押課標卷理綜第27題無機工業流程

高考頻度：★★★★★難易程度：★★★★☆

考情分析與預測

一、考題分析

化學工藝流程試題是全國卷的必考題型。化學工藝流程是將化工生產過程中主要生產階段

以流程框圖形式呈現出來。涉及的知識包含元素及其化合物的性質、制備、分離提純等化學問

題。試題涉及的知識面多而雜，難度較大。

二、近四年考點分布分析

全考點分布

題

國年份

號制備型流結合反應其他無機涉及元素及

卷程原理型綜合型特殊物質

201926TB、Mg、硼酸

201827VVS焦亞硫酸鈉

I

2017274Li鈦鐵礦

201627V。、NaClOi

201926Ba、S立德粉

201826qVZn閃鋅礦

II

201726Ca水泥

2016267qN2H4

201926VMn^硫酸鐳

201827qVIKIO3

III

2017277Cr格鐵礦

2016287V、V2O5

題再現

（2019年全國1卷）硼酸（H3BO3）是一種重要的化工原料，廣泛應用于玻璃、醫藥、肥料等工藝。一種

以硼鎂礦Mg2B2O5-H2O.SiS及少晟Fe2O3、AI2O3）為原料生產硼酸及輕質氧化鎂的工藝流程如下：

(NHJSO］溶液濾渣1

J-］~~~~I調回1=3.5------------

硼鎂礦粉一浸f過濾--------垃濾21■—H3BO3

J調：；H=6.5

氣體fI吸收I-------------H?Mg(OH),.MgCOj—A輕質氧化鎂

??

NH4HCO3溶液母液

回答下列問題：

(1)在95℃“溶侵”硼鎂礦粉，產生的氣體在“吸收”中反應的化學方程式為o

(2)“濾渣1”的主要成分有。為檢驗“過濾1”后的濾液中是否含有Fe3+離子，可選用的化學

試劑是。

(3)艱據H3BO3的解離反應：H3BO3+H2OH++B(OH)XK=5.81xl()T。，可判斷H3BO3是酸;

在“過濾2”前，將溶液pH調節至3.5,目的是o

(4)在“沉鎂”中生成Mg(OH)2-MgCO3沉淀的離子方程式為,母液經加熱后可返回

工序循環使用。由堿式碳酸鎂制備輕質氧化鎂的方法是o

［答案］(1)NH3+NH4HCO3=(NH4)2CO3

(2)Fe2O3>AI2O3、SiO2KSCN

(3)一元弱轉化為H3BO3,促進析出

(4)2Mg2++2H2O+3CO￥=Mg(OH)2MgeO3I+2HCO3(或2Mg2++凡(>282于

Mg(OH)2MgCO3l+CO2t)溶浸高溫焙燒

【解析】(1)根據流程圖知硼鎂礦粉中加入硫酸俊溶液產生的氣體為氨氣，用碳酸氫錢溶液吸收，反應方

程式為：NH3+NH4HCO3=(NH4)2CO3：

(2)濾渣I為不與硫酸鉉溶液反應的Fe2O3、AI2O3、SQ;檢驗Fe3+,可選用的化學試劑為KSCN；

(3)由硼酸的離解方程式知，硼酸在水溶液中是通過與水分子的配位作用產生氫離子，而三價硼原子最多只

能再形成一個配位鍵，且硼酸不能完全解離，所以硼酸為一元弱酸；在“過濾2”前，將溶液pH調節至3.5,目

的是將B(OH)F轉化為H3BO3,并促進H3BO3析出；

(4)沉鎂過程中用碳酸鍍溶液與Mg2+反應生成Mg(OH)2MgCO3,沉鎂過程的離子反應為：

2Mg2++2H2O+3CO32-=Mg(OH)2,MgCO3l+2HCO3-;母液加熱分解后生成硫酸鍍溶液，可以返回“溶浸”工序循

環使用；堿式碳酸鎂不穩定，高溫下可以分解，故由堿式碳酸鎂制備輕質氧化鎂的方法是高溫焙燒。

占回典例引領了

高純硫酸鐳作為合成銀鉆鎰三元正極材料的原料，工業上可由天然二氧化鐳粉與硫化銃礦(還含Fe、

Al、Mg、Zn、Ni、Si等元素)制備，工藝如下圖所示。回答下列問題:

ll?SO4MnO2窗水Na2sMnF2NH4HCO3

MnSW電.由審西硝聯:…呼”

MnO招

濾渣1泗港2淤渣3池港4

相關金屬離子［co(Mn+)=O.lmolL」形成氫氧化物沉淀的pH范圍如下:

金屬離子Mn2+Fe2+Fe3+A13+Mg2+Ni2+

開始沉淀的pH8.16.31.53.48.96.26.9

沉淀完全的pH10.18.32.84.710.98.28.9

(1),'濾渣1"含有S和；寫出“溶浸”中二氧化鎰與硫化缽反應的化學方程式

(2)“氧化”中添加適量的MnO2的作用是將o

(3)“調pH”除鐵和鋁，溶液的pH范圍應調節為?6之間。

(4)“除雜1”的目的是除去Zd+和Ni2+,“濾渣3”的主要成分是o

(5)“除雜2”的目的是生成MgFz沉淀除云Mg?.。若溶液酸度過高，Mg2+沉淀碗全f閃是

(6)寫出“沉鐳”的離子方程式o

(7)層狀銀鉆缽三元材料可作為鋰離子電池正極材料，其化學式為LiNiKsMnQz,其中Ni、Co.Mn的

化合價分別為+2、+3、+4。當x=y=l/3時，z=。

【答案】(1)SiO2(不溶性硅酸鹽)MnCh+MnS+2H2so4=2MnSO4+S+2H2。

(2)將Fe2+氧化為Fe3+(3)4.7(4)NiS和ZnS

(5)印與H+結合形成弱電解質HF,MgF2=^Mg2++2F?平衡向右移動

2+1

(6)Mn+2HCO=MnCO3l+CO2t+H2O(7)

33

【解析】(1)Si元素以SiO2或不溶性硅鹽存在，SiO2與硫酸不反應，所以濾渣I中除了S還有SiO2；在硫

酸的溶浸過程中，二氧化鋅和硫化鋅發生了氧化還原反應，二氧化鋅作氧化劑，硫化鈦作還原劑，方程式

為：MnO2+MnS+2H2SO4=2MnSO4+S+2H2O；(2)二氧化缽作為氧化劑，使得MnS反應完全，且將溶液中

Fe2+氧化為Fe3+；（3）由表中數據知pH在4.7時，Fe?+和A伊沉淀完全，所以應該控制pH在4.7?6之間;

（4）根據題干信息，加入Naf除雜為了除去鋅離子和錢離子，所以濾渣3是牛成的沉淀ZnS和NiS：

（5）由HFllll:H++F?知，酸度過大，F濃度減低，使得MgF21HMMg2++2F平衡向沉淀溶解方向移動,

Mg2+沉淀不完全；（6）根據題干信息沉銃的過程是生成了MnCO3沉淀，所以反應離子方程式為：

2+

Mn+2HCO3-MnCO31+CO2T+H2O；

⑺根據化合物中各元素化合價代數和為。的規律得：l+2x+3y+4z=6,已知，x=y=l/3,帶入計算得：z=1/3

1.審讀試題三步驟

⑴讀題干一明確原料成分和生產目的。

⑵讀流程——分析明確流程轉化原理和目的。

（3）讀設問——明確所答問題，答什么。

2.破題關鍵

⑴看原料：明確化工生產或化學實驗所需的材料。

（2）看目的：把握題干中的“制備”或“提純”等關鍵詞，確定化工生產或化學實驗的目

的。

⑶看箭頭：進入的是投料（即反應物）；出去的是生成物（包括主產物和副產物）。

（4）看三線：主線主產品；分支副產品；回頭為循環。

（5）找信息：明確反應條件的控制和分離提純方法。

⑹關注所加物質的可能作用：參與反應、提供反應氛圍、滿足定量要求。

3.破題方法

⑴首尾分析法：對一些線型流程工藝（從原料到產品為一條龍的生產工序）試題，首先對比

分析流程圖中第一種物質（原材料）與最后一種物質（產品），從對比分析中找出原料與產品之間

的關系，弄清生產過程中原料轉化為產品的基本原理和除雜、分離、提純產品的化工工藝，然后

再結合題設的問題，逐一推敲解答。

⑵分段分析法：對于用同樣的原材料生產多種（兩種或兩種以上）產品（包括副產品）的工業

流程題，用分段分析法更容易找到解題的切入點。

⑶交叉分析法：有些化工生產選用多組原材料，先合成一種或幾種中間產品，再用這一

中間產品與部分其他原材料生產所需的主流產品，這種題適合用交叉分析法。就是將提供的工

業流程示意圖結合常見化合物的制取原理劃分成幾條生產流水線，然后上下交叉分析。

4.原料預處理的5種常用方法

研磨減小固體的顆粒度，增大固體與液體或氣體間的接觸面積，增大反應速率

水漫與水接觸反應或溶解

酸浸與酸接觸反應或溶解，使可溶性金屬離子進入溶液，不溶物通過過濾除去

除去可燃性雜質或使原料初步轉化，如從海帶中提取碘時的灼燒就是為了除去可燃性

灼燒

雜質

燃燒改變結構，使一些物質能溶解，并使一些雜質在高溫下氧化、分解，如燧燒高嶺土

5.制備過程中控制反應條件的6種常用方法

常用于使某些金屬離子形成氫氧化物沉淀。調節pH所需的物質一般應

滿足兩點：

調節溶液的pH①能與H'反應，使溶液pH變大；②不引入新雜質。例如若要除去Cu2

+中混有的F?+,可加入CuO、Cu(OH)2或C3OH)2cO3等物質來調節

溶液的pH,不可加入NaOH溶液、氨水等

控制溫度根據需要升溫或降溫，改變反應速率或使平衡向需要的方向移動

控制壓強改變速率，影響平衡

使用合適的催化劑加快反應速率，縮短達到平衡所需要的時間

趁熱過濾防止某物質降溫時析出

冰水洗滌洗去晶體表面的雜質離子，并減少晶體在洗滌過程中的溶解損耗

6.物質分離的6種常用方法

F7r芬嵩茬落荔而第落沅福福痣聯需荽菜話蓬

上遮一M熱過濾或者抽濾等方法

U二二二二二二二二二二二二二二二二二二二二二二二二二

—_:利用溶質在互不相溶的溶劑里的溶解度不同;

革取和—溟取分離物質，如用CC1或茉萃取淡水中的;

分話:4:

—港雙落群康固通康凌花不云而落底;如Raci；

結晶........................................

U

___艱蕨落綠康慚菊渡麥花至天庶漆廟【算永福;

冷卻」的溶質或結晶水合物。如KNO3,FeClJ

1

―:一：CuCl^CuSO4-5H2OAFeSO4-7H:0等：

?蒸看與口蕩瀛示西宜互落而裝欣其吝驕魴芬樹

I白餡廠匕醇和甘油|

團汨—同府三保至菠花而至星芬禽工底「如苔最裒

田里1―：工業采用冷卻法分離氨氣與氮氣、氫氣

、賣成演練'

I銀（Ni）有良好的耐高溫、耐腐蝕、胱銹功能，在電池、催化劑方面有廣泛的應用。以硫化銀礦（主要

成分為NiS,另含少量CuS,FeS等雜質）為原料制取純銀的工藝流程如下:

NiSOj力地］小11-2-5

T浮選jNiS（合少?Cu$）一?「*!—?粗鎮（-少電率煉I純鐐

陽極泥

已知物質的還原性：Fe>Ni>H2>Cuo

回答下列問題:

（1）在“熔煉”過程中，二價鐵的化合價沒有發生改變，則雜質FeS與02反應的化學方程式為

（2）高銀礦破碎、細磨的作用是

（?）在焰色反應實驗中，可以用光潔無銹的錦絲代替的絲蘸取化學試劑灼燒，原因是

(4)“除鐵”過程中，反應的化學反應方程式為。

(5)“電解”制粗銀過程中，陽極發生的主要電極反應為。

(6)“電解精煉”過程中，需調節溶液的pH為2?5,原因是。陽極泥的成分為

(寫名稱)。

【答案】⑴2FeS+3O22FcO+2SO；

(2)增大接觸面積，提高浮選率

(3)銀在焰色反應中，火焰呈無色，不影響其他金屬元素的焰色

(4)SiO，+2FeO她FezSQ

(5)NiS-2e-=Ni2++S

(6)pH<2時，溶液中c(H+)較大，H+易在陰極放電；pH>5時，Ni?*易形成Ni(0H)2沉淀銅

【解析】

⑴在“熔煉”過程中，二價鐵的化合價沒有發生改變，高溫條件下，雜質FeS與02反應生成FeO和SO2,反

應的化學方程式為2FeS+3O2WB2FeO+2so2,故答案為：2FeS+3O2幅2FeO+2sCh：

⑵為了提高浮選率，得到較高純度NiS,可將高銀礦破碎、細磨，增大其接觸面積，故答案為：增大接觸

面積，提高浮選率；

⑶因為銀在焰色反應中，火焰呈無色，不會影響其他金屬元素的焰色，所以在焰色反應實驗中，可以用光

潔無銹的銀絲代替伯絲蘸取化學試劑進行灼燒，故答案為：銀在焰色反應中，火焰呈無色，不影響其他金

屬元素的焰色；

⑷根據上述分析可知，“除鐵”過程中，向低銀礦中加入石英發生反應SiO2+2FeO高溫FezSQ,故答案

為：SiCh+2FeO高溫FezSiCh：

(5)“電解”制粗銀過程中，主要是NiS在陽極失去電子得到S單質和Ni2+,發生的主要反應為NiS-2e-=Ni2++S,

故答案為：NiS-2e-=Ni2++S；

2+>H+>Ni2+

⑹已知物質的還原性：Fe>Ni>H2>Cu,則氧化性：Cu,若當pH<2時，溶液中c(H+)較大?也易在

陰極放電，不易得到Ni單質，pH>5時，W+易形成Ni(OH)2沉淀，“電解精煉”過程中，得到的陽極泥的主

要成分為Cu單質，故答案為：pH<2時，溶液中c(H+)較大，H+易在陰極放電；pH>5時，Ni?+易形成

Ni(0H)2沉淀；銅。

Q2+-K+和S0『)為出泡進行生產并綜合利用的某過程如下圖所示,己xmKJMg(OH)J=5.6x10-12

2某實驗室模擬以粗鹽(含雜質Mg2+、a

Kap[CaMg(CO3)2]?Kap[Mg(OH)2]o

⑴過量試劑A是溶液。(填名稱)

(2)圖為KCI和NaCl的溶解度曲線，連續裸作④是

0nt2溫度汽

(3)向濾液IV中通入NH3cCh氣體后能夠得到NaHCCh的原因是(用必要的化學用語和文字

說明)。

8

(4)已知碳酸的Ka2=5.6XIO",次氯酸的&=3X10,工業上用飽和純堿溶液代替燒堿溶液與Ch反應生產

有效成分為次氟酸鈉的消毒液，反應的化學方程式是o

(5)經檢測，濾液HI中c(Mg2+)V1.0X10-7moi/L,則鎂元素最終沉淀物是,

(6)⑤處母液可以生產氮肥NH4CI,NHC1可用于制取具有漂白作用的三氯化氮。工業上制備NCb的一種方

法是用圖所示裝置電解，其原理是NH4cHZHCl'*NCb十3H2〃

陽極反應式是

⑺電解氯化鈉時需要加入一定量氯化鈣，根據學習過的電解知識推測加入氯化鈣的主要作用是

【答案】(1)氯化鋼(2)蒸發濃縮、結晶

(3)NaCl+H2O+NH3+CO2=NH4Cl+NaHCO31,生成的碳酸氫鈉的溶解度小

(4)2Na2CO3+H2O+C12=NaClO+2NaHCO3+NaCl

(5)CaMg(CO3)2

(6)3c1-6e+N%=Nq+4H+

(7)降低電解質熔點

【解析】(1)加入過量試劑A后產生硫酸鋼沉淀，說明試劑A中含有鋼離子，為了不引入雜質離子，故所

加過量試劑A為氯化鋼溶液；

(2)濾液HI中含有NaCI、KC1、NaOH、Na2CO3,加入鹽酸調pH=3?4,得到NaCl和KC1的混合液，在較

高溫度下NaCl的溶解度小，而KC1的溶解度大，加熱蒸發，使Na。析出；故答案為：蒸發濃縮、結晶；

(3)向濾液III中先通氨氣，再通入二氧化碳；因為二氧化碳溶解度小，先通入氨氣，提高濾液的pH,可

促進二氧化碳的吸收，且碳酸氫鈉的溶解度較小，故最終得到碳酸氫鈉，發生的反應方程式為：

NaCl+H2O+NH3+CO2=NH4Cl+NaHCOj：

故答案為：NaCl+H2O+NH3+CO2=NH4Cl+NaHCO31,生成的碳酸氫鈉的溶解度小；

(4)Ka2(H2CO3)<Ka(HClO),所以溶液中碳元素主要以HCO郭J形式存在，反應方程式為：

2Na2CO3+H2O+C12=NaC10+2NaHC03+NaCl：

(5)經計算，若沉淀B為氫氧化鎂，則pH=U的濾液ni中c(Mg2+)=5.6xllmclH>L0x1fy7mclI；i.

實際上c(Mg2+)<1.0x10’mol-L“，所以沉淀B應該是復鹽CaMg(COJ；

(6)根據圖示b極產生氫氣，可以判斷a極為陽極，b極為陰極；根據總反應方程式及溶液為酸性環境，

可知陽極電極反應為3Cr?6e+NH+FNCl+4H+；

(7)電解氯化鈉時加入一定量氯化鈣，形成低共熔物，降低了電解時所需的溫度；

3我國西安兵馬傭二號坑出土的寶劍因含有倍而鋒利無比。目前:工業用硬格尖晶石(屬于含氧酸鹽，主要

含MN2O4其中M代表Mg或Fe,N代表Cr或AD制備重鋸酸鈉(工業流程如圖)，同時電解重鈉酸鈉溶液

便可得到銘。

過炭NaO療)15窗-

過及HzSO,Sq)FCF3(S)%。2(叫)/謝pHNaBjCh?匕?重倍酸鈉

硬儕尖晶7i-扁引0^邪幽^溶液Tl^l操"溶液皿國(Na2Cr2O7)

Fc(OHhAI(OH)J

步驟i步驟n步驟in步驟1V步驟v

(1)硬銘尖晶石中，Cr的化合價為。

(2)在步驟II中除去的離子是操作X的名稱為—。

(3)寫出步驟III中H2O2表現的性質是—，已知步驟HI所得溶液cCN+AO.OlOmol/L,常溫下，力口NaOH

使c(Fe3+)和dAP+)均降至lO3ol/L,應控制溶液的pH為_。(常溫下：[KqCr(OH)3]=1.0x1。山，

35

/CsP[Al(OH)3]=1.0xlO-,K$p[Fe(OH)3]=LOxlO-38]。

A.10-11B.>11C.約為10D.約為4

(4)已知NaBiCh和Bi(OH)3都是難溶于水的固體。在步驟IV中發生化學反應的離子方程式為_,步驟V

中CO2壓強越大NazCnCh產率越高，其原因是一。

【答案】3)+3

(2)Mg2+(或鎂離子)過濾

(3)氧化性D

3+2*45+

(4)3NaBiO3+2Cr+7OH+H2O=2CrO4+3Bi(OH)3+3NaCO2壓強越大，其溶解度越大，溶液的酸性越

強，Cn。2?產率也就越高

2+

(5)Cr2O7+12e+14H=2Cr+7H2O化學

【解析】

(D)由信息：硬格尖晶石屬于含氧酸鹽，主要含MN2O4,其中M代表Mg或Fe,N代表Cr或AL則M

為+2價，N為+3價，則Cr的化合價為+3；

答案為：+3：

(2)從硬銘尖晶石所含元素種類看，經過酸溶后溶液中含有Mg2\Fe2\AF+、C產等離子，從后續流程看,

步驟II以后溶液中已經沒有鎂離子，步驟III中除去了氫氧化鋁、氫氧化鐵沉淀，可知在步驟II中除去

的是Mg2+（或鎂離子），操作X則是過濾；

答案為：Mg2+（或鎂離子）：過濾：

（3）步驟山中除去了氫氧化鋁、氫氧化鐵沉淀，可推知Fe2+被均5,化成+3價.故%。產現了箕化性.它世E伽當雌中

￡<Cr3+）=0.010mol/L,因為按常溫下/[0（0m3]=1610巴則cfOH-產儂。mol/L,汽正戶叫皿瓦，則應控制溶

液的pHV4,按常溫下Ksp[Al（OH）3]=1.0xlO.35,府煙（0田30.0x10.38可知，比條件下，鋁離子、鐵離子已沉

淀完全，故選D；

答案為：氧化性；D；

（4）從流程圖知，步驟IV為堿性條件下，溶液中的C1+技NaBi。通化成CQ產?”方程式為：3NaBiOj2Cr3++7OH-

+H,o=2ao2-4-3Bi（OH）3+3Na+,力驟"為顰械化成液硒船的過他

Cr2O^+H202CrO：+2H+,從反應知，CCh壓強越大，其溶解度越大，溶液的酸性越強，越有利于平

衡左移，即CmCh?-產率也就越高；

答案為：3m893+2（3產+70母+也0=200,2何（。叫+3Na+；82壓強越大，其溶解度越大，溶液的酸性越強，

CnCh?一產率也就越高；

（5）由工業電解法制格裝置示意圖知：電解時，陰極上CnO72-得到電子被還原，則電極反應式為

C「2C>7%+12e-+14H+=2Cr+7HJ0,電第池是電能主奘轉殳為化學類的裝置|

2+=2Cr+7H0,

答案為：Cr2O7+12e+14H：化學”

4以含鋰電解鋁廢渣（主要成分為LiF、AIF3、NaF,少量CaO等）為原料，生產高純度LiOH的工藝流程

女閽：（已知：常溫下，LiOH可溶于水，Li2c03微溶于水）

濃硫酸水NacOj溶液CaOH,OCOj

1121111

11I

氣體淀渣1氣體泣渣2淀渣3

（1）含鋰電解鋁廢渣與濃硫酸在200?400C條件下反應2h。“濾渣1”主要成分是—（填化學式）。

（2）“過濾2”需要趁熱在恒溫裝置中進行，否則會導致Li2s04的收率下降，原因是一。

（已知部分物質的溶解度數據見下表）

溫度/℃Li2sO/gAl2(SO4)3/gNazSOVg

036.131.24.9

1035.433.59.1

2034.836.519.5

3034.340.440.8

4033.945.748.8

(3)40℃下進行“堿解”，得到粗碳酸鋰與氫氧化鋁的混合濾渣，生成氫氧化鋁的離子方程式為—；若堿

解前淀液中c(Li*)=4mol?L」，加入等體積的Na2cO3溶液后，Li?的沉降率到99%,則“濾液2”中

213

C(CO3)=_mol-L-o[K$p(Li2co3)=1.6x10-]

(4)“苛化”過程，若氧化鈣過量，則可能會造成—o

(5)整個工藝流程中可以循環利用的物質有—o

(6)“電解”原理如圖所示。“碳化”后的電解液應從(填"a"或"b”)—口注入。陰極的電極反應式為—o

帕離子交換膜

(7)高純度LiOH可轉化為電池級Li2c03。將電池級Li2cO3和C、FePCh高溫下反應，生成LiFePCh和一

種可燃性氣體，該反應的化學方程式為—o

【答案】(1)CaSO4(2)溶液溫度下降，硫酸鈉結晶析出時，夾裹了部分的硫酸鋰共沉淀

3+2

(3)2A1+3CO3+3H2O=2A1(OH)31+3co2T4

(4)碳酸鋰產品的鈣離子含量相對升高(或使得氫氧化鋁溶解進入溶液，導致最終產品的純度下降)

(5)C02

(6)a2H2O+2-H2T+2OH-

高溫

(7)Li2cCh+2C+2FeSO42LiFePO4+3C0f

【解析】

⑴根據分析得到“濾渣1”主要成分是CaSCh；

⑵“過濾2”需要趁熱在恒溫裝置中進行，根據表中溶解度曲線得出硫酸鈉晶體析出可能會夾帶著硫酸鋰,

從而導致Li2s04的收率下降：故答案為：溶液溫度下降，硫酸鈉結晶析出時，夾裹了部分的硫酸鋰共沉淀；

(3)40°C下進行“破解”，得到粗碳酸鋰與氫氧化鋁的混合濾渣，生成氫氧化鋁主要是碳酸根和鋁離子發生雙

水解，其離子方程式為2Al3++3CO#+3H)O=2AI(OH)U+3CCM：若堿解前濾液中c(Li+>-4mo,L加入等

體積的Na2c03溶液后，Li+城陰蝴"％.聯時溶液中

』.+、4moi?l?xlLx(1—99%),I_I用旭

c(Li+)=------------------------------------=0.02mobL,根據

2L

+2223

ATsp(Li2CO3)=r(Li)c(CO3)=0.02xc(C03")=1.6xIO,得到“濾液2沖c、(CO；)=4moll/；

(4)“苛化”過程，若氧化鈣過量，溶液中含有多余的鈣離子，也可能將生成的氫氧化鋁溶解進入得到溶解中；

故答案為：碳酸鋰產品的鈣離子含量相對升高(或使得氫氧化鋁溶解進入溶液，導致最終產品的純度下降)。(5)

堿解的過程中生成C02,在碳化過程中加入CO2,因此整個工藝流程中可以循環利用的物質有CO2；(6)“電

解”原理如圖所示，LiOH是從右邊得到，而鋰離子通過陽離子交換膜進入到右室，因此“碳化”后的電解液應

從a口注入.陰極是水中的氫離子得到電子，其電極反應式為2H2O+2e=出什20H,

⑺將電池級Li2cO3和C、FeP04高溫下反應，根據氧化還原反應，FePCU中F?化合價降低，則C化合價升

高溫

高，生成LiFePCh和一種可燃性氣體即CO,該反應的化學方程式為Li2co3+2C+2FeSO4^=2LiFePO?+

3co3

5煉鐵的礦物主要有赤鐵礦、磁鐵礦和菱鐵礦等。目前主要采用以下流程測定鐵礦石中鐵元素的含量，流程

分為兩個環節：鐵礦石預處理和重銘酸鉀滴定。

滴定過程：向預處理結束的溶液中加入適量蒸儲水和硫酸磷酸混合酸，滴加數滴二苯胺磺酸鈉，用重倍酸

鉀標準溶液滴定，記錄終點體積V。

已知：i.鴿酸鈉(NazWOQ可用作指示劑，若鋁由+6價變為+5價，則溶液變為藍色。

ii.Sd+和Ti3+均具有還原性。

23+2

iii.氧億性順序為Cr2O7>Fe>WO4o

iV.二苯胺磺酸鈉可用作氧化還原指示劑，本身無色，被氧化后呈現紫紅色。

請回答下列問題：

(1)①過程需要加入過量的—(填試劑名稱)，試劑過量的理由為—0

(2)②過程后的淺黃色溶液中鐵的存在形式為—,③過程后的藍色溶液中鐵的存在形式為—o

(3)④過程中KSmCh的作用為.

⑷滴定時，滴定管應選用—(填“甲”或“乙”若滴定結束時，仰視讀數，則測得結果—(填‘‘偏大"'偏

小”或‘無影響")

(5)滴定過程中，以二苯胺磺酸鈉為指示劑，滴定終點觀察到的現象為—o

(6)現稱取0.4g鐵礦石進行測定，滴定時共消耗45.00mL0.01mo卜L-RCnCh溶液，則該鐵礦石中鐵的質

量分數為—%(保留1位小數)。

【答案】(1)濃鹽酸使鐵礦石完全溶解

(2)Fe3\Fe2+Fe2+

(3)將+5價鴇和Ti3+氧化除去

(4)甲偏大

(5)溶液變為紫紅色，且半分鐘內不褪色

(6)37.8

【解析】

⑴為加快鐵礦石溶解，①過程應加濃度較大的鹽酸，為使鐵礦石完全溶解，濃鹽酸應該過量，故答案為：

濃鹽酸；使鐵礦石完全溶解；

⑵S/+具有還原性，②過程用S/+將Fe3,還原為Fe?+,但是得到的溶液為淺黃色，說明該溶液還有Fe3+,

③過程后的溶液呈藍色，說明有+6價鴇變為了+5價，因為氧化性Fe3+>W(V-,故該過程Fe3+被還原成了Fe2+,

故答案為：Fe3\Fe2+：Fe2+；

⑶③過程得到的藍色溶液除Fe2+外還有+5價的鴇、Ti3+都具有還原性，都能和重銘酸鉀溶液反應，若直接

滴定，會使滴定結果偏大，故過程④加KQrzO?應是將+5價鴇和Ti3+除去，故答案為：將+5價鴇和Ti3+氧

化除去；

(4)重格酸鉀溶液是強氧化性溶液，會腐蝕乳膠管，故選用酸式滴定管甲，若滴定結束時仰視讀數，則導致重

鋸酸鉀溶液讀數偏大，測得結果偏大，故答案為：甲；偏大；

⑸當到達終點時，Fe?+反應完，二苯胺磺酸鈉隨即被氧化，溶液呈現紫紅色，且半分鐘內不褪色，故答案

為：溶液變為紫紅色，且半分鐘內不褪色；

⑹由上面分析可知，滴定時，Fe?+和CrG??發牛氧化還原反應得到Fe3+和CM根據得失電子守恒有：6Fe?+?

6Fe3+?6尸5。/?2a3+."(CrA^oimoi-L-i^.oomLxlO-3=4.5xl0-4mol,所以，Fe元素的

4.5x10"x6

物質的量n(Fe)=-----------------mol=2.7x10-3mol,則m(Fe)=2.7x10-3molx56g/mol=0.1512g,

01512g

Fe%=xl00%=37.8%,故答案為：37.8。

0.4g

6“稀土之父”徐光憲對稀土萃取分離做出了巨大貢獻。稀土是隱形戰機、超導、核工業等高精尖領域必備

的原料。銃(Sc)是稀土金屬之一，如圖是制備Sc的工藝流程。

叵一三］工亙］堂嘿

調節閨烘干

已知：xNH4cl?yScF3?zH2O是ScF3與氯化物形成的復鹽沉淀，在強酸中部分溶解。“脫水除鏟是復鹽沉淀的

熱分解過程。

據此回答:

(1)在空氣中焙燒SC2(C2O4)3只生成一種碳氧化物的化學方程式為

(2)圖1是含Sc元素的離子與F濃度和pH的關系。用氨調節溶液pH,調節3.5<pH<4.2原因是

(3)圖2是“脫水除鉞”過程中固體質量與溫度的關系，其中在380C到400℃會有白煙冒出，保溫至無煙

氣產生，即得到ScF%由圖像中數據計算復鹽中x:z=；工藝流程中可回收利用的物質是。

(4)傳統制備ScF3的方法是先得到ScF3?6H?O沉淀，再高溫脫水得SCF3,但通常含有ScOF雜質，原因是

(用化學方程式表示)。流程中將復鹽沉淀后“脫水除銹''制得純度很高的SeF%其原因是o

【答案】(1)2SC2(C2O4)3+3O22SC2O3+12CO2

(2)pH<3.5沉淀會在強酸中部分溶解，pH>4.2會生成銃的氫氧化物雜質

(3)1:2NFh和HC1

(4)ScFa+H,O=ScOF+2HF脫鏈時NHaCl分解，牛成HC1,抑制Sc3+水解

【解析】

（1）在空氣中焙燒SC2（C2O4）3只生成一種碳氧化物C02和SC2O3,化學方程式為

2SC2(C2O4)3+3O22SC2O3+12CO2O故答案為：2Sc2(C2O4)3+3O22Sc2O3+12CO2；

（2）根據圖1,含Sc元素的離子與F濃度和pH的關系，用氨調節溶液pH,調節3.5vpH<4.2原因是pH<3.5

沉淀會在強酸中部分溶解，pH>4.2會生成銃的氫氧化物雜質。故答案為：pH<3.5沉淀會在強酸中部分溶解,

pH>4.2會生成銃的氫氧化物雜質;

（3）“脫水除錢”過程中，在380℃到400匕會有白煙冒出，白煙是氯化錢小顆粒，保溫至無煙氣產生，即得

531-2.17.47-5.31

到SCF3,故在200℃到300℃為失水過程，則xNH4cl?yScF3?zH2。中x:y=

53.518-

=0.06:0.12=1:2,由圖像中數據計算復鹽中x:z=l:2;工藝流程中可回收利用的物質是NH3和HCL故答案為：1:2；

NH?<HC1；

（4）SCF3?6H?O沉淀，高溫脫水得SCF3,通常含有ScOF雜質，原因是ScF3部分水解，ScF3+H2O=ScOF+2HFo

流程中將復鹽沉淀后“脫水除錢”制得純度徨高的SeF3,其原因是脫佞時NH4cl分解，生成HC1,抑制Sc"水

解。故答案為：SCF3+H2O=SCOF+2HF；脫鐵時NH4CI分解，生成HC1,抑制Sc3+水解。

7實驗室探究制備高缽酸鉀的綠色化方案，其實驗流程如下:

KCIO3KOHH2OCHJCOOH

MnOz一—共熔一一溶解—歧化—過濾—濾液―?KMnO,晶體

漉渣

已知：EMnO,水溶液呈墨綠色，在酸性、中性和弱堿性環境下，MnC）2舍發生自身氧化還原（歧化）反

應，生成MnO,和MnO2;部分試劑熔點、分解溫度見下表:

物質KOHKC1O,MnO2K2MnO4KMnO4

熔點/℃406368———

分解溫度/℃1323>400530190240

⑴在強堿性條件下，MnO:與KCIO3共熔可制得KzMnO,,其化學方程式為。投料的順序為先

加入KOH和KC。混合均勻，待小火完全熔融，再加入MnO2,迅速攪拌。不能先將KC。與MnO?混

合的原因是。

⑵溶解后所得溶液轉入二頸瓶中，趁熱滴入6moi的乙酸，調節pH/10,在如下圖所示的裝置中進行

歧化。

①該步驟中如果pH控制過高，可能會導致o

②判斷三頸瓶中K?MnO』完全反應的實驗方法是：用玻璃棒蘸取溶液點在濾紙上，若觀察到,表

示MnO：已完全反應。

⑶從提高原料利用率的角度分析，本實驗流程的優點是o

(4)設計以濾液為原料，制取KMnO」晶體的實驗方案：(已知KMnO」在水溶液中,90℃

以上開始分解。實驗中必須使用的設備：蒸發皿、恒溫水浴槽、恒溫干燥箱)。

【答案】(1)3MnO2+6KOH+KClO3=3K2MnO4+KC1+3H2OMnO?會催化KCIO3分解，消

耗更多的原料

(2)如果pH控制過高，可能會導致KzMnO4歧化反應不完全，使得KMnO,中含有較多的K2M11O4

濾紙上僅有紫紅色而沒有綠色痕跡

(3)濾渣可用于回收MnO?，作為反應物制備KM。。,

(4)將濾液轉移到蒸發皿中，放恒溫水浴槽水浴加熱，調節溫度80℃左右濃縮，至溶液表面有晶膜出現，

冷卻結晶、過濾、洗滌，將晶體低「240。€：的恒溫干燥箱干燥

【解析】

⑴在強堿性條件下，MnO:與KCIO3共熔可制得K^MnO」，其化學方程式為

I

3MnO2+6KOH+KC1O3=3K2MnO4+KC1+3H2O投料的順序為先加入KOH和KCIO3混合均勻,

待小火完全熔融，再加入Mn()2,迅速攪浜不能先將KCK)3與MnO2混合的原因是MnO?會催化KC。

分解，消耗更多的原料。

（2）①如果pH控制過高，可能會導致K?MnO4歧化反應不完全，使得KMnC>4中含有較多的KzMnC^。

②缽酸根為墨綠色，高缽酸根為紫紅色，判斷三頸瓶中KMnO,完全反應的實驗方法是：用玻璃棒蘸取溶

液點在濾紙上，若觀察到濾紙上僅有紫紅色而沒有綠色痕跡，表示MnO=已完全反應。

⑶從提高原料利用率的知度分析，本實驗流程的優點是濾渣可用于回收MnOz，作為反應物制備KMnOj。

（4）KM。。,在水溶液中，90℃以上開始分解，因此需要控制蒸發溫度低于90℃：又由于KMnO4同體

240。（：會分解，故烘干時要低于24CFC。制取KMnO」晶體的實驗方案：將濾液轉移到蒸發皿中，放恒溫

水浴槽水浴加熱，調節溫度8（FC左右濃縮，至溶液表面有晶膜出現，冷卻結晶、過濾、洗滌，將晶體低于

240℃的恒溫干燥箱干燥。

8利用某冶金行業產生的廢渣（主要含V2O3,還有少量Si。？、P2O3等雜質）可以制備

(NH4)(VO)6(CO3)(OH)910H2O,生產流程如下:

稀確酸

已知：vo微溶于水、溶于堿生成VO3-（加熱生成VO-）,具有強氧化性。向NaVO溶液中加酸，不同

pH對應的主要存在形式如表:

PH...1310.6-12約8.43?8約2<1

+

存在形式VO：V*vo

4vq-Y居V20f2

回答下列問題：

⑴“焙燒''后V元素轉化為NaVO3,Si元素轉化為（寫化學式）。

⑵欲除盡磷元素（即[PO：]JOx10"molL'）,最終溶液中Mg2+的濃度至少為mol?匚（已知

Ksp[Mg3（PO4）,]=1.0x10-24）。

⑶“沉鏟過程中，pH由8.5到5.0發生反應的離子方程式為；最終需要控制pH約為；沉

銳”最終得到的主要含鈕物質是（寫化學式）。

（4）“還原”和“轉化”過程中主要反應的離子方程式分為、o

【答案】（1）Na2SiO3（2）1Oxi。弋

（3）10VO3-+12H+=3VO6-+6HO2VO

391028225

（4）2VO++HCOOH+2H+=2VO2++COT+2HO

2+

5NH>6VO+17HCO6HQ=(NH4)5(VO)6(CO