專練22化學工藝流程題1．[2023·遼寧卷]某工廠采用如下工藝處理鎳鈷礦硫酸浸取液含（Ni2＋、Co2＋、Fe2＋、Fe3＋、Mg2＋和Mn2＋）。實現鎳、鈷、鎂元素的回收。已知：物質Fe（OH）3Co（OH）2Ni（OH）2Mg（OH）2Ksp10－37.410－14.710－14.710－10.8回答下列問題：（1）用硫酸浸取鎳鈷礦時，提高浸取速率的方法為（答出一條即可）。（2）“氧化”中，混合氣在金屬離子的催化作用下產生具有強氧化性的過一硫酸（H2SO5），1molH2SO5中過氧鍵的數目為。（3）“氧化”中，用石灰乳調節pH＝4，Mn2＋被H2SO5氧化為MnO2，該反應的離子方程式為（H2SO5的電離第一步完全，第二步微弱）；濾渣的成分為MnO2、（填化學式）。（4）“氧化”中保持空氣通入速率不變，Mn（Ⅱ）氧化率與時間的關系如下。SO2體積分數為時，Mn（Ⅱ）氧化速率最大；繼續增大SO2體積分數時，Mn（Ⅱ）氧化速率減小的原因是。（5）“沉鈷鎳”中得到的Co（Ⅱ）在空氣中可被氧化成CoO（OH），該反應的化學方程式為。（6）“沉鎂”中為使Mg2＋沉淀完全（25℃），需控制pH不低于（精確至0.1）。答案：（1）適當增大硫酸濃度或適當升高溫度或將鎳鈷礦粉碎增大接觸面積（2）NA（3）H2O＋Mn2＋＋HSOeq\o\al(－,5)=MnO2＋SOeq\o\al(2－,4)＋3H＋Fe（OH）3（4）9.0%SO2有還原性，過多將會降低H2SO5的濃度，降低Mn（Ⅱ）氧化速率（5）4Co（OH）2＋O2=4CoO（OH）＋2H2O（6）11.1解析：在“氧化”中，混合氣在金屬離子的催化作用下產生具有強氧化性的過一硫酸（H2SO5），用石灰乳調節pH＝4，Mn2＋被H2SO5氧化為MnO2，發生反應H2O＋Mn2＋＋HSOeq\o\al(－,5)=MnO2＋SOeq\o\al(2－,4)＋3H＋，Fe3＋水解同時生成氫氧化鐵，“沉鈷鎳”過程中，Co2＋變為Co（OH）2，在空氣中可被氧化成CoO（OH）。（1）用硫酸浸取鎳鈷礦時，為提高浸取速率可適當增大硫酸濃度、升高溫度或將鎳鈷礦粉碎增大接觸面積。（2）（H2SO5）的結構簡式為，所以1molH2SO5中過氧鍵的數目為NA。（3）用石灰乳調節pH＝4，Mn2＋被H2SO5氧化為MnO2，該反應的離子方程式為：H2O＋Mn2＋＋HSOeq\o\al(－,5)=MnO2＋SOeq\o\al(2－,4)＋3H＋；氫氧化鐵的Ksp＝10－37.4，當鐵離子完全沉淀時，溶液中c（Fe3＋）＝10－5mol·L－1，Ksp＝c3（OH－）×c（Fe3＋）＝c3（OH－）×10－5＝10－37.4，c（OH－）＝10－10.8mol·L－1，根據Kw＝10－14，pH＝3.2，此時溶液的pH＝4，則鐵離子完全水解，生成氫氧化鐵沉淀，故濾渣還有氫氧化鐵；（4）根據圖示可知SO2的體積分數為0.9%時，Mn（Ⅱ）氧化速率最大；繼續增大SO2體積分數時，由于SO2有還原性，過多將會降低H2SO5的濃度，降低Mn（Ⅱ）氧化速率；（5）“沉鈷鎳”中得到的Co（OH）2，在空氣中可被氧化成CoO（OH），該反應的化學方程式為：4Co（OH）2＋O2=4CoO（OH）＋2H2O；（6）氫氧化鎂的Ksp＝10－10.8,當鎂離子完全沉淀時，c（Mg2＋）＝10－5mol·L－1，根據Ksp可計算c（OH－）＝10－2.9mol·L－1，根據Kw＝10－14，c（H＋）＝10－11.1mol·L－1，所以溶液的pH＝11.1。2．[2024·吉林卷]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“細菌氧化”時轉化為硫酸鹽，某工廠用細菌冶金技術處理載金硫化礦粉（其中細小的Au顆粒被FeS2、FeAsS包裹），以提高金的浸出率并冶煉金，工藝流程如下：回答下列問題：（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”的主要溶質為（填化學式）。（2）“細菌氧化”中，FeS2發生反應的離子方程式為________________________________________________________________________________________________________________________________________________。（3）“沉鐵砷”時需加堿調節pH，生成（填化學式）膠體起絮凝作用，促進了含As微粒的沉降。（4）“焙燒氧化”也可提高“浸金”效率，相比“焙燒氧化”，“細菌氧化”的優勢為（填標號）。A.無需控溫B.可減少有害氣體產生C.設備無需耐高溫D.不產生廢液廢渣（5）“真金不怕火煉”表明Au難被O2氧化，“浸金”中NaCN的作用為________________________________________________________________________________________________________________________________________________。（6）“沉金”中Zn的作用為________________________________________________________________________________________________________________________________________________。（7）濾液②經H2SO4酸化，[Zn（CN）4]2－轉化為ZnSO4和HCN的化學方程式為________________________________________________________________________________________________________________________________________________。用堿中和HCN可生成（填溶質化學式）溶液，從而實現循環利用。答案：（1）CuSO4（2）4FeS2＋15O2＋2H2O=4Fe3＋＋8SOeq\o\al(2－,4)＋4H＋（3）Fe（OH）3（4）BC（5）與Au＋結合形成[Au（CN）2]－，提高Au的還原性（6）將浸出液中的[Au（CN）2]－還原為Au（7）Na2[Zn（CN）4]＋2H2SO4=Na2SO4＋ZnSO4＋4HCNNaCN解析：（1）利用“膽水”冶煉銅為濕法煉銅，利用了鐵和硫酸銅溶液的置換反應：Fe＋CuSO4=FeSO4＋Cu，故“膽水”的主要溶質為CuSO4。（2）金屬硫化物在“細菌氧化”時轉化為硫酸鹽，則“細菌氧化”中空氣中的氧氣將FeS2氧化為Fe3＋和SOeq\o\al(2－,4)，1molFeS2失15mol電子，1mol氧氣得4mol電子，根據得失電子守恒、電荷守恒和原子守恒，配平離子方程式為4FeS2＋15O2＋2H2O=4Fe3＋＋8SOeq\o\al(2－,4)＋4H＋。（3）“沉鐵砷”時加堿調節pH，Fe3＋轉化為Fe（OH）3膠體起絮凝作用，促進了含As微粒的沉降。（4）高溫時細菌可能會失活，故“細菌氧化”也要控制溫度，A錯誤；“焙燒氧化”時有SO2產生，“細菌氧化”無SO2產生，故B正確；“焙燒氧化”時溫度高，設備需耐高溫，而“細菌氧化”設備無需耐高溫，C正確；由題圖知，“細菌氧化”也有廢液廢渣產生，故D錯誤。（5）“浸金”中發生反應：4Au＋O2＋8CN－＋2H2O=4[Au（CN）2]－＋4OH－，NaCN作絡合劑與Au＋結合形成[Au（CN）2]－，使Au的還原性增強，促進其與O2反應。（6）“沉金”時發生反應：2[Au（CN）2]－＋Zn=2Au＋[Zn（CN）4]2－，Zn的作用是作還原劑，將浸出液中的[Au（CN）2]－還原為Au。（7）濾液②中[Zn（CN）4]2－轉化為ZnSO4和HCN，發生非氧化還原反應，根據原子守恒配平化學方程式為Na2[Zn（CN）4]＋2H2SO4=Na2SO4＋ZnSO4＋4HCN。根據流程中所加物質知，用堿中和HCN生成NaCN，從而循環到“浸金”環節被利用。3．MnSO4·H2O是一種重要的飼料添加劑，一種以軟錳礦（主要成分是MnO2，還有CaO、Al2O3、Fe2O3、SiO2等雜質）為原料制備MnSO4·H2O的工藝流程如圖1所示。已知：①25℃時，Ksp（CaF2）＝1.5×10－10、Ksp（MnF2）＝4.5×10－3。②該工藝條件下，有關金屬離子沉淀的pH范圍如表所示。金屬離子Fe3＋Fe2＋Al3＋Mn2＋開始沉淀的pH1.97.03.48.1沉淀完全的pH3.29.04.7（>9.8時開始溶解）10.1回答下列問題：（1）“酸浸”得到的濾渣Ⅰ需要進行二次酸浸，然后將浸出液合并。二次酸浸的目的為。（2）“酸浸”時，MnO2被Fe2＋還原，該反應的離子方程式是。（3）“氧化”時，加熱溫度不宜過高的原因是。（4）“除鐵鋁”時，應調節溶液pH的范圍是。（5）“除鈣”時，加入MnF2發生反應的離子方程式是，在25℃時該反應的平衡常數K＝。（6）硫酸錳在不同溫度下的溶解度S和一定溫度內析出晶體的組成如圖2所示。“一系列操作”包括將所得濾液控制溫度在80～90℃之間蒸發結晶、、、真空干燥，最后得到MnSO4·H2O。（7）用BaCl2標準溶液測定樣品中MnSO4·H2O的質量分數時，發現樣品純度大于100%（測定過程中產生的誤差可以忽略），可能的原因是（寫出一種）。答案：（1）提高Mn元素的浸出率（或Mn元素的利用率）（2）MnO2＋2Fe2＋＋4H＋=Mn2＋＋2Fe3＋＋2H2O（3）防止溫度過高H2O2分解（4）4.7≤pH<8.1（5）MnF2＋Ca2＋?CaF2＋Mn2＋3×107（6）趁熱過濾用80～90℃的蒸餾水洗滌2～3次（7）部分晶體失去結晶水（或混有硫酸鹽雜質）（合理即可）解析：（1）第一次酸浸可能無法完全提取目標物質，故需將濾渣Ⅰ進行二次酸浸，以提高Mn元素的浸出率或Mn元素的利用率。（2）MnO2被Fe2＋還原為Mn2＋，該反應的離子方程式為MnO2＋2Fe2＋＋4H＋=Mn2＋＋2Fe3＋＋2H2O。（3）H2O2受熱易分解，因此“氧化”時，加熱溫度不宜過高。（4）“除鐵鋁”時，要保證Fe3＋和Al3＋完全沉淀，Mn2＋不能沉淀，故應調節溶液pH的范圍是4.7≤pH<8.1。（5）“除鈣”時，加入MnF2除鈣的原理是沉淀的轉化，反應的離子方程式為MnF2＋Ca2＋?CaF2＋Mn2＋，在25℃時該反應的平衡常數K＝eq\f(c（Mn2＋）,c（Ca2＋）)＝eq\f(c（Mn2＋）·c2（F－）,c（Ca2＋）·c2（F－）)＝eq\f(Ksp（MnF2）,Ksp（CaF2）)＝eq\f(4.5×10－3,1.5×10－10)＝3×107。（6）根據題圖2中硫酸錳在不同溫度下的溶解度曲線可知，要從硫酸錳溶液中得到MnSO4·H2O，應將所得濾液控制溫度在80～90℃之間蒸發結晶、趁熱過濾、用80～90℃的蒸餾水洗滌2～3次、真空干燥。（7）用BaCl2標準溶液測定樣品中MnSO4·H2O的質量分數時，可能有部分晶體失去結晶水或樣品中混有硫酸鹽雜質，導致相同質量的樣品中SOeq\o\al(2－,4)含量比理論上更高，故消耗的BaCl2標準溶液更多，導致最終樣品純度的測定結果大于100%。4．[2022·河北卷]以焙燒黃鐵礦FeS2（雜質為石英等）產生的紅渣為原料制備銨鐵藍Feeq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(NH4))Fe（CN）6顏料。工藝流程如下：回答下列問題：（1）紅渣的主要成分為（填化學式），濾渣①的主要成分為（填化學式）。（2）黃鐵礦研細的目的是________________________________________________________________________________________________________________________________________________。（3）還原工序中，不生成S單質的反應的化學方程式為________________________________________________________________________________________________________________________________________________。（4）工序①的名稱為___________________________________，所得母液循環使用。（5）沉鐵工序產生的白色沉淀Feeq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(NH4))2Fe（CN）6中Fe的化合價為，氧化工序發生反應的離子方程式為_________________________________________________________________________________________________________________________。（6）若用還原工序得到的濾液制備Fe2O3·xH2O和（NH4）2SO4，所加試劑為和（填化學式，不引入雜質）。答案：（1）Fe2O3、SiO2SiO2（2）增大反應物的接觸面積，加快反應速率，提高黃鐵礦的利用率（3）7Fe2（SO4）3＋FeS2＋8H2O=15FeSO4＋8H2SO4（4）蒸發濃縮、冷卻結晶、過濾洗滌（5）＋26Fe（NH4）2Fe（CN）6＋ClOeq\o\al(－,3)＋eq\o(=,\s\up7(△))6Fe（NH4）Fe（CN）6＋Cl－＋3H2O＋6NH3↑（6）O2NH3·H2O解析：以熔燒黃鐵礦產生的紅渣為原料制備銨鐵藍顏料的工藝流程（1）黃鐵礦含FeS2、石英（主要成分為SiO2），焙燒時FeS2發生反應：4FeS2＋11O2eq\o(=,\s\up7(焙燒))2Fe2O3＋8SO2，石英不反應，因此紅渣的主要成分為Fe2O3、SiO2。“酸浸”時