2026年高中化学二轮复习：主观题突破4 化工流程中的有关计算

主观题突破化工流程中的有关计算

皂盘点核心知识

IKp计算

⑴判断能否沉淀。

(2)判断能否沉淀完全。

(3)计算某一离子的浓度。

(4)沉淀生成和沉淀完全时pH的计算。

(5)用化学平衡常数与溶度积计算沉淀转化。

2.产率、纯度的计算

(1)计算公式

纯度岩罂>0%

产物的产率二

(2)计算的关键在于运用守恒或关系式法结合实验原理找到计算的关系，确定数量关系。

皇精练高考真题

1.[2024・全国甲卷，26(3)]钻在新能源、新材料领域具有重要用途。某炼锌废渣含有锌、铅、铜、铁、

钻、镒的+2价氧化物及锌和铜的单质。从该废渣中提取钻的一种流程如下。

稀H2soiH2sNas2。8NaOHNaCIO

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滤液

浸泄cLsMnO2滤清CO(OH)3

注：加沉淀剂使一种金属离子浓度小于等于IO"mol.[/,其他金属离子不沉淀，即认为完全分离。

已知：①Ksp(CuS)=6.3xlO-36,Ksp亿nS)=2.5xlO-22,%(CoS尸4.0><10咒

②以氢氧化物形式沉淀时，1g[c(M)/(mol・L")]和溶液pH的关系如图所示。

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PH

假设“沉铜”后得到的滤液中。(Z/+)和c(C02+)均为O.lOmolL”,向其中加入Na2s至Z产沉淀完全,

此时溶液中“Co?+尸moll」，据此判断能否实现ZM，和Co?，的完全分离？(填“能”

或“不能”)。

答案L6X10"不能

解析假设“沉铜”后得到的滤液中c(ZrP)和c(Co2+)均为O.lOmolLL向其中加入Na2s至Zn?+沉淀完全，

此时溶液中C(S2~)~25^molL-,=2.5xl017mol-L-1,则c(Co2+)~^^_molLl=1.6xIO-4molL-1,说明大

1U54・>X1u17

部分C02+也转化为硫化物沉淀，不能实现Zn2-和C02+的完全分离。

2.[2024•湖南，16(3)(4)]铜阳极泥(含有Au、Ag2ScxCu2Sc.PbSC>4等)是一种含贵金属的可再生资源，

回收贵金属的化工流程如下：

(含Na[AuQJ)

已知：①当某离子的浓度低于LOI。-5moiL」时，可忽略该离子的存在;

②AgCl(s)+C「(aq)l[AgC12](aq)长=2610力

③Na2sO3易从溶液中结晶析出；

④不同温度下Na2sCh的溶解度如下：

温度/℃020406080

溶解度/g14.426.137.433.229.0

回答下列问题：

(3)“氧化酸浸”和“除金”工序均需加入一定量的NaCl：

①在“氧化酸浸”工序中，加入适量NaCl的原因是。

②在“除金”工序溶液中，C卜浓度不能超过mol-L-'o

⑷在“银转化”体系中，[Ag(SO；)2产和[Ag(SO3)3/浓度之和为0.075molL1两种离子分布分数

型([Ag(S5)2产)-小须；黑黑蓝)6产)]随S。歹浓度的变化关系如图所示,若S。g浓度为1.0

mol-L-1,则[Ag(SO3)3：P的浓度为molLL

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⑺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IO"

06333

molL」为沉淀完全；Al(OH)3+OH-iAl(OH)7K=1O；心=104，/CSP[A1(OH)3]=10-)O

答案(I)FexCr(2)溶解浸出(3)MgO、Fe2O3

(6)②(7)8.37

解析(2江序①为将氧化后的固体加水溶解浸出可溶性物质。

⑹热解工序产生的混合气体为二星化碳和水蒸气，将混合气体通入滤渣I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的工序为工序②。

⑺工序④溶液中的铝元素恰好完全转化为沉淀的反应为A1(OH%+H-A1(OH)31+H2O,反应的平衡常数

为“不岛E硒瑞WE廿⑷,当。网(。所为1。一。山时，溶液中氢离子浓度

为/藤卜K」"。a-OIL-=10-^rnol-L-'，则溶液的pH为8.37。

题型突破练[分值：50分]

1.(6分)(2023•湖南校联考模拟)钢的用途十分广泛，有金属“维生素”之称。以含钢石煤(主要成分是V2O3、

V2O4,含有SiCh、FeS?及Mg、Al、Mn等化合物杂质)制备单质钢的工艺流程如图所示：

含钿

石煤

CaCO3滤渣1

已知：①该工艺条件下，溶液中金属离子开始沉淀和完全沉淀的pH如表所示:

金属离子Fe3+Mg2+Al3+Mn2+

开始沉淀pH1.97.03.08.1

完全沉淀pH3.29.04.710.1

@A^P(CaCO3)=2.8xl0\Ksp(CaSQ尸2.5x10tKsp[Ca(VO3)2]远大于/(CaCCh)。

③一般认为平衡常数K>10,反应较完全。

“水浸”加入Na2c03调节溶液的pH为8.5,可完全除去的金属离子有,及部分

的o“水浸”加入Na2cCh不能使CaSiO3完全转化，原因是。

答案Fe3\A伊Mg2\Mn2+反应CaSiO3(s)+C0歹(aq)=SiOg(aq)+CaCCh⑸的平衡徽

c(SjO『)_Ksp(CaSiO3)_2.5xl0-8<$

-9

c(C01~)/Csp(CaCO3)2.8X100

2.(3分)铝是熔点最高的金属，是重要的战略物资。自然界中黑铸矿的主要成分是FcWCh、MnWO4,还含

有少量Si、P、As的化合物。由黑锯矿制备WCh的工艺流程如下：

Na2CO{H2OMgSOJ^SO,管0：

器声唱卜黯。值!1

滤渣[滤看II

除Si、P、As

反萃取剂RN

W。量需微睡盘举隼J

LN水层

浸出液中的溶质有NazWO-Na2SiO3.Na3PO4.NasAsO4，加入MgSO」、H2s04将溶液的pH调至9时,

溶液嚅

(已知K5P[Mg3(PO4)2]=2.0x10气/Csp[Mg3(AsO4)2]=2.0x10-20)

答案10-2

解析已知Ksp[Mg3(P04)2]=c3(Mg2+)〃(PO/尸2.0X10-24、Ksp[Mg3(AsO4)2]=c3(Mg2+)-c2(AsO『)=2.0xi(y20,将

.卬'尔3(104期

溶液的pH调至9时，溶液中啜皓.Q13(Mg2+)」OXlO-242

(Ksp[Mg3(AsO4)2l2.OX1O-20

J-c3(Mg2+)

3.(3分)镀作为一种稀有元素，在航空航天、电子加工等领域具有重要意义。用镀矿石(含BcO及少量Ca、

Mg、Mn元素)与配料生产工业氧化镀的工艺流程如下:

配料(NazSiF。、(DNHS-1,0

NaCO)

23②KMnO«NaOH工

业

烧

钺喊氧

萨-粉结水-Be(OH)-

碎化2化

石钺

SiO浸出液一铁冰晶石

,——.浸(Na3FeF6)

镉渣-1酸洲一出Fc2(SO,|)3

渣

已知：碱性条件下KMnO4的还原产物为MnCh。

碱化时，室温下加入NaOH,控制pH=ll,析出颗粒状的Be(0H)2,所得浸出液中c(P尸1moILL此时溶

液中c(Be理一尸mol-LL

(已知Ksp[Be(OH)2]=7xIO",BeF『的解离常数治垂善答占、10」2)

UIDCIAj

答案1.75X10-4

解析A：sp[Be(OH)2]=c(Be2+)c2(OH)=7x1O-22,室温下pH=U时,c(OH)=lxl03molL',则c(Be2+)=7xO」6

molLL又c(F-)=lmolLLBe陈的解离常数K尸史薄毕上篇年=4、10/2,则《Be理一)=1.75、104

molL"。

4.(8分)粗CO(OH)3是以铜钻矿为原料湿法提取而得到的粗制钻盐中间品,含有MnOOH以及Al2O3xFC3O4、

Mg等杂质，粗氢氧化钻湿法制取精制硫酸钻流程如下：

⑴浸出时添加还原剂SO?对原料中的铳和(填元素名称)进行有效浸出。保持温度、SO2流速等

条件不变，钻浸出率与时间关系如图所示，则H2s04浓度最适宜为mol-LL

>/MS。1浓度

〃/00.5

'//■1.()mol•L-1

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X03.0mol-L-1

•2.5mol-L-1

、？—7

204060

时间/min

(2)“除杂”时混合气在金属离子的催化作用下产生具有强氧化性的过一硫酸(H2so5)。M卡被H2sO5氧化

为MnCh,该反应的离子方程式为(已知：H2SO5的电离第一步完全，第二步

微弱)。生石灰调节pH=(保留一位小数)时，检验反应后的滤液中恰好不存在Fe3+［已知：

Fe(OH)3的K$p=IO"、离子浓度wio-，molL」时沉淀完全］。

2+

答案(1)钻、铁3.0(2)H2O+Mn+HS05=MnO2l+S0i-+3H-3.2

解析由题干工艺流程图可知，将粗Co(OH)3加水打磨成浆后加入H2s04和SO2进行浸出，得到含0)2+、

Fc2\AF+、Mg2+、MM+的浸出液，过滤除去其他不溶性杂质，向滤液中加入生石灰、热空气和S02,过滤

出Fe(0H)3和MnCh,向滤液中加入萃取剂P204以萃取C()2+,分液后水相含有AP、Ca2有机相

含有Co”，对有机相进行反萃取得到水相中含有CoS。’，据此分析解题。(2)“除杂”时混合气在金属离

子的催化作用下产生具有强氧化性的过一硫酸(H2so)H2sO5中含有一个过氧键，故Mr?-被H2s05氧化

为MnCh,H2sO5转化为H2so4,该反应的离子方程式为FhO+MZ+HSOm-MnChl+SO；—+3H+,检验反应

后的滤液中恰好不存在FA,即c(Fe^)=10-5mol-L),此时c(0I「尸丁联molL^lO-'^

112

mol-L-,则c(H+)：i(>8molL-^10molL」,即生石灰调节pH=3.2。

一C舄^Un中)丹1U

5.(6分)Zn、Fe及其化合物在生产、生活中应用比较广泛。工业上利用锌焙砂(主要含ZnO、ZnFe2O4,还含

有少量FeO和CuO等杂质)制取金属锌的工艺流程如下：

HAlZnO|过量ZnS

-----------gSHg）

Fe（OH）3X废液

⑴若净化后的溶液中CW+浓度为lx©2mol则创名后溶液中Z/-浓度为［已知：室温

下KsKZnS尸1.6x10-24,Ksp（CuS尸6.4xIO4］。

（2）ZnFe2O4是一种性能优良的软磁材料，工业上常利用ZnFe2（C2O4）3-6H2O隔绝空气加热分解制备，该晶体

热分解的化学方程式为O

测热分解后产品中ZnFsO,的质量分数方法如下：取ag产品用硫酸溶解后加入足量KI溶液充分反应，调

溶液至弱酸性，再加入淀粉指示剂，用cmolL」Na2s2。3标准溶液滴定，用去此标准溶液PmL时，刚好

达到滴定终点，则此产品中ZnFe2O4的质量分数为（用含〃、c、P的代数式表示）。（已知:

I2+2S2O^-=2r+S4O1-)

隔绝空气

1

答案(1)0.25molL-(2)ZnFe2(C2O4)3-6H2O—△—ZnFe2C)4+4COT+2c。2廿6H2。与怒％

解析⑴若幽七后的溶液中OP，浓度为1x10」2moi匕，cSk'y黑-6二屋6。引L=6.4X度24moiL」,则

）JLX1U

净化后溶液中。亿心）后⑵由题可知关系式：〜〜。歹,

-崇普-斐1％v：mol♦=0.25molL\ZnFezChL2s2

-3

0.5C^X10X241N

vv(ZnFe2O4)--------------------x110A0A%/=20a&

a

6.（12分）较铁硼因其超强的磁性被誉为“永磁之王”，广泛应用于新能源汽车、信息存储等方面。从钱铁

硼废料（主要成分为Nd、铁、硼、铝，少量的硅酸盐）中回收钱元素的工艺流程如图所示:

过量NaOHH2C2O,

被稀疏酸NaH2Poi溶液稀疏酸溶液

铁

硼一酸溶"沉铉

废

料

滤渣滤液1滤液2滤液3

心2。3一搬烧

已知：Q）硼难溶于非氧化性酸，Nd（H2Po4）3难溶于水和稀酸，滤液1中主要金属离子为Na；Fe21沉淀

时得到NdzgO/TOHzO。

②部分金属离子（01molU）形成氢氧化物沉淀的pH范围如表:

金属离子Fc2+F铲Al3+

开始沉淀6.31.53.4

完全沉淀（离子浓度：

8.32.84.7

lO^mol-L1）

回答下列问题:

⑴若“酸溶”后溶液中Fe2+的浓度为l.OmolL-',则“沉轨”时调节pH范围为,"碱转化”过

程Nd元素发生反应的离子方程式为.

Q)“馈烧”过程中固体质量变化(鬻黑器'I。。％)随温度变化曲线如图所示

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趣

珏

国

苦

至

750K时得到的固体是，若在1000K下进行燃烧，发生反应的化学方程式

为

答案(1)4.7<pH<5.8Nd(H2Po4)3+9OH=Nd(OH)3+3P07+6H2OQ)Nd2O(C()3)2(或Nd2c2O7)

j000K

Nd2(C2O4)3-1OH2ONd2O3+3COt+3CO2t+10H2O

解析⑴由信息可知，O