高考化学二轮复习 5个解答题之1 工艺流程综合题（含解析）-人教版高三化学试题

工艺流程综合题历年真题集中研究——明考情1．(2018·全国卷Ⅱ)我国是世界上最早制得和使用金属锌的国家。一种以闪锌矿(ZnS，含有SiO2和少量FeS、CdS、PbS杂质)为原料制备金属锌的流程如图所示：相关金属离子[c0(Mn＋)＝0.1mol·L－1]形成氢氧化物沉淀的pH范围如下：金属离子Fe3＋Fe2＋Zn2＋Cd2＋开始沉淀的pH1.56.36.27.4沉淀完全的pH2.88.38.29.4回答下列问题：(1)焙烧过程中主要反应的化学方程式为______________________________________________________________________________________________________________________________________。(2)滤渣1的主要成分除SiO2外还有________；氧化除杂工序中ZnO的作用是________，若不通入氧气，其后果是___________________________________________。(3)溶液中的Cd2＋可用锌粉除去，还原除杂工序中反应的离子方程式为________________________________________________________________________。(4)电解硫酸锌溶液制备单质锌时，阴极的电极反应式为________________；沉积锌后的电解液可返回____工序继续使用。[把脉考点]第(1)问考查陌生化学方程式的书写第(2)问考查反应过程中的除杂、反应条件的控制第(3)问考查离子方程式的书写第(4)问考查电极反应式的书写、原料的循环利用解析：(1)闪锌矿的主要成分是ZnS，所以高温焙烧过程中主要反应的化学方程式为ZnS＋eq\f(3,2)O2eq\o(=,\s\up7(焙烧))ZnO＋SO2。(2)闪锌矿焙烧后的主要成分变为ZnO，还存在少量SiO2、Fe2O3、CdO、PbO，加稀H2SO4后，发生一系列化学反应：ZnO＋H2SO4=ZnSO4＋H2O、Fe2O3＋3H2SO4=Fe2(SO4)3＋3H2O、CdO＋H2SO4=CdSO4＋H2O、PbO＋H2SO4=PbSO4＋H2O。其中SiO2和PbSO4不溶于水，以沉淀的形式沉降下来，所以滤渣1的主要成分是SiO2和PbSO4。氧化除杂工序中ZnO的作用是调节溶液的pH在2.8～6.2，使Fe3＋完全转变为Fe(OH)3沉淀；通入O2的目的是使溶液中的Fe2＋转化为Fe3＋，有利于除杂，若不通入O2，无法除去溶液中的杂质Fe2＋。(3)溶液中的Cd2＋与加入的Zn粉反应而被除去，反应的离子方程式为Zn＋Cd2＋=Zn2＋＋Cd。(4)电解ZnSO4溶液制备单质Zn时，阴极放电的是Zn2＋，电极反应式是Zn2＋＋2e－=Zn。沉积锌后的溶液应该是ZnSO4和稀H2SO4，可返回到溶浸工序循环使用。答案：(1)ZnS＋eq\f(3,2)O2eq\o(=,\s\up7(焙烧))ZnO＋SO2(2)PbSO4调节溶液的pH无法除去杂质Fe2＋(3)Cd2＋＋Zn=Cd＋Zn2＋(4)Zn2＋＋2e－=Zn溶浸2．(2017·全国卷Ⅰ)Li4Ti5O12和LiFePO4都是锂离子电池的电极材料，可利用钛铁矿(主要成分为FeTiO3，还含有少量MgO、SiO2等杂质)来制备。工艺流程如下：回答下列问题：(1)“酸浸”实验中，铁的浸出率结果如图所示。由图可知，当铁的浸出率为70%时，所采用的实验条件为________。(2)“酸浸”后，钛主要以TiOCleq\o\al(2－,4)形式存在，写出相应反应的离子方程式：________________________。(3)TiO2·xH2O沉淀与双氧水、氨水反应40min所得实验结果如下表所示：温度/℃3035404550TiO2·xH2O转化率/%9295979388分析40℃时TiO2·xH2O转化率最高的原因_______________________________。(4)Li2Ti5O15中Ti的化合价为＋4，其中过氧键的数目为________。(5)若“滤液②”中c(Mg2＋)＝0.02mol·L－1，加入双氧水和磷酸(设溶液体积增加1倍)，使Fe3＋恰好沉淀完全即溶液中c(Fe3＋)＝1.0×10－5mol·L－1，此时是否有Mg3(PO4)2沉淀生成？______________________(列式计算)。FePO4、Mg3(PO4)2的Ksp分别为1.3×10－22、1.0×10－24。(6)写出“高温煅烧②”中由FePO4制备LiFePO4的化学方程式：______________。[把脉考点]第(1)问考查原料的处理与反应条件的控制第(2)问考查陌生离子方程式的书写第(3)问考查化工原理分析第(4)问考查化学键第(5)问考查Ksp的相关计算第(6)问考查陌生化学方程式的书写解析：(1)从图像直接可以看出，当铁的浸出率为70%时对应的温度、时间分别为100℃、2h和90℃、5h。(2)解答陌生离子方程式的书写，首先要根据题意判断反应前后元素化合价的变化(反应前后Ti、Fe、H、Cl四种元素化合价没有变化)来推断离子反应类型(非氧化还原反应)，再根据题意写反应前后的参与反应的物质：FeTiO3＋H＋＋Cl－——Fe2＋＋TiOCleq\o\al(2－,4)，再根据电荷守恒进行配平FeTiO3＋4H＋＋4Cl－——Fe2＋＋TiOCleq\o\al(2－,4)，最后根据元素守恒可知生成产物中有H2O，则补水后可得FeTiO3＋4H＋＋4Cl－=Fe2＋＋TiOCleq\o\al(2－,4)＋2H2O，即是要求的离子方程式。(3)联系化学反应速率、双氧水和氨水性质分析转化率。这类问题要从两个角度分析，即低于40℃时，随着温度的升高，反应速率加快；高于40℃时，氨水挥发速率加快、双氧水分解速率加快，导致反应物浓度降低，结果转化率降低。(4)锂元素在化合物中只有一种化合价(＋1)，过氧键中氧显－1价，其余的氧为－2价，由化合物中元素化合价代数和等于0，设Li2Ti5O15中－2价、－1价氧原子个数分别为x、y，有：eq\b\lc\{\rc\(\a\vs4\al\co1(x＋y＝15，,2x＋y＝22))解得x＝7，y＝8。所以，过氧键数目为eq\f(8,2)＝4。(5)分两步计算：①计算铁离子完全沉淀时磷酸根离子浓度。c(Fe3＋)·c(POeq\o\al(3－,4))＝Ksp(FePO4)，c(POeq\o\al(3－,4))＝eq\f(1.3×10－22,1.0×10－5)mol·L－1＝1.3×10－17mol·L－1。②混合后，溶液中镁离子浓度为c(Mg2＋)＝0.01mol·L－1，c3(Mg2＋)·c2(POeq\o\al(3－,4))＝0.013×(1.3×10－17)2≈1.7×10－40<Ksp[Mg3(PO4)2]，没有磷酸镁沉淀生成。(6)草酸中碳为＋3价，高温煅烧过程中铁的化合价降低，碳的化合价升高，有CO2生成。答案：(1)100℃、2h,90℃、5h(2)FeTiO3＋4H＋＋4Cl－=Fe2＋＋TiOCleq\o\al(2－,4)＋2H2O(3)低于40℃，TiO2·xH2O转化反应速率随温度升高而增加；超过40℃，双氧水分解与氨气逸出导致TiO2·xH2O转化反应速率下降(4)4(5)Fe3＋恰好沉淀完全时，c(POeq\o\al(3－,4))＝eq\f(1.3×10－22,1.0×10－5)mol·L－1＝1.3×10－17mol·L－1，则c3(Mg2＋)·c2(POeq\o\al(3－,4))值为0.013×(1.3×10－17)2≈1.7×10－40<Ksp[Mg3(PO4)2]，因此不会生成Mg3(PO4)2沉淀(6)2FePO4＋Li2CO3＋H2C2O4eq\o(=,\s\up7(高温),\s\do5())2LiFePO4＋3CO2↑＋H2O3．(2016·全国卷Ⅲ)以硅藻土为载体的五氧化二钒(V2O5)是接触法生产硫酸的催化剂。从废钒催化剂中回收V2O5既避免污染环境又有利于资源综合利用。废钒催化剂的主要成分为：物质V2O5V2O4K2SO4SiO2Fe2O3Al2O3质量分数/%2.2～2.92.8～3.122～2860～651～2＜1以下是一种废钒催化剂回收工艺路线：回答下列问题：(1)“酸浸”时V2O5转化为VOeq\o\al(＋,2)，反应的离子方程式为____________________________________，同时V2O4转化成VO2＋。“废渣1”的主要成分是__________。(2)“氧化”中欲使3mol的VO2＋变为VOeq\o\al(＋,2)，则需要氧化剂KClO3至少为______mol。(3)“中和”作用之一是使钒以V4Oeq\o\al(4－,12)形式存在于溶液中。“废渣2”中含有________。(4)“离子交换”和“洗脱”可简单表示为：4ROH＋V4Oeq\o\al(4－,12)eq\o(,\s\up7(离子交换),\s\do5(洗脱))R4V4O12＋4OH－(ROH为强碱性阴离子交换树脂)。为了提高洗脱效率，淋洗液应该呈________性(填“酸”“碱”或“中”)。(5)“流出液”中阳离子最多的是________。(6)“沉钒”得到偏钒酸铵(NH4VO3)沉淀，写出“煅烧”中发生反应的化学方程式________________________________________________________________________。[把脉考点]第(1)问考查陌生离子方程式的书写、化工原理的分析第(2)问考查氧化还原反应的计算第(3)问考查化工原理的分析第(4)问考查反应条件的控制第(5)问考查化工原理的分析第(6)问考查陌生化学方程式的书写解析：(1)“酸浸”时V2O5转化为VOeq\o\al(＋,2)，V2O5、VOeq\o\al(＋,2)中V元素均显＋5价，V元素化合价不变，则该反应是非氧化还原反应，结合溶液的酸碱性及元素守恒写出离子方程式：V2O5＋2H＋=2VOeq\o\al(＋,2)＋H2O。废钒催化剂中除SiO2外，其余物质均与稀硫酸反应生成易溶于水的盐，则“废渣1”的主要成分是SiO2。(2)“氧化”中使3mol的VO2＋变为VOeq\o\al(＋,2)，转移电子的物质的量为3mol×(5－4)＝3mol；氧化剂KClO3被还原为KCl，Cl元素由＋5价降低到－1价，根据电子守恒可知，需要KClO3的物质的量至少为eq\f(3mol,6)＝0.5mol。(3)由图可知，加入KOH中和后产生废渣2，而“中和”作用之一是使钒以V4Oeq\o\al(4－,12)形式存在于溶液中，后续操作中未进行除杂操作，显然该过程中还生成Fe(OH)3和Al(OH)3沉淀，从而除去Fe3＋、Al3＋，故“废渣2”中含有Fe(OH)3和Al(OH)3。(4)“离子交换”和“洗脱”可简单表示为4ROH＋V4Oeq\o\al(4－,12)eq\o(,\s\up7(离子交换),\s\do5(洗脱))R4V4O12＋4OH－(ROH为强碱性阴离子交换树脂)。为了提高洗脱效率，应增加溶液中c(OH－)，使平衡逆向移动，故淋洗液应该呈碱性。(5)“氧化”和“中和”操作中分别加入KClO3、KOH，而“离子交换”过程中，消耗V4Oeq\o\al(4－,12)同时生成OH－，而阳离子未参与离子交换，故“流出液”中阳离子最多的是K＋。(6)“沉钒”得到偏钒酸铵(NH4VO3)沉淀，“煅烧”过程中生成V2O5，考虑铵盐的不稳定性，还应生成NH3和H2O，结合元素守恒写出化学方程式：2NH4VO3eq\o(=,\s\up7(高温))V2O5＋H2O＋2NH3↑。答案：(1)V2O5＋2H＋=2VOeq\o\al(＋,2)＋H2OSiO2(2)0.5(3)Fe(OH)3和Al(OH)3(4)碱(5)K＋(6)2NH4VO3eq\o(=,\s\up7(高温))V2O5＋H2O＋2NH3↑化学工艺流程题是高考的必考题型，题目综合性强，难度大，通常以化工生产流程图的形式，以陌生元素或陌生化合物知识为载体，综合考查元素化合物知识、氧化还原反应方程式的书写、实验基本操作、实验步骤的分析、通过化工原理的分析判断流程中残渣或废液的成分、反应条件的控制与选择、产率的计算、Ksp的应用、绿色化学思想的体现等，可以说是真正的学科内综合题，无所不考。必备知能系统归纳——通流程(一)分析试题结构特点——掌握解题流程1．分析试题结构特点题头(2016·全国卷Ⅰ)NaClO2是一种重要的杀菌消毒剂，也常用来漂白织物等，其一种生产工艺如下：题干题尾回答下列问题：(1)NaClO2中Cl的化合价为________。(2)写出“反应”步骤中生成ClO2的化学方程式________________________________________________________________________________________________________________________________________。(3)“电解”所用食盐水由粗盐水精制而成，精制时，为除去Mg2＋和Ca2＋，要加入的试剂分别为________、________。“电解”中阴极反应的主要产物是________。(4)“尾气吸收”是吸收“电解”过程排出的少量ClO2。此吸收反应中，氧化剂与还原剂的物质的量之比为________，该反应中氧化产物是________。(5)“有效氯含量”可用来衡量含氯消毒剂的消毒能力，其定义是：每克含氯消毒剂的氧化能力相当于多少克Cl2的氧化能力。NaClO2的有效氯含量为________。(计算结果保留两位小数)说明2．掌握解题流程(1)审题先审题头，从题头中获取有用信息，了解制取的产品，再整体浏览流程图(题干)，分清原料预处理、反应条件的控制、核心反应、物质的分离与提纯等，最后审设问(题尾)，逐一回答问题。(2)答题①先答以“点”设问的问题(即不需要理清工艺流程图的主线即可以答题)如“试题结构特点”题尾第(1)问NaClO2中Cl的化合价为＋3和第(3)问“电解”所用食盐水由粗盐水精制而成，精制时，为除去Mg2＋和Ca2＋，需加入的试剂分别为NaOH溶液、Na2CO3溶液。解题时完全没有必要考虑流程图，直接利用所学知识回答即可。②再答以“线”设问的问题(即先理清工艺流程图的前后关系才能答题)如“试题结构特点”题尾第(2)问写出“反应”步骤中生成ClO2的化学方程式2NaClO3＋SO2＋H2SO4=2ClO2＋2NaHSO4和第(3)问中……，“电解”中阴极反应的主要产物是ClOeq\o\al(－,2)(或NaClO2)。解题时无法直接作答，需带着问题，找工艺流程图中相应的“反应”和“电解”位置，找到反应物和生成物，再具体问题具体回答即可。(二)多研高考经典化工流程——提升流程分析能力1．(2017·全国卷Ⅰ)Li4Ti5O12和LiFePO4都是锂离子电池的电极材料，可利用钛铁矿(主要成分为FeTiO3，还含有少量MgO、SiO2等杂质)来制备。工艺流程如下：[涉及反应]①“酸浸”后，钛主要以TiOCleq\o\al(2－,4)形式存在，其反应的离子方程式为FeTiO3＋4H＋＋4Cl－=Fe2＋＋TiOCleq\o\al(2－,4)＋2H2O②由FePO4制备LiFePO4的化学方程式为2FePO4＋Li2CO3＋H2C2O4eq\o(=,\s\up7(高温))2LiFePO4＋3CO2↑＋H2O2．(2017·海南高考)以工业生产硼砂所得废渣硼镁泥为原料制取MgSO4·7H2O的过程如图所示：硼镁泥的主要成分如下表：MgOSiO2FeO、Fe2O3CaOAl2O3B2O330%～40%20%～25%5%～15%2%～3%1%～2%1%～2%[涉及反应]①酸解中发生的主要离子方程式为MgO＋2H＋=Mg2＋＋H2OFeO＋2H＋=Fe2＋＋H2OFe2O3＋6H＋=2Fe3＋＋3H2OAl2O3＋6H＋=2Al3＋＋3H2O②除杂中发生的主要离子方程式为2H＋＋ClO－＋2Fe2＋=2Fe3＋＋Cl－＋H2O2Fe3＋＋3MgO＋3H2O=2Fe(OH)3↓＋3Mg2＋2Al3＋＋3MgO＋3H2O=2Al(OH)3↓＋3Mg2＋3．(2016·全国卷Ⅲ)以硅藻土为载体的五氧化二钒(V2O5)是接触法生产硫酸的催化剂。从废钒催化剂中回收V2O5既避免污染环境又有利于资源综合利用。废钒催化剂的主要成分为：物质V2O5V2O4K2SO4SiO2Fe2O3Al2O3质量分数/%2.2～2.92.8～3.122～2860～651～2＜1以下是一种废钒催化剂回收工艺路线：[涉及反应]①“酸浸”时V2O5转化为VOeq\o\al(＋,2)的离子方程式：V2O5＋2H＋=2VOeq\o\al(＋,2)＋H2O②“氧化”时，所发生的离子方程式：6VO2＋＋ClOeq\o\al(－,3)＋3H2O=6VOeq\o\al(＋,2)＋Cl－＋6H＋③“煅烧”偏钒酸铵(NH4VO3)时，发生反应的化学方程式：2NH4VO3eq\o(=,\s\up7(高温))V2O5＋2NH3↑＋H2O4．(2016·海南高考)某废催化剂含58.2%的SiO2、21.0%的ZnO、4.5%的ZnS和12.8%的CuS。某同学用15.0g该废催化剂为原料，回收其中的锌和铜。采用的实验方案如下：[涉及反应]①ZnO＋H2SO4=ZnSO4＋H2O②ZnS＋H2SO4=ZnSO4＋H2S↑③CuS＋H2O2＋H2SO4=CuSO4＋S＋2H2O5．(2015·全国卷Ⅱ)实验室用NH4Cl、盐酸、NaClO2(亚氯酸钠)为原料，通过以下过程制备ClO2：[涉及反应]①电解时发生反应的化学方程式为NH4Cl＋2HCleq\o(=,\s\up7(电解))3H2↑＋NCl3②制备ClO2的化学方程式为6NaClO2＋NCl3＋3H2O=6ClO2＋NH3↑＋3NaCl＋3NaOH6．(2013·全国卷Ⅰ)锂离子电池的应用很广，其正极材料可再生利用。某锂离子电池正极材料有钴酸锂(LiCoO2)、导电剂乙炔黑和铝箔等。充电时，该锂离子电池负极发生的反应为6C＋xLi＋＋xe－=LixC6。现欲利用以下工艺流程回收正极材料中的某些金属资源(部分条件未给出)。[涉及反应]①正极碱浸的离子方程式：2Al＋2OH－＋2H2O=2AlOeq\o\al(－,2)＋3H2↑②酸浸中发生的主要氧化还原反应方程式为2LiCoO2＋3H2SO4＋H2O2eq\o(=,\s\up7(△),\s\do5())Li2SO4＋2CoSO4＋O2↑＋4H2O③“沉钴”过程中发生反应的化学方程式为CoSO4＋2NH4HCO3=CoCO3↓＋(NH4)2SO4＋H2O＋CO2↑7．(2013·全国卷Ⅱ)氧化锌为白色粉末，可用于湿疹、癣等皮肤病的治疗。纯化工业级氧化锌[含有Fe(Ⅱ)、Mn(Ⅱ)、Ni(Ⅱ)等杂质]的流程如下：[涉及反应]①反应b中发生的离子方程式为MnOeq\o\al(－,4)＋3Fe2＋＋7H2O=3Fe(OH)3↓＋MnO2↓＋5H＋2MnOeq\o\al(－,4)＋3Mn2＋＋2H2O=5MnO2↓＋4H＋②反应d中发生的离子方程式为COeq\o\al(2－,3)＋Zn2＋=ZnCO3↓③反应e中发生的反应为ZnCO3eq\o(=,\s\up7(煅烧))ZnO＋CO2↑高考题点逐一研究——清盲点化学工艺流程题以工业上制备某物质(纯净物)为目的，把实际生产(或设计)中的过程以简图的形式表现出来：一般以无机矿物、工农业生产或生活废旧物质为原料，利用化学反应原理知识，首先对原料经过一定的预处理，再通过一系列化学反应，经过多次分离提纯，最后得到目标产物。其工艺流程及各环节的主要关键点图解如下：命题点一化学工艺流程题中原料的预处理原料预处理的常用方法方法目的研磨减小固体的颗粒度，增大固体与液体或气体间的接触面积，增大反应速率水浸与水接触反应或溶解酸浸与酸接触反应或溶解，使可溶性金属离子进入溶液，不溶物通过过滤除去碱浸除去油污，溶解酸性氧化物、铝及其氧化物灼烧除去可燃性杂质或使原料初步转化，如从海带中提取碘时的灼烧就是为了除去可燃性杂质煅烧改变结构，使一些物质能溶解，并使一些杂质在高温下氧化、分解，如煅烧高岭土[对点训练]1．(2015·全国卷Ⅰ节选)硼及其化合物在工业上有许多用途。以铁硼矿(主要成分为Mg2B2O5·H2O和Fe3O4，还有少量Fe2O3、FeO、CaO、Al2O3和SiO2等)为原料制备硼酸(H3BO3)的工艺流程如下所示：写出Mg2B2O5·H2O与硫酸反应的化学方程式：__________________________________________________________________________________________________________。为提高浸出速率，除适当增加硫酸浓度外，还可采取的措施有________________________________________________________________________(写出两条)。解析：盐跟酸反应生成新盐和新酸，据此可写出Mg2B2O5·H2O与硫酸反应的化学方程式：Mg2B2O5·H2O＋2H2SO4eq\o(=,\s\up7(△),\s\do5())2MgSO4＋2H3BO3。可采取升高温度、将矿石粉碎增大接触面积或搅拌等措施，以提高浸出速率。答案：Mg2B2O5·H2O＋2H2SO4eq\o(=,\s\up7(△),\s\do5())2H3BO3＋2MgSO4提高反应温度、减小铁硼矿粉粒径2．某工厂生产硼砂过程中产生的固体废料，主要含有MgCO3、MgSiO3、CaMg(CO3)2、Al2O3和Fe2O3等，回收其中镁的工艺流程如下：试回答在“浸出”步骤中，为提高镁的浸出率，可采取的措施有________________________________________________________________________(两条即可)。解析：采取措施其目的是让更多的镁的化合物能与硫酸反应。答案：增大硫酸浓度、加热升高温度、边加硫酸边搅拌3．(2018·石家庄二模)稀土是一种不可再生的战略性资源，被广泛应用于电子信息、国防军工等多个领域。一种从废弃阴极射线管(CRT)荧光粉中提取稀土元素钇(Y)的工艺流程如下：已知：废弃CRT荧光粉的化学组成(某些不参与反应的杂质未列出)成分含量/%Y2O3ZnOAl2O3PbO2MgO预处理前24.2841.827.811.670.19预处理后68.515.424.335.430.50试回答步骤Ⅰ中进行原料预处理的目的为_________________________________。解析：由已知中预处理前和预处理后的成分含量变化可得，预处理的目的为除去ZnO和Al2O3。答案：除去ZnO和Al2O34．碲(Te)位于元素周期表第ⅥA族，由该元素组成的物质可用作石油裂化的催化剂，电镀液的光亮剂，玻璃的着色材料，合金材料的添加剂等。碲化铜渣是电解精炼铜时产生的一种矿渣，其主要含Cu2Te、Au、Ag等，利用下列工艺流程可回收碲：已知：TeO2的熔点为733℃，微溶于水，可溶于强酸和强碱。回答下列问题：(1)Te与S的最高价氧化物对应的水化物的酸性强弱顺序为________(用化学式表示)。(2)“酸浸1”需加热，加热的目的是______________________________，“酸浸1”发生反应的氧化产物是________(写化学式)。(3)“水浸”后“滤液1”的颜色是________。(4)“滤渣1”进行“碱浸”的离子方程式是______________________________。(5)从可持续发展意识和绿色化学观念来看，“滤渣2”进行酸浸的意义是________________________________________________________________________________________________________________________________________________。解析：(1)S、Te同主族，同主族元素从上到下，非金属性逐渐减弱，故H2SO4的酸性比H2TeO4强。(2)酸浸时加热的目的是提高浸出速率，结合流程图知，“酸浸1”发生反应的化学方程式为Cu2Te＋2H2SO4＋2O2eq\o(=,\s\up7(△))2CuSO4＋TeO2＋2H2O，故其氧化产物为CuSO4、TeO2。(3)“滤液1”的溶质中含CuSO4，故“滤液1”的颜色为蓝色。(4)“滤渣1”中含有TeO2，TeO2溶解于NaOH溶液生成亚碲酸盐，故反应的离子方程式为TeO2＋2OH－=TeOeq\o\al(2－,3)＋H2O。(5)分析流程图并结合碲化铜渣中含Au、Ag等，知“滤渣2”经酸浸后可得到含CuSO4的滤液，并可回收Au、Ag，符合可持续发展意识和绿色化学观念。答案：(1)H2SO4＞H2TeO4(2)加快浸出速率CuSO4、TeO2(3)蓝色(或浅蓝色)(4)TeO2＋2OH－=TeOeq\o\al(2－,3)＋H2O(5)“滤渣2”经过酸浸可得到含CuSO4的滤液，并可达到回收Au、Ag的目的，符合可持续发展意识和绿色化学观念命题点二化学工艺流程题中反应条件的控制常见反应条件的控制及目的1．控制溶液的pH(1)控制反应的发生，增强物质的氧化性或还原性，或改变水解程度。(2)控制溶液的酸碱性使其中的某些金属离子形成氢氧化物沉淀。①控制溶液的酸碱性使其中的某些金属离子形成氢氧化物沉淀。如若要除去Al3＋、Mn2＋溶液中含有的Fe2＋，先用氧化剂把Fe2＋氧化为Fe3＋，再调溶液的pH。②调节pH所需的物质一般应满足两点：能与H＋反应，使溶液pH增大；不引入新杂质。例如：若要除去Cu2＋溶液中混有的Fe3＋，可加入CuO、Cu(OH)2、Cu2(OH)2CO3等物质来调节溶液的pH。2．控制反应的温度(1)控制化学反应速率。(2)控制平衡移动方向。(3)控制固体的溶解与结晶，如趁热过滤能防止某物质降温时析出。(4)促进溶液中气体的逸出或实现蒸馏。(5)防止或实现某物质水解或分解。(6)使催化剂达到最大活性。(7)防止副反应的发生。3．调节反应物的浓度(1)根据需要选择适宜浓度，控制一定的反应速率，使平衡移动有利于目标产物的生成，减小对后续操作产生的影响。(2)反应物过量，能保证反应的完全发生或提高其他物质的转化率，但对后续操作也会产生影响。4．控制反应体系的压强(1)改变化学反应速率。(2)影响平衡移动的方向。5．使用催化剂加快反应速率，提高生产效率。[对点训练]1．(2018·全国卷Ⅰ节选)焦亚硫酸钠(Na2S2O5)在医药、橡胶、印染、食品等方面应用广泛。利用烟道气中的SO2生产Na2S2O5的工艺为：(1)pH＝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____________________________。解析：(1)酸性条件下，SO2与Na2CO3溶液生成NaHSO3。(2)工艺中加入Na2CO3固体并再次通入SO2，其目的是得到NaHSO3过饱和溶液。答案：(1)NaHSO3(2)得到NaHSO3过饱和溶液2．碳酸锂(相对分子质量为74)广泛应用于化工、冶金、陶瓷、医药、制冷、焊接、锂合金等行业。制备流程如下：已知：碳酸锂的溶解度(g·L－1)见下表。温度/℃010203040506080100Li2CO31.541.431.331.251.171.081.010.850.72(1)硫酸化焙烧工业反应温度控制在250～300℃，主要原因是___________；同时，硫酸用量为理论耗酸量的115%左右，硫酸如果加入过多则________(填字母)。A．增加酸耗量B．增加后续杂质的处理量C．增加后续中和酸的负担(2)水浸时，需要在搅拌下加入石灰石粉末的主要作用是________________________________________________________________________。(3)“沉锂”需要在95℃以上进行，主要原因是________________________________________________________________________________________________。过滤碳酸锂所得母液中主要含有Na2SO4，还可能含有________。解析：(1)若温度过低，反应速率慢，若温度过高，则浓H2SO4沸腾，挥发较多。(2)加入CaCO3一是和多余H2SO4反应，二是调节pH除去大部分杂质。(3)由表格中数据可知，温度越高，Li2CO3溶解度越小，故沉锂在95℃以上进行可增加产率。过滤后的母液中除Na2SO4外还可能有Na2CO3、Li2CO3。答案：(1)温度低于250℃，反应速率较慢；温度高于300℃，硫酸挥发较多ABC(2)除去多余的硫酸，同时调整pH，除去大部分杂质(3)温度越高，碳酸锂溶解度越小，可以增加产率Na2CO3、Li2CO33．利用水钴矿(主要成分为Co2O3，含少量Fe2O3、Al2O3、MnO、MgO、CaO、SiO2等)可以制取多种化工试剂，以下为草酸钴晶体和氯化钴晶体的制备流程，回答下列问题：已知：①浸出液中含有的阳离子主要有H＋、Co2＋、Fe2＋、Mn2＋、Al3＋、Mg2＋、Ca2＋等。②沉淀Ⅰ中只含有两种沉淀。③流程中部分阳离子以氢氧化物形式沉淀时溶液的pH见下表：沉淀物Fe(OH)3Fe(OH)2Co(OH)2Al(OH)3Mn(OH)2开始沉淀2.77.67.64.07.7完全沉淀3.79.69.25.29.8(1)浸出过程中Co2O3发生反应的离子方程式为__________________________________________________________________________________________________。(2)加入NaClO3的作用是____________________________________________。(3)加入Na2CO3调pH至5.2，目的是____________________________________________；萃取剂层含锰元素，则沉淀Ⅱ的主要成分为________________________________。(4)操作Ⅰ包括：将水层加入浓盐酸调整pH为2～3，________、________、过滤、洗涤、减压烘干等过程。解析：(1)浸出过程中，Co2O3与盐酸、Na2SO3发生反应，Co2O3转化为Co2＋，Co元素化合价降低，则S元素化合价升高，SOeq\o\al(2－,3)转化为SOeq\o\al(2－,4)，根据得失电子守恒、电荷守恒和原子守恒配平离子方程式：Co2O3＋4H＋＋SOeq\o\al(2－,3)=2Co2＋＋SOeq\o\al(2－,4)＋2H2O。(2)加入NaClO3的作用是将Fe2＋氧化为Fe3＋，便于后面调节pH时生成Fe(OH)3沉淀而除去。(3)根据工艺流程图，结合表格中提供的数据可知，加Na2CO3调pH至5.2，目的是使Fe3＋和Al3＋沉淀完全。滤液Ⅰ中含有的金属阳离子为Co2＋、Mn2＋、Mg2＋、Ca2＋等，萃取剂层含锰元素，结合流程图中向滤液Ⅰ中加入了NaF溶液，知沉淀Ⅱ为MgF2、CaF2。(4)经过操作Ⅰ由溶液得到结晶水合物，故除题中已知过程外，操作Ⅰ还包括蒸发浓缩、冷却结晶。答案：(1)Co2O3＋SOeq\o\al(2－,3)＋4H＋=2Co2＋＋SOeq\o\al(2－,4)＋2H2O(2)将Fe2＋氧化为Fe3＋，便于后面调节pH时生成Fe(OH)3沉淀而除去(3)使Fe3＋和Al3＋沉淀完全CaF2和MgF2(4)蒸发浓缩冷却结晶4．铁红(Fe2O3)和钛白粉(TiO2)均为重要的墙面装修颜料。一种利用钛铁矿(主要成分为FeTiO3，还含有少量Fe2O3)联合生产铁红和钛白粉的工艺流程如图所示：回答下列问题：(1)FeSO4溶液与NH4HCO3溶液的反应温度应控制在35℃以下，其原因是________________________________________________________________________，该反应的离子方程式是_______________________________________________。(2)TiO2＋转化为TiO(OH)2需要加热，加热的目的是________________，该反应的离子方程式为___________________________________________。(3)常温时，在生成的FeCO3达到沉淀溶解平衡的溶液中，测得溶液中c(COeq\o\al(2－,3))＝3.0×10－6mol·L－1，pH为8.5，则所得的FeCO3中是否含Fe(OH)2？(列式计算){已知Ksp(FeCO3)＝3.0×10－11，Ksp[Fe(OH)2]＝8.0×10－16}。解析：(1)温度太高，则NH4HCO3易分解，且降低温度可减少Fe2＋的水解。根据题图可知该反应的离子方程式为Fe2＋＋2HCOeq\o\al(－,3)=FeCO3↓＋CO2↑＋H2O。(2)TiO2＋水解生成TiO(OH)2，加热可以加快水解反应速率。答案：(1)减少NH4HCO3分解、减少Fe2＋水解Fe2＋＋2HCOeq\o\al(－,3)=FeCO3↓＋CO2↑＋H2O(2)促进TiO2＋水解，加快反应速率TiO2＋＋2H2Oeq\o(=,\s\up7(△))TiO(OH)2↓＋2H＋(3)Ksp(FeCO3)＝c(Fe2＋)·c(COeq\o\al(2－,3))，故c(Fe2＋)＝eq\f(KspFeCO3,cCO\o\al(2－,3))＝1.0×10－5mol·L－1，pH＝8.5，则c(OH－)＝10－5.5mol·L－1，故c(Fe2＋)·c2(OH－)＝10－16＜Ksp[Fe(OH)2]＝8.0×10－16，故所得的FeCO3中无Fe(OH)2命题点三化学工艺流程题中方程式的书写用离子方程式或化学方程式表示某个阶段的反应，是化学工艺流程题中的经典题型，涉及的物质一般是陌生物质，考查的内容一般是离子反应和氧化还原反应的结合，难度较大。(一)理清离子反应的相关知识1．化工流程题中主要涉及的5类离子反应(1)难溶物溶解的离子反应①ZnCO3溶于稀硫酸：ZnCO3＋2H＋=Zn2＋＋H2O＋CO2↑②Cr(OH)3溶于盐酸：Cr(OH)3＋3H＋=Cr3＋＋3H2O③Al(OH)3溶于强碱：Al(OH)3＋OH－=AlOeq\o\al(－,2)＋2H2O(2)沉淀转化的离子反应①ZnS转化为CuS：ZnS＋Cu2＋=CuS＋Zn2＋②AgCl转化为AgI：AgCl＋I－=AgI＋Cl－③Mg(OH)2转化为Fe(OH)3：3Mg(OH)2＋2Fe3＋=2Fe(OH)3＋3Mg2＋(3)同种元素在同种价态、不同pH条件下转化的离子反应①CrOeq\o\al(2－,4)在酸性条件下转化为Cr2Oeq\o\al(2－,7)：2CrOeq\o\al(2－,4)＋2H＋=Cr2Oeq\o\al(2－,7)＋H2O②V2O5在酸浸时转化为VOeq\o\al(＋,2)：V2O5＋2H＋=2VOeq\o\al(＋,2)＋H2O③Cr(OH)3在碱性条件下转化为Cr(OH)eq\o\al(－,4)：Cr(OH)3＋OH－=Cr(OH)eq\o\al(－,4)(4)与量有关的离子反应①向Ca(OH)2溶液中滴加NaHCO3溶液NaHCO3溶液少量：HCOeq\o\al(－,3)＋OH－＋Ca2＋=CaCO3↓＋H2ONaHCO3溶液过量：2HCOeq\o\al(－,3)＋2OH－＋Ca2＋=CaCO3↓＋COeq\o\al(2－,3)＋2H2O②向NaHSO4溶液中滴加Ba(OH)2溶液加Ba(OH)2溶液至SOeq\o\al(2－,4)恰好沉淀：H＋＋OH－＋SOeq\o\al(2－,4)＋Ba2＋=BaSO4↓＋H2O加Ba(OH)2溶液至溶液呈中性：2H＋＋2OH－＋SOeq\o\al(2－,4)＋Ba2＋=BaSO4↓＋2H2O(5)涉及氧化还原反应的离子反应①KMnO4与盐酸反应生成MnCl2和Cl2：2MnOeq\o\al(－,4)＋10Cl－＋16H＋=2Mn2＋＋5Cl2↑＋8H2O②碱性条件下NaClO将Fe(OH)3氧化为Na2FeO4：2Fe(OH)3＋3ClO－＋4OH－=2FeOeq\o\al(2－,4)＋3Cl－＋5H2O2．书写离子方程式时需注意的事项(1)观察离子方程式中的符号是否正确、合理，如不可逆反应用“=”，可逆反应用“”，气体符号为“↑”，沉淀符号为“↓”。(2)离子方程式中必须用化学式表示的物质有难溶于水的物质(如AgCl、BaSO4等)、难电离的物质(如弱酸、弱碱等)、非电解质(如SO2、CO2等)。(3)离子方程式中的微溶物[如Ca(OH)2等]有时用化学式表示，有时用离子符号表示。作为反应物时，若为澄清溶液则写离子符号，若是浊液则写化学式；作为生成物时一般写化学式。(4)注意酸式盐中酸式酸根离子的书写方式，多元弱酸的酸式酸根离子，在离子方程式中不能拆开写，如NaHCO3在水溶液中的离子是Na＋和HCOeq\o\al(－,3)，其中HCOeq\o\al(－,3)不能拆开写成H＋和COeq\o\al(2－,3)；而多元强酸的酸式酸根离子在水溶液中可完全电离，如NaHSO4在水溶液中的离子为Na＋、H＋和SOeq\o\al(2－,4)。(5)注意灵活应用电荷守恒及氧化还原反应中的得失电子守恒，判断离子方程式是否正确。3．离子不能共存的四种类型发生复分解反应而不能大量共存生成难溶物或微溶物如Ba2＋和COeq\o\al(2－,3)生成BaCO3，H＋和SiOeq\o\al(2－,3)生成H2SiO3，Cu2＋和OH－生成Cu(OH)2等生成气体或挥发性物质如H＋与COeq\o\al(2－,3)、HCOeq\o\al(－,3)、SOeq\o\al(2－,3)、HSOeq\o\al(－,3)、S2－、HS－等；NHeq\o\al(＋,4)和OH－生成NH3(加热)等生成难电离物质如H＋与CH3COO－生成弱酸CH3COOH、与OH－结合生成H2O等；NHeq\o\al(＋,4)和OH－生成NH3·H2O等发生氧化还原反应而不能大量共存具有较强氧化性的离子(如MnOeq\o\al(－,4)、ClO－、Fe3＋等)与具有较强还原性的离子(如Fe2＋、S2－、I－、SOeq\o\al(2－,3)等)不能共存NOeq\o\al(－,3)与I－，S2－与SOeq\o\al(2－,3)，Cl－与ClO－等在酸性条件下不能共存，而在碱性条件下可共存发生相互促进的水解反应而不能大量共存某些弱碱阳离子与某些弱酸阴离子因发生相互促进的水解反应而不能大量共存。如Al3＋与AlOeq\o\al(－,2)、HCOeq\o\al(－,3)、COeq\o\al(2－,3)、S2－，Fe3＋与AlOeq\o\al(－,2)、HCOeq\o\al(－,3)、COeq\o\al(2－,3)等发生相互促进的水解反应生成沉淀或气体发生络合反应而不能大量共存若离子间发生络合反应，则这些离子不能共存。如Fe3＋与SCN－不能共存，Cu2＋与NH3·H2O不能共存[基础小练]1．(1)在FeCO3溶于盐酸后的溶液中加入H2O2，发生反应的离子方程式为________________________________________________________________________。(2)铝土矿“碱溶”时生成偏铝酸钠的离子方程式为_______________________________________________________________________________________________________。(3)同位素示踪法证实Fe2＋能与FeO(OH)反应生成Fe3O4。该反应的离子方程式为________________________________________________________________________。(4)O2将Mn2＋氧化成MnO(OH)2的离子方程式：________________________________________________________________________________________。(5)向FeSO4溶液中滴加碱性NaBH4溶液，溶液中BHeq\o\al(－,4)(B元素的化合价为＋3)与Fe2＋反应生成纳米铁粉、H2和B(OH)eq\o\al(－,4)，其离子方程式为___________________________________________________________________________________________________________。(6)NaOCN与NaClO反应，生成Na2CO3、CO2、NaCl和N2，反应的离子方程式为________________________________________________________________________。(7)ClO2与碘化钾(酸性条件)反应的离子方程式为________________________________________________________________________________________________________。(8)PbO2可由PbO与次氯酸钠溶液反应制得，反应的离子方程式为________________________________________________________________________。(9)FeCl3与KClO在强碱性条件下反应可制取K2FeO4：________________________________________________________________________。(10)碘标准液滴定Na2S2O5(产物为SOeq\o\al(2－,4))的离子方程式为________________________________________________________________________。(11)写出FeTiO3与盐酸反应(产物中Ti的存在形式为TiOCleq\o\al(2－,4))的离子方程式：________________________________________________________________________________________________________________________________________________。答案：(1)2Fe2＋＋H2O2＋2H＋=2Fe3＋＋2H2O(2)Al2O3＋2OH－=2AlOeq\o\al(－,2)＋H2O(3)Fe2＋＋2FeO(OH)=Fe3O4＋2H＋(4)2Mn2＋＋O2＋4OH－=2MnO(OH)2↓(5)2Fe2＋＋BHeq\o\al(－,4)＋4OH－=2Fe＋2H2↑＋B(OH)eq\o\al(－,4)(6)2OCN－＋3ClO－=COeq\o\al(2－,3)＋CO2↑＋3Cl－＋N2↑(7)2ClO2＋10I－＋8H＋=2Cl－＋5I2＋4H2O(8)PbO＋ClO－=PbO2＋Cl－(9)2Fe3＋＋10OH－＋3ClO－=2FeOeq\o\al(2－,4)＋3Cl－＋5H2O(10)S2Oeq\o\al(2－,5)＋2I2＋3H2O=2SOeq\o\al(2－,4)＋4I－＋6H＋(11)FeTiO3＋4H＋＋4Cl－=Fe2＋＋TiOCleq\o\al(2－,4)＋2H2O(二)理清氧化还原反应的相关知识1．常见的氧化剂和还原剂(1)常见氧化剂及其还原产物氧化剂Cl2(X2)O2Fe3＋酸性KMnO4MnO2酸性K2Cr2O7HClO还原产物Cl－(X－)H2O/O2－/OH－Fe2＋Mn2＋Mn2＋Cr3＋Cl－氧化剂ClOeq\o\al(－,3)浓H2SO4HNO3H2O2(H＋)PbO2FeOeq\o\al(2－,4)(H＋)NaBiO3还原产物Cl－SO2NO2(浓)、NO(稀)H2OPb2＋Fe3＋Bi3＋(2)常见还原剂及其氧化产物还原剂金属单质Fe2＋H2S/S2－SO2/SOeq\o\al(2－,3)HI/I－NH3N2H4CO氧化产物金属离子Fe3＋S、SO2SO3、SOeq\o\al(2－,4)eq\a\vs4\al(I2)N2、NON2CO22．氧化还原反应的五规律(1)守恒律化合价升高总数与降低总数相等，实质是反应中失电子总数与得电子总数相等。该规律可应用于氧化还原反应方程式的配平及相关计算。(2)强弱律氧化性：氧化剂>氧化产物；还原性：还原剂>还原产物。在适宜的条件下，用氧化性(还原性)较强的物质可制备氧化性(还原性)较弱的物质，用于比较物质的氧化性或还原性的强弱。(3)优先律①多种氧化剂与一种还原剂相遇，氧化性强的首先得电子被还原。②多种还原剂与一种氧化剂相遇，还原性强的首先失电子被氧化。(4)价态律元素处于最高价，只有氧化性(如KMnO4中的Mn)；元素处于最低价，只有还原性(如S2－、I－)；元素处于中间价态，既有氧化性，又有还原性(如Fe2＋、S、Cl2等)。(5)转化律同种元素不同价态之间发生氧化还原反应时，高价态＋低价态→中间价态；价态相邻能共存、价态相间能归中，归中价态不交叉、价升价降只靠拢。3．氧化还原反应方程式的配平流程[基础小练]2．配平下列方程式。(1)____FeS2＋____O2eq\o(=,\s\up7(高温))____Fe2O3＋____SO2(2)______HCl(浓)＋______MnO2eq\o(=,\s\up7(△))______Cl2↑＋____MnCl2＋____H2O(3)______Cu＋______HNO3(稀)=____Cu(NO3)2＋____NO↑＋____H2O(4)______KI＋______KIO3＋____H2SO4=____I2＋____K2SO4＋____H2O(5)____MnOeq\o\al(－,4)＋____H＋＋____Cl－=____Mn2＋＋____Cl2↑＋____H2O(6)____S＋____KOH=____K2S＋____K2SO4＋____H2O(7)____P4＋____KOH＋____H2O=____K3PO4＋____PH3(8)____P＋____FeO＋____CaOeq\o(=,\s\up7(高温))____Ca3(PO4)2＋____Fe答案：(1)41128 (2)41112(3)38324 (4)513333(5)21610258 (6)48314(7)29335 (8)253153．(1)完成NaClO3氧化FeCl2的离子方程式：ClOeq\o\al(－,3)＋Fe2＋＋__________=Cl－＋Fe3＋＋________(2)完成以下氧化还原反应的离子方程式：MnOeq\o\al(－,4)＋C2Oeq\o\al(2－,4)＋__________=Mn2＋＋CO2↑＋________(3)请配平下面反应的化学方程式：NaBO2＋SiO2＋Na＋H2=NaBH4＋Na2SiO3(4)将NaBiO3固体(黄色，微溶)加入MnSO4和H2SO4的混合溶液里，加热，溶液显紫色(Bi3＋无色)。配平该反应的离子方程式：NaBiO3＋Mn2＋＋________=Na＋＋Bi3＋＋________＋________答案：(1)166H＋163H2O(2)2516H＋2108H2O(3)124212(4)5214H＋552MnOeq\o\al(－,4)7H2O4．填空。(1)①Li2Ti5O15中Ti的化合价为＋4，其中过氧键的数目为________。②写出“高温煅烧”中由FePO4与Li2CO3、H2C2O4反应制备LiFePO4的化学方程式：________________________________________________________________________。(2)工业上常将含砷废渣(主要成分为As2S3)制成浆状，通入O2氧化，生成H3AsO4和单质硫。写出发生反应的化学方程式：__________________________________________________________________________________。(3)工业上在一定温度和催化剂条件下用NH3将NOx还原生成N2，则NH3与NO2反应的化学方程式为________________________________________________________________________。(4)NaClO2是一种重要的杀菌消毒剂，工业制取方法其中一步是将SO2、H2SO4加入到NaClO3中生成ClO2，同时回收NaHSO4。反应的化学方程式为________________________________________________________________________________________________________________________________________________。(5)大量的碘富集在海藻中，用水浸取后浓缩，再向浓缩液中加MnO2和H2SO4，即可得到I2，该反应的还原产物为____________。(6)工业上可用KClO3与Na2SO3在H2SO4存在下制得ClO2，该反应氧化剂与还原剂物质的量之比为________。答案：(1)①4②2FePO4＋Li2CO3＋H2C2O4eq\o(=,\s\up7(高温))2LiFePO4＋3CO2↑＋H2O(2)2As2S3＋5O2＋6H2O=4H3AsO4＋6S(3)8NH3＋6NO2eq\o(=,\s\up7(催化剂))7N2＋12H2O(4)2NaClO3＋SO2＋H2SO4=2NaHSO4＋2ClO2(5)MnSO4(或Mn2＋)(6)2∶1(三)掌握方程式的书写技巧1．陌生化学方程式书写的思路首先根据题给材料中的信息写出部分反应物和生成物的化学式，再根据反应前后元素化合价有无变化判断反应类型：(1)元素化合价无变化则为非氧化还原反应，遵循质量守恒定律。(2)元素化合价有变化则为氧化还原反应，除遵循质量守恒外，还要遵循得失电子守恒规律。最后根据题目要求写出化学方程式或离子方程式(需要遵循电荷守恒规律)即可。2．陌生氧化还原反应方程式书写的具体步骤[对点训练]1．(2018·全国卷Ⅲ节选)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：“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________________________________________________________________________________________________________________________________________________。解析：(1)KIO3的化学名称为碘酸钾。(2)Cl2的溶解度随温度的升高而降低，所以可以用加热的方法来达到“逐Cl2”的目的；KH(IO3)2和KCl的分离可以根据溶解度的不同，采用结晶法分离，滤液中的溶质主要是KCl，要使KH(IO3)2转化为KIO3，可以加入KOH调节pH。发生反应：KH(IO3)2＋KOH=2KIO3＋H2O或HIO3＋KOH=KIO3＋H2O，从而避免引入新的杂质离子。答案：(1)碘酸钾(2)加热KClKH(IO3)2＋KOH=2KIO3＋H2O(或HIO3＋KOH=KIO3＋H2O)2．(2018·惠州调研)三氧化二镍(Ni2O3)是一种重要的电子元件材料和蓄电池材料。工业上利用含镍废料(镍、铁、钙、镁合金为主)制取草酸镍(NiC2O4·2H2O)，再高温煅烧草酸镍制取三氧化二镍。已知草酸的钙、镁、镍盐均难溶于水。工艺流程图如图所示：请回答下列问题：(1)加入H2O2发生的主要反应的离子方程式为__________________________________________________________________________；加入碳酸钠溶液调pH至4.0～5.0，其目的为________________________________________________________________________。(2)草酸镍(NiC2O4·2H2O)在热空气中干燥脱水后在高温下煅烧，可制得Ni2O3，同时获得混合气体，该混合气体的主要成分为(水除外)________________。(3)工业上还可用电解法制取Ni2O3，用NaOH溶液调NiCl2溶液的pH至7.5，加入适量Na2SO4后利用惰性电极电解。电解过程中产生的Cl2有80%在弱碱性条件下生成ClO－，再把二价镍氧化为三价镍。ClO－氧化Ni(OH)2生成Ni2O3的离子方程式为________________________________________________________________________________________________________________________________________________。amol二价镍全部转化为三价镍时，外电路中通过电子的物质的量为________mol。(4)以Al和NiO(OH)为电极，NaOH溶液为电解液组成一种新型电池，放电时，NiO(OH)转化为Ni(OH)2，该电池总反应的化学方程式是__________________________________________________________，其放电时正极电极反应式为___________________________________________________________________。解析：(1)加入H2O2的目的是将Fe2＋氧化成Fe3＋，发生反应的离子方程式为2Fe2＋＋H2O2＋2H＋=2Fe3＋＋2H2O，加入碳酸钠溶液调节pH至4.0～5.0，可促使Fe3＋水解，生成Fe(OH)3沉淀除去。(2)NiC2O4·2H2O在热空气中干燥脱水后在高温下煅烧可制得Ni2O3，Ni元素的化合价升高，则必有元素化合价降低，故生成CO，又生成的是混合气体，必有CO2生成。(3)ClO－具有强氧化性，将Ni(OH)2氧化成Ni2O3，自身被还原为Cl－，发生反应的离子方程式为ClO－＋2Ni(OH)2=Cl－＋Ni2O3＋2H2O，由离子方程式可知，amol二价镍全部转化为三价镍时，消耗0.5amolClO－，再由Cl2＋2OH－=Cl－＋ClO－＋H2O可知，电解产生的Cl2的物质的量为eq\f(0.5amol,80%)＝0.625amol，再由2Cl－－2e－=Cl2↑可知，外电路中转移电子的物质的量为0.625amol×2＝1.25amol。(4)该电池放电时，NiO(OH)转化为Ni(OH)2，Ni由＋3价变为＋2价，故正极的电极反应式为NiO(OH)＋e－＋H2O=Ni(OH)2＋OH－，负极的电极反应式为Al－3e－＋4OH－=AlOeq\o\al(－,2)＋2H2O，该电池总反应的化学方程式为Al＋3NiO(OH)＋NaOH＋H2O=3Ni(OH)2＋NaAlO2。答案：(1)2Fe2＋＋H2O2＋2H＋=2Fe3＋＋2H2O促进Fe3＋水解沉淀完全(2)CO、CO2(3)ClO－＋2Ni(OH)2=Cl－＋Ni2O3＋2H2O1.25a(4)Al＋3NiO(OH)＋NaOH＋H2O=3Ni(OH)2＋NaAlO2NiO(OH)＋H2O＋e－=Ni(OH)2＋OH－3．工业上“中温焙烧——钠化氧化法”回收电镀污泥中的铬已获技术上的突破。其工艺流程如下：[查阅资料]①电镀污泥中含有Cr(OH)3、Al2O3、ZnO、CuO、NiO等物质；水浸后溶液中含有Na2CrO4、NaAlO2、Na2ZnO2等物质；②Na2SO4、Na2Cr2O7、Na2CrO4在不同温度下的溶解度如下表：温度化学式20℃60℃100℃Na2SO419.545.342.5Na2Cr2O7183269415Na2CrO484115126请回答：(1)操作①的名称是______，“水浸”后的溶液呈______性。(2)“焙烧氧化”过程中Cr(OH)3转化成Na2CrO4的化学方程式为________________________________________________________________________。(3)滤渣Ⅱ的主要成分有Zn(OH)2和X，生成X的离子反应方程式为________________________________________________________________________。(4)“酸化浓缩”时，需继续加入H2SO4，使Na2CrO4转化成Na2Cr2O7，反应离子的方程式为________________________________________________________________________________________。解析：(1)操作①是从溶液中分离出滤渣，操作①的名称是过滤；水浸后溶液中存在Na2CrO4、NaAlO2、Na2ZnO2等都为强碱弱酸盐，水解后呈碱性。(2)焙烧氧化过程中有氧气参加反应，可知还应生成水，反应的化学方程式为4Cr(OH)3＋4Na2CO3＋3O2=4Na2CrO4＋4CO2＋6H2O。(3)水浸后溶液中存在Na2CrO4、NaAlO2、Na2ZnO2等物质，加入硫酸调节溶液的pH可得到Zn(OH)2、Al(OH)3沉淀，NaAlO2加入酸生成Al(OH)3沉淀的离子方程式为AlOeq\o\al(－,2)＋H＋＋H2O=Al(OH)3↓。(4)Na2CrO4转化成Na2Cr2O7的离子方程式为2CrOeq\o\al(2－,4)＋2H＋=Cr2Oeq\o\al(2－,7)＋H2O。答案：(1)过滤碱(2)4Cr(OH)3＋4Na2CO3＋3O2=4Na2CrO4＋4CO2＋6H2O(3)AlOeq\o\al(－,2)＋H＋＋H2O=Al(OH)3↓(4)2CrOeq\o\al(2－,4)＋2H＋=Cr2Oeq\o\al(2－,7)＋H2O命题点四化学工艺流程题中物质的分离与提纯(一)物质分离、提纯的六种物理方法(二)分离提纯中的各种答题规范1．判断沉淀剂过量的答题规范沉淀剂过量的目的是使杂质离子沉淀完全。判断沉淀剂已过量的一般操作规范是把反应后的混合物静置一段时间，吸取少量上层清液，置于一洁净的试管中，再滴加少量的沉淀剂，若没有沉淀生成，则证明沉淀剂已过量。2．洗涤沉淀时的答题规范由于沉淀生成时，表面吸附一定量的离子，因此，过滤后要进行沉淀的洗涤。洗涤规范是向过滤得到的沉淀上慢慢注入适量蒸馏水至刚好浸没沉淀，然后静置，让其自然流下，重复以上操作2～3次，直至洗涤干净。为了减少沉淀的溶解，可用冰水或有机溶剂洗涤。3．检验沉淀洗涤干净的答题规范检验沉淀是否洗涤干净，主要是检验洗涤液中是否还含有在溶液中吸附的离子。一般的检验规范是取少量最后一次的洗涤液，置于一洁净的试管中，再滴加少量的检验试剂，若没有特征现象出现，则证明沉淀已洗涤干净。4．溶液结晶答题规范从溶液中得到带结晶水的晶体的规范是蒸发浓缩、冷却结晶、过滤、洗涤、干燥。5．除杂答题规范在书写某一步骤是为了除杂时，应该规范回答，“是为了除去××杂质”，“除杂”等一类万能式的回答是不能得分的。[对点训练]1．(2017·全国卷Ⅲ节选)重铬酸钾是一种重要的化工原料，一般由铬铁矿制备，铬铁矿的主要成分为FeO·Cr2O3，还含有硅、铝等杂质。制备流程如图所示：回答下列问题：(1)步骤①的主要反应为FeO·Cr2O3＋Na2CO3＋NaNO3eq\o(→,\s\up7(高温),\s\do5())Na2CrO4＋Fe2O3＋CO2＋NaNO2。滤渣1中含量最多的金属元素是________，滤渣2的主要成分是________及含硅杂质。(2)有关物质的溶解度如图所示。向“滤液3”中加入适量KCl，蒸发浓缩，冷却结晶，过滤得到K2Cr2O7固体。冷却到________(填标号)得到的K2Cr2O7固体产品最多。a．80℃ b．60℃c．40℃ d．10℃步骤⑤的反应类型是________。解析：(1)步骤①中生成的氧化铁因不溶于水而进入滤渣1，所以滤渣1中含量最多的金属元素是Fe。结合流程图可知，滤渣2的主要成分是Al(OH)3及含硅杂质。(2)根据题图，可知温度越低，K2Cr2O7的溶解度越小，析出的重铬酸钾固体越多，即在10℃左右时得到的K2Cr2O7固体最多，故d项正确。步骤⑤中发生的反应为Na2Cr2O7＋2KCl=K2Cr2O7＋2NaCl，其属于复分解反应。答案：(1)FeAl(OH)3(2)d复分解反应2．SO2是硫酸工业尾气的主要成分。以硫酸工业的尾气为原料制备硫酸钾和硫酸锰晶体(MnSO4·H2O)的工艺流程如图所示。回答下列问题：(1)如图所示是几种盐的溶解度曲线。反应Ⅲ中，向(NH4)2SO4溶液中加入KCl溶液后，进行蒸发浓缩、________、洗涤、干燥等操作即得K2SO4产品。(2)检验硫酸钾样品中是否含有氯化物杂质的实验操作是____________________。(3)已知室温下Mn(OH)2的Ksp＝4.5×10－13，向MnSO4溶液中滴加氨水使溶液的pH＝10，请列式计算，判断此时溶液中Mn2＋是否沉淀完全：___________________________________________________________________________________________________。解析：(1)在相同温度下，K2SO4的溶解度最小，反应Ⅲ中，向(NH4)2SO4溶液中加入KCl溶液，进行蒸发浓缩后，K＋和SOeq\o\al(2－,4)以K2SO4的形式结晶析出，此时趁热过滤，可得到K2SO4晶体，同时也可防止其他盐结晶析出。(2)因为Ag2SO4是微溶于水的白色固体，所以用HNO3酸化的AgNO3溶液检验Cl－时，应先加入过量Ba(NO3)2溶液使SOeq\o\al(2－,4)完全沉淀。(3)溶液的pH＝10时，c(OH－)＝1×10－4mol·L－1，c(Mn2＋)＝eq\f(Ksp,c2OH－)＝4.5×10－5mol·L－1＞1×10－5mol·L－1，所以此时溶液中的Mn2＋没有沉淀完全。答案：(1)趁热过滤(2)取少量样品于试管中配成溶液，滴加过量Ba(NO3)2溶液，取上层清液滴加HNO3酸化的AgNO3溶液(3)c(Mn2＋)＝eq\f(Ksp,c2OH－)＝4.5×10