2026年高中化学二轮复习：大题突破2 化工流程题的综合分析

大题突破化工流程题的综合分析

1.题型特点

近几年高考中工艺流程题主要是以物质的制备、物质的分离提纯为情景材料，用框图的形式呈现实际

工业生产中添加物质、操作的过程，设问形式包括：物质的判断、方程式的书写、实验操作、反应条

件的控制及理论解释、产品组成的定性及定量分析等，能很好的考查学生综合运用元素化合物知识、

化学反应原理、实验技能解决实际问题的能力。

2.工艺流程题的一般呈现形式

预处理沉淀剂、调①转化剂及用量

辅助原料pH、萃取剂②反应条件

矿物、

焙烧、除去杂核心元

工业

质曲子素转化

废料浸取

加快速•率：粉①含杂质元素的①副产品

碎、加热、提高沉淀，②含杂质②循环物质

浸取剂的浓度元素的范取液

皂精练高考真题

1.(2024•安徽，15)精炼铜产生的铜阳极泥富含Cu、Ag、Au等多种元素。研究人员设计了一种从铜阳

极泥中分离回收金和银的流程，如下图所示。

硫酸、盐酸、电。2

•［浸取:琛生电迎积卜Ag

浸鬻1阑-Au

浸出液I

回答下列问题：

(l)Cu位于元素周期表第周期第族。

(2)“浸出液1”中含有的金属离子主要是_________o

(3)“浸取2”步骤中，单质金转化为HAuCL的化学方程式为。

(4)“浸取3”步骤中，“浸渣2”中的(填化学式)转化为［Ag(S2QS产。

(5)“电沉积”步骤中阴极的电极反应式为o“电沉积”步骤完成后，阴极区溶液中可循环

利用的物质为(填化学式)。

(6)“还原”步骤中，被氧化的N2H4与产物Au的物质的量之比为o

⑺Na2s2。3可被12氧化为Na2s406。从物质结构的角度分析S』o看-的结构为(a)而不是(b)的原

因：•

O-S-S-S-S-O

IIII

O0.

(a)

2+3

答案⑴四【B(2)Cu(3)2AU+8HC1+3H2O2=2HAUC14+6H2O(4)AgCl(5)[Ag(S2O3)2]-+c-

=Ag1+2s2。/Na2s2。3(6)3:4⑺⑶结构中电子云分布较均衡，结构较为稳定，(b)结沟中正、负电

荷中心不重合，极性较大，较不稳定，且存在过氧键，过氧键的氧化性大于1故NazSgj不能被L氧化

成(b)结构

解析(2)精炼铜产生的铜阳极泥富含Cu、Ag、Au等，铜阳极泥加入硫酸、H2O2,CU被H2O2氧化为CU2,

进入浸出液1中，故浸出液1中含有的金属离子主要是CF+,Ag、Au不反应，浸渣1中含有Ag和Au。

⑶浸渣1中含有Ag和Au,向浸渣1中加入盐酸、H2O2,Au与盐酸、比0?反应生成HAuCL和比0,化

学方程式为2AU+8HC1+3H2O2=2HAUCL»+6H2O。(4)浸渣1中含有Ag和AU,向浸渣1中加入盐酸、H2O2,

Ag转化为AgCl,浸渣2中含有AgCl,Ag。与Na2s2O3反应转化为[Ag(S2O3)2]1⑸“电沉积”步骤中，

阴极发生还原反应，[Ag(S?O3)2]3得电子被还原为Ag,电极反应式为[Ag(S2O3)2]'+e=Agl+2s2。g；阴极

区溶液中含有Na1故“电沉积”步骤完成后，阴极区溶液中可循环利用的物质为Na2s2。3。(6)还原步骤

中，HAuCL被还原为Au,Au化合价由+3价变为0价，一个HAuCk得3个电子，N2H」被氧化为N2,N

的化合价由-2价变为0价，一个N2H4失4个电子，根据得失电子守恒可知，被氧化的N2H4与产物Au的

物质的量之比为3:4。

2.(2024・河北，16)V20S是制造钢铁合金、金属钢的原料，也是重要的催化剂。以苛化泥为焙烧添加剂

从石煤中提取V2O5的工艺，具有钢回收率高、副产物可回收和不产生气体污染物等优点。工艺流程如

下。

R-N(CHJQNH|CI

空气树脂洗脱液溶液

石煤+苛[80<)~85()七国毫

化泥制焙烧)一,水浸卜一洗脱，沉锐一•一V2O5

团烘干)〒罕

配”滤渣①尾液加液

气体①|

pH=865~70t

3%NH,HCO3t、

溶液一:盐浸]一滤液①

渣

已知：i.石煤是一种含V2O3的矿物，杂质为大量AbCh和少量CaO等；苛化泥的主要成分为CaCCh、

NaOH、Na2cO3等。

ii.高温下，苛化泥的主要成分可与ALCh反应生成偏铝酸盐；室温下，偏机酸钙［Ca(VO3)2］和偏铝酸钙

均难溶于水。回答下列问题：

(1)焙烧生成的偏钢酸盐中钢的化合价为,产生的气体①为(填化学

式)。

⑵水浸工序得到滤渣①和滤液，滤渣①中含钢成分为偏钢酸钙，滤液中杂质的主要成分为

(填偿式)。

(3)在弱碱性环境下，偏机酸钙经盐浸生成碳酸钙，发生反应的离子方程式为；

COz加压导入盐浸工序可提高浸出率的原因为；浸取后低浓度的滤液①进入

(填工序名称)，可实现专凡元素的充分利用。

(4)洗脱工序中洗脱液的主要成分为(填化学式)。

(5)下列不利于沉机过程的两种操作为(填序号)。

a.延长沉钢时间

b.将溶液调至碱性

c.搅拌

d.降低NH4CI溶液的浓度

65〜70匕

答案(1)+5CO2(2)NaAiO2(3)HCO(+OH+Ca(VCh)2CaCCh+H2O+2V0］提高溶液中HCO］

浓度，促使偏钢酸钙转化为碳酸钙，使V01进入滤液①中离子交换(4)NaCl(5)bd

解析石煤和苛化泥通入空气进行焙烧，反应生成NaVCh、Ca(VO3)2.NaAQ、Ca(AIO2)2,CaO和CO2

等，水浸可分离焙烧后的可溶性物质(如NaVCh)和不溶性物质［Ca(VO3)2、Ca(AlC>2)2等］,过滤后滤液进行

离子交换、洗脱，用于富集和提纯V01,加入氯化镇溶液沉钢，生成NH4V03,经一系列处理后得到V2O5；

滤渣①在pH=8,65〜70。(2的条件下加入3%NH4HCO3溶液进行盐浸，滤渣①中含有钢元素，通过盐浸，使

滤渣①中的钢元素进入滤液①中，再将滤液①回流到离子交换二序，进行V0］的富集。⑴钢是23号元素，

其价层电子排布式为3dzs2；焙烧过程中，V2O3被氧气氧化生成V0口偏钢酸盐中钢的化合价为+5价；

CaC03在800。(3以上开始分解，生成的气体①为CO?。(2)由已知信息可知，高温下，苛化泥的主要成分与

ALO,反应生成偏铝酸钠和偏铝酸钙，偏铝酸钠溶于水，偏铝酸钙难溶于水，所以滤液中杂质的主要成分

是NaA@。(3)在弱碱性环境下，Ca(VCh)2与HC05和OH-反应生成CaCCh、V0］和H2O,离子方程式为

65〜70匕

HCO3+OH-+Ca(VO3)2CaCO3+H2O+2V0J；CO2加压导入盐浸工序可提高浸出率，因为CO?可提

高溶液中HCO1浓度，促使偏钢酸钙转化为碳酸钙，使V0］进入滤液①中；滤液①中含有VO］、NH］等，

且浓度钳氐，若要利用其中的钢元素，需要通过离子交换进行分离、富集，故滤液①应进入离子交换工序。

(4)由离子交换工序中树脂的组成可知，洗脱液中应含有Ch因水浸所得溶液中含有Na+,为避免引入其他

杂质离子，且NaCl廉价易得，故洗脱液的主要成分应为NaCl。(5)延长沉机时间，能使反应更加完全，有

利于沉钢，a不符合题意；NH4cl呈弱酸性，如果将溶液调至碱性，0H-与NH］反应，不利于生成NH4VO3,

b符合题意；搅拌能使反应物更好的接触，提高反应速率，使反应更加充分，有利于沉钢，c不符合题意；

降低NH4cl溶液的浓度，不利于生成NH4VCh,d符合题意。

3.(2024•黑吉辽，16)中国是世界上最早利用细菌冶金的国家。已知金属硫化物在“细菌氧化”时转化

为硫酸盐，某工厂用细菌冶金技术处理载金硫化矿粉(其中细小的Au颗粒被FeS?、FeAsS包裹)，以提

高金的浸出率并冶炼金，工艺流程如下：

空气NaCN溶液

含U；)「脸几遐液②含

矿一细菌氧化［A($2

回答下列问题：

⑴北宋时期我国就有多处矿场利用细菌氧化形成的天然“胆水”冶炼铜，“胆水”的主要溶质为

________________________(填化学式)。

(2)“细菌氧化”中，FeS2发生反应的离子方程式为,

(3)“玩铁碑”时需加碱调节pH,生成(填化学式)胶体起絮凝作用，促进了含As微粒的沉

降。

(4)“焙烧氧化”也可提高“浸金”效率，相比“焙烧氧化”，“细菌氧化”的优势为(填标

号)C

A.无需控温

B.可减少有害气体产生

C.设备无需耐高温

D.不产生废液废渣

⑸“真金不怕火炼"，表明Au难被02氧化，“浸金”中NaCN的作用为。

(6)“玩金”中Zn的作用为。

⑺滤液②经H2sCh酸化，［Zn(CN)F-转化为ZnS04和HCN的化学方程式为。

用碱中和HCN可生成(填溶质化学式)溶液，从而实现循环利用。

细菌

答案(l)CuS04(2)4FCS2+15O2+2H2O-4Fe3++8SO/+4H+(3)Fc(OH)3(4)BC(5)作络合剂，将Au

转化为[Au(CN)2「从而浸出⑹作还原剂，将[Au(CNH还原为Au

(7)N&[Zn(CN)4]+2H2sO4=ZnSO4+4HCN+Na2sO4NaCN

解析矿粉中加入足量空气和H2s0箱在pH=2时进行细菌氧化，金属硫化物中的S元素转化为硫酸盐，

过滤，滤液中主要含有Fe3;S0i\As(V),加碱调节pH,Fe?转化为Fe(OH)3胶体，可起到絮凝作用，

促进含As微粒的沉降，过滤可得到净化液；滤渣主要为Au,Au与空气中的Ch和NaCN溶液反应，得至

含［Au(CN)才的浸出液，加入Zn进行“沉金”得到Au和含［Zn(CN)4产的滤液②。⑴“胆水”冶炼铜，

“胆水”的主要成分为CuS04。(2)“细菌氧化”的过程中，FeS?在酸性环境下被6氧化为Fe3+,离子方

气菌

程式为4FeS2+15O2+2H2O—14Fe3++8SOr+4H;(4)细菌的活性与温度息息相关，因此细菌氧化也需要控

温，A不符合题意；焙烧氧化时，金属硫化物中的S元素通常转化为SO2,而细菌氧化时，金属硫化物中

的S元素转化为硫酸盐，可减少有害气体的产生，B符合题意；焙烧氧化需要较高的温度，因此所使用的

设备需要耐高温，而细菌氧化不需要较高的温度就可进行，设备无需耐高温，c符合题意；由;充程可知，

细菌氧化也会产生废液废渣，D不符合题意。(5)“浸金”中，Au作还原剂，Ch作氧化剂，NaCN作络合

剂，将Au转化为［Au(CN)21从而浸出。(7)滤液②含有［Zn(CN)4匕经过H2s0埼酸化，［Zn(CN)4F转化为

ZnSCh和HCN,反应的化学方程式为Na2［Zn(CN)』+2H2so4=ZnSO4+4HCN+Na2so4；用碱中和HCN得

到的产物，可实现循环利用，即用NaOH中和HCN生成NaCN,NaCN可用于“浸金”步骤，从而循环利

用。

题型突破练(A)|分值：50分］

1.(10分)(2024・山东，18)以铅精矿(含PbS、Ag2s等)为主要原*揩取金属Pb和Ag的工艺流程如下:

含过“tFeCh的饱和食盐水

浓盐酸

铅精.T1浸K过滤U―/稀释、冷却

I

含硫滤玳

铅『矿试剂X

7王Mn一^^-叵逋in一短阈~~►尾液

X;।T

隰闸含硫滤渣富银铅泥

■解I♦金属Pb金属Ag―电解n-金属Pb

⑴“热浸”时，难溶的PbS和Ag2s转化为［PbCIF和［AgQ1及单质硫。溶解等物质的量的PbS和Ag2s时,

消耗Fe3,物质的量之比为；溶液中盐酸浓度不宜过大，除防止“热浸”时HC1挥发外，另一目

的是防止产生(填化学式)。

⑵将“过滤II”得到的PbCI2沉淀反复用饱和食盐水热溶，电解所得溶液可制备金属Pbe“电解I”阳极产

物用尾液吸收后在工艺中循环使用，利用该吸收液的操作单元为。

（3）“还原”中加入铅精矿的目的是o

（4）“置换”中可选用的试剂X为（填标号）。

A.A1B.Zn

C.PbD.Ag

“置换”反应的离子方程式为。

⑸“电解II”中将富银铅泥制成电极板，用作（填“阴极”或“阳极”）。

答案⑴1：1H2s⑵热浸⑶将过量的Fe3还原为Fe?+（4）CPb+2［AgCL1=2Ag+［PbC14F（5）阳

极

解析本题以铅精矿（含PbS、Ag2s等）为主要原料提取金属Pb和Ag,“热浸”时，难溶的PbS和Ag2s

转化为［Pbdf和AgQ才及单质硫，Fe*皮还原为Fe2+,“过滤I”除掉含硫滤渣，滤液中［PbCbF在稀释冷

却的过程中转化为PbCL沉淀，然后用饱和食盐水热溶，增大氯离子浓度，使PbCb又转化为［PbCLF,电

解得到Pb；“过滤H”后的滤液成分主要为［AgC»、FeCL、FeCb,故加入铅精矿主要将FeCh还原为

FeCL,试剂X将［AgC。置换为Ag,得到富银铅泥，试齐UX的金属性应比Ag强，为不引入新的杂质，可

知X为铅，尾液为FeCL。⑴“热浸”时，Fe3•将PbS和Ag2s中-2价的硫氧化为单质硫，Fe3被还原为

Fc2+,在这个过程中Pb和Ag的化合价保持不变，所以溶解等物质的量的PbS和Ag2s时，S'的物质的量

相等，消耗Fe＞的物质的量相等；溶液中盐酸浓度过大，会与S2•结合生成H2s气体。（2）“过滤II”得到的

PbCb沉淀反复用颜口食盐水热溶，会溶解为［PbCLE电解【PbCl’F溶液制备金属pbPb在阴极产生，阳

极C卜放电产生。2,可将尾液中的FeCL氧化为FeCb,在“热浸”中循环使用。（3）“过滤H”所得的滤液

中有过量的未反应的Fc3,根据还原之后可以得到含硫滤渣，“还原”中加入铅精矿的目的是将过量的

Fe，，还原为Fe?十。（5）“电解H”中将富银铅泥做阳极板，银变成汨极泥而沉降下来，铅失电子转化为Pb?+,

阴极Pb?彳导电子析出Pb。

2.（10分）电子级氢氟酸是微电子行业的关键性基础材料之一，由萤石粉（主要成分为CaF2,含有少量Si02

和微量AS2O3等）制备的工艺如下：

萤石粉浓破酸耐酸溶液

;一溶液

SiF：、HF下丁HzSiK

112v/

（1）“酸浸"时生成HF的化学方程式为,工业生产时往往会适当加热,

目的是。

⑵“精储1”设备使用的材料可选用(填字母)。

A.玻璃B.陶瓷

C.石英D.金

⑶已知H?SiF6是一种配位酸，酸性与硝酸相近，可与KMnO4溶液反应制备极易溶于水的强酸HMnO心反

应的离子方程式为O

(4)“氧化”时将ASF3氧化为AsFs,ASFS的沸点高于ASF3,原因是o

(5)液态HF是酸性溶剂，能发生自偶电离：HF=H'+F，由于H•和F都溶齐I」化，常表示为

+

3HF-H2F+HF2O在HF溶剂中ASR、BF3呈酸性，HCIO3、HNO3、H?0呈碱性，比如AsFs、HCIO3的

电离方程式分别为ASF5+2HF-ASF^+H2F\HOCIO2+2HF=(HO)2cleT+HF]。在HF作用下：

①写出BF3与HNO3反应的离子方程式：o

②已知：比0与AsFs反应生成HASF6。结合H•的能力：H20(填“v”或“=")AsF入

答案(l)CaF2+H2so』(浓)』CaSO4+2HFT加快反应速率，提高CaF2的转化率(2)D

(3)2K++Si理=K2SiFf4(4)AsF5.ASF3均为分子晶体(分子间均不存在氢键)，AsA相对分子质量大，范

德华力大，沸点高

⑸①BF3+HNO3+HF=(HO)2NO++BF]

②V

解析“酸浸”发生反应：CaF2+H2so4(浓)=CaSO4+2HFT，二氧化硅与HF发生反应：

SiO2+4HF=SiF4T+2H。AS2O3与HF发生反应：As2O3+6HF=2AsF3+3H2O；“硫酸吸附”：加入硫酸，

部分HF、S止4以气体形式释放出去，然后加入水吸收为H2b】卜6,部分HF、AsS、多余硫酸进入精储1；

“精福1”：因为硫酸熔、沸点较高，因此精微1中得到HF、AsFs；“氧化”：根据问题(4),过氧化氢将

ASF3氧化成熔、沸点较高的AsFs；“精储2”：蒸储得到HF。

(2)HF能与二氧化硅发生反应，玻璃、陶瓷、石英均含有二氧化硅，HF不与金反应，因此“精储1”设备

以金为材料。

(3)KMnOLHMnCKi中Mn的价态没有发生变化，FhSiFs酸性与硝酸相似，即HzSiF。为强酸，HMnOq为溶

于水的强酸，该反应为复分解反应，生成LSiF6沉淀，即离子方程式为2K++SiFr=K2SiF4。

(5)①HNO3在HF中呈碱性，其电离方程式为HNO3+2HF=(HO)2NO++HF晨BF3在HF中呈酸性，其电

离方程式为BF3+2HFUBF7+H2F+,因此两者混合，发生类彳痂勺中和反应，其离子方程式为

+

BF3+HNOJ+HF=(HO)2NO+BFJ.②凡0与AsFs反应生成HAsF6,从而推出H20结合H+能力小于AsF^o

3.(10分)(2023・石家庄质量检测)铝酸锄乍为新型半导体光催化材料，因其具有优异的离子导电性、介电性、

气体传感性和催化性而广泛应用于生产生活中。以氧化钳渣(主要成分是BiaCh、Sb2O3,还含有Fegj、

ZnO、Ag?O和SiCh等杂质)为原料制备铝酸锄Bi2MoO6,其中M。为+6价)的工艺流程如图：

盐酸、加水S(NH,)6Mo；O2l-4H2O

NaCI溶液加分相CHdN出硝酸

|，加心|PH=2」」

含卜'峻阅•偷钵一谴、Bi2sH酸溶他化卜B'MOO,,

镑通〒-亍二亍

浸渣Sb2O;(废液单质S

(1)基态83Bi的价层电子排布为。

(2)“浸渣”的主要成分为(填化学式)。

⑶“除窗’过程中发生反应的化学方程式为；

该过程需要加热的原因为。

S()

IIII

(4)已知：硫代乙酰胺(CHKNH?)在酸性溶液中会水解为乙酰胺(CHUN%)和硫化氢；H2s的

Ku】=1.0xl0-7,^=1.0x10-13;Kp(Bi2s3)=2.010叫

①硫化氢会进一步发生反应：2Bi3(aq)+3H2s(aq)=Bi2s3(s)+6W(aq),计算该反应的平衡常数

____________O

②硫代乙酰胺比乙酰胺的沸点低，其原因为O

⑸“酸溶”时会有NO逸出，此过程中氧化剂与还原剂的物质的量之比为o

(6)已知铝酸钠在空气中放置会变质，生成Bi202co3和MOO3,该过程中的化学方程式为。

(7)Bi2O3的立方晶胞结构如图所示，以A点为原点建立原子分数坐标，已知A点坐标为(0,0,0),B点坐

标为6?》，则C点坐标为o

答案(l)6s26P3(2)AgCkSiO2(3)2SbCh+3H2O-Sb2O31+6HC1盐酸易挥发，加热有利于HC1挥发,

水解平衡正向移动(4)①

②乙酰胺分子间氢键的键能及数目均大于硫代乙酰胺(5)2：1(6)Bi2MoO6+CCh=Bi202co3+MOO3

⑺6%!)

解析氧化锄查(主要成分是BizCKSb2O3,还含有FC2O3、ZnO、Ag?O和SQ等杂质)加入盐酸和氯化钠

溶液，二氧化硅不与盐酸反应，氧化银和盐酸反应生成氯化银，其他物质和盐酸生成相应氯化物，过滤，

向滤液中加水加热得到Sb?O3,过滤，向滤液中加入CHsCNH?沉锐过滤，向Bi2s3中加入硝酸得到单

质硫、NO和硝酸锄向硝酸钝溶液中加入(NH4bMsChMFLO得到Bi2Mo0(,。

3++

(4)①硫化氢会进一步发生反应：2Bi(aq)+3H2S(aq)=Bi2S3(s)+6H(aq),则该反应的平衡常数

C6(H+)_C6(H+>C3(S2-)—(叱)砾(H2S)_(LOX1(T7)3X(LOX1OT3)3”,,而人右

K5010

K/2(用3+>3(口2S)「2(卬3+>。3(42-)-3(小9，^5p(Ri2S3)2.似10一99。散/合打"伺

NO逸出，即Bi2s3和硝酸反应得到单质硫、NO和硝酸钝，Bi2s3中硫元素化合价从-2价升高到0价，硝酸

中氮元素化合价从+5价降低到+2价，因此此过程中氧化剂与还原剂的物质的量之比为2：I,(7)Bi2O3的立

方晶胞结构如图所示，以A点为原点建立原子分数坐标，已知A点坐标为(0,0,0),B点坐标为也

则C点位于体对角线的四分之一处，其坐标为£也

4.(10分)电解镒渣中含有很多重金属［主要含有MnSCh、PbSCU、CaSO4.Fe2(SO4)3,MnO2.SiO?］会造成环

境污染。电解镒渣的资源化利用既能解决污染问题又能取得较好的经济效益。下面是某课题组研究的工艺

流程:

CH3coONHjNH.HCOs

溶液溶液

H2SO,,PbS

汽笛iPbCOMI体

原浸出液

酸2.加

1.加

浸试剂Y

HOMnF2

22调pH

｛除钙卜魏-MnSO4-H2O

滤渣

Fe(OH)3

(1)“还原酸浸”时氧化产物是S,MnO：被还原的离子方程式为

(2)操作X的名称是,

⑶“沉铅”时若用同浓度的(NH6C03溶液代替NH4HCO3溶液，会生成PbMOH)2cCh,原因

是。

(4)调pH所加的试剂Y,可选择(填字母)。

a.CaOb.MnCChc.CaCOjd.AKh

e.氨水

(5)写出“除钙”时发生反应的离子方程式：

若“除钙”后溶液中c、(Mn2+)=0.53mol【L则应控制溶液中c(F)的范围为(当溶液中金属离

子浓度小于1。5moiLL可以认为该离子沉淀完全。已知：MnF?的Kp=5.3xl0-3；CaF?的椅

715-3.87).

答案(l)MnCh+PbS+4H++S0厂=Mn2++PbSO4+S+2H2。(2)过滤(3)(?0歹更易水解生成0H,从而易生

2+2+1

成Pb2(0H)2cCh(4)abc(5)MnF2(s)+Ca(aq)^Mn(aq)+CaF2(s)3.87x10、molL«<c(F-)<0.1molL-

解析(4)加入试剂Y调节pH时，不能引入新的杂质，该工艺流程制备的是硫酸镒，并且在随后的流程中

除去了钙离子，在该步骤中除去了铁，故可以选择的试剂为abc。(5)根据流程可知，加入MnF2和溶液中

钙离子反应生成CaFz,离子方程式为MnF2(s)+Ca2+(aq)=Mn2+(aq)+CaF2(s),当该离子沉淀完全时，此时

3121

c(F-)=I乎卜：：。5TomolL-'-3.87xlO-molf，当c(Mn>0.53molL-时，c(F-

)=JK黑;:-护浮mol-L」=0.1mol-L-1,故其范围为3.87xl(y3molLy，(F)<0.1lL\

mo

5.(10分)硼化钛(结构式为B=Ti=B)常用于制备导电陶瓷材料和PTC材料。工业上以高钛渣(主要成分为

TQ、SiO2.AI2O3和CaO,另有少量MgO、FezCh)为原料制取Ti区的流程如下：

稀盐酸浓硫酸萃取剂

滤液滤渣萃取液滤液

B?。?、C

,I、

rcuc脱水」电弧炉TP

一小。2「出。一1薪原一T必

已知：①电弧炉是由石墨电极和石墨t甘埸组成的高温加热装置；

②B2O3高温下蒸气压大、易挥发；

③Ti02可溶于热的浓硫酸形成TiO2\

(1)“水解”需在沸水中进行，离子方程式为,该工艺中，经处理可循环利用的物质为—

(填化学式)。

⑵“热还原”中发生反应的化学方程式为,B2。,的实际用量超过

了理论化学计量所要求的用量，原因是o仅增大配料中的用量，

产品中的杂质含量变化如图所示。杂质TiC含量随卬％增大而降低的原因是(用化学方程

式解释)。

(3)原科中的B2O3可由硼酸脱水制得。以NaB(OH)4为原料，用电渗析法制备硼酸(H3BO3)的工作原理如图

所示，产品室中发生反应的离子方程式为。

若反应前后NaOH溶液的质量变化为mkg,则制得H3BO3的质量为kg。

电源

石墨

NaOH溶液

NaOH溶液

△高温

答案(l)TiO2』(八十1)H2O^=TiO2人比。1十2H'H2so4(2)TiO2十B2O3+5C^=TiB2十5cOfB2O3高温下蒸

高温

+

气压大、易挥发，只有部分参加了反应TiC+B2O3+2C-TiB2+3COt(3)H+［B(OH)4］-=H3BO3+H2O

31m

TF

解析(3)有稀硫酸的一极为阳极，1膜为阳离子交换膜，氢离子通过1膜进入产品室，2膜为阴离子交换

膜，原料室中的［B(OH)/通过2膜进入产品室，产品室中发生反应的离子方程式为

=HJBO3+H2O<>右侧的石墨电极为阳极，电极反应为2H2O+2e==H2T+20日,原料室中的钠离子通过阳

膜进入右侧阴极室，由电荷守恒可知，当阴极上通过1mol电子时，NaOH溶液的质量变化为23g-lg=22

g,此时制得H3BO3的物质的量为Imol,质量为62g,若反应前后NaOH溶液的质量变化为用kg,则制

得FhBCh的质量kg=*kg。

题型突破练(B)［分值：50分］

1.(10分)(2024诃南高三适应性测试)硝酸镉晶体小(皿3)2・4出0］常用作玻璃和陶瓷的着色剂。以镉黄废料

(主要含CdS,含少量的FeO、AI2O3、SiOD为原料制备硝酸镉晶体的流程如下:

浓硝酸CdCO3

滤液T系列操作卜硝酸镉晶体

滤渣1滤渣2

已知：常温下，有关金属离子形成氢氧化物沉淀的相关pH见下表。

A1(OH)3

FC(OH)3Cd(OH)2

开始沉淀的pH2.34.08.2

沉淀完全的pH4.25.29.7

(l)Cd位于第五周期，与Zn同族，基态镉原子的价层电子排布式为o

(2)“酸溶”时，反应温度不宜过高，原因是o

⑶“滤渣1”的主要成分是。

(4)“除杂”步骤中，加入CdCO3的目的是调pH,范围为；该过程中Fe，发生反应

的离子方程式为。

⑸“系列操作”步骤中，将滤液送入蒸发器浓缩至,然后送至结晶器进行冷却结晶，可得到硝酸

镉晶体。

(6)硝酸镉晶体需在低温的条件下生干。其在111.2。(2时失去结晶水，217.3。(?时分解产生CdO和红棕色的

混合气体，该混合气体可以使带火星的木条复燃。硝酸镉在217.3。(2时分解的化学方程式

为。

答案(l)4dl05s2(2)温度过高，浓硝酸会挥发和分解(3)SiCh(4)5.2<pH<8.2

2Fc3++3CdCO3+3H2O=2Fc(OH)3+3CO2T+3Cd2+(5)出现晶膜(或有少量晶体析出)

217.3,C

(6)2Cd(NO3)2-4NO2T+O2T+2CdO

解析镉黄废料(主要含CdS,含少量的FcO、AI2O3.SiO2),“酸浸”时加入浓硝酸，浓硝酸具有强氧化

性，加热条件下-2价硫元素被氧化为SO厂进入溶液，+2价Fe被氧化成Fe3+,二氧化硅不溶于硝酸，“滤

渣1”主要成分是SiCh,滤液中所含离子有CcP、Fc3\AP\NO］和SO/；“除杂”时加入CdCCh

调节pH,根据表中数据，使Fe3、Al，以氢氧化物沉淀的形式除去，过滤所得滤液经过系歹臊作采用冷却

结晶法获得硝酸镉晶体。(4)“除杂”步骤中，CdCO3消耗氢离子生成二氧化碳和CcP,氢离子浓度减小促

进铁离子水解使FC'-转化为氢氧化铁沉淀，则Fc3-发生反应的离子方程式为

3+2

2Fe+3CdCO3+3H2O=2Fc(OH)3；+3CO2T+3Cd\⑹硝酸镉晶体在111.2。(2时失去结晶水，217.3久时分

解产生CdO和红棕色的混合气体，红棕色的气体为二氧化氮，则该反应为氧化还原反应，该混合气体可以

使带火星的木条复燃，混合气体中含有氧气，则硝酸镉在217.3。(：时分解产生CdO、二氧化氮和氧气，化

217.3,C

学方程式为2Cd(NO3)24NO2t+O2t+2CdOo

2.(10分)(2024・甘肃酒泉模拟)甘肃旷产资源丰富，金属冶炼在匡民经济发展中有着重要的作用。镒酸锂离

子蓄电池是第二代锂离子动力电池，工业上用某软铳矿(主要成分为MnO2,还含有少量铁、铝及硅的氧化

物)为原料制备镒酸锂(LiMn。),流程如图所示：

H2SO4FeSO,H2O2力IIMnO调pH

混合气体滤液

(1)“酸浸”时，为了提高各物质的浸出速率，除了适当升高温度外，还可以采取的措施是

(写一条即可)。

⑵“还原”步骤得到的溶液中阳离子主要是MB,生成MB的离子方程式为；

滤渣1的主要成分为。

(3)已知某离子浓度［用c(M)表示］形成沉淀与溶液pH的关系如图所示：

lgc(M)

则“精制”过程中，加MnO调节pH的范围是

(4)“沉镒”得至U的是Mn(OH)?和Mn2(OH)2s04滤饼，所得滤液回收可用

.

⑸“锂化”是将MnO?和Li2c0?按4：1的物质的量比配料，球磨3〜5h,然后升温至600〜750。。保温

24h,自然冷却至室温得产品，写出反应的化学方程式：。

答案⑴适当增大硫酸的浓度；搅拌；将矿石粉碎(任选1种，其他合理答案均可)

2+2+3+

(2)MnO2+2Fe^+4H=Mn+2Fe+2H2OSiO2(3)5.2<pH<8,8(4)作氮肥等

600〜750X：

(5)8MnO2+2Li2CO3-=_4LiMn2O4+2CO2t+O2T

解析软镒矿加稀硫酸酸浸，加入硫酸亚铁，在酸性条件下用硫酸亚铁把MnO?还原为硫酸镒，所得滤液

中含硫酸镒、硫酸铁、硫酸亚铁、硫酸铝，二氧化硅不溶于硫酸，滤渣1为二氧化硅；滤液中加双氧水把

Fe2+氧化为Fe3+,加MnO调节pH,生成氢氧化铁、氢氧化铝沉淀除铁和铝；过滤，滤液中和氨水生成

Mn(OH)2和Mm(OH)2s04沉淀，Mn(OH)2和Mm(OH)2so八水、氧气控温、氧化生成二氧化瞌，二氧化镒

和碳酸锂生成LiMmO3根据质量守恒、电子守恒可知，还生成二氧化碳、氧气。(3)根据离子浓度形成沉

淀与溶液pH关系图，调节pH过程中将铁离子和铝离子形成沉淀，而镒离子不沉淀，所以调节pH的范围

应在5.2<pH<8.8o

3.(10分)(2024•南宁模拟)GaN是制造微电子器件、光电子器件的新型半导体材料。综合利用炼锌矿渣｛主

要含铁酸钱[Ga2(Fe2O4)3]、铁酸锌(ZnFezO。还含少量Fc及一些难溶于酸的物质｝获得金属盐，并进一

步利用锈盐制备具有优异光电性能的氮化钱(GaN),部分工艺流程如图。

炼H。盘酸佚粉草取剂

锌水层

矿转化id调pH(FcCl,

港溶液)

滤液I

GaN-(MOCVp-Ga，刖像电解-遨取

NH,CH,BrNaOH溶液

已知：①FQO/在酸性条件下不稳定，易转化为Fc3+。

②常温下，“浸出液”中的金属离子对应的氢氧化物的溶度积常数如下表，离子浓度小于*i(y5moi时

可视为沉淀完全。

氢氧化物

FC(OH)2FC(OH)3Zn(OH)2Ga(OH)3

Ksp4.9x10”2.8x10-39L8xl0”48.0x10-32

③1g2=0.3,lg5M.7。

(1)为提高浸出率，可采取的措施为(填字母)。

a.将矿渣粉碎b.降低温度c把稀硫酸换成浓硫酸d.延长浸出时间

(2)已知纤锌矿结构的GaN晶胞结构与金刚石结构类似，则该种GaN晶体的类型为,基态Ga原

子价层电子的轨道表示式为。

⑶ZnFezO,与稀硫酸反应的化学方程式为。

(4)“调pH”时需调节溶液pH不低于o

(5底佥验“滤液1”中是否含有Fe3-的试剂为(填名称)。

(6)电解反萃取液(溶质为Na[Ga(OH)4])制粗钱的装置如图所示，阳极的电极反应式为,

电解废液经处理后可循环使用，其主要溶质为(填化学式)。

离子交换膜

7

IXO2+HCO3cGaXi

-d--

1X

H2O+CO；>[Ga(OH)J“

IfIf

Na2CO3溶液NalGa(OH),]溶液

答案(l)ad(2)共价晶体

4P

OHill

(3)ZnFe2O4+4H2SO4=ZnSO4+Fe2(SO4)3+4H2O(4)5.3(5)硫氧化钾(6)2比0-4右+4(：0歹=O2T+4HC0)

NaOH

解析炼锌矿渣｛主要含铁酸钱[Ga2(Fe2()4)3]、铁酸锌(ZnFe?。。，还含少量Fe及一些难溶于酸的物质)用

323+

稀硫酸酸浸后所得滤液中含有Fe2+、Fe\Zn\GaZ加入双氧水氧化Fe?+,调节pH,沉淀Fe3,和Ga3+,

滤液1中含有Zn2+;得到的滤饼加入盐酸酸化得到氯化铁和氯化锈，加入固体铁把Fe3,转化为Fe2，，然后

利用萃取剂萃取Ga3,加入氢氧化钠溶液使Ga3+转化为Na[Ga(OH)4],电解Na[Ga(OH)4]溶液生瑚且钱，

粗锈与CFhBr反应生成Ga(CH3)3,采用MOCVD技术通入氨气制备GaN。(4)调节pH,沉淀Fc?-和Ga，+,

滤液1中含有Zir\由Fe(OH)a和Ga(OH)；的心可知，则需求Ga3+沉淀完全时的pH,。(0廿尸芈等仪

molL_,=2.0xlO-9mol,L-1,c(H>5xl(y6,pH=6・lg5k5.3,则“调pH”时需调节溶液pH不低于5.3。

4.(10分)(2024・广西高三模拟江业上，从铜银矿(主要成分为铜氧化物、镁氧化物，含有Fe2€)3、FeO、MgO

等杂质)中提取银和铜的一种工艺流程如下：

②当溶液中某离子浓度El。-moi-L-i时，可认为该离子沉淀完全。

③1g2.1«0.320

(1)基态Cu原子的价层电子的轨道表示式为。

⑵浸出过程中通入的目的是。

(3)萃取时发生反应：Cu2++2HR=CuR?+2H+(HR、CuR?在有机层，Cu2\田在水层)。

①某种HR的结构简式为r»r/