工艺流程知识点总结

题型工艺流程题
1．(2019·全国卷Ⅰ)硼酸(H3BO3)是一种重要的化工原料，广泛应用于玻璃、医药、肥料等工业。

一种以硼镁矿(含Mg2B2O5·H2O、SiO2及少量Fe2O3、Al2O3)为原料生产硼酸及轻质氧化镁的工艺流程如下：
回答下列问题：
(1)在95 ℃“溶浸”硼镁矿粉，产生的气体在“吸收”中反应的化学方程式为________________________________________________________________________。

(2)“滤渣1”的主要成分有__________。

为检验“过滤1”后的滤液中是否含有Fe3＋，可选用的化学试剂是________。

(3)根据H3BO3的解离反应：H3BO3＋H2O H＋＋B(OH)－4，K a＝5.81×10－10，可判断H3BO3是______酸；在“过滤2”前，将溶液pH调节至 3.5，目的是________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。

(4)在“沉镁”中生成Mg(OH)2·MgCO3沉淀的离子方程式为________________________________________________________________________，母液经加热后可返回________工序循环使用。

由碱式碳酸镁制备轻质氧化镁的方法是________。

解析：(1)硼镁矿粉中加入(NH4)2SO4溶液反应生成氨气，氨气与碳酸氢铵溶液反应的化学方程式为NH4HCO3＋NH3===(NH4)2CO3。

(2)硼镁矿中的SiO2、Fe2O3、Al2O3与(NH4)2SO4溶液不反应，也不溶解，过滤后形成滤渣1。

因为KSCN溶液遇Fe3＋变为红色，所以KSCN溶液常用于Fe3＋的检验。

(3)根据题目信息中H3BO3的解离方程式和K a的数值可知，H3BO3为一元弱酸。

在“过
滤2”前，将溶液pH 调节至3.5，目的是将溶液中的硼元素转化为H 3BO 3沉淀析出。

(4)根据工艺流程中的原料进入情况及生成物情况可知，“沉镁”时加入的原料为(NH 4)2CO 3溶液、MgSO 4溶液，产物为Mg(OH)2·MgCO 3，因此反应的离子方程式为2Mg 2
＋
＋3CO
2－
3＋2H 2O===Mg(OH)2·MgCO 3↓＋ 2HCO
－
3
或2Mg 2
＋
＋2CO
2－3＋
H 2O===Mg(OH)2·MgCO 3↓＋ CO 2↑。

母液的主要成分为硫酸铵，可以返回到“溶浸”工序循环使用。

碱式碳酸镁热稳定性差，可以在高温焙烧的条件下制取氧化镁，化学方程式为Mg(OH)2·MgCO 3=====高温
2MgO ＋ CO 2↑＋ H 2O 。

答案：(1)NH 4HCO 3＋NH 3===(NH 4)2CO 3 (2)SiO 2、Fe 2O 3、Al 2O 3 KSCN (3)一元弱 转化为H 3BO 3，促进析出
(4)2Mg 2＋
＋3CO 2－
3＋2H 2O===Mg(OH)2·MgCO 3↓＋2HCO －
3[或2Mg 2＋
＋2CO 2－
3
＋H 2O===Mg(OH)2·MgCO 3↓＋CO 2↑] 溶浸 高温焙烧
2．(2019·全国卷 Ⅲ)高纯硫酸锰作为合成镍钴锰三元正极材料的原料，工业上可由天然二氧化锰粉与硫化锰矿(还含Fe 、Al 、Mg 、Zn 、Ni 、Si 等元素)制备，工艺如下图所示。

回答下列问题：
相关金属离子[c 0(M n ＋
)＝0.1 mol·L －
1]形成氢氧化物沉淀的pH 范围如下：
(1)“滤渣1”含有S 和________；写出“溶浸”中二氧化锰与硫化锰反应的化学方程式_______________________。

(2)“氧化”中添加适量的MnO 2的作用是________。

(3)“调pH ”除铁和铝，溶液的pH 范围应调节为________～6之间。

(4)“除杂1”的目的是除去Zn 2＋
和Ni 2＋
，“滤渣3”的主要成分是________。

(5)“除杂2”的目的是生成MgF 2沉淀除去Mg 2＋。

若溶液酸度过高，Mg 2＋
沉淀不完全，
原因是______________________________________。

(6)写出“沉锰”的离子方程式__________________。

(7)层状镍钴锰三元材料可作为锂离子电池正极材料，其化学式为LiNi x Co y Mn z O 2，其中Ni 、Co 、Mn 的化合价分别为＋2、＋3、＋4。

当x ＝y ＝1
3
时，z ＝________。

解析：(1)硫化锰矿及二氧化锰粉末中加入硫酸后，发生氧化还原反应：MnO 2＋MnS ＋2H 2SO 4===2MnSO 4＋S ＋2H 2O ，故滤渣1的主要成分为S 和SiO 2(不溶性硅酸盐)。

(2)Fe 2＋
沉淀完全时，Mn 2＋
已经开始沉淀，故加入MnO 2是为了将溶液中的Fe 2＋
氧化为Fe 3＋
，便于除去。

(3)除去Fe 3＋
及Al 3＋
，应使二者沉淀完全，故pH 应大于4.7。

(4)锌和镍的硫化物都难溶于水，故“滤渣3”的主要成分为ZnS 、NiS 。

(5)“除杂1”步骤结束后，杂质金属阳离子只有Mg 2＋
，加入MnF 2形成MgF 2沉淀而除去Mg 2＋
，若溶液酸度过高，H ＋
浓度偏大，则F －
与H ＋结合形成HF ，使MgF 2沉淀溶解平衡正向移动而重新溶解。

(6)“沉锰”时加入NH 4HCO 3发生反应：Mn 2＋
＋2HCO －
3===MnCO 3↓＋CO 2↑＋H 2O 。

(7)根据化合物中各元素化合价代数和为0的原则，求得z ＝13。

答案：(1)SiO 2(不溶性硅酸盐) MnO 2＋MnS ＋2H 2SO 4===2MnSO 4＋S ＋2H 2O (2)将Fe 2＋
氧化为Fe 3＋
(3)4.7 (4)NiS 和ZnS (5)F －
与H ＋结合形成弱电解质HF ，MgF 2
Mg 2
＋
＋2F －
平衡向右移动
(6)Mn 2＋＋2HCO －
3===MnCO 3↓＋CO 2↑＋H 2O (7)13
3．(2018·全国卷Ⅱ)我国是世界上最早制得和使用金属锌的国家。

一种以闪锌矿(ZnS ，
含有SiO 2和少量FeS 、CdS 、PbS 杂质)为原料制备金属锌的流程如图所示：
相关金属离子[c 0(M n ＋
)＝0.1 mol·L －
1]形成氢氧化物沉淀的pH 范围如下：
金属离子 Fe 3＋
Fe 2＋
Zn 2＋
Cd 2＋
开始沉淀的pH 1.5 6.3 6.2 7.4 沉淀完全的pH
2.8
8.3
8.2
9.4
回答下列问题： (1)
焙
烧
过
程
中
主
要
反
应
的
化
学
方
程
式
为
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。

(2)滤渣1的主要成分除SiO 2外还有________；氧化除杂工序中ZnO 的作用是________，若
不
通
入
氧
气
，
其
后
果
是
________________________________________________________________________。

(3)溶液中的Cd 2＋
可用锌粉除去，还原除杂工序中反应的离子方程式为________________________________________________________________________。

(4)电解硫酸锌溶液制备单质锌时，阴极的电极反应式为____________________；沉积锌后的电解液可返回________工序继续使用。

解析：(1)闪锌矿的主要成分是ZnS ，所以高温焙烧过程中主要反应的化学方程式为ZnS ＋32
O 2=====焙烧
ZnO ＋SO 2。

(2)闪锌矿焙烧后的主要成分变为ZnO ，还存在少量SiO 2、Fe 2O 3、CdO 、PbO ，加稀H 2SO 4后，发生一系列化学反应：ZnO ＋H 2SO 4===ZnSO 4＋H 2O 、Fe 2O 3＋3H 2SO 4===Fe 2(SO 4)3＋3H 2O 、CdO ＋H 2SO 4===CdSO 4＋H 2O 、PbO ＋H 2SO 4===PbSO 4＋H 2O 。

其中SiO 2和PbSO 4不溶于水，以沉淀的形式沉降下来，所以滤渣1的主要成分是SiO 2和PbSO 4。

氧化除杂工序中ZnO 的作用是调节溶液的pH 在2.8～6.2，使Fe 3＋
完全转变为Fe(OH)3沉淀；通入O 2的目的是使溶液中的Fe 2＋
转化为Fe 3＋
，有利于除杂，若不通入O 2，无法除去溶液中的杂质Fe 2＋。

(3)溶液中的Cd 2＋
与加入的Zn 粉反应而被除去，反应的离子方程式为Zn ＋Cd 2＋
===Zn 2
＋
＋Cd 。

(4)电解ZnSO 4溶液制备单质Zn 时，阴极放电的是Zn 2＋
，电极反应式是Zn 2＋
＋2e －
===Zn ，
阳极放电的是OH －，电极反应式是4OH －－4e －
===2H 2O ＋O 2↑。

沉积锌后的溶液应该是ZnSO 4和稀H 2SO 4，可返回到溶浸工序循环使用。

答案：(1)ZnS ＋32
O 2=====焙烧
ZnO ＋SO 2
(2)PbSO 4 调节溶液的pH 无法除去杂质Fe 2＋
(3)Cd 2＋
＋Zn===Cd ＋Zn 2＋
(4)Zn 2＋
＋2e －
===Zn 溶浸
[研练心得]
分析近几年全国卷可知，该题型考查的主要命题点如下：
一、物质转化中“核心反应”方程式的书写
陌生反应方程式的书写思路
首先根据题给材料中的信息写出部分反应物和生成物的化学式，再根据反应前后元素化合价有无变化判断反应类型：
(1)元素化合价无变化则为非氧化还原反应，遵循质量守恒定律。

(2)元素化合价有变化则为氧化还原反应，除遵循质量守恒外，还要遵循得失电子守恒规律。

最后根据题目要求写出化学方程式或离子方程式(需要遵循电荷守恒规律)即可。

角度一化工流程中的“离子反应”
1．归纳化工流程题中主要涉及的5类离子反应
(1)难溶物溶解的离子反应
①ZnCO3溶于稀硫酸：
ZnCO3＋2H＋=== Zn2＋＋H2O＋CO2↑
②Cr(OH)3溶于盐酸：
Cr(OH)3＋3H＋===Cr3＋＋3H2O
③Al(OH)3溶于强碱：
Al(OH)3＋OH－===AlO－2＋2H2O
(2)沉淀转化的离子反应
①ZnS 转化为CuS：ZnS＋Cu2＋CuS＋Zn2＋
②AgCl转化为AgI：AgCl＋I－AgI＋Cl－
③Mg(OH)2转化为Fe(OH)3：
3Mg(OH)2＋2Fe3＋2Fe(OH)3＋3Mg2＋
(3)同种元素在同种价态、不同pH下转化的离子反应
①CrO2－4在酸性条件下转化为Cr2O2－7：
2CrO2－4＋2H＋===Cr2O2－7＋H2O
②V2O5在酸浸时转化为VO＋2：
V2O5＋2H＋===2VO＋2＋H2O
③Cr(OH)3在碱性条件下转化为Cr(OH)－4：
Cr(OH)3＋OH－=== Cr(OH)－4
(4)与量有关的离子反应
①向Ca(OH)2溶液中滴加NaHCO3溶液
NaHCO3溶液少量：
HCO－3＋OH－＋Ca2＋===CaCO3↓＋H2O
NaHCO3溶液过量：
2HCO－3＋2OH－＋Ca2＋===CaCO3↓＋CO2－3＋2H2O ②向NaHSO4溶液中滴加Ba(OH)2溶液
加Ba(OH)2溶液至SO2－4恰好沉淀：
H＋＋OH－＋SO2－4＋Ba2＋===BaSO4↓＋H2O
加Ba(OH)2溶液至溶液呈中性：
2H＋＋2OH－＋SO2－4＋Ba2＋===BaSO4↓＋2H2O
(5)涉及氧化还原反应的离子反应
①KMnO4与盐酸反应生成MnCl2和Cl2：
2MnO－4＋10Cl－＋16H＋===2Mn2＋＋5Cl2↑＋8H2O
②碱性条件下NaClO将Fe(OH)3氧化为Na2FeO4：
2Fe(OH)3＋3ClO－＋4OH－===2FeO2－4＋3Cl－＋5H2O
2．反思书写离子方程式时的注意事项
(1)观察离子方程式中的符号是否正确、合理，如不可逆反应用“===”，可逆反应用“”，气体符号为“↑”，沉淀符号为“↓”。

(2)离子方程式中必须用化学式表示的物质有难溶于水的物质(如AgCl、BaSO4等)、难电离的物质(如弱酸、弱碱等)、非电解质(如SO2、CO2等)。

(3)离子方程式中的微溶物[如Ca(OH)2等]有时用化学式表示，有时用离子符号表示。

作为反应物时，若为澄清溶液则写离子符号，若是浊液则写化学式；作为生成物时一般写化学式。

(4)注意酸式盐中酸式酸根离子的书写方式，多元弱酸的酸式酸根离子，在离子方程式中不能拆开写，如NaHCO3在水溶液中的离子是Na＋和HCO－3，其中HCO－3不能拆写成H ＋和CO2－3；而多元强酸的酸式酸根离子在水溶液中可完全电离，如NaHSO4在水溶液中的离子为Na＋、H＋和SO2－4。

(5)注意灵活应用电荷守恒及氧化还原反应中的得失电子守恒，判断离子方程式是否正确。

[巩固提升]
1．(2019·唐山模拟)镍矿渣中主要含有Ni(OH)2和NiS，还有Fe、Cu、Ca、Mg、Zn 等元素的杂质，由镍矿渣制备碳酸镍的流程如下：
已知：含镍浸出液中阳离子主要有Ni2＋、Fe3＋、Cu2＋、Ca2＋、Mg2＋、Zn2＋。

常温下，部分物质的溶度积常数如下表：
难溶物NiS ZnS CuS CaF2MgF2
溶度积常数 1.07×10－21 2.93×10－25 1.27×10－364×10－117.42×10－11
请回答下列问题：
(1)写出含镍矿渣浸取时生成硫单质的离子方程式：________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。

(2)加入Na2CO3溶液沉铁时生成的沉淀1为难溶于水的黄钠铁矾[NaFe3(SO4)2(OH)6]，同时生成一种无色气体，写出此反应的离子方程式：__________________________________________。

解析：含镍矿渣经稀硫酸、NaClO3溶液浸取，得到含Ni2＋的浸出液的过程中发生的主要反应为Ni(OH)2＋2H＋===Ni2＋＋2H2O、3NiS＋ClO－3＋6H＋===3Ni2＋＋3S＋Cl－＋3H2O，向含镍浸出液中加入Na2CO3溶液，得到的沉淀1为NaFe3(SO4)2(OH)6，除去Fe3＋；向溶液1中加入NiS，发生沉淀的转化，得到的沉淀2为CuS，除去Cu2＋；向溶液2中加入NaF，得到的沉淀3为CaF2、MgF2，除去Ca2＋、Mg2＋；溶液3中含有Ni2＋、Zn2＋，加入有机萃取剂萃取，Zn2＋进入有机层形成络合物，水层中含有Ni2＋，分液后再向水层中加入Na2CO3，可得到NiCO3。

(1)根据以上分析可知，含镍矿渣浸取时生成硫单质的离子方程式为3NiS＋ClO－3＋6H＋===3Ni2＋＋3S＋Cl－＋3H2O。

(2)加入Na2CO3溶液沉铁时，生成黄钠铁矾[NaFe3(SO4)2(OH)6]沉淀和一种无色气体，该气体为CO2，反应的离子方程式为Na＋＋3Fe3＋＋2SO2－4＋3H2O＋3CO2－3===NaFe3(SO4)2(OH)6↓＋3CO2↑。

答案：(1)3NiS＋ClO－3＋6H＋===Cl－＋3S＋3Ni2＋＋3H2O
(2)Na＋＋3Fe3＋＋2SO2－4＋3H2O＋3CO2－3===NaFe3(SO4)2(OH)6↓＋3CO2↑
2．工业上“中温焙烧——钠化氧化法”回收电镀污泥中的铬已获技术上的突破。

其工艺流程如下：
[查阅资料]
①电镀污泥中含有Cr(OH)3、Al2O3、ZnO、CuO、NiO等物质；水浸后溶液中含有Na2CrO4、NaAlO2、Na2ZnO2等物质；
②Na2SO4、Na2Cr2O7、Na2CrO4在不同温度下的溶解度如下表：
请回答：
(1)操作①的名称是______，“水浸”后的溶液呈______性。

(2)“焙烧氧化”过程中Cr(OH)3转化成Na2CrO4的化学方程式为________________________________________________________________________。

(3)滤渣Ⅱ的主要成分有Zn(OH)2和X，生成X的离子反应方程式为________________________________________________________________________。

(4)“酸化浓缩”时，需继续加入H2SO4，使Na2CrO4转化成Na2Cr2O7，反应离子的方程式为________________________________________________________________________ ________________。

解析：(1)操作①是从溶液中分离出滤渣，操作①的名称是过滤；水浸后溶液中存在Na2CrO4、NaAlO2、Na2ZnO2等都为强碱弱酸盐，水解后呈碱性。

(2)焙烧氧化过程中有氧气参加反应，可知还应生成水，反应的化学方程式为4Cr(OH)3＋4Na2CO3＋3O2===4Na2CrO4＋4CO2＋6H2O。

(3)水浸后溶液中存在Na2CrO4、NaAlO2、Na2ZnO2等物质，加入硫酸调节溶液的pH可得到Zn(OH)2、Al(OH)3沉淀，NaAlO2加入酸生成Al(OH)3沉淀的离子方程式为AlO－2＋H＋＋H2O===Al(OH)3↓。

(4)Na2CrO4转化成Na2Cr2O7的离子方程式为2CrO2－4＋2H＋===Cr2O2－7＋H2O。

答案：(1)过滤碱(2)4Cr(OH)3＋4Na2CO3＋3O2===4Na2CrO4＋4CO2＋6H2O (3)AlO－2＋H＋＋H2O===Al(OH)3↓(4)2CrO2－4＋2H＋===Cr2O2－7＋H2O
角度二化工流程中的“氧化还原反应”
1．把握陌生氧化还原反应方程式的书写步骤
2．学会氧化还原反应产物的判断(1)常见氧化剂及其还原产物
(2)常见还原剂及其氧化产物
[巩固提升]
3．(2018·全国卷Ⅲ节选)KIO3是一种重要的无机化合物，可作为食盐中的补碘剂。

回答下列问题：
(1)KIO3的化学名称是________。

(2)利用“KClO3氧化法”制备KIO3工艺流程如下图所示：
“酸化反应”所得产物有KH(IO3)2、Cl2和KCl。

“逐Cl2”采用的方法是________。

“滤液”中的溶质主要是________。

“调pH”中发生反应的化学方程式为________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。

解析：(1)KIO3的化学名称为碘酸钾。

(2)Cl2的溶解度随温度的升高而降低，所以可以用加热的方法来达到“逐Cl2”的目的；KH(IO3)2和KCl的分离可以根据溶解度的不同，采用结晶法分离，滤液中的溶质主要是KCl，要使KH(IO3)2转化为KIO3，可以加入KOH调节pH。

发生反应：KH(IO3)2＋KOH===2KIO3＋H2O或HIO3＋KOH===KIO3＋H2O，从而避免引入新的杂质离子。

答案：(1)碘酸钾(2)加热KCl KH(IO3)2＋KOH===2KIO3＋H2O(或HIO3＋KOH===KIO3＋H2O)
4．(2019·大连模拟)NaBiO3可作为测定锰的氧化剂，Bi2O3在电子行业有着广泛应用，可利用浮选过的辉铋矿(主要成分是Bi2S3，还含少量SiO2等杂质)来制备，工艺流程如下：
已知：NaBiO3难溶于水。

回答下列问题：
(1)溶液Ⅰ中主要成分为BiCl3、FeCl2，则滤渣Ⅰ的主要成分是____________(写化学式)。

(2)海绵状铋与盐酸、H2O2反应的化学方程式是__________________________________。

(3)向溶液Ⅲ中加入NaOH和NaClO发生反应的离子方程式是________________________________________，从反应后的混合体系中获得纯净NaBiO3，操作Ⅱ包括____________________。

解析：(1)向辉铋矿中加入FeCl3、盐酸，得到的溶液Ⅰ中主要成分为BiCl3、FeCl2，说明FeCl3转化为FeCl2，显然有氧化还原反应发生，铁元素被还原，则硫元素被氧化，故有单质硫生成，因此滤渣Ⅰ的主要成分有反应生成的S及不参与反应的SiO2。

(2)溶液Ⅰ中主要成分为BiCl3、FeCl2，加入适量铁粉，置换出Bi，海绵状铋为Bi；向溶液Ⅲ中加入(NH4)2CO3后发生反应生成(BiO)2CO3，(BiO)2CO3中铋元素为＋3价，故海绵状铋与盐酸、H2O2反应生成BiCl3，化学方程式为2Bi＋3H2O2＋6HCl===2BiCl3＋6H2O。

(3)溶液Ⅲ的主要成分为
BiCl 3，向其中加入NaOH 和NaClO 后反应生成NaBiO 3，Bi 3＋――→失2e －NaBiO 3，ClO －――→得2e －Cl －，根据得失电子守恒、电荷守恒和原子守恒配平离子方程式为Na ＋＋Bi 3＋＋ClO －＋4OH
－===NaBiO 3↓＋Cl －＋2H 2O 。

从反应后的混合体系中获得纯净NaBiO 3，操作Ⅱ为过滤、洗
涤、干燥。

答案：(1)SiO 2、S
(2)2Bi ＋3H 2O 2＋6HCl===2BiCl 3＋6H 2O
(3)Na ＋＋Bi 3＋＋ClO －＋4OH －===NaBiO 3↓＋Cl －
＋2H 2O 过滤、洗涤、干燥
二、化工流程中实验操作分析与物质成分确定
1．工艺流程中的实验操作分析
(1)流程中的“操作步骤”
(2)流程中的“操作目的”
2．流程中物质成分的确定(1)循环物质的确定
(2)副产品的判断
(3)滤渣、滤液成分的确定
要考虑样品中原料和杂质的成分在每一步骤中与每一种试剂反应的情况：
①反应过程中哪些物质(离子)消失了？
②所加试剂是否过量或离子间发生化学反应，又产生了哪些新离子？要考虑这些离子间是否会发生反应。

[巩固提升]
1．硼氢化钠(NaBH4)广泛用于化工生产，常温下能与水反应，易溶于异丙胺(沸点为33 ℃)。

工业上可用硼镁矿(主要成分为Mg2B2O5·H2O，含少量杂质Fe3O4)制取NaBH4，其工艺流程如下：
回答下列问题：
(1)滤渣的成分是________________________。

(2)高温合成中，加料之前需将反应器加热至100 ℃以上并通入氩气，该操作的目的是________________________________________________________________________。

(3)操作2的名称为________。

流程中可循环利用的物质是____________。

解析：(1)硼镁矿中Fe3O4不溶于浓NaOH溶液，以滤渣的形式析出，另外，碱溶时生成的Mg(OH)2也以滤渣的形式析出，所以，滤渣的成分为Mg(OH)2和Fe3O4。

(2)Na的性质活泼，能与水蒸气和空气中的氧气反应，结合题干中硼氢化钠在常温下能与水反应，所以反应开始前须先排除水蒸气和空气(或氧气)的干扰。

(3)NaBH4易溶于异丙胺且异丙胺的沸点较低，结合流程图知，操作2是蒸馏NaBH4的异丙胺溶液，回收异丙胺，异丙胺可循环利用。

答案：(1)Fe3O4和Mg(OH)2
(2)除去反应器中的水蒸气和空气
(3)蒸馏异丙胺
2．利用水钴矿(主要成分为Co2O3，含少量Fe2O3、Al2O3、MnO、MgO、CaO、SiO2等)可以制取多种化工试剂，以下为草酸钴晶体和氯化钴晶体的制备流程，回答下列问题：
已知：①浸出液中含有的阳离子主要有H＋、Co2＋、Fe2＋、Mn2＋、Al3＋、Mg2＋、Ca2＋等。

②沉淀Ⅰ中只含有两种沉淀。

③流程中部分阳离子以氢氧化物形式沉淀时溶液的pH见下表：
(1)浸出过程中Co2O3发生反应的离子方程式为________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。

(2)加入NaClO3的作用是________________________________________________________________________。

(3)加入Na2CO3调pH至 5.2，目的是________________________________________________________________________；
萃取剂层含锰元素，则沉淀Ⅱ的主要成分为________________________________________________________________________。

(4)操作Ⅰ包括：将水层加入浓盐酸调整pH为2～3，________、________、过滤、洗涤、减压烘干等过程。

解析：(1)浸出过程中，Co2O3与盐酸、Na2SO3发生反应，Co2O3转化为Co2＋，Co元素化合价降低，则S元素化合价升高，SO2－3转化为SO2－4，根据得失电子守恒、电荷守恒和原子守恒配平离子方程式：Co2O3＋4H＋＋SO2－3===2Co2＋＋SO2－4＋2H2O。

(2) 加入NaClO3的作用是将Fe2＋氧化为Fe3＋，便于后面调节pH时生成Fe(OH)3沉淀而除去。

(3)根据工艺流程图，结合表格中提供的数据可知，加Na2CO3调pH至5.2，目的是使Fe3＋和Al3＋沉淀完全。

滤液Ⅰ中含有的金属阳离子为Co2＋、Mn2＋、Mg2＋、Ca2＋等，萃取剂层含锰元素，结合流程图中向滤液Ⅰ中加入了NaF溶液，知沉淀Ⅱ为MgF2、CaF2。

(4)经过操作Ⅰ由溶
液得到结晶水合物，故除题中已知过程外，操作Ⅰ还包括蒸发浓缩、冷却结晶。

答案：(1)Co2O3＋SO2－3＋4H＋===2Co2＋＋SO2－4＋2H2O
(2)将Fe2＋氧化为Fe3＋，便于后面调节pH时生成Fe(OH)3沉淀而除去
(3)使Fe3＋和Al3＋沉淀完全CaF2和MgF2
(4)蒸发浓缩冷却结晶
三、化工流程题中的“流程分析”
1．流程题的结构图解
2．流程图图解
[示例](2019·惠州模拟)活性氧化锌是一种新型多功能无机材料。

某小组以粗氧化锌(含铁、铜的氧化物)为原料模拟工业生产活性氧化锌，步骤如下：
已知各相关氢氧化物沉淀pH范围如下表所示：
请回答下列问题：
(1)步骤Ⅱ中加入H2O2溶液的作用是______________(用离子方程式表示)。

(2)用ZnO调节pH，以除去含铁杂质，调节pH的适宜范围是________________。

(3)步骤Ⅲ中加入Zn 粉的作用是：①________________；②进一步调节溶液pH 。

(4)碱式碳酸锌[Zn 2(OH)2CO 3]煅烧的化学方程式为________________________________。

[流程图解]
流程图中各步主要转换如下：
解析：(1)根据上图转换关系可知，加入H 2O 2溶液的作用是将溶液中的Fe 2＋氧化成Fe 3＋，其离子方程式为2Fe 2＋＋H 2O 2＋2H ＋===2Fe 3＋＋2H 2O 。

(2)加入ZnO 调节pH 的目的是
使Fe 3＋完全沉淀，而使Cu 2＋不沉淀，需控制溶液pH 的范围为4.1≤pH<4.7。

(3)Zn 粉能与溶液中的Cu 2＋发生置换反应，除去Cu 2＋；Zn 粉还能与过量的稀硫酸反应，进一步调节溶液的pH 。

(4)煅烧碱式碳酸锌生成ZnO 、CO 2和H 2O ，其化学方程式为Zn 2(OH)2CO 3=====高温
2ZnO ＋CO 2↑＋H 2O 。

答案：(1)2Fe 2＋＋H 2O 2＋2H ＋===2Fe 3＋＋2H 2O
(2)4.1～4.7
(3)除去溶液中的Cu 2＋
(4)Zn 2(OH)2CO 3=====高温2ZnO ＋CO 2↑＋H 2O
[巩固提升]
1．(2019·合肥模拟)一种磁性材料的磨削废料的主要成分是铁镍合金(含镍质量分数约21%)，还含有铜、钙、镁、硅的氧化物。

由该废料制备氢氧化镍，工艺流程如下：
回答下列问题：
(1)“酸溶”时，溶液中有Fe3＋、Fe2＋、Ni2＋等生成，废渣的主要成分是________；金属镍溶解的离子方程式为______________________________。

(2)“除铁”时H2O2的作用是______________________，加入碳酸钠的目的是________________________________________________________________________。

(3)“除铜”时，反应的离子方程式为______________________________，若用Na2S代替H2S除铜，优点是______________________。

(4)已知除钙镁过程在陶瓷容器中进行，NaF的实际用量不能过多的理由为________________________________________________________________________。

[流程图解]
流程图中各步主要转换如下：
解析：(1)“酸溶”时，硅的氧化物与硫酸和硝酸均不反应，故废渣的主要成分为SiO2。

“酸溶”时加入的是混酸，金属镍溶解时，Ni与硝酸发生氧化还原反应，离子方程式为5Ni ＋12H＋＋2NO－3===5Ni2＋＋N2↑＋6H2O。

(2)“酸溶”后所得溶液中含有Fe3＋、Fe2＋，“除铁”时H2O2的作用是将Fe2＋氧化为Fe3＋，加入碳酸钠的目的是调节溶液的pH，使Fe3＋完全沉淀为黄钠铁矾渣。

(3)“除铜”时通入H2S，将Cu2＋沉淀，反应的离子方程式为H2S＋Cu2＋===CuS↓＋2H＋。

H2S为易挥发有毒气体，若用Na2S代替H2S除铜，可保护环境。

(4)“除铜”时生成了CuS和H＋，溶液酸性增强，加入NaF除钙镁，若NaF的实际用量过多，则有HF生成，HF会腐蚀陶瓷容器。

答案：(1)SiO25Ni＋12H＋＋2NO－3===5Ni2＋＋N2↑＋6H2O
(2)将Fe2＋氧化为Fe3＋调节溶液的pH，使Fe3＋完全沉淀为黄钠铁矾渣
(3)H2S＋Cu2＋===CuS↓＋2H＋无易挥发的有毒气体H2S逸出，可保护环境
(4)过量的F－生成氢氟酸会腐蚀陶瓷容器
2．(2019·重庆联考)铬合金具有高硬度、耐腐蚀特性，广泛应用于精密仪器制造，由高
碳铬铁合金废料粉末制取铬的简单流程如下：
已知：Cr＋H2SO4===CrSO4＋H2↑。

请回答下列问题：
(1)稀硫酸酸浸过程中，提高“浸出率”的措施有________________________________(写一条即可)。

(2)用纯碱调节溶液酸度，若纯碱过量，则可能导致的后果是__________________________________，副产物中两种主要物质的化学式为________________。

(3)加入草酸发生反应的离子方程式为________________________________________；利用铝热反应冶炼铬的化学方程式为________________________________________________________________________。

(4)向滤液中通入空气，加入氨水后发生反应的化学方程式为________________________________________________________________________。

[流程图解]
流程图中各步主要转换如下：
解析：(1)稀硫酸酸浸过程中，提高“浸出率”的实质是加快化学反应速率，结合影响化学反应速率的因素知，可采取的措施有加热、搅拌或适当提高稀硫酸的浓度等。

(2)用纯碱调节溶液酸度，若纯碱过量，由于CO2－3水解显碱性，则可能导致Cr2＋、Fe2＋水解或沉淀。

根据反应流程图知，副产物中两种主要物质的化学式为Na2SO4、(NH4)2SO4。

(3)加入草酸发生反应的离子方程式为Fe2＋＋H2C2O4＋2H2O===FeC2O4 ·2H2O↓＋2H＋；利用铝热反应
冶炼铬的化学方程式为Cr 2O 3＋2Al=====高温Al 2O 3＋2Cr 。

(4)向滤液中通入空气，加入氨水后发生反应的化学方程式为4CrSO 4＋O 2＋8NH 3·H 2O ＋2H 2O===4Cr(OH)3↓＋4(NH 4)2SO 4。

答案：(1)加热、搅拌、适当提高稀硫酸的浓度(任写一条，合理即可)
(2)Cr 2＋、Fe 2＋水解或沉淀 Na 2SO 4、(NH 4)2SO 4
(3)Fe 2＋＋H 2C 2O 4＋2H 2O===FeC 2O 4·2H 2O ↓＋2H ＋ Cr 2O 3＋2Al=====高温
Al 2O 3＋2Cr
(4)4CrSO 4＋O 2＋8NH 3·H 2O ＋2H 2O===4Cr(OH)3↓＋4(NH 4)2SO 4
[全面演练·回扣]
1．NiSO 4·6H 2O 是一种绿色易溶于水的晶体，可由电镀废渣(除镍外，还含有铜、锌、铁等元素的化合物杂质)为原料获得。

操作步骤如下：
(1)向滤液Ⅰ中加入FeS 固体是为了生成更难溶于水的硫化物沉淀而除去Cu 2＋、Zn 2＋等杂质，则除去Cu 2＋的离子方程式为__________________________________。

(2)根据对滤液Ⅱ的操作作答：
①向滤液Ⅱ中加H 2O 2发生反应的离子方程式为________________________________________。

②调滤液ⅡpH 的作用是________________________________________________________________________。

③滤液Ⅱ中杂质金属离子是否除尽的操作和现象是___________________________________________________。

(3)滤液Ⅲ溶质的主要成分是NiSO 4，加Na 2CO 3过滤后得到NiCO 3固体，再加适量稀硫酸溶解又生成NiSO 4，这两步操作的目的是________________________________________________________________________。

(4)得到的NiSO 4溶液经蒸发浓缩、冷却结晶、过滤等一系列操作可得到NiSO 4·6H 2O 晶体。

①为了提高产率，蒸发浓缩、冷却结晶、过滤后得到的母液要循环使用，则应该回流
到流程中的________位置。

(填a、b、c、d)
②如果得到产品的纯度不够，则应该进行________操作(填序号)。

A．蒸馏B．分液C．重结晶D．过滤
解析：废渣(除含镍外，还含有Cu、Zn、Fe等元素的化合物杂质)，在硫酸溶解后过滤后除去不溶性物质，滤液Ⅰ含有Fe2＋、Ni2＋、Zn2＋、Cu2＋等，加入FeS可除去Cu2＋、Zn2＋，然后加H2O2是将Fe2＋氧化成Fe3＋，调节溶液pH使Fe3＋形成Fe(OH)3沉淀而除去，滤液Ⅲ含有可溶性硫酸盐，为Na2SO4、NiSO4再加Na2CO3沉淀Ni2＋，过滤、洗涤，然后与硫酸反应生成NiSO4晶体。

(1)FeS除去Cu2＋的反应是沉淀的转化，发生反应的离子方程式为FeS＋Cu2＋===CuS＋Fe2＋。

(2)①向滤液Ⅱ中加H2O2的目的是将Fe2＋氧化Fe3＋，反应的离子方程式为2Fe2＋＋H2O2＋2H＋===2Fe3＋＋2H2O。

②调滤液ⅡpH的目的是除去Fe3＋。

③检验Fe3＋是否除尽时，用试管取少量滤液Ⅲ，滴加几滴KSCN溶液，若无颜色变化，则Fe3＋已除净。

(3)NiSO4与Na2CO3反应生成NiCO3沉淀，然后过滤，再加适量稀硫酸溶解又生成NiSO4，这样可提高NiSO4的浓度，有利于蒸发结晶(或富集NiSO4)。

(4)①为了提高产率，过滤后得到的母液要循环使用，应该回流到流程中d中循环使用；②产品的纯度不够需要重新溶解、浓缩、结晶析出得到较纯净的晶体，实验操作为重结晶。

答案：(1)FeS＋Cu2＋===CuS＋Fe2＋
(2)①2Fe2＋＋H2O2＋2H＋===2Fe3＋＋2H2O②除去Fe3＋③用试管取少量滤液Ⅲ，滴加几滴KSCN溶液，若溶液不变红色，则Fe3＋已除尽
(3)增大NiSO4的浓度，利于蒸发结晶(或富集NiSO4)
(4)①d②C
2．钴(Co)及其化合物在工业上有广泛应用。

为从某工业废料中回收钴，某学生设计流程如图(废料中含有Al、Li、Co2O3和Fe2O3等物质)。

已知：物质溶解性：LiF难溶于水，Li2CO3微溶于水。

请回答：
(1)Ⅰ中发生反应的化学方程式为______________________________。

如是氧化还原反应，在方程式中用单线桥标记电子转移：______________________________。

如不是，此
步略。

(2)写出步骤Ⅱ中Co 2O 3 与盐酸反应生成Cl 2的离子方程式________________________________。

(3)废渣中的主要成分除了LiF 外，还有____________。

(4) NaF 与溶液中的Li ＋形成LiF 沉淀，此反应对步骤Ⅳ所起的作用是__________________________________。

(5)在空气中加热10.98 g 草酸钴晶体(CoC 2O 4·2H 2O)样品，受热过程中不同温度范围内分别得到一种固体物质，其质量如下表。

已知：M (CoC 2O 4·2H 2O)＝183 g/mol 。

经测定，加热到210 ℃时，固体物质的化学式为________。

加热到210～290 ℃过程中产生的气体只有CO 2，此过程发生反应的化学方程式是___________________________________。

温度高于890 ℃时，固体产物发生分解反应，固体产物为____________。

解析：(1)Al 与NaOH 溶液反应的化学方程式为2Al ＋2NaOH ＋2H 2O===2NaAlO 2＋3H 2 ↑，用单线桥表示电子转移时，要改成6 mol H 2O ，因为反应中的氧化剂是水，不是NaOH 。

(2)Co 2O 3氧化盐酸中HCl 为Cl 2，钴元素化合价由＋3价降低为＋2价，氯元素化合价由－1价升高为0价，根据化合价升降总数相等、电荷守恒和原子守恒得离子方程式为Co 2O 3＋6H ＋＋2Cl －===2Co 2＋
＋Cl 2↑＋3H 2O 。

(3)调节pH 的目的是为了使铁离子转化为氢氧化铁沉淀，从而除去铁元素杂质。

(4)在步骤Ⅲ中形成LiF 沉淀，可以除去大量的Li ＋，避免在步
骤Ⅳ中形成Li 2CO 3沉淀，以保证得到的CoCO 3的纯度。

(5)晶体的物质的量n ＝10.98183
mol ＝0.06 mol ，失去结晶水应为0.12 mol ，固体质量变化＝0.12×18 g ＝2.16 g ，由表中数据可知，150 ℃～210 ℃固体质量变化为10.98 g －8.82 g ＝2.16 g ，说明210 ℃失去结晶水得到CoC 2O 4。

210 ℃～290 ℃过程中是CoC 2O 4发生分解反应，产生的气体只有CO 2 ，依据碳原子守恒得到生成CO 2物质的量为0.12 mol ，质量为0.12×44 g ＝5.28 g ，但是固体质量共计减小为8.82 g －4.82 g ＝4 g ，说明有气体参加反应，该气体只能为O 2，反应的O 2为5.28 g
－4 g ＝1.28 g ，其物质的量为1.2832
mol ＝0.04 mol 。

所以n (CoC 2O 4)∶n (O 2)∶n (CO 2)＝3∶2∶6，可得反应的化学方程式为3CoC 2O 4＋2O 2=====210～290 ℃Co 3O 4＋6CO 2。

温度高于890 ℃
时，固体产物发生分解反应，得到固体的质量为4.5 g ，其中含有钴元素的质量为0.06×59 g ＝3.54 g ，所以固体中含有氧元素的质量为0.96 g ，氧原子的物质的量为0.06 mol ，固体产物为CoO 。

答案：(1) 2Al ＋2NaOH ＋2H 2O===2NaAlO 2＋3H 2↑
(2) Co 2O 3＋6H ＋＋2Cl －===2Co 2＋
＋Cl 2↑＋3H 2O
(3)Fe(OH)3
(4)防止锂离子结合碳酸根离子形成碳酸锂沉淀
(5)CoC 2O 4 3CoC 2O 4＋2O 2=====210～290 ℃Co 3O 4＋6CO 2 CoO
3．(2019·武汉模拟)碲(Te)是一种第ⅥA 族稀有分散元素，主要伴生于铜、镍、铅等金属矿藏中。

TeO 2属于两性氧化物，微溶于水，易溶于强酸和强碱。

工业上可从电解精炼铜的阳极泥(主要成分为Cu 2Te ，还有少量的Ag 、Au)中提取碲。

其工艺流程如下：
(1)“加压浸出”生成TeO 2的离子方程式为________________________________________________________________________
________________，“加压浸出”时控制pH 为 4.5～5.0，酸性不能过强的原因是________________________________________________________________________。

(2)“盐酸酸浸”后将SO 2通入浸出液即可得到单质碲，该反应中氧化剂与还原剂物质的量之比为________，该流程中可循环利用的物质是________________________(填化学式)。

(3)“NaOH 碱浸”时反应的离子方程式为__________________________________
________________________。

流程中，电解过程用石墨作电极得到碲，阴极反应式为________________________________________________________________________。

(4)浸出法是工业提取金属常用的方法，某实验小组用1.0 mol·L －1的草酸在75 ℃时浸。