無機化工流程題解題指導選擇題只有1個選項符合題意1.軟錳礦主要成分是MnO2，還含有少量的CaO、MgO、CuO等雜質。用軟錳礦生產MnSO4晶體的部分工藝流程如圖所示。下列說法錯誤的是()A.可用NaOH溶液檢驗浸出液中的Fe2＋B.CaCO3的作用是調節溶液pHC.BaS可除去Cu2＋D.“深度除雜”中加入MnF2可除去Mg2＋、Ca2＋2.(2023·濟南三模)利用反應2CoCl2＋10NH3＋2NH4Cl＋H2O2=2[Co(NH3)6]Cl3＋2H2O，制備三氯化六氨合鈷的流程如圖所示：已知：①鈷元素常見價態有＋2、＋3價，Co2＋和[Co(NH3)6]3＋在水溶液中穩定存在，Co3＋和[Co(NH3)6]2＋不能在水溶液中穩定存在；②常溫時Ksp[Co(OH)2]＝1.6×10－15。下列說法錯誤的是()A.加入的氯化銨可以抑制氨水電離，防止生成Co(OH)2B.加入濃氨水與過氧化氫的順序可以調換C.趁熱過濾并冷卻后加入10mL濃鹽酸，是為了提高產率D.測得所得產品中氮元素質量分數為31.0%，可能原因是產品中混有[CoCl(NH3)5]Cl23.(2023·煙臺期末)以鉻鐵礦(FeCr2O4，含Fe、Mg、Si氧化物等雜質)為主要原料制備紅礬鈉(Na2Cr2O7·2H2O)的工藝流程如下。下列說法錯誤的是()A.“浸取”時主要反應的離子方程式：2FeCr2O4＋7H2O2＋2OH－=2Fe3＋＋4CrOeq\o\al(2－,4)＋8H2OB.“酸化”的目的是將CrOeq\o\al(2－,4)轉化為Cr2Oeq\o\al(2－,7)C.“蒸發結晶”得到的副產品為Na2SO4D.將母液導入“酸化”操作中可實現循環利用4.(2023·青島二中月考)堿式氧化鎳(NiOOH)是鎳電池的活性正極材料。某化學實驗小組利用含NiO廢渣(含少量CuO、SiO2雜質)制備堿式氧化鎳的流程如下：下列敘述錯誤的是()A.為了提高“浸出”速率，可用玻璃棒進行攪拌B.濾渣Ⅰ和濾渣Ⅱ的主要成分分別為SiO2和CuSC.為簡化操作，可將“過濾Ⅰ”和“過濾Ⅱ”合并進行D.“母液”中仍存在大量的鎳元素，需要進一步回收利用5.(2022·河北卷)LiBr溶液可作為替代氟利昂的綠色制冷劑。合成LiBr工藝流程如下：下列說法錯誤的是()A.還原工序逸出的Br2用NaOH溶液吸收，吸收液直接返回還原工序B.除雜工序中產生的濾渣可用煤油進行組分分離C.中和工序中的化學反應為Li2CO3＋2HBr=CO2↑＋2LiBr＋H2OD.參與反應的n(Br2)∶n(BaS)∶n(H2SO4)為1∶1∶16.(2022·福建卷)用鉻鐵合金(含少量Ni、Co單質)生產硫酸鉻的工藝流程如下：下列說法錯誤的是()A.“浸出”產生的氣體含有H2B.“除雜”的目的是除去Ni、Co元素C.流程中未產生六價鉻化合物D.“濾渣2”的主要成分是Fe2(C2O4)37.(2022·山東卷)工業上以氟磷灰石[Ca5F(PO4)3，含SiO2等雜質]為原料生產磷酸和石膏，工藝流程如下：回答下列問題：(1)酸解時有HF產生。氫氟酸與SiO2反應生成二元強酸H2SiF6，離子方程式為________________________________________________________________________________________________________________。(2)部分鹽的溶度積常數見下表。精制Ⅰ中，按物質的量之比n(Na2CO3)∶n(SiFeq\o\al(2－,6))＝1∶1加入Na2CO3脫氟，充分反應后，c(Na＋)＝________mol·L－1；再分批加入一定量的BaCO3，首先轉化為沉淀的離子是________。BaSiF6Na2SiF6CaSO4BaSO4Ksp1.0×10－64.0×10－69.0×10－41.0×10－10(3)SOeq\o\al(2－,4)濃度(以SO3%計)在一定范圍時，石膏存在形式與溫度、H3PO4濃度(以P2O5%計)的關系如圖甲所示。酸解后，在所得100℃、P2O5%為45的混合體系中，石膏存在形式為__________________(填化學式)；洗滌時使用一定濃度的硫酸溶液而不使用水，原因是________________________________，回收利用洗滌液X的操作單元是________；一定溫度下，石膏存在形式與溶液中P2O5%和SO3%的關系如圖乙所示，下列條件能實現酸解所得石膏結晶轉化的是________(填標號)。A.65℃、P2O5%＝15、SO3%＝15B.80℃、P2O5%＝10、SO3%＝20C.65℃、P2O5%＝10、SO3%＝30D.80℃、P2O5%＝10、SO3%＝108.(2024·貴州六校聯盟聯考)廢鎳催化劑主要含Ni，還有少量Cu、Fe、Al及其氧化物、SiO2。某研究性學習小組設計如圖所示工藝流程回收鎳，制備硫酸鎳晶體(NiSO4·7H2O)。該小組同學查閱資料知：①鎳的化學性質與鐵相似，能與酸緩慢反應。②常溫下，溶液中金屬離子開始沉淀和完全沉淀的pH如下表所示：金屬離子Ni2＋Al3＋Fe3＋Fe2＋開始沉淀時(c＝0.01mol·L－1)的pH7.23.72.27.5沉淀完全時(c＝1.0×10－5mol·L－1)的pH8.74.73.29.0(1)廢鎳催化劑“粉碎”的目的是_________________________________________________________________________________。(2)濾渣2的成分是________(用化學式表示)。(3)“溶液中加入H2O2的目的是________________________________________________________________________(用離子方程式表示)；該溫度下，Ni(OH)2的溶度積常數Ksp是________。(4)下列物質調濾液pH，最好選用_____________(填序號)。a.氨水 B.NiCO3c.稀H2SO4 D.Na2CO3若調pH前c(Ni2＋)＝1.0mol·L－1，Al3＋和Fe3＋濃度均為0.01mol/L，則“調pH”需控制濾液pH的范圍為________。(5)Mg2＋易水解，海水中提取鎂有類似B的操作，如從MgCl2溶液中獲得溶質MgCl2·6H2O晶體需要在________氣流氛圍中，進行________、過濾、洗滌、干燥等操作。9.(2024·濰坊五縣區段測)利用含硒物料(主要成分為Se、S、Fe3O4、SiO2和少量含Cu、Ag的化合物)制取精硒的工業流程如下：已知：硫單質熔點：單斜硫119℃、正交硫95℃；單斜硫eq\o(,\s\up7(<95.6℃),\s\do5(>95.6℃))正交硫。回答下列問題：(1)“脫硫”選擇溫度為95℃的原因是_______________________________________________________________________________；實驗室進行“過濾”操作時，用到的玻璃儀器除燒杯外，還有________。(2)“氧化浸取”中，Se被氧化為Na2SeO4并收集到ClO2氣體，該反應的化學反應方程式為________________________________________________________________________________________________________________。(3)“除雜”中，Na2S濃度對粗硒除雜的影響如圖所示，精硒中的雜質含量先降低后上升的原因是________________________________________________________________________________________________________________。(4)“酸化”過程中制取精硒的離子方程式為_______________________________________________________________________________。(5)測定精硒中硒的含量：準確稱量0.2000g樣品，用濃H2SO4將樣品中的Se氧化得到SeO2；生成的SeO2加入到硫酸酸化的KI溶液中充分反應。用0.4000mol·L－1的Na2S2O3標準溶液滴定至終點，消耗Na2S2O3溶液24.00mL。精硒中硒的質量分數為________________________________________________________。上述過程發生的反應：Se＋2H2SO4(濃)=2SO2↑＋SeO2＋2H2O、SeO2＋4KI＋2H2SO4(濃)=Se＋2I2＋2K2SO4＋2H2O、2Na2S2O3＋I2=Na2S4O6＋2NaI無機化工流程題解題指導1.A[在第一步加稀H2SO4會使CuO和Fe溶解，用NaOH溶液，銅離子產生藍色沉淀，亞鐵離子產生白色沉淀后變為紅褐色，顏色變化不能反映Fe2＋是否存在，A項錯誤；由題圖中加CaCO3沉鐵可知此時應為調節pH使鐵轉為沉淀，B項正確；加BaS為除重金屬，溶液中只有Cu2＋是重金屬離子，故可知加入BaS為除Cu2＋，C項正確；經前面一系列除雜可知此時剩下Ca2＋和Mg2＋為雜質離子，且CaF2和MgF2均為難溶物，故為不引入新雜質可用MnF2除雜，同時MnF2也為難溶物，不會引入新雜質，D項正確。]2.B[A.直接加入氨水，溶液中的OH－濃度增大，會導致Co2＋以沉淀形式析出，則加入氯化銨可以抑制氨水電離出OH－，防止Co(OH)2沉淀的生成，故A正確；B.Co2＋和[Co(NH3)6]3＋在水溶液中穩定存在，Co3＋和[Co(NH3)6]2＋不能在水溶液中穩定存在，若先加入H2O2不易將Co2＋氧化，先將Co2＋轉化成[Co(NH3)6]2＋更易被H2O2氧化成穩定的[Co(NH3)6]3＋，故加入濃氨水與過氧化氫的順序不可以調換，故B錯誤；C.趁熱過濾并冷卻后加入少量濃鹽酸能有效促進[Co(NH3)6]Cl3的析出，從而提高產率，故C正確；D.[Co(NH3)6]Cl3產品中氮元素的質量分數為eq\f(6×14,59＋6×17＋3×35.5)×100%＝31.4%，當測得氮元素質量分數為31.0%(＜31.4%)時，說明配體NH3分子數偏少，可能的原因是產品中混有[CoCl(NH3)5]Cl2，故D正確。]3.A[“浸取”時，FeCr2O4被氧化為CrOeq\o\al(2－,4)，雜質Fe、Mg的氧化物及Fe(OH)3出現在濾渣1中，Si的氧化物轉化成SiOeq\o\al(2－,3)，然后加入硫酸進行中和，SiOeq\o\al(2－,3)形成H2SiO3沉淀出現在濾渣2中，經酸化后得到的溶液中有H2SO4、Na2SO4、Na2Cr2O7，“蒸發結晶”得到副產品Na2SO4，最后冷卻結晶得到產品紅礬鈉。A.“浸取”時發生氧化還原反應，過氧化氫將鉻鐵礦中正二價的鐵元素氧化為Fe3＋，將鉻元素由正三價氧化為正六價，由于浸取液為堿性，Fe3＋最終被轉化為Fe(OH)3沉淀，A符合題意；B.由流程圖知，“酸化”前鉻元素以CrOeq\o\al(2－,4)形式存在，“酸化”后鉻元素的存在形式為Cr2Oeq\o\al(2－,7)，故“酸化”的目的是將CrOeq\o\al(2－,4)轉化為Cr2Oeq\o\al(2－,7)，B不符合題意；C.“酸化”后的溶液中有H2SO4、Na2SO4、Na2Cr2O7，“蒸發結晶”可得到副產品Na2SO4，C不符合題意；D.母液中含有硫酸和少量Na2Cr2O7，可導入“酸化”操作中實現循環利用，D不符合題意。]4.D[NiO廢渣(含少量CuO、SiO2雜質)加入稀硫酸，NiO、CuO和稀硫酸反應，二氧化硅和稀硫酸不反應，過濾，向濾液中加入硫化氫沉淀銅離子，過濾，向濾液中加入氫氧化鈉和通入氯氣得到NiOOH沉淀，過濾得到NiOOH。A.用玻璃棒進行攪拌，增大接觸面積，提高“浸出”速率，故A正確；B.二氧化硅和稀硫酸不反應，因此濾渣Ⅰ是SiO2，除銅時加入硫化氫，因此濾渣Ⅱ的主要成分是CuS，故B正確；C.濾渣Ⅰ和濾渣Ⅱ的主要成分分別為SiO2和CuS，因此可簡化操作，可將“過濾Ⅰ”和“過濾Ⅱ”合并進行，故C正確；D.“母液”中主要是氯化鈉、氫氧化鈉，鎳元素含量幾乎沒有，因此不需要進一步回收鎳，故D錯誤。]5.A[由流程可知，氫溴酸中含有少量的溴，加入硫化鋇將溴還原生成溴化鋇和硫，再加入硫酸除雜，得到的濾渣為硫酸鋇和硫；加入碳酸鋰進行中和，得到的溴化鋰溶液經濃縮等操作后得到產品溴化鋰。還原工序逸出的Br2用NaOH溶液吸收，吸收液中含有溴化鈉和次溴酸鈉等物質，若直接返回還原工序，則產品中會有一定量的溴化鈉，導致產品的純度降低，A說法錯誤；除雜工序中產生的濾渣為硫酸鋇和硫，硫屬于非極性分子形成的分子晶體，而硫酸鋇屬于離子晶體，根據相似相溶原理可知，硫可溶于煤油，而硫酸鋇不溶于煤油，因此可用煤油進行組分分離，B說法正確；中和工序中，碳酸鋰和氫溴酸發生反應生成溴化鋰、二氧化碳和水，該反應的化學方程式為Li2CO3＋2HBr=CO2↑＋2LiBr＋H2O，C說法正確；根據電子守恒可知，溴和硫化鋇反應時物質的量之比為1∶1；根據硫酸鋇的化學組成及鋇元素守恒可知，n(BaS)∶n(H2SO4)為1∶1，因此，參與反應的n(Br2)∶n(BaS)∶n(H2SO4)為1∶1∶1，D說法正確。]6.D[由流程可知，加入稀硫酸溶解，生成氣體為氫氣，溶液中含Ni2＋、Co2＋、Cr3＋、Fe2＋加入Na2S分離出濾渣1含CoS和NiS，Cr3＋、Fe2＋不會沉淀，再加入草酸除鐵生成FeC2O4，過濾分離出硫酸鉻，以此來解答。A.四種金屬均與稀硫酸反應生成H2，A正確；B.共有四種金屬，由流程可知，沉鐵后分離出硫酸鉻，則“除雜”的目的是除去Ni、Co元素，B正確；C.由上述分析可知，流程中未產生六價鉻化合物，C正確；D.“濾渣2”的主要成分是FeC2O4，D錯誤。]7.(1)6HF＋SiO2=2H＋＋SiFeq\o\al(2－,6)＋2H2O(2)2.0×10－2SOeq\o\al(2－,4)(3)CaSO4·0.5H2O減少CaSO4的溶解損失，提高產品石膏的產率酸解AD解析氟磷灰石用硫酸溶解后過濾，得到粗磷酸和濾渣，濾渣經洗滌后結晶轉化為石膏；粗磷酸以精制Ⅰ脫氟、除硫酸根離子和SiFeq\o\al(2－,6)，過濾，濾液經精制Ⅱ等一系列操作得到磷酸。(1)氫氟酸與SiO2反應生成二元強酸H2SiF6，該反應的離子方程式為6HF＋SiO2=2H＋＋SiFeq\o\al(2－,6)＋2H2O。(2)精制Ⅰ中，按物質的量之比n(Na2CO3)∶n(SiFeq\o\al(2－,6))＝1∶1加入Na2CO3脫氟，該反應的化學方程式為H2SiF6＋Na2CO3=Na2SiF6↓＋CO2↑＋H2O，充分反應后得到沉淀Na2SiF6，溶液中有飽和的Na2SiF6，且c(Na＋)＝2c(SiFeq\o\al(2－,6))，根據Na2SiF6的溶度積可知Ksp＝c2(Na＋)·c(SiFeq\o\al(2－,6))＝4c3(SiFeq\o\al(2－,6))，c(SiFeq\o\al(2－,6))＝eq\r(3,\f(4.0×10－6,4))mol·L－1＝1.0×10－2mol·L－1，因此c(Na＋)＝2c(SiFeq\o\al(2－,6))＝2.0×10－2mol·L－1；同時，粗磷酸中還有硫酸鈣的飽和溶液，c(Ca2＋)＝c(SOeq\o\al(2－,4))＝eq\r(9.0×10－4)mol·L－1＝3.0×10－2mol·L－1；分批加入一定量的BaCO3，當BaSiF6沉淀開始生成時，c(Ba2＋)＝eq\f(1.0×10－6,1.0×10－2)mol·L－1＝1.0×10－4mol·L－1，當BaSO4沉淀開始生成時，c(Ba2＋)＝eq\f(1.0×10－10,3.0×10－2)mol·L－1≈3.3×10－9mol·L－1，因此，首先轉化為沉淀的離子是SOeq\o\al(2－,4)，然后才是SiFeq\o\al(2－,6)。(3)根據圖中的坐標信息，酸解后，在所得100℃、P2O5%為45的混合體系中，石膏存在形式為CaSO4·0.5H2O；CaSO4在硫酸中的溶解度小于在水中的，因此，洗滌時使用一定濃度的硫酸溶液而不使用水的原因是：減少CaSO4的溶解損失，提高產品石膏的產率；洗滌液X中含有硫酸，其具有回收利用的價值，由于酸解時使用的也是硫酸，因此，回收利用洗滌液X的操作單元是：酸解。由圖甲信息可知，溫度越低，越有利于實現酸解所得石膏結晶的轉化，由圖乙信息可知，體系溫度為65℃時，位于65℃線上方的晶體全部以CaSO4·0.5H2O形式存在，位于65℃線下方的晶體全部以CaSO4·2H2O。體系溫度為80℃時，位于80℃線下方的晶體全部以CaSO4·2H2O形式存在，在兩線之間以兩種晶體的混合物形式存在。A.P2O5%＝15、SO3%＝15，由圖乙信息可知，該點坐標位于65℃線以下，晶體以CaSO4·2H2O形式存在，可以實現石膏晶體的轉化，A符合題意；B.P2O5%＝10、SO3%＝20，由圖乙信息可知，該點坐標位于80℃線的上方，晶體全部以CaSO4·0.5H2O形式存在，故不能實現晶體的轉化，B不符合題意；C.P2O5%＝10、SO3%＝30，由圖乙信息可知，該點坐標位于65℃線上方，晶體全部以CaSO4·0.5H2O形式存在，故不能實現晶體轉化，C不符合題意；D.P2O5%＝10、SO3%＝10，由圖乙信息可知，該點坐標位于80℃線下方，晶體全部以CaSO4·2H2O形式存在，故能實現晶體的完全轉化，D符合題意；綜上所述，能實現酸解所得石膏結晶轉化的是AD。8.(1)增大固體表面積，提高酸浸速率(2)Fe(OH)3、Al(OH)3(3)2Fe2＋＋H2O2＋2H＋=2Fe3＋＋2H2O10－15.6(4)b4.7≤pH＜6.2(5)HCl蒸發濃縮、冷卻結晶解析由題給流程可知，廢鎳催化劑粉碎后加入稀硫酸酸浸，將金屬元素轉化為可溶的硫酸鹽，二氧化硅與稀硫酸不反應，過濾得到含有二氧化硅的濾渣和含有可溶硫酸鹽的濾液；向濾液中加入有機溶劑萃取、分液得到含有銅離子的有機層和溶液；向溶液中加入過氧化氫溶液，將溶液中亞鐵離子氧化為鐵離子，加入碳酸鎳調節溶液pH，將溶液中鐵離子、鋁離子轉化為氫氧化鐵、氫氧化鋁沉淀，過濾得到含有氫氧化鐵、氫氧化鋁的濾渣和含有硫酸鎳的濾液；硫酸鎳溶液經蒸發濃縮、冷卻結晶、過濾、洗滌、干燥得到七水硫酸鎳晶體。(1)廢鎳催化劑粉碎可以增大固體表面積，有利于增大反應物的接觸面積，提高反應速率；(2)由分析可知，濾渣2的主要成分為氫氧化鐵、氫氧化鋁；(3)由分析可知，加入過氧化氫溶液的目的是將溶液中亞鐵離子氧化為鐵離子，反應的離子方程式為2Fe2＋＋H2O2＋2H＋=2Fe3＋＋2H2O；由表格數據可知，氫氧化鎳的溶度積Ksp＝0.01×(10－6.8)2＝10－15.6；(4)由分析可知，調節溶液pH目的是將溶液中鐵離子、鋁離子轉化為氫氧化鐵、氫氧化鋁沉淀，為防止中和溶液中氫離子時引入新雜質，調節溶液pH時應加入碳酸鎳固體；根據表中數據可知鐵離子完全沉淀時的pH是3.2，鋁離子完全沉淀時的pH是4.7，c(Ni2＋)＝0.01mol·L－1時，鎳離子開始沉淀時的pH是7.2，所以氫氧化鎳的溶度積常數是0.01×(10－6.8)2＝10－15.6，由于調pH前鎳離子濃度是1.0mol·L－1，則鎳離子開始沉淀時氫氧根離子的濃度是eq\r(\f(10－15.6,1.0))mol·L－1＝10－7.8mol·L－1，對應的pH是6.2，則需控制