是 。
(2)“氨浸1”在室温下进行，写出氯化铵浸取氧化钙总反应的离子方程式 。
(3)两次“氨浸”的pH比较；a b(填“>”“=”或“<”)。
(4)“碳化”时，测得碳酸钙的产率及碳酸钙中镁元素的含量随溶液pH的变化如图所示。
时，碳化效果最佳。低于该pH，碳酸钙的产率下降，其原因用离子方程式表示： 。
(5)“沉镁”发生反应：，其平衡常数 (用含氢氧化的和的的代数式表示)。
(6)制备过程除了充分利用，还可以循环利用的1种物质是 (填化学式)。
(7)称取试样置于烧杯中，加蒸馏水数滴润湿，盖一表面皿，滴加盐酸至固体完全溶解，定容在的容量瓶内，用移液管吸取待测液于锥形瓶中，加入相关试剂，摇匀后用EDTA溶液滴定至终点(与EDTA以等物质的量比反应)。进行平行实验，测得平均消耗EDTA溶液。产品中碳酸钙质量分数为 (列出计算式)。
(8)碳酸钙的某种晶胞结构如下图所示。
①每个晶胞中含有 个“”单元。
②每个阴离子团的配位数(紧邻的阳离子数)为 。
【答案】(1)
(2)
(3)>
(4) 7.0
(5)
(6)
(7)
(8) 6 6
【分析】白云石的主要化学成分为，还含有少量的和，白云石样品煅烧后，转化为氧化钙、氧化镁，加入氯化铵溶解、浸钙，过滤，大部分钙离子进入滤液1，通入二氧化碳生成碳酸钙沉淀，分离出含有MgO、和的滤渣1，2步浸氨在滤液2中含有镁离子，滤渣2中为和，向滤液再加入碳酸铵沉淀镁，生成碱式碳酸镁沉淀，过滤得到碳酸镁和含有硫酸铵的滤液，洗涤沉淀、干燥、煅烧得到氧化镁，据此分析作答。
【解析】（1）组成的四种元素，非金属性越强电负性越强，电负性由大到小的顺序是。
（2）“氨浸1”在室温下进行，据分析可知，加入氯化铵溶解、浸钙，生成钙离子和一水合氨，离子方程式：。
（3）由于金属性，两次“氨浸”的pH比较：a＞b。
（4）7.0时，碳化效果最佳，此时碳酸钙产率最高。低于该pH，碳酸钙的产率下降，碳酸钙与二氧化碳反应生成碳酸氢钙，其原因用离子方程式表示：。
（5）“沉镁”发生反应：，其平衡常数，，，将和的带入K的代数式中，可得。
（6）制备过程除了充分利用，还可以循环利用的1种物质是，通入二氧化碳会生成碳酸钙和氯化铵。
（7）称取试样置于烧杯中，加蒸馏水数滴润湿，盖一表面皿，滴加盐酸至固体完全溶解，定容在的容量瓶内，用移液管吸取待测液于锥形瓶中，加入相关试剂，摇匀后用EDTA溶液滴定至终点(与EDTA以等物质的量比反应)。进行平行实验，测得平均消耗EDTA溶液。产品中碳酸钙质量分数。
（8）①每个晶胞中含有Ca的个数为故有6个“”单元。
②每个阴离子团的配位数(紧邻的阳离子数)为6，且氧原子共享。
【变式3-1】（2024·重庆·一模）工业上以菱锰矿(主要成分为MnCO3，含杂质CaCO3、FeCO3、NiCO3)为原料制取金属锰的工艺流程如下：
已知常温下，溶度积常数(Ksp)如下表：
(1)基态Mn2+的价层电子轨道表示式为 ，的空间结构为 。
(2)“酸浸”时，为了加快反应速率，可采取的措施有 (答两条)，该过程一般选择硫酸而不用盐酸的原因是 。
(3)“酸浸”过程中，MnO2发生的主要反应的离子方程式为 。
(4)常温下，加稀氨水时调pH约为4，则滤渣2的主要成分是 。
(5)“除杂1”时加入适量的(NH4)2S，除去的主要离子为 ，过滤后得到的滤液中，则其的范围是 。
【答案】(1) 平面三角形
(2)搅拌、粉碎、适当升温、适当增加酸的浓度等 盐酸与二氧化锰会发生反应，电解制锰时会产生污染气体
(3)
(4)Fe(OH)3
(5)Ni2+
【分析】菱锰矿(主要成分为MnCO3，含杂质CaCO3、FeCO3、NiCO3)中加入H2SO4、MnO2进行酸浸，Fe2+被氧化为Fe3+，CaCO3转化的CaSO4成为滤渣1；滤液中加入稀氨水调pH，此时Fe3+转化为Fe(OH)3沉淀；滤液中加入(NH4)2S，Ni2+转化为NiS沉淀；滤液中加入NH4F，Ca2+转化为CaF2沉淀；将滤液进行电解，便可获得Mn。
【解析】（1）Mn为25号元素，价层电子排布式为3d54s2，Mn2+的价层电子排布式为3d5，则基态Mn2+的价层电子轨道表示式为；的中心原子无孤电子对，中心C原子的价层电子对数为3，C采取sp2杂化，空间结构为平面三角形。
（2）“酸浸”时，为了加快反应速率，可采取升高温度、增大浓度、增大接触面积等措施，则具体措施有：搅拌、粉碎、适当升温、适当增加酸的浓度等；盐酸可能会与二氧化锰发生氧化还原反应，同时引入的氯离子在最后电解制锰时会在阳极放电，从而生成污染气体氯气，则该过程一般选择硫酸而不用盐酸的原因是：盐酸与二氧化锰会发生反应，电解制锰时会产生污染气体。
（3）“酸浸”过程中，MnO2能将Fe2+氧化，则主要反应的离子方程式为。
（4）根据金属氢氧化物的溶度积数据可知，调节pH为4左右，目的是为了除去Fe3+，故滤渣2的主要成分是Fe(OH)3。
（5）结合金属硫化物的溶度积常数数据可知，加入适量的(NH4)2S除去的主要离子是Ni2+，此时硫离子需要刚好完全沉淀Ni2+但不能沉淀Mn2+。当Ni2+完全沉淀时，c(S2-)=mol/L，pS≤19；当Mn2+不产生沉淀时，，c(S2-)＜mol/L，pS＞10，所以pS的范围是。
【变式3-2】（2024·福建福州·二模）钨是国防及高新技术应用中极为重要的功能材料之一，由黑钨矿[主要成分是钨酸亚铁()、钨酸锰()，少量Si、As元素]冶炼钨的流程如下：
已知：①钨酸()酸性很弱，难溶于水。
②水浸液含、、、等阴离子。
(1)“焙烧”前，粉碎黑钨矿的目的是 。
(2)滤渣的主要成分为两种金属氧化物，是、 。写出生成的化学方程式 。
(3)“净化”过程中，的作用是 。
(4)“还原”的总反应为 ，实验测得一定条件下，平衡时的体积分数随温度的变化曲线如图所示。
①该反应 0(填“>”或“<”)。
②由图可知，a点处 (填“>”或“<”或“=”)。
③900℃时该反应的压强平衡常数 。(用平衡分压代替平衡浓度计算，分压=总压×物质的量分数)
(5)“还原”过程中，氧化钨会与水蒸气反应生成，其化学方程式为 。
(6)工业上可以采用铝热法还原黄钨()生产钨。已知、
①
②
则的 。
(7)钨酸钙可用于制闪烁计数器、激光器等，往“净化”后的溶液中加入石灰乳发生：，已知：常温下，、的沉淀溶解平衡曲线如图所示。当溶液中的完全沉淀()时，溶液 。
【答案】(1)增大接触面积，使焙烧更充分
(2)
(3)将氧化为
(4) > > 27
(5)
(6)
(7)13
【解析】（1）黑钨矿[主要成分是钨酸亚铁(FeWO4)、钨酸锰(MnWO4)，少量Si、As元素]冶炼钨，先加入碳酸钠并通入氧气进行焙烧，铁元素被氧化为三价，硅转化为硅酸盐，进行水浸，水浸液含、、、等阴离子，滤渣的主要成分为MnO2、Fe2O3两种金属氧化物，水浸液中加入氯化镁、过氧化氢净化，得到MgSiO3、MgHAsO4，加入硫酸根过滤得到滤液和滤渣，钨酸(H2WO4)酸性很弱，难溶于水，煅烧得到WO3，通入氢气还原得到单质W。
“焙烧”前将黑钨矿粉碎，可增大矿石的表面积，从而增大反应接触面积，使焙烧更充分；
（2）由分析，“水浸”除去了锰和铁元素，故滤渣的主要成分为MnO2、Fe2O3两种金属氧化物，焙烧过程中MnWO4与氢氧化钠反应生成二氧化锰和钨酸钠，化学方程式为；
（3）由流程图及分析，水浸液含、，净化过程中，砷元素以MgHAsO4沉淀的形式被除去，因此，H2O2的作用是将氧化为；
（4）①由图像分析可知，随温度升高，氢气的体积分数减小，即升温平衡正向移动，正反应为吸热反应，该反应ΔH>0；
②a点在曲线上方，即如果达到平衡，氢气体积分数要减小，说明反应要正向进行才能到平衡，故反应正向进行中，v正>v逆；
③900℃时，压强p=0.1MPa，M点氢气的体积分数为25%，结合三段式列式计算平衡分压，设氢气起始量为3mol，平衡时消耗氢气x mol，则，，x=2.25mol，该反应的压强平衡常数Kp=；
（5）“还原”过程中，氧化钨会与水蒸气反应生成WO2(OH)2，其化学方程式为；
（6）反应②-①得到WO3(s)+2Al(s)=W(s)+Al2O3(s)的4倍，故根据盖斯定律WO3(s)+2Al(s)=W(s)+Al2O3(s) ΔH=kJ/mol；
（7）常温下，Ca(OH)2、CaWO4的沉淀溶解平衡曲线如图，由于氢氧化钙微溶，溶解度相对较大，上方的线表示CaWO4，下方的线表示Ca(OH)2，当c()=10-5mol/L时，对应是曲线上纵坐标为5的点，取横坐标(钙离子浓度)相同，对应氢氧根曲线的纵坐标为1，即c(OH-)=0.1mol/L，即pOH=1，pH=13。
【变式3-3】（2024·四川成都·二模）贵金属银有广泛用途。工业上用银锰精矿(主要含、MnS、等)制备银，同时获得二氧化锰的流程如下。
回答下列问题：
(1)“浸锰”步骤中产生的浸锰液主要含有，生成气体的主要成分为 ；用惰性电极电解浸锰液制，写出电解总反应的化学方程式 。
(2)已知“浸铁”步骤中保持不变，反应中n(氧化剂)：n(还原剂)= ；浸铁滤饼的主要成分为S和 。
(3)“浸银”时发生反应，其中在溶液中是一种稳定配合物。加入的作用是 ；结合离子方程式，从平衡角度分析选用氯化物浓溶液的原因是 。
(4)“沉银”步骤中，生成单质银的离子反应方程式为 ，沉银液经处理可再利用，方法是向沉银液中通入 (写化学式)，通过一步转化后循环再用。
【答案】(1)H2S MnSO4+2H2OMnO2+H2↑+H2SO4
(2) 1:1 Ag2S
(3) 抑制Fe3+水解 增大溶液中氯离子浓度，可以促进平衡正向进行，提高银元素的转化率
(4) 2+Fe=2Ag+4Cl-+Fe2+ 氯气
【分析】银锰精矿主要含Ag2S、MnS、FeS2，加入稀硫酸浸锰，其中硫化锰和硫酸反应生成硫酸锰和硫化氢气体，得到的浸锰滤饼中还含有Ag2S、FeS2，加入硫酸铁浸铁，二硫化亚铁和硫酸铁反应，得到硫化亚铁和硫单质，剩余硫化银进行浸银，将银转化为Ca[AgCl2]2，最后加入过量铁粉沉银。
【解析】（1）“浸锰”步骤中，浸锰液主要含有MnSO4，说明硫酸和硫离子反应得H2S，是气体的主要成分，用惰性电极电解浸锰液，二价锰离子在阳极失电子得MnO2，阴极生成氢气，电解总反应化学方程式为：MnSO4+2H2OMnO2+H2↑+H2SO4；
（2）已知“浸铁”步骤中硫酸根物质的量不变，Fe2(SO4)3为氧化剂，FeS2为还原剂，FeS2中硫被氧化为硫单质，中铁被还原为二价铁离子，故氧化剂和还原剂转移电子数相同，都为2，故n(氧化剂)：n(还原剂)=1:1，浸铁滤饼的主要成分为S和“浸锰”和“浸铁”步骤中剩余未反应的Ag2S；
（3）“浸银”时发生的反应中，反应物有FeCl3，故加入H+的作用是抑制Fe3+水解，“浸银”时发生的反应是可逆反应，用氯化物浓溶液增大溶液中氯离子浓度，可以促进平衡正向进行，提高银元素的转化率；
（4）“沉银”步骤中，前一步“浸银”时生成的与铁反应生成银单质，铁失电子变为二价铁离子，发生的离子方程式为2+Fe=2Ag+4Cl-+Fe2+，沉银液主要含FeCl2，向沉银液中通入氯气将其氧化为FeCl3，可在“浸银”时循环再用。
【题型4 综合考查工艺流程与化学图像】
【例4】（2024·四川·二模）工业上以铬铁矿(，含Al，Si氧化物等杂质)为主要原料制备重铬酸钾的工艺流程如图。回答下列问题：
已知：焙烧时(铁、铬分别为、价)转化为和，同时A1、Si氧化物转化为可溶性钠盐。
(1)“焙烧”过程与有关的化学反应中，氧化剂和还原剂物质的量之比为 。“浸取”过程所得滤渣的用途有 (合理即可)。
(2)矿物中相关元素可溶性组分物质的量浓度c与pH的关系如图所示。当溶液中可溶组分浓度时，可认为已除尽。
则“中和”时应控制pH的范围为 ；从平衡移动的角度解释“酸化”过程加入的原因 。
(3)“冷却结晶”时，相关化学反应方程式为 。
(4)价铬的化合物毒性较大，需将转化为毒性较低的；工业上可采用电解法处理酸性含铬废水：以铁板做阴、阳极，电解含铬(Ⅵ)废水，示意如图。
①灵敏鉴定废水中的：向含铬(Ⅵ)废水中加入适量溶液发生反应，生成在乙醚中较稳定存在的价的含铬氧化物，1mol中含过氧键的数量是 。
②电解开始时，A极上主要发生的电极反应式为 。
③电解产生的将还原为同时产生，其离子方程式为 。
【答案】(1) 制作颜料，用于工业炼铁等
(2) 体系存在平衡，加入溶液，使溶液中浓度升高，平衡逆向移动，得到高浓度的
(3)或
(4) (或2mol)
【分析】铬铁矿加入纯碱和O2进行焙烧，生成Na2CrO4、Fe2O3、Na[Al(OH)4]、Na2SiO3，加入水进行“浸取”，过滤，滤渣为不溶于水的Fe2O3，向过滤后向溶液中加入H2SO4调节溶液pH使Na[Al(OH)4]、Na2SiO3转化为氢氧化铝和硅酸沉淀过滤除去，再向滤液中加入H2SO4，将Na2CrO4转化为Na2Cr2O7，将溶液蒸发结晶将Na2SO4除去，所得溶液加入氯化钾固体冷却结晶得到K2Cr2O7 2H2O晶体；
【解析】（1）“焙烧”的目的是将FeCr2O4转化为Na2CrO4和铁红，则生成Na2CrO4的化学方程式为：4FeCr2O4+7O2+8Na2CO38Na2CrO4+8CO2+2Fe2O3，氧元素化合价降低，O2是氧化剂，Cr元素化合价升高，FeCr2O4是还原剂，氧化剂和还原剂物质的量之比为7:4；“浸取”过程所得滤渣Fe2O3是红棕色固体，用途有制作颜料，用于工业炼铁等；
（2）“调pH”的目的是将Na[Al(OH)4]、Na2SiO3转化为氢氧化铝和硅酸沉淀过滤除去，由图可知，当溶液pH≥4.5时，Al3+除尽，当溶液pH＞9.3时，H2SiO3会再溶解生成，因此“调pH”时pH的理论范围为4.5≤pH≤9.3；“酸化”过程加入的原因是：体系存在平衡，加入溶液，使溶液中浓度升高，平衡逆向移动，得到高浓度的；
（3）“冷却结晶”时，氯化钾固体将Na2Cr2O7转化为K2Cr2O7，化学反应方程式为；
（4）①价的含铬氧化物，氧元素化合价由1个-2价和4个-1价组成，即1mol中含过氧键的数量是；
②电解开始时，A极上主要发生的电极反应式为：Fe-2e-=Fe2+；
③二价铁离子有还原性，有强氧化性，二者能发生氧化还原反应，二价铁离子被氧化成三价铁离子，被还原为Cr3+，反应方程式为：。
【变式4-1】（2024·湖南衡阳·二模）一种硫酸镍粗品中含有、、、、等杂质离子，采用下列流程可以对硫酸镍进行提纯，并能获取蓝矾。
已知：常温下，①；
②部分金属离子（起始浓度为0.1，沉淀完全的浓度为）生成氢氧化物沉淀的pH范围如下表：
金属离子
开始沉淀的pH 1.5 4.2 6.2 6.3 6.9 11.8
完全沉淀的pH 2.8 6.2 8.2 8.3 8.9 13.8
回答下列问题：
(1)“水浸”时常适当加热，加热的目的是 。
(2)常温下，X是一种气体，则X、、中键角从大到小的顺序是 （用化学式表示），其原因是 。
(3)“沉铁”时，总反应的离子方程式为 ；其中加入的作用是调节溶液pH＝ （填字母）。
A．1.5 B．4.0 C．6.3 D．6.9
(4)若某次工艺生产中，“沉铁”后，1.0t（体积约为L）滤液中，“沉钙”后，，则最少加入 g（保留三位有效数字）。
(5)萃取剂P204的结构简式如图1所示，1mol P204中含 mol手性碳原子；萃取时，萃取液pH对相关金属离子的影响如图2所示，则最适宜的pH为 。
【答案】(1)加快浸取速率
(2) 三者都是杂化，、的中心原子分别有2对，1对孤电子对，的中心原子无孤电子对，而孤电子对的排斥力较大，导致的键角最小，次之，最大
(3) B
(4)193
(5)2 3.4
【分析】硫酸镍粗品中含有、、、、等杂质离子，水浸后通入H2S，生成S和CuS沉淀，过滤滤去滤渣1，往滤液加入H2O2，将Fe2+氧化后加入Ni(OH)2沉铁，得到Fe(OH)3沉淀后再次过滤，往滤液加入NiF2，生成CaF2沉淀，过滤后得到NiSO4、ZnSO4溶液，用P204将硫酸锌萃取后经蒸发结晶等系列操作可得到硫酸镍晶体。过滤得到的S和CuS在空气中焙烧生成CuO和二氧化硫，CuO加硫酸溶解得到硫酸铜溶液，再经蒸发浓缩、冷却结晶、过滤等操作得到胆矾晶体，据此分析解答。
【解析】（1）“水浸”时常适当加热，可以加快浸取速率；
（2）X目的是除去铜离子，X应为H2S，H2S、、三者中心原子都是杂化，、的中心原子分别有2对、1对孤电子对，的中心原子无孤电子对，而孤电子对的排斥力较大，导致的键角最小，次之，最大，则键角：>>H2S；
（3）“沉铁”时，将Fe2+离子氧化成Fe3+，调节pH值使Fe3+转化成，总反应的离子方程式为：；调节pH的目的是沉铁，但不能锌离子、镍离子沉淀，因此pH范围应为2.8-6.2之间，故选B；
（4）“沉钙”过程中发生反应：，由减小到，溶液体积为L，，则反应消耗的NiF2为0.99mol，完全沉淀后，则溶液中的，溶液中，对应的为1mol，则共需要1.99mol，则最少加入1.99mol ×97g/mol=193g；
（5）由结构简式可知P204中含2个手性碳原子：，则1molP204中含2mol手性碳原子；由图中信息可知pH=3.4时Zn2+的萃取率最高，且镍离子的萃取率较低，最适宜在该pH下萃取锌离子。
【变式4-2】（2024·福建龙岩·一模）以大洋锰结核(主要由MnO2和铁氧化物组成，还含有Al、Mg、Zn、Ca、Si等元素)为原料，制备MnxOy及Mn(H2PO4)2·2H2O，所得产品具有广泛的用途。制备过程如下图所示：
已知：①金属离子浓度≤10-5mol/L时，认为该离子沉淀完全。相关离子形成氢氧化物沉淀的pH范围如下：
金属离子 Mn2＋ Fe2＋ Fe3＋ Al3＋ Mg2＋ Zn2＋
开始沉淀的pH 8.1 6.3 1.5 3.4 8.9 6.2
沉淀完全的pH 10.1 8.3 2.8 4.7 10.9 8.2
②25℃时，Ksp(ZnS)=2.9×10-25；Ksp(MnF2)=5.3×10-3；Ksp(MgF2)=7.4×10-11；Ksp(MnCO3)=1.0×10-11。
(1)基态锰原子的价层电子轨道表示式为 。
(2)“浸取”时，有副产物MnS2O6生成，请写出该副反应的化学方程式 。温度对锰的浸出率、MnS2O6生成率的影响如图所示，为了减少副产物的生成，最适宜的温度 。
(3)“调pH”时，应控制的pH范围是 。“净化”后滤渣3的主要成分 。
(4)“沉锰”时，加入过量NH4HCO3溶液，该反应的离子方程式为 。若改用加入(NH4)2CO3溶液，还会产生Mn(OH)2，可能的原因是：MnCO3(s)＋2OH-(aq) Mn(OH)2(s)＋CO32-(aq)，25℃时，计算该反应的平衡常数的对数值lg K = (填数值)。
(5)要将“溶解”后的溶液制得Mn(H2PO4)2·2H2O晶体，操作X为 、过滤、洗涤、干燥。
(6)“煅烧”时，不同条件下煅烧可制得不同锰的氧化物晶体。
①晶体Ⅰ可作脱硫剂，其长方体晶胞结构如图。阿伏伽德罗常数为NA mol-1，则晶体Ⅰ的密度为 g·cm-3。
②晶体Ⅱ可作电池正极材料，通过Zn2+在晶体Ⅱ中嵌入和脱嵌，实现电极材料充放电的原理如图所示。“ii”代表电池 (填“充电”或“放电”)过程，“iii”的电极反应式为 。
【答案】(1)
(2)MnO2+2SO2 = MnS2O6 90℃左右
(3)4.7-8.1 ZnS、MgF2
(4)Mn2++2HCO= MnCO3↓+CO2↑+H2O 1.8
(5)蒸发浓缩、冷却结晶
(6)174/(a2bNA)×1030 放电 ZnxMn0.61□0.39O-2xe-= Mn0.61□0.39O+xZn2+
【分析】大洋锰结核(主要由MnO2和铁氧化物组成，还含有Al、Mg、Zn、Ca、Si等元素)为原料，通入SO2加硫酸浸取，Si被去除，氧化将方便后续除去，调pH，可让Fe3+，Al3+和部分Zn2+沉淀，再加MnF2和Na2S净化主要是除去Zn2+和，“沉锰”生成MnCO3沉淀，煅烧得到MnxOy，或者加磷酸进一步制备可得到Mn(H2PO4)2·2H2O，据此分析解题。
【解析】（1）锰原子序数为25，位于周期便第四周期第VIB族，价层电子轨道表示式为；
（2）“浸取”时，有副产物MnS2O6生成，该副反应的化学方程式，结合题目中所给温度对锰的浸出率、MnS2O6生成率的影响图，为了减少副产物的生成，最适宜的温度90℃左右；
（3）“调pH”时，为了保证杂质离子沉淀，锰离子不沉淀，应控制的pH范围是4.7-8.1，可让和部分沉淀，再加和净化主要是除去和，因此“净化”后滤渣3的主要成分ZnS、MgF2；
（4）“沉锰”时，加入过量NH4HCO3溶液，该反应的离子方程式为，对于反应，，完全沉淀时，pH，，且，，所以，故，；
（5）要将“溶解”后的溶液制得Mn(H2PO4)2·2H2O晶体，操作X为蒸发浓缩、冷却结晶；
（6）根据均摊法，原子个数为，O原子个数，根据晶体密度计算公式，则晶体Ⅰ的密度为g·cm-3；
晶体Ⅱ可作电池正极材料，通过在晶体Ⅱ中嵌入和脱嵌，实现电极材料充放电，“ii”代表电池放电过程，“iii”的电极反应式为ZnxMn0.61□0.39O-2xe-= Mn0.61□0.39O+xZn2+。
【变式4-3】（2023·四川绵阳·三模）锡烟尘(主要含ZnO、、SnO、、、)氧压浸出分离回收金属的工艺流程如下：
已知：。请回答下列问题：
(1)“氧压浸出”过程中，生成单质S的离子方程式为 。
(2)实验测得氧分压对Sn、In、Zn的浸出率影响如图所示：
结合反应的离子方程式，从平衡移动的角度解释氧分压对Sn的浸出率的影响： ；最佳氧分压为 。
(3)“萃取”过程中，发生反应。
①“萃取”实验中，使用的硅酸盐仪器有 。
②“萃余液Ⅰ”中含有的金属离子为 。
(4)“反萃取”过程中将有机层转移到水层，为使尽可能多地发生上述转移，可采取的措施为 。
(5)“反萃取”后，可先中和，再加入Zn粉置换，中和的目的是 ；已知常温下，“反萃取”后溶液中的浓度为，则中和时可调节pH的最大值为 。
【答案】(1)
(2)，氧分压增大，平衡正向移动，Sn的浸出率降低 0.7Mpa
(3)烧杯、分液漏斗 、
(4)多次反萃取，适当提高酸的浓度，充分振荡(答案合理即可)
(5)减少Zn粉的使用量 4
【分析】锡烟尘(主要含ZnO、、SnO、、、)进行氧压浸出，将-2价硫氧化为硫单质，SnO酸性条件下氧化生成H2SnO3沉淀，其余均转化为金属离子进入溶液中，加入萃取剂将In3+萃取入有机层中，分液，在有机层中加入反萃取剂，得到含In3+的无机溶液，锌置换得到In。
【解析】（1）根据质量守恒、得失电子守恒判断，“氧压浸出”过程中，生成单质S的离子方程式为。
（2）根据题图判断，氧分压越大，Sn的浸出率越低，可能原因为浸出过程中发生反应，氧分压增大，平衡正向移动，Sn2+转化为的量增大，则浸出率降低；氧分压高于0.7MPa时，Zn2+、In3+的浸出率没有明显上升，则最佳氧分压为0.7Mpa。
（3）①“萃取”实验中，使用的硅酸盐仪器(即玻璃仪器)为烧杯、分液漏斗；
②由流程分析可知，“萃余液Ⅰ”中含有的金属离子为、。
（4）“反萃取”过程中将有机层转移到水层，为使尽可能多地发生上述转移，可采取的措施为：多次反萃取，适当提高酸的浓度，充分振荡(答案合理即可)。
（5）“反萃取”后，溶液中含有较多H+，先中和可减少Zn粉的使用量；根据题意计算，，，，即中和时可调节pH的最大值为4。
【题型5 综合考查工艺流程与晶胞结构】
【例5】（2024·广东广州·二模）我国是世界上稀土资源最丰富的国家，冶炼提纯技术位于世界前茅。从某种磷精矿(主要成分为，含少量)分离稀土元素钪()的工业流程如下：
(1)钪的基态原子核外价电子排布式为 。
(2)“萃取”的目的是富集，但其余元素也会按一定比例进入萃取剂中。
①通过制得有机磷萃取剂，其中代表烃基，对产率的影响如下表。
产率/ 82 62 20
由表可知：随中碳原子数增加，产率降低，请从结构的角度分析原因 。
②“反萃取”的目的是分离和元素。向“萃取液”中通入，的沉淀率随的变化如图。试剂X为 (填“”或“”)，应调节为 。
③反萃取时，通入得到沉淀的过程为：
i．
ii． (写出该过程的化学方程式)。
(3)草酸钪晶体在空气中加热，随温度的变化情况如图所示。250℃晶体主要成分是 (填化学式)，℃反应的化学方程式为 。
(4)的一种氢化物晶胞结构如图，晶体中H周围与其最近的的个数为 。为阿伏伽德罗常数的值，晶胞参数为，则该晶胞的密度为 。
【答案】(1)3d14s2
(2) 随着碳原子数增加，烃基推电子能力增强，O-H键更难断裂，(RO)3PO产率降低 SO2 2 (NH4)3PO4+Sc(NO3)3=ScPO4↓+3NH4NO3
(3)Sc2(C2O4)3 H2O Sc2(C2O4)3+3O22Sc2O3+12CO2
(4) 4
【分析】磷精矿加入硝酸酸浸，过滤得到二氧化硅不反应得到滤渣1，稀土元素、铁、钙元素进入滤液，加入萃取剂萃取出稀土元素，然后加入试剂X为亚硫酸钠将三价铁转化为二价铁，通入氨气，调节pH分离出含有稀土的固相，再加入硝酸溶解，加入硫酸除去钙元素得到硫酸钙滤渣2，滤液加入草酸分离出草酸钪晶体；
【解析】（1）钪为21号元素，基态原子核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d14s2，核外价电子排布式为：3d14s2；
（2）①由表可知：随-R中碳原子数增加，(RO)3PO产率降低，请从结构的角度分析原因：随着碳原子数增加，烃基推电子能力增强，O-H键更难断裂，(RO)3PO产率降低．故答案为：随着碳原子数增加，烃基推电子能力增强，O-H键更难断裂，(RO)3PO产率降低；
②由图可知，亚铁离子与Sc3+的分离效果更好，则试剂X为将铁离子转化为亚铁离子的物质，故应选择SO2，二氧化硫和铁离子反应生成亚铁离子和硫酸，利于铁离子与Sc3+的分离，结合图像可知，应调节pH为2，此时Sc3+几乎完全沉淀，而亚铁离子几乎没有沉淀，分离效果好，故答案为：SO2；2；
③总反应为通入NH3得到ScPO4沉淀，反应i.H3PO4+3NH3═(NH4)3PO4，则反应ii为(NH4)3PO4和稀土的硝酸盐转化为ScPO4沉淀的反应，(NH4)3PO4+Sc(NO3)3=ScPO4↓+3NH4NO3，故答案为：(NH4)3PO4+Sc(NO3)3=ScPO4↓+3NH4NO3；
（3）设起始时Sc2(C2O4)3 6H2O的物质的量为1mol,质量为462 g,由图可知，250℃时，减少的质量为462g×19.5%≈90g，=5mol,即晶体失去5个结晶水，故250℃时晶体的主要成分是Sc2(C2O4)3 H2O，250～550℃减少的质量为462g×3.9%≈18g,可知550℃时晶体的主要成分是Sc2(C2O4)3，850℃时剩余固体的质量为462g×(1-19.5%-3.9%-46.88%)≈138g,除去钪元素质量后剩余质量为138g-2mol×45g/mol=48g,应为氧元素的质量，=3mol,则850℃时晶体的化学式为Sc2O3，故550～850℃发生反应的化学方程式为：Sc2(C2O4)3+3O22Sc2O3+12CO2；
（4）Sc的一种氢化物晶胞结构如图2，晶体中H周围与其最近的Sc的个数为：4，晶胞中分摊法得到，Sc个数=8×+6×=4，H个数8个，表示的氢化物为：H8Sc4， NA为阿伏加德罗常数的值，晶胞质量为，晶胞参数为anm，晶胞体积为V=(a×10 7)3cm3，则该晶胞的密度。
【变式5-1】（2024·广东佛山·一模）稀土（RE）包括镧（La）、铈（Ce）等元素，是重要的战略资源，从离子型稀土矿（含Fe、Al等元素）中提取稀土元素并获得高附加值产品的一种工艺流程如图所示：
已知：该工艺下，除铈（Ce）外，稀土离子保持＋3价不变；金属离子形成氢氧化物沉淀的相关pH见下表。
离子
开始沉淀时的pH 1.5 4.3 5.6（为6.2）
沉淀完全时的pH 3.2 5.5 /（为9.0）
回答下列问题：
(1)“预中和”工序中：
①该工序适宜的pH范围是 。
②胶状的X射线衍射图谱中， （选填“能”或“不能”）观察到明锐的衍射峰。
(2)“调pH”工序中，发生的离子反应方程式为 。
(3)滤液3可返回 工序循环使用。
(4)“沉淀”工序产物为 （选填“”或“”），理由是 [：]。（当反应的时可认为反应完全）
(5)含氟稀土抛光粉的主要成分为，焙烧时发生的化学反应方程式为 。
(6)利用离子交换法浸出稀土的过程如图所示。已知离子半径越小、电荷数越大，离子交换能力越强．下列离子对交换能力最强的是______。
A． B． C． D．
(7)银铈合金是优良的导电材料，一种银铈晶体结构单元如图（a）所示：
①将该结构单元示意图（b）补充完全 。
②该晶体的化学式为 。
【答案】(1) 3.2≤pH＜4.3 不能
(2)
(3)酸溶
(4) La(OH)3 ，，＞
(5)
(6)C
(7) Ag15Ce
【分析】稀土矿物与盐溶液发生离子交换除去矿渣，预中和加入碳酸氢铵将铁离子转化为氢氧化铁沉淀，再加入碳酸氢铵调节pH沉淀氢氧化铝与稀土元素，在沉淀中加入氢氧化钠将氢氧化铝沉淀溶解，水解转化为Al(OH)3.nH2O，将稀土元素的沉淀加HCl溶解，一部分加碳酸钠沉淀之后转化为La2O3，加入CeF2焙烧转化为含氟稀土抛光粉，另一部分加草酸酸化得到La2O3和含稀土合金，据此回答。
【解析】（1）①“预中和”工序中使铁离子沉淀，其他金属阳离子不沉淀，pH的范围为：3.2≤pH＜4.3；
②只有晶体在X射线衍射图谱中才能观察到明锐的衍射峰，而胶体不是晶体；
（2）“调pH”工序中，Al3+与碳酸氢根强烈双水解，发生的离子反应方程式为；
（3）滤液3溶液中含有草酸，可以回到酸溶工序中循环利用；
（4）①“沉淀”工序产物为La(OH)3；
②根据表中数据可得，，＞；
（5）含氟稀土抛光粉的主要成分为CeLa2O4F2，焙烧时发生的化学反应方程式为：；
（6）根据离子半径越小、电荷数越大，离子交换能力越强，对RE3+交换能力最强的是Mg2+，故选C；
（7）①根据图（a）可以看出，Ce在前面的两个顶点，且位于面对角线的位置，Ag在剩下的6个顶点和6个面心，所以结构单元示意图（b）补充完全为：
②Ce在顶点，均摊为，Ag在剩下的6个顶点和6个面心，均摊为，所以化学式为Ag15Ce。
【变式5-2】 （2024·广东梅州·一模）催化裂化（FCC）是石油精炼中最重要的转化之一。FCC催化剂中含有多种金属元素，一种针对FCC废催化剂（含较多的、铁铝的氧化物和少量其他可溶于酸的物质，固载在玻璃纤维上）综合回收利用的工艺流程如下：
已知：①不溶于稀硫酸，也不溶于NaOH溶液；②常温下，，。。
回答下列问题：
(1)已知基态Ce原子价层电子排布式为，它有 个未成对电子，它的最高正化合价为 。
(2)物质X为 ，若利用pH传感器监测反应2，当 时，已沉淀完全（时视为沉淀完全）。
(3)反应3的化学反应方程式为 ，其中的作用与反应1中的作用 （填“相同”或“不相同”）。
(4)从溶液中获得晶体的“一系列操作”包括 、过滤、洗涤、常温晾干。的空间构型为 。
(5)氧化铈（）是一种重要的光催化材料，光催化过程中立方晶胞的组成变化如图所示，则每个晶胞中个数为 。
【答案】(1) 2 +4
(2) 氨水 3.3
(3) 不相同
(4)蒸发浓缩、冷却结晶 正四面体
(5)4-8x
【分析】FCC废催化剂(含较多的CeO2、铁铝的氧化物和少量其他可溶于酸的物质，固载在玻璃纤维上)与硫酸反应生成硫酸铝、硫酸铁和硫酸亚铁，滤渣1为CeO2，与稀硫酸、过氧化氢反应生成Ce3+，发生反应4生成氢氧化铈，煅烧生成CeO2，最终得到铈；亚铁离子被过氧化氢氧化生成铁离子，与氨水反应生成硫酸铝铵晶体。
【解析】（1）Ce原子价层电子排布式为，由价电子排布可知其单电子数为2，价电子总数为4，则其最高正价为+4价；
（2）将硫酸铝转化为硫酸铝铵晶体，则物质X为氨水，反应2中铁离子完全转化为氢氧化铁沉淀，若利用pH传感器检测反应2，，pH=3.3；
（3）反应3中CeO2与稀硫酸、过氧化氢反应生成Ce3+，其反应化学方程式为：；；其中的作用是还原剂，反应1中将亚铁离子氧化为铁离子，其作用为氧化剂，则两者中的作用不相同；
（4）从溶液中获得晶体的“一系列操作”包括蒸发浓缩、冷却结晶、过滤、洗涤、常温晾干；中中心原子的价层电子对数为4+0=4，其空间构型为正四面体；
（5）假设晶胞中和个数分别为m和n，则m+n=1，由化合价代数和为0可得4m+3n=4-2x，解得：m=1-2x，由晶胞结构可知，位于顶点和面心的和个数为，所以每个晶胞中的个数为4-8x。
【变式5-3】 （2024·河南信阳·二模）一种银铟矿主要成分为、、、、、、、等物质，从该矿获得稀有金属的工艺流程如图所示：
该工艺条件下，金属离子开始沉淀和完全沉淀的pH如表：
金属离子
开始沉淀的pH 2.2 2.1 2.6 4.6 6.24 7.1
完全沉淀()的pH 3.2 3.4 4.3 6.6 8.24 9.1
(1)“浸出”过程中金、银、铜分别转化为、、进入溶液，同时生成硫，写出发生反应的离子方程式 。
(2)高温水蒸气除铁利用了易水解的性质，写出该反应的化学方程式 。
(3)“二次还原”得到的滤渣主要成分 (填化学式)。
(4)“二次中和”得到的滤渣除少量外，主要成分还有 (填化学式)。
(5)“分铅锌”步骤中，维持饱和水溶液的浓度为0.01mol/L，为使沉淀完全(沉淀完全是指离子浓度小于或等于)，需控制溶液的pH不小于 。已知：；；；
(6)一种铜铟硒晶体(化学式为)的晶胞结构如图所示，晶胞中和未标明，用A或者B代替。推断是 (填“A”或“B”)，晶体中一个周围与它最近且等距离的A粒子的个数为 。
【答案】(1)
(2)
(3)、、
(4)、
(5)1.24
(6) A 8
【分析】银铟矿主要成分为、、、、、、、。银铟矿加NaCl-HCl-NaClO“浸出”，浸出渣中含有S，浸出液中含有、、、ZnCl2、PbCl2、FeCl3、InCl3、CaCl3；浸出液中通入水蒸气生成Fe2O3除铁，加碳酸钙调pH=1.8，加铜粉“一次还原”还原出Ag、Au，加铜粉“二次还原”还原出Cu、Pb，滤液加碳酸钙“二次中和”调pH=4.5，生成、；滤液通入H2S生成PbS、ZnS分离出铅锌。
【解析】（1）“浸出”过程中转化为进入溶液，同时生成硫，根据氧化还原反应规律，NaClO被还原为NaCl，反应的离子方程式为；
（2）高温水蒸气促进了水解生成氧化铁和氯化氢，反应的化学方程式。
（3）Cu、Pb的活泼性比铁弱，加铁粉“二次还原”还原出Cu、Pb，得到的滤渣主要成分Fe、Cu、。
（4）“二次中和”调pH=4.5，根据金属离子开始沉淀和完全沉淀的pH表，生成、、沉淀；得到的滤渣除少量外，主要成分还有、。
（5）“分铅锌”步骤中，维持饱和水溶液的浓度为0.01mol/L，为使沉淀完全，则c(S2-)>,, ,，所以需控制溶液的pH不小于1.24。
（6）根据均摊原则，白球数为，灰球数为8，根据化学式，推断是A。根据图示，晶体中一个周围与它最近且等距离的A粒子的个数为8。
【题型6 综合考查化学计算与工艺流程】
【例6】（2024·四川成都·二模）以废钒催化剂(及有机物)为原料制取的工艺流程如下，回答下列问题：
已知：；。
(1)低温焙烧的目的是 。
(2)为提高高温氧化的速率，可采取的一种措施是 ，写出被氧化为和的化学方程式 。
(3)写出浸取时产生的滤渣I的一种用途 。
(4)沉铝时发生反应的离子方程式为 。
(5)沉钒时控制溶液，钒以的形式沉淀，沉钒过程中沉钒率随温度升高先增大，80℃时沉钒率达最大值，继续升高温度，沉钒率下降。继续升高温度，沉钒率下降的原因是 。室温下，若的溶度积常数为，当刚好沉淀完全时，溶液中，则的电离常数= [刚好沉淀完全时]。
(6)称取产品，加入适量稀硫酸溶解(假设杂质不与硫酸反应)，得到溶液，再向溶液中加入亚硫酸钠溶液，充分反应后得到溶液，最后用的高锰酸钾溶液滴定剩余亚硫酸钠，达到滴定终点时消耗高锰酸钾溶液，则产品的纯度为 。
【答案】(1)去除有机物
(2) 将原料粉碎（其他合理答案也可）
(3)用作油漆的红色颜料（其他合理答案也可）
(4)
(5) 溶液呈酸性，为控制溶液pH=7需要加入少量，当升高温度时，NH3易逸出，促进水解，使得pH下降，沉钒率下降
(6)25%
【分析】废钒催化剂(及有机物)先进行低温焙烧，去除有机物，再加入进行高温氧化，将氧化为和，化学方程式为：，加入进行高温焙烧，发生反应，，加水浸取并过滤，滤渣Ⅰ为，滤液中有、，加入 溶液进行沉铝，发生反应，过滤后向滤液中加入溶液进行沉钒，发生反应：，煅烧可得。
【解析】（1）低温焙烧的目的是：去除有机物；
（2）为提高高温氧化的速率，可采取的措施有：将原料粉碎、搅拌等；被氧化为和，化学方程式为：；
（3）由分析得，滤渣Ⅰ为，可用作油漆的红色颜料；
（4）沉铝时和反应，生成沉淀和，反应的离子方程式为：；
（5）溶液呈酸性，为控制溶液pH=7需要加入少量，当升高温度时，NH3易逸出，促进水解，使得pH下降，沉钒率下降；当刚好沉淀完全时，，溶液中，，则，的电离常数；
（6）由于，与高锰酸钾反应的的物质的量为：，与反应的的物质的量为：，根据反应方程式、，得到关系式：，即，质量为，纯度为：。
【变式6-1】（2024·辽宁·一模）废钼催化剂中含有钼、钴、镍等非常有价值的金属元素，回收其中的金属具有巨大的经济和环境意义。一种从废钼催化剂(主要成分为、，含少量CoO、CoS、NiO、等)中回收有价值金属的工艺流程如下图。
已知：①碱浸后滤液中主要成分为。
②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
开始沉淀时的pH 2.2 6.4 7.2
沉淀完全时()的pH 3.2 9.0 8.7
③钼酸铵为白色晶体，具有很高的水溶性，不溶于乙醇。
回答下列问题：
(1)钼酸铵中Mo元素的化合价为 ；“焙烧”时转化为，该反应的化学方程式为 。
(2)“碱浸”时NaOH加入量/钼理论耗量、浸出温度、浸出时间对钼浸出率的影响如图所示。
则“碱浸”时适宜的生产工艺条件：氢氧化钠加入量/钼理论耗量 、浸出温度 、浸出时间2.4h。
(3)“除铁”时应调节溶液pH的范围为 。
(4)若“沉钴镍”时调节溶液pH=9.5，则此时溶液中 (pX=-lgX)。
(5)经过降温结晶、过滤、洗涤、干燥等操作得到晶体，洗涤时所选用的最佳试剂为 。
(6)100.00kg该废钼催化剂(含Mo元素质量分数为10.56%)通过该工艺最终得到30.10kg七水钼酸铵(相对分子质量为322)产品，则该工艺中七水钼酸铵的收率为 %(保留一位小数。收率)。
【答案】(1) ＋6
(2) 1.0 85℃
(3)3.2~6.4
(4)-0.6
(5)乙醇
(6)85.0
【分析】由题干工艺流程图可知，废钼催化剂在空气中焙烧将MoS2氧化为MoO3，CoS转化为CoO，同时放出气体为SO2，向固体中加入NaOH和H2O2进行“碱浸”将MoO3转化为Na2MoO4溶液，过滤得到滤渣主要成分为CoO、NiO、Fe2O3，滤液主要为Na2MoO4溶液，向滤渣中加入稀HNO3，将氧化为转化为Co2+、Ni2+和Fe3+，然后加入NaOH溶液调节pH值进行除铁，即产生Fe(OH)3过滤除去，向滤液中继续加入NaOH溶液，将Co2+、Ni2+转化为Co(OH)2、Ni(OH)2沉淀，向Na2MoO4溶液中加入稀硝酸进行沉钼转化为H2MoO4沉淀，向沉淀中加入氨水，将沉淀转化为(NH4)2MoO4溶液，经过蒸发浓缩、冷却结晶、过滤洗涤干燥等一系列操作即得(NH4)2MoO4·7H2O晶体，据此分析解题。
【解析】（1）根据化合物各元素化合价代数和为0，钼酸铵[(NH4)2MoO4]中Mo元素的化合价为+6，“焙烧”时空气中氧气为氧化剂，MoS2转化为MoO3，同时硫元素被氧化为SO2，该反应的化学方程式为；
（2）由题干“碱浸”时 NaOH 加入量、浸出温度、浸出时间对钼浸出率的影响图示信息可知，NaOH 加入量/钼理论耗量为 1.0、浸出温度为85℃、浸出时间约为2.4h的条件下，钼浸出率最大，则应选择的适宜的生产工艺条件为NaOH加入量/钼理论耗量为1.0、浸出温度为85℃、浸出时间约为2.4h；
（3）由题干表中数据可知，“除铁”时即让Fe3+完全沉淀而Ni2+、Co2+不沉淀，则应调节溶液pH的范围为3.2≤pH＜6.4；
（4）若“沉钴镍”时调节溶液pH=9.5，则此时溶液中c(H+)=10-9.5mol/L，c(OH-)=10-4.5mol/L，则此时溶液中c(Ni2+)=，c(Co2+)=，故；
（5）经过降温结晶、过滤、洗涤、干燥等操作得到(NH4)2MoO4 7H2O晶体，洗涤时所选用的最佳试剂为乙醇，既可以减小晶体的溶解损耗，同时乙醇易挥发便于干燥；
（6）根据Mo元素守恒可知，100.00kg该废钼催化剂(含 Mo 元素质量分数为10.56%)理论上应该生成七水钼酸铵的质量为：100.00kg×10.56%×=35.42kg，通过该工艺最终得到30.10kg七水钼酸铵(相对分子质量为322)产品，则该工艺中七水钼酸铵的收率为×100%=85.0%。
【变式6-2】（2024·江西鹰潭·一模）镍有广泛的用途，不仅可以用于不锈钢的制造，目前也是三元锂电池中的重要元素。由红土镍矿(主要成分为NiO，还含有少量以及铁的氧化物等)可以制取黄钠铁矾和。
(1)Fe位于元素周期表第 周期第 族。
(2)为加快红土镍矿的溶解，在“酸浸”步骤中可采取的措施是 (举一例)。
(3)“预处理”中，反应的离子方程式为 。
(4)“沉铁”中若采用作为除铁所需钠源，的用量对体系pH和镍的损失影响如图所示。当的用量超过时，镍的损失率会增大，其可能的原因是 。(已知开始沉淀的pH分别为2.2、7.5)
(5)若溶液中为0.1mol/L，溶液的体积为1L，则要使溶液中，应加入固体NaF为 mol[忽略体积的变化，已知]。“沉镁”时应保证MgO将溶液的pH调节至5.5～6.0，原因是 。
(6)硫酸钠与硫酸镍晶体的溶解度曲线图如图所示，由滤液Y制备的步骤为：
Ⅰ．边搅拌边向滤液Y中滴加NaOH溶液至沉淀完全，过滤：
Ⅱ．用蒸馏水洗涤固体；
Ⅲ．将所得固体分批加入足量稀硫酸，搅拌使其完全溶解：
Ⅳ．稍低于___________℃减压蒸发浓缩，降温至稍高于___________℃，趁热过滤。
请回答：
①步骤Ⅱ中确定固体洗涤干净的方法是 。
②步骤Ⅳ中横线上的数字分别是 、 。
【答案】(1) 四 Ⅷ
(2)研磨粉碎红土镍矿或增大酸的浓度或适当升高温度等
(3)
(4)pH>2.2后，容易形成氢氧化铁的胶体，吸附溶液中的Ni2+，造成镍的损失
(5) 0.21 pH过小，难以形成MgF2沉淀；pH过大，会形成Ni(OH)2沉淀
(6) 取最后一次的洗涤液于一支洁净的试管中，向其中滴加BaCl2溶液，无沉淀生成，则已洗涤干净 53.8 30.8
【分析】红土镍矿加入稀硫酸进行酸浸，二氧化硅不反应，滤渣为二氧化硅，NiO与稀硫酸反应生成Ni2+，MgO转化为Mg2+，铁的氧化物转化为Fe3+或Fe2+；加入双氧水进行预处理，Fe2+被氧化为Fe3+，加入硫酸钠固体进行沉铁，生成黄钠铁矾；加入氧化镁调节pH，加入NaF溶液进行沉镁，得到滤液Y，滤液Y经过一系列处理后得到固体。
【解析】（1）Fe位于元素周期表中第四周期第Ⅷ族。
（2）反应速率受温度、浓度、接触面积等影响，为加快红土镍矿的溶解，在“酸浸”步骤中可采取的措施有研磨粉碎红土镍矿、增大酸的浓度或适当升高温度等。
（3）“预处理”中，H2O2与Fe2+反应的离子方程式为。
（4）开始沉淀的pH为2.2，当pH>2.2后，容易形成氢氧化铁胶体，吸附溶液中的Ni2+，造成镍损失。
（5）沉镁时发生反应，当溶液中为0.1mol/L，溶液的体积为1L时，完全反应Mg2+需要消耗NaF 0.2mol，根据平衡可知，要使溶液中，，溶液体积为1L，则共需要。“沉镁”时应保证MgO将溶液的pH调节至5.5～6.0，原因是pH过小，难以形成MgF2沉淀；pH过大，会形成Ni(OH)2沉淀。
（6）①检验固体洗涤干净即检验固体表面不含SO，故可取最后一次的洗涤液于一支洁净的试管中，向其中滴加BaCl2溶液，无沉淀生成，则已洗涤干净。
②由图可知，要制得固体，应稍低于53.8 ℃减压蒸发浓缩，降温至稍高于30.8 ℃，趁热过滤。
【变式6-3】（2024·北京海淀·三模）是一种重要的化工产品。以菱锰矿(主要成分为，还含有、等)为原料制备的工艺流程如图。
资料：
难溶物
(1)沉淀池1中，先加充分反应后再加氨水。写出加时发生反应的离子方程式： 。
(2)沉淀池2中，选择含硫沉淀剂而不选择的原因是 。
(3)如图为和的溶解度曲线。从“含的溶液”中提取晶体”的操作为 ，洗涤干燥。
(4)受实际条件限制，“酸浸池”所得的废渣中还含有。其含量测定方法如下。
称取废渣，加酸将锰元素全部溶出成，过滤，
i．将滤液定容于容量瓶中；
ii．取溶液于锥形瓶中，加入少量催化剂和过量溶液，加热、充分反应后。
iii．煮沸溶液使过量的分解。
iv．加入指示剂，用溶液滴定。滴定至终点时消耗溶液的体积为重新变成。
①步骤ii中反应的离子方程式是 。
②废渣中锰元素的质量分数为 。
③若省略步骤iii，则测定的结果将 (填“偏大”“偏小”或“不变”)。
(5)废渣若长期露置于空气，其中的锰元素会逐渐转化为。研究者用如图装置提取中的锰元素。图中“”代表氢自由基。实验测得电解时间相同时，随外加电流的增大，溶液中先增大后减小，减小的原因是 (写出两条)。
【答案】(1)
(2)和的相差不多，沉淀完全时也会沉淀。的远小于完全沉淀时，不会沉淀
(3)加热蒸发至有大量固体析出时，趁热过滤
(4) 偏大
(5)电流继续增大，在阴极放电：，使得减小；放电直接生成而不是被还原的反应不能进行，使得减小；在阳极放电生成，使得减小
【分析】菱锰矿(主要成分为MnCO3，还含有、等)酸浸后得到MnSO4、FeSO4、Fe2(SO4)3、CoSO4等；加入 MnO2的目的是将Fe2+氧化为Fe3+，再加入氨水除去Fe3+，加入含硫沉淀剂是为了除去Co2+，最后经处理得到含 MnSO4的溶液，结晶得到 MnSO4晶体。
【解析】（1）加入 MnO2的目的是将Fe2+氧化为Fe3+，反应的离子方程式为；
（2）选择含硫沉淀剂而不选择的原因是和的相差不多，沉淀完全时也会沉淀。的远小于完全沉淀时，不会沉淀；
（3）从溶解度曲线中可以看出，(NH4)2SO4的溶解度随温度升高而升高，MnSO4的溶解度随温度升高而降低，故从“含 MnSO4的溶液”中提取“MnSO4晶体”可以采用蒸发结晶，趁热过滤，洗涤干燥的方法。
（4）①步骤ii中将氧化成，根据得失电子守恒及元素守恒得离子方程式：；
②滴定时发生反应：，由此可得关系式：，c(Mn2+)=；滤液中n(Mn2+)=，ag废渣中m(Mn2+)=，废渣中锰元素的质量分数为：=。
（5）图中阳极反应为2H2O-4e-=O2↑+4H+，阴极反应为4H++4e-=4H·、2H·+MnO2+2H+=Mn2++2H2O，随着电流继续增大，在阴极放电：，使得减小；放电直接生成而不是被还原的反应不能进行，使得减小；在阳极放电生成，使得减小。
【题型7 综合考查工艺流程与化学实验】
【例7】（2024·天津南开·一模）钪（）是一种功能强大的稀土金属，广泛用于航天、激光、导弹等尖端科学领域。钛铁矿主要成分为钛酸亚铁，还含有少量、、等杂质，从钛铁矿中提取的流程如下图：
回答下列问题：
(1)“滤渣”的主要成分是 。
(2)“酸浸”后，钛主要以的形式存在于溶液中，在一定条件下可完全水解生成，写出水解的离子方程式： 。
(3)实验室萃取装置如下图所示，仪器a的名称为 ，将萃取后的两层液体分开的操作名称为 。
(4)25℃时“调”先加氨水调节，过滤除去。再向滤液中加入氨水调节，已知，此时滤液中的浓度为 。写出检验含滤液中是否含的方法： 。
(5)“沉钪”时用到草酸，已知草酸的；，则在25℃时，的草酸溶液中 。
(6)在空气中“焙烧”时生成，该反应的化学方程式为 。
【答案】(1)
(2)
(3)分液漏斗 分液
(4) 取少量滤液于试管中，滴入12滴溶液，溶液变红色，证明含有
(5)8.4
(6)
【分析】钛铁矿的主要成分为FeTiO3，其他成分为Sc2O3、MgO、SiO2，酸浸后生成Sc3+、TiO2+、Fe3+、Mg2+，SiO2不反应，变成滤渣沉淀下来；水解过程中TiOSO4生成TiO2 xH2O沉淀；萃取和反萃取操作之后，酸溶之后的金属阳离子没有Mg2+，说明萃取和反萃取可以除去溶液中的Mg2+；加盐酸溶液酸溶之后主要的金属阳离子有Sc3+、TiO2+、Fe3+，向滤液中加入氨水使Fe3+、TiO2+离子转化为沉淀，过滤得到含有氢氧化铁、TiO2 xH2O的滤渣和含有钪离子的滤液；向滤液中加入草酸溶液，将钪离子转化为草酸钪沉淀，过滤后焙烧草酸钪得到三氧化二钪。
【解析】（1）由分析可知，钛铁矿中只有SiO2不与强酸反应，故滤渣为SiO2；
（2）由分析可知，TiOSO4水解后的产物为TiO2 xH2O沉淀，故水解方程式应为：TiO2++(x+1)H2O=TiO2 xH2O↓+2H+；
（3）仪器a的名称为分液漏斗，将萃取后的两层液体分开的操作名称为分液；
（4）已知Ksp[Sc(OH)3]=9.0×10 31，，故，检验含Sc3+滤液中是否含Fe3+的方法是取少量滤液于试管中，滴入1、2滴KSCN溶液，溶液变红色，证明含有Fe3+；
（5）草酸的Ka1=5.6×10 2；Ka2=1.5×10 4，，pH=3，c(H+)=10-3mol/L，故；
（6）草酸钪在空气中充分灼烧得到一种无毒气体，根据元素守恒可得无毒气体为CO2，故该反应的化学方程式为。
【变式7-1】（2024·黑龙江绥化·一模）“天问一号”着陆火星，“嫦娥五号”采回月壤，探索宇宙奥秘离不开化学。镍铼合金是制造喷气发动机的燃烧室、涡轮叶片及排气喷嘴的重要材料。元素铼（）的熔点仅次于钨，是稀有金属之一，地壳中铼的含量极低，多伴生于铜、锌、铅等矿物中。工业上，常从冶炼铜的富铼渣（含）中提取铼，其工艺流程如图所示：
回答下列问题：
(1)矿样粒度与浸出率关系如下图所示，则“浸出”时应将富铼渣粉碎至___________目（填字母）。
A．60 B．80 C．100 D．120
(2)已知“浸出”时反应中转化为两种强酸，写出富铼渣“浸出”时发生反应的离子方程式： 。
(3)实验室中，操作Ⅲ所用装置应选用___________（填字母）。
A． B． C． D．
(4)“一系列操作”包括① （填操作名称，下同）、冷却结晶、过滤、洗涤和② ；从下列仪器中选出①②中需使用的仪器，依次为 （填字母）。
A． B． C． D．
(5)已知高铼酸铵是白色片状晶体，微溶于冷水，易溶于热水，欲得纯度更高的高铼酸铵晶体，可通过 法提纯；“热还原”反应中氧化剂与还原剂的物质的量之比为 。
【答案】(1)D
(2)2ReS2 +19H2O2=2ReO+4SO+10H+ +14H2O
(3)D
(4)蒸发浓缩 干燥 B、C
(5)重结晶 1：7
【分析】由题给流程可知，向富铼渣中加入稀硫酸和过氧化氢溶液浸出，二硫化铼与过氧化氢酸性溶液反应生成高铼酸和硫酸，二氧化硅不反应，过滤得到含有二氧化硅的滤渣和滤液；向滤液中加入含R3N的有机溶液萃取、分液可得到可循环使用的稀硫酸和含铼的有机层；向有机层加入氨水，将高铼酸转化为高铼酸铵，分液得到高铼酸铵溶液；高铼酸铵溶液经蒸发浓缩、冷却结晶、过滤、洗涤、干燥得到高铼酸铵晶体；高铼酸铵与氧气共热反应生成氮气和七氧化二铼；七氧化二铼在800℃条件下和氢气发生置换反应生成铼。
【解析】（1）由图可知，浸出时将富铼渣粉碎至120目时，浸出率可以达到95%，矿样粒度大于120目，浸出率变化不大，则浸出时应将富铼渣粉碎至120目，故选D；
（2）由分析可知，二硫化铼转化为两种强酸的反应为酸性条件下，二硫化铼与过氧化氢溶液发生氧化还原反应生成高铼酸和硫酸，反应的离子方程式为2ReS2 +19H2O2=2ReO+4SO+10H++14H2O，故答案为：2ReS2 +19H2O2=2ReO+4SO+10H++14H2O；
（3）由分析可知，加入氨水的目的是将高铼酸转化为高铼酸铵，分液得到高铼酸铵溶液，则操作Ⅲ为分液操作，故选D；
（4）由分析可知，一系列操作为蒸发浓缩、冷却结晶、过滤、洗涤、干燥得到高铼酸铵晶体，蒸发操作需要用到蒸发皿、干燥操作需要用到干燥器，故答案为：蒸发浓缩；干燥；BC；
（5）由高铼酸铵晶体微溶于冷水，易溶于热水可知，可以用重结晶的方法得到纯度更高的高铼酸铵晶体；由分析可知，七氧化二铼在800℃条件下和氢气发生置换反应生成铼和水，反应的化学方程式为Re2O7 +7H22Re+7H2O，则氧化剂七氧化二铼与还原剂氢气的物质的量比为1：7。
【变式7-2】（2024·四川·一模）硝酸镉晶体常用于瓷器上色。某学习小组在实验室以镉黄废料［主要含(难溶于水)，含少量、、、］为原料制备硝酸镉晶体，制作流程如图所示。
已知：①温度较高时，硝酸镉易分解；
②25℃，部分氢氧化物的如下表所示：
回答下列问题：
(1)“酸浸”时，、与一定浓度稀硝酸反应，均生成单质硫和，与稀硝酸反应的离子方程式为 ，该反应中参加反应的硝酸中，被还原的硝酸与未被还原的硝酸的物质的量之比为 。“酸浸”所得溶液中，含有的阳离子有、、 。
(2)当溶液中离子浓度时，认为该离子已完全除去。若“除杂”所得滤液中，则 (填“能”或“不能”)调节溶液，以达到除去硝酸镉溶液中的的目的，原因是 。
(3)硝酸镉与硝酸锌的溶解度随温度的变化关系如图。
“系列操作”依次为：
步骤i：将除杂所得滤液加热浓缩至溶液表面生成薄膜为止；
步骤ii：……
步骤iii：……
步骤iv：在低温烘干，制得硝酸镉晶体成品。
①“步骤i”加热浓缩滤液，用到的仪器有蒸发皿、铁架台(带铁圈)、玻璃棒、石棉网，还需要用到的仪器有 (填标号)。
a． b． c． d．
②“步骤ii”、“步骤iii”分别为 ， 。
③“步骤iv”中，采用低温烘干的原因是 。
【答案】(1) 3CdS+8H++2NO=3Cd2++3S+2NO↑+4H2O 1∶3 Fe3+、Al3+、H+
(2) 不能 当Zn2+完全沉淀时Qc[Cd(OH)2]=c(Cd2+)×c2(OH-)=0.1mol/L×(1.0×10-6)2=1.0×10-13＞Ksp[Cd(OH)2]=3.2×10-14，已经沉淀了部分Co2+
(3)ac 冷却结晶或降温结晶 过滤、洗涤 避免温度过高，失去部分结晶水；温度过高，硝酸镉受热分解
【分析】“酸浸”：根据问题(1)以及镉黄废料所含杂质，加入硝酸，2024年高考化学二轮复习- 化学工艺流程（新高考专用）
【知识点1 化工流程中原料预处理及反应条件的控制】
1.原料预处理的方法及目的
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过量的酸多消耗后续调节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
2.常见的流程中的条件控制
条件控制 目的
反应物用 量或浓度 ①酸浸时提高酸的浓度可提高矿石中某金属元素的浸取率；②增大便宜、易得的反应物的浓度，可以提高其他物质的利用率，使反应充分进行；③增大物质浓度可以加快反应速率，使平衡发生移动等
降温 ①防止某物质在高温时溶解(或分解)；②使化学平衡向着题目要求的方向(放热反应方向)移动；③使某个沸点较高的产物液化，使其与其他物质分离等；④降低某些晶体的溶解度，减少损失等
控温 ①结晶获得所需物质；②防止某种物质(如H2O2、草酸、浓硝酸、铵盐等)温度过高时会分解或挥发；③使某物质达到沸点挥发出来；④使催化剂的活性达到最好；⑤防止副反应的发生等
加入氧化剂 (或还原剂) ①转化为目标产物的价态；②除去杂质离子[如把Fe2＋氧化成Fe3＋，而后调溶液的pH，使其转化为Fe(OH)3沉淀除去]
加入沉淀剂 ①生成硫化物沉淀(如加入硫化钠、硫化铵、硫化亚铁等)；②加入可溶性碳酸盐，生成碳酸盐沉淀；③加入氟化钠，除去Ca2＋、Mg2＋
pH控制 ①生成金属氢氧化物，以达到除去金属离子的目的；②抑制盐类水解；③促进盐类水解生成沉淀，有利于过滤分离
【知识点2 化工流程中物质的分离与提纯】
1.化工生产过程中分离、提纯、除杂
化工生产过程中分离、提纯、除杂等环节，与高中化学基本实验的操作紧密联系，包括蒸发浓缩、冷却结晶、过滤、洗涤、干燥、蒸馏、萃取、分液等基本实验操作及原理，并要熟悉所用到的相关仪器。
2．常考分离、提纯的方法及操作
(1)从溶液中获取晶体的方法及实验操作
①溶解度受温度影响较小的(如NaCl)采取蒸发结晶的方法，实验过程为：蒸发浓缩、趁热过滤(如果温度下降，杂质也会以晶体的形式析出来)、洗涤、干燥。
②溶解度受温度影响较大、带有结晶水的盐或可水解的盐，采取冷却结晶的方法，实验过程为：蒸发浓缩(至少有晶膜出现)、冷却结晶、过滤、洗涤(冰水洗、热水洗、乙醇洗等)、干燥。
(2)固体物质的洗涤
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可溶性粒子，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可溶性粒子，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××试剂，若未出现特征反应现象，则沉淀洗涤干净
(3)减压蒸发的原因：减压蒸发降低了蒸发温度，可以防止某物质分解(如H 2O2、浓硝酸、NH4HCO3)或失去结晶水(如题目要求制备结晶水合物产品)。
(4)萃取与反萃取
①萃取：利用物质在两种互不相溶的溶剂中的溶解度不同，将物质从一种溶剂转移到另一种溶剂的过程。如用CCl4萃取溴水中的Br2。
②反萃取：反萃取是利用反萃取剂使被萃取物从负载有机相返回水相的过程，为萃取的逆过程。反萃取剂主要起破坏有机相中被萃组分结构的作用，使被萃组分生成易溶于水的化合物，或生成既不溶于水也不溶于有机相的沉淀。经过反萃取及所得反萃液经过进一步处理后，便得到被分离物的成品。反萃后经洗涤不含或少含萃合物的有机相称再生有机相，继续循环使用。
(5)其他
①蒸发时的气体氛围抑制水解：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。
②减压蒸馏的原因：减小压强，使液体沸点降低，防止受热分解、氧化等。
3.物质成分的跟踪与确定
(1)滤渣的确定
(2)副产品的确定
(3)循环物质的确定
4.根据溶解度曲线判断结晶的方法
(1)溶解度受温度影响较小的(如NaCl)采取蒸发结晶的方法。
(2)溶解度受温度影响较大的采取蒸发浓缩、冷却结晶的方法。
(3)带有结晶水的盐，一般采取蒸发浓缩、冷却结晶的方法。
【知识点3 化工流程中方程式的书写与计算】
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。
3.化工流程中的有关计算
(1)有关Ksp的计算
常考形式有：①判断能否沉淀；②判断能否沉淀完全；③计算某一离子的浓度；④沉淀生成和沉淀完全时pH的计算。
(2)产率、纯度的计算
①计算公式
纯度＝纯净物的质量/混合物的质量×100%
产物的产率＝产物的实际产量/产物的理论产量×100%
②计算方法：守恒法或关系式法。
【题型1 综合考查废旧物资提纯回收】
【例1】（2024·北京石景山·一模）从铅银渣(含Pb、Ag、Cu等金属元素)中提取银的流程如下：
已知：PbSO4难溶于水；Ag+可以和SO形成[Ag(SO3)2]3 。
(1)“酸浸”时，使用H2SO4、NaCl和NaNO3的混合液作为浸出剂。
①加入NaNO3的作用 。
②固体B含有 。
(2)用氨水和水合肼(N2H4·H2O)进行“络合浸出”和“还原析银”。
①氨水“络合浸出”的化学方程式是 。
②将水合肼“还原析银”反应的离子方程式补充完整： 。
□ ___________+ N2H4·H2O =N2↑ + H2O + □ ___________ + □ ___________ + □ NH3↑
(3)用Na2SO3和甲醛进行“络合浸出”和“还原析银”。
①亚硫酸钠“络合浸出”时，银浸出率和溶液pH、浸出时间的关系分别如下图所示，解释银浸出率随溶液pH增大先升高后降低的原因 ；分析浸出时间超过4 h，银浸出率降低的原因 。
②写出pH = 14时甲醛“还原析银”的离子方程式 。
【变式1-1】（2024·四川泸州·二模）工业废气中含大量的、NO、CO、，脱硫废水中主要含有、、、、、，以及易被氧化的有机悬浮物和大量的有机硫，有机硫充分曝气氧化为。某燃煤厂将工业废气与脱硫废水进行联合净化处理，其工艺流程如下：
常温下：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
开始沉淀时的pH 7.2 3.7 2.2 7.5
沉淀完全时的pH 8.7 4.7 3.2 9.0
(1)曝气氧化中被氧化的离子有 ；滤渣A、C的化学式依次为 、 。
(2)用溶液除氮时，发生反应的离子反应方程式为 。
(3)NiOOH能用作镍镉电池正极材料，氧化沉镍反应的离子方程式为 。
(4)加盐酸调pH至5得到滤渣B，反应的离子方程式为 。
(5)流程中“①通入适量空气”，其NO与的最佳物质的量比为 ，气体a为什么不能直接排放到大气中？ 。
(6)结合信息计算，“曝气氧化”后当调时的浓度为 。
【变式1-2】（2024·河北张家口·一模）一种从废铅膏（含PbSO453.2%，PbO229.5%，PbO11.3%，其他6%）中回收铅和氧化铅的流程如下：
已知： ，。
请回答：
(1)已知Pb位于第六周期，与C同族，基态Pb原子的价层电子轨道表示式为 。
(2)“还原”时PbO2会转化为PbSO4，发生反应的化学方程式为 。
(3)将滤液与SO2、Ca（OH）2混合反应，可实现原料NaHSO3的再生。理论上SO2与Ca（OH）2的物质的量之比为 ，此过程中会产生一种副产物，其化学式为 。
(4)“脱硫”时发生的主要反应的离子方程式为 。
(5)“沉淀”时，发生反应，该反应的平衡常数 。
(6)“电解”时，阴极的电极反应式为 。
(7)“灼烧”时会有中间产物xPbCO3·yPbO生成，固体残留率与温度的关系如图所示，则358℃时对应固体的成分为 （填化学式）。
【变式1-3】（2024·北京丰台·一模）冶炼金属产生的酸泥属于有价值危险物。从某酸泥(含Se单质，HgSe及锌、铜的化合物等)中回收汞和硒的一种工艺如下：
(1)“氧化浸出”时，酸泥中硒、汞、锌、铜分别以H2SeO3、Hg2+、Zn2+、Cu2+形式进入溶液。
①分离氧化浸出液和浸出渣的操作是 。
②不溶于水的HgSe被氧化的离子方程式为 。
③浸出时间等其他条件相同时，不同的NaClO3投加量对汞、硒浸出率的影响如图所示。选择最佳NaClO3投加量并说明理由 。
(2)沉汞后液中磷以最高价形式存在。“还原沉汞”的主要反应中，氧化剂和还原剂的物质的量之比为 。
(3)已知Se(s) + Na2SO3(aq)Na2SeSO3(aq)，粗硒中的杂质不溶于Na2SO3溶液。利用该原理对粗硒进行提纯，实验操作是 。
(4)粗硒中硒的纯度测定
i．取0.1 g 粗硒于锥形瓶中，加入15 mL浓盐酸和1mL浓硝酸，沸水浴加热，使Se全部转化为H2SeO3；
ii．除去过量的HNO3和溶解的NO2；
iii．加入2 mL KI溶液、5 mL淀粉溶液，然后用c mol·L-1 Na2S2O3标准溶液进行滴定，到达滴定终点时，消耗Na2S2O3标准溶液V mL。
已知：H2SeO3 + 4KI + 4HCl = Se + 2I2 + 4KCl + 3H2O
H2SeO3 + 4Na2S2O3 + 4HCl = Se + 2Na2S4O6 + 4NaCl + 3H2O
I2 + 2Na2S2O3 = Na2S4O6 + 2NaI
①到达滴定终点时的现象为 。
②依据现有数据能否计算出粗硒中硒的纯度？若能，请写出计算式；若不能，请写出还需要的数据。 。
【题型2 综合考查废旧物资物质制备】
【例2】（2024·宁夏银川·一模）钢渣是钢铁行业的固体废弃物，含有2CaO·SiO2、Fe2O3、FeO、Al2O3和V2O3等物质。一种以钢渣粉为原料固定CO2并制备V2O3的工艺流程如图所示。
已知钢渣中Ca元素质量分数为30%。V2O3在稀盐酸和NH4Cl混合溶液中不易被浸出。该工艺条件下，有关金属离子开始沉淀和沉淀完全的pH如下表所示：
金属离子 Fe3+ Fe2+ Al3+ Ca2+
开始沉淀的pH 1.9 7.2 3.5 12.4
沉淀完全的pH 2.9 8.2 5.1 13.8
回答下列问题：
(1)浸出1过程生成的SiO2“包裹”在钢渣表面形成固体膜，阻碍反应物向钢渣扩散。提高浸出率的措施有 (除粉碎外，举1例)。该浸出过程不使用稀硫酸代替稀盐酸的原因是 。
(2)为避免引入杂质离子，氧化剂A应为 (举1例)。
(3)滤液C的溶质可循环利用，试剂B应为 。
(4)若钢渣粉中含有钒酸钙，加入Na2CO3溶液能够使钒酸钙溶解，是因为存在平衡：。已知，，则该平衡常数 (结果保留2位有效数字)。
(5)富钒渣焙烧可生成钒钙盐，不同钒钙盐的溶解率随pH变化如图所示。已知浸出2的pH约为2.5，则应控制焙烧条件使该钒钙盐为 。该培烧反应的化学方程式是 。
(6)若Ca的浸出率为90%，理论上1吨钢渣在“固碳”中可固定 kgCO2。
【变式2-1】（2024·河北邯郸·一模）Fe3O4@SiO2是一种高效非贵金属光/热催化剂，以废弃还原铁粉(表面有锈渍，不含其他金属杂质)为原料制备Fe3O4@SiO2的工艺流程如图所示：
已知：25℃时，，。
请回答下列问题：
(1)为了提高铁粉的浸取速率，除了考虑温度、浓度影响因素外，还可以采取的措施有 (填一条)；经检验浸取液中无Fe3+，其原因为 (用离子方程式解释)。
(2)需在隔绝空气条件下进行的反应设备或操作有反应釜1、 、真空热分解。
(3)实验室 (填“能”或“不能”)用如图所示装置进行“加压过滤”，原因为 。
(4)已知“浸取液”中无过量的酸，则反应釜2中反应的离子方程式为 。
(5)反应釜3中，25℃时Ca2+浓度为50 g L，理论上溶液的pH低于 ()。
(6)纳米Fe3O4也可以用如下过程制备：
①反应ⅱ中的作用是 。
②反应ⅱ的化学方程式为 。
【变式2-2】（2024·广东江门·一模）某化工厂利用废旧锂离子电池正极材料（含有LiCoO2以及少量Ca、Mg、Fe、Al等）制备Co2O3和Li2CO3。工艺流程如下：
固体已知：①常温时，有关物质如下表：
物质
②常温时，的溶度积，该数值随温度升高而减小。
(1)LiCoO2中Co元素的化合价为 ；基态Co原子的价层电子轨道表示式为 。
(2)“酸浸”时发生反应：。
①补充完整上述离子方程式 ；
②旧生产工艺用盐酸进行“酸浸”，但易造成环境污染，原因是 。
(3)已知滤渣2中含有，则常温下滤液2中 mol/L。
(4)滤液3中含金属元素的离子主要是，通入空气发生催化氧化反应的离子方程式为 。
(5)沉锂操作过程中的存在反应：，该操作中需将温度升高到90℃，原因是 。
(6)由进一步制得的具有反萤石结构，晶胞如图所示。
①在晶胞中的位置为 ；
②设阿伏加德罗常数的值为。晶胞的密度为b，则晶胞参数（棱长）为 pm。
【变式2-3】（2024·陕西榆林·一模）具有耐高温的惰性，高活性，可广泛应用于制作各种塑料、橡胶、陶瓷、耐火材料等。工业上以油页岩灰渣（主要成分为、，含少量、、和其他不溶于酸、碱的杂质）为原料制备纳米的流程如下。已知：熔点高，硬度大，不溶于酸、碱；常温下，、、；溶液中离子的浓度小于时可视为该离子沉淀完全。请回答下列问题：
(1)油页岩灰渣“70℃下加热”前需要将其粉碎，目的是 ；加入的目的是 。
(2)滤渣1的主要成分为 、 及不溶于酸、碱的杂质；加入调节溶液的为13后，溶液中的 。
(3)若通入过量，发生的主要反应的离子方程式为 。
(4)写出洗去固体A表面杂质的简要操作： 。
(5)“煅烧”固体A反应的化学方程式为 。
【题型3 综合考查矿产资源物质制备】
【例3】（2024·福建莆田·二模）白云石的主要成分为，还含有少量的和。利用白云石制备碳酸钙和氧化镁，其主要流程的示意图如下。
已知：。
(1)组成的四种元素，电负性由大到小的顺序是 。
(2)“氨浸1”在室温下进行，写出氯化铵浸取氧化钙总反应的离子方程式 。
(3)两次“氨浸”的pH比较；a b(填“>”“=”或“<”)。
(4)“碳化”时，测得碳酸钙的产率及碳酸钙中镁元素的含量随溶液pH的变化如图所示。
时，碳化效果最佳。低于该pH，碳酸钙的产率下降，其原因用离子方程式表示： 。
(5)“沉镁”发生反应：，其平衡常数 (用含氢氧化的和的的代数式表示)。
(6)制备过程除了充分利用，还可以循环利用的1种物质是 (填化学式)。
(7)称取试样置于烧杯中，加蒸馏水数滴润湿，盖一表面皿，滴加盐酸至固体完全溶解，定容在的容量瓶内，用移液管吸取待测液于锥形瓶中，加入相关试剂，摇匀后用EDTA溶液滴定至终点(与EDTA以等物质的量比反应)。进行平行实验，测得平均消耗EDTA溶液。产品中碳酸钙质量分数为 (列出计算式)。
(8)碳酸钙的某种晶胞结构如下图所示。
①每个晶胞中含有 个“”单元。
②每个阴离子团的配位数(紧邻的阳离子数)为 。
【变式3-1】（2024·重庆·一模）工业上以菱锰矿(主要成分为MnCO3，含杂质CaCO3、FeCO3、NiCO3)为原料制取金属锰的工艺流程如下：
已知常温下，溶度积常数(Ksp)如下表：
(1)基态Mn2+的价层电子轨道表示式为 ，的空间结构为 。
(2)“酸浸”时，为了加快反应速率，可采取的措施有 (答两条)，该过程一般选择硫酸而不用盐酸的原因是 。
(3)“酸浸”过程中，MnO2发生的主要反应的离子方程式为 。
(4)常温下，加稀氨水时调pH约为4，则滤渣2的主要成分是 。
(5)“除杂1”时加入适量的(NH4)2S，除去的主要离子为 ，过滤后得到的滤液中，则其的范围是 。
【变式3-2】（2024·福建福州·二模）钨是国防及高新技术应用中极为重要的功能材料之一，由黑钨矿[主要成分是钨酸亚铁()、钨酸锰()，少量Si、As元素]冶炼钨的流程如下：
已知：①钨酸()酸性很弱，难溶于水。
②水浸液含、、、等阴离子。
(1)“焙烧”前，粉碎黑钨矿的目的是 。
(2)滤渣的主要成分为两种金属氧化物，是、 。写出生成的化学方程式 。
(3)“净化”过程中，的作用是 。
(4)“还原”的总反应为 ，实验测得一定条件下，平衡时的体积分数随温度的变化曲线如图所示。
①该反应 0(填“>”或“<”)。
②由图可知，a点处 (填“>”或“<”或“=”)。
③900℃时该反应的压强平衡常数 。(用平衡分压代替平衡浓度计算，分压=总压×物质的量分数)
(5)“还原”过程中，氧化钨会与水蒸气反应生成，其化学方程式为 。
(6)工业上可以采用铝热法还原黄钨()生产钨。已知、
①
②
则的 。
(7)钨酸钙可用于制闪烁计数器、激光器等，往“净化”后的溶液中加入石灰乳发生：，已知：常温下，、的沉淀溶解平衡曲线如图所示。当溶液中的完全沉淀()时，溶液 。
【变式3-3】（2024·四川成都·二模）贵金属银有广泛用途。工业上用银锰精矿(主要含、MnS、等)制备银，同时获得二氧化锰的流程如下。
回答下列问题：
(1)“浸锰”步骤中产生的浸锰液主要含有，生成气体的主要成分为 ；用惰性电极电解浸锰液制，写出电解总反应的化学方程式 。
(2)已知“浸铁”步骤中保持不变，反应中n(氧化剂)：n(还原剂)= ；浸铁滤饼的主要成分为S和 。
(3)“浸银”时发生反应，其中在溶液中是一种稳定配合物。加入的作用是 ；结合离子方程式，从平衡角度分析选用氯化物浓溶液的原因是 。
(4)“沉银”步骤中，生成单质银的离子反应方程式为 ，沉银液经处理可再利用，方法是向沉银液中通入 (写化学式)，通过一步转化后循环再用。
【题型4 综合考查工艺流程与化学图像】
【例4】（2024·四川·二模）工业上以铬铁矿(，含Al，Si氧化物等杂质)为主要原料制备重铬酸钾的工艺流程如图。回答下列问题：
已知：焙烧时(铁、铬分别为、价)转化为和，同时A1、Si氧化物转化为可溶性钠盐。
(1)“焙烧”过程与有关的化学反应中，氧化剂和还原剂物质的量之比为 。“浸取”过程所得滤渣的用途有 (合理即可)。
(2)矿物中相关元素可溶性组分物质的量浓度c与pH的关系如图所示。当溶液中可溶组分浓度时，可认为已除尽。
则“中和”时应控制pH的范围为 ；从平衡移动的角度解释“酸化”过程加入的原因 。
(3)“冷却结晶”时，相关化学反应方程式为 。
(4)价铬的化合物毒性较大，需将转化为毒性较低的；工业上可采用电解法处理酸性含铬废水：以铁板做阴、阳极，电解含铬(Ⅵ)废水，示意如图。
①灵敏鉴定废水中的：向含铬(Ⅵ)废水中加入适量溶液发生反应，生成在乙醚中较稳定存在的价的含铬氧化物，1mol中含过氧键的数量是 。
②电解开始时，A极上主要发生的电极反应式为 。
③电解产生的将还原为同时产生，其离子方程式为 。
【变式4-1】（2024·湖南衡阳·二模）一种硫酸镍粗品中含有、、、、等杂质离子，采用下列流程可以对硫酸镍进行提纯，并能获取蓝矾。
已知：常温下，①；
②部分金属离子（起始浓度为0.1，沉淀完全的浓度为）生成氢氧化物沉淀的pH范围如下表：
金属离子
开始沉淀的pH 1.5 4.2 6.2 6.3 6.9 11.8
完全沉淀的pH 2.8 6.2 8.2 8.3 8.9 13.8
回答下列问题：
(1)“水浸”时常适当加热，加热的目的是 。
(2)常温下，X是一种气体，则X、、中键角从大到小的顺序是 （用化学式表示），其原因是 。
(3)“沉铁”时，总反应的离子方程式为 ；其中加入的作用是调节溶液pH＝ （填字母）。
A．1.5 B．4.0 C．6.3 D．6.9
(4)若某次工艺生产中，“沉铁”后，1.0t（体积约为L）滤液中，“沉钙”后，，则最少加入 g（保留三位有效数字）。
(5)萃取剂P204的结构简式如图1所示，1mol P204中含 mol手性碳原子；萃取时，萃取液pH对相关金属离子的影响如图2所示，则最适宜的pH为 。
【变式4-2】（2024·福建龙岩·一模）以大洋锰结核(主要由MnO2和铁氧化物组成，还含有Al、Mg、Zn、Ca、Si等元素)为原料，制备MnxOy及Mn(H2PO4)2·2H2O，所得产品具有广泛的用途。制备过程如下图所示：
已知：①金属离子浓度≤10-5mol/L时，认为该离子沉淀完全。相关离子形成氢氧化物沉淀的pH范围如下：
金属离子 Mn2＋ Fe2＋ Fe3＋ Al3＋ Mg2＋ Zn2＋
开始沉淀的pH 8.1 6.3 1.5 3.4 8.9 6.2
沉淀完全的pH 10.1 8.3 2.8 4.7 10.9 8.2
②25℃时，Ksp(ZnS)=2.9×10-25；Ksp(MnF2)=5.3×10-3；Ksp(MgF2)=7.4×10-11；Ksp(MnCO3)=1.0×10-11。
(1)基态锰原子的价层电子轨道表示式为 。
(2)“浸取”时，有副产物MnS2O6生成，请写出该副反应的化学方程式 。温度对锰的浸出率、MnS2O6生成率的影响如图所示，为了减少副产物的生成，最适宜的温度 。
(3)“调pH”时，应控制的pH范围是 。“净化”后滤渣3的主要成分 。
(4)“沉锰”时，加入过量NH4HCO3溶液，该反应的离子方程式为 。若改用加入(NH4)2CO3溶液，还会产生Mn(OH)2，可能的原因是：MnCO3(s)＋2OH-(aq) Mn(OH)2(s)＋CO32-(aq)，25℃时，计算该反应的平衡常数的对数值lg K = (填数值)。
(5)要将“溶解”后的溶液制得Mn(H2PO4)2·2H2O晶体，操作X为 、过滤、洗涤、干燥。
(6)“煅烧”时，不同条件下煅烧可制得不同锰的氧化物晶体。
①晶体Ⅰ可作脱硫剂，其长方体晶胞结构如图。阿伏伽德罗常数为NA mol-1，则晶体Ⅰ的密度为 g·cm-3。
②晶体Ⅱ可作电池正极材料，通过Zn2+在晶体Ⅱ中嵌入和脱嵌，实现电极材料充放电的原理如图所示。“ii”代表电池 (填“充电”或“放电”)过程，“iii”的电极反应式为 。
【变式4-3】（2023·四川绵阳·三模）锡烟尘(主要含ZnO、、SnO、、、)氧压浸出分离回收金属的工艺流程如下：
已知：。请回答下列问题：
(1)“氧压浸出”过程中，生成单质S的离子方程式为 。
(2)实验测得氧分压对Sn、In、Zn的浸出率影响如图所示：
结合反应的离子方程式，从平衡移动的角度解释氧分压对Sn的浸出率的影响： ；最佳氧分压为 。
(3)“萃取”过程中，发生反应。
①“萃取”实验中，使用的硅酸盐仪器有 。
②“萃余液Ⅰ”中含有的金属离子为 。
(4)“反萃取”过程中将有机层转移到水层，为使尽可能多地发生上述转移，可采取的措施为 。
(5)“反萃取”后，可先中和，再加入Zn粉置换，中和的目的是 ；已知常温下，“反萃取”后溶液中的浓度为，则中和时可调节pH的最大值为 。
【题型5 综合考查工艺流程与晶胞结构】
【例5】（2024·广东广州·二模）我国是世界上稀土资源最丰富的国家，冶炼提纯技术位于世界前茅。从某种磷精矿(主要成分为，含少量)分离稀土元素钪()的工业流程如下：
(1)钪的基态原子核外价电子排布式为 。
(2)“萃取”的目的是富集，但其余元素也会按一定比例进入萃取剂中。
①通过制得有机磷萃取剂，其中代表烃基，对产率的影响如下表。
产率/ 82 62 20
由表可知：随中碳原子数增加，产率降低，请从结构的角度分析原因 。
②“反萃取”的目的是分离和元素。向“萃取液”中通入，的沉淀率随的变化如图。试剂X为 (填“”或“”)，应调节为 。
③反萃取时，通入得到沉淀的过程为：
i．
ii． (写出该过程的化学方程式)。
(3)草酸钪晶体在空气中加热，随温度的变化情况如图所示。250℃晶体主要成分是 (填化学式)，℃反应的化学方程式为 。
(4)的一种氢化物晶胞结构如图，晶体中H周围与其最近的的个数为 。为阿伏伽德罗常数的值，晶胞参数为，则该晶胞的密度为 。
【变式5-1】（2024·广东佛山·一模）稀土（RE）包括镧（La）、铈（Ce）等元素，是重要的战略资源，从离子型稀土矿（含Fe、Al等元素）中提取稀土元素并获得高附加值产品的一种工艺流程如图所示：
已知：该工艺下，除铈（Ce）外，稀土离子保持＋3价不变；金属离子形成氢氧化物沉淀的相关pH见下表。
离子
开始沉淀时的pH 1.5 4.3 5.6（为6.2）
沉淀完全时的pH 3.2 5.5 /（为9.0）
回答下列问题：
(1)“预中和”工序中：
①该工序适宜的pH范围是 。
②胶状的X射线衍射图谱中， （选填“能”或“不能”）观察到明锐的衍射峰。
(2)“调pH”工序中，发生的离子反应方程式为 。
(3)滤液3可返回 工序循环使用。
(4)“沉淀”工序产物为 （选填“”或“”），理由是 [：]。（当反应的时可认为反应完全）
(5)含氟稀土抛光粉的主要成分为，焙烧时发生的化学反应方程式为 。
(6)利用离子交换法浸出稀土的过程如图所示。已知离子半径越小、电荷数越大，离子交换能力越强．下列离子对交换能力最强的是______。
A． B． C． D．
(7)银铈合金是优良的导电材料，一种银铈晶体结构单元如图（a）所示：
①将该结构单元示意图（b）补充完全 。
②该晶体的化学式为 。
【变式5-2】 （2024·广东梅州·一模）催化裂化（FCC）是石油精炼中最重要的转化之一。FCC催化剂中含有多种金属元素，一种针对FCC废催化剂（含较多的、铁铝的氧化物和少量其他可溶于酸的物质，固载在玻璃纤维上）综合回收利用的工艺流程如下：
已知：①不溶于稀硫酸，也不溶于NaOH溶液；②常温下，，。。
回答下列问题：
(1)已知基态Ce原子价层电子排布式为，它有 个未成对电子，它的最高正化合价为 。
(2)物质X为 ，若利用pH传感器监测反应2，当 时，已沉淀完全（时视为沉淀完全）。
(3)反应3的化学反应方程式为 ，其中的作用与反应1中的作用 （填“相同”或“不相同”）。
(4)从溶液中获得晶体的“一系列操作”包括 、过滤、洗涤、常温晾干。的空间构型为 。
(5)氧化铈（）是一种重要的光催化材料，光催化过程中立方晶胞的组成变化如图所示，则每个晶胞中个数为 。
【变式5-3】 （2024·河南信阳·二模）一种银铟矿主要成分为、、、、、、、等物质，从该矿获得稀有金属的工艺流程如图所示：
该工艺条件下，金属离子开始沉淀和完全沉淀的pH如表：
金属离子
开始沉淀的pH 2.2 2.1 2.6 4.6 6.24 7.1
完全沉淀()的pH 3.2 3.4 4.3 6.6 8.24 9.1
(1)“浸出”过程中金、银、铜分别转化为、、进入溶液，同时生成硫，写出发生反应的离子方程式 。
(2)高温水蒸气除铁利用了易水解的性质，写出该反应的化学方程式 。
(3)“二次还原”得到的滤渣主要成分 (填化学式)。
(4)“二次中和”得到的滤渣除少量外，主要成分还有 (填化学式)。
(5)“分铅锌”步骤中，维持饱和水溶液的浓度为0.01mol/L，为使沉淀完全(沉淀完全是指离子浓度小于或等于)，需控制溶液的pH不小于 。已知：；；；
(6)一种铜铟硒晶体(化学式为)的晶胞结构如图所示，晶胞中和未标明，用A或者B代替。推断是 (填“A”或“B”)，晶体中一个周围与它最近且等距离的A粒子的个数为 。
【题型6 综合考查化学计算与工艺流程】
【例6】（2024·四川成都·二模）以废钒催化剂(及有机物)为原料制取的工艺流程如下，回答下列问题：
已知：；。
(1)低温焙烧的目的是 。
(2)为提高高温氧化的速率，可采取的一种措施是 ，写出被氧化为和的化学方程式 。
(3)写出浸取时产生的滤渣I的一种用途 。
(4)沉铝时发生反应的离子方程式为 。
(5)沉钒时控制溶液，钒以的形式沉淀，沉钒过程中沉钒率随温度升高先增大，80℃时沉钒率达最大值，继续升高温度，沉钒率下降。继续升高温度，沉钒率下降的原因是 。室温下，若的溶度积常数为，当刚好沉淀完全时，溶液中，则的电离常数= [刚好沉淀完全时]。
(6)称取产品，加入适量稀硫酸溶解(假设杂质不与硫酸反应)，得到溶液，再向溶液中加入亚硫酸钠溶液，充分反应后得到溶液，最后用的高锰酸钾溶液滴定剩余亚硫酸钠，达到滴定终点时消耗高锰酸钾溶液，则产品的纯度为 。
【变式6-1】（2024·辽宁·一模）废钼催化剂中含有钼、钴、镍等非常有价值的金属元素，回收其中的金属具有巨大的经济和环境意义。一种从废钼催化剂(主要成分为、，含少量CoO、CoS、NiO、等)中回收有价值金属的工艺流程如下图。
已知：①碱浸后滤液中主要成分为。
②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
开始沉淀时的pH 2.2 6.4 7.2
沉淀完全时()的pH 3.2 9.0 8.7
③钼酸铵为白色晶体，具有很高的水溶性，不溶于乙醇。
回答下列问题：
(1)钼酸铵中Mo元素的化合价为 ；“焙烧”时转化为，该反应的化学方程式为 。
(2)“碱浸”时NaOH加入量/钼理论耗量、浸出温度、浸出时间对钼浸出率的影响如图所示。
则“碱浸”时适宜的生产工艺条件：氢氧化钠加入量/钼理论耗量 、浸出温度 、浸出时间2.4h。
(3)“除铁”时应调节溶液pH的范围为 。
(4)若“沉钴镍”时调节溶液pH=9.5，则此时溶液中 (pX=-lgX)。
(5)经过降温结晶、过滤、洗涤、干燥等操作得到晶体，洗涤时所选用的最佳试剂为 。
(6)100.00kg该废钼催化剂(含Mo元素质量分数为10.56%)通过该工艺最终得到30.10kg七水钼酸铵(相对分子质量为322)产品，则该工艺中七水钼酸铵的收率为 %(保留一位小数。收率)。
【变式6-2】（2024·江西鹰潭·一模）镍有广泛的用途，不仅可以用于不锈钢的制造，目前也是三元锂电池中的重要元素。由红土镍矿(主要成分为NiO，还含有少量以及铁的氧化物等)可以制取黄钠铁矾和。
(1)Fe位于元素周期表第 周期第 族。
(2)为加快红土镍矿的溶解，在“酸浸”步骤中可采取的措施是 (举一例)。
(3)“预处理”中，反应的离子方程式为 。
(4)“沉铁”中若采用作为除铁所需钠源，的用量对体系pH和镍的损失影响如图所示。当的用量超过时，镍的损失率会增大，其可能的原因是 。(已知开始沉淀的pH分别为2.2、7.5)
(5)若溶液中为0.1mol/L，溶液的体积为1L，则要使溶液中，应加入固体NaF为 mol[忽略体积的变化，已知]。“沉镁”时应保证MgO将溶液的pH调节至5.5～6.0，原因是 。
(6)硫酸钠与硫酸镍晶体的溶解度曲线图如图所示，由滤液Y制备的步骤为：
Ⅰ．边搅拌边向滤液Y中滴加NaOH溶液至沉淀完全，过滤：
Ⅱ．用蒸馏水洗涤固体；
Ⅲ．将所得固体分批加入足量稀硫酸，搅拌使其完全溶解：
Ⅳ．稍低于___________℃减压蒸发浓缩，降温至稍高于___________℃，趁热过滤。
请回答：
①步骤Ⅱ中确定固体洗涤干净的方法是 。
②步骤Ⅳ中横线上的数字分别是 、 。
【变式6-3】（2024·北京海淀·三模）是一种重要的化工产品。以菱锰矿(主要成分为，还含有、等)为原料制备的工艺流程如图。
资料：
难溶物
(1)沉淀池1中，先加充分反应后再加氨水。写出加时发生反应的离子方程式： 。
(2)沉淀池2中，选择含硫沉淀剂而不选择的原因是 。
(3)如图为和的溶解度曲线。从“含的溶液”中提取晶体”的操作为 ，洗涤干燥。
(4)受实际条件限制，“酸浸池”所得的废渣中还含有。其含量测定方法如下。
称取废渣，加酸将锰元素全部溶出成，过滤，
i．将滤液定容于容量瓶中；
ii．取溶液于锥形瓶中，加入少量催化剂和过量溶液，加热、充分反应后。
iii．煮沸溶液使过量的分解。
iv．加入指示剂，用溶液滴定。滴定至终点时消耗溶液的体积为重新变成。
①步骤ii中反应的离子方程式是 。
②废渣中锰元素的质量分数为 。
③若省略步骤iii，则测定的结果将 (填“偏大”“偏小”或“不变”)。
(5)废渣若长期露置于空气，其中的锰元素会逐渐转化为。研究者用如图装置提取中的锰元素。图中“”代表氢自由基。实验测得电解时间相同时，随外加电流的增大，溶液中先增大后减小，减小的原因是 (写出两条)。
【题型7 综合考查工艺流程与化学实验】
【例7】（2024·天津南开·一模）钪（）是一种功能强大的稀土金属，广泛用于航天、激光、导弹等尖端科学领域。钛铁矿主要成分为钛酸亚铁，还含有少量、、等杂质，从钛铁矿中提取的流程如下图：
回答下列问题：
(1)“滤渣”的主要成分是 。
(2)“酸浸”后，钛主要以的形式存在于溶液中，在一定条件下可完全水解生成，写出水解的离子方程式： 。
(3)实验室萃取装置如下图所示，仪器a的名称为 ，将萃取后的两层液体分开的操作名称为 。
(4)25℃时“调”先加氨水调节，过滤除去。再向滤液中加入氨水调节，已知，此时滤液中的浓度为 。写出检验含滤液中是否含的方法： 。
(5)“沉钪”时用到草酸，已知草酸的；，则在25℃时，的草酸溶液中 。
(6)在空气中“焙烧”时生成，该反应的化学方程式为 。
【变式7-1】（2024·黑龙江绥化·一模）“天问一号”着陆火星，“嫦娥五号”采回月壤，探索宇宙奥秘离不开化学。镍铼合金是制造喷气发动机的燃烧室、涡轮叶片及排气喷嘴的重要材料。元素铼（）的熔点仅次于钨，是稀有金属之一，地壳中铼的含量极低，多伴生于铜、锌、铅等矿物中。工业上，常从冶炼铜的富铼渣（含）中提取铼，其工艺流程如图所示：
回答下列问题：
(1)矿样粒度与浸出率关系如下图所示，则“浸出”时应将富铼渣粉碎至___________目（填字母）。
A．60 B．80 C．100 D．120
(2)已知“浸出”时反应中转化为两种强酸，写出富铼渣“浸出”时发生反应的离子方程式： 。
(3)实验室中，操作Ⅲ所用装置应选用___________（填字母）。
A． B． C． D．
(4)“一系列操作”包括① （填操作名称，下同）、冷却结晶、过滤、洗涤和② ；从下列仪器中选出①②中需使用的仪器，依次为 （填字母）。
A． B． C． D．
(5)已知高铼酸铵是白色片状晶体，微溶于冷水，易溶于热水，欲得纯度更高的高铼酸铵晶体，可通过 法提纯；“热还原”反应中氧化剂与还原剂的物质的量之比为 。
【变式7-2】（2024·四川·一模）硝酸镉晶体常用于瓷器上色。某学习小组在实验室以镉黄废料［主要含(难溶于水)，含少量、、、］为原料制备硝酸镉晶体，制作流程如图所示。
已知：①温度较高时，硝酸镉易分解；
②25℃，部分氢氧化物的如下表所示：
回答下列问题：
(1)“酸浸”时，、与一定浓度稀硝酸反应，均生成单质硫和，与稀硝酸反应的离子方程式为 ，该反应中参加反应的硝酸中，被还原的硝酸与未被还原的硝酸的物质的量之比为 。“酸浸”所得溶液中，含有的阳离子有、、 。
(2)当溶液中离子浓度时，认为该离子已完全除去。若“除杂”所得滤液中，则 (填“能”或“不能”)调节溶液，以达到除去硝酸镉溶液中的的目的，原因是 。
(3)硝酸镉与硝酸锌的溶解度随温度的变化关系如图。
“系列操作”依次为：
步骤i：将除杂所得滤液加热浓缩至溶液表面生成薄膜为止；
步骤ii：……
步骤iii：……
步骤iv：在低温烘干，制得硝酸镉晶体成品。
①“步骤i”加热浓缩滤液，用到的仪器有蒸发皿、铁架台(带铁圈)、玻璃棒、石棉网，还需要用到的仪器有 (填标号)。
a． b． c． d．
②“步骤ii”、“步骤iii”分别为 ， 。
③“步骤iv”中，采用低温烘干的原因是 。
【变式7-3】（2024·江西新余·一模）电子印制工业产生的某退锡废液中含硝酸、锡化合物及少量和等，对其处理的流程如图。
①25℃时相关的溶度积见表，②。
化学式 或
溶度积
(1)退锡工艺是利用稀与Sn反应生成，且无气体生成，则生成的硝酸盐是 （填化学式），已知废液中的易转化成。
(2)沉淀1的主要成分是，焙烧时，与反应的化学方程式为 。
(3)滤液1中和的浓度相近，加入溶液调pH，25℃时，为了使沉淀完全，需调节溶液pH不小于 。
(4)称取产品，用大量盐酸溶解，在保护下，先用Al片将还原为，再用标准溶液滴定，以淀粉作指示剂，滴定过程中被还原为，终点时消耗溶液。
①终点时的现象为 。
②写出滴定的离子反应方程式为 。
③产品中Sn元素的质量分数为 。
(5)某制得的粗锡中主要含有金属Fe、Cu、Pb、Sb常采用电解精炼法获得精锡。其中溶液作电解液，精锡连接电源的 极。检测可知电解后阳极泥中含有Sb、Cu、等，则电解过程中阳极电极反应式有、 。
1. （2023·江苏卷第12题）室温下，用含少量的溶液制备的过程如题图所示。已知，。下列说法正确的是
A. 溶液中：
B. “除镁”得到的上层清液中：
C 溶液中：
D. “沉锰”后的滤液中：
2.（2023·辽宁卷第10题）某工厂采用如下工艺制备，已知焙烧后元素以价形式存在，下列说法错误的是（ ）
A. “焙烧”中产生 B. 滤渣的主要成分为
C. 滤液①中元素的主要存在形式为 D. 淀粉水解液中的葡萄糖起还原作用
3.（2023·湖南卷第9题）处理某铜冶金污水(含)的部分流程如下：
已知：①溶液中金属离子开始沉淀和完全沉淀的pH如下表所示：
物质
开始沉淀pH 1.9 4.2 6.2 3.5
完全沉淀pH 3.2 6.7 8.2 4.6
②。
下列说法错误的是
A. “沉渣Ⅰ”中含有和
B. 溶液呈碱性，其主要原因是
C. “沉淀池Ⅱ”中，当和完全沉淀时，溶液中
D. “出水”经阴离子交换树脂软化处理后，可用作工业冷却循环用水
4.（2023·山东卷第13题）一种制备Cu2O的工艺路线如图所示，反应Ⅱ所得溶液pH在3~4之间，反应Ⅲ需及时补加NaOH以保持反应在pH=5条件下进行。常温下，H2SO3的电离平衡常数。下列说法正确的是
A. 反应Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ均为氧化还原反应
B. 低温真空蒸发主要目的是防止NaHSO3被氧化
C. 溶液Y可循环用于反应Ⅱ所在操作单元吸收气体Ⅰ
D. 若Cu2O产量不变，参与反应Ⅲ的X与CuSO4物质的量之比增大时，需补加NaOH的量减少
5.（2023·江苏卷第14题） 催化剂能催化脱除烟气中的NO，反应为 。
（1）催化剂的制备。将预先制备的一定量的粉末置于80℃的水中，在搅拌下加入一定量的溶液，经蒸发、焙烧等工序得到颗粒状催化剂。在水溶液中水解为沉淀的离子方程式为___________；反应选用溶液而不选用溶液的原因是___________。
（2）催化剂的应用。将一定物质的量浓度的NO、、(其余为)气体匀速通过装有催化剂的反应器，测得NO的转化率随温度的变化如题图所示。反应温度在320~360℃范围内，NO转化率随温度变化不明显的原因是___________；反应温度高于380℃，NO转化率下降，除因为进入反应器的NO被还原的量减少外，还有___________(用化学方程式表示)。
（3）废催化剂的回收。回收废催化剂并制备的过程可表示为
①酸浸时，加料完成后，以一定速率搅拌反应。提高钒元素浸出率的方法还有___________。
②通过萃取可分离钒和钨，在得到的钒酸中含有。已知具有八元环结构，其结构式可表示为___________。
③向pH=8的溶液中加入过量的溶液，生成沉淀。已知：，加过量溶液的目的是___________。
6. （2023·海南卷第15题）铍的氧化物广泛应用于原子能、航天、电子、陶瓷等领域，是重要的战略物资。利用绿柱石(主要化学成分为(，还含有一定量的FeO和)生产BeO的一种工艺流程如下。
回答问题：
（1）中Be的化合价为_______。
（2）粉碎的目的是_______；残渣主要成分是_______(填化学式)。
（3）该流程中能循环使用的物质是_______(填化学式)。
（4）无水BeCl2可用作聚合反应的催化剂。BeO、Cl2与足量C在600~800℃制备BeCl2的化学方程式为_______。
（5）沉铍时，将pH从8.0提高到8.5，则铍的损失降低至原来的_______%。
7.（2023·广东卷第18题）均是重要的战略性金属。从处理后的矿石硝酸浸取液(含)中，利用氨浸工艺可提取，并获得高附加值化工产品。工艺流程如下：
已知：氨性溶液由、和配制。常温下，与形成可溶于水的配离子：；易被空气氧化为；部分氢氧化物的如下表。
氢氧化物
回答下列问题：
（1）活性可与水反应，化学方程式为___________。
（2）常温下，的氨性溶液中，___________ (填“>”“<”或“=”)。
（3）“氨浸”时，由转化为的离子方程式为___________。
（4）会使滤泥中的一种胶状物质转化为疏松分布的棒状颗粒物。滤渣的X射线衍射图谱中，出现了的明锐衍射峰。
①属于___________(填“晶体”或“非晶体”)。
②提高了的浸取速率，其原因是___________。
（5）①“析晶”过程中通入的酸性气体A为___________。
②由可制备晶体，其立方晶胞如图。与O最小间距大于与O最小间距，x、y为整数，则在晶胞中的位置为___________；晶体中一个周围与其最近的O的个数为___________。
（6）①“结晶纯化”过程中，没有引入新物质。晶体A含6个结晶水，则所得溶液中与的比值，理论上最高为___________。
②“热解”对于从矿石提取工艺的意义，在于可重复利用和___________(填化学式)。
8.（2023·全国甲卷第26题）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”步骤中生成的化学方程式为_______。
（6）“热分解”生成粉状钛酸钡，产生的_______。
9.（2023·新课标卷第27题）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存在，在碱性介质中以存在。
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，溶解为或在碱性条件下，溶解为或，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_______。
10.（2023·浙江选考1月第20题）某研究小组制备纳米，再与金属有机框架)材料复合制备荧光材料，流程如下：
已知：①含锌组分间的转化关系：
②是的一种晶型，以下稳定。
请回答：
（1）步骤Ⅰ，初始滴入溶液时，体系中主要含锌组分的化学式是___________。
（2）下列有关说法不正确的是___________。
A. 步骤Ⅰ，搅拌的作用是避免反应物浓度局部过高，使反应充分
B. 步骤Ⅰ，若将过量溶液滴入溶液制备，可提高的利用率
C. 步骤Ⅱ，为了更好地除去杂质，可用的热水洗涤
D. 步骤Ⅲ，控温煅烧的目的是为了控制的颗粒大小
（3）步骤Ⅲ，盛放样品的容器名称是___________。
（4）用和过量反应，得到的沉淀可直接控温煅烧得纳米，沉淀无需洗涤的原因是___________。
（5）为测定纳米产品的纯度，可用已知浓度的标准溶液滴定。从下列选项中选择合理的仪器和操作，补全如下步骤[“___________”上填写一件最关键仪器，“(___________)”内填写一种操作，均用字母表示]。___________
用___________(称量样品)→用烧杯(___________)→用___________(___________)→用移液管(___________)→用滴定管(盛装标准溶液，滴定)
仪器：a、烧杯；b、托盘天平；c、容量瓶；d、分析天平；e、试剂瓶
操作：f、配制一定体积的Zn2+溶液；g、酸溶样品；h、量取一定体积的溶液；i、装瓶贴标签
（6）制备的荧光材料可测浓度。已知的荧光强度比值与在一定浓度范围内的关系如图。
某研究小组取人血浆铜蓝蛋白(相对分子质量)，经预处理，将其中元素全部转化为并定容至。取样测得荧光强度比值为10.2，则1个血浆铜蓝蛋白分子中含___________个铜原子。
11.（2023·全国乙卷第27题） LiMn2O4作为一种新型锂电池正极材料受到广泛关注。由菱锰矿（MnCO3，含有少量Si、Fe、Ni、Al等元素）制备LiMn2O4的流程如下：
已知：Ksp[Fe(OH)3]=2.8×10-39，Ksp[Al(OH)3]=1.3×10-33，Ksp[Ni(OH)2]=5.5×10-16。
回答下列问题：
（1）硫酸溶矿主要反应的化学方程式为_______。为提高溶矿速率，可采取的措施_______(举1例)。
（2）加入少量MnO2的作用是_______。不宜使用H2O2替代MnO2，原因是_______。
（3）溶矿反应完成后，反应器中溶液pH=4，此时c(Fe3+)=_______mol·L-1；用石灰乳调节至pH≈7，除去的金属离子是_______。
（4）加入少量BaS溶液除去Ni2+，生成的沉淀有_______。
（5）在电解槽中，发生电解反应的离子方程式为_______。随着电解反应进行，为保持电解液成分稳定，应不断_______。电解废液可在反应器中循环利用。
（6）煅烧窑中，生成LiMn2O4反应的化学方程式是_______。
12.（2023·辽宁卷第16题）某工厂采用如下工艺处理镍钴矿硫酸浸取液 (含)和)。实现镍、钴、镁元素的回收。
已知：
物质
回答下列问题：
（1）用硫酸浸取镍钴矿时，提高浸取速率的方法为_______(答出一条即可)。
（2）“氧化”中，混合气在金属离子的催化作用下产生具有强氧化性的过一硫酸(H2SO5)，1molH2SO5中过氧键的数目为_______。
（3）“氧化”中，用石灰乳调节pH=4，Mn2+被H2SO5氧化为MnO2，该反应的离子方程式为_______(H2SO5的电离第一步完全，第二步微弱)；滤渣的成分为MnO2、_______(填化学式)。
（4）“氧化”中保持空气通入速率不变，Mn(Ⅱ)氧化率与时间的关系如下。SO2体积分数为_______时，Mn(Ⅱ)氧化速率最大；继续增大SO2体积分数时，Mn(Ⅱ)氧化速率减小的原因是_______。
（5）“沉钻镍”中得到的Co(Ⅱ)在空气中可被氧化成，该反应的化学方程式为_______。
（6）“沉镁”中使沉淀完全，需控制pH不低于_______(精确至0.1)。
13.（2023·湖北卷第16题）是生产多晶硅的副产物。利用对废弃的锂电池正极材料进行氯化处理以回收Li、Co等金属，工艺路线如下：
回答下列问题：
（1）Co位于元素周期表第_______周期，第_______族。
（2）烧渣是LiCl、和的混合物，“500℃焙烧”后剩余的应先除去，否则水浸时会产生大量烟雾，用化学方程式表示其原因_______。
（3）鉴别洗净的“滤饼3”和固体常用方法的名称是_______。
（4）已知，若“沉钴过滤”的pH控制为10.0，则溶液中浓度为_______。“850℃煅烧”时的化学方程式为_______。
（5）导致比易水解的因素有_______(填标号)。
a．Si-Cl键极性更大 b．Si的原子半径更大
c．Si-Cl键键能更大 d．Si有更多的价层轨道
14.（2023·湖南卷第17题）超纯Ga(CH3)3是制备第三代半导体的支撑源材料之一，近年来，我国科技工作者开发了超纯纯化、超纯分析和超纯灌装一系列高新技术，在研制超纯Ga(CH3)3方面取得了显著成果，工业上以粗镓为原料，制备超纯Ga(CH3)3的工艺流程如下：
已知：①金属Ga的化学性质和Al相似，Ga的熔点为29.8℃；
②Et2O(乙醚)和NR3(三正辛胺)在上述流程中可作为配体；
③相关物质的沸点：
物质 Ga(CH3)3 Et2O CH3I NR3
沸点/℃ 55.7 34.6 42.4 365.8
回答下列问题：
（1）晶体Ga(CH3)3的晶体类型是_______；
（2）“电解精炼”装置如图所示，电解池温度控制在40-45℃的原因是_______，阴极的电极反应式为_______；
（3）“合成Ga(CH3)3(Et2O)”工序中的产物还包括MgI2和CH3MgI，写出该反应的化学方程式：_______；
（4）“残渣”经纯水处理，能产生可燃性气体，该气体主要成分是_______；
（5）下列说法错误的是_______；
A. 流程中Et2O得到了循环利用
B. 流程中，“合成Ga2Mg5”至“工序X”需在无水无氧的条件下进行
C. “工序X”的作用是解配Ga(CH3)3(NR3)，并蒸出Ga(CH3)3
D. 用核磁共振氢谱不能区分Ga(CH3)3和CH3I
（6）直接分解Ga(CH3)3(Et2O)不能制备超纯Ga(CH3)3，而本流程采用“配体交换”工艺制备超纯Ga(CH3)3理由是_______；
（7）比较分子中的C-Ga-C键角大小：Ga(CH3)3_______Ga(CH3)3(Et2O)(填“>”“<”或“=”)，其原因是_______。
15.（2023·山东卷第17题）盐湖卤水(主要含、和硼酸根等)是锂盐的重要来源。一种以高镁卤水为原料经两段除镁制备Li2CO3的工艺流程如下：
已知：常温下，。相关化合物的溶解度与温度的关系如图所示。
回答下列问题：
（1）含硼固体中的在水中存在平衡：(常温下，)；与溶液反应可制备硼砂。常温下，在0.10mol·L-1硼砂溶液中，水解生成等物质的量浓度的和，该水解反应的离子方程式为_____，该溶液pH=_____。
（2）滤渣Ⅰ的主要成分是_____(填化学式)；精制Ⅰ后溶液中Li+的浓度为2.0mol·L-1，则常温下精制Ⅱ过程中CO32-浓度应控制在_____mol·L-1以下。若脱硼后直接进行精制Ⅰ，除无法回收HCl外，还将增加_____的用量(填化学式)。
（3）精制Ⅱ的目的是_____；进行操作X时应选择的试剂是_____，若不进行该操作而直接浓缩，将导致_____。
16.（2023·浙江卷6月第20题）某研究小组用铝土矿为原料制备絮凝剂聚合氯化铝()按如下流程开展实验。
已知：①铝土矿主要成分为Al2O3，含少量Fe2O3和SiO2。用NaOH溶液溶解铝土矿过程中SiO2转变为难溶性的铝硅酸盐。
②的絮凝效果可用盐基度衡量，盐基度
当盐基度为0.60~0.85时，絮凝效果较好。
请回答：
（1）步骤1所得滤液中主要溶质的化学式是___________。
（2）下列说法不正确的是___________。
A. 步骤I，反应须在密闭耐高压容器中进行，以实现所需反应温度
B. 步骤Ⅱ，滤液浓度较大时通入过量CO2有利于减少Al(OH)3沉淀中的杂质
C. 步骤Ⅲ，为减少Al(OH)3吸附的杂质，洗涤时需对漏斗中的沉淀充分搅拌
D. 步骤中控制Al(OH)3和AlCl3的投料比可控制产品盐基度
（3）步骤V采用如图所示的蒸汽浴加热，仪器A的名称是___________；步骤V不宜用酒精灯直接加热的原因是___________。
（4）测定产品的盐基度。
Cl-的定量测定：称取一定量样品，配成溶液，移取25.00mL。溶液于锥形瓶中，调，滴加指示剂K2CrO4溶液。在不断摇动下，用标准溶液滴定至浅红色(有Ag2CrO沉淀)，30秒内不褪色。平行测试3次，平均消耗AgNO3标准溶液22.50mL。另测得上述样品溶液中。
①产品的盐基度为___________。
②测定Cl-过程中溶液pH过低或过高均会影响测定结果，原因是___________。
17.（2023·浙江卷6月第18题）工业上煅烧含硫矿物产生的SO2可以按如下流程脱除或利用。
已知：
请回答：
（1）富氧煅烧燃煤产生的低浓度的SO2可以在炉内添加通过途径Ⅰ脱除，写出反应方程式___________。
（2）煅烧含硫量高的矿物得到高浓度的SO2，通过途径Ⅱ最终转化为化合物A。
①下列说法正确的是___________。
A．燃煤中的有机硫主要呈正价 B．化合物A具有酸性
C．化合物A是一种无机酸酯 D．工业上途径Ⅱ产生的SO3也可用浓H2SO4吸收
②一定压强下，化合物A的沸点低于硫酸的原因是___________。
（3）设计实验验证化合物A中含有S元素_____；写出实验过程中涉及的反应方程式____。
18.（2023·北京卷第18题）以银锰精矿(主要含、、)和氧化锰矿(主要含)为原料联合提取银和锰的一种流程示意图如下。
已知：酸性条件下，的氧化性强于。
（1） “浸锰”过程是在溶液中使矿石中的锰元素浸出，同时去除，有利于后续银的浸出：矿石中的银以的形式残留于浸锰渣中。
①“浸锰”过程中，发生反应，则可推断：__________(填“>”或“<”)。
②在溶液中，银锰精矿中的和氧化锰矿中的发生反应，则浸锰液中主要的金属阳离子有__________。
（2） “浸银”时，使用过量和的混合液作为浸出剂，将中的银以形式浸出。
①将“浸银”反应的离子方程式补充完整：__________。
②结合平衡移动原理，解释浸出剂中的作用：____________________。
（3） “沉银”过程中需要过量的铁粉作为还原剂。
①该步反应的离子方程式有______________________________。
②一定温度下，的沉淀率随反应时间的变化如图所示。解释分钟后的沉淀率逐渐减小的原因：______________。
（4）结合“浸锰”过程，从两种矿石中各物质利用的角度，分析联合提取银和锰的优势：________。
19. （2023·重庆卷第15题）是一种用途广泛的磁性材料，以为原料制备并获得副产物水合物的工艺如下。
时各物质溶度积见下表：
物质
溶度积
回答下列问题：
（1）中元素的化合价是和_______。的核外电子排布式为_______。
（2）反应釜1中的反应需在隔绝空气条件下进行，其原因是_______。
（3）反应釜2中，加入和分散剂的同时通入空气。
①反应的离子方程式为_______。
②为加快反应速率，可采取的措施有_______。(写出两项即可)。
（4）①反应釜3中，时，浓度为，理论上不超过_______。
②称取水合物，加水溶解，加入过量，将所得沉淀过滤洗涤后，溶于热的稀硫酸中，用标准溶液滴定，消耗。滴定达到终点的现象为_______，该副产物中的质量分数为_______。
