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新高考化学一轮复习精品课件 第9章 第59讲 无机化工流程题的解题策略 (含解析)
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这是一份新高考化学一轮复习精品课件 第9章 第59讲 无机化工流程题的解题策略 (含解析)，共60页。PPT课件主要包含了必备知识，关键能力，温度高苯，FeOH3沉淀，抑制Cu2＋的水解，FeOH3，除去Cu2＋，－108，流程分析，CaO＋O2＋等内容，欢迎下载使用。
(一)工业流程题的结构
(二)流程图中主要环节的分析
1.核心反应——陌生方程式的书写关注箭头的指向：箭头指入→反应物，箭头指出→生成物。(1)氧化还原反应：熟练应用氧化还原规律判断产物，并根据化合价升降相等配平。(2)非氧化还原反应：结合物质性质和实际反应判断产物。
2.原料的预处理(1)溶解：通常用酸溶，如用硫酸、盐酸等。
(2)灼烧、焙烧、煅烧：改变结构，使一些物质能溶解，并使一些杂质在高温下氧化、分解。(3)审题时要“瞻前顾后”，注意物质性质及反应原理的前后联系。
3.常用的控制反应条件的方法(1)调节溶液的pH。常用于使某些金属离子形成氢氧化物沉淀。调节pH所需的物质一般应满足两点：①能与H＋反应，使溶液pH增大；②不引入新杂质。例如：若要除去Cu2＋中混有的Fe3＋，可加入CuO、CuCO3、Cu(OH)2、Cu2(OH)2CO3等物质来调节溶液的pH，不可加入NaOH溶液、氨水等。(2)控制温度。根据需要升温或降温，改变反应速率或使平衡向需要的方向移动。(3)趁热过滤。防止某些物质降温时析出。(4)冰水洗涤。洗去晶体表面的杂质离子，并减少晶体在洗涤过程中的溶解损耗。
4.常用的分离方法(1)过滤：分离难溶物和易溶物，根据特殊需要采用趁热过滤或者抽滤等方法。(2)萃取和分液：利用溶质在互不相溶的溶剂里的溶解度不同提取分离物质，如用CCl4或苯萃取溴水中的溴。(3)蒸发结晶：提取溶解度随温度变化不大的溶质，如从溶液中提取NaCl。(4)冷却结晶：提取溶解度随温度变化较大的溶质、易水解的溶质或结晶水合物，如KNO3、FeCl3、CuCl2、CuSO4·5H2O、FeSO4·7H2O等。(5)蒸馏或分馏：分离沸点不同且互溶的液体混合物，如分离乙醇和甘油。(6)冷却法：利用气体液化的特点分离气体，如合成氨工业采用冷却法分离平衡混合气体中的氨气。
一、条件控制与Ksp的计算
1.(温度控制)辉铜矿石主要含有硫化亚铜(Cu2S)及少量脉石(SiO2)。一种以辉铜矿石为原料制备硝酸铜的工艺流程如图所示：
(1)“回收S”过程中温度控制在50～60 ℃之间，不宜过高或过低的原因是______________________________________。
容易挥发，温度低溶解速率小
苯是有机溶剂，易挥发，所以温度高苯容易挥发，而温度低溶解速率小，因此回收S过程中温度控制在50～60 ℃之间，不宜过高或过低。
(2)“保温除铁”过程中，加入CuO的目的是_______________________________________________；“蒸发浓缩、冷却结晶”过程中，要用HNO3溶液调节溶液的pH，其理由是_________________。
调节溶液的pH，使Fe3＋完全转化为
氧化铜是碱性氧化物，能与酸反应调节溶液的pH，所以氧化铜的作用是调节溶液的pH，使Fe3＋完全转化为Fe(OH)3沉淀而析出。
2.(酸碱度控制——调pH)利用某钴矿石(主要成分为C2O3)制取C(OH)2粗品及其他工业产品的工艺流程如图1所示。
已知：浸出液中含有的阳离子主要有H＋、Cu2＋、C2＋、Fe2＋、Mg2＋。回答下列问题：(1)钴矿石浸出时加入Na2SO3的目的为___________________。
(2)溶液中lg c(X)(X表示Fe3＋、Cu2＋、Fe2＋、C2＋、Mg2＋、Ca2＋)与pH的变化关系如图2所示(离子浓度小于10－5 ml·L－1时可认为已除尽)，在萃取余液中通入空气的目的是___________________________________，用熟石灰调pH至3.2，过滤1所得滤渣的主要成分为_________，萃取和反萃取的目的是___________。
氧化浸出液中的Fe2＋，便于调pH除去
(3)用氧化镁调滤液1的pH为9.1时，得到的氢氧化钴粗品中含有的主要杂质为________________，多次洗涤可提高粗产品中钴含量。“过滤2”后所得滤液直接排放会造成水体污染，须进行处理，用熟石灰调节pH使c(Mg2＋)≤10－5 ml·L－1，则Ksp[Mg(OH)2]＝________。
CaSO4、MgSO4
3.(调pH与Ksp计算)某废钒渣(主要成分为V2O3，含有少量Al2O3、CaO)为原料生产V2O5的工艺流程如图：已知：钒酸(H3VO4)是强酸，NH4VO3难溶于水；＋5价钒在溶液中的主要存在形式与溶液pH的关系如表：
(1)向钒渣中加入生石灰焙烧，将V2O3转化为Ca(VO3)2的化学方程式为_________________________________。
废钒渣中加入CaO焙烧，V2O3与CaO、空气中的氧气反应转化为Ca(VO3)2，Al2O3与CaO反应转化为Ca(AlO2)2，向焙烧后的固体中加入盐酸，Ca(AlO2)2转化为Al(OH)3沉淀，过滤得到含有Al(OH)3的滤渣1和含有CaCl2、VO2Cl的滤液；向滤液中加入石灰乳，调节pH，生成Ca3(VO4)2沉淀，过滤得到滤液1和Ca3(VO4)2；向Ca3(VO4)2中加入碳酸铵溶液，将Ca3(VO4)2转化为(NH4)3VO4，过滤得到含有CaCO3的滤渣2和含有(NH4)3VO4的滤液；向滤液中加入氯化铵，将(NH4)3VO4转化为NH4VO3沉淀，过滤得到滤液2和NH4VO3；NH4VO3灼烧脱氨制得V2O5。
向钒渣中加入生石灰焙烧，V2O3与CaO、氧气反应转化为Ca(VO3)2，反应的化学方程式为CaO＋O2＋V2O3 Ca(VO3)2。
(2)已知Ca(VO3)2难溶于水，可溶于盐酸。若“酸浸”时溶液的pH＝4，则Ca(VO3)2溶于盐酸的离子方程式为________________________________________。
(3)已知加入石灰乳后生成Ca3(VO4)2沉淀，则加入石灰乳的作用是_________________________________________________。
并提供Ca2＋形成Ca3(VO4)2沉淀
(5)沉钒2过程中加入氯化铵溶液，控制溶液的pH＝7.5，当pH>8时，NH4VO3的产量明显降低，原因是______________________________________。
二、化工流程分析滤液、滤渣成分的确定
4.(2022·湖南岳阳模拟)锰常用于制造合金锰钢。某化工厂以软锰矿(主要成分是MnO2，含有SiO2、Fe2O3、CaO等少量杂质)为主要原料制取金属锰的工艺流程如图1所示。
(1)“浸锰”步骤中往往有副产物MnS2O6生成，温度对“浸锰”反应的影响如图2所示。为减少MnS2O6的生成，“浸锰”的适宜温度是________，“滤渣Ⅰ”的成分是_____________(填化学式)。该步骤中可以再加入MnSO4以促进“滤渣Ⅰ”析出，结合平衡移动原理分析其原因：_________________________________________________________________________。
正向移动，促进CaSO4析出
(2)“滤液Ⅰ”中需要先加入MnO2充分反应后再调pH，写出加入MnO2时发生反应的离子方程式：__________________________________________。(3)“滤液Ⅱ”中加入MnF2的目的是除去溶液中的Ca2＋，已知25 ℃时，Ksp(CaF2)＝3.2×10－11，则常温下CaF2在纯水中的溶解度为___________g。
MnO2＋2Fe2＋＋4H＋===Mn2＋＋2Fe3＋＋2H2O
常温下CaF2溶解在纯水中，则溶液中2c(Ca2＋)＝c(F－)，由Ksp(CaF2)＝c(Ca2＋)·c2(F－)可知，Ksp(CaF2)＝4c3(Ca2＋)＝3.2×10－11，解得c(Ca2＋)＝2×10－4 ml·L－1，则饱和CaF2溶液中c(CaF2)＝c(Ca2＋)＝2×10－4 ml·L－1，则常温下CaF2在纯水中的溶解度为1.56×10－3 g。
5.以硫酸渣(含Fe2O3、SiO2等)为原料制备铁黄(FeOOH)的一种工艺流程如图：
(1)“酸溶”中加快溶解的方法为________________________________(任意写出一种)。(2)“还原”过程中的离子方程式为___________________。(3)写出“滤渣”中主要成分的化学式：___________。
加热(或搅拌或适当增大硫酸浓度等)
Fe＋2Fe3＋===3Fe2＋
(4)①“沉铁”过程中生成Fe(OH)2的化学方程式为__________________________________________________。②若用CaCO3“沉铁”，则生成FeCO3沉淀。当反应完成时，溶液中 ＝____。[已知Ksp(CaCO3)＝2.8×10－9，Ksp(FeCO3)＝2×10－11]
FeSO4＋2NH4HCO3===Fe(OH)2↓
＋(NH4)2SO4＋2CO2↑
(5)“氧化”时，用NaNO2浓溶液代替空气氧化Fe(OH)2浆液，能缩短氧化时间，但缺点是___________________________________。
NaNO2被还原为氮氧化物，污染空气
6.钪及其化合物具有许多优良的性能，在宇航、电子、超导等方面有着广泛的应用。从钛白工业废酸(含钪、钛、铁、锰等离子)中提取氧化钪(Sc2O3)的一种流程如图：
回答下列问题：(1)洗涤“油相”可除去大量的钛离子。洗涤水是用93%的硫酸、27.5%的双氧水和水按一定比例混合而成。混合的实验操作是__________________________________________________________________________________________。
将浓硫酸沿烧杯内壁慢慢注入水中，并用玻璃棒不断搅拌，冷却后再慢慢注入双氧水中，并不断搅拌
在混合不同的液体时，一般先加密度较小、易挥发的，后加密度大、难挥发的，若混合时放热，则最后加受热易分解的。
(2)先加入氨水调节pH＝3，过滤，滤渣主要成分是_________；再向滤液中加入氨水调节pH＝6，滤液中Sc3＋的浓度为________________。(已知：25 ℃时，Ksp[Mn(OH)2]＝1.9×10－13，Ksp[Fe(OH)3]＝2.6×10－39，Ksp[Sc(OH)3]＝9.0×10－31)
9.0×10－7ml·L－1
(3)用草酸“沉钪”。25 ℃时pH＝2的草酸溶液中 ＝___________(保留两位有效数字)。写出“沉钪”得到草酸钪的离子方程式：__________________________________。[已知：25 ℃时，Ka1(H2C2O4)＝5.9×10－2，Ka2(H2C2O4)＝6.4×10－5]
2Sc3＋＋3H2C2O4===Sc2(C2O4)3↓
1.(2022·辽宁，16)某工厂采用辉铋矿(主要成分为Bi2S3，含有FeS2、SiO2杂质)与软锰矿(主要成分为MnO2)联合焙烧法制备BiOCl和MnSO4，工艺流程如下：
已知：①焙烧时过量的MnO2分解为Mn2O3，FeS2转变为Fe2O3；②金属活动性：Fe>(H)>Bi>Cu；③相关金属离子形成氢氧化物的pH范围如下：
回答下列问题：(1)为提高焙烧效率，可采取的措施为_____。a.进一步粉碎矿石b.鼓入适当过量的空气c.降低焙烧温度
联合焙烧时，进一步粉碎矿石，可以增大矿石与空气的接触面积，能够提高焙烧效率，选项a符合题意；鼓入适当过量的空气有利于矿石充分反应，选项b符合题意；降低焙烧温度，反应速率减慢，不利于提高焙烧效率，选项c不符合题意。
(2)Bi2S3在空气中单独焙烧生成Bi2O3，反应的化学方程式为______________________________。
Bi2S3在空气中单独焙烧生成Bi2O3，根据原子守恒可知还应生成SO2，结合得失电子守恒，反应的化学方程式为2Bi2S3＋9O2 2Bi2O3＋6SO2。
(3)“酸浸”中过量浓盐酸的作用为：①充分浸出Bi3＋和Mn2＋；②_________________。
加入浓盐酸后，溶液中含有的离子主要为Bi3＋、Fe3＋、Mn2＋、H＋、Cl－，而酸浸后取滤液进行转化，故要防止金属离子水解生成沉淀，进入滤渣，造成制得的BiOCl产率偏低。
(4)滤渣的主要成分为______(填化学式)。
滤渣主要为不溶于浓盐酸的SiO2。
(5)生成气体A的离子方程式为____________________________________________。
Mn2O3＋6H＋＋2Cl－===2Mn2＋＋Cl2↑＋3H2O
因Mn2O3有氧化性，会与浓盐酸发生氧化还原反应：Mn2O3＋6H＋＋2Cl－===2Mn2＋＋Cl2↑＋3H2O。
(6)加入金属Bi的目的是__________________。
将Fe3＋转化为Fe2＋
由已知信息③知，调pH＝2.6时，Fe3＋会水解生成Fe(OH)3沉淀，但Fe2＋还没开始沉淀，故要将Fe3＋转化为Fe2＋，在调pH后获得含FeCl2的滤液，为了不引入新的杂质，加入Bi作还原剂。
2.(2022·全国乙卷，26)废旧铅蓄电池的铅膏中主要含有PbSO4、PbO2、PbO和Pb，还有少量Ba、Fe、Al的盐或氧化物等，为了保护环境、充分利用铅资源，通过下图流程实现铅的回收。
一些难溶电解质的溶度积常数如下表：
一定条件下，一些金属氢氧化物沉淀时的pH如下表：
回答下列问题：(1)在“脱硫”中PbSO4转化反应的离子方程式为_______________________________________，用沉淀溶解平衡原理解释选择Na2CO3的原因： ______________________
_________________________________________________________________________________________________________________________。
(2)在“脱硫”中，加入Na2CO3不能使铅膏中BaSO4完全转化，原因是______________________________________________________________________________________
_____________________________________________________________ 。
(3)在“酸浸”中，除加入醋酸(HAc)，还要加入H2O2。(ⅰ)能被H2O2氧化的离子是______；
过氧化氢有氧化性，亚铁离子有还原性，会被过氧化氢氧化为铁离子。
(ⅱ)H2O2促进了金属Pb在醋酸中转化为Pb(Ac)2，其化学方程式为____________________________________；
Pb＋H2O2＋2HAc
过氧化氢促进金属Pb在醋酸溶液中转化为Pb(Ac)2，过氧化氢与Pb、HAc发生氧化还原反应生成Pb(Ac)2和H2O，依据得失电子守恒和原子守恒可知，反应的化学方程式为Pb＋H2O2＋2HAc===Pb(Ac)2＋2H2O。
===Pb(Ac)2＋2H2O
(ⅲ)H2O2也能使PbO2转化为Pb(Ac)2，H2O2的作用是___________。
过氧化氢也能使PbO2转化为Pb(Ac)2，铅元素化合价由＋4价降低到＋2价，PbO2是氧化剂，则过氧化氢是还原剂。
(4)“酸浸”后溶液的pH约为4.9，滤渣的主要成分是__________________。
Fe(OH)3、Al(OH)3
酸浸后溶液的pH约为4.9，依据金属氢氧化物沉淀时的pH可知，滤渣的主要成分为氢氧化铝、氢氧化铁。
(5)“沉铅”的滤液中，金属离子有____________。
加入碳酸钠不能使铅膏中的BaSO4完全转化，铁离子、铝离子转化为氢氧化铁、氢氧化铝沉淀，铅转化为氢氧化铅，最终转化为氧化铅，因此沉铅的滤液中，金属离子有Ba2＋和加入碳酸钠、氢氧化钠时引入的Na＋。
3.(2022·山东滕州二中模拟)富硼渣中含有镁硼酸盐(2MgO·B2O3)、镁硅酸盐(2MgO·SiO2)及少量Al2O3、FeO等杂质。由富硼渣湿法制备硫酸镁晶体和硼酸(H3BO3)晶体的一种工艺流程如下：
已知：生成氢氧化物沉淀的pH(金属离子的起始浓度为0.1 ml·L－1)
(1)酸浸时发生反应：2MgO·SiO2＋2H2SO4===2MgSO4＋SiO2＋2H2O,2MgO·B2O3＋2H2SO4＋H2O===2H3BO3＋2MgSO4。①上述反应体现出酸性强弱：H2SO4____(填“>”或“＜”)H3BO3。
2MgO·B2O3＋2H2SO4＋H2O===2H3BO3＋2MgSO4，根据强酸制弱酸可知，酸性：H2SO4＞H3BO3；
由于非金属性：B
滴加K3[Fe(CN)6]溶液，产生蓝
(3)除去浸出液中的杂质离子：用MgO调节溶液的pH至_____以上，使杂质离子转化为__________________(填化学式)沉淀，过滤。
Al(OH)3、Fe(OH)3
溶液中含有铁离子、铝离子等杂质，由表中数据可知，用MgO调节溶液的pH至4.7以上，使杂质离子转化为 Al(OH)3、Fe(OH)3。
(4)获取晶体：ⅰ.浓缩滤液，使MgSO4和H3BO3接近饱和；ⅱ.控制温度使两种晶体分别从溶液中结晶。结合如图溶解度曲线，简述ⅱ的方法：将浓缩液加入到高压釜中，升温结晶得到________晶体，分离后，再将母液降温结晶，分离得到_______晶体。
由图像可知硫酸镁的溶解度随温度升高先升高后降低，硼酸的溶解度随温度升高而增大，则可升温结晶，得到硫酸镁晶体，分离后，再将母液降温结晶，分离得到硼酸晶体。
4.(2022·南京模拟)钛是一种重要的金属，以钛铁矿[主要成分为钛酸亚铁(FeTiO3)，还含有少量Fe2O3]为原料制备钛的工艺流程如图所示。
(1)“溶浸”过程中生成了TiOSO4，其中Ti的化合价为_____，“溶浸”过程发生的主要反应的化学方程式为_________________________________________。
FeTiO3＋2H2SO4===TiOSO4＋FeSO4＋2H2O
TiOSO4中S的化合价为＋6价，O的化合价为－2价，根据化合物中各元素化合价的代数和为0，可知TiOSO4中Ti的化合价为＋4价。结合钛铁矿的成分及“溶浸”过程中生成了TiOSO4，可知该过程发生的主要反应的化学方程式为FeTiO3＋2H2SO4===TiOSO4＋FeSO4＋2H2O。
(2)物质A为单质，化学式为_____，“一系列操作”为蒸发浓缩、__________和过滤。
该流程中还有副产物FeSO4·7H2O，故需将溶浸产物中的Fe3＋除去，物质A为Fe。
(3)将少量FeSO4·7H2O溶于水，加入一定量的NaHCO3溶液，可制得FeCO3，写出反应的离子方程式为______________________________________。
(一)工业流程题的结构
(二)流程图中主要环节的分析
1.核心反应——陌生方程式的书写关注箭头的指向：箭头指入→反应物，箭头指出→生成物。(1)氧化还原反应：熟练应用氧化还原规律判断产物，并根据化合价升降相等配平。(2)非氧化还原反应：结合物质性质和实际反应判断产物。
2.原料的预处理(1)溶解：通常用酸溶，如用硫酸、盐酸等。
(2)灼烧、焙烧、煅烧：改变结构，使一些物质能溶解，并使一些杂质在高温下氧化、分解。(3)审题时要“瞻前顾后”，注意物质性质及反应原理的前后联系。
3.常用的控制反应条件的方法(1)调节溶液的pH。常用于使某些金属离子形成氢氧化物沉淀。调节pH所需的物质一般应满足两点：①能与H＋反应，使溶液pH增大；②不引入新杂质。例如：若要除去Cu2＋中混有的Fe3＋，可加入CuO、CuCO3、Cu(OH)2、Cu2(OH)2CO3等物质来调节溶液的pH，不可加入NaOH溶液、氨水等。(2)控制温度。根据需要升温或降温，改变反应速率或使平衡向需要的方向移动。(3)趁热过滤。防止某些物质降温时析出。(4)冰水洗涤。洗去晶体表面的杂质离子，并减少晶体在洗涤过程中的溶解损耗。
4.常用的分离方法(1)过滤：分离难溶物和易溶物，根据特殊需要采用趁热过滤或者抽滤等方法。(2)萃取和分液：利用溶质在互不相溶的溶剂里的溶解度不同提取分离物质，如用CCl4或苯萃取溴水中的溴。(3)蒸发结晶：提取溶解度随温度变化不大的溶质，如从溶液中提取NaCl。(4)冷却结晶：提取溶解度随温度变化较大的溶质、易水解的溶质或结晶水合物，如KNO3、FeCl3、CuCl2、CuSO4·5H2O、FeSO4·7H2O等。(5)蒸馏或分馏：分离沸点不同且互溶的液体混合物，如分离乙醇和甘油。(6)冷却法：利用气体液化的特点分离气体，如合成氨工业采用冷却法分离平衡混合气体中的氨气。
一、条件控制与Ksp的计算
1.(温度控制)辉铜矿石主要含有硫化亚铜(Cu2S)及少量脉石(SiO2)。一种以辉铜矿石为原料制备硝酸铜的工艺流程如图所示：
(1)“回收S”过程中温度控制在50～60 ℃之间，不宜过高或过低的原因是______________________________________。
容易挥发，温度低溶解速率小
苯是有机溶剂，易挥发，所以温度高苯容易挥发，而温度低溶解速率小，因此回收S过程中温度控制在50～60 ℃之间，不宜过高或过低。
(2)“保温除铁”过程中，加入CuO的目的是_______________________________________________；“蒸发浓缩、冷却结晶”过程中，要用HNO3溶液调节溶液的pH，其理由是_________________。
调节溶液的pH，使Fe3＋完全转化为
氧化铜是碱性氧化物，能与酸反应调节溶液的pH，所以氧化铜的作用是调节溶液的pH，使Fe3＋完全转化为Fe(OH)3沉淀而析出。
2.(酸碱度控制——调pH)利用某钴矿石(主要成分为C2O3)制取C(OH)2粗品及其他工业产品的工艺流程如图1所示。
已知：浸出液中含有的阳离子主要有H＋、Cu2＋、C2＋、Fe2＋、Mg2＋。回答下列问题：(1)钴矿石浸出时加入Na2SO3的目的为___________________。
(2)溶液中lg c(X)(X表示Fe3＋、Cu2＋、Fe2＋、C2＋、Mg2＋、Ca2＋)与pH的变化关系如图2所示(离子浓度小于10－5 ml·L－1时可认为已除尽)，在萃取余液中通入空气的目的是___________________________________，用熟石灰调pH至3.2，过滤1所得滤渣的主要成分为_________，萃取和反萃取的目的是___________。
氧化浸出液中的Fe2＋，便于调pH除去
(3)用氧化镁调滤液1的pH为9.1时，得到的氢氧化钴粗品中含有的主要杂质为________________，多次洗涤可提高粗产品中钴含量。“过滤2”后所得滤液直接排放会造成水体污染，须进行处理，用熟石灰调节pH使c(Mg2＋)≤10－5 ml·L－1，则Ksp[Mg(OH)2]＝________。
CaSO4、MgSO4
3.(调pH与Ksp计算)某废钒渣(主要成分为V2O3，含有少量Al2O3、CaO)为原料生产V2O5的工艺流程如图：已知：钒酸(H3VO4)是强酸，NH4VO3难溶于水；＋5价钒在溶液中的主要存在形式与溶液pH的关系如表：
(1)向钒渣中加入生石灰焙烧，将V2O3转化为Ca(VO3)2的化学方程式为_________________________________。
废钒渣中加入CaO焙烧，V2O3与CaO、空气中的氧气反应转化为Ca(VO3)2，Al2O3与CaO反应转化为Ca(AlO2)2，向焙烧后的固体中加入盐酸，Ca(AlO2)2转化为Al(OH)3沉淀，过滤得到含有Al(OH)3的滤渣1和含有CaCl2、VO2Cl的滤液；向滤液中加入石灰乳，调节pH，生成Ca3(VO4)2沉淀，过滤得到滤液1和Ca3(VO4)2；向Ca3(VO4)2中加入碳酸铵溶液，将Ca3(VO4)2转化为(NH4)3VO4，过滤得到含有CaCO3的滤渣2和含有(NH4)3VO4的滤液；向滤液中加入氯化铵，将(NH4)3VO4转化为NH4VO3沉淀，过滤得到滤液2和NH4VO3；NH4VO3灼烧脱氨制得V2O5。
向钒渣中加入生石灰焙烧，V2O3与CaO、氧气反应转化为Ca(VO3)2，反应的化学方程式为CaO＋O2＋V2O3 Ca(VO3)2。
(2)已知Ca(VO3)2难溶于水，可溶于盐酸。若“酸浸”时溶液的pH＝4，则Ca(VO3)2溶于盐酸的离子方程式为________________________________________。
(3)已知加入石灰乳后生成Ca3(VO4)2沉淀，则加入石灰乳的作用是_________________________________________________。
并提供Ca2＋形成Ca3(VO4)2沉淀
(5)沉钒2过程中加入氯化铵溶液，控制溶液的pH＝7.5，当pH>8时，NH4VO3的产量明显降低，原因是______________________________________。
二、化工流程分析滤液、滤渣成分的确定
4.(2022·湖南岳阳模拟)锰常用于制造合金锰钢。某化工厂以软锰矿(主要成分是MnO2，含有SiO2、Fe2O3、CaO等少量杂质)为主要原料制取金属锰的工艺流程如图1所示。
(1)“浸锰”步骤中往往有副产物MnS2O6生成，温度对“浸锰”反应的影响如图2所示。为减少MnS2O6的生成，“浸锰”的适宜温度是________，“滤渣Ⅰ”的成分是_____________(填化学式)。该步骤中可以再加入MnSO4以促进“滤渣Ⅰ”析出，结合平衡移动原理分析其原因：_________________________________________________________________________。
正向移动，促进CaSO4析出
(2)“滤液Ⅰ”中需要先加入MnO2充分反应后再调pH，写出加入MnO2时发生反应的离子方程式：__________________________________________。(3)“滤液Ⅱ”中加入MnF2的目的是除去溶液中的Ca2＋，已知25 ℃时，Ksp(CaF2)＝3.2×10－11，则常温下CaF2在纯水中的溶解度为___________g。
MnO2＋2Fe2＋＋4H＋===Mn2＋＋2Fe3＋＋2H2O
常温下CaF2溶解在纯水中，则溶液中2c(Ca2＋)＝c(F－)，由Ksp(CaF2)＝c(Ca2＋)·c2(F－)可知，Ksp(CaF2)＝4c3(Ca2＋)＝3.2×10－11，解得c(Ca2＋)＝2×10－4 ml·L－1，则饱和CaF2溶液中c(CaF2)＝c(Ca2＋)＝2×10－4 ml·L－1，则常温下CaF2在纯水中的溶解度为1.56×10－3 g。
5.以硫酸渣(含Fe2O3、SiO2等)为原料制备铁黄(FeOOH)的一种工艺流程如图：
(1)“酸溶”中加快溶解的方法为________________________________(任意写出一种)。(2)“还原”过程中的离子方程式为___________________。(3)写出“滤渣”中主要成分的化学式：___________。
加热(或搅拌或适当增大硫酸浓度等)
Fe＋2Fe3＋===3Fe2＋
(4)①“沉铁”过程中生成Fe(OH)2的化学方程式为__________________________________________________。②若用CaCO3“沉铁”，则生成FeCO3沉淀。当反应完成时，溶液中 ＝____。[已知Ksp(CaCO3)＝2.8×10－9，Ksp(FeCO3)＝2×10－11]
FeSO4＋2NH4HCO3===Fe(OH)2↓
＋(NH4)2SO4＋2CO2↑
(5)“氧化”时，用NaNO2浓溶液代替空气氧化Fe(OH)2浆液，能缩短氧化时间，但缺点是___________________________________。
NaNO2被还原为氮氧化物，污染空气
6.钪及其化合物具有许多优良的性能，在宇航、电子、超导等方面有着广泛的应用。从钛白工业废酸(含钪、钛、铁、锰等离子)中提取氧化钪(Sc2O3)的一种流程如图：
回答下列问题：(1)洗涤“油相”可除去大量的钛离子。洗涤水是用93%的硫酸、27.5%的双氧水和水按一定比例混合而成。混合的实验操作是__________________________________________________________________________________________。
将浓硫酸沿烧杯内壁慢慢注入水中，并用玻璃棒不断搅拌，冷却后再慢慢注入双氧水中，并不断搅拌
在混合不同的液体时，一般先加密度较小、易挥发的，后加密度大、难挥发的，若混合时放热，则最后加受热易分解的。
(2)先加入氨水调节pH＝3，过滤，滤渣主要成分是_________；再向滤液中加入氨水调节pH＝6，滤液中Sc3＋的浓度为________________。(已知：25 ℃时，Ksp[Mn(OH)2]＝1.9×10－13，Ksp[Fe(OH)3]＝2.6×10－39，Ksp[Sc(OH)3]＝9.0×10－31)
9.0×10－7ml·L－1
(3)用草酸“沉钪”。25 ℃时pH＝2的草酸溶液中 ＝___________(保留两位有效数字)。写出“沉钪”得到草酸钪的离子方程式：__________________________________。[已知：25 ℃时，Ka1(H2C2O4)＝5.9×10－2，Ka2(H2C2O4)＝6.4×10－5]
2Sc3＋＋3H2C2O4===Sc2(C2O4)3↓
1.(2022·辽宁，16)某工厂采用辉铋矿(主要成分为Bi2S3，含有FeS2、SiO2杂质)与软锰矿(主要成分为MnO2)联合焙烧法制备BiOCl和MnSO4，工艺流程如下：
已知：①焙烧时过量的MnO2分解为Mn2O3，FeS2转变为Fe2O3；②金属活动性：Fe>(H)>Bi>Cu；③相关金属离子形成氢氧化物的pH范围如下：
回答下列问题：(1)为提高焙烧效率，可采取的措施为_____。a.进一步粉碎矿石b.鼓入适当过量的空气c.降低焙烧温度
联合焙烧时，进一步粉碎矿石，可以增大矿石与空气的接触面积，能够提高焙烧效率，选项a符合题意；鼓入适当过量的空气有利于矿石充分反应，选项b符合题意；降低焙烧温度，反应速率减慢，不利于提高焙烧效率，选项c不符合题意。
(2)Bi2S3在空气中单独焙烧生成Bi2O3，反应的化学方程式为______________________________。
Bi2S3在空气中单独焙烧生成Bi2O3，根据原子守恒可知还应生成SO2，结合得失电子守恒，反应的化学方程式为2Bi2S3＋9O2 2Bi2O3＋6SO2。
(3)“酸浸”中过量浓盐酸的作用为：①充分浸出Bi3＋和Mn2＋；②_________________。
加入浓盐酸后，溶液中含有的离子主要为Bi3＋、Fe3＋、Mn2＋、H＋、Cl－，而酸浸后取滤液进行转化，故要防止金属离子水解生成沉淀，进入滤渣，造成制得的BiOCl产率偏低。
(4)滤渣的主要成分为______(填化学式)。
滤渣主要为不溶于浓盐酸的SiO2。
(5)生成气体A的离子方程式为____________________________________________。
Mn2O3＋6H＋＋2Cl－===2Mn2＋＋Cl2↑＋3H2O
因Mn2O3有氧化性，会与浓盐酸发生氧化还原反应：Mn2O3＋6H＋＋2Cl－===2Mn2＋＋Cl2↑＋3H2O。
(6)加入金属Bi的目的是__________________。
将Fe3＋转化为Fe2＋
由已知信息③知，调pH＝2.6时，Fe3＋会水解生成Fe(OH)3沉淀，但Fe2＋还没开始沉淀，故要将Fe3＋转化为Fe2＋，在调pH后获得含FeCl2的滤液，为了不引入新的杂质，加入Bi作还原剂。
2.(2022·全国乙卷，26)废旧铅蓄电池的铅膏中主要含有PbSO4、PbO2、PbO和Pb，还有少量Ba、Fe、Al的盐或氧化物等，为了保护环境、充分利用铅资源，通过下图流程实现铅的回收。
一些难溶电解质的溶度积常数如下表：
一定条件下，一些金属氢氧化物沉淀时的pH如下表：
回答下列问题：(1)在“脱硫”中PbSO4转化反应的离子方程式为_______________________________________，用沉淀溶解平衡原理解释选择Na2CO3的原因： ______________________
_________________________________________________________________________________________________________________________。
(2)在“脱硫”中，加入Na2CO3不能使铅膏中BaSO4完全转化，原因是______________________________________________________________________________________
_____________________________________________________________ 。
(3)在“酸浸”中，除加入醋酸(HAc)，还要加入H2O2。(ⅰ)能被H2O2氧化的离子是______；
过氧化氢有氧化性，亚铁离子有还原性，会被过氧化氢氧化为铁离子。
(ⅱ)H2O2促进了金属Pb在醋酸中转化为Pb(Ac)2，其化学方程式为____________________________________；
Pb＋H2O2＋2HAc
过氧化氢促进金属Pb在醋酸溶液中转化为Pb(Ac)2，过氧化氢与Pb、HAc发生氧化还原反应生成Pb(Ac)2和H2O，依据得失电子守恒和原子守恒可知，反应的化学方程式为Pb＋H2O2＋2HAc===Pb(Ac)2＋2H2O。
===Pb(Ac)2＋2H2O
(ⅲ)H2O2也能使PbO2转化为Pb(Ac)2，H2O2的作用是___________。
过氧化氢也能使PbO2转化为Pb(Ac)2，铅元素化合价由＋4价降低到＋2价，PbO2是氧化剂，则过氧化氢是还原剂。
(4)“酸浸”后溶液的pH约为4.9，滤渣的主要成分是__________________。
Fe(OH)3、Al(OH)3
酸浸后溶液的pH约为4.9，依据金属氢氧化物沉淀时的pH可知，滤渣的主要成分为氢氧化铝、氢氧化铁。
(5)“沉铅”的滤液中，金属离子有____________。
加入碳酸钠不能使铅膏中的BaSO4完全转化，铁离子、铝离子转化为氢氧化铁、氢氧化铝沉淀，铅转化为氢氧化铅，最终转化为氧化铅，因此沉铅的滤液中，金属离子有Ba2＋和加入碳酸钠、氢氧化钠时引入的Na＋。
3.(2022·山东滕州二中模拟)富硼渣中含有镁硼酸盐(2MgO·B2O3)、镁硅酸盐(2MgO·SiO2)及少量Al2O3、FeO等杂质。由富硼渣湿法制备硫酸镁晶体和硼酸(H3BO3)晶体的一种工艺流程如下：
已知：生成氢氧化物沉淀的pH(金属离子的起始浓度为0.1 ml·L－1)
(1)酸浸时发生反应：2MgO·SiO2＋2H2SO4===2MgSO4＋SiO2＋2H2O,2MgO·B2O3＋2H2SO4＋H2O===2H3BO3＋2MgSO4。①上述反应体现出酸性强弱：H2SO4____(填“>”或“＜”)H3BO3。
2MgO·B2O3＋2H2SO4＋H2O===2H3BO3＋2MgSO4，根据强酸制弱酸可知，酸性：H2SO4＞H3BO3；
由于非金属性：B
滴加K3[Fe(CN)6]溶液，产生蓝
(3)除去浸出液中的杂质离子：用MgO调节溶液的pH至_____以上，使杂质离子转化为__________________(填化学式)沉淀，过滤。
Al(OH)3、Fe(OH)3
溶液中含有铁离子、铝离子等杂质，由表中数据可知，用MgO调节溶液的pH至4.7以上，使杂质离子转化为 Al(OH)3、Fe(OH)3。
(4)获取晶体：ⅰ.浓缩滤液，使MgSO4和H3BO3接近饱和；ⅱ.控制温度使两种晶体分别从溶液中结晶。结合如图溶解度曲线，简述ⅱ的方法：将浓缩液加入到高压釜中，升温结晶得到________晶体，分离后，再将母液降温结晶，分离得到_______晶体。
由图像可知硫酸镁的溶解度随温度升高先升高后降低，硼酸的溶解度随温度升高而增大，则可升温结晶，得到硫酸镁晶体，分离后，再将母液降温结晶，分离得到硼酸晶体。
4.(2022·南京模拟)钛是一种重要的金属，以钛铁矿[主要成分为钛酸亚铁(FeTiO3)，还含有少量Fe2O3]为原料制备钛的工艺流程如图所示。
(1)“溶浸”过程中生成了TiOSO4，其中Ti的化合价为_____，“溶浸”过程发生的主要反应的化学方程式为_________________________________________。
FeTiO3＋2H2SO4===TiOSO4＋FeSO4＋2H2O
TiOSO4中S的化合价为＋6价，O的化合价为－2价，根据化合物中各元素化合价的代数和为0，可知TiOSO4中Ti的化合价为＋4价。结合钛铁矿的成分及“溶浸”过程中生成了TiOSO4，可知该过程发生的主要反应的化学方程式为FeTiO3＋2H2SO4===TiOSO4＋FeSO4＋2H2O。
(2)物质A为单质，化学式为_____，“一系列操作”为蒸发浓缩、__________和过滤。
该流程中还有副产物FeSO4·7H2O，故需将溶浸产物中的Fe3＋除去，物质A为Fe。
(3)将少量FeSO4·7H2O溶于水，加入一定量的NaHCO3溶液，可制得FeCO3，写出反应的离子方程式为______________________________________。
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