2023年高考化学复习 大一轮复习讲义 第55讲　无机化工流程题的解题策略

第55讲无机化工流程题的解题策略

【复习目标】1.培养从试题提供的新信息中准确地提取实质性内容，并与己有知识块整合重组

为新知识块的能力。2.培养将实际问题分解，通过运用相关知识，采用分析、综合的方法，

解决简单化学问题的能力。3.培养将分析和解决问题的过程及成果用正确的化学术语及文字、

图表、模型、图形等表达并做出解释的能力。

■归纳整合夯实必备知识

一、工业流程题的结构

二、流程图中主要环节的分析

1.核心反应——陌生方程式的书写

关注箭头的指向：箭头指入一反应物，箭头指出一生成物。

(1)氧化还原反应：熟练应用氧化还原规律判断产物，并根据化合价升降相等配平。

(2)非氧化还原反应：结合物质性质和反应实际判断产物。

2.原料的预处理

(1)溶解：通常用酸溶，如用硫酸、盐酸等。

水浸与水接触发生反应或溶解

浸出固体加水(酸)溶解得到离子

酸浸在酸溶液中反应，使可溶性金属离子进入溶液，不溶物通过过滤除去

浸出率固体溶解后，离子在溶液中的含量的多少

(2)灼烧、焙烧、燃烧：改变结构，使一些物质能溶解，并使一些杂质在高温下氧化、分解。

(3)审题时要“瞻前顾后”，注意物质性质及反应原理的前后联系。

3.常用的控制反应条件的方法

(1)调节溶液的pH。常用于使某些金属离子形成氢氧化物沉淀。调节PH所需的物质一般应满

足两点：

①能与H+反应，使溶液PH增大；

②不引入新杂质。

例如：若要除去CiP'中混有的Fe3+,可加入CU0、CUCO3、CU(OH)2、Cu2(OH)2CO3等物质

来调节溶液的pH,不可加入NaOH溶液、氨水等。

(2)控制温度。根据需要升温或降温，改变反应速率或使平衡向需要的方向移动。

(3)趁热过滤。防止某物质降温时析出。

(4)冰水洗涤。洗去晶体表面的杂质离子，并减少晶体在洗涤过程中的溶解损耗。

4.常用的提纯方法

(1)水溶法：除去可溶性杂质。

(2)酸溶法：除去碱性杂质。

(3)碱溶法：除去酸性杂质。

(4)氧化剂或还原剂法：除去还原性或氧化性杂质。

(5)加热灼烧法：除去受热易分解或易挥发的杂质。

(6)调节溶液的PH法：如除去酸性溶液中的Fe3+等。

5.常用的分离方法

(1)过滤：分离难溶物和易溶物，根据特殊需要采用趁热过滤或者抽滤等方法。

(2)萃取和分液：利用溶质在互不相溶的溶剂里的溶解度不同提取分离物质，如用CCl4或苯

萃取溟水中的澳。

(3)蒸发结晶：提取溶解度随温度变化不大的溶质，如从溶液中提取NaCL

(4)冷却结晶：提取溶解度随温度变化较大的溶质、易水解的溶质或结晶水合物，如KNo3、

FeCl3>CUCI2、CUSO4∙5H2θ∖FeSO#7氏0等。

(5)蒸储或分储：分离沸点不同且互溶的液体混合物，如分离乙醇和甘油。

(6)冷却法：利用气体液化的特点分离气体，如合成氨工业采用冷却法分离平衡混合气体中的

氨气。

■专项突破

类型一物质制备类化工流程题

1.[2021∙山东，17⑴⑵(3)]工业上以铝铁矿(Feer2O4,含AkSi氧化物等杂质)为主要原料制

备红机钠(Na2CnO7∙2H2O)的工艺流程如图。回答下列问题：

铭铁

液

矿

母

纯碱11

焙

浸

中蒸发冷却

烧酸

取

和

化结晶结晶

查

行

.副产品

Na,Cr2O7∙2HQ

⑴焙烧的目的是将FeCr2O4转化为NazCrCU并将Al、Si氧化物转化为可溶性钠盐，焙烧时气

体与矿料逆流而行，目的是o

(2)矿物中相关元素可溶性组分物质的量浓度C与PH的关系如图所示。当溶液中可溶性组分

浓度CWLOXlOrmol∙L∣时，可认为已除尽。

(

τ

q

∙

O

∕E

)J

M

中和时PH的理论范围为；酸化的目的是；Fe元素在

(填操作单元的名称)过程中除去。

(3)蒸发结晶时，过度蒸发将导致；冷却结晶所得母液中，除Na2Cr2O7

外，可在上述流程中循环利用的物质还有___________________________________________

答案⑴增大反应物接触面积，提高化学反应速率(2)4.5≤pH≤9.3使2CrOi+

H2OCnO歹+20H-平衡正向移动，提高Na2Cr2O7的产率浸取(3)所得溶液中含有大

BNa2SO4-IOH2OH2SO4

解析(1)焙烧时气体与矿料逆流而行，目的是利用热量使02向上流动，增大固体与气体的

接触面积，提高化学反应速率。

(2)中和时调节溶液PH目的是将Alo晨SiOM转化为沉淀过滤除去，由图可知，当溶液pH》4.5

时，AF+除尽，当溶液pH>9.3时，FhSiCh会再溶解生成SiO歹，因此中和时PH的理论范围

为4.5WPHW9.3;将AI元素和Si元素除去后，溶液中Cr元素主要以CnOl和Crc)Γ形式存

在，溶液中存在平衡：2CrθF+H2OCr2OM+2OH，降低溶液pH,可提高Na2Cr2O7的

产率；Fe元素在“浸取”操作中除去。

2.以硫酸渣(含Fez。?、SiCh等)为原料制备铁黄(FeoOH)的一种工艺流程如图：

H2SO1Fe粉NH1HCO3空气

过

酸H

沉

还

H氧

滤

溶

铁

化

原I

滤渣CO2

(1)“酸溶”中加快溶解的方法为(任意写出一种)。

(2)“还原”过程中的离子方程式为___________________________________________

(3)写出“滤渣"中主要成分的化学式：______________________________________

⑷①“沉铁”过程中生成Fe(OH)2的化学方程式为

C(Ca2+)

②若用“沉铁”，则生成沉淀。当反应完成时，溶液中

CaCo3FeCo3C(Fe2+)

[已知KSP(CaCo3)=2.8义I。-、KSP(FeCO3)=2X10-”]

(5)“氧化”时，用NaNO2浓溶液代替空气氧化Fe(OH)2浆液，能缩短氧化时间，但缺点是

(6)焦炭还原硫酸渣炼铁能充分利用铁资源，在1225℃、湍j=L2时，焙烧时间与金属产率

的关系如图，时间超过15min金属产率下降的原因是

%

∖

¼

世

真

邻

答案(1)加热(或搅拌或适当增大硫酸浓度)

(2)Fe÷2Fe3+=3Fe2'

(3)Sio2、Fe

(4)①FeSO4+2NH4HCO3=Fe(OH)2I+(NH4)2SO4+2CO2t②140

(5)NaNO2被还原为氮氧化物，污染空气

(6)还原剂消耗完，空气进入使铁再次氧化

C(Ca2+)

解析(4)②若用CaCO3“沉铁”，则生成FeCO3沉淀，当反应完成时，溶液中*?+：=

鬻嘿W==M=I40。(6)超过一定时间，如还原剂消耗完，空气可氧化铁，导致产

ʌsp(ɪ'e`-ʊɜ)ZAlU

率下降。

类型二物质分离、提纯类化工流程题

3.MnO2是重要的化工原料，由软镭矿制备Mno2的一种工艺流程如图：

私软t钵血矿®研磨►.过量较.溶浓出“3(2(°T1C)过量修网―Mn2+价溶江出M乂液纯化►MMnn2+纯句化义液电解►IVMInnUO2,

资料：①软锯矿的主要成分为MnO2，主要杂质有AbCh和Sio2。

②金属离子开始沉淀和完全沉淀时的pH：

Fe3+A1∙LMn21Fe2(

开始沉淀时1.53.45.86.3

完全沉淀时2.84.77.88.3

③该工艺条件下，MnO2与H2SO4不反应。

⑴溶出

①溶出前，软镒矿需研磨。目的是O

②溶出时，Fe的氧化过程及得到M/+的主要途径如图所示。

2t

MnO2Mn

Fe------>Fe2t工ΛFe3t

I∏

i.步骤Il是从软镒矿中溶出M/+的主要反应，反应的离子方程式是o

+2+

ii.若Fe?+全部来自于反应Fe+2H=Fe+H2t,完全溶出ME所需Fe与MnO2的物质

的量比值为2。而实际比值(0.9)小于2,原因是

____________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________O

⑵纯化

已知：MnO2的氧化性与溶液PH有关。纯化时先加入Mno2,后加入NH3H2O,调溶液pH=⅛5,

说明试剂加入顺序及调节PH的原因：_______________________________________

___________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________O

⑶电解

ME+纯化液经电解得MnO2O生成MnO2的电极反应式是。

(4)产品纯度测定

l

向αg产品中依次加入足量bgNa2C2O4和足量稀H2SO4,加热至充分反应，再用Cmol∙L^

KMnO4溶液滴定剩余Na2C2O4至终点，消耗KMnO4溶液的体积为dL(己知：MnO2及MnO4

均被还原为Mi?+。相对分子质量：MnO2:86.94、Na2C2O4:134,0)(.

产品纯度为(用质量分数表示)。

答案(1)①增大反应速率，提高浸出率

②i.Mnθ2+4H++2Fe2+=Mn2++2Fe3++2H2θii.二氧化锌能够氧化单质铁为Fe2+

3+3+2+

(2)MnO2的氧化性随酸性的减弱逐渐减弱；除去溶液中的Fe>Al(3)Mn-2e^+

,l+1(⅛-335cJ)×86.94

2H2O=MnO2I+4H(4)--------扁------×100%

解析(1)②i.根据反应途径可知，二氧化镒与亚铁离子反应生成二价镒离子和铁离子，则反

+2+2+3+

应的离子方程式为Mnθ2+4H+2Fe=Mn+2Fe+2H2Oo

ii.根据反应方程式可知，Fe?+与Mno2的物质的量比值为2,实际反应时，二氧化镒能够氧化

单质铁为Fe?+,故实际比值(0.9)小于2。

(2)MnO2的氧化性与溶液PH有关，且随酸性的减弱，氧化性逐渐减弱，溶液显酸性时，二氧

化镒的氧化性较强，故纯化时先加入MnO2,后加入NH3∙H2O,调溶液PHQ5,除去溶液中

的AF+、Fe3+0

(3)电解时，溶液呈酸性，Mr?+失电子，与水反应生成二氧化镒和氢离子，则电极反应式为

2++

Mn-2e^+2H2O=MnO2∖+4H,,

(4)根据题意可知，部分草酸钠与二氧化镒发生氧化还原反应，剩余部分再与高镒酸钾反应：

SNa2C2O4+2KMnO4+SH2SO4=K2SO4+2MnSO4+1OCO2↑+8H2O+5Na2SO4,则与二氧化

镒反应的草酸钠的物质的量为W器O「一'X''X5:根据反应：MnO2+Na2C2O4

+2H2SO4=Na2SO4+MnSO4+2CO2t+2H2O,K'l/I(MnO2)=H(Na2C2O4),产品纯度为

(bgcmol∙LXdL、

2ʌɔl×86.94g∙mol

V34.0g∙moΓ1(〃-335Cd)X86.94

X100%=×100%,

αg1340

■练后反思■------------------------------------------------------------------------

化学工艺流程题的分析方法

主线分析“原料一中间转化物质一目标产物”

(1)反应与物质的转化：分析每一步操作的目的及所发生的化学反应，跟踪物质转化的形式。

尤其要注意原料中的杂质在流程中是如何被除去的。滤渣、滤液成分的确定：反应过程中哪

些物质(离子)发生了变化？产生了哪些新离子？这些离子间是否能发生化学反应？所加试剂

是否过量？

(2)循环物质的确定

在流程图上标注每一

一“步物质

后面反应步骤的生成物1循

环在流程中加入的物质,

前面反应步骤的反应物一物

.在后续步骤中会产生

质

从流程图上看:箭头回头一的♦可以循环利用的物质

容易分离一(滤渣、滤液)

_可逆反应中有可以循

环利用的物质

(3)副产品的判断

首先是生成物，—从流程图上看是支

f线产品

不是反应物副产品

的判断通常是对人类生产生

根据制备的目的

一活有用的、无毒的、

判断不是主产品

不污染环境的产品

真题演练明确考向

1.(2021・湖南，i7)Ce2(CO3)3可用于催化剂载体及功能材料的制备。天然独居石中，铀(Ce)

主要以CePe)4形式存在，还含有Sio2、AI2O3^Fe2O3^CaF?等物质。以独居石为原料制备

Ce2(CO3)3∙nH2O的工艺流程如下：

①MgO调pH=5

②絮凝剂

FeCI3NH1HCO3

浓H2SO1溶液溶液

聚

沉

独水H

沉

钺

焙浸除—Ce(CO)∙∏HO

居烧磷2332

石

酸性滤渣I滤渣∏滤渣In滤液

废气

回答下列问题：

(1)铀的某种核素含有58个质子和80个中子，该核素的符号为O

(2)为提高“水浸”效率,可采取的措施有(至少

写两条)。

(3)滤渣In的主要成分是(填化学式)。

(4)加入絮凝剂的目的是。

⑸“沉铺”过程中，生成Ce2(CO3)3∙"H2O的离子方程式为，

常温下加入的NH4HCO3溶液呈________(填“酸性”“碱性”或“中性”)(己知：NH3H2O

的Kb=I.75X10-5,H2CO3的KaI=4.4X10-7,∕fa2=4.7×10")»

(6)滤渣H的主要成分为FePO4,在高温条件下，Li2CO3,葡萄糖(CeHpθe)和FePO4可制备电

极材料LiFePO4，同时生成Ce)和H2O,该反应的化学方程式为

答案(1)啜Ce(2)加热，搅拌(其他合理答案也可)⑶Al(OH)3(4)促使铝离子沉淀

3+

(5)6HCO3+2Ce+(/?-3)H2O==Ce2(CO3)3∙nH2O+3CO2t碱性(6)6FePC)4+3Li2CO3+

高温

C6Hi2O6=^=PCOt+6H2Ot+6LiFePO4

解析(1)铺的某种核素含有58个质子和80个中子，则质量数为58+80=138,该核素的符

号为啜Ce。

(5)用碳酸氢铁“沉铺”，则结合原子守恒、电荷守恒可知，生成Ce2(Cθ3)3∙"H2θ的离子方程

3+

式为6HCO；+2Ce+(n-3)H2O=Ce2(CO3)3∙nH2O+3CO2t;侵根离子的水解常数Kh(NHi)

]0-∣4__K∣θ^∣4

23108

=17<YS-5=5.7X10-∣°,HCof的水解常数^h(HCO3)≈≠=71yt7ι∩~7^∙×~,则

Kh(NH；)<Kh(HCOf),因此常温下加入的NH4HCO3溶液呈碱性。

(6)由在高温条件下，U2CO3、葡萄糖(C6H∣2θ6)和FePo4可制备电极材料LiFePc)4,同时生成

Co和HzO可知，该反应中Fe价态降低，C价态部分降低，部分升高，结合得失电子守恒、

原子守恒可知该反应的化学方程式为6FePθ4+3Li2CO3+C6Hl2θ6=≥≤=9COt+6H2Ot+

6LiFep040

2」2021∙河北，15(1)(2)(3)(4)(5)(6)]绿色化学在推动社会可持续发展中发挥着重要作用。某科

研团队设计了一种熔盐液相氧化法制备高价铝盐的新工艺，该工艺不消耗除铭铁矿、氢氧化

钠和空气以外的其他原料，不产生废弃物，实现了Cr—Fe—Al—Mg的深度利用和Na卡内循

环。工艺流程如图：

气体A

ɪ

NaCrOENa2Cr2O7

2皮♦溶液+

O2(g)+⅛融NaoH⅜,溶液

介稳迪J物质V(S)

态

Fe(CrO2)2翳

、-NaOH溶液(循环)

粗

(含AgMgO)T麟→分

离过量?!体A

无色⅛1AI(OH)(S)

τ3

溶液一乐卜物质V的

④溶液

过量气体A+HQ(g>

物质n一

⅛^HM⅜COJ(S)

溶液

混合四消

气底IVMgO(S)

回答下列问题:

(1)高温连续氧化工序中被氧化的元素是(填元素符号)。

(2)工序①的名称为。

(3)滤渣I的主要成分是(填化学式)。

(4)工序③中发生反应的离子方程式为________________________________________

___________________________________________________________________________O

(5)物质V可代替高温连续氧化工序中的NaOH,此时发生的主要反应的化学方程式为

可代替NaOH的化学试剂还有__________________________________________________

(填化学式)。

(6)热解工序产生的混合气体最适宜返回工序(填“①”“②”“③”或“④”)参与

内循环。

答案(l)Fe、Cr(2)溶解浸出(3)Mg0、Fe2O3

+

(4)2Na+2CrOΓ+2CO2+H2O=Cr2OΓ+2NaHCO3I(5)4Fe(Cro2)2+7O2+

ɪ6NaHCO3=^=8Na2CrO4+2Fe2O3+16CO2+8H2ONa2CO3

⑹②

解析(2)工序①为将氧化后的固体加水溶解浸出可溶性物质。

(4)工序③中发生的反应为络酸钠溶液与过量的二氧化碳反应生成重格酸钠和碳酸氢钠沉淀，

反应的离子方程式为2Na++2CrθT+2Cθ2+HzO==CrzOf+2NaHCO3I。

(5)碳酸氢钠代替高温连续氧化工序中的氮氧化钠发生的主要反应为高温下Fe(CrO2)2与氧气

和碳酸氢钠反应生成倍酸钠、氧化铁、二氧化碳和水，反应的化学方程式为4Fe(Crθ2)2+7θ2

高,'S

+16NaHCo3-=8Na2CrO4+2Fe2O3+16CO2+8H2O;若将碳酸氢钠换为碳酸钠也能发生

类似的反应。

(6)热解工序产生的混合气体为二氧化碳和水蒸气，将混合气体通入滤渣I中可以将氧化镁转

化为碳酸氢镁溶液，则混合气体最适宜返回的工序为工序②。

3.(2021•全国乙卷,26)磁选后的炼铁高钛炉渣，主要成分有TiO2、SiO2、Al2O3>Mg0、CaO

以及少量的FezCh。为节约和充分利用资源，通过如下工艺流程回收钛、铝、镁等。

高(NH4)2SO1热水氨水

尾气水浸渣母液①

U酸溶I-------TiO2∙XH2O

rτTI

酸酸溶渣热水母液②

该工艺条件下，有关金属离子开始沉淀和沉淀完全的PH见下表。

金属离子Fe3+Al3+Mg2+Ca2+

开始沉淀的PH2.23.59.512.4

沉淀完全(C=LOXl(Pmol∙I√∣)的PH3.24.711.113.8

回答下列问题：

(1)“焙烧”中，Tio2、SiCh几乎不发生反应，Al2O3^Mg0、Ca0、Fe2O3转化为相应的硫

酸盐。写出AbCh转化为NH4Al(SO4)2的化学方程式：

(2)“水浸”后“滤液”的PH约为2.0,在“分步沉淀”时用氨水逐步调节PH至11.6,依次

析出的金属离子是o

⑶“母液①”中Mg2+浓度为mol∙Ll

⑷“水浸渣”在160℃“酸溶”，最适合的酸是,“酸溶渣”的成分是

(5)“酸溶”后，将溶液适当稀释并加热，TiC>2'水解析出TiO2∙xH2O沉淀，该反应的离子方程

式是___________________________________________________________________________

⑹将“母液①”和“母液②”混合，吸收尾气，经处理得,循环利用。

答案(I)Al2O3+4(NH4)2SO4=^=2NH4Al(SO4)2+6NH3t+3HzOt(2)Fe3∖Al3+ʌMg2

(3)1.0X106(4)硫酸SiO2、CaSo4(5)TiO2++(x+l)H2O=^=TiO2<vH2OI+2H+

(G)(NH4)2SO4

解析(1)氧化铝转化为硫酸铝铁发生的反应为氧化铝、硫酸锭在高温条件下反应生成硫酸铝

锭、氨气和水，反应的化学方程式为AI2O3+4(NH4)2SO4=^=2NH4Al(SO4)2+6NH3t+

3H2Ot0

(2)由题给开始沉淀和完全沉淀的PH可知，将PH约为2.0的滤液加入氨水调节溶液PH为11.6

时，铁离子首先沉淀，然后是铝离子、镁离子，钙离子没有沉淀。

(3)由镁离子完全沉淀时，溶液PH为11.1可知，氢氧化镁的溶度积为IXlOrX(IXlOrgy

ɪXJQ-10.8

=IXlorO∙8,当溶液PH为11.6时，溶液中镁离子的浓度为义10三7严10卜厂|=1X子以mo卜

Ll

(4)增大溶液中硫酸根离子的浓度，有利于使微溶的硫酸钙转化为沉淀，为了使微溶的硫酸钙

完全沉淀，减少Tie)Se)4溶液中含有的硫酸钙的量，应加入浓硫酸加热到160℃酸溶；由分

析可知，二氧化硅和硫酸钙与硫酸不反应，则酸溶渣的主要成分为二氧化硅和硫酸钙。

(5)酸溶后将TiOSO4溶液适当稀释并加热，能使TiOSO4完全水解生成TiO2<vH2O沉淀和硫酸，

+

反应的离子方程式为Tio2++(χ+i)H2O=^=TiO2∙xH2OI+2Ho

(6)由分析可知，尾气为氨气，母液①为硫酸铁、母液②为硫酸，将母液①和母液②混合后吸

收氨气得到硫酸馁溶液，可以循环使用。

4.[2021∙湖北，16(1)(2)(3)(4)]废旧太阳能电池CIGS具有较高的回收利用价值，其主要组成

为CuIno.5Gao.5Se2»某探究小组回收处理流程如图：

回答下列问题：

(1)硒(Se)与硫为同族元素，Se的最外层电子数为；钱(Ga)和锢(In)位于元素周期

表第HIA族,CuIno.5Gao.5Se2中Cu的化合价为。

(2)“酸浸氧化”发生的主要氧化还原反应的化学方程式为

⑶“滤渣”与Se)CI2混合前需要洗涤、干燥，检验滤渣中Sor是否洗净的试剂是

;“回流过滤”中SOeL的作用是将氢氧化物转化为氯化物和

(4)“高温气相沉积”过程中发生反应的化学方程式为

答案(1)6+1(2)CU2O+H2O2+2H2SO4=2CUSO4+3H2O(3)HCI溶液、BaCl2溶液作

溶剂(4)GaCI3+NH3=⅛^=GaN+3HCl

解析(1)硒(Se)与硫为同族元素，故Se的最外层电子数为6:钱(Ga)和锢(In)位于元素周期表

第∏lA族，则根据化合物正负化合价为零可以知道CuIno5Gaa5Se2中Cu的化合价为+1。

(2)“酸浸氧化”为酸性条件下H2O2与烧渣中的CU2。反应，其反应的化学方程式为Cu2O+

H2O2+2H2SO4=2CUSO4+3H2O0(3)检验滤渣中SO丁是否洗净可以加入HCI溶液、BaCl2

溶液；通过“回流过滤”分为两部分：滤渣和滤液，故SOCl2的另一个作用是作溶剂。(4)“高

温气相沉积”过程是氨气和GaCl3反应，其反应的化学方程式为GaCl3+NH3=之GaN+

3HCI(.

课时精练

1.(2022•山东滕州二中模拟)富硼渣中含有镁硼酸盐(2Mgo∙B2θ3)∖镁硅酸盐(2MgoSio2)及少

量AI2O3、FeO等杂质。由富硼渣湿法制备硫酸镁晶体和硼酸(H3BO3)晶体的一种工艺流程如

下

富

浸

富硫酸镁

磨

研

硼

出

硼HSO,∕Δ出。2Mgo滤晶体

渣2

液

渣酸浸’一过七'液

粉硼酸晶体

已知：生成氢氧化物沉淀的pH(金属离子的起始浓度为0.1mol∙L^')

Fe(OH)3Al(OH)3Fe(OH)2Mg(OH)2

开始沉淀时1.93.47.09.1

完全沉淀时3.24.79.011.1

⑴酸浸时发生反应：2MgO∙Siθ2+2H2SO4==2MgSO4+SiO2+2H20,2Mg0∙B203+2H2SO4+

H20=2H3B03+2MgS04o

①上述反应体现出酸性强弱：H2SO4(填“>”或)H3BO3O

②己知硼酸与过量NaOH溶液发生的中和反应为H3BO3+OH^=B(OH)IO下列关于硼酸的

说法正确的是(填字母)。

A.硼酸是一元酸

B.向NaHCo3固体中滴加饱和硼酸溶液，有气泡产生

C.硼酸的电离方程式可表示为H3BO3+H2OB(OH)；+H

(2)检验褐色浸出液中的杂质离子：取少量浸出液，(填操作和现象)，证明

溶液中含有Fe?+。

(3)除去浸出液中的杂质离子：用MgO调节溶液的PH至____________以上，使杂质离子转化

为(填化学式)沉淀，过滤。

(4)获取晶体：i.浓缩滤液，使MgSo4和H3BO3接近饱和；ii.控制温度使两种晶体分别从溶

液中结晶。结合如图溶解度曲线，简述ii的方法：将浓缩液加入到高压釜中，升温结晶得到

晶体，分离后，再将母液降温结晶，分离得到晶体。

溶解度/g

镁

(-5’OIdOlM02(')。输度/.

注：温度高时，硼酸会随水蒸气挥发

答案(1)①>②AC(2)滴加K3［Fe(CN)6］溶液，产生蓝色沉淀(3)4.7AI(OH)3,Fe(OH)3

⑷硫酸镁硼酸

解析(1)①2MgO∙B2O3+2H2SO4+H2O=2H3BO3+2MgSO4,根据强酸制弱酸可知，酸性：

H2SO4>H3BO3;②硼酸与过量NaOH溶液发生的中和反应为H3BO3+0H^=B(0H‰,可知

硼酸为一元酸，A项正确；由于非金属性：B<C,则硼酸的酸性比碳酸弱，故硼酸与碳酸氢

钠不反应，B项错误；硼酸的电离方程式为H3BO3+H2OB(OH)；+H+,C项正确。

(3)溶液中含有铁离子、铝离子等杂质，由表中数据可知，用MgO调节溶液的PH至4.7以上，

使杂质离子转化为Al(OH)3>Fe(OH)3o

(4)由图像可知硫酸镁的溶解度随温度升高而降低，硼酸的溶解度随温度升高而增大，则可升

温结晶，得到硫酸镁晶体，分离后，再将用液降温结晶，分离得到硼酸晶体。

2.(2022•南京模拟)钛是一种重要的金属，以钛铁矿［主要成分为钛酸亚铁(FeTiO3)，还含有少

量Fe2O3］为原料制备钛的工艺流程如图所示。

钛H2SO,物质ATiT水解、煨烧、电解卜~I

铁N⅛不册卜滤液T二变列『滤液2」

矿L滤渣11操作⅛eSO,∙7H2O

⑴“溶浸”过程中生成了TioSo4,其中Ti的化合价为,“溶浸”过程发生的

主要反应的化学方程式为___________________________________________________

(2)物质A为单质，化学式为,“一系列操作”为蒸发浓缩、和过滤。

⑶将少量FeSc)√7H2θ溶于水，加入一定量的NaHCo3溶液，可制得FeCO3，写出反应的离

子方程式为________________________________________________________________

(4)若反应后的溶液中c(Fe2+)=2×10-6mol∙L^1,则溶液中C(COS)=molL?已

知：常温下FeCO3饱和溶液浓度为4.5X1(Γ6mol∙Lr).

答案(1)+4FeTiO3+2H2SO4=TiOSO4+FeSO4+2H2O(2)Fe冷却结晶

2+

(3)Fe+2HCθΓ=FeCO3I+C02t+H2O

(4)1.0X10、

解析(I)TiOS04中S的化合价为+6,O的化合价为-2,根据化合物中各元素化合价的代

数和为0,可知TiOSc)4中Ti的化合价为+4。结合钛铁矿的成分及“溶浸”过程中生成了

TiOSO4,可知该过程发生的主要反应的化学方程式为FeTiO3+2H2SO4=TiOSO4+FeSO4+

2H2OO(2)该流程中还有副产物FeSO4∙7HZO,故需将溶浸产物中的Fe3+除去，物质A为Fe。

(3)HCO；能电离出H*和COr,Fe?+与CO1结合形成难溶的FeCO3沉淀，H卡与另一分子HCO3^

2+

反应生成CCh和HzO,故反应的离子方程式为Fe+2HC07=FeC03I+C02t+H20,>(4)

6l6-6

常温下FeCO3饱和溶液浓度为4.5×10^mol∙L^,则^sp(FeCO3)=4.5×10^×4.5×IO

20X]0一u

≡≈2.0×10^",当反应后的溶液中C(Fe2+)=2XlOFmOlLr时，C(COM)=……mol.

Z^IU

L^I=1.0×10^5molL-i,

3.(2020•山东，16)用软镒矿(主要成分为MnO2,含少量Fe3O4^AbCh)和BaS制备高纯MnCO3

的工艺流程如下：

I硫化钢

JJ容液

软钵.向，园.廉I圉.冏.吊，⅛f⅛r,ιz⅛∣

ΓΠJP氢乳化钏

鳗≡⅛I酸解⅛kɪSS&⅛^1⅛

湘」纯碳

一^L—J酸镒

已知：Mno2是一种两性氧化物；25℃时相关物质的KSP见下表。

物质

Fe(0H)2Fe(OH)3Al(OH)3Mn(OH)2

--

KSP1×Ior6.3]XIOr8.61×10^32∙3IXlOl2.7-

回答下列问题:

⑴软铸矿预先粉碎的目的是，Mno2与BaS溶液反应转化为

MnO的化学方程式为______________________________________________________

(2)保持BaS投料量不变，随着MnO2与BaS投料比增大，S的量达到最大值后无明显变化，

而Ba(OH)2的量达到最大值后会减小，减小的原因是1.

(3)滤液I可循环使用，应当将其导入到操作中(填操作单元的名称)。

(4)净化时需先加入的试剂X为(填化学式)，再使用氨水调溶液的pH,则PH的理论

最小值为(当溶液中某离子浓度cW1.0Xl(Γ5mo卜Lι时，可认为该离子沉淀完全)。

(5)碳化过程中发生反应的离子方程式为______________________________________

答案(1)增大接触面积，充分反应，提高反应速率

MnO2+BaS+H2O=Ba(OH)2+Mnθ+S

⑵过量的Mno2消耗了产生的Ba(OH)2

2+

(3)蒸发(4汨2。24.9(5)Mn+HCO3+NH3-H2O=MnCO3I+NH4+H2O

解析(1)软镒矿粉碎后，表面积增大，即在反应中增大了反应物的接触面积，一是可以使之

充分反应，二是可以提高反应速率；由题给信息可知，反应物有MnC)2、BaS,生成物有Mn0;

由流程图中给出的信息可知，生成物中还有Ba(OH)2和硫黄。根据原子守恒和得失电子守恒,

可写出该反应的化学方程式Mnc)2+BaS+H2O=MnO+Ba(OH)2+S»

(2)增大MnO2与BaS的投料比，S的量达到最大值后不再变化，说明过量的MnO2与S不反

应；Ba(C)H)2的量达到最大值后会减小，说明过量的Mne)2与Ba(OH)2发生了反应，消耗了

产生的Ba(OH)2o

(3)滤液I中还含有未结晶的Ba(OH)2,可循环使用，应将其导入蒸发操作中。

(4)软镒矿中含有的Fe3O4、AI2O3杂质与硫酸反应生成FeSo4、Fe2(SO4)3^Al2(SO4)3,要除去

Fe?+,应先将Fe?+氧化为Fe3+,为了不引入其他杂质，加入的氧化剂X可选用比。2；因Fe(OH)3

和Al(OH)3的组成相似，且Fe(OH)3的KSP小于Al(OH)3的Ksp,因此当AU卡完全沉淀时，

Fe3+也完全沉淀，由KSPIAI(OH)3]=IXIO-32.3可知，C(AI3+)/((^-)=1X10—32.3,由题意知,

当c(A13+)W1.0X10-5mOMLr时沉淀完全，可求得C(OH-)21XlO^.imolL-,Ppc(H+)≤

1×10^4∙9mol∙L^1,pH的理论最小值为4.9。

(5)由流程图提供的信息可知，碳化时的反应物有碳酸氢铁、氨水、Mn2+,生成物有MnCO3,

2+

由此可写出该反应的离子方程式为Mn+HCOΓ+NH3H2O=MnCO3I+NH^+H2Oo

4.(2021∙福建，11)四铝酸镀是铝深加工的重要中间产品，具有广泛的用途。一种以铝精矿(主

要含MOS2,还有CU、Fe的化合物及SiCh等)为原料制备四铝酸钱的工艺流程如图所示。

Na2CO3>NHNo3

O2H2O(NH1)2SHNO.,

浸

铝lIl