2023届高三化学二轮专题复习 工艺流程题 考前冲刺训练（解析版）

工艺流程题 考前冲刺训练
考点一、流程中的转化操作与物质跟踪分析(物质的转化跟踪分析)
1．镁在工业、医疗等领域均有重要用途。某化学兴趣小组利用硼砂工厂的固体废弃物(主要含有MgCO3、MgSiO3、Al2O3和Fe2O3等)，设计了如图回收镁的工艺流程：
(1)酸浸前，将固体废弃物研磨的目的是___________________________________________。
为达到目的，还可以采取的措施是______________________(任写一条)。
(2)滤液3中可回收利用的物质主要是__________________________(写化学式)，其阳离子的电子式为________________________。
2．以高硫铝土矿(主要成分为Al2O3、Fe2O3、SiO2，少量FeS2和金属硫酸盐)为原料，生产氧化铝并获得Fe3O4的部分工艺流程如图：
向“过滤”得到的滤液中通入过量CO2，铝元素存在的形式由________(填化学式，下同)转化为________。
3．轻质碳酸钙(CaCO3)是一种重要的化工产品，广泛应用于油漆、塑料、橡胶和造纸等工业。一种以低品位石灰石(含CaCO3、MnCO3、Fe2O3及Al2O3)为原料生产高纯度轻质碳酸钙的循环工艺流程如图：
回答下列问题：
(1)气体A为____________，滤渣的主要成分是________________________________。
(2)“沉钙”过程中发生反应的化学方程式为___________________________。
(3)“系列操作”包含：_____________________________________________。
(4)氧化镁可以在尾液处理中循环使用，__________和__________可循环使用于石灰石制备轻质碳酸钙的过程中。
4．二硫化钼(MoS2)被誉为“固体润滑剂之王”，利用低品质的辉钼矿(含MoS2、SiO2以及CuFeS2等)制备高纯二硫化钼的一种生产工艺如图所示。
回答下列问题：
(1)钼酸铵的化学式为(NH4)2MoO4，其中Mo的化合价为________。
(2)利用联合浸出除杂时，氢氟酸可除去的杂质化学式为__________，如改用FeCl3溶液氧化浸出，杂质CuFeS2的浸出效果更好，写出氧化浸出时发生反应的化学方程式：_____________。
(3)加入Na2S后，钼酸铵转化为硫化钼酸铵[(NH4)2MoS4]，写出(NH4)2MoS4与盐酸反应得到MoS3沉淀的离子方程式：_____________________________________________________。
5．硼是第ⅢA族中唯一的非金属元素，可以形成众多的化合物。回答下列问题：
(1)硼烷泛指一切硼和氢组成的化合物。乙硼烷(B2H6)是最简单的硼烷。可以在乙醚介质中使用LiAlH4(离子化合物)还原BCl3获得，LiAlH4的电子式是________________，制备乙硼烷的化学方程式为____________________________________________________________。
(2)工业利用硼矿石(2MgO·B2O3)制备单质B并联产轻质MgO的流程如图：
硼酸(H3BO3)的溶解度：
温度/℃ 0 10 20 30 40 80
溶解度/g 2.77 3.65 4.87 6.77 8.90 23.54
回答下列问题：
①为了加快硼矿石与Na2CO3溶液和CO2的反应速率，可以采取的措施有____________(填一种)。
②操作1是________________，整个流程中可循环利用的物质是____________。
③制备B发生反应的化学方程式是____________________，过程中易生成金属硼化物杂质。该杂质的化学式是____________________________。
考点二、物质转化条件的控制
1．已知Fe(OH)3、Fe(OH)2、Mn(OH)2开始沉淀和沉淀完全时的pH如表所示。
物质 开始沉淀 沉淀完全
Fe(OH)3 2.7 3.7
Fe(OH)2 7.6 9.6
Mn(OH)2 8.3 9.8
若要除Mn2＋溶液中含有的Fe2＋，采取的措施是____________________________________。
2．(1)由折线图分析产生三硫化钼沉淀的过程中应选择的最优温度和时间是______________。
(2)利用化学平衡移动原理分析低于或高于最优温度时，MoS3的产率均下降的原因(流程如图)：________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
3．“沉钴”过程中，(NH4)2C2O4的加入量(图a)、沉淀反应的温度(图b)与钴的沉淀率关系如图所示：
根据图分析：沉钴时应控制n(C2O)∶n(Co2＋)为______，温度控制在______℃左右。
4．辉铜矿石主要含有硫化亚铜(Cu2S)及少量脉石(SiO2)。一种以辉铜矿石为原料制备硝酸铜的工艺流程如图所示：
(1)“回收S”过程中温度控制在50～60 ℃之间，不宜过高或过低的原因是_______________。
(2)“保温除铁”过程中，加入CuO的目的是________________________；“蒸发浓缩、冷却结晶”过程中，要用HNO3溶液调节溶液的pH，其理由是____________________________。
5．泄盐(MgSO4·7H2O)是一种中药药剂，还可用于制革、肥料、瓷器、印染料等工业。在实验中，一种利用某工业的废渣[主要成分是Mg(OH)2，杂质为FeCO3、Al(OH)3、SiO2等]生产泄盐的流程如图所示：
已知：①部分氢氧化物沉淀时的pH如表。
氢氧化物 Fe(OH)3 Mg(OH)2 Al(OH)3
开始沉淀时的pH 2.7 9.6 3.7
完全沉淀时的pH 3.7 11.1 4.7
②Al(OH)3在pH＝7.8时开始溶解，pH＝10.0时完全溶解。
回答下列问题：
(1)写出提高该工艺流程中“酸浸”速率的两种方法：___________________________。
(2)“滤渣1”的主要成分是______(写化学式)。
(3)写出“氧化”操作中发生反应的离子方程式：_________________________________。
(4)加入NaOH溶液“调节pH”的操作中pH的范围为________________，高温加热“滤渣2”可得到____________(写化学式)。
(5)“系列操作”是指___________________________________________________________。
6．六氟铝酸钠俗称冰晶石，广泛应用于冶铝工业。以磷肥副产物氟硅酸铵为原料制备六氟铝酸钠的简易流程如图所示：
请回答下列问题：
(1)写出反应①的化学方程式：_________________________，适当加热可以提高反应①的化学反应速率，但是温度不宜过高，其原因有两点：其一是避免氨水挥发，降低反应物浓度；其二是________________________________________________________________________。
(2)反应③得到Na3AlF6和滤液，滤液用于反应________(填“①”或“②”)循环利用。NH4F溶液不能用玻璃容器盛装，其原因是_______________________________________。
(3)通过实验得出Na3AlF6的产率与外界条件关系如图所示(提示：温度、时间针对反应③)。
根据上述实验结果，可知最佳条件：反应温度、反应时间、氢氧化钠与氢氧化铝的物质的量之比依次是___________________________________________。
考点三、有关物质分离操作的精准解答
1．CuSO4·5H2O是铜的重要化合物，有着广泛的应用。以下是CuSO4·5H2O的实验室制备流程图。
如果采用重量法测定CuSO4·5H2O的含量，完成下列步骤：①____________，②加水溶解，③加氯化钡溶液，沉淀，④过滤(其余步骤省略)。在过滤前，需要检验是否沉淀完全，其方法是________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
2．氯化亚铜(CuCl)广泛应用于化工、印染、电镀等行业。CuCl难溶于醇和水，在潮湿空气中易水解、氧化，且在氯离子浓度较大的体系中存在CuCl＋Cl－??[CuCl2]－。工业上用低品铜矿(主要含CuS、Cu2S、FeO等)制备CuCl的一种工艺流程如图：
回答下列问题：
(1)写出反应Ⅱ中发生反应的离子方程式：__________________________________。
(2)在进行反应Ⅱ时，通入的SO2一般都要适当过量，目的是__________________。
(3)水洗时，检验是否洗涤干净的方法是____________________________________。
(4)滤饼进行醇洗的目的是________________________________________________。
3．硫酸亚铁铵的化学式为(NH4)2SO4·FeSO4·6H2O(商品名为摩尔盐)。可由硫酸亚铁与硫酸铵反应制备，一般硫酸亚铁盐在空气中易被氧化，而形成摩尔盐后就比较稳定了。
实验室制取少量摩尔盐的流程如图：
回答下列问题：
(1)步骤1中Na2CO3的主要作用是__________________________________________________。
(2)步骤2中趁热过滤的目的是_____________________________________________________。
(3)步骤3中，加入(NH4)2SO4固体后，要得到摩尔盐晶体，需经过的实验操作包括：加热蒸发、______________、________、洗涤和干燥。
(4)步骤3中制得的晶体过滤后用无水乙醇洗涤的目的是_______________________________。
4．CoCl2·6H2O是一种饲料营养强化剂。一种利用水钴矿[主要成分为Co2O3、Co(OH)3，还含少量Fe2O3、Al2O3、MnO等]制取CoCl2·6H2O的工艺流程如图：
已知：①浸出液中含有的阳离子主要有H＋、Co2＋、Fe2＋、Mn2＋、Al3＋等；
②部分阳离子以氢氧化物形式沉淀时溶液的pH如表所示：
沉淀物 Fe(OH)3 Fe(OH)2 Co(OH)2 Al(OH)3 Mn(OH)2
开始沉淀 1.8 7.0 7.2 3.4 8.1
完全沉淀 3.2 9.0 9.2 5.2 10.1
③CoCl2·6H2O的熔点为86 ℃，加热至110～120 ℃时，失去结晶水生成无水氯化钴。
(1)浸出液中加入NaClO3的作用是_________________________________________。
(2)“加Na2CO3调pH至5.2”，过滤所得到的沉淀成分为________________。
(3)“操作1”中包含3个基本实验操作，它们依次是____________、____________和过滤。制得的CoCl2·6H2O在烘干时需减压的原因是____________________。
(4)萃取剂对金属离子的萃取率与pH的关系如图。向“滤液”中加入萃取剂的目的是____________；萃取剂使用的最佳pH范围是__________________________(填字母)。
A．2.0～2.5 B．3.0～3.5
C．4.0～4.5 D．5.0～5.5
5．(2022·山东青岛一模)废镍催化剂主要含Ni，还有少量Cu、Fe、Al及其氧化物、SiO2。某研究性学*小组设计如图工艺流程回收镍，制备硫酸镍晶体(NiSO4·7H2O)。
该小组同学查阅资料知：
①镍的化学性质与铁相似，能与酸缓慢反应。
②溶液中金属离子开始沉淀和完全沉淀时的pH如表所示：
金属离子 Ni2＋ Al3＋ Fe3＋ Fe2＋
开始沉淀时(c＝0.01 mol·L－1)的pH 7.2 3.7 2.2 7.5
沉淀完全时(c＝1.0×10－5 mol·L－1)的pH 8.7 4.7 3.2 9.0
(1)除“粉碎”外，请你再写出一条提高废镍催化剂酸浸效率的措施：___________________。
(2)滤渣1的主要成分有__________________________________________________________。
(3)实验室中进行操作A所用的主要玻璃仪器有______________________________________。
(4)“溶液”中加入H2O2的目的是__________(用离子方程式表示)。有同学认为可用NaClO代替H2O2，你认为此方案是否可行？__________(填“是”或“否”)，理由是___________
________________________________________________________________________。
(5)下列物质调溶液pH，最好选用__________(填字母)。
a．氨水 b．稀H2SO4
c．NiCO3 d．Na2CO3
若调pH前c(Ni2＋)＝1.0 mol·L－1，Al3＋和Fe3＋浓度均为1.0 mol·L－1，则“调pH”需控制溶液pH的范围为____________。
(6)如图为NiSO4的溶解度随温度变化关系，据图分析操作B是_______________________。
考点四、化工流程中有关Ksp计算
1．如图是以黄铜矿(主要成分为CuFeS2)为原料制取胆矾晶体(CuSO4·5H2O)的流程：
已知：Ⅰ.高温焙烧时的主要反应有：
2CuFeS2＋O2Cu2S＋2FeS＋SO2，
2Cu2S＋5O22CuO＋2CuSO4，
2FeS＋3O22FeO＋2SO2；
Ⅱ.常温下Ksp[Fe(OH)3]＝8.0×10－38，Ksp[Cu(OH)2]＝3.0×10－20。
加入适量CuO粉末的作用是调节溶液的pH，促进Fe3＋水解，达到除杂的目的。写出实现该目的的总反应的离子方程式：____________________，溶液B中Fe3＋恰好沉淀完全即c(Fe3＋)＝1×10－5mol·L－1时，溶液的pH为____________。(已知：lg 5＝0.7)
2．七铝十二钙(12CaO·7Al2O3)是新型的超导材料和发光材料，用白云石(主要含CaCO3和MgCO3)和废Al片制备七铝十二钙的工艺流程如图：
煅粉主要含MgO和________，用适量NH4NO3溶液浸取煅粉后，镁化合物几乎不溶，若滤液Ⅰ中c(Mg2＋)小于5×10－6 mol·L－1，则溶液pH大于________[Mg(OH)2的Ksp＝5×10－12]；该工艺中不能用(NH4)2SO4代替NH4NO3，原因是_____________________________________。
3．三盐基硫酸铅(3PbO·PbSO4·H2O，其相对分子质量为990)简称“三盐”，不溶于水及有机溶剂。主要适用于不透明的聚氯乙烯硬质管、注射成型制品，也可用于人造革等软质制品。以铅泥(主要成分为PbO、Pb及PbSO4等)为原料制备三盐的工艺流程如图所示。
已知：Ksp(PbSO4)＝1.82×10－8，Ksp(PbCO3)＝1.46×10－13
请回答下列问题：
(1)写出步骤①“转化”的离子方程式：________________________________________。
(2)“滤液2”中可循环利用的溶质为________(填化学式)。若步骤④“沉铅”后的滤液中c(Pb2＋)＝1.82×10－5 mol·L－1，则此时c(SO)＝________mol·L－1。
4．(1)常温下，各种形态五价钒粒子总浓度的对数[lg c总(V)]与pH关系如图1。已知钒铬锰矿渣硫酸浸液中c总(V)＝0.01 mol·L－1，“沉钒”过程控制pH＝3.0，则与胶体共沉降的五价钒粒子的存在形态为_____________________________(填化学式)。
(2)某温度下，Cr(Ⅲ)、Mn(Ⅱ)的沉淀率与pH关系如图2。“沉铬”过程最佳pH为________；在该条件下滤液中c(Cr3＋)＝____________mol·L－1[Kw近似为1×10－14，Cr(OH)3的Ksp近似为1×10－30]。
5．铜镉渣主要含锌、铜、铁、镉(Cd)、钴(Co)等单质。湿法炼锌产生的铜镉渣用于生产金属镉的工艺流程如下：
表中列出了相关金属离子生成氢氧化物沉淀的pH(金属离子的起始浓度为0.1 mol·L－1)。
氢氧化物 Fe(OH)3 Fe(OH)2 Cd(OH)2 Zn(OH)2
开始沉淀的pH 1.5 6.5 7.2 8.0
沉淀完全的pH 3.3 9.9 9.5 11.1
(1)酸浸铜镉渣时，加快反应速率的措施有____________(写一条)。
(2)完成操作Ⅰ所得溶液中阳离子有Co2＋、Cd2＋、H＋及____________，滤渣Ⅱ成分为____________(填化学式)。
(3)操作Ⅲ中先加入适量H2O2，发生反应的离子方程式为____________；再加入ZnO控制反应液的pH，pH范围为____________；选择____________(填“铁氰化钾”或“硫氰化钾”)试剂，能证明添加的H2O2已过量。
(4)常用沉淀转化法处理含Cd2＋废水，写出碳酸钙处理Cd2＋的离子方程式为________________
___________________________________；若反应达到平衡后溶液中c(Ca2＋)＝0.1 mol·L－1，溶液中c(Cd2＋)＝____________mol·L－1。[已知25 ℃，Ksp(CdCO3)＝5.6×10－12，Ksp(CaCO3)＝2.8×10－9]
答案和解析
考点一、流程中的转化操作与物质跟踪分析(物质的转化跟踪分析)
1．镁在工业、医疗等领域均有重要用途。某化学兴趣小组利用硼砂工厂的固体废弃物(主要含有MgCO3、MgSiO3、Al2O3和Fe2O3等)，设计了如图回收镁的工艺流程：
(1)酸浸前，将固体废弃物研磨的目的是___________________________________________。
为达到目的，还可以采取的措施是______________________(任写一条)。
(2)滤液3中可回收利用的物质主要是__________________________(写化学式)，其阳离子的电子式为________________________。
答案　(1)增大反应物接触面积，加快反应速率，提高浸取率　提高反应温度或适当增加硫酸浓度(或其他合理答案)
(2)(NH4)2SO4　
解析　(2)滤液中阴离子主要是SO，再次加入氨水调节pH至Mg2＋完全沉淀，滤液3中溶质主要成分是(NH4)2SO4，其阳离子的电子式为。
2．以高硫铝土矿(主要成分为Al2O3、Fe2O3、SiO2，少量FeS2和金属硫酸盐)为原料，生产氧化铝并获得Fe3O4的部分工艺流程如图：
向“过滤”得到的滤液中通入过量CO2，铝元素存在的形式由________(填化学式，下同)转化为________。
答案　NaAlO2　Al(OH)3
解析　“碱浸”时，Al2O3、SiO2转化为溶于水的NaAlO2、Na2SiO3，向“过滤”得到的滤液中通入过量CO2，CO2与NaAlO2反应生成NaHCO3和Al(OH)3。
3．轻质碳酸钙(CaCO3)是一种重要的化工产品，广泛应用于油漆、塑料、橡胶和造纸等工业。一种以低品位石灰石(含CaCO3、MnCO3、Fe2O3及Al2O3)为原料生产高纯度轻质碳酸钙的循环工艺流程如图：
回答下列问题：
(1)气体A为____________，滤渣的主要成分是________________________________。
(2)“沉钙”过程中发生反应的化学方程式为___________________________。
(3)“系列操作”包含：_____________________________________________。
(4)氧化镁可以在尾液处理中循环使用，__________和__________可循环使用于石灰石制备轻质碳酸钙的过程中。
答案　(1)CO2　Fe(OH)3、Al(OH)3、Mn(OH)2
(2)CaCl2＋(NH4)2CO3===CaCO3↓＋2NH4Cl
(3)加热蒸发、煅烧
(4)HCl　NH3
解析　(1)低品位石灰石(含CaCO3、MnCO3、Fe2O3及Al2O3)用盐酸酸溶，CaCO3、MnCO3、Fe2O3及Al2O3分别与盐酸发生复分解反应，离子方程式为CaCO3＋2H＋===H2O＋CO2↑＋Ca2＋，MnCO3＋2H＋===H2O＋CO2↑＋Mn2＋，Fe2O3＋6H＋===2Fe3＋＋3H2O，Al2O3＋6H＋===2Al3＋＋3H2O，所以气体A为CO2，向粗制的氯化钙溶液中通入氨气，除去Fe3＋、Al3＋、Mn2＋，过滤得到滤渣的主要成分是Fe(OH)3、Al(OH)3、Mn(OH)2。(2)气体A为CO2，用水吸收氨气和二氧化碳生成碳酸铵，“沉钙”过程中氯化钙与碳酸铵发生复分解反应：CaCl2＋(NH4)2CO3===CaCO3↓＋2NH4Cl，得到碳酸钙沉淀和氯化铵。(3)镁的氯化物在溶液中水解生成氢氧化镁和HCl，加热时HCl挥发促进水解，气体C为氯化氢，最终生成氢氧化镁，煅烧得MgO，“系列操作”包含加热蒸发、煅烧。(4)氯化镁加热蒸发，水解生成氢氧化镁和HCl，气体C为氯化氢，溶于水为盐酸，可用于溶解低品位石灰石，氯化铵中加入氧化镁并加热，反应生成氯化镁、氨气和水；向粗制的氯化钙溶液中通入氨气，除去Fe3＋、Al3＋、Mn2＋，所以HCl、NH3可循环使用于石灰石制备轻质碳酸钙的过程中。
4．二硫化钼(MoS2)被誉为“固体润滑剂之王”，利用低品质的辉钼矿(含MoS2、SiO2以及CuFeS2等)制备高纯二硫化钼的一种生产工艺如图所示。
回答下列问题：
(1)钼酸铵的化学式为(NH4)2MoO4，其中Mo的化合价为________。
(2)利用联合浸出除杂时，氢氟酸可除去的杂质化学式为__________，如改用FeCl3溶液氧化浸出，杂质CuFeS2的浸出效果更好，写出氧化浸出时发生反应的化学方程式：_____________。
(3)加入Na2S后，钼酸铵转化为硫化钼酸铵[(NH4)2MoS4]，写出(NH4)2MoS4与盐酸反应得到MoS3沉淀的离子方程式：_____________________________________________________。
答案　(1)＋6
(2)SiO2　4FeCl3＋CuFeS2===5FeCl2＋CuCl2＋2S↓
(3)MoS＋2H＋===MoS3↓＋H2S↑
解析　(1)根据化合价原则，(NH4)2MoO4中Mo的化合价为＋6。(2)氢氟酸可与酸性氧化物SiO2反应，所以联合浸出除杂时，用氢氟酸除去的杂质是SiO2；Fe3＋具有较强的氧化性，可氧化杂质CuFeS2中－2价的S，反应的化学方程式为4FeCl3＋CuFeS2===5FeCl2＋CuCl2＋2S↓。(3)根据题目所述，(NH4)2MoS4属于铵盐，易溶于水，所以与盐酸反应得到MoS3沉淀的离子方程式为MoS＋2H＋===MoS3↓＋H2S↑。
5．硼是第ⅢA族中唯一的非金属元素，可以形成众多的化合物。回答下列问题：
(1)硼烷泛指一切硼和氢组成的化合物。乙硼烷(B2H6)是最简单的硼烷。可以在乙醚介质中使用LiAlH4(离子化合物)还原BCl3获得，LiAlH4的电子式是________________，制备乙硼烷的化学方程式为____________________________________________________________。
(2)工业利用硼矿石(2MgO·B2O3)制备单质B并联产轻质MgO的流程如图：
硼酸(H3BO3)的溶解度：
温度/℃ 0 10 20 30 40 80
溶解度/g 2.77 3.65 4.87 6.77 8.90 23.54
回答下列问题：
①为了加快硼矿石与Na2CO3溶液和CO2的反应速率，可以采取的措施有____________(填一种)。
②操作1是________________，整个流程中可循环利用的物质是____________。
③制备B发生反应的化学方程式是____________________，过程中易生成金属硼化物杂质。该杂质的化学式是____________________________。
答案　(1)　3LiAlH4＋4BCl3===2B2H6＋3LiCl＋3AlCl3
(2)①将矿石粉碎(或提高反应温度或搅拌)
②蒸发浓缩、冷却结晶、过滤　CO2　
③3Mg＋B2O3高温,2B＋3MgO　Mg3B2
解析　(1)LiAlH4属于离子化合物，是由Li＋和AlH组成，其电子式为；制备乙硼烷，是用LiAlH4和BCl3反应得到，即化学方程式为3LiAlH4＋4BCl3===2B2H6＋3LiCl＋3AlCl3。(2)②硼酸的溶解度随温度升高而升高，根据流程，操作1是从溶液中获得H3BO3固体，采取的操作是蒸发浓缩、冷却结晶、过滤；根据流程，轻质碳酸镁受热分解生成MgO和CO2，循环使用的物质是CO2。③制备单质B，利用Mg的强还原性，将B2O3中的B还原出来，其反应的化学方程式为3Mg＋B2O3高温,2B＋3MgO；过程中易生成金属硼化物，即B与Mg反应生成Mg3B2。
考点二、物质转化条件的控制
1．已知Fe(OH)3、Fe(OH)2、Mn(OH)2开始沉淀和沉淀完全时的pH如表所示。
物质 开始沉淀 沉淀完全
Fe(OH)3 2.7 3.7
Fe(OH)2 7.6 9.6
Mn(OH)2 8.3 9.8
若要除Mn2＋溶液中含有的Fe2＋，采取的措施是____________________________________。
答案　先用氧化剂把Fe2＋氧化为Fe3＋，再调溶液的pH至3.7～8.3
解析　控制溶液的pH：通过控制溶液的酸碱性使其中的Fe3＋形成氢氧化物沉淀。
2．(1)由折线图分析产生三硫化钼沉淀的过程中应选择的最优温度和时间是______________。
(2)利用化学平衡移动原理分析低于或高于最优温度时，MoS3的产率均下降的原因(流程如图)：________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
答案　(1)40 ℃，30 min
(2)温度太低不利于H2S逸出；温度太高，盐酸挥发，溶液中c(H＋)下降，都不利于反应正向进行
解析　(2)(NH4)2 MoS4与盐酸反应的离子方程式为MoS＋2H＋===MoS3↓＋H2S↑，如果温度太低不利于H2S逸出，如果温度太高，盐酸挥发，使溶液中c(H＋)下降，都不利于反应正向进行。
3．“沉钴”过程中，(NH4)2C2O4的加入量(图a)、沉淀反应的温度(图b)与钴的沉淀率关系如图所示：
根据图分析：沉钴时应控制n(C2O)∶n(Co2＋)为______，温度控制在______℃左右。
答案　1.15　46
4．辉铜矿石主要含有硫化亚铜(Cu2S)及少量脉石(SiO2)。一种以辉铜矿石为原料制备硝酸铜的工艺流程如图所示：
(1)“回收S”过程中温度控制在50～60 ℃之间，不宜过高或过低的原因是_______________。
(2)“保温除铁”过程中，加入CuO的目的是________________________；“蒸发浓缩、冷却结晶”过程中，要用HNO3溶液调节溶液的pH，其理由是____________________________。
答案　(1)温度高苯容易挥发，温度低溶解速率小
(2)调节溶液的pH，使Fe3＋完全转化为Fe(OH)3沉淀　抑制Cu2＋的水解
解析　(1)苯是有机溶剂，易挥发，所以温度高苯容易挥发，而温度低溶解速率小，因此回收S过程中温度控制在50～60 ℃之间，不宜过高或过低。(2)氧化铜是碱性氧化物，能与酸反应调节溶液的pH，所以氧化铜的作用是调节溶液的pH，使Fe3＋完全转化为Fe(OH)3沉淀而析出。
5．泄盐(MgSO4·7H2O)是一种中药药剂，还可用于制革、肥料、瓷器、印染料等工业。在实验中，一种利用某工业的废渣[主要成分是Mg(OH)2，杂质为FeCO3、Al(OH)3、SiO2等]生产泄盐的流程如图所示：
已知：①部分氢氧化物沉淀时的pH如表。
氢氧化物 Fe(OH)3 Mg(OH)2 Al(OH)3
开始沉淀时的pH 2.7 9.6 3.7
完全沉淀时的pH 3.7 11.1 4.7
②Al(OH)3在pH＝7.8时开始溶解，pH＝10.0时完全溶解。
回答下列问题：
(1)写出提高该工艺流程中“酸浸”速率的两种方法：___________________________。
(2)“滤渣1”的主要成分是______(写化学式)。
(3)写出“氧化”操作中发生反应的离子方程式：_________________________________。
(4)加入NaOH溶液“调节pH”的操作中pH的范围为________________，高温加热“滤渣2”可得到____________(写化学式)。
(5)“系列操作”是指___________________________________________________________。
答案　(1)适当增大硫酸浓度、升高浸取液温度、将废渣粉碎为粉末状(写出两种合理答案即可)
(2)SiO2
(3)2Fe2＋＋2H＋＋H2O2===2Fe3＋＋2H2O
(4)4.7≤pH＜7.8　Fe2O3、Al2O3
(5)蒸发浓缩、冷却结晶、过滤、洗涤、低温干燥
解析　(2)SiO2不能溶解在稀硫酸中，故以滤渣的形式存在。(3)“酸浸”时，FeCO3溶解生成Fe2＋，“氧化”操作中Fe2＋被H2O2氧化为Fe3＋，故离子方程式为2Fe2＋＋2H＋＋H2O2===2Fe3＋＋2H2O。(4)根据已知信息可知调节pH为4.7～7.8可使溶液中的Fe3＋、Al3＋以氢氧化物沉淀的形式析出，Fe(OH)3、Al(OH)3受热分解分别生成Fe2O3、Al2O3。
6．六氟铝酸钠俗称冰晶石，广泛应用于冶铝工业。以磷肥副产物氟硅酸铵为原料制备六氟铝酸钠的简易流程如图所示：
请回答下列问题：
(1)写出反应①的化学方程式：_________________________，适当加热可以提高反应①的化学反应速率，但是温度不宜过高，其原因有两点：其一是避免氨水挥发，降低反应物浓度；其二是________________________________________________________________________。
(2)反应③得到Na3AlF6和滤液，滤液用于反应________(填“①”或“②”)循环利用。NH4F溶液不能用玻璃容器盛装，其原因是_______________________________________。
(3)通过实验得出Na3AlF6的产率与外界条件关系如图所示(提示：温度、时间针对反应③)。
根据上述实验结果，可知最佳条件：反应温度、反应时间、氢氧化钠与氢氧化铝的物质的量之比依次是___________________________________________。
答案　(1)(NH4)2SiF6＋4NH3·H2O===6NH4F＋H2SiO3↓＋H2O　避免NH4F水解程度增大而损失
(2)①　NH4F水解生成HF，HF腐蚀玻璃
(3)60 ℃、60 min、2.0
解析　(1)氟硅酸铵与氨水反应，可以看成是氟硅酸铵先水解生成氟化氢、硅酸和氨水，然后氨水和氟化氢反应生成氟化铵。温度高，氨水挥发加快、NH4F水解程度增大。(2)反应③为NaAlO2＋2H2O＋6NH4F＋2NaOH===Na3AlF6↓＋6NH3·H2O，滤液中氨水可以用作反应①的反应物。NH4F发生水解生成HF，HF能与玻璃中二氧化硅反应生成四氟化硅和水。(3)从图像看出，应选择产率最高时对应的条件。
考点三、有关物质分离操作的精准解答
1．CuSO4·5H2O是铜的重要化合物，有着广泛的应用。以下是CuSO4·5H2O的实验室制备流程图。
如果采用重量法测定CuSO4·5H2O的含量，完成下列步骤：①____________，②加水溶解，③加氯化钡溶液，沉淀，④过滤(其余步骤省略)。在过滤前，需要检验是否沉淀完全，其方法是________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
答案　称量样品　静置，取上层清液于试管中，在上层清液中继续滴加氯化钡溶液，若无白色沉淀生成，证明已沉淀完全
解析　需要检验是否沉淀完全，即检验溶液中是否有SO剩余。
2．氯化亚铜(CuCl)广泛应用于化工、印染、电镀等行业。CuCl难溶于醇和水，在潮湿空气中易水解、氧化，且在氯离子浓度较大的体系中存在CuCl＋Cl－??[CuCl2]－。工业上用低品铜矿(主要含CuS、Cu2S、FeO等)制备CuCl的一种工艺流程如图：
回答下列问题：
(1)写出反应Ⅱ中发生反应的离子方程式：__________________________________。
(2)在进行反应Ⅱ时，通入的SO2一般都要适当过量，目的是__________________。
(3)水洗时，检验是否洗涤干净的方法是____________________________________。
(4)滤饼进行醇洗的目的是________________________________________________。
答案　(1)2Cu2＋＋SO2＋2Cl－＋2H2O===2CuCl↓＋SO＋4H＋
(2)将Cu2＋全部还原为CuCl，保护CuCl不被氧化
(3)取最后一次洗涤液少许于试管中，滴加盐酸酸化的BaCl2溶液，若不产生沉淀，证明已洗涤干净，否则未洗涤干净
(4)加速干燥，防止CuCl水解和氧化
解析　(1)由加入的物质和目标产品可知，氧化剂是Cu2＋，还原剂是SO2，氧化产物是H2SO4，还原产物是CuCl，根据氧化还原反应配平的原则即可写出离子方程式。
(2)根据SO2是反应物以及目标产品CuCl易被氧化的性质即可判断SO2的作用。
(3)水洗时，洗去的是滤饼表面的杂质硫酸和Na2SO4，因而检验最后一次洗涤液中是否还存在SO，即可检验是否洗涤干净。
(4)乙醇易挥发，可带走滤饼表面的水分，同时CuCl难溶于醇和水，在潮湿空气中易水解、氧化，醇洗可防止CuCl水解和氧化。
3．硫酸亚铁铵的化学式为(NH4)2SO4·FeSO4·6H2O(商品名为摩尔盐)。可由硫酸亚铁与硫酸铵反应制备，一般硫酸亚铁盐在空气中易被氧化，而形成摩尔盐后就比较稳定了。
实验室制取少量摩尔盐的流程如图：
回答下列问题：
(1)步骤1中Na2CO3的主要作用是__________________________________________________。
(2)步骤2中趁热过滤的目的是_____________________________________________________。
(3)步骤3中，加入(NH4)2SO4固体后，要得到摩尔盐晶体，需经过的实验操作包括：加热蒸发、______________、________、洗涤和干燥。
(4)步骤3中制得的晶体过滤后用无水乙醇洗涤的目的是_______________________________。
答案　(1)洗去铁屑表面的油污
(2)防止FeSO4结晶，减小FeSO4的损失
(3)冷却结晶　过滤
(4)减少摩尔盐的损失，加速水分挥发
4．CoCl2·6H2O是一种饲料营养强化剂。一种利用水钴矿[主要成分为Co2O3、Co(OH)3，还含少量Fe2O3、Al2O3、MnO等]制取CoCl2·6H2O的工艺流程如图：
已知：①浸出液中含有的阳离子主要有H＋、Co2＋、Fe2＋、Mn2＋、Al3＋等；
②部分阳离子以氢氧化物形式沉淀时溶液的pH如表所示：
沉淀物 Fe(OH)3 Fe(OH)2 Co(OH)2 Al(OH)3 Mn(OH)2
开始沉淀 1.8 7.0 7.2 3.4 8.1
完全沉淀 3.2 9.0 9.2 5.2 10.1
③CoCl2·6H2O的熔点为86 ℃，加热至110～120 ℃时，失去结晶水生成无水氯化钴。
(1)浸出液中加入NaClO3的作用是_________________________________________。
(2)“加Na2CO3调pH至5.2”，过滤所得到的沉淀成分为________________。
(3)“操作1”中包含3个基本实验操作，它们依次是____________、____________和过滤。制得的CoCl2·6H2O在烘干时需减压的原因是____________________。
(4)萃取剂对金属离子的萃取率与pH的关系如图。向“滤液”中加入萃取剂的目的是____________；萃取剂使用的最佳pH范围是__________________________(填字母)。
A．2.0～2.5 B．3.0～3.5
C．4.0～4.5 D．5.0～5.5
答案　(1)将Fe2＋氧化为Fe3＋
(2)Fe(OH)3、Al(OH)3
(3)蒸发浓缩　冷却结晶　降低烘干温度，防止产品分解失去结晶水
(4)除去“滤液”中的Mn2＋　B
5．(2022·山东青岛一模)废镍催化剂主要含Ni，还有少量Cu、Fe、Al及其氧化物、SiO2。某研究性学*小组设计如图工艺流程回收镍，制备硫酸镍晶体(NiSO4·7H2O)。
该小组同学查阅资料知：
①镍的化学性质与铁相似，能与酸缓慢反应。
②溶液中金属离子开始沉淀和完全沉淀时的pH如表所示：
金属离子 Ni2＋ Al3＋ Fe3＋ Fe2＋
开始沉淀时(c＝0.01 mol·L－1)的pH 7.2 3.7 2.2 7.5
沉淀完全时(c＝1.0×10－5 mol·L－1)的pH 8.7 4.7 3.2 9.0
(1)除“粉碎”外，请你再写出一条提高废镍催化剂酸浸效率的措施：___________________。
(2)滤渣1的主要成分有__________________________________________________________。
(3)实验室中进行操作A所用的主要玻璃仪器有______________________________________。
(4)“溶液”中加入H2O2的目的是__________(用离子方程式表示)。有同学认为可用NaClO代替H2O2，你认为此方案是否可行？__________(填“是”或“否”)，理由是___________
________________________________________________________________________。
(5)下列物质调溶液pH，最好选用__________(填字母)。
a．氨水 b．稀H2SO4
c．NiCO3 d．Na2CO3
若调pH前c(Ni2＋)＝1.0 mol·L－1，Al3＋和Fe3＋浓度均为1.0 mol·L－1，则“调pH”需控制溶液pH的范围为____________。
(6)如图为NiSO4的溶解度随温度变化关系，据图分析操作B是_______________________。
答案　(1)升高酸浸温度或适当增大硫酸浓度、搅拌等
(2)SiO2、Cu
(3)分液漏斗、烧杯
(4)2Fe2＋＋H2O2＋2H＋===2Fe3＋＋2H2O　否　ClO－能将Ni2＋氧化(或NaClO容易产生氯气，造成污染等)
(5)c　4.7≤pH<6.2
(6)加热浓缩、降温结晶
解析　废镍催化剂粉碎后通过稀硫酸酸浸，Cu的氧化物，Fe、Al及其氧化物被溶解，Cu、SiO2不溶，过滤后得到滤渣1。滤液1中加入有机溶剂，分液得到含铜的有机层，溶液中加入双氧水氧化亚铁离子，然后调节pH将溶液中铁离子、铝离子转化为沉淀，过滤，滤液2经过加热浓缩、降温结晶得到硫酸镍晶体，据此解答。
(1)根据外界条件对反应速率的影响可知除“粉碎”外，能提高废镍催化剂酸浸效率的措施还有升高酸浸温度或适当增大硫酸浓度、搅拌等。(3)操作A是萃取分液，则实验室中进行操作A所用的主要玻璃仪器有分液漏斗、烧杯。(4)根据以上分析可知“溶液”中加入H2O2目的是氧化溶液中的亚铁离子，反应的离子方程式为2Fe2＋＋H2O2＋2H＋===2Fe3＋＋2H2O。由于ClO－能将Ni2＋氧化，且NaClO容易产生氯气，造成污染，因此不能用NaClO代替H2O2。(5)氨水、Na2CO3能调节pH，但引入新杂质，稀H2SO4增强酸性，不能消耗氢离子，NiCO3能消耗氢离子，调节pH，且不会引入新杂质；根据表中数据可知铁离子完全沉淀的pH是3.2，铝离子完全沉淀的pH是4.7，镍离子开始沉淀的pH是7.2，所以氢氧化镍的溶度积常数是0.01×(10－6.8)2＝10－15.6，由于调pH前镍离子浓度是1.0 mol·L－1，则镍离子开始沉淀时氢氧根离子浓度是mol·L－1＝10－7.8 mol·L－1，对应的pH是6.2，则需控制溶液pH的范围为4.7≤pH<6.2。
(6)根据图像可知NiSO4的溶解度随温度的升高先增大后减小，所以据图分析操作B是加热浓缩、降温结。
考点四、化工流程中有关Ksp计算
1．如图是以黄铜矿(主要成分为CuFeS2)为原料制取胆矾晶体(CuSO4·5H2O)的流程：
已知：Ⅰ.高温焙烧时的主要反应有：
2CuFeS2＋O2Cu2S＋2FeS＋SO2，
2Cu2S＋5O22CuO＋2CuSO4，
2FeS＋3O22FeO＋2SO2；
Ⅱ.常温下Ksp[Fe(OH)3]＝8.0×10－38，Ksp[Cu(OH)2]＝3.0×10－20。
加入适量CuO粉末的作用是调节溶液的pH，促进Fe3＋水解，达到除杂的目的。写出实现该目的的总反应的离子方程式：____________________，溶液B中Fe3＋恰好沉淀完全即c(Fe3＋)＝1×10－5mol·L－1时，溶液的pH为____________。(已知：lg 5＝0.7)
答案　2Fe3＋＋3CuO＋3H2O===2Fe(OH)3＋3Cu2＋　3.3
解析　加入适量CuO粉末的作用是调节溶液的pH，促进Fe3＋水解生成氢氧化铁，同时氧化铜溶解生成Cu2＋，达到除杂的目的。实现该目的的总反应的离子方程式为2Fe3＋＋3CuO＋3H2O===2Fe(OH)3＋3Cu2＋；溶液B中Fe3＋恰好沉淀完全即c(Fe3＋)＝1×10－5 mol·L－1时，Ksp[Fe(OH)3]＝c(Fe3＋)·c3(OH－)＝8.0×10－38，则c(OH－)＝2×10－11 mol·L－1，c(H＋)＝5×　　　10－4 mol·L－1，pH＝3.3。
2．七铝十二钙(12CaO·7Al2O3)是新型的超导材料和发光材料，用白云石(主要含CaCO3和MgCO3)和废Al片制备七铝十二钙的工艺流程如图：
煅粉主要含MgO和________，用适量NH4NO3溶液浸取煅粉后，镁化合物几乎不溶，若滤液Ⅰ中c(Mg2＋)小于5×10－6 mol·L－1，则溶液pH大于________[Mg(OH)2的Ksp＝5×10－12]；该工艺中不能用(NH4)2SO4代替NH4NO3，原因是_____________________________________。
答案　CaO　11 　易生成硫酸钙微溶物，在过滤时被除去，导致碳酸钙产率降低
解析　白云石高温煅烧，CaCO3和MgCO3受热分解生成CaO和MgO，煅粉主要含有CaO和MgO。若滤液Ⅰ中c(Mg2＋)小于5×10－6 mol·L－1，根据Ksp[Mg(OH)2]＝c(Mg2＋)·c2(OH－)得：c(OH－)＞＝ mol·L－1＝1×10－3 mol·L－1，c(H＋)＜＝1×　　10－11 mol·L－1，即pH＞11。若用(NH4)2SO4代替NH4NO3，则(NH4)2SO4会与CaO反应生成CaSO4微溶物，在过滤时会被除去，造成生成的CaCO3减少。
3．三盐基硫酸铅(3PbO·PbSO4·H2O，其相对分子质量为990)简称“三盐”，不溶于水及有机溶剂。主要适用于不透明的聚氯乙烯硬质管、注射成型制品，也可用于人造革等软质制品。以铅泥(主要成分为PbO、Pb及PbSO4等)为原料制备三盐的工艺流程如图所示。
已知：Ksp(PbSO4)＝1.82×10－8，Ksp(PbCO3)＝1.46×10－13
请回答下列问题：
(1)写出步骤①“转化”的离子方程式：________________________________________。
(2)“滤液2”中可循环利用的溶质为________(填化学式)。若步骤④“沉铅”后的滤液中c(Pb2＋)＝1.82×10－5 mol·L－1，则此时c(SO)＝________mol·L－1。
答案　(1)PbSO4(s)＋CO(aq)??PbCO3(s)＋SO(aq)
(2)HNO3　1×10－3
解析　(1)由于Ksp(PbSO4)＝1.82×10－8>Ksp(PbCO3)＝1.46×10－13，所以步骤①加入碳酸钠溶液，把硫酸铅转化为碳酸铅。
4．(1)常温下，各种形态五价钒粒子总浓度的对数[lg c总(V)]与pH关系如图1。已知钒铬锰矿渣硫酸浸液中c总(V)＝0.01 mol·L－1，“沉钒”过程控制pH＝3.0，则与胶体共沉降的五价钒粒子的存在形态为_____________________________(填化学式)。
(2)某温度下，Cr(Ⅲ)、Mn(Ⅱ)的沉淀率与pH关系如图2。“沉铬”过程最佳pH为________；在该条件下滤液中c(Cr3＋)＝____________mol·L－1[Kw近似为1×10－14，Cr(OH)3的Ksp近似为1×10－30]。
答案　(1)H3V2O　(2)6.0　1×10－6
解析　(1)已知钒铬锰矿渣硫酸浸液中c总(V)＝0.01 mol·L－1，lg c总(V)＝－2，从图中可知，“沉钒”过程控制pH＝3.0，lg c总(V)＝－2时，与胶体共沉降的五价钒粒子的存在形态为H3V2O。
(2)由图中信息可知“沉铬”过程最佳pH为6.0；则此时溶液中c(OH－)＝10－8 mol·L－1，在该条件下滤液中c(Cr3＋)＝＝ mol·L－1＝1×10－6 mol·L－1。
5．铜镉渣主要含锌、铜、铁、镉(Cd)、钴(Co)等单质。湿法炼锌产生的铜镉渣用于生产金属镉的工艺流程如下：
表中列出了相关金属离子生成氢氧化物沉淀的pH(金属离子的起始浓度为0.1 mol·L－1)。
氢氧化物 Fe(OH)3 Fe(OH)2 Cd(OH)2 Zn(OH)2
开始沉淀的pH 1.5 6.5 7.2 8.0
沉淀完全的pH 3.3 9.9 9.5 11.1
(1)酸浸铜镉渣时，加快反应速率的措施有____________(写一条)。
(2)完成操作Ⅰ所得溶液中阳离子有Co2＋、Cd2＋、H＋及____________，滤渣Ⅱ成分为____________(填化学式)。
(3)操作Ⅲ中先加入适量H2O2，发生反应的离子方程式为____________；再加入ZnO控制反应液的pH，pH范围为____________；选择____________(填“铁氰化钾”或“硫氰化钾”)试剂，能证明添加的H2O2已过量。
(4)常用沉淀转化法处理含Cd2＋废水，写出碳酸钙处理Cd2＋的离子方程式为________________
___________________________________；若反应达到平衡后溶液中c(Ca2＋)＝0.1 mol·L－1，溶液中c(Cd2＋)＝____________mol·L－1。[已知25 ℃，Ksp(CdCO3)＝5.6×10－12，Ksp(CaCO3)＝2.8×10－9]
答案　(1)适当增大H2SO4浓度、适当升高温度、粉碎、搅拌等
(2)Zn2＋、Fe2＋　Fe(OH)3
(3)2Fe2＋＋H2O2＋2H＋===2Fe3＋＋2H2O
3．3≤pH＜7.2　　铁氰化钾
(4)CaCO3(s)＋Cd2＋(aq)??CdCO3(s)＋Ca2＋(aq)　2.0×10－4
解析　用湿法炼锌产生的铜镉渣生产金属镉的流程：铜镉渣主要含锌、铜、铁、镉(Cd)、钴(Co)等单质，加入稀硫酸，铜不溶，操作Ⅰ为过滤，滤渣Ⅰ主要成分为Cu，滤液含有Zn2＋、Fe2＋、Cd2＋、H＋、Co2＋，向滤液加入锌、活化剂Sb2O3，锌会与Sb2O3等形成微电池产生合金CoSb除去钴，操作Ⅱ为过滤，向除钴后的溶液中加入H2O2氧化Fe2＋为Fe3＋，加入氧化锌调节pH使Fe3＋沉淀后经操作Ⅲ过滤除去，即滤渣Ⅱ主要为Fe(OH)3，电解含有Zn2＋、Cd2＋的溶液，可得镉单质。
(3)操作Ⅲ中先加入适量H2O2，双氧水具有氧化性，能把亚铁离子氧化为铁离子，发生反应的离子方程式为2Fe2＋＋H2O2＋2H＋===2Fe3＋＋2H2O，根据表格中的信息可知再加入ZnO控制反应液的pH范围为3.3≤pH＜7.2时，能确保Fe3＋沉淀完全，而Cd2＋不会沉淀，若加入的双氧水过量，则待电解溶液中没有亚铁离子残余，检验亚铁离子即可证明添加的H2O2已过量，方法为：取电解液少量于试管中，向其中滴加K3[Fe(CN)6]溶液，若没有产生蓝色沉淀，则证明添加的H2O2已过量。(4)处理含镉废水常加入碳酸钙实现沉淀转化，该沉淀转化的反应离子方程式为CaCO3(s)＋Cd2＋(aq)??CdCO3(s)＋Ca2＋(aq)；除去工业废水中的Cd2＋时，若反应达到平衡后溶液中c(Ca2＋)＝0.1 mol·L－1，Ksp(CaCO3)＝c(Ca2＋)·c(CO)＝2.8×10－9，可知溶液中碳酸根离子浓度是2.8×10－8 mol·L－1，再根据Ksp(CdCO3)＝c(Cd2＋)·c(CO)＝5.6×10－12，可知c(Cd2＋)＝2.0×10－4 mol·L－1。

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