精练03 化学工艺流程常考元素：钒 -备战2025年高考 化学工艺流程 考点剖析 对点精练（全国通用）

这是一份精练03 化学工艺流程常考元素：钒 -备战2025年高考 化学工艺流程 考点剖析 对点精练（全国通用），文件包含精练03化学工艺流程常考元素钒-备战2025年高考化学工艺流程考点剖析对点精练全国通用原卷版docx、精练03化学工艺流程常考元素钒-备战2025年高考化学工艺流程考点剖析对点精练全国通用解析版docx等2份试卷配套教学资源，其中试卷共42页， 欢迎下载使用。

已知：中氧元素化合价均为-2价，锰元素的化合价有+3价、+4价两种。
A．“酸洗”步骤可以选择稀硫酸来处理软锰矿
B．“还原”步骤反应的离子方程式为
C．中含有过氧根离子，在反应中作氧化剂
D．中Mn(Ⅲ)、Mn(Ⅳ)物质的量之比为1:5
【答案】C
【详解】软锰矿[主要成分为MnO2，还含有少量CaCO3、MgCO3等]先用硝酸进行酸洗，可以使CaCO3、MgCO3变为可溶性的Ca(NO3)2、Mg(NO3)2而除去CaCO3、MgCO3，MnO2不溶，仍以固体形式存在，过滤后向所得固体中加入水进行制浆，再向其中通入SO2气体，在溶液中发生氧化还原反应：MnO2+SO2=MnSO4，经蒸发浓缩、当出现大量晶体时，趁热过滤可获得MnSO4·H2O晶体，加入KMnO4、H2SO4、K2S2O8发生反应产生Mn12O19固体，过滤后滤液中含有可溶性K2SO4、H2SO4等物质，过滤分离得到Mn12O19。
A． 软锰矿中含有，若用稀硫酸清洗，产生微溶于水的，进入后续步骤，影响最终纯度，A错误；
B． “还原”步骤反应的离子方程式为，B错误；
C． 中S原子为+6价，8个O原子中有6个为-2价，2个为-1价，即含有1个过氧根离子，具有强氧化性，反应中作氧化剂，C正确；
D． 设一个中Mn(Ⅲ)，Mn(Ⅳ)的个数分别为a，b，则①，②，得出，，故，D错误；
故本题选C。
2．（23-24高三上·江西赣州·期末）碳酸锰是生产电讯器材软件磁铁氧化体的原料。工业上以软锰矿(MnO2、Al2O3、SiO2)为原料制备碳酸锰的流程如下图所示。下列说法中错误的是
A．“滤液”主要含有Na2SiO3和NaAl(OH)4
B．“还原”步骤中氧化剂与还原剂的物质的量之比为1：1
C．“沉锰”步骤发生反应为
D．“一系列操作”包括过滤、洗涤、干燥等
【答案】C
【详解】向软锰矿(MnO2、Al2O3、SiO2)中加入足量的NaOH溶液，Al2O3转化为NaAl(OH)4，SiO2转化为Na2SiO3，过滤得到滤液主要成分是Na2SiO3和NaAl(OH)4，滤渣主要为MnO2，向滤渣中加入稀硫酸并通入SO2进行还原，即MnO2+SO2=MnSO4，待固体完全溶解后加入足量的NH4HCO3溶液进行沉锰，反应原理为：Mn2++2=MnCO3↓+H2O+CO2↑，过滤洗涤干燥等一系列操作后得到纯净的MnCO3，据此分析解题。
A．由分析可知，“滤液”主要含有Na2SiO3和NaAl(OH)4，A正确；
B．由分析可知，“还原”步骤中的反应原理为：MnO2+SO2=MnSO4，反应中氧化剂为MnO2与还原剂即SO2的物质的量之比为1：1，B正确；
C．由分析可知，“沉锰”步骤发生反应为Mn2++2=MnCO3↓+H2O+CO2↑，C错误；
D．由分析可知，“一系列操作”包括过滤、洗涤、干燥等，D正确；
故答案为：C。
3．（2024·河北·模拟预测）高锰酸钾生产过程中产生的废锰渣(主要成分为、、和)可用于制备晶体，工艺流程如图所示。
该工艺条件下金属离子开始沉淀和沉淀完全的PH如下表所示。
下列说法错误的是
A．“反应I”中的各反应均为非氧化还原反应
B．滤渣Y和滤渣Z的主要成分不同
C．“反应III”加入，的目的是将溶液中的氧化为
D．“调pH”时，应控制溶液的pH为8.95～9.27
【答案】D
【详解】在废锰渣中加入硫酸，其中MnO2不反应，过滤后滤渣X 的主要成分为MnO2，反应Ⅱ为 MnO2与硫铁矿在酸性条件下发生氧化还原反应，将硫铁矿中的硫氧化，过滤得滤渣Y为S，滤液为含硫酸铁、硫酸锰等的溶液；反应Ⅲ中加 MnO2是为了将溶液中的彻底氧化为，加 CaCO3使得水解平衡正向移动，而除去，滤渣Z主要是氢氧化铁沉淀，最后溶液经过蒸发浓缩、冷却结晶、过滤、洗涤、干燥即可得到硫酸锰产品。
A．反应Ⅰ中硫酸与金属氧化物的反应以及酸碱中和反应均不是氧化还原反应；故A正确；
B．由分析可知滤渣Y和滤渣Z主要成分不同。故B正确；
C．由分析可知反应Ⅲ加 MnO2是为了将溶液中的氧化为，故C正确；
D．由表中数据可知，完全沉淀的pH为3.20，Mn2+开始沉淀的pH为9.27，要使完全被除去而不影响Mn2+ ，pH 应不低于3.20，但不高于9.27，故D错误；
故选D。
4．（2024·江西南昌·模拟预测）由软锰矿(主要成分，及少量CaO、MgO)制备的工艺流程如下：
已知：“沉锰”所得在空气中“焙烧”时转化为、、MnO的混合物，酸性条件下易发生歧化反应。下列说法正确的是
A．“浸取”时利用了的还原性，反应中氧化剂与还原剂物质的量之比为1∶1
B．“除杂”后的溶液中主要存在的阳离子有、、、、
C．“沉锰”时反应的离子方程式为
D．“酸浸”时每反应1ml 转移电子数为2
【答案】A
【详解】软锰矿(主要成分MnO2，及少量CaO、MgO)制备MnO2流程：MnO2具有氧化性，Na2SO3具有还原性，软锰矿中加入Na2SO3、H2SO4发生氧化还原反应生成MnSO4，反应为MnO2+Na2SO3+H2SO4=MnSO4+Na2SO4+H2O，CaO、MgO都和硫酸反应生成CaSO4、MgSO4，加入NaF除去Ca2+、Mg2+，反应的离子方程式为Ca2++2F-=CaF2↓、Mg2++2F-=MgF2↓，过滤除去不溶物，得到含MnSO4、Na2SO4的滤液，向滤液中加入NH4HCO3沉锰得到MnCO3沉淀，离子方程式为Mn2++2=MnCO3↓+CO2↑+H2O，在空气中焙烧MnCO3得到MnO2、Mn2O3、MnO的混合物，再加入硫酸酸浸得到MnO2、Mn2+溶液，发生的反应为Mn2O3+H2SO4=MnSO4+MnO2+H2O，过滤得到MnSO4溶液和MnO2，据此分析作答。
A． Na2SO3具有还原性，软锰矿中加入Na2SO3、H2SO4发生氧化还原反应生成MnSO4，反应为MnO2+Na2SO3+H2SO4=MnSO4+Na2SO4+H2O，MnO2是氧化剂，Na2SO3是还原剂，氧化剂与还原剂物质的量之比为，故A正确；
B．加入NaF的目的是除去Mg2+、Ca2+，所以第一次“除杂”后的溶液中主要存在的阳离子有Na+、H+、Mn2+，故B错误；
C．加入NH4HCO3沉锰得到MnCO3沉淀，离子方程式为Mn2++2=MnCO3↓+CO2↑+H2O，故C错误；
D．“酸浸”时反应为Mn2O3+H2SO4=MnSO4+MnO2+H2O，1mlMn2O3反应转移1mle-，故D错误；
故选A。
5．（23-24高三上·广西玉林·模拟预测）某小组回收锌锰电池废料(主要含、等)制备高锰酸钾，简易流程如图所示。
下列说法错误的是
A．“浸出”过程使用过滤操作，用到的玻璃仪器有：玻璃棒、烧杯、漏斗
B．“系列操作”中，进行高温干燥
C．“氧化”操作利用氧化制备，可推知在碱性条件下氧化性大于
D．“碱熔”的产物是氧化产物
【答案】B
【详解】锌锰电池废料主要含MnO2、MnOOH等，因二氧化硅与碱高温下反应，可选铁坩埚碱熔，Mn元素的化合价升高，氯酸钾中Cl元素的化合价降低，生成K2MnO4溶液，碱熔时氯酸钾可能分解生成氧气，氧化时氯气可氧化生成KMnO4，加热结晶分离出固体KMnO4。
A．“浸出”过程使用过滤操作，用到的玻璃仪器有：玻璃棒、烧杯、漏斗，A正确；
B．高温干燥会受热分解，B错误；
C．“氧化”中氯气是氧化剂，高锰酸钾是氧化产物，氧化剂的氧化性大于氧化产物的氧化性，C正确；
D．“碱熔”的产物是氧化产物，D正确；
故选B。
6．（2024·北京门头沟·一模）一种高硫锰矿的主要成分，含有等杂质，其中含量较大。以该高硫锰矿为原料制备硫酸锰，流程示意图如图所示。
已知：①金属硫化物的溶度积常数如下表。
②金属离子的与溶液的关系如图所示。
(1)在预处理阶段，将高硫锰矿粉碎的目的是 。
(2)若未经脱硫直接酸浸，会产生的污染物是 。
(3)酸浸时主要含锰组分发生反应的离子方程式为 ；加入的作用是 (用离子方程式表示)。
(4)调溶液到5左右，滤渣2的主要成分是 。
(5)由图像可知，从“操作”所得溶液中得到晶体需进行的操作是 、洗涤、干燥。
(6)锰含量测定：
ⅰ．称取晶体，加水溶解，将滤液定容于容量瓶中。
ⅱ．取溶液于锥形瓶中，加少量催化剂和过量溶液，加热、充分反应，产生和，煮沸溶液使过量的分解。
ⅲ．加入指示剂，用溶液滴定。滴定至终点时消耗溶液的体积为重新变成。废渣中锰元素的质量分数为 。
【答案】
(1)增大反应物之间的接触面积，提高反应速率，使反应更加充分
(2)H2S
(3)
(4)Fe（OH）3
(5)蒸发结晶，保存温度在40℃以上趁热过滤
(6)
【详解】高硫锰矿的主要成分，含有等杂质，其中含量较大，碱性溶液中，在催化剂存在下通空气氧化脱硫，硫化物中的硫元素被氧化为单质，二氧化硅与氢氧化钠反应生成硅酸钠，硫化亚铁被氧气氧化生成硫单质和氢氧化铁，过滤得到的脱硫矿粉中含S、Fe（OH）3、碳酸盐和金属氧化物，加入硫酸酸浸，并加入MnO2氧化Fe2+，生成的滤液中含Fe3+、Mn2+、Cu2+、Ni2+，单质S以滤渣1的形式除去，加入一水合氨调pH，进而除去铁元素，过滤得到的滤液中含Mn2+、Cu2+、Ni2+，再加入硫化钠可除去铜元素与镍元素，最后过滤得到的MnSO4溶液经蒸发结晶，保存温度在40℃以上趁热过滤、洗涤、干燥后得到。
（1）在预处理阶段，将高硫锰矿粉碎的目的是：增大反应物之间的接触面积，提高反应速率，使反应更加充分；
（2）未经脱硫直接酸浸，金属硫化物会与酸发生反应产生有毒的硫化氢；
（3）酸浸时含硫矿粉中的碳酸锰会与硫酸发生反应生成MnSO4、水和二氧化碳，反应的离子方程式为：；加入MnO2目的是为了氧化亚铁离子，生成便于除去的铁离子，涉及的离子方程式为：；
（4）根据金属离子的与溶液的关系图可知，调节pH为5左右，目的是为了除去铁元素，所以过滤得到的滤渣2主要成分是Fe（OH）3；
（5）由图像可知，温度在40℃以下，溶液析出的晶体为，因此从“操作”所得溶液中得到晶体需进行的操作是：蒸发结晶，保存温度在40℃以上趁热过滤、洗涤、干燥；
（6）过程中存在反应：、，存在关系式，，质量为2bc×10-4ml×55g/ml=0.011bcg，质量分数为：。
7．（2024·内蒙古锡林郭勒盟·三模）以废旧电池[主要含MnO2、MnOOH、Zn、Zn(OH)2、Fe、KOH、、石墨棒]为原料，制备锰锌铁氧体[]的流程如下：
已知：在煮沸时易分解。
(1)将电池“粉碎”前应先放电，其目的是 。
(2)“酸浸”过程中含锰物质被溶液中的，还原为，其中参与反应的离子方程式为 。
(3)“氧化”时加入将氧化，取氧化后的溶液加入，调节溶液为1~2，可制得黄钾铁矾[]沉淀。
①复杂的含氧酸盐可以表示为氧化物的形式，如可表示为，则以氧化物的形式可表示为 。
②写出加入Na2CO3生成黄钾铁矾反应的离子方程式： 。
③检验“氧化”后的溶液中是否还存在Fe2+，可使用的试剂是 (填化学式)。
(4)“共沉淀”前，需测定溶液中锰元素含量。操作步骤：
a．准确量取1.00mL“氧化”后的溶液于锥形瓶中，加入少量硫酸、磷酸和硝酸银溶液，振荡；
b．将溶液加热至，加入充分反应(被氧化为)后，再将溶液煮沸；
c．冷却后，用的标准溶液滴定至终点，平行滴定3次，平均消耗溶液。
①步骤b中，煮沸的目的是 。
②“氧化”后的溶液中的物质的量浓度为 。
【答案】
(1)释放残余的能量，避免造成安全隐患
(2)MnO2+2Fe2++4H+=Mn2++2Fe3++2H2O
(3)K2O·3Fe2O3·4SO3·6H2O 2K++6Fe3++4+6+6H2O=K2Fe6(SO4)4(OH)12↓+6CO2↑ K3[Fe(CN)6]
(4)将过量的(NH4)2S2O8加热分解掉，防止其氧化后续滴定过程中的Fe2+，以免引起实验误差 0.464
【详解】废干电池主要含MnO2、MnOOH、Zn、Zn(OH)2、Fe、KOH，加入稀H2SO4到粉碎废电池增加酸浸速率，MnO2、MnOOH、Zn、Zn(OH)2、Fe、KOH溶于酸，MnO2、MnOOH在酸性条件下被Fe2+还原生成Mn2+，加入(NH4)2CO3共沉淀最终制取锰锌铁氧体，据此分析结合各小题具体解题。
（1）电池是将化学能转化为电能的装置，将电池粉碎前应先放电，放电的目的是释放残余的能量，避免造成安全隐患，故答案为：释放残余的能量，避免造成安全隐患；
（2）MnO2被溶液中的FeSO4还原为Mn2+，亚铁离子被氧化为铁离子，离子方程式为：MnO2+2Fe2++4H+=Mn2++2Fe3++2H2O，故答案为：MnO2+2Fe2++4H+=Mn2++2Fe3++2H2O；
（3）①根据题干示例可知，复杂的含氧酸盐可以表示为氧化物的形式，则以氧化物的形式可表示为K2O·3Fe2O3·4SO3·6H2O，故答案为：K2O·3Fe2O3·4SO3·6H2O；
①加入Na2CO3调节溶液pH为1～2，生成黄钾铁矾[K2Fe6(SO4)4(OH)12]的离子方程式为2K++6Fe3++4+6+6H2O=K2Fe6(SO4)4(OH)12↓+6CO2↑，故答案为：2K++6Fe3++4+6+6H2O=K2Fe6(SO4)4(OH)12↓+6CO2↑；
③Fe2+与K3[Fe(CN)6](名称为铁氰化钾)反应产生蓝色沉淀，则检验Fe2+离子可以用K3[Fe(CN)6](铁氰化钾)溶液，故答案为：K3[Fe(CN)6]；
（4）①步骤b中，煮沸的目的是将过量的(NH4)2S2O8加热分解掉，防止其氧化后续滴定过程中的Fe2+，以免引起实验误差，故答案为：将过量的(NH4)2S2O8加热分解掉，防止其氧化后续滴定过程中的Fe2+，以免引起实验误差；
②该滴定过程先后发生两个氧化还原反应：2Mn2++5+8H2O=2+10+16H+，+5Fe2++8H+=Mn2++5Fe3++4H2O，滴定过程中消耗的n(Fe2+)=0.1000ml/L×23.20mL×10-3L/mL=2.320×10-3ml，根据反应原理得关系式：Mn2+～～5Fe2+，则n(Mn2+)=ml=4.64×10-4ml，则c(Mn2+)=ml/L=0.464ml/L，故答案为：0.464ml/L。
8．（2022·湖北襄阳·模拟预测）锰酸锂是锂电池的正极材料。以软锰矿粉(主要成分是，含少量等)为原料制备锰酸锂的流程如下：
常温下，几种难溶物质的溶度积数据如下表：
请回答下列问题：
(1)“酸浸”时，常在高压下充入，其目的是 。
(2)“滤渣1”的主要成分是 (填化学式，下同)，“酸浸”时，被氧化的物质是 。
(3)“氧化”时发生反应的离子方程式为 。
(4)“调”时发生反应：，该反应的平衡常数 。(已知：常温下，的电离常数)
(5)测得“沉镁”后溶液中，则残留的 。“沉锰”后的滤液与碱加热处理后可返回 (填步骤名称)步骤循环利用。
(6)“沉锰”生成碱式碳酸锰的同时放出，该反应的离子方程式为 。
【答案】
(1)增大压强，提高的溶解度，从而提高酸浸速率
(2)
(3)
(4)
(5) 调
(6)
【详解】以软锰矿粉(主要成分是MnO2，含少量Fe2O3、Al2O3、SiO2、MgO等)为原料，加入硫酸并通入二氧化硫进行酸浸，反应后除去滤渣1为SiO2，得到滤液主要含有硫酸锰、硫酸铝、硫酸亚铁、硫酸镁等，再加入二氧化锰，将亚铁离子氧化成铁离子，再通入氨气调节pH，将Al3+、Fe3+转化为氢氧化铝、氢氧化铁沉淀为滤渣2，再加入氟化锰沉镁，将镁离子转化为氟化镁形成滤渣3，所得滤液再加入碳酸氢铵沉锰，得到碱式碳酸锰[2MnCO3⋅3Mn(OH)2⋅H2O]的同时放出CO2，再加入碳酸锂，在空气中加热至900-1000℃，反应得到锰酸锂(LiMnO2)。
（1）“酸浸”时，常在高压下充入，其目的是增大压强，提高的溶解度，从而提高酸浸速率。
（2）“滤渣1”的主要成分是SiO2(不溶于H2SO4)，“酸浸”时，二氧化锰、Fe3+能将SO2氧化，故被氧化的物质是SO2。
（3）“氧化”时MnO2将Fe2+氧化成Fe3+，同时自身被还原为锰离子，发生反应的离子方程式为。
（4）“调pH”时发生反应：，该反应的平衡常数。
（5）测得“沉镁”后溶液中c(Mn2+)=0.8ml⋅L−1，Ksp(MnF2)=c(Mn2+)∙c2(F-)=0.8ml/L×c2(F-)=5.6×10−3，则c2(F-)=7.0×10−3，则残留的；“沉锰”后的滤液与碱加热处理后会产生氨气，可返回调pH步骤循环利用。
（6）“沉锰”生成碱式碳酸锰[2MnCO3⋅3Mn(OH)2⋅H2O]的同时放出CO2，根据电荷守恒、元素守恒配平该反应的离子方程式为。
9．（2023·广西柳州·模拟预测）高纯氯化锰(MnCl2)在电子技术和精细化工领域有重要应用。一种由粗锰粉(含磷酸盐、硅酸盐、铁、铅等)制备高纯氯化锰的工艺流程如图所示(部分操作和条件略)。
已知：生成氢氧化物沉淀的pH：
注：金属离子的起始浓度为0.1ml•L﹣1；当离子的浓度小于等于10﹣5ml•L﹣1时沉淀完全。
回答下列问题：
(1)将粗锰粉磨碎的目的是 。
(2)步骤1和步骤2除去了磷酸盐和硅酸盐。非金属性P Si(填写“大于”“小于”)，从原子结构角度解释非金属性不同的原因是 。
(3)所得滤液甲中的金属离子主要含有Mn2+、Fe2+和Pb2+等，且Pb2+不被H2O2氧化。加入H2O2目的是 。(用离子方程式表示)。步骤4加入MnCO3得到沉淀的主要成分是 。
(4)已知PbS的Ksp=8×10﹣28，MnS的Ksp=2×10﹣10.步骤5的目的是除去Pb2+，反应的离子方程式是 ，为了保证Pb2+除尽，控制溶液中S2﹣浓度范围是 。(假设溶液中Mn2+、Pb2+的浓度是0.1ml•L﹣1)
(5)已知；氯化锰的溶解度随温度的变化如图。步骤6的操作是 、 、过滤、洗涤、烘干。
【答案】
(1)增大接触面积，加快反应速率
(2)大于 P元素原子半径较小，得电子能力强，非金属性强
(3)2Fe2++H2O2+2H+=2Fe3++2H2O Fe(OH)3
(4)Pb2++H2S=PbS↓+2H+ 8×10﹣23ml/LSi，
故答案为：大于；P元素原子半径较小，得电子能力强，非金属性强；
（3）通过分析可知，过氧化氢的作用是将溶液中的Fe2+氧化为Fe3+，便于调节pH将其转化为Fe(OH)3沉淀除去，反应的离子方程式为：2Fe2++H2O2+2H+=2Fe3++2H2O，通过分析可知加入MnCO3相关反应的离子方程式为：MnCO3+2H+=Mn2++H2O+CO2↑，Fe3++3H2O⇌ Fe(OH)3+3H+，作用为调节溶液的pH以便于Fe3+沉淀；
故答案为：2Fe2++H2O2+2H+=2Fe3++2H2O；Fe(OH)3；
（4）已知PbS的Ksp=3×10﹣28，MnS的Ksp=2×10﹣10，步骤5的目的是除去Pb2+，反应的离子方程式为：Pb2++H2S═PbS↓+2H+，为了保证Pb2+除尽，Ksp=c(Pb2+)×c(S2﹣)=8×10﹣28，c(S2﹣)=ml/L=8×10﹣23ml/L，Ksp=c(Mn2+)×c(S2﹣)=2×10﹣10，c(S2﹣)= ml/L=2×10﹣9ml/L，控制溶液中S2﹣浓度范围是：8×10﹣23ml/L