专题十四 化学工艺流程综合题型研究 无机化工流程题(4)（答案）

无机化工流程题(4)
1．废旧铅酸蓄电池拆解获得铅膏(主要由PbSO4、PbO2、PbO形成的悬浊液)，对其回收利用可减少环境污染。流程如下：
INCLUDEPICTURE "F:\\待考\\441化学（二轮书创新版\\402HX922.TIF" \* MERGEFORMATINET INCLUDEPICTURE "F:\\待考\\441化学（二轮书创新版\\402HX922.TIF" \* MERGEFORMATINET INCLUDEPICTURE "\\\\李艳普\\艳普\\441化学（二轮书创新版\\第二部分 大题逐空抢分\\402HX922.TIF" \* MERGEFORMATINET INCLUDEPICTURE "G:\\360MoveData\\Users\\Administrator\\Desktop\\《金版教程》2025-大二轮专题复习冲刺方案-化学-创新版\\全书完整Word文档\\分Word文档\\第二部分 大题逐空抢分\\402HX922.TIF" \* MERGEFORMATINET
(1)“还原”步骤为了加快速率可采取的一项措施是__________________________________；该步骤PbO2发生反应的化学方程式为__________________________________
(2)已知25 ℃时， Ksp(PbSO4)＝2.5×10－8，Ksp(PbCO3)＝7.4×10－14，Ksp(PbS)＝9.0×10－29，“脱硫”步骤选择最合适的试剂为________(填标号)
a．(NH4)2CO3 b．(NH4)2S c．NH4NO3
利用选出的脱硫试剂写出“脱硫”步骤的离子方程式：__________________________________；指出该步骤获得滤液的一种农业生产上的用途：________________
(3)“酸浸”步骤HBF4是一种强酸，试解释其酸性强于HF的原因：______________________________________，
该步骤PbO发生反应的离子方程式为________________________
(4)电解时，酸度不宜过大的原因是______________________________________；若电解时阳极有微量PbO2生成，写出生成PbO2的电极反应式：________________
2．硼化钛(结构式为B＝Ti＝B)常用于制备导电陶瓷材料和PTC材料。工业上以高钛渣(主要成分为TiO2、SiO2、Al2O3和CaO，另有少量MgO、Fe2O3)为原料制取TiB2的流程如下，回答下列问题：
已知：①电弧炉是由石墨电极和石墨坩埚组成的高温加热装置
②B2O3高温下蒸气压大、易挥发
③TiO2可溶于热的浓硫酸形成TiO2＋
(1)“滤渣”的主要成分为_____________________________(填化学式)
(2)“水解”需在沸水中进行，离子方程式为_______________________________________________，该工艺中，经处理可循环利用的物质为_____________________________(填化学式)
(3)“热还原”中发生反应的化学方程式为_________________，B2O3的实际用量超过了理论化学计量所要求的用量，原因是______________________________________。仅增大配料中B2O3的用量，产品中的杂质含量变化如图所示。杂质TiC含量随w%增大而降低的原因是_________________________________(用化学方程式解释)
(4)原料中的B2O3可由硼酸脱水制得。以NaB(OH)4为原料，用电渗析法制备硼酸(H3BO3)的工作原理如图所示，产品室中发生反应的离子方程式为_________________________________________________________。若反应前后NaOH溶液的质量变化为m kg，则制得H3BO3的质量为______________ kg
3．铂钌催化剂是甲醇燃料电池的阳极催化剂。一种以钌矿石[主要含Ru(CO3)2，还含少量的FeO、MgO、RuO4、CaO、SiO2]为原料制备钌(Ru)的流程如图。回答下列问题：
(1)Na2Fe4(SO4)6(OH)2中Fe的化合价为　　　　价。
(2)“酸浸”时，Na2SO3的作用是　　　　　　　　。“滤渣”的主要成分有SiO2和　　　　　　　　(填化学式)。“酸浸”中钌的浸出率与浸出温度、pH的关系如图所示，“酸浸”的最佳条件是　　　　　　　　
(3)“除铁”的离子方程式为 　　　　　　　　　　　(提示：1 mol NaClO3参与反应，转移6 mol电子)
(4)从“滤液2”中可提取一种化肥，其电子式为　　　　　　　　
(5)“灼烧”时通入Ar的作用是 　　　　　　　　　　　
4．甘肃矿产资源丰富，金属冶炼在国民经济发展中有着重要的作用。锰酸锂离子蓄电池是第二代锂离子动力电池，工业上用某软锰矿(主要成分为MnO2，还含有少量铁、铝及硅的氧化物)为原料制备锰酸锂(LiMn2O4)，流程如图所示，回答下列问题：
(1)基态Mn原子的价电子排布式为　　　　　　　，Mn元素位于元素周期表中的　　　　区
(2)“酸浸”时，为了提升各物质的浸出速率，除了适当升高温度外，还可以采取的措施是　　　　　　　　　　
(3)“还原”步骤得到的溶液中阳离子主要是Mn2＋，生成Mn2＋的离子方程式为　　　　　　　　　　　　　；滤渣1的主要成分为　　　　
(4)已知某离子浓度[用c(M)表示]形成沉淀与溶液pH的关系如下图所示：
则“精制”过程中，加MnO调节pH的范围是　　　　
(5)“沉锰”得到的是Mn(OH)2和Mn2(OH)2SO4滤饼，所得滤液回收可用于　　　　　　　
(6)“锂化”是将MnO2和Li2CO3按4∶1的物质的量比配料，球磨3～5 h，然后升温至600～750 ℃，保温24 h，自然冷却至室温得产品，写出化学反应方程式：　　　　　　　　　　　　　　　　　　
5．铬酸铅俗称铬黄，主要用于油漆、油墨、塑料以及橡胶等行业。一种以含铬废水(含Cr3＋、Fe3＋、Cu2＋)和草酸泥渣(含草酸铅、硫酸铅)为原料制备铬酸铅的工艺流程如下：
已知：Cr3＋＋3OH－Cr(OH)3H＋＋CrO＋H2O
回答下列问题
(1)草酸泥渣“粉碎”的目的是　　　　　　　　　　　　　，“焙烧”时加入碳酸钠是为了将硫酸铅转化为PbO，同时放出CO2，该转化过程的化学方程式为　　　　　　　　　　　　　
(2)滤渣的主要成分为　　　、　　　(填化学式)
(3)“沉淀除杂”所得滤液中含铬化合物主要为　　　　(填化学式)
(4)“氧化”工序中发生反应的离子方程式为　　　　　　　　　　　　　
(5)为了提高沉铬率，用平衡移动原理解释“酸溶”过程中所加硝酸不能过量的原因：　　　　　　　　　　　
(6)处理含1 mol CrO的废水时，Cr(Ⅵ)被还原成Cr(Ⅲ)。若投入10 mol FeSO4，使金属阳离子恰好完全形成铁铬氧体(FeO·FexCryO3，其中FexCryO3中Fe为＋3价)沉淀，理论上还需要投入Fe2(SO4)3的物质的量为　　mol
6．铍是航天、航空、电子和核工业等领域不可替代的材料，有“超级金属”之称。以绿柱石[Be3Al2(SiO3)6]为原料制备金属铍的工艺如下：
已知：“滤渣1”中含有铁、铝、硅的氧化物，Na3FeF6难溶于水，Be2+可与过量OH－结合成[Be(OH)4]2－(当溶液中被沉淀离子的物质的量浓度小于等于1×10－5mol·L－1时，认为该离子沉淀完全)；lg 2＝0.3
回答下列问题：
(1)“粉碎”的目的是　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
(2)750 ℃烧结时，Na3FeF6与绿柱石作用生成易溶于水的Na2BeF4，该反应的化学方程式为　　　　　　　
(3)“过滤1”的滤液中需加入适量NaOH生成Be(OH)2沉淀，但NaOH不能过量，原因是　　　　　　　　　　(用离子方程式表示)。
(4)已知Ksp[Be(OH)2]＝4.0×10－21，室温时0.40 mol·L－1 Be2+沉淀完全时的pH最小为　　　　
(5)“高温转化”反应产生的气体不能使澄清石灰水变浑浊,写出其化学方程式　　　　　　　　　　　　　　
(6)“电解”NaCl－BeCl2熔融混合物制备金属铍，加入NaCl的主要目的是　　　　　　　　　　
(7)绿色化学要求在工业生产中应有效利用原料，节约原料。本工艺过程可以循环利用的物质有　　　　　　　　
7．二氧化铈(CeO2)是一种重要的稀土氧化物，具有吸收强紫外光线的能力，可以用于光催化降解有机污染物，利用氟碳铈矿(主要成分为CeCO3F)制CeO2的工艺流程如图所示
(1)CeCO3F中Ce元素的化合价为　　　　　　价
(2)“焙烧”过程中可以加快反应速率,提高焙烧效率的方法是　　　　　　　　(写出一种即可)
(3)操作①所需的玻璃实验仪器有烧杯、　　　　　　　　
(4)上述流程中盐酸可用硫酸和H2O2替换，避免产生污染性气体Cl2，由此可知氧化性：CeO2　(填“＞”或“＜”)H2O2
(5)写出“沉铈”过程中反应的离子方程式 　　　　　　　　　　　若“沉铈”过程中，Ce3+恰好沉淀完全[c(Ce3+)为1.0×10－5 mol·L－1 ]，此时溶液的pH为5，则溶液中c(HCO)=　　　　　　　　 mol·L－1(保留2位有效数字)。{已知常温下 Ka1(H2CO3)＝4.3×10－7，Ka2(H2CO3)＝5.6×10－11，Ksp[Ce2(CO3)3]＝1.0×10－28}
(6)Ce4+溶液可以吸收大气中的污染物NOx减少空气污染,其转化过程如图所示(以NO2为例)。
①该反应中的催化剂为　　　　　　　　(写离子符号)
②该转化过程中氧化剂与还原剂物质的量之比为　　　　　　　　
8．氧化铈(CeO2)是一种应用非常广泛的稀土氧化物。现以氟碳铈矿(含CeFCO3、BaO、SiO2等)为原料制备氧化铈，其工艺流程如图所示，回答下列问题：
　
已知：①稀土离子易与SO形成复盐沉淀
②硫脲[CS(NH2)2]具有还原性，酸性条件下易被氧化为(SCN2H3)2
③Ce3+在空气中易被氧化为Ce4+，氧化性：Ce4+＞KMnO4
(1)滤渣A的主要成分是____________(填化学式)。
(2)步骤①加入稀硫酸浸出，Ce的浸出率与温度、稀硫酸的浓度的变化关系如图所示，应选择的适宜条件为________(填标号)；硫酸浓度过大时，浸出率降低的原因是________________________________
A．65 ℃、2.0 mol·L－1 B．75 ℃、2.0 mol·L－1 C．85 ℃、2.5 mol·L－1 D．100 ℃、2.5 mol·L－1
INCLUDEPICTURE "AF222.tif" INCLUDEPICTURE "E:\\2025方正图片文件\\2025二轮\\成盘\\化学\\AF222.tif" \* MERGEFORMATINET INCLUDEPICTURE "E:\\2025方正图片文件\\2025二轮\\成盘\\化学\\AF222.tif" \* MERGEFORMATINET INCLUDEPICTURE "E:\\2025方正图片文件\\2025二轮\\成盘\\化学\\AF222.tif" \* MERGEFORMATINET INCLUDEPICTURE "E:\\2025方正图片文件\\2025二轮\\成盘\\化学\\AF222.tif" \* MERGEFORMATINET INCLUDEPICTURE "F:\\AF222.tif" \* MERGEFORMATINET INCLUDEPICTURE "E:\\2025方正图片文件\\2025二轮\\成盘\\化学\\AF222.tif" \* MERGEFORMATINET INCLUDEPICTURE "E:\\2025方正图片文件\\2025二轮\\成盘\\化学\\AF222.tif" \* MERGEFORMATINET INCLUDEPICTURE "E:\\2025方正图片文件\\2025二轮\\成盘\\化学\\AF222.tif" \* MERGEFORMATINET INCLUDEPICTURE "E:\\2025方正图片文件\\2025二轮\\成盘\\化学\\AF222.tif" \* MERGEFORMATINET INCLUDEPICTURE "E:\\2025方正图片文件\\2025二轮\\成盘\\化学\\AF222.tif" \* MERGEFORMATINET INCLUDEPICTURE "E:\\2025方正图片文件\\2025二轮\\成盘\\化学\\AF222.tif" \* MERGEFORMATINET INCLUDEPICTURE "C:\\Users\\Administrator\\Desktop\\化学00\\AF222.tif" \* MERGEFORMATINET INCLUDEPICTURE "F:\\艾秀梅\\2025\\2025大二轮\\二轮成盘\\化学00\\AF222.tif" \* MERGEFORMATINET INCLUDEPICTURE "F:\\艾秀梅\\2025\\2025大二轮\\二轮成盘\\化学00\\AF222.tif" \* MERGEFORMATINET INCLUDEPICTURE "F:\\艾秀梅\\2025\\2025大二轮\\二轮成盘\\化学00\\AF222.tif" \* MERGEFORMATINET
(3)加入硫脲的目的是将CeF还原为Ce3+，反应的离子方程式为_______________________________
(4)步骤③加入盐酸后，通常还需加入H2O2，其主要目的是__________________________________________
(5)常温下Ka2(H2CO3)＝5.0×10－11，Ksp[Ce2(CO3)3]＝1.0×10－28，步骤④中Ce3+恰好沉淀完全，c(Ce3+)＝1.0×10－5 mol·L－1，此时溶液的pH＝5，则溶液中c(HCO)＝__________ mol·L－1
(6)若Ce2(CO3)3经步骤⑤充分灼烧后质量减少5.8 t，则获得CeO2的质量为__________ t
9．锌电解阳极泥(主要成分为MnO2、PbSO4和ZnO，还有少量锰铅氧化物Pb2Mn8O16和Ag)是冶锌过程中产生的废渣，一种回收锌电解阳极泥中金属元素锌、锰、铅和银的工艺如图。回答下列问题：
已知：①MnSO4·H2O易溶于水，不溶于乙醇
②葡萄糖的第五碳上羟基和醛基缩合可形成葡萄糖的半缩醛式。在较高温度及酸性催化条件下，葡萄糖能发生如下反应：＋HCOOH
(1)已知Pb2Mn8O16中Pb化合价为＋2价，Mn化合价为＋2价和＋4价，则氧化物中＋2价和＋4价Mn的个数比为　　　　　　
(2)“还原酸浸”过程中主要反应的离子方程式为　　　　　　　　　　
(3)实际锰浸出最适宜的葡萄糖加入量远大于理论加入量，其原因是 　　　　　　　　　　，为提高葡萄糖的有效利用率，除充分搅拌外还可采取的措施为　　　　　　　　　　
(4)整个流程中可循环利用的物质是　　　　　，获得MnSO4·H2O晶体的一系列操作是蒸发结晶、趁热过滤、洗涤、干燥,其中洗涤的具体操作是　 　　　　　　　　　　
(5)加入Na2CO3溶液的目的是将PbSO4转化为PbCO3，Na2CO3溶液的最小浓度为　　　　 mol·L－1(保留两位小数)。[已知：20 ℃时Ksp(PbSO4)＝1.6×10－8，Ksp(PbCO3)＝7.4×10－14]
10．Ce2(CO3)3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CePO4形式存在，还含有SiO2、Al2O3、Fe2O3、CaF2等物质。以独居石为原料制备Ce2(CO3)3·nH2O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Ⅲ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，生成Ce2(CO3)3·nH2O的离子方程式为　　　　　　　　　　　　　　　，常温下加入的NH4HCO3溶液呈　　　　　(填“酸性”“碱性”或“中性”)(已知：NH3·H2O的Kb＝1.75×10－5，H2CO3的Ka1＝4.4×10－7，Ka2＝4.7×10－11)
(6)滤渣Ⅱ的主要成分为FePO4，在高温条件下，Li2CO3、葡萄糖(C6H12O6)和FePO4可制备电极材料LiFePO4，同时生成CO和H2O，该反应的化学方程式为　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
11．利用氟磷灰石[主要成分为Ca5F(PO4)3，杂质为SiO2等]为原料生产可应用于巨型激光器“神光二号”的磷酸二氢钾(KH2PO4)，工艺流程如下。
已知：25 ℃时，Ksp(CaSO4)＝4.9×10－5，Ksp(CaSiF6)＝9.0×10－1，Ksp(BaCO3)＝1.0×10－9，Ksp(BaSiF6)＝1.0×10－6，Ksp(Na2SiF6)＝4.0×10－6。
(1)“酸浸Ⅰ”中生成Ca(H2PO4)2，其化学方程式为　　　　　　　　　　　　　
(2)“酸浸Ⅱ”中，滤渣的主要成分为　　　　
(3)“脱氟”中试剂X为　　　　(填“BaCO3”或“Na2CO3”)；当c(SiF)＝1.0×10－5 mol·L－1时，溶液中试剂X电离出的剩余金属阳离子的浓度为　　　　mol·L－1
(4)“中和法”为获得较高纯度的KH2PO4，控制pH范围为　　　　；在此pH范围内的KH2PO4溶液中各微粒浓度大小关系为　　　　　　　　　　　　　　
已知：溶液中H3PO4、H2PO、HPO、PO的分布分数δ随pH变化曲线如图
[如PO分布分数：δ(PO)＝eq \f(c(PO),c(H3PO4)＋c(H2PO)＋c(HPO)＋c(PO))]
(5)“电解法”工作原理如图
①阴极的电极反应式为　　　　　　　　　　　　　
②分析产品室可得到KH2PO4的原因：　　　　　　　　　　　　　
③相较于“中和法”，“电解法”的优点有　　　　　　　　　　　　(写出2条即可)
【无机化工流程题(4)】答案
1．(1)适当升温或充分搅拌等　PbO2＋SO2===PbSO4
(2)a　PbSO4(s)＋CO(aq)PbCO3(s)＋SO(aq)　作氮肥
(3)F原子与B原子配位后，导致HBF4中H—F键极性大于HF中H－F键极性，故酸性更强　
PbO＋2H＋===Pb2＋＋H2O
(4)防止氢离子在Pb2＋之前放电　Pb2＋－2e－＋2H2O===PbO2＋4H＋
解析：(2)加入铵盐的目的是将硫酸铅转化为铅的弱酸盐，便于后续与强酸HBF4反应，根据已知的溶解度，硫酸铅可以转化为碳酸铅或硫化铅，但是硫化铅后续反应会生成硫化氢有毒气体，故选择(NH4)2CO3最合适。
2．(1)SiO2　
(2)TiO2＋＋(x＋1)H2OTiO2·xH2O↓＋2H＋　H2SO4　
(3)TiO2＋B2O3＋5CTiB2＋5CO↑　B2O3高温下蒸气压大、易挥发，只有部分参加了反应　
TiC＋B2O3＋2CTiB2＋3CO↑　
(4)H＋＋[B(OH)4]－===H3BO3＋H2O　
解析：(4)有稀硫酸的一极为阳极，1膜为阳离子交换膜，氢离子通过1膜进入产品室，2膜为阴离子交换膜，原料室中的[B(OH)4]－通过2膜进入产品室，产品室中发生反应的离子方程式为H＋＋[B(OH)4]－===H3BO3＋H2O。右侧的石墨电极为阴极，电极反应为2H2O＋2e－===H2↑＋2OH－，原料室中的钠离子通过阳膜进入右侧阴极室，由电荷守恒可知，当阴极上通过1 mol电子时，NaOH溶液的质量变化为23 g－1 g＝22 g，此时制得H3BO3的物质的量为1 mol，质量为62 g，若反应前后NaOH溶液的质量变化为m kg，则制得H3BO3的质量为×m kg＝ kg。
3．(1)＋3
(2)还原RuO4　CaSO4　T＝65 ℃、pH＝1.0
(3)6Na+＋12Fe2+＋2ClO＋18SO＋6H2O ===3Na2Fe4(SO4)6(OH)2↓＋2Cl－＋6OH－
(4)
(5)作保护气，防止钌与空气中的氧气反应
解析：(1)Na2Fe4(SO4)6(OH)2中Na元素化合价为＋1价、S元素化合价为＋6价、O元素化合价为－2价、H元素化合价为+1价，根据化合价代数和等于0，Na2Fe4(SO4)6(OH)2中Fe的化合价为＋3价;
(2)根据题给流程图，“酸浸”后,溶液中钌元素只以Ru(SO4)2形式存在，可知Na2SO3把RuO4还原为＋4价，Na2SO3的作用是还原RuO4。二氧化硅和硫酸不反应、硫酸钙微溶，“滤渣”的主要成分有SiO2和CaSO4。根据题给图示,温度为65 ℃、pH为1.0时钌的浸出率最大，“酸浸”的最佳条件是T＝65 ℃、pH＝1.0;
(3)“酸浸”后溶液中的铁元素以Fe2+的形式存在，“除铁”时加入NaClO3把Fe2+氧化为Fe3+，碳酸钠调节pH生成
Na2Fe4(SO4)6(OH)2沉淀，反应的离子方程式为6Na+＋12Fe2+＋2ClO＋18SO＋6H2O ===3Na2Fe4(SO4)6(OH)2↓＋2Cl－＋6OH－
(4)“酸溶”后溶液中的溶质RuCl4与加入的(NH4)2C2O4反应生成Ru(C2O4)2沉淀和氯化铵，“滤液2”中的化肥是氯化铵,其电子式为
(5)“灼烧”时通入Ar作保护气，防止钌与空气中的氧气反应。
4．(1)3d54s2　d　
(2)适当增大硫酸的浓度；搅拌；将矿石粉碎(任选1种，其他合理答案均可)　
(3)MnO2＋2Fe2＋＋4H＋===Mn2＋＋2Fe3＋＋2H2O　SiO2　
(4)5.2≤pH＜8.8　
(5)作氮肥等　
(6)8MnO2＋2Li2CO34LiMn2O4＋2CO2↑＋O2↑
解析：软锰矿加稀硫酸酸浸，加入硫酸亚铁，在酸性条件下用硫酸亚铁把MnO2还原为硫酸锰，所得滤液含硫酸锰、硫酸铁、硫酸亚铁、硫酸铝，二氧化硅不溶于硫酸，滤渣1为二氧化硅；滤液中加双氧水把Fe2＋氧化为
Fe3＋，加MnO调节pH，生成氢氧化铁、氢氧化铝沉淀除铁和铝；过滤，滤液中加氨水生成Mn(OH)2和Mn2(OH)2SO4沉淀，Mn(OH)2和Mn2(OH)2SO4、水、氧气经过控温、氧化生成二氧化锰，二氧化锰和碳酸锂再生成LiMn2O4，根据质量守恒、电子守恒可知，还生成二氧化碳、氧气。(4)根据离子浓度形成沉淀与溶液pH关系图，调节pH过程中将铁离子和铝离子形成沉淀，而锰离子保留，所以调节pH的范围应在5.2≤pH＜8.8。
5．(1)加快反应速率　PbSO4＋Na2CO3CO2↑＋PbO＋Na2SO4　
(2)Fe(OH)3　Cu(OH)2　
(3)NaCrO2　
(4)3H2O2＋2CrO＋2OH－2CrO＋4H2O　
(5)硝酸过量导致溶液中氢离子浓度增大，使平衡2CrO＋2H＋Cr2O＋H2O正向移动，CrO含量降低，导致沉铬率下降　
(6)5
解析：向含铬废水中加入氢氧化钠溶液，调pH＝9，将溶液中的铬离子转化为NaCrO2，铁离子和铜离子转化为氢氧化铁、氢氧化铜沉淀，过滤得到含氢氧化铁、氢氧化铜的滤渣和滤液；向滤液中加入过氧化氢溶液，将溶液中的CrO转化为CrO；向烘干粉碎的草酸泥渣中加入碳酸钠焙烧，将硫酸铅转化为氧化铅，将焙烧渣水洗得到的氧化铅溶于硝酸溶液得到硝酸铅，将硝酸铅溶液和铬酸钠溶液混合反应，将铬酸钠转化为铬酸铅沉淀，过滤得到铬酸铅和滤液；向滤液中加入硫酸亚铁、硫酸铁，将溶液中的铬酸根离子转化为铁铬氧体，过滤得到达标排放的废水。(2)向含铬废水中加入氢氧化钠溶液，将溶液中的铬离子转化为NaCrO2，铁离子和铜离子转化为氢氧化铁、氢氧化铜沉淀，过滤得到含氢氧化铁、氢氧化铜的滤渣，所以滤渣的主要成分为Fe(OH)3、Cu(OH)2；(3)向含铬废水中加入氢氧化钠溶液，将溶液中的铬离子转化为NaCrO2，所以“沉淀除杂”所得滤液中含铬化合物主要为NaCrO2；(5)铬酸钠溶液存在如下平衡：2CrO＋2H＋Cr2O＋H2O，硝酸过量会使溶液中的氢离子浓度增大，平衡向正反应方向移动，溶液中的铬酸根离子浓度减小，导致沉铬率下降，所以为了提高沉铬率， “酸溶”过程中所加硝酸不能过量；(6)设加入硫酸铁的物质的量为a mol，由铬原子个数守恒可知，铁铬氧体(FeO·FexCryO3，其中FexCryO3中Fe为＋3价)的物质的量为 mol，由铁原子个数守恒可知10＋2a＝，由化合价代数和为零可得：3x＋3y＝6，由得失电子守恒可得： －2a＝3，解得a＝5、x＝、y＝。
6．(1)增大固体的表面积,提高水浸的浸取率
(2)2Na3FeF6＋Be3Al2(SiO3)63Na2BeF4＋Fe2O3＋Al2O3＋6SiO2
(3)Be(OH)2＋2OH－===[Be(OH)4]2－或Be2+＋4OH－===[Be(OH)4]2－
(4)6.3　
(5)BeO＋Cl2＋CBeCl2＋CO
(6)增强导电性　
(7)Na3FeF6、Cl2
解析 (1)绿柱石[Be3Al2(SiO3)6]烧结后得到固体混合物，为提高水浸效率，需要将固体粉碎，增大接触面积;
(2)750 ℃烧结时，Na3FeF6与Be3Al2(SiO3)6作用生成易溶于水的Na2BeF4和Fe2O3、Al2O3、SiO2等固体难溶物，该反应的化学方程式为2Na3FeF6＋Be3Al2(SiO3)63Na2BeF4＋Fe2O3＋Al2O3＋6SiO2;
(3)Be(OH)2呈两性，“过滤1”的滤液中若加入的氢氧化钠过量，则会继续溶解而生成可溶性盐，即
Be(OH)2＋2OH－===[Be(OH)4]2－或Be2+＋4OH－===[Be(OH)4]2－;
(4)由于Ksp[Be(OH)2]＝1×10－5×c2(OH－)＝4.0×10－21，则有c(OH－)＝2×10－8 mol·L－1，pH＝－lg＝6.3;
(5)“高温转化”反应产生的气体不能使澄清石灰水变浑浊，即BeO与C、Cl2反应得到BeCl2、CO,故其反应的化学方程式为BeO＋Cl2＋CBeCl2＋CO;
(6)从反应过程分析，NaCl没有参加反应，则加入NaCl的主要目的是增强导电性;
(7)由题干流程图可知，Na3FeF6可以循环利用，高温转化时需要利用Cl2，电解时又产生Cl2，即Cl2也可以循环利用。
7．(1)＋3　
(2)粉碎矿石、增大气流速度、提高焙烧温度(任写一种，合理即可)　
(3)漏斗、玻璃棒　
(4)＞
(5)2Ce3+＋6HCO===Ce2(CO3)3↓＋3H2O＋3CO2↑　0.18　
(6)①Ce4+　②1∶2
解析 (1)CeCO3F中C元素化合价为＋4价、O元素化合价为－2价、F元素化合价为－1价，根据化合价代数和等于0，Ce元素的化合价为＋3价;
(2)根据影响反应速率的因素，提高焙烧效率的方法是粉碎矿石、增大气流速度、提高焙烧温度等;
(3)操作①是分离Ce(BF4)3沉淀和CeCl3溶液，方法为过滤，所需的玻璃实验仪器有烧杯、玻璃棒、漏斗;
(4)Cl-被CeO2氧化为Cl2,CeO2为氧化剂，盐酸为还原剂,盐酸可用硫酸和H2O2替换，可知H2O2是还原剂，则氧化性CeO2＞H2O2;
(5)“沉铈”过程中CeCl3溶液和NH4HCO3反应生成Ce2(CO3)3沉淀,反应的离子方程式为2Ce3+＋6HCO===Ce2(CO3)3↓＋3H2O＋3CO2↑。若“沉铈”过程中，Ce3+恰好沉淀完全，则c(Ce3+)为1.0×10－5 mol·L－1,则c(CO)＝＝ ＝mol·L－1＝1×10－6 mol·L－1，eq \f(c(H＋)c(CO),c(HCO))＝5.6×10－11，此时溶液的pH为5，则溶液中c(HCO)＝eq \f(c(H＋)c(CO),5.6×10－11))＝mol·L－1≈0.18 mol·L－1;
(6)①根据题图示，总反应为4H2＋2NO24H2O＋N2，该反应中的催化剂为Ce4+;
②根据化学方程式4H2＋2NO24H2O＋N2,NO2中N元素化合价由＋4价降低为0价，NO2是氧化剂，H2中H元素化合价由0价升高为＋1价，H2是还原剂，该转化过程中氧化剂与还原剂物质的量之比为1∶2。
8．(1)BaSO4、SiO2　
(2)C　溶液中c(SO)增大，易与稀土离子形成复盐沉淀　
(3)＋CeF===2Ce3+＋(SCN2H3)2＋2HF＋2F－　
(4)防止Ce3+被氧化　
(5)0.2　
(6)17.2
解析：氟碳铈矿(含CeFCO3、BaO、SiO2等)在空气中焙烧，Ce3+在空气中被氧化为Ce4+，用硫酸浸取，Ce4+进入溶液，SiO2不反应，BaO与硫酸反应生成BaSO4沉淀，过滤分离，滤液中加入硫脲将Ce4+还原为Ce3+，Ce2(SO4)3与Na2SO4形成复盐沉淀Ce2(SO4)3·Na2SO4·nH2O，过滤分离，复盐沉淀加入碱，再加入酸，Ce3+被转移到溶液中，再加入碳酸氢铵使Ce3+沉淀为Ce2(CO3)3，最后灼烧分解生成CeO2。
(2)由图可知，应选择的适宜条件为：温度85 ℃，硫酸浓度2.5 mol·L-1，故选C；硫酸浓度过大时，浸出率降低的主要原因是：溶液中c(SO)增大，易与稀土离子形成复盐沉淀。
(3)硫脲具有还原性，酸性条件下易被氧化为(SCN2H3)2，加入硫脲的目的是将CeF还原为Ce3+，反应的离子方程式为＋CeF===2Ce3+＋(SCN2H3)2＋2HF＋2F－
(4)Ce3+在空气中易被氧化为Ce4+，步骤③加入盐酸后，通常还需加入H2O2，其主要目的是防止Ce3+被氧化。(5)Ksp[Ce2(CO3)3]＝1.0×10－28＝c2(Ce3+)·c3(CO)恰好沉淀完全，c(Ce3+)＝1.0×10－5 mol·L－1，c(CO)＝1.0×10－6 mol·L－1，此时溶液的pH＝5，溶液中Ka2(H2CO3)＝5.0×10－11＝eq \f(c(H＋)c(CO),c(HCO))，则c(HCO)＝0.2 mol·L－1。
(6)Ce2(CO3)3经步骤⑤充分灼烧后固体质量减少5.8 t，则：
2Ce2(CO3)3＋O24CeO2＋6CO2↑　Δm
4×172 6×12＋10×16
x 5.8 t
则获得CeO2的质量为5.8 t×＝17.2 t。
9．(1)1∶3
(2)C6H12O6＋24H+＋12MnO2===12Mn2+＋6CO2↑＋18H2O
(3)在较高温度及酸性催化条件下，葡萄糖发生了副反应，从而额外消耗了大量葡萄糖　少量多次加入葡萄糖
(4)醋酸(CH3COOH)　
向漏斗中加入乙醇至浸没MnSO4·H2O晶体(或沉淀)，待乙醇自然流下，重复此操作2~3次
(5)5.87×10－10
解析：锌电解阳极泥(主要成分为MnO2、PbSO4和ZnO，还有少量锰铅氧化物Pb2Mn8O16和Ag)加入稀硫酸酸洗，ZnO转化为ZnSO4，可得含ZnSO4的溶液;剩余滤渣中加入稀硫酸和葡萄糖还原酸浸，＋4价的Mn变成+2价Mn进入溶液，过滤得到MnSO4溶液,经过一系列操作，可得MnSO4·H2O晶体；向滤渣1中加入Na2CO3溶液,使PbSO4转化成溶解度更小的PbCO3，再加入醋酸，酸浸溶铅，得到Ag单质和醋酸铅溶液，在醋酸铅溶液中加入硫酸，生成PbSO4沉淀，过滤得PbSO4。
(1)由题中信息可知，Pb2Mn8O16中Pb化合价为＋2价，Mn化合价为＋2价和＋4价，设＋2价Mn有x个，+4价Mn有y个，根据化合价代数和为0，可得：
，解得，则＋2价Mn与＋4价Mn个数比为x∶y＝2∶6＝1∶3。
(2)向酸洗后剩余滤渣中加入稀硫酸、葡萄糖，与MnO2发生氧化还原反应，＋4价Mn得电子被还原成Mn2+，葡萄糖中C失电子被氧化成CO2，离子方程式：C6H12O6＋24H+＋12MnO2===12Mn2+＋6CO2↑＋18H2O。
(3)在较高温度及酸性催化条件下，葡萄糖能发生如下反应：
＋HCOOH，葡萄糖发生了副反应，从而额外消耗了大量葡萄糖；为提高葡萄糖的有效利用率，减少葡萄糖的损失，除充分搅拌外还可采取的措施为少量多次加入葡萄糖。
(4)在醋酸铅溶液中加入硫酸,得到PbSO4沉淀和醋酸,反应的化学方程式为(CH3COO)2Pb＋H2SO4===PbSO4↓＋2CH3COOH，则可循环利用的物质为醋酸；MnSO4·H2O易溶于水，不溶于乙醇，为了减少洗涤损失，MnSO4·H2O用乙醇洗涤，具体操作为向漏斗中加入乙醇至浸没MnSO4·H2O晶体(或沉淀)，待乙醇自然流下，重复此操作2~3次。
(5)加入Na2CO3溶液是将PbSO4转化为PbCO3，即PbSO4(s)＋CO(aq)PbCO3(s)＋SO(aq)，因Ksp(PbSO4)=1.6×10-8,原溶液中c(Pb2+)＝＝≈1.26×10－4mol·L－1，加入Na2CO3溶液生成PbCO3时，CO的最小浓度为c(CO)＝＝mol·L－1≈5.87×10－10mol·L－1。
10．(1)Ce　
(2)将“焙烧”所得固体粉碎、加热、搅拌
(3)Fe(OH)3和Al(OH)3
(4)为了使沉淀更完全,得到澄清溶液
(5)2Ce3+＋6HCO＋(n－3)H2O===Ce2(CO3)3·nH2O↓＋3CO2↑　碱性
(6)3Li2CO3＋C6H12O6＋6FePO46LiFePO4＋9CO↑＋6H2O↑
解析：本题借助化工流程图形式考查了核素构成、物质间的转化、陌生离子方程式和化学方程式的书写等知识。“焙烧”时，二氧化硅不参加反应，氧化铝和氧化铁分别与硫酸反应生成硫酸铝和硫酸铁，CaF2与浓硫酸反应生成硫酸钙，同时得到酸性气体HF。所以“水浸”时所得滤渣Ⅰ为SiO2。根据第(6)问题干可知，“除磷”时，加入的FeCl3溶液是为了除去PO，得到滤渣Ⅱ的主要成分为FePO4。“聚沉”过程加入MgO，为了得到沉淀Fe(OH)3和Al(OH)3，加入絮凝剂可使沉淀完全。最后加入NH4HCO3溶液是得到产品Ce2(CO3)3·nH2O。
(1)根据铈元素某种核素内的质子数和中子数可求得其质量数为58＋80＝138，所以该核素的符号为Ce。
(2)提高“水浸”效率的方法较多，如将“焙烧”所得固体粉碎、加热、搅拌等措施。
(3)滤渣Ⅲ的主要成分为Fe(OH)3和Al(OH)3。
(4)加入絮凝剂是为了使沉淀更完全,得到澄清溶液。
(5)“沉铈”时，Ce3+与HC相互促进水解，从而得到产品Ce2(CO3)3·nH2O，离子方程式为
2Ce3+＋6HCO＋(n－3)H2O===Ce2(CO3)3·nH2O↓＋3CO2↑。
由碳酸的Ka1可求得HCO的水解常数Kh＝，该水解常数Kh＞碳酸的Ka2，所以HCO在溶液中以水解为主,又由于NH的水解常数Kh为＝,则NH4HCO3溶液中NH的水解程度弱于HCO的水解程度,所以NH4HCO3溶液呈碱性。
(6)根据提示可得：Li2CO3＋C6H12O6＋FePO4LiFePO4＋CO＋H2O,配平可得化学方程式为3Li2CO3＋C6H12O6＋6FePO46LiFePO4＋9CO↑＋6H2O↑。
11．(1)Ca5F(PO4)3＋7H3PO4===5Ca(H2PO4)2＋HF↑　
(2)CaSO4、SiO2　
(3)Na2CO3　2.0×10－0.5或eq \f(,5)或0.63　
(4)4～6　c(K＋)＞c(H2PO)＞c(H＋)＞c(HPO)＞c(OH－)＞c(H3PO4)＞c(PO)　
(5)①2H3PO4＋2e－===2H2PO＋H2↑　
②阴极产生H2PO通过阴膜，阳极K＋通过阳膜，在产品室生成KH2PO4　③协同产生H2、Cl2；相较于KOH原料KCl廉价易获得
解析：氟磷灰石[主要成分为Ca5F(PO4)3，杂质为SiO2等]，用磷酸“酸浸”放出HF气体，生成Ca(H2PO4)2，加硫酸“酸浸”，生成硫酸钙沉淀和磷酸，过滤，滤液中加碳酸钠生成Na2SiF6沉淀脱氟，过滤，滤液为磷酸，用氢氧化钾中和法制备KH2PO4，或用电解磷酸和氯化钾混合液的方法制备KH2PO4。
(3)碳酸钡比BaSiF6更难溶，所以“脱氟”中试剂X不能用碳酸钡，试剂X为Na2CO3；当c(SiF)＝1.0×10－5
mol·L－1时，c(Na＋)＝＝2×10－0.5 mol·L－1。
(4)根据图示，“中和法”为获得较高纯度的KH2PO4，控制pH范围为4～6；在此pH范围内，Ka1(H3PO4)＝10－2.1、Ka2(H3PO4)＝10－7.2；Ka3(H3PO4)＝10－12.2，H2PO的水解常数为10－11.9；KH2PO4溶液中H2PO电离大于水解，所以KH2PO4溶液中各微粒浓度大小关系为c(K＋)＞c(H2PO)＞c(H＋)＞c(HPO)＞c(OH－)＞c(H3PO4)＞c(PO)。(5)①阴极氢离子得电子生成氢气，阴极的电极反应式为2H3PO4＋2e－===2H2PO＋H2↑。②阴极产生H2PO通过阴膜，阳极K＋通过阳膜，在产品室可得到KH2PO4。③相较于“中和法”，“电解法”的优点有协同产生H2、Cl2；相较于KOH原料KCl廉价易获得。
精品试卷·第 2 页 （共 2 页）
"()
" ()