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专题 13 工艺流程综合题
（本卷共10小题，满分100分，考试用时75分钟）
可能用到的相对原子质量：H 1 Li 7 B 11 C 12 N 14 O 16 Na 23 Mg 24 Al 27 S 32 Cl 35.5
一、非选择题：本题共10个小题，共100分。
1．北京冬奥会奖牌中铜牌的主要成分为铜和锌。已知一种从硫中毒而失活的废甲醇催化剂(主要成分为
等)中回收铜和锌的工艺流程如图甲所示。
已知：①“滤液"中含锌氨络合离子 ；② ， 。
回答下列问题：
(1)“焙烧1”时产生气体的主要成分为_______。
(2)“浸取”时 溶解的离子方程式为_______。
(3)“调 ”的目的是生成 沉淀， 完全沉淀时溶液的 最小为_______[已知c(Zn2+)≤1×10-
5mol/L时视为完全沉淀]。
(4)“抽滤”是减压过滤，与普通过滤相比，“抽滤”的优点是_______。
(5)现取 样品，逐渐升温加热分解，分解过程的热重曲线(样品质量随温度变化的曲线)
如图乙所示。焙烧生成 的温度范围为_______， 时发生反应的化学方程式为_______。
(6)已知该废甲醇催化剂中 的质量分数为 (其他成分中不含 )， 该废甲醇催化剂经上述转
化最终得到 ，则铜的提取率为_______%(用含m的代数式表示，
)。
2．软锰矿的主要成分为 ，还含有 、MgO、 、CaO、 等杂质，工业上用软锰矿制取
的流程如下：
已知：①部分金属阳离子完全沉淀时的pH如下表。
金属阳离子
完全沉淀时的pH 3.2 5.2 10.4 12.4
②温度高于27℃时， 的溶解度随温度的升高而逐渐降低．
(1)“浸出”过程中通入 的作用是__________________。(2)第1步除杂中加入 的目的是__________________(用离子方程式表示)。．
(3)第1步除杂中需要调整溶液pH的范围是______到______，调pH时可选择的试剂为______(填字母)。
a．氨水 b． c．CaO d．MgO
(4)第2步除杂，主要是将 、 转化为相应氟化物沉淀除去，写出 除去 的离子方程式：
________________________，该反应的平衡常数为__________________。
(已知： 的 ； 的 ； 的 )
(5)“系列操作”中的具体操作有__________________，经干燥得到 。
3．三氧化二砷(As O)可用于治疗急性早幼粒细胞白血病。利用某酸性含砷废水(含HAsO 、HSO )可提
2 3 3 3 2 4
取As O，其工艺流程如图甲所示。
2 3
已知：① 为两性氧化物；② 易溶于过量的 溶液中；③ 溶液在加热过程中会失水
生成 。
回答下列问题：
(1) 中砷元素的化合价为_______。
(2)“焙烧”操作中， 参与反应的化学方程式为_______。
(3)“碱浸”的目的是_______，滤渣Y的主要成分是_______(填化学式)。
(4)“氧化”操作的目的是_______(用离子方程式表示)。
(5)“还原、加热”过程中制得 ，则消耗标准状况下气体X的体积为_______L。(6)砷酸钠( )可用作可逆电池，装置如图乙所示，其反应原理为
。为探究溶液 对 氧化性的影响，测得输出电压与溶液 的变
化关系如图丙所示。则a点时，盐桥中 _______(填“向左”“向右”或“不”)移动，c点时，负极的电极
反应式为_______。
4．镀镍厂排放的硫酸镍废液(含 等杂质)对环境会产生较大的污染，对其进
行回收处理，提取硫酸镍晶体( )的工艺流程如图甲所示。
已知： 时，有关金属离子开始沉淀与沉淀完全的 范围(a)、硫化物的酸溶性(b)如表所示。
金属离
子
a
b 不溶于硫酸等 溶于酸 — 溶于酸 溶于酸
回答下列问题：
(1)滤渣Ⅲ的主要成分是_______(用化学式表示)。
(2)“硫化”过程中发生反应的离子方程式为_______。(3)“调 ”时，应调节溶液 的范围为_______；实验室“萃取分液”时用到的玻璃仪器有_______。
(4)“萃取分液”选用有机萃取剂HDEHP萃取金属离子(用 表示， 为 )
的原理为 。室温下，几种金属离子的萃取率[萃取率 ]
随溶液 的变化关系如图乙所示。
①“萃取分液”时 进入有机相被除去，则应调节溶液 的最佳范围是_______。
②若每次萃取， 的萃取率均为75%，则经5次萃取后，水相中残余 的物质的量浓度为
(忽略水相体积变化)，达到除杂要求。则“沉钙后，溶液中 的物质的量浓度为_______
(列出计算式即可)。
5．钌 粉主要用于生产钌靶材，而钌靶材是生产计算机硬盘不可替代的材料。以钌废料(废料中钌主
要以单质的形式存在，还含有Al、Cr、Cr、CO、Ti、Fe等杂质)制备高纯钌粉的流程如下：
已知：i.钌在碱性条件下被氯气氧化为 ， 是有毒的挥发性物质，用盐酸吸收得到红色溶液，其中还含有少量 ；
ii. 易溶于水，微溶于酒精。
回答下列问题：
(1)钌废料在碱性条件下被氯气氧化的离子方程式为_______；钌废料氧化时，随着温度的升高，钌的回收
率变化如图所示。综合考虑，确定氧化时的温度以_______℃为宜。
(2)用盐酸吸收蒸馏产物时发生主要反应的化学方程式是_______。
(3) 沉淀用乙醇洗涤而不用水洗涤的优点是_______。
(4)加入 的主要作用是_______，同时又调节了溶液的 ，有利于沉淀反应的发生。流程中可以循环
利用的物质_______。
(5)煅烧的过程分为两步：第1步是氯钌酸铵分解生成钌单质和一种无毒的气体单质，同时有两种化合物
生成；第2步是钌单质与氧气反应生成钌的氧化物 ( )。第1步的化学方程式是_______。
6．锰及其化合物用途广泛，以菱锰矿(主要成分为 ，还含有铁、镍、钴的碳酸盐以及 杂质)为
原料生产金属锰和高品位 的工艺流程如图1所示。已知 时，部分物质的溶度积常数如表所示：
物
质
(1)“溶浸”时，锰的浸出率与浸出时间的关系如图2所示。由图可知，所采用的最佳实验条件(温度、时
间)为_______。
(2) 主要用于氧化_______。滤渣1中残余的 可加入葡萄糖-硫酸溶液处理，回收 ，氧化产
物为 ，写出反应的离子方程式：_______。
(3)滤渣3的主要成分为_______(填化学式，其中 、 均为 价)。
(4)“沉锰”时 除了作沉淀剂外，还有_______作用；“沉锰”的关键操作有两点：①将
溶液加入 溶液中；②反应终点溶液 。如果①中颠倒试剂滴加顺序(反应 大于7)，可
能造成的后果是_______；若反应终点溶液 小于7，可能的后果是_______。
(5)以 作电极， 溶液为电解液，经过一系列步骤制得隐形战机涂料 ，则
电解时阳极生成 的电极总反应式为_______。
7．硫酸锰是一种重要的化工中间体。一种以高硫锰矿(主要成分为含锰化合物及)与氧化锰矿(主要成分为
等锰的氧化物)为原料制备硫酸锰的工艺流程如下：已知：①“混合焙烧”后烧渣含 及少量 。
②金属离子在水溶液中沉淀的 范围如下表所示（ ）：
物质
开始沉淀的
1.9 7.6 7.3 3.0
完全沉淀的
3.2 9.6 9.3 5.2
③离子浓度 时，离子沉淀完全。
(1)“混合焙烧”的主要目的是_______。
(2)若试剂a为 ，则氧化步骤发生反应的离子方程式为_______，若省略“氧化”步骤，造成的影响
是_______。
(3)“中和除杂”时，应控制溶液的 范围是_______。
(4)“氟化除杂”后，溶液中 浓度为 。则溶液中 _______[已知：
； ]。
(5)“碳化结晶”时发生反应的离子方程式为_______。
8．氧化钪(Sc O)是一种稀土氧化物，广泛应用于航天、激光、导弹等尖端科学领域。以钪锰矿石(主要含
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MnO 、SiO 及少量Sc O、Al O、CaO、FeO)为原料制备Sc O 和三氯化钪(ScCl )的工艺流程如图，其中TBP
2 2 2 3 2 3 2 3 3
和P507均为有机萃取剂。回答下列问题：
(1)“溶解”时铁屑被 氧化为 ，该反应的离子方程式是_______。
(2)“滤渣”的主要成分是_______。
(3)有机萃取剂P507萃取 的反应原理为阳离子交换： (HR代表 )。在
“富钪有机相”中反应生成 的化学方程式是_______。
(4)“萃余液2”中的金属阳离子除 、 外，还有_______。
(5)沉钪后获得 的操作Ⅰ为_______。
(6)取 粗产品(含难溶 杂质)溶于水，配成溶液，采用 为指示剂，用 标准溶液滴
定，当溶液中出现_______现象时，说明已达到滴定终点。当溶液中 恰好沉淀完全(浓度等于
)时，此时溶液中 _______ 。［已知： 为砖红色固体；
， ］
9．铟是一种稀有贵金属，广泛应用于航空航天、太阳能电池等高科技领域。从铜烟灰酸浸渣(主要含
PbO、FeAsO ·2H O、InO)中提取铟和铅的工艺流程如下：
4 2 2 3已知：①焙烧后金属元素均以硫酸盐的形式存在；
②In(OH) 性质与Al(OH) 类似。
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回答下列问题：
(1)FeAsO ·2H O中铁元素化合价为_______。
4 2
(2)生成PbO粗品的化学反应方程式为_______。
(3)PbO在NaOH溶液中溶解度曲线如图所示，PbO粗品中的杂质难溶于NaOH溶液。结合溶解度曲线，
简述提纯PbO粗品的操作_______。
(4)“还原铁”反应的离子方程式为________
(5)“萃取除铁”中，发现当溶液pH>1.5后，钢萃取率随pH的升高而下降，原因是_______
(6)为测定PbO产品的纯度，探究小组同学准确称取PbO1.161g，加入稀硝酸使其完全溶解，再加入蒸馏
水配制成50.00mL溶液：冷却至25℃，用0.100mol·L-1HSO 滴定该溶液，滴定曲线如图所示。
2 4已知： ；a点的坐标为(50，3.8)
①25℃，PbSO 的K =_______。
4 sp
②PbO产品的纯度为_______。
10．碳酸锶( )难溶于水，主要用于电磁材料和金属冶炼。一种由工业碳酸锶(含少量
等)制备高纯碳酸锶的工艺流程如图所示。
已知：I. 为两性氢氧化物；
II.常温下，各物质的溶度积常数如表所示。
化合物
近似
值
回答下列问题：
(1)气体A的电子式为_______。
(2)“沉钡、铅”时，溶液 过低会导致 的利用率降低，原因是_______(结合化学用语解释)；
“还原”时发生反应的离子方程式为_______。
(3)滤渣1的主要成分为_______(填化学式)。(4)用氨水和 分步调节溶液 ，而不是直接调节溶液的 的原因为_______。
(5)“调 ”后需对溶液进行煮沸并趁热过滤出滤渣2，煮沸并趁热过滤的原因为_______。
(6)已知：碳酸的电离常数 、 ，则“碳化”时，反应
的平衡常数 ____(结果保留3位有效数字)。
(7)“系列操作”中，将结晶过滤后，不经洗涤，直接以 热风烘干，便可得到高纯 ，故“系列
操作”烘干过程中除蒸发水外，还能够除去 中的微量可溶性杂质，微量杂质除 外还可能为
_______(填化学式)。
