高中化学 加练 第十二章　微题型117　化学工艺流程综合大题(二)

微题型117化学工艺流程综合大题(二)1.(7分，每空1分)(2025·衡水模拟)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SiO2和微量As2O3等)制备工艺如下：回答下列问题：(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

。

(2)“精馏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(3)已知H2SiF6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HMnO4，反应的离子方程式为。

(4)“氧化”时将AsF3氧化为AsF5，AsF5的沸点高于AsF3，原因是

。

(5)液态HF是酸性溶剂，能发生自耦电离：常表示为3HFH2F++HF2-。在HF溶剂中AsF5、BF3呈酸性，HClO3、HNO3、H2O呈碱性，比如AsF5、HClO3的电离方程式分别为AsF5+2HFAsF6-+H2F+、HOClO2+2HF(HO)2ClO++HF①写出BF3与HNO3反应的离子方程式：

。

②已知：H2O与AsF5反应生成HAsF6。结合H+的能力：H2OAsF6-(填“>”“<”或“=”)答案(1)CaF2+H2SO4(浓)=CaSO4+2HF↑加快反应速率，提高CaF2的转化率(2)D(3)2K++SiF62-=K2SiF6↓(4)AsF5、AsF3均为分子晶体，AsF5的相对分子质量大，范德华力大，沸点高(5)①BF3+HNO3+HF=(HO)2NO++BF解析(1)HF易挥发，“酸浸”时发生难挥发性酸制备易挥发性酸，生成HF的化学方程式为CaF2+H2SO4(浓)=CaSO4+2HF↑；工业生产时往往会适当加热，其目的是加快反应速率，提高CaF2的转化率。(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“精馏1”设备以金为材料。(3)KMnO4HMnO4中Mn的价态没有发生变化，H2SiF6酸性与硝酸相似，即H2SiF6为强酸，HMnO4为溶于水的强酸，该反应为复分解反应，生成K2SiF6沉淀，离子方程式为2K++SiF62-=K2SiF6↓。(5)①HNO3在HF中呈碱性，其电离方程式为HNO3+2HF(HO)2NO++HF2-，BF3在HF中呈酸性，其电离方程式为BF3+2HFBF4-+H2F+，两者混合，发生类似的中和反应，其离子方程式为BF3+HNO3+HF=(HO)2NO++BF4-。②H2O与AsF5反应生成HAsF6，从而推出H2O2.(16分)(2025·河南焦作高三模拟)偏磷酸钡Ba(PO3)2具有耐高温、透光性良好等性能，是制备磷酸盐光学玻璃的基础物质。利用湿法磷酸(主要成分为H3PO4，含有少量Mg2+、Fe3+、AsO43-、S已知25℃时：①Ksp(As2S3)=2.1×10-22，32.1≈1.28②将NH3通入H3PO4溶液中，当pH=3.8~4.5时生成NH4H2PO4，pH=8.0~8.2时生成(NH4)2HPO4。回答下列问题：(1)“滤渣1”中含硫化合物的化学式为。

(2)“滤渣2”的主要成分有FeS、S及As2S3，其中生成FeS的离子方程式为；25℃下，当As3+沉淀完全时，c(S2-)至少为mol·L-1[当c(As3+)≤1.0×10-5mol·L-1时认为沉淀完全]。

(3)“氨化”的目的之一是通入NH3调节溶液的pH，当溶液pH为4.3时H3PO4转化为

(填化学式)。(4)“脱镁”的目的是生成MgF2沉淀除去Mg2+。若将流程中“氨化”与“脱镁”交换，Mg2+沉淀不完全，原因是

。

(5)“结晶”后得到NH4H2PO4晶体，“煅烧”时生成Ba(PO3)2和SO3等物质，其反应的化学方程式为；

比较O—P—O键角：PO3-(填“>”“<”或“=”)答案(1)CaSO4(2)2Fe3++3S2-=2FeS↓+S↓1.28×10-4(3)NH4H2PO4(4)溶液酸性太强，H+浓度太大，直接与F-结合成HF，导致F-的浓度较小，Mg2+沉淀不完全(5)2NH4H2PO4+BaSO4Ba(PO3)2+SO3↑+2NH3↑+3H2O>PO3-中中心原子P的价层电子对数为3+12×(5+1-3×2)=3，故PO3-为平面三角形，O—P—O键角为120°，而PO43-中中心原子P的价层电子对数为4+12×(5+3-4解析由题干工艺流程图可知，向湿法磷酸(主要成分为H3PO4，含有少量Mg2+、Fe3+、AsO43-、SO42-等杂质)中加入Ca(OH)2，将SO42-、AsO43-、Mg2+转化为沉淀而除去，滤渣1中含硫化合物为CaSO4，然后向滤液中继续加入Na2S除砷铁，滤渣2的主要成分为FeS、S和As2S3，然后向滤液中加入NH3进行氨化，加入NH4F进行脱镁，滤渣3的主要成分为MgF2、CaF2，过滤后将滤液蒸发浓缩、冷却结晶，得到NH4H2PO4晶体，将NH4H2PO4晶体与BaSO4一起高温煅烧得到Ba(PO3)2，据此分析解题。(2)由工艺流程图可知，“滤渣2”的主要成分有FeS、S及As2S3，其中生成FeS的离子方程式为2Fe3++3S2-=2FeS↓+S↓，25℃下，当As3+沉淀完全时，c(S2-)至少为3Ksp(As2S3)c2(As3+)=32.1×10-22(1.0×10-5)2mol·L-1≈1.28×10-4mol·L-1。(4)“脱镁”的目的是生成MgF2沉淀除去Mg2+，由(3)3.(7分，每空1分)(2025·合肥模拟)稀土是一种重要的战略资源，铈是地壳中含量最多的稀土元素。由氟碳铈矿(主要成分CeCO3F，含少量SiO2、Fe2O3、CaF2等杂质)提取铈的一种工艺流程如下：已知：①铈的常见化合价为+3、+4，焙烧后铈元素转化为CeO2，四价铈不易进入溶液，而三价稀土元素易进入溶液；②常温下NH3·H2O的Kb=1.75×10-5，H2CO3的Ka1=4.4×10-7，Ka2=4.7×10-11，回答下列问题：(1)为增大反应速率，提高原料的利用率，焙烧前可将矿石处理。

(2)写出酸浸时含铈物质发生反应的化学方程式：

。

(3)已知有机物HR能将Ce3+从水溶液中萃取出来，该过程可表示为Ce3+(水层)+3HR(有机层)CeR3(有机层)+3H+(水层)。在分离有机相和水相时，打开分液漏斗活塞放出下层液体前，应先

(填具体操作)。

(4)“沉铈”过程中，Ce3+转化为Ce2(CO3)3·nH2O沉淀，试写出该反应的离子方程式：

，

常温下加入的NH4HCO3溶液呈(填“酸性”“碱性”或“中性”)。

(5)物质的氧化性和还原性与溶液的pH有关，具体可用pH电势图来表征，电势(E/V)越大，氧化性越强。铈元素的pH电势图如图所示：已知把铈从混合稀土(RE3+代表其他稀土离子)中分离出来的一种工艺流程如下：下列说法错误的是(填字母)。

A.AB线的反应为Ce3++3H2O=Ce(OH)3↓+3H+B.上述流程中选KMnO4作氧化剂比选空气作氧化剂更好C.上述流程中pH可调至8~9(6)取流程中得到的CeO2产品1.50g，加硫酸、H2O2充分溶解后，加热使剩余H2O2完全分解，再用0.1000mol·L-1酸性高锰酸钾标准溶液滴定至终点，消耗24.00mL标准溶液，该产品中CeO2的质量分数为(结合上图信息作答，结果保留三位有效数字)。

答案(1)粉碎成细颗粒(2)2CeO2+H2O2+3H2SO4=Ce2(SO4)3+O2↑+4H2O(3)打开分液漏斗上口活塞(或使活塞上的凹槽对准漏斗口的小孔)(4)6HCO3-+2Ce3++(n-3)H2O=Ce2(CO3)3·nH2O↓+3CO2↑碱性(5)B(6解析(2)焙烧后铈元素转化为CeO2，四价铈不易进入溶液，而三价稀土元素易进入溶液，故酸浸时H2O2起还原剂作用，反应的化学方程式为2CeO2+H2O2+3H2SO4=Ce2(SO4)3+O2↑+4H2O4。(4)用碳酸氢铵“沉铈”，结合原子守恒、电荷守恒可知生成Ce2(CO3)3·nH2O的离子方程式为6HCO3-+2Ce3++(n-3)H2O=Ce2(CO3)3·nH2O↓+3CO2↑；铵根离子的水解常数Kh(NH4+)=10-141.75×10-5≈5.7×10-10，碳酸氢根离子的水解常数Kh(HCO3-)=KwKa1=10-144.4×10-7≈2.3×10-8，则Kh(NH4+)<Kh(HCO3-)，因此常温下加入的NH4HCO3溶液呈碱性。(5)由图可知，AB线的反应为Ce3++3H2O=Ce(OH)3↓+3H+，A项正确；根据工艺流程图可知，向混合稀土中加入的氧化剂可以将Ce3+氧化成Ce4+，而其他稀土离子(RE3+)不能被氧化，由于KMnO4的电势高于O2的电势，在酸性条件下，KMnO4溶液还可能氧化其他稀土离子(RE3+)，这样就无法达到把铈从混合稀土中分离出来的目的，同时，KMnO4作氧化剂被还原为MnO2，使Ce(OH)4沉淀中混入新的杂质，故上述流程中选空气作氧化剂比选KMnO4作氧化剂更好，B项错误；调pH将Ce3+氧化并得到Ce