化学工艺流程题是将化工生产中的生产流程用框图形式表示出来，并根据生产流程中有关的化学知识步步设问，是无机框图的创新。它以现代工业生产为基础，与化工生产成本、产品提纯、环境保护等相融合，考查物质的制备、检验、分离提纯等基本实验原理在化工生产中的实际应用，要求考生依据流程图分析原理，紧扣信息，抓住关键、准确答题。这类试题具有较强的实用性和综合性，是高考化学命题的常考题型。
1．（2024·全国·高考真题）钴在新能源、新材料领域具有重要用途。某炼锌废渣含有锌、铅、铜、铁、钴、锰的价氧化物及锌和铜的单质。从该废渣中提取钴的一种流程如下。
注：加沉淀剂使一种金属离子浓度小于等于，其他金属离子不沉淀，即认为完全分离。
已知：①。
②以氢氧化物形式沉淀时，和溶液的关系如图所示。
回答下列问题：
(1)“酸浸”前，需将废渣磨碎，其目的是 。
(2)“酸浸”步骤中，发生反应的化学方程式是 。
(3)假设“沉铜”后得到的滤液中和均为，向其中加入至沉淀完全，此时溶液中 ，据此判断能否实现和的完全分离 (填“能”或“不能”)。
(4)“沉锰”步骤中，生成，产生的物质的量为 。
(5)“沉淀”步骤中，用调，分离出的滤渣是 。
(6)“沉钴”步骤中，控制溶液，加入适量的氧化，其反应的离子方程式为 。
(7)根据题中给出的信息，从“沉钴”后的滤液中回收氢氧化锌的方法是 。
解答化工工艺流程题的三种方法
（1）首尾分析法：对比流程中第一种物质与产品，从对比中找出原料与产品之间的关系，理清流程中原料转化为产品的基本原理以及分离除杂的方式，结合题问逐一作答。
（2）截段分析法：对于较复杂的采用截段，再进行整合。
（3）“瞻前顾后”分析法：在流程中除了考虑将原料转化为产品，还要考虑副产品的循环使用，这类题常要瞻前又要顾后。
1．（2024·河北·高考真题）是制造钒铁合金、金属钒的原料，也是重要的催化剂。以苛化泥为焙烧添加剂从石煤中提取的工艺，具有钒回收率高、副产物可回收和不产生气体污染物等优点。工艺流程如下。
已知：i石煤是一种含的矿物，杂质为大量和少量等；苛化泥的主要成分为等。
ⅱ高温下，苛化泥的主要成分可与反应生成偏铝酸盐；室温下，偏钒酸钙和偏铝酸钙均难溶于水。回答下列问题：
(1)钒原子的价层电子排布式为 ；焙烧生成的偏钒酸盐中钒的化合价为 ，产生的气体①为 (填化学式)。
(2)水浸工序得到滤渣①和滤液，滤渣①中含钒成分为偏钒酸钙，滤液中杂质的主要成分为 (填化学式)。
(3)在弱碱性环境下，偏钒酸钙经盐浸生成碳酸钙发生反应的离子方程式为 ；加压导入盐浸工序可提高浸出率的原因为 ；浸取后低浓度的滤液①进入 (填工序名称)，可实现钒元素的充分利用。
(4)洗脱工序中洗脱液的主要成分为 (填化学式)。
(5)下列不利于沉钒过程的两种操作为 (填序号)。
a．延长沉钒时间 b．将溶液调至碱性 c．搅拌 d．降低溶液的浓度
一、化工流程答题基本思路
二、一个完整的无机化工生产流程一般具有下列过程：
三、核心反应与条件控制：
1．溶液的PH：
提供酸碱性环境反应、抑制或促进离子水解等产生沉淀便于分离等。调节PH的方法：调节pH所需的物质一般应满足两点：一是能与H＋反应，使溶液pH增大；二是不引入新杂质。（一般酸、碱、氧化物、水解的盐等）如：要除去Cu2＋中混有的Fe3＋，可加入CuO、Cu(OH)2、Cu2(OH)2CO3等物质来调节溶液的pH，不可加入NaOH溶液、氨水等。
①调节溶液的酸碱性，使某些金属离子形成氢氧化物沉淀析出(或抑制水解)。
②加入酸或调节溶液至酸性还可除去氧化物(膜)。
③加入碱或调节溶液至碱性还可除去油污，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)。
2．温度：
(1)升温----加快反应（溶解）速率；促进平衡向吸热方向移动；去除热稳定性差的物质或易升华的物质。
(2)降温----防止物质分解，挥发；使平衡向放热方向移动；使高沸点的物质液化，使其与其他物质分离；降低溶解度，减少损失。
(3)控温-----水浴、沙浴、油浴-----受热均匀，便于控制温度。温度太高---速率太快；物质可能分解、挥发、水解；催化剂可能中毒；发生副反应等。温度太低----速率可能太慢;催化剂活性不高;物质转化率、产率不高等。
主要从物质性质(热稳定性、水解、氧化性或还原性、溶解度、熔沸点、挥发性、胶体聚沉等)和反应原理(反应速率、平衡移动、催化剂活性、副反应)两个角度思考。
3．控制压强：改变速率，影响平衡。
4．使用合适的催化剂：加快反应速率，缩短达到平衡所需要的时间。
5．趁热过滤：防止某物质降温时析出。
6．洗涤：常见的洗涤方式有“水洗”和“乙醇洗”。“水洗”的目的是除去沉淀或晶体表面残留的杂质，当沉淀物的溶解度随温度升高而增大时一般可用冰水洗；“乙醇洗”既可以除去沉淀或晶体表面残留的杂质，又可以降低晶体的溶解度，减少损失，还可以利用乙醇易挥发的性质，加快除去沉淀或晶体表面的水分。
7．氧化：氧化剂的选择要依据试题设置的情境，常见的氧化剂有氯气、过氧化氢、氧气和次氯酸钠等，为了避免引入新的杂质，通常选择的氧化剂有过氧化氢和氧气。
1．（2024·福建厦门·模拟预测）一种利用炼锌渣(主要含、、、和一定量的、不溶性杂质)为原料制备硫化锌及高纯镓的流程如图所示：
已知：①电解制取镓时，溶液中的氯离子会影响镓的析出。②。
(1)基态的价层电子排布式为 ，中含有键的数目为 。
(2)黄钠铁矾的化学式为，晶体颗粒大、易沉降。
①“沉铁”时生成黄钠铁矾的离子方程式为 。
②不采用调节的方式沉铁，可能的原因是：容易生成而损失； (答2点)。
(3)“还原除杂”时先向溶液中加入一定量的铜粉，反应一段时间后再向溶液中加入稍过量粉，加入铜粉的目的是 。
(4)与的各物种的分布分数随的变化如图所示。“调节”时，不能过高的原因是 。
(5)通过计算探究氨水能否溶解。已知：室温时，，，。反应的平衡常数为 。
(6)在沉铁前可以加入铁氰化钾检验是否被完全氧化，若有则会观察到蓝色沉淀。该蓝色沉淀是一种铁的配合物，其晶胞的如图[未标出，占据四个互不相邻的小立方体(晶胞的部分)的体心]。若该晶体的密度为，则1个该晶胞含 个，和的最短距离为 (设为阿伏加德罗常数的值，列出计算式即可)。
2．（2024·宁夏银川·模拟预测）金属镓被称为“电子工业脊梁”，GaN凭借其出色的功率性能、频率性能以及散热性能，不仅应用于5G技术中，也让高功率、更快速充电由渴望变为现实。
【方法一】工业上利用粉煤灰(主要成分为、、，还有少量等杂质)制备氮化镓流程如下：
已知：①镓性质与铝相似，金属活动性介于锌和铁之间；②常温下，相关元素可溶性组分物质的量浓度c与pH的关系如下图所示。当溶液中可溶组分浓度mol/L时，可认为已除尽。
回答下列问题：
(1)“焙烧”的主要目的是 。
(2)“滤渣1”主要成分为 。
(3)“二次酸化”中Na[Ga(OH4)]与过量发生反应的离子方程式为 。
(4)“电解”可得金属Ga，写出阴极电极反应式 。
(5)常温下，反应的平衡常数K的值为 。
【方法二】溶胶凝胶法
(6)步骤一：溶胶—凝胶过程包括水解和缩聚两个过程
①水解过程
②缩聚过程：在之后较长时间的成胶过程中，通过失水和失醇缩聚形成无机聚合凝胶
失水缩聚：
失醇缩聚： (在下划线将失醇缩聚方程补充完整)
(7)步骤二：高温氨化(原理：)
已知：GaN在空气中加热到800℃时开始氧化，生成氧化镓。
该实验操作为：将无机聚合凝胶置于管式炉中，先通20min氮气后停止通入，改通入氨气，并加热至850~950℃充分反应20min，再 (补充实验操作)，得到纯净的GaN粉末。
2．（23-24高三下·河南周口·阶段练习）以主要成分为的铁钴矿(杂质为、)为原料制取和黄钠铁矾的工艺流程如下图所示(已知还原性：)：
已知：“焙烧”后，、元素完全转化为单质。
回答下列问题：
(1)黄钠铁矾中铁元素的化合价为 价，检验气体中是否含有的方法可以为 。
(2)第一次“氧化”中消耗的氧化剂与还原剂物质的量之比为 ，“调”时反应的离子方程式为 。
(3)“氧化、沉钴”过程中加入的和物质的量之比为，相应总反应的离子方程式为 ，转化为的基本方法是 。
(4)基态的价层电子的轨道表示式为 ，铁可形成多种氧化物，其中一种铁的氧化物的晶胞结构及该晶胞中的Ⅰ、Ⅱ两种结构如下图所示：
则图中表示的是 (填“”或“”)，若晶体密度为，则阿伏加德罗常数 (用含、的式子表示)。
4．（23-24高三下·四川成都·阶段练习）以某菱锰矿(含、、和少量等)为原料通过以下方法可获得碳酸锰粗产品。
已知，，
(1)Mn元素在周期表中的位置 。
(2)滤渣中，含铁元素的物质主要是 (填化学式，下同)；加NaOH调节溶液的pH约为5，如果pH过大，可能导致滤渣中 含量减少。
(3)滤液中，＋1价阳离子除了外还有 (填离子符号)。
(4)取“沉锰”前溶液a mL于锥形瓶中，加入少量溶液(作催化剂)和过量的1.5% 溶液，加热，被氧化为，反应一段时间后再煮沸5min[除去过量的]，冷却至室温。选用适宜的指示剂，用b 的标准溶液滴定至终点，消耗标准溶液V mL。
①与反应的还原产物为 。
②“沉锰”前溶液中 。(列出表达式)
(5)其他条件不变，“沉锰”过程中锰元素回收率与，初始浓度()、反应时间的关系如图所示。
①初始浓度越大，锰元素回收率越 (填“高”或“低”)。
②若溶液中，加入等体积1.8 溶液进行反应，计算20～40min内速率 。
5．（23-24高三下·河南·阶段练习）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)“浸取”步骤中，为了提高浸取率，结合工业生产实际，可以采取的措施有： (答两条)。
(3)“沉淀”步骤中需严格控制稀硫酸的用量，只需将溶液调至弱碱性。若加入稀硫酸偏多，某种杂质将不能有效除去，原因是 。“除硅磷”步骤中，使硅、磷分别以和的形式沉淀，该步需要控制溶液的pH≈9以达到最好的除杂效果，其原因是 。
(4)“还原”步骤中加入焦亚硫酸钠()溶液。
①理论上，反应中氧化剂和还原剂的物质的量之比为 ；
②若用过氧化氢还原过程中还会生成较稳定的蓝色的过氧化铬(，Cr为＋6价)。分子中存在过氧键，其结构式可表示为 。
(5)是一种灰绿色粉末，其化学性质与相似，试写出与NaOH溶液反应的离子方程式 。
1．（23-24高三下·安徽·阶段练习）以钒矿石为原料制备化工产品的一种工艺流程如下；
已知：i．“焙烧”后，固体中主要含有、、、；“酸浸”后，钒以形式存在。
ii．P204对四价钒具有高选择性，萃取而不萃取。
iii．多钒酸铵微溶于冷水，易溶于热水。
iv．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
开始沉淀pH 1.9 7.0 11.9 8.1
完全沉淀pH 3.2 9.0 13.9 10.1
回答下列问题：
(1)基态Fe的价电子排布式为 。
(2)“还原中和”时，还原步骤中参与反应的离子方程式为 。
(3)钒的漫出率与焙烧温度、硫酸加入量的关系如图1、图2所示。指出适宜的工艺条件为 。使用冰水洗涤多钒酸铵的目的是 。
(4)流程中可循环使用的物质有 。
(5)萃取后的“水相”中含有丰富的金属资源，经三道工序可回收溶液。请根据题给信息，参照上述工艺流程，选用括号中所给试剂，将下列工艺流程剩余两步工序补充完整 （、稀、MnO、、）。
(6)已知常温下、的分别为、，若上述水相“沉钙”后，理论上不超过 。
2．（23-24高三下·山东·阶段练习）污染物的处理和资源的充分利用是化学重要的研究课题，工业上用化工厂尾气中低浓度还原软锰矿(主要成分为，另含有少量铁、铝、铜、镍、铅等金属化合物)制备高性能磁性材料的主要原料的流程如下：
已知：①常温时部分硫化物难溶盐的即如下
难溶物
②难溶于水、乙醇，潮湿时易被空气氧化，时开始分解；
③溶液中某离子的浓度时，即可认为该离子已沉淀完全。
(1)为提高“还原酸浸”的效率，可以采取的措施有 (答出一条即可)；上述流程多次涉及过滤操作，实验室进行过滤操作时需要用到的玻璃仪器有烧杯、 。
(2)“还原酸浸”中所发生的最主要的氧化还原反应的离子方程式为 。
(3)“除铁铝”时用除去溶液中的时发生反应的离子方程式为 。
(4)“除铜镍铅”时，为使它们完全沉淀，需控制溶液中的浓度的最小值为 。
(5)“沉锰”反应的离子方程式为 。
(6)“洗涤、干燥”中，为减少损失，宜选用的洗涤剂为 。
3．（2024·山西·模拟预测）是生产含钼催化剂的重要原料，能溶于氨水和强碱。以钼精矿(主要成分是，还含有、、、等杂质)为原料制备的工艺流程如图所示：
已知：①“焙烧”时和发生反应；元素转化为、、；
②“氨浸”时，元素以的形式进入滤液1中，而元素进入滤渣1中；
③。
回答下列问题：
(1)尾气的成分有和 (填化学式)。
(2)“滤渣1”的主要成分是和 (填化学式)。
(3)写出“除杂”时反应的离子方程式 。除杂后测得溶液中，列式计算并判断是否沉淀完全 。
(4)“酸沉”时加入的作用是 。
(5)写出四钼酸铵[]发生“焙解”的化学方程式 。
(6)的结构和相似，如图，易升华，则晶体类型为 。晶体有多种晶胞，正交相具有独特的层状结构，层与层之间的作用力为范德华力，根据结构和作用力预测正交相晶体在日常生活中可用作 。
(7)工业上还可以在碱性环境下用溶液和反应制备钼酸盐，同时生成副产品硫酸盐，写出该反应的离子方程式 。
4．（2024·陕西渭南·三模）重铬酸钾(K2Cr2O7)是一种重要的化工原料，可用于制铬矾、火柴、铬颜料，并供鞣革、电镀、有机合成等。工业上以铬铁矿[主要成分为Fe(CrO2)2，质量分数为67.2%，杂质主要为硅、铁、铝的氧化物]为原料制备重铬酸钾的工艺流程如图所示：
已知：
①焙烧时Fe(CrO2)2中的Fe元素转化为NaFeO2，Cr元素转化为Na2CrO4；铝的氧化物转化为NaAlO2。
②Fe(CrO2)2的摩尔质量为224g/mol，K2Cr2O7的摩尔质量为294g/mol。
③矿物中相关元素可溶性组分物质的量浓度c(mol L-1)的对数值与pH的关系如图所示。
某化工厂利用1000kg铬铁矿为原料，制备重铬酸钾。
请回答下列问题：
(1)写出“焙烧”过程中发生的主要反应的化学方程式： 。
(2)“水浸”所得滤渣1的主要成分是Fe(OH)3，写出生成此滤渣的离子方程式： 。
(3)在“中和”步骤中加冰醋酸调节pH约等于7，中和后滤渣2的主要成分是 (填化学式)。
(4)“酸化”时加冰醋酸调节pH约等于5，写出酸化过程中发生反应的离子方程式： 。
(5)工序I经过滤、洗涤后获得粗产品，经工序Ⅱ得到661.5kg产品，则工序Ⅱ的操作方法是 ，生产过程的产率为 。
(6)测定产品中K2Cr2O7含量：称取样品2.50g配成250mL溶液，取25.00mL于锥形瓶中，加入足量稀硫酸和几滴指示剂，用0.1000mol L-1(NH4)2Fe(SO4)2标准液进行滴定。三次实验消耗(NH4)2Fe(SO4)2标准液的平均体积为25.00mL。则样品中K2Cr2O7的纯度为 。(滴定过程中发生的反应为Cr2O+Fe2++H+→Cr3++Fe3++H2O)
5．（2024·宁夏银川·模拟预测）活性炭载钯(Pd/C)催化剂被广泛应用于医药和化工行业，某废钯催化剂(钯碳)的杂质主要含炭、有机物及少量Fe、Zn等。如图是利用钯碳制备氧化钯()和Pd的流程。
已知：王水是由浓硝酸和浓盐酸按照体积比1∶3混合而成的具有强氧化性的溶液。
回答下列问题：
(1)实验室中可在 (填仪器名称)中模拟“焚烧”过程。
(2)“溶浸”步骤中钯与王水发生反应生成和一种有毒的无色气体A，A为 (填化学式)，其在空气中变化的化学反应方程式为 ，钯的浸出率与反应的时间、温度的关系如图所示，则最佳的浸取时间和温度为 ，写出“除锌铁”步骤中钯的化合物与试剂Ⅰ反应的化学反应方程式 。
(3)“沉钯”步骤中试剂Ⅱ应为 (填名称)，加入该试剂的目的是 。
(4)海绵钯具有优良的储氢功能。假设海绵钯的密度为，其吸附的氢气是其体积的n倍(标准状况)，则此条件下，氢气的浓度 mol(氢气的浓度r为1mol Pd吸附氢气的物质的量，用含、n的分数式表示)。
精品试卷·第 2 页 （共 2 页）
()
化学工艺流程题是将化工生产中的生产流程用框图形式表示出来，并根据生产流程中有关的化学知识步步设问，是无机框图的创新。它以现代工业生产为基础，与化工生产成本、产品提纯、环境保护等相融合，考查物质的制备、检验、分离提纯等基本实验原理在化工生产中的实际应用，要求考生依据流程图分析原理，紧扣信息，抓住关键、准确答题。这类试题具有较强的实用性和综合性，是高考化学命题的常考题型。
1．（2024·全国·高考真题）钴在新能源、新材料领域具有重要用途。某炼锌废渣含有锌、铅、铜、铁、钴、锰的价氧化物及锌和铜的单质。从该废渣中提取钴的一种流程如下。
注：加沉淀剂使一种金属离子浓度小于等于，其他金属离子不沉淀，即认为完全分离。
已知：①。
②以氢氧化物形式沉淀时，和溶液的关系如图所示。
回答下列问题：
(1)“酸浸”前，需将废渣磨碎，其目的是 。
(2)“酸浸”步骤中，发生反应的化学方程式是 。
(3)假设“沉铜”后得到的滤液中和均为，向其中加入至沉淀完全，此时溶液中 ，据此判断能否实现和的完全分离 (填“能”或“不能”)。
(4)“沉锰”步骤中，生成，产生的物质的量为 。
(5)“沉淀”步骤中，用调，分离出的滤渣是 。
(6)“沉钴”步骤中，控制溶液，加入适量的氧化，其反应的离子方程式为 。
(7)根据题中给出的信息，从“沉钴”后的滤液中回收氢氧化锌的方法是 。
【答案】(1)增大固体与酸反应的接触面积，提高钴元素的浸出效率
(2)
(3) 不能
(4)
(5)
(6)
(7)向滤液中滴加溶液，边加边搅拌，控制溶液的pH接近12但不大于12，静置后过滤、洗涤、干燥
【分析】炼锌废渣含有锌、铅、铜、铁、钴、锰的价氧化物及锌和铜的单质，经稀硫酸酸浸时，铜不溶解，Zn及其他价氧化物除铅元素转化为硫酸铅沉淀外，其他均转化为相应的+2价阳离子进入溶液；然后通入硫化氢沉铜生成CuS沉淀；过滤后，滤液中加入Na2S2O8将锰离子氧化为二氧化锰除去，同时亚铁离子也被氧化为铁离子；再次过滤后，用氢氧化钠调节pH=4，铁离子完全转化为氢氧化铁沉淀除去；第三次过滤后的滤液中加入次氯酸钠沉钴，得到Co(OH)3。
【解析】（1）“酸浸”前，需将废渣磨碎，其目的是增大固体与酸反应的接触面积，提高钴元素的浸出效率。
（2）“酸浸”步骤中，Cu不溶解，Zn单质及其他价氧化物除铅元素转化为硫酸铅沉淀外，其他均转化为相应的+2价阳离子进入溶液，即为转化为CoSO4，反应的化学方程式为。
（3）假设“沉铜”后得到的滤液中和均为，向其中加入至沉淀完全，此时溶液中，则，小于，说明大部分也转化为硫化物沉淀，据此判断不能实现Zn2+和Co2+的完全分离。
（4）“沉锰”步骤中，Na2S2O8将Mn2+氧化为二氧化锰除去，发生的反应为，因此，生成，产生的物质的量为。
（5）“沉锰”步骤中，同时将氧化为，“沉淀”步骤中用调pH=4，可以完全沉淀为，因此，分离出的滤渣是。
（6）“沉钴”步骤中，控制溶液pH=5.0~5.5，加入适量的NaClO氧化，为了保证被完全氧化，NaClO要适当过量，其反应的离子方程式为。
（7）根据题中给出的信息，“沉钴”后的滤液的pH=5.0~5.5，溶液中有元素以形式存在，当pH＞12后氢氧化锌会溶解转化为，因此，从“沉钴”后的滤液中回收氢氧化锌的方法是：向滤液中滴加溶液，边加边搅拌，控制溶液的pH接近12但不大于12，静置后过滤、洗涤、干燥。
解答化工工艺流程题的三种方法
（1）首尾分析法：对比流程中第一种物质与产品，从对比中找出原料与产品之间的关系，理清流程中原料转化为产品的基本原理以及分离除杂的方式，结合题问逐一作答。
（2）截段分析法：对于较复杂的采用截段，再进行整合。
（3）“瞻前顾后”分析法：在流程中除了考虑将原料转化为产品，还要考虑副产品的循环使用，这类题常要瞻前又要顾后。
1．（2024·河北·高考真题）是制造钒铁合金、金属钒的原料，也是重要的催化剂。以苛化泥为焙烧添加剂从石煤中提取的工艺，具有钒回收率高、副产物可回收和不产生气体污染物等优点。工艺流程如下。
已知：i石煤是一种含的矿物，杂质为大量和少量等；苛化泥的主要成分为等。
ⅱ高温下，苛化泥的主要成分可与反应生成偏铝酸盐；室温下，偏钒酸钙和偏铝酸钙均难溶于水。回答下列问题：
(1)钒原子的价层电子排布式为 ；焙烧生成的偏钒酸盐中钒的化合价为 ，产生的气体①为 (填化学式)。
(2)水浸工序得到滤渣①和滤液，滤渣①中含钒成分为偏钒酸钙，滤液中杂质的主要成分为 (填化学式)。
(3)在弱碱性环境下，偏钒酸钙经盐浸生成碳酸钙发生反应的离子方程式为 ；加压导入盐浸工序可提高浸出率的原因为 ；浸取后低浓度的滤液①进入 (填工序名称)，可实现钒元素的充分利用。
(4)洗脱工序中洗脱液的主要成分为 (填化学式)。
(5)下列不利于沉钒过程的两种操作为 (填序号)。
a．延长沉钒时间 b．将溶液调至碱性 c．搅拌 d．降低溶液的浓度
【答案】(1)
(2)
(3) 提高溶液中浓度，促使偏钒酸钙转化为碳酸钙，释放 离子交换
(4)
(5)bd
【分析】石煤和苛化泥通入空气进行焙烧，反应生成、、、、和等，水浸可分离焙烧后的可溶性物质(如)和不溶性物质[、等]，过滤后滤液进行离子交换、洗脱，用于富集和提纯，加入氯化铵溶液沉钒，生成，经一系列处理后得到V2O3；滤渣①在，的条件下加入3%NH4HCO3溶液进行盐浸，滤渣①中含有钒元素，通过盐浸，使滤渣①中的钒元素进入滤液①中，再将滤液①回流到离子交换工序，进行的富集。
【解析】（1）钒是23号元素，其价层电子排布式为；焙烧过程中，氧气被还原，被氧化生成，偏钒酸盐中钒的化合价为价；在以上开始分解，生成的气体①为。
（2）由已知信息可知，高温下，苛化泥的主要成分与反应生成偏铝酸钠和偏铝酸钙，偏铝酸钠溶于水，偏铝酸钙难溶于水，所以滤液中杂质的主要成分是。
（3）在弱碱性环境下，与和反应生成、和，离子方程式为：； CO2加压导入盐浸工序可提高浸出率，因为C可提高溶液中浓度，促使偏钒酸钙转化为碳酸钙，释放；滤液①中含有、等，且浓度较低，若要利用其中的钒元素，需要通过离子交换进行分离、富集，故滤液①应进入离子交换工序。
（4）由离子交换工序中树脂的组成可知，洗脱液中应含有，考虑到水浸所得溶液中含有，为避免引人其他杂质离子，且廉价易得，故洗脱液的主要成分应为。
（5）a．延长沉钒时间，能使反应更加完全，有利于沉钒，a不符合题意；
b．呈弱酸性，如果将溶液调至碱性，与反应，不利于生成，b符合题意；
c．搅拌能使反应物更好的接触，提高反应速率，使反应更加充分，有利于沉钒，c不符合题意；
d．降低溶液的浓度，不利于生成，d符合题意；
故选bd。
一、化工流程答题基本思路
二、一个完整的无机化工生产流程一般具有下列过程：
三、核心反应与条件控制：
1．溶液的PH：
提供酸碱性环境反应、抑制或促进离子水解等产生沉淀便于分离等。调节PH的方法：调节pH所需的物质一般应满足两点：一是能与H＋反应，使溶液pH增大；二是不引入新杂质。（一般酸、碱、氧化物、水解的盐等）如：要除去Cu2＋中混有的Fe3＋，可加入CuO、Cu(OH)2、Cu2(OH)2CO3等物质来调节溶液的pH，不可加入NaOH溶液、氨水等。
①调节溶液的酸碱性，使某些金属离子形成氢氧化物沉淀析出(或抑制水解)。
②加入酸或调节溶液至酸性还可除去氧化物(膜)。
③加入碱或调节溶液至碱性还可除去油污，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)。
2．温度：
(1)升温----加快反应（溶解）速率；促进平衡向吸热方向移动；去除热稳定性差的物质或易升华的物质。
(2)降温----防止物质分解，挥发；使平衡向放热方向移动；使高沸点的物质液化，使其与其他物质分离；降低溶解度，减少损失。
(3)控温-----水浴、沙浴、油浴-----受热均匀，便于控制温度。温度太高---速率太快；物质可能分解、挥发、水解；催化剂可能中毒；发生副反应等。温度太低----速率可能太慢;催化剂活性不高;物质转化率、产率不高等。
主要从物质性质(热稳定性、水解、氧化性或还原性、溶解度、熔沸点、挥发性、胶体聚沉等)和反应原理(反应速率、平衡移动、催化剂活性、副反应)两个角度思考。
3．控制压强：改变速率，影响平衡。
4．使用合适的催化剂：加快反应速率，缩短达到平衡所需要的时间。
5．趁热过滤：防止某物质降温时析出。
6．洗涤：常见的洗涤方式有“水洗”和“乙醇洗”。“水洗”的目的是除去沉淀或晶体表面残留的杂质，当沉淀物的溶解度随温度升高而增大时一般可用冰水洗；“乙醇洗”既可以除去沉淀或晶体表面残留的杂质，又可以降低晶体的溶解度，减少损失，还可以利用乙醇易挥发的性质，加快除去沉淀或晶体表面的水分。
7．氧化：氧化剂的选择要依据试题设置的情境，常见的氧化剂有氯气、过氧化氢、氧气和次氯酸钠等，为了避免引入新的杂质，通常选择的氧化剂有过氧化氢和氧气。
1．（2024·福建厦门·模拟预测）一种利用炼锌渣(主要含、、、和一定量的、不溶性杂质)为原料制备硫化锌及高纯镓的流程如图所示：
已知：①电解制取镓时，溶液中的氯离子会影响镓的析出。②。
(1)基态的价层电子排布式为 ，中含有键的数目为 。
(2)黄钠铁矾的化学式为，晶体颗粒大、易沉降。
①“沉铁”时生成黄钠铁矾的离子方程式为 。
②不采用调节的方式沉铁，可能的原因是：容易生成而损失； (答2点)。
(3)“还原除杂”时先向溶液中加入一定量的铜粉，反应一段时间后再向溶液中加入稍过量粉，加入铜粉的目的是 。
(4)与的各物种的分布分数随的变化如图所示。“调节”时，不能过高的原因是 。
(5)通过计算探究氨水能否溶解。已知：室温时，，，。反应的平衡常数为 。
(6)在沉铁前可以加入铁氰化钾检验是否被完全氧化，若有则会观察到蓝色沉淀。该蓝色沉淀是一种铁的配合物，其晶胞的如图[未标出，占据四个互不相邻的小立方体(晶胞的部分)的体心]。若该晶体的密度为，则1个该晶胞含 个，和的最短距离为 (设为阿伏加德罗常数的值，列出计算式即可)。
【答案】(1) 3d10 8NA
(2) 直接调pH沉铁易生成Fe(OH)3胶体，不容易过滤；Fe(OH)3胶体同时容易吸附Zn2+而造成ZnS损失
(3)除去Cl-，发生的反应为，CuCl难溶于水和稀酸，避免Cl-影响镓的析出
(4)当pH过高时，Zn2+将转化为Zn(OH)2或，较稳定不利于ZnS生成，Zn(OH)2直接沉淀，不利于Zn2+转化为ZnS或ZnS中混有Zn(OH)2
(5)2.0×10-6
(6) 24
【分析】根据流程图分析，炼锌渣经过稀硫酸、H2O2溶浸过滤掉不溶性杂质、将ZnO、CuO、Fe2O3、FeO转化为Zn2+、Cu2+、Fe3+，向滤液中加入硫酸钠溶液进行沉铁，得到黄钠铁矾，溶液中的氯离子会影响镓的析出，可知金属粉末中含有Cu粉除去Cl-，以及金属粉末Zn除去Cu2+，向滤液中加入NaOH溶液调节pH为8.2，目的是将Ga3+转化为，加入Na2S溶液将Zn2+转化为ZnS，最后电解NaGa(OH)4溶液得到金属镓。
【解析】（1）锌为30号原子，Zn2+的价层电子排布式为3d10；中，OH-中氧原子和氢原子存在σ键，OH-与Ga以σ键结合，所以1mol中含有σ键的物质的量为8mol，数目为8NA。
（2）①“沉铁”时，加入硫酸钠生成黄钠铁矾沉淀，离子方程式为；
2．（2024·宁夏银川·模拟预测）金属镓被称为“电子工业脊梁”，GaN凭借其出色的功率性能、频率性能以及散热性能，不仅应用于5G技术中，也让高功率、更快速充电由渴望变为现实。
【方法一】工业上利用粉煤灰(主要成分为、、，还有少量等杂质)制备氮化镓流程如下：
已知：①镓性质与铝相似，金属活动性介于锌和铁之间；②常温下，相关元素可溶性组分物质的量浓度c与pH的关系如下图所示。当溶液中可溶组分浓度mol/L时，可认为已除尽。
回答下列问题：
(1)“焙烧”的主要目的是 。
(2)“滤渣1”主要成分为 。
(3)“二次酸化”中Na[Ga(OH4)]与过量发生反应的离子方程式为 。
(4)“电解”可得金属Ga，写出阴极电极反应式 。
(5)常温下，反应的平衡常数K的值为 。
【方法二】溶胶凝胶法
(6)步骤一：溶胶—凝胶过程包括水解和缩聚两个过程
①水解过程
②缩聚过程：在之后较长时间的成胶过程中，通过失水和失醇缩聚形成无机聚合凝胶
失水缩聚：
失醇缩聚： (在下划线将失醇缩聚方程补充完整)
(7)步骤二：高温氨化(原理：)
已知：GaN在空气中加热到800℃时开始氧化，生成氧化镓。
该实验操作为：将无机聚合凝胶置于管式炉中，先通20min氮气后停止通入，改通入氨气，并加热至850~950℃充分反应20min，再 (补充实验操作)，得到纯净的GaN粉末。
【答案】(1)将Ga2O3转化为NaGaO2
(2)Fe2O3
(3)[Ga(OH)4] +CO2=Ga(OH)3↓+
(4)[Ga(OH)4] +3e =Ga+4OH
(5)10 0.4
(6) Ga OC2H5
(7)改通N2冷却至室温
【分析】粉煤灰(主要成分为Ga2O3、Al2O3、SiO2，还有少量Fe2O3等杂质)与纯碱混合焙烧将Ga2O3、Al2O3、SiO2转化为NaGaO2、NaAlO2、Na2SiO3，加入16%碳酸钠溶液浸取过滤后滤渣1为Fe2O3，滤液为Na[Ga(OH)4]、Na[Al(OH)4]、Na2SiO3、Na2CO3的混合液。将混合液“一次酸化”二氧化碳将Na[Al(OH)4]转化为氢氧化铝沉淀，过滤滤渣2为氢氧化铝，“二次酸化”二氧化碳将Na[Ga(OH)4]转化为Ga(OH)3沉淀，滤饼为Ga(OH)3。将滤饼Ga(OH)3与氢氧化钠溶液混合转化为Na[Ga(OH)4]，进一步电解在阴极得到Ga，据此分析解答。
【解析】（1）镓性质与铝相似，金属活动性介于锌和铁之间。所以Ga2O3的性质与Al2O3类似，具有两种氧化物的性质。与碳酸钠高温焙烧发生反应Ga2O3+Na2CO32NaGaO2+CO2↑，“焙烧”目的将Ga2O3转化为NaGaO2。
（2）粉煤灰与纯碱碳酸钠混合焙烧以及加入16%碳酸钠溶液过程中Fe2O3不与碳酸钠反应，浸取过滤后滤渣1为Fe2O3，故答案为：Fe2O3。
（3）“二次酸化”二氧化碳将Na[Ga(OH)4]转化为Ga(OH)3沉淀，离子方程式为：[Ga(OH)4] +CO2=Ga(OH)3↓+ 。
（4）将滤饼Ga(OH)3与氢氧化钠溶液混合转化为Na[Ga(OH)4]，电解过程中[Ga(OH)4] 在阴极得到Ga，阴极电极反应式：[Ga(OH)4] +3e =Ga+4OH 。
（5）由图乙数据可知c{[Ga(OH)4] }=10 5mol/L时，溶液的pH为9.4，c(OH )=10 4.6mol/L，该反应的平衡常数为K=，故答案为：10 0.4。
（6）观察所给方程式左右两边原子个数和结构，根据原子守恒可知发生反应为： Ga OC2H5+HO Ga → Ga O Ga +C2H5OH，故答案为： Ga OC2H5。
（7）将Ga2O3无机聚合凝胶置于管式炉中，先通20min氮气后停止通入，改通入氨气，并加热至850~950℃充分反应20min，再改通N2冷却至室温，得到纯净的GaN粉末。故答案为：改通N2冷却至室温。
2．（23-24高三下·河南周口·阶段练习）以主要成分为的铁钴矿(杂质为、)为原料制取和黄钠铁矾的工艺流程如下图所示(已知还原性：)：
已知：“焙烧”后，、元素完全转化为单质。
回答下列问题：
(1)黄钠铁矾中铁元素的化合价为 价，检验气体中是否含有的方法可以为 。
(2)第一次“氧化”中消耗的氧化剂与还原剂物质的量之比为 ，“调”时反应的离子方程式为 。
(3)“氧化、沉钴”过程中加入的和物质的量之比为，相应总反应的离子方程式为 ，转化为的基本方法是 。
(4)基态的价层电子的轨道表示式为 ，铁可形成多种氧化物，其中一种铁的氧化物的晶胞结构及该晶胞中的Ⅰ、Ⅱ两种结构如下图所示：
则图中表示的是 (填“”或“”)，若晶体密度为，则阿伏加德罗常数 (用含、的式子表示)。
【答案】(1) +3 将气体A通过品红溶液，若品红溶液褪色，说明气体A中含有SO2
(2) 1：2
(3) 焙烧
(4) B
【分析】主要成分为的铁钴矿(杂质为、)加入焦炭和O2焙烧，Fe、Co元素完全转化为单质，C转化为碳的氧化物，S元素转化为SO2，加入稀硫酸进行酸浸后过滤，滤液中含有Fe2+、Co2+、Mg2+，滤渣中含有SiO2，滤液中加入NaClO将Fe2+氧化为Fe3+，加入碳酸钠调节pH，得到黄钠铁矾，过滤后，滤液中加入NaF，得到MgF2沉淀，过滤除去，滤液中加入NaClO和Na2CO3，进行氧化、沉钴，将Co2+氧化为Co3+，Co3+转化为Co（OH）3，Co（OH）3焙烧得到Co2O3。
【解析】（1）中根据化合价代数和为0，可得Fe的化合价为：；检验气体A中是否含有SO2的方法可以为：将气体A通过品红溶液，若品红溶液褪色，说明气体A中含有SO2；
（2）第一次“氧化”离子方程式为：，氧化剂为ClO-，还原剂为Fe2+，氧化剂与还原剂物质的量之比为：1：2；“调pH”时，Fe3+生成，反应的离子方程式为；
（3）“氧化、沉钴”过程是将Co2+氧化为Co3+，Co3+转化为Co（OH）3，加入的和物质的量之比为，相应总反应的离子方程式为，转化为的基本方法是：焙烧，焙烧分解为和水；
（4）
Fe3+的价层电子排布式为3d5，轨道表达式为：；由均摊法可得，结构Ⅰ中O2-数目为4，黑球数目为，结构Ⅱ中O2-的数目为4，黑球数目为，灰球数目为4，结合晶胞的整体结构可知，O2-数目为32，黑球数目为1.5×4+0.5×4=8，灰球数目为4×4=16，由化合价代数和为0可知，灰球代表Fe3+，黑球代表Fe2+；晶胞的体积为，即，解得。
4．（23-24高三下·四川成都·阶段练习）以某菱锰矿(含、、和少量等)为原料通过以下方法可获得碳酸锰粗产品。
已知，，
(1)Mn元素在周期表中的位置 。
(2)滤渣中，含铁元素的物质主要是 (填化学式，下同)；加NaOH调节溶液的pH约为5，如果pH过大，可能导致滤渣中 含量减少。
(3)滤液中，＋1价阳离子除了外还有 (填离子符号)。
(4)取“沉锰”前溶液a mL于锥形瓶中，加入少量溶液(作催化剂)和过量的1.5% 溶液，加热，被氧化为，反应一段时间后再煮沸5min[除去过量的]，冷却至室温。选用适宜的指示剂，用b 的标准溶液滴定至终点，消耗标准溶液V mL。
①与反应的还原产物为 。
②“沉锰”前溶液中 。(列出表达式)
(5)其他条件不变，“沉锰”过程中锰元素回收率与，初始浓度()、反应时间的关系如图所示。
①初始浓度越大，锰元素回收率越 (填“高”或“低”)。
②若溶液中，加入等体积1.8 溶液进行反应，计算20～40min内速率 。
【答案】(1)第四周期第VIIB族
(2) 、
(3)、
(4) [或“”、“”“”]
(5) 高
【分析】菱锰矿用稀硫酸溶解，MnCO3、FeCO3、Al2O3都和稀硫酸反应生成硫酸盐，SiO2不反应，酸性条件下，加入MnO2将Fe2+氧化为Fe3+，MnO2还原生成Mn2+，调节溶液的pH，使Fe3+、Al3+完全转化为Fe(OH)3、Al(OH)3沉淀，过滤分离，滤渣为SiO2、Al(OH)3、Fe(OH)3，滤液中存在 MnSO4、硫酸钠等，加入碳酸氢铵得到MnCO3，过滤分离，滤液中含有硫酸铵、硫酸钠等。
【解析】（1）Mn是25号元素，价层电子排布式为3d54s2，位于元素周期表中第四周期第VIIB族；
（2）滤渣1中，含铁元素的物质主要是Fe(OH)3；加NaOH调节溶液的pH约为5，如果pH过大，可能导致滤渣1中SiO2、Al(OH)3溶解，导致滤渣1中SiO2、Al(OH)3减小，故答案为：Fe(OH)3；SiO2、Al(OH)3；
（3）滤液2中含有硫酸铵、硫酸钠等，+1价阳离子除了H+外还有：Na+、，故答案为：Na+、；
（4）①Mn2+被氧化，(NH4)2S2O8中S元素还原为，故答案为：；
②由Mn元素守恒、电子转移守恒，可得关系式：Mn2+～MnO4-～5Fe2+，则n(Mn2+)=n(Fe2+)，所以c(Mn2+)=mol/L，故答案为：；
（5）①由图可知，NH4HCO3初始浓度越大，锰元素回收率越高，NH4HCO3初始浓度越大，溶液中c()越大，根据溶度积Ksp(MnCO3)=c(Mn2+)×c()可知溶液c(Mn2+)越小，析出的MnCO3越多，故答案为：高；
②若溶液中c(Mn2+)=1.0 mol L-1，加入等体积1.8 mol L-1NH4HCO3溶液进行反应，混合后NH4HCO3溶液浓度为0.9mol/L，为图象中d曲线，20～40 min内c(Mn2+)=1mol/L××(50%-20%)=0.15mol/L，则20～40 min内v(Mn2+)==0.0075mol L-1 min-1，故答案为：0.0075mol L-1 min-1。
5．（23-24高三下·河南·阶段练习）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)“浸取”步骤中，为了提高浸取率，结合工业生产实际，可以采取的措施有： (答两条)。
(3)“沉淀”步骤中需严格控制稀硫酸的用量，只需将溶液调至弱碱性。若加入稀硫酸偏多，某种杂质将不能有效除去，原因是 。“除硅磷”步骤中，使硅、磷分别以和的形式沉淀，该步需要控制溶液的pH≈9以达到最好的除杂效果，其原因是 。
(4)“还原”步骤中加入焦亚硫酸钠()溶液。
①理论上，反应中氧化剂和还原剂的物质的量之比为 ；
②若用过氧化氢还原过程中还会生成较稳定的蓝色的过氧化铬(，Cr为＋6价)。分子中存在过氧键，其结构式可表示为 。
(5)是一种灰绿色粉末，其化学性质与相似，试写出与NaOH溶液反应的离子方程式 。
【答案】(1)
(2)粉碎煅烧后的固体、充分搅拌、适当加热、适当延长浸取时间等(任答两条即可)
(3) 生成的氢氧化铝会溶于过量的稀硫酸 过小时，磷酸根会与反应使其浓度降低导致减少，除磷率减小，同时可能产生硅酸胶状沉淀不易处理；过大时，会导镁离子生成氢氧化镁沉淀，不能形成沉淀，导致除硅率减小，同时溶液中铵根离子浓度降低导致无法完全沉淀，除磷率减小(答出“过小时，磷酸根会与反应使其浓度降低，不利于生成；过大时，会导致镁离子生成氢氧化镁沉淀，不利于形成沉淀”即可得满分)
(4) 2：3
(5)或
【分析】铬钒渣在碳酸钠和空气中煅烧，钒和铬、铝、硅、磷生成相应的最高价含氧酸盐，煅烧渣加入水浸取、过滤得到含有氧化铁的滤渣；向滤液中加入稀硫酸调节溶液将元素转化为氢氧化铝沉淀，过滤得到氢氧化铝滤渣；向滤液中加入硫酸镁溶液、硫酸铵溶液将硅元素、磷元素转化为和沉淀，过滤得到含有、的滤渣和滤液；向滤液中加入稀硫酸调节溶液将钒元素转化为五氧化二钒，过滤得到五氧化二钒和滤液；向滤液中焦亚硫酸钠溶液将铬元素转化为三价铬离子，调节溶液将铬元素转化为氢氧化铬沉淀，过滤得到氢氧化铬。
【解析】（1）最高价铬酸根在酸性介质中以存在，在碱性介质中以存在。故煅烧过程中，铬元素转化为铬酸钠。
（2）粉碎煅烧后的固体、充分搅拌、适当加热、适当延长浸取时间等措施都可以有效提高浸取率；
（3）沉淀步骤调到弱碱性的目的是将元素转化为氢氧化铝沉淀，稀硫酸过量，会导致生成的氢氧化铝溶解；根据流程图可知，加入硫酸镁溶液、硫酸铵溶液的目的是将硅元素、磷元素转化为和沉淀，若溶液时，磷酸根会与反应使其浓度降低导致无法完全沉淀，同时可能产生硅酸胶状沉淀不易处理；若溶液时，会导致镁离子生成氢氧化镁沉淀，不能形成沉淀，导致除硅率减小，同时溶液中铵根离子浓度降低导致无法完全沉淀，除磷率减小。
（4）①最高价铬酸根在酸性介质中以存在，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，反应中铬化合价由+6变为+3，硫元素化合价由+4变为+6，结合电子守恒可知，反应的离子方程式为，则反应中氧化剂和还原剂的物质的量之比为2：3；
②分子中存在过氧键，由于为+6价，则其中与相连的氧原子的化合价为1个-2价，4个-1价，其结构式可表示为：。
（5）的性质与相似，则与溶液反应的生成或，离子方程式或。
1．（23-24高三下·安徽·阶段练习）以钒矿石为原料制备化工产品的一种工艺流程如下；
已知：i．“焙烧”后，固体中主要含有、、、；“酸浸”后，钒以形式存在。
ii．P204对四价钒具有高选择性，萃取而不萃取。
iii．多钒酸铵微溶于冷水，易溶于热水。
iv．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
开始沉淀pH 1.9 7.0 11.9 8.1
完全沉淀pH 3.2 9.0 13.9 10.1
回答下列问题：
(1)基态Fe的价电子排布式为 。
(2)“还原中和”时，还原步骤中参与反应的离子方程式为 。
(3)钒的漫出率与焙烧温度、硫酸加入量的关系如图1、图2所示。指出适宜的工艺条件为 。使用冰水洗涤多钒酸铵的目的是 。
(4)流程中可循环使用的物质有 。
(5)萃取后的“水相”中含有丰富的金属资源，经三道工序可回收溶液。请根据题给信息，参照上述工艺流程，选用括号中所给试剂，将下列工艺流程剩余两步工序补充完整 （、稀、MnO、、）。
(6)已知常温下、的分别为、，若上述水相“沉钙”后，理论上不超过 。
【答案】(1)3d64s2
(2)
(3) 温度：820℃左右(800℃～830℃之间均可)；硫酸加入量：6％(6％～6.5％之间均可) 降低多钒酸铵的溶解度，减少损失
(4)有机溶剂P204、(或氨水)
(5)
(6)2.5
【分析】钒矿石经破碎、焙烧后，固体中主要含有、、、，加稀硫酸酸浸，钙离子转化为CaSO4经过滤除去，滤液中钒以形式存在，加氨水和铁粉进行中和还原，该工序pH低于7.0，铁将还原为，发生反应 ，且溶液中铁离子和铁反应生成亚铁离子，所得溶液经有机溶剂P204萃取、亚铁离子等进入水相，反萃取后，进入水相，加NaClO3氧化将其转化为，加氨水沉钒，生成的多钒酸氨煅烧生成V2O5；
【解析】（1）基态Fe的价电子排布式为3d64s2。
（2）据分析，“还原中和”时，还原步骤中参与反应的离子方程式为。
（3）结合图1、2可知，适宜的工艺条件为温度：820℃左右，硫酸加入量：6％(6％～6.5％之间均可)，此时钒的浸出率最高；根据信息ⅲ，洗涤多钒酸铵时要用冰水洗涤的目的是：降低多钒酸铵的溶解度，减少溶解损失。
（4）循环使用的物质具有“既消耗，又生成”的特点，根据流程图可发现有机溶剂P204具有该特点；分析“煅烧”反应：，可知(或氨水)在流程中也可循环使用。
（5）“萃取”分离后，所得“水相”中的金属离子有、和少量的，欲得到溶液，需除去杂质、，第一道工序已经除去，说明后续工序应除去。又结合各金属离子开始沉淀和完全沉淀的pH，可知需将氧化为。为了不引入杂质离子，氧化剂可选择溶液，再调溶液的pH，使转变成沉淀。为了不引入杂质离子，利用MnO调pH，所以完整的流程图为：
，故答案为：。
（6）已知常温下、的分别为、，若上述水相“沉钙”后，根据，沉钙但锰离子不沉淀，则理论上不超过。
2．（23-24高三下·山东·阶段练习）污染物的处理和资源的充分利用是化学重要的研究课题，工业上用化工厂尾气中低浓度还原软锰矿(主要成分为，另含有少量铁、铝、铜、镍、铅等金属化合物)制备高性能磁性材料的主要原料的流程如下：
已知：①常温时部分硫化物难溶盐的即如下
难溶物
②难溶于水、乙醇，潮湿时易被空气氧化，时开始分解；
③溶液中某离子的浓度时，即可认为该离子已沉淀完全。
(1)为提高“还原酸浸”的效率，可以采取的措施有 (答出一条即可)；上述流程多次涉及过滤操作，实验室进行过滤操作时需要用到的玻璃仪器有烧杯、 。
(2)“还原酸浸”中所发生的最主要的氧化还原反应的离子方程式为 。
(3)“除铁铝”时用除去溶液中的时发生反应的离子方程式为 。
(4)“除铜镍铅”时，为使它们完全沉淀，需控制溶液中的浓度的最小值为 。
(5)“沉锰”反应的离子方程式为 。
(6)“洗涤、干燥”中，为减少损失，宜选用的洗涤剂为 。
【答案】(1) 将软锰矿粉碎、升高酸浸温度、适当增大硫酸浓度、搅拌等 漏斗、玻璃棒
(2)
(3)
(4)
(5)
(6)乙醇
【分析】MnO2具有氧化性，能够与SO2反应。加入MnCO3，可以促进Fe3＋、Al3＋水解，使之转化为Fe(OH)3、Al(OH)3沉淀除去。根据已知①，MnS相较于CuS、PbS、NiS更易溶，通过调节S2－的浓度，除去铜镍铅。最终加入NaHCO3，得到MnCO3沉淀。
【解析】（1）①为提高“还原酸浸”的效率，可以采取的措施有将软锰矿粉碎、升高酸浸温度、适当增大硫酸浓度、搅拌等，故答案为：将软锰矿粉碎、升高酸浸温度、适当增大硫酸浓度、搅拌等；
②实验室进行过滤操作时需要用到的玻璃仪器有烧杯、漏斗、玻璃棒，故答案为：漏斗、玻璃棒；
（2）“还原酸浸”中所发生的最主要的氧化还原反应的离子方程式为，故答案为：；
（3）“除铁铝”步骤中，用除去溶液中的时发生反应的离子方程式为，故答案为：；
（4）由于为同一类型难溶盐，则大小反映了它们溶解度的大小，所以溶解度最大的是沉淀。“除铜镍铅”步骤中，为使它们完全沉淀，需控制溶液中的浓度，使溶解度最大的完全沉淀即可，由此可计算的浓度最小值为，故答案为：；
（5）“沉锰”步骤中发生反应的离子方程式为，故答案为：；
（6）因为难溶于乙醇，潮湿时易被空气氧化，所以“洗涤、干燥”步骤中，为减少损失宜选用的洗涤剂为乙醇，故答案为：乙醇。
3．（2024·山西·模拟预测）是生产含钼催化剂的重要原料，能溶于氨水和强碱。以钼精矿(主要成分是，还含有、、、等杂质)为原料制备的工艺流程如图所示：
已知：①“焙烧”时和发生反应；元素转化为、、；
②“氨浸”时，元素以的形式进入滤液1中，而元素进入滤渣1中；
③。
回答下列问题：
(1)尾气的成分有和 (填化学式)。
(2)“滤渣1”的主要成分是和 (填化学式)。
(3)写出“除杂”时反应的离子方程式 。除杂后测得溶液中，列式计算并判断是否沉淀完全 。
(4)“酸沉”时加入的作用是 。
(5)写出四钼酸铵[]发生“焙解”的化学方程式 。
(6)的结构和相似，如图，易升华，则晶体类型为 。晶体有多种晶胞，正交相具有独特的层状结构，层与层之间的作用力为范德华力，根据结构和作用力预测正交相晶体在日常生活中可用作 。
(7)工业上还可以在碱性环境下用溶液和反应制备钼酸盐，同时生成副产品硫酸盐，写出该反应的离子方程式 。
【答案】(1)、
(2)、
(3) ，沉淀完全
(4)降低溶液的，使钼酸铵转化为四钼酸铵晶体
(5)
(6) 分子晶体 润滑剂
(7)
【分析】钼精矿在空气中焙烧，焙烧后含钼产物有MoO3、Fe2(MoO4)3、CuMoO4，之后氨浸得到滤液1和滤渣1，“滤液1”中主要的阳离子 [Cu(NH3)4]2+和，滤渣1主要是SiO2、、Fe(OH)3，再加入硫化铵溶液得到杂质金属元素的硫化物沉淀CuS，分离沉淀；之后向滤液中加入HNO3调节pH得到四钼酸铵沉淀[(NH4)2Mo4O13]，四钼酸铵焙解可得三氧化钼；
【解析】（1）“焙烧”时和发生反应生成CaSiO3和CO2，与氧气反应生成SO2，尾气的成分有和、；
（2）“氨浸”时元素形成进入滤渣1中，和反应生成难溶于水，则“滤渣1”的主要成分是和、；
（3）“除杂”时加入(NH4)2S目的是利用沉淀法将杂质Cu2+转化为金属硫化物CuS沉淀将除去，反应的离子方程式，除杂后测得溶液中，已知，此时溶液中，沉淀完全；
（4）“酸沉”时加入的作用是降低溶液的，使钼酸铵转化为四钼酸铵晶体；
（5）四钼酸铵[]发生“焙解”生成、氨气和水，反应的化学方程式；
（6）的结构和相似，只存在共价键，易升华，则晶体类型为分子晶体，正交相具有独特的层状结构，层与层之间的作用力为范德华力，类似石墨的结构，在日常生活中可用作润滑剂；
（7）次氯酸钠具有强氧化性，能够把MoS2在碱性条件下氧化为和，根据电子转移守恒和质量守恒写出发生反应的离子方程式为：。
4．（2024·陕西渭南·三模）重铬酸钾(K2Cr2O7)是一种重要的化工原料，可用于制铬矾、火柴、铬颜料，并供鞣革、电镀、有机合成等。工业上以铬铁矿[主要成分为Fe(CrO2)2，质量分数为67.2%，杂质主要为硅、铁、铝的氧化物]为原料制备重铬酸钾的工艺流程如图所示：
已知：
①焙烧时Fe(CrO2)2中的Fe元素转化为NaFeO2，Cr元素转化为Na2CrO4；铝的氧化物转化为NaAlO2。
②Fe(CrO2)2的摩尔质量为224g/mol，K2Cr2O7的摩尔质量为294g/mol。
③矿物中相关元素可溶性组分物质的量浓度c(mol L-1)的对数值与pH的关系如图所示。
某化工厂利用1000kg铬铁矿为原料，制备重铬酸钾。
请回答下列问题：
(1)写出“焙烧”过程中发生的主要反应的化学方程式： 。
(2)“水浸”所得滤渣1的主要成分是Fe(OH)3，写出生成此滤渣的离子方程式： 。
(3)在“中和”步骤中加冰醋酸调节pH约等于7，中和后滤渣2的主要成分是 (填化学式)。
(4)“酸化”时加冰醋酸调节pH约等于5，写出酸化过程中发生反应的离子方程式： 。
(5)工序I经过滤、洗涤后获得粗产品，经工序Ⅱ得到661.5kg产品，则工序Ⅱ的操作方法是 ，生产过程的产率为 。
(6)测定产品中K2Cr2O7含量：称取样品2.50g配成250mL溶液，取25.00mL于锥形瓶中，加入足量稀硫酸和几滴指示剂，用0.1000mol L-1(NH4)2Fe(SO4)2标准液进行滴定。三次实验消耗(NH4)2Fe(SO4)2标准液的平均体积为25.00mL。则样品中K2Cr2O7的纯度为 。(滴定过程中发生的反应为Cr2O+Fe2++H+→Cr3++Fe3++H2O)
【答案】(1)4Fe(CrO2)2+10Na2CO3+7O2 8Na2CrO4+4NaFeO2+10CO2
(2)+2H2O=Fe(OH)3↓+OH-
(3)H2SiO3、Al(OH)3
(4)2+2CH3COOH= +2CH3COO-+H2O
(5) 重结晶 75%
(6)49%
【分析】由题给流程可知，铬铁矿、碳酸钠在空气中焙烧时Fe(CrO2)2转化为铬酸钠和NaFeO2，铁的氧化物转化为NaFeO2，二氧化硅转化为硅酸钠，氧化铝转化为Na[Al(OH)4]，向焙烧渣中加入水水浸将NaFeO2转化为氢氧化铁沉淀，过滤得到含有氢氧化铁的滤渣和滤液；由图可知，向滤液中加入醋酸中和调节溶液pH在4.5-9.3之间，将硅酸钠、偏铝酸钠转化为硅酸、氢氧化铝沉淀，铬酸钠部分转化为重铬酸钠，过滤得到含有硅酸、氢氧化铝的滤渣和滤液；向滤液中加冰醋酸调节pH约等于5，将溶液中的铬酸钠转化为重铬酸钠，向反应后的溶液中加入氯化钾将重铬酸钠转化为重铬酸钾沉淀，经过滤、洗涤后获得重铬酸钾粗产品，粗产品经重结晶得到重铬酸钾；
【解析】（1）由分析可知，焙烧过程中发生的主要反应为Fe(CrO2)2与碳酸钠、氧气反应生成铬酸钠、NaFeO2和二氧化碳，反应的化学方程式为4Fe(CrO2)2+10Na2CO3+7O2 8Na2CrO4+4NaFeO2+10CO2；
（2）由分析可知，水浸发生的反应为NaFeO2与水反应生成氢氧化铁沉淀和氢氧化钠，反应的离子方程式为+2H2O=Fe(OH)3↓+OH-；
（3）由分析可知，在“中和”步骤中加冰醋酸调节pH约等于7，目的是将硅酸钠、偏铝酸钠转化为硅酸、氢氧化铝沉淀，铬酸钠部分转化为重铬酸钠，中和后滤渣2为：H2SiO3、Al(OH)3；
（4）酸化时加冰醋酸调节pH约等于5的目的是将溶液中的铬酸钠转化为重铬酸钠，反应的离子方程式为2+2CH3COOH= +2CH3COO-+H2O；
（5）由分析可知，工序I为经过滤、洗涤后获得重铬酸钾粗产品，工序Ⅱ为粗产品经重结晶得到重铬酸钾，铬铁矿主要成分为Fe(CrO2)2，质量分数为67.2%，1000kg铬铁矿中m[Fe(CrO2)2]= 1000kg×67.2%=672kg，由Cr元素质量守恒，则，解得m(K2Cr2O7)=882kg，得到661.5kg产品，生产过程的产率为；
（6）滴定过程中发生的反应为：+6Fe2++14H+=2Cr3++6Fe3++7H2O，三次实验消耗(NH4)2Fe(SO4)2标准液的平均体积为25.00mL，则样品中K2Cr2O7的纯度为×100%=49%。
5．（2024·宁夏银川·模拟预测）活性炭载钯(Pd/C)催化剂被广泛应用于医药和化工行业，某废钯催化剂(钯碳)的杂质主要含炭、有机物及少量Fe、Zn等。如图是利用钯碳制备氧化钯()和Pd的流程。
已知：王水是由浓硝酸和浓盐酸按照体积比1∶3混合而成的具有强氧化性的溶液。
回答下列问题：
(1)实验室中可在 (填仪器名称)中模拟“焚烧”过程。
(2)“溶浸”步骤中钯与王水发生反应生成和一种有毒的无色气体A，A为 (填化学式)，其在空气中变化的化学反应方程式为 ，钯的浸出率与反应的时间、温度的关系如图所示，则最佳的浸取时间和温度为 ，写出“除锌铁”步骤中钯的化合物与试剂Ⅰ反应的化学反应方程式 。
(3)“沉钯”步骤中试剂Ⅱ应为 (填名称)，加入该试剂的目的是 。
(4)海绵钯具有优良的储氢功能。假设海绵钯的密度为，其吸附的氢气是其体积的n倍(标准状况)，则此条件下，氢气的浓度 mol(氢气的浓度r为1mol Pd吸附氢气的物质的量，用含、n的分数式表示)。
【答案】(1)坩埚
(2) NO 2.5h，90℃
(3) 盐酸 中和，促进[Pd(NH3)4]Cl2转化为[Pd(NH3)2]Cl2沉淀
(4)
【分析】废钯催化剂高温焚烧，有机物、C、Fe、Zn、Pd被氧气氧化生成氧化物，有机物、C转化为尾气而除去，加入N2H4，PdO被N2H4还原产生Pd，Fe被还原为Fe单质，Zn被还原为Zn单质，再向其中加入王水，Pd、Fe、Zn都能溶于王水，其中Pd与王水反应得到H2[PdCl4]溶液，同时产生有毒无色气体NO气体，再向溶液中加入浓氨水调节溶液pH，钯转化为可溶性的[Pd(NH3)4]2+，铁离子、锌离子全部形成Fe(OH)3、Zn(OH)2沉淀，然后过滤，向滤液中加入盐酸，析出得到[Pd(NH3)2]Cl2黄色晶体，然后煅烧得到PdCl2，再经过还原得到Pd。
【详解】（1）坩埚耐高温，实验室可在坩埚中模拟焚烧实验；
（2）由分析知，有毒的无色气体A为NO；NO在空气中与O2迅速反应生成NO2，化学方程式为；由图可知，钯的浸出率最佳的浸取时间和温度为2.5h，90℃；试剂Ⅰ为氨水，与H2[PdCl4]反应生成[Pd(NH3)4]Cl2，化学方程式为；
（3）为了不增加新杂质，“沉钯”步骤中试剂Ⅱ应为盐酸；加入该试剂的目的是中和，促进[Pd(NH3)4]Cl2转化为[Pd(NH3)2]Cl2沉淀；
（4）假设海绵钯体积为1L，则海绵钯为，物质的量为，吸附氢气体积为nL，物质的量为，则1mol Pd吸附氢气的物质的量为，氢气的浓度r为1mol Pd吸附氢气的物质的量。
精品试卷·第 2 页 （共 2 页）
()
