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专项训练 工业流程题
1．工业上煅烧含硫矿物产生的
可以按如下流程脱除或利用。
已知：
请回答：
(1)富氧煅烧燃煤产生的低浓度的
可以在炉内添加
通过途径Ⅰ脱除，写出反
应方程式___________。
(2)煅烧含硫量高的矿物得到高浓度的
，通过途径Ⅱ最终转化为化合物A。
①下列说法正确的是___________。
A．燃煤中的有机硫主要呈正价 B．化合物A 具有酸性
C．化合物A 是一种无机酸酯 D．工业上途径Ⅱ产生的
也可用浓
吸收
②一定压强下，化合物A 的沸点低于硫酸的原因是___________。
(3)设计实验验证化合物A 中含有S 元素_____；写出实验过程中涉及的反应方程式
____。
2．盐湖卤水(主要含
、
和硼酸根等)是锂盐的重要来源。一
种以高镁卤水为原料经两段除镁制备
的工艺流程如下：
已知：常温下，
。相关化合物的溶解度与温度的关系如图所示。
1
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回答下列问题：
(1)含硼固体中的
在水中存在平衡：
(常温下，
)；
与
溶液反应可制备硼砂
。常温下，
在
硼砂溶液中，
水解生成等物质的量浓度的
和
，该水解反应的离子方程式为_____，该溶液
_____。
(2)滤渣Ⅰ的主要成分是_____(填化学式)；精制Ⅰ后溶液中
的浓度为
，则
常温下精制Ⅱ过程中
浓度应控制在_____
以下。若脱硼后直接进行精制Ⅰ，
除无法回收
外，还将增加_____的用量(填化学式)。
(3)精制Ⅱ的目的是_____；进行操作
时应选择的试剂是_____，若不进行该操作而直
接浓缩，将导致_____。
3．超纯
是制备第三代半导体的支撑源材料之一，近年来，我国科技工作者
开发了超纯纯化、超纯分析和超纯灌装一系列高新技术，在研制超纯
方面取
得了显著成果，工业上以粗镓为原料，制备超纯
的工艺流程如下：
2
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已知：①金属
的化学性质和
相似，
的熔点为
；
②
(乙醚)和
(三正辛胺)在上述流程中可作为配体；
③相关物质的沸点：
物质
沸点/
55.7
34.6
42.4
365.8
回答下列问题：
(1)晶体
的晶体类型是_______；
(2)“电解精炼”装置如图所示，电解池温度控制在
的原因是_______，阴极的
电极反应式为_______；
(3)“合成
”工序中的产物还包括
和
，写出该反应的化学
方程式：_______；
(4)“残渣”经纯水处理，能产生可燃性气体，该气体主要成分是_______；
(5)下列说法错误的是_______；
A．流程中
得到了循环利用
3
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B．流程中，“合成
”至“工序X”需在无水无氧的条件下进行
C．“工序X”的作用是解配
，并蒸出
D．用核磁共振氢谱不能区分
和
(6)直接分解
不能制备超纯
，而本流程采用“配体交换”工
艺制备超纯
的理由是_______；
(7)比较分子中的
键角大小：
_______
(填“>”“<”
或“=”)，其原因是_______。
4．
是生产多晶硅的副产物。利用
对废弃的锂电池正极材料
进行氯
化处理以回收Li、Co 等金属，工艺路线如下：
回答下列问题：
(1)Co 位于元素周期表第_______周期，第_______族。
(2)烧渣是LiCl、
和
的混合物，“500℃焙烧”后剩余的
应先除去，否
则水浸时会产生大量烟雾，用化学方程式表示其原因_______。
(3)鉴别洗净的“滤饼3”和固体
常用方法的名称是_______。
(4)已知
，若“沉钴过滤”的pH 控制为10.0，则溶液中
浓度为_______
。“850℃煅烧”时的化学方程式为_______。
(5)导致
比
易水解的因素有_______(填标号)。
4
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a．Si-Cl 键极性更大 b．Si 的原子半径更大
c．Si-Cl 键键能更大 d．Si 有更多的价层轨道
5．某工厂采用如下工艺处理镍钴矿硫酸浸取液含（
和
)。实现镍、钴、镁元素的回收。
已知：
物
质
回答下列问题：
(1)用硫酸浸取镍钴矿时，提高浸取速率的方法为_______(答出一条即可)。
(2)“氧化”中，混合气在金属离子的催化作用下产生具有强氧化性的过一硫酸
，
中过氧键的数目为_______。
(3)“氧化”中，用石灰乳调节
，
被
氧化为
，该反应的离子方
程式为_______(
的电离第一步完全，第二步微弱)；滤渣的成分为
、
_______(填化学式)。
(4)“氧化”中保持空气通入速率不变，
(Ⅱ)氧化率与时间的关系如下。
体积分数
为_______时，
(Ⅱ)氧化速率最大；继续增大
体积分数时，
(Ⅱ)氧化速率减小
的原因是_______。
5
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(5)“沉钴镍”中得到的
(Ⅱ)在空气中可被氧化成
，该反应的化学方程式为
_______。
(6)“沉镁”中为使
沉淀完全
，需控制
不低于_______(精确至0.1)。
6．LiMn2O4作为一种新型锂电池正极材料受到广泛关注。由菱锰矿（MnCO3，含有少
量Si、Fe、Ni、Al 等元素）制备LiMn2O4的流程如下：
已知：Ksp[Fe(OH)3]=2.8×10-39，Ksp[Al(OH)3]=1.3×10-33，Ksp[Ni(OH)2]=5.5×10-16。
回答下列问题：
(1)硫酸溶矿主要反应的化学方程式为_______。为提高溶矿速率，可采取的措施
_______(举1 例)。
(2)加入少量MnO2的作用是_______。不宜使用H2O2替代MnO2，原因是_______。
(3)溶矿反应完成后，反应器中溶液pH=4，此时c(Fe3+)=_______mol·L-1；用石灰乳调节
至pH≈7，除去的金属离子是_______。
(4)加入少量BaS 溶液除去Ni2+，生成的沉淀有_______。
(5)在电解槽中，发生电解反应的离子方程式为_______。随着电解反应进行，为保持电
解液成分稳定，应不断_______。电解废液可在反应器中循环利用。
(6)煅烧窑中，生成LiMn2O4反应的化学方程式是_______。
7．铬和钒具有广泛用途。铬钒渣中铬和钒以低价态含氧酸盐形式存在，主要杂质为铁、
铝、硅、磷等的化合物，从铬钒渣中分离提取铬和钒的一种流程如下图所示：
6
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已知：最高价铬酸根在酸性介质中以Cr2O
存在，在碱性介质中以CrO
存在。
回答下列问题：
(1)煅烧过程中，钒和铬被氧化为相应的最高价含氧酸盐，其中含铬化合物主要为
___________(填化学式)。
(2)水浸渣中主要有SiO2和___________。
(3)“沉淀”步骤调pH 到弱碱性，主要除去的杂质是___________。
(4)“除硅磷”步骤中，使硅、磷分别以MgSiO3和MgNH4PO4的形式沉淀，该步需要控
制溶液的pH≈9 以达到最好的除杂效果，若pH<9 时，会导致___________；pH>9 时，
会导致___________。
(5)“分离钒”步骤中，将溶液pH 调到1.8 左右得到V2O5沉淀，V2O5在pH<1 时，溶解
为VO 或VO3+在碱性条件下，溶解为VO 或VO
，上述性质说明V2O5具有
___________(填标号)。
A．酸性 B．碱性 C．两性
(6)“还原”步骤中加入焦亚硫酸钠(Na2S2O5)溶液，反应的离子方程式为___________。
8．
是一种压电材料。以
为原料，采用下列路线可制备粉状
。
回答下列问题：
(1)“焙烧”步骤中碳粉的主要作用是_______。
(2)“焙烧”后固体产物有
、易溶于水的
和微溶于水的
。“浸取”时主要
7
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反应的离子方程式为_______。
(3)“酸化”步骤应选用的酸是_______(填标号)。
a．稀硫酸 b．浓硫酸 c．盐酸 d．磷酸
(4)如果焙烧后的产物直接用酸浸取，是否可行？_______，其原因是_______。
(5)“沉淀”步骤中生成
的化学方程式为_______。
(6)“热分解”生成粉状钛酸钡，产生的
_______。
9．金属镍广泛应用于制造记忆合金、储氢合金以及用作加氢反应的催化剂，是重要的
战略物资，但资源匮乏。从某废镍渣(含NiFe2O4、NiO、FeO、Al2O3)中回收镍并转化
为NiSO4的流程如图所示：
回答下列问题：
(1)“碱浸”时发生反应的离子方程式为___________。
(2)“焙烧”后金属元素以硫酸盐的形式存在，写出NiO 与(NH4)2SO4反应的化学方程式
___________。
(3)使用95℃热水“溶解”后过滤，所得滤渣的主要成分的化学式是___________。
(4)
“
①萃取”时发生反应
(Mn+为金属离子，RH 为萃取剂)，萃
取率与
的关系如下表所示，当
时，水层中主要的阳离子为
___________。
萃取率/%
0.1
0.15
0.2
0.25
0.3
0.35
0.4
Ni2+
55%
68%
80%
99%
99.5%
99.8%
99.9%
Fe2+
2%
2%
4%
5%
8%
30%
58%
②物质X 的化学式为___________。
(5)碳酸镍受热可分解为NiO，NiO 的晶体结构如图甲所示，其中离子坐标参数A 为
(0，0，0)，B 为(1，1，0)，则C 离子坐标参数为___________。
8
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(6)一定温度下，NiO 晶体可以自发地分散并形成“单分子层”，可以认为
作密置
单层排列，Ni2+填充其中(如图乙)，已知
的半径为apm，设阿伏加德罗常数的值为
NA，每平方米面积上分散的该晶体的质量为___________g(用含a、NA的代数式表示)。
10．工业上以黄铁矿(主要成分为
，含有少量NiS、CuS、
等杂质)为原料制备
，工艺流程如图所示：
已知：①滤液A 中，阳离子的浓度均为0.2mol/L
②室温时，常见物质的
见下表
(1)为了使焙烧充分进行，可采取的措施为___________(答出一点即可)
(2)气体A 可能产生的环境问题是___________。
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(3)室温时，调节pH 的范围为___________。
(4)转化2 中主要反应的离子方程式为___________。
(5)相同温度下，溶解度
___________
(填“>”“<”“=”)
(6)锅炉的水垢中经常含有滤渣B 的主要成分，不利于除去水垢，经常先将其用
溶液进行转化再除去，转化的离子方程式为______，该反应正向_____(填
“能”或“不能”)进行完全，通过计算说明___________。
11．纳米级硒化铜(
)是钠离子电池的正极材料。某小组以黄铜矿(主要含
，含少量
、
杂质)为原料，在酸性条件下采用生物催化氧化法制备纳
米级硒化铜的流程如图所示：
请回答下列问题：
(1)滤渣的主要成分是___________(填化学式)。深蓝色溶液中溶质的主要成分是
___________(填化学式)。
(2)“浸取”步骤中，其他条件相同时，测得金属浸出率与温度的关系如图所示。
酸性溶液/细菌
40℃时金属浸出率达到“峰值”的原因可能是___________。
(3)“浸取”步骤中，每浸取1mol
理论上消耗氧气的物质的量为
___________mol。
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(4)用CuO 或
替代氨水可以达到相同的目的，其可能原因是___________。
12．以废锌电池预处理物(主要成分为ZnO，另含少量
、CuO、
、MnO 等)为
原料可生产草酸锌晶体(
)、生产流程如下图所示。
已知：常温下，溶度积常数
；
。
回答问题：
(1)“酸浸”后所得“滤渣A”的主要成分为_______。
(2)“除锰”时，反应的离子方程式为_______。
(3)“除铁”时，加入ZnO 的目的是_______。
(4)“除铜”后要求溶液中
mol·L
，若溶液中
浓度为0.1 mol·L
试列式计算说明溶液能否达到“除铜”要求_______。
(5)“沉淀”后，需经过滤、洗涤、干燥系列操作分离出草酸锌晶体，检验沉淀是否洗净
的操作为_______。
(6)在通风橱中，将草酸锌晶体置于陶瓷仪器_______(填仪器名称)中加热分解可制得
ZnO。
13．在镀镍生产过程中，产生的硫酸镍废料(含Cu2+ 、Fe3+、Ca2+、Mg2+、Zn2+等杂质
离子)是一种宝贵的可再生资源，某实验小组用粗硫酸镍废料制备硫酸镍
(NiSO4·6H2O)，其流程如图所示：
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(1)“滤渣1”的主要成分是___________ (写化学式)，
中S 原子采用___________
杂化。
(2)基态Ni2+的价电子排布式为___________。
(3)写出“硫化”过程中Fe3+与H2S 反应的离子方程式：___________。
(4)“氟化”的目的是除去Ca2+、Mg2+ ，已知25℃时， Ksp(CaF2)=3.95× 10-11 ；Ksp
(MgF2)=6.40×10-9。当Mg2+刚好完全沉淀(浓度小于等于10-5 mol·L-1 )时，Ca2+的浓度为
___________(保留两位有效数字)mol· L-1。氟化钙的晶胞结构如图所示，该晶体属于
___________ (填“离子”或“ 共价”)晶体，每个Ca2+周围距离最近且等距的F- 有
___________个。
14．用废锰渣(主要成分为
、MgO 和
)和硫铁矿(主要成分
)制取
的工艺流程如下：
(1)
较易被氧化成
，请从原子结构的角度分析其可能的原因：____________。
(2)“酸溶”后需“过滤”的目的是：①防止将
等杂质离子带入还原反应液中，简
化除杂操作：②____________。
(3)已知：室温下
，
，
，“氧化”后溶液中
。
①欲使溶液中
，“除铁”过程需控制溶液pH 的范围是
____________。
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②写出“除铁”过程中生成
反应的化学方程式：____________。
(4)氧化后溶液的
还可用P204(一种有机萃取剂，密度比水小)萃取除去，实验装置
如图所示，从图示装置中得到
水溶液的实验操作方法是____________。
(5)①取
晶体样品，溶于水并加硫酸酸化，用过量
(难溶于
水)将其完全氧化为
，过滤，洗涤，洗涤液并入滤液，加入
固体，
充分反应后，用
标准溶液滴定，用去标准溶液20.00mL，计算样
品中
的质量分数____________。(写出详细计算过程)。
发生的反应为
(未配平)。
②若实验测定
样品的纯度大于100%，可能的原因是____________。
15．镍钛钯废靶材含钛55％、镍25％、钯18％和杂质铝2％。从镍钛钯废靶材回收有
关金属的工艺流程如下：
已知：Ⅰ．常温下，钛与钯均不溶于盐酸。
Ⅱ．
在溶液中存在配位平衡：
回答下列问题：
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(1)“酸溶”所得溶液，经电积可得单质镍，电积沉镍装置如图a 所示。电积装置中，交
换膜b 应为___________离子交换膜(填“阳”或“阴”)。电解时浓缩室溶液体积保持
不变，当浓缩室得到
的盐酸时，阴极得到Ni 的质量小于
，其原因
为_________。
(2)“氧化浸出”时，钯(Pd)被氧化生成配位离子
的离子方程式为___________。
(3)”沉钯”时，温度保持在55～65℃，温度不易过高，其原因除防止铵盐分解外，还
有_____。
(4)氯钯酸铵
在“焙烧还原”时所用石英管冷凝壁上有大量白色固体析
出，该固体可在___________操作中循环使用(填操作单元名称)。
(5)钯镍合金在较低温度下形成一种超结构有序相，其立方晶胞结构如图所示，晶胞参
数为
，结构中有两种八面体空隙，一种完全由镍原子构成(
)，另一种由
钯原子和镍原子共同构成(
)。
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①该晶体的化学式为___________。
②两种八面体空隙中心的最近距离为___________。
15
