押全国卷理综第28题 工业流程-备战2023年高考化学临考题号押题（云南，安徽，黑龙江，山西，吉林五省通用）（解析版）

押全国卷28题工业流程这题一般是陌生复杂的情境，多以工业流程图的形式呈现，阅读量相对较大。题目结构一般包括三个部分：试题情境、流程图和设问；流程图一般包括三个阶段：预处理阶段、分离提纯阶段和后期处理阶段;呈现形式一般包括三行；第一行为试剂线，第二行为操作线，第三行为杂质线。解决这类问题需要掌握：一是化学用语与概念，主要是根据题给信息及氧化还原反应规律，书写陌生的化学方程式或离子方程式；二是物质转化与应用，主要包括依据物质的性质分析判断反应过程各阶段物质的成分等；三是反应变化与规律，常常涉及电解质溶液、电化学的知识；四是实验原理与方法，一般是在初始处理阶段和除杂提纯阶段中涉及实验基本操作、物质的检验等。解决这类问题需要重点关注：①注意元素化合物的转化和实验基本操作的结合，常涉及除杂及离子的检验等。因为常见工业生产都会涉及除杂和分离等环节，特别常用的是通过调节溶液的pH达到除杂或分离的目的，对于产品的提取问题(由溶液到固体主要经历蒸发浓缩、冷却结晶、过滤洗涤、干燥、保存等)，这也是流程图题中的新变化；②化工生产的特点:原料的选择、循环利用、绿色化学、环境保护等；③了解常见化工生产用语的含义，比如碱洗、酸浸等；④由于题给信息较多，考查点比较综合，所以要认真审题，耐心作答。命题概率在全国卷中出现的概率均为100%，属于必考题考查理由以此承载着对化学重要组成部分-元素化合物知识的考查；承载着对真实问题情境的考查；承载着对理论联系实际、学以致用要求的考查；承载着对微粒观、变化观、守恒观的综合考查试题考向主要包括四个方面：一是元素及其化合物+基本概念+电解质溶液的小综合；二是元素及其化合物+基本概念+定量滴定的小综合；三是元素及其化合物+基本概念+电解质溶液+定量计算(或电化学)的大综合外观特征试题情境均为生产环保情境,具体包括自然资源利用和废物回收利用两种情境试题特征文字+流程图的形式；一般由三部分组成:试题情境+流程图+设问考查要求必备知识侧重于反应变化与规律、物质转化与应用、实验原理与方法:常见无机物的性质和应用；氧化还原反应规律的应用和氧化还原反应方程式的书写； 物质的分离、提纯、鉴别；电化学和定量计算等关键能力侧重于理解与辨析、分析与推测和探究与创新；根据流程图中各物质的变化过程，结合物质的性质和实际操作对题设问题进行分析判断，突出化学知识的迁移应用学科素养侧重于化学观念、思维方法、实践探索和态度责任高频考点化学方程式和离子方程式的书写、氧化还原反应原理的应用、pH和电化学原理分析、物质成分的判断等；计算方面常包括电离常数的计算、pH的计算、Ksp的计算以及滴定反应的计算；实验操作方面侧重于除杂和检验、选用试剂的目的或原因、实验方案的评价等一、制备类工业流程题在流程上一般可大致分为4个阶段：―→―→―→无机工艺流程题考虑的问题主要有以下几方面：一是选择将原料转化为产品的生产原理；二是除杂并分离提纯产品；三是提高产量和产率；四是减少污染，注意环保，发展“绿色化学”；五是考虑原料的来源丰富和经济成本；六是生产设备简单，生产工艺简便等。命题者围绕以上几方面设问，我们的解题思路是：（1）从生产目的(标)出发，读懂框图(流程)。解答时要看框内，看框外，里外结合；边分析，边思考，易处着手；先局部，后全盘，逐步深入。（2）分析流程中的每一步骤，从几个方面了解流程：A．反应物是什么，B．发生了什么反应，C．该反应造成了什么后果，对制造产品有什么作用。抓住一个关键点：一切反应或操作都是为了获得产品。（3）从问题中获取信息，帮助解题，了解流程后着手答题。对反应条件的分析可从以下几个方面着手：对反应速率有何影响、对平衡转化率有何影响、对综合生产效益有何影响(如可以从原料成本，原料来源是否广泛、是否可再生，能源成本，对设备的要求，环境保护等方面考虑)。 二、物质分离提纯类工艺流程题第一步：挖掘题干信息，分析原材料，确定主要成分及所含杂质。第二步：原材料预处理，通过酸浸和碱浸等手段，完成初步分离。第三步：分析核心反应，通过氧化、中和及离子交换等手段完成主要物质到产物的转化。第四步：产品的分离与提纯及含量测定，通过沉淀、结晶及煅烧等手段，得到粗品，通过滴定等定量过程，完成含量测定。 1．【2022年全国乙卷】废旧铅蓄电池的铅膏中主要含有、、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：难溶电解质一定条件下，一些金属氢氧化物沉淀时的如下表：金属氢氧化物开始沉淀的pH2.36.83.57.2完全沉淀的pH3.28.34.69.1回答下列问题：（1）在“脱硫”中转化反应的离子方程式为________，用沉淀溶解平衡原理解释选择的原因________。（2）在“脱硫”中，加入不能使铅膏中完全转化，原因是________。（3）在“酸浸”中，除加入醋酸()，还要加入。(ⅰ)能被氧化的离子是________； (ⅱ)促进了金属Pb在醋酸中转化为，其化学方程式为________；(ⅲ)也能使转化为，的作用是________。（4）“酸浸”后溶液的pH约为4.9，滤渣的主要成分是________。（5）“沉铅”的滤液中，金属离子有________。【答案】（1）    PbSO4(s)+CO(aq)=PbCO3(s)+SO(aq)    反应PbSO4(s)+CO(aq)=PbCO3(s)+SO(aq)的平衡常数K==3.4105>105，PbSO4可以比较彻底的转化为PbCO3（2）反应BaSO4(s)+CO(aq)=BaCO3(s)+SO(aq)的平衡常数K==0.04<<105，反应正向进行的程度有限（3）    Fe2+    Pb+H2O2+2HAc=Pb(Ac)2+2H2O    作还原剂（4）Fe(OH)3、Al(OH)3（5）Ba2+、Na+【解析】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，向铅膏中加入碳酸钠溶液进行脱硫，硫酸铅转化为碳酸铅，过滤，向所得固体中加入醋酸、过氧化氢进行酸浸，过氧化氢可将溶液中的亚铁离子氧化为铁离子，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，滤渣主要成分为氢氧化铝、氢氧化铁，过滤后，向滤液中加入氢氧化钠溶液进行沉铅，得到氢氧化铅沉淀，滤液中的金属阳离子主要为钠离子和钡离子，氢氧化铅再进行处理得到PbO。（1）“脱硫”中，碳酸钠溶液与硫酸铅反应生成碳酸铅和硫酸钠，反应的离子方程式为：PbSO4(s)+CO(aq)=PbCO3(s)+SO(aq)，由一些难溶电解质的溶度积常数的数据可知，Ksp(PbCO3)=7.410-14，Ksp(PbSO4)=2.510-8，反应PbSO4(s)+CO(aq)=PbCO3(s)+SO(aq)的平衡常数K====≈3.4105>105，说明可以转化的比较彻底，且转化后生成的碳酸铅可由酸浸进入溶液中，减少铅的损失。（2）反应BaSO4(s)+CO(aq)=BaCO3(s)+SO(aq)的平衡常数K==== ≈0.04<<105，说明该反应正向进行的程度有限，因此加入碳酸钠不能使铅膏中的BaSO4完全转化。（3）（i）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）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。（iii）过氧化氢也能使PbO2转化为Pb(Ac)2，铅元素化合价由+4价降低到了+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，依据金属氢氧化物沉淀时的pH可知，滤渣主要成分为氢氧化铝、氢氧化铁。（5）依据分析可知，加入碳酸钠不能使铅膏中的BaSO4完全转化，铁离子、铝离子转化为了氢氧化铁、氢氧化铝沉淀，铅转化为了氢氧化铅、最终变为了氧化铅，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+。2．【2022年湖南卷】钛(Ti)及其合金是理想的高强度、低密度结构材料。以钛渣(主要成分为，含少量V、Si和Al的氧化物杂质)为原料，制备金属钛的工艺流程如下：已知“降温收尘”后，粗中含有的几种物质的沸点：物质沸点/13612757180回答下列问题：（1）已知，的值只决定于反应体系的始态和终态，忽略、随温度的变化。若，则该反应可以自发进行。根据下图判断：时，下列反应不能自发进行的是_______。 A．B．C．D．（2）与C．，在的沸腾炉中充分反应后，混合气体中各组分的分压如下表：物质分压①该温度下，与C．反应的总化学方程式为_______；②随着温度升高，尾气中的含量升高，原因是_______。（3）“除钒”过程中的化学方程式为_______；“除硅、铝”过程中，分离中含、杂质的方法是_______。（4）“除钒”和“除硅、铝”的顺序_______(填“能”或“不能”)交换，理由是_______。（5）下列金属冶炼方法与本工艺流程中加入冶炼的方法相似的是_______。A．高炉炼铁B．电解熔融氯化钠制钠C．铝热反应制锰D．氧化汞分解制汞【答案】（1）C（2）    5TiO2+6C+10Cl25TiCl4+2CO+4CO2    随着温度升高，CO2与C发生反应（3）    3VOCl3+Al=3VOCl2+AlCl3    蒸馏（4）    不能    若先“除硅、铝”再“除钒”，“除钒”时需要加入Al，又引入Al杂质；（5）AC【解析】钛渣中加入C．Cl2进行沸腾氯化，转化为相应的氯化物，降温收尘后得到粗TiCl4，加入单质Al除钒，再除硅、铝得到纯TiCl4，加入Mg还原得到Ti。 （1）记①，②，③，④；A．由图可知，600℃时的，反应自发进行，故A不符合题意；B．由图可知，600℃时的，反应自发进行，故B不符合题意；C．由图可知，600℃时的，反应不能自发进行，故C符合题意；D．根据盖斯定律，可由①+③得到，则600℃时其，反应自发进行，故D不符合题意；故选C；（2）①根据表中数据可知，该温度下C主要生成CO和CO2，根据相同条件下气体的压强之比是物质的量之比可知TiCl4、CO和CO2的物质的量之比约是5：2：4，所以TiO2与C．Cl2反应的总化学方程式为5TiO2+6C+10Cl25TiCl4+2CO+4CO2，故答案为：5TiO2+6C+10Cl25TiCl4+2CO+4CO2；②随着温度升高，CO2与C发生反应，导致CO含量升高，故答案为：随着温度升高，CO2与C发生反应；（3）“降温收尘”后钒元素主要以VOCl3形式存在，加入Al得到VOCl2渣，根据得失电子守恒和元素守恒配平方程式为3VOCl3+Al=3VOCl2+AlCl3；AlCl3、SiCl4与TiCl4沸点差异较大，“除硅、铝"过程中可采用蒸馏的方法分离AlCl3、SiCl4，故答案为：3VOCl3+Al=3VOCl2+AlCl3；蒸馏；（4）若先“除硅、铝”再“除钒”，“除钒”时需要加入Al，又引入Al杂质，因此“除钒”和“除硅、铝”的顺序不能交换，故答案为：不能；若先“除硅、铝”再“除钒”，“除钒”时需要加入Al，又引入Al杂质；（5）本工艺中加入Mg冶炼Ti的方法为热还原法；A．高炉炼铁的原理是用还原剂将铁矿石中铁的氧化物还原成金属铁，属于热还原法，故A符合题意；B．电解熔融氯化钠制取金属钠的原理是电解法，故B不符合题意；C．铝热反应制锰是利用Al作还原剂，将锰从其化合物中还原出来，为热还原法，故C符合题意；D．Hg为不活泼金属，可以直接用加热分解氧化汞的方法制备汞，故D不符合题意；故答案选AC，故答案为：AC。 1．【2023·全国·模拟预测】纳米ZnO可用作催化材料、半导体材料。以锌焙砂(主要成分为ZnO、ZnSiO3，含少量Cu2+、Mn2+等)为原料制备纳米ZnO的流程如下：已知：i.；受热易分解，放出氨气；ii.。（1）“浸取”时，锌元素以形式进入滤液。①浸出率与温度关系如图甲所示，请解释55℃时浸出率最高的原因：_______。②浸出率与的关系如图乙所示，之后浸出率下降，说明_______(填序号)的浸出主要依赖硫酸铵浓度的大小。A．ZnO和    B．ZnO    C．③浸取过程加入的目的是_______。 （2）写出流程中生成“滤渣”的离子方程式：_______。（3）根据“蒸氨”时逸出的气体为氨气可推知“浸取”步骤中加入的氨水是过量的。你认为该推断是否正确？并说明理由：_______。（4）写出流程中“沉锌”的离子方程式：_______。（5）该流程中可以循环利用的物质是_______(写出主要成分的化学式)。【答案】（1）低于55℃时，反应速率随温度升高而增加，浸出率增大；超过55℃后，因氨气挥发而导致，浓度下降，浸出率下降C将氧化为除去（2）（3）不正确。可能是受热分解或铵盐分解放出氨气（4）（5）NH3、(NH4)2SO4【解析】由制备2Zn(OH)2•ZnCO3流程可知，锌焙砂(主要成分为ZnO，含少量Cu2+、Mn2+等离子)中加入硫酸铵、氨水、双氧水，发生ZnO+2+2NH3•H2O=[Zn(NH3)4]2++3H2O，且双氧水将锰离子氧化成二氧化锰，发生Mn2++H2O2+2NH3•H2O=MnO2↓+2+2H2O，过滤分离出二氧化锰，在滤液中加硫化铵，再过滤，除去铜离子，滤渣为CuS，蒸氨分离出氨气，再加入碳酸氢铵得到2Zn(OH)2•ZnCO3和二氧化碳气体，发生3Zn2++6=2Zn(OH)2•ZnCO3↓+5CO2↑+H2O，过滤得2Zn(OH)2•ZnCO3，滤液为硫酸铵溶液，2Zn(OH)2•ZnCO3进行焙烧得到ZnO，据此分析解题。（1）①温度升高，反应速率增大，浸出率逐渐增大，但浸出时加入，温度高于55℃后，温度升高，易分解出氨气，氨气挥发使浓度下降，浸出率反而下降，故答案为：低于55℃时，反应速率随温度升高而增加，浸出率增大；超过55℃后，因氨气挥发而导致，浓度下降，浸出率下降；②是强酸弱碱盐，水解使溶液呈酸性，是弱酸酸根离子，溶液酸性越强越容易形成，促进溶出，所以之后浸出率下降，说明的浸出主要依赖硫酸铵浓度的大小，C正确，故答案为：C； ③加入，发生反应或，将氧化为而除去，故答案为：将氧化为除去；（2）由分析可知，过滤分离出二氧化锰，在滤液中主要含有，向其中加硫化铵，再过滤，除去铜离子，滤渣为CuS，则流程中生成“滤渣”的离子方程式：，故答案为：；（3）由题给信息可知，“蒸氨”时逸出的氨气可能是由于“浸取”步骤中加入的氨水是过量的，也可能是受热分解放出氨气，从整个流程来看，逸出的氨气还可能是由铵盐分解产生的，故答案为：不正确，可能是受热分解或铵盐分解放出氨气；（4）“蒸氨”后溶液中主要存在的金属阳离子为锌离子，“沉锌”时加入碳酸氢铵，溶液中的锌离子与碳酸氢铵溶液反应生成，离子方程式为，故答案为：；（5）“蒸氨”过程中除去的多余NH3和“过滤Ⅲ”所得滤液中的(NH4)2SO4都可循环使用，故答案为：NH3、(NH4)2SO4。2．【2023·河北·模拟预测】联合多种工业制备是节能环保，高效生产，减少损耗的重要途径。钛和钛合金性能优良，广泛用于航空、造船和化学工业中。以钛铁矿(主要成分为FeTiO3，含有少量Fe2O3、SiO2)为主要原料制取Ti和绿矾，同时联合氯碱工业生产甲醇的工艺流程如图1所示。已知：TiOSO4+2H2OH2TiO3↓+H2SO4回答下列问题： （1）酸浸工序中发生的主要反应的化学方程式为FeTiO3+2H2SO4(浓)=TiOSO4+_____+2H2O。（2）某化学兴趣小组在实验室模拟该工艺流程，保持其他反应条件不变，测得体系中Fe(Ⅲ)含量随反应温度的变化如图2所示。为达到实验目的，最佳反应温度为_____。（3）下列关于工序①的叙述正确的是_____(填标号)。a.工序①为蒸发结晶、趁热过滤、洗涤、干燥b.将滤液迅速置于冰盐浴中冷却，有利于析出大颗粒晶体c.先用适量稀硫酸洗涤绿矾并将洗涤液与滤液合并，可提高钛的产率（4）灼烧工序制得一种钛的氧化物，可用作钛白颜料，该物质的一种晶胞结构(四方晶系)如图3所示。晶胞中钛原子的配位数为_____。该晶体的密度为_____g•cm-3(用含a、b、NA的代数式表示，NA为阿伏加德罗常数的值)。（5）工序②生成的气体C为可燃性气体，生成气体C的反应方程式为______。（6）还原工序中通入氩气的目的是______。（7）利用图4装置可获得金属钛。在较低的阴极电位下，TiO2中的氧解离进入熔融盐，最后只剩下纯钛，另一极产生O2、CO2和气体Q。产生气体Q的电极反应式为______。 【答案】（1）FeSO4（2）328K（3）c（4）6（5）TiO2+2Cl2+2CTiCl4+2CO（6）隔绝空气，防止钛、镁与氧气、二氧化碳等反应（7）O2--2e-+C=CO↑【解析】钛铁矿磨细后加浓硫酸酸浸，FeTiO3与H2SO4(浓)反应转变为TiOSO4、，加入铁屑还原体系中的，过滤，所得滤液在工序①中经冷却结晶、过滤、洗涤、干燥得到绿矾，其滤液加水、在加热下TiOSO4水解得到H2TiO3沉淀和H2SO4，过滤，在灼烧工序发生反应，制得；电解饱和食盐水生成的气体A为，气体B为，工序②为氯化工序，、、焦炭在高温条件下反应生成和气体C：气体C为可燃性气体CO，在氩气中被镁还原得到Ti。气体H2和CO用于合成甲醇。（1）酸浸工序中发生的主要反应为FeTiO3与H2SO4(浓)生成TiOSO4、和H2O，化学方程式为FeTiO3+2H2SO4(浓)=TiOSO4++2H2O，故应填写。（2）加入铁屑还原体系中的，为达到实验目的，Fe(Ⅲ)含量越少越好，则最佳反应温度为328K。（3）a．工序①为冷却结晶、过滤、洗涤、干燥，a项错误；b．若将滤液迅速冷却并剧烈搅拌，析出的晶体会很细，而将滤液静置并缓缓降温，得到的晶体颗粒较大，b项错误； c．绿矾表面附有，先用适量稀硫酸洗涤绿矾并将洗涤液与滤液合并，可减少的损耗，提高钛的产率，c项正确；选c。（4）灼烧工序发生反应，制得。据图知，1个晶胞中黑球个数为，白球个数为，因此黑球代表Ti，白球代表O。1个Ti与6个O相连，则Ti的配位数为6；1个晶胞的质量为，1个晶胞的体积为，则晶体密度为。（5）气体C为可燃性气体CO，电解饱和食盐水生成的气体A为，气体B为。工序②为氯化工序，、、焦炭在高温条件下反应生成和CO，生成气体C的反应方程式为TiO2+2Cl2+2CTiCl4+2CO。（6）钛、镁在高温下能与空气中的氧气、二氧化碳等反应，通入氩气的目的是隔绝空气，防止钛、镁与氧气、二氧化碳等反应。（7）阴极上发生反应，阳极上生成的电极反应式为，因氧气和石墨反应可生成或CO，故阳极上生成的电极反应式为，生成CO(气体Q)的电极反应式为。3．【2023·河南安阳·统考二模】氧化锌在橡胶、油漆涂料、化工、医疗及食品等行业有着广泛应用。一种以含锌烟灰(含有ZnO、CuO、PbO、FeO、Fe2O3、MnO、MnO2、CdO等)为原料制备氧化锌的工艺流程如图所示：已知：i．二价金属氧化物能分别与氨配合生成配离子，如[Fe(NH3)2]2+、[Mn(NH3)2]2+、[Zn(NH3)4]2+；ii．25°C时相关物质的Ksp如下表：物质MnSFeSZnSPbSCdSCuS Ksp2.5×10-136.3×10-181.6×10-248.0×10-283.6×10-295.0×10-36iii．Zn(OH)2和ZnCO3的分解温度分别为125°C、300°C。请回答下列问题：（1）“氧化预处理”阶段得到的氧化产物有FeOOH、MnO2，写出生成FeOOH的离子方程式：___________；“氧化预处理”的目的是___________。（2）若“氨浸”阶段溶解ZnO时消耗的n(NH3·H2O)：n(NH4HCO3)=2：1，写出该反应的离子方程式：___________。（3）已知：4NH3(aq)+Cu2+(aq)=[Cu(NH3)4]2+(aq)K=1013，则[Cu(NH3)4]2+(aq)+S2-(aq)=CuS(s)+4NH3(aq)的化学平衡常数K1为___________。（4）实验室模拟蒸氨装置如图所示。蒸氨时控制温度为95°C左右，在装置b中[Zn(NH3)4]2+转化为碱式碳酸锌沉淀。①用水蒸气对装置b加热时，连接装置a、b的导管应插入装置b的位置为___________(填字母)。A．液面上方但不接触液面B．略伸入液面下C．伸入溶液底部②在不改变水蒸气的温度、浸出液用量和蒸氨时间的条件下，为提高蒸氨效率和锌的沉淀率，可采取的措施是___________(写出一种)。③混合气体e可返回至“___________”阶段循环利用。（5）研究发现Znx(OH)y(CO3)z。热分解得到ZnO的过程可分为两步。某实验小组取11.2gZnx(OH)y(CO3)z固体进行热重分析，两步反应的固体失重率()依次为8.0%、19.6%，则Znx(OH)y(CO3)z的化学式为___________。【答案】（1）2FeO+ClO-+H2O=2FeOOH+C1-避免FeO、MnO在“氨浸”时溶解 （2）ZnO+4+2=[Zn(NH3)4]2++2+5H2O（3）2×1022（4）C增加水蒸气的流速(或增加单位时间通入的水蒸气用量，或在水蒸气出口采用多孔球泡等)氨浸（5）Zn2(OH)2CO3【解析】“氧化预处理”阶段得到的氧化产物有FeOOH、MnO2，氨浸”阶段ZnO、CuO、PbO、CdO转化为[Zn(NH3)4]2+等配离子，过滤，得到滤液b，深度净化阶段，加入Na2S溶液，生成CuS、PbS、CdS，过滤，除去杂质，得到滤液d，蒸氨时，[Zn(NH3)4]2+转化为碱式碳酸锌沉淀，煅烧，得到氧化锌。（1）已知“氧化预处理”阶段得到的氧化产物有FeOOH、MnO2，根据得失电子守恒、电荷守恒、元素守恒配平生成FeOOH的离子方程式：2FeO+ClO-+H2O=2FeOOH+C1-；根据相关物质的Ksp表格可知，“氧化预处理”的目的是避免FeO、MnO在“氨浸”时溶解，导致后续无法除去Fe2+、Mn2+。（2）若“氨浸”阶段溶解ZnO时消耗的n(NH3·H2O)：n(NH4HCO3)=2：1，该反应的离子方程式：ZnO+4+2=[Zn(NH3)4]2++2+5H2O。（3）已知：4NH3(aq)+Cu2+(aq)=[Cu(NH3)4]2+(aq)   K=1013，则。（4）①用水蒸气对装置b加热时，连接装置a、b的导管应插入装置b的位置为伸入溶液底部，保证将氨气充分蒸出，故选C。②在不改变水蒸气的温度、浸出液用量和蒸氨时间的条件下，为提高蒸氨效率和锌的沉淀率，可采取的措施是增加水蒸气的流速(或增加单位时间通入的水蒸气用量，或在水蒸气出口采用多孔球泡等)。③混合气体e为氨气和水蒸气的混合气体，故可返回至“氨浸”阶段循环利用。（5），热分解得到ZnO的过程中，第一步失去水，第二步失去二氧化碳，故，，则，故Znx(OH)y(CO3)z的化学式为Zn2(OH)2CO3。4．【2023·湖南张家界·统考二模】某软锰矿含锰为50%，是重要的锰矿石。其主要成分如表：软锰矿主要成分杂质MnO2MgO、FeO、Fe2O3、Al2O3、SiO2等杂质 某科研团队设计制备高纯度MnCO3。反应原理为①MnO2+BaS+H2O=MnO+Ba(OH)2+S；②MnO+H2SO4=MnSO4+H2O；③硫酸锰+碳酸氢铵+一水合氨→MnCO3↓(白色)。工艺流程图如图。回答下列问题：（1）软锰矿与硫化钡反应时，适当提高反应液温度的目的是_____。（2）“不溶物”中除SiO2外，还有_____(“填化学式”)。（3）工序2中加入H2O2的目的是_____，使用氨水调溶液的pH，理论上pH最小值为_____。(通常认为溶液中离子浓度小于10-5mol•L-1为沉淀完全；Ksp[Fe(OH)3]=10-38.6、Ksp[Fe(OH)2]=10-16.3、Ksp[Al(OH)3]=10-32.3、Ksp[Mn(OH)2]=10-12.7)（4）MnF2难溶于水，工序3加入MnF2的目的是除去Mg2+，其反应的离子反应方程式为_____。（5）碳化过程中发生反应的化学方程式为______。（6）由镍、锰、镓制备的磁性形状记忆型合金中，基态Mn原子的价电子的轨道表示式为_____。晶胞结构如图，晶胞参数为anm，则该晶体的密度为______g•cm-3(NA表示阿伏伽德罗常数)。【答案】（1）加快反应速率（2）S（3）将Fe2+氧化为Fe3+4.9（4）MnF2(s)+Mg2+(aq)MgF2(s)+Mn2+(aq)（5）MnSO4+NH4HCO3+NH3H2O=MnCO3↓+(NH4)2SO4+H2O（6）【解析】软矿石（MnO2、MgO、FeO、Fe2O3、Al2O3、SiO2等）加入硫化钡发生反应MnO2+BaS+H2O=MnO+Ba(OH)2+S后过滤，向滤渣中加入硫酸，MgO、MnO、FeO、 与硫酸反应生成、、、、，加双氧水将亚铁氧化成三价铁后用氨水以氢氧化铁和氢氧化铝的形式除去铁和铝元素，再用氟离子以氟化镁的形成去除镁。软锰矿中的成分在软锰矿溶于硫化钡溶液时，不参加反应，再加入硫酸酸解过程也不会溶于硫酸，所以沉淀中除了还有S。滤液加碳酸氢铵和氨水碳化后获得高纯碳酸锰。（1）升高反应温度，提高反应速率；（2）软锰矿中的成分在软锰矿溶于硫化钡溶液时，不参加反应，再加入硫酸酸解过程也不会溶于硫酸，所以沉淀中除了还有S；（3）MgO、MnO、FeO、与硫酸反应生成、、、、，结合题意与相近，若不加双氧水，沉淀的同时也会被沉淀，从而使和不能分离。工序2中加入H2O2的目的是将Fe2+氧化为Fe3+，再加入氨水生成、。由可知，pH最小应达到使沉淀完全，此时也已沉淀完全，即，则，，；（4）工序③中加入，产生的与反应生成沉淀，即发生反应；（5）“碳化”过程是硫酸锰、碳酸氢铵、氨水反应，其化学方程式为：；（6）M原子的原子序数为25，基态锰原子价电子轨道表示为根据晶胞均摊法计算，该合金化学式为，每个晶胞中有8个Ni、4个Mn、4个Ga，晶胞的体积为，所以该晶体的密度为。5．【2023·黑龙江哈尔滨·哈尔滨三中校考二模】在钢中加入一定量的钒，就能使钢的硬度、耐腐蚀性大增。工业上以富钒炉渣(主要成分为V2O5、Fe2O3和SiO2等)为原料提取五氧化二钒的工艺流程如图： 查阅资料：偏钒酸铵(NH4VO3)溶于热水和稀氨水，微溶于冷水，不溶于乙醇。钒的盐类的颜色五光十色，常被制成鲜艳的颜料。如：VO溶液为黄色，VO2+溶液为蓝色，而五氧化二钒则是红色的。（1）在第一步操作焙烧过程中V2O5转化为可溶性NaVO3，该反应的化学方程式为_____。（2）以上流程中应用过滤操作的有_____(填序号)，在③操作后，为使钒元素的沉降率达到98%，要加入较多的NH4Cl，从平衡角度分析原因_____。（3）产品纯度测定：将mg产品溶于足量稀硫酸配成100mL(VO2)2SO4溶液。取20.00mL该溶液于锥形瓶中，用amol•L-1H2C2O4标准溶液进行滴定，经过三次滴定，达到滴定终点时平均消耗标准溶液的体积为20.00mL。①完成下列滴定过程的离子方程式：_____。______VO+______H2C2O4+______=______VO2++______CO2↑+______②该滴定实验不需要另外加入指示剂，达到滴定终点时的实验操作和现象是______。③产品的纯度为______。(用质量分数表示，已知V2O5，M=182g/mol；H2C2O4，M=90g/mol)（4）钒的晶胞结构为体心立方结构(如图所示)。①若原子1，原子3，原子7的坐标分别为(0，0，0)，(1，1，0)，(1，1，1)；则原子8，原子9的坐标分别为_____，_____。②若晶胞边长为308pm，则钒的密度为_____g•cm-3。(列出计算式)【答案】（1）2V2O5+O2+4NaCl4NaVO3+2Cl2（2）③和④ 偏钒酸铵微溶于冷水，铵根离子浓度增大，促进生成偏钒酸铵沉淀平衡正向移动，增加铵根的浓度促进偏钒酸根水解平衡正向移动，钒元素沉降率增大（3）2VO+H2C2O4+2H+=2VO2++2CO2↑+2H2O当滴入最后半滴标准液后，溶液变为蓝色，且半分钟内不恢复到原来的的颜色%（4）(1，0，1)(，，)【解析】根据题意，焙烧时将五氧化二钒转化为偏钒酸钠，氧化铁和二氧化硅无变化，其反应为2V2O5+O2+4NaCl4NaVO3+2Cl2；水浸后除去氧化铁和二氧化硅，向滤液中加入氯化铵和硫酸可分离出偏钒酸铵，高温灼烧偏钒酸铵分解得到五氧化二钒，以此解答。（1）在第一步操作焙烧过程中V2O5转化为可溶性NaVO3，该过程中O元素由0价下降到-2价，Cl元素由-1价上升到0价，根据得失电子守恒和原子守恒配平方程式为：2V2O5+O2+4NaCl4NaVO3+2Cl2。（2）根据流程可知，水浸后偏钒酸钠溶于水，氧化铁和二氧化硅不溶于水。需过滤除去；在滤液中加入氯化铵和硫酸后有偏钒酸铵析出，需过滤得到偏钒酸铵；应用过滤操作的有③和④；偏钒酸铵微溶于冷水，铵根离子浓度增大，促进生成偏钒酸铵沉淀平衡正向移动，增加铵根的浓度促进偏钒酸根水解平衡正向移动，钒元素沉降率增大。（3）①有CO2气体生成，则反应应在酸性条件下进行，结合氧化还原反应的电子守恒规律、电荷守恒和原子守恒可得2VO+H2C2O4+2H+=2VO2++2CO2↑+2H2O；②VO溶液为黄色，VO2+溶液为蓝色，所以终点的现象为：当滴入最后一滴标准液后，溶液由黄色变为蓝色，且半分钟内不恢复到原来的颜色；③根据反应可得关系式2VO~H2C2O4，可得c(VO)=，带入数据可得c(VO)=2amol/L，n(VO)=cV=2amol/L0.1L，又2VO~V2O5，故n(V2O5)==0.1amol，m(V2O5)=nM=0.1amol182g/mol=18.2ag，样品的纯度为=%。（4）①由晶胞结构可知，原子8位于晶胞的顶点，坐标为：(1，0，1)；原子9位于晶胞的体心，坐标为：(，，)； ②晶胞中V的个数为1+8=2，若晶胞边长为308pm，则钒的密度为=。6．【2023·广东广州·校联考二模】氮化镓(GaN)具有优异的光电性能。一种利用炼锌矿渣[主要含铁酸镓、铁酸锌、]制备GaN的工艺流程如下：已知：①Ga与Al同主族，化学性质相似。②常温下，，，。③、在该工艺条件下的反萃取率(进入水相中金属离子的百分数)与盐酸浓度的关系见下表。盐酸浓度/反萃取率/%286.99.4469.152.1617.571.3回答下列问题：（1）“酸浸”时发生反应的离子方程式为____。“酸溶”所得滤渣的主要成分是________(填化学式)。（2）“酸浸”所得浸出液中、浓度分别为0.21、65。常温下，为尽可能多地提取并确保不混入，“调pH”时需用CaO调pH至_________(假设调pH时溶液体积不变)。（3）“脱铁”和“反萃取”时，所用盐酸的浓度a＝________，b＝_______(选填上表中盐酸的浓度)。（4）“沉镓”时，若加入NaOH的量过多，会导致的沉淀率降低，原因是_____________(用离子方程式表示)。（5）利用CVD(化学气相沉积)技术，将热分解得到的与 在高温下反应可制得GaN，同时生成另一种产物，该反应化学方程式为__________________。（6）①GaN的熔点为1700℃，的熔点为77.9℃，它们的晶体类型依次为_________、_________。②GaN晶体的一种立方晶胞如图所示。该晶体中与Ga原子距离最近且相等的N原子个数为________。该晶体密度为，GaN的式量为，则晶胞边长为________nm。(列出计算式，为阿伏加德罗常数的值)【答案】（1）Ga2(Fe2O4)3+24H+=2Ga3++6Fe3++12H2OCaSO4（2）略小于5.7（3）6mol/L2mol/L（4）Ga(OH)3+OH-=+2H2O（5）Ga2O3+2NH32GaN+3H2O（6）共价晶体分子晶体4【解析】矿渣中主要含铁酸镓、铁酸锌、SiO2，矿渣中加入稀硫酸，SiO2不溶于稀硫酸，浸出渣为SiO2，加入CaO调节pH，从已知②可知，Zn(OH)2Ksp相对Ga(OH)3和Fe(OH)3较大，因此控制pH可使Ga3+、Fe3+完全沉淀而Zn2+不沉淀，滤液中为硫酸锌，再加入稀硫酸酸溶，溶液中含有Ga3+和Fe3+，加入萃取剂萃取，然后加入amol/L盐酸进行脱铁，再加入bmol/L的盐酸进行反萃取，根据表中数据可知，脱铁时盐酸浓度较高，促使Fe3+更多地进入水相被除去，盐酸浓度为6mol/L，反萃取中要保证Ga3+更可能多地进入水相，则此时盐酸浓度为2mol/L，随后加入NaOH沉镓生成Ga(OH)3，Ga(OH)3经过热分解生成Ga2O3，最后经过CVD得到GaN。（1）Ga2(Fe2O4)3与稀硫酸反应生成Ga3+、Fe3+和H2O，反应的离子方程式为Ga2(Fe2O4)3+24H+=2Ga3++6Fe3++12H2O。酸溶前调节pH时加入了CaO，加入稀硫酸钙离子和硫酸根离子反应生成硫酸钙，硫酸钙微溶于水，故酸溶滤渣中为CaSO4。 （2）酸浸所得浸出液中Ga3+、Zn2+浓度分别为0.21g/L和65g/L即0.003mol/L和1mol/L，根据Ksp[Zn(OH)2]=10-16.6，Zn2+开始沉淀时c(OH-)=10-8.3mol/L，Zn2+开始沉淀的pH为5.7，根据Ksp[Ga(OH)3]=10-35.1，Ga3+开始沉淀时c(OH-)=1.49×10-11，则Ga3+开始沉淀的pH为3.17，则调节pH略小于5.7即可。（3）根据分析可知脱铁时盐酸浓度较高，促使Fe3+更多地进入水相被除去，盐酸浓度为6mol/L，反萃取中要保证Ga3+更可能多地进入水相，则此时盐酸浓度为2mol/L。（4）Ga与Al同主族，化学性质相似，沉镓时加入NaOH过多，则生成的Ga(OH)3重新溶解生成，离子方程式为Ga(OH)3+OH-=+2H2O。（5）Ga2O3与NH3高温下反应生成GaN和另一种物质，根据原子守恒，可得另一种物质为H2O，化学方程式为Ga2O3+2NH32GaN+3H2O。（6）①GaN熔点较高为1700℃，GaCl3熔点较低为77.9℃，则GaN为共价晶体，GaCl3为分子晶体。②从图中可知，该晶体中与Ga原子距离最近且相等的N原子个数为4个，根据均摊法，该晶胞中N原子个数为4，Ga原子个数为，设晶胞边长为anm，则ρ=，则a=nm。