題型12化學工藝流程

互"八省”聯考典題

1.(2025年1月?“八省聯考”河南卷，15)一種利用鈦白粉副產品［主要成分為FeSO#7H2O,含有少量

Fe2(SO4)3>TiOSCU、MgSO4,MnSCU等］和農藥鹽渣(主要成分為Na3Po4、Na2sO3等)制備電池級磷酸鐵的工

藝流程如下。

NHF

H.SO,鐵粉4H2so4、H2O2KMnO

鈦白粉

副產品

FePO4-2H2O

一定條件下，一些金屬氟化物的&p如下表。

氟化物

FeF2MgF2MnF2

Kp2.3x10-65.1xl0-u5.2x10-3

回答下列問題：

(1)“除鈦”中產生的少量氣體是(填化學式)；鐵粉的作用之一是提高體系的pH,使得Ti02+水解

以TiO2xH2O沉淀形式除去，其另一個作用是。

(2)“除雜1”中除去的離子是(填化學式)。

(3)“氧化1”中若H2O2加入速度過快，會導致H2O2用量增大，原因是。本步驟不能使用稀鹽酸

代替H2s。4溶液，原因是=

(4)濾渣3的主要成分是MnC^xHzO,生成該物質的離子方程式為。

(5)“氧化2”的目的是減少氣體的排放(填化學式)。

(6)“沉鐵”中如果體系酸性過強，會導致FePOMH2。產量降低，原因是。

2.(2025年1月?“八省聯考”內蒙古卷，16)TiO2是冶煉金屬鈦的重要原料。氟化法從含鈦電爐渣(主要

含有Ti、Si、Fe、Ca元素)中制備TiC)2的流程如下:

NH4HF2-HF飽和NaCl溶液氨水水蒸氣

濾渣沉淀濾液氣體

回答下列問題：

(l)Ti位于元素周期表_______區。

(2)濾渣的主要成分為(NH4)3FeF6和=

(3)“除鐵”步驟溶液中殘留的FeF$3-以鈉鹽形式析出，離子方程式為0

(4)“水解”步驟中(NH4)2SiF6和(NH4)2TiF6的水解率(a)與溶液pH的關系如下圖所示。為提高分離效果，“水

解”的最佳pH為。水解后的濾液需返回工藝進行循環，目的是。

(5)“水解”生成(NH4)2TiOF4沉淀的化學方程式為=

(6)“燃燒”產生的氣體中可循環使用的物質是和(填化學式)o

(7)如下圖所示，“燃燒”溫度達1000℃時，銳鈦礦型TiC>2(晶胞I,Ti位于晶胞頂點、側面和體心)轉換

成金紅石型TiC>2(晶胞II)，晶胞體積V(I)=0.130nm3,V(II)=0.064nm3?則晶體密度比篙=(填

最簡整數比)。

II

3.(2025年1月?“八省聯考”四川卷，16)MnSC>4具有廣泛用途，一種從電解鋅陽極泥回收電池級MnSC?4

的流程如下。該陽極泥主要含有MnCh，以及Na+、K\Ca2\Mg2\ZU+和微量Pb?+等雜質離子。

H2S

陽極泥，溶解除雜I除雜HI濃縮結晶-MnSO

丁除鉀鈉十除雜II4

I十

沉淀1沉淀2沉淀3沉淀4濾液

已知：&p(ZnS尸1.0x10-22,Ksp(PbS)=8.0x10-28,^sp(MnS)=1.0xl0-1°o金屬離子生成氫氧化物沉淀，其

lg[c(M)/(mol.尸)]和溶液pH的關系如下圖所示:

(-1

(

1-2

n

o

U

I

U-4

-5123456789101112

pH

回答下列問題:

(1)基態錦原子的電子排布式為

(2)“溶解”步驟在酸性條件下進行，通入SO,的作用是.

++

(3)“除鉀鈉”步驟中，控制溶液pH=2.0，K和Na與Fe2(SO4)3反應分別生成KFe3KoH)3s0力和

NaFe3[(OH)3so也沉淀，其中K+生成沉淀的離子方程式為.

(4)“除雜I”步驟中，加MnCCh調溶液pH=4.0,該步除雜的總反應方程式為

(5)“除雜II”步驟中，析出的“沉淀3”是.

(6)“除雜III”步驟中，隨著“沉淀4”的生成，溶液pH將.(填“升高”或嚇降”或“不變”)。

(7)“濃縮結晶”步驟中，析出MnSCU后的濾液應返回到步驟，其目的是

4.(2025年1月?“八省聯考”云南卷，15)銅冶煉產生的銅渣是重要的二次礦產資源。從一種銅渣(主要

含FezSiCU、Co2SiO4>CoFe2()4和SQ及少量單質Cu、Co)中回收硅、鐵、鉆、銅的工藝如下:

2molL'1足量

水試劑XNHHO

H2soiNH3H2O32

HWpH=6.0、

W；Cu4so4(OH%

高溫濾液2

銅渣，->*浸取氧化,堿沉>堿沉2------------?水曲磯

固化1

濾渣1濾液3

己知：①H4SiO4易形成凝膠，難過濾，250℃時，易脫水。

②25℃時，相關物質的&p見下表

物質Fe(OH)2Fe(OH)3CO(OH)2

Ksp1X10*31x10-38.61X10*2

回答下列問題：

(1)“酸浸”前，采用方法可提高酸浸效率(填一條即可)。

(2)“酸浸”時，有空氣參與反應，Cu溶解的化學方程式為0從環保角度考慮，不使用HN03酸浸

的原因可能是(填一條即可)。

(3)“高溫固化”的作用是o

(4)“氧化”中可選用的最佳試劑X為(填標號)。

A.MnO2B.H2O2C.FeCl3

⑸25℃“堿沉1”中，pH>時，Fe3+沉淀完全(CWLOXIOYOI.LT)。

(6)“濾液3”中可回收的鹽主要有CoSO4和o

(7)水膽研部分晶體結構如下圖。下列說法正確的是(填標號)。

A.Cu2+的雜化方式可能為sp3d2

B.SO42-中心原子的孤電子對數為2

C.晶體中有離子鍵、配位鍵和氫鍵等化學鍵

5.(2025年1月?“八省聯考”陜西、山西、寧夏、青海卷，16)“三廢”的科學治理是環境保護和資源循

環利用的重要舉措。某含碑煙塵主要成分為AS2O3、Pb5(AsO4)3CKCuS和ZnS等。一種脫碑并回收AS2O3、

銅和鋅的流程如下：

AS2O3富銅液濾液

(回收)

已知：

①AS2O3微溶于冷水，易溶于熱水；

②“氧化酸浸”中，金屬硫化物轉化成硫酸鹽，難溶于熱水的Pb5(AsO4)3Cl轉化成H3ASO4；

③萃取時，將萃取劑HL溶于磺化煤油中，所得溶液作為有機相，萃取和反萃取原理為

2++2+

2HL+M、序、ML2+2H,式中M2+為C/+或ZnO

回答下列問題：

(1)“水浸''時，采用熱水的目的是o

(2)“氧化酸浸”時，CuS發生反應的離子方程式為,Pb5(AsOJCl與硫酸反應的化學方程式

為o

⑶銅萃取劑HL()中的N、酚羥基0均與Cu2+配位,

形成配合物CUL2。該配合物中CM+的配位數為,HL分子結構中設計正壬基的作用是。“反

萃取銅”后，“富銅液”為相(填“水”或“有機”)。

(4)“沉碑”時，采用生石灰處理，濾渣主要成分的化學式為。

(5)“反萃取鋅”時，試劑X為o

邕能力強化提分練

1.實驗室利用廢棄舊電池的銅帽(主要成分為Zn和Cu)回收Cu并制備ZnO的實驗流程如下：

通入空氣NaOH溶液Zn粉純堿

I!II

電池銅帽一gg一|調pH=2|>［豈換|“沉鋅一反圜—>ZnO

|丁

稀HC1濾渣濾液

(1)“溶解”時Cu發生反應的離子方程式為o

(2)“溶解”可適當升高溫度以加快反應速率，但溫度不宜過高。溫度不宜過高的原因是，

(3)濾渣中的主要物質是(填化學式)。

(4)“沉鋅”時生成堿式碳酸鋅[ZnC(Y2Zn(OH>xH2O],堿式碳酸鋅在空氣中加熱可轉化為ZnO,過程

中固體質量隨溫度的變化關系如下圖所示。已知：Zn(OH)2加熱至125。(ZnCCh加熱至350。(3均分解成

ZnO,該堿式碳酸鋅失去結晶水的溫度與Zn(OH)2的分解溫度接近。

S

1

7100

*

嶇

會

￡眠

日

嫂

及

回

<畫

底

羸

0100200300400500600

溫度Fc

根據以上實現數據計算，確定2￡0/2211(011)2段凡0中*的值(寫出計算過程)。

2.疏廣泛應用于冶金工業。以硅銅廢料(主要含CuzTe)為原料回收碗單質的一種工藝流程如下:

H2O2溶液、稀H2s。4Na2c2。4溶液Na2s。3溶液

碎銅廢料5$單質

浸出渣CuC2O4

243

已知：Kai(H2C2O4)=5.0x1O-,Ka2(H2C2O4)=1.5x1O_,Kai(H2TeO3)=1.0x1O-,

8

Ksp(CuC2O4)=2.0x1O-o

(1)“氧化酸浸”得到CuS04和H2TeO3,該反應的化學方程式為。

(2)“沉銅”時Na2c2O4過多會導致Cu2+與C2O42-生成環狀結構的配離子[CU(C2O4)2]2-,該配離子的結構式

為(不考慮立體異構)

(3)CuC2()4可溶于H2c2。4,反應CUC2O4+H2c2O4[Cu(C2O4)2K+2H+的平衡常數為。[已

2+210

知：反應Cu+2C2O4-[。1?2。4)2]2-的平衡常數K=1.8xlO]

(4)“還原”在50℃條件下進行，H2TeO3發生反應的離子方程式為。

(5)“還原”時，Na2sCh的實際投入量大于理論量，其可能的原因為0

(6)將一定質量的CUC2O4置于Ar氣中熱解，測得剩余固體的質量與原始固體的質量的比值隨溫度變化

的曲線如圖所示。350?40(TC下剩余固體的化學式為。

一Oo

9o

8o

蜩

眼7o

15及6o

畫

o

毀5

晅4O

50100150200250300350

溫度/七

3.金屬銖(Re)廣泛應用于國防、石油化工以及電子制造等領域，銖可通過還原高銖酸鍍(NHReOQ制備。

以鋁精礦(主要成分為鋁的硫化物和少量銖的硫化物)制取高鋅酸錢的流程如下圖所示。

生石灰硫酸氨水

浸渣濾渣(用于提鑰)水相有機相

(1)為了提高“焙燒”過程的效率，可以采取的措施為—(回答任意兩點)。“焙燒”過程加入生石灰，有效

解決了SO2的危害，則ReS2轉化為Ca(ReO4)2的方程式為。

+

⑵“萃取”機理為：R3N+H+ReO4-=R3N-HReO4,則“反萃取”所用試劑X為。

(3)如圖表示萃取液流速與鋅吸附率關系，萃取劑流速宜選用的范圍是6?8BV/h,選擇此范圍的原因

是

%

、

鼎

3段

蜂

24681012

萃取液流速(BV/h)

(4)已知高銖酸核微溶于冷水，易溶于熱水。提純粗高銖酸鏤固體的方法是—o

(5)經過上述反應后制備的銖粉中含有少量碳粉和鐵粉(其熔沸點見表)，在3500。(2下，利用氫氣提純可

得到純度達99.995%的銖粉，請分析原因。

1.0

8

S體

氣

相6

對

O.

含S

4

量

體

O.2固

0---------1----------1----------1----------1--------------------

1000150020002500300035004000

溫度/C

碳在高溫氫氣環境中氣-固相占比計算結果

物質熔點（°C）沸點（℃）

Re31805900

C36524827

Fe15352750

（6）三氧化鋅晶胞如下圖所示（小黑點代表銖或氧原子），銖原子填在了氧原子圍成的—（填“四面體”“立

方體”或“八面體”）空隙中。

4.氧缺位體（CuFezCU一4是熱化學循環分解水制氫的催化劑。一種以黃銅礦主要成分是（CuFeSz，含

SiO2>AI2O3等雜質）、為原料制備CuFe2C）4-6的流程如下：

高壓O.硫酸CuCuoHQ過量氨水

黃銅>Fe(OH)

礦粉3

N,Fe(OH),

CuFe,O.?皿1-CuFeO?，CuO<CU(NH)SO

2"s燃燒24灼燒344

溶液

己知：①酸浸后溶液中的金屬離子有Cu2+、Fe2\AF+和Fe3+

②25。（2時已知幾種金屬離子沉淀的pH如表所示:

金屬氫氧化物

Fe(OH)3A1(OH)3CU(OH)2Fe(OH)2

開始沉淀的pH1.93.46.47.0

完全沉淀的pH3.24.77.69.0

請回答下列問題：

(l)Cu位于元素周期表第四周期，第族。

(2)CuFeS2“焙燒”時生成三種氧化物，其化學方程式為o

(3)力口Cu“還原”的目是=

(4)濾渣2的主要成分為0

(5)已知CU(NH3)2C12有兩種同分異構體，則“沉鐵”過程中生成的[Cu(NH3)4]2+的空間構型是o

(6)充分“煨燒”CuFe2O4得到的氧缺位體(CuFe2C>44)的質量為原質量的98%,則3=。

氧缺位體分解水制氫分兩步：

第一步(完成方程式)；

第二步：2CuFe2O4_3=2CuFe2O4-s+6O2T。

3

(7)四方晶系CuFeS2晶胞結構如圖所示，己知(CuFeS2晶體的密度是pg-cm-,則a=(設NA為

阿伏加德羅常數的值)。

5.實驗室以含鋅廢液(主要成分為ZnSCU，還含有少量的Fe"MV+)為原料制備ZnCC)3-2Zn(OH)2的實

驗流程如下：

Na2s2。8試劑XNH4HCO3

MnO2Fe(OH)3濾液

⑴寫出基態Zn原子的電子排布式：,Na2s2。8中S元素的化合價為

(2)寫出“氧化除錦”時反應的離子方程式：.

⑶常溫下“調節pH”時，試劑X可選用；已知溶液中Zn2+物質的量濃度為1.2mol-LT,Fe(OH)3

的Km=2.7x10-39,Zn(OH)2的Ksp=1.2x10*,則pH的調節范圍為(則0.5)。己知：當溶液中離

子濃度小于或等于10-5mol-LL認為該離子已除盡。

(4)寫出“沉鋅”時反應的離子方程式：

(5)“濾液”中的主要成分的用途：

⑹ZnCO3-2Zn(OH)2經焙解得到的活性ZnO晶胞結構如圖所示。該晶胞中Zn原子的配位數為:

已知晶胞參數為anm、bnm,則該晶胞的密度為cnr3。(寫出計算表達式即可)

6.CrCb是重要的化工試劑，用高鋁銘鐵礦(主要含和AI2O3，還含FezCh、FeO、MgO、SiO2)$iJ

取CrCh的流程如下：

高鋁

格鐵礦稀硫酸試劑X氨水NaOH溶液稀鹽酸

濾渣1濾渣2濾液

3+3+

已知：①Cr+6NH3-H2O=[Cr（NH3）6]+6H2O

②相關金屬離子在不同濃度下生成氫氧化物沉淀的pH如圖：

回答下列問題

(1)濾渣1主要成分是,濾渣2主要成分是o

(2)試劑X可選用,簡述該流程設計添加X的好處與不好之處，好處是,不好之處

是O

(3)“操作I”為過濾、洗滌，則證明沉淀洗滌干凈的操作方法是。

(4)蒸發結晶操作應在________條件下進行

(5)硼化銘(CrB)可用作耐磨、抗高溫氧化涂層和核反應堆中的中子吸收涂層，硼化銘是在650。(3時由金

屬鎂與硼、氯化銘的混合物制得的，寫出該反應的化學方程式：0

7.Fe3C?4是一種重要的化工產品，以黃鐵礦燒渣(主要含FezCh、Fe3O4>CaO等物質)為原料制備FesCU

的過程如下。

鐵粉.NaOH、02

FeSO,FeO

用翳邈3尋國純化”制備34

(1)酸浸、過濾

①酸浸過程Fe3O4發生反應的離子方程式是0

②充分酸浸后浸取液中仍有Ca2+殘留，加入FeS2可進一步提高鈣的脫除率，結合方程式解釋原

⑵純化

@Fe粉的作用是o

②檢驗純化是否完全還原，應向濾液中加入。

a.KMnCU溶液b.K3【Fe(CN)6］溶液c.KSCN溶液

(3)制備

將NaOH溶液與FeSC)4溶液(稍過量)按一定比例混合，產生白色沉淀，繼而轉變為墨綠色，最后變為黑

色。溶液混合的同時通入空氣并記錄pH的變化，如圖所示。

PH

78

68

66

4.7

0.0

已知：

i.pHM.8時，濁液中主要存在Fe（OH）+、Fe（OH）2和少量Fe2+

ii.墨綠色物質主要成分為Fe5O2（OH）5s。4制備過程可能發生了如下歷程:

Fe2+Fe(OH)[「Fe(OH)2

—墨綠色物質4

+Fe9H)；」」Fe(OHr

Fe(OH)2-Fe(OH)

①0?ti時段，pH明顯降低。結合離子方程式解釋原因：

②t「t2時段，墨綠色物質的生成與轉化（生成Fe?。。同時進行。

a.生成墨綠色物質的方程式是：。

b.墨綠色物質轉化為Fe3（）4的方程式是:

③t2?t3時段，pH繼續降低的原因是:

8.硼化鈦（結構式為B=Ti=B）常用于制備導電陶瓷材料和PTC材料。工業上以高鈦渣（主要成分為

TiO2>SiO2>AI2O3和CaO,另有少量MgO、FezCh）為原料制取TiB2的流程如下:

B203>C

脫陽電弧爐

高鈦渣TiOxHOTiB

22熱還原2

濾液濾渣萃取液濾液

已知：①電弧爐是由石墨電極和石墨珀煙組成的高溫加熱裝置;

②B2O3高溫下蒸氣壓大、易揮發;

③TiO2可溶于熱的濃硫酸形成TiO2+o

回答下列問題:

(1)濾渣的主要成分為.(填化學式)。

(2)“水解”需在沸水中進行，離子方程式為.,該工藝中，經處理可循環利用的物質為.(填

化學式)。

(3)“熱還原”中發生反應的化學方程式為.，B2O3的實際用量超過了理論化學計量所要求的用量,

原因是?僅增大配料中B2O3的用量，產品中的雜質含量變化如圖所示。雜質Tic含量隨w%增大而

降低的原因是.(用化學方程式解釋)。

八雜質含量％TiC一

C.

3W%：B2C>3量相對理論

化學計量過量/%

2

1

051015202530~w%

(4)原料中的B2O3可由硼酸脫水制得。以NaB(0H)4為原料，用電滲析法制備硼酸(H3BO3)的工作原理

如圖所示，產品室中發生反應的離子方程式為。若反應前后NaOH溶液的質量變化為mkg,則制得

的質量為

H3BO3kgo

?電源?

石墨1月莫2膜莫石墨

原料室

產品室HR溶液

—>NaOH

NaB(OH)I

41

溶液E

一NaOH溶液

9.活性氧化鋅能對太陽光線和其他大氣物質形成防護，常用于敏感皮膚的面霜和化妝品.工業上可用

轉爐煉銅所得的銅灰［主要含ZnO及少量的Fe(II)、Pb、Cu、As元素］制取活性氧化鋅。流程如下:

已知：①活性炭主要吸附有機質；

38

②25℃時，Ksp[Fe(OH)3]=4.0xlO-；

③本流程中，沉鋅前溶液環境中鋅元素以[Zn(NH3)4產形式存在;

④部分金屬離子開始沉淀和完全沉淀的pH：

金屬離子Fe3+Fe2+cu2+Mn2+

開始沉淀pH1.97.04.58.1

完全沉淀pH3.29.06.410.1

⑴濾渣I的主要成分FeAsO4中，As的化合價為。

(2)“浸取”步驟時，ZnO發生反應的離子方程式0

(3)“浸取”步驟后，As轉化為AsCU'寫出“除雜1”步驟主要反應的離子方程式：0

(4)加入適量KMnO4溶液的目的是除去鐵元素的同時溶液中不會有明顯的錦元素殘留，則濾渣II的成分

為MnC>2、，常溫下此時體系中Fe3+殘留最大濃度為mol-L-1?

(5)已知“除雜3”是利用置換反應進行除雜，則試劑a為o

(6)根據平衡移動原理，解釋堿式碳酸鋅的生成。

(7)活性氧化鋅純度測定：已知：與1.0皿1.0000101/1^口丁人相當的氧化鋅質量為0.081398。取mg所得

活性氧化鋅樣品配成含Zr+的待測液，用amol/LEDTA標準液進行滴定，消耗標準液VmL。寫出計算樣品

中氧化鋅質量分數的表達式o

10.錮(In)被廣泛應用于電子工業、航空航天、太陽能電池新材料、合金制造等高科技領域。自然界錮

大多富集在閃鋅礦(主要成分ZnS,還含有PbS、SnS等雜質)中，工業上常采用鉛鋅冶煉過程中的含錮煙灰

作為回收錮的主要原料。如圖為工業提取錮的流程圖：

鉛鋅冶煉煙灰

中浸液酸浸渣

(返濕法系統回收鋅)(返貴鉛爐冶煉回收鉛)

己知：①煙灰中鋼主要以硫化錮、氧化錮以及InOxSnCh和IbOxSnCh形式存在，其中InOxSnCh和

In2OxSnO2的化學性質非常穩定，難以被硫酸溶解浸出。

②鉛鋅冶煉煙灰先經稀硫酸溶液pH=2.0預處理后得到中浸渣，主要成分如下:

成分InZnPbAsSn

質量分數(％)0.723.0160.488.921.16

③酸性條件下，溫度過高，氯酸鈉易分解釋放出氯氣。

回答下列問題：

(1)錮元素位于元素周期表第周期族。

(2)閃鋅礦經氧化焙燒可獲得鉛鋅煙灰，焙燒時氣體與礦料逆流而行，目的是o

(3)寫出閃鋅礦主要成分氧化焙燒反應的化學方程式。

(4)已知InCb與C1-發生反應生成配合離子InCk、不利于"+的萃取，貝/，氯化浸出”實驗中加入硫酸的

原因是O

(5)氯化步驟中，錮元素被氧化到最高正價，寫出氯化過程中InO-xSnO2發生反應的離子方程式

(產物中Sn元素以SnCh形式存在)。在氯化過程中，反應溫度、時長、鹽酸、硫酸、氯酸鈉的濃

度都會影響錮元素的浸出率，控制其他條件不變，考查不同浸出溫度對錮浸出率的影響，結果如圖所示。

實驗采取的是8(TC的條件，原因是-

浸出溫度/℃

(6)轉化步驟中往往需要加入“鋅粉”，其作用是=

11.錮被廣泛應用于電子工業、航空航天等高科技領域。某企業采用鉛鋅冶煉煙灰中浸渣(InO-xSnO2)

氯化浸出工藝回收粗錮的工藝流程如下:

H2so4、HC1、NaC103萃取劑HX反萃取劑鋅粉

鉛鋅冶

氯化

煉煙灰粗錮

浸出

中浸渣

酸浸渣水相有機相制備ZnSO4-7H2。

(Sn02)

已知：①水溶液中錮主要以1r+的形式存在。

+

②In3++3HXjInX3+3H

回答下列問題：

(1)“氯化浸出”時，主要反應的離子方程式為，此步驟加熱的目的是

；浸出溫度選定8(rc的原因之一是溫度過高易反應產生氣體(任寫一種)。

(2)在不同的溶液初始pH下，萃取劑濃度對萃取率的影響如圖所示，則適宜的條件為

100

80

％(

)