高考化学二轮复习题型归纳讲与练专题十一 化学工艺流程（2份，原卷版+解析版）

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一、工业流程题的结构
二、流程图中主要环节的分析
1．核心反应——陌生方程式的书写
关注箭头的指向：箭头指入→反应物，箭头指出→生成物。
(1)氧化还原反应：熟练应用氧化还原规律，①判断产物，②根据化合价升降相等配平。
(2)非氧化还原反应：结合物质性质和反应实际判断产物。
2．原料的预处理
(1)溶解：通常用酸溶。如用硫酸、盐酸等。
(2)灼烧、焙烧、煅烧：改变结构，使一些物质能溶解，并使一些杂质在高温下氧化、分解。
(3)审题时要“瞻前顾后”，注意物质性质及反应原理的前后联系。
3．常用的控制反应条件的方法
(1)调节溶液的pH。常用于使某些金属离子形成氢氧化物沉淀。调节pH所需的物质一般应满足两点：
①能与H＋反应，使溶液pH增大；
②不引入新杂质。
例如：若要除去Cu2＋中混有的Fe3＋，可加入CuO、CuCO3、Cu(OH)2、Cu2(OH)2CO3等物质来调节溶液的pH，不可加入NaOH溶液、氨水等。
(2)控制温度。根据需要升温或降温，改变反应速率或使平衡向需要的方向移动。
(3)趁热过滤。防止某物质降温时会析出。
(4)冰水洗涤。洗去晶体表面的杂质离子，并减少晶体在洗涤过程中的溶解损耗。
4．常用的提纯方法
(1)水溶法：除去可溶性杂质。
(2)酸溶法：除去碱性杂质。
(3)碱溶法：除去酸性杂质。
(4)氧化剂或还原剂法：除去还原性或氧化性杂质。
(5)加热灼烧法：除去受热易分解或易挥发的杂质。
(6)调节溶液的pH法：如除去酸性溶液中的Fe3＋等。
5．常用的分离方法
(1)过滤：分离难溶物和易溶物，根据特殊需要采用趁热过滤或者抽滤等方法。
(2)萃取和分液：利用溶质在互不相溶的溶剂里的溶解度不同提取分离物质，如用CCl4或苯萃取溴水中的溴。
(3)蒸发结晶：提取溶解度随温度变化不大的溶质，如从溶液中提取NaCl。
(4)冷却结晶：提取溶解度随温度变化较大的溶质、易水解的溶质或结晶水合物，如KNO3、FeCl3、CuCl2、CuSO4·5H2O、FeSO4·7H2O等。
(5)蒸馏或分馏：分离沸点不同且互溶的液体混合物，如分离乙醇和甘油。
(6)冷却法：利用气体液化的特点分离气体，如合成氨工业采用冷却法分离平衡混合气体中的氨气。
三、化学工艺流程题的分析方法
主线分析“原料→中间转化物质→目标产物”
(1)反应与物质的转化：分析每一步操作的目的及所发生的化学反应，跟踪物质转化的形式。尤其要注意原料中的杂质在流程中是如何被除去的。滤渣、滤液成分的确定：反应过程中哪些物质(离子)发生了变化？产生了哪些新离子？这些离子间是否能发生化学反应？所加试剂是否过量？
(2)循环物质的确定
(3)副产品的判断
探究一 离子反应与氧化还原反应的综合应用
草酸钴可用于指示剂和催化剂。其中草酸钴的制备可用水钴矿(主要成分为，含少量等)制取工艺流程如图所示：
已知：①浸出液含有的阳离子主要有等；
②酸性条件下，不会氧化，转化为；
③部分阳离子的氢氧化物形式沉淀时溶液的见下表。
(1)回答下列问题：浸出过程中加入的主要目的_______，发生反应的离子方程式为_______。
(2)向浸出液中加入发生反应的离子方程式为_______。
(3)向滤液Ⅰ中加入溶液得到的沉淀的主要成分是_______(写化学式)。
(4)萃取剂对金属离子的萃取率与的关系如图1所示，萃取剂的作用是除锰离子，其使用的适宜范围是_______(填字母代号)。
A．2.0～2.5 B．3.0～3.5 C．4.0～4.5
(5)①实验室里灼烧晶体，所需要的硅酸盐质仪器除了酒精灯和玻璃棒外，还有_______ (填仪器名称)
②热分解质量变化过程如图2所示。其中以前是隔绝空气加热，以后是在空气中加热。A、B、C均为纯净物，C点所示产物的化学式是_______。
【变式练习】
1．（2022·山东潍坊·高三期中）常温下是一种无色气体、溶于浓硫酸、易水解，常用作火箭高能燃料。工业用液氨法制取的流程如下：
已知：①硼酐是一种难溶物；
②石灰石中含有微量氧化铁、二氧化硅、硫单质等
回答下列问题：
(1)氨化釜中主要产物为，则滤渣Ⅰ的成分是_______，操作Ⅱ的名称_______。
(2)反应釜Ⅰ中产生两种气体，发生反应的离子方程式为_______。
(3)经过必要的处理可循环利用的物质是_______。
(4)反应釜Ⅱ中发生反应的化学方程式_______。
(5)利用离子色谱法可以检测三氟化硼中硫元素的含量，将样品通过检测液，进行色谱分析，得到如图所示结果。出现曲线1的原因可能是_______。
(6)利用电解氟硅酸钠的方法可以制取高纯度，装置如图所示。甲室中加入的电解质为_______，a膜选用_______(“阴离子”“阳离子”“质子”)交换膜。
2．（2022·辽宁沈阳·高三期中）碳酸锰在工业上常用作脱硫的催化剂、瓷釉、涂料和清漆的颜料。工业上利用软锰矿(主要成分是，还含有等杂质)制取碳酸锰的流程如图所示。
已知：还原焙烧的主反应为。可能用到的数据如表所示：
根据要求回答下列问题：
(1)在实验室进行步骤A操作时，需要用到的主要仪器的名称：_______。
(2)步骤B中为提高浸取的速率采取的方法有_______(写两种方法)。
(3)步骤D发生反应的离子方程式为_______。
(4)步骤E中调节的范围为_______。
(5)步骤G发生反应的化学方程式为_______。
(6)已知溶液能将氧化为。证明步骤G中已完全反应的方法为___。
3．某工厂从废含镍有机催化剂中回收镍的工艺流程如图所示(已知废催化剂中含有及一定量的和有机物，镍及其化合物的化学性质与铁的类似，但的性质较稳定)。回答下列问题：
已知：部分阳离子以氢氧化物的形式完全沉淀时的如下表所示。
(1)为28号元素，写出原子基态电子排布式_______，用乙醇洗涤废催化剂的目的是_______，从废液中回收乙醇的方法是_______。
(2)为提高酸浸速率，可采取的措施有_______(答一条即可)
(3)硫酸酸浸后所得滤液A中含有的金属离子是_______，向其中加入反应的离子方程式为_______。
(4)滤液C进行如下所示处理可以制得。滤液溶液
①操作X是_______，过滤，洗涤，干燥。
②在强碱溶液中用氧化，可制得碱性镍镉电池电极材料，该反应的离子方程式是_______。
探究二 常见无机物的制备、分离与提纯
用含钴废料(主要成分为，含有少量杂质)制备的流程如图所示。
已知：①有关金属离子形成氢氧化物沉淀的范围如下：
②在为4~6时，水解生成含胶粒的胶体。
请回答下列问题：
(1)“酸浸”步骤中可以有效提高废料利用率的方法有_______________(写出一种方法即可)。
(2)“酸浸”时与发生反应的离子方程式为______________________________。
(3)“除铁”中，溶液对除铁率和钴回收率影响如图所示。该步骤应控制范围是3.0~4.0图中钴回收率骤降的可能原因是______________________________。
(4)“除镍”步骤的实验操作名称是______________________________。
(5)“沉钴”时温度不能太低也不能太高，原因是______________________________。
(6)“沉钴”步骤的化学反应方程式是_____________________________________________。
【变式练习】
1．（2022·宁夏·平罗中学高三期中）金属钛是一种性能优越的结构材料和功能材料，被誉为“太空金属”。以云南富民钛铁精矿(主要成分为TiO2、FeO、Fe2O3，含SiO2、Al2O3等杂质)为原料，制备海绵状金属钛的流程设计如图：
已知：TiCl4及所含杂质氯化物的性质
回答下列问题：
(1)“氯化”过程需在沸腾炉中进行，且需维持在1050℃，若TiO2氯化时生成的CO与CO2的物质的量之比为1：1，则该反应的化学方程式为_______；氯化产物冷却至室温，经过滤得到粗TiCl4混合液，则滤渣中含有_______(填化学式)。
(2)“精制"过程中，粗TiC4经两步蒸馏得纯TiCl4。第一步蒸馏分离出的杂质是_______(填化学式)；再将温度控制在一定的范围内蒸馏分离出纯TiCl4，所控制温度范围是_______。
(3)“氧化”过程的产物中可循环利用的是_______(填化学式)。
2．（2022·福建·泉州七中高三期中）某化工厂从含NiO的废料(杂质为Fe2O3、CaO、CuO中回收、制备具有良好的电化学活性和高堆积密度的羟基氧化镍(NiOOH)的工艺流程如下图：
(1)如图是酸浸时镍的浸出率与温度的关系，则酸浸时合适的浸出温度是_______℃，若酸浸时将温度控制在80℃左右，则料渣1中会含有一定量的，其可能的原因_______。
(2)合适温度下，料渣1的主要成分是_______。
(3)生成S的化学方程式为_______。
(4)试剂X是一种绿色氧化剂，其化学式为_______，X参与反应时氧化剂与还原剂物质的量之比为_______，试剂Y用于调节溶液的pH，则pH的调控范围是_______(与沉淀相关的数据如表所示)。
(5)写出氧化过程中反应的离子方程式：_______
(6)工业上也可用电解碱性悬浊液的方法制备NiOOH，加入一定量的KCl有助于提高生产效率，原因_______。
3．（2022·福建·上杭一中高三期中）硫酸锰是一种重要的化工中间体，是锰行业研究的热点。工业以软锰矿(主要成分是，含有、等少量杂质)为主要原料制备。其工业流程如下：
(1)为了提高浸锰的浸取率可采取的措施是_______(任写一条)，滤渣Ⅱ为_______。
(2)浸锰过程中与反应的离子方程式为，该反应是经历以下两步反应实现的：
Ⅰ.
Ⅱ.……
写出Ⅱ的离子方程式：_______。
(3)过滤Ⅰ所得滤液中主要存在的金属阳离子为_______(填离子符号)。
(4)氧化过程中被氧化的主要微粒为_______。
(5)加入溶液后，生成沉淀，同时还有气体生成，写出反应的离子方程式：_______。
(6)已知的溶解度曲线如图1所示，从酸溶后析出晶体的“系列操作”是蒸发结晶、_______、洗涤、低温干燥。
(7)通过煅烧可制得软磁铁氧体材料(MnOx)，在不同温度下煅烧时剩余质量变化的曲线如图2所示。根据图2中数据可得MnOx中x的值为_______。
探究三 水溶液中的离子反应和平衡问题
高压氢还原法可直接从溶液中提取金属粉。以硫化铜精矿(含Zn、Fe元素的杂质)为主要原料制备Cu粉的工艺流程如下，可能用到的数据见下表。
(1)“浸取”操作中通入高压的目的：_______。
(2)“浸取”过程有黄色沉淀生成，CuS在“浸取”中发生反应的化学方程式为：_______。
(3)“中和调pH”的pH范围：_______。
(4)固体X的成分：_______。
(5)“还原”步骤中发生的离子方程式：_______。
(6)“过滤”操作后经若干步骤可得到金属M，M为_______(填化学式)。
【变式练习】
1．（2022·福建福州·高三期中）Ce2(CO3)3可用于催化剂载体及功能材料的制备。天然独居石中，铈(Ce)主要以CePO4形式存在，还含有SiO2、Al2O3、Fe2O3、CaF2等物质。以独居石为原料制备Ce2(CO3)3·nH2O的工艺流程如下：
回答下列问题：
(1)铈的某种核素含有58个质子和80个中子，该核素的符号为_______；
(2)为提高“水浸”效率，可采取的措施有_______(至少写两条)；
(3)滤渣Ⅲ的主要成分是_______(填化学式)；
(4)加入絮凝剂的目的是_______；
(5)“沉铈”过程中，生成Ce2(CO3)3·nH2O的离子方程式为_______。
(6)滤渣Ⅱ的主要成分为FePO4，在高温条件下，Li2CO3、葡萄糖(C6H12O6)和FePO4可制备电极材料LiFePO4，同时生成CO和H2O，该反应的化学方程式为_______ 。
2．（2022·江苏镇江·高三期中）硫酸工业所得废钒催化剂主要含和。一种利用废钒催化剂制取的流程如图所示：
已知：①“酸浸”后的溶液中含钒元素的离子是。
②钒元素的存在形态较多，部分四价钒和五价钒物种的分布分数与的关系如图所示。
(1)写出“酸浸”时发生反应的离子方程式_________________。
(2)“调”时，控制溶液的，其目的是_______________。
(3)写出“氧化”时发生反应的离子方程式_________________。
(4)“沉钒”时控制溶液约为7，生成偏钒酸铵固体．沉钒率随温度变化如图，温度高于，沉钒率下降的原因是_______________。
(5)在“煅烧”的过程中，固体的残留率随温度变化的曲线如图所示，则A点剩余固体的成分为__________________(填化学式)。
(6)在空气中“煅烧”分解制备，分解一段时间后，得到一种无色有刺激性气味的气体，随后固体中检测到了杂质，不断搅拌，充分反应后，最终无该杂质．请分析生成的原因_____________。
3．氮化硼(BN)是一种重要的功能陶瓷材料，有广泛应用。以铁硼矿(主要成分有Mg2B2O5·H2O、Fe3O4，次要成分有Fe2O3、FeO、 CaO、Al2O3、 SiO2) 为原料制备氮化硼的流程如图所示：
已知：相关金属离子[c( Mn+)= 0.1ml ·l-1]形成氢氧化物沉淀的pH范围如下：
回答下列问题：
(1)用稀硫酸酸浸时，若其他条件不变，工业中采取下列措施能提高硼元素浸出率的有_______(填序号)。
A．适当升高酸浸温度 B．适当加快搅拌速度 C．适当缩短酸浸时间
(2)滤渣1的主要成分为_______。
(3)加氨水过程中常常要加热，加热的目的是_______。
(4)从硫酸镁溶液中提取MgSO4·7H2O的操作包括_______、过滤、 洗涤、干燥。
(5)写出B2O3与氨气在高温下反应制备BN的化学方程式：_______
(6)H3BO3 (硼酸)还可以利用电解NaB(OH)4溶液的方法制备，工作原理如图所示，c为_______(填“阴离子交换膜”或“阳离子交换膜”)， 产品室中发生反应的离子方程式为_______。
1．完成下列问题
(1)采用“联合脱硫脱氮技术”处理烟气(含CO2、SO2、NO)可获得含CaCO3、CaSO4、Ca(NO2)2的副产品，工业流程如图1所示：
图1
①反应釜Ⅰ采用“气-液逆流”接触吸收法(如图(2))，其优点是_______。
②反应釜Ⅱ中CaSO3转化为CaSO4反应的化学方程式为_______。
(2)烟气(主要污染物SO2、NOx)对人类生活环境造成很大的污染。工业上采取氧化、还原等方法将之除去，以达到净化目的。
①烟气经O3预处理后用碱液吸收，可减少其中SO2、NOx的含量。已知NO可被O3氧化为 NO2、NO，用NaOH溶液吸收若只生成一种盐，该盐的化学式为_______。
②尿素[CO(NH2)2]在高温条件下与NO反应转化成三种无毒气体，该反应的化学方程为_______。
(3)电解法除去工业废水中的硝酸铵的装置示意图如题图(3)所示，阴极电极反应式为_______。
2．全球对锂资源的需求不断增长，“盐湖提锂”越来越受到重视。某兴趣小组取盐湖水进行浓缩和初步除杂后，得到浓缩卤水(含有Na+、Li+、Cl-和少量Mg2+、Ca2+)，并设计以下流程通过制备碳酸锂来提取锂。
已知：25℃时相关物质的参数如表，LiOH的溶解度为12.4g/100gH2O
回答下列问题：
(1)“沉淀1”为____。
(2)向“滤液1”中加入适量固体Li2CO3的目的是____。
(3)为提高Li2CO3的析出量和纯度，“操作A”依次为____、____、洗涤。
(4)有同学建议用“侯氏制碱法”的原理制备Li2CO3。查阅资料后，发现文献对常温下的Li2CO3有不同的描述：①是白色固体；②尚末从溶液中分离出来。为探究LiHCO3的性质，将饱和LiCl溶液与饱和NaHCO3溶液等体积混合，起初无明显变化，随后溶液变浑浊并伴有气泡冒出，最终生成白色沉淀。上述现象说明在该实验条件下LiHCO3____(填“稳定”或“不稳定”或“不能说明稳定性”)，有关反应的离子方程式为____。
(5)他们结合(4)的探究结果，拟将原流程中向“滤液2”加入Na2CO3改为通入CO2。这一改动能否达到相同的效果，作出你的判断并给出理由____。
3．高纯二氧化硅可用来制造光纤。某蛇纹石的成分见下表：
通过下图流程可由蛇纹石制备较纯净的二氧化硅。
(1)蛇纹石中涉及的可溶性金属氧化物有_______(写化学式)。
(2)步骤①中涉及SiO2反应的离子方程式为_______。
(3)滤渣A的成分有_______(填化学式)。
(4)步骤②中洗涤沉淀的方法是_______。
(5)步骤③反应的化学方程式为_______；实验室进行步骤③需要用到的主要仪器有带铁圈的铁架台、泥三角、酒精灯和_______。
4．某废催化剂(主要含有WO3、V2O5、V2O4、V2O3、少量杂质Fe2O3、SiO2等)是能源行业产生的难处理多金属危险废物，其回收利用已成为当前研究的热点和重点。一种处理流程如下：
已知草酸晶体(H2C2O4·2H2O)的溶解度随温度的变化如图所示。草酸酸浸时控制温度为90℃，理由是___________，实验室中宜选用的加热方式为___________(“水浴加热”或“油浴加热”)。
5．提纯锌白粉(主要成分为ZnO，还含有FeO、MnO、CuO等杂质)流程如下图所示：
回答下列问题：
(1)“浸出”时，MnO参与反应的离子方程式为_______。
(2)已知浸出液中c(Fe2+)=5.04mg·L-1，c(Mn2+)=1.65mg·L-1。若要除尽1m3浸出液中的Fe2+和Mn2+(所有含锰元素的物质均转化为MnO2)，则“氧化"时至少需要加入_______g高锰酸钾。
(3)“沉锌”反应在50℃条件下进行，生成ZnO的“前驱体"ZnCO3·2Zn(OH)2·H2O，试写出该反应的化学方程式：_______。
(4)某实验小组选用下图所示的部分装置验证锌白粉与碳粉反应生成的可能气态产物。
已知：PdCl2+CO+H2O=Pd(黑色)↓+CO2+2HCl
①上述装置的合理连接顺序为_______(填仪器接口的小写字母)。
②实验前先通入一段时间的氮气，其目的是_______。
6．镍氢电池是一种新型绿色电池，利用废旧镍氢电池的金属电极芯[主要成分为Ni(OH)2、C(OH)2及少量铁、铝的氧化物等]生产硫酸镍、碳酸钴的工艺流程如图。
已知：部分金属阳离子以氢氧化物的形式沉淀时溶液的pH见表：
回答下列问题：
(1)步骤①用稀硫酸浸取金属电极芯前，提高浸取率方法_______(写两种)。
(2)沉淀A的主要成分_______，步骤②调pH的范围为_______。
(3)将“母液1”的pH调至3~4，再加入NaClO，NaClO的作用是_______。
(4)步骤④离子方程式_______，若用盐酸代替H2SO4和H2O2的混合液也能达到目的，从环保角度分析不采用盐酸的原因：_______。
(5)步骤⑤中“母液3”与NaHCO3溶液反应的离子方程式为_______。
1．（2022·四川绵阳·一模）某废镍催化剂的主要成分是合金，还含有少量及不溶于酸碱的有机物。采用如下工艺流程回收其中的镍制备镍的氧化物：
回答下列问题：
(1)“碱浸”所得“滤液1”的主要溶质为、_______，“灼烧”的目的是_______。
(2)“溶解”后的溶液中，所含金属离子有_______、_______。
(3)“分离除杂”中，发生氧化还原反应生成含铁滤渣的离子方程式为_______。
(4)“煅烧”滤渣前需进行的两步操作是_______。
(5)在空气中煅烧，其热重曲线如图所示。转化为，反应的化学方程式为_______；生成产物的化学式为_______。
(6)利用制得溶液，调节其pH至7.5～12，采用惰性电极进行电解，阳极上可沉淀出用作锌镍电池正极材料的。电解时阳极的电极反应式为_______。
2．（2022·广东佛山·一模）金属钴是一种重要战略资源。利用草酸钴(CC2O4)废料协同浸出水钴矿中钴的工艺流程如下。
已知：I.水钴矿的主要成分为，含MnS及Fe、Al、Ca、Si等元素的氧化物；
II.该流程中一些金属氢氧化物沉淀时的pH如表：
(1)研磨的目的是_______。
(2)滤渣1的主要成分是、_______(写化学式)。
(3)“浸出”时，转化成了，写出该反应的化学方程式_______。
(4)“氧化”时，只将氧化成，则反应的氧化剂与还原剂的物质的量之比为_______。
(5)“沉淀”时，应将pH调至_______。
(6)已知能被有机萃取剂(HA)萃取，其原理可表示为：。反萃取的目的是将有机层中的转移到水层。实验室模拟萃取用到的主要玻璃仪器有烧杯、_______，反萃取适宜选择的试剂是_______(填序号)。
A．70% B．饱和食盐水 C．稀NaOH D．饱和溶液
3．（2022·吉林·抚松县第一中学模拟预测）
(1)以某锑矿(主要成分为Sb2O3，含有少量CaO、PbO、As2O3等杂质)为原料制备SbF5的工艺流程如图1所示。
已知：As2O3微溶于水，Sb2O3难溶于水，它们均为两性氧化物；SbOCl难溶于水。
①“浸出”时少量Sb2O3转化为SbOCl，为“滤渣I”的成分，向“滤渣I”中加入氨水，SbOCl可再转化为Sb2O3，该反应的离子方程式为_______。
②“除砷“时，转化为H3PO4，该反应的离子方程式为_______。
(2)工业上利用电解精炼锡后的阳极泥(含Cu、Ag、PbSO4及少量的Sn等)回收金属Cu和Ag的流程如图2所示。
①“浸取1”中金属Ag发生反应的离子方程式为_______。
②“浸液2”中溶质的主要成分是，则“浸取2”中生成的离子方程式为_______。
4．（2022·四川雅安·模拟预测）废旧锂电池的正极材料中含有镍、钴、锂、铝等金属元素。一种从废旧锂电池中回收镶、钴、锂制备相应产品的工艺流程如下：
已知：①浸出液中镍、钴、锂、铝分别以、、、的形式存在。
②碳酸锂的溶解度(g/L)见表。
(1)中的化合价是_______。
(2)某研究团队对“酸浸”条件做了大量研究，得出如下图示，根据下图选择适宜的浸取条件_______。
(3)“还原”操作时主要反应的离子方程式为_______；经检测，浸出液中，“除铝”时，要使开始沉淀，值应大于_______。[]
(4)实验室“萃取”操作需要在_______(填仪器名称)中进行；“沉钴”的离子方程式为_______。
(5)“一系列操作”为_______、洗涤、干燥；“母液”的用途有_______(写出一种即可)。
5．（2022·贵州·模拟预测）碳酸锰(MnCO3) 可用作瓷釉、肥料和饲料添加剂，还应用于医药，电焊条辅料等。某工厂酸性废水中含有Fe2+、Mn2+、SO，以该废液为原料制备碳酸锰的工艺流程如图所示(部分操作和条件已略)。
回答下列问题：
(1)调节pH值选用的最佳试剂是_______(填序号)。
A．Fe2O3B．NaOHC．MnCO3D．H2SO4
(2)过滤1后滤液中存在的主要离子有_______。
(3)氧化过程加快反应速率的方法有_______(写两种方法)。
(4)碳化过程中发生的离子方程式为_______。
(5)过滤2后要得到高纯度碳酸锰固体还需经过操作_______。
(6)碳酸锰在空气中加热可以生成相应的氧化物，称取115mg碳酸锰加热，固体物质的质量随温度的变化如图所示。
①527.4℃时，剩余固体中n(Mn)：n(O)为_______。
②527.4℃时，MnCO3生成相应固体物质的化学方程式为_______
6．（2022·广东·东莞市东华高级中学模拟预测）稀土(RE)包括镧、钇等元素，是高科技发展的关键支撑。我国南方特有的稀土矿可用离子交换法处理，一种从该类矿(含铁、铝等元素)中提取稀土的工艺如下：
已知：月桂酸(C11H23COOH)熔点为44℃；月桂酸和(C11H23COO)3RE均难溶于水。该工艺条件下，稀土离子保持+3价不变；(C11H23COO)2Mg的，Al(OH)3开始溶解时的pH为8.8；有关金属离子沉淀的相关pH见下表。
(1)“氧化调pH”中，化合价有变化的金属离子是_______，画出该元素基态原子价电子的轨道表示式_______。
(2)“过滤1”前，用NaOH溶液调pH至_______的范围内，该过程中Al3+发生反应的离子方程式为_______。
(3)“过滤2”后，滤饼中检测不到Mg元素，滤液2中Mg2+浓度为2.7g·L-1。为尽可能多地提取RE3+，可提高月桂酸钠的加入量，但应确保“过滤2”前的溶液中c(C11H23COO- )低于_______ml·L-1(保留两位有效数字)。
(4)①“加热搅拌”有利于加快RE3+ 溶出、提高产率，其原因是_______。
②“操作X”的过程为：先_______，再固液分离。
(5)该工艺中，可再生循环利用的物质有_______(写化学式)。
(6)稀土元素钇(Y)可用于制备高活性的合金类催化剂Pt3Y。
①还原YCl3和PtCl4熔融盐制备Pt3Y时，生成1ml Pt3Y转移_______ml电子。
②Pt3Y/C用作氢氧燃料电池电极材料时，能在碱性溶液中高效催化O2的还原，发生的电极反应为_______。
1．（2022·北京·高考真题）白云石的主要化学成分为，还含有质量分数约为2.1%的Fe2O3和1.0%的SiO2。利用白云石制备高纯度的碳酸钙和氧化镁，流程示意图如下。
已知：
(1)白云石矿样煅烧完全分解的化学方程式为___________。
(2)用量对碳酸钙产品的影响如下表所示。
备注：ⅰ、浸出率=(浸出的质量/煅烧得到的质量)(M代表Ca或Mg)
ⅱ、纯度计算值为滤液A中钙、镁全部以碳酸盐形式沉淀时计算出的产品中纯度。
①解释“浸钙”过程中主要浸出的原因是___________。
②沉钙反应的离子方程式为___________。
③“浸钙”过程不适宜选用的比例为___________。
④产品中纯度的实测值高于计算值的原因是___________。
(3)“浸镁”过程中，取固体B与一定浓度的溶液混合，充分反应后的浸出率低于60%。加热蒸馏，的浸出率随馏出液体积增大而增大，最终可达98.9%。从化学平衡的角度解释浸出率增大的原因是___________。
(4)滤渣C中含有的物质是___________。
(5)该流程中可循环利用的物质是___________。
2．（2022·辽宁·高考真题）某工厂采用辉铋矿(主要成分为，含有、杂质)与软锰矿(主要成分为)联合焙烧法制各和，工艺流程如下：
已知：①焙烧时过量的分解为，转变为；
②金属活动性：；
③相关金属离子形成氢氧化物的范围如下：
回答下列问题：
(1)为提高焙烧效率，可采取的措施为_______。
a.进一步粉碎矿石 b.鼓入适当过量的空气 c.降低焙烧温度
(2)在空气中单独焙烧生成，反应的化学方程式为_______。
(3)“酸浸”中过量浓盐酸的作用为：①充分浸出和；②_______。
(4)滤渣的主要成分为_______(填化学式)。
(5)生成气体A的离子方程式为_______。
(6)加入金属Bi的目的是_______。
(7)将100kg辉铋矿进行联合焙烧，转化时消耗1.1kg金属Bi，假设其余各步损失不计，干燥后称量产品质量为32kg，滴定测得产品中Bi的质量分数为78.5%。辉铋矿中Bi元素的质量分数为_______。
3．（2022·湖北·高考真题）全球对锂资源的需求不断增长，“盐湖提锂”越来越受到重视。某兴趣小组取盐湖水进行浓缩和初步除杂后，得到浓缩卤水(含有和少量)，并设计了以下流程通过制备碳酸锂来提取锂。
时相关物质的参数如下：
的溶解度：
回答下列问题：
(1)“沉淀1”为___________。
(2)向“滤液1”中加入适量固体的目的是___________。
(3)为提高的析出量和纯度，“操作A”依次为___________、___________、洗涤。
(4)有同学建议用“侯氏制碱法”的原理制备。查阅资料后，发现文献对常温下的有不同的描述：①是白色固体；②尚未从溶液中分离出来。为探究的性质，将饱和溶液与饱和溶液等体积混合，起初无明显变化，随后溶液变浑浊并伴有气泡冒出，最终生成白色沉淀。上述现象说明，在该实验条件下___________(填“稳定”或“不稳定”)，有关反应的离子方程式为___________。
(5)他们结合(4)的探究结果，拟将原流程中向“滤液2”加入改为通入。这一改动能否达到相同的效果，作出你的判断并给出理由___________。
4．（2022·湖南·高考真题）钛(Ti)及其合金是理想的高强度、低密度结构材料。以钛渣(主要成分为，含少量V、Si和Al的氧化物杂质)为原料，制备金属钛的工艺流程如下：
已知“降温收尘”后，粗中含有的几种物质的沸点：
回答下列问题：
(1)已知，的值只决定于反应体系的始态和终态，忽略、随温度的变化。若，则该反应可以自发进行。根据下图判断：时，下列反应不能自发进行的是_______。
A．B．
C．D．
(2)与C、，在的沸腾炉中充分反应后，混合气体中各组分的分压如下表：
①该温度下，与C、反应的总化学方程式为_______；
②随着温度升高，尾气中的含量升高，原因是_______。
(3)“除钒”过程中的化学方程式为_______；“除硅、铝”过程中，分离中含、杂质的方法是_______。
(4)“除钒”和“除硅、铝”的顺序_______(填“能”或“不能”)交换，理由是_______。
(5)下列金属冶炼方法与本工艺流程中加入冶炼的方法相似的是_______。
A．高炉炼铁B．电解熔融氯化钠制钠
C．铝热反应制锰D．氧化汞分解制汞
5．（2022·河北·高考真题）以焙烧黄铁矿(杂质为石英等)产生的红渣为原料制备铵铁蓝颜料。工艺流程如下：
回答下列问题：
(1)红渣的主要成分为_______(填化学式)，滤渣①的主要成分为_______(填化学式)。
(2)黄铁矿研细的目的是_______。
(3)还原工序中，不生成S单质的反应的化学方程式为_______。
(4)工序①的名称为_______，所得母液循环使用。
(5)沉铁工序产生的白色沉淀中的化合价为_______，氧化工序发生反应的离子方程式为_______。
(6)若用还原工序得到的滤液制备和，所加试剂为_______和_______(填化学式，不引入杂质)。
6．（2022·山东·高考真题）工业上以氟磷灰石[，含等杂质]为原料生产磷酸和石膏，工艺流程如下：
回答下列问题：
(1)酸解时有产生。氢氟酸与反应生成二元强酸，离子方程式为_______。
(2)部分盐的溶度积常数见下表。精制Ⅰ中，按物质的量之比加入脱氟，充分反应后，_______；再分批加入一定量的，首先转化为沉淀的离子是_______。
(3)浓度(以计)在一定范围时，石膏存在形式与温度、浓度(以计)的关系如图甲所示。酸解后，在所得、为45的混合体系中，石膏存在形式为_______(填化学式)；洗涤时使用一定浓度的硫酸溶液而不使用水，原因是_______，回收利用洗涤液X的操作单元是_______；一定温度下，石膏存在形式与溶液中和的关系如图乙所示，下列条件能实现酸解所得石膏结晶转化的是_______(填标号)。
A．、、 B．、、
C．、、 D．、、
7．（2022·广东·高考真题）稀土()包括镧、钇等元素，是高科技发展的关键支撑。我国南方特有的稀土矿可用离子交换法处理，一种从该类矿(含铁、铝等元素)中提取稀土的工艺如下：
已知：月桂酸熔点为；月桂酸和均难溶于水。该工艺条件下，稀土离子保持价不变；的，开始溶解时的pH为8.8；有关金属离子沉淀的相关pH见下表。
(1)“氧化调pH”中，化合价有变化的金属离子是_______。
(2)“过滤1”前，用溶液调pH至_______的范围内，该过程中发生反应的离子方程式为_______。
(3)“过滤2”后，滤饼中检测不到元素，滤液2中浓度为。为尽可能多地提取，可提高月桂酸钠的加入量，但应确保“过滤2”前的溶液中低于_______(保留两位有效数字)。
(4)①“加热搅拌”有利于加快溶出、提高产率，其原因是_______。
②“操作X”的过程为：先_______，再固液分离。
(5)该工艺中，可再生循环利用的物质有_______(写化学式)。
(6)稀土元素钇(Y)可用于制备高活性的合金类催化剂。
①还原和熔融盐制备时，生成1ml转移_______电子。
②用作氢氧燃料电池电极材料时，能在碱性溶液中高效催化的还原，发生的电极反应为_______。
水浸
与水接触反应或溶解
浸出
固体加水(酸)溶解得到离子
酸浸
在酸溶液中反应，使可溶性金属离子进入溶液，不溶物通过过滤除去
浸出率
固体溶解后，离子在溶液中的含量的多少(更多转化)
沉淀物
开始沉淀
2.7
7.6
4.0
7.6
7.7
完全沉淀
3.7
9.6
5.2
9.2
9.8
氢氧化物
开始沉淀
1.5
6.5
4.2
8.3
沉淀完全
3.7
9.7
7.4
9.8
沉淀物
5.2
3.2
9.7
9.2
金属离子
开始沉淀的
7.5
2.2
6.4
6.7
完全沉淀的
9.5
3.0
8.4
8.7
化合物
SiCl4
TiCl4
AlCl3
FeCl3
沸点/℃
58
136
181(升华)
316
熔点/℃
-69
-25
193
304
在TiCl4中的溶解性
互溶
——
微溶
离子
开始沉淀的pH
1.5
6.5
7.2
沉淀完全的pH
3.2
9.7
9.2
开始沉淀pH
1.9
4.2
6.2
沉淀完全pH
3.2
6.7
8.2
金属离子
Fe3+
Fe2+
Al3+
开始沉淀的pH
1.5
6.3
3.2
沉淀完全的pH
2.8
8.3
5.0
化合物
Mg(OH)2
Ca(OH)2
CaCO3
Li2CO3
Ksp
5.6×10-12
5.5×10-6
2.8×10-9
2.5×10-2
组分
SiO2
MgO
Na2O
K2O
Fe2O3
质量分数/%
59.20
38.80
0.25
0.50
0.8
金属阳离子
Fe2+
Fe3+
Al3+
Ni2+
C2+
开始沉淀时pH
6.3
1.5
3.4
6.2
7.15
完全沉淀时pH(金属阳离子浓度