化学工艺流程题--物质的分离与提纯--2024年高考化学考点微专题含答案.pdf

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1、1微专题化学工艺流程题-物质的分离与提纯微专题化学工艺流程题-物质的分离与提纯1 1(2023山东统考高考真题)盐湖卤水(主要含Na+、Mg2+、Li+、Cl-、SO2-4和硼酸根等)是锂盐的重要来源。一种以高镁卤水为原料经两段除镁制备Li2CO3的工艺流程如下：已知：常温下，KspLi2CO3=2.210-3。相关化合物的溶解度与温度的关系如图所示。回答下列问题：(1)含硼固体中的B(OH)3在水中存在平衡：B(OH)3+H2OH+B(OH)4-(常温下，Ka=10-9.34)；B(OH)3与NaOH溶液反应可制备硼砂Na2B4O5(OH)48H2O。常温下，在0.10molL-1硼砂溶液中

2、，B4O5(OH)42-水解生成等物质的量浓度的B(OH)3和 B(OH)4-，该水解反应的离子方程式为，该溶液pH=。(2)滤渣的主要成分是(填化学式)；精制后溶液中Li+的浓度为2.0molL-1，则常温下精制过程中CO2-3浓度应控制在molL-1以下。若脱硼后直接进行精制，除无法回收HCl外，还将增加的用量(填化学式)。(3)精制的目的是；进行操作X时应选择的试剂是，若不进行该操作而直接浓缩，将导化学工艺流程题-物质的分离与提纯-2024年高考化学考点微专题2致。一、化工流程答题基本思路一、化工流程答题基本思路二、一个完整的无机化工生产流程一般具有下列过程：二、一个完整的无机化工生产流

3、程一般具有下列过程：三、分离提纯的方法：三、分离提纯的方法：1.1.过滤：一贴二低三靠四洗；四洗-为什么要洗-用什么洗-怎么洗涤-洗干净没？为什么洗：去除晶体表面的杂质；把目标产物尽可能洗出来，提升产率；用什么洗：蒸馏水、冷水、有机溶剂(醇、酮、醚)等；如酒精洗硫酸亚铁铵晶体可降低晶体因溶解造成损3失，可以出去表面的水，酒精易挥发，易干燥。怎么洗涤：沿着玻璃棒向过滤器中加入蒸馏水(其他溶剂)至浸没沉淀，待其自然流下后，重复23次。洗干净没：(离子检验)取最后一次洗涤液少许于试管中，滴加某某试剂(其他操作)，产生什么现象？则是否洗干净。2.2.减压过滤(吸滤、抽滤)：减压过滤装置由真空泵、布氏漏

4、斗、吸滤瓶组成。3.3.结晶(重结晶)：溶液单一溶质时，所得晶体不带结晶水，如氯化钠溶液结晶过程为-蒸发结晶；所得晶体带有结晶水，如硫酸铜溶液得到CuSO45H2O晶体过程为：蒸发浓缩，冷却结晶，过滤。溶液为两种以上溶质时，要得到溶解度受温度影响小得溶质-蒸发结晶，趁热过滤，如除去NaCl中少量的KCl；要得到溶解度受温度影响大得溶质-蒸发浓缩，冷却结晶，过滤,如除KCl去中少量的NaCl。4.4.晶体干燥：自然晾干、滤纸吸干、在干燥器中干燥、烘干(热稳定性较好)。5.5.萃取(分液)：当向混合物加入有机试剂(苯、四氯化碳等)后分离的，且题目信息有涉及溶解度不同时考虑萃取。常见液-液萃取(如用

5、苯或CCl4萃取水中的溴)，固-液萃取(如用酒精浸取黄豆中的豆油以提高油产量)。一般萃取分液后的混合溶液采取蒸馏的方式分离。海带中提取碘(灼烧-溶解-过滤-氧化-萃取-蒸馏)。6.6.蒸馏(分馏)：题目信息有涉及沸点不同时，考虑蒸馏，常见混合液体或液-固体系.1(2021浙江高考真题)某兴趣小组用铬铁矿Fe(CrO2)2制备K2Cr2O7晶体，流程如下：已知：4Fe(CrO2)2+10Na2CO3+7O2高温 8Na2CrO4+4NaFeO2+10CO22H+2CrO2-4Cr2O2-7+H2O相关物质的溶解度随温度变化如下图。4请回答：(1)步骤I，将铬铁矿粉碎有利于加快高温氧化的速率，其理

6、由是。(2)下列说法正确的是。A.步骤II，低温可提高浸取率B.步骤II，过滤可除去NaFeO2水解产生的Fe(OH)3C.步骤III，酸化的目的主要是使Na2CrO4转变为Na2Cr2O7D.步骤IV，所得滤渣的主要成分是Na2SO4和Na2CO3(3)步骤V，重结晶前，为了得到杂质较少的K2Cr2O7粗产品，从下列选项中选出合理的操作(操作不能重复使用)并排序：溶解KCl 重结晶。a50蒸发溶剂；b100 蒸发溶剂；c抽滤；d冷却至室温；e蒸发至溶液出现晶膜，停止加热；f蒸发至溶液中出现大量晶体，停止加热。(4)为了测定K2Cr2O7产品的纯度，可采用氧化还原滴定法。下列关于滴定分析的操作

7、，不正确的是。A.用量筒量取25.00mL待测液转移至锥形瓶B.滴定时要适当控制滴定速度C.滴定时应一直观察滴定管中溶液体积的变化D.读数时应将滴定管从架上取下，捏住管上端无刻度处，使滴定管保持垂直E.平行滴定时，须重新装液并调节液面至“0”刻度或“0”刻度以下在接近终点时，使用“半滴操作”可提高测量的准确度。其方法是：将旋塞稍稍转动，使半滴溶液悬于管口，用锥形瓶内壁将半滴溶液沾落，继续摇动锥形瓶，观察颜色变化。(请在横线上补全操作)(5)该小组用滴定法准确测得产品中K2Cr2O7的质量分数为98.50%。某同学还用分光光度法测定产品纯度(K2Cr2O7溶液的吸光度与其浓度成正比例)，但测得的

8、质量分数明显偏低。分析其原因，发现配制K2Cr2O7待测水溶液时少加了一种试剂。该试剂是，添加该试剂的理由是。2(2021山东高考真题)工业上以铬铁矿(FeCr2O4，含Al、Si氧化物等杂质)为主要原料制备红矾钠(Na2Cr2O72H2O)的工艺流程如图。回答下列问题：5(1)焙烧的目的是将FeCr2O4转化为Na2CrO4并将Al、Si氧化物转化为可溶性钠盐，焙烧时气体与矿料逆流而行，目的是。(2)矿物中相关元素可溶性组分物质的量浓度c与pH的关系如图所示。当溶液中可溶组分浓度c1.010-5molL-1时，可认为已除尽。中和时pH的理论范围为；酸化的目的是；Fe元素在(填操作单元的名称)

9、过程中除去。(3)蒸发结晶时，过度蒸发将导致；冷却结晶所得母液中，除Na2Cr2O7外，可在上述流程中循环利用的物质还有。(4)利用膜电解技术(装置如图所示)，以Na2CrO4为主要原料制备Na2Cr2O7的总反应方程式为：4Na2CrO4+4H2O通电 2Na2Cr2O7+4NaOH+2H2+O2。则Na2Cr2O7在(填“阴”或“阳”)极室制得，电解时通过膜的离子主要为。63(2023重庆沙坪坝重庆一中校考模拟预测)铋及其化合物广泛应用于电子材料、医药等领域。一种以氧化铋渣(主要成分是Bi2O3、Fe2O3、CuO、Ag2O和Al2O3等)为原料，制取高纯Bi2S3的工业流程如图所示：已知

10、：该工艺条件下，相关金属离子形成氢氧化物沉淀的pH范围如下：离子Fe3+Al3+Cu2+开始沉淀的pH1.53.64.5沉淀完全的pH3.24.76.7BiOCl不溶于稀硫酸(3)常温下，KspBi(OH)3=4.010-31，BiOCl s+H2O lBi3+aq+2OH-aq+Cl-aqK=1.610-31硫代乙酰胺()在酸性溶液中会水解为乙酰胺()和H2S回答下列问题：(1)Bi与N同族，Bi原子处于基态时电子占据最高能级的电子云轮廓图为形。(2)“滤渣1”的主要成分为(填化学式)。(3)“沉铋”时，Bi3+转化为BiOCl沉淀。往“滤液1”中加入铁粉，可回收其中的金属。(4)“洗涤”时

11、先用水洗，再用稀硫酸洗涤。用稀硫酸洗涤的目的是。(5)“转化”分两步进行：第一步，用NaOH溶液将BiOCl转化为Bi(OH)3。常温下，当该过程达到平衡状态时，测得溶液的 pH=13，则此时溶液中c Cl-=mol/L；第二步Bi(OH)3受热分解为Bi2O3。(6)“酸溶”工序通常会加入过量的盐酸，其作用为：充分溶出Bi3+；。(7)从“滤液3”中分离出乙酰胺以后，可返回“酸溶”或“酸浸”工序中循环使用，则“硫化”过程的化学方程式为。4(2023海南海口海南华侨中学校考二模)穿甲弹的弹芯用钨合金制造。工业上以黑钨矿(主要成分是FeWO4、MnWO4，含少量的Fe2O3、SiO2)为原料冶炼

12、钨的流程如图所示。7已知：钨酸H2WO4难溶于水。回答下列问题：(1)浸取在加热、通空气条件下进行，FeWO4转化为Na2WO4的化学方程式为。(2)“滤渣1”的成分为。除硅时，加入稀盐酸调节pH时，如果pH太低，钨的产率会降低，其原因是。(3)“系列操作X”的目的是去除部分氨，使(NH4)2WO4转化为仲钨酸铵(NH4)2O12WO3析出并分离，则该系列操作是。(4)已知：含大量钨酸钙固体的溶液中存在CaWO4(s)Ca2+(aq)+WO2-4(aq)H。T1K时，pCa=-lgc(Ca2+)=5，当温度升高至T2K时，pCa=5.5，则H(填“”“9.3时，H2SiO3会再溶解生成SiO2

13、-3，因此中和时 pH的理论范围为4.5pH9.3；将Al元素和Si元素除去后，溶液中Cr元素主要以Cr2O2-7和CrO2-4存在，溶液中存在平衡：2CrO2-4+2H+Cr2O2-7+H2O，降低溶液 pH，平衡正向移动，可提高Na2Cr2O7的产率；由上述分析可知，Fe元素在“浸取”操作中除去，故答案为：4.5pH9.3；使2CrO2-4+2H+Cr2O2-7+H2O平衡正向移动，提高Na2Cr2O7的产率；浸取。(3)蒸发结晶时，过度蒸发会导致Na2Cr2O72H2O(提早)析出。(4)由4Na2CrO4+4H2O通电 2Na2Cr2O7+4NaOH+2H2+O2可知，电解过程中实质是

14、电解水，阳极上水失去电子生成H+和O2，阴极上H+得到电子生成H2，由2CrO2-4+2H+Cr2O2-7+H2O可知，Cr2O2-7在氢离子浓度较大的电极室中制得，即Na2Cr2O7在阳极室产生；电解过程中，阴极产生氢氧根离子，氢氧化钠在阴极生成，所以为提高制备Na2Cr2O7的效率，Na+通过离子交换膜移向阴极，故答案为：阳；Na+。3(2023重庆沙坪坝重庆一中校考模拟预测)铋及其化合物广泛应用于电子材料、医药等领域。一种以氧化铋渣(主要成分是Bi2O3、Fe2O3、CuO、Ag2O和Al2O3等)为原料，制取高纯Bi2S3的工业流程如图所示：已知：该工艺条件下，相关金属离子形成氢氧化物

15、沉淀的pH范围如下：离子Fe3+Al3+Cu2+开始沉淀的pH1.53.64.5沉淀完全的pH3.24.76.7BiOCl不溶于稀硫酸(3)常温下，KspBi(OH)3=4.010-31，BiOCl s+H2O lBi3+aq+2OH-aq+Cl-aqK=1.610-31硫代乙酰胺()在酸性溶液中会水解为乙酰胺()和H2S回答下列问题：(1)Bi与N同族，Bi原子处于基态时电子占据最高能级的电子云轮廓图为形。(2)“滤渣1”的主要成分为(填化学式)。(3)“沉铋”时，Bi3+转化为BiOCl沉淀。往“滤液1”中加入铁粉，可回收其中的金属。(4)“洗涤”时先用水洗，再用稀硫酸洗涤。用稀硫酸洗涤的

16、目的是。9(5)“转化”分两步进行：第一步，用NaOH溶液将BiOCl转化为Bi(OH)3。常温下，当该过程达到平衡状态时，测得溶液的 pH=13，则此时溶液中c Cl-=mol/L；第二步Bi(OH)3受热分解为Bi2O3。(6)“酸溶”工序通常会加入过量的盐酸，其作用为：充分溶出Bi3+；。(7)从“滤液3”中分离出乙酰胺以后，可返回“酸溶”或“酸浸”工序中循环使用，则“硫化”过程的化学方程式为。【答案】(1)哑铃(2)AgCl(3)铜或Cu(4)除去BiOCl中的Fe(OH)3杂质(5)0.04(6)抑制Bi3+的水解(7)2BiCl3+3H2O+3+2BiCl3+3H2OBi2S3+6

17、HCl+【解析】铋矿渣(主要成分是Bi2O3、Fe2O3、CuO、Ag2O和Al2O3等)，加入盐酸酸浸，滤渣1为AgCl，溶液中含有Cu2+、Bi3+、Fe3+、Al3+，加入NaOH调节pH=2.5，滤饼中含有BiOCl和Fe(OH)3，再加入NaOH生成Bi(OH)3，进而转化为Bi2O3，用盐酸溶解Bi2O3后加入硫代乙酰胺，得到Bi2S3，以此解答。(1)Bi与N同族，Bi原子处于基态时价层电子排布为6s26p3，占据最高能级的是6p，电子云轮廓图为哑铃形。(2)由分析可知，“滤渣1”的主要成分为AgCl。(3)“沉铋”时加入NaOH溶液，Bi3+转化为BiOCl，“沉铋所得滤液中含

18、有Cu2+、Bi3+、Fe3+、Al3+，加入铁粉，发生反应：Fe+Cu2+=Cu+Fe2+，可回收其中的Cu。(4)加入NaOH溶液，调节 pH=2.5，滤饼中含有BiOCl和Fe(OH)3，用稀硫酸洗涤的目的是除去BiOCl中的Fe(OH)3杂质。(5)已知BiOCl s+H2O lBi3+aq+2OH-aq+Cl-aqK1=1.610-31，用NaOH溶液将BiOCl转化为Bi(OH)3，离子方程式为：BiOCl+OH-+H2OBi(OH)3+Cl-，测得溶液的 pH=13，c(OH-)=KWc H+=10-1410-13mol/L=0.1mol，该反应的平衡常数K=c Cl-c OH-

19、=c Cl-c Bi3+c2OH-c OH-c Bi3+c2OH-=KKspBi(OH)3=1.610-314.010-31=0.4，c(Cl-)=0.04mol/L。(6)“酸溶”工序通常会加入过量的盐酸，其作用为：充分溶出Bi3+；抑制Bi3+的水解。(7)从“滤液3”中分离出乙酰胺以后，可返回“酸溶”或“酸浸”工序中循环使用，说明滤液3过滤后的溶液中含有HCl，则BiCl3和反应生成Bi2S3、HCl和，化学方程式为：2BiCl3+3H2O+3+2BiCl3+3H2OBi2S3+6HCl+。4(2023海南海口海南华侨中学校考二模)穿甲弹的弹芯用钨合金制造。工业上以黑钨矿(主要成分10是

20、FeWO4、MnWO4，含少量的Fe2O3、SiO2)为原料冶炼钨的流程如图所示。已知：钨酸H2WO4难溶于水。回答下列问题：(1)浸取在加热、通空气条件下进行，FeWO4转化为Na2WO4的化学方程式为。(2)“滤渣1”的成分为。除硅时，加入稀盐酸调节pH时，如果pH太低，钨的产率会降低，其原因是。(3)“系列操作X”的目的是去除部分氨，使(NH4)2WO4转化为仲钨酸铵(NH4)2O12WO3析出并分离，则该系列操作是。(4)已知：含大量钨酸钙固体的溶液中存在CaWO4(s)Ca2+(aq)+WO2-4(aq)H。T1K时，pCa=-lgc(Ca2+)=5，当温度升高至T2K时，pCa=5

21、.5，则H(填“”“”或“=”)0。【答案】(1)4FeWO4+4Na2CO3+O24Na2WO4+2Fe2O3+4CO2(2)硅酸(或H2SiO3)若酸性太强，钨酸钠会转化成钨酸沉淀，导致钨的产率降低(3)蒸发浓缩、冷却结晶、过滤、洗涤(4)【解析】黑钨矿(主要成分是FeWO4、MnWO4，含少量的Fe2O3、SiO2)中加入Na2CO3浸取，生成Na2WO4、Na2SiO3、Fe2O3等，过滤分离出Fe2O3；往滤液中加入HCl、调溶液的 pH=8，Na2SiO3转化为H2SiO3等，过滤得滤液；往滤液中加入CaCl2溶液，生成CaWO4等；加入盐酸发生反应，将CaWO4转化为H2WO4沉

22、淀；再加氨水溶解，H2WO4转化为(NH4)2WO4进入溶液，过滤得滤液；将滤液经过系列操作 X，使(NH4)2WO4转化为仲钨酸铵(NH4)2O12WO3析出并分离；煅烧后生成WO3；加入还原剂，将WO3还原为W。(1)浸取在加热、通空气条件下进行，FeWO4转化为Na2WO4，同时有O2参加反应，生成Fe2O3等，化学方程式为4FeWO4+4Na2CO3+O24Na2WO4+2Fe2O3+4CO2。答案为：4FeWO4+4Na2CO3+O24Na2WO4+2Fe2O3+4CO2；(2)由分析可知，“滤渣1”的成分为硅酸(或H2SiO3)。除硅时，加入稀盐酸调节 pH时，如果 pH太低，Na

23、2WO4会转化为H2WO4沉淀，从而使钨的产率降低，则其原因是：若酸性太强，钨酸钠会转化成钨酸沉淀，导致钨的产率降低。答案为：硅酸(或H2SiO3)；若酸性太强，钨酸钠会转化成钨酸沉淀，导致钨的产率降低；(3)“系列操作X”的目的是去除部分氨，通过蒸发浓缩，使(NH4)2WO4转化为仲钨酸铵(NH4)2O12WO3，同时增大浓度，降低温度后(NH4)2O12WO3结晶析出，则该系列操作是：蒸发浓缩、冷却结晶、过滤、洗涤。答案为：蒸发浓缩、冷却结晶、过滤、洗涤；(4)温度由T1K升高到T2K，pCa由5增大到5.5，则c(Ca2+)减小，CaWO4(s)Ca2+(aq)+WO2-4(aq)H平衡

24、逆向移动，所以H0。答案为：。5(2023江西赣州统考模拟预测)火电厂粉煤灰的主要成分为SiO2、Al2O3、FeO、Fe2O3、MgO、TiO2等。某研究小组对其进行综合处理的流程如图所示：11已知：“酸浸”后钛主要以TiOSO4的形式存在，强电解质TiOSO4在溶液中仅能电离出SO2-4和TiO2+，TiO2+在80左右水解生成TiO2xH2O。常温下，KspAl(OH)3=1.010-34，KspFe(OH)3=1.0 10-38，KspMg(OH)2=1.010-11，1g310=0.3。回答下列问题：(1)“酸浸”时TiO2发生反应的离子方程式为，滤渣1的主要成分为(填化学式)。(2

25、)“反应”时加入铁粉的作用为。(3)“结晶”需控制在70左右，温度过高会导致的后果为，(4)“水解”反应的离子方程式为。(5)实验室用MgCl2溶液制备MgCl26H2O，需在不断通入(填化学式，下同)的条件下，进行蒸发浓缩、降温结晶、过滤、洗涤、干燥操作。若不通入该物质，最终得到的产物中可能含有。【答案】(1)TiO2+2H+=TiO2+H2OSiO2(2)将Fe3+还原为Fe2+(3)TiO2+提前水解使FeSO47H2O中混有TiO2xH2O，并使TiO2产率降低(或其他合理答案)(4)TiO2+(x+1)H2O80 TiO2xH2O+2H+(5)HClMg(OH)2或MgO或MgO和M

26、g(OH)2等【解析】粉煤灰加入硫酸酸浸，SiO2不与硫酸反应，则滤渣1为SiO2，“酸浸”后钛主要以TiOSO4形式存在，同时滤液中含有Fe2+、Fe3+、Al3+、Mg2+等，加入铁粉，将Fe3+还原成Fe2+，结晶得到FeSO47H2O，滤液1水解得到TiO2xH2O，TiO2xH2O先用酸酸洗，再水洗，干燥后煅烧得到TiO2；滤液2加入双氧水，将Fe2+氧化成Fe3+，调节pH，可生成Al(OH)3、Fe(OH)3沉淀，滤液3含有Mg2+，结晶得到MgCl26H2O。(1)“酸浸”后钛主要以TiOSO4的形式存在，TiOSO4在溶液中仅能电离出SO2-4和TiO2+，则“酸浸”时TiO

27、2发生的反应为TiO2+2H+=TiO2+H2O；由上述分析可知，滤渣1的主要成分为SiO2，故答案为：TiO2+2H+=TiO2+H2O；SiO2；(2)加入铁粉可将Fe3+还原为Fe2+，进而结晶得到FeSO47H2O，故答案为：将Fe3+还原为Fe2+；(3)TiO2+在80左右水解生成TiO2xH2O，因此“结晶”需控制在70左右，温度过高会导致TiO2+提前水解使FeSO47H2O中混有TiO2xH2O，并使TiO2产率降低(或其他合理答案)，故答案为：TiO2+提前水解使FeSO47H2O中混有TiO2xH2O，并使TiO2产率降低(或其他合理答案)；(4)TiO2+在80左右水解

28、生成TiO2xH2O，则“水解”反应的离子方程式为TiO2+(x+1)H2O80 TiO2xH2O+2H+，故答案为：TiO2+(x+1)H2O80 TiO2xH2O+2H+；(5)氯化镁易水解，因此滤液3在蒸发结晶制备MgCl26H2O时，应不断通入HCl，否则氯化镁水解生成Mg(OH)2，Mg(OH)2加热分解生成MgO，则最终产物可能含有Mg(OH)2或MgO或MgO和Mg(OH)2等，故答案为：HCl；Mg(OH)2或MgO或MgO和Mg(OH)2等。126(2023春湖南衡阳高三衡阳市一中校考阶段练习)镍、钴元素在锂电池材料和国防工业方面应用广泛。一种利用酸浸出法从冶金厂废炉渣(含N

29、i、Co及少量Cu、Mg、Ca的化合物)中提取镍和钴的工艺流程如图：已知：iKsp(CaF2)=1.010-10，Ksp(MgF2)=7.510-11；iiNiSO4在水中的溶解度随温度升高明显增大，不溶于乙醇和苯。回答下列问题：(1)“酸浸渣”主要成分的名称为。(2)基态Co原子的核外M层电子排布式为。(3)“除铁”的离子方程式为。(4)“除钙镁”时，pH不宜过低的原因是。Ca2+和Mg2+沉淀完全。时，溶液中c(F-)最小为molL-1(5)“萃取”原理为Co2+(aq)+2HA(有机相)Co(A)2(有机相)+2H+(aq)。“反萃取”时为促进Co2+的转移，应选择的实验条件或采取的实验

30、操作有；多次萃取。(6)获得NiSO4(s)的“一系列操作”中洗涤产品可选用(填字母标号)试剂。a冷水b乙醇c苯【答案】(1)硫酸钙(2)3s23p63d7(3)ClO-3+6Fe2+15H2O=Cl-+6Fe OH3+12H+(4)c(H+)过高，c(F-)减小，不利于钙镁沉淀完全10-2.5或3.1610-3(5)酸性条件(6)ab【解析】废炉渣(含Ni、Co及少量Cu、Mg、Ca的化合物)，加入硫酸酸浸后，酸浸渣主要成分为硫酸钙；滤液中主要含有硫酸镍、硫酸钴、硫酸铜、硫酸镁等，加入过量铁粉还原除铜得到铜，滤液再加入氯酸钠氧化除铁，得到氢氧化铁，再加入NaF除钙镁，滤渣为CaF2、MgF2

31、；加入萃取剂HA萃取得到含有NiSO4溶液，一系列操作后得到NiSO4晶体，故为蒸发浓缩、冷却结晶，过滤、洗涤干燥等；有机相加入硫酸反萃取，得到CoSO4溶液；(1)酸浸时用硫酸，产生的硫酸钙微溶，故“酸浸渣”主要成分的名称为硫酸钙,答案为：硫酸钙；(2)Co是27号元素，基态Co原子的核外电子排布式为Ar3d74s2或1s22s22p63s23p63d74s2，故其M层电子排布式为3s23p63d7，答案为：3s23p63d7；(3)“除铁”时加入的氯酸钠将亚铁离子氧化，反应生成氢氧化铁，反应的离子方程式为 ClO-3+6Fe2+15H2O=Cl-+6Fe OH3+12H+，答案为：ClO-

32、3+6Fe2+15H2O=Cl-+6Fe OH3+12H+；(4)“除钙镁”时，随着 pH的降低，溶液中的H+增加，H+F-HF的平衡正向移动，溶液中c(F-)减小，为使CaF2和MgF2的溶解平衡逆向移动，NaF用量更多；已知离子浓度10-5mol/L时，认为该离子沉淀完全，且Ksp(CaF2)=1.010-10，Ksp(MgF2)=7.510-11，钙离子沉淀完全时镁离子已沉淀完全，c(F-)=1.010-10110-5=10-2.5(mol/L)=3.1610-3(mol/L)，所以为使Ca2+和Mg2+沉淀完全，溶液中c(F-)最小为10-2.5或3.1610-3；答案为：c(H+)过

33、高，c(F-)减小，不利于钙镁沉淀完全；10-2.5或3.1610-3；13(5)“反萃取”时为促进Co2+的转移，应选择的实验条件或采取的实验操作有酸性条件；多次萃取，答案为：酸性条件；(6)获得NiSO4(s)的“一系列操作”中洗涤产品使其溶解度降低而晶体析出，故可选用冷水或乙醇，答案选ab。7(2023江西统考二模)近日，西湖大学理学院何睿华课题组发现了世界首例具有本征相于性的光阴极量子材料-钛酸锶。某小组以钛铁矿为原料制备钛酸锶的流程图如下：已知几种物质的主要成分如表所示。物质成分钛铁矿主要成分是FeTiO3，含少量SiO2、Fe3O4等浸液1Fe3+、Fe2+、TiO2+、H+、SO

34、2-4滤液2Fe2+、TiO2+、H+、SO2-4滤液3Fe2+、TiO2+、H+、SO2-4回答下列问题：(1)“气体”分子的电子式为。(2)为了提高“焙烧”速率，宜采取的措施有答一条合理措施即可)。从“滤渣2”中提纯铁粉的物理方法是。(3)“滤液2”和“滤液3”中浓度有明显变化的离子为(填离子符号)。设计简单实验检验滤液4含有Fe2+：。(4)“热解”中主要反应的离子方程式为。用“热水”而不用常温水，其目的是。(5)在“灼烧”中盛装H2TiO3的仪器是(填名称)。(6)某钛铁矿中含钛元素的质量分数为，100kg该钛铁矿经上述流程最终制得mg钛酸锶，则钛的收率为%(提示：钛的收率等于实际钛产

35、量与理论钛产量之比)。【答案】(1)(2)粉碎固体、搅拌等用强磁铁吸附铁粉(3)Fe2+、SO2-4收少量滤液4于试管。滴几滴酸性KMnO4溶液(或K3Fe(CN)6溶液)，溶液褪色(或产生蓝色沉淀)(4)TiO2-+2H2OH2TiO3+2H+水解反应是吸热反应。升温、促进平衡右移、提高水解程度(5)坩埚(6)3m11500【解析】钛铁矿主要成分是FeTiO3，含少量SiO2、Fe3O4，SiO2与硫酸不反应，滤渣1是SiO2，浸液1中含有Fe3+、Fe2+、TiO2+、H+、SO2-4；浸液1中加铁粉把Fe3+还原为Fe2+，蒸发浓缩、冷却结晶得到绿矾晶体，过滤，滤液3加热水使TiO2+水

36、解为H2TiO3固体，灼烧H2TiO3得到TiO2，TiO2和SrCO3加热灼烧生成SrTiO3。14(1)TiO2和SrCO3加热灼烧生成SrTiO3和CO2气体，CO2的电子式为为；(2)根据影响反应速率的因素，为了提高“焙烧”速率，宜采取的措施有粉碎固体、搅拌等。铁能被磁铁吸引，从“滤渣2”中提纯铁粉的物理方法是用强磁铁吸附铁粉。(3)“滤液2”中析出硫酸亚铁晶体得到“滤液3”，所以浓度有明显变化的离子为Fe2+、SO2-4。Fe2+与K3Fe(CN)6溶液反应生成蓝色沉淀，取少量滤液4于试管，滴几滴K3Fe(CN)6溶液，产生蓝色沉淀，说明含有Fe2+；(4)“热解”中TiO2+水解为

37、H2TiO3，主要反应的离子方程式为TiO2-+2H2OH2TiO3+2H+。水解吸热，用“热水”而不用常温水，其目的是升温、促进平衡右移、提高水解程度。(5)灼烧应在坩埚中进行，在“灼烧”中盛装H2TiO3的仪器是坩埚。(6)某钛铁矿中含钛元素的质量分数为，100kg该钛铁矿经上述流程最终制得mg钛酸锶，mg钛酸锶中钛元素的质量为mg48184=6m23g，则钛的收率为6m23g100000100%=3m11500%。8(2023安徽黄山统考三模)主要成分是NiFe2O4(铁酸镍)、NiO、FeO、CaO、SiO2等，从该矿渣中回收六水合硫酸镍晶体的工艺流程如图：已知：(NH4)2SO4在3

38、50以上会分解生成NH3和H2SO4。(1)28Ni位于元素周期表区(填“s”“p”“d”或“ds”)，其基态原子核外电子的空间运动状态有种。(2)“焙烧”中，SiO2几乎不发生反应，NiO、CaO、FeO转化为相应的硫酸盐。NiFe2O4生成NiSO4、Fe2(SO4)3，发生该反应的化学方程式为。(3)“浸渣”的成分除Fe2O3、FeO(OH)外还含有(填化学式)，为检验浸出液中是否含有Fe3+，可选用的化学试剂是。(4)“浸出液”中c(Ca2+)=1.010-3molL-1，加NaF固体时，忽略溶液体积变化，当除钙率达到99%时，除钙后的溶液中c(F-)=。已知Ksp(CaF2)=4.0

39、10-11(5)“萃取”时发生反应Mn+(水相)+nRH(有机相)MRn(有机相)+nH+(水相)(Mn+为金属离子，RH为萃取剂)，萃取率与V(萃取剂)V(溶液)的关系如图所示，V0/VA的最佳取值为；“反萃取”能使有机相再生而循环使用，可在有机相中加入，待充分反应后再分液。(6)资料显示，硫酸镍结晶水合物的形态与温度有如表关系：15温度低于30.830.853.853.8280高于280晶体形态NiSO47H2ONiSO4H2O多种结晶水合物NiSO4从NiSO4溶液获得稳定的NiSO4H2O晶体的操作是：、过滤、洗涤、干燥等多步操作。【答案】(1)d15(2)NiFe2O4+4(NH4)

40、2SO4NiSO4+Fe2(SO4)3+8NH3+4H2O(3)SiO2、CaSO4或CaSO42H2O硫氰酸钾溶液(或KSCN溶液，或苯酚溶液)(4)2.010-3molL-1(5)0.25H2SO4或盐酸(6)蒸发浓缩冷却至30.853.8之间结晶【解析】某矿渣的主要成分是NiFe2O4(铁酸镍)、NiO、FeO、CaO、SiO2等，加入硫酸铵研磨后，600焙烧，已知：(NH4)2SO4在350以上会分解生成NH3和H2SO4。NiFe2O4在焙烧过程中生成NiSO4、Fe2(SO4)3，在90的热水中浸泡，Fe3+发生水解生成FeO(OH)沉淀；过滤得到浸出液，加入NaF除去钙离子，过滤

41、得到滤液加入萃取剂得到无机相和有机相，无机相通过一系列操作得到硫酸镍，有机相循环使用。(1)Ni是28号元素，位于元素周期表的d区，电子排布式为1s22s22p63s2sp63d84s2，含有电子的轨道有15个，其基态原子核外电子的空间运动状态有15种。(2)“焙烧”中，NiFe2O4和(NH4)2SO4反应生成NiSO4、Fe2(SO4)3，发生该反应的化学方程式为NiFe2O4+4(NH4)2SO4NiSO4+Fe2(SO4)3+8NH3+4H2O。(3)“焙烧”中，SiO2几乎不发生反应，NiO、CaO、FeO转化为NiSO4、CaSO4、Fe2(SO4)3，SiO2和CaSO4不溶于水

42、，过滤后存在于滤渣中，则“浸渣”的成分除Fe2O3、FeO(OH)外还含有SiO2、CaSO4或CaSO42H2O；为检验浸出液中是否含有Fe3+，可选用的化学试剂是硫氰酸钾溶液(或KSCN溶液，或苯酚溶液)。(4)当除钙率达到99%时，溶液中c(Ca2+)=1.010-3mol/L(1-99%)=1.010-5mol/L，根据Ksp(CaF2)=c(Ca2+)c2(F-)，得溶液中c(F-)=KspCaF2c Ca2+mol/L=4.010-111.010-5mol/L=2.010-3molL-1。(5)结合工艺路线图分析知，萃取分离后无机相经过多步反应生成NiSO4，则应使Fe2+的萃取率

43、达到最大，同时使Ni2+的萃取率较小，根据图示，V0/VA=0.25时，Fe2+的萃取率达到最大值，Ni2+的萃取率几乎为0，符合题意。(6)从NiSO4溶液获得稳定的NiSO4H2O晶体的操作是：蒸发浓缩、冷却至30.853.8之间结晶、过滤、洗涤、干燥等多步操作。1(2023云南校联考二模)六水合氯化镍(NiCl26H2O)常用于电镀、陶瓷等工业。某实验室以镍矿渣(主要含NiS、CuS、FeS)制备六水合氯化镍晶体，设计流程如图所示：16已知：Ksp(NiS)=1.0710-21，Ksp(CuS)=1.2710-26。回答下列问题：(1)写出“酸溶”时，NiS发生反应的离子方程式：。“酸溶

44、”时，为减少生产过程对大气的污染，通常还需通入过量的(填气体名称)。(2)试剂a应选用下列物质中的(填标号)。A.NaOHB.Ni(OH)2C.Na2CO3D.Ni(NO3)2(3)“除铜”过程发生反应的离子方程式是，若要求溶液中Cu2+浓度小于110-5mol/L，则应控制溶液中Ni2+浓度。(结果保留两位小数)(4)“沉镍”所得沉淀有多种组成，可表示为xNiCO3yNi(OH)2zH2O，若试剂b为纯净物，试剂b可以是。为测定沉淀的组成，进行下列实验：称取干燥沉淀样品3.41g，隔绝空气加热，剩余固体质量随温度变化的曲线如图所示(500C750C条件下加热，收集到的气体产物只有一种，750

45、C以上残留固体为NiO)。通过计算确定该样品的化学式为。(5)由xNiCO3yNi(OH)2zH2O固体制备NiCl26H2O的实验方案是：向固体中加入过量盐酸，搅拌，调节溶液的pH值，蒸发浓缩，过滤，干燥(NiCl2溶解度曲线如图所示)。【答案】(1)3NiS+8H+2NO-3=3Ni2+3S+2NO+4H2O空气(2)B(3)NiS+Cu2+=CuS+Ni2+大于0.84mol/L(4)Na2CO3(合理答案均可)NiCO32Ni(OH)22H2O(5)冷却至0C左右结晶用冰水洗涤17【解析】某实验室以镍矿渣(主要含NiS、CuS、FeS)制备六水合氯化镍晶体，加入稀硫酸和稀硝酸进行酸溶，

46、该过程中-2的S元素被氧化为S单质，过滤除去，滤液中的溶质为Ni2+、Cu2+和Fe3+，向滤液中加入试剂a调节pH使Fe3+转化为Fe(OH)3沉淀，该过程不能引入新的杂质，试剂a为Ni(OH)2，过滤后向滤液中加入NiS沉淀Cu2+，然后加入试剂b沉镍，以此解答。(1)“酸溶”时，NiS和稀硝酸发生氧化还原反应生成S单质和NO，根据氧化还原反应的规律配平离子方程式为：3NiS+8H+2NO-3=3Ni2+3S+2NO+4H2O；“酸溶”时会产生NO污染空气，可以先通入过量的空气氧化NiS，再加入稀硝酸酸化。(2)向滤液中加入试剂a调节pH使Fe3+转化为Fe(OH)3沉淀，该过程不能引入新

47、的杂质，NaOH和Na2CO3会引入Na+，Ni(NO3)2不能调节 pH，则试剂a可以是Ni(OH)2，故选B。(3)“除铜”过程中NiS和Cu(NO3)2反应生成CuS和Ni(NO3)2，离子方程式为：NiS+Cu2+=CuS+Ni2+；若要求溶液中Cu2+浓度小于110-5mol/L，则溶液中c(S2-)=KspCuSc Cu2+=1.2710-26110-5mol/L=1.2710-21mol/L，溶液中Ni2+浓度c(Ni2+)=KspNiSc S2-=1.0710-211.2710-21mol/L=0.84mol/L，若要求溶液中Cu2+浓度小于110-5mol/L，则应控制溶液中

48、Ni2+浓度大于0.84mol/L。(4)“沉镍”所得沉淀有多种组成，可表示为xNiCO3yNi(OH)2zH2O，若试剂b为纯净物，试剂b可以是Na2CO3。700以上残留固体为NiO，所n(NiO)=2.25g75g/mol=0.03mol，500C750C条件下收集到的气体产物只有一种，应是CO2，则n(CO2)=2.69g-2.25g44g/mol=0.01mol，根据C元素守恒可知3.41g样品中含有0.01molNiCO3，根据Ni元素守恒可知样品中含有0.02molNi(OH)2，第一阶段失去的成分应为H2O，n(H2O)=3.41g-2.69g18g/mol=0.04mol，0

49、.02molNi(OH)2可以产生0.02mol H2O，所以样品中含有0.02molH2O，则x:y:z=0.01mol:0.02mol:0.02mol=1:2:2，所以化学式为NiCO32Ni(OH)22H2O。(5)由xNiCO3yNi(OH)2zH2O固体制备NiCl26H2O的实验方案是：向固体中加入过量盐酸，搅拌，调节溶液的 pH值，蒸发浓缩，冷却至0C左右结晶，过滤，用冰水洗涤，干燥。2(2023陕西商洛统考三模)固体电解质LATP的化学式为Li1.4Al0.4Ti1.6(PO4)3，某研究人员以钛铁矿精粉(主要成分为FeTiO3，含少量Al2O3，SiO2)为原料合成LATP的

50、工艺流程如图所示。请回答下列问题：(1)LATP中钛的化合价为价。(2)“粉碎”的目的是，为了达到这一目的，还可以采用的措施有(答一条即可)。(3)“碱浸”的目的是除去(填化学式)。(4)“碱浸”时加入适当过量的NaOH溶液，“酸浸”时加入适当过量的稀硫酸，且NaOH溶液和稀硫酸均不宜过量太多，其主要原因是。(5)“沉钛”时生成Ti3(PO4)4的化学方程式为。18(6)本实验洗涤Ti3(PO4)4时采用如图所示装置，该装置为抽滤装置，其原理是用抽气泵使吸滤瓶中的压强降低，达到快速固液分离的目的。其中“安全瓶”的作用是。(7)常温下，Ti3(PO4)4的Ksp=a，当溶液中c(Ti4+)1.0