2021届高考化学一轮复习强化：工艺流程题【解析版】

1．硫酸亚铁铵(NH4)2Fe(SO4)2•6H2O又称莫尔盐，是浅绿色晶体。用硫铁矿（主要含FeS2、SiO2等）制备莫尔盐的流程如下：（已知：FeS2与H2SO4不反应）

（1）莫尔盐属于____________。

A、酸式盐 B、碱式盐 C、复盐 D、硫酸盐

（2）硫铁矿焙烧的主反应是：4FeS2+11O2矿焙烧速率的措施有__________，

若150kg硫铁矿（FeS2质量分数为80%）完全反应转移电子数为________________________

（3）加H2SO4酸浸，发生反应的离子方程式为________________________________。

（4）“还原”时，Fe可通过反应Ⅰ、Ⅱ被FeS2还原。

反应Ⅰ的离子方程式为：FeS2 +14Fe+8H2O===15Fe+ 2SO4+16H 反应Ⅱ的离子方程式为：_________________________________。

3+

2+

2—

+

3+

2Fe2O3+8SO2，加快硫铁

（5）为证明所得莫尔盐晶体中含有Fe和NH4，实验方法是取其少量

．．．．．．2++

溶液于一支试管中，_______________证明含有Fe和NH4。

【答案】C、D 将硫铁矿粉碎、增大通入空气的量或提高焙烧温度 1.1×10NA Fe2O3+ 6H= 2Fe+3H2O FeS2 +2Fe= 3Fe+2S 加入适量浓氢氧化钠溶液，溶液中的白色沉淀迅速变灰绿，最终变为红褐色；微热，用湿润的红色石蕊试纸接近试管口，观察到湿润的红色石蕊试纸变蓝，证明含有Fe和NH4

2．硫酸锌被广泛应用于医药领域和工农业生产。工业上由氧化锌矿

（主要成分为ZnO，另含ZnSiO3、FeCO3、CuO等）生产ZnSO4•7H2O的一种流程如图：

2+

+

4

+

3+

3+

2+

2++

（1）步骤Ⅰ的操作是____________。

（2）步骤Ⅰ加入稀硫酸进行酸浸时，需不断通入高温水蒸气的

目的是______________。

（3）步骤Ⅱ中，在pH约为5.1的滤液中加入高锰酸钾，生成

Fe(OH)3和MnO(OH)2两种沉淀，该反应的离子方程式为____________________________________________。

2

（4）步骤Ⅲ中，加入锌粉的作用是______________。 （5）已知硫酸锌的溶解度与温度之间的关系如下表： 温度0 /℃20 40 60 80 100 溶解度/g 从硫酸锌溶液中获得硫酸锌晶体的实验操作为

________________、冷却结晶、过滤。烘干操作需在减压低温条件下进行，原因是

_________________________________。

（6）取28.70 g ZnSO4•7H2O加热至不同温度，剩余固体的质量

变化如图所示。分析数据，680℃时所得固体的化学式为______。 41.8 .1 70.4 74.8 67.2 60.5

3

a．ZnO b．Zn3O(SO4)2 c．ZnSO4 d．ZnSO4

•H2O

【答案】 过滤 升高温度、使反应物充分混合，以加快反应速率

3Fe2++MnO4-+8H2O=3Fe(OH)3↓+MnO(OH)2↓+5H+ 除去Cu2+ 60℃条件下蒸发浓缩 降低烘干的温度，防止ZnSO4•7H2O分解 b 3． 高纯硫酸锰作为合成镍钴锰三元正极材料的原料，工业上可由

天然二氧化锰粉与硫化锰矿（还含Fe、Al、Mg、Zn、Ni、Si等元素）制备，工艺如下图所示。回答下列问题：

相关金属离子[c0(Mn+)=0.1 mol·L−1]形成氢氧化物沉淀的pH范围

如下：

金属离子 Mn2+ Fe2+ Fe3+ Al3+ Mg2+ Zn2+ Ni2+

4

开始沉淀的pH 沉淀完全的pH 8.1 6.3 1.5 3.4 8.9 6.2 6.9 10.1 8.3 2.8 4.7 10.9 8.2 8.9 （1）“滤渣1”含有S和__________________________；写出“溶

浸”中二氧化锰与硫化锰反应的化学方程式

____________________________________________________。

（2）“氧化”中添加适量的MnO2的作用是

________________________。

（3）“调pH”除铁和铝，溶液的pH范围应调节为_______~6之

间。

（4）“除杂1”的目的是除去Zn2+和Ni2+，“滤渣3”的主要成分是

______________。

（5）“除杂2”的目的是生成MgF2沉淀除去Mg2+。若溶液酸度过

高，Mg2+沉淀不完全，原因是

_____________________________________________________________________。

5

（6）写出“沉锰”的离子方程式

___________________________________________________。

（7）层状镍钴锰三元材料可作为锂离子电池正极材料，其化学式

为LiNixCoyMnzO2，其中Ni、Co、Mn的化合价分别为+2、+3、+4。当x=y=1时，z=___________。

3【答案】（1）SiO（不溶性硅酸盐） MnO2+MnS+2H2SO42（2）将Fe2+氧化为Fe3+ （3）4.7 （4）NiS和ZnS

（5）F−与H+结合形成弱电解质HF，MgF2（6）Mn+2HCO3（7）1

32+

2MnSO4+S+2H2O

Mg2++2F−平衡向右移动

MnCO3↓+CO2↑+H2O

【解析】（1）Si元素以SiO2或不溶性硅盐存在，SiO2与硫酸不反应，所以滤渣I中除了S还有SiO2；在硫酸的溶浸过程中，二氧化锰和硫化锰发生了氧化还原反应，二氧化锰作氧化剂，硫化锰作还原剂，方程式为：MnO2+MnS+2H2SO4

2MnSO4+S+2H2O。

2+

（2）二氧化锰作为氧化剂，使得MnS反应完全，且将溶液中Fe氧化为Fe。

6

3+

（3）由表中数据知pH在4.7时，Fe和Al沉淀完全，所以应该控制pH在4.7~6之间。

（4）根据题干信息，加入Na2S除杂为了除去锌离子和镍离子，所以滤渣3是生成的沉淀ZnS和NiS。 （5）由HF

H+F知，酸度过大，F浓度减低，使得MgF2

2+

+

--

3+3+

Mg+2F

2+-

平衡向沉淀溶解方向移动，Mg沉淀不完全。

（6）根据题干信息沉锰的过程是生成了MnCO3沉淀，所以反应离子方程式为：Mn+2HCO3

2+

-

MnCO3↓+CO2↑+H2O。

（7）根据化合物中各元素化合价代数和为0的规律得：1+2x+3y+4z=6，已知，x=y=1/3，带入计算得：z=1/3。

4．铍铜是力学、化学综合性能良好的合金,广泛应用于制造高级弹

性元件。以下是从某废旧铍铜元件(含BeO 25%、CuS71%、少量FeS 和SiO2)中回收铍和铜两种金属的流程。

已知：Ⅰ．铍、铝元素处于周期表中的对角线位置，化学性质

相似

7

Ⅱ．常温下： Ksp[Cu(OH)2]=2.2×10-20 Ksp[Fe(OH)3]=4.0×10-38 Ksp[Mn(OH)2]=2.l×10-13

（1）原子序数为29 的Cu 的原子结构示意图为

______________________。

（2）滤渣B的主要成分为___________________( 填化学式)。

写出反应Ⅰ中含铍化合物与过量盐酸反应的化学方程式___________________________________________。 （3）①溶液C中含NaCl、BeCl2和少量HCl,为提纯BeCl2,选择

合理步骤并排序。

a．加入过量的NaOH b．过滤

c．加入适量的HCl

d．加入过量的氨水 e．通入过量的CO2

f．洗涤

②从BeCl2溶液中得到BeCl2 固体的操作是

___________________________________。

（4）①MnO2 能将金属硫化物中的硫元素氧化为单质硫,写出反

应Ⅱ中CuS 发生反应的离子方程式________________________________。

8

②若用浓HNO3溶解金属硫化物,缺点是

_______________________(任写一条)。 （5）溶液D 中含c(Cu2+)=2.2 mol·L-1、

c( Fe3+)=0.008 mol·L-1、c( Mn2+)=0.01mol·L-1,逐滴加入稀氨水调节pH 可依次分离,首先沉淀的是

___________(填离子符号),为使铜离子开始沉淀,常温下应调节溶液的pH 大于________。

（6）取铍铜元件1000g,最终获得Be 的质量为72 g，则

Be 的产率是________。

【答案】 CuS、FeS Na2BeO2+4HCl=BeCl2+2NaCl+2H2O

dbfc 蒸发结晶时向溶液中持续通入HCl气体( 或在HCl 气流中加热蒸干) MnO2+CuS+4H+=S+Mn2++Cu2++2H2O 产生污染环境的气体 Fe3+ 4

5.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的部分工艺流程如下：

9

（1）焙烧过程均会产生SO2，用NaOH溶液吸收过量SO2的离子方程式为______________________。

（2）添加1%CaO和不添加CaO的矿粉焙烧，其硫去除率随温度变化曲线如题16图所示。

已知：多数金属硫酸盐的分解温度都高于600 ℃ 硫去除率=（1—

）×100%

①不添加CaO的矿粉在低于500 ℃焙烧时，去除的硫元素主要来源于__________________。

②700℃焙烧时，添加1%CaO的矿粉硫去除率比不添加CaO的矿粉硫去除率低，其主要原因是

______________________________________________________。 （3）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）转化为_______________（填化学式）。

10

（4）“过滤”得到的滤渣中含大量的Fe2O3。Fe2O3与FeS2混合后在缺氧条件下焙烧生成Fe3O4和SO2，理论上完全反应消耗的n（FeS2）∶n（Fe2O3）=__________________。 【答案】（1）SO2+OH−（2）①FeS2

②硫元素转化为CaSO4而留在矿粉中 （3）NaAlO2 Al(OH)3 （4）1∶16

6.以Cl2、NaOH、(NH2)2CO（尿素）和SO2为原料可制备N2H4·H2O（水合肼）和无水Na2SO3，其主要实验流程如下：

HSO3−

已知：①Cl2+2OH−

ClO−+Cl−+H2O是放热反应。

②N2H4·H2O沸点约118 ℃，具有强还原性，能与NaClO剧烈反应生成N2。

（1）步骤Ⅰ制备NaClO溶液时，若温度超过40 ℃，Cl2与NaOH溶液反应生成NaClO3和NaCl，其离子方程式为

____________________________________；实验中控制温度除用冰

11

水浴外，还需采取的措施是

____________________________________。

（2）步骤Ⅱ合成N2H4·H2O的装置如题19图−1所示。NaClO碱性溶液与尿素水溶液在40 ℃以下反应一段时间后，再迅速升温至110 ℃继续反应。实验中通过滴液漏斗滴加的溶液是_____________；使用冷凝管的目的是_________________________________。

（3）步骤Ⅳ用步骤Ⅲ得到的副产品Na2CO3制备无水Na2SO3（水溶液中H2SO3、

、

随pH的分布如题19图−2所示，Na2SO3的溶解度

曲线如题19图−3所示）。

12

①边搅拌边向Na2CO3溶液中通入SO2制备NaHSO3溶液。实验中确定何时停止通SO2的实验操作为_________________。 ②请补充完整由NaHSO3溶液制备无水Na2SO3的实验方案： _______________________，用少量无水乙醇洗涤，干燥，密封包装。

【答案】（1）3Cl2+6OH−5Cl−+ClO3−+3H2O 缓慢通入Cl2 （2）NaClO碱性溶液 减少水合肼的挥发 （3）①测量溶液的pH，若pH约为4，停止通SO2

②边搅拌边向NaHSO3溶液中滴加NaOH溶液，测量溶液pH，pH约为10时，停止滴加NaOH溶液，加热浓缩溶液至有大量晶体析出，在高于34℃条件下趁热过滤

7．铁、镍及其化合物在工业上有广泛的应用。从某矿渣[成分为

NiFe2O4(铁酸镍)、NiO、FeO、CaO、SiO2等]中回收NiSO4的工艺流程如下：

已知(NH4)2SO4在350℃分解生成NH3和H2SO4，回答下列问题：

13

（1）“浸渣”的成分有Fe2O3、FeO(OH)、CaSO4外，还含有

___________(写化学式)。

（2）矿渣中部分FeO焙烧时与H2SO4反应生成Fe2(SO4)3的化学方

程式为________________________。

（3）向“浸取液”中加入NaF以除去溶液中Ca(浓度为1．0×

10mol·L)，当溶液中c(F)=2．0×10mol·L时，除钙率为______________[Ksp(CaF2)=4．0×10]。 （4）溶剂萃取可用于对溶液中的金属离子进行富集与分离：

Fe2水相2RH有机相FeR有机相2H水相。萃取剂与

2+

2+-11

-3

-1

--3

-1

2+

溶液的体积比(V0／VA)对溶液中Ni、Fe的萃取率影响如图所示，V0／VA的最佳取值为____________。在

___________(填“强碱性”“强酸性”或“中性”)介质中“反萃取”能使有机相再生而循环利用。

（5）以Fe、Ni为电极制取Na2FeO4的原理如图所示。通电后，在

铁电极附近生成紫红色的FeO4，若pH过高，铁电极区会产生红褐色物质。

2-

14

①电解时阳极的电极反应式为

_________________________，离子交换膜(b))为______(填“阴”或“阳”)离子交换膜。

②向铁电极区出现的红褐色物质中加入少量的NaClO溶液，沉淀溶解。该反应的离子方程式为________________________________。

【答案】（1）SiO2

（2）4FeO+6H2SO4+O2=2Fe2(SO4)3+6H2O （3）99%

（4）0.25 强酸性

（5）①Fe-6e+8OH-=FeO4+4H2O

②阴 2Fe(OH)3+3ClO+4OH=2FeO4+3Cl+5H2O 【解析】

某矿渣的主要成分是NiFe2O4（铁酸镍）、NiO、FeO、CaO、SiO2等，加入硫酸铵研磨后，600°C焙烧，已知：（NH4）2SO4在350℃以上会

15

--2---2-

分解生成NH3和H2SO4。NiFe2O4在焙烧过程中生成NiSO4、Fe（2SO4）3，在90°C的热水中浸泡过滤得到浸出液，加入NaF除去钙离子，过滤得到滤液加入萃取剂得到无机相和有机相，无机相通过一系列操作得到硫酸镍，有机相循环使用。

（1）矿渣的主要成分是NiFe2O4（铁酸镍）、NiO、FeO、CaO、SiO2等，加入硫酸铵加热浸取后的浸渣为不反应和不溶于水的硫酸钙和二氧化硅，“浸渣”的成分除Fe2O3、FeO(OH)、CaSO4外，还含有SiO2；

（2）矿渣中部分FeO焙烧时与H2SO4及空气中的氧气反应生成Fe2(SO4)3和水，反应的化学方程式为4FeO+6H2SO4+O2=2Fe2(SO4)3+6H2O；

（3）当溶液中c(F)=2．0×10mol·L时，Ksp(CaF2)=c(Ca)×c(F)= c(Ca)×(2．0×10mol·L)=4．0×10，故c(Ca)=1．0

1.01031.0105100%99%； ×10mol/L，则除钙率为31.010-5

2

-2+

-3

-1

2

-11

2+

--3

-1

2+

（4）要求Fe萃取率最低，Ni的萃取率最高，根据图象，最佳取值为0.25；在强酸性介质中“反萃取”能使有机相再生而循环利用； （5）①电解时正极连接铁电极，为阳极，阳极上失电子在碱性条件下反应生成FeO4，电极反应式为Fe-6e+8OH-=FeO4+4H2O；离子交换膜(b))允许氢氧根离子向Ⅲ移动，为阴离子交换膜；

2--2-

2+2+

16

②向铁电极区出现的红褐色物质中加入少量的NaClO溶液，沉淀溶解。次氯酸钠将氢氧化铁氧化生成高铁酸钠，反应的离子方程式为2Fe(OH)3+3ClO+4OH=2FeO4+3Cl+5H2O。

8．磁性材料产业是21世纪各国竞相发展的高科技支柱产业之一，

磁性材料广泛用于电子信息、军事技术等领域。碳酸锰主要用于制备软磁铁氧体，工业上用氯化铵焙烧锰矿粉制备高纯度碳酸锰的工艺流程如下：

--2--

已知：①锰矿粉的主要成分是MnCO3，还含少量Fe、Al、Ca、Mg

等元素。

②相关金属M离子c(M) ═ 0.1 mol• L形成M(OH) n沉淀的pH范围如下：

n+

n+

-1

③常温下，Ksp(CaF2) ═1.46×10 Ksp(MgF2) ═7.42×10

Ka(HF) ═1.00 ×10 回答下列问题：

17

-4

-10-11

（1）分析下列图1、图2，氯化铵焙烧锰矿粉的最佳条件是：

__________________。

（2）“焙烧”时发生的主要反应的化学方程式为

_________________________。

（3）浸出液“净化除杂”过程如下：首先加入MnO2将Fe氧化为

Fe，反应的离子方程式为__________；再调节溶液的pH将Al、Fe变为沉淀除去；然后加入NH4F将Ca、Mg沉淀除去，此时溶液pH为6，c(Mg)═4.×10mol·L，c(HF)为_________mol·L。 （4）碳化结晶时，反应的离子方程式为

_____________________________________。

（5）碳化结晶过程中不能用碳酸铵溶液代替碳酸氢铵溶液可能的

原因是___________________。 （6）测定碳酸锰产品的纯度。

称取0.5000 g碳酸锰产品于锥形瓶中，加25.00 mL磷酸，加热，碳酸锰全部转化为[Mn(PO4)2]，冷却至室温。加水稀

18

3--1

2+

-6

-1

3+

3+

2+

2+

3+

2+

释至100 mL，滴加2～3滴指示剂，然后用浓度为0.2000 mol·L的硫酸亚铁铵[(NH4)2Fe(SO4)2]标准溶液滴定（反应为：[Mn(PO4)2]+Fe═Mn+Fe+2PO4）。重复操作3次，记录数据如下表：

0.2000 mol·L的硫酸亚铁铵标准溶液读数滴定次数 滴定前 滴定后 （mL） -13-

2+

2+

3+

3--1

1 0.10 20.20 2 1.32 21.32 3 1.05 20.95 则产品的纯度=__________，若滴定终点时发现滴定管尖嘴处产生了气泡，则测得的碳酸锰粗产品的纯度___(填“偏高”“ 偏低”或“无影响”)。

【答案】（1）500℃ m(NH4Cl)∶m(锰矿粉)=1.10 （2）MnCO3＋2NH4Cl

2＋

MnCl2＋2NH3↑＋CO2↑＋H2O

＋

2＋

3＋

-5

（3）MnO2＋2Fe＋4H═Mn＋2Fe＋2H2O 4.0×10 （4）Mn＋2HCO3

2＋

－

MnCO3＋CO2↑＋H2O

19

（5）碳酸根离子水解程度大，碳酸铵溶液中c(OH)较大，易产生Mn(OH)2沉淀

（6）92.00% 偏低 【解析】

（1）根据图像可知，锰的浸出率随着温度的升高而增大，随着m(NH4Cl)∶m(锰矿粉)增大而增大，500℃、m(NH4Cl)∶m(锰矿粉)=1.10时，锰的浸出率最高，温度过高，m(NH4Cl)∶m(锰矿粉)再打，浸出率变化不大，成本增加，故焙烧温度取500℃、m(NH4Cl)∶m(锰矿粉)=1.10即可。

（2）将菱锰矿粉(主要成分是MnCO3，还含少量Fe、Al、Ca、Mg等元素)和氯化铵混合研磨后焙烧，反应生成二氧化碳和氨气，因此反应方程式为MnCO3+2NH4Cl

2+

-

MnCl2+2NH3↑+CO2↑+H2O。

3+

2+

+

（3）MnO2将Fe氧化为Fe，离子反应为：MnO2+2Fe+4H═Mn+2Fe+2H2O；已知：常温下，Ksp(MgF2)═7.42×10，Ka(HF)═1.00×10，溶液pH为6，c(Mg)═4.×10c(F)=10，c(HF)=

-4--3

-4

2+

-6

2+

3+

-11

mol•L，则此时

=1.00×

-1

mol/L=4×10mol/L，Ka(HF)═

=4.0×10mol/L。

2+

--5

（4）碳化结晶时，反应的方程式为：Mn+2HCO3 +H2O。

MnCO3↓+CO2↑

20

（5）碳酸根离子水解程度大，碳酸铵溶液中c(OH)较大，易产生Mn(OH)2沉淀，故碳化结晶过程中不能用碳酸铵溶液代替碳酸氢铵溶液。

（6）根据表格数据，三次消耗硫酸亚铁铵标准溶液的体积(mL)分别为：20.10、20.00、19.90，消耗的平均体积为20.00 mL，根据关系式：MnCO3～Mn(PO4)2]～(NH4)2Fe(SO4)2，则n(MnCO3)=n(硫酸亚铁铵)=0.2000mol/L×0.02L=0.004mol，产品的纯度为

×100%=92.00%；若滴定终点时发现滴定管尖嘴处

产生了气泡，则标准液消耗的体积读数偏小，故测得的碳酸锰粗产品的纯度偏低。

9．CoCO3可用作选矿剂、催化剂及伪装涂料的颜料。以含钴废渣(主

要成CoO、Co2O3，还含有Al2O3、ZnO 等杂质) 为原料制备CoCO3的一种工艺流程如下：

3-

-

下表是相关金属离子生成氢氧化物沉淀的pH(开始沉淀的pH 按

金属离子浓度为1.0mol·L-1计算)： 金属离子 Co2+

开始沉淀的pH 沉淀完全的pH 7.6 9.4 21

Al3+ Zn2+ 3.0 5.0 5.4 8.0 （1）写出“酸溶”时发生氧化还原反应的化学方程式

_________________。

（2）“除铝”过程中需要调节溶液pH 的范围为

______________，形成沉渣时发生反应的离子方程式为_____________________。

（3）在实验室里，萃取操作用到的玻璃仪器主要有

____________；上述“萃取”过程可表示为ZnSO4(水层)+2HX(有机层)

ZnX2(有机层)+H2SO4(水层)，由有机

层获取ZnSO4溶液的操作是_________________________。 （4）“沉钴”时，Na2CO3溶液滴加过快会导致产品不纯，请解释

原因_________________。

（5）在空气中煅烧CoCO3生成钴氧化物和CO2，测得充分煅烧后

固体质量为2.41g，CO2 的体积为0.672 L(标准状况)，则该钴氧化物的化学式为____________________。

【答案】 Co2O3+SO2+H2SO4=2CoSO4+H2O 5.0～5.4

2Al3++3CO32-+3H2O=2Al(OH)3↓+3CO2↑ 分液漏斗，烧杯 向有机层中加入适量的硫酸溶液充分振荡，静置，分离出水层

22

Na2CO3溶液滴加过快，会导致局部碱性过强而产生Co(OH)2 Co3O4

10．镓是制作高性能半导体的重要原料。在工业上经常从锌矿冶炼

的废渣中回收镓。已知锌矿渣中含有Zn、Fe、Pb、Ga以及二氧化硅等，目前综合利用锌矿渣的流程如下：

已知：①Ga性质与铝相似。 ②lg2=0.3，lg3=0.48。 ③如下表所示。 Zn(OH)2 1.6×10-17 Ga(OH)3 2.7×10-31 Fe(OH)2 8×10-16 Fe(OH)3 2.8×10-39 Ksp （1）写出Ga的原子结构示意图

______________________________。

（2）滤渣1的成分为________________________。

23

（3）加入H2O2的目的( 用离子方程式和适当语言回答)

____________________________________。

（4）室温条件下，若浸出液中各种阳离子的浓度均为0.01mo/L

且某种离子浓度小于1×10-5 mol/L即认为该离子已完全除去，问操作B调节pH的范围是________________________。

（5）操作C中，需要加入氢氧化钠溶液，其目的是

_____________________ (用离子方程式解释)；能否用氨水代替NaOH溶液，为什么? ________________________；如何检测Fe(OH)3洗涤干净? ________________________。 （6）在工业上，经常用电解NaGaO2溶液的方法生产Ga，写出阴

极的电极反应方程式：

____________________________________。

【答案】 SiO2 PbSO4 2Fe2++H2O2+2H+=2Fe3++2H2O，防止

生成Fe(OH)2 5.48≤pH＜.6.6 Ga(OH)3+OH-=CaO2-+2H2O 不能，因为NH3·H2O 为弱碱，与Ga(OH)3不反应 取最后一次洗涤的滤液，用pH试纸测试pH值，若为中性则洗涤干净 GaO2

-

+2H2O+3e-=Ga+4OH-

24

11．以高氯冶炼烟灰(主要成分为铜锌的氯化物、氧化物、硫酸盐，少量铁元素和砷元素)为原料，可回收制备Cu和ZnSO4•H2O，其主要实验流程如下：

已知：①Fe完全沉淀pH为3.2，此时Zn、Cu未开始沉淀； ②K3[Fe(CN)6]可用于检验Fe：3Fe+2[Fe(CN)6]═Fe3[Fe(CN)6]2↓(深蓝色)；

③砷元素进入水体中对环境污染大，可通过沉淀法除去。 (1)两段脱氯均需在85℃条件下进行，适宜的加热方式为_____。 (2)碱洗脱氯时，溶液中Cu主要转化为Cu(OH)2和Cu2(OH)2CO3，也会发生副反应得到Cu2(OH)3Cl沉淀并放出气体，该副反应的离子方程式为_____。若用NaOH溶液进行碱洗操作时，浓度不宜过大，通过下表的数据分析其原因是_____。

NaOH溶液浓度对脱氯率和其他元素浸出率的影响 NaOH浓度/mol•L1﹣2+2+

2+

3﹣

3+2+2+

脱氯率/% 元素浸出率/% Cl Zn Cu As

25

1.0 51.20 0.51 0.04 0.00 2.0 80.25 0. 0.06 58.87 3.0

86.58 7.39 0.26 78.22 (3)ZnSO4的溶解度曲线如下图所示。“电解”后，从溶液中回收ZnSO4•H2O的实验、操作为_____。

(4)滤液1和滤液2中含一定量的Cu、Zn．为提高原料利用率，可采取的措施有：将滤液1和滤液2混合，回收铜锌沉淀物；循环使用电解过程产生的_____(填化学式)。

(5)已知H3AsO3的还原性强于Fe，Ksp(FeAsO3)＞Ksp(FeAsO4)＝5.7×10

﹣21

2+

2+2+

．测得酸浸液中杂质铁元素(以Fe存在)、砷元素(以H3AsO3存

﹣1

﹣1

2+

在)的浓度分别为1.15g•L、0.58g•L，可采用“氧化中和共沉淀”法除去，请设计实验方案：_____(实验中须使用的试剂有：30%双氧水，0.001mol•LK3[Fe(CN)6]溶液，回收的铜锌沉淀物)。

26

﹣1

【答案】水浴加热(或85℃水浴加热) 4Cu+3CO3+2Cl+3H2O＝2Cu2(OH)3Cl↓+3CO2↑； NaOH浓度高时Zn元素损失较多，As元素浸出率高，增加废水处理难度； 在330K以上(330～380K)蒸发结晶，趁热过滤，热水洗涤干燥； H2SO4 向酸浸滤液中加入过量30%双氧水，搅拌使其充分反应，取样滴加0.001mol•L

1

﹣

2+2﹣﹣

K3[Fe(CN)6]溶液无深蓝色沉淀，加入回收的铜锌沉淀物并搅拌至调

节pH为3.2，静置，过滤，取滤液。

12．硫酸锰是一种重要的化工中间体，是锰行业研究的热点。一种以高硫锰矿（主要成分为含锰化合物及FeS）为原料制备硫酸锰的工艺流程如下：

已知：①“混合焙烧”后烧渣含MnSO4、Fe2O3及少量FeO、Al2O3、MgO。

②金属离子在水溶液中的平衡浓度与pH的关系如图所示（25℃）：

27

③此实验条件下Mn开始沉淀的pH为7.；离子浓度≤10mol•L时，离子沉淀完全。 请回答：

（1）传统工艺处理高硫锰矿时，不经“混合焙烧”，而是直接用H2SO4浸出，其缺点为_____________。

2+﹣5﹣1

（2）“氧化”时，发生反应的离子方程式为_____________。若省略“氧化”步骤，造成的后果是_____________。

（3）“中和除杂”时，生成沉淀的主要成分为_____________（填化学式）。

（4）“氟化除杂”时，若使溶液中的Mg和Ca沉淀完全，需维持c（F）不低于_____________。（已知：Ksp（MgF2）＝6.4×10（CaF2）＝3.6×10）

（5）“碳化结晶”时，发生反应的离子方程式为_____________。 （6）“系列操作”指_____________、过滤、洗涤、干燥

28

﹣12

﹣

﹣10

2+

2+

；Ksp

（7）用惰性电极电解MnSO4溶液可制备MnO2，电解过程中阳极的电极反应式为_____________。

【答案】产生硫化氢等气体，污染环境 MnO2+2Fe+4H＝2Fe+Mn+2H2O Fe与Mn沉淀区有重叠，造成Mn损失（或Fe去除不完全，影响产品纯度） Fe（OH）3、Al（OH）3 8×10 mol•L Mn+2HCO3＝MnCO3↓+CO2↑+H2O 蒸发浓缩、冷却结晶 Mn+2H2O﹣2e＝MnO2+4H

13．焦亚硫酸钠（Na2S2O5）在医药、橡胶、印染、食品等方面应用广泛。回答下列问题：

（1）生产Na2S2O5，通常是由NaHSO3过饱和溶液经结晶脱水制得。写出该过程的化学方程式__________。

（2）利用烟道气中的SO2生产Na2S2O5的工艺为：

2+

﹣

+

﹣3

﹣1

2+

-3+

2+

2+

2+

2+

2+

2+

+

①pH=4.1时，Ⅰ中为__________溶液（写化学式）。

②工艺中加入Na2CO3固体、并再次充入SO2的目的是__________。 （3）制备Na2S2O5也可采用三室膜电解技术，装置如图所示，其中SO2碱吸收液中含有NaHSO3和Na2SO3。阳极的电极反应式为

29

_____________。电解后，__________室的NaHSO3浓度增加。将该室溶液进行结晶脱水，可得到Na2S2O5。

（4）Na2S2O5可用作食品的抗氧化剂。在测定某葡萄酒中Na2S2O5残留量时，取50.00 mL葡萄酒样品，用0.01000 mol·L−1的碘标准液滴定至终点，消耗10.00 mL。滴定反应的离子方程式为

−1

_____________，该样品中Na2S2O5的残留量为____________g·L（以

SO2计）。

【答案】 2NaHSO3＝Na2S2O5+H2O NaHSO3 得到NaHSO3过饱和溶液 2H2O－4e－＝4H＋+O2↑ a S2O52－+2I2+3H2O＝2SO42－+4I－+6H＋ 0.128 14．KIO3是一种重要的无机化合物，可作为食盐中的补碘剂。回答下列问题：

（1）KIO3的化学名称是_______。

（2）利用“KClO3氧化法”制备KIO3工艺流程如下图所示：

30

“酸化反应”所得产物有KH(IO3)2、Cl2和KCl。“逐Cl2”采用的方法是________。“滤液”中的溶质主要是_______。“调pH”中发生反应的化学方程式为__________。

（3）KIO3也可采用“电解法”制备，装置如图所示。 ①写出电解时阴极的电极反应式______。

②电解过程中通过阳离子交换膜的离子主要为_________，其迁移方向是_____________。

③与“电解法”相比，“KClO3氧化法”的主要不足之处有______________（写出一点）。

【答案】 碘酸钾 加热 KCl KH(IO3)2+KOH（HIO3+KOH

KIO3+H2O） 2H2O+2e－

2KIO3+H2O或

2OH－+H2↑ K+ a到b 产

生Cl2易污染环境等

15．一种从铜电解工艺的阳极泥中提取Se和Te的流程如下：

31

下列叙述错误的是

A．合理处理阳极泥有利于保护环境和资源再利用 B．流出液是H2SO4溶液

C．电解过程中阴极上析出单质Te

D．“焙砂”与碳酸钠充分混合后，可在瓷坩埚中焙烧 【答案】D

16．某学习小组以废催化剂（主要成分SiO2、ZnO、ZnS和CuS）为原料，制备锌和铜的硫酸盐晶体。设计的实验方案如下：

下列说法正确的是

A．步骤①中能溶于稀硫酸的是ZnO、ZnS和CuS B．步骤①、③中发生的反应均为氧化还原反应 C．步骤③涉及的离子反应可能为CuS＋H2O2＋2H

＋

Cu＋S＋2H2O

32

2＋

D．步骤②和④，采用蒸发结晶，过滤后均可获取粗晶体 【答案】C

17．废铁屑制Fe2O3的一种流程如下图：

下列说法不正确的是

A．热的纯碱溶液可去除废铁屑表面的油污 B．操作a是萃取

C．冰水既可洗去杂质又可减少固休的溶解 D．Fe2O3可用作红色颜料 【答案】B

18．某同学采用硫铁矿焙烧取硫后的烧渣(主要成分为Fe2O3、SiO2、Al2O3，不考虑其他杂质)制取七水合硫酸亚铁(FeSO4·7H2O)，设计了如下流程：

下列说法不正确的是（ ）

33

A．溶解烧渣选用足量硫酸，试剂X选用铁粉

B．固体1中一定含有SiO2，控制pH是为了使Al转化为Al(OH)3，进入固体2

C．从溶液2得到FeSO4·7H2O产品的过程中，须控制条件防止其氧化和分解

D．若改变方案，在溶液1中直接加NaOH至过量，得到的沉淀用硫酸溶解，其溶液经结晶分离也可得到FeSO4·7H2O 【答案】D

【解析】A、流程设计意图是用硫酸把Fe2O3、Al2O3，转化为硫酸盐，除去SiO2，然后用铁粉还原Fe得到硫酸亚铁，A正确；B、固体1为SiO2，分离FeSO4和Al2(SO4)3采用的是pH的方法，使Al转化为Al(OH)3沉淀从而与FeSO4分离，B不正确；C、Fe容易被氧化，所以在得到FeSO4·7H2O产品的过程中，要防止其被氧化和分解，C正确；D、在溶液1中直接加过量的NaOH得到的是Fe(OH)2沉淀，但Fe(OH)2不稳定，很容易被氧化为Fe(OH)3，这样的话，最终所得的产品不纯，混有较多的杂质Fe2(SO4)3，D不正确。

19．工业上采用氯化铵熔烧菱锰矿制备高纯碳酸锰的流程如图所示：

2+

3+

3+

3+

34

已知：①菱锰矿的主要成分是MnCO3，其余为Fe、Ca、Mg、Al等元素。②部分阳离子沉淀时溶液的pH； 离子 Al 3+Fe 3+Ca 2+Mn 2+Mg 2+开始沉淀的4.1 pH 2.2 10.6 8.1 9.1 沉淀完全的4.7 pH

③焙烧过程中主要反应为MnCO3+2NH4C1

MCl2+2NH3↑+CO2↑+H2O

3.2 13.1 10.1 11.1 （1）合1、2、3，分析焙烧过程中最佳的焙烧温度、焙烧时间、c(NH4C1)/c(菱锰矿粉)分别为______、______、______。

35

（2）对浸出液净化除杂时，需先加入MnO2，作用是______，再调节溶液pH的最大范围为______，将Fe3+

和Al3+

变为沉淀面除去，然后加人NH2+

2+

4F将Ca、Mg变为氧化物沉淀除去。

（3）”碳化结品”步骤中，加入碳酸氢铵时反应的离子方程式为______。

（4）上述流程中可循环使用的物质是______（填化学式）。 （5）现用滴定法测定产品中锰的含量。实验步骤：称取4.000g试样，向其中加入稍过量的磷酸和，加热使产品中MnO2完全转化为[Mn（PO3---4）2]（其中NO3转化为NO2）；加入稍过量的硫酸，发生反应NO-+

2+NH4=N2↑+2H2O以除去NO-2；加入稀硫酸酸化，再加入60.00mL0.500mol•L-1

硫酸亚铁铵溶液，发生的反应为[Mn（PO4）

3-2+2+3+3--1

2

]+Fe=Mn+Fe+2PO4；用5.00mL0.500mol•L酸性K2Cr2O7溶液恰

好除去过量的Fe2+

。

①酸性K2+

2Cr2O7溶液与Fe反应的离子方程式为______。 ②试样中锰的质量分数为______。

36

【答案】500℃ 60min 1.10 将Fe氧化为Fe 4.7≤pH<9.1 Mn+2HCO3=MnCO3↓+CO2↑+H2O NH4Cl 6Fe+Cr2O7+14H=6Fe+2Cr+7H2O 20.625%

20．硼酸（H3BO3）是一种重要的化工原料，广泛应用于玻璃、医药、肥料等工艺。一种以硼镁矿（含Mg2B2O5·H2O、SiO2及少量Fe2O3、Al2O3）为原料生产硼酸及轻质氧化镁的工艺流程如下：

2+

2-+

3+

3+

2+

-

2+3+

回答下列问题：

（1）在95 ℃“溶浸”硼镁矿粉，产生的气体在“吸收”中反应

的化学方程式为_________。

（2）“滤渣1”的主要成分有_________。为检验“过滤1”后的

滤液中是否含有Fe3+离子，可选用的化学试剂是_________。

（3）根据H3BO3的解离反应：H3BO3+H2O

H++B(OH)−4，Ka=5.81×

10−10，可判断H3BO3是______酸；在“过滤2”前，将溶液pH调节至3.5，目的是_______________。

37

（4）在“沉镁”中生成Mg(OH)2·MgCO3沉淀的离子方程式为

__________，母液经加热后可返回___________工序循环使用。由碱式碳酸镁制备轻质氧化镁的方法是_________。

【答案】（1）NH4HCO3+NH3

(NH4)2CO3

（2）SiO2、Fe2O3、Al2O3 KSCN （3）一元弱 转化为H3BO3，促进析出

2（4）2Mg2++3CO3+2H2O

Mg(OH)2·MgCO3↓+2HCO3

2（或2Mg2++2CO3+H2O

Mg(OH)2·MgCO3↓+CO2↑） 溶浸 高温

焙烧

【解析】（1）根据流程图知硼镁矿粉中加入硫酸铵溶液产生的气体为氨气，用碳酸氢铵溶液吸收，反应方程式为：NH3+NH4HCO3(NH4)2CO3。

（2）滤渣I为不与硫酸铵溶液反应的Fe2O3、Al2O3、SiO2；检验Fe,可选用的化学试剂为KSCN，

（3）由硼酸的离解方程式知，硼酸在水溶液中是通过与水分子的配位作用产生氢离子，而三价硼原子最多只能再形成一个配位键，且硼酸不能完全解离，所以硼酸为一元弱酸；在“过滤2”前，将溶液pH调节至3.5，目的是将B(OH)4转化为H3BO3，并促进H3BO3析出， （4）沉镁过程中用碳酸铵溶液与Mg反应生成Mg(OH)2∙MgCO3，沉镁

38

2+

−

3+

过程的离子反应为：2Mg+2H2O+3CO3

2+2-

Mg(OH)2∙MgCO3↓+2HCO3；母

-

液加热分解后生成硫酸铵溶液，可以返回“溶浸”工序循环使用；碱式碳酸镁不稳定，高温下可以分解，故由碱式碳酸镁制备轻质氧化镁的方法是高温焙烧。

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