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題型04 無機化工工藝流程綜合型 一、【命題分析】 工藝流程題就是將化工生產(chǎn)中的生產(chǎn)流程用框圖形式表示出來，并根據(jù)生產(chǎn)流程中有關(guān)的化學(xué)知識步步設(shè)問，是無機框圖題的創(chuàng)新，題目常常以現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)為基礎(chǔ)，將化學(xué)工藝流程進行簡化，與化工生產(chǎn)成本、環(huán)境保護等相融合，考查物質(zhì)的制備、檢驗、分離等基本實驗原理在化工生產(chǎn)中的實際應(yīng)用，是近幾年高考化學(xué)命題中的?？碱}型，分為制備型題型和提純型題型兩類。 題型結(jié)構(gòu)： 1．化工流程線路示意圖 (1)箭頭：箭頭進入的是投料(即反應(yīng)物)、出去的是生成物(包括主產(chǎn)物和副產(chǎn)物)。 (2)三線：物料進出線、操作流程線、循環(huán)操作線。 2．涉及問題 (1)原料的預(yù)處理。 (2)反應(yīng)條件的控制(溫度、壓強、催化劑、原料配比、pH、溶劑等)。 (3)反應(yīng)原理(化學(xué)平衡、水解平衡、化學(xué)反應(yīng)速率、反應(yīng)熱、電化學(xué)等)。 (4)綠色化學(xué)問題(物質(zhì)循環(huán)利用、廢物的處理、原子利用率、能量充分利用等)。 (5)化工安全(防爆、防污染、防中毒等)。 二、【熱點透視】 （一）解題技法 1．解題思路 (1)粗讀題干，挖掘圖示 關(guān)注關(guān)鍵字，弄懂流程圖，但不必將每一種物質(zhì)都推出，只需問什么推什么。如制備類無機化工題，可粗讀試題，知道題目制取什么、大致流程和有什么提示等。 (2)攜帶問題，精讀信息 抓三方面：一是主干，二是流程圖示，三是設(shè)置問題。讀主干抓住關(guān)鍵字、詞；讀流程圖，重點抓住物質(zhì)流向(“進入”與“流出”)、實驗操作方法等。 (3)跳躍思維，規(guī)范答題 答題時應(yīng)注意前后問題往往沒有“相關(guān)性”，即前一問未答出，不會影響后面答題。 2．解題關(guān)鍵 (1)看原料：明確化工生產(chǎn)或化學(xué)實驗所需的材料。 (2)看目的：把握題干中的“制備”或“提純”等關(guān)鍵詞，確定化工生產(chǎn)或化學(xué)實驗的目的。 (3)看箭頭：進入的是投料(即反應(yīng)物)；出去的是生成物(包括主產(chǎn)物和副產(chǎn)物)。 (4)看三線：主線主產(chǎn)品；分支副產(chǎn)品；回頭為循環(huán)。 3. 解題方法 (1)首尾分析法：對一些線型流程工藝(從原料到產(chǎn)品為一條龍的生產(chǎn)工序)試題，首先對比分析流程圖中第一種物質(zhì)(原材料)與最后一種物質(zhì)(產(chǎn)品)，從對比分析中找出原料與產(chǎn)品之間的關(guān)系，弄清生產(chǎn)過程中原料轉(zhuǎn)化為產(chǎn)品的基本原理和除雜、分離、提純產(chǎn)品的化工工藝，然后再結(jié)合題設(shè)的問題，逐一推敲解答。 (2)分段分析法：對于用同樣的原材料生產(chǎn)多種(兩種或兩種以上)產(chǎn)品(包括副產(chǎn)品)的工業(yè)流程題，用分段分析法更容易找到解題的切入點。 (3)交叉分析法：有些化工生產(chǎn)選用多組原材料，先合成一種或幾種中間產(chǎn)品，再用這一中間產(chǎn)品與部分其他原材料生產(chǎn)所需的主流產(chǎn)品，這種題適合用交叉分析法。就是將提供的工業(yè)流程示意圖結(jié)合常見化合物的制取原理劃分成幾條生產(chǎn)流水線，然后上下交叉分析。 （二）真題再現(xiàn) 【考例1】（2018新課標Ⅰ卷）焦亞硫酸鈉（Na2S2O5）在醫(yī)藥、橡膠、印染、食品等方面應(yīng)用廣泛。回答下列問題： （1）生產(chǎn)Na2S2O5，通常是由NaHSO3過飽和溶液經(jīng)結(jié)晶脫水制得。寫出該過程的化學(xué)方程式 _______________________________________。 （2）利用煙道氣中的SO2生產(chǎn)Na2S2O5的工藝為： ①pH=4.1時，Ⅰ中為______________溶液（寫化學(xué)式）。 ②工藝中加入Na2CO3固體、并再次充入SO2的目的是______________________________。 （3）制備Na2S2O5也可采用三室膜電解技術(shù)，裝置如圖所示，其中SO2堿吸收液中含有NaHSO3和Na2SO3。陽極的電極反應(yīng)式為_____________________________。電解后，_______室的NaHSO3濃度增加。將該室溶液進行結(jié)晶脫水，可得到Na2S2O5。 （4）Na2S2O5可用作食品的抗氧化劑。在測定某葡萄酒中Na2S2O5殘留量時，取50.00mL葡萄酒樣品，用0.01000molL?1的碘標準液滴定至終點，消耗10.00mL。滴定反應(yīng)的離子方程式為__________________________，該樣品中Na2S2O5的殘留量為____________gL?1（以SO2計）。 【答案】（1）2NaHSO3===Na2S2O5+H2O （2）NaHSO3 ；得到NaHSO3過飽和溶液 （3）2H2O－4e－===4H++O2↑；a （4）S2O+2I2+3H2O===2SO+4I－+6H+ ；0.128 陽極區(qū)是稀硫酸，氫氧根放電，則電極反應(yīng)式為2H2O－4e－===4H＋+O2↑。陽極區(qū)氫離子增大，通過陽離子交換膜進入a室與亞硫酸鈉結(jié)合生成亞硫酸鈉。陰極是氫離子放電，氫氧根濃度增大，與亞硫酸氫鈉反應(yīng)生成亞硫酸鈉，所以電解后a室中亞硫酸氫鈉的濃度增大。（4） 焦亞硫酸鈉與單質(zhì)碘發(fā)生氧化還原反應(yīng)，據(jù)此書寫方程式；根據(jù)方程式計算殘留量。單質(zhì)碘具有氧化性，能把焦亞硫酸鈉氧化為硫酸鈉，反應(yīng)的方程式為S2O+2I2+3H2O===2SO+4I－+6H+；消耗碘的物質(zhì)的量是0.0001mol，所以焦亞硫酸鈉的殘留量（以SO2計）是=0.128gL－1 【考例2】(2018新課標Ⅱ卷)我國是世界上最早制得和使用金屬鋅的國家。一種以閃鋅礦(ZnS，含有SiO2和少量FeS、CdS、PbS雜質(zhì))為原料制備金屬鋅的流程如圖所示： 相關(guān)金屬離子[c0(Mn＋)＝0.1 molL－1]形成氫氧化物沉淀的pH范圍如下： 金屬離子 Fe3＋ Fe2＋ Zn2＋ Cd2＋ 開始沉淀的pH 1.5 6.3 6.2 7.4 沉淀完全的pH 2.8 8.3 8.2 9.4 回答下列問題： (1)焙燒過程中主要反應(yīng)的化學(xué)方程式為_________________________________。 (2)濾渣1的主要成分除SiO2外還有________；氧化除雜工序中ZnO的作用是________，若不通入氧氣，其后果是_____________________________________________。 (3)溶液中的Cd2＋可用鋅粉除去，還原除雜工序中反應(yīng)的離子方程式為_________。 (4)電解硫酸鋅溶液制備單質(zhì)鋅時，陰極的電極反應(yīng)式為____________________；沉積鋅后的電解液可返回________工序繼續(xù)使用。 【答案】(1)2ZnS＋3O22ZnO＋2SO2 (2)PbSO4　調(diào)節(jié)溶液的pH　無法除去雜質(zhì)Fe2＋ (3)Cd2＋＋Zn===Cd＋Zn2＋ (4)Zn2＋＋2e－===Zn　溶浸 (3)溶液中的Cd2＋與加入的Zn粉反應(yīng)而被除去，反應(yīng)的離子方程式為Zn＋Cd2＋===Zn2＋＋Cd。 (4)電解ZnSO4溶液制備單質(zhì)Zn時，陰極放電的是Zn2＋和H＋。因為溶液中的Zn2＋濃度較大，所以陰極電極反應(yīng)式應(yīng)該是Zn2＋＋2e－===Zn，陽極放電的是OH－，電極反應(yīng)式是4OH－－4e－===2H2O＋O2↑。沉積鋅后的溶液應(yīng)該是ZnSO4和稀H2SO4的混合溶液，可返回到溶浸工序循環(huán)使用。 【考例3】（2018新課標Ⅲ卷）KIO3是一種重要的無機化合物，可作為食鹽中的補碘劑?；卮鹣铝袉栴}： （1）KIO3的化學(xué)名稱是_____________。 （2）利用“KClO3氧化法”制備KIO3工藝流程如下圖所示： “酸化反應(yīng)”所得產(chǎn)物有KH(IO3)2、Cl2和KCl?！爸餋l2”采用的方法是________?！盀V液”中的溶質(zhì)主要 是_________?！罢{(diào)pH”中發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式為_____________________________________。 （3）KIO3也可采用“電解法”制備，裝置如圖所示。 ①寫出電解時陰極的電極反應(yīng)式________________________。 ②電解過程中通過陽離子交換膜的離子主要為___________，其遷移方向是______________。 ③與“電解法”相比，“KClO3氧化法”的主要不足之處有____________________________________（寫出一點）。 【答案】（1）碘酸鉀 （2）加熱 KCl KH(IO3)2+KOH===2KIO3+H2O或（HIO3+KOH===KIO3+H2O） （3）①2H2O+2e－===2OH－+H2↑ ②K+ 由a到b ③產(chǎn)生Cl2易污染環(huán)境等 （三）試題預(yù)測 【預(yù)測1】磷酸鐵鋰電池被廣泛應(yīng)用于各種電動汽車，其正極是通過將磷酸鐵鋰(LiFePO4)、導(dǎo)電劑、黏結(jié)劑和乙炔黑等按比例混合，再涂于鋁箔上制成。一種從廢舊磷酸鐵鋰電池正極材料中回收某些金屬資源的工藝流程如下： 已知：①常溫下，Ksp[Fe(OH)3]＝10－39?、贚i2CO3的溶解度：0 ℃為1.54 g；100 ℃為0.72 g 請回答： (1)向濾液1中加入硫酸，可得到Al(OH)3，該反應(yīng)的離子方程式為______________。 (2)“酸浸”時，有磷酸生成，則磷酸鐵鋰在該過程中發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式為 __________________________________________________；所加H2SO4和H2O2溶液也可用HNO3代替，但缺點為____________________________。 (3)“沉鐵”時，溶液的pH與金屬元素的沉淀百分率(w)的關(guān)系見下表： pH 3.5 5 6.5 8 10 12 w(Fe)/% 66.5 79.2 88.5 97.2 97.4 98.1 w(Li)/% 0.9 1.3 1.9 2.4 4.5 8.0 則該過程應(yīng)調(diào)節(jié)pH＝________，其原因為_______________________________； 假設(shè)該過程在常溫下進行，則此時溶液中c(Fe3＋)＝________。 (4)“沉鋰”時，所得Li2CO3應(yīng)選擇________(選填“冷水”或“熱水”)進行洗滌，判斷Li2CO3已洗滌干凈的操作和現(xiàn)象為_____________________________________________。 (5)磷酸鐵鋰電池的工作原理為：LiFePO4＋6CLi1－xFePO4＋LixC6，電池中的電解質(zhì)可傳導(dǎo)Li＋。則放電時正極的電極反應(yīng)式為_____________________________________， 充電時，鋰離子向________(填“陰”或“陽”)極遷移。 【答案】(1)AlO＋H＋＋H2O===Al(OH)3↓ (2)2LiFePO4＋H2O2＋4H2SO4===Li2SO4＋Fe2(SO4)3＋2H3PO4＋2H2O　產(chǎn)生氮氧化物氣體，污染環(huán)境(合理即可) (3)8　Fe元素的沉淀百分率較大且Li元素的損失較小　10－21 molL－1 (4)熱水　取最后一次洗滌液少許，向其中滴加鹽酸酸化的氯化鋇溶液，無沉淀生成，則證明已洗滌干凈 (5)Li1－xFePO4＋xe－＋xLi＋===LiFePO4　陰 替硫酸和過氧化氫溶液，硝酸會被還原為氮的氧化物，氮的氧化物是大氣污染物，污染環(huán)境。(3)由題表可知，pH＝8時，F(xiàn)e元素的沉淀百分率較大且Li元素的損失較小，故應(yīng)調(diào)節(jié)pH＝8；Ksp[Fe(OH)3]＝c(Fe3＋)c3(OH－)＝c(Fe3＋)(10－6)3＝10－39，則c(Fe3＋)＝10－21 molL－1。(4)由不同溫度下碳酸鋰的溶解度數(shù)據(jù)可知，應(yīng)選擇熱水進行洗滌；取最后一次洗滌液少許，向其中滴加鹽酸酸化的氯化鋇溶液，若無沉淀生成，則證明已洗滌干凈。(5)放電時正極發(fā)生還原反應(yīng)，電極反應(yīng)式為Li1－xFePO4＋xe－＋xLi＋===LiFePO4；充電時陽離子向陰極移動。 【預(yù)測2】過硫酸銨[(NH4)2S2O8]是一種重要的氧化劑、漂白劑。工業(yè)上用粗硫酸銨(雜質(zhì)主要為含鐵化合物)生產(chǎn)過硫酸銨，其工藝流程如圖所示。 回答下列問題： (1)0.1 molL－1(NH4)2SO4溶液中，各離子的濃度由大到小的順序為_________________________。 (2)“調(diào)pH”控制溶液的pH＝10，室溫下該溶液中c(NH)∶c(NH3H2O)＝____________。[已知：K(NH3H2O)＝1.710－5] (3)“氧化”時有中間產(chǎn)物Fe6(OH)12SO4生成，該物質(zhì)中n[Fe(Ⅱ)]：n[Fe(Ⅲ)]＝________；該物質(zhì)進一步被空氣氧化成FeOOH的化學(xué)方程式為______________________。[注：Fe(Ⅱ)表示二價鐵，F(xiàn)e(Ⅲ)表示三價鐵] (4)“電解”時，硫酸銨溶液的濃度為400 gL－1，其物質(zhì)的量濃度是________molL－1。(計算結(jié)果保留兩位小數(shù)) (5)“電解”裝置如圖所示。 ①陽極的電極反應(yīng)式是____________________________；電解過程中陰極室溶液的 pH________(填“變大”“變小”或“不變”)。 ②電解所得溶液A經(jīng)降溫結(jié)晶分離出(NH4)2S2O8后，往剩余溶液中加入適量的硫酸銨和________(填化學(xué)式)后便可繼續(xù)用作陽極室的電解液。 【答案】(1)c(NH)＞c(SO)＞c(H＋)＞c(OH－) (2)0.17 (3)2∶1　Fe6(OH)12SO4＋O2＋2NH3H2O===6FeOOH＋(NH4)2SO4＋4H2O[或Fe6(OH)12SO4＋O2===6FeOOH＋H2SO4＋2H2O] (4)3.03 (5)①2SO－2e－===S2O　不變?、贖2SO4 【預(yù)測3】草酸鈷是制備氧化鈷和金屬鈷的原料。一種利用含鈷廢料(主要成分為Co2O3,含少量Fe2O3、Al2O3、CaO、MgO、碳及有機物等)制取CoC2O4的工藝流程如下: (1)“550 ℃焙燒”的目的是　　　　　　　　。 (2)“浸出液”生成物的主要成分是　　　　　　　　。 (3)“鈷浸出”過程中Co3+轉(zhuǎn)化為Co2+,反應(yīng)的離子方程式為　　　　　　　　　　　　　　。 (4)“凈化除雜1”過程中,先在40~50 ℃下加入H2O2溶液,用離子方程式表示其作用　　　　　;再升溫至80~85 ℃,加入Na2CO3溶液,調(diào)節(jié)pH至4.5,“濾渣1”的主要成分是　　　　　　　　。 (5)“凈化除雜2”可將Ca2+、Mg2+轉(zhuǎn)化為沉淀過濾除去,若所得濾液中c(Ca2+)=1.010-5 molL-1,則濾液中c(Mg2+)=　　　　　[已知:Ksp(CaF2)=1.0510-10、Ksp(MgF2)=7.3510-11]。 (6)為測定制得樣品的純度,現(xiàn)稱取1.0 g樣品,將其用適當試劑轉(zhuǎn)化為草酸銨[(NH4)2C2O4]溶液,再用過量稀硫酸酸化,用0.100 0 molL-1 KMnO4溶液滴定,達到滴定終點時,共用去KMnO4溶液26.00 mL,則草酸鈷樣品的純度為　　　　　　　　。 【答案】(1)除去碳和有機物　(2)NaAlO2　(3)2Co3+++H2O===2Co2+++2H+ (4)2Fe2++2H++H2O2===2Fe3++2H2O　Fe(OH)3 (5)7.010-6 molL-1　(6)95.55% (4)在“鈷浸出”過程中鐵離子被亞硫酸鈉還原為亞鐵離子,在“凈化除雜1”過程中,先在40~50 ℃加入H2O2溶液,可以將亞鐵離子氧化為鐵離子,反應(yīng)的離子方程式為2Fe2++2H++H2O2===2Fe3++2H2O;再升溫至80~85 ℃,加入Na2CO3溶液,調(diào)節(jié)pH至4.5,使鐵離子轉(zhuǎn)化為氫氧化鐵沉淀。 (5)根據(jù)Ksp(CaF2)=1.0510-10,若所得濾液中c(Ca2+)=1.010-5 molL-1,則 c(F-)=molL-1, 則c(Mg2+)= molL-1=7.010-6 molL-1; (6)設(shè)樣品中草酸鈷的質(zhì)量為x,根據(jù)離子方程式:5H2C2O4+2Mn+6H+===2Mn2++10CO2↑+8H2O,結(jié)合草酸根守恒可得: 5CoC2O4~5(NH4)2C2O4~5H2C2O4~2Mn 5147 g 2 mol x　　　　　　　　　　0.026 L0.100 0 molL-1 ,解得x=0.955 5 g,則樣品純度為100%=95.55%。 三、【熱點突破】 1. (2018廣東六校聯(lián)考)工業(yè)上利用粗ZnO(含F(xiàn)eO、CuO)制取金屬鋅的流程如下(部分步驟省略)： 已知：幾種離子形成氫氧化物沉淀時的pH如下表： 待沉淀的離子 Fe2＋ Fe3＋ Zn2＋ Cu2＋ 開始沉淀時pH 6.3 1.5 6.2 5.2 沉淀完全時pH 9.7 3.2 8.0 6.4 請回答下列問題： (1)酸浸粗氧化鋅的過程中，為了加快酸浸速率，可采取的措施有 ________________________________________________________(寫出一點即可)。 (2)步驟A的目的是將Fe2＋氧化為Fe3＋，并全部形成Fe(OH)3沉淀，為了暫不形成Cu(OH)2、Zn(OH)2，該步驟需控制溶液pH的范圍是______________，該步驟中加入H2O2發(fā)生反應(yīng)的離子方程式為_______________________________________。 (3)步驟D的操作名稱為________________________________________________。 (4)由粗ZnO制取單質(zhì)鋅的另一種方法是將粗ZnO(含F(xiàn)eO、CuO)溶于NaOH溶液，ZnO全部轉(zhuǎn)化為Na2[Zn(OH)4]溶液，該反應(yīng)的化學(xué)方程式為_________________________；然后將FeO、CuO過濾除去；再用惰性電極電解該濾液，陽極上逸出無色無味氣體，陰極上析出鋅，則陰極電極反應(yīng)式為_____________________________________________。 【答案】(1)將粗氧化鋅粉碎成細顆粒、適當增加硫酸的濃度、適當升高溫度(任寫一點) (2)3.2≤pH＜5.2 2Fe2＋＋H2O2＋2H＋===2Fe3＋＋2H2O　(3)過濾 (4)ZnO＋2NaOH＋H2O===Na2[Zn(OH)4] [Zn(OH)4]2－＋2e－===Zn＋4OH－ 2. (2018江西重點中學(xué)協(xié)作體高三聯(lián)考)硫酸鎳晶體(NiSO47H2O)可用于電鍍工業(yè),可用含鎳廢催化劑為原料來制備。已知某化工廠的含鎳廢催化劑主要含有Ni,還含有Al、Fe的單質(zhì)及其他不溶雜質(zhì)(不溶于酸堿)。某小組通過查閱資料,設(shè)計了如下圖所示的制備流程: 已知:Ksp[Fe(OH)3]=4.010-38,Ksp[Ni(OH)2]=1.210-15 (1)“堿浸”過程中發(fā)生反應(yīng)的離子方程式是　　　　　　　　　　　　　　　　　。 (2)操作a所用到的玻璃儀器有燒杯、　　　　　、　　　　　;操作c的名稱為　　　　　、　　　　　　、過濾、洗滌。 (3)固體①是　　　　　　　　　;加H2O2的目的是(用離子方程式表示)　　　　　　　　　　　。 (4)調(diào)pH為2~3時所加的酸是　　　　。 (5)操作b為調(diào)節(jié)溶液的pH,若經(jīng)過操作b后溶液中c(Ni2+)=2 molL-1,當鐵離子恰好完全沉淀溶液中c(Fe3+)=1.010-5 molL-1時,溶液中是否有Ni(OH)2沉淀生成?　　　(填“是”或“否”)。 (6)NiSO47H2O可用于制備鎳氫電池(NiMH),鎳氫電池目前已經(jīng)成為混合動力汽車的一種主要電池類型。NiMH中的M表示儲氫金屬或合金,該電池在放電過程中總反應(yīng)的化學(xué)方程式是NiOOH+MH===Ni(OH)2+M,則NiMH電池充電過程中,陽極的電極反應(yīng)式為　　　　　　　　。 【答案】(1)2Al+2OH-+2H2O===2+3H2↑ (2)漏斗　玻璃棒　蒸發(fā)濃縮　冷卻結(jié)晶 (3)不溶雜質(zhì)　2Fe2++H2O2+2H+===2Fe3++2H2O (4)硫酸(H2SO4)　(5)否 (6)Ni(OH)2+OH--e-===NiOOH+H2O NiSO47H2O,為了不引入雜質(zhì)離子,最好加入硫酸調(diào)溶液的pH;(5)已知Ksp[Fe(OH)3]=4.010-38,Ksp[Ni(OH)2]=1.210-15;根據(jù) Ksp[Fe(OH)3]=c(Fe3+)c3(OH-)=1.010-5c3(OH-)=4.010-38,可得 c3(OH-)=4.010-33molL-1,c(OH-)≈1.610-11molL-1, Ni(OH)2的濃度商Qc=c(Ni2+)c2(OH-)=2(1.610-11)2=5.1210-22”或“<”) ③兩種方案相比，方案1的優(yōu)點是____________________________________________。 (答一條即可) (3)“反應(yīng)”時用NaClO4和NH4Cl在90 ℃制備NH4ClO4。如果用濃鹽酸和液氨代替NH4Cl，則無需加熱，原因是_______________________________________。 (4)該流程中可循環(huán)利用的物質(zhì)是____________。(填化學(xué)式) 【答案】(1)陽　ClO＋H2O－2e－===ClO＋2H＋ (2)①2NaClO3＋2HCl＋H2O2===2ClO2↑＋2NaCl＋2H2O＋O2↑ 6Fe2＋＋ClO＋3H2O＋12NH3H2O===6Fe(OH)3↓＋Cl－＋12NH　Fe3O4?、冢尽、鄄僮鞑襟E簡單(或過量的H2O2易除去等合理答案) (3)濃鹽酸和液氨的反應(yīng)為放熱反應(yīng) (4)NaCl 黑色磁性沉淀為Fe3O4。②根據(jù)除雜的兩種方案，NaClO3可將H2O2、Fe2＋氧化，而NaClO4不發(fā)生反應(yīng)，可知氧化性：ClO>ClO。③兩種方案相比，方案1操作步驟簡單，而方案2需要進行過濾操作。(3)如果用濃鹽酸和液氨代替NH4Cl，則無需加熱，是因為濃鹽酸和液氨的反應(yīng)為中和反應(yīng)，是放熱反應(yīng)。(4)除雜時有NaCl生成，結(jié)晶后分離出母液得到NaCl溶液，可以循環(huán)使用。 11.（2018西安一中質(zhì)檢）硼及其化合物具有重要的工業(yè)用途。某工廠生產(chǎn)硼砂過程中產(chǎn)生的固體廢料，主要含有MgCO3、MgSiO3、CaMg(CO3)2、Al2O3和Fe2O3等，回收鎂和其中另一種金屬單質(zhì)A的工藝流程如圖： 部分陽離子以氫氧化物形式完全沉淀時溶液的pH如表： 沉淀物 Fe(OH)3 Al(OH)3 Mg(OH)2 pH 3.2 5.2 12.4 請回答下列問題： （1） 濾液Ⅰ中所含陰離子主要是________；可回收到的金屬A的原子結(jié)構(gòu)示意圖為_________。 （2）試劑B為________；“浸出”步驟中，為提高鎂的浸出率，可采取的措施有_______________________________________________ (要求寫出兩條措施)。 （3）濾液Ⅱ所含金屬離子為________________，調(diào)pH時需要調(diào)多次，第一次調(diào)pH主要是為了除去_____________________________________________。 （4）Mg(ClO3)2在農(nóng)業(yè)上有廣泛的用途，可用NaClO3與MgCl2制備，已知四種化合物的溶解度(S)隨溫度(T)的變化曲線如圖所示。 ①寫出反應(yīng)的化學(xué)方程式：___________________________________________。 ②將反應(yīng)物按化學(xué)反應(yīng)方程式計量數(shù)之比混合制備Mg(ClO3)2，簡述可制備Mg(ClO3)2的原因____________________________________________________________。 【答案】（1）AlO、OH－　 （2）鹽酸　升溫、攪拌或適當增大酸的濃度(任寫兩種即可) （3）Mg2+、Ca2+、Fe3+　Fe3+ （4）①2NaClO3＋MgCl2===Mg(ClO3)2＋2NaCl↓ ②在相同溫度下，NaCl的溶解度較小，最先析出，Mg(ClO3)2留在溶液中，通過蒸發(fā)結(jié)晶可得 12．（2018西安市八校聯(lián)考）工業(yè)上用鋁土礦(主要成分為Al2O3，含有少量SiO2、FeOxFe2O3等雜質(zhì))制取鋁的一種工藝流程示意圖如下： 已知：生成氫氧化物沉淀的pH如下表。 沉淀物 Fe(OH)3 Al(OH)3 Mg(OH)2 pH 3.2 5.2 12.4 （1）為提高浸出速率，除適當增加硫酸濃度外，還可采取的措施有_______________________ _________________________________________(寫出兩條)。 （2）浸渣的主要成分為________________________________________。 （3）凈化除雜操作分為兩步：第一步是通入氣體a，其目的是_____________。第二步是控制溶液pH，只使Fe3+轉(zhuǎn)化為Fe(OH)3沉淀。凈化除雜生成的沉淀中還含有溶液中的懸浮雜質(zhì)，溶液中的懸浮雜質(zhì)被共同沉淀的原因是_______________________________。 （4）寫出沉淀反應(yīng)操作中發(fā)生反應(yīng)的離子方程式：______________________________。 （5）實驗室高溫焙燒時，用于盛放固體的儀器名稱是_______。 【答案】（1）加熱、將鋁土礦粉碎成粉末(或其他合理答案) （2）SiO2 （3）將Fe2+氧化為Fe3+　Fe(OH)3膠粒具有吸附性 （4）Al3+＋3NH3H2O===Al(OH)3↓＋3NH （5）坩堝 13．（2018湖北重點中學(xué)新起點考試）工業(yè)上回收利用某合金廢料(主要含F(xiàn)e、Cu、Co、Li等，已知Co、Fe都是中等活潑金屬)的工藝流程如圖所示: （1）金屬M為 。 （2）加入H2O2的作用是(用離子方程式表示) ，加入氨水的作用 是 。 （3）CoC2O42H2O高溫焙燒的化學(xué)方程式為 。 （4）已知Li2CO3微溶于水，其飽和溶液的濃度與溫度的關(guān)系如表所示。 溫度/℃ 10 30 60 90 濃度/(molL-1) 0.21 0.17 0.14 0.10 操作2中，蒸發(fā)濃縮后必須趁熱過濾，其目的是 。 【答案】（1）Cu　 （2）2Fe2++H2O2+2H+===2Fe3++2H2O　調(diào)節(jié)溶液的pH使Fe3+轉(zhuǎn)化為Fe(OH)3沉淀　 （3）4CoC2O42H2O+3O22Co2O3+8H2O+8CO2　 （4）減少Li2CO3的溶解損失 【解析】（1）合金廢料中只有Cu與鹽酸不反應(yīng),故金屬M為Cu。（2）加入H2O2的作用是將Fe2+氧化為Fe3+，反應(yīng)的離子方程式為2Fe2++H2O2+2H+===2Fe3++2H2O。根據(jù)工藝流程圖可知，加入氨水的作用是調(diào)節(jié)溶液的pH，使Fe3+轉(zhuǎn)化為Fe(OH)3沉淀。（3）CoC2O42H2O在足量空氣中高溫焙燒生成Co2O3、CO2、H2O，反應(yīng)的化學(xué)方程式為4CoC2O42H2O+3O22Co2O3+8H2O+8CO2。（4）Li2CO3微溶于水，且由題表中數(shù)據(jù)可知，隨溫度升高，飽和溶液中Li2CO3的濃度減小，故操作2中，蒸發(fā)濃縮后必須趁熱過濾的目的是減少Li2CO3的溶解損失。 14．(2018武漢模擬)高純硝酸鍶Sr(NO3)2可用于制造信號燈、光學(xué)玻璃等。工業(yè)級硝酸鍶含硝酸鈣、硝酸鋇等雜質(zhì)，提純流程如下： 已知：①“濾渣1”的成分為Ba(NO3)2、Sr(NO3)2； ②鉻酸(H2CrO4)為弱酸。 (1)“酸浸”不能采用高溫的原因是_______________________________， “濾液1”的主要溶質(zhì)是____________。 (2)相對于水洗，用濃HNO3洗滌的優(yōu)點是__________________________________。 (3)“濾液2”中過量的H2CrO4被N2H4還原為Cr3＋，同時放出無污染的氣體，寫出發(fā)生反應(yīng)的離子方程式：_______________________________________________。 (4)已知Cr(OH)3類似Al(OH)3，還原后溶液的pH不能大于8的原因是(結(jié)合離子方程式說明理由)________________________________________________________________________。 (5)為了測定“濾渣2”中BaCrO4的含量，進行以下實驗：m g“濾渣2”溶液 滴定終點時消耗V mL Na2S2O3溶液(已知：I2＋2S2O===2I－＋S4O)。 ①“濾渣2”中BaCrO4(摩爾質(zhì)量為M gmol－1)的質(zhì)量分數(shù)為________________(用代數(shù)式表示)。 ②若加入的HI溶液過量太多，測定結(jié)果會________(“偏高”“偏低”或“無影響”)。 【答案】(1)避免HNO3揮發(fā)和分解，減少環(huán)境污染　Ca(NO3)2 (2)減少硝酸鍶(或“產(chǎn)品”)溶解損失 (3)4H2CrO4＋3N2H4＋12H＋===4Cr3＋＋3N2↑＋16H2O (4)避免Cr(OH)3在堿性溶液中發(fā)生反應(yīng)Cr(OH)3＋OH－===CrO＋2H2O而溶解 (5)①100%?、谄? 【解析】(1)“酸浸”不能采用高溫的原因是避免HNO3揮發(fā)和分解，減少環(huán)境污染。工業(yè)級硝酸鍶含硝酸鈣、硝酸鋇等雜質(zhì)，濃硝酸“酸浸”后得到的“濾渣1”為Ba(NO3)2、Sr(NO3)2，則“濾液1”的主要溶質(zhì)是Ca(NO3)2。(2)根據(jù)同離子效應(yīng)，相對于水洗，用濃HNO3洗滌的優(yōu)點是減少硝酸鍶(或“產(chǎn)品”)溶解損失。(3)“濾液2”中過量的H2CrO4被N2H4還原為Cr3＋，同時放出無污染的氮氣，配平離子方程式為4H2CrO4＋3N2H4＋12H＋===4Cr3＋＋3N2↑＋16H2O。