1、专题 15 工艺流程题 1 （2021 广东）对废催化剂进行回收可有效利用金属资源。某废催化剂主要含铝(Al)、钼(Mo)、镍(Ni) 等元素的氧化物，一种回收利用工艺的部分流程如下： 已知：25时， 23 H CO的 7 a1 K =4.5 10， 11 a2 K =4.7 10； 8 sp4 KBaMoO=3.5 10； 9 sp3 KBaCO=2.6 10；该工艺中，pH6.0时，溶液中Mo元素以 2 4 MoO 的形态存在。 （1）“焙烧”中，有 24 Na MoO生成，其中Mo元素的化合价为_。 （2）“沉铝”中，生成的沉淀X为_。 （3）“沉钼”中，pH为 7.0。 生成 4 Ba
2、MoO的离子方程式为_。 若条件控制不当， 3 BaCO也会沉淀。为避免 4 BaMoO中混入 3 BaCO沉淀，溶液中 2- 34 c HCO:c MoO= _(列出算式)时，应停止加入 2 BaCl溶液。 （4）滤液中，主要存在的钠盐有NaCl和Y，Y为_。 往滤液中添加适量NaCl固体后，通入足量_(填化学式)气体，再通入足量 2 CO，可析出Y。 （5）高纯AlAs(砷化铝)可用于芯片制造。芯片制造中的一种刻蚀过程如图所示，图中所示致密保护膜为 一种氧化物，可阻止 22 H O刻蚀液与下层GaAs(砷化镓)反应。 该氧化物为_。 已知：Ga和Al同族，As和N同族。在 22 H O与上
3、层GaAs的反应中，As元素的化合价变为+5 价，则 该反应的氧化剂与还原剂物质的量之比为_。 2 （2021 全国甲卷）碘(紫黑色固体，微溶于水)及其化合物广泛用于医药、染料等方面。回答下列问题： （1） 2 I的一种制备方法如下图所示： 加入Fe粉进行转化反应的离子方程式为_，生成的沉淀与硝酸反应，生成_后可循环使用。 通入 2 Cl的过程中，若氧化产物只有一种，反应的化学方程式为_；若反应物用量比 22 n Cl/n FeI=1.5时，氧化产物为_；当 22 n Cl/n FeI1.5，单质碘的收率会降低，原因是 _。 （2）以 3 NaIO为原料制备 2 I的方法是：先向 3 NaIO
4、溶液中加入计量的 3 NaHSO，生成碘化物；再向混合 溶液中加入 3 NaIO溶液，反应得到 2 I，上述制备 2 I的总反应的离子方程式为_。 （3）KI溶液和 4 CuSO溶液混合可生成CuI沉淀和 2 I，若生成 2 1mol I，消耗的KI至少为_mol。 2 I在KI溶液中可发生反应 - 23 I +II。实验室中使用过量的KI与 4 CuSO溶液反应后，过滤，滤液经水 蒸气蒸馏可制得高纯碘。反应中加入过量KI的原因是_。 3 （2021 全国乙卷）磁选后的炼铁高钛炉渣，主要成分有 2 TiO、 2 SiO、 23 Al O、MgO、CaO以及少量 的 23 Fe O。为节约和充分
5、利用资源，通过如下工艺流程回收钛、铝、镁等。 该工艺条件下，有关金属离子开始沉淀和沉淀完全的pH见下表 金属离子 3 Fe 3 Al 2 Mg 2 Ca 开始沉淀的pH 2.2 3.5 9.5 12.4 沉淀完全 51 c=1.0 10 mol L 的pH 3.2 4.7 11.1 13.8 回答下列问题： （1）“焙烧”中， 2 TiO、 2 SiO几乎不发生反应， 23 Al O、MgO、CaO、 23 Fe O转化为相应的硫酸盐，写 出 23 Al O转化为 44 2 NH Al SO的化学方程式_。 （2）“水浸”后“滤液”的pH约为 2.0，在“分步沉淀”时用氨水逐步调节pH至 11
6、.6，依次析出的金属离子是 _。 （3）“母液中 2+ Mg浓度为_ -1 mol L。 （4）“水浸渣”在 160“酸溶”最适合的酸是_。“酸溶渣”的成分是_、_。 （5） “酸溶”后， 将溶液适当稀释并加热， 2 TiO 水解析出 22 TiOxH O沉淀， 该反应的离子方程式是_。 （6）将“母液”和“母液”混合，吸收尾气，经处理得_，循环利用。 4 （2021 河北）绿色化学在推动社会可持续发展中发挥着重要作用。某科研团队设计了一种熔盐液相氧化 法制备高价铬盐的新工艺，该工艺不消耗除铬铁矿、氢氧化钠和空气以外的其他原料，不产生废弃物，实 现了 CrFeAlMg 的深度利用和 Na+内循
7、环。工艺流程如图： 回答下列问题： （1）高温连续氧化工序中被氧化的元素是_(填元素符号)。 （2）工序的名称为_。 （3）滤渣的主要成分是_(填化学式)。 （4）工序中发生反应的离子方程式为_。 （5）物质 V 可代替高温连续氧化工序中的 NaOH，此时发生的主要反应的化学方程式为_，可 代替 NaOH 的化学试剂还有_(填化学式)。 （6）热解工序产生的混合气体最适宜返回工序_(填“”或“”或“”或“”)参与内循环。 （7）工序溶液中的铝元素恰好完全转化为沉淀的 pH 为_。(通常认为溶液中离子浓度小于 10-5molL-1为沉淀完全；A1(OH)3+OH-垐? 噲 ? Al(OH)4 ：
8、K=100.63，Kw=10-14，KspA1(OH)3=10-33) 5 （2021 湖南） 23 3 Ce (C)O可用于催化剂载体及功能材料的制备。天然独居石中，铈(Ce)主要以 4 CePO形 式存在，还含有 2 SiO、 23 Al O、 23 Fe O、 2 CaF等物质。以独居石为原料制备 23 32 )Ce (COnH O的工艺流 程如下： 回答下列问题： （1）铈的某种核素含有 58 个质子和 80 个中子，该核素的符号为_； （2）为提高“水浸”效率，可采取的措施有_(至少写两条)； （3）滤渣的主要成分是_(填化学式)； （4）加入絮凝剂的目的是_； （5）“沉铈”过程中
9、，生成 23 32 )Ce (COnH O的离子方程式为_，常温下加入的 43 NH HCO溶液呈 _(填“酸性”“碱性”或“中性”)(已知： 32 NHH O的 5 b 1.75 10K ， 23 H CO的 7 al 4.4 10K ， 11 a2 4.7 10K )； （6）滤渣的主要成分为 4 FePO，在高温条件下， 23 Li CO、葡萄糖( 6126 C H O)和 4 FePO可制备电极材料 4 LiFePO，同时生成CO 和 2 H O，该反应的化学方程式为_ 6（2021 山东卷） 工业上以铬铁矿(FeCr2O4， 含 Al、 Si氧化物等杂质)为主要原料制备红矾钠(Na
10、2Cr2O72H2O) 的工艺流程如图。回答下列问题： （1）焙烧的目的是将 FeCr2O4转化为 Na2CrO4并将 Al、Si氧化物转化为可溶性钠盐，焙烧时气体与矿料逆 流而行，目的是_。 （2）矿物中相关元素可溶性组分物质的量浓度 c与 pH的关系如图所示。当溶液中可溶组分浓度 c1.0 10-5molL-1时，可认为已除尽。 中和时 pH的理论范围为_；酸化的目的是_；Fe 元素在_(填操作单元的名称)过程中除去。 （3）蒸发结晶时，过度蒸发将导致_；冷却结晶所得母液中，除 Na2Cr2O7外，可在上述流程中循环利用 的物质还有_。 （4）利用膜电解技术(装置如图所示)，以 Na2Cr
11、O4为主要原料制备 Na2Cr2O7的总反应方程式为： 4Na2CrO4+4H2O 通电 2Na2Cr2O7+4NaOH+2H2+O2。则 Na2Cr2O7在_(填“阴”或“阳”)极室制得，电解时 通过膜的离子主要为_。 1(2020 年山东新高考)以菱镁矿(主要成分为 MgCO3，含少量 SiO2，Fe2O3和 A12O3)为原料制备高纯镁砂 的工艺流程如下： 已知浸出时产生的废渣中有 SO2，Fe(OH)3和 Al(OH)3。下列说法错误的是 A浸出镁的反应为 4232 MgO+2NH Cl=MgCl +2NH+H O B浸出和沉镁的操作均应在较高温度下进行 C流程中可循环使用的物质有 N
12、H3、NH4Cl D分离 Mg2+与 Al3+、Fe3+是利用了它们氢氧化物 Ksp的不同 2(2020 年新课标)钒具有广泛用途。黏土钒矿中，钒以+3、+4、+5 价的化合物存在，还包括钾、镁的铝 硅酸盐，以及 SiO2、Fe3O4。采用以下工艺流程可由黏土钒矿制备 NH4VO3。 该工艺条件下，溶液中金属离子开始沉淀和完全沉淀的 pH 如下表所示： 金属离子 Fe3+ Fe2+ Al3+ Mn2+ 2020 年高考真题年高考真题 开始沉淀 pH 1.9 7.0 3.0 8.1 完全沉淀 pH 3.2 9.0 4.7 10.1 回答下列问题： (1)“酸浸氧化”需要加热，其原因是_。 (2)
13、“酸浸氧化”中，VO+和 VO2+被氧化成 2 VO，同时还有_离子被氧化。写出 VO+转化为 2 VO反 应的离子方程式_。 (3)“中和沉淀”中， 钒水解并沉淀为 252 V OxH O， 随滤液可除去金属离子 K+、 Mg2+、 Na+、 _， 以及部分的_。 (4)“沉淀转溶”中， 252 V OxH O转化为钒酸盐溶解。滤渣的主要成分是_。 (5)“调 pH”中有沉淀生产，生成沉淀反应的化学方程式是_。 (6)“沉钒”中析出 NH4VO3晶体时，需要加入过量 NH4Cl，其原因是_。 3(2020 年新课标)某油脂厂废弃的油脂加氢镍催化剂主要含金属 Ni、Al、Fe 及其氧化物，还有
14、少量其他 不溶性物质。采用如下工艺流程回收其中的镍制备硫酸镍晶体(NiSO4 7H2O)： 溶液中金属离子开始沉淀和完全沉淀的 pH 如下表所示： 金属离子 Ni2+ Al3+ Fe3+ Fe2+ 开始沉淀时(c=0.01 mol L1)的 pH 沉淀完全时(c=1.0 105 mol L1)的 pH 7.2 8.7 3.7 4.7 2.2 3.2 7.5 9.0 回答下列问题： (1)“碱浸”中 NaOH 的两个作用分别是_。为回收金属，用稀硫酸将“滤液”调为中性，生成 沉淀。写出该反应的离子方程式_。 (2)“滤液”中含有的金属离子是_。 (3)“转化”中可替代 H2O2的物质是_。若工艺
15、流程改为先“调 pH”后“转化”，即 “滤液”中可能含有的杂质离子为_。 (4)利用上述表格数据，计算 Ni(OH)2的 Ksp=_(列出计算式)。如果“转化”后的溶液中 Ni2+浓度 为 1.0 mol L1，则“调 pH”应控制的 pH 范围是_。 (5)硫酸镍在强碱溶液中用 NaClO 氧化， 可沉淀出能用作镍镉电池正极材料的 NiOOH。 写出该反应的离子方 程式_。 (6)将分离出硫酸镍晶体后的母液收集、循环使用，其意义是_。 4(2020 年山东新高考)用软锰矿(主要成分为 MnO2，含少量 Fe3O4、Al2O3)和 BaS 制备高纯 MnCO3的工艺 流程如下： 已知：MnO2
16、是一种两性氧化物；25时相关物质的 Ksp见下表。 物质 Fe(OH)2 Fe(OH)3 Al(OH)3 Mn(OH)2 Ksp 16.3 1 10 38.6 1 10 32.3 1 10 12.7 1 10 回答下列问题 (1)软锰矿预先粉碎的目的是_，MnO2与 BaS 溶液反应转化为 MnO 的化学方程式为_。 (2)保持 BaS 投料量不变，随 MnO2与 BaS 投料比增大，S 的量达到最大值后无明显变化，而 Ba(OH)2的量 达到最大值后会减小，减小的原因是_。 (3)滤液 I 可循环使用，应当将其导入到_操作中(填操作单元的名称)。 (4)净化时需先加入的试剂 X 为_(填化学式)。再使用氨水调溶液的 pH，则 pH 的理论最小值为 _(当溶液中某离子浓度 51 1.0 10 mol Lc 时，可认为该离子沉淀完全)。 (5)碳化过程中发生反应的离子方程式为_。
