工艺流程综合题（练）-2023年高考化学二轮复习（新高考专用）原卷版

专题13工艺流程综合题

国练基础

1.稀土金属铳(Sc)及其化合物在电子、超导合金和催化剂等领域有重要应用。以工业钛白水解废酸液(含

Sc3\TiO2\Fe3\H+、SO：等离子)为原料，制取氧化铳(SC2O3)和单质铳的工艺流程如图：

Fe3+的含[TiO(H2Ch)产

水溶液水溶液

盐酸氨水NH4FMg

滤液

已知：①Ksp[Sc(OH)3]=8xl()3i

②“沉铳”所得固体是水合复盐沉淀，其化学式为3NH4clSCF36H2O

(1)在酸洗时，加入H2O2的作用是(填标号)。

A.作氧化剂B.作还原剂C.作配体

(2)反萃取步骤中，加入NaOH溶液后生成Sc(OH)3沉淀。若沉淀后溶液的pH=8(常温下)，则残留的Sc?+

的质量浓度是mg/Lo

(3)“灼烧”得到SC2O3.若灼烧SC2(C2O4)3-6H2O也能得到Sc2O3,其在空气中热分解温度区间和分解得到的固

体产物如下表所示:

草酸铳晶热分解温度区固体失重百分生成的含铳化

体间(K)率(％)合物

SC(CO)3H

SC(CO)3-2242

224383〜42319.48

0

6H2O

(M=462g/m

463〜50823.38A

O1)583〜87370.13SC2O3

由含铳化合物A转化为Sc2O3时，发生反应的化学方程式为。

(4)含铳元素的微粒与pF[pF=lgc(F)],pH的关系如图所示，用氨水调节溶液的pH最好小于，“沉

铳”所得滤液中c(F)应大于__________mol-L1-

8

Esc3+

7

：ScF2+

Sc(OH)；

5rScF；

4

二SCF3

3

234.25.56.38912

pH

(5)传统制备SCF3的方法是先得到SCF3-6H2O,再高温脱水得到SCF3,但所得ScF3通常含有ScOF杂质，原

因是(用化学方程式表示)。该流程中，“脱水除镂”可制得高纯度SCF3,原因是。

2.硫酸亚铁钱[(NH4)2SO#FeSO4-6H2O俗称：摩尔盐]因其优于硫酸亚铁的稳定性而被国标(GB/T

23513.22009)选择为测定矿产中碑含量的指定还原性试剂。实验室以废铁屑(久置但未生锈)为原料先制取硫酸亚

铁核晶体，后使用纯化后的硫酸亚铁钱配制溶液，进行了铜闪速冶炼烟尘中碑含量的测定。

实验I：硫酸亚铁镀晶体的制备：(NH4)2SO4+FeSO4+6H2O=(NH4)2SO4-FeSO4-6H2O；

Na2cCh溶液适量稀硫酸适量(NH4)2SC)4

111

①小火加热②水浴加热.③系列操作、硫酸亚铁镂

废铁屑净化酸溶滤液

倾析法分离铁屑趁热过滤晶体

(1)请结合离子方程式解释在净化过程中加入Na2cCh溶液并小火加热的目的是：

(2)步骤②中的过滤采用了如下图b装置，相对于图a装置而言，其优点是：(答出至少两点)。

(3)步骤③中,加入(NH4)2SO4固体后，要得到摩尔盐晶体，需经过的系列操作为:过

滤、洗涤、干燥;

实验II：0.1000mol/L硫酸亚铁核标准溶液的配制

准确称取3.92g硫酸亚铁镂晶体按下图步骤配成100mL溶液。

②③

(4)该实验中使用到的仪器A的名称为；若在上图①过程中晶体溶于水(吸热过程)后就立即转移至仪

器A中，则上述操作会导致配得溶液浓度(填“偏高”、“偏低”或“无影响”)。

实验III：铜闪速冶炼烟尘中碑的测定

用硝酸、氟化镂和滨水溶解烟尘样品2.0g,通过系列反应把溶液中的碑离子还原为单质神。用过量的0.1000

mol/L酸性K2Cr2O7标准溶液25.00mL溶解并氧化单质碑为AsO：,用0.1000mol/L的硫酸亚铁镀标准溶液滴

2++3+3+

定过量的KzCrzCh。(6Fe+14H+Cr2O^=6Fe+2Cr+7H2O)

⑸请写出冷507氧化单质碑为AsO：的离子反应方程式_______。

(6)若终点时消耗硫酸亚铁镂标准液30.00mL,则烟尘样品中碑的质量分数为。

3.用粗铜精炼工业中产生的铜阳极泥(主要含CuzSe、Ag2Se＞金和铝等)为原料，回收并制备硝酸铜和硒的

工艺流程如图：

FeSC)4

滤渣水相有机相

(1)工业上，高压氧气与铜阳极泥采用“逆流”的方式通入，其目的是。“烧结”时会发生多个反应，写

出其中Cu2Se烧结时生成Cm。、Na2SeO3反应方程式_______。

(2)在实验室，操作I的名称为。

(3)滤渣Y的成分有Ag2。、(填化学式，下同)；已知萃取与反萃取原理为：2RH+Cu2+^^^

R2C11+2H+,贝『'反萃取"时反萃取剂最好选用溶液。

7

(4)Na2SeO4中SeO：的空间构型为；常温下，HzSeCh的Ka/=L0xl()3,^fl2=i.0xl0；当常温下溶液的

pH=4.5时，c(SeO；):c(H2SeC)3)为。

(5)“控电位还原”是指在一定电压下，电位高的氧化剂优先被还原，电位低的氧化剂保留在溶液中，以达到

4.工业废渣中Ca(OH)2的综合利用。

(1)用工业钢渣处理酸性废水

工业钢渣主要含Ca(OH)2,还含有CaCC)3、aCaObAl2O3.cSiO2,rfe2O,■ySiO2,mMgO-nSiO2^o工业

钢渣加水后搅拌得钢渣浆液，向钢渣浆液中逐渐加入硫酸溶液(模拟酸性废水)酸化，浆液pH以及浸出液中金属

离子的质量浓度随时间变化情况如图所示。

,

”于入算

量比溶加计

解品，

少「。

,分样L

“gcm

%为9为0

340

称0.化.

Ol51

C值转2

(取积

a比o部

C的称全体

为确1

量O液

化质准I溶

转：C?

总使O

步)2是验N

3热g

一因实

Ol下加A

进原耗

?)C(如，

3)a的

C。行糖消

IC能萄，

C©与进

Ka可葡点

量度

C,量终

f，3纯

质O适至

0…应I品

总oC入定

是…反l2K产

因：》C定加滴

的a为，行

原下卜2)C测

，化中进

如i化Ol中转为

是小程CJC液2，瓶液

子K转(是)

减流a溶3)质形溶j

禺C能

后的后K杂锥O

属T成。可

大3化C(1于N

金0生因aCLg

增1滤渣为氯KA

的C用原CmL

先K过滤，的将量0/

大作式0.l

度备2准大体少5o)

最)程2m

浓制HH标增固含O程

度+?O1出Z过

a,2化(方的值C中。

浓2)la。取算

CCJ氯C?度际K品

量，H学中用计

与0程实入样，

质入sO(3>从出

中OIaL和化化的加C剂

加CC?l氯比中1，写

液C渣C示请

渐K为02在C的K液

出Ia2量解液指(

逐备分H存C)分的溶。

浸O衡滤L作

液制成时为l是，向得度

，C”m液

溶渣要石化解(高时制0纯

时a比”5溶

4酸石主氯分C升程2,的

解化O

=硫电渣：热成度流成r品

酗爱酗眠沼卜WH2

CIMUI)随以石电知)生分“温转“该C样

p)O配z3

①②2(电已l①②化③④，K

COI

(a氯中量C

C随水少K

5.金属铳(Sc)可用作宇航材料、火箭和飞机的制造材料，氧化铳(SC2O3)可提高计算机记忆元件性能。赤

泥中含有丰富的铳元素，另含有CaO、Fe2O3,SiO2,ALO3等氧化物。一种从赤泥中提取氧化铳的工艺流程如

图所示(P2O4是一种磷酸酯萃取剂)。

萃取除铁蒸发结晶煨烧

盐酉岑广浸渣

含铁铝溶液-------->A1CU溶液-------------A1O

赤泥►►23

2浸出液P2O4

萃取一,『盐酸洗涤广水相

有机相------->NaOH广反萃液

b有机相高1tse(OH,溶解富集।

灼烧草酸

——草酸铳ScCl—

SCJOJ3回答下列问题:

(1)写出赤泥经盐酸处理后所得“浸渣”的一种用途:

(2)七。&萃取浸出液，其浓度、料液温度对萃取率的影响如下所示，萃取时P2O4最佳浓度及料液温度分别为

P£)4浓度对萃取率的影响

试验P204浓分相铳萃取铁萃取

编号度/%情况率/%率/%

分相

11190.7615.82

快

分相

12291.5319.23

容易

分相

13392.9813.56

容易

有第

14490.6930.12

三相

轻微

15591.7439.79

乳化

20304050607080

料液温度CC)

料液温度对分离数的影响

(3)A1C13常以Al2cL分子存在，已知Al2cQ分子中各个原子均达到8电子稳定结构，则Al2c分子的结构式

为。

(4)常温下反萃取时，Sc3+完全沉淀(浓度为1.0x10-5m。］.厂)时，反萃液的pH为。(已知：

31

Kap［SC(OH)3］=8.00x10-,lg2=0.30,结果保留小数点后2位)

(5)草酸铳灼烧分解反应方程式为0

(6)在流程中可循环使用的物质有、(填化学式)。

6.硝酸锦钱［(NH)Ce(NC>3)6］、二氧化铀(CeO?)均是常见的强氧化剂，可以以Ce?(CC^为原料进行制

取。

硝酸双氧水硝酸NH4NO3

碳酸钠T酸输|-H沉箱酸-21沉盍21(NHJCe(NO3)6

⑴“沉淀1”时，溶液中Ce(NC)3)3转化为Ce(OH)3(HC)2)沉淀。写出沉淀1反应的化学方程式：。

(2)“酸溶2”时，控制反应温度为80℃,硝酸与Ce(OH)3(HC>2)分解产生的Ce(OH)4反应生成H2Ce(NC>3)6,

反应过程中有少量红棕色气体逸出。“酸溶2”时需控制硝酸的温度为80℃,同时将Ce(OH)4分批加入硝酸中，

原因是。

(3)“沉淀2”时，控制其他条件一定，改变加入NH"NC>3固体的量，测得(NH4)2Ce(NC>3)6沉淀的收率如图所

示。“沉淀2”时，不是采用反应计量数之比，而是控制加入“(NHKC^MCe)工:1的目的是。

N

y

h

T

O

s

&

T

H

N

)3:14:15:16:1

n(NH4NO,):«(Ce)

（4）实验小组以Ce2（CC>3）3为原料制取CeC）2,请补充完整实验方案：将Ce2（CC>3）3完全溶解于盐酸中，

,得CeOz固体。［已知：4Ce（OH）3（白色沉淀）+C>2+2H2O=4Ce（OH）4（黄色沉淀），Ce（OH）4受热分解

1

时失重百分比与温度的关系如图所示。可选用的仪器和试剂：2mol.匚氨水、02,lmol-LHNO3,Imol-L'AgNO,

溶液、马弗炉（可用于固体的高温加热）］

衣

、

»榭

*

17.3卜-----------------

201-----1-----1-----1-----1-----1-----1

100200300400500600

温度/久

（5）实验制得的硝酸钠钱（摩尔质量为548g-moL）含量可用如下方法测定：准确称取16.0g硝酸钠钱样品，加

水充分溶解，并转移至100mL容量瓶中定容、摇匀，得硝酸电市镀溶液试样。准确量取5mL的硝酸车市镂溶液试

样，移入250mL锥形瓶中，加入适量硫酸和磷酸，并加入2滴0.25%邻二氮杂菲指示剂，用0.05000mol.L硫酸

亚铁钱［（NHjFe（SOj］标准溶液滴定至终点（滴定过程中Ce4+被还原为Ce"）,消耗标准溶液24.00mL。计算

该样品中硝酸车市镂的质量分数。

7.高铁酸钾（KzFeCU）为暗紫色固体，可溶于水，在中性或酸性溶液中逐渐分解，在碱性溶液中稳定，是一

种新型多功能水处理剂。其生产工艺如图1所示：

图1

回答下列问题:

(l)Fe(NO3)3中NO-的空间结构名称为氮原子的杂化轨道类型为

(2)反应①应在温度较低的情况下进行，因温度较高时NaOH与Ch反应生成NaC103,取某温度下反应液,

测得CIO与CIO：的物质的量浓度之比是2：1,则Cb与氢氧化钠溶液反应时，被氧化的氯原子与被还原的氯原

子的物质的量之比为0

(3)反应③的离子方程式为,制备时，两溶液混合的操作为0

(4)往溶液II中加入饱和KOH溶液得到湿产品的原因是。该工艺流程中可循环使用的物质是

(填化学式)。

(5)高铁酸钾还可以通过电解法制备，其原理如图2所示：阳极的电极反应式为。

离子交

浓KOH溶液

图2

8.磷酸铁(FePO,)主要用于制造磷酸铁锂电池材料。以硫铁矿烧渣(主要成分是FeQ-含少量ALO3、SiO2

和FesO,)为原料制备磷酸铁的工艺流程如下：

硫铁矿烧渣-I焙烧|一|还原»函函T制备FePCU

⑴焙烧。将硫铁矿烧渣与蔗糖(72凡2。“)一起焙烧，可生成FeO与CO?。写出焙烧时FeQs所发生反应的

化学方程式：。

(2)还原。将焙烧后的固体用稀硫酸浸取，所得溶液主要含Fes。，，还含少量A12(SO4)3和Fe2(SC>4)3。向酸

浸后所得溶液中加入Fe邑固体，充分搅拌至溶液中Fe，+全部被还原并生成SO：。理论上完全反应需要消耗的

3+

n(FeS2):n(Fe)=。

(3)制备FePO4。向FeSO4溶液中加入足量的30%H2O2溶液与ImollTNaRPO,溶液，控制溶液的pH约为

1.5,充分反应可得FePO,沉淀。

①写出生成FePC)4反应的化学方程式：=

+22

②反应Fe3++HPO[=FePC）4J+H的平衡常数K=。[已知：Ksp（FePO4）=1.5x10-,

3

Kal（H3PO4）=7.1xl0-,

8

Ka2（H3PO4）=6.2xl0*,3PoJ=4.5x10-3]

n（FePO）

（4）其他条件一定，制备FePO,时测得Fe的有效转化率二J4xlOO%与溶液pH的关系如图所示。

nFeL

①pH<1.5时，pH越大，Fe的有效转化率越大的原因是

②pH>1.5时，pH越大，Fe的有效转化率越低的原因是

困练提升

9.高纯六水氯化银晶体(SrCb^HzO)具有很高的经济价值，工业上用碳酸铜(SrCCh)粉为原料(含少量钢和

铁的化合物等)制备高纯六水氯化锢晶体的过程如图：

适雄

1mol-L-1

H2SO»

浆

溶

水液调pH至8~M）

碳酸锲液③过滤

少量

10

已知：①Ksp(SrSO4)=3.3xl()7、Ksp(BaSO4)=l.lxl0

②经盐酸浸取后，溶液中除含有SP+和C1外，还含有少量Ba2+、Fe2\Fe?+杂质

③SrC12・6H2。晶体在6FC时开始失去结晶水，100℃时失去全部结晶水

请回答下列问题：

(1)已知Sr为第五周期IIA族元素，则不符合Sr>Ca的是。

①原子半径②最外层电子数③金属性④电负性⑤最高价氧化物对应的水化物的碱性

(2)写出碳酸锯与盐酸反应的离子方程式：。

(3)工业上用热风吹干六水氯化专思，适宜的温度是=

A.50~60℃B.70~80℃C.80~100℃D.100℃以上

(4)步骤④的操作是、、过滤。

(5)加入硫酸的目的是。

(6)滤渣的成分是o

(7)若滤液中Ba?+的浓度为IxlCftnol.Li,依据题给信息计算滤液中SF+的物质的量浓度为mobL'o

10.Cu3Se2是钠离子电池的电极材料。某小组设计以黄铜矿粉(主要成分是CuFeSz，含少量CuzS、SiCh)为

原料制备二硒化三铜的流程如图1,回答下列问题：

细菌

硫酸铁溶液稀硫酸+R过量氨水

黄铜

[Cu(NH3)4]SO4溶液

矿粉

浸渣1(含S)滤渣2

稀硫酸

丽”)(C2H5OLNii)Na?SeS03溶液4+溶液

CusSe2!^匕」高压汞灯;冷却水，保持室温

图1

(1)“滤渣2”的主要成分是(填化学式)。

(2)从绿色化学角度考虑，纯净物R宜选择(填化学式)。

(3)其他条件相同，“液浸”中金属浸出率与温度、硫酸铁溶液浓度的关系如图2所示(浸出率指单位时间内

Cu和Se溶解的质量)。已知在此浓度下，硫酸铁溶液不影响细菌活性。根据图2,ci(填“<”、">”或“=”)C2。

其他条件相同，温度高于To℃时，浸出率随着温度升高而降低的主要原因是o(任答一条)

(4)“液浸”中，CuFeSz参与反应的离子方程式为。

(5)已知HzSeSCh是弱酸，NazSeSCh溶液呈____(填“酸”、“碱”或“中”)性，O.lmoMJNazSeSCh溶液中：

+1

2c(SeSO^)+c(HSeSO；)+c(OH)c(H)=mobL。

2+

(6)“沉铁”中，存在平衡CU(OH)2+4NH3«H2O一[CU(NH3)4]+2OH+4H2O,该反应的平衡常数K=.

已知：常温下，Ksp[Cu(OH)2卜2.0x1020；Cu2++4NH3«H2O=[Cu(NH3)4]2++4H20K总=2.0x1013。

11.镒酸锂(LiMi^Oj是一种锂电池的正极材料。工业上以方锦矿(主要成分为MnO,还含有少量的

Fe3O4,A12O3>CaO、SiO?)为原料制备锯酸锂的流程如下:

②MM滤液2离子淋洗液

过滤滤液3

方锌矿交换

③NHa调DH洗脱

~T~▼

滤渣1滤渣2

⑤Li2c。3空气

MnCOMn(OH)LiMn。

32900~1000℃

己知：I.25℃时，相关物质的Ksp如下表:

*Mn(O]^)Fe(O]HFe(CT%Ca(Ol

2H)3N(。迎

质

a)

“2x10-J5xW17IxlC一391X10-6xi(r

II.25℃时，NH3-H?。电离常数Kb=2x10-5

III.离子浓度低于IxlO^mol/L时即为沉淀完全

回答下列问题：

(1)写出步骤①溶于稀疏酸时杂质Fes。,反应的离子方程式

(2)滤渣1的成分是(填化学式)；步骤②加入MnO?的目的是一。

(3)步骤③加入NH3目的是除去杂质离子，若溶液中Mi?+浓度为0.2mol/L,要确保杂质离子沉淀完全，同

时不降低产品产率，步骤③调控pH的范围应该为。反应

3+

Al(aq)+3NH3.H2O(aq)Al(OH)3(s)+3NH：(aq)的平衡常数K=。

(4)“离子交换”步骤和“洗脱”过程是利用反应：Mn2++2HR=、离蓝换'MnR?+2H+(HR是氢型交换树脂)

的平衡移动将Mn?+进一步提纯，为了提高洗脱效率，又不引入其他杂质，淋洗液应选用o

(5)步骤④反应未见气体生成，则该反应留存在滤液3中的产物有(填化学式)。

(6)步骤⑤反应的化学方程式为0

12.某油脂厂废弃的油脂加氢保催化剂主要含金属Ni、Al、Fe及其氧化物，还有少量其他不溶性物质。采

用如下工艺流程回收其中的保制备硫酸镁晶体(NiSO#6H2。)：

NaOHH2O2NaOH

溶液稀H2s。4溶液溶液

废银催化剂硫酸银晶体

滤液①滤渣②滤渣③

常温下，溶液中金属离子开始沉淀和完全沉淀的pH如表所示:

Ii1I

金属离子

i2+13+e3+e2+

开始沉淀时(c=0.01moLL-i)的

pH.2.7.2.5

沉淀完全时(c=L0xl(r5molL-i)i(

的pH.7.7,2.0

回答下列问题:

(