高中化学15 工艺流程题-2021年高考化学真题与模拟题分类训练（教师版含解析）

专题15工艺流程题

?蜜2021年高考真题

1.(2021•全国高考真题)碘(紫黑色固体，微溶于水)及其化合物广泛用于医药、染料等方面。回答下列问题:

(1)12的一种制备方法如下图所示：

AgNO3噂Cl2

净化除氯后含i海水一>1^一>悬浊液一>曲］一>|W］一

沉淀

①加入Fe粉进行转化反应的离子方程式为,生成的沉淀与硝酸反应，生成_______后可循环使用。

②通入C4的过程中，若氧化产物只有一种，反应的化学方程式为；若反应物用量比

n(C12)/n(Fel2)=L5时，氧化产物为；当n(C12)/n(Fel2)>L5,单质碘的收率会降低，原因是

(2)以NaIO3为原料制备上的方法是：先向NaIC>3溶液中加入计量的NaHSO3,生成碘化物；再向混合溶

液中加入NaIC>3溶液，反应得到k，上述制备b的总反应的离子方程式为。

⑶KI溶液和CuSO4溶液混合可生成Cui沉淀和匕，若生成Imolk，消耗的KI至少为mol-k在

KI溶液中可发生反应L+「UE。实验室中使用过量的KI与CuS。,溶液反应后，过滤，滤液经水蒸气蒸

储可制得高纯碘。反应中加入过量KI的原因是o

【答案】2AgI+Fe=2Ag+Fe2++21AgNO3Fel2+Cl2=I2+FeCl2I2>FeCl3b被过量的进一步

氧化2IO：+5HSO3=l2+5SO；+3H++H2O4防止单质碘析出

【解析】

(1)①由流程图可知悬浊液中含Agl,Agl可与Fe反应生成Feb和Ag,Feb易溶于水，在离子方程式中能

拆，故加入Fe粉进行转化反应的离子方程式为2AgI+Fe=2Ag+Fe2++2I,生成的银能与硝酸反应生成硝酸银

2+

参与循环中，故答案为：2AgI+Fe=2Ag+Fe+2r；AgNO3;

②通入Cl?的过程中，因I还原性强于Fe2+,Cl2先氧化还原性强的I,若氧化产物只有一种，则该氧化产

物只能是L,故反应的化学方程式为Fel2+C12=l2+FeCL,若反应物用量比n(CU)/n(Fel2)=L5时即CI过

量，先氧化完全部r再氧化Fe2+,恰好将全部r和Fe2+氧化，故氧化产物为b,FeCb,当11（02）/11小叫）>1.5

即C"过量特别多，多余的氯气会与生成的单质碘以及水继续发生氧化还原反应，单质碘的收率会降低，故

答案为：Fel2+Cl2-I2+FeCl2;上、FeCl3;I2被过量的进一步氧化；

（2）先向NaIO3溶液中加入计量的NaHSO3，生成碘化物即含r的物质；再向混合溶液中（含「）加入NaK）3溶

液，反应得到k，上述制备L的两个反应中r为中间产物，总反应为IOL与HSO1发生氧化还原反应，生

成SO：和匕，根据得失电子守恒、电荷守恒］及元素守恒配平离子方程式即可得：

+

2IO3+5HSO3=I2+5SO；+3H+H20,故答案为：2IO3+5HSO3=l2+5SO：+3H++H2。；

⑶KI溶液和CuSO4溶液混合可生成Cui沉淀和上，化学方程式为4KI+2CuSC）4=2CulJ+L+2K2so4,若

生成ImolL，则消耗的KI至少为4m01；反应中加入过量KI,1浓度增大，可逆反应匕+r=4平衡右移，

增大12溶解度，防止b升华，有利于蒸储时防止单质碘析出，故答案为：4；防止单质碘析出。

2.（2021•吉林长春市•长春外国语学校高二月考）磁选后的炼铁高钛炉渣，主要成分有TiC>2、SiO2,A12O3,

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

（NH4）2so4热水氨水

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

5

沉淀完全(c=1.0x10mol•□)的pH3.24.711.113.8

回答下列问题：

(1)“焙烧”中，TiO?、SiO2几乎不发生反应，A12O3、MgO、CaO、Fe@转化为相应的硫酸盐，写出ALO3

转化为NH4Al(SO，？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

⑶“母液①"中Mg?+浓度为mol-E^

(4)“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TiC^xH?。沉淀，该反应的离子方程式是o

(6)将“母液①”和“母液②”混合，吸收尾气，经处理得,循环利用。

焙烧

332+

【答案】A12O3+4(MH4)2SO4—2NH4Al(SO4),+6NH3个+3H2OTFe\Al\Mg

62++

l.OxW硫酸SiO2CaSO4TiO+(x+l)H2O=TiO2-xH2O+2H

(NH4)2SO4

【分析】

由题给流程可知，高钛炉渣与硫酸镀混合后焙烧时，二氧化钛和二氧化硅不反应，氧化铝、氧化镁、氧化

钙、氧化铁转化为相应的硫酸盐，尾气为氨气；将焙烧后物质加入热水水浸，二氧化钛、二氧化硅不溶于

水，微溶的硫酸钙部分溶于水，硫酸铁、硫酸镁和硫酸铝锭溶于水，过滤得到含有二氧化钛、二氧化硅、

硫酸钙的水浸渣和含有硫酸铁、硫酸镁、硫酸铝镂和硫酸钙的滤液；向pH约为2.0的滤液中加入氨水至11.6,

溶液中铁离子、铝离子和镁离子依次沉淀，过滤得到含有硫酸锈、硫酸钙的母液①和氢氧化物沉淀；向水

浸渣中加入浓硫酸加热到160C酸溶，二氧化硅和硫酸钙与浓硫酸不反应，二氧化钛与稀硫酸反应得到

TiOSCU,过滤得到含有二氧化硅、硫酸钙的酸溶渣和TiOSCU溶液；将TiOSCU溶液加入热水稀释并适当加

热，使TiOSCU完全水解生成TiCh-xHzO沉淀和硫酸，过滤得到含有硫酸的母液②和TiCh-xlhO。

【解析】

(1)氧化铝转化为硫酸铝锭发生的反应为氧化铝、硫酸镂在高温条件下反应生成硫酸铝锈、氨气和水，反应

的化学方程式为ALO3+4(NH4)2SO4焙烧NH4Al(SC)4)2+4NH3T+3H2。，故答案为：

ALC)3+4(NH4)2SO4焙烧NH4Al(SC)4)2+4NH3T+3H2。；

(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，故答案为：Fe3\AP+、Mg2+；

(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1X10—5x(1X10—2.9)2=1x10—108,当溶

108

1x1f)--

液pH为11.6时，溶液中镁离子的浓度为--------=lxl0^mol/L,故答案为：1x10-；

(1X1024)2

(4)增大溶液中硫酸根离子浓度，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

TiOSCU溶液中含有硫酸钙的量，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浓硫

酸不反应，则酸溶渣的主要成分为二氧化硅和硫酸钙，故答案为：硫酸；Si02、CaSO4;

(5)酸溶后将TiOSCU溶液加入热水稀释并适当加热，能使TiOSCU完全水解生成TiO2xH2O沉淀和硫酸，反

2++2++

应的离子方程式为TiO+(x+1)H2OATiO2xH2O+2H,故答案为：TiO+(x+l)H2OATiO2xH2O+2H；

(6)由分析可知，尾气为氨气，母液①为硫酸钱、母液②为硫酸，将母液①和母液②混合后吸收氨气得到硫

酸镀溶液，可以循环使用，故答案为：(NH4)2SC)4。

3.(2021.广东高考真题)对废催化剂进行回收可有效利用金属资源。某废催化剂主要含铝(A1)、铝(Mo)、

镇(Ni)等元素的氧化物，一种回收利用工艺的部分流程如下：

NaOH(S)过量适量BaCL溶液

11'1

废催化剂-►焙烧6需*淀液I*过滤卜滤液I—A整-

坦诃II4烟

淀液ni

含Ni0体X〉_+AIAS

-8

已知：25℃时，H2c。3的Kal=4.5x10-7,1^=4.7义10「"；Ksp(BaMoO4)=3.5xlO；

9

Ksp(BaCO3)=2.6xl0；该工艺中，pH>6.0时，溶液中Mo元素以MoOj的形态存在。

(1)“焙烧”中，有Na2MoC>4生成，其中Mo元素的化合价为。

(2)“沉铝”中，生成的沉淀X为。

⑶“沉铝”中，pH为7.0。

①生成BaMoO4的离子方程式为。

②若条件控制不当，BaCC）3也会沉淀。为避免BaMoC）4中混入BaCC）3沉淀，溶液中

c（HCO；）:c（MoOt）=（列出算式）时，应停止加入BaCl2溶液。

（4）①滤液III中，主要存在的钠盐有NaCl和Y，Y为o

②往滤液III中添加适量NaCl固体后，通入足量______（填化学式）气体，再通入足量CO?,可析出Y。

（5）高纯AlAs（神化铝）可用于芯片制造。芯片制造中的一种刻蚀过程如图所示，图中所示致密保护膜为一种

氧化物，可阻止凡。？刻蚀液与下层GaAs（珅化钱）反应。

巳口刻蚀液

光刻掩膜|光刻掩膜

}~~J__，——

2GaAs

M~-AlAs

---------------------------jJ

IIGaAs

致密保护膜

[

------GaAs

/_________________________________-AlAs

---------------------------------------1

GaAs

①该氧化物为。

②已知：Ga和Al同族，As和N同族。在H2。？与上层GaAs的反应中，As元素的化合价变为+5价，则

该反应的氧化剂与还原剂物质的量之比为。

【答案】+6Al（OH）.MoO；+Ba2+=BaMoO/.。此*2.6、10-9NaHCO

4.7xlO-"x3.5xlO~8

NH3A12O34:1

【分析】

由题中信息可知，废催化剂与氢氧化钠一起焙烧后，铝和铝都发生了反应分别转化为偏铝酸钠和铝酸钠，

经水浸、过滤，分离出含银的固体滤渣，滤液I中加入过量的二氧化碳，偏铝酸钠转化为氢氧化铝沉淀，过

滤得到的沉淀x为氢氧化铝，滤液n中加入适量的氯化钢溶液沉铝后，过滤得到铝酸领。

【解析】

⑴“焙烧”中，有Na2MoC）4生亦其中Na和O的化合价为+1和-2,根据化合价的代数和为0可知，Mo元

素的化合价为+6。

(2)“沉铝”中，偏铝酸钠转化为氢氧化铝，因此，生成的沉淀x为AI(OH)3。

(3)①滤液n中含有铝酸钠，加入氯化钢溶液后生成BaMoOq沉淀，该反应的离子方程式为

2+=

MoOj+BaBaMoO4J。

+

②若开始生成BaCC)3沉淀，则体系中恰好建立如下平衡：HCO；+BaMoO4BaCO3+MoO;~+H,

c(H+)c(MoOj)c(H+)c(CO；)c(MoOj)c(Ba?+)2K卬(BaMoOJ

该反应的化学平衡常数为K=

c(HCO；)c(HCO-)c(CO3)c(Ba2+)K£BaCCQ

c(H+)c(MoO『)'K/BaMoOJ

为避免BaMoO中混入BaCO沉淀，必须满足<,由于“沉钥”中pH

43c(HCO；)K£BaCC»3)

c(MoOj)2K£BaMoC>4

为7.0,c(H+)=lxlO-7moVL,所以溶液中-------------------1-----时，开始生成

7

c(HCO；)1x10moVLxK(BaCO3)

1x107moVLx勺(BaCC)3)lxlQ-7moVLx2.6xlQ-9

BaCC)3沉淀,因止匕，c(HCO；):c(MoO；j=

-11-8

-^2^(BaMoO4)4.7xlOx3.5xlO

时，应停止加入BaC%溶液。

(4)①滤液I中加入过量的二氧化碳，偏铝酸钠转化为氢氧化铝沉淀，同时生成碳酸氢钠，过滤得到的滤液

II中含有碳酸氢钠和铝酸钠。滤液II中加入适量的氯化钢溶液沉铝后，因此，过滤得到的滤液III中，主要

存在的钠盐有NaCl和NaHCC>3，故Y为NaHCC)3。

②根据侯氏制碱法的原理可知，往滤液III中添加适量NaCl固体后，通入足量NH3,再通入足量CO2,可

析出NaHCO3„

(5)①由题中信息可知，致密的保护膜为一种氧化物，是由H2。？与AlAs反应生成的，联想到金属铝表面容

易形成致密的氧化膜可知，该氧化物为AI2O3。

②由Ga和A1同族、As和N同族可知，GaAs中显+3价(其最高价)、As显-3价。在H2。？与上层GaAs

的反应中，As元素的化合价变为+5价，其化合价升高了8,As元素被氧化，则该反应的氧化剂为H2。？，

还原剂为GaAs。1^。2中的O元素为-1价，其作为氧化剂时，O元素要被还原到-2价，每个H?。？参加

反应会使化合价降低2,根据氧化还原反应中元素化合价升高的总数值等于化合价降低的总数值可知，该反

应的氧化剂与还原剂物质的量之比为8:2=4:1。

4.(2021.河北高考真题)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

相氧化法制备高价格盐的新工艺，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+内循环。工艺流程如图：

气体A

gCQ溶液产■冲2品鼠)液+

。2值)+熔融NaOHH2O(1)

Fe(CrO)-_介稳态NaOH溶液(循环)

22粗分离

(含AbC^MgO)

过量气体A

滤渣I无色二〒《④LA1(OH)3(S)+

溶液F万④「物质v的溶液

过量气体A+H2O®―►工序②

荣MgCO3(s)—|煨烧1MgO(S)

固体HI混合气体IV

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的名称为一。

(3)滤渣的主要成分是_(填化学式)。

(4)工序③中发生反应的离子方程式为—。

(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”或"②”或“③”或“④”惨与内循环。

(7)工序④溶液中的铝元素恰好完全转化为沉淀的pH为_。(通常认为溶液中离子浓度小于为沉

1433

淀完全；A1(OH)3+OH礴力Al(OH)；：K=10°-63,7CW=1O,^sp[Al(OH)3]=10-)

【答案】Fe、Cr溶解浸出MgO、Fe2O32Na2CrO4+2CO2+H2O=Na2Cr2O7+2NaHCO3；

4Fe(CrO2)2+7O2+16NaHCO3^=8Na2CrO4+2Fe2O3+I6CO2+8H2ONa2cO3②8.37

【分析】

由题给流程可知，铝铁矿、氢氧化钠和空气在高温下连续氧化发生的反应为，在熔融氢氧化钠作用下，

Fe(CrC)2)2被氧气高温氧化生成锚酸钠和氧化铁，氧化铝与熔融氢氧化钠反应转化为偏铝酸钠，氧化镁不反

应；将氧化后的固体加水溶解，过滤得到含有氧化镁、氧化铁的滤渣1和含有过量氢氧化钠、铭酸钠、偏

铝酸钠的滤液；将滤液在介稳态条件下分离得到铭酸钠溶液、氢氧化钠溶液和偏铝酸钠溶液；向铭酸钠溶

液中通入过量的二氧化碳得到重铭酸钠和碳酸氢钠沉淀；向偏铝酸钠溶液中通入过量的二氧化碳气体得到

氢氧化铝沉淀和碳酸氢钠；向滤渣1中通入二氧化碳和水蒸气，氧化镁与二氧化碳和水蒸气反应转化为碳

酸氢镁溶液；碳酸氢镁溶液受热分解得到碳酸镁固体和二氧化碳、水蒸气，二氧化碳、水蒸气可以在工序

②循环使用；碳酸镁高温煨烧得到氧化镁。

【解析】

(1)由分析可知，高温连续氧化工序中被氧化的元素是铁元素和铭元素，故答案为：Fe、Cr；

(2)由分析可知，工序①为将氧化后的固体加水溶解浸出可溶性物质，故答案为：溶解浸出；

(3)由分析可知，滤渣I的主要成分是氧化铁和氧化镁，故答案为：MgO、Fe2O3；

(4)工序③中发生的反应为铭酸钠溶液与过量的二氧化碳反应生成重铭酸钠和碳酸氢钠沉淀，反应的离子方

程式为2Na2CrO4+2CO2+H2O=Na2Cr2O7+2NaHCO3；,故答案为：2Na2CrCU+2CO2+H2O=

Na2Cr2O7+2NaHCO3；；

(5)碳酸氢钠代替高温连续氧化工序中的氢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

应生成铭酸钠、氧化铁、二氧化碳和水，反应的化学方程式为4Fe(CrO2)2+7O2+16NaHCO3^=8Na2CrO4+2

Fe2O3+16CO2+8H2O；若将碳酸氢钠换为碳酸钠也能发生类似的反应，故答案为：4Fe(CrO2)2+

=

7O2+16NaHCO3^8Na2CrO4+2Fe2O3+I6CO2+8H2O；

(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1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工序为工序②，故答案为：②；

(7)工序④溶液中的铝元素恰好完全转化为沉淀的反应为Al(OH)J+H+QAl(OH)3+H2O,反应的平衡

________1______________c(OHD_______

当为5

M数为KLC[A1(OH)4]c(H+)-C[A1(0H)4]c(H+)c(0H)=1013.37,C[A1(OH)；]10-mol/L

11

时，溶液中氢离子浓度为「人-e=—5——而mol/L=10-8-37mol/L,则溶液的pH为8.37,故答案

cAl(OH)K]10^5xl01337

为：8.37。

5.(2021・湖南高考真题)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

CePC)4形式存在，还含有Si。？、AI2O3、Fe2O3,CaB等物质。以独居石为原料制备Ce2(CC>3)3FH?。

的工艺流程如下:

①MgO调pH=5

浓H：SO4H2OFeC13溶液②紫凝剂NH4HCO3溶液

独居石一►焙烧―►水浸»|—►Ce2（CO3）3•nH2O

酸性废气滤渣I滤渣口滤渣in滤液

回答下列问题：

(1)锌的某种核素含有58个质子和80个中子，该核素的符号为；

(2)为提高“水浸”效率，可采取的措施有(至少写两条)；

(3)滤渣III的主要成分是(填化学式)；

(4)加入絮凝剂的目的是；

(5)“沉铺”过程中，生成©029。3)3-111i2。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”)(已知：NItHzO的(=1.75x10-5,H2cO3的K疝=4dxlO-,

%=4.7xKT")；

(6)滤渣n的主要成分为FePC)4,在高温条件下，Li2co3、葡萄糖(©6乩2。6)和FePC)4可制备电极材料

LiFePO4,同时生成CO和H2O,该反应的化学方程式为

【答案】嚷Ce适当升高温度，将独居石粉碎等A1(OH)3促使铝离子沉淀

3+

6HCO3+2Ce+(n-3)H2O=Ce2(CO3)3-nH2O+3CO21碱性

6Li2cO3+C6H12O6+12FePO4=：12LiFePO4+6C0f+6H2O+6CO2T

【分析】

焙烧浓硫酸和独居石的混合物、水浸，CePC)4转化为Ce2(SO4)3和H3P。4,Si。？与硫酸不反应，A12O3^

化为A12(SO4)3,Fea转化为Fe2(SO4)3,CaF,转化为CaSCU和HF,酸性废气含HF；后过滤，滤渣I为SiO2

和磷酸钙、FePO4,滤液主要含H3Po4,Ce2(SO4)3,A12(SO4)3,Fe2(SO4)3,加氯化铁溶液除磷，滤渣II为FePCU;

聚沉将铁离子、铝离子转化为沉淀，过滤除去，滤渣III主要为氢氧化铝，还含氢氧化铁；加碳酸氢镂沉铀

得Ce2(CO3)3,nH2Oo

【解析】

⑴锌的某种核素含有58个质子和80个中子，则质量数为58+80=138,该核素的符号为I篡e；

(2)为提高“水浸”效率，可采取的措施有适当升高温度，将独居石粉碎等;

(3)结合流程可知，滤渣HI的主要成分是A1(OH)3；

(4)加入絮凝剂的目的是促使铝离子沉淀；

(5)用碳酸氢镂“沉锦”，则结合原子守恒、电荷守恒可知生成Ce2(CC>3)3-nH2。的离子方程式为

3+

6HCO3+2Ce+(n-3)H2O=Ce2(CO3)3-nH2O+3CO2t；镂根离子的水解常数

,1014K1014

K(NH：)=—-—-=5.7xlO-10,碳酸氢根的水解常数Kh(HCC)3)==广=―—―7=2.3x10-8,贝|

h5

1.75xIO-Kal4.4xIO"

心(NH：)<Kh(HCO-),因此常温下加入的NH4HCO3溶液呈碱性；

(6)由在高温条件下，Li2co3、葡萄糖(©6乩2。6)和FePC)4可制备电极材料LiFeP。”同时生成CO和

H2O可知，该反应中Fe价态降低，C价态升高，结合得失电子守恒、原子守恒可知该反应的化学方程式

为6Li2cO3+C6H12O6+12FePO4=12LiFePO4+6COT+6H2O+6CO2To

意2021年高考模拟试题

1.(2021•山西太原市•太原五中高三二模)用镶碑烟灰(主要成分为Sb2。？、AS2O3,含Pb、Ag、Cu等元

素)制取［NaSMOH%］和(NasAsOj,不仅治理了碎害污染，还可综合回收其它有价金属。工艺流程如图：

睇碎烟灰

NaSb(OH)6

已知：①硫浸后，锦碑以Na3sbs3、Na3Ass3存在；

②NaSb(OH)6易溶于热水，难溶于冷水，不溶于乙醇。

回答下列问题：

(1)“硫浸”过程，加快硫浸的措施有(任写一项)。

(2)“硫浸”时，As?O3溶解的离子方程式为。

⑶经“硫浸”“氧化”后，Sb?C)3转化为NasSbO-用NaNC>3和NaOH浸取睇碑烟灰也可得到Na3sbs4,其

缺陷是O

(4)“氧化”时，反应温度不宜太高的原因是o

(5)“中和”时，生成NaSb(OH)6的化学方程式为,中和液的主要溶质为(填化学式)。

(6)操作X为、过滤、洗涤、干燥。

(7)研究发现，电解硫浸液中的Na3sbs3-NaOH溶液，可得到单质Sb。则阴极的电极反应式为—。

2

【答案】适当升温、增大反应物浓度、搅拌反应物等As2O3+6S-+3H2O=2AsSt+6OH有污

染气体NO、NC)2(NOx)等产生温度过高，Hz。？易分解HSbO3+NaOH+2H2O=NaSb(OH)6

NaCl蒸发浓缩、冷却结晶SbS；+3e-=Sb+3s2一

【分析】

由已知信息①可知‘硫浸'发生反应的离子方程式为：AS2O3+6s+3H2O=2ASS^+60T、

2

Sb2O3+6S+3H2O=2SbS^+6OH,'氧化时，发生反应的离子方程式为：

22

AsS^+H2O2+6OH=AsO4+4H,O+3S、SbS3+H2O2+6OH=SbO4+4H2O+3S',Na3SbO4

和稀盐酸反应氧化还原反应生成HSbCh,'中和'中发生反应：HSbO3+NaOH+2H2O=NaSb(OH)6o

【解析】

(1)加快硫浸的措施有：适当升温、增大反应物浓度、搅拌反应物等；

(2)由信息①硫浸后，As?O3转化成Na3Ass3,不发生化合价变化，离子方程式为：

-

AS2O3+6s2-+3H2O=2ASS3+6OHT:

(3)若用NaNC)3和NaOH浸取，在氧化时会产生污染性气体NO、NCh等；

(4)，氧化，中H2O2做氧化剂，若反应温度过高，H2O2会受热分解，影响氧化效果；

(5)“中和”时，酸性的HSbO3和碱性的NaOH发生中和反应生成NaSb(OH)6,化学方程式为：

HSbO3+NaOH+2H2O=NaSb(OH)6I,在，酸浸，一步中加入稀盐酸，则NaOH与HC1反应生成NaCl,

故中和液的主要溶质为NaCl；

(6)从Na3AsO4溶液中得到晶体，操作X为蒸发浓缩、冷却结晶、过滤、洗涤、干燥；

2

⑺阴极发生还原反应，是Sb元素的化合价从+3价降至。价，电极反应式为：SbSr+3e-=Sb+3S-o

2.(2021・四川德阳市•高三三模)以磷酸钙为原料可制备缓冲试剂磷酸二氢钾(KH2Po4),其工艺流程如图所示:

乙醇

已知：①Ca(H2Po4)2能溶于水，CaHPCU和Ca3(PO4)2均难溶于水。

②萃取原理：KC1+H3PCUUKH2PCU+HCLHC1易溶于有机萃取剂。

回答下列问题：

⑴将磷酸钙粉碎的目的是，“操作II”的名称是。

(2)“酸浸”发生反应的化学方程式为。“酸浸”利用了浓硫酸的下列性质(填标号)。

A.氧化性b.还原性c.强酸性

(3)水相中加入乙醇的作用是o

(4)副产品N作肥料可使作物枝繁叶茂，提高产量，则溶液M是(填名称)。

⑸用电渗析法从含KH2P。4废水中提取KOH和H3Po4,装置如图所示。

光伏电池

膜1膜2

①b物质为=

②阳极反应式为o

【答案】增大磷酸钙与浓硫酸反应的接触面积，加快化学反应速率分液Ca3(PO4)2+3H2SO4+6H2O=

2H3PO4+3CaSO4-2H2OC促进磷酸二氢钾的析出氨水浓氢氧化钾溶液2H2。-4已=02丁

+4H+

【分析】

磷酸钙粉碎后用浓硫酸酸浸，发生反应：Ca3(PO4)2+3H2SO4+6H2O=2H3PO4+3CaSO4.2H2O,硫酸钙微溶于

水，可以过滤出CaSO4-2H2。，滤液中含有磷酸，加入KC1进行萃取：KC1+H3PO4^KH2PO4+HC1,HC1易

溶于有机萃取剂，则HC1在有机相中，KH2P04在水相中，水相中加入乙醇可以析出KH2P04晶体。有机相

中加入氨水，和盐酸反应生成氯化钱，可以用作氮肥。

【解析】

(1)将磷酸钙粉碎的目的是增大磷酸钙与浓硫酸反应的接触面积，加快化学反应速率；加入有机溶剂萃取后

液体分层，所以''操作n”的名称是分液。

(2)由以上分析可知，“酸浸”发生反应的化学方程式为：Ca3(PO4)2+3H2sO4+6H2O=2H3PO4+3CaSO4-2H2Oo

硫酸是强酸，磷酸是弱酸，“酸浸”利用了浓硫酸的强酸性。

(3)水相中含有易溶于水的KH2Po4,加入有机溶剂乙醇，可以降低KH2P。4的溶解度，促进磷酸二氢钾的析

出。

(4)氮肥可以使作物枝繁叶茂，在有机相中有HCL所以加入的溶液M是氨水，和盐酸反应生成氯化核，可

以做氮肥。

⑸用电渗析法从含KH2P。4废水中提取KOH和H3Po4,装置如图所示。x为阴极，溶液中水电离出来的H+

得到电子生成氢气，同时促进水电离产生更多的0H,为了增强溶液的导电性，同时不引入新杂质，加入的

a为稀K0H溶液，从b口流出的是浓KOH溶液。y为阳极，溶液中的水电离出来的ON失去电子生成氧气，

电极反应式为：2H2O-4e-=O2f+4H+。

3.(2021・云南昆明市•高三三模)钻在硬质高温合金、催化剂等高新技术领域有广泛应用。从某炼锌厂的废渣

(含Zn、Co、Fe、ZnO、SiO2等)中回收钻的一种工艺流程如图：

主里♦叵画—CoSO,晶体

废渣

有机相,--------

—|蒸taZnS04

泡渣IFe(0H)3

相关金属离子［Co(Mn+)=0.1mol.L-i］形成氢氧化物沉淀的pH范围如表:

金属离子Co2+Fe2+Fe3+Zn2+

开始沉淀的pH7.156.31.56.2

沉淀完全的pH9.158.32.88.2

回答下列问题：

⑴滤渣1是，“加热酸浸”时为确保安全应注意O

(2)若无氧化步骤，对实验的影响是=试剂X可以为下列物质中的。

O3

A.KOHB.Zn(OH)2C.ZnOD.Na2c

(3)操作1的名称是,从流程信息分析，在有机溶剂M中(填“ZnS(V或“CoSO4”)溶解度更

大。操作2是蒸发浓缩、冷却结晶、。

(4)工业上也可利用次氯酸钠氧化Co?+生成Co(OH)3沉淀，实现钻的回收。该反应的离子方程式是,

若将次氯酸钠改为Na2s2。8(还原产物为SO1)，则氧化剂与还原剂的物质的量之比为。

(5)常温下，已知Co(OH)3的溶度积常数为Ksp,则Co3+完全沉淀时［c(Co3+)<10-5molL」，溶液的pH至少为

(用含Ksp的式子表示)。

【答案】SiO2避免明火无法有效除铁BC萃取、分液ZnSO4过滤、洗涤、干燥

2+KS

2Co+4OH+H2O+C1O-2Co(OH)4+Cl1：214+lgJP

Yixio-5

【分析】

废渣(含Zn、Co、Fe、ZnO,SiO2等)其中二氧化硅不溶于酸，滤渣1为SiCh,溶液中含有锌离子，亚铁离

子，钻离子，经双氧水氧化后，亚铁离子转化为三价铁离子，调节pH值使三价铁离子转化为氢氧化铁沉淀,

加入有机溶剂经过萃取分液，水相中为钻离子，有机相为锌离子，操作2是蒸发浓缩、冷却结晶、过滤、

洗涤、干燥，据此分析解题。

【解析】

(1)经分析可知滤渣1是SiCh,“加热酸浸”时为确保安全应注意避免明火，因为酸浸时会产生氢气。

(2)若无氧化步骤，亚铁离子不能转化为三价铁离子，对实验的影响是无法有效除铁。试剂X可以为下列物

质中的KOH和Zn(OH)2,需要氢氧根结合三价铁离子。

(3)经分析可知操作1的名称是萃取、分液，从流程信息分析，在有机溶剂M中ZnSO4o操作2是蒸发浓

缩、冷却结晶、过滤、洗涤、干燥。

(4)工业上也可利用次氯酸钠氧化Co?+生成Co(OH)3沉淀，实现钻的回收。该反应的离子方程式是：

2+

2Co+4OH+H2O+ClO=2Co(OH)3i+Cl-,若将次氯酸钠改为Na2s2。8(还原产物为SO：),Na2s2。8与C02+得

失电子比为2：1,氧化剂为Na2s2。8、还原剂为Co2+,则氧化剂与还原剂的物质的量之比为1：2。

(5)常温下，已知Co(OH)3的溶度积常数为Ksp,则C03+完全沉淀时［c(Co3+)<10-5moLL』，溶液的

%<,pH至少为14+lg3A

C(OH-)=3

1x10-5\lx：!。。

4.(2021•河北沧州市•高三三模)钉(Ru)为稀有元素，广泛应用于电子、航空航天、化工等领域。钉的矿产

资源很少，故从含钉废料中回收钉的研究很有意义。某科研小组设计了一种从含钉废料中分离提纯钉的工

艺，其流程如下:

NaOH溶液氢气

盐酸调pH

含钉一研磨预_4人操作X浸渣漉渣一系列探追还原炉一高纯钉

废料一处理

浸取液一►沉『一

清液

NaClO溶液

草酸

(1)加碱浸取时，为提高钉的浸出率可采取的措施有(任写两点)。

(2)操作X的名称为

(3)“研磨预处理”是将研磨后的含钉废料在氢气还原炉中还原为单质钉，再进行“碱浸”获得NazRuOd，写出

“碱浸”时生成NazRuO4的离子方程式：

(4)“滤渣”的主要成分为Ru。2，加入草酸的作用是,金属钉与草酸的质量比x和反应温度T对钉的

回收率的影响如图所示，则回收钉较为适宜的条件是=

钉

的

向

收

率

/

次

X

在酸性介质中，若使用NaCK)3溶液代替草酸，可获得RuO「则反应中氧化剂和还原剂的物质的量之比为

(5)“一系列操作”为,写出在“还原炉”中还原制得钉的化学方程式：0

【答案】延长浸取时间，适当提高温度过滤Ru+20H+3C1O-=RuO?+H,0+3CF作还原剂

x=l:5,T=70℃1：3洗涤、干燥RUO2+2H2=RU+2H2O

【分析】

根据反应速率的影响因素进行判断，能改变的反应速率；根据分离出的物质判断操作的名称，利用电荷守

恒、原子守恒、升降守恒进行配平方程式；根据图像中外界条件的变化对钉回收率的影响从经济效应考虑

找适应的条件。

【解析】

(1)为了提高钉的浸出率，可采取的措施：适当升高温度，增大碱的浓度，延长浸取时间，搅拌等；

(2)根据操作X后分离的物质浸出渣和浸出液进行判断，操作X为过滤；

(3)金属钉在碱浸时被NaClO溶液氧化为NazRuC^ClCr对应的还原产物为C「，反应的离子方程式为

Ru+2OH-+3cleT==RuO：+H2O+3CF；

(4)通过分析题意可知，在加入盐酸调节。”的同时，再加入草酸的目的是还原Na2RuC>4,根据已知图像

中钉的回收率的变化判断，回收率较高时，外界条件变化对回收率影响不大的条件：x=l:5,T=70℃,NaClO3

与RuO?根据化合价的升降，氯元素化合价有+5价降低到-1价，Ru化合价由+2价升高到+4价，根据化合

价守恒得出关系式：n(NaClO3):n(RuO2>1:3；

滤渣经过洗涤后干燥，再经过氢气还原可得高纯钉，方程式为：

(5)RUO2+2H2^RU+2H2OO

5.(2021•山东济南市・高三三模)综合利用研究发现，硼镁铁矿(主要成分为MgzBzOs-凡0,含有SiCh、FeO、

FezCh等杂质)可以制备硼酸、铁红和碳酸镁等常用化工试剂，工艺流程图如下：

回答下列问题：

⑴硼镁矿粉碎的目的是,“酸浸”中Mg2B2O5.H2O发生的离子反应是0

(2)为提高产品纯度，“净化”时用的试剂X为(填化学式)，如果将“净化”中①和②的顺序调换,

会导致的结果是o

(3)过滤所得碳酸镁需冷水洗涤后再进行干燥证明碳酸镁固体洗涤干净的具体操作为

(4)不同条件下硼酸的萃取率图象如下：

O

99.

%98$

/

爵

法

褥96

8.

萃取过程为(填“吸热”或“放热”)反应。增大pH会导致萃取率降低的原因是o

+2+

【答案】增大固液接触面积，加快浸取速率，提高浸取效率Mg2B2O5H2O+4H-2Mg+2B(OH)3

MgO或者Mg(0H)2等铁元素不能彻底的分离，滤液中仍然含有Fe2+,导致所得碳酸镁不纯净取少

量最后一次洗涤液于一试管中，加入BaCL溶液，若没有白色沉淀生成，则洗涤干净放热当溶液的

pH过高时，硼酸以盐的形式存在

【分析】

硼镁铁矿经过粉碎增大了与酸的接触面积，提高了反应速率，经过硫酸酸浸得到含有H2s04、MgSCU、FeSCU、

Fe2(SO4)3>H3BO3的混合溶液，SiCh没有溶解，过滤直接除去，加H2O2把Fe2+氧化为Fe3+,再加MgO或

者Mg(0H)2等，调节溶液的pH,将Fe3+转化为Fe(OH)3沉淀，灼烧Fe(OH)3得到铁红FezCh,过滤后得到

硼酸根和MgSCU的混合溶液，加入萃取剂，将硼酸根和含有Mg2+的溶液分离，在水层中加入NH4HCO3,

沉淀Mg2+,得到MgCCh沉淀，在有机相中加入反萃取剂，得到含有硼酸根的水溶液，加入硫酸，促进生成

硼酸，结晶析出。

【解析