文档内容
课时检测(三十一) 无机化学工艺流程
1．(2024·江西赣州高三质检)钪(Sc)是一种稀土金属，从钛白酸性废水(主要含有Ti4＋、Fe2＋，还含
有微量Sc3＋)中富集钪，并制备氧化钪(Sc O)的工艺流程如图所示[已知：Ti(OH) 、Sc(OH) 均难溶于
2 3 4 3
水]。下列说法错误的是( )
A．酸洗时加入HO 的目的是将Fe2＋氧化为Fe3＋
2 2
B．实验室进行“操作Ⅰ”需要的玻璃仪器有烧杯、玻璃棒、漏斗
C．“滤渣Ⅰ”的成分是Ti(OH) 、Fe(OH)
4 3
D．草酸钪焙烧时反应的化学方程式：
2Sc (C O)＋3O=====2Sc O＋12CO
2 2 4 3 2 2 3 2
2．(2024·长沙高三模拟)从废旧铅蓄电池铅膏(主要含PbSO 和PbO 等，还有少量Fe、Al的盐或
4 2
氧化物等)中回收铅的工艺流程如下：
下列说法正确的是( )
A．PbSO 和(NH)CO 溶液反应的离子方程式：Pb2＋＋CO===PbCO ↓
4 4 2 3 3
B．HO 的主要作用是作氧化剂，氧化Fe2＋
2 2
C．对于BF离子，其中心原子的杂化方式为sp2
D．电解时，阳极、阴极材料可分别用石墨、铅
3．(2023·山东等级考·改编)一种制备Cu O的工艺路线如图所示，反应Ⅱ所得溶液pH在3～4之
2
间，反应Ⅲ需及时补加NaOH以保持反应在pH＝5条件下进行。常温下，HSO 的电离平衡常数K ＝
2 3 a1
1.3×10－2，K ＝6.3×10－8。下列说法不正确的是( )
a2
A．反应Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ均为氧化还原反应
B．低温真空蒸发主要目的是防止Na SO 被氧化
2 3
C．溶液Y可循环用于反应Ⅱ所在操作单元中吸收气体ⅠD．若Cu O产量不变，参与反应Ⅲ的X与CuSO 物质的量之比增大时，需补加NaOH的量减少
2 4
4．(2023·潍坊高三模拟)锰及其化合物用途广泛，以菱锰矿(主要成分为MnCO ，还含有铁、镍、钴
3
的碳酸盐以及SiO 杂质)为原料生产金属锰和高品位MnCO 的工艺流程如图所示：
2 3
已知25 ℃时，部分物质的溶度积常数如表所示：
物
Mn(OH) Co(OH) Ni(OH) Fe(OH) MnS NiS CoS
2 2 2 3
质
2.1× 3.0× 5.0× 1.1× 2.5× 1.07× 4.0×
K
sp
10－13 10－16 10－16 10－36 10－13 10－21 10－21
说明：整个流程中Co、Ni均为＋2价。下列说法正确的是( )
A．“氧化”时MnO 的主要作用是氧化Fe2＋
2
B．“滤渣3”的成分为CoS、NiS
C．“沉锰”时，为了增强沉淀效果，应将MnSO 溶液滴加到NH HCO 溶液中
4 4 3
D．“电解”时，以Fe作电极，MnSO 、ZnSO 溶液为电解液、阳极产物为ZnMn FeO，每生
4 4 x (1－x) 2 4
成1 mol Zn Mn FeO 转移电子数为（7-2x）N
x (1－x) 2 4 A
5.(2024·济南高三模拟)工业上利用石煤矿粉(主要含VO 及少量Al O 、SiO )为原料生产
2 3 2 3 2
VO，工艺流程如下：
2 5
已知：①“水溶”“转沉”“转化”后，所得含钒物质依次为NaVO、Ca (VO)、(NH)VO；
3 3 4 2 4 3 4
②不同pH下，＋5价钒在溶液中的主要存在形式见下表：
pH 4～6 6～8 8～10 10～12
主要离子 VO VO VO VO
2
③25 ℃时，K (NHVO)＝1.6×10－3。
sp 4 3
回答下列问题：
(1)“焙烧”时，VO 发生反应的化学方程式为__________________________________
2 3
________________________________________________________________________。
(2)滤液Ⅰ的成分为________________(填化学式)；先“转沉”后“转化”的目的是
________________________________________________________________________。
(3)“转化”时，滤渣Ⅱ经高温煅烧后水浸，所得物质可导入________操作单元中循环使用。
(4)“ 沉 钒 ” 中 析 出 NH VO 晶 体 时 ， 需 要 加 入 过 量 NH Cl ， 其 原 因 是
4 3 4
①________________________________________________________________________，②________________________________________________________________________；
25 ℃时，测得“转化”后，滤液中c(VO)＝0.2 mol·L－1，为使“沉钒”时，钒元素的沉降率达到
96%，应调节溶液中c(NH)至少_______mol·L－1 。
(5)“煅烧”时，NH VO 制得产品VO。但反应体系中，若不及时分离气体Ⅱ，部分VO 会转化成
4 3 2 5 2 5
VO ， 反 应 中 氧 化 剂 与 还 原 剂 物 质 的 量 之 比 为 3∶ 2 ， 该 反 应 的 化 学 方 程 式 为
2 4
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
6．以锌焙砂(主要成分为ZnO，还含有FeO、ZnFe O 和少量Pb、Ag、Cu、Cd)为原料，制备黄铁
2 3 2 4
矾和ZnSO ·7HO的工艺流程如下：
4 2
已知：①ZnFe O 的成分可看做ZnO·Fe O，只在高温高酸环境下溶解；
2 4 2 3
②25 ℃下，浸出液中Zn2＋和Fe3＋开始沉淀和完全沉淀(c＝10－5 mol·L－1)时的pH如下表：
金属离子 pH
开始沉淀 完全沉淀
Zn2＋ 6.2 8.2
Fe3＋ 1.5 3.2
回答下列问题：
(1)基态锌原子的核外电子排布式为________________________，欲提高“浸出”速率，可采用的
方法是_________________________________________________________(任写一条)。
(2)pH＝6.2时，浸出液中c(Zn2＋)＝__________。
(3)“高温高酸浸出”步骤中加入的酸不能选用盐酸，原因是__________________
________________________________________________________________________。
(4)“预中和”时，ZnO发生反应的化学方程式为____________________________
________________________________________________________________________。
(5)黄铁矾的生成条件是溶液中必须有Na＋、K＋或NH等离子(A＋)，不同种类和数量的阳离子除铁
效果如图，则 ASO 试剂最好选用________(填化学式)，选用该试剂沉铁时，生成黄铁矾
2 4
[AFe (SO )(OH) ]的离子方程式为__________________________________。
3 4 2 6
(6)获得ZnSO ·7HO的“一系列操作”是_________、__________、过滤、洗涤、干燥。
4 2
7．(2023·陕西渭南一模)以焙烧黄铁矿 FeS (杂质为石英等)产生的红渣为原料制备铵铁蓝
2Fe(NH)Fe(CN) 颜料，工艺流程如下：
4 6
回答下列问题：
(1)红渣的主要成分为____________，滤渣①的主要成分为____________。(填化学式)
(2)黄铁矿研细的目的是______________________________________________
________________________________________________________________________。
(3)还原工序中，不生成S单质的反应的化学方程式为_______________________。
(4)工序①的名称为__________________________，所得母液循环使用。
(5)沉铁工序产生的白色沉淀Fe(NH)Fe(CN) 中Fe的化合价为__________，氧化工序发生反应
4 2 6
的离子方程式为_________________________________________________
________________________________________________________________________。
(6)若用还原工序得到的滤液制备FeO·xHO和(NH)SO ，所加试剂为________和
2 3 2 4 2 4
__________(填化学式，不引入杂质)。
课时检测(三十一)
1．C 从钛白酸性废水(主要含有Ti4＋、Fe2＋，还含有微量Sc3＋)中富集钪，酸洗时加入HO 的目的
2 2
是将Fe2＋氧化为Fe3＋，加入氢氧化钠溶液进行反萃取，过滤得到“滤渣Ⅰ”的主要成分是Ti(OH) 、
4
Fe(OH) 、Sc(OH) ，然后加入10%盐酸调pH溶解Sc(OH) 。转化为含Sc3＋的溶液，再加入草酸溶液得
3 3 3
到草酸钪，草酸钪与氧气焙烧时反应生成Sc O 和CO ，酸洗时加入HO 的目的是将Fe2＋氧化为Fe3
2 3 2 2 2
＋，A正确；由流程可知，“操作Ⅰ”是过滤，过滤操作需要的玻璃仪器有烧杯、玻璃棒、漏斗，B正确；
“滤渣Ⅰ”的主要成分是Ti(OH) 、Fe(OH) 、Sc(OH) ，C错误；草酸钪与氧气焙烧时反应生成Sc O 和
4 3 3 2 3
CO ，反应的化学方程式：2Sc (C O)＋3O=====2Sc O＋12CO ，D正确。
2 2 2 4 3 2 2 3 2
2．D PbSO 与Na CO 溶液反应生成更难溶的PbCO ，转化后生成的碳酸铅可由酸浸进入溶液
4 2 3 3
中，转化反应的离子方程式：PbSO (s)＋CO(aq)===PbCO (s)＋SO(aq)，A错误；第一步“溶浸”中
4 3
PbO 中Pb元素的化合价降低，PbO 作氧化剂，HO 作还原剂，B错误；对于BF，其中心原子的价层
2 2 2 2
电子对数为4，杂化方式为sp3，C错误；电解四氟合硼酸铅溶液时，石墨是电解池的阳极，铅是阴极，铅
离子在阴极得到电子发生还原反应生成铅，D正确。
3．A 反应Ⅱ所得溶液pH在3～4之间，则反应Ⅱ为SO 和Na CO 溶液反应生成NaHSO 和
2 2 3 3
CO ，为非氧化还原反应，A错误；反应Ⅱ得到NaHSO 溶液，调pH＝11时NaHSO 转化为Na SO ，故
2 3 3 2 3
低温真空蒸发主要目的是防止Na SO 被氧化，B正确；溶液Y含少量Na SO ，可循环用于反应Ⅱ所在
2 3 2 3
操作单元中吸收SO 气体生成NaHSO ，C正确；化合物X为Na SO ，当Na SO 少量时，反应Ⅲ为
2 3 2 3 2 3
2CuSO ＋Na SO ＋2HO===Cu O↓＋Na SO ＋2HSO ，当 Na SO 过量时，反应Ⅲ为 2CuSO ＋
4 2 3 2 2 2 4 2 4 2 3 4
3Na SO ===Cu O↓＋3Na SO ＋2SO ↑，生成的SO 气体会逸出，故当增大时，需补加NaOH的量减少，
2 3 2 2 4 2 2D正确。
4．A “溶浸”时，碳酸盐转变为可溶的硫酸盐，加入MnO “氧化”是为了将Fe2＋转化为Fe3＋；
2
溶液中Fe2＋不易沉淀，转化为Fe3＋易沉淀除去，A项正确。“除杂”后的滤液中有Co2＋和Ni2＋，则
MnS将它们转化为CoS和NiS除去；滤渣3中含有MnS、CoS和NiS，B项错误。NH HCO 溶液呈碱
4 3
性，Mn2＋易发生水解而损失，C项错误。ZnMn FeO 中Zn、Mn化合价均为＋2价，根据物质化合
x (1－x) 2 4
价代数和为0计算，Fe化合价为＋3，即每生成1 mol Zn Mn FeO 转移6 mol电子，D项错误。
x (1－x) 2 4
5．解析：石煤矿粉(主要含VO 及少量Al O、SiO )，加入O、HO和NaCl固体，将VO 氧化成
2 3 2 3 2 2 2 2 3
NaVO，生成的气体为HCl，加水溶解，滤渣Ⅰ为Al O、SiO ，滤液为NaVO 水溶液，加入Ca(OH) 将
3 2 3 2 3 2
NaVO 转化为沉淀Ca (VO)，可以富集钒元素，再加入(NH)CO 除去Ca2＋，最后加入过量NH Cl，
3 3 4 2 4 2 3 4
可以调节pH，将VO转化为VO，也可以促进NH VO 尽可能析出完全，煅烧NH VO 生成VO 。
4 3 4 3 2 5
(1)“焙烧”时，VO 被氧化生成 NaVO ，发生反应的化学方程式为 VO ＋O ＋2NaCl＋
2 3 3 2 3 2
HO=====2NaVO ＋2HCl。(2)在 NaVO 溶液中加入 Ca(OH) 形成沉淀，滤液Ⅰ的主要成分为
2 3 3 2
NaOH；先“转沉”后“转化”的目的是富集钒元素。(3)“转化”时，滤渣Ⅱ为CaCO ，经高温煅烧生
3
成CaO再水浸后生成Ca(OH) ，可以导入“转沉”中循环利用。(4)“沉钒”中析出NH VO 晶体时，加
2 4 3
入过量NH Cl是为了调节pH，将VO转化为VO，还可以利用同离子效应，促进NH VO 尽可能析出
4 4 3
完全；K (NHVO)＝1.6×10－3，溶液中的c(VO)＝0.2 mol·L－1×(1－0.96)＝8×10－3 mol·L－1，c(NH)＝＝
sp 4 3
＝0.2 mol·L－1。(5)根据题目信息，“煅烧”NH VO 制得产品VO 时，VO 与分解产物NH 反应的化
4 3 2 5 2 5 3
学方程式为3VO＋2NH =====3VO＋N＋3HO。
2 5 3 2 4 2 2
答案：(1)V O＋O＋2NaCl＋HO=====2NaVO＋2HCl
2 3 2 2 3
(2)NaOH 富集钒元素 (3)转沉
(4)①调节pH，将VO转化为VO
②利用同离子效应，促进NH VO 尽可能析出完全 0.2
4 3
(5)3V O＋2NH =====3VO＋N＋3HO
2 5 3 2 4 2 2
6．解析：以锌焙砂(主要成分为ZnO，还含有FeO、ZnFe O 和少量Pb、Ag、Cu、Cd)为原料，调节
2 3 2 4
pH＝5.2～5.4进行浸出，浸出液加锌除铜镉，所得滤液经一系列操作(蒸发浓缩、冷却结晶、过滤、洗涤、
干燥)得到ZnSO ·7HO；浸出渣加入硫酸在高温高酸条件下浸出铅银渣，浸出液加入锌焙砂预中和除
4 2
去中和渣，滤液加入硫酸钠沉铁，得到黄铁矾。(1)Zn原子基态核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d104s2
或[Ar]3d104s2；酸浸时一般要将锌焙砂粉碎，其目的是提高酸浸效率，为达到这一目的，可以采用的方
法是粉碎、搅拌、升温、适当增大酸的浓度等。(2)pH＝8.2时，c(OH－)＝10－5.8 mol·L－1，根据K [Zn(OH)]
sp 2
＝c(Zn2＋)·c2(OH－)＝10－5×(10－5.8)2＝10－16.6；pH＝6.2时，c(OH－)＝10－7.8 mol·L－1，根据K [Zn(OH) ]
sp 2
＝
c(Zn2＋)·c2(OH－)＝c(Zn2＋)×(10－7.8)2＝10－16.6，可知浸出液中c(Zn2＋)＝0.1 mol·L－1。(3)ZnFe O 具有强
2 4
氧化性，“高温高酸浸出”步骤中加入的酸若为盐酸，会被氧化生成氯气引起污染。(4)“预中和”时，
ZnO 与高温高酸浸出液中的硫酸反应生成硫酸锌和水，发生反应的化学方程式为 ZnO＋
HSO ===ZnSO ＋HO。(5)黄铁矾的生成条件是溶液中必须有Na＋、K＋或NH等离子(A＋)，由不同种
2 4 4 2
类和数量的阳离子除铁效果图可知，选用Na SO 时用时短，除铁效果也好，故试剂最好选用Na SO ，
2 4 2 4
选用该试剂沉铁时，生成黄铁矾[AFe (SO )(OH) ]的离子方程式为 Na＋＋3Fe3＋＋2SO＋6OH－
3 4 2 6
===NaFe(SO )(OH) ↓。(6)由溶液中得到晶体，获得ZnSO ·7HO的“一系列操作”是蒸发浓缩、冷却
3 4 2 6 4 2
结晶、过滤、洗涤、干燥。答案：(1)1s22s22p63s23p63d104s2 粉碎、搅拌、升温、适当增大酸的浓度等(任写一条)
(2)0.1 mol·L－1
(3)ZnFe O 具有强氧化性，“高温高酸浸出”步骤中加入的酸若为盐酸，会被氧化生成氯气引起
2 4
污染
(4)ZnO＋HSO ===ZnSO ＋HO
2 4 4 2
(5)Na SO Na＋＋3Fe3＋＋2SO＋6OH－===NaFe(SO )(OH) ↓
2 4 3 4 2 6
(6)蒸发浓缩 冷却结晶
7．解析：已知黄铁矿高温煅烧生成FeO，反应原理为4FeS ＋11O=====2FeO＋8SO ，故产生
2 3 2 2 2 3 2
的红渣主要成分为FeO 和SiO ，将红渣粉碎后加入足量的50%的HSO 溶液加热充分酸浸，反应原
2 3 2 2 4
理为FeO＋3HSO ===Fe (SO )＋3HO，过滤出滤渣①，主要成分为SiO ，向滤液中加入黄铁矿进行
2 3 2 4 2 4 3 2 2
还原，将Fe3＋还原为Fe2＋，由(3)小问可知不生成S沉淀，则硫元素被氧化为SO，反应原理为14Fe3＋＋
FeS ＋8HO===15Fe2＋＋2SO＋16H＋，然后进行工序①为蒸发浓缩、冷却结晶，得到FeSO 晶体和母
2 2 4
液(主要含有 FeSO 溶液和 HSO ，可以循环利用)，加水溶解 FeSO 晶体，向所得溶液中加入
4 2 4 4
(NH)SO 、K[Fe(CN) ]并用HSO 调节溶液的pH为3，进行沉铁过程，反应原理为Fe2＋＋2NH＋
4 2 4 4 6 2 4
[Fe(CN) ]4－===Fe(NH )Fe(CN) ↓，然后过滤出沉淀，洗涤后加入HSO 和NaClO 进行氧化步骤，反
6 4 2 6 2 4 3
应原理为6Fe(NH)Fe(CN) ＋ClO＋6H＋===6Fe(NH )Fe(CN) ＋3HO＋Cl－＋6NH，过滤、洗涤干燥
4 2 6 4 6 2
即制得Fe(NH)Fe(CN) 。(6)还原工序所得的滤液中主要含有FeSO 溶液和HSO ，向滤液中先加入一
4 6 4 2 4
定量的HO 溶液将Fe2＋完全氧化为Fe3＋，再向氧化后的溶液中加入氨水至不再产生沉淀为止，过滤
2 2
洗涤，对沉淀进行灼烧，即可制得 FeO·xHO 和(NH)SO ，故所需要加入的试剂为 HO 和
2 3 2 4 2 4 2 2
NH ·HO。
3 2
答案：(1)Fe O 和SiO SiO
2 3 2 2
(2)增大固液接触面积，加快反应速率，提高黄铁矿的利用率
(3)7Fe (SO )＋FeS ＋8HO===15FeSO ＋8HSO
2 4 3 2 2 4 2 4
(4)蒸发浓缩、冷却结晶、过滤洗涤 (5)＋2
6Fe(NH)Fe(CN) ＋ClO＋6H＋===6Fe(NH )Fe(CN) ＋3HO＋Cl－＋6NH (6)H O NH ·HO
4 2 6 4 6 2 2 2 3 2
