2025届高三化学暑假培优专练16 化学工艺流程-暑假培优含解析

2025届高三化学暑假培优专练16化学工艺流程-【暑假培优含解析）查补易混易错16化学工艺流程化学工艺流程试题就是将化工生产过程中的主要生产阶段即生产流程用框图形式表示出来，并根据生产流程中有关的化学知识步步设问，形成与化工生产紧密联系的化工工艺试题。高考中“化学工艺流程试题”命题内容广泛，密切联系生产、生活实际，设问方式灵活，充分体现了“化学是真实的”的命题指导思想，主要特征是以化工生产为背景，用框图的形式表述生产流程，主题内容广泛，密切联系生产、生活实际，题材丰富。主要考查学生对已学知识的掌握、理解、迁移、转换、重组和解决实际问题的能力。这类题型不但综合考查考生在中学阶段所学的元素及其化合物知识以及物质结构、元素周期律、氧化还原反应、化学用语、电解质溶液、化学平衡、电化学、实验操作等知识，而且更重要的是能突出考查考生的综合分析判断能力、逻辑推理能力，且这类试题陌生度高，文字量大，包含信息多，思维能力要求高，是近年来已成为高考化学主观题中得分较低的题型。易错01物质制备型工艺流程题1.原料处理阶段(1)常见原料处理的方法:溶解、水(酸或碱)浸、浸出、灼(焙、煅)烧等。(2)加快反应速率的方法:搅拌、加热、粉碎等。2.分离提纯阶段(1)调pH除杂: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。(2)加热:加快反应速率或促进平衡向某个反应方向移动。(3)降温:防止某物质在高温时会溶解(或分解)或使化学平衡向着题目要求的方向移动。(4)水(酸或碱)溶法:除去可溶性(碱性或酸性)杂质。(5)氧化剂或还原剂法:除去还原性或氧化性杂质。(6)分离方法:过滤、蒸发(冷却)结晶、萃取和分液、蒸馏(或分馏)等。3.获得产品阶段(1)洗涤:(冰水、热水)洗去晶体表面的杂质离子,并减少晶体在洗涤过程中溶解损耗。(2)根据物质溶解度差异选择正确的方法,如蒸发浓缩、冷却结晶或蒸发结晶、趁热过滤。易错02物质分离提纯型工艺流程题1.“加过量试剂”:常考虑反应完全或增大转化率、产率等。2.“控制pH”:常考虑防水解、促进生成沉淀或除去杂质等。3.“能否加其他物质”:常考虑会不会引入杂质或是否影响产品的纯度。4.“控制较低温度”:常考虑物质的挥发、物质的不稳定性和物质的转化等。5.“判断沉淀是否洗净”:常取少量最后一次洗涤液于试管中,向其中滴加某试剂,以检验其中的某种离子。6.“检验某物质的设计方案”:通常取少量某物质于试管中,加水溶解,再加入另一试剂产生某现象,然后得出结论。7.“用某些有机试剂清洗”:(1)降低物质溶解度有利于产品析出;(2)洗涤沉淀可减少损耗和提高利用率等。8.“在空气中或在其他气体中”:主要考虑O2、H2O、CO2或其他气体是否参与反应或达到防氧化、防水解、防潮解等目的。1．（2022·福建·统考高考真题）粉煤灰是火电厂的大宗固废。以某电厂的粉煤灰为原料(主要含和等)提铝的工艺流程如下：回答下列问题：(1)“浸出”时适当升温的主要目的是_______，发生反应的离子方程式为_______。(2)“浸渣”的主要成分除残余外，还有_______。实验测得，粉煤灰(的质量分数为)经浸出、干燥后得到“浸渣”(的质量分数为)，的浸出率为_______。(3)“沉铝”时，体系中三种物质的溶解度曲线如下图所示，加入沉铝的目的是_______，“沉铝”的最佳方案为_______。(4)“焙烧”时，主要反应的化学方程式为_______。(5)“水浸”后得到的“滤液2”可返回_______工序循环使用。2．（2022·河北·高考真题）以焙烧黄铁矿(杂质为石英等)产生的红渣为原料制备铵铁蓝颜料。工艺流程如下：回答下列问题：(1)红渣的主要成分为_______(填化学式)，滤渣①的主要成分为_______(填化学式)。(2)黄铁矿研细的目的是_______。(3)还原工序中，不生成S单质的反应的化学方程式为_______。(4)工序①的名称为_______，所得母液循环使用。(5)沉铁工序产生的白色沉淀中的化合价为_______，氧化工序发生反应的离子方程式为_______。(6)若用还原工序得到的滤液制备和，所加试剂为_______和_______(填化学式，不引入杂质)。3．（2022·广东·高考真题）稀土()包括镧、钇等元素，是高科技发展的关键支撑。我国南方特有的稀土矿可用离子交换法处理，一种从该类矿(含铁、铝等元素)中提取稀土的工艺如下：已知：月桂酸熔点为；月桂酸和均难溶于水。该工艺条件下，稀土离子保持价不变；的，开始溶解时的pH为8.8；有关金属离子沉淀的相关pH见下表。离子开始沉淀时的pH8.81.53.66.2~7.4沉淀完全时的pH/3.24.7/(1)“氧化调pH”中，化合价有变化的金属离子是_______。(2)“过滤1”前，用溶液调pH至_______的范围内，该过程中发生反应的离子方程式为_______。(3)“过滤2”后，滤饼中检测不到元素，滤液2中浓度为。为尽可能多地提取，可提高月桂酸钠的加入量，但应确保“过滤2”前的溶液中低于_______(保留两位有效数字)。(4)①“加热搅拌”有利于加快溶出、提高产率，其原因是_______。②“操作X”的过程为：先_______，再固液分离。(5)该工艺中，可再生循环利用的物质有_______(写化学式)。(6)稀土元素钇(Y)可用于制备高活性的合金类催化剂。①还原和熔融盐制备时，生成1mol转移_______电子。②用作氢氧燃料电池电极材料时，能在碱性溶液中高效催化的还原，发生的电极反应为_______。4．（2021·重庆·统考高考真题）电镀在工业生产中具有重要作用，某电镀厂生产的废水经预处理后含有和少量的Cu2+、Ni2+，能够采用如图流程进行逐一分离，实现资源再利用。已知：Ksp(CuS)=6.3×10-36和Ksp(NiS)=3.0×10-19回答下列问题：(1)中Cr元素的化合价为_______。(2)还原池中有Cr3+生成，反应的离子方程式为_______。(3)沉淀1为Cr(OH)3，其性质与Al(OH)3相似，则Cr(OH)3与NaOH溶液反应的化学方程式_______。(4)Na2S溶液呈碱性的原因是_______(用离子方程式表示)，沉淀2为_______。(5)若废水中还含有Cd2+，pH=4时Cd2+的浓度为_______mol·L-1，用该结果说明Cd2+影响上述流程进行分离的原因是_______(设H2S平衡浓度为1.0×10-6mol·L-1。已知：H2S的K1=1.0×10-7，K2=7.0×10-15，Ksp(CdS)=7.0×10-27)5．（2023·山西运城·统考二模）工厂的含砷废水必须经过一定的处理。某厂用某含砷废水(含HAsO2、H2SO4、及少量Fe3+、Cu2+、Bi3+)提取三氧化二砷(俗称砒霜，分子式：As2O3)的流程如下：已知：Ksp[Fe(OH)3]=2.8×10-3920，Ksp[Cu(OH)2]=2.2×10-22，Ksp[Bi(OH)3]=4.4×10-31。回答下列问题：(1)滤渣a的成分是___________(写化学式)。(2)“沉淀”时，CuSO4溶液必须过量的原因是_________________。(3)写出“还原”时Cu(AsO2)2与H2O、SO2发生反应的化学方程式：_____________。(4)红色还原渣(不溶于水)“氧化”时反应的离子方程式为___________。(5)“沉砷”后废水中残留的砷可用PFS(聚铁)进一步去除，用石灰乳调节废水的pH值，通入空气，PFS用量[以表示]、终点pH值与砷去除率的关系如图所示。PFS除砷的最佳条件是_________。(6)当废水中砷质量浓度为5.0g·L-1时，若实验取75L含砷废水，制得475.2gAs2O3，则As元的素回收率为________。(7)砷化镓(GaAs)为第三代半导体，其立方晶胞结构如图所示。已知晶胞参数为anm，阿伏加德罗常数值为NA，则砷化镓晶体密度为____________g·cm-3。6．（2023·山东济宁·统考二模）钪(Sc)元素在国防、航天、激光、核能、医疗等方面有广泛应用。赤泥含有、、、等，以赤泥为原料提取氧化钪的流程如下：已知：①，易水解；②常温下，“浸出液”中，。回答下列问题：(1)操作A是___________。(2)“溶解”中作用有将转化成、作溶剂和___________。(3)“萃取”是用酸性磷酸酯萃取剂(P507)、苯乙酮、磺化煤油配得的混合液作萃取剂，P507质量分数(w)对萃取率的影响如表所示、料液温度对分离系数(β)的影响如图1所示，萃取时P507最佳质量分数及料液温度分别为___________、___________。“萃取”过程中应控制pH小于___________。[分离系数指分离后混合体系中某物质的物质的量分数，如％]w(P507)分相情况钪萃取率(％)铁萃取率(％)1％分相容易90.7414.892％分相容易91.7419.883％分相容易92.1413.305％有第三相90.5928.478％轻微乳化90.5934.85(4)已知，，。“沉钪”时，发生反应：，此反应的平衡常数___________(用含m、n、p的代数式表示)。(5)草酸钪晶体隔绝空气加热，随温度的变化情况如图所示。550℃时，晶体的成分是___________(填化学式)，550～850℃，生成气体的物质的量之比为___________(已知的摩尔质量为)。7．（2023·江苏南京·统考二模）高纯ZnO可用作电子元件材料。以次氧化锌酸浸液(主要含有、，还含有、、、等)为原料制备高纯ZnO的实验流程如下：已知：常温下，，，。(1)“除铁”时，须将氧化为的原因是___________。(2)“除锰”反应的离子方程式为___________。其他条件不变时，与锰去除率、溶液中锰含量的关系如图所示。时，溶液中锰去除率下降，其原因是___________。(3)为考查Zn粉用量对“除铅”过程中铅元素去除率的影响，设计若干对照实验组，这些实验组控制不变的因素有：“除锰”滤液浓度与体积、反应温度、___________。(4)写出以“溶液”为原料制备高纯ZnO的实验方案：___________。[可选用的试剂：溶液、氨水-混合溶液、蒸馏水、稀盐酸、溶液]8．（2023·福建·校联考三模）金属镓被称为“电子工业脊梁”，与铝同族，性质与铝相似。氮化镓是5G技术中广泛应用的新型半导体材料。利用粉煤灰(主要成分为、、，还有少量等杂质)制备镓和氮化镓的流程如下：常温下，相关元素可溶性组分的物质的量浓度的对数与pH的关系如下图所示，当溶液中可溶性组分浓度时，可认为已除尽。回答下列问题：(1)“焙烧”过程中变为，则与纯碱反应的化学方程式为___________。(2)“碱浸”后滤渣的主要成分为___________(写化学式)。用惰性电极电解含的溶液可得到金属Ga，阴极的电极反应式为___________。(3)常温下，反应的平衡常数___________。(4)“碱浸”后溶液的主要成分为、、。请补充完整流程中“操作”过程的步骤(在方框内填入试剂的化学式或pH值)：___________。

(实验中须使用的试剂：0.1溶液、0.1NaOH溶液)(5)用石墨为电极电解熔融得到Ga单质，电极材料需要定期补充的是___________极(填“阴”或“阳”)。9．（2023·河北沧州·统考一模）一水合硫酸锰主要用于饲料添加剂和植物合成叶绿素的催化剂。一种以软锰矿(主要成分是，还有，等杂质)和废铁屑(主要成分是，还含有少量)为原料制备的工艺流程如下：已知：时相关物质的如下表：物质回答下列问题：(1)净化铁屑：为去除废铁屑表面的油污，可采用的方法为_______。(2)“浸出”时，锰的浸出率随摩尔比、反应温度的变化曲线如下图所示，则最佳的反应条件为_______。(3)“浸出”后所得混合溶液中部分离子浓度如下表所示：离子0.6010.150.30.0010.1①、稀硫酸、发生总反应的离子方程式为_______。②反应过程中硫酸不能过量太多的原因是_______。(4)“氧化”时，过氧化氢的实际消耗量大于理论消耗量的原因是_______。(5)“除铁、铝”调节溶液的不小于_______(保留1位小数；已知：离子浓度小于时，可认为该离子沉淀完全)。(6)滤渣Ⅳ的主要成分是_______(填化学式)。(7)硫酸锰在不同温度下的溶解度和一定温度范围内析出晶体的组成如图所示，“除杂”所得滤液控制温度在之间蒸发结晶，_______(填操作名称)，得到。10．（2023·辽宁·朝阳市第一高级中学校联考二模）硫酸亚锡()是应用于镀锡及铝合金表面处理的化学试剂。利用锡精矿(主要成分是，含少量、S、Cu、Pb、Fe)制备硫酸亚锡的流程如下：已知：①在酸性条件下，溶液中的可被氧化成；②常温下，相关金属离子生成氢氧化物沉淀的pH如下表(开始沉淀的pH按金属离子浓度为0.01mol/L计算)：金属离子开始沉淀的pH7.52.14.71.70.3完全沉淀的pH953.56.73.71.3(1)滤渣X的化学式是________。(2)焙烧2中发生反应的化学方程式是________。(3)若氧化时不引入新的杂质，则足量的Y溶液与金属离子发生反应的离子方程式为________。(4)利用表格数据，计算的________；沉锡控制溶液pH的范围是________；试剂Z可以是________(填字母)。a.

b.

c.溶液

d.氨水(5)锡有多种同素异形体，其中白锡为四方晶系，晶胞参数a=b=0.5832nm，c=0.3181nm，灰锡为立方晶系，晶胞参数a=0.6489nm(如图)。在低温下，白锡转化为灰锡的现象常被称为锡疫。列式比较并说明发生“锡疫”时体积如何变化________。查补易混易错16化学工艺流程化学工艺流程试题就是将化工生产过程中的主要生产阶段即生产流程用框图形式表示出来，并根据生产流程中有关的化学知识步步设问，形成与化工生产紧密联系的化工工艺试题。高考中“化学工艺流程试题”命题内容广泛，密切联系生产、生活实际，设问方式灵活，充分体现了“化学是真实的”的命题指导思想，主要特征是以化工生产为背景，用框图的形式表述生产流程，主题内容广泛，密切联系生产、生活实际，题材丰富。主要考查学生对已学知识的掌握、理解、迁移、转换、重组和解决实际问题的能力。这类题型不但综合考查考生在中学阶段所学的元素及其化合物知识以及物质结构、元素周期律、氧化还原反应、化学用语、电解质溶液、化学平衡、电化学、实验操作等知识，而且更重要的是能突出考查考生的综合分析判断能力、逻辑推理能力，且这类试题陌生度高，文字量大，包含信息多，思维能力要求高，是近年来已成为高考化学主观题中得分较低的题型。易错01物质制备型工艺流程题1.原料处理阶段(1)常见原料处理的方法:溶解、水(酸或碱)浸、浸出、灼(焙、煅)烧等。(2)加快反应速率的方法:搅拌、加热、粉碎等。2.分离提纯阶段(1)调pH除杂: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。(2)加热:加快反应速率或促进平衡向某个反应方向移动。(3)降温:防止某物质在高温时会溶解(或分解)或使化学平衡向着题目要求的方向移动。(4)水(酸或碱)溶法:除去可溶性(碱性或酸性)杂质。(5)氧化剂或还原剂法:除去还原性或氧化性杂质。(6)分离方法:过滤、蒸发(冷却)结晶、萃取和分液、蒸馏(或分馏)等。3.获得产品阶段(1)洗涤:(冰水、热水)洗去晶体表面的杂质离子,并减少晶体在洗涤过程中溶解损耗。(2)根据物质溶解度差异选择正确的方法,如蒸发浓缩、冷却结晶或蒸发结晶、趁热过滤。易错02物质分离提纯型工艺流程题1.“加过量试剂”:常考虑反应完全或增大转化率、产率等。2.“控制pH”:常考虑防水解、促进生成沉淀或除去杂质等。3.“能否加其他物质”:常考虑会不会引入杂质或是否影响产品的纯度。4.“控制较低温度”:常考虑物质的挥发、物质的不稳定性和物质的转化等。5.“判断沉淀是否洗净”:常取少量最后一次洗涤液于试管中,向其中滴加某试剂,以检验其中的某种离子。6.“检验某物质的设计方案”:通常取少量某物质于试管中,加水溶解,再加入另一试剂产生某现象,然后得出结论。7.“用某些有机试剂清洗”:(1)降低物质溶解度有利于产品析出;(2)洗涤沉淀可减少损耗和提高利用率等。8.“在空气中或在其他气体中”:主要考虑O2、H2O、CO2或其他气体是否参与反应或达到防氧化、防水解、防潮解等目的。1．（2022·福建·统考高考真题）粉煤灰是火电厂的大宗固废。以某电厂的粉煤灰为原料(主要含和等)提铝的工艺流程如下：回答下列问题：(1)“浸出”时适当升温的主要目的是_______，发生反应的离子方程式为_______。(2)“浸渣”的主要成分除残余外，还有_______。实验测得，粉煤灰(的质量分数为)经浸出、干燥后得到“浸渣”(的质量分数为)，的浸出率为_______。(3)“沉铝”时，体系中三种物质的溶解度曲线如下图所示，加入沉铝的目的是_______，“沉铝”的最佳方案为_______。(4)“焙烧”时，主要反应的化学方程式为_______。(5)“水浸”后得到的“滤液2”可返回_______工序循环使用。2．（2022·河北·高考真题）以焙烧黄铁矿(杂质为石英等)产生的红渣为原料制备铵铁蓝颜料。工艺流程如下：回答下列问题：(1)红渣的主要成分为_______(填化学式)，滤渣①的主要成分为_______(填化学式)。(2)黄铁矿研细的目的是_______。(3)还原工序中，不生成S单质的反应的化学方程式为_______。(4)工序①的名称为_______，所得母液循环使用。(5)沉铁工序产生的白色沉淀中的化合价为_______，氧化工序发生反应的离子方程式为_______。(6)若用还原工序得到的滤液制备和，所加试剂为_______和_______(填化学式，不引入杂质)。3．（2022·广东·高考真题）稀土()包括镧、钇等元素，是高科技发展的关键支撑。我国南方特有的稀土矿可用离子交换法处理，一种从该类矿(含铁、铝等元素)中提取稀土的工艺如下：已知：月桂酸熔点为；月桂酸和均难溶于水。该工艺条件下，稀土离子保持价不变；的，开始溶解时的pH为8.8；有关金属离子沉淀的相关pH见下表。离子开始沉淀时的pH8.81.53.66.2~7.4沉淀完全时的pH/3.24.7/(1)“氧化调pH”中，化合价有变化的金属离子是_______。(2)“过滤1”前，用溶液调pH至_______的范围内，该过程中发生反应的离子方程式为_______。(3)“过滤2”后，滤饼中检测不到元素，滤液2中浓度为。为尽可能多地提取，可提高月桂酸钠的加入量，但应确保“过滤2”前的溶液中低于_______(保留两位有效数字)。(4)①“加热搅拌”有利于加快溶出、提高产率，其原因是_______。②“操作X”的过程为：先_______，再固液分离。(5)该工艺中，可再生循环利用的物质有_______(写化学式)。(6)稀土元素钇(Y)可用于制备高活性的合金类催化剂。①还原和熔融盐制备时，生成1mol转移_______电子。②用作氢氧燃料电池电极材料时，能在碱性溶液中高效催化的还原，发生的电极反应为_______。4．（2021·重庆·统考高考真题）电镀在工业生产中具有重要作用，某电镀厂生产的废水经预处理后含有和少量的Cu2+、Ni2+，能够采用如图流程进行逐一分离，实现资源再利用。已知：Ksp(CuS)=6.3×10-36和Ksp(NiS)=3.0×10-19回答下列问题：(1)中Cr元素的化合价为_______。(2)还原池中有Cr3+生成，反应的离子方程式为_______。(3)沉淀1为Cr(OH)3，其性质与Al(OH)3相似，则Cr(OH)3与NaOH溶液反应的化学方程式_______。(4)Na2S溶液呈碱性的原因是_______(用离子方程式表示)，沉淀2为_______。(5)若废水中还含有Cd2+，pH=4时Cd2+的浓度为_______mol·L-1，用该结果说明Cd2+影响上述流程进行分离的原因是_______(设H2S平衡浓度为1.0×10-6mol·L-1。已知：H2S的K1=1.0×10-7，K2=7.0×10-15，Ksp(CdS)=7.0×10-27)5．（2023·山西运城·统考二模）工厂的含砷废水必须经过一定的处理。某厂用某含砷废水(含HAsO2、H2SO4、及少量Fe3+、Cu2+、Bi3+)提取三氧化二砷(俗称砒霜，分子式：As2O3)的流程如下：已知：Ksp[Fe(OH)3]=2.8×10-3920，Ksp[Cu(OH)2]=2.2×10-22，Ksp[Bi(OH)3]=4.4×10-31。回答下列问题：(1)滤渣a的成分是___________(写化学式)。(2)“沉淀”时，CuSO4溶液必须过量的原因是_________________。(3)写出“还原”时Cu(AsO2)2与H2O、SO2发生反应的化学方程式：_____________。(4)红色还原渣(不溶于水)“氧化”时反应的离子方程式为___________。(5)“沉砷”后废水中残留的砷可用PFS(聚铁)进一步去除，用石灰乳调节废水的pH值，通入空气，PFS用量[以表示]、终点pH值与砷去除率的关系如图所示。PFS除砷的最佳条件是_________。(6)当废水中砷质量浓度为5.0g·L-1时，若实验取75L含砷废水，制得475.2gAs2O3，则As元的素回收率为________。(7)砷化镓(GaAs)为第三代半导体，其立方晶胞结构如图所示。已知晶胞参数为anm，阿伏加德罗常数值为NA，则砷化镓晶体密度为____________g·cm-3。6．（2023·山东济宁·统考二模）钪(Sc)元素在国防、航天、激光、核能、医疗等方面有广泛应用。赤泥含有、、、等，以赤泥为原料提取氧化钪的流程如下：已知：①，易水解；②常温下，“浸出液”中，。回答下列问题：(1)操作A是___________。(2)“溶解”中作用有将转化成、作溶剂和___________。(3)“萃取”是用酸性磷酸酯萃取剂(P507)、苯乙酮、磺化煤油配得的混合液作萃取剂，P507质量分数(w)对萃取率的影响如表所示、料液温度对分离系数(β)的影响如图1所示，萃取时P507最佳质量分数及料液温度分别为___________、___________。“萃取”过程中应控制pH小于___________。[分离系数指分离后混合体系中某物质的物质的量分数，如％]w(P507)分相情况钪萃取率(％)铁萃取率(％)1％分相容易90.7414.892％分相容易91.7419.883％分相容易92.1413.305％有第三相90.5928.478％轻微乳化90.5934.85(4)已知，，。“沉钪”时，发生反应：，此反应的平衡常数___________(用含m、n、p的代数式表示)。(5)草酸钪晶体隔绝空气加热，随温度的变化情况如图所示。550℃时，晶体的成分是___________(填化学式)，550～850℃，生成气体的物质的量之比为___________(已知的摩尔质量为)。7．（2023·江苏南京·统考二模）高纯ZnO可用作电子元件材料。以次氧化锌酸浸液(主要含有、，还含有、、、等)为原料制备高纯ZnO的实验流程如下：已知：常温下，，，。(1)“除铁”时，须将氧化为的原因是___________。(2)“除锰”反应的离子方程式为___________。其他条件不变时，与锰去除率、溶液中锰含量的关系如图所示。时，溶液中锰去除率下降，其原因是___________。(3)为考查Zn粉用量对“除铅”过程中铅元素去除率的影响，设计若干对照实验组，这些实验组控制不变的因素有：“除锰”滤液浓度与体积、反应温度、___________。(4)写出以“溶液”为原料制备高纯ZnO的实验方案：___________。[可选用的试剂：溶液、氨水-混合溶液、蒸馏水、稀盐酸、溶液]8．（2023·福建·校联考三模）金属镓被称为“电子工业脊梁”，与铝同族，性质与铝相似。氮化镓是5G技术中广泛应用的新型半导体材料。利用粉煤灰(主要成分为、、，还有少量等杂质)制备镓和氮化镓的流程如下：常温下，相关元素可溶性组分的物质的量浓度的对数与pH的关系如下图所示，当溶液中可溶性组分浓度时，可认为已除尽。回答下列问题：(1)“焙烧”过程中变为，则与纯碱反应的化学方程式为___________。(2)“碱浸”后滤渣的主要成分为___________(写化学式)。用惰性电极电解含的溶液可得到金属Ga，阴极的电极反应式为___________。(3)常温下，反应的平衡常数___________。(4)“碱浸”后溶液的主要成分为、、。请补充完整流程中“操作”过程的步骤(在方框内填入试剂的化学式或pH值)：___________。

(实验中须使用的试剂：0.1溶液、0.1NaOH溶液)(5)用石墨为电极电解熔融得到Ga单质，电极材料需要定期补充的是___________极(填“阴”或“阳”)。9．（2023·河北沧州·统考一模）一水合硫酸锰主要用于饲料添加剂和植物合成叶绿素的催化剂。一种以软锰矿(主要成分是，还有，等杂质)和废铁屑(主要成分是，还含有少量)为原料制备的工艺流程如下：已知：时相关物质的如下表：物质回答下列问题：(1)净化铁屑：为去除废铁屑表面的油污，可采用的方法为_______。(2)“浸出”时，锰的浸出率随摩尔比、反应温度的变化曲线如下图所示，则最佳的反应条件为_______。(3)“浸出”后所得混合溶液中部分离子浓度如下表所示：离子0.6010.150.30.0010.1①、稀硫酸、发生总反应的离子方程式为_______。②反应过程中硫酸不能过量太多的原因是_______。(4)“氧化”时，过氧化氢的实际消耗量大于理论消耗量的原因是_______。(5)“除铁、铝”调节溶液的不小于_______(保留1位小数；已知：离子浓度小于时，可认为该离子沉淀完全)。(6)滤渣Ⅳ的主要成分是_______(填化学式)。(7)硫酸锰在不同温度下的溶解度和一定温度范围内析出晶体的组成如图所示，“除杂”所得滤液控制温度在之间蒸发结晶，_______(填操作名称)，得到。10．（2023·辽宁·朝阳市第一高级中学校联考二模）硫酸亚锡()是应用于镀锡及铝合金表面处理的化学试剂。利用锡精矿(主要成分是，含少量、S、Cu、Pb、Fe)制备硫酸亚锡的流程如下：已知：①在酸性条件下，溶液中的可被氧化成；②常温下，相关金属离子生成氢氧化物沉淀的pH如下表(开始沉淀的pH按金属离子浓度为0.01mol/L计算)：金属离子开始沉淀的pH7.52.14.71.70.3完全沉淀的pH953.56.73.71.3(1)滤渣X的化学式是________。(2)焙烧2中发生反应的化学方程式是________。(3)若氧化时不引入新的杂质，则足量的Y溶液与金属离子发生反应的离子方程式为________。(4)利用表格数据，计算的________；沉锡控制溶液pH的范围是________；试剂Z可以是________(填字母)。a.

b.

c.溶液

d.氨水(5)锡有多种同素异形体，其中白锡为四方晶系，晶胞参数a=b=0.5832nm，c=0.3181nm，灰锡为立方晶系，晶胞参数a=0.6489nm(如图)。在低温下，白锡转化为灰锡的现象常被称为锡疫。列式比较并说明发生“锡疫”时体积如何变化________。参考答案1．(1)提高浸出率(或提高浸出速率)(2)和84%(3)使更多的铝元素转化为晶体析出，同时保证晶体纯度高温溶解再冷却结晶(4)或(5)沉铝【分析】粉煤灰为原料(主要含SiO2、Al2O3和CaO等)加入硫酸，浸渣为二氧化硅、硫酸钙，加入硫酸钾，产生复盐明矾沉铝，干燥脱水，焙烧产生氧化铝、硫酸钾和二氧化硫或三氧化硫气体，水浸除去硫酸钾，得到氧化铝。【详解】（1）温度高速率大，“浸出”时适当升温的主要目的是提高反应速率，提高浸出率；Al2O3和H2SO4发生反应生成Al2(SO4)3和H2O，离子反应方程式为Al2O3+6H+=2Al3++3H2O；故答案为：提高浸出率(或提高浸出速率)；Al2O3+6H+=2Al3++3H2O。（2）“浸渣”的主要成分除残余Al2O3外，还有二氧化硅、硫酸钙；5.0g粉煤灰Al2O3的质量为5.0g×30%=1.5g，3.0g“浸渣”Al2O3的质量为3.0g×8%=0.24g，则Al2O3的浸出率为；故答案为：SiO2和CaSO4；84%。（3）根据沉铝体系中，Al2(SO4)3·18H2O溶解度最大，KAl(SO4)2·12H2O溶解度最小，更容易析出，加入K2SO4沉铝的目的是更多的使Al2(SO4)3转化为KAl(SO4)2·12H2O，使更多的铝元素转化为晶体析出，同时保证晶体纯度；KAl(SO4)2·12H2O溶解度受温度影响较大，“沉铝”的最佳方案为高温溶解再冷却结晶；故答案为：使更多的铝元素转化为晶体析出，同时保证晶体纯度；高温溶解再冷却结晶。（4）“焙烧”时，KAl(SO4)2分解为K2SO4、Al2O3和SO3或K2SO4、Al2O3、SO2和O2，反应方程式为2KAl(SO4)2K2SO4+Al2O3+3SO3↑或4KAl(SO4)22K2SO4+2Al2O3+6SO2↑+3O2↑；故答案为：2KAl(SO4)2K2SO4+Al2O3+3SO3↑或4KAl(SO4)22K2SO4+2Al2O3+6SO2↑+3O2↑。（5）“水浸”后得到的“滤液2”成分为K2SO4，可在沉铝工序循环使用；故答案为：沉铝。2．(1)Fe2O3SiO2(2)增大固液接触面积，加快反应速率，提高黄铁矿的利用率(3)7Fe2(SO4)3+FeS2+8H2O=15FeSO4+8H2SO4(4)蒸发浓缩、冷却结晶、过滤洗涤(5)+2；6Fe(NH4)2Fe(CN)6++6H+=6Fe(NH4)Fe(CN)6+3H2O+Cl-+(6)H2O2NH3·H2O【分析】已知黄铁矿高温煅烧生成Fe2O3，反应原理为：4FeS2+11O22Fe2O3+8SO2，故产生的红渣主要成分为Fe2O3和SiO2，将红渣粉碎后加入足量的50%的H2SO4溶液加热充酸浸，反应原理为：Fe2O3+3H2SO4=Fe2(SO4)3+3H2O，过滤出滤渣①，主要成分为SiO2，向滤液中加入黄铁矿进行还原，将Fe3+还原为Fe2+，由(3)小问可知不生成S沉淀，则硫元素被氧化为，反应原理为：14Fe3++FeS2+8H2O=15Fe2++2+16H+，然后进行工序①为蒸发浓缩、冷却结晶，得到FeSO4晶体和母液主要含有FeSO4溶液和H2SO4，加水溶解FeSO4晶体，向所得溶液中加入(NH4)2SO4、K4[Fe(CN)6]并用H2SO4调节溶液的pH为3，进行沉铁过程，反应原理为：Fe2++2+[Fe(CN)6]3-=Fe(NH4)2Fe(CN)6↓，然后过滤出沉淀，洗涤后加入H2SO4和NaClO3进行氧化步骤，反应原理为：6Fe(NH4)2Fe(CN)6++6H+=6Fe(NH4)Fe(CN)6+3H2O+Cl-+6，过滤、洗涤干燥即制得Fe(NH4)Fe(CN)6，据此分析解题。【详解】（1）由分析可知，红渣的主要成分为：Fe2O3，滤渣①的主要成分为：SiO2，故答案为：Fe2O3；SiO2；（2）黄铁矿研细的主要目的是增大固液接触面积，加快反应速率，提高黄铁矿的利用率，故答案为：增大固液接触面积，加快反应速率，提高黄铁矿的利用率；（3）由分析可知，还原工序中，不产生S单质沉淀，则硫元素被氧化为，反应原理为：14Fe3++FeS2+8H2O=15Fe2++2+16H+，故化学方程式为：7Fe2(SO4)3+FeS2+8H2O=15FeSO4+8H2SO4，故答案为：7Fe2(SO4)3+FeS2+8H2O=15FeSO4+8H2SO4；（4）由分析可知，工序①的名称为蒸发浓缩、冷却结晶、过滤洗涤，所得母液主要含有FeSO4溶液和H2SO4可以循环利用，故答案为：蒸发浓缩、冷却结晶、过滤洗涤；（5）沉铁工序中产生的白色沉淀Fe(NH4)2Fe(CN)6中Fe的化合价为+2价和[Fe(CN)6]4-中的+3价，由分析可知，氧化工序所发生的离子方程式为：6Fe(NH4)2Fe(CN)6++6H+=6Fe(NH4)Fe(CN)6+3H2O+Cl-+6，故答案为：+2；6Fe(NH4)2Fe(CN)6++6H+=6Fe(NH4)Fe(CN)6+3H2O+Cl-+6；（6）由分析可知，还原工序所得的滤液中主要含有FeSO4溶液和H2SO4，向滤液中先加入一定量的H2O2溶液将Fe2+完全氧化为Fe3+，在向氧化后的溶液中加入氨水至不再产生沉淀为止，过滤洗涤，对沉淀进行灼烧，即可制得Fe2O3·xH2O和(NH4)2SO4，故所需要加入的试剂为H2O2和NH3·H2O，故答案为：H2O2；NH3·H2O。3．(1)Fe2+(2)4.7pH<6.2(3)4.010-4(4)加热搅拌可加快反应速率冷却结晶(5)MgSO4(6)15O2+4e-+2H2O=4OH-【分析】由流程可知，该类矿(含铁、铝等元素)加入酸化MgSO4溶液浸取，得到浸取液中含有、、、、、等离子，经氧化调pH使、形成沉淀，经过滤除去，滤液1中含有、、等离子，加入月桂酸钠，使形成沉淀，滤液2主要含有MgSO4溶液，可循环利用，滤饼加盐酸，经加热搅拌溶解后，再冷却结晶，析出月桂酸，再固液分离得到RECl3溶液。【详解】（1）由分析可知，“氧化调pH”目的是除去含铁、铝等元素的离子，需要将Fe2+氧化为Fe3+，以便后续除杂，所以化合价有变化的金属离子是Fe2+，故答案为：Fe2+；（2）由表中数据可知，沉淀完全的pH为4.7，而开始沉淀的pH为6.2~7.4，所以为保证、沉淀完全，且不沉淀，要用溶液调pH至4.7pH<6.2的范围内，该过程中发生反应的离子方程式为，故答案为：4.7pH<6.2；；（3）滤液2中浓度为，即0.1125mol/L，根据，若要加入月桂酸钠后只生成，而不产生，则==4.010-4，故答案为：4.010-4；（4）①“加热搅拌”有利于加快溶出、提高产率，其原因是加热搅拌可加快反应速率，故答案为：加热搅拌可加快反应速率；②“操作X”的结果是分离出月桂酸，由信息可知，月桂酸熔点为，故“操作X”的过程为：先冷却结晶，再固液分离，故答案为：冷却结晶；（5）由分析可知，该工艺中，可再生循环利用的物质有MgSO4，故答案为：MgSO4；（6）①中Y为+3价，中Pt为+4价，而中金属均为0价，所以还原和熔融盐制备时，生成1mol转移15电子，故答案为：15；②碱性溶液中，氢氧燃料电池正极发生还原反应，发生的电极反应为O2+4e-+2H2O=4OH，故答案为：O2+4e-+2H2O=4OH-。4．(1)+6(2)(3)Cr(OH)3+NaOH=NaCrO2+2H2O(4)S2-+H2OHS-+OH-CuS(5)1.0×10-7mol/L在沉淀池2中进行的沉淀Cu2+反应需要调节溶液体系pH=4，经过计算可以发现此时c(Cd2+)<1.0×10-5mol/L，可以认为Cd2+与Cu2+此时均完全沉淀，即沉淀2是CuS和CdS的混合物而无法准确分离开【分析】废水经预处理后含有和少量的、，题目要对其中所含离子进行逐一分离，实现资源再利用。这是解题的关键，根据要求“逐一分离”这一点，结合流程及题目给出的信息，可以推断沉淀1、沉淀2、沉淀3分别为、CuS、NiS。【详解】（1）利用化合物中元素化合价代数和为0来解答，不过这里的是离子，所以各元素化合价代数和等于该离子所带的电荷数（要带上正负），即：若假设，则2x+7×(-2)=-2，可得x=+6，故答案为：+6；（2）从流程可知，还原池中加入了含有和少量的、废水，和用于调节溶液酸碱性的，且还原池中有生成，即转变成了，依据氧化还原反应的规律可推断转变为，按照电子守恒和质量守恒即可写出正确的离子反应方程式：，故答案为：；（3）的性质与相似，依据反应，可以写出与NaOH溶液反应的化学方程式，故答案为：；（4）溶液呈碱性是由于盐类水解，是多元弱酸的正盐，水解反应分两步进行：第一步，第二步；沉淀池2和沉淀池3都是利用溶液进行分离，结合可知，CuS更容易沉淀，故沉淀2为CuS；故答案为：；CuS；（5）H2S的、，pH=4时，，则，而沉淀池2中进行的沉淀反应需要调节溶液体系pH=4，此时，可以认为Cd2+与Cu2+此时均完全沉淀，即沉淀2是CuS和CdS的混合物而无法准确分离开；故答案为：；在沉淀池2中进行的沉淀Cu2+反应需要调节溶液体系pH=4，经过计算可以发现此时c(Cd2+)<1.0×10-5mol/L，可以认为Cd2+与Cu2+此时均完全沉淀，即沉淀2是CuS和CdS的混合物而无法准确分离开。5．(1)Fe(OH)3、Cu(OH)2、Bi(OH)3(2)为了使砷完全沉淀(3)3Cu(AsO2)2+3SO2+6H2O=Cu3(SO3)2·2H2O+6HAsO2+H2SO4(4)2Cu3(SO3)2·2H2O+4H++3O2=6Cu2++4+6H2O(5)终点pH值为8，PFS用量为4或(6)96%(7)【分析】含砷废水(含HAsO2、H2SO4、及少量Fe3+、Cu2+、Bi2+)中加入NaOH溶液调节pH=6，由已知数据和后续除杂过程中不在设置步骤除去Fe3+、Cu2+、Bi2+可知，该步骤中Fe3+、Cu2+、Bi2+转化为Fe(OH)3、Cu(OH)2、Bi(OH)3沉淀，过滤后存在于滤渣a中除去，滤液中加入过量CuSO4溶液将AsO转化为Cu(AsO)2沉淀，再用SO2还原Cu(AsO)2得到HAsO2和H2SO4，经过沉砷得到As2O3，以此解答。【详解】（1）由分析可知，滤渣a的成分是Fe(OH)3、Cu(OH)2、Bi(OH)3。（2）“沉淀”时，为了使砷完全沉淀，CuSO4溶液必须过量。（3）“还原”时Cu(AsO2)2与H2O、SO2反应生成Cu3(SO3)22H2O、HAsO2和H2SO4，化学方程式为3Cu(AsO2)2+3SO2+6H2O=Cu3(SO3)2·2H2O+6HAsO2+H2SO4。（4）Cu3(SO3)22H2O(不溶于水)“氧化”时和O2、H2SO4溶液反应得到CuSO4溶液，O元素由0价下降到-2价，S元素由+4价上升到+6价，根据得失电子守恒和电荷守恒配平离子方程式为：2Cu3(SO3)2·2H2O+4H++3O2=6Cu2++4+6H2O。（5）PFS除砷时，去除率最高时的条件是终点pH值为8，PFS用量为4或。（6）当废水中砷质量浓度为5.0g·L-1时，若实验取75L含砷废水，根据As守恒，理论上生成As2O3的质量为495g，As元素的回收率为=96%。（7）由晶胞结构可知，每个晶胞含有8=4个Ga和4个As，则砷化镓晶体密度为。6．(1)过滤(2)抑制Sc3+水解(3)3%65℃4(4)(5)Sc2(C2O4)31:1【分析】向赤泥中加入稀硫酸，Sc2O3、Al2O3、Fe2O3和盐酸反应生成ScCl3、AlCl3、FeCl3，而SiO2不与硫酸反应，故滤渣为SiO2；向反应后的溶液中加入萃取剂，分液后得到AlCl3、FeCl3水溶液和含有ScCl3的有机相，向有机相中加入盐酸洗涤，再向有机相中加入反萃取剂将Sc3+转化为Sc(OH)3沉淀，经过过滤并加入SOCl2溶解沉淀，使Sc(OH)3转化为ScCl3，ScCl3和草酸反应生成草酸钪晶体，煅烧后得到Sc2O3，以此解答。【详解】（1）由分析可知，操作A是过滤。（2）由信息②可知，易水解，加入SOCl2，除了可以将转化成、作溶剂，还可以抑制Sc3+水解。（3）分析表中数据可知，P507浓度为3%时，钪萃取率最大，铁萃取率最小，且分相容易，分析图像可知，料液温度为65℃时，分离系数最大，则萃取时P507最佳浓度为3%，料液温度为65℃；常温下，“浸出液”中，，当Sc3+开始沉淀时，溶液中c(OH-)=，pH=-lgc(H+)=，“萃取”过程中应控制pH小于4。（4）反应的平衡常数=。（5）设有1mol草酸钪晶体(462g)在空气中受热，550℃时，剩余固体质量为462g×76.6%=353.89g，失水重量为462g-353.89g≈108g，即550℃时，1mol晶体失去=6mol水，则此时晶体的主要成分是Sc2(C2O4)3；850℃时，剩余固体质量为462g×29.8%=137.68g≈138g，由于M(Sc2O3)=138g/mol，故可知550~850℃，1molSc2(C2O4)3分解产生1molSc2O3，则碳元素全部转化为气体，由于草酸根离子中碳为+3价，则反应产生二氧化碳和一氧化碳二种气体，根据得失电子守恒可知二氧化碳和一氧化碳物质的量为1:1。7．(1)与沉淀时pH相近，不易通过调pH分离和；与沉淀时pH相差较大，易于通过调pH分离和(2)过量的进入溶液(3)反应时间、搅拌速率(4)在搅拌下向溶液中缓慢滴加氨水混合溶液；当向上层清液中继续滴加氨水-溶液后不再产生沉淀时，过滤，所得滤渣用蒸馏水洗涤，直至最后一次洗涤滤液加入稀盐酸和溶液后不再产生浑浊；将所得沉淀烘干后灼烧至恒重【分析】以次氧化锌酸浸液(主要含有、，还含有、、、等)为原料制备高纯ZnO，向酸浸液中加入H2O2溶液，将氧化为，该过程中溶液pH上升将转化为Fe(OH)3沉淀除去，过滤向滤液中加入高锰酸钾溶液将Mn2+转化为MnO2除去，过滤后向滤液中加入Zn粉将转化为Pb除去，得到硫酸锌溶液，硫酸锌溶液经过一系列操作得到高纯ZnO，以此解答。【详解】（1）由与的Ksp数据可知与沉淀时pH相近，不易通过调pH分离和；与沉淀时pH相差较大，易于通过调pH分离和。（2）“除锰”过程中，高锰酸钾溶液将Mn2+转化为MnO2，离子方程式为：；由图可知，当时，溶液中锰含量增大，而锰去除率下降，其原因是：过量的进入溶液。（3）为考查Zn粉用量对“除铅”过程中铅元素去除率的影响，实验组控制不变的因素有：“除锰”滤液浓度与体积、反应温度、反应时间、搅拌速率。（4）以“溶液”为原料制备高纯ZnO的实验方案为：在搅拌下向溶液中缓慢滴加氨水-混合溶液；当向上层清液中继续滴加氨水-溶液后不再产生沉淀时，过滤，所得滤渣用蒸馏水洗涤，直至最后一次洗涤滤液加入稀盐酸和溶液后不再产生浑浊；将所得沉淀烘干后灼烧至恒重。8．(1)(2)(3)100.4(4)，NaOH，3.7(5