第64练　化学工艺流程(非选择题) 课时作业（含答案）2026届高三化学一轮总复习

这是一份第64练　化学工艺流程(非选择题) 课时作业（含答案）2026届高三化学一轮总复习，共23页。试卷主要包含了0×10－38， 镉可用于制作某些发光电子组件等内容，欢迎下载使用。
1. 以硫酸烧渣(主要成分为Fe2O3和少量Fe3O4、Al2O3、SiO2等)为原料制备氧化铁红的工艺流程如下：
已知：Fe3＋＋3H2C2O4===Fe(C2O4)eq \\al(3－,3)＋6H＋，Fe2＋＋H2C2O4===FeC2O4↓＋2H＋。
(1)“酸浸”时，使用草酸作为助剂可提高铁浸取率，草酸加入量[m(草酸)/m(硫酸)×100%]对铁浸取率的影响如图1所示。
①加入草酸能提高铁浸取率的原因是_______________________________________________________。
②草酸加入量大于20%时，铁浸取率随草酸加入量增加而减小的原因是________________________________。

(2)“沉铁”时，反应温度对铁回收率的影响如图2所示。
①FeSO4转化为Fe(OH)3的离子方程式为_____________________________________________________。
②反应温度超过35 ℃时，铁回收率下降的原因是_________________________________________。
③“沉铁”后过滤所得“母液”中含有的主要成分为硫酸铵和__________。
(3)“纯化”时，加入NaOH溶液的目的是____________________________________。
2. 高纯活性氧化锌可用于光催化、光电极、彩色显影等领域。以工业级氧化锌(含Fe2＋、Mn2＋、Cu2＋、Ni2＋、Cd2＋等)为原料，用硫酸浸出法生产高纯活性氧化锌的工艺流程如下：
已知Ksp[Fe(OH)3]＝4.0×10－38。
回答下列问题：
(1)浸出时，为了提高浸出效率可采取的措施有(写两种)：____________________________。
(2)氧化时，加入KMnO4溶液是为了将浸出液中的Fe2＋和Mn2＋均转化为沉淀而除去，(溶液中Mn元素全部转化为MnO2)，请分别写出KMnO4除去Fe2＋和Mn2＋的离子方程式______________________________，____________________________________。
(3)加入锌粉的目的是____________________________________。
(4)加入KMnO4溶液反应一段时间后，溶液中c(Fe3＋)＝0.56 mg·L－1，若溶液pH＝3，则此时Fe3＋____________(填“能”或“不能”)生成沉淀。
3. (2025·苏州高三下模拟预测)以高硫铝土矿(主要成分为Al2O3、Fe2O3、SiO2，少量FeS2和金属硫酸盐)为原料，生产氧化铝并获得Fe3O4的部分工艺流程如下：
(1)添加1% CaO和不添加CaO的矿粉焙烧，其硫去除率随温度变化曲线如图所示。
已知：多数金属硫酸盐的分解温度都高于600 ℃；硫去除率＝(1－eq \f(焙烧后矿粉中硫元素总质量,焙烧前矿粉中硫元素总质量))×100%。
①不添加CaO的矿粉在低于500 ℃焙烧时，去除的硫元素主要来源于__________。
②700 ℃焙烧时，添加1% CaO的矿粉硫去除率比不添加CaO的矿粉硫去除率低，其主要原因是________________________。
(2)“过滤”得到的滤液中含[Al(OH)4]－，通入过量CO2，其发生反应的离子方程式为_____________________。
(3)焙烧生成的SO2用石灰乳吸收得到CaSO3浆料，请补充完整以CaSO3浆料制备NaHSO3溶液的实验方案为：向CaSO3浆料中________________________________________________________________________
________________________________________________________________________________________________________________________________________________。
[已知：2CaSO3＋Na2SO4＋H2SO4＋4H2O===2(CaSO4·2H2O)＋2NaHSO3；CaSO4·2H2O难溶于水；pH＝4～6溶液中HSOeq \\al(－,3)能大量存在。实验中可选用：3 ml·L－1 Na2SO4，3 ml·L－1 H2SO4，1 ml·L－1 NaOH。]
4. 二氧化铈(CeO2)是一种应用非常广泛的稀土氧化物。现以氟碳铈矿(含CeFCO3、BaO、SiO2等)为原料制备CeO2，其工艺流程如图所示：
回答下列问题：
(1)“焙烧”时，通入空气的主要目的是_____________________________________________________。
(2)滤渣的主要成分是____________(填化学式)。
(3)“还原、脱氟”时，先加入硫脲(H2N—C—NH2S)，目的是将溶液中的CeFeq \\al(2＋,2)还原为Ce3＋，写出该反应的离子方程式：__________________________________________[H2N—C—NH2S被氧化为(SCN2H3)2，生成物还有HF和F－]。
(4)“沉铈”时反应的离子方程式为__________________________________。若用Na2CO3溶液代替NH4HCO3溶液，产生的后果是____________________________________________________。
(5)若常温下，Ka2(H2CO3)＝5.0×10－11，Ksp[Ce2(CO3)3]＝1.0×10－28，Ce3＋恰好沉淀完全c(Ce3＋)＝1.0×10－5 ml·L－1，此时测得溶液的pH＝5，则溶液中c(HCOeq \\al(－,3))＝__________ ml·L－1。
5. (2024·南京外国语二模)锑属于氮族元素，广泛用于制造合金、瓷器、颜料、印刷油墨、防爆材料等。现用锑精矿(主要含有Sb2O3、Sb2S3、Fe2O3、CuO等杂质)来制备锑和焦锑酸钠[NaSb(OH)6]。其工艺流程如图所示：
已知：常温下，Ksp(CuS)＝6.3×10－36，Ksp[Cu(OH)2]＝2.1×10－20。
回答下列问题：
(1)Sb位于元素周期表的__________区。
(2)滤渣Ⅰ的主要成分有______________。
(3)“电解”过程中，阳极上发生的两个电极反应式为__________________、__________________。
(4)滤渣Ⅱ的主要成分有__________。
(5)产品NaSb(OH)6需洗涤、干燥，检验固体是否洗涤干净的试剂为__________________(填化学式)。
(6)常温条件下，向碱浸液中加入CuSO4溶液，生成CuS和Cu(OH)2沉淀时，溶液的pH为10，则溶液中剩余c(S2－)＝____________ ml·L－1。
6. (2025·如皋中学高三月考)以天青石(主要成分为SrSO4，还含有少量CaCO3和MgO杂质)为原料生产具有光催化活性的钛酸锶(SrTiO3)，工艺流程如下：
已知氢氧化锶和氢氧化钙在水中的溶解度曲线如图1所示。回答下列问题：

(1)天青石与过量焦炭隔绝空气“焙烧”，该过程中SrSO4发生反应的化学方程式为______________________。
(2)“酸浸”时产生的有毒气体H2S可用FeCl3溶液吸收，写出该反应的离子方程式____________________。
(3)“除杂”的方法是将溶液升温至95 ℃，同时加入NaOH溶液调节pH。经过“一系列操作”，包括：__________，收滤液____________________________，即可得到Sr(OH)2·8H2O晶体。“滤渣”的成分为________________。
(4)Sr(OH)2·8H2O经“转化”、“共沉淀”，过滤、洗涤、干燥得到纯净的草酸氧钛锶晶体[SrTiO(C2O4)2·4H2O]。请简述洗涤的操作__________________________________________________。草酸氧钛锶晶体经“煅烧”分解成钛酸锶，写出对应的化学方程式____________________________________________________________。
(5)光催化技术具有高效、节能的优点，利用钛酸锶光催化还原CO2有利于实现“碳中和”，其原理如图2所示，写出铂电极的电极反应式______________________________________。
(6)天青石也可作为冶炼金属锶的原料。依据锶在元素周期表中的位置分析锶的冶炼方法是__________。
A. 电解法 B. 热分解法 C. 热还原法
7. 一种回收锌电解阳极泥(主要成分为MnO2、PbSO4和ZnO，还有少量锰铅氧化物Pb2Mn8O16和Ag)中金属元素锌、锰、铅和银的工艺如图所示。回答下列问题：
已知：①MnSO4·H2O易溶于水，不溶于乙醇。
②在较高温度及酸性催化条件下，葡萄糖能发生如下反应：
(1)Pb2Mn8O16中Pb的化合价为＋2价，Mn的化合价有＋2价和＋4价，则氧化物中＋2价和＋4价Mn的个数比为__________。
(2)滤液1中的溶质为__________；“还原酸浸”过程中主要反应的化学方程式为________________________________________________________；实际锰浸出最适宜的葡萄糖加入量远大于理论加入量，其原因是__________________________________________________________。
(3)结合MnSO4溶解度曲线图分析，由MnSO4溶液制得MnSO4·H2O晶体的“一系列操作”的操作方法是__________，用__________(填物质的名称)洗涤、干燥。
(4)“电解”时，加入SeO2与水反应生成二元弱酸H2SeO3，在阴极放电生成Se单质，有利于Mn2＋电还原沉积。则H2SeO3放电的电极反应式为____________________________________。
(5)整个流程中可循环利用的物质是__________。
(6)通过计算说明可用Na2CO3溶液将“滤渣”中的PbSO4转化为PbCO3的原因__________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________。[已知：25 ℃时Ksp(PbSO4)＝2.5×10－8，Ksp(PbCO3)＝7.5×10－14]
8. (2025·大丰中学高三月考)镉(Cd)可用于制作某些发光电子组件。一种以镉废渣(含CdO及少量ZnO、CuO、MnO、FeO杂质)为原料制备镉的工艺流程如图：
(1)Mn2＋的基态核外电子排布式为__________。
(2)加石灰乳调节pH＝5目的是除铜，“滤渣2”的主要成分为______________(填化学式)。
(3)“氧化”时为了除铁、除锰，KMnO4的还原产物是MnO2，该步骤中除锰的离子方程式为________________________________________________________________________________________。
(4)“置换”中镉置换率与eq \f(n（Zn的实际用量）,n（Zn的理论用量）)的关系如图所示，其中Zn的理论用量以溶液中Cd2＋的量为依据。实际生产中eq \f(n（Zn的实际用量）,n（Zn的理论用量）)比值最佳为1.3，不宜超过该比值的可能原因是______________________________________________。
(5)“熔炼”时，当反应釜内无明显气泡产生时停止加热，利用Cd与Na2ZnO2的__________不同，将Cd从反应釜下口放出，以达到分离的目的。
(6)向“置换”所得溶液经沉淀、过滤、洗涤等系列操作后，得到碱式碳酸锌[Zn4CO3(OH)6]。用乙二胺四乙酸(俗称EDTA，H2Y2－表示乙二胺四乙酸根离子)滴定法测样品中锌的含量，反应原理：Zn2＋＋H2Y2－===ZnY2－＋2H＋。取1.840 g碱式碳酸锌样品，溶于pH为5～6的乙酸—乙酸钠缓冲溶液中配成100 mL溶液，滴入少量的铬黑T作指示剂，取25.00 mL置于锥形瓶中，向锥形瓶中加入过量的10.00 mL 2.000 ml·L－1 EDTA，振荡。用1.000 ml·L－1锌离子标准溶液滴定过量的EDTA至终点，消耗锌标准溶液16.00 mL。求样品中Zn元素的质量分数(写出计算过程)。
第64练 化学工艺流程(非选择题)
1. (1)①Fe3＋和H2C2O4生成Fe(C2O4)eq \\al(3－,3)，促进草酸电离，溶液的H＋浓度增大；Fe3＋浓度降低，促进烧渣中铁氧化物与硫酸的反应 ②Fe2＋与C2Oeq \\al(2－,4)生成FeC2O4沉淀
(2)①2Fe2＋＋H2O2＋4NH3·H2O===2Fe(OH)3↓＋4NHeq \\al(＋,4) ②温度升高，H2O2受热被Fe3＋催化分解，使Fe2＋氧化不充分；氨水受热挥发，氨水浓度减小，不利于Fe(OH)3的生成 ③草酸铵
(3)除去Fe(OH)3中含有的Al(OH)3杂质
解析：由题给流程可知，硫酸烧渣加入稀硫酸和草酸混合溶液酸浸时，Fe2O3、Fe2O4、Al2O3溶解混酸转化为Fe(C2O4)eq \\al(3－,3)、Fe2＋、Al3＋，二氧化硅不溶于混酸，过滤得到含有Fe(C2O4)eq \\al(3－,3)、Fe2＋、Al3＋的滤液和含有二氧化硅的残渣；向滤液中加入氨水和过氧化氢混合溶液，将Fe2＋氧化为Fe3＋后，与Fe(C2O4)eq \\al(3－,3)一起转化为Fe(OH)3沉淀，过滤得到含有Al3＋的滤液和含有氢氧化铁的滤渣；向滤渣中加入NaOH溶液，将沉淀中混有的Al(OH)3转化为[Al(OH)4]－，过滤得到Fe(OH3)；Fe(OH3)煅烧分解生成Fe2O3。
(1)①由题给信息可知，加入草酸能提高铁浸取率的原因是铁离子和草酸生成Fe(C2O4)eq \\al(3－,3)，促进草酸电离，使溶液中的H＋浓度增大，溶液中的Fe3＋浓度降低，有利于烧渣中铁氧化物与稀硫酸的反应，故答案为：Fe3＋和H2C2O4生成Fe(C2O4)eq \\al(3－,3)，促进草酸电离，溶液的H＋浓度增大；Fe3＋浓度降低，促进烧渣中铁氧化物与硫酸的反应；②由题给信息可知，草酸加入量大于20%时，亚铁离子与草酸反应生成草酸亚铁沉淀，导致铁浸取率随草酸加入量增加而减小，故答案为：Fe2＋与C2Oeq \\al(2－,4)生成FeC2O4沉淀；
(2)①由题意可知，硫酸亚铁转化为氢氧化铁的反应为硫酸亚铁与过氧化氢和氨水反应生成硫酸铵和氢氧化铁沉淀，反应的离子方程式为2Fe2＋＋H2O2＋4NH3·H2O===2Fe(OH)3↓＋4NHeq \\al(＋,4)，故答案为：2Fe2＋＋H2O2＋4NH3·H2O===2Fe(OH)3↓＋4NHeq \\al(＋,4)；②当反应温度超过35 ℃时，温度升高，过氧化氢受热被Fe3＋催化分解，使Fe2＋氧化不充分；氨水受热挥发，氨水浓度减小，不利于氢氧化铁的生成，导致铁回收率下降，故答案为：温度升高，H2O2受热被Fe3＋催化分解，使Fe2＋氧化不充分；氨水受热挥发，氨水浓度减小，不利于Fe(OH)3的生成；③由分析可知，沉铁加入氨水和过氧化氢混合溶液，将Fe2＋氧化为Fe3＋后，与Fe(C2O4)eq \\al(3－,3)一起转化为氢氧化铁沉淀，同时生成硫酸铵和草酸铵，则过滤所得“母液”中含有的主要成分为硫酸铵和草酸铵，故答案为：草酸铵；
(3)由分析可知，“纯化”时，加入氢氧化钠溶液的目的是将沉淀中混有的氢氧化铝转化为[Al(OH)4]－，达到过滤除去氢氧化铝的目的。
2. (1)搅拌、将工业级氧化锌粉碎、适当升高温度、适当增加硫酸浓度等
(2)3Fe2＋＋MnOeq \\al(－,4)＋7H2O===3Fe(OH)3＋MnO2↓＋5H＋ 2MnOeq \\al(－,4)＋3Mn2＋＋2H2O===5MnO2↓＋4H＋
(3)调节溶液pH，除去溶液中Cu2＋、Ni2＋、Cd2＋等
(4)不能
解析：工业级氧化锌加入硫酸酸浸，浸出液加入高锰酸钾氧化Fe2＋为氢氧化铁沉淀、氧化Mn2＋为二氧化锰沉淀，然后加入锌调节pH，除去溶液中Cu2＋、Ni2＋、Cd2＋等，过滤滤液加入碳酸钠将锌离子转化为碳酸锌沉淀，吸滤、煅烧得到成品。
(1)增大接触面积可以提高浸出效率，如搅拌、将氧化锌粉碎等；也可以适当升高温度、增加硫酸浓度等加快反应速率，提高浸出效率；
(2)高锰酸钾氧化Fe2＋反应中，Mn元素化合价由＋7价降低为MnO2中＋4价，共降低3价，Fe元素化合价由＋2价升高为Fe(OH)3中＋3价，共升高1价，化合价升降最小公倍数为3，则MnOeq \\al(－,4)的系数为1，Fe2＋的系数为3，结合质量守恒配平反应为：3Fe2＋＋MnOeq \\al(－,4)＋7H2O===3Fe(OH)3＋MnO2↓＋5H＋；高锰酸钾氧化Mn2＋反应中高锰酸钾Mn元素化合价由＋7价降低为MnO2中＋4价，共降低3价，Mn2＋中锰元素化合价由＋2价升高为二氧化锰中＋4价，共升高2价，化合价升降最小公倍数为6，则MnOeq \\al(－,4)的系数为2，Mn2＋的系数为3，结合质量守恒配平反应为：2MnOeq \\al(－,4)＋3Mn2＋＋2H2O===5MnO2↓＋4H＋；
(3)加入锌粉的目的是和溶液中H＋反应，调节溶液pH，除去溶液中Cu2＋、Ni2＋、Cd2＋等，使其转化为沉淀；
(4)溶液中c(Fe3＋)＝0.56 mg·L－1＝10－5 ml·L－1，若溶液pH＝3，pOH＝11，则Q＝c3(OH－)·c(Fe3＋)＝10－5×10－11×3＝10－381.0×105，可视为完全转化。
解析：阳极泥的主要成分为MnO2、PbSO4和ZnO，还有少量锰铅氧化物Pb2Mn8O16和Ag，加入稀硫酸，得到ZnSO4溶液，MnO2、PbSO4、Pb2Mn8O16中继续加入稀硫酸和葡萄糖，＋4价的Mn转化为＋2价的Mn2＋进入溶液中，过滤后得到的MnSO4溶液经过一系列操作，得到MnSO4·H2O晶体，加入SeO2与水反应生成二元弱酸H2SeO3，电解时，在阴极放电生成Se单质，有利于Mn2＋电还原沉积生成Mn单质；滤渣中的PbSO4加入Na2CO3，使PbSO4更难溶的PbCO3，加入醋酸，得到Ag单质和醋酸铅溶液，在醋酸铅中加入硫酸，生成PbSO4沉淀。
(1)Pb2Mn8O16中Pb的化合价为＋2价，Mn的化合价有＋2价和＋4价，设＋2价和＋4价的Mn的个数分别为x和y，根据化合物中各元素的化合价的代数和为0和原子个数守恒，得到方程式x＋y＝8，(＋2)×2＋(＋2)×x＋(＋4)×y＋(－2)×16＝0，联立解得x＝2，y＝6，所以＋2价和＋4价Mn的个数比为1∶3；
(2)由以上分析可知，ZnO加入稀硫酸转化为ZnSO4溶液，滤液1中的溶质为ZnSO4；“还原酸浸”过程中MnO2中加入稀硫酸和还原性糖，＋4价的Mn转化为＋2价的Mn2＋进入溶液中，发生的反应为：C6H12O6＋12MnO2＋24H＋===12Mn2＋＋6CO2＋18H2O；因为在较高温度及酸性催化条件下，葡萄糖能发生副反应，消耗更多的葡萄糖，所以实际锰浸出最适宜的葡萄糖加入量远大于理论加入量；
(3)根据MnSO4的溶解度随温度变化的曲线，由MnSO4溶液制得MnSO4·H2O晶体的“一系列操作”是蒸发结晶、趁热过滤、洗涤、干燥；MnSO4·H2O易溶于水，不溶于乙醇，所以洗涤时用乙醇而不用水洗，可以降低MnSO4·H2O的溶解损耗；
(4)电解时，H2SeO3，在阴极放电生成Se单质，电极反应式为H2SeO3＋4e－＋4H＋===Se＋3H2O；
(5)根据以上流程的分析，整个流程中可循环利用的物质是稀H2SO4；
(6)含有PbSO4的滤渣中加入Na2CO3，发生转化PbSO4(s)＋COeq \\al(2－,3)(aq)PbCO3(s)＋SOeq \\al(2－,4)(aq)，K＝eq \f(c（SOeq \\al(2－,4)）,c（COeq \\al(2－,3)）)＝eq \f(c（Pb2＋）·c（SOeq \\al(2－,4)）,c（Pb2＋）·c（COeq \\al(2－,3)）)＝eq \f(Ksp（PbSO4）,Ksp（PbCO3）)＝eq \f(2.5×10－8,7.5×10－14)＝3.3×105>1.0×105，可视为完全转化。
8. (1)[Ar]3d5
(2)CaSO4和Cu(OH)2
(3)3Mn2＋＋2MnOeq \\al(－,4)＋2H2O===5MnO2↓＋4H＋
(4)海绵镉的纯度降低；熔炼时NaOH的用量过多增加成本
(5)密度 (6)56.52%(过程见解析)
解析：根据流程图，镉废渣(含CdO及少量ZnO、CuO、MnO、FeO杂质)，粉碎后加入稀硫酸溶解，溶液中含有多种硫酸盐，加入石灰乳调节pH＝5，沉淀除去Cu(OH)2和硫酸钙，在滤液中加入高锰酸钾溶液，氧化Fe2＋为Fe3＋，形成Fe(OH)3沉淀，将Mn2＋氧化生成二氧化锰沉淀；在滤液中再加入锌置换出Cd，得到海绵镉，海绵镉用氢氧化钠溶解其中过量的锌，得到镉和Na2ZnO2，据此分析解答。
(1)Mn元素是25号，基态原子核外电子排布式为[Ar]3d54s2，失去最外层两个电子形成Mn2＋，其基态核外电子排布式为[Ar]3d5。
(2)根据分析可知，“滤渣2”的主要成分为CaSO4和Cu(OH)2。
(3)根据信息可写出“氧化”时除锰的离子方程式为：3Mn2＋＋2MnOeq \\al(－,4)＋2H2O===5MnO2↓＋4H＋。
(4)实际生产中eq \f(n（Zn的实际用量）,n（Zn的理论用量）)比值最佳为1.3，不宜超过该比值的原因是：锌粉用量过多会增加成本；海绵镉的纯度降低；熔炼时NaOH的用量过多增加成本。
(5)“熔炼”时Cd液体与Na2ZnO2的密度不同，将Cd从反应釜下口放出，以达到分离的目的。
(6)根据题意可求得滴定过程中所用EDTA的物质的量为：n(EDTA)＝(2.000 ml·L－1×10.00×10－3 L－1.000 ml·L－1×16.00×10－3 L)×eq \f(100 mL,25.00 mL)＝0.016 ml，根据滴定反应可知n(Zn)＝n(EDTA)＝0.016 ml，则样品中Zn元素的质量分数为ω＝eq \f(n（Zn）×M（Zn）,m（样品）)×100%＝eq \f(0.016 ml×65 g·ml－1,1.840)×100%＝56.52%。