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专题 13 化学工艺流程
一、选择题(本题包括15小题，每小题2分，共30分，每小题只有一个选项符合题意）
1．(2023·山东省烟台市高三学业水平诊断考试）一种利用玻璃窑炉替换下的锆废砖(主要成分ZrO、
2
YO、CaO等)提纯成分ZrO 和YO 的工艺流程如下。下列说法错误的是( ）
2 3 2 2 3
A．“酸化”过程中加入的硫酸、硫酸铵可用硝酸、硝酸铵代替
B．滤渣1主要成分为CaSO
4
C．“中和1”调节pH范围在4~5.5目的是沉淀锆离子
D．整个工艺过程中，硫酸铵可以实现循环利用
【答案】A
【解析】锆废砖(主要成分ZrO、YO、CaO等)提纯氧化锆和氧化钇，锆废砖加入硫酸和硫酸铵，得到硫
2 2 3
酸钙沉淀，调节溶液pH在4 ~ 5.5范围沉淀锆离子，压滤，得到滤渣2为Zr(OH) ，焙烧得到ZrO；滤液继续
4 2
加入氨水调节溶液pH在6~ 8得Y(OH) ，过滤得滤液为滤液2为硫酸铵和氨水，滤渣水洗、煅烧得到YO 粉
3 2 3
末。A项，若硫酸用硝酸代替，则反应过程硝酸和CaO反应产生Ca(NO )，就不能形成生成CaSO 沉淀而除
3 2 4
去Ca2+，A错误；B项，根据上述分析可知滤渣1主要成分为CaSO，B正确；C项，“中和1”调节pH范围在
4
4~5.5目的是使沉淀锆离子使之转化为Zr(OH) ，C正确；D项，滤液2为硫酸铍和氨水,酸化后可以返回“酸
4
化”使用，故硫酸铵循环利用，D正确；故选A。
2．(2023·江苏省南京市江宁区高三期中）工业上常用芒硝( Na SO ·10H O)和煤粉在高温下生产硫化钠粗
2 4 2
品，生产的硫化钠粗品中常含有一定量的煤灰及重金属硫化物等杂质。硫化钠易溶于热乙醇，重金属硫化物难
溶于乙醇。一种生产芒硝并进行纯化的流程如下图所示：
下列说法不正确的是( ）A．NaSO ·10H O和煤粉高温下反应所得CO和NaS的物质的量之比为2∶1
2 4 2 2
B．“溶解”时需要适当升高温度
C．“操作Ⅰ”是趁热过滤
D．含少量NaS的乙醇可通过蒸馏的方法回收乙醇
2
【答案】A
【解析】A项，NaSO ·10H O和煤粉高温下反应所得CO和NaS，反应中碳元素化合价由0价升高到+2
2 4 2 2
价，升高了2，CO是氧化产物，硫元素由+6价降到-2价，降低了8，NaS为还原产物，根据得失电子守恒，
2
反应所得CO和NaS的物质的量之比为4∶1，A错误；B项，乙醇做溶剂溶解硫化钠，因为硫化钠易溶于热
2
乙醇，“溶解”时需要适当升高温度，B正确；C项，硫化钠易溶于热乙醇，重金属硫化物难溶于乙醇，趁热
过滤，防止温度降低，硫化钠析出，降低产率，C正确；D项，含少量NaS的乙醇可通过蒸馏的方法回收乙
2
醇，D正确；故选A。
3．(2023·江西省部分学校高三质量检测）LiCO 是重要的工业原料。以废旧锂离子电池的正极材料(主要
2 3
含有LiCoO 及少量 等)为原料生产LiCO 的一种工艺流程如图所示：
2 2 3
已知LiCoO 难溶于水，具有强氧化性。
2
下列说法正确的是( ）
A．滤液1中含有的阳离子主要是Al3+和Na+
B．“还原”时，参加反应
C．滤渣主要是Fe(OH），滤液2中仅含有一种溶质
3
D．“沉钴”离子方程式为Co2++HCO-= CoCO↓+2H+
3 3
【答案】B
【解析】正极材料主要含LiCoO 、Al、Fe，加入NaOH 溶液，Al 与 NaOH 反应生成 NaAlO 溶液，Fe
2 2
不反应，剩余的Fe与 HSO 溶液反应生成Fe2+，LiCoO 与酸反应生成Co3+，Co3+具有氧化性，与NaSO 反应
2 4 2 2 3
CoSO 和LiSO ，加入氨水调节pH使Fe2+沉淀，Fe2+和氢氧根离子反应生成氢氧化亚铁沉淀，但氢氧化亚铁不
4 2 4
稳定易被氧气氧化生成氢氧化铁沉淀，所以废渣的成分是氢氧化铁，加入NH HCO 溶液沉钴，得到滤液 Y为
4 3
LiSO 溶液，加入NaCO 得到LiCO 沉淀。A项，滤液1中含有的阳离子主要是Na+，Al以AlO-的形式存在，
4 2 3 2 3 2
A项错误；B项，“还原”时，Co3+具有氧化性，与NaSO 反应CoSO 和LiSO ，反应离子方程式为
2 3 4 2 4，参加反应 ，B项正确；C项，滤渣主要是
Fe(OH），滤液2中含 ，C项错误；D项，“沉钴”离子方程式为Co2++2HCO-=
3 3
CoCO↓+H O+CO↑，D项错误；故选B。
3 2 2
4．(2023·山东省临沂市高三期中）一种以辉钼矿(主要成分是MoS ，还含有NiS、PbS、SiO 和Fe的氧化
2 2
物等杂质)为原料生产四钼酸铵晶体[(NH )MoO •2H O]的工艺流程如图所示。
4 2 4 13 2
已知：“酸浸”时，MoO 转化为MoO 2+；“除杂”后钼元素以MoO 2-存在；Ni3+可将水氧化。
3 2 4
下列说法错误的是( ）
A．“焙烧”时产生的尾气可用石灰乳吸收
B．滤渣I的主要成分是SiO，PbSO
2 4
C．“酸浸”时，HO 将Fe2+、Ni2+氧化为Fe3+和Ni3+
2 2
D．“结晶”时，发生的反应为2NH ++4MoO2-+6H+=(NH)MoO •2H O↓+HO
4 4 4 2 4 13 2 2
【答案】C
【解析】辉钼矿(主要成分是MoS ，还含有NiS、PbS、SiO 和Fe的氧化物等杂质）在空气中焙烧，MoS
2 2 2
转化为MoO ，PbS转化为PbO，NiS转化为Ni O，加稀硫酸和过氧化氢酸浸，MoO 转化为MoO 2+，PbO转
3 2 3 3 2
化为PbSO ，HO 的作用是将Fe2＋转化为Fe3＋，Ni O 转化为硫酸镍，过滤得到滤渣I的主要成分为二氧化硅
4 2 2 2 3
和硫酸铅；滤液中含有MoO 2+、Ni2＋和Fe3＋，加入过量浓氨水MoO 2+转化为(NH )MoO 溶液，Ni2＋和Fe3＋形
2 2 4 2 4
成沉淀，过滤得到滤渣II的成分是氢氧化镍和氢氧化铁；滤液中加入稀硫酸调pH＝5.5，结晶析出四钼酸铵晶
体，经一系列操作得到四钼酸铵晶体。A项，“焙烧”时生成二氧化硫气体，石灰乳为氢氧化钙，可用石灰乳
吸收二氧化硫，故A正确；B项，滤渣I的主要成分是SiO，PbSO ，故B正确；C项，“酸浸”时，HO 将
2 4 2 2
Fe2+氧化为Fe3+，故C错误；D项，“结晶”时，滴加稀硫酸与过量的浓氨水反应，将(NH )MoO 溶液转化为
4 2 4
四钼酸铵晶体，发生的反应为2NH ++4MoO2-+6H+=(NH)MoO •2H O↓+HO，故D正确；故选C。
4 4 4 2 4 13 2 2
5．(2023·江苏省高三第二次大联考）亚铁氰化钾K[Fe(CN) ]是一种黄色颜料。以含铁废水[主要成分为
4 6
Fe (SO )，含少量NiSO 、CuSO 等]为原料合成亚铁氰化钾的工艺流程如下：
2 4 3 4 4下列说法不正确的是( ）
A．“调pH”时选用的试剂X可以是Fe O 或Fe(OH)
2 3 3
B．“还原”后可用KSCN溶液检验Fe3+是否被完全还原
C．“反应”时Fe2+提供孤电子对给予 形成配位健
D．“滤渣Ⅱ”的主要成分是CaCO
3
【答案】C
【解析】含铁废水中的铁为三价铁，加入试剂X调高pH生成氢氧化铁沉淀，过滤后，用硫酸溶解沉淀，
加入单质铁还原三价铁离子，加入氯化钙沉淀硫酸根离子，再用碳酸钠沉淀没有沉淀完的钙离子，过滤后，加
入氯化钾经过转化生成亚铁氰化钾，以此解题。A项，Fe O 或Fe(OH) 可以和氢离子反应从而使pH升高，且
2 3 3
不会引入杂质离子，A正确；B项，Fe3+遇到KSCN溶液会变红色，可以检验Fe3+，B正确；C项，Fe2+是阳离
子，和CN-形成配位键时，Fe2+提供空轨道，CN-提供孤电子对，C错误；D项，碳酸钠中的碳酸根离子和没有
完全沉淀的钙离子生成沉淀碳酸钙，D正确；故选C。
6．(2022·山东省泰安教育发展中心高三模拟)黄铜灰渣(含有Cu 、Zn、CuO、ZnO及少量FeO、Fe O)生
2 3
产硝酸铜溶液的流程如图，下列说法不正确的是( )
A．“浸取”时适当提高硫酸浓度可加快反应速率
B．若反应中所加Zn过量，所得Cu(NO ) 溶液中含Zn(NO ) 杂质
3 2 3 2
C．滤液II含Zn2+、Fe2+、Fe3+、SO 2-等离子
4
D．由Cu(NO ) 溶液制备Cu(NO )·3H O，采用蒸发结晶的操作
3 2 3 2 2
【答案】C
【解析】黄铜灰渣加硫酸浸取，Zn、ZnO转化为ZnSO，CuO转化为CuSO ，FeO转化为FeSO ，Fe O
4 4 4 2 3
转化为Fe (SO )，过滤得到Cu，向滤液中加入适量的Zn，Zn先和Fe3+反应生成Fe2+，再和Cu2+反应生成Cu，
2 4 3
向Cu中加入稀硝酸，得到Cu(NO ) 溶液。A项，适当增加反应物浓度可以加快反应速率，A项正确；B项，
3 2
加Zn过量，会导致过滤所得滤渣中含有Zn，硝酸溶解后会在硝酸铜中会有Zn(NO ) 杂质，B项正确；C项，
3 2由分析可知，向滤液I中加入适量的Zn，Zn先和Fe3+反应生成Fe2+，再和Cu2+反应生成Cu，故滤液II中不含
Fe3+，C项错误；D项，将Cu(NO ) 溶液蒸发结晶，可得到Cu(NO )·3H O，D项正确；故选C。
3 2 3 2 2
7．(2022·山东省普通高中名校高三大联考)重铬酸钠在工业生产上具有广泛用途。一种以铬铁矿(含
FeCr O 及少量Al O、SiO 等)为原料制备NaCr O 的工艺流程如下：
2 4 2 3 2 2 2 7
已知滤渣1为Fe O。下列说法错误的是( )
2 3
A．流程中可循环使用的物质有CO
2
B．滤渣2的成分是Al(OH) 和HSiO
3 2 3
C．“调pH”是向溶液中加NaOH使pH增大，促进氧化还原反应进行
D．“高温焙烧"发生的主要反应为4FeCr O+7O +8Na CO 2Fe O+8Na CrO+CO
2 4 2 2 3 2 3 2 4 2
【答案】C
【解析】铬铁矿在空气中与纯碱高温煅烧，得到含有NaAlO 、NaSiO、NaCrO、Fe O 的固体产物，水
2 2 3 2 4 2 3
浸，Fe O 不溶，滤渣1为Fe O，滤液含有NaAlO 、NaSiO、NaCrO，通入CO 调节pH值使NaAlO 、
2 3 2 3 2 2 3 2 4 2 2
NaSiO 转化为Al(OH) 和HSiO，则滤渣2为Al(OH) 和HSiO，滤液主要含有NaCrO，再次调节pH将
2 3 3 2 3 3 2 3 2 4
CrO2-转化为Cr O2-，得到NaCr O。A项，根据流程可知高温焙烧时产生的CO 可以在除杂过程中再次使用，
4 2 7 2 2 7 2
A正确；B项，根据分析可知通入CO 调节pH值使NaAlO 、NaSiO 转化为Al(OH) 和HSiO，滤渣2为
2 2 2 3 3 2 3
Al(OH) 和HSiO，B正确；C项，调节pH的目的是将CrO2-转化为Cr O2-，该过程并不是氧化还原反应，C
3 2 3 4 2 7
错误；D项，铬铁矿主要成分为FeCr O，而滤渣1为Fe O，说明焙烧过程中Fe(Ⅱ)被氧化为Fe(Ⅲ)，同时还
2 4 2 3
有CO 生成，根据电子守恒、元素守恒可得发生的反应为4FeCr O+7O +8Na CO
2 2 4 2 2 3
2Fe O+8Na CrO+CO ，D正确；故选C。
2 3 2 4 2
8．(2022·江苏省高邮市高三学情调研)工业利用含镍废料(以镍铁钙合金为主)制取NiC O(草酸镍)，再经高
2 4
温煅烧NiC O 制取Ni O 的流程如图所示。已知：NiC O、CaC O 均难溶于水；Fe3+完全沉淀的pH约为3.7。
2 4 2 3 2 4 2 4
下列说法正确的是( )A．酸溶时，可加入大量硫酸来提高“酸溶”效率
B．调pH时，加入NaCO 溶液，目的是使Fe3+转化为Fe (CO) 沉淀
2 3 2 3 3
C．沉镍时，发生反应的离子方程式为：Ni2++C O2-=NiC O↓
2 4 2 4
D．煅烧时，反应的化学方程式为：2NiC O Ni O+3CO↑+CO ↑
2 4 2 3 2
【答案】D
【解析】含镍废料中以镍铁钙合金为主，加入硫酸溶解，得到Ni2+、Fe2+、Ca2+，加入HO 将Fe2+氧化成
2 2
Fe3+，加入碳酸钠调节pH，使Fe3+以氢氧化铁形式除去，加入氟化铵，以氟化钙形式除去，加入草酸，以
NiC O 进行沉镍。A项，加入硫酸不能大量，否则在调pH时消耗较多的碳酸钠，难以调节pH，故A错误；B
2 4
项，调节pH，Fe3+以氢氧化铁形式沉降出来，而除去，故B错误；C项，草酸为弱酸，书写离子方程式时，以
化学式的形式书写，故C错误；D项，煅烧是NiC O 转化成Ni O，Ni的化合价由+2价升高为+3价，因此C
2 4 2 3
的化合价应降低，即化学方程式为2NiC O Ni O+3CO↑+CO ↑，故D正确；故选D。
2 4 2 3 2
9．(2022·山东省济南市一模)工业上以黄铁矿(主要成分为FeS，含有少量NiS、CuS、SiO 等杂质)为原料
2 2
制备K[Fe(CN) ]•3H O，工艺流程如图：
4 6 2
下列说法错误的是( )
A．“焙烧”时氧化产物有Fe O 和SO
2 3 2
B．“调pH”分离Fe3+与Cu2+、Ni2+是利用了它们氢氧化物K 的不同
sp
C．“溶液Ⅰ”中主要反应的离子方程式为6OH-+6HCN+Fe2+=[Fe(CN)]4-+6H O
6 2D．“一系列操作”为过滤、洗涤、干燥
【答案】C
【解析】A项，由工艺流程图可知，黄铁矿焙烧的主要化学方程式为：4FeS(s)+11O(g) = 2Fe O(s)
2 2 2 3
+4SO(g)，“焙烧”时氧化产物有Fe O 和SO ，故A正确；B项，Fe(OH) 的Ksp远小于Cu (OH) 、Ni (OH)
2 2 3 2 3 2 2
的Ksp，所以当pH达到一定值时Fe3+产生沉淀，而Cu2+、Ni2+不沉淀，从而将其分离，故B正确；C项，写离
子方程式时石灰乳不能拆开，故C错误；D项，由工艺流程图可知，由溶液得到晶体的操作为：过滤、洗涤、
干燥，故D正确。故选C。
10．(2022·山东省临沂市一模)工业上可用克劳斯工艺处理含HS的尾气获得硫黄，工艺流程如下：
2
已知反应炉中部分HS发生反应：2HS+3O 2SO +2H O。下列说法错误的是( )
2 2 2 2 2
A．可用品红溶液检验排放的气体中是否含有二氧化硫
B．每回收32g单质硫，理论上消耗氧气的体积为33.6l(标准状况)
C．催化转化器中发生的反应为SO +2H S 3S+2HO
2 2 2
D．为提高HS转化为S的比例，理论上应控制反应炉中HS的转化率约为
2 2
【答案】B
【解析】由题干已知信息可知，反应炉中部分HS发生反应：2HS+3O 2SO +2H O，催化转化器中
2 2 2 2 2
发生反应为：SO +2H S 3S+2HO，生成的硫蒸气经硫冷凝器可将硫冷凝下来，变为固体和气体分离。A
2 2 2
项，利用SO 可使品红溶液褪色的特性，故可用品红溶液检验排放的气体中是否含有二氧化硫，A正确；B项，
2
每回收32g单质硫的物质的量为： =1mol，根据分析可知，生成1molS需SO 的物质的量为 mol，生
2
成 molSO 需要O 的物质的量为：0.5mol，故理论上消耗氧气的体积为0.5mol×22.4L/mol=11.2L，B错误；C
2 2
项，催化转化器中发生的反应为SO +2H S 3S+2HO，C正确；D项，根据反应方程式2HS+3O
2 2 2 2 22SO +2H O、SO +2H S 3S+2HO可知，为提高HS转化为S的比例，理论上应控制反应炉中HS的转化
2 2 2 2 2 2 2
率约为33.3%，D正确；故选B。
11．(2022·福建省漳州市二模)高铁酸钾(K FeO)具有强氧化性，是一种环保、高效、多功能的饮用水处理
2 4
剂，可以用如下流程进行制备。下列说法正确的是( )
A．“酸溶”前，可用热的NaCO 溶液处理铁屑表面的油污
2 3
B．“氧化”过程的离子方程式为2Fe2++O +4H+=2Fe3++2H O
2 2
C．“制备Na FeO”中氧化剂和还原剂的物质的量之比为2：3
2 4
D．“转化”中析出KFeO 晶体的原因可能是相同条件下其溶解度大于Na FeO
2 4 2 4
【答案】A
【解析】由题给流程可知，铁屑溶于稀盐酸，过滤得到氯化亚铁溶液；向氯化亚铁溶液中通入过量空气，
将氯化亚铁转化为氯化铁；向氯化铁溶液中加入氢氧化钠溶液和次氯酸钠溶液，将氯化铁转化为高铁酸钠，向
得到的高铁酸钠溶液中加入饱和氢氧化钾溶液，将高铁酸钠转化为溶解度小的高铁酸钾，过滤得到高铁酸钾晶
体。A项，碳酸钠是强碱弱酸盐，在溶液中水解使溶液呈碱性，水解反应是吸热反应，升高温度，水解平衡向
正反应方向移动，溶液中氢氧根离子浓度增大，能使油脂的水解程度增大，则酸溶前可用热的碳酸钠溶液处理
铁屑表面的油污，故A正确；B项，，氧化过程为过量空气将溶液中的氯化亚铁转化为氯化铁，反应的离子方
程式为2Fe2++O +4H+=2Fe3++2H O，故B错误；C项，制备高铁酸钠的反应中，氯化铁是反应的还原剂，次氯
2 2
酸钠是反应的氧化剂，由得失电子数目守恒可知，氧化剂次氯酸钠和还原剂氯化铁的物质的量之比为3：2，
故C错误；D项，转化中发生的反应为向得到的高铁酸钠溶液中加入饱和氢氧化钾溶液，将高铁酸钠转化为溶
解度小的高铁酸钾，故D错误；故选A。
12．(2022·山东省菏泽市一模)某新型纳米材料氧缺位铁酸盐ZnFe O(32.5，
2 2 2 10 28
NH +水解程度增大，不利于形成多钒酸铵沉淀(2分）
4
(5) (2分）
【解析】石煤在220℃条件下空气中硫酸化焙烧，VO 转化为VOSO，Al O、Fe O 转化为相应的硫酸盐，
2 3 4 2 3 2 3
SiO 不反应，得到的焙砂经水浸、过滤后得到含有VO2+、VO +以及Fe3+、Al3+杂质的滤液，先加入NaSO 溶液
2 2 2 3
进行还原预处理，将Fe3+和V(V)还原，然后再用氨水混合并调节溶液pH，除去Al3+，过滤后加入含磷有机试
剂萃取V(IV)，静置分液得到含有V(IV)的有机物，加入HSO 降低pH，使V(IV)从有机溶液中析出，之后进
2 4
行沉钒得到(NH )VO ，煅烧得到VO。(1)钒元素的价电子排布为[Ar]3d34s2, V4+的电子排布式为[Ar]3d1；
4 2 6 16 2 5
SO 2-的价层电子对数为 ，故其空间构型是正四面体形；(2)V O 转化为VOSO 的过程中V元
4 2 3 4
素被氧化，氧化剂应是空气中的氧气，结合电子守恒、元素守恒可得化学方程式为2VO+O +
2 3 2
4HSO =4VOSO +4H O；(3)①含磷有机试剂对溶液中的Fe3+也有很强的萃取能力，所以加入NaSO 的第二个
2 4 4 2 2 3
作用是将Fe3+还原为Fe2+，离子方程式为2Fe3+ + SO 2-+H O=2Fe2++2H++ SO 2-；②根据题目所给信息可知加氨
3 2 4
水调节pH≈5可以使Al3+完全沉淀，除去Al(OH) ，提高VO +在有机试剂中的萃取率；(4)溶液中存在反应
3 2
10VO ++8H O HV O 4-+14H+，pH<2.5，氢离子浓度过高，该平衡逆向移动，不利于形成多钒酸铵沉淀；
2 2 2 10 28
pH>2.5，NH +水解程度增大，不利于形成多钒酸铵沉淀；(5)根据电子守恒，存在数量关系n(Fe2+)=5n(MnO-)，
4 4
所以剩余的n[(NH )Fe(SO )]=5b c×10-3mol，则VO +消耗的n[(NH )Fe(SO )]=(b c-5bc)×10-3mol，n(V O)=
4 2 4 2 2 2 2 4 2 4 2 1 1 2 2 2 5
n(VO +)= ×(b c-5bc)×10-3mol，所以VO 的质量分数是 = 。
2 1 1 2 2 2 5
21．(10分）(2023·重庆市拔尖强基联合高三联考）铼(Re)是熔点和沸点较高的金属单质之一，用于制造高
效能喷射引擎和火箭引擎。钼酸锂(Li MoO ）的外观为白色结晶粉末，用于电极材料。从辉钼矿氧化焙烧后的
2 4
烟道灰(主要成分有Re O、MoO 、CuO、Fe O)中提取铼粉和制钼酸锂的流程如下图所示：
2 7 3 3 4已知：
Ⅰ. Re O 是酸性氧化物，过铼酸(HReO ）是易溶于水的一元强酸，但不具有强氧化性。
2 7 4
Ⅱ.过铼酸铵(NH ReO）是白色片状晶体，微溶于冷水，溶于热水。
4 4
回答下列问题：
(1)铼(Re)是第六周期元素，与锰元素族序数相同，价层电子排布相同，则基态Re原子的价电子排布式为
_________。
(2)“碱浸”时，Re O 和MoO 分别与NaOH发生以下反应Re O+2NaOH=2NaReO +H O、MoO +2NaOH=
2 7 3 2 7 4 2 3
NaMoO +H O，则“滤渣I”的主要成分为_________(填化学式)。
2 4 2
(3)“还原”时， 被氧化成ZnO2-，铼的化合物被还原生成难溶的2ReO•2H O，该反应的离子方程式为
2 2 2
_________。
(4)“沉铼”时，加入热NH Cl溶液至产生白色沉淀，为使沉淀充分析出并分离得到纯净的NH ReO 晶体，
4 4 4
“操作I”包括_________、_________、洗涤、干燥。
(5)“酸化沉钼”过程溶液pH和反应时间对钼酸的析出有很大影响，根据图中数据判断最佳的“酸化沉
钼”条件：反应时间为_________min；pH为_________。
(6)不纯的LiMoO 溶液中若含少量可溶性硫酸盐杂质，可加入Ba(OH） 固体除去SO 2-，若溶液中
2 4 2 4c(MoO 2-)=0.4mol·L-1，c(SO 2-)=0.01mol·L-1，在结晶前逐渐加入 固体，当BaMoO 开始沉淀时，SO 2-的
4 4 4 4
去除率是_________%。溶液体积变化可忽略不计， ， )
【答案】(1)5d56s2(1分）
(2)CuO、Fe O(1分）
3 4
(3)3Zn+2ReO -+4OH-=3ZnO 2-+2ReO •2H O(2分）
4 2 2 2
(4) 冷却结晶(1分） 过滤(1分）
(5) 60(1分） 1.0(1分）
(6)89(2分）
【解析】烟道灰加NaOH溶液碱浸，CuO和Fe O 不溶于碱溶液，过滤出来，SiO、Re O、MoO 都能和
3 4 2 2 7 3
NaOH反应，分别生成NaSiO、NaReO 和NaMoO ，滤液中加锌还原，NaReO 被还原成难溶的
2 3 4 2 4 4
2ReO•2H O，用氧气氧化得到过铼酸，加氯化铵溶液沉铼，得到过铼酸铵，然后热解得到Re O，最后用氢气
2 2 2 7
还原得到铼粉；还原后的滤液酸化沉钼，然后用LiOH溶液碱溶，得到LiMoO 溶液。(1）铼(Re)是第六周期
2 4
元素，与锰元素族序数相同，价层电子排布相同，锰的价电子排布式为3d54s2，则基态Re原子的价电子排布
式为5d56s2；(2） “滤渣”的主要成分为CuO、Fe O；(3）“还原”时，Zn被氧化成ZnO2-，NaReO 被还原
3 4 2 4
生成难溶的2ReO•2H O，根据电子守恒和质量守恒写出该反应的离子方程式为：3Zn+2ReO -+4OH-=3 ZnO2-
2 2 4 2
+2ReO •2H O；(4）加热的氯化铵溶液“沉铼”，得到过铼酸铵，过铼酸铵微溶于冷水，溶于热水，为使沉淀
2 2
充分析出并分离得到纯净NH ReO 晶体，需将反应后的溶液冷却结晶、过滤、洗涤、干燥；(5）根据图2可判
4 4
断，当反应时间为60min时，母液中的含钼量最小；当溶液的pH=1.0时，母液中的含钼量最小，所以选择的
最佳“酸化沉钼”条件为：反应时间为60min、pH为1.0；(6）Ksp(BaMoO )=4.0×10-8，
4
，由Ksp(BaMoO )= c(MoO 2-)×c(Ba2+)可知，当BaMoO 开始沉淀时，c(Ba2+)=
4 4 4
=10-7molL，由Ksp(BaSO )=c(SO2-)×c(Ba2+)可知，此时溶液中 =1.1×10-3mol/L，所以
4 4
SO 2-的去除率 ×100%=89%。
422．(10分）(2023·广东省广州市增城中学、广州华侨、协和中学高三期中联考）VO 是重要的钒的化合
2 5
物，在催化剂、储能等领域有重要的应用。石煤灰中含有一定量的钒(Ⅲ)(以VO 计)，还含有Fe、Si、P等元
2 3
素的化合物杂质。一种以含钒石煤灰为原料制备高纯VO 的工艺流程如下：
2 5
已知：含钒固体中主要含(NH )VO ，还有含Fe3+、PO 3-的化合物以及。常温下，
4 2 6 16 4
K [Fe(OH) ]=1.0×10−38。
sp 3
(1)破碎球磨的目的是_______。
(2)请写出VO +中钒元素的化合价_______。
2
(3)氧化酸浸后，钒元素以VO +形式存在，请写出氧化酸浸中核心反应的离子方程式_____。
2
(4)碱浸的目的是从含钒固体中浸取出钒元素，同时除铁。常温下，该过程中为完全除去铁元素，溶液pH
需保持_______以上。
(5)加入2mol/L的MgCl ，溶液除硅、磷时，MgCl 用量与除硅率、除磷率和钒损失率如下图所示：
2 2
测MgCl 溶液的用量的最佳值是_______ml，滤渣2的主要成分是_______。
2
(6)钒的某种氧化物立方晶胞如下图所示，已知该晶胞边长为apm，则该氧化物晶体的密度为
_______g·cm-3(用N 表示阿伏加德罗常数的值，列出计算式即可)。
A【答案】(1)加快反应速率，充分反应提高浸取率(1分）
(2)+5(1分）
(3)4NO -+3V O+10H+=4NO↑+ 6 VO++5H O(2分）
3 2 3 2 2
(4)3(2分）
(5) 10(1分） MgSiO 、Mg(PO )(1分）
3 3 4 2
(6) (2分）
【解析】石煤灰破碎球磨后加入稀硫酸、硝酸钠氧化酸浸，经系列操作后得到含钒固体，加入NaOH碱浸，
Fe3+转化为Fe(OH) 除去，SiO 反应生成SiO2-，所以得到的富钒液中有SiO2-、PO 3-等杂质，加入MgCl 将二
3 2 3 3 4 2
者转化为MgSiO 、Mg(PO ) 沉淀除去，之后加入氯化铵得到NH VO 沉淀，煅烧得到VO 。(1）破碎球磨可
3 3 4 2 4 3 2 5
以增大反应物的接触面积，加快氧化酸浸的反应速率，提高效率，且反应更充分，提高浸取率；(2）VO +中O
2
为-2价，整体显+1价，所以V元素为+5价；(3）石灰煤中V元素以+3价的形式存在(V O)，氧化酸浸过程中
2 3
被NO -氧化为VO +，NO3-被还原为NO，根据得失电子守恒可知NO -和VO 的系数比为4∶3，再结合元素守
3 2 3 2 3
恒可得离子方程式为 4NO -+3V O+10H+=4NO↑+ 6VO++5H O；(4）完全除去铁元素，则溶液 c(Fe3+)≤10-
3 2 3 2 2
5mol/L，常温下，K [Fe(OH) ]=1.0×10−38，则此时溶液中c(OH-)≥ mol/L=1×10-11mol/L，所以pH需保
sp 3
持3以上；(5）据图可知，当加入10mL除杂试剂时，除磷率、除硅率均可以达到较大值，而继续增加除杂试
剂会显著提高钒损率，所以最佳值为10mL；加入的氯化镁与SiO2-、PO 3-反应生成MgSiO 、Mg(PO ) 沉淀，
3 4 3 3 4 2
所以滤渣2为MgSiO 、Mg(PO ) ；(6）根据均摊法，晶胞中V的个数为8× +6× =4个，O的个数为12×
3 3 4 2
+1=4 个，所以晶胞的质量为 g；晶胞边长为 apm，则体积为 a3pm3=a3×10-30cm3，所以密度为= g·cm-3。
