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01 无机化工流程题的解题策略 （附答案解析）-备战高考化学大题逐空突破系列（全国通用）
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这是一份01 无机化工流程题的解题策略 （附答案解析）-备战高考化学大题逐空突破系列（全国通用），共15页。试卷主要包含了无机工艺流程试题的结构模型，无机工艺流程题常考的设问角度等内容，欢迎下载使用。
无机化工流程题的解题策略
1．无机工艺流程试题的结构模型
流程图一般三大部分：原料预处理、核心化学反应、产品的分离与提纯
呈现模式
识图方法
箭头的意义
图1：箭头进入的是反应物(投料)，箭头出去的是生成物(产物、副产物)
图2：箭头表示反应物分步加入和生成物出来
图3：返回的箭头一般是“循环利用”的物质
2．无机工艺流程题常考的设问角度
设问角度
(1)原料预处理方法及反应
(2)加入试剂判断及加入试剂的作用
(3)陌生化学(离子)方程式的书写
(4)分离、提纯的仪器、操作及操作目的
(5)滤渣、滤液成分判断
(6)实验条件的选择，温度或pH调节
(7)图表、图像分析
(8)物质循环利用
(9)计算
2．化工流程试题的一般解题策略
(1)审题“四角度”
审题干
①明确原料的主要成分和杂质成分
②明确目的
审信息
①寻找信息再流程中的作用
②寻找信息与某设问的对立关系
审流程
①明确三线：主线产物，分支副产物，回线为循环物
②结合设问的问题细审流程中转化原理，找出进料物质(反应物)和出去物质(生成物)的主产物和副产物
审设问
明确答什么，答的问题与哪步流程有关，考查的什么知识等
(2)破题“三方法”
首尾分析法
对一些线型流程工艺(从原料到产品为一条龙的生产工序)试题，首先对比分析流程图中第一种物质(原材料)与最后一种物质(产品)，从对比分析中找出原料与产品之间的关系，弄清生产过程中原料转化为产品的基本原理和除杂、分离、提纯产品的化工工艺，然后再结合题设的问题，逐一推敲解答
分段分析法
对于用同样的原材料生产多种(两种或两种以上)产品(包括副产品)的工业流程题，用分段分析法更容易找到解题的切入点
交叉分析法
有些化工生产选用多组原材料，先合成一种或几种中间产品，再用这一中间产品与部分其他原材料生产所需的主流产品，这种题适合用交叉分析法。就是将提供的工业流程示意图结合常见化合物的制取原理划分成几条生产流水线，然后上下交叉分析
[解题思路]
●首尾对比：对比分析原料与目标产物之间的关系，比较物质变化和主要元素化合价的变化
●主元素跟踪：跟踪主要物质(元素)的转化形式和转化方法，即原料→中间转化物质→目标产物
●除杂分析：分析原料中的“杂质”转化除去过程，分析每一步骤的目的以及反应产物、反应过程
●综合判断：根据题干信息、流程信息、题中设问信息审题、解题(读完全题再做题)
(3)解题“三步骤”
第一步：读题头，得目的，找原料，明产品，解决“干什么”
通过阅读题头，了解流程图以外的文字描述、表格信息、后续设问中的提示性信息，通过对比分析工业流程示意图中的第一种物质(原材料)与最后一种物质(产品)，弄清从原料出发，要得到最终产品，必须除去什么元素、引进什么元素
第二步：读题干，析过程，看措施，推用意，解决“怎么做”
题干部分主要用框图形式将原料到产品的主要生产工艺流程表示出来。分析流程中的每一步骤的反应物是什么？发生了什么反应？利用了什么原理(氧化还原、溶解度、电离平衡、水解平衡、溶解平衡)？该反应造成了什么后果？(除目标物质外还产生了什么杂质或副产物？这些物质又是如何分离、提纯和循环利用的？如何体现绿色化学思想？)每一步操作进行到什么程度最佳？在此过程中抓住一个关键点：一切反应或操作都是为获得产品而服务，在回答相关操作的原因或目的时要从对产品的影响层面作答。
第三步：读题问，逐空填答，用语要规范，解决“怎么写”
从化学原理的角度、用化学语言作答；要抓住主要问题，针对具体问题做具体分析。具体答题要点如下：
审清楚
要看清题目要求，按要求答题。如：写离子方程式还是化学方程式；写物质的名称还是化学式等；方程式中反应物、产物的分子式书写要正确；尤其是化学方程式要配平，电极反应式和化学方程式一定要书写正确；正确使用等号或可逆符号；沉淀、气体、水溶液等符号要标明
答规范
回答问题要准确全面，注意语言表达的规范性，例如评价或比较实验方案时要全面考虑：反应物种类多少、是否易得、是否对环境有污染；反应产物的种类多少，对目标产物的分离和提纯是否有影响；反应条件是否苛刻；仪器、设备是否要求高；工艺流程、实验步骤的多少
答完整
要答到对产品生产的影响这一步！
①除杂：除去……中的……(只写“除杂”一类是不给分的)
②干燥：除去……气体中的水蒸气，防止……
【题组训练】
1．二氧化铈(CeO2)是一种重要的稀土化合物。以氟碳铈矿(主要含CeCO3F)为原料制备CeO2的一种工艺流程如图所示。
(1)“氧化焙烧”前需将矿石粉碎成细颗粒，其目的是________________________________________________
(2)酸浸过程中用稀硫酸和H2O2替换HCl不会造成环境污染。写出稀硫酸、H2O2与CeO2反应的离子方程式
_______________________________________________________
(3)向Ce(BF4)3中加入KCl溶液的目的是_________________________________________________________
(4)生成Ce(OH)4的反应中，氧化剂与还原剂的物质的量之比为________
(5)取上述流程中得到的CeO2产品0.450 0 g，加硫酸溶解后，用0.100 0 mol·L－1 FeSO4标准溶液滴定至终点时(铈被还原为Ce3＋，其他杂质均不反应)，消耗25.00 mL标准溶液
①FeSO4溶液盛放在________(填“酸式”或“碱式”)滴定管中
②该产品中CeO2的质量分数为________
(6)CeO2是汽车尾气净化催化剂中最重要的助剂，工作原理如图所示。写出过程①发生反应的化学方程式_________________________________________________
2．钒具有广泛用途，利用含钒废催化剂(主要含有V2O5、VOSO4和不溶性硅酸盐)制备V2O5的新工艺流程如下：
已知：滤液1和滤液2中钒以VO2＋的形式存在。回答下列问题：
(1)在实验室中操作Ⅰ用到的玻璃仪器有____________________________________
(2)在滤渣1中加入Na2SO3和过量H2SO4溶液发生氧化还原反应，氧化剂和还原剂的物质的量之比为________
(3)混合液中加入KClO3，发生反应的离子方程式是__________________________________________________
(4)钒最后以NH4VO3的形式沉淀出来。沉钒率(NH4VO3沉淀中V的质量和废催化剂中V的质量之比)表示该工艺钒的回收率。如图是沉钒率随温度变化的关系曲线，沉钒时，温度超过80 ℃以后，沉钒率下降的可能原因是________________________________________________________________(写一条即可)
(5)称取w g所得产品，先用硫酸溶解，得到(VO2)2SO4溶液，再加入a1 mL b1 mol·L－1的(NH4)2Fe(SO4)2溶液，最后用b2 mol·L－1酸性KMnO4溶液滴定过量的(NH4)2Fe(SO4)2至终点，消耗KMnO4溶液的体积为a2 mL。假设杂质不参与反应，KMnO4被还原为Mn2＋。则产品中V2O5的质量分数为__________________。[已知(VO2)2SO4和(NH4)2Fe(SO4)2溶液反应的离子方程式为VO＋2H＋＋Fe2＋===VO2＋＋Fe3＋＋H2O]
3．利用废镍电池的金属电极芯(主要成分为Co、Ni，还含少量Fe、Al等)生产醋酸钴晶体、硫酸镍晶体的工艺流程如下
已知：部分阳离子以氢氧化物形式沉淀时溶液的pH如下表：
沉淀物
Fe(OH)3
Fe(OH)2
Co(OH)2
Co(OH)3
Al(OH)3
Ni(OH)2
开始沉淀pH
2.2
7.4
7.6
0.1
4.0
7.6
完全沉淀pH
3.2
8.9
9.2
1.1
5.2
9.2
(1)用硫酸浸取金属电极芯时，提高浸取率的方法有______________________________(写出一种合理方法即可)
(2)沉淀A的主要成分是Fe(OH)3、________________，“浸出液”调节pH的范围为________，调节pH选用的试剂可以是________(填字母)。
a．铁 b．氨水 c．碳酸钠溶液 d．稀硫酸
(3)“母液1”中加入NaClO反应的离子方程式为____________________________________________________
(4)向Co(OH)3中加入H2SO4－H2O2混合液，H2O2的作用是____________________
(5)“母液3”中应控制Na2CO3用量使终点pH为8.5为宜，此时c(Co2＋)小于________mol·L－1；为防止生成Co(OH)2 沉淀，可用NH4HCO3代替Na2CO3制得CoCO3，写出该反应的离子方程式：________________________
{已知：Ksp[Co(OH)2]＝2×10－15}
(6)由“母液4”获取NiSO4·7H2O的操作是________________、________________、过滤、洗涤
4．用锑砷烟灰(主要成分为Sb2O3、As2O3，含Pb、Ag、Cu等元素)制取焦锑酸钠[NaSb(OH)6]和砷酸钠(Na3AsO4)，不仅治理了砷害污染，还可综合回收其他有价值的金属。其工艺流程如图所示：
已知：①Ag、Cu、Fe的氧化物不溶于Na2S溶液；
②硫浸后，锑砷以Na3SbS3、Na3AsS3存在；
③NaSb(OH)6易溶于热水，难溶于冷水，不溶于乙醇。
回答下列问题：
(1)“硫浸”时，Sb2O3溶解的离子方程式为________________________________________
(2)用NaNO3和NaOH浸取锑砷烟灰也可得到Na3SbO4，其缺陷是_____________________________________
(3)“氧化”时所用H2O2的电子式为___________，反应温度不宜太高的原因是____________________________
(4)“中和”时，生成NaSb(OH)6的化学方程式为_______________________________________________________，操作X为__________、过滤、洗涤、干燥。
(5)As2O3对应的酸为H3AsO3，测得某工业酸性废液中含H3AsO3和Fe2＋，其浓度如表：
物质
H3AsO3
Fe2＋
浓度/(g·L－1)
0.378
0.840
已知：Ksp(FeAsO3)>Ksp(FeAsO4)＝5.70×10－21，H3AsO3的还原性比Fe2＋强。
根据题目信息，则可采用____________方法除去该废水中的砷，除去砷后的废液中c(AsO)＝_____mol·L－1(不考虑反应过程中溶液体积的微小变化)
5．V2O3是一种良好的催化剂，用于加氢反应。以某地石煤矿(主要成分：V2O3、V2O5及少量SiO2、Al2O3)为原料制备高纯V2O3的工艺流程如下：
已知：①偏钒酸铵(NH4VO3)微溶于水；煅烧所得V2O5中含少量VN，2VN＋3H2ON2↑＋3H2↑＋V2O3
②V2O5＋6NaOH(aq)===2Na3VO4＋3H2O；SO2、Fe2＋、草酸(H2C2O4)等还原剂均可以将Na3VO4的酸性
溶液还原，形成蓝色的VO2＋溶液
回答下列问题：
(1)石煤矿预先粉碎的目的是____________________________________________
(2)“焙烧”时V2O3发生反应的化学方程式为_____________________________________________________，“焙烧”时若H2O(g)不足，会产生造成环境污染的气体，写出生成该气体的化学方程式______________________
(3)“焙烧”后的球团在串联的浸取塔内作逆流浸取，温度对浸取率的影响如图所示。生产中采用125 ℃条件下“水浸”的优点是______________________________________
(4)该工艺生产中可回收再用于该生产的物质有________(填化学式)。
(5)生产中准确测定煅烧所得V2O5的纯度可为后续生产提供理论依据。准确称取煅烧所得5.0 g V2O5，加入足量氢氧化钠溶液使其完全溶解，加入稀硫酸使溶液呈酸性，用1 mol·L－1的草酸标准液进行滴定，达到滴定终点时消耗草酸标准液25.00 mL，则煅烧所得V2O5的纯度为________
6．砷(As)为VA族元素，其化合物会影响人体代谢和免疫功能，造成砷中毒。某含砷工业废水[主要以亚砷酸(H3AsO3)形式存在]经处理转化为粗As2O3，流程如下：
已知：亚砷酸钙微溶于水，砷酸钙难溶于水。亚砷酸易受热分解为As2O3
(1)“碱浸”中发生反应的离子方程式为________________________________
(2)从绿色化学角度看，“试剂1”可以选择 (填化学式)
(3)“沉砷”在流程中的目的是______________________________；“沉砷”过程中将砷元素转化为Ca5(AsO4)3OH沉淀，发生的主要反应为5Ca2＋(aq)＋OH－(aq)＋3AsO(aq)Ca5(AsO4)3OH(s) ΔH>0。资料表明：“沉砷”的最佳温度是85 ℃，温度高于85 ℃时，随温度升高转化率下降，可能的原因是__________________________
________________________________________________
(4)“转化”中发生反应的化学方程式______________________________
(5)从综合利用的角度考虑“滤液2”可返回 步骤中循环再利用
7．铟(49In)在地壳中主要存在于铅、锌矿物中，是一种重要的稀散金属，其开发和综合利用是国家重点鼓励发展的产业。从铅、锌的冶炼过程中产生的高铟烟灰(主要含ZnO、PbO、 Fe2O3、In2O3、In2S3)中提取铟的流程如图：
已知：滤液中铟以In3＋的形式存在
回答下列问题：
(1)铟的原子结构示意图为
(2)“酸浸氧化”需要加热，其目的是_________________________________，该过程中KMnO4只将In2S3中的硫元素氧化为SO，则氧化剂与还原剂的物质的量之比为 ，滤渣的主要成分的化学式是
(3)萃取剂选用的是一种有机磷酸酯，其在酸性溶液中可萃取三价金属离子。“净化”时加入铁粉的作用是________________________________________(用离子方程式表示)，可用 溶液检测此离子是否除尽
(4)“萃取”时，不同的c(H＋)下有机磷酸酯对三价金属离子的萃取率及分层时间如表：
c(H＋)/(mol·L－1)
分层时间/min
萃取率/%
0.5
5*
94.6
1.0
4
94.1
1.5
4
91.1
2.0
4
82.1
2.5
3
74.1
注：*表示有少量乳化作用发生，会导致两相分层困难
萃取过程中应选择的最佳c(H＋)为 mol·L－1
(5)粗铟可用电解法进行提纯，提纯过程中粗铟作 极(填“阴”或“阳”)
(6)锌主要应从 中进行回收
A．滤渣 B．净化渣 C．水相 D．有机相
8．由含锌废料(主要含ZnO、PbO、CuO及少量FeO、MnO)生产锌及氧化锌的流程如图所示：
回答下列问题：
(1)浸出渣主要成分为 （填化学式，下同） ；沉淀渣2为
(2)“除铁锰””时，Mn（Ⅱ）氧化生成MnO2(S2O转化为SO)，配平该反应的离子方程式
Mn2＋＋ S2O＋ H2O=== MnO2↓＋ SO＋ H＋
(2)“沉锌”时，反应的化学方程式为________________________________________________；检验Zn(OH)2·ZnCO3已洗涤干净的方法是________________________________________________________________________
(4)“电解”中产生 (填化学式)可在 (填操作单元名称)中循环利用
(5)将Zn(OH)2·ZnCO3加热分解可得到具有催化性能的活性氧化锌，若加热过程中固体质量减少了6.2 kg，则理论上生成 kg氧化锌
9．CdS又称镉黄，可用作黄色颜料，也用于制备荧光粉等。以镉铁矿(成分为CdO2、Fe2O3、FeO及少量的Al2O3和SiO2)为原料制备CdS的工艺流程如图：
回答下列问题：
(1)“滤渣1”的成分是 (写化学式)
(2)“还原镉”时，产生能使澄清石灰水变浑浊的气体，发生反应的离子方程式为__________________________
(3)加入H2O2溶液的目的是___________________________________________
(4)通入H2S也可以“沉镉”，发生反应的离子方程式为_______________________________________
(5)实际工业生产中，有时采用阳离子交换树脂法来测定沉镉后溶液中Cd2＋的含量，其原理是：
Cd2＋＋2NaR===2Na＋＋CdR2，其中NaR为阳离子交换树脂。常温下，将沉镉后的溶液经过阳离子交换树脂后，测得溶液中的Na＋比交换前增加了0.055 2 g·L－1.此时溶液pH＝6，则该条件下Cd(OH)2的Ksp＝
(6)CdS不溶于稀盐酸，可溶于浓盐酸，并生成H2[CdCl4]，反应的化学方程式为___________________________
若向反应后的溶液中加水稀释，又出现黄色沉淀，用平衡移动原理解释___________________________________
(已知Cd2＋＋4Cl－[CdCl4]2－)
10．利用废镍电池的金属电极芯(主要成分为Co、 Ni，还含少量Fe、Al等)生产醋酸钴晶体、硫酸镍晶体的工艺流程如下
已知：部分阳离子以氢氧化物形式沉淀时溶液的pH见下表：
金属离子
Fe2＋
Fe3＋
Al3＋
Ni2＋
Co2＋
开始沉淀的pH
6.3
1.5
3.4
6.2
7.15
沉淀完全的pH
8.3
2.8
4.7
8.9
9.15
(l)用硫酸浸取金属电极芯时，提高浸取率的方法有______________________(写出一种合理方法即可)
(2)沉淀A的主要成分是Fe(OH)3、 ，“浸出液”调节pH的范围为 ，调节pH选用的试剂可以是 (选填序号)
a．铁 b．氨水 c．碳酸钠溶液 d．稀硫酸
(3)“母液1”中加入NaClO反应的离子方程式为_____________________
(4)向Co(OH)3中加入H2SO4，H2O2混合液，H2O2的作用是___________________
(5)“母液3”中应控制Na2CO3用量使终点pH为8.5为宜，此时c(Co2＋)小于 mol/L；为防止生成Co(OH)2沉淀，可用NH4HCO3代替Na2CO3制得CoCO3，写出该反应的离子方程式____________________________
(已知：Ksp[Co(OH)2]＝2×10－15)
(6)由“母液4”获取NiSO4.7H2O的操作是 ， ，过滤，洗涤
11．电力工业所需的钢制构件在镀锌前需要经过酸洗，其基本原理是用盐酸除去其表面的Fe2O3·2H2O及FeO等杂质。回收废酸同时生产含铁产品的流程如下：
已知：i．酸洗钢制构件后得到废酸的主要成分如下表所示
成分
Cl－
游离HCl
Fe2＋
Fe3＋
含量(g·L－1)
130～160
50～70
60～80
0
ii．pH <4时，Fe2＋不易被氧气氧化
(1)酸洗钢制构件时发生反应的离子方程式：2H＋＋FeO===Fe2＋＋H2O、
(2)过程Ⅱ中，发生的主要反应：FeCl2(s)＋H2SO4(aq)FeSO4(s)＋2HCl(aq)。加入过量H2SO4的作用是_________________________________________________________________________________(至少写出两点)
(3)过程Ⅲ中，FeSO4隔绝空气焙烧得到的尾气中含有两种可用于生产硫酸的氧化物，此过程发生反应的化学方程式是___________________________________
(4)过程Ⅳ发生反应的离子方程式是_______________________________
(5)H2O2是一种常用的绿色氧化剂，ClO2也具有很强的氧化性，常用作消毒剂，其消毒的效率(以单位物质的量得到的电子数表示)是H2O2的 倍
(6)过程Ⅴ：阴离子交换树脂可将FeCl选择性吸附分离，其过程可表示为ROH＋X－RX ＋OH－(X表示FeCl4)。当树脂吸附饱和后可直接用水洗涤树脂进行脱附，同时脱附过程发生反应：FeClFe3＋＋4Cl－
①吸附后溶液的pH将会 (填“升高”、“降低”或“不变”)
②洗脱液经处理后有许多用途，下列用途合理的是
A．刻蚀印刷铜线路板 B．净化污水 C．自来水消毒 D．浸泡生物标本
12．一种用软锰矿(主要成分MnO2)和黄铁矿(主要成分FeS2)制取MnSO4·H2O并回收单质硫的工艺流程如图：
(1)步骤①混合研磨成细粉的主要目的是____________________________；步骤②浸取时若生成S、MnSO4及Fe2(SO4)3，则反应的离子方程式为_____________________________________________________________
(2)步骤③所得酸性滤液可能含有Fe2＋，检验Fe2＋的方法是 _______________________________________ ；除去Fe2＋的方法是____________________，步骤④是破坏Fe(OH)3胶体并使沉淀颗粒长大，便于过滤分离。步骤⑤所得滤渣为 (填化学式)
(3)硫化铵水解的离子方程式为：S2－＋NH＋H2OHS－＋NH3·H2O，判断溶液的酸碱性 (已知常温下H2S的电离平衡常数Ka1＝1.3×10－7，Ka2＝7.1×10－15，NH3·H2O的电离平衡常数Kb＝1.7×10－5)
(4)测定产品MnSO4·H2O纯度的方法之一是：准确称取a g产品于锥形瓶中，加入适量ZnO及H2O煮沸，然后用c mol·L－1 KMnO4标准溶液滴定至浅红色且半分钟不褪色，消耗标准溶液V mL，滴定反应的离子方程式为2MnO＋3Mn2＋＋2H2O===5MnO2↓＋4H＋，产品的纯度是
【无机化工流程题的解题策略】答案
1．(1)增大固体与气体的接触面积，增大反应速率，提高原料的利用率
(2)H2O2＋2CeO2＋6H＋===2Ce3＋＋4H2O＋O2↑
(3)避免三价铈以Ce(BF4)3沉淀的形式损失，且除去了BF，提高了CeCl3的产率
(4)1∶4
(5)①酸式 ②95.56%
(6)xCO＋CeO2===CeO(2－x)＋xCO2
解析：(1)“氧化焙烧”前需将矿石粉碎成细颗粒，其目的是增大固体与气体的接触面积，增大反应速率，提高原料的利用率。(2)用盐酸酸浸时CeO2与盐酸反应生成氯气，会造成环境污染，用稀硫酸和H2O2替换HCl，H2O2生成氧气，可以避免产生氯气污染，反应的离子方程式为H2O2＋2CeO2＋6H＋===2Ce3＋＋4H2O＋O2↑。(3)向Ce(BF4)3中加入KCl溶液生成CeCl3和KBF4，这样可以避免三价铈以Ce(BF4)3沉淀的形式损失，且除去了BF，提高了CeCl3的产率。(4)生成Ce(OH)4的反应中，O2为氧化剂，1 mol O2得到4 mol电子，CeCl3为还原剂，1 mol CeCl3失去1 mol电子，根据电子守恒，氧化剂与还原剂的物质的量之比为1∶4。(5)①碱性溶液使用碱式滴定管，酸性或氧化性溶液使用酸式滴定管，FeSO4溶液显酸性，使用酸式滴定管；②CeO2与FeSO4反应，Ce由＋4价变为＋3价，Fe由＋2价变为＋3价，根据电子守恒可知n(CeO2)＝n(FeSO4)＝0.100 0 mol·L－1×25.00×10－3 L＝2.5×10－3 mol，则m(CeO2)＝2.5×10－3 mol×172 g·mol－1＝0.43 g，该产品中CeO2的质量分数＝×100%≈95.56%。(6)由图可知，过程①为CO的消除过程，CO与CeO2反应生成CeO(2－x)和CO2，反应的化学方程式为xCO＋CeO2===CeO(2－x)＋xCO2。
2．(1)漏斗、烧杯、玻璃棒
(2)1∶1
(3)6VO2＋＋ClO＋3H2O===6VO＋Cl－＋6H＋
(4)80 ℃以后，温度升高，NH4VO3的溶解度增大，沉钒率下降(或80 ℃以后，温度升高，氨水分解，NH浓度减小，沉钒率下降)
(5)%或
解析：流程分析：
(4)温度超过80 ℃以后，沉钒率下降的可能原因是温度升高，NH4VO3溶解度增大，沉钒率下降，温度升高，氨水受热分解，NH浓度减小，沉钒率也会下降。
(5)根据得失电子守恒知，滴定过程有5(NH4)2Fe(SO4)2～KMnO4，则过量的(NH4)2Fe(SO4)2的物质的量为5n(KMnO4)＝5×b2a2×10－3 mol，则与(VO2)2SO4溶液反应的(NH4)2Fe(SO4)2的物质的量为(b1a1－5b2a2)×10－3 mol，根据钒元素守恒以及得失电子守恒，可得V2O5～2VO～2(NH4)2Fe(SO4)2，故n(V2O5)＝(b1a1－5b2a2)×10－3 mol，则产品中V2O5的质量分数是×100%＝%。
3．(1)适当升高温度或将金属电极芯研成粉末等
(2)Al(OH)3 5.2≤pH<7.6 bc
(3)ClO－＋2Co2＋＋5H2O===2Co(OH)3↓＋Cl－＋4H＋
(4)作还原剂
(5)2×10－4 2HCO＋Co2＋===CoCO3↓＋CO2↑＋H2O
(6)蒸发浓缩 冷却结晶
解析：(1)提高浸取率的措施有将金属电极芯研成粉末增大反应物的接触面积、充分搅拌、适当升高温度、适当增大硫酸浓度、延长浸取时间等。(2)由上述分析知，沉淀A的主要成分是Al(OH)3和Fe(OH)3，调节“浸出液”的pH，使Al3＋和Fe3＋沉淀完全，但Co2＋和Ni2＋不沉淀，由表中数据可知，调节pH范围为5.2≤pH<7.6；为中和溶液中的酸且不引入杂质，可用氨水或碳酸钠溶液调节pH。(3)母液1中加入NaClO的目的是将Co2＋氧化成Co3＋形成Co(OH)3沉淀，故离子反应方程式为ClO－＋2Co2＋＋5H2O===2Co(OH)3↓＋Cl－＋4H＋。(4)由流程图可知，加入H2O2的作用是将Co3＋还原成Co2＋，即H2O2作还原剂。(5)pH＝8.5，即c(H＋)＝10－8.5 mol·L－1，c(OH－)＝10－5.5 mol·L－1，则由Ksp[Co(OH)2]＝2×10－15＝c(Co2＋)·c2(OH－)，可得c(Co2＋)<2×10－4 mol·L－1；反应物为HCO和Co2＋，生成物中含CoCO3，则反应的离子方程式为2HCO＋Co2＋===CoCO3↓＋CO2↑＋H2O。(6)由母液4获得NiSO4·7H2O的操作为蒸发浓缩、冷却结晶、过滤、洗涤。
4．(1)Sb2O3＋6S2－＋3H2O===2SbS＋6OH－
(2)有污染气体NO、NO2(NOx)等产生
(3)HH 温度过高，H2O2易分解
(4)HSbO3＋NaOH＋2H2O===NaSb(OH)6 蒸发浓缩、冷却结晶
(5)氧化 4.75×10－19
解析：锑砷烟灰(主要成分为Sb2O3、As2O3，含Pb、Ag、Cu等元素)，加入Na2S和NaOH，根据已知①和②，Sb2O3转化为Na3SbS3，反应为Sb2O3＋6Na2S＋3H2O===2Na3SbS3＋6NaOH；滤液中加入过氧化氢，可将Na3SbS3氧化生成Na3SbO4和S，将Na3AsS3氧化生成Na3AsO4和S，过滤得到固体(Na3SbO4和S的混合物)和滤液(Na3AsO4)，滤液(Na3AsO4)通过蒸发浓缩、冷却结晶、过滤、洗涤、干燥得到Na3AsO4·12H2O，固体(Na3SbO4和S的混合物)加入盐酸除去硫，得到HSbO3的溶液，再加NaOH，得到NaSb(OH)6，以此解答该题。
(5)根据题目信息可知FeAsO4更容易沉淀，H3AsO3的还原性比Fe2＋强，可加入适当的氧化剂将其中H3AsO3和Fe2＋氧化得到FeAsO4沉淀，所以采用氧化方法除去该废水中的砷；已知：Ksp(FeAsO4)＝5.70×10－21，H3AsO3为0.378 g·L－1，则c(H3AsO3)＝＝0.003 mol·L－1，同理c(Fe3＋)＝c(Fe2＋)＝＝0.015 mol·L－1，所以加入足量氧化剂后，H3AsO3转化为FeAsO4沉淀，Fe3＋剩余，则除去砷后的废液中c(AsO)＝＝ mol·L－1＝4.75×10－19mol·L－1。
5．(1)增大接触面积，充分反应，提高反应速率
(2)V2O3＋O2＋2NaCl＋H2O(g)2NaVO3＋2HCl
4NaCl＋3O2＋2V2O34NaVO3＋2Cl2
(3)钒的浸出率高，缩短浸取时间，提高生产效率
(4)NaCl、NH4Cl
(5)91%
解析：石矿粉中含有V2O3、V2O5及少量SiO2、Al2O3经过焙烧之后生成NaVO3，加入氯化铵可以生成NH4VO3沉淀，根据①中信息可得，煅烧沉淀可得五氧化二钒，利用氢气，以及少量的H2O(g)，可以将五氧化二钒还原为V2O3。
(2)依据流程图可知焙烧后V2O3变为NaVO3(从图中NH4VO3可知)发生的反应为V2O3＋O2＋2NaCl＋H2O(g)2NaVO3＋2HCl，若H2O(g)不足，产生污染环境的气体为氯气(依据元素守恒，能污染环境的气体为氯气)，生成氯气的化学方程式为4NaCl＋3O2＋2V2O34NaVO3＋2Cl2。
(3)根据图像，125 ℃条件下“水浸”的优点为钒的浸出率高，明显缩短浸取时间，提高生产效率。
(4)沉钒的过程中会有氯化钠产生，可蒸发后用于焙烧加热；还原五氧化二钒过程中会有H2O(g)产生，可用于焙烧。
(5)根据已知②可知，V2O5＋6NaOH(aq)===2Na3VO4＋3H2O，H2C2O4＋2Na3VO4＋5H2SO4===2VOSO4＋3Na2SO4＋2CO2↑＋6H2O，V2O5～2Na3VO4～H2C2O4，n(V2O5)＝n(H2C2O4)＝1.0 mol·L－1×25.00 mL×10－3＝0.025 mol；m(V2O5)＝n·M＝0.025 mol×182 g·mol－1＝4.55 g，V2O5的纯度为×100%＝91%。
6．(1)H3AsO3＋3OH－===AsO＋3H2O
(2)H2O2
(3)富集As，提高原料利用率
温度升高，氢氧化钙溶解度减小，c(Ca2＋)和c(OH－)都减小，平衡逆向移动，转化率降低
(4)SO2＋H2O＋H3AsO4===H3AsO3＋H2SO4
(5)酸化
解析：（1）“碱浸”中H3AsO3与氢氧化钠反应生成亚砷酸钠和水，离子方程式为H3AsO3＋3OH－===AsO＋3H2O，故答案为：H3AsO3＋3OH－===AsO＋3H2O；（2）根据上述分析，“试剂1”是氧化剂，从绿色化学角度分析，可以选择H2O2，故答案为：H2O2；（3）“沉砷”在流程中的目的是富集As，提高原料利用率；“沉砷”过程中将砷元素转化为Ca5（AsO4）3OH沉淀，发生的主要反应为5Ca2＋（aq）＋OH－（aq）＋3AsO（aq）Ca5（AsO4）3OH（s） ΔH>0，温度升高，氢氧化钙溶解度减小，c（Ca2＋）和c（OH－）都减小，平衡逆向移动，转化率降低；故答案为：富集As，提高原料利用率；温度升高，氢氧化钙溶解度减小，c（Ca2＋）和c（OH－）都减小，平衡逆向移动，转化率降低；（4）“转化”的过程是向H3AsO4溶液中通入二氧化硫将H3AsO4还原为H3AsO3，根据氧化还原反应原理分析得：SO2＋H2O＋H3AsO4===H3AsO3＋H2SO4，故答案为：SO2＋H2O＋H3AsO4===H3AsO3＋H2SO4；（5）“还原”过程中二氧化硫将H3AsO4转化为H3AsO3，同时生成滤液2（H2SO4），可返回“酸化”步骤中循环再利用，故答案为：酸化。
7．(1)
(2)提高酸浸氧化的速率 24∶5 PbSO4
(3)2Fe3＋＋Fe===3Fe2＋ KSCN
(4)1.0
(5)阳
(6)C
解析：（1）铟为第49号元素，位于第五周期ⅢA族，原子结构示意图为；（2）加热溶液可使反应速率增大，提高酸浸效率；过程中KMnO4只将In2S3中的硫元素氧化为SO，S的化合价由－2价变为＋6价，共失去24个电子，Mn的化合价由＋7价变为＋2价，得到5个电子，根据得失电子总数相等，则氧化剂与还原剂的物质的量之比为24∶5；酸浸时，生成的硫酸铅为不溶于酸的沉淀，则滤渣为硫酸铅；（3）铁粉能与滤液中的铁离子反应，生成亚铁离子，离子方程式为2Fe3＋＋Fe===3Fe2＋；铁离子与KSCN反应生成红色的硫氰化铁，可加入KSCN溶液检验铁离子是否除净；（4）根据表中数据，c（H＋）＝1.0 mol/L时，分层时间短，且萃取率较高，最佳c（H＋）为1.0 mol/L；（5）根据铜的电解精炼原理，电解精炼铟时，粗铟失电子，作阳极；（6）锌离子为＋2价，其在水相中，故锌在水相中回收。
8．(1)PbSO4 Cu
(2)1 1 2 1 2 4
(3)4NH4HCO3＋2ZnSO4===Zn(OH)2·ZnCO3↓＋3CO2↑＋2H2O＋2(NH4)2SO4
取最后一次洗涤液，加入盐酸酸化再加入BaCl2溶液，若无沉淀产生，则沉淀已洗涤干净，反之则没有
(4)H2SO4 浸出
(5)16.2
解析：含锌废料(主要含ZnO、PbO、CuO及少量FeO、MnO)，加入硫酸浸出，反应生成ZnSO4、PbSO4、CuSO4、FeSO4、MnSO4，且PbSO4难溶于水形成浸出渣，加入(NH4)2S2O8可将Mn2＋、Fe2＋氧化为MnO2、Fe(OH)3，加入适量Zn粉，置换出Cu，形成硫酸锌溶液，电解可得Zn，加入NH4HCO3发生反应4NH4HCO3＋2ZnSO4===Zn(OH)2·ZnCO3↓＋3CO2↑＋2H2O＋2(NH4)2SO4，Zn(OH)2·ZnCO3沉淀经过洗涤干燥，煅烧分解得ZnO。
(1)由分析可知浸出渣为PbSO4，沉淀渣2为Cu，故答案为：PbSO4；Cu。(2)Mn2＋转化为MnO2化合价升高，S2O转化为SO化合价降低，根据电子转移守恒、电荷守恒配平得Mn2＋＋S2O＋2H2O===MnO2↓＋2SO＋4H＋，故答案为：1；1；2；1；2；4。(3)“沉锌”时，反应的化学方程式为：4NH4HCO3＋2ZnSO4===Zn(OH)2·ZnCO3↓＋3CO2↑＋2H2O＋2(NH4)2SO4，若Zn(OH)2·ZnCO3未洗涤干净，则其表面附着SO，则检验Zn(OH)2·ZnCO3已洗涤干净的方法是取最后一次洗涤液，加入BaCl2溶液，若无沉淀产生，则沉淀已洗涤干净，反之则没有。故答案为：4NH4HCO3＋2ZnSO4===Zn(OH)2·ZnCO3＋3CO2↑＋2H2O＋2(NH4)2SO4；取最后一次洗涤液，加入BaCl2溶液，若无沉淀产生，则沉淀已洗涤干净，反之则没有。(4)电解ZnSO4溶液时，H2O电离出的OH－在阴极放电产生O2，剩余H＋与SO结合形成H2SO4可在浸出中继续使用，故答案为：H2SO4；浸出。(5)Zn(OH)2·ZnCO3受热分解得方程式为Zn(OH)2·ZnCO32ZnO＋H2O↑＋CO2↑，固体质量减少量为生成的H2O与CO2的质量，则有
，
＝，解得x＝16.2 kg，故答案为：16.2。
9．(1)SiO2
(2)3Cd4＋＋CH3OH＋H2O===3Cd2＋＋CO2↑＋6H＋
(3)将溶液中的Fe2＋氧化为Fe3＋
(4)Cd2＋＋H2S===CdS↓＋2H＋
(5)1.2×10－19
(6)CdS＋4HCl(浓)===H2[CdCl4]＋H2S↑
加水稀释时，c(Cl－)降低，使平衡Cd2＋＋4Cl－[ CdCl4]2－向左移动，释放出的Cd2＋与溶液中S2－结合生成CdS黄色沉淀
解析：以镉铁矿(成分为CdO2、Fe2O3、FeO及少量的Al2O3和SiO2)为原料制备CdS，由流程可知，加硫酸溶解分离出滤渣为SiO2，加甲醇还原＋4价Cd发生3Cd4＋＋CH3OH＋H2O===3Cd2＋＋CO2↑＋6H＋，再加过氧化氢可氧化亚铁离子，发生2Fe2＋＋H2O2＋2H＋===2Fe3＋＋2H2O，调节5.0≤pH<7.4，分离出滤渣为Fe(OH)3、Al(OH)3，再加硫化钠生成CdS，以此来解答。
(1)根据以上分析，滤渣1为SiO2，故答案为：SiO2；(2)加甲醇将＋4价Cd还原成二价Cd，甲醇被氧化成二氧化碳，反应的离子方程式为：3Cd4＋＋CH3OH＋H2O===3Cd2＋＋CO2↑＋6H＋，故答案为：3Cd4＋＋CH3OH＋H2O===3Cd2＋＋CO2↑＋6H＋；(3)由以上分析可知，加双氧水是为了将亚铁离子氧化成三价铁离子，便于后续将铁沉淀除去，故答案为：将溶液中的Fe2＋氧化为Fe3＋；(4)H2S与Cd2＋反应生成CdS和氢离子，反应的离子方程式为：Cd2＋＋H2S===CdS↓＋2H＋，故答案为：Cd2＋＋H2S===CdS↓＋2H＋；(5)将沉镉后的溶液经过阳离子交换树脂后，测得溶液中的Na＋比交换前增加了0.055 2 g·L－1，钠离子的浓度为mol·L－1＝0.002 4 mol·L－1，交换过程中应是等电荷的交换，则溶液中的Cd2＋离子的浓度应为：＝0.001 2 mol·L－1，pH＝6，则c(OH－)＝10－8 mol·L－1，Cd(OH)2的Ksp＝c(Cd2＋)·c(OH－)2＝0.001 2 mol·L－1×(10－8 mol·L－1)2＝1.2×10－19，故答案为：1.2×10－19；(6)CdS溶于浓盐酸，生成H2[CdCl4]，反应方程式为：CdS＋4HCl(浓)===H2[CdCl4]＋H2S↑，加水稀释时，c(Cl－)降低，使平衡Cd2＋＋4Cl－[ CdCl4]2－向左移动，释放出的Cd2＋与溶液中S2－结合生成CdS黄色沉淀，故答案为：CdS＋4HCl(浓)===H2[CdCl4]＋H2S↑；加水稀释时，c(Cl－)降低，使平衡Cd2＋＋4Cl－[ CdCl4]2－向左移动，释放出的Cd2＋与溶液中S2－结合生成CdS黄色沉淀。
10．(1)适当的升高温度或将金属电极芯研成粉末
(2)Al(OH)3 4.7≤pH<6.2 bc
(3)ClO－＋2Co2＋＋5H2O===2Co(OH)3↓＋Cl－＋4H＋
(4)作还原剂
(5)2×10－4 2HCO＋Co2＋===CoCO3↓＋CO2↑＋H2O
(6)蒸发浓缩 冷却结晶
解析： (1)根据影响化学反应速率的因素可知，用硫酸浸取金属电极芯时，提高浸取率的方法有适当的升高温度或将金属电极芯研成粉末(写出一种合理方法即可)；
(2)金属电极芯中的主要成分是Co、Ni，还含少量Fe、Al等，加入稀硫酸酸浸时，金属单质都转化为金属离子(Ni2＋、Co2＋、Fe2＋、Al3＋)，浸出液中加入过氧化氢的作用是氧化亚铁离子为铁离子，由流程图中最终产物可知，调节pH的作用是除去溶液中的Fe3＋、Al3＋，故沉淀A的主要成分是Fe(OH)3、Al(OH)3；为了保证Fe3＋、Al3＋沉淀完全而不沉淀Ni2＋、Co2＋，由表格数据可知，要调节pH的范围为4.7≤pH<6.2；调节pH时不能加入铁，因为铁能还原铁离子为亚铁离子，不能加入稀硫酸，因为要将溶液的pH调大，由流程图中后续所加试剂可知，调节pH选用的试剂可以是氨水、碳酸钠溶液，故答案为bc；(3)由流程图中母液1的后续产物可知，加入NaClO的作用是氧化Co2＋，从而使其容易形成沉淀，与母液分离，反应的离子方程为：ClO－＋2Co2＋＋5H2O===2Co(OH)3↓＋Cl－＋4H＋ ；(4)由流程图可知，向Co(OH)3中加入H2SO4、H2O2混合液后，溶液中生成了Co2＋，反应中Co元素化合价降低，由此可知，H2O2的作用是作还原剂； (5)“母液3”中应控制Na2CO3用量使终点pH为8.5为宜，此时溶液中c(OH－)＝ mol/L＝10－5.5 mol/L，c(Co2＋)＝＝ mol/L＝2×10－4 mol/L；则c(Co2＋)应小于2×10－4 mol/L，由于HCOCO＋H＋，用NH4HCO3代替Na2CO3制得CoCO3，则促进碳酸氢根电离，氢离子浓度增大，有一部分碳酸氢根就转变为二氧化碳和水，则反应的离子方程式2HCO＋Co2＋===CoCO3↓＋CO2↑＋H2O；(6)NiSO4·7H2O是结晶水合物，则由“母液4”获取NiSO4·7H2O的操作是蒸发浓缩、冷却结晶、过滤、洗涤。
11．(1)6H＋＋Fe2O3·2H2O＋Fe===3Fe2＋＋5H2O
(2)抑制Fe2＋水解；防止pH＞4时，Fe2＋被氧气氧化；同时提供H＋利于HCl气体的逸出；提供SO 利于FeSO4固体析出
(3) 2FeSO4Fe2O3＋SO2↑＋SO3↑
(4)2Fe2＋＋H2O2＋8Cl－＋2H＋===2FeCl＋2H2O
(5)2.5
(6)①升高 ②AB
解析：(1)钢制构件表面有Fe2O3·2H2O及FeO等杂质，酸洗钢制构件时发生反应的离子方程式：2H＋＋FeO===Fe2＋＋H2O、6H＋＋Fe2O3·2H2O＋Fe===3Fe2＋＋5H2O；(2)过程Ⅱ中，发生的主要反应：FeCl2(s)＋H2SO4(aq)===FeSO4(s)＋2HCl(aq)，Fe2＋水解，Fe2＋＋2H2OFe(OH)2＋2H＋，加入过量的H2SO4的主要作用是：H＋浓度增大，平衡逆向移动，抑制Fe2＋水解；防止pH＞4时，Fe2＋被氧气氧化；同时提供H＋利于HCl气体的逸出；提供SO利于FeSO4固体析出；(3)FeSO4隔绝空气焙烧得到的尾气中含有两种可用于生产硫酸的氧化物，分别为二氧化硫和三氧化硫，此过程发生反应的化学方程式是2FeSO4Fe2O3＋SO2↑＋SO3↑；(4)反应Ⅳ为向废酸中加入双氧水得到含有FeCl的溶液，亚铁离子被氧化为FeCl，过氧化氢被还原为水，离子方程式为：2Fe2＋＋H2O2＋8Cl－＋2H＋===2FeCl＋2H2O；(5)H2O2的还原产物为H2O，ClO2的还原产物为Cl－，则1 mol H2O2可以获得2 mol电子，1 mol ClO2可以获得5 mol电子。ClO2消毒的效率是H2O2的5 mol∶2 mol＝2.5倍；(6)①阴离子交换树脂对离子选择性吸附分离，其过程可表示为ROH＋X－RX ＋OH－，利用阴离子交换树脂进行吸附时，树脂上的OH－被交换下来进入吸附后溶液，则吸附后溶液酸性降低，溶液的pH将会升高；②脱附过程发生反应：FeClFe3＋＋4Cl－，原溶液中有盐酸，故洗脱液中主要含有的溶质是FeCl3和HCl；A.Fe3＋氧化性较强，能溶解Cu，则可用于刻蚀印刷铜线路板，故A正确；B.Fe3＋水解生成氢氧化铁胶体，能净化污水，故B正确；C.FeCl3溶液没有强氧化性，无漂白和消毒能力，不能用于自来水消毒，故C错误；D.FeCl3溶液没有防腐能力，不能用来浸泡生物标本，故D错误；故答案为AB。
12．(1)提高硫酸浸取时的浸取率和浸取速率 3MnO2＋2FeS2＋12H＋===3Mn2＋＋2Fe3＋＋4S↓＋6H2O
(2)取少量滤液于试管中，加入酸性高锰酸钾溶液，紫色褪去 加入H2O2或MnO2 Fe(OH)3
(3)碱性
(4)×100%
解析：(1)步骤①混合研磨成细粉，可以增大反应物的接触面积，提高硫酸浸取时的浸取率和浸取速率，硫酸浸取的反应方程式为：3MnO2＋2FeS2＋12H＋===3Mn2＋＋2Fe3＋＋4S↓＋6H2O，故本题答案为：提高硫酸浸取时的浸取率和浸取速率；3MnO2＋2FeS2＋12H＋===3Mn2＋＋2Fe3＋＋4S↓＋6H2O；(2)亚铁离子具有较强的还原性，可以和高锰酸钾反应，故检验亚铁离子，可加酸性高锰酸钾溶液，若紫色褪色，则含有亚铁离子；要除去亚铁离子，避免引入杂质离子，可以加入过氧化氢除去，也可以加入二氧化锰将亚铁离子氧化为铁离子；步骤④的目的破坏氢氧化铁胶体，使之沉淀，便于过滤分离，因此步骤⑤所得滤渣为氢氧化铁，故本题答案为：取少量滤液于试管中，加入酸性高锰酸钾溶液，紫色褪去；加入H2O2或MnO2；Fe(OH)3；(3)S2－和NH都发生水解，NH的水解使溶液显酸性，其水解常数为＝≈5.9×10－10，S2－水解使溶液呈碱性，其水解常数为＝≈1.4, S2－的水解程度大于NH的水解程度，所以溶液显碱性，故本题答案为：碱性；(4)已知本实验条件下，高锰酸钾溶液与硫酸锰溶液混合产生二氧化锰，根据反应的离子方程式和n(KMnO4)＝c mol/L×V×10－3L＝ cV×10－3 mol，可知产品中Mn2＋的质量分数为×100%＝×100%，故本题答案为：×100%。
无机化工流程题的解题策略
1．无机工艺流程试题的结构模型
流程图一般三大部分：原料预处理、核心化学反应、产品的分离与提纯
呈现模式
识图方法
箭头的意义
图1：箭头进入的是反应物(投料)，箭头出去的是生成物(产物、副产物)
图2：箭头表示反应物分步加入和生成物出来
图3：返回的箭头一般是“循环利用”的物质
2．无机工艺流程题常考的设问角度
设问角度
(1)原料预处理方法及反应
(2)加入试剂判断及加入试剂的作用
(3)陌生化学(离子)方程式的书写
(4)分离、提纯的仪器、操作及操作目的
(5)滤渣、滤液成分判断
(6)实验条件的选择，温度或pH调节
(7)图表、图像分析
(8)物质循环利用
(9)计算
2．化工流程试题的一般解题策略
(1)审题“四角度”
审题干
①明确原料的主要成分和杂质成分
②明确目的
审信息
①寻找信息再流程中的作用
②寻找信息与某设问的对立关系
审流程
①明确三线：主线产物，分支副产物，回线为循环物
②结合设问的问题细审流程中转化原理，找出进料物质(反应物)和出去物质(生成物)的主产物和副产物
审设问
明确答什么，答的问题与哪步流程有关，考查的什么知识等
(2)破题“三方法”
首尾分析法
对一些线型流程工艺(从原料到产品为一条龙的生产工序)试题，首先对比分析流程图中第一种物质(原材料)与最后一种物质(产品)，从对比分析中找出原料与产品之间的关系，弄清生产过程中原料转化为产品的基本原理和除杂、分离、提纯产品的化工工艺，然后再结合题设的问题，逐一推敲解答
分段分析法
对于用同样的原材料生产多种(两种或两种以上)产品(包括副产品)的工业流程题，用分段分析法更容易找到解题的切入点
交叉分析法
有些化工生产选用多组原材料，先合成一种或几种中间产品，再用这一中间产品与部分其他原材料生产所需的主流产品，这种题适合用交叉分析法。就是将提供的工业流程示意图结合常见化合物的制取原理划分成几条生产流水线，然后上下交叉分析
[解题思路]
●首尾对比：对比分析原料与目标产物之间的关系，比较物质变化和主要元素化合价的变化
●主元素跟踪：跟踪主要物质(元素)的转化形式和转化方法，即原料→中间转化物质→目标产物
●除杂分析：分析原料中的“杂质”转化除去过程，分析每一步骤的目的以及反应产物、反应过程
●综合判断：根据题干信息、流程信息、题中设问信息审题、解题(读完全题再做题)
(3)解题“三步骤”
第一步：读题头，得目的，找原料，明产品，解决“干什么”
通过阅读题头，了解流程图以外的文字描述、表格信息、后续设问中的提示性信息，通过对比分析工业流程示意图中的第一种物质(原材料)与最后一种物质(产品)，弄清从原料出发，要得到最终产品，必须除去什么元素、引进什么元素
第二步：读题干，析过程，看措施，推用意，解决“怎么做”
题干部分主要用框图形式将原料到产品的主要生产工艺流程表示出来。分析流程中的每一步骤的反应物是什么？发生了什么反应？利用了什么原理(氧化还原、溶解度、电离平衡、水解平衡、溶解平衡)？该反应造成了什么后果？(除目标物质外还产生了什么杂质或副产物？这些物质又是如何分离、提纯和循环利用的？如何体现绿色化学思想？)每一步操作进行到什么程度最佳？在此过程中抓住一个关键点：一切反应或操作都是为获得产品而服务，在回答相关操作的原因或目的时要从对产品的影响层面作答。
第三步：读题问，逐空填答，用语要规范，解决“怎么写”
从化学原理的角度、用化学语言作答；要抓住主要问题，针对具体问题做具体分析。具体答题要点如下：
审清楚
要看清题目要求，按要求答题。如：写离子方程式还是化学方程式；写物质的名称还是化学式等；方程式中反应物、产物的分子式书写要正确；尤其是化学方程式要配平，电极反应式和化学方程式一定要书写正确；正确使用等号或可逆符号；沉淀、气体、水溶液等符号要标明
答规范
回答问题要准确全面，注意语言表达的规范性，例如评价或比较实验方案时要全面考虑：反应物种类多少、是否易得、是否对环境有污染；反应产物的种类多少，对目标产物的分离和提纯是否有影响；反应条件是否苛刻；仪器、设备是否要求高；工艺流程、实验步骤的多少
答完整
要答到对产品生产的影响这一步！
①除杂：除去……中的……(只写“除杂”一类是不给分的)
②干燥：除去……气体中的水蒸气，防止……
【题组训练】
1．二氧化铈(CeO2)是一种重要的稀土化合物。以氟碳铈矿(主要含CeCO3F)为原料制备CeO2的一种工艺流程如图所示。
(1)“氧化焙烧”前需将矿石粉碎成细颗粒，其目的是________________________________________________
(2)酸浸过程中用稀硫酸和H2O2替换HCl不会造成环境污染。写出稀硫酸、H2O2与CeO2反应的离子方程式
_______________________________________________________
(3)向Ce(BF4)3中加入KCl溶液的目的是_________________________________________________________
(4)生成Ce(OH)4的反应中，氧化剂与还原剂的物质的量之比为________
(5)取上述流程中得到的CeO2产品0.450 0 g，加硫酸溶解后，用0.100 0 mol·L－1 FeSO4标准溶液滴定至终点时(铈被还原为Ce3＋，其他杂质均不反应)，消耗25.00 mL标准溶液
①FeSO4溶液盛放在________(填“酸式”或“碱式”)滴定管中
②该产品中CeO2的质量分数为________
(6)CeO2是汽车尾气净化催化剂中最重要的助剂，工作原理如图所示。写出过程①发生反应的化学方程式_________________________________________________
2．钒具有广泛用途，利用含钒废催化剂(主要含有V2O5、VOSO4和不溶性硅酸盐)制备V2O5的新工艺流程如下：
已知：滤液1和滤液2中钒以VO2＋的形式存在。回答下列问题：
(1)在实验室中操作Ⅰ用到的玻璃仪器有____________________________________
(2)在滤渣1中加入Na2SO3和过量H2SO4溶液发生氧化还原反应，氧化剂和还原剂的物质的量之比为________
(3)混合液中加入KClO3，发生反应的离子方程式是__________________________________________________
(4)钒最后以NH4VO3的形式沉淀出来。沉钒率(NH4VO3沉淀中V的质量和废催化剂中V的质量之比)表示该工艺钒的回收率。如图是沉钒率随温度变化的关系曲线，沉钒时，温度超过80 ℃以后，沉钒率下降的可能原因是________________________________________________________________(写一条即可)
(5)称取w g所得产品，先用硫酸溶解，得到(VO2)2SO4溶液，再加入a1 mL b1 mol·L－1的(NH4)2Fe(SO4)2溶液，最后用b2 mol·L－1酸性KMnO4溶液滴定过量的(NH4)2Fe(SO4)2至终点，消耗KMnO4溶液的体积为a2 mL。假设杂质不参与反应，KMnO4被还原为Mn2＋。则产品中V2O5的质量分数为__________________。[已知(VO2)2SO4和(NH4)2Fe(SO4)2溶液反应的离子方程式为VO＋2H＋＋Fe2＋===VO2＋＋Fe3＋＋H2O]
3．利用废镍电池的金属电极芯(主要成分为Co、Ni，还含少量Fe、Al等)生产醋酸钴晶体、硫酸镍晶体的工艺流程如下
已知：部分阳离子以氢氧化物形式沉淀时溶液的pH如下表：
沉淀物
Fe(OH)3
Fe(OH)2
Co(OH)2
Co(OH)3
Al(OH)3
Ni(OH)2
开始沉淀pH
2.2
7.4
7.6
0.1
4.0
7.6
完全沉淀pH
3.2
8.9
9.2
1.1
5.2
9.2
(1)用硫酸浸取金属电极芯时，提高浸取率的方法有______________________________(写出一种合理方法即可)
(2)沉淀A的主要成分是Fe(OH)3、________________，“浸出液”调节pH的范围为________，调节pH选用的试剂可以是________(填字母)。
a．铁 b．氨水 c．碳酸钠溶液 d．稀硫酸
(3)“母液1”中加入NaClO反应的离子方程式为____________________________________________________
(4)向Co(OH)3中加入H2SO4－H2O2混合液，H2O2的作用是____________________
(5)“母液3”中应控制Na2CO3用量使终点pH为8.5为宜，此时c(Co2＋)小于________mol·L－1；为防止生成Co(OH)2 沉淀，可用NH4HCO3代替Na2CO3制得CoCO3，写出该反应的离子方程式：________________________
{已知：Ksp[Co(OH)2]＝2×10－15}
(6)由“母液4”获取NiSO4·7H2O的操作是________________、________________、过滤、洗涤
4．用锑砷烟灰(主要成分为Sb2O3、As2O3，含Pb、Ag、Cu等元素)制取焦锑酸钠[NaSb(OH)6]和砷酸钠(Na3AsO4)，不仅治理了砷害污染，还可综合回收其他有价值的金属。其工艺流程如图所示：
已知：①Ag、Cu、Fe的氧化物不溶于Na2S溶液；
②硫浸后，锑砷以Na3SbS3、Na3AsS3存在；
③NaSb(OH)6易溶于热水，难溶于冷水，不溶于乙醇。
回答下列问题：
(1)“硫浸”时，Sb2O3溶解的离子方程式为________________________________________
(2)用NaNO3和NaOH浸取锑砷烟灰也可得到Na3SbO4，其缺陷是_____________________________________
(3)“氧化”时所用H2O2的电子式为___________，反应温度不宜太高的原因是____________________________
(4)“中和”时，生成NaSb(OH)6的化学方程式为_______________________________________________________，操作X为__________、过滤、洗涤、干燥。
(5)As2O3对应的酸为H3AsO3，测得某工业酸性废液中含H3AsO3和Fe2＋，其浓度如表：
物质
H3AsO3
Fe2＋
浓度/(g·L－1)
0.378
0.840
已知：Ksp(FeAsO3)>Ksp(FeAsO4)＝5.70×10－21，H3AsO3的还原性比Fe2＋强。
根据题目信息，则可采用____________方法除去该废水中的砷，除去砷后的废液中c(AsO)＝_____mol·L－1(不考虑反应过程中溶液体积的微小变化)
5．V2O3是一种良好的催化剂，用于加氢反应。以某地石煤矿(主要成分：V2O3、V2O5及少量SiO2、Al2O3)为原料制备高纯V2O3的工艺流程如下：
已知：①偏钒酸铵(NH4VO3)微溶于水；煅烧所得V2O5中含少量VN，2VN＋3H2ON2↑＋3H2↑＋V2O3
②V2O5＋6NaOH(aq)===2Na3VO4＋3H2O；SO2、Fe2＋、草酸(H2C2O4)等还原剂均可以将Na3VO4的酸性
溶液还原，形成蓝色的VO2＋溶液
回答下列问题：
(1)石煤矿预先粉碎的目的是____________________________________________
(2)“焙烧”时V2O3发生反应的化学方程式为_____________________________________________________，“焙烧”时若H2O(g)不足，会产生造成环境污染的气体，写出生成该气体的化学方程式______________________
(3)“焙烧”后的球团在串联的浸取塔内作逆流浸取，温度对浸取率的影响如图所示。生产中采用125 ℃条件下“水浸”的优点是______________________________________
(4)该工艺生产中可回收再用于该生产的物质有________(填化学式)。
(5)生产中准确测定煅烧所得V2O5的纯度可为后续生产提供理论依据。准确称取煅烧所得5.0 g V2O5，加入足量氢氧化钠溶液使其完全溶解，加入稀硫酸使溶液呈酸性，用1 mol·L－1的草酸标准液进行滴定，达到滴定终点时消耗草酸标准液25.00 mL，则煅烧所得V2O5的纯度为________
6．砷(As)为VA族元素，其化合物会影响人体代谢和免疫功能，造成砷中毒。某含砷工业废水[主要以亚砷酸(H3AsO3)形式存在]经处理转化为粗As2O3，流程如下：
已知：亚砷酸钙微溶于水，砷酸钙难溶于水。亚砷酸易受热分解为As2O3
(1)“碱浸”中发生反应的离子方程式为________________________________
(2)从绿色化学角度看，“试剂1”可以选择 (填化学式)
(3)“沉砷”在流程中的目的是______________________________；“沉砷”过程中将砷元素转化为Ca5(AsO4)3OH沉淀，发生的主要反应为5Ca2＋(aq)＋OH－(aq)＋3AsO(aq)Ca5(AsO4)3OH(s) ΔH>0。资料表明：“沉砷”的最佳温度是85 ℃，温度高于85 ℃时，随温度升高转化率下降，可能的原因是__________________________
________________________________________________
(4)“转化”中发生反应的化学方程式______________________________
(5)从综合利用的角度考虑“滤液2”可返回 步骤中循环再利用
7．铟(49In)在地壳中主要存在于铅、锌矿物中，是一种重要的稀散金属，其开发和综合利用是国家重点鼓励发展的产业。从铅、锌的冶炼过程中产生的高铟烟灰(主要含ZnO、PbO、 Fe2O3、In2O3、In2S3)中提取铟的流程如图：
已知：滤液中铟以In3＋的形式存在
回答下列问题：
(1)铟的原子结构示意图为
(2)“酸浸氧化”需要加热，其目的是_________________________________，该过程中KMnO4只将In2S3中的硫元素氧化为SO，则氧化剂与还原剂的物质的量之比为 ，滤渣的主要成分的化学式是
(3)萃取剂选用的是一种有机磷酸酯，其在酸性溶液中可萃取三价金属离子。“净化”时加入铁粉的作用是________________________________________(用离子方程式表示)，可用 溶液检测此离子是否除尽
(4)“萃取”时，不同的c(H＋)下有机磷酸酯对三价金属离子的萃取率及分层时间如表：
c(H＋)/(mol·L－1)
分层时间/min
萃取率/%
0.5
5*
94.6
1.0
4
94.1
1.5
4
91.1
2.0
4
82.1
2.5
3
74.1
注：*表示有少量乳化作用发生，会导致两相分层困难
萃取过程中应选择的最佳c(H＋)为 mol·L－1
(5)粗铟可用电解法进行提纯，提纯过程中粗铟作 极(填“阴”或“阳”)
(6)锌主要应从 中进行回收
A．滤渣 B．净化渣 C．水相 D．有机相
8．由含锌废料(主要含ZnO、PbO、CuO及少量FeO、MnO)生产锌及氧化锌的流程如图所示：
回答下列问题：
(1)浸出渣主要成分为 （填化学式，下同） ；沉淀渣2为
(2)“除铁锰””时，Mn（Ⅱ）氧化生成MnO2(S2O转化为SO)，配平该反应的离子方程式
Mn2＋＋ S2O＋ H2O=== MnO2↓＋ SO＋ H＋
(2)“沉锌”时，反应的化学方程式为________________________________________________；检验Zn(OH)2·ZnCO3已洗涤干净的方法是________________________________________________________________________
(4)“电解”中产生 (填化学式)可在 (填操作单元名称)中循环利用
(5)将Zn(OH)2·ZnCO3加热分解可得到具有催化性能的活性氧化锌，若加热过程中固体质量减少了6.2 kg，则理论上生成 kg氧化锌
9．CdS又称镉黄，可用作黄色颜料，也用于制备荧光粉等。以镉铁矿(成分为CdO2、Fe2O3、FeO及少量的Al2O3和SiO2)为原料制备CdS的工艺流程如图：
回答下列问题：
(1)“滤渣1”的成分是 (写化学式)
(2)“还原镉”时，产生能使澄清石灰水变浑浊的气体，发生反应的离子方程式为__________________________
(3)加入H2O2溶液的目的是___________________________________________
(4)通入H2S也可以“沉镉”，发生反应的离子方程式为_______________________________________
(5)实际工业生产中，有时采用阳离子交换树脂法来测定沉镉后溶液中Cd2＋的含量，其原理是：
Cd2＋＋2NaR===2Na＋＋CdR2，其中NaR为阳离子交换树脂。常温下，将沉镉后的溶液经过阳离子交换树脂后，测得溶液中的Na＋比交换前增加了0.055 2 g·L－1.此时溶液pH＝6，则该条件下Cd(OH)2的Ksp＝
(6)CdS不溶于稀盐酸，可溶于浓盐酸，并生成H2[CdCl4]，反应的化学方程式为___________________________
若向反应后的溶液中加水稀释，又出现黄色沉淀，用平衡移动原理解释___________________________________
(已知Cd2＋＋4Cl－[CdCl4]2－)
10．利用废镍电池的金属电极芯(主要成分为Co、 Ni，还含少量Fe、Al等)生产醋酸钴晶体、硫酸镍晶体的工艺流程如下
已知：部分阳离子以氢氧化物形式沉淀时溶液的pH见下表：
金属离子
Fe2＋
Fe3＋
Al3＋
Ni2＋
Co2＋
开始沉淀的pH
6.3
1.5
3.4
6.2
7.15
沉淀完全的pH
8.3
2.8
4.7
8.9
9.15
(l)用硫酸浸取金属电极芯时，提高浸取率的方法有______________________(写出一种合理方法即可)
(2)沉淀A的主要成分是Fe(OH)3、 ，“浸出液”调节pH的范围为 ，调节pH选用的试剂可以是 (选填序号)
a．铁 b．氨水 c．碳酸钠溶液 d．稀硫酸
(3)“母液1”中加入NaClO反应的离子方程式为_____________________
(4)向Co(OH)3中加入H2SO4，H2O2混合液，H2O2的作用是___________________
(5)“母液3”中应控制Na2CO3用量使终点pH为8.5为宜，此时c(Co2＋)小于 mol/L；为防止生成Co(OH)2沉淀，可用NH4HCO3代替Na2CO3制得CoCO3，写出该反应的离子方程式____________________________
(已知：Ksp[Co(OH)2]＝2×10－15)
(6)由“母液4”获取NiSO4.7H2O的操作是 ， ，过滤，洗涤
11．电力工业所需的钢制构件在镀锌前需要经过酸洗，其基本原理是用盐酸除去其表面的Fe2O3·2H2O及FeO等杂质。回收废酸同时生产含铁产品的流程如下：
已知：i．酸洗钢制构件后得到废酸的主要成分如下表所示
成分
Cl－
游离HCl
Fe2＋
Fe3＋
含量(g·L－1)
130～160
50～70
60～80
0
ii．pH <4时，Fe2＋不易被氧气氧化
(1)酸洗钢制构件时发生反应的离子方程式：2H＋＋FeO===Fe2＋＋H2O、
(2)过程Ⅱ中，发生的主要反应：FeCl2(s)＋H2SO4(aq)FeSO4(s)＋2HCl(aq)。加入过量H2SO4的作用是_________________________________________________________________________________(至少写出两点)
(3)过程Ⅲ中，FeSO4隔绝空气焙烧得到的尾气中含有两种可用于生产硫酸的氧化物，此过程发生反应的化学方程式是___________________________________
(4)过程Ⅳ发生反应的离子方程式是_______________________________
(5)H2O2是一种常用的绿色氧化剂，ClO2也具有很强的氧化性，常用作消毒剂，其消毒的效率(以单位物质的量得到的电子数表示)是H2O2的 倍
(6)过程Ⅴ：阴离子交换树脂可将FeCl选择性吸附分离，其过程可表示为ROH＋X－RX ＋OH－(X表示FeCl4)。当树脂吸附饱和后可直接用水洗涤树脂进行脱附，同时脱附过程发生反应：FeClFe3＋＋4Cl－
①吸附后溶液的pH将会 (填“升高”、“降低”或“不变”)
②洗脱液经处理后有许多用途，下列用途合理的是
A．刻蚀印刷铜线路板 B．净化污水 C．自来水消毒 D．浸泡生物标本
12．一种用软锰矿(主要成分MnO2)和黄铁矿(主要成分FeS2)制取MnSO4·H2O并回收单质硫的工艺流程如图：
(1)步骤①混合研磨成细粉的主要目的是____________________________；步骤②浸取时若生成S、MnSO4及Fe2(SO4)3，则反应的离子方程式为_____________________________________________________________
(2)步骤③所得酸性滤液可能含有Fe2＋，检验Fe2＋的方法是 _______________________________________ ；除去Fe2＋的方法是____________________，步骤④是破坏Fe(OH)3胶体并使沉淀颗粒长大，便于过滤分离。步骤⑤所得滤渣为 (填化学式)
(3)硫化铵水解的离子方程式为：S2－＋NH＋H2OHS－＋NH3·H2O，判断溶液的酸碱性 (已知常温下H2S的电离平衡常数Ka1＝1.3×10－7，Ka2＝7.1×10－15，NH3·H2O的电离平衡常数Kb＝1.7×10－5)
(4)测定产品MnSO4·H2O纯度的方法之一是：准确称取a g产品于锥形瓶中，加入适量ZnO及H2O煮沸，然后用c mol·L－1 KMnO4标准溶液滴定至浅红色且半分钟不褪色，消耗标准溶液V mL，滴定反应的离子方程式为2MnO＋3Mn2＋＋2H2O===5MnO2↓＋4H＋，产品的纯度是
【无机化工流程题的解题策略】答案
1．(1)增大固体与气体的接触面积，增大反应速率，提高原料的利用率
(2)H2O2＋2CeO2＋6H＋===2Ce3＋＋4H2O＋O2↑
(3)避免三价铈以Ce(BF4)3沉淀的形式损失，且除去了BF，提高了CeCl3的产率
(4)1∶4
(5)①酸式 ②95.56%
(6)xCO＋CeO2===CeO(2－x)＋xCO2
解析：(1)“氧化焙烧”前需将矿石粉碎成细颗粒，其目的是增大固体与气体的接触面积，增大反应速率，提高原料的利用率。(2)用盐酸酸浸时CeO2与盐酸反应生成氯气，会造成环境污染，用稀硫酸和H2O2替换HCl，H2O2生成氧气，可以避免产生氯气污染，反应的离子方程式为H2O2＋2CeO2＋6H＋===2Ce3＋＋4H2O＋O2↑。(3)向Ce(BF4)3中加入KCl溶液生成CeCl3和KBF4，这样可以避免三价铈以Ce(BF4)3沉淀的形式损失，且除去了BF，提高了CeCl3的产率。(4)生成Ce(OH)4的反应中，O2为氧化剂，1 mol O2得到4 mol电子，CeCl3为还原剂，1 mol CeCl3失去1 mol电子，根据电子守恒，氧化剂与还原剂的物质的量之比为1∶4。(5)①碱性溶液使用碱式滴定管，酸性或氧化性溶液使用酸式滴定管，FeSO4溶液显酸性，使用酸式滴定管；②CeO2与FeSO4反应，Ce由＋4价变为＋3价，Fe由＋2价变为＋3价，根据电子守恒可知n(CeO2)＝n(FeSO4)＝0.100 0 mol·L－1×25.00×10－3 L＝2.5×10－3 mol，则m(CeO2)＝2.5×10－3 mol×172 g·mol－1＝0.43 g，该产品中CeO2的质量分数＝×100%≈95.56%。(6)由图可知，过程①为CO的消除过程，CO与CeO2反应生成CeO(2－x)和CO2，反应的化学方程式为xCO＋CeO2===CeO(2－x)＋xCO2。
2．(1)漏斗、烧杯、玻璃棒
(2)1∶1
(3)6VO2＋＋ClO＋3H2O===6VO＋Cl－＋6H＋
(4)80 ℃以后，温度升高，NH4VO3的溶解度增大，沉钒率下降(或80 ℃以后，温度升高，氨水分解，NH浓度减小，沉钒率下降)
(5)%或
解析：流程分析：
(4)温度超过80 ℃以后，沉钒率下降的可能原因是温度升高，NH4VO3溶解度增大，沉钒率下降，温度升高，氨水受热分解，NH浓度减小，沉钒率也会下降。
(5)根据得失电子守恒知，滴定过程有5(NH4)2Fe(SO4)2～KMnO4，则过量的(NH4)2Fe(SO4)2的物质的量为5n(KMnO4)＝5×b2a2×10－3 mol，则与(VO2)2SO4溶液反应的(NH4)2Fe(SO4)2的物质的量为(b1a1－5b2a2)×10－3 mol，根据钒元素守恒以及得失电子守恒，可得V2O5～2VO～2(NH4)2Fe(SO4)2，故n(V2O5)＝(b1a1－5b2a2)×10－3 mol，则产品中V2O5的质量分数是×100%＝%。
3．(1)适当升高温度或将金属电极芯研成粉末等
(2)Al(OH)3 5.2≤pH<7.6 bc
(3)ClO－＋2Co2＋＋5H2O===2Co(OH)3↓＋Cl－＋4H＋
(4)作还原剂
(5)2×10－4 2HCO＋Co2＋===CoCO3↓＋CO2↑＋H2O
(6)蒸发浓缩 冷却结晶
解析：(1)提高浸取率的措施有将金属电极芯研成粉末增大反应物的接触面积、充分搅拌、适当升高温度、适当增大硫酸浓度、延长浸取时间等。(2)由上述分析知，沉淀A的主要成分是Al(OH)3和Fe(OH)3，调节“浸出液”的pH，使Al3＋和Fe3＋沉淀完全，但Co2＋和Ni2＋不沉淀，由表中数据可知，调节pH范围为5.2≤pH<7.6；为中和溶液中的酸且不引入杂质，可用氨水或碳酸钠溶液调节pH。(3)母液1中加入NaClO的目的是将Co2＋氧化成Co3＋形成Co(OH)3沉淀，故离子反应方程式为ClO－＋2Co2＋＋5H2O===2Co(OH)3↓＋Cl－＋4H＋。(4)由流程图可知，加入H2O2的作用是将Co3＋还原成Co2＋，即H2O2作还原剂。(5)pH＝8.5，即c(H＋)＝10－8.5 mol·L－1，c(OH－)＝10－5.5 mol·L－1，则由Ksp[Co(OH)2]＝2×10－15＝c(Co2＋)·c2(OH－)，可得c(Co2＋)<2×10－4 mol·L－1；反应物为HCO和Co2＋，生成物中含CoCO3，则反应的离子方程式为2HCO＋Co2＋===CoCO3↓＋CO2↑＋H2O。(6)由母液4获得NiSO4·7H2O的操作为蒸发浓缩、冷却结晶、过滤、洗涤。
4．(1)Sb2O3＋6S2－＋3H2O===2SbS＋6OH－
(2)有污染气体NO、NO2(NOx)等产生
(3)HH 温度过高，H2O2易分解
(4)HSbO3＋NaOH＋2H2O===NaSb(OH)6 蒸发浓缩、冷却结晶
(5)氧化 4.75×10－19
解析：锑砷烟灰(主要成分为Sb2O3、As2O3，含Pb、Ag、Cu等元素)，加入Na2S和NaOH，根据已知①和②，Sb2O3转化为Na3SbS3，反应为Sb2O3＋6Na2S＋3H2O===2Na3SbS3＋6NaOH；滤液中加入过氧化氢，可将Na3SbS3氧化生成Na3SbO4和S，将Na3AsS3氧化生成Na3AsO4和S，过滤得到固体(Na3SbO4和S的混合物)和滤液(Na3AsO4)，滤液(Na3AsO4)通过蒸发浓缩、冷却结晶、过滤、洗涤、干燥得到Na3AsO4·12H2O，固体(Na3SbO4和S的混合物)加入盐酸除去硫，得到HSbO3的溶液，再加NaOH，得到NaSb(OH)6，以此解答该题。
(5)根据题目信息可知FeAsO4更容易沉淀，H3AsO3的还原性比Fe2＋强，可加入适当的氧化剂将其中H3AsO3和Fe2＋氧化得到FeAsO4沉淀，所以采用氧化方法除去该废水中的砷；已知：Ksp(FeAsO4)＝5.70×10－21，H3AsO3为0.378 g·L－1，则c(H3AsO3)＝＝0.003 mol·L－1，同理c(Fe3＋)＝c(Fe2＋)＝＝0.015 mol·L－1，所以加入足量氧化剂后，H3AsO3转化为FeAsO4沉淀，Fe3＋剩余，则除去砷后的废液中c(AsO)＝＝ mol·L－1＝4.75×10－19mol·L－1。
5．(1)增大接触面积，充分反应，提高反应速率
(2)V2O3＋O2＋2NaCl＋H2O(g)2NaVO3＋2HCl
4NaCl＋3O2＋2V2O34NaVO3＋2Cl2
(3)钒的浸出率高，缩短浸取时间，提高生产效率
(4)NaCl、NH4Cl
(5)91%
解析：石矿粉中含有V2O3、V2O5及少量SiO2、Al2O3经过焙烧之后生成NaVO3，加入氯化铵可以生成NH4VO3沉淀，根据①中信息可得，煅烧沉淀可得五氧化二钒，利用氢气，以及少量的H2O(g)，可以将五氧化二钒还原为V2O3。
(2)依据流程图可知焙烧后V2O3变为NaVO3(从图中NH4VO3可知)发生的反应为V2O3＋O2＋2NaCl＋H2O(g)2NaVO3＋2HCl，若H2O(g)不足，产生污染环境的气体为氯气(依据元素守恒，能污染环境的气体为氯气)，生成氯气的化学方程式为4NaCl＋3O2＋2V2O34NaVO3＋2Cl2。
(3)根据图像，125 ℃条件下“水浸”的优点为钒的浸出率高，明显缩短浸取时间，提高生产效率。
(4)沉钒的过程中会有氯化钠产生，可蒸发后用于焙烧加热；还原五氧化二钒过程中会有H2O(g)产生，可用于焙烧。
(5)根据已知②可知，V2O5＋6NaOH(aq)===2Na3VO4＋3H2O，H2C2O4＋2Na3VO4＋5H2SO4===2VOSO4＋3Na2SO4＋2CO2↑＋6H2O，V2O5～2Na3VO4～H2C2O4，n(V2O5)＝n(H2C2O4)＝1.0 mol·L－1×25.00 mL×10－3＝0.025 mol；m(V2O5)＝n·M＝0.025 mol×182 g·mol－1＝4.55 g，V2O5的纯度为×100%＝91%。
6．(1)H3AsO3＋3OH－===AsO＋3H2O
(2)H2O2
(3)富集As，提高原料利用率
温度升高，氢氧化钙溶解度减小，c(Ca2＋)和c(OH－)都减小，平衡逆向移动，转化率降低
(4)SO2＋H2O＋H3AsO4===H3AsO3＋H2SO4
(5)酸化
解析：（1）“碱浸”中H3AsO3与氢氧化钠反应生成亚砷酸钠和水，离子方程式为H3AsO3＋3OH－===AsO＋3H2O，故答案为：H3AsO3＋3OH－===AsO＋3H2O；（2）根据上述分析，“试剂1”是氧化剂，从绿色化学角度分析，可以选择H2O2，故答案为：H2O2；（3）“沉砷”在流程中的目的是富集As，提高原料利用率；“沉砷”过程中将砷元素转化为Ca5（AsO4）3OH沉淀，发生的主要反应为5Ca2＋（aq）＋OH－（aq）＋3AsO（aq）Ca5（AsO4）3OH（s） ΔH>0，温度升高，氢氧化钙溶解度减小，c（Ca2＋）和c（OH－）都减小，平衡逆向移动，转化率降低；故答案为：富集As，提高原料利用率；温度升高，氢氧化钙溶解度减小，c（Ca2＋）和c（OH－）都减小，平衡逆向移动，转化率降低；（4）“转化”的过程是向H3AsO4溶液中通入二氧化硫将H3AsO4还原为H3AsO3，根据氧化还原反应原理分析得：SO2＋H2O＋H3AsO4===H3AsO3＋H2SO4，故答案为：SO2＋H2O＋H3AsO4===H3AsO3＋H2SO4；（5）“还原”过程中二氧化硫将H3AsO4转化为H3AsO3，同时生成滤液2（H2SO4），可返回“酸化”步骤中循环再利用，故答案为：酸化。
7．(1)
(2)提高酸浸氧化的速率 24∶5 PbSO4
(3)2Fe3＋＋Fe===3Fe2＋ KSCN
(4)1.0
(5)阳
(6)C
解析：（1）铟为第49号元素，位于第五周期ⅢA族，原子结构示意图为；（2）加热溶液可使反应速率增大，提高酸浸效率；过程中KMnO4只将In2S3中的硫元素氧化为SO，S的化合价由－2价变为＋6价，共失去24个电子，Mn的化合价由＋7价变为＋2价，得到5个电子，根据得失电子总数相等，则氧化剂与还原剂的物质的量之比为24∶5；酸浸时，生成的硫酸铅为不溶于酸的沉淀，则滤渣为硫酸铅；（3）铁粉能与滤液中的铁离子反应，生成亚铁离子，离子方程式为2Fe3＋＋Fe===3Fe2＋；铁离子与KSCN反应生成红色的硫氰化铁，可加入KSCN溶液检验铁离子是否除净；（4）根据表中数据，c（H＋）＝1.0 mol/L时，分层时间短，且萃取率较高，最佳c（H＋）为1.0 mol/L；（5）根据铜的电解精炼原理，电解精炼铟时，粗铟失电子，作阳极；（6）锌离子为＋2价，其在水相中，故锌在水相中回收。
8．(1)PbSO4 Cu
(2)1 1 2 1 2 4
(3)4NH4HCO3＋2ZnSO4===Zn(OH)2·ZnCO3↓＋3CO2↑＋2H2O＋2(NH4)2SO4
取最后一次洗涤液，加入盐酸酸化再加入BaCl2溶液，若无沉淀产生，则沉淀已洗涤干净，反之则没有
(4)H2SO4 浸出
(5)16.2
解析：含锌废料(主要含ZnO、PbO、CuO及少量FeO、MnO)，加入硫酸浸出，反应生成ZnSO4、PbSO4、CuSO4、FeSO4、MnSO4，且PbSO4难溶于水形成浸出渣，加入(NH4)2S2O8可将Mn2＋、Fe2＋氧化为MnO2、Fe(OH)3，加入适量Zn粉，置换出Cu，形成硫酸锌溶液，电解可得Zn，加入NH4HCO3发生反应4NH4HCO3＋2ZnSO4===Zn(OH)2·ZnCO3↓＋3CO2↑＋2H2O＋2(NH4)2SO4，Zn(OH)2·ZnCO3沉淀经过洗涤干燥，煅烧分解得ZnO。
(1)由分析可知浸出渣为PbSO4，沉淀渣2为Cu，故答案为：PbSO4；Cu。(2)Mn2＋转化为MnO2化合价升高，S2O转化为SO化合价降低，根据电子转移守恒、电荷守恒配平得Mn2＋＋S2O＋2H2O===MnO2↓＋2SO＋4H＋，故答案为：1；1；2；1；2；4。(3)“沉锌”时，反应的化学方程式为：4NH4HCO3＋2ZnSO4===Zn(OH)2·ZnCO3↓＋3CO2↑＋2H2O＋2(NH4)2SO4，若Zn(OH)2·ZnCO3未洗涤干净，则其表面附着SO，则检验Zn(OH)2·ZnCO3已洗涤干净的方法是取最后一次洗涤液，加入BaCl2溶液，若无沉淀产生，则沉淀已洗涤干净，反之则没有。故答案为：4NH4HCO3＋2ZnSO4===Zn(OH)2·ZnCO3＋3CO2↑＋2H2O＋2(NH4)2SO4；取最后一次洗涤液，加入BaCl2溶液，若无沉淀产生，则沉淀已洗涤干净，反之则没有。(4)电解ZnSO4溶液时，H2O电离出的OH－在阴极放电产生O2，剩余H＋与SO结合形成H2SO4可在浸出中继续使用，故答案为：H2SO4；浸出。(5)Zn(OH)2·ZnCO3受热分解得方程式为Zn(OH)2·ZnCO32ZnO＋H2O↑＋CO2↑，固体质量减少量为生成的H2O与CO2的质量，则有
，
＝，解得x＝16.2 kg，故答案为：16.2。
9．(1)SiO2
(2)3Cd4＋＋CH3OH＋H2O===3Cd2＋＋CO2↑＋6H＋
(3)将溶液中的Fe2＋氧化为Fe3＋
(4)Cd2＋＋H2S===CdS↓＋2H＋
(5)1.2×10－19
(6)CdS＋4HCl(浓)===H2[CdCl4]＋H2S↑
加水稀释时，c(Cl－)降低，使平衡Cd2＋＋4Cl－[ CdCl4]2－向左移动，释放出的Cd2＋与溶液中S2－结合生成CdS黄色沉淀
解析：以镉铁矿(成分为CdO2、Fe2O3、FeO及少量的Al2O3和SiO2)为原料制备CdS，由流程可知，加硫酸溶解分离出滤渣为SiO2，加甲醇还原＋4价Cd发生3Cd4＋＋CH3OH＋H2O===3Cd2＋＋CO2↑＋6H＋，再加过氧化氢可氧化亚铁离子，发生2Fe2＋＋H2O2＋2H＋===2Fe3＋＋2H2O，调节5.0≤pH<7.4，分离出滤渣为Fe(OH)3、Al(OH)3，再加硫化钠生成CdS，以此来解答。
(1)根据以上分析，滤渣1为SiO2，故答案为：SiO2；(2)加甲醇将＋4价Cd还原成二价Cd，甲醇被氧化成二氧化碳，反应的离子方程式为：3Cd4＋＋CH3OH＋H2O===3Cd2＋＋CO2↑＋6H＋，故答案为：3Cd4＋＋CH3OH＋H2O===3Cd2＋＋CO2↑＋6H＋；(3)由以上分析可知，加双氧水是为了将亚铁离子氧化成三价铁离子，便于后续将铁沉淀除去，故答案为：将溶液中的Fe2＋氧化为Fe3＋；(4)H2S与Cd2＋反应生成CdS和氢离子，反应的离子方程式为：Cd2＋＋H2S===CdS↓＋2H＋，故答案为：Cd2＋＋H2S===CdS↓＋2H＋；(5)将沉镉后的溶液经过阳离子交换树脂后，测得溶液中的Na＋比交换前增加了0.055 2 g·L－1，钠离子的浓度为mol·L－1＝0.002 4 mol·L－1，交换过程中应是等电荷的交换，则溶液中的Cd2＋离子的浓度应为：＝0.001 2 mol·L－1，pH＝6，则c(OH－)＝10－8 mol·L－1，Cd(OH)2的Ksp＝c(Cd2＋)·c(OH－)2＝0.001 2 mol·L－1×(10－8 mol·L－1)2＝1.2×10－19，故答案为：1.2×10－19；(6)CdS溶于浓盐酸，生成H2[CdCl4]，反应方程式为：CdS＋4HCl(浓)===H2[CdCl4]＋H2S↑，加水稀释时，c(Cl－)降低，使平衡Cd2＋＋4Cl－[ CdCl4]2－向左移动，释放出的Cd2＋与溶液中S2－结合生成CdS黄色沉淀，故答案为：CdS＋4HCl(浓)===H2[CdCl4]＋H2S↑；加水稀释时，c(Cl－)降低，使平衡Cd2＋＋4Cl－[ CdCl4]2－向左移动，释放出的Cd2＋与溶液中S2－结合生成CdS黄色沉淀。
10．(1)适当的升高温度或将金属电极芯研成粉末
(2)Al(OH)3 4.7≤pH<6.2 bc
(3)ClO－＋2Co2＋＋5H2O===2Co(OH)3↓＋Cl－＋4H＋
(4)作还原剂
(5)2×10－4 2HCO＋Co2＋===CoCO3↓＋CO2↑＋H2O
(6)蒸发浓缩 冷却结晶
解析： (1)根据影响化学反应速率的因素可知，用硫酸浸取金属电极芯时，提高浸取率的方法有适当的升高温度或将金属电极芯研成粉末(写出一种合理方法即可)；
(2)金属电极芯中的主要成分是Co、Ni，还含少量Fe、Al等，加入稀硫酸酸浸时，金属单质都转化为金属离子(Ni2＋、Co2＋、Fe2＋、Al3＋)，浸出液中加入过氧化氢的作用是氧化亚铁离子为铁离子，由流程图中最终产物可知，调节pH的作用是除去溶液中的Fe3＋、Al3＋，故沉淀A的主要成分是Fe(OH)3、Al(OH)3；为了保证Fe3＋、Al3＋沉淀完全而不沉淀Ni2＋、Co2＋，由表格数据可知，要调节pH的范围为4.7≤pH<6.2；调节pH时不能加入铁，因为铁能还原铁离子为亚铁离子，不能加入稀硫酸，因为要将溶液的pH调大，由流程图中后续所加试剂可知，调节pH选用的试剂可以是氨水、碳酸钠溶液，故答案为bc；(3)由流程图中母液1的后续产物可知，加入NaClO的作用是氧化Co2＋，从而使其容易形成沉淀，与母液分离，反应的离子方程为：ClO－＋2Co2＋＋5H2O===2Co(OH)3↓＋Cl－＋4H＋ ；(4)由流程图可知，向Co(OH)3中加入H2SO4、H2O2混合液后，溶液中生成了Co2＋，反应中Co元素化合价降低，由此可知，H2O2的作用是作还原剂； (5)“母液3”中应控制Na2CO3用量使终点pH为8.5为宜，此时溶液中c(OH－)＝ mol/L＝10－5.5 mol/L，c(Co2＋)＝＝ mol/L＝2×10－4 mol/L；则c(Co2＋)应小于2×10－4 mol/L，由于HCOCO＋H＋，用NH4HCO3代替Na2CO3制得CoCO3，则促进碳酸氢根电离，氢离子浓度增大，有一部分碳酸氢根就转变为二氧化碳和水，则反应的离子方程式2HCO＋Co2＋===CoCO3↓＋CO2↑＋H2O；(6)NiSO4·7H2O是结晶水合物，则由“母液4”获取NiSO4·7H2O的操作是蒸发浓缩、冷却结晶、过滤、洗涤。
11．(1)6H＋＋Fe2O3·2H2O＋Fe===3Fe2＋＋5H2O
(2)抑制Fe2＋水解；防止pH＞4时，Fe2＋被氧气氧化；同时提供H＋利于HCl气体的逸出；提供SO 利于FeSO4固体析出
(3) 2FeSO4Fe2O3＋SO2↑＋SO3↑
(4)2Fe2＋＋H2O2＋8Cl－＋2H＋===2FeCl＋2H2O
(5)2.5
(6)①升高 ②AB
解析：(1)钢制构件表面有Fe2O3·2H2O及FeO等杂质，酸洗钢制构件时发生反应的离子方程式：2H＋＋FeO===Fe2＋＋H2O、6H＋＋Fe2O3·2H2O＋Fe===3Fe2＋＋5H2O；(2)过程Ⅱ中，发生的主要反应：FeCl2(s)＋H2SO4(aq)===FeSO4(s)＋2HCl(aq)，Fe2＋水解，Fe2＋＋2H2OFe(OH)2＋2H＋，加入过量的H2SO4的主要作用是：H＋浓度增大，平衡逆向移动，抑制Fe2＋水解；防止pH＞4时，Fe2＋被氧气氧化；同时提供H＋利于HCl气体的逸出；提供SO利于FeSO4固体析出；(3)FeSO4隔绝空气焙烧得到的尾气中含有两种可用于生产硫酸的氧化物，分别为二氧化硫和三氧化硫，此过程发生反应的化学方程式是2FeSO4Fe2O3＋SO2↑＋SO3↑；(4)反应Ⅳ为向废酸中加入双氧水得到含有FeCl的溶液，亚铁离子被氧化为FeCl，过氧化氢被还原为水，离子方程式为：2Fe2＋＋H2O2＋8Cl－＋2H＋===2FeCl＋2H2O；(5)H2O2的还原产物为H2O，ClO2的还原产物为Cl－，则1 mol H2O2可以获得2 mol电子，1 mol ClO2可以获得5 mol电子。ClO2消毒的效率是H2O2的5 mol∶2 mol＝2.5倍；(6)①阴离子交换树脂对离子选择性吸附分离，其过程可表示为ROH＋X－RX ＋OH－，利用阴离子交换树脂进行吸附时，树脂上的OH－被交换下来进入吸附后溶液，则吸附后溶液酸性降低，溶液的pH将会升高；②脱附过程发生反应：FeClFe3＋＋4Cl－，原溶液中有盐酸，故洗脱液中主要含有的溶质是FeCl3和HCl；A.Fe3＋氧化性较强，能溶解Cu，则可用于刻蚀印刷铜线路板，故A正确；B.Fe3＋水解生成氢氧化铁胶体，能净化污水，故B正确；C.FeCl3溶液没有强氧化性，无漂白和消毒能力，不能用于自来水消毒，故C错误；D.FeCl3溶液没有防腐能力，不能用来浸泡生物标本，故D错误；故答案为AB。
12．(1)提高硫酸浸取时的浸取率和浸取速率 3MnO2＋2FeS2＋12H＋===3Mn2＋＋2Fe3＋＋4S↓＋6H2O
(2)取少量滤液于试管中，加入酸性高锰酸钾溶液，紫色褪去 加入H2O2或MnO2 Fe(OH)3
(3)碱性
(4)×100%
解析：(1)步骤①混合研磨成细粉，可以增大反应物的接触面积，提高硫酸浸取时的浸取率和浸取速率，硫酸浸取的反应方程式为：3MnO2＋2FeS2＋12H＋===3Mn2＋＋2Fe3＋＋4S↓＋6H2O，故本题答案为：提高硫酸浸取时的浸取率和浸取速率；3MnO2＋2FeS2＋12H＋===3Mn2＋＋2Fe3＋＋4S↓＋6H2O；(2)亚铁离子具有较强的还原性，可以和高锰酸钾反应，故检验亚铁离子，可加酸性高锰酸钾溶液，若紫色褪色，则含有亚铁离子；要除去亚铁离子，避免引入杂质离子，可以加入过氧化氢除去，也可以加入二氧化锰将亚铁离子氧化为铁离子；步骤④的目的破坏氢氧化铁胶体，使之沉淀，便于过滤分离，因此步骤⑤所得滤渣为氢氧化铁，故本题答案为：取少量滤液于试管中，加入酸性高锰酸钾溶液，紫色褪去；加入H2O2或MnO2；Fe(OH)3；(3)S2－和NH都发生水解，NH的水解使溶液显酸性，其水解常数为＝≈5.9×10－10，S2－水解使溶液呈碱性，其水解常数为＝≈1.4, S2－的水解程度大于NH的水解程度，所以溶液显碱性，故本题答案为：碱性；(4)已知本实验条件下，高锰酸钾溶液与硫酸锰溶液混合产生二氧化锰，根据反应的离子方程式和n(KMnO4)＝c mol/L×V×10－3L＝ cV×10－3 mol，可知产品中Mn2＋的质量分数为×100%＝×100%，故本题答案为：×100%。
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