文档文本内容
专题 十 化学工艺流程
××
命 题 趋 势
全国卷化学试题的考查中，工艺流程题已成为核心题型。此类题目信息含量多，难度大。选择的素材往
往来自于实际的生产工艺，以符合高中学生知识和能力要求的方式呈现，以流程图的形式给出。工艺流程题
以化学产品的工业生产流程为载体，联系氧化还原反应原理、电离平衡和沉淀溶解平衡理论、电化学理论、
物质制备和分离、绿色化学知识，考查学生综合分析和解决问题的能力，高度体现了化学学科核心素养，是
高考化学试题最大点和热点。
Ⅰ．客观题
化工生产流程相结合以客观题形式呈现，考查物质制备和分离，绿色化学，盐类水解、溶解平衡、电化
学原理等知识的应用。
Ⅱ．主观题
以流程图、表格、图像的形式出现考查对关键信息的提取和处理，考查措施、成分、物质、化学方程式
的书写、叙述实验操作和步骤、分析操作目的、数据分析和处理结果。
考 点 清 单
一、盐溶液的分离提纯方法：结晶法
结晶法有蒸发结晶和冷却结晶两种方法，大多数同学通过一轮的复习已经明白纯物质溶液要得到晶体的
方法，难点在于混合溶液得到晶体的操作。
（1）纯物质溶液得到晶体：蒸发结晶（NaCl型：溶解度随温度变化小的物质)；
蒸发浓缩（至有晶膜出现为止)，冷却结晶（KNO 型：溶解度随温度变化大的物质和含有结晶水的晶体)
3
（2）混合溶液（分离A和B)：要得到溶解度受温度变化小的溶质：蒸发结晶，趁热过滤要得到溶解度
受温度变化大的物质和含有结晶水的晶体：蒸发浓缩，冷却结晶，过滤
二、预处理的各种方法
工艺流程中的预处理分析进行分类，并形成一定的答题模板。
(1) 粉碎或研磨：增大固液（或固气或固固）接触面积，加快反应（溶解）速率，增大原料的转化率
（或浸取率)。
(2) 煅烧或灼烧：不易转化的物质转为容易提取的物质：其他矿转化为氧化物；除去有机物；除去热不稳定的杂质
(3) 酸浸：溶解、去氧化物（膜)、调节pH促进水解（沉淀)
(4）碱溶：去油污，去铝片氧化膜，溶解铝、二氧化硅，调节pH促进水解（沉淀)
(5)循环利用的物质：同学理解物质循环利用的目的：节能减排，“绿色化学”，降低成本等；
生产问题中提炼出：一定不会用于循环的物质：目标产物，杂质，可以用于循环的物质：辅助试剂、母
液。
三、控制温度的目的
1、加热：加快反应速率或溶解速率；促进平衡向吸热方向移动；除杂，除去热不稳定的杂质，如
NaHCO 、Ca(HCO )z、KMnO 、I、NH Cl等物质；使沸点相对较低的原料气化。
3 3 4 2 4
2、降温：防止某物质在高温时会溶解(或分解)；使化学平衡向着题目要求的方向移动(放热方向)；使某
个沸点较高的产物液化，使其与其他物质分离；降低晶体的溶解度，减少损失。
3、控温：(用水浴或油浴控温)
防止某种物质温度过高时会分解或挥发；为了使某物质达到沸点挥发出来；使催化剂的活性达到最好；
防止副反应的发生：降温或减压可以减少能源成本，降低对设备的要求，达到绿色化学的要求。
四、注重文字叙述的规范性
1、洗涤沉淀：往漏斗中加入蒸馏水至浸没沉淀，待水自然流下后，重复以上操作2~3次。
2、从溶液中得到晶体：蒸发浓缩—冷却结品—过滤—洗涤—干燥。
3、在写某一步骤是为了除杂时，应该注明“是为了除去 XX杂质”，只写“除杂”等一类万金油式的回
答是不给分的。
4、检验沉淀是否洗涤干净：取最后一次洗涤液少许于试管中，逐滴滴加 XX试剂，振荡，若没有……现
象，则沉淀洗涤干净。
5、检验是否沉淀完全：
表达一：静置，往上层清夜中继续滴加XX试剂
表达二：过滤，取滤液少许于试管中，滴加XX试剂
五、高频问题：注意答题技巧
1、“浸出”步骤中，为提高镁的浸出率，可采取的措施有：适当提高反应温度、增加浸出时间，加入过
量硫酸，边加硫酸边搅拌。
2、如何提高吸收液和SO 反应速率：适当提高温度、增大吸收液、增大SO 与吸收液的接触面积或搅
2 2
拌。
3、从溶液中得到晶体：蒸发浓缩-冷却结晶-过滤-洗涤-干燥。
4、过滤用到的三个玻璃仪器：普通漏斗、玻璃棒、烧杯。
5、过滤后滤液仍然浑浊的可能的操作原因：玻璃棒下端靠在滤纸的单层处，导致滤纸破损：漏斗中液面
高于滤纸边缘。6、沉淀洗涤操作：往漏斗中(工业上改为往过滤器中)加入蒸馏水至没没沉淀，待水自然流下后，重复以
上操作2-3次。
7、检验沉淀Fe(OH) 是否洗涤干净(含SO)：取最后一次洗涤液，加入BaCl 溶液，若有白色沉淀则说明
3 2
未洗涤干净，若无白色沉淀则说明洗涤干净。
8、如何从MgCl ·6HO中得到无水MgCl ：在干燥的HCl气流中加热，干燥的HCl气流中抑制了MgCl
2 2 2 2
的水解，且带走MgCl ·6HO受热产生的水汽。
2 2
10、CuCl 中混有Fe3+加何种试剂调pH值：CuO、Cu(OH) 、CuCO 、Cu (OH) CO 。原因：加CuO消耗
2 2 3 2 2 3
溶液中的H+的，促进Fe3+的水解，生成Fe(OH) 沉淀析出。
3
11、调pH值使得Cu2+(4.7-6.2)中的Fe3+(2.1-3.2)沉淀，pH值范围是：3.2~4.7。原因：调节溶液的pH值至
3.2-4.7，使Fet全部以Fe(OH) 沉淀的形式析出而Cu2+不沉淀，且不会引入新杂质。
3
12、产品进-步提纯的操作：重结晶。
13、趁热过滤的原因及操作：减少过滤时间、保持过滤温度，防止xx杂质析出或防止降温过程中xx析
出而损耗；操作：已预热的布氏漏斗趁热抽滤。
14、水浴加热的好处：受热均匀，温度可控，且温度不超过100℃
15、减压蒸发(小心烘干)：常压蒸发温度过高，xx易分解或者减压蒸发降低了蒸发温度，可以防止xx分
解。
16、Mg(OH) 沉淀中混有Ca(OH) 应怎样除去：加入MgCl 溶液，充分搅拌，过滤，沉淀用蒸馏水水洗
2 2 2
涤。
17、蒸发浓缩用到的主要仪器有__、烧杯、酒精灯等：蒸发皿、玻璃棒。还有取蒸发皿用坩埚钳。
18、不用其它试剂，检查NH Cl产品是否纯净的方法及操作是：加热法：取少量氯化铵产品于试管底
4
部，加热，若试管底部无残留物，表明氯化铵产品纯净。
19、检验NH的方法是：取xx少许，加入NaOH溶液后加热，生成的气体能使润湿的红色石蕊试纸变
蓝。
20、过滤的沉淀欲称重之前的操作：过滤，洗涤，干燥，(在干燥器中)冷却，称重。
21、“趁热过滤”后，有时先往滤液中加入少量水，加热至沸，然后再“冷却结晶”：稀释溶液，防止
降温过程中xx析出，提高产品的纯度。
22、检验Fe(OH) 是否沉淀完全的试验操作是：取少量上层清液或过滤后的滤液，滴加几滴 KSCN溶
3
液，若不出现血红色，则表明Fe(OH) 沉淀完全。
3
23、检验滤液中是否含有Fe3+的方法是：答：滴入少量KSCN溶液，若出现血红色，则证明有Fe3+(或加
NaOH，根据情况而定)。
24、检验溶液中是否含有Fe2+的方法是：答：滴加铁氰化钾溶液。精 题 集 训
（70分钟）
经典训练题
1．（双选）制备铁红工业流程中，用FeS 还原铁盐溶液得到Fe2+和SO，反应机理如下图。下列说法正确的
2
是（ ）
A．过程I中每有60g FeS 参与反应，理论上可还原6mol Fe3+
2
B．过程Ⅱ中若SO过量会有气体生成
2
C．由过程Ⅱ可知还原性：SO<Fe2+
2
D．总反应的离子方程式为14Fe3++FeS +8H O=15Fe2++2SO+16H+
2 2
【答案】BD
【解析】A．n(FeS )= ，根据图示，过程I FeS 中S元素化合价由-1价升高到SO中+2
2 2 2
价，失去6个电子，Fe3+被还原为Fe2+得到1个电子，根据得失电子守恒得关系：FeS~6Fe3+，故0.5mol FeS
2 2
能还原3mol Fe3+，A错误；B．过程Ⅱ由于生成H+，溶液显酸性，SO在酸性条件下会歧化生成S和SO ，即
2 2
，B正确；C．由图示知，SO被Fe3+氧化为SO，故SO作还原剂，Fe2+为还原产
2 2
物，根据还原性强弱规律知还原性：SO＞Fe2+，C错误；D．根据图示知总反应为：FeS+Fe3+→SO+H+
2 2
+Fe2+，根据元素守恒知，方程式左边要添加HO，根据得失电子守恒、电荷守恒、元素守恒配平得总方程式
2
为：FeS+14Fe3++8H O=2SO+16H++15Fe2+，D正确；故答案选BD。
2 2
2．碘循环工艺不仅能吸收SO 降低环境污染，同时又能制得氢气，具体流程如图所示。下列说法错误的是（
2
）
A．碘循环工艺的总反应为
B．该工艺中I 和HI的相互转化体现了“碘循环”
2
C．分离器中的分离操作利用了物质的挥发性不同D．反应器和膜反应器中分别发生氧化还原反应和复分解反应
【答案】D
【解析】A．在反应器中发生的反应： ，在膜反应中的反应为：2HI
H+I ，将两式相加得： ，故A不选；B．在反应器中，碘和二氧化硫反应生成硫酸
2 2
和HI，其反应为 ；在膜反应中的反应为：2HI H+I ，反应器中消耗的碘
2 2
等于膜反应器中生成的碘的量，该工艺中碘单质和碘化氢的相互转化体现了“碘循环”，故 B不选；C．分
离器中的硫酸为非挥发性酸，碘化氢虽然易溶于水但易挥发，所以分离器中分离操作利用了物质的挥发性不
同，故C不选；D．由A、B分析可知反应器和膜反应器中均发生的是氧化还原反应，故选D。答案选D。
3．高纯硫酸锶 广泛应用于磁性材料行业。以天青石精矿(主要含 ，还含有少量
等)为原料制备高纯硫酸锶的工艺流程如下：
下列说法错误的是（ ）
A．“转化”过程中利用了 与 之间K 的不同
sp
B．“转化”“浸取”和“沉淀”的操作均应该在较高温度下进行
C．流程中可循环利用的物质有“滤液”、“气体1”和“气体2”
D．整个过程中涉及到三次过滤操作
【答案】B
【解析】由题给流程可知，向天青石精矿中加入碳酸氢铵和氨水，精矿中硫酸锶与碳酸氢铵和氨水反应生
成溶度积更小的碳酸锶和硫酸铵，过滤得到含有含有硫酸铵的滤液和含有碳酸锶、二氧化硅和硫酸钡的滤
渣；焙烧滤渣，少量碳酸锶与二氧化硅反应生成硅酸锶和二氧化碳，大量的碳酸锶受热分解生成氧化锶和二
氧化碳，则气体1为二氧化碳，向焙烧后的固体中加入水，氧化锶与水反应生成易溶于水的氢氧化锶，过滤
得到含有硅酸锶和硫酸钡的滤渣和氢氧化锶溶液；向氢氧化锶溶液中加入硫酸铵，氢氧化锶溶液与硫酸铵共
热反应生成硫酸锶沉淀、氨气和水，则气体2为氨气。A．转化过程中发生的反应为硫酸锶与碳酸氢铵和氨
水反应生成溶度积更小的碳酸锶和硫酸铵，故A正确；B．若转化在较高温度下进行，碳酸氢铵受热会发生
分解反应，故B错误；C．滤液的主要成分为硫酸铵，可以在沉淀时循环使用；气体1为二氧化碳、气体2为氨气，氨气、二氧化碳在水溶液中反应可以生成碳酸氢铵，可以在转化时循环使用，故 C正确；D.在转
化、浸取和沉淀后都需要进行过滤操作，则整个过程中涉及到三次过滤操作，故D正确；故选B。
4．我国是世界上最早制得和使用金属锌的国家。一种以闪锌矿（ZnS，含有SiO 和少量FeS、CdS、PbS杂
2
质）为原料制备金属锌的流程如图所示（已知：溶浸后溶液中主要含有的金属阳离子有 Cd2+、Fe2+、
Zn2+）：
下列说法不正确的是（ ）
A．“焙烧”过程中主要反应的化学方程式为2ZnS+3O =====2ZnO+2SO
2 2
B．“滤渣1”的主要成分是SiO 和PbSO
2 4
C．“还原除杂”工序主要是除去Cd2+和Fe3+
D．沉积锌后的电解液主要成分是ZnSO 和稀HSO ，可返回到“溶浸”工序循环使用
4 2 4
【答案】C
【解析】焙烧过程中发生的反应有2ZnS+3O =====2ZnO+2SO、4FeS+7O=====2Fe O+4SO、2PbS+3O
2 2 2 2 3 2 2
=====2PbO+2SO 、2CdS+3O=====2CdO+2SO ，所以焙烧过程中生成的气体是 SO ；然后加入稀硫酸酸
2 2 2 2
浸，FeS(未焙烧)、ZnO、Fe O 、PbO、CdO和稀硫酸反应生成Fe2+、Zn2+、Fe3+、PbSO 、Cd2+，所以滤渣1
2 3 4
为未反应的SiO 和生成的PbSO ；氧化除杂时通入氧气，使Fe2+转化为Fe3+，加入ZnO和稀硫酸反应调节溶
2 4
液的pH值，将Fe3+转化为Fe(OH) 而除去Fe3+，滤渣2为生成的Fe(OH) ；然后向溶液中加入Zn，Zn和
3 3
Cd2+发生氧化还原生成Cd，然后过滤得到滤液，滤渣3为Cd；将滤液电解得到Zn。A．由上分析可知，焙烧
过程中发生的反应主要为2ZnS+3O =====2ZnO+2SO ，故A正确；B．由上分析可知滤渣1为未反应的SiO
2 2 2
和生成的PbSO ，故B正确；C．由上分析可知，向溶液中加入Zn，主要是Zn和Cd2+发生氧化还原生成
4
Cd，然后过滤得到滤液，滤渣3为Cd，故C错误；D．电解硫酸锌溶液制备单质锌时，沉积锌后的电解液含
硫酸，可返回溶浸工序继续使用，从而减少资源浪费，故D正确；答案为C。
高频易错题
1．工业精炼铜的溶液中含有Zn2+、Cu2+等离子，分离出Zn2+并制取胆矾的流程如图所示，已知Zn2+与OH−的
反应与Al3+类似。下列说法正确的是（ ）A．“操作①”用到的玻璃仪器只有烧杯、玻璃棒、分液漏斗
B．“滤液1”与过量稀硫酸反应的离子方程式为
C．“系列操作②”包括蒸发结晶、过滤、洗涤、干燥
D．胆矾晶体遇浓硫酸变白色固体，体现了浓硫酸的脱水性
【答案】B
【解析】由题意知，加入过量NaOH溶液后，Cu2+转化为Cu(OH) 沉淀，故滤渣1为Cu(OH) ，与过量稀
2 2
硫酸反应生成CuSO ，再经过蒸发浓缩、冷却结晶、过滤、洗涤、干燥等操作可获得胆矾晶体；而Zn2+转化
4
为NaZnO ，故滤液1中含有NaZnO 和过量的NaOH，与过量稀硫酸反应，NaZnO 又转化为Zn2+。A．操
2 2 2 2 2 2
作①为过滤，需用到的玻璃仪器有漏斗、烧杯、玻璃棒，无需使用分液漏斗，A错误；B．滤液1中NaZnO
2 2
与过量稀硫酸反应，NaZnO 转化为Zn2+，故离子方程式为： ，B正确；C．系列操
2 2
作②为制取胆矾晶体操作，具体流程为：蒸发浓缩、冷却结晶、过滤、洗涤、干燥，因为胆矾带结晶水，故
不能使用蒸发结晶，C错误；D．CuSO ·5H O中本身含有结晶HO，故遇浓硫酸变为白色CuSO ，体现的是
4 2 2 4
浓硫酸的吸水性，D错误；故答案选B。
2．某企业以辉铜矿为原料生产碱式碳酸铜，工艺流程如图所示：
已知：Cu(OH) 溶于氨水形成[Cu(NH )]2+，根据以上流程，下列说法错误的是（ ）
2 3 4
A．煅烧生成的气体X为
B．为实现溶液C到溶液D的转化，加入过量的NH ·HO后过滤即可
3 2
C．蒸氨过程总反应方程式为[Cu(NH )]Cl +H O====CuO+2HCl↑+4NH ↑
3 4 2 2 3
D．溶液E与碳酸钠的混合比例及方式(加入顺序)不影响产品成分
【答案】D
【解析】由流程可知，辉铜矿通入氧气充分煅烧，生成二氧化硫气体，固体 B主要为CuO、Fe O ，加入
3 4
盐酸得到含有Cu2+、Fe3+的溶液，加入过量氨水，可得到[Cu(NH )]2+和Fe(OH) ，[Cu(NH )]2+经加热可得到
3 4 3 3 4
CuO，加入酸酸化得到Cu2+，经浓缩后在溶液中加入碳酸钠可得到碱式碳酸铜。A．辉铜矿含有Cu S，通入
2氧气煅烧时会生成SO ，A正确；B．Cu(OH) 溶于氨水形成[Cu(NH )]2+，而Fe(OH) 不溶于氨水，所以为实
2 2 3 4 3
现溶液C到溶液D的转化，加NH ·HO至蓝色沉淀刚好溶解完全，过滤即可，B正确；C．根据流程可知，
3 2
固体B用盐酸酸浸，所以溶液D中主要含有[Cu(NH )]Cl ，经加热可得到CuO、氨气，结合元素守恒可知反
3 4 2
应的方程式为[Cu(NH )]Cl +H O====CuO+2HCl↑+4NH ↑，C正确；D．铜离子与碳酸钠混合的方式不同，生
3 4 2 2 3
成物不同，铜离子加入碳酸钠溶液中，可生成氢氧化铜，反之可生成碱式碳酸铜，D错误；综上所述答案为
D。
3．保险粉(Na SO)可用作食品保鲜剂、纸浆、肥皂等的漂白剂。NaSO 易溶于水，难溶于乙醇。在碱性介
2 2 4 2 2 4
质中较稳定，在空气中易被氧化。锌粉法制备NaSO 的工艺流程如图所示：
2 2 4
回答下列问题：
(1)实验室可用浓硫酸和亚硫酸钠反应制取SO ，并希望能控制反应速度，图中可选用的发生装置是___(填
2
字母)。
(2)工业上常将锌块进行预处理得到锌粉—水悬浊液，其目的是 ；步骤Ⅰ中发生反应的化学方
程式为 。
(3)步骤Ⅱ中需选用的玻璃仪器除了烧杯、玻璃棒之外，还有 (填名称)。
(4)在步骤III中加入NaCl的作用是 ；得到的NaSO 固体要用乙醇洗涤，其优点是
2 2 4
。
【答案】（1）B
（2）增大Zn的表面积，加快反应速率 Zn+2SO =ZnS O
2 2 4
（3）漏斗
（4）增大Na+浓度，降低NaSO 的溶解度，便于NaSO 结晶析出 减少NaSO 因溶解导致的损失
2 2 4 2 2 4 2 2 4
【解析】Zn粉-水的悬浊液中通入二氧化硫，并调pH=3，二氧化硫将Zn氧化为ZnS O 得到ZnS O 溶
2 4 2 4
液；ZnS O 溶液加入NaCO 溶液作沉淀剂、过滤得ZnCO 沉淀和NaSO 溶液，NaSO 溶液中加入NaCl增
2 4 2 3 3 2 2 4 2 2 4
大Na+浓度使NaSO 析出，再通过过滤、洗涤、干燥等操作得到NaSO 。(1)实验室可用浓硫酸和亚硫酸钠
2 2 4 2 2 4
反应制取SO ，并希望能控制反应速度：A．不能控制反应速率，不符题意；B．亚硫酸钠置于烧瓶中，浓硫
2
酸用分液漏斗滴加，可控制反应速率，B符合题意；C．亚硫酸钠为粉末状固体，启普发生器不能用于液体和粉末状固体反应，C不符题意；答案选B；(2)工业上常将锌块进行预处理得到锌粉—水悬浊液，可以增大
Zn的表面积，加快反应速率；步骤Ⅰ中二氧化硫将Zn氧化为ZnS O ，结合得失电子守恒、原子守恒可得发
2 4
生反应的化学方程式为Zn+2SO =ZnS O ；(3)步骤Ⅱ为过滤，需选用的玻璃仪器除了烧杯、玻璃棒之外，还
2 2 4
有漏斗；(4)Na SO 溶液中加入NaCl，增大Na+浓度，降低NaSO 的溶解度，便于NaSO 结晶析出，即在
2 2 4 2 2 4 2 2 4
步骤III中加入NaCl的作用是增大Na+浓度，降低NaSO 的溶解度，便于NaSO 结晶析出；NaSO 易溶于
2 2 4 2 2 4 2 2 4
水，难溶于乙醇，用水洗会造成产品因溶解而损失，因此得到的NaSO 固体要用乙醇洗涤，其优点是减少
2 2 4
NaSO 因溶解导致的损失。
2 2 4
精准预测题
1．明矾在日常生活中用途非常广泛。用废铝灰（含Al、Al O 、Fe、Fe O 、FeO等）为原料制取明矾的工艺
2 3 2 3
流程如下图。回答下列问题：
已知：Fe3+开始沉淀到沉淀完全时溶液的pH为1.9～3.7。
（1）明矾净水的原理是_______________________（用离子方程式表示）。
（2）“酸溶”时，Al O 溶解的化学方程式为______________________。
2 3
（3）“氧化”时，发生反应的离子方程式为_______________。
（4）“步骤①”的目的是__________________________；“滤渣2”经碱洗、水洗、干燥和煅烧，得到的
产品的名称是_____（填俗称）。
（5）“步骤②”包含的操作有_________、__________、过滤及干燥。
【答案】（1）Al3++3H O Al(OH) (胶体)+3H+
2 3
（2）Al O+3H SO =Al(SO )+3H O
2 3 2 4 2 4 3 2
（3）2Fe2++H O+2H+=2Fe3++2H O
2 2 2
（4）调节溶液pH，使沉淀完全 铁红
（5）蒸发浓缩 冷却结晶
【解析】废铝灰(含Al、Al O 、Fe、Fe O 、FeO等)加入足量稀硫酸进行酸浸溶解并过滤，得到含有
2 3 2 3
Al3+、Fe2+、Fe3+、SO的酸性滤液，滤渣1为不与硫酸反应的杂质，向滤液中加入双氧水将滤液中的Fe2+氧化
为Fe3+，由于Fe(OH) 比Al(OH) 更难溶，向氧化后的滤液中加入Al(OH) ，Fe3+转化为更难溶的Fe(OH) 沉
3 3 3 3
淀，过滤后得到含有Al3+、SO的滤液，滤渣2为Fe(OH) ，向滤液中加入KSO 制得产品溶液，对溶液进行
3 2 4
蒸发浓缩、冷却结晶、过滤、干燥最终得到产品硫酸铝钾的晶体。明矾是强酸弱碱盐，弱酸根离子Al3+水解
产生氢氧化铝胶体，能够吸附水中悬浮的物质形成沉淀而除去，从而达到达到净水的目的。其反应原理用方
程式表示为：Al3++3H O Al(OH) (胶体)+3H+；(2)“酸溶”时，Al O 和硫酸反应生成硫酸铝和水，化学方
2 3 2 3程式为Al O+3H SO =Al(SO )+3H O；(3)“氧化”时，加入氧化剂过氧化氢，将滤液中的Fe2+氧化为Fe3+，发
2 3 2 4 2 4 3 2
生反应的离子方程式为2Fe2++H O+2H+=2Fe3++2H O；(4)“步骤①”加入滤液中加入Al(OH) ，作用是调节溶
2 2 2 3
液的pH值，由于Fe(OH) 比Al(OH) 更难溶，使Fe3+完全转化为Fe(OH) 沉淀而除去；“滤渣2”的成分是
3 3 3
Fe(OH) ，煅烧时分解生成氧化铁，它是一种红棕色粉末，常用作颜料，俗名是铁红；(5)“步骤②”是从溶液
3
中获得产品明矾，包含的操作有蒸发浓缩、冷却结晶、过滤及干燥。
2．从砷盐净化渣(主要成分为 、 、 、 、 和 )中回收有利用价值金属的工艺流程如下，
回答下列问题：
(1)在“选择浸Zn”之前，将砷盐净化渣进行粉碎的目的是_________。
(2)其他条件不变时，Zn和 的浸出率随pH变化如图所示，则“选择浸Zn”过程中，最好控制溶液的
pH=_________。从“浸Zn液”中制备 时需要结晶、过滤、洗涤、烘干，烘干操作需在减压低
温条件下进行的原因是_______________。
(3)“氧化浸出”时，发生的反应有 ，另外还有___________。
(4)循环利用的物质M为____________(填名称)。
(5)草酸钴是制备各种钴氧化物和钴粉的重要原料，广泛应用于磁性材料、电极材料及超硬材料等领域。
草酸钴在惰性气氛中的热重分析图谱表明，350—420℃之间的失重率达59.9%，则该温度范围内草酸钴分解
的化学方程式为______________。
【答案】（1）减小粒度，增大固液的接触面积，提高砷盐净化渣的浸出率
（2）3 防止 分解或失水（3） 、 (或 )
（4）砷酸钠
（5）
【解析】从砷盐净化渣用稀硫酸进行选择浸Zn，其中的Zn、ZnO反应，过滤分离，不溶物再用硫酸、过
氧化氢氧化浸出，结合沉铜后物质可知，氧化时Co被氧化为Co2+、As被氧化为AsO，而Cu被氧化为Cu2+，
过滤分离，滤渣为SiO ，滤液调节pH并加入NaAsO 将Cu2+转化为Cu H(AsO)·2H O沉淀，再过滤分离。
2 3 4 5 2 4 4 2
沉淀用NaOH碱浸得到氢氧化铜，同时又生成NaAsO ，在沉铜过程中循环利用，滤液加入草酸钠沉钴生成
3 4
草酸钴。(1)将砷盐净化渣进行粉碎可以减小粒度，增大固液的接触面积，提高砷盐净化渣的浸出率；(2)控制
pH，使锌的浸出率要高，钴的浸出率低，由图可知，最好控制溶液的pH=3；温度高时 分解或
失水，所以采用在减压低温条件；(3)氧化浸出的过程中铜和钴也被过氧化氢氧化，方程式为：
、 (或 )；(4)沉淀用NaOH
碱浸得到氢氧化铜，同时又生成NaAsO ，在沉铜过程中循环利用，所以循环利用的物质为砷酸钠；(5)草酸
3 4
钴中钴的质量分数为 ，350—420℃之间的失重率达59.9%，说明草酸钴分解生
成钴单质，方程式为： 。
3．一种用软锰矿(主要成分MnO )和黄铁矿(主要成分FeS)制取MnSO ·H O并回收单质硫的工艺流程如图：
2 2 4 2
(1)步骤①混合研磨成细粉的主要目的是 ；步骤②浸取时若生成S、MnSO 及Fe (SO )，
4 2 4 3
则反应的离子方程式为 。
(2)步骤③所得酸性滤液可能含有Fe2+，检验Fe2+的方法是 ；除去Fe2+的方法是 。步
骤④是破坏Fe(OH) 胶体并使沉淀颗粒长大，便于过滤分离。步骤⑤所得滤渣为 (填化学式)。
3
(3) 硫 化 铵 水 解 的 离 子 方 程 式 为 ： S2−+NH+H O HS−+NH·H O ， 判 断 溶 液 的 酸 碱 性
2 3 2
________________。(已知常温下HS的电离平衡常数K =1.3×10−7，K =7.1×10−15，NH ·H O的电离平衡常数
2 a1 a2 3 2
K=1.7×10−5)
b(4)测定产品MnSO ·H O纯度的方法之一是：准确称取ag产品于锥形瓶中，加入适量ZnO及HO煮沸，
4 2 2
然后用c mol·L−1 KMnO 标准溶液滴定至浅红色且半分钟不褪，消耗标准溶液VmL，滴定反应的离子方程式
4
为2MnO+3Mn2++2H O=5MnO ↓+4H+，产品的纯度是___。
2 2
【答案】（1）提高硫酸浸取时的浸取率和浸取速率
3MnO +2FeS +12H+=3Mn2++2Fe3++4S↓+6H O
2 2 2
（2）取少量滤液于试管中，加入高锰酸钾溶液，紫色褪去 加入HO 或MnO Fe(OH)
2 2 2 3
（3）碱性
（4） ×100%
【解析】软锰矿和黄铁矿混合研磨后用硫酸溶液浸取，生成的硫过滤后可以再生硫，滤液中的Fe2+被氧化
为Fe3+后加碱溶液沉淀为Fe(OH) 除去，滤液中的硫酸锰经浓缩结晶制得产品。(1)步骤①混合研磨成细粉，
3
可以增大反应物的接触面积，提高硫酸浸取时的浸取率和浸取速率，硫酸浸取的反应方程式为：
3MnO +2FeS +12
2 2
H+=3Mn2++2Fe3++4S↓+6H O ， 故 本 题 答 案 为 ： 提 高 硫 酸 浸 取 时 的 浸 取 率 和 浸 取 速 率 ；
2
3MnO +2FeS +12H+=3Mn2+
2 2
+2Fe3++4S↓+6H O；(2)亚铁离子具有较强的还原性，可以和高锰酸钾反应，故检验亚铁离子，可加高锰酸
2
钾，若紫色褪色，则含有亚铁离子；要除去亚铁离子，避免引入杂质离子，可以加入过氧化氢除去，也可以
加入二氧化锰将亚铁离子氧化为铁离子；步骤④的目的破坏氢氧化铁胶体，使之沉淀，便于过滤分离，因此
步骤⑤所得滤渣为氢氧化铁，故本题答案为：取少量滤液于试管中，加入高锰酸钾溶液，紫色褪去；加入
HO 或MnO ；Fe(OH) ；(3)S2−和NH都发生水解，NH的水解使溶液显酸性，其水解常数为
2 2 2 3
=5.9×10−10，S2−水解使溶液呈碱性，其水解常数为 =1.4，S2−水解程度大于NH的水解程度，
所以溶液显碱性，故本题答案为：碱性；(4)已知本实验条件下，高锰酸钾溶液与硫酸锰溶液混合产生二氧化
锰，根据反应的离子方程式得 n(KMnO)=c mol/L×V×10-3L=cV×10−3mol，可知产品中 Mn2+的质量分数为
4
= ×100％，故本题答案为： ×100％。
4．某含镍(Ni)废催化剂中主要含有Ni，还含有Al、Al O 、Fe及其他不溶于酸、碱的杂质。现用含镍废催化
2 3
剂制备NiSO ·7H O，其流程图如下：
4 2部分金属化合物的K 近似值如表所示：
sp
化学式 Fe(OH) Fe(OH) Al(OH) Ni(OH) NiCO
2 3 3 2 3
K 近似值 1.0×10−17 1.0×10−38 1.0×10−34 1.0×10−15 1.0×10−5
sp
回答下列问题：
(1)“碱浸”时发生反应的离子方程式为_____________，_______________。
(2)“酸浸”所使用的酸为____________。
(3)“净化除杂”时需加入HO 溶液，其作用是___________，然后调节pH使溶液中铁元素恰好完全沉淀
2 2
(铁元素对应离子浓度为1.0×10−5mol·L−1)，此时溶液的pH为_______(填计算所得数值)。
(4)“操作A”为_________、过滤、洗涤、干燥，即得产品。
(5)析出NiSO ·7H O后的溶液中含有一定浓度的Ni2+，为避免镍的损失及其对环境造成的影响，可向析出
4 2
NiSO ·7H O后的溶液中加入NaCO 固体将Ni2+转化为NiCO 沉淀。若c(Ni2+)=1.0mol·L−1，欲使1L溶液中的
4 2 2 3 3
Ni2+沉淀完全，则需要加入NaCO 固体的质量最少为______g。(忽略溶液体积变化)
2 3
(6)保持其它条件不变，在不同温度下对含镍废催化剂进行酸浸，镍浸出率随时间变化如图。酸浸的最佳
温度和时间分别为________℃、________min。
【答案】（1）Al O+2OH−=2AlO+H O 2Al+2OH−+2H O=2AlO+3H ↑
2 3 2 2 2
（2）硫酸(或HSO )
2 4
（3）将Fe2+氧化为Fe3+ 3
（4）冷却结晶
（5）212
（6）70 120
【解析】含镍(Ni)废催化剂用碱浸取时，Al、Al O 发生反应产生AlO进入溶液，而Ni、Fe不发生反应，
2 3
通过过滤进入滤渣中，然后用硫酸酸浸滤渣，Fe与硫酸反应产生FeSO ，Ni与硫酸反应变为NiSO ，再向该
4 4
溶液中加入适量HO ，将溶液中的Fe2+氧化为Fe3+，然后调节pH使溶液中Fe3+恰好完全形成Fe(OH) 沉淀，
2 2 3而Ni2+仍然留在溶液中，过滤除去Fe(OH) 沉淀，将滤液蒸发浓缩、冷却结晶、过滤、洗涤、干燥，可得
3
NiSO ·7H O。(1)“碱浸”时，Al、Al O 与NaOH溶液发生反应，产生可溶性偏铝酸钠，发生反应的离子方程
4 2 2 3
式为：2Al+2OH−+2H O=2AlO+3H ↑、Al O+2OH−=2AlO+H O；(2)根据操作目的是要使用该含镍(Ni)废催化剂
2 2 2 3 2
制取NiSO ·7H O，因此酸浸时使用的酸应该为硫酸；(3)含镍(Ni)废催化剂中的 Fe单质与硫酸反应产生
4 2
FeSO ，由于Fe(OH) 、Ni(OH) 的溶度积常数很接近，Fe2+不容易被除去，“净化除杂”时需加入HO 溶
4 2 2 2 2
液，可以将Fe2+氧化为Fe3+，便于除杂净化，然后调节pH使溶液中铁元素恰好完全沉淀，铁元素对应离子浓
度为 1.0×10−5mol·L−1，由于 K [Fe(OH) ]=c(Fe3+)c3(OH−)=1.0×10−38，则 c(OH−)= mol/L，则
sp 3
c(H+)= mol/L=1.0×10−3mol/L，所以溶液pH=3；(4)NiSO 的溶解度随温度的升高而增大，从其溶液中获
4
得其晶体要经蒸发浓缩、冷却结晶、过滤、洗涤、干燥，即得产品，所以“操作 A”为冷却结晶、过滤、洗
涤、干燥；(5)析出NiSO ·7H O后的溶液中含有一定浓度的Ni2+，为避免镍的损失及其对环境造成的影响，可
4 2
向析出NiSO ·7H O后的溶液中加入NaCO 固体将Ni2+转化为NiCO 沉淀。若c(Ni2+)=1.0mol·L−1，欲使1L溶
4 2 2 3 3
液中的Ni2+沉淀完全，则溶液中剩余Ni2+的浓度c(Ni2+)=1.0×10−5mol/L，发生反应：Ni2++CO=NiCO ↓的Ni的
3
物质的量为n(Ni2+)=(1-1.0×10−5)mol/L×1L=1.0mol，消耗NaCO 是1.0mol，溶液中含有CO的浓度为c(CO)=
2 3
=1.0mol/L，在溶液中溶解的NaCO 的物质的量n(Na CO)=1.0mol/L×1L=1.0mol，则需要
2 3 2 3
加入NaCO 固体的物质的量n(Na CO) =1.0 mol+1.0mol=2.0mol，其质量最少为m(Na CO)=2.0mol×106
2 3 2 3 总 2 3
g/mol=212g；(6)保持其它条件不变，在不同温度下对含镍废催化剂进行酸浸，镍浸出率随时间变化如图。反
应时，酸浸Ni2+的浸出率越高，反应耗能越小，越有利，根据图示可知酸浸的最佳温度是70℃，酸浸的最佳
时间是120分钟。
5．仲钨酸铵(APT)用途广泛，工业上采用碱溶分解白钨矿[CaWO ，还包括CaMoO 、SiO 、FeAs、Ca (PO )
4 4 2 3 4 2
等]制得仲钨酸铵和副产品MoS 的工艺流程如下：
3
回答下列问题：
(1)溶浸时需要适当加热，其目的是______。焙烧时FeAs反应生成As O 的化学方程式为_____。
2 3(2)写出As O 溶于纯碱溶液生成HCO的离子方程式______。
2 3
(3)净化过程中加入HO 后溶液中被氧化的元素为_______(填元素符号)。
2 2
(4)除钼时通入HS气体发生反应：MoO+4H S=MoS+4H O，再加入硫酸酸化至pH为2.5～3，析出MoS
2 2 2 3
的离子方程式为_______。
(5)如图a、b分别为Mg(AsO) 、Mg(PO ) 的沉淀溶解平衡曲线。要保证“净化”后溶液中AsO、PO离
3 4 2 3 4 2
子浓度不大于10−6mol·L−1，则溶液中镁离子浓度至少为_____，此时 =______。
【答案】（1）加快溶浸速率 2FeAs+3O =====Fe O+As O
2 2 3 2 3
（2）
（3）As
（4）
（5）10−2.56mol·L−1 10−2.76
【解析】白钨矿焙烧，FeAs与氧气反应生成Fe O 、As O ，用过量的碳酸钠溶液溶解，SiO 、Fe O 难溶
2 3 2 3 2 2 3
于碳酸钠溶液，CaMoO 与碳酸钠反应生成NaMoO 和碳酸钙沉淀、As O 与碳酸钠反应生成碳酸氢钠和
4 2 4 2 3
NaAsO ；滤液中加硫酸调节pH，用HO 把AsO氧化为AsO，加入硫酸镁除去AsO、PO；通入HS除去
3 3 2 2 2
钼，通过萃取、反萃取得到仲钨酸铵溶液。(1)加热能加快反应速率，溶浸时需要适当加热，其目的是加快溶
浸速率。焙烧时FeAs与氧气反应生成Fe O 、As O ，反应的化学方程式为2FeAs+3O =====Fe O+As O ；
2 3 2 3 2 2 3 2 3
(2)As O 与碳酸钠反应生成AsO、HCO，反应的离子方程式是 ；(3)净
2 3
化过程中加入HO ，用HO 把AsO氧化为AsO，被氧化的元素为As。(4)除钼时通入HS气体发生反应：
2 2 2 2 2
MoO+4H S=MoS+4H O，再加入硫酸酸化至pH为2.5～3，MoS和硫酸反应生成MoS 沉淀和硫化氢气体，反
2 2 3
应的离子方程式为 ；(5)根据图示，Mg(AsO) 的溶度积大于 Mg(PO ) ，
3 4 2 3 4 2
Mg(AsO) 的溶度积等于 ；Mg(PO ) 的溶度积等于 ；要保证“净化”后溶液中AsO、PO
3 4 2 3 4 2离 子 浓 度 不 大 于 10−6mol·L−1 ， 则 溶 液 中 镁 离 子 浓 度 至 少 为 = mol·L−1 ， 此 时
。
【点评】本题以用碱溶分解白钨矿制备仲钨酸铵和副产品MoS 为载体，考查化学工艺流程，明确流程图
3
中各步骤的反应原理是解题关键，注意离子方程式的书写，会根据溶度积常数进行相关计算。
6．锑(Sb)及其化合物在工业上有许多用途。以辉锑矿（主要成分为Sb S ，还含有PbS、As S 、CuO、SiO
2 3 2 3 2
等）为原料制备金属锑的工艺流程如图所示：
已知：①浸出液中除含过量盐酸和SbCl 之外，还含有SbCl 、PbCl 、AsCl 、CuCl 等。
5 3 2 3 2
②常温下：K (CuS)=1.27×10−36，K (PbS)=9.04×10−29。
sp sp
③溶液中离子浓度小于等于1.0×10−5mol·L−1时，认为该离子沉淀完全。
（1）滤渣1中除了S之外，还有___________（填化学式）。
（2）“浸出”时，Sb S 发生反应的化学方程式为_________________。
2 3
（3）“还原”时，被Sb还原的物质为_____________（填化学式）。
（4）常温下，“除铜、铅”时，Cu2+和Pb2+均沉淀完全，此时溶液中的c(S2−)不低于______；所加NaS也
2
不宜过多，其原因为_____________。
（5）“除砷”时有HPO 生成，该反应的化学方程式为________________。
3 3
（6）“电解”时，被氧化的Sb元素与被还原的Sb元素的质量之比为_______。
（7）一种突破传统电池设计理念的镁-锑液态金属储能电池工作原理如图所示：
该电池由于密度的不同，在重力作用下分为三层，工作时中间层熔融盐的组成不变。充电时，Cl−向_____
（填“上”或“下”）移动；放电时，正极的电极反应式为________。
【答案】（1）SiO
2
（2）Sb S+3SbCl =5SbCl +3S
2 3 5 3
（3）SbCl
5（4）9.04×10−24mol·L−1 产生HS等污染性气体或生成Sb S
2 2 3
（5）2AsCl +3NaPO +3HCl+3HO=2As+3HPO +9NaCl
3 3 2 2 3 3
（6）3∶2
（7）下 Mg2++2e−=Mg
【解析】(1)辉锑矿的主要成分为Sb S ，还含有PbS、As S 、CuO、SiO 等)，在加入盐酸和SbCl 后，根
2 3 2 3 2 5
据浸出液中除含过量盐酸和SbCl 之外，还含有SbCl 、PbCl 、AsCl 、CuCl 等，Sb S 、PbS、As S 、CuO都
5 3 2 3 2 2 3 2 3
被溶解，只有SiO 不溶，滤渣1中除了S之外，还有二氧化硅，故答案为SiO；(2)“浸出”时，Sb S 与SbCl
2 2 2 3 5
发生氧化还原反应，反应的化学方程式为 Sb S+3SbCl =5SbCl +3S，故答案为Sb S+3SbCl =5SbCl +3S；(3)
2 3 5 3 2 3 5 3
根据流程图和，浸出中含有少量SbCl ，经过“还原”等操作后得到SbCl ，因此SbCl 被Sb还原，故答案为
5 3 5
SbCl ；(4)根据常温下：K (CuS)=1.27×10−36，K (PbS)=9.04×10−29；将Cu2+和Pb2+均沉淀完全时，c(S2−)分别不
5 sp sp
低于 =1.27×10−31mol/L、 =9.04×10−24mol/L，因此c(S2−)不低于9.04×10−24mol/L，过量的硫
化钠能够溶液中的酸反应放出污染空气的硫化氢，过量的硫化钠还能与SbCl 生成沉淀，因此所加NaS也不
3 2
宜过多，故答案为9.04×10−24mol/L；产生HS等污染性气体或生成Sb S ；(5)“除砷”时除了生成As外，还有
2 2 3
HPO 生 成 ， 反 应 的 化 学 方 程 式 为 2AsCl +3NaPO +3HCl+3HO=2As+3HPO +9NaCl ， 故 答 案 为
3 3 3 3 2 2 3 3
2AsCl +3NaPO +3
3 3 2
HCl+3HO=2As+3HPO +9NaCl；(6)根据流程图，“电解”时，SbCl 反应生成SbCl 和Sb，根据化合价升降
2 3 3 3 5
守恒，被氧化的Sb元素与被还原的Sb元素的物质的量之比为3∶2，质量之比为3∶2，故答案为3∶2；(7)中间层
熔融盐为电解质溶液，根据电流方向，镁液为电池的负极，充电时，镁极为阴极，阴离子向阳极移动，即向
下移动，放电时，镁液为电池的负极，电极反应为 Mg-2e−=Mg2+，正极发生还原反应，电极反应式为Mg2+
+2e−=Mg，故答案为下；Mg2++2e−=Mg。
7．用蛇纹石(主要含3MgO·2SiO ·2H O、FeO、Fe O、Al O 及少量Cr O)制取MgO的工艺流程如图：
2 2 2 3 2 3 2 3
已知该工艺条件下，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+ Al3+ Cr3+ Fe2+ Mg2+
开始沉淀pH 1.6 3.3 3.8 6.5 9.4
沉淀完全pH 3.2 5.2 6.8 9.7 12.4回答下列问题：
(1)“酸浸”时，当蛇纹石矿粉粒度一定、硫酸的浓度、活化剂用量及液固比一定时，提高浸取率还可采取
的 措 施 是 _________________( 列 举 1 条 ) ； 3MgO·2SiO ·2H O 与 硫 酸 反 应 的 化 学 方 程 式 为
2 2
_____________________
________(生成产物之一为SiO·nHO)。
2 2
(2)“净化”过程包括“氧化”和“沉出杂质”两步骤。
①写出“氧化”时反应的离子方程式：____________________________。
②“沉出杂质”加氨水时，应控制溶液pH的范围是______________。
③氨水“净化”反应的温度对MgO纯度和产率的影响如图所示，在35～40℃，随温度升高，产率降低的
主要原因是 ；在 25～50℃，温度越高，MgO纯度随温度升高而提高的主要原因是
。
(3)用2.76t该蛇纹石(3MgO·2SiO ·2H O含量为80%)原料按以上流程制取MgO，制取过程中Mg的损失率
2 2
为6%，可以制得MgO的质量为___kg。
【答案】（1）适当升高酸浸液温度或适当延长浸取时间或适当加快搅拌速率等
3MgO·2SO·2H O+3HSO =3MgSO +2SiO ·nHO↓+(5-n)H O
2 2 2 4 4 2 2 2
（2）2Fe2++H O+2H+=2Fe3++2H O 6.8≤pH<9.4 氨水分解生成氨气，受热时氨气快速挥发 升高温度
2 2 2
有利于杂质金属离子转化为氢氧化物沉淀而除去
（3）902.4
【解析】蛇纹石加硫酸酸浸后，FeO、Fe O 、Al O 及少量 Cr O 都与硫酸反应溶于硫酸，
2 3 2 3 2 3
3MgO·2SiO ·2H O与硫酸反应生成硫酸镁和不溶于酸的2SiO·nHO，过滤即可除去，经过系列操作得到硫酸
2 2 2 2
镁粗品，加入双氧水将二价铁离子氧化为三价铁离子，加入氨水使Fe3+、Cr3+、Al3+完全沉淀，分离出硫酸
镁，将硫酸镁转化为氢氧化镁，加热分解得到氧化镁。(1)适当升高酸浸液温度或适当延长浸取时间或适当加
快搅拌速率等都可以提高浸取率；给出反应物为3MgO·2SiO ·2H O和硫酸，其中一种生成物为SiO·nHO，
2 2 2 2
3MgO·2SiO ·2H O与硫酸反应的化学方程式为3MgO·2SiO ·2H O+3HSO =3MgSO +2SiO ·nHO↓+(5-n)H O。
2 2 2 2 2 4 4 2 2 2
(2)①加入HO 可以将二价铁离子氧化为三价铁离子，“氧化”时反应的离子方程式为 2Fe2++H O+2H+=2Fe3+
2 2 2 2
+2H O。②“沉出杂质”加氨水时，pH的选择考虑的因素是其它离子沉淀完全但不影响Mg2+，根据题目表格
2给出的数据可知应控制溶液pH的范围是6.8≤pH<9.4。③温度升高促进Mg2+的水解，但是过高促使氨气挥
发，所以在35～40℃，随温度升高，MgO产率降低；温度越高Mg(OH) 分解越彻底，MgO的纯度越高。(3)
2
利用关系式求解：
解得x=0.96t，Mg的损失率为6%，可以制得MgO的质量为0.96t×(1-6%)=0.9024t=902.4kg。
7．
