第46講無機化工流程題的解題策略

考試要求

I.培養(yǎng)從試題提供的新信息中準確地提取實質(zhì)性內(nèi)容，并與己有知識塊整合重組為新知

識塊的能力。2.培養(yǎng)將實際問題分解，通過運用相關(guān)知識，采用分析、綜合的方法，解決簡

單化學(xué)問題的能力。3.培養(yǎng)將分析和解決問題的過程及成果用正確的化學(xué)術(shù)語及文字、圖表、

模型、圖形等表達并作出解祥的能力。

考點一化工流程中原料的預(yù)處理及條件的控制

必備知識整合

1.原料預(yù)處埋的方法及目的

處理方法目的

固體原料粉

減小顆粒直徑，增大反應(yīng)物接觸面積，增大浸取時的反應(yīng)速率，提高浸取率

碎或研磨

①除去硫、碳單質(zhì)；②有機物轉(zhuǎn)化、除去有機物；③高溫下原料與空代中氧

燃燒或灼燒

氣反應(yīng)；④除去熱不穩(wěn)定的雜質(zhì)等

①與酸接觸反應(yīng)或溶解，轉(zhuǎn)變成可溶物達入溶液中，以達到與難溶物分離的

酸浸

目的；②去氧化物（膜）

堿溶①除去金屬表面的油污；②溶解鋁、氧化鋁等

①加快反應(yīng)速率或溶解速率：②促進平衡向吸熱反應(yīng)方向移動：③除雜，除

去熱不穩(wěn)定的雜質(zhì)，如NaHCCh、Ca（HC0s）2>KM11O4、NH4Q等物質(zhì)；④使

加熱

沸點相對較低或易升華的原料變成氣體；⑤煮沸時促進溶液中的氣體（如氧氣）

揮發(fā)逸出等

2.反應(yīng)條件的控制及目的

條件控制目的

①酸浸時提高酸的濃度可提高礦石中某金屬元素的浸取率；②增大便宜、易得

反應(yīng)物用

的反應(yīng)物的濃度，可以提高其他物質(zhì)的利用率，使反應(yīng)充分進行；③增大物質(zhì)

量或濃度

濃度可以加快反應(yīng)速率,使平衡發(fā)生移動等

①防止某物質(zhì)在高溫時溶解（或分解）；②使化學(xué)平衡向著題目要求的方向（放熱

降溫反應(yīng)方向）移動；③使某個沸點較高的產(chǎn)物液化，使其與其他物質(zhì)分離等；④降

低某些晶體的溶解度，減少損失等

①結(jié)晶獲得所需物質(zhì)；②防止某種物質(zhì)（如H2O2、草酸、濃硝酸、鏤鹽等）溫度

控溫過高時會分解或揮發(fā)；③使某物質(zhì)達到沸點揮發(fā)出來：④使催化劑的活性達到

最好；⑤防止副反應(yīng)的發(fā)生等

加入氧

①轉(zhuǎn)化為目標產(chǎn)物的價態(tài)；②除去雜質(zhì)離子［如把Fe2+氧化成Fe3+,而后調(diào)溶液

化齊"或

的pH,使其轉(zhuǎn)化為Fe（OH）3沉淀除去I

還原劑）

加入①生成硫化物沉淀(如加入硫化鈉、硫化鉞、硫化亞鐵等)；②加入可溶性碳酸

沉淀劑鹽，生成碳酸鹽沉淀；③加入氟化鈉，除去Ca2+、Mg2+

①生成金屬氫鋌化物，以達到除去金屬離子的目的；②抑制鹽類水解；③促進

pH控制

鹽類水解生成沉淀，有利于過濾分離

對點題組突破?提能力

1.(2024.河北金科大軼考高三期末)馬日夫鹽［Mn(H?PO4?2H2O］常用于機械設(shè)備的磷化

處理，可起到防銹效果。以水鋸礦［主要成分為MnO(OH),還含有少量的FezCh、SiCh及微量

的CaO、ALO、］為原料制備馬口夫鹽的一種工藝流程如圖1所示。

H2S()4溶液、

SO,MnO,氨水NaF溶液

*:f羲一嬴'贏卜輸

濾卷1漉卷2濾至3

磷酸溶液NaHCO,溶液

__氤.

圖1

己知：250c時，金屬離子在水溶液中的平衡濃度的對數(shù)與溶液的pH的關(guān)系如圖2所示。

此實驗條件下Mn"開始沉淀的pH=7.54。

(1)“溶浸”過程中主要成分發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式為2MnO(OH)十SO?十

H2so產(chǎn)=2MnSO±+2H2O,為提高SO2的吸收率，可采取的措施是不斷攪拌，使SCh和獷漿

充分接觸：減慢通入SO2的流速(合理即可)(寫出兩條即可)。

(2)“濾渣2”的主要成分為Fe(OH)、AKOHX(寫化學(xué)式)。“氧化、除雜”步驟中不

宜使用H2O2替代MnO2,原因是溶液中的M/+或被氧化生成的F/+會催化比。2的分解，使

比。？的消耗量增加。加入氨水的目的是調(diào)節(jié)pH,應(yīng)控制pH的范圍是江江1。

解析：向水鎰礦礦漿中加入H2s04溶液和SO2,Si(h與H2s04不反應(yīng)，F(xiàn)ezO.a溶解產(chǎn)生

2+1222

的Fe3+被還原為Fe,得到含有Mn\SO于、Fe\Ca\Ap+的混合溶液和含有SiO2>CaSO4

(微溶)的濾渣I,加入MnCh,將Fe?+氧化為Fe3+,加入氨水調(diào)節(jié)pH將Fe3+、A產(chǎn)轉(zhuǎn)化為

Fe(0H)3、Al(0H)3沉淀除去。(1)“溶浸”過程中MnO(OH)與S6在酸性條件下發(fā)生氧化還

原反應(yīng)，生成MnSO4和H2O,根據(jù)守恒原則即可得到主要成分發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式為

2MnO(OH)+SO2+H2so4=2MnSO4+2H2。；根據(jù)反應(yīng)及流程可知，為提高SCh的吸收率，

可采取的措施是不斷攪拌，使SO2和礦漿充分接觸或減慢通入SO2的流速，使其與水鎰礦礦

漿充分反應(yīng)，其他答案合理均可。(2)根據(jù)上述分析可知港渣1中為SiO2.CaSO4(微溶)，

3+

加入MnO3,將Fe?+氧化為Fe,由題圖2pH?lgc(M。及“此實瞼條件下Mn?+開始沉淀的

pH=7.54w可知，加入氨水調(diào)節(jié)pH將Fe3+、Ap+轉(zhuǎn)化為Fe(OH)3、AI(OH)3沉淀除去；溶液

中的Mi?+或被氧化生成的Fe3+會催化H2O2的分解，使H2O2的消耗量增加，因此“氧化、除

雜”步驟中不宜使用HzO?替代Mn02；觀察題圖2,當(dāng)lgc(M”+)=—5時，可知此時溶液中

剩余的某金屬離子濃度為1X10。molL」時，根據(jù)巳知可得通常認為該金屬離子已沉淀完全，

因此觀察題圖2中Fe3\AP+的對應(yīng)線可知，F(xiàn)e3+完全沉淀時對應(yīng)pH為3.2,At"完全沉淀時

對應(yīng)pH為5,Mi?+開始沉淀的pH=7.54,故應(yīng)調(diào)節(jié)pH范圍為5?7.54。

2.(2024?江西贛州高三聯(lián)考)硫化鎘(CdS)是一種新型半導(dǎo)體材料，一種以鎘銅渣(主

要成分是Cd、Cu,還含少量Fe等)為原料合成CdS的路線(部分條件和產(chǎn)物省略)如圖:

稀硫酸Mn(),,Zn()Zn

鎘銅渣一贏]—一JI鎘%、

,?((臺，n寺)

浸渣1濾/2濾液

NaOH溶液

V

Na2[Zn(()H)J+提純鎘v

S(

CdS0-Cd

△

回答下列問題：

(1)提高“浸取”速率時宜采取的措施主要有AD(填字母)。

A.粉碎鎘銅渣B.增大壓強

C.適當(dāng)降溫D.適當(dāng)增大硫酸濃度

(2)“除鐵”中加入MnO?的作用是氧化Fe?-。

(3)制備硫化鎘時，在氮氣氛圍中進行，這樣操作的目的是避免氧氣氧化硫、鎘等。

解析：(1)粉碎鑄銅渣，增大接觸面積可加快“浸取”速率，A正確；反應(yīng)無氣體參加,

增大壓強對“浸取”速率無影響，B錯誤；適當(dāng)降溫會降低“浸取”速率，C錯誤；適當(dāng)增

大硫酸濃度，可加快“浸氏”速率，D正確。(2)由流程可知，浸取液含亞鐵離子，加入二氧

化鎰做氧化劑氧化亞鐵離子。(3)硫、鎘都易被空氣中的氧氣氧化，在鼠氣中反應(yīng)，避免硫、

福被氧化而產(chǎn)生雜質(zhì)。

考點二化工流程中物質(zhì)的轉(zhuǎn)化、分離與提純

必備知識整合,?強基犯

1.化工流程中物質(zhì)的追蹤

(1)判斷主體物質(zhì)的轉(zhuǎn)化，書寫化學(xué)(離子)方程式

首先根據(jù)題給材料中的信息寫出部分反應(yīng)物和生成物的化學(xué)式，再根據(jù)反應(yīng)

獲取信息

前后元素化合價有無變化判斷反應(yīng)類型

類型1元素化售價無變化則為非氧化還原反應(yīng)，遵循質(zhì)量守恒定律

確定

元素化合價有變化則為氧化還原反應(yīng)，除遵循質(zhì)量守恒定律外，還要遵循得

類型類型2

失電子守恒規(guī)律

最后根據(jù)題目要求寫出化學(xué)方程式或離子方程式(需要遵循電荷守恒規(guī)律)

規(guī)范作答

即可

(2)判斷濾液和濾渣的成分

主要根據(jù)物質(zhì)的性質(zhì)判斷，特別是物質(zhì)的溶解性，因此要熟記常見難溶于水、微溶于水

的物質(zhì)。

(3)判斷可循環(huán)利用的物質(zhì)

已知：①Nd穩(wěn)定的化合價為+3：金屬位的活動性較強，能與酸發(fā)生置換反應(yīng)。

②硼不與稀硫酸反應(yīng)°

(1)沉淀1的主要成分是旦(填化學(xué)式)。

(2)向溶液1中加入NaH2P04進行“沉鉉”，寫出該反應(yīng)的離子方程式：3H2Po亍+

Nd'-N&HgbI。

(3)判斷Nd2(CO3)3xH-O-洗滌干凈的實驗操作及現(xiàn)象是取最后一次洗滌液于試管中,用

稀鹽酸酸化，無明顯現(xiàn)象，再滴入兒湎BaCb溶液，如果沒有白色沉淀產(chǎn)生，證明已洗滌干

逢。

(4)寫出煨燒生成Nd2O3的化學(xué)方程式：Nd2(CO3)".rH2O^^=NMO3+3CO,t+.vH?O.

解析：由題給流程可知，鉛鐵硼廢料用堿性溶液去除廢料表面的油脂和污漬后，加入稀

硫酸酸溶，鉉、鐵溶于稀硫酸得到可溶性硫酸鉉、硫酸亞鐵溶液，而硼不與稀硫酸反應(yīng)，過

濾得到含有硼的沉淀1和含有硫酸鐵、硫酸亞鐵的溶液1：向溶液1中加入磷酸二氫鈉溶液，

將溶液中硫酸鐵轉(zhuǎn)化為磷皎二氮鉉沉淀，過濾得到磷酸二氫鐵和溶液2;磷酸二氫錢經(jīng)多步

轉(zhuǎn)化得到純度高的硫酸鐵結(jié)晶，硫酸鐵與碳酸餒溶液反應(yīng)、過濾得到Nd2(CO3hAH2O,

Nd2(CO3)3?xH2。燃燒分解生成三氧化二鐵。(2)由分析可知，加入磷酸二氫鈉溶液的目的是將

溶液中硫酸鉉轉(zhuǎn)化為磷酸二氫鐵沉淀，反應(yīng)的離子方程式為3H2Poi+Nd3+=Nd(H2PO.)3I。

(3)由分析可知，Nd2(CO3)3-.rH2O沉淀表面附有可溶的硫酸餒，檢驗沉淀是否洗滌干凈實際上

就是檢驗洗滌液中是否存在硫酸根離于，檢驗的具體操作為取最后一次洗滌液于試管中，用

稀鹽酸酸化，無明顯現(xiàn)象，再滴入幾滴氯化領(lǐng)溶液，如果沒有白色沉淀產(chǎn)生，證明已洗滌干

凈。(4)Nd2(COj)3AH2O燃燒分解生成三氧化二鉉、二氧化碳和水，反應(yīng)的化學(xué)方程式為

城金

Nd2(CO3)3AH2O=Nd2O3+3CO2t+AH2OO

2.(2024?安徽亳州高三聯(lián)考)綠色化學(xué)在推動社會可持續(xù)發(fā)展中發(fā)揮著重要作用。某科

研團隊設(shè)計了?種熔鹽液相氧化法制備高價鋁鹽的新工藝，該工藝不消耗除鋁鐵礦、氫氧化

鈉和空氣以外的其他原料，不產(chǎn)生廢棄物，實現(xiàn)了CrFeAlMg的深度利用和Nat內(nèi)循環(huán)。工

藝流程如下圖：

氣體A

N喘?網(wǎng)一I工自③h~NM0溶液」

NaOH溶液(循環(huán))-的磁■

過量氣體A[粗薪L

__1無色

AI(OHMs)+物質(zhì)V的溶液一工序④—,陵.廟」

------沿旗

O,(g)+熔融NaCHH,O(I)

,I,,I,I

FeC一|高溫連續(xù)氧化T工序①|(zhì)

(含Al0,,MgO)1-

港於I

過量氣體A+H/)(g)—?|工序②

MgO(s)一|煨燒卜一MgCOjs)-_

---------I_itrm~I

混合氣N固體m

回答下列問題：

(1)高溫連續(xù)氧化工序中被氧化的元素是鐵、格(填元素名稱)。

(2)濾渣【的主要成分是MgO、FC2O3(填化學(xué)式)。

+

(3)工序③中發(fā)生反應(yīng)的離子方程式為2NaI2CrO^I2CO2IH>O—Cr^O^?

2NaHCOjo

(4)物質(zhì)V可代替高溫連續(xù)氧化工序中的NaOH,此時發(fā)生的主要反應(yīng)的化學(xué)方程式為

4Fe(CrO2)2+7O、+16NaHCCh=^：8Na2CrOj+2Fe2O3+16co2+8H2O,可代替NaOH的

化學(xué)試劑還有Na2c。3(境化學(xué)式)。

(5)熱解工序產(chǎn)生的混合氣體最適宜返回工序②(填“①”“②”“③”或“④”)參與

內(nèi)循環(huán)。

(6)工序④溶液中反應(yīng)的化學(xué)方程式為

Na[Al(OH),+CO2=NaHCOm+Al(OH)3)。

解析：向絡(luò)鐵礦加入熔融的氮氧化鈉和氧氣進行高溫連續(xù)氧化，絡(luò)氧化為輅酸鈉，亞鐵

氧化為+3價，三氧化二鋁反應(yīng)生成四羥基合鋁酸鈉，加入水過濾得到的濾渣1中含有氧化

鎂和三氧化二鐵，濾液中令有格酸鈉、氫氧化鈉和無色的四羥基合鋁酸鈉溶液，向格酸鈉溶

液中通入二氧化碳氣體，轉(zhuǎn)化生成重絡(luò)酸鈉溶液和碳酸魚鈉固體，向無色的四經(jīng)基合鋁酸鈉

溶液中通入過量的二氧化碳氣體，生成氫氧化鋁沉淀和碳酸氫鈉溶液；過量的二氧化碳和水

蒸氣通入濾渣I中將氧化鎂轉(zhuǎn)化為碳酸氫鎂溶液，過濾得到固體III為氧化鐵，將碳酸魚鎂進

行熱解得到二氧化碳和水的混合氣體IV和碳酸鎂固體，將碳酸鎂固體燃燒得到氧化鎂。(1)高

溫連續(xù)氧化工序中鑄元素后鐵元素化合價上升，被氧化。(2)結(jié)合以上分析可知，濾渣I為未

反應(yīng)的氧化鎂以及反應(yīng)生成的氧化鐵。(3)工序③中發(fā)生的反應(yīng)為餡酸鈉溶液與過量的二氧化

碳反應(yīng)，生成重絡(luò)酸鈉，由于二氧化碳過量，生成碳酸復(fù)鈉，依據(jù)提示，碳酸氫鈉為沉淀，

反應(yīng)的離子方程式為2Na++2CrO孑+2CO2+H2O=Cr2。亍+2NaHCC)3I。(4)結(jié)合上述分析

可知，物質(zhì)V為碳酸氫鈉，可以理解成碳酸氫鈉高溫分解生成碳酸鈉、水、二氧化碳參與反

應(yīng)，據(jù)此可以推算產(chǎn)物有Na2CrO4^Fc2O3,因此反應(yīng)的化學(xué)方程式為4Fc(CrO2)2+7O2+

16NaHCO3=^=8Na2CrO4+2Fe2O3+16CO2+8H2O:依據(jù)上述分析，碳酸鈉也可代替NaOH

參與反應(yīng)。(5)熱解工序產(chǎn)生的混合氣體為二氧化碳和水蒸氣，將混合氣體通入濾渣I中可以

將氧化鎂轉(zhuǎn)化為碳酸氫鎂溶液，則混合氣體最適宜返回工序②。(6)工序④溶液中含有四羥基

合鋁酸納，與過量C02反應(yīng)的化學(xué)方程式為Na|Al(OH)4j4-CO2=NaHCO3+Al(OH)3I。

考點三化工流程中的有關(guān)計算

必備知識整合,?強基一

1.K$p計算的幾種類型

⑴判斷能否沉淀。

(2)判斷能否沉淀完全。

(3)計算某一離子的濃度。

(4)沉淀生成和沉淀完全時pH的計算。

2.熱重法測物質(zhì)組成思維模型

結(jié)

金

含

其他

部

物

晶

屬

無

屬

結(jié)

分

金

質(zhì)h

水

氧

水

合

水

轉(zhuǎn)

晶

4化

鹽

合

化

化

鹽

物

物

物

|數(shù)據(jù)處理H轉(zhuǎn)化為?mol物質(zhì)的質(zhì)量卜|守恒法|

對點題組突破?提能力

1.⑴(2024?貴州卷州選)煤氣化渣屬于大宗固廢，主要成分為FezCh、AI2O3、S。及

少量MgO等。一種利用“酸浸一堿沉一充鈉”工藝，制備鈉基正極材料NaFcPO4和回收A12O3

的流程如下：

煤NaOH溶液稀硫酸NH,H,PO,

氣

化酸浸

渣

漉渣

Mg(OH)2A】(OH)s晶種

已知：

①25℃時，Ksp[Fe(OH)3]=2.8X10-39,

Kp[Al(OH)3]=1.3X10-33,

12

/CSp[Mg(OH)2]=5.6XIO-o

@2Na[Al(OH)4](aq)A1^=^filAl2O3-3H2O(s)+2NaOH(aq)o

25℃時，“堿沉”控制溶液pH至3.0,此時溶液中c(Fe3+)=2.8XIQ6mol-L'o

(2)(2024.廣東卷節(jié)選)錢(Ga)在半導(dǎo)體、記憶合金等高精尖材料領(lǐng)域有重要應(yīng)用。一種

從電解鋁的副產(chǎn)品炭渣(含C、Na、Al、F和少量的Ga、Fe、K、Ca等元素)中提取錢及循

環(huán)利用鋁的工藝如下。

含F(xiàn)-廢液

已知：①pK(HF)=3.20

@Na3［AlF6］(冰晶石)的七為4.0X10R

③浸取液中，Ga(III)和Fe(lII)以［MCL/"》(〃?=0?4)粒子形式存在，F(xiàn)e?+最多可與2個

。一配位，其他金屬離子與C「的配位可忽略。

“調(diào)pH”中,pH至少應(yīng)大于32,使溶液中c(F)>c(HF),有利于［AIF6r配離子及Na.；［AlF6l

晶體的生成。若“結(jié)晶”后溶液中c(Na+)=0.10mo卜L”,則［A1F6r濃度為4.0X10」molLL

解析：(1)25℃時，“堿沉”控制溶液pH至3.0,即c(H+)=molL」，則c(OH-)=IO"

mol-L-1,此時溶液中c(Fc")==2：jL；；mol-L'1=2.8X10-6mol-L-1<?(2)由

-+

pK(HF)=3.2,Ka(HF)=)=］0-32,為了使溶液中c(F)>c(HF),c(H)=^^

XIO%。32moi.L",故pH至少應(yīng)大于3.2,有利于［AR產(chǎn)配離子及Na3【AlF6］晶體的生成,

1103

若“結(jié)晶”后溶液中c(Na')=0.10mol-L,根據(jù)m3次品］(冰晶石)的K卬為4.0XIO-,［A1F6］-

三,K、p4.0XIO10,7,

濃度為/(二卜)=-oT-mo卜L"=4.0X10-7molL-'o

2.(2025?黑龍江西部我合體高三期中)鉆是生產(chǎn)多種合金和鉆鹽的重要原料，水鉆礦主

要成分為CoOOH,同時含有少量Fe、Al、Mn、Mg、Ca的氧化物及其他雜質(zhì)。用水鉆礦制

取C。的工藝流程如圖1所示：

,______,l礦渣

-*CaF2.MgF2

稀\假I\T注f11

T港中ill

Na.SO,NaCIO溶液Na￡O、溶液

NaF溶液革取刑

國葉譚舄機層

Co&L|CoCI：麗TcgQ：?2Hqi<-!

(NHjcq,溶液

鹽酸

圖1

已知：①Ksp(MgF2)=7.5X10"；^p(CaF2)=1.5Xia,uo

②部分陽離子以氫氧化物形成沉淀時，溶液的pH見下表。

沉淀物

Fe(OH)2Fe(OH)3CO(OH)2Mn(OH)2A1(OH)3

開始沉淀時的pH7.02.77.67.74.0

沉淀完全時的pH9.63.79.29.85.2

請回答下列問題：

(1)浸出過程中加入Na2c。3溶液調(diào)pH的范圍是12WpH<2^。

(2)當(dāng)加入過量NaF后，所得濾液II中c(Ca2+)與c(Mg?+)之比為2.

(3)COC2O4-2H2O熱分解質(zhì)量變化過程如圖2所示。其中600℃以前是隔絕空氣加熱,600℃

以后是在空氣中加熱。A、B、C均為純凈物，C點所示產(chǎn)物的化學(xué)式是Co?O3。

15()3(M)45()(XM)750(XX)

溫度凡

圖2

解析：(1)根據(jù)題表可知，溶液中加入碳酸鈉溶液調(diào)節(jié)溶液pH在5.2?7.6的范圍內(nèi)，將

鐵離子和鋁離子轉(zhuǎn)化為氫文化鐵沉淀和氫氧化鋁沉淀。(2)當(dāng)加入過量氟化鈉溶液后，所得濾

液H中糯彳=鑼畿=炭繇=2。(3)由題圖可知，CoCzOQHzO熱分解質(zhì)量變化過

IS

程，/7(CoC2O4-2H2O)=183^1--=O.Imol,C點鉆氧化物質(zhì)量為8.30g,0.1mol牯元素質(zhì)

量為0.1molX59g-mor'=5.9g,氧化物中氯元素質(zhì)量為8.30g-5.9g=2.40g,則氧化物中

鉆原子與氯原子物質(zhì)的量之比為0.1mol:“黑三」=2：3,故C點所示產(chǎn)物的化學(xué)式為

Iog-moi

CO2O3O

I高登真題演練明考向

1.(2024?河北卷)VQs是制造帆鐵合金、金屬機的原料，也是重要的催化劑。以苛化

泥為焙燒添加劑從石煤中提取V2O5的工藝，具有鋼回收率高、副產(chǎn)物可回收和不產(chǎn)生氣體

污染物等優(yōu)點。工藝流程如下。

空氣R—N(CH,),CI

加卜8501樹『洗軍液NH。溶液

石燃+苛JT,_,懸劉I

化泥制T?近處一溫—*VA

團烘干ii罕i

H.O(g)+滋法①尾液母液

'(體①pH=*8165-70%：

3%噂8，T^1―?注液①

濾渣

已知：i.石煤是一種含V2O3的礦物，雜質(zhì)為大量AL03和少量CaO等；苛化泥的主要

成分為CaCCh、NaOHxNa2cO3等。

ii.高溫下，苛化泥的主要成分可與AI2O3反應(yīng)生成偏鋁酸鹽；室溫下，偏鋼酸鈣[Ca(VO3)2]

和偏鋁酸鈣均難溶于水。

回答下列問題：

(1)銳原子的價層電子排布式為觀空；焙燒生成的偏銳酸鹽中隊的化合價為土上，產(chǎn)生的

氣體①為四(填化學(xué)式:。

(2)水浸工序得到濾渣①和濾液，濾渣①中含鋼成分為偏機酸鈣，濾液中雜質(zhì)的主要成分

為NaAlO?(填化學(xué)式)。

(3)在弱堿性環(huán)境下，偏銳酸鈣經(jīng)鹽浸生成碳酸鈣，發(fā)生反應(yīng)的離子方程式為旦旦

一+Ca(VOa)2=CaCO3+H2O+2丫忻：CO2加壓導(dǎo)入鹽浸工序可提高浸出率的原因為提高溶

液中HCO亍濃度，促使偏鈕酸鈣轉(zhuǎn)化為碳酸鈣，使VOf進入溶液中;浸取后低濃度的濾液①

進入離子交換(填工序名稱)，可實現(xiàn)鈕元素的充分利用。

(4)洗脫工序中洗脫液的主要成分為電0(填化學(xué)式)。

(5)下列不利于沉機過程的兩種操作為皿(填字母)。

a.延長沉帆時間

b.將溶液調(diào)至堿性

c.攪拌

d.降低NH(1溶液的濃度

解析：(1)機是23號元素，其原子價層電子排布式為3d34s2：焙燒過程中，禮氣被還原，

V2O3被氧化生成VO。偏銳酸鹽中機的化合價為+5:CaCCh在800c以上開始分解，生成

的氣體①為CO?。(2)由已知信息可知，高溫下，苛化泥的主要成分與ALO3反應(yīng)生成偏鋁酸

鈉和偏鋁酸鈣，偏鋁酸鈉溶于水，偏鋁酸鈣難溶于水，所以濾液中雜質(zhì)的主要成分是NaAIO2o

⑶在弱堿性環(huán)境下，Ca(VCh)2與HCO]和OH反應(yīng)生成CaCCh、VO*和H2O,離子方程式為

_

HCO7+OH+Ca(VO3)2=CaCO3+H2O+2VO?：CO2加壓導(dǎo)入鹽浸工序可提高浸出率，因

為CO2可提高溶液中HCOF濃度，促使偏饑酸鈣轉(zhuǎn)化為碳酸鈣，使VO3■進入溶液中；注液①

中含有vol、NH；等，且濃度較低，若要利用其中的機元素，需要通過離子交換進行分離、

富集，故濾液①應(yīng)進入離子交換工序。(4)由離子交換工序中樹脂的組成可知，洗脫液中應(yīng)含

有CL,考慮到水浸所得溶液中含有Na+,為避免引入其他雜質(zhì)離子，且NaCl廉價易得，故

洗脫液的主要成分應(yīng)為NaCl。(5)a項，延長沉軌時間，能使反應(yīng)更加完全，有利于沉銀；b

項，NH4。呈弱酸性，如果將溶液調(diào)至堿性，OH與NH」反應(yīng)，不利于生成NH4Vo3；c項，

攪拌能使反應(yīng)物更好地接觸，提高反應(yīng)速率，使反應(yīng)更加充分，有利于沉機；d項，降低NECl

溶液的濃度，不利于生成NH4Vo3。

2.(2024?江西卷)稀土是國家的戰(zhàn)略資源之一。以下是一種以獨居石[主要成分為CePOj。

含有Th3(POM、50s和少量鐳雜質(zhì)]為原料制備CCC13./7H2O的工藝流程圖。

1)鹽酸l)(NH,)2SO,

55%~60%NaOH2)凝聚劑2)BaCL

稀釋過濾IT"扁"卜快演~

/液??一Cech?皿。

?粉ri?

■液+濃縮結(jié)液廢氣鈾針渣共沉渣

晶體

已知：i.K$p[Th(OH)4]=4.()X10書，

20

/C5prCe(OH)3]=1.6X10-,

48

Kp[Ce(OH)4]=2.0X10-0

ii.鐳為第HA族元素。

回答下列問題：

(1)關(guān)于獨居石的熱分解，以下說法正確的是卜(填字母)。

a.降低壓強，分解速率增大

b.降低溫度，分解速率降低

c.反應(yīng)時間越長，分解速率越大

d.提高攪拌速度，分解速率降低

(2)Na2U2O7中鈾元素的化合價為土色熱分解階段UQg生成NazUzO?反應(yīng)的化學(xué)方程式

為2U8B+O?+6NaOH=^=3Na2U2O?+3H】O°

(3)濃縮結(jié)晶后，得到的晶體產(chǎn)物化學(xué)式為Na3P0412H。濾液可用于熱分解階段循環(huán)

利用，避免產(chǎn)生大量的高減度廢水。

(4)溶解階段，將溶液pH先調(diào)到1.5?2.0,反應(yīng)后再回調(diào)至4.5。

①鹽酸溶解Ce(OHRf勺離子方程式為

2Ce(OH)4+8H+2。=2Ce3++Q2f+8H。

②當(dāng)溶液pH=4.5時，c(Th4+)=4>002mol.L1,此時完全轉(zhuǎn)化為氫氧化針沉淀。

(5)以BaSO4為載體形成共沉淀，目的是去除雜質(zhì)也。

解析：獨居石的主要成分為CePCh,含有ThMPOM、U.Qx和少量鐳雜質(zhì)，加入55%?

60%的NaOH進行熱分解，U3O8發(fā)生反應(yīng)：25。8+。2-6NaOH=^=3Na2U207+3H20,轉(zhuǎn)

化為NazlhCh,CePCh中的Ce被氧化為CC(OH)4,將熱分解后的物質(zhì)加水稀釋后過濾，得到

的濾液中含有Na\PO\濾液濃縮結(jié)晶后，得到的晶體化學(xué)式為Na3POyl2H2O,濾液可用

于熱分解階段循環(huán)利用，避免產(chǎn)生大量的高堿度廢水，迂濾得到的固體產(chǎn)物中加入鹽酸和凝

聚劑，Ce(OH)4具有氧化性，與鹽酸發(fā)生反應(yīng)：2Ce(OH)4+8H++2Cl-=2Ce3++Cht+8H2O,

廢氣為Cl2,調(diào)節(jié)pH,使鈾和Th進入沉淀，向濾液中加入硫酸柱和氯化領(lǐng)，使BaSCh和RaSCh

形成共沉淀，得到含有Ce3+的溶液，經(jīng)過一系列操作，得到CeC13?〃H2。。(1)有O2參加，降

低壓強，分解速率減小，a錯誤；降低溫度，分解速率降低，b正確；反應(yīng)時間越長，分解速

率逐漸變慢，c錯誤；提高攪拌速度，分解速率加快，d錯誤。(2)Na2U2Ch中Na為+1價，

O為一2價，根據(jù)化合物中正、負化合價代數(shù)和為0,則鈾元素的化合價為16,熱分解階段

308生成NazUzCh反應(yīng)的化學(xué)方程式為2U3O8+O2+6NaOH=^=3Na2U25+3H2O0(3)稀釋

過濾后的濾液中含有Na+、PO匕濾液濃縮結(jié)晶后，得到的晶體產(chǎn)物化學(xué)式為Na3PO412H2O,

涯液可用于熱分解階段循環(huán)利用，避免產(chǎn)生大量的高堿度廢水。(4)②當(dāng)溶液pH=4.5時，c(H

+)=IX10-45molL,,c(OH")=1XIO-95mol-L1,c(Th4+)Xc4(OH~)=4.0XIO-45,R'lc(Th4+)=

4X10-7mol-L1,此時完全轉(zhuǎn)化為H氧化處沉淀。(5)以BaSO4為載體形成共沉淀，目的是去

除雜質(zhì)Ra,RaSO4的溶解度更小。

3.(2024.遼寧卷)中國是世界上最早利用細菌冶金的國家。已知金屬硫化物在“組菌氧

化”時轉(zhuǎn)化為硫酸鹽,某工廠用細菌冶金技術(shù)處理載金硫化礦粉(其中細小的Au顆粒被FeS、

FeAsS包裹)，以提高金的浸出率并冶煉金，工藝流程如下：

漉液②

含［Zn(C、),了一

XaCN

礦

粉

眄I答下列問題：

(1)北宋時期我國就有多處礦場利用細菌氧化形成的天然“膽水”冶煉銅，“膽水”的主

要溶質(zhì)為(填化學(xué)式)。

(2)“細菌氧化”中，F(xiàn)eS?發(fā)生反應(yīng)的離子方程式為4FeS2+15O2+2H2O=4Fe3++8S*

+4H,。

(3)“沉鐵伸”時需加藏調(diào)節(jié)pH,生成Fe(OH)，(填化學(xué)式)膠體起絮凝作用，促進了含

As粒子的沉降。

(4)“焙燒氧化”也可提高“浸金”效率，相比“焙燒氧化”，“細菌氧化”的優(yōu)勢為

BC(填字母)。

A.無須控溫

B.可減少有害氣體產(chǎn)生

C.設(shè)備無須耐高溫

D.不產(chǎn)生廢液廢渣

(5)“真金不怕火煉"，表明Au難被02氧化，“浸金”中NaCN的作用為作為絡(luò)合劑,

將Au轉(zhuǎn)化為［Au(CNX「從而浸出。

(6)“沉金”中Zn的一用為做還原劑，將|Au(CNb「還原為Au。

(7)濾液②經(jīng)H2SO4酸化,［Zn(CN)4p-轉(zhuǎn)化為ZnS04和HCN的化學(xué)方程式為NaMZnCN”］

+2H2so-ZnSOa+4HCN+NazSOj。用堿中和HCN可生成NaCN(填溶質(zhì)化學(xué)式)溶液，

從而實現(xiàn)循環(huán)利用。

解析：(1)“膽水”冶燎銅，即“膽水”的主要溶質(zhì)為CuSO4o(2)“細菌氧化”的過程中，

3+

FeS2在酸性環(huán)境下被Ch氧化為Fe3?和SOJ,離子方程式為4FeS2+15O24-2H2O=4Fe+

8SO4-+4H+O(3)“沉鐵沖”時，加堿調(diào)節(jié)pH,Fe3+轉(zhuǎn)化為Fe(0H)3膠體，可起到絮凝作用，

促進含As粒子的沉降。(4)A項，細菌的活性與溫度息息相關(guān)，因此細菌氧化也需要控溫：B

項，熔燒氧化時，金屬硫化物中的硫元索通常轉(zhuǎn)化為S02,而細菌氧化時，金屬硫化物中的

硫元素轉(zhuǎn)化為硫酸鹽，可減少有害氣體的產(chǎn)生：C項，熔燒氧化需要較高的溫度，因此所使

用的設(shè)備需要，時高溫，而細菌氧化不需要較高的溫度就可進行，設(shè)備無須耐高溫；D項，由

流程可知，細菌氧化也會產(chǎn)生廢液廢渣。(5)“浸金”中，Au為還原劑，。2為氧化劑，NaCN

為絡(luò)合劑，將Au轉(zhuǎn)化為［Au(CN)2「從而浸出。(6)“沉金”中Zn為還原劑，將［Au(CNh「還

原為Auo(7)濾液②含有［Zn(CN)4F,經(jīng)過H2sO4的酸化，［Zn(CN)4p-轉(zhuǎn)化為ZnSO」和HCN,

化學(xué)方程式為Na2lZn(CN)4j4-2H2SO4=ZnSO4+4HCN+Na2SO4;用堿中和HCN得到的產(chǎn)

物，可實現(xiàn)循環(huán)利用，即用NaOH中和HCN生成NaCN,NaCN可用于“浸金”步驟，從而

循環(huán)利用。

4.(2024?新課標卷)骷及其化合物在制造合金、磁性材料、催化劑及陶究釉等方面有著

廣泛應(yīng)用。一種從濕法煉鋅產(chǎn)生的廢渣(主要含C。、Zn、Pb、Fe的單質(zhì)或氧化物)中富集

回收得到含鋅高鉆成品的工藝如下：

H2s(入Mn()2Zn()KM.

廢渣城I(―?H-蟀---于--I上1調(diào)一piI彈=4----+--氧p仙HCo(OH),

Mn()2

濾?流山除嬴一回收利用

已知溶液中相關(guān)離子開始沉淀和沉淀完全(cWl.OXIO5mo卜L)時的pH：

金屬離子FC3+FC2+Co-+Co2+Zn2+

開始沉淀的pH1.56.9——7.46.2

沉淀完全的pH2.88.41.19.48.2

回答下列問題：

(1)“酸浸”前廢渣需粉碎處理，目的是增大固液接觸面積，加快酸浸速率，提高浸取效

婁；“濾渣1”中金屬元素主要為地。

⑵“過濾1”后的溶液中加入MnO?的作用是將溶液中的Fe?+氧化為Fe?*,以便在后續(xù)

調(diào)pH時除去鐵元素。取少量反應(yīng)后的溶液，加入化學(xué)試劑K^FeCNh］溶液檢驗Fe?+,若出

現(xiàn)藍色沉淀，需補加MnQ。

(3)“氧化沉鉆”中氧化還原反應(yīng)的離子方程式為3C。"+MnO『+7HZO=3CO(OH)3I

+MQI+5H+、3Mn"+2MnOr+2H2O=5MnChI+4H-°

(4)“除鉆液”中主要的鹽有ZnSO?K2so工(寫化學(xué)式),殘留的C(?+濃度為l.()Xl()"7

mol-L'o

解析：由題中信息可知，用硫酸處理含有C。、Zn、Pb、Fe的單質(zhì)或氧化物的廢渣，得

到含有Co2\Zn2\Fe2\Fe3\SO孑等離子的溶液，Pb的單質(zhì)或氧化物與硫酸反應(yīng)生成難

溶的PbSO」，則''濾渣1"為PbSO4：向濾液中加入MnCh將Fe2+氧化為氏3+,然后加入ZnO

調(diào)節(jié)pH=4使Fe3+完全轉(zhuǎn)化為Fe(OH)3,則“濾漁2”的主要成分為Fe(OH)3,濾液中的金屬

離子主要是Co?*、ZE+和Mn?+：最后“我化沉牯”，加入強禮化劑KMnO,,將溶液中Co?+

氧化為Co3+,在pH=5時C(?+形成Co(OH)3沉淀，而KMnO4則被還原為MnCh,KMr.Ch還

會與溶液中的M/+發(fā)生歸中反應(yīng)生成MnO2,得至ICo(OH)3和MnO?的混合物，“除鉆液”主

要含有ZnSO4,K2SO4O(1)在原料預(yù)處理過程中，粉碎團體原料能增大固體與液體的接觸面

積，從而加快酸浸的反應(yīng)速率，提高浸取效率；由分析可知，“濾渣1”的主要成分為PbSO4,

則“濾渣1”中金屬元素主要為Pb。(2)由題表中數(shù)據(jù)可知，當(dāng)Fe3+完全沉淀時，C4+未開始

沉淀，而當(dāng)Fe2+完全沉淀時，Cd,已有一部分沉淀，因此為了除去溶液中的鐵元素且C<?+不

沉淀，應(yīng)先將Fe?+氧化為Fe3+,然后調(diào)節(jié)溶液的pH使Fe"完全水解轉(zhuǎn)化為Fe(0H)3沉淀，因

此，MnCh的作用是將Fe2、氧化為Fe3+,以便在后續(xù)調(diào)pH時除去鐵元素。常用K31Fe(CN)6]

溶液檢驗F』+,若生成藍色沉淀，則說明溶液中仍存在Fr+,需補加MnOz。(3)由分析可如，

該過程發(fā)生兩個氧化還原反應(yīng)，根據(jù)分析中兩個反應(yīng)的反應(yīng)物、產(chǎn)物與反應(yīng)環(huán)境(pH=5),結(jié)

合得失業(yè)子守恒、電荷守恒和原子守恒可寫出兩個離子方程式：3Co2++MnO；+

+2++

7H2O=3CO(OH)3I+MnO2I+5H.3Mn+2MnO；-F2H2O=5MnO2I+4Ho(4)最終

得到的“除鉆液”中含有的金屬離子主要是原廢渣中的Zn和最初“酸浸”時加入ZnO調(diào)pH

時引入的Z/+及加入KMnOj“氧化沉鉆”時引入的K+,而陰離子是在酸浸時引入的SO匕

因此其中主要的鹽有ZnS04和K2so4。當(dāng)溶液pH=l.l時C(H+)=1()〕ImolL",C(?+，恰好完

全沉淀，此時溶液中c(Co3+)=1.0X10-5molL1,則C(OH-)=^TJ=IO129mol-L1,則

29351

KSP[CO(OH)3]=1.0X10-5x(10/)=10*7。“除鉆液”的pH=5,即c(H4)=1.0X10molL,

則c(OH-)=((；弁=LOX]()"mol-L1,此時溶液中c(Co")=***^知=/Mymo卜L“=

LOXICT⑹7moilA

課時作業(yè)46

(總分：60分)

非選擇題(共6