2026版化学步步高大二轮专题复习-专题七　第27练　无机化工流程热点题空突破

第27练无机化工流程热点题空突破[分值：100分]题空一操作单元原理与目的分析1.(6分)工业上用高硫铝土矿(主要成分为Fe2O3、Al2O3、SiO2，少量FeS2)为原料制备聚合硫酸铁的部分工艺流程如下：氧化过程中加入双氧水的目的为，

实际生产过程中温度不宜过高且要控制H2O2的投加速度，其原因为。

答案将Fe2+氧化为Fe3+防止H2O2受热分解，提高原料利用率解析氧化过程中加入H2O2的目的是将“酸浸”后溶液中的Fe2+氧化为Fe3+，离子方程式为2Fe2++H2O2+2H+2Fe3++2H2O，双氧水不稳定，易分解，温度过高，双氧水分解速率加快，且溶液中的Fe3+可以催化H2O2分解，故实际生产过程中温度不宜过高且要控制H2O2的投加速度，防止H2O2分解影响原料利用率。2.(14分)(2025·宁夏高三期中)铜及其化合物在工业生产上有许多用途。某工厂以辉铜矿(主要成分为Cu2S，含少量Fe2O3、SiO2等杂质)为原料制备不溶于水的碱式碳酸铜的流程如下：已知：常温下几种金属离子开始形成沉淀与完全沉淀时的pH如下表物质Fe(OH)2Fe(OH)3Cu(OH)2Mn(OH)2开始沉淀7.52.75.68.3完全沉淀9.03.76.79.8(1)为提高“浸取”速率，除适当增加硫酸浓度外，还可采取的措施有(任写一种)。

(2)辉铜矿中亚铜离子的价电子排布式为。

(3)滤渣Ⅰ中的主要成分是MnO2、S、SiO2，请写出“浸取”反应中生成S的离子方程式：。

(4)常温下“除铁”时加入的试剂A可以是，pH的调节范围为。

(5)过滤Ⅱ得到的沉淀经过洗涤、干燥可以得到碱式碳酸铜，判断沉淀是否洗净的操作是。

答案(1)充分搅拌，将辉铜矿粉碎，加热等(2)3d10(3)Cu2S+2MnO2+8H+2Cu2++2Mn2++S+4H2O(4)CuO(或氢氧化铜、碱式碳酸铜合理即可)3.7~5.6(或3.7≤pH<5.6)(5)取少量最后一次洗涤液于洁净的试管中，加入足量稀盐酸酸化，再加入BaCl2溶液，若无白色沉淀产生，则说明沉淀已洗净，反之未洗净解析经过第一步浸取，金属元素转化为相应硫酸盐，Cu2S被MnO2氧化为CuSO4和S，SiO2未溶解，故滤渣Ⅰ为过量的MnO2、S、SiO2，滤液中含有CuSO4、Fe2(SO4)3、MnSO4，经过除铁步骤，Fe3+被转化为沉淀除去，CuSO4和MnSO4进入沉锰步骤，Mn2+转化为沉淀除去，同时反应生成碱式碳酸铜。(2)Cu是第29号元素，价电子排布式为3d104s1，亚铜离子的价电子排布式为3d10。(3)根据元素守恒确定浸取时生成的S来源于Cu2S，说明Cu2S被MnO2氧化，结合后续流程推断此时Cu元素也被氧化，MnO2被还原为Mn2+，则反应为Cu2S+2MnO2+8H+2Cu2++2Mn2++S+4H2O。(4)铁离子水解后溶液显酸性，加入的试剂既能减弱酸性，同时又不引入杂质离子，可加入CuO、Cu(OH)2、CuCO3等；调节pH为3.7~5.6(或3.7≤pH<5.6)，使铁离子完全沉淀。(5)滤液Ⅱ中主要含有的盐为(NH4)2SO4，取少量最后一次洗涤液于洁净的试管中，是否洗净即判断溶液是否还含有硫酸根离子，操作是加入足量稀盐酸酸化，再加入BaCl2溶液，若无白色沉淀产生，则说明沉淀已洗净，反之未洗净。题空二工艺流程中的条件控制及原因分析3.(14分)(2025·湖南衡阳高三联考)为解决钒、铬资源的利用问题，利用钒铬渣(含有V2O3、Cr2O3及SiO2、Fe2O3、FeO等)提取钒、铬的工艺流程：已知：25℃时，Cr(OH)3的溶度积常数为6.4×10-31；lg4=0.6。(1)“氧化焙烧”该步骤不能使用陶瓷容器，其原因是。

(2)加快“水浸”的速率，可以采取的措施：(写一种即可)。

(3)“除杂”产生的滤渣2的成分是(用化学式表示)。

(4)写出紧接“沉钒”的“煅烧”反应的化学方程式：。

(5)已知双氧水还原Cr2O72-的效率在40℃时最高，解释原因：(6)“沉铬”过程中，室温下，当溶液的pH为5时，溶液中的Cr3+是否已完全沉淀？(列式计算)(已知溶液中离子浓度≤10-5mol·L-1时认为已完全沉淀)。

答案(1)陶瓷在高温下会与碳酸钠反应(2)提高水浸温度，搅拌等(3)H2SiO3(4)2NH4VO3V2O5+2NH3↑+H2O(5)低于40℃，H2O2还原Cr2O72-的反应速率随温度升高而增加；超过40℃，双氧水分解，浓度降低，导致还原Cr2O72-的反应速率降低(6)KspCr(OH)3=c(Cr3+)·c3(OH-)=6.4×10-31，pH=5时，c(OH-)=10-9mol·L-1，溶液中c(Cr3+)=KspCr(OH)3c3(OH-)解析本流程中“氧化焙烧”步骤中V2O3、Cr2O3、SiO2分别转化为NaVO3、Na2CrO4、Na2SiO3，Fe2O3、FeO则变为Fe2O3，水浸后过滤出滤渣1为Fe2O3，向滤液中加入硫酸得到硅酸沉淀，过滤得到滤渣2为H2SiO3，加入硫酸铵沉淀钒元素，生成NH4VO3沉淀，对NH4VO3进行煅烧得到V2O5，反应的化学方程式为2NH4VO3V2O5+2NH3↑+H2O，向滤液中加入双氧水和硫酸，将Cr2O72-还原为Cr3+，然后加入氨水，沉淀铬得到Cr(OH)3，再对Cr(OH)3进行煅烧得到Cr2O34.(16分)硫酸铈铵[(NH4)2Ce(SO4)3]已知：①KspCe(OH)4=2×10②硫酸铈铵的熔点为130℃，沸点为330℃。(1)含铈矿石进行的“一系列操作”包含用硫酸酸浸，其中铈浸出率与温度的关系如图1所示，铈浸出率与硫酸浓度的关系如图2所示。工业生产应选择的适宜温度是℃，适宜的硫酸浓度是mol·L-1。

(2)步骤一中，发生反应的离子方程式为。

(3)步骤三中，反应生成Ce(OH)4的化学方程式为。

(4)步骤三在0~30℃反应完全后又升温至90℃的目的是。

(5)步骤四反应完全后的溶液经、、过滤，得到晶体，最后用洗涤2~3次后，得到高纯硫酸铈铵晶体。

答案(1)953.0(2)2Ce3++6HCO3-Ce2(CO3)3↓+3CO2↑+3H2O(3)Ce2(SO4)3+H2O2+6NH3·H2O2Ce(OH)4↓+3(NH4)2SO4(4)0~30℃反应是防止H2O2、氨水分解，后升温至90℃是除去过量的H2O2(合理即可解析含铈矿石经过一系列操作，Ce3+进入溶液中，加入NH4HCO3溶液得到Ce2(CO3)3沉淀，加入0.5mol·L-1H2SO4溶液得到Ce2(SO4)3溶液，加入过氧化氢、氨水在0~30℃将Ce3+氧化为Ce4+，然后升温至90℃得到Ce(OH)4悬浊液，加入70%硫酸、硫酸铵得到硫酸铈铵晶体。题空三化工流程中的萃取与反萃取操作5.(9分)实验室以二氧化铈(CeO2)废渣为原料制备Cl-含量少的Ce2(CO通过中和、萃取、反萃取、沉淀等过程，可制备Cl-含量少的Ce2(CO3)3。已知Ce3+能被有机萃取剂(简称HA)萃取，其萃取原理可表示为Ce3+(水层)+3HA(有机层)Ce(A)3(有机层)+3H+(水层)(1)加氨水“中和”去除过量盐酸，使溶液接近中性。去除过量盐酸的目的是。

(2)反萃取的目的是将有机层Ce3+转移到水层。使Ce3+尽可能多地发生上述转移，应选择的实验条件或采取的实验操作有(填两项)。

(3)与“反萃取”得到的水溶液比较，滤去Ce2(CO3)3沉淀的滤液中，物质的量减小的离子有(填化学式)。

答案(1)降低溶液中氢离子的浓度，促进萃取反应平衡正向移动，提高Ce3+萃取率(2)适当增大稀HNO3浓度、多次萃取分液(3)Ce3+、H+解析(1)由萃取原理知，酸性条件下Ce3+不易被HA萃取，加入氨水除去过量盐酸，便于Ce3+由水层进入有机层。(3)“反萃取”得到的水溶液中含有Ce3+、H+和NO3-，加入氨水、NH4HCO3后，消耗H+，Ce3+转化为沉淀，所以Ce3+和H6.(8分)(2024·山东滨州二模)从阳极泥(主要成分有Cu、Ag、Au、Ag2Se、Cu2S和NiSO4等)中回收Se和金属的部分工艺流程如图1。已知：该工艺中萃取原理：2RH+M2+R2M+2H+(其中RH表示萃取剂，M2+表示金属离子)。“滤液Ⅰ”中的阳离子主要有Cu2+、Ni2+，可使用萃取剂(RH)萃取分离。Cu2+和Ni2+的萃取率与水相初始pH、萃取剂浓度的关系如图2。则萃取Cu2+最佳的条件为和；“反萃取剂”最好选用(填化学式)。

答案pH为6萃取剂浓度为1%H2SO4解析据图可知，萃取Cu2+最佳的pH为6，最佳萃取剂浓度为1%，此时，Cu2+的萃取率较高，且和Ni2+的萃取率相差较大；由最终获得CuSO4，故“反萃取剂”最好选用H2SO4。题空四化工流程中物质的推断与方程式的书写7.(12分)(2025·安徽池州二模)镓作为一种战略金属，广泛应用于现代军事、无线通讯、生物、太阳能电池、半导体等诸多新兴领域，在航空航天中也具有重要地位。一种由砷化镓废料(主要含GaAs、ZnO、Fe2O3、SiO2等难溶物)制备镓的工艺流程如图：已知：①Ga在周期表中位于Al的正下方，性质与Al相似；②常温下，相关元素可溶性组分物质的量浓度与pH的关系如图所示。回答下列问题：(1)碱浸操作中加快反应速率，提高浸取率可采取的措施有(任填2项)。

(2)“碱浸”时，GaAs中Ga以NaGa(OH)4的形式进入溶液中，该反应的离子方程式是(3)“碱浸”温度控制在70℃左右，温度不能过高或过低的原因是。

(4)“滤渣2”的成分为(填化学式)。

答案(1)粉碎、搅拌、适当的升高温度、适当的增加氢氧化钠的浓度、延长碱浸的时间等(或其他合理答案，任填2项)(2)GaAs+4OH-+4H2O2Ga(OH)4-+AsO43-+4H2O(3)温度低于70℃，反应速率较慢，温度高于70℃，H2O2分解(解析砷化镓废料与氢氧化钠、H2O2进行碱浸操作，GaAs转化为NaGa(OH)4、Na3AsO4，SiO2转化为硅酸钠，Fe2O3难溶于氢氧化钠溶液形成滤渣1，向滤液中加入硫酸，硅酸钠转化为硅酸沉淀，即滤渣2，向滤液1中加入氢氧化钠调pH为3.7，得到Ga(OH)3沉淀，再加入氢氧化钠，得到NaGa(OH)4，电解得到Ga，滤液2蒸发浓缩、降温结晶得到Na3AsO48.(6分)二硫化钨(WS2，WS2中W的化合价为+4)可用作润滑剂及石油化工领域中的催化剂。由钨铁矿(其主要成分是FeWO4，还含少量Al2O3)制备二硫化钨的工艺流程如下：(1)写出FeWO4在碱熔过程中发生反应的化学方程式：。

(2)滤渣Ⅰ中主要成分的形成可用离子方程式表示为。

答案(1)4FeWO4+O2+8NaOH2Fe2O3+4Na2WO4+4H2O(2)[Al(OH)4]-+CO2Al(OH)3↓+HCO解析(2)根据钨铁矿成分中有氧化铝，氧化铝为两性氧化物，碱熔过程中发生反应生成2Na[Al(OH)4]，向粗钨酸钠溶液中通入过量的CO2，发生反应的离子方程式：[Al(OH)4]-+CO2Al(OH)3↓+HCO3-，滤渣题空五化工流程中的简单计算9.(3分)钨是熔点最高的金属，是重要的战略物资。自然界中黑钨矿的主要成分是FeWO4、MnWO4，还含有少量Si、P、As的化合物。由黑钨矿制备WO3的工艺流程如下：浸出液中的溶质有Na2WO4、Na2SiO3、Na3PO4、Na3AsO4，加入MgSO4、H2SO4将溶液的pH调至9时，溶液中c(PO43-(已知Ksp[Mg3(PO4)2]=2.0×10-24，Ksp[Mg3(AsO4)2]=2.0×10-20)答案10-2解析已知Ksp[Mg3(PO4)2]=c3(Mg2+)·c2(PO43-)=2.0×10-24，Ksp[Mg3(AsO4)2]=c3(Mg2+)·c2(AsO43-)=2.0×10-20，将溶液的pH调至9时，溶液中c(PO410.(12分)(2025·河南南阳高三联考)钴及其化合物在制造合金、磁性材料、催化剂及陶瓷釉等方面有着广泛应用。一种从湿法炼锌产生的废渣(主要含Co、Zn、Pb、Fe的单质或氧化物)中富集回收得到含锰高钴成品的工艺如下：已知溶液中相关离子开始沉淀和沉淀完全(c≤1.0×10-5mol·L-1)时的pH：Fe3+Fe2+Co3+Co2+Zn2+开始沉淀时的pH1.56.9—7.46.2沉淀完全时的pH2.88.41.19.48.2(1)“除钴液”中主要的盐有(写化学式)，残留的Co3+浓度为mol·L-1。

(2)CoC2O4是制备钴的氧化物的重要原料。如图为二水合草酸钴(CoC2O4·2H2O)在空气中受热的质量变化曲线，曲线中300℃及以上所得固体均为钴的氧化物。通过计算确定C点剩余固体的化学成分为(填化学式)。写出B点对应的物质