專題11工藝流程題1．（2021·上海浦東新區高三一模）已知BaSO4性質穩定，不溶于水、酸和堿，高純度BaSO4具有廣泛用途，工業上利用重晶石(主要成分BaSO4)生產高純度BaSO4的工藝流程如下：(1)“高溫焙燒”時重晶石被還原為可溶性硫化鋇的化學方程式為_______?！叭芙狻睍r產生有臭雞蛋氣味的氣體，所得溶液呈堿性，原因是_______。流程中的“一系列操作”是指過濾、_______、_______。(2)分析本題流程，從中概括出提純類似BaSO4的無機鹽的一般路徑為_______。(3)流程中所用硫酸鈉溶液由芒硝(主要成分為Na2SO4?10H2O，含少量MgSO4、CaSO4)經提純制取，提純時需要依次加入的試劑是_______。(4)為測定芒硝的純度，稱取樣品ag，充分灼燒，實驗最終得到固體bg，則該芒硝樣品的純度為_______(用含a、b的代數式表示)。(5)實驗中判斷樣品已失去全部結晶水的依據是_______。下列情況會使芒硝純度測定結果偏小的是_______(選填編號)。a.有固體飛濺b.晶體未完全分解c.露置于空氣中冷卻d.坩堝未干燥2．（2021·江西上饒市高三一模）2020年初，突如其來的新型冠狀肺炎在全世界肆虐，依據研究，含氯消毒劑可以有效滅活新冠病毒，為阻斷疫情做出了巨大貢獻。二氧化氯(ClO2)就是其中一種高效消毒滅菌劑，但其穩定性較差，可轉化為較穩定的NaClO2保存。工業上常用吸收法和電解法制備NaClO2，其工藝流程示意圖如圖1。已知：a．純ClO2熔點為-59℃，沸點為11℃，純的ClO2受熱或遇光易發生爆炸，一般稀釋到10%以下。b．長期放置或高于60℃時，NaClO2易分解生成NaClO3和NaCl。(1)步驟1中，生成ClO2的化學方程式是___________，通入空氣的作用是___________。(2)方法1中，反應的離子方程式是___________，利用方法1制NaClO2時，溫度不能超過35℃，可能的原因是___________。(3)方法2中，NaClO2在___________生成(選填“陰極”或“陽極”)。(4)NaClO2的溶解度曲線如圖2所示，步驟3從NaClO2溶液中獲得NaClO2的操作是：加熱溫度至略低于60℃、___________、___________，過濾、洗滌、干燥。(5)保存液態ClO2的條件是___________(填字母)。a．常溫、密封、不避光b．低溫、密封、避光c．常溫、敞口、避光d．低溫、敞口、不避光(6)ClO2在殺菌的同時，可將劇毒氰化物氧化成無毒氣體，ClO2被還原為Cl-。某工廠污水中含CN-amg/L，處理10m3這種污水，至少需要ClO2___________mol。3．（2021·河北承德高三模擬）高鐵酸鹽(鈉、鉀)，具有很強的氧化性，從而非常有效地殺滅水中的病菌和病毒。實驗證明，由于其強烈的氧化和絮凝共同作用，高鐵酸鹽的消毒和除污效果，全面優于含氯消毒劑和高錳酸鹽。更為重要的是在整個的消毒和凈化過程中，不產生任何對人體有害的物質。高鐵酸鹽被科學家們公認為綠色消毒劑。某興趣小組利用黃銅礦廢渣(主要成分為CuFeS2和SiO2)制取高鐵酸鈉，工藝流程如下：回答下列問題：(1)焙燒黃銅礦廢渣時，為了提高產率可采取的操作為________(任寫一種可行性的操作)。(2)氣體X恰好被濃NaOH溶液吸收形成酸式鹽，此溶液呈_______(填“酸”、“堿”或“中”)性，試通過計算說明原因__________(已知X溶于水生成的含氧酸的電離平衡常數Ka1=2×10–2，Ka2=1×10–7)。(3)濾渣1的主要成分是_____(填化學式)，要檢驗溶液I中的金屬陽離子，實驗操作是_______。(4)在溶液I中加入合適的試劑Y是_____(填序號)。A．K2Cr2O7B．O3C．H2O2D．KMnO4(5)在溶液II中加入固體NaOH的目的有________、___________。(6)工業上利用NaClO的氧化性，在堿性條件下用FeCl3、NaOH、NaClO三種物質在一定條件下反應制得Na2FeO4，寫出該反應的化學方程式___________。4．（2021·山東濟南高三模擬）工業上以鈦鐵礦為原料，制備鈦白(TiO2)和鐵紅兩種重要產品的工藝流程如圖：已知：①鈦鐵礦的主要成分為鈦酸亞鐵(FeTiO3)，含有MgO、Al2O3、SiO2等雜質。②酸浸時，FeTiO3轉化為Fe2+和TiO2+；③本實驗溫度下，Ksp[Mg(OH)2]=1.0×10–11；④溶液中離子濃度小于1×10–5mo/L時，認為該離子沉淀完全。請回答下列問題：(1)FeTiO3中Ti元素的化合價為___________；操作1所需要的玻璃儀器有燒杯、玻璃棒、___________。(2)“水解”生成H2TiO3的離子方程式為___________；該反應需要加熱，加熱的目的是___________。(3)“沉鐵”過程中，反應的離子方程式為___________。(4)濾液2可用于制備Mg(OH)2若濾液2中c(Mg2+)=1.0×10-3mol/L，向其中加入NaOH固體，調整溶液pH大于___________時，可使Mg2+沉淀完全。(5)在制備鈦白(TiO2)過程中，需要測定鈦液中TiO2+的物質的量濃度：測定時首先取10mL鈦液用水沖稀10倍。加入一定量鋁粉，充分振蕩，使其完全反應：TiO2++Al→Ti3++Al3+(未配平)。過濾后，取出濾液20mL，向其中滴加2~3滴KSCN溶液，再加入5mL蒸餾水振蕩，用酸式滴定管滴加0.1mol/LFeCl3溶液(Fe3+能將Ti3+氧化成四價鈦的化合物)至終點，用去了30.00mLFeCl3溶液。則原鈦液中TiO2+的物質的量濃度為___________。5．（2021·廣西桂林市高三一模）工業上以菱錳礦(主要成分是MnCO3，還含有Fe2+、Ni2+等)為原料制備電解錳的工藝流程如圖所示。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+Mn2+Fe3+Fe2+開始沉淀時(c=0.01mol?L-1)的pH7.28.32.27.5沉淀完全時(c=1.0×10-5mol?L-1)的pH8.79.83.29.0回答下列問題：(1)浸出槽中發生多個反應：如主要成分與稀硫酸的反應、MnO2與Fe2+間的氧化還原反應等。這兩個反應的離子方程式分別為___________、___________。(2)加入氨水的目的是為除去雜質，根據流程圖及表中數據，pH應調控在___________范圍內。常溫下，Ksp[Fe(OH)3]=4.0×10-38，當pH=4時，溶液中c(Fe3+)=___________。(3)加入硫化銨是為除去剩余的Ni2+，由此可判斷相同溫度下溶解度：NiS_______Ni(OH)2(填“大于”或“小于”)。(4)電解硫酸錳溶液的化學方程式為___________。(5)工業上也可以用MnO2和Al粉作為原料，用鋁熱反應來制取金屬錳，反應的化學方程式為_____。(6)將分離出電解錳后的稀硫酸收集、循環使用，其意義是________。6．（2021·廣東汕頭市高三一模）陶瓷工業中鈷系色釉具有呈色穩定、呈色強度高等優點，利用含鈷廢料(主要成分為Co3O4，還含有少量的鋁箔、LiCoO2等雜質)制備碳酸鈷的工藝流程如下：(1)“濾液①”主要成分是：___________；“操作①”、“操作②”的分離方法是否相同___________(填“是”或“否”)。(2)“酸溶”中H2O2的作用是：___________(選填“氧化劑”或“還原劑”或“既是氧化劑又是還原劑”)；若用Na2S2O3代替H2O2則有兩種硫酸鹽生成，寫出Na2S2O3在“酸溶”時發生的化學方程式：___________。(3)已知鈷、鋰在有機磷萃取劑中的萃取率與pH的關系如下圖所示，則有機磷萃取時最佳pH為___________。(4)Co2+萃取的反應原理如下：Co2++2HR(有機層)CoR2+2H+，則從有機相中分離出CoSO4需向有機溶劑中加入以下哪種試劑___________(填選項)。A．H2SO4B．NaOHC．Co(OH)2D．HR(5)“沉鈷”時Na2CO3的滴速過快或濃度太大，都會導致產品不純，請分析原因：___________。(6)在空氣中煅燒CoCO3生成鈷的氧化物和CO2，測得充分煅燒后固體質量為24.1g，CO2的體積為6.72L(標準狀況)，則該鈷氧化物的化學式為___________。7．（2021·福建福州市高三一模）精對苯二甲酸(PTA)是生產聚酯纖維的重要化工原料。生產過程產生的氧化殘渣主要含有苯甲酸、對苯二甲酸、鈷錳催化劑等。采用以下工藝流程可實現PTA殘渣中有效成分苯甲酸和Co2+、Mn2+的回收與純化，達到廢物再利用的目的。序號浸取溫度/℃進料質量比溶劑：水：干殘渣苯甲酸浸取率/%1304∶1∶187.482404∶1∶190.333504∶1∶190.81(1)操作I的方法是______；實驗室進行操作Ⅱ主要用的玻璃儀器有_________。(2)判定乙酸異丁酯可用于浸取并有效回收苯甲酸的理由是_________。(3)從上表所列實驗數據可知苯甲酸在乙酸異丁酯中的溶解過程是_________(填“放熱”或“吸熱”)過程。(4)操作Ⅲ為蒸餾，蒸出的溶劑可返回_________工序循環使用。(5)鈷錳回收時常采用Na，S沉淀法將鈷沉淀為CoS，若油水分離后的溶液經蒸發濃縮后，Co2+和Mn2+的濃度均為0.1mol?L-1，計算說明當Co2+完全沉淀時產生的固體中不含MnS，支持這個結論的數學關系式是_________。［已知：Ksp(CoS)=2×10-25，Ksp(MnS)=2×10-13，完全沉淀指溶液中離子濃度小于10-5mol?L-1](6)得到的CoS通過硫酸化焙燒轉變為水溶性的CoSO4，其化學方程式為_________。8．（2021·湖南永州市高三二模）明代《天工開物》記載了“火法”煉鋅方法：“爐甘石(碳酸鋅)十斤，裝載入一泥罐內，然后逐層用煤炭餅墊盛，…，發火煅紅，…，毀罐取出，即倭鉛也”。現代工業開發了用NH3—NH4Cl水溶液浸出氧化鋅煙灰(主要成分為ZnO、Pb、CuO和As2O3)制取高純鋅的工藝流程如圖所示。已知浸出液含[Zn(NH3)4]2+、[Cu(NH3)4]2+、AsCl。(1)《天工開物》記載的煉鋅方法要求罐體用泥封嚴，目的是___________。(2)濾渣1的主要成分是___________(填化學式)。一段時間內鋅浸出率與溫度的關系如圖所示，分析出現該現象的原因___________。(3)“氧化除雜”的目的是將AsCl轉化為As2O5膠體，再經吸附聚沉除去，溶液始終接近中性，該反應的離子方程式是___________。(4)“電解”含[Zn(NH3)4]2+的溶液，陰極電極反應式是___________。陽極區產生一種無色無味的氣體，將其通入滴有KSCN的FeCl2溶液中，無明顯現象，該氣體是___________(填化學式)。(5)ZnCl2溶液在T1℃水解可得某堿式鹽，取11.38g該堿式鹽，T2℃完全水解后并煅燒，可得純氧化鋅8.1g。則該堿式鹽的化學式為___________。9．（2021·江蘇鹽城市高三一模）工業上可用紅土鎳礦(主要成分為NiO、FeO、Fe2O3)制備鎳并回收副產物黃銨鐵礬［(NH4)2Fe6(SO4)4(OH)12]的工藝流程如下。(1)“初步沉鐵”中，向酸浸后的溶液中通入NH3調節溶液的pH至1.5左右，溶液溫度保持80℃左右，鼓入空氣，一段時間后沉淀出黃銨鐵礬。鼓入的“空氣”的作用是_______。(2)“深度沉鐵”中，通入NH3調節溶液pH，溶液溫度保持65℃左右，加入H2O2溶液，反應1h后黃銨鐵礬沉淀趨于完全。①溶液中Fe3+轉化為黃銨鐵礬的離子方程式為_______。②溶液中c(H2O2)隨時間t的變化關系如圖所示，反應開始10~20min內c(H2O2)迅速減小，其原因是_______。(3)“深度沉鐵”時溶液保持的溫度比“初步沉鐵”時溶液保持的溫度低，其原因是_______。(4)已知幾種金屬離子的氫氧化物開始沉淀和沉淀完全時的pH如下表所示(金屬離子的起始濃度0.1mol·L-1)。金屬離子的氫氧化物Ni(OH)2Fe(OH)3黃銨鐵礬開始沉淀pH7.12.71.3沉淀完全pH9.23.72.3“深度沉鐵”中通入NH3調節溶液pH的范圍是_______。10．（2021·湖南高三模擬）鈦酸鋇(BaTiO3)是電子陶瓷材料的基礎原料，用于磁擴大器，電腦裝置和計算機元件的制造，工業上生產鈦酸鋇的一種工藝流程如下：已知：草酸氧化鈦鋇晶體的化學式為BaTiO(C2O4)2·4H2O。(1)用鹽酸酸浸時，當溫度高于40℃時，浸出率急劇降低的主要原因是___________，常溫下，若酸浸浸出液中c(Ba2+)=0.1mol·L-1，則c(CO)在浸出液中的最大值為___________mol·L-1(已知常溫下，BaCO3的溶度積Ksp=2.58×10-9)(2)常溫下，TiCl4為液體且極易水解，配制一定濃度的TiCl4溶液的方法是___________。(3)加入H2C2O4溶液時，發生反應的化學方程式為___________。(4)流程中通過過濾得到草酸氧化鈦鋇晶體后，為提高產品質量需對晶體洗滌。設計實驗方案驗證草酸氧化鈦鋇晶體是否洗滌干凈？___________。(5)高溫煅燒草酸氧化鈦鋇晶體［BaTiO(C2O4)2·4H2O]得到BaTiO3的同時，生成高溫氣體產物有CO、___________。和___________。(6)工業上還可利用固相合成法來制備BaTiO3，原理是將等物質的量的BaCO3和TiO2在1500℃下反應24h制備BaTiO3，該反應的化學方程式為___________。11．（2021·湖北高三模擬）CdS又稱鎘黃，可用作黃色顏料，也用于制備熒光粉等。以鎘鐵礦(成分為CdO2、Fe2O3、FeO及少量的Al2O3和SiO2)為原料制備CdS的工藝流程如圖：回答下列問題：(1)“濾渣1”的成分是_______(寫化學式)。(2)“還原鎘”時，產生能使澄清石灰水變渾濁的氣體，發生反應的離子方程式為____。(3)加入H2O2溶液的目的是_____。(4)通入H2S也可以“沉鎘”，發生反應的離子方程式為_______。(5)實際工業生產中，有時采用陽離子交換樹脂法來測定沉鎘后溶液中Cd2+的含量，其原理是：Cd2++2NaR=2Na++CdR2，其中NaR為陽離子交換樹脂。常溫下，將沉鎘后的溶液經過陽離子交換樹脂后，測得溶液中的Na+比交換前增加了0.0552g·L-1.此時溶液pH=6，則該條件下Cd(OH)2的Ksp=_______。(6)CdS不溶于稀鹽酸，可溶于濃鹽酸，并生成H2[CdCl4]，反應的化學方程式為_______。若向反應后的溶液中加水稀釋，又出現黃色沉淀，用平衡移動原理解釋___________(已知Cd2++4Cl-?[CdCl4]2-)12．（2021·貴州貴陽市高三一模）以菱鐵礦(主要成分FeCO3，還含有CaCO3和SiO2等雜質)為原料制備多功能水處理劑高鐵酸鉀(K2FeO4)的工藝流程如下：

已知：①K2FeO4可溶于水、徼溶于濃KOH溶液；②FeO在強堿性溶液中穩定，在Fe3+和Fe(OH)3催化作用下發生分解?；卮鹣铝袉栴}：(1)K2FeO4中Fe元素的化合價是___________；濾渣的主要成分有___________。(2)“氧化1”過程所發生反應的離子方程式為___________；設計方案驗證“氧化1”所得的溶液已經不再含有Fe2+___________(3)NaClO的電子式為___________；“氧化2”過程中生成了Na2FeO4和NaCl寫出該過程中發生的氧化還原反應的離子方程式___________(4)提純K2FeO4時采用重結晶、洗滌、低溫烘干的方法，洗滌劑最好選用___________(填字母序號)和異丙醇。a.H2SO4溶液b.KOH濃溶液c.Fe2(SO4)3溶液(5)加飽和KOH溶液轉化為K2FeO4后的溶液中，所含的陰離子除FeO和OH-外，一定還含有____。(6)實驗室也可按照如圖所示的裝置模擬電解法制備K2FeO4，其中陽極的電極反應式是_______。13．（2021·河南鄭州高三模擬）硫化鉍在光電、催化及儲能方面有著廣泛應用，還可用作新型鋰離子電池的電極材料。以浮選過的輝鉍礦(主要成分是Bi2S3，還含少量Fe2O3、SiO2等雜質)為原料制備高純Bi2S3的工藝流程如下：已知：鉍單質不溶于鹽酸，可溶于硝酸，BiCl3極易水解生成BiOCl沉淀。回答下列問題：(1)輝鉍礦的“浸出液”中鉍元素主要以Bi3+形式存在，寫出Bi2S3與FeCl3溶液反應的離子方程式：___________。(2)“浸出”時加入鹽酸，既可提高鉍的浸出率，又可_____；濾渣1的主要成分是S和______。(3)“還原”過程中發生置換反應的離子是___________，過量的鐵粉可用___________除去。檢驗過濾后的鉍粉是否洗凈的方法是___________。(4)如把鉍粉空氣氧化后“酸溶”改為直接用濃硝酸氧化鉍粉，不足之處是___________。(5)用Bi2S3/石墨烯復合材料、高純鋰作電極，LiPF6+EC/EMC作電解液制成的電池如圖所示。放電時電池的總反應為：Bi2S3+6Li=3Li2S+2Bi，電極材料中石墨烯的作用是___________。放電時負極的電極反應為___________充電時陽極的電極反應為___________。14．（2021·山東實驗中學模擬）草酸鈷是一種重要的化工材料，廣泛應用于有機合成。一種以銅鈷礦粉(主要成分為，還含一定量)為原料，生產草酸鈷晶體()的工藝流程如下：已知：①“浸出”液含有的離子主要有、、、、；②草酸鈷晶體難溶于水?；卮鹣铝袉栴}：(1)“浸出”時常采取分批加入細菌浸取液并攪拌的措施，其目的是____________________。(2)“萃取”步驟中萃取除去的主要金屬陽離子是______。在實驗室中進行萃取分液時需要使用的玻璃儀器主要有____________________。(3)“氧化”過程中發生的主要反應的離子方程式為____________________?！把趸睍r溫度常控制在70℃左右，溫度不宜過高也不宜過低的原因為____________________。(4)“過濾”后的濾液中加入溶液反應得到草酸鈷晶體，過濾得到的草酸鈷晶體需要洗滌，實驗室中洗滌該晶體的方法為____________________。(5)在空氣中加熱一定質量的固體樣品時，其固體失重率數據見下表，請補充完整表中問題。已知：①在空氣中加熱至300℃及以上時，所得固體產物為鈷氧化物，氣體產物為。②。序號溫度范圍/℃發生反應的化學方程式固體失重率Ⅰ120～22019.67%Ⅱ300～350___________________________________56.12%15．（2021·陜西安康市高三一模）磷酸亞鐵鋰是鋰離子電池中常用的正極材料，FePO4·2H2O(磷酸鐵)是制備磷酸亞鐵鋰的前驅體。用磷鐵渣(含Fe、FeP、Fe2P及SiO2)制備FePO4·2H2O的工藝流程如下：已知FePO4溶于強酸。(1)鋰在元素周期表中的位置為___________。H3PO4的一級電離方程式為___________。(2)“浸取”時，在密閉反應器中依次加入硝酸、硫酸，硝酸首先分解生成NO2和O2，O2將鐵和磷分別氧化為Fe2O3、P2O5。①Fe2P與O2反應的化學方程式為___________。②加入硫酸的目的是___________。(3)“制備”時發生反應的離子方程式為___________；上述流程制得的FePO4·2H2O中含有的雜質是___________；所得濾液中含有(NH4)2SO4，0.1mol/L的(NH4)2SO4溶液中，離子濃度由大到小的順序為___________。(4)FePO4與Li2CO3及C在高溫條件下生成LiFePO4和等物質的量的CO2、CO，該反應中還原劑與氧化劑的物質的量之比為___________。16．（2021·湖南長沙高三模擬）工業上常用水鈷礦(主要成分為Co2O3，還含少量Fe2O3、Al2O3、MgO、CaO等雜質)制備鈷的氧化物，其制備工藝流程如下：已知：CoC2O4?2H2O微溶于水，它的溶解度隨溫度升高而逐漸增大?；卮鹣铝袉栴}：(1)進行“酸浸”時，能提高“酸浸”速率的方法有_______(任寫2種)。(2)“酸浸”后加入Na2SO3生成Co2+的離子方程式為_______。(3)沉淀a所含有的主要物質是_______；溶液d中的金屬離子只有Co2+和Na+兩種，則溶液c中加入NaF溶液的作用是_______。(4)“沉鈷”過程中，加入(NH4)2C2O4使得n(C2O)∶n(Co2+)初始比值為1.15，沉淀反應時間為10min，沉淀反應的溫度與鈷的沉淀率關系如圖所示：該過程需控制溫度在46℃~50℃的原因是_______。(5)在空氣中煅燒CoC2O4生成鈷的某種氧化物和CO2，測得充分煅燒后固體質量為12.05g，CO2的體積為6.72L(標準狀況)，則此反應的化學方程式為_______。17．（2021·山東日照市高三一模）從砷化鎵廢料(主要成分為GaAs，含Fe2O3、SiO2和CaCO3等雜質)中回收鎵和砷的工藝流程如下：已知：鎵(Ga)既能溶于酸也能溶于堿，與NaOH溶液反應生成NaGaO2和H2?；卮鹣铝袉栴}：(1)“漿化”是將砷化鎵廢料轉變成懸濁液的過程，其目的是___________。(2)砷化鎵(GaAs)在“堿浸”時，砷轉化為Na3AsO4進入溶液，該反應的化學方程式為___________。(3)“堿浸”的溫度控制在70℃左右，溫度不能過高或過低的原因是___________；“濾渣I”的成分為___________(填化學式)。(4)向浸出液中加H2SO4進行“中和”，調節pH使鎵和硅共沉淀，不同pH時沉淀率如下表所示。根據表中數據可知，“中和”的pH應調節至___________范圍內，沉淀的效果最好。(5)“旋流電解”時用惰性電極，則所得“尾液”的溶質主要是___________(填化學式)，可進行循環利用，提高經濟效益。(6)若用240kg含鎵3％的砷化鎵廢料回收鎵，得到純度為99％的鎵7.10kg，則鎵的回收率為___________％(結果保留一位小數)。18．（2021·廣東省深圳高三模擬）高純硫酸錳在電池材料領域有重要用途。以軟錳礦(主要成分為，含有少量鐵和鋁的氧化物)、硫鐵礦(主要成分為)、鈦白廢酸(主要成分為)為原料制備的工藝流程如圖：(1)“酸浸”時，為提高錳的浸出率，可采取的措施是_______，“酸浸”過程中鈦白廢酸不宜過量太多，原因是_______。(2)在“酸浸”過程中，和顆粒組成兩個原電池，如圖所示：其中，原電池反應迅速，而原電池由于生成的硫覆蓋在顆粒表面，溶解速率受阻變慢。①原電池中，為原電池的_______(填“正極”或“負極”)，每消耗1mol，生成_______mol。②原電池負極上的電極反應式為_______。(3)已知部分金屬陽離子開始沉淀和沉淀完全的pH如表：開始沉淀的pH沉淀完全的pH1.93.23.44.78.110.179.5①要除去和，需要調節溶液的pH的范圍為_______。②加入也可以將濾液中的轉化為而除去，該反應的化學方程式為_______。③若石灰乳用量過大，則的產量