2026版化学步步高大二轮专题复习-专题七　第28练　无机化工流程题-以自然资源的开发利用为情境

第28练无机化工流程题——以自然资源的开发利用为情境[分值：50分]1.(12分)(2025·河北，16)铬盐产品广泛应用于化工、医药、印染等领域。通过闭环生产工艺将铬铁矿转化为重铬酸钾，同时回收利用钾资源，可实现绿色化学的目标。流程如下：已知：铬铁矿主要成分是Fe(CrO2)2、Mg(CrO2)2、Al2O3、SiO2。回答下列问题：(1)基态铬原子的价层电子排布式：。

(2)煅烧工序中Fe(CrO2)2反应生成K2CrO4的化学方程式：。

(3)浸取工序中滤渣Ⅰ的主要成分：Fe2O3、H2SiO3、、

(填化学式)。(4)酸化工序中需加压的原因：。

(5)滤液Ⅱ的主要成分：(填化学式)。(6)补全还原、分离工序中发生反应的化学方程式：Fe(CO)5++

Cr(OH)3↓+++CO↑

(7)滤渣Ⅱ可返回工序。(填工序名称)

答案(1)3d54s1(2)4Fe(CrO2)2+7O2+16KOH8K2CrO4+2Fe2O3+8H2O(3)MgOAl(OH)3(4)增大CO2的溶解度，保证酸化反应充分进行(5)KHCO3(6)K2CrO44H2OFe(OH)3↓2KOH5(7)煅烧解析铬铁矿主要成分是Fe(CrO2)2、Mg(CrO2)2、Al2O3、SiO2，与过量KOH在空气中煅烧，生成K2CrO4、Fe2O3、MgO、K[Al(OH)4]、K2SiO3；通入KHCO3⁃K2CO3/CO2浸取，生成Al(OH)3、H2SiO3，Fe2O3、MgO不反应，故滤渣Ⅰ为Al(OH)3、H2SiO3、Fe2O3、MgO，通过蒸发、分离出K2CrO4固体，滤液Ⅰ中含有K2CrO4；将K2CrO4加水溶解，并通入过量CO2酸化，将K2CrO4转化为K2Cr2O7，同时有副产物KHCO3生成，将K2Cr2O7与KHCO3分离，滤液Ⅱ的主要溶质为KHCO3；Fe(CO)5作还原剂，将滤液Ⅰ中剩余的K2CrO4还原为Cr(OH)3，Fe(CO)5+K2CrO4+4H2OCr(OH)3↓+Fe(OH)3↓+2KOH+5CO↑；自身转化为Fe(OH)3进入滤渣Ⅱ，滤渣Ⅱ含有Cr(OH)3和Fe(OH)3可返回煅烧工序，KOH进一步处理得K2CO3，循环使用，据此分析。2.(14分)(2025·东北三省四市教研联合体一模)某工厂采用铁粉和软锰矿[主要成分MnO2、SiO2、CaMg(CO3)2、Fe2O3]为原料制备电池正极材料LiMn0.5Fe0.5PO4，流程如下：已知：①原料中铁元素与锰元素物质的量之比nFen②共沉淀后得到Mn0.5Fe0.5C2O4∙2H2O；③相关物质的Ksp如下：Fe(OH)2MgF2MnF2CaF2Mn(OH)2Ksp8×10-167.1×10-115.3×10-34×10-111.9×10-13回答下列问题：(1)“酸浸”中，提高浸取速率的方法为(答出一条即可)。

(2)滤液①中铁元素的存在形式为Fe2+，写出该工艺条件下Fe粉与MnO2反应的离子方程式：(忽略Fe与H2SO4的反应)。

(3)滤渣①成分为(填化学式)。

(4)“除杂”前滤液①调节pH不宜过低的原因是；

pH过高则会生成。

(5)滤液②中Mn2+的浓度为0.30mol∙L-1，Fe2+的浓度为0.25mol∙L-1，“共沉淀”中Mn2+和Fe2+的沉淀率分别为98%和95%，则物质A应为(填“FeSO4”或“MnSO4”)。

(6)“焙烧”过程中除产品外，还有H2O和两种气体生成，“焙烧”过程反应的化学方程式为

。

答案(1)适当升温(或适当提高硫酸浓度、粉碎矿石、搅拌)(2)Fe+MnO2+4H+Fe2++Mn2++2H2O(3)CaSO4、SiO2(4)pH过低时，易生成HF，不利于生成MgF2和CaF2沉淀Mn(OH)2、Fe(OH)2沉淀(5)FeSO4(6)Mn0.5Fe0.5C2O4·2H2O+LiH2PO4LiMn0.5Fe0.5PO4+3H2O+CO↑+CO2↑解析铁粉和软锰矿[主要成分MnO2、SiO2、CaMg(CO3)2、Fe2O3]加入H2SO4酸浸，SiO2不溶，MnO2与Fe反应生成Mn2+、Fe2+等，CaMg(CO3)2转化为CaSO4沉淀、Mg2+等，过滤后，滤渣为CaSO4、SiO2；滤液①中加入MnF2，由于MgF2、CaF2的Ksp远小于MnF2的Ksp，所以生成MgF2、CaF2沉淀；pH=5时，Mn2+的浓度为0.30mol∙L-1，Fe2+的浓度为0.25mol∙L-1，Q[Mn(OH)2]=0.30×(10-9)2=3×10-19<1.9×10-13，Q[Fe(OH)2]=0.25×(10-9)2=2.5×10-19<8×10-16，所以不生成Mn(OH)2、Fe(OH)2沉淀；滤液②中加入物质A，使Fe2+、Mn2+浓度比为1∶1，再加入(NH4)2C2O4共沉淀，生成Mn0.5Fe0.5C2O4∙2H2O；再加入LiH2PO4在Ar氛围中焙烧，生成LiMn0.5Fe0.5PO4。(2)滤液①中铁元素的存在形式为Fe2+，则该工艺条件下Fe粉与MnO2反应，生成Fe2+、Mn2+等，依据得失电子守恒、电荷守恒和元素守恒，可得出发生反应的离子方程式：Fe+MnO2+4H+Fe2++Mn2++2H2O。(5)滤液②中Mn2+的浓度为0.30mol∙L-1，Fe2+的浓度为0.25mol∙L-1，“共沉淀”中Mn2+和Fe2+的沉淀率分别为98%和95%，则nFenMn=0.25×95%0.30×(6)“焙烧”过程中除产品外，还有H2O和两种气体生成，由Mn0.5Fe0.5C2O4∙2H2O中加入LiH2PO4焙烧生成LiMn0.5Fe0.5PO4，可推出生成的两种气体为H2C2O4的分解产物CO、CO2，依据元素守恒，可得出“焙烧”过程的化学方程式为Mn0.5Fe0.5C2O4·2H2O+LiH2PO4LiMn0.5Fe0.5PO4+3H2O+CO↑+CO2↑。3.(12分)(2025·包头二模)锑白(Sb2O3)工业上主要用作颜料、阻燃剂、媒染剂和催化剂。以辉锑矿(主要成分为Sb2S3，含少量As2S3、PbS、CuO、SiO2)为原料制备锑白(Sb2O3)的工艺流程如图所示。已知：①浸出液中除含过量盐酸和SbCl5之外，还含有SbCl3、AsCl3、CuCl2、PbCl4②Ksp(CuS)=6.2×10-36，Ksp(PbS)=8.0×10-28。③Sb2O3与Al2O3具有相似的化学性质。回答下列问题：(1)基态Sb原子的价层电子轨道表示式为。

(2)加快酸浸速率的措施有(写两种)。

(3)滤渣1的成分为硫和。

(4)“沉铜、铅”步骤中，Cu2+、PbCl42-起始浓度均为0.01mol·L-1。当铜、铅沉淀完全时，溶液中c(S2-)≥mol·L-1。(当离子浓度≤1×10-6mol·L-1(5)“除砷”时有H3PO3生成，则该反应的化学方程式为。

(6)“水解”步骤中生成白色沉淀Sb4O5Cl2的离子方程式为。“中和”的碱性物质选用氨水而不用NaOH溶液的原因是。

(7)Sb2O3在空气中充分加热，固体增重率约为8.22%，则生成的氧化物化学式为。

答案(1)(2)适当升温、搅拌、适当增加盐酸浓度等(写两种即可)(3)SiO2(4)8.0×10-22(5)2AsCl3+3NaH2PO2+3H2O2As↓+3H3PO3+3NaCl+3HCl(6)2Cl-+4Sb3++5H2OSb4O5Cl2↓+10H+Sb2O3是一种两性氧化物，溶于氢氧化钠溶液，使产率降低(7)Sb4O9解析辉锑矿加入盐酸“酸浸”得“浸出液”，“浸出液”中除含过量盐酸和SbCl5之外，还含有SbCl3、AsCl3、CuCl2、PbCl42-等，“滤渣1”中除了生成的S之外，还有未溶解的二氧化硅，“浸出液”中加入Sb，还原SbCl5生成SbCl3，加入Na2S时保证Cu2+和Pb2+均沉淀完全，过滤得到的“滤渣2”为CuS、PbS，滤液中加入NaH2PO2除砷，反应生成亚磷酸、NaCl和砷单质，过滤得到含SbCl3的溶液，水解得到Sb4O5Cl2，加入碱性物质得到Sb2O(4)由数据可知，PbS比CuS溶解度大，则铅沉淀完全时，需要溶液中c(S2-)≥Ksp(PbS)c(Pb2+)=8.0×10-28(6)水解步骤中，Sb3+水解生成白色沉淀Sb4O5Cl2，结合质量守恒，氯离子、水也会参与反应，同时还生成氢离子，离子方程式为2Cl-+4Sb3++5H2OSb4O5Cl2↓+10H+。(7)假设有1molSb2O3(为292g)，则含有2molSb、3molO，在空气中充分加热被氧气氧化，固体增重率约为8.22%，则增加的氧元素质量为292g×8.22%≈24g，则生成的氧化物中Sb、O物质的量之比为2mol∶3mol×16g·mol-1+24g16g·4.(12分)(2025·石家庄一模)稀有金属钒和钛在钢铁、化工、航空航天等领域应用广泛。一种利用钒钛磁铁矿精矿(主要成分为Fe3O4、FeV2O4、TiO2和SiO2)综合提取钒、钛，并同步制备黄铵铁矾的工艺流程如图所示：已知：①“加压焙烧”过程中存在反应：2FeCl3(s)2FeCl2(s)+Cl2(g)，生成的Cl2会对钒钛磁铁矿精矿“二次氯化”；②“酸浸”所得溶液中钒、钛以VO2+、(1)基态钛原子的价层电子排布式为；

已知FeV2O4中Fe为+2价，则V的化合价为。

(2)“加压焙烧”中FeV2O4经“二次氯化”转化为VO2Cl和FeCl2的化学方程式为。

(3)“酸浸”时，产生的“浸出渣”的主要成分为(填化学式)。

(4)已知KspTiO(OH)2=1×10-29，“沉钛”时，为使TiO2+沉淀完全(c≤1.0×10-5mol·L-1)，需要调节溶液的pH不低于；该过程中，加入适量铁粉的目的为(5)“氧化”时，H2O2的使用量远大于理论计算量，可能的原因为。

(6)“萃取”时，VO2+先转化为H2V10O284-，再与萃取剂R3N结合，其过程可表示为4R3N+4H++H2V10O284-R3NH4H2V10O28，据此分析“反萃取”(7)“沉铁”时，生成黄铵铁矾的离子方程式为。

答案(1)3d24s2+3(2)FeV2O4+2Cl2FeCl2+2VO2Cl(3)SiO2(4)2.0调节溶液pH使TiO2+沉淀完全(5)产生的Fe3+催化H2O2的分解(6)消耗H+，使萃取反应的平衡逆向移动，将H2V10O284-与萃取剂分离(7)NH4++3Fe3++2SO42-+6H2ONH4Fe3解析钒钛磁铁矿精矿(主要成分为Fe3O4、FeV2O4、TiO2和SiO2)“加压焙烧”过程中存在反应2FeCl3(s)2FeCl2(s)+Cl2(g)，生成的Cl2会对钒钛磁铁矿精矿“二次氯化”，FeV2O4经“二次氯化”转化为VO2Cl、FeCl2，加入盐酸进行酸浸，VO2Cl转化为VO2+，TiO2转化为TiO2+，滤渣含SiO2，加适量铁粉沉钛，调节溶液pH使TiO2+完全沉淀生成TiO(OH)2沉淀，加入H2O2将Fe2+氧化成Fe3+，加入有机萃取剂R3N，VO2+先转化为H2V10O284