突破05 无机综合及工艺流程流程评价-备战2021年高考化学《工艺流程》专题突破系列

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1、减损增产：(1)减损：某操作使流程中损失(浪费)减少。如用冰水或乙醇洗涤产物，减少产物的损失
(2)增产：或者某操作使产品总量增加。如提纯粗盐后，NaCl质量反而高于本来的质量
2、高能污染：(1)高能：反应中能耗过高，常见有电解，加热等操作会使得能耗变高
(2)污染：流程中有污染物生成。如NOX、Cl2等
3、原子经济：(1)原子：指提高原子利用率，反应物是否尽可能多的转化为生成物
(2)经济：指工业生产中要符合经济效益，原材料成本尽可能降低
4、试剂循环：反应中的副产物能够再次投入使用，达到试剂的循环
【习题精炼】
1、废旧光盘金属层中含有金属Ag(其它金属微量忽略不计)，从光盘中提取金属 Ag 的工艺流程如下。请回答下列问题。
(1)“氧化”阶段需在 80 ℃ 条件下进行，使用的加热方式为______________________
(2)NaClO溶液与Ag 反应的产物为AgCl、NaOH 和O2，该反应的化学方程式为__________________________________________，有人提出用HNO3代替 NaClO氧化Ag，从反应产物的角度分析，其缺点是______________________________________
(3)“过滤Ⅰ”中洗涤难溶物的实验操作为_____________________________________
(4)常用10％的氨水溶解AgCl固体， AgCl与 NH3•H2O按 1:2 反应可生成 Cl－和一种阳离子_____(填阳离子的化学式)的溶液。实际反应中，即使氨水过量，“废渣”中也含有少量AgCl固体，可能的原因是__________________________________________
(5)理论上消耗 0.1 ml N2H4•H2O可“还原”得到_____ g Ag的单质
2、铍铜是力学、化学综合性能良好的合金,广泛应用于制造高级弹性元件。以下是从某废旧铍铜元件(含BeO 25%、CuS71%、少量FeS 和SiO2)中回收铍和铜两种金属的流程。
已知：Ⅰ．铍、铝元素处于周期表中的对角线位置，化学性质相似
Ⅱ．常温下： Ksp[Cu(OH)2]=2.2×10-20，Ksp[Fe(OH)3]=4.0×10-38，Ksp[Mn(OH)2]=2.l×10-13
(1)原子序数为29 的Cu 的原子结构示意图为______________________
(2)滤渣B的主要成分为___________________( 填化学式)，写出反应Ⅰ中含铍化合物与过量盐酸反应的化学方程式_____________
(3)①溶液C中含NaCl、BeCl2和少量HCl,，提纯BeCl2,选择合理步骤并排序_________
a．加入过量的NaOH b．过滤 c．加入适量的HCl
d．加入过量的氨水 e．通入过量的CO2 f．洗涤
②从BeCl2溶液中得到BeCl2 固体的操作是___________________________________
(4)①MnO2 能将金属硫化物中的硫元素氧化为单质硫,写出反应Ⅱ中CuS 发生反应的离子方程式__________________________
②若用浓HNO3溶解金属硫化物,缺点是_______________________(任写一条)
(5)溶液D 中含c(Cu2+)=2.2 ml·L-1、c( Fe3+)=0.008 ml·L-1、c( Mn2+)=0.01ml·L-1,逐滴加入稀氨水调节pH 可依次分离,首先沉淀的是___________(填离子符号),为使铜离子开始沉淀,常温下应调节溶液的pH 大于________
(6)取铍铜元件1000g,最终获得Be 的质量为72 g，则Be 的产率是________
3、高锰酸钾是一种重要的氧化剂，在消毒杀菌等方面应用广泛。实验室以固体碱熔氧化法制备高锰酸钾，其部分流程如下：
回答下列问题：
(1)为提高第③步的浸出速率，可采取的措施之一是______________________________
(2)第④步通入CO2，将溶液的pH调至10-11时，K2MnO4完全转化为KMnO4和MnO2。第①步碱熔时发生反应的化学方程式为______________________________
(3)第⑥步母液中主要含有的溶质一定有K2CO3、KCl和________，该流程中，除了浓缩结晶的母液之外，还可以循环使用的物质是________________
(4)工业上可采用如图所示装置电解K2MnO4溶液制备KMnO4
①b是直流电源的________极 ②该装置中的离子交换膜是________交换膜(填“阴离子”或“阳离子”)
③电解时阳极的电极反应式是________________ ④与“固体碱熔氧化法”相比，“电解法”的优点是____________________
4、一种磁性材料的磨削废料(含镍质量分数约21%)主要成分是铁镍合金，还含有铜、钙、镁、硅的氧化物。由该废料制备纯度较高的氢氧化镍，工艺流程如下。回答下列问题：
(1)合金中的镍难溶于稀硫酸，“酸溶”时除了加入稀硫酸，还要边搅拌边缓慢加入稀硝酸，反应有N2生成。写出金属镍溶解的离子方程式________________________
(2)“除铁”时H2O2的作用是____________________，为了证明添加的H2O2已足量，应选择的试剂是____________________(填“铁氰化钾”或“硫氰化钾”)溶液。黄钠铁矾[NaxFey(SO4)m(OH)n]具有沉淀颗粒大、沉淀速率快、容易过滤等特点，则x∶y∶m∶n＝1∶3∶2∶________
(3)“除铜”时，反应的离子方程式为_________________________，若用Na2S或Na2S2O3代替H2S除铜，优点是__________________
(4)已知除杂过程在陶瓷容器中进行，NaF的实际用量为理论用量的1.1倍，用量不宜过大的原因是________________________
(5)100kg废料经上述工艺制得Ni(OH)2固体的质量为31kg，则镍回收率的计算式为_______
(6)镍氢电池已成为混合动力汽车的主要电池类型，其工作原理如下：HM+NiOOHM+Ni(OH)2(式中M为储氢合金)。写出电池放电过程中正极的电极反应式__________________________
5、氯化铁和高铁酸钾都是常见的水处理剂。某兴趣小组以铁屑为原料模拟工业上制备氯化铁及进一步氧化制备高铁酸钾的流程如下。请回答下列问题：
(1)“氧化”阶段通入过量空气比用氯气作氧化剂具有的优点是__________________
(2)“合成”阶段生成Na2FeO4的离子方程式为_______________________________
(3)为了检验“氧化”过程中所得溶液中是否含有Fe2+，某同学取少量溶液于试管中，选用下列试剂可以达到目的的是_______
a.KSCN 溶液 b.NaOH 溶液 c.K3[Fe(CN)6]溶液 d.苯酚溶液 e.酸性KMnO4溶液
(4)过程①制取FeCl3固体的具体操作步骤是_______________________。若使6.5 ml/LFeCl3饱和溶液不析出Fe(OH)3，需控制溶液的pH 小于_________{已知该实验条件下，Ksp[(Fe(OH)3]=6.5×10-36，Kw=1.0×10-13（水离子积）}
(5)以四甲基氯化铵[(CH3)4NCl]水溶液为原料，通过电解法可以制备四甲基氢氧化铵[(CH3)4NOH]，装置如图所示。
①收集到(CH3)4NOH的区域是________(填a、b、c或d)
②写出电解池总反应(化学方程式)__________________________________
6、一种含铝、锂、钴的新型电子材料，生产中产生的废料数量可观，废料中的铝以金属铝箔的形式存在；钴以C2O3·CO的形式存在，吸附在铝箔的单面或双面：锂混杂于其中。(已知C2O3的氧化性>Cl2的氧化性)从废料中回收氧化钴(CO)的工艺流程如下：
已知：①CCO3的溶度积为：Ksp=1.0×10-13；②溶液中离子浓度小于1.0×10-5ml/L时认为该离子沉淀完全
(1)“碱溶”前通常将废料粉碎，其目的是____________
(2)过程I中采用NaOH溶液溶出废料中的A1，反应的离子方程式为_________________
(3)过程Ⅱ中加入稀H2SO4酸化后，再加入Na2S2O3溶液浸出钴。则浸出含钻物质的反应化学方程式为 (产物中只有一种酸根) _______________________________________，在实验室模拟工业生产时，也可用盐酸浸出钴，但实际工业生产中不用盐酸，请分析不用盐酸浸出钴的主要原因______________________________________
(4)过程III得到锂铝渣的主要成分是LiF和AI(OH)3，碳酸钠溶液在产生 Al(OH)3时起重要作用，请写出该反应的离子方程式__________________________________
(5)将2.0×10-4 ml/LCSO4与2.2×10-4ml/L的Na2CO3等体积混合，此时溶液中的C2+的浓度为______________，C2+是否沉淀完全? __________(填“是”或“否”)
(6)CO溶于盐酸可得粉红色的CCl2溶液。CCl2含结晶水数目不同而呈现不同颜色，利用蓝色的无水CCl2吸水变色这一性质可制成变色水泥和显隐墨水。如图是粉红色的CCl2·6H2O晶体受热分解时，剩余固体质量随温度变化的曲线，物质B的化学式是 ____________________
7、锑(Sb)及其化合物在工业上有许多用途。以辉锑矿(主要成分为Sb2S3，还含有PbS、As2S3、CuO、SiO2等)为原料制备金属锑的工艺流程如图所示：
已知：①浸出液中除含过量盐酸和SbCl5之外，还含有SbCl3、PbCl2、AsCl3、CuCl2等；
②常温下：Ksp(CuS)＝1.27×10－36，Ksp(PbS)＝9.04×10－29；
③溶液中离子浓度≤1.0×10－5ml·L－1时，认为该离子沉淀完全
(1)滤渣1中除了S之外，还有________(填化学式)
(2)“浸出”时，Sb2S3发生反应的化学方程式为_______________________________________________________________
(3)还原”时，被Sb还原的物质为________(填化学式)
(4)常温下，“除铜、铅”时，Cu2＋和Pb2＋均沉淀完全，此时溶液中的c(S2－)不低于________________；所加Na2S也不宜过多，其原因为_______________________
(5)“除砷”时有H3PO3生成，该反应的化学方程式为_____________
(6)“电解”时，被氧化的Sb元素与被还原的Sb元素的质量之比为________
8、 碲(Te)为第VIA元素，其单质凭借优良的性能成为制作合金添加剂、半导体、光电元件的主体材料，并被广泛应用于冶金、航空航天、电子等领域。可从精炼铜的阳极泥(主要成分为Cu2Te)中回收碲
(1)“培烧”后,确主要以TeO2 形式存在，写出相应反应的离子方程式________________________
(2)为了选择最佳的培烧工艺进行了温度和硫酸加入量的条件试验，结果如下表所示，则实验中应选择的条件为_________________，原因为______________________________
(3)滤渣1在碱浸时发生的化学方程式为_____________________________
(4)工艺（I）中，“还原”时发生的总的化学方程式为____________________________
(5)由于工艺（I）中“氧化”对溶液和物料条件要求高。有研究者采用工艺（II）获得磅.则“电积”过程中，阴极的电极反应式为____________________________________
(6)工业生产中，滤渣2经硫酸酸浸后得滤液3和滤渣3。
①滤液3 与滤液1合井。进入铜电积系统。该处理措施的优点为_____________________________
②滤渣3中若含Au和Ag，可用___________将二者分离
A.王水 B.稀硝酸 C.浓氢氧化钠溶液 D.浓盐酸
9、工业上利用氯碱工业中的固体废物盐泥[主要成分为Mg(OH)2、CaCO3、BaSO4，除此之外还有NaCl、Al(OH)3、Fe(OH)3、Mn(OH)2等]与废稀硫酸反应制备七水硫酸镁，产率高，既处理了三废，又有经济效益。其工艺流程如下：

已知：i、部分阳离子以氢氧化物形式完全沉淀时溶液的pH
ii)两种盐的溶解度图(如右上图)
根据以上流程图并参考表格pH数据和溶解度图，请回答下列问题。
(1)酸解时，加入的酸为____________，在酸解过程中，想加快酸解速率，请提出两种可行的措施：_____________________
(2)加入的NaClO可与Mn2＋反应产生MnO2沉淀，该反应的离子方程式是___________________________________
(3)本工艺流程多次用到抽滤操作，其优点在于_________________________，四次抽滤时：抽滤①所得滤渣A的成分为________和CaSO4；抽滤②所得滤渣B的成分为MnO2、________和________；抽滤③所得滤液C中主要杂质阳离子的检验方法是__________；抽滤④将产品抽干
(4)依据右上图溶解度曲线，操作M应采取的方法是适当浓缩、____________。
(5)每制备1 t MgSO4·7H2O，需要消耗盐泥2 t。若生产过程中的转化率为70%，则盐泥中镁(以氢氧化镁计)的质量分数约为________
10、利用废旧锂离子电池的正极材料（主要成分为LiCO2、Al以及少量Ca、Mg、Cu、Fe等）制备C3O4微球的工艺流程如下：
回答下列问题：
(1)LiCO2 中C元素的化合价为_______
(2)步骤①中生成C2+的离子方程式为__________________________________________，此过程中若用浓盐酸代替H2SO4和H2O2的混合溶液，除因挥发使其利用率降低外，还有的缺点是__________________________________________
(3)步骤②中，不同pH下溶液中金属离子的去除效果如下图所示。该过程加入NaOH调节溶液pH的最佳范围是____________，理由是________________________________
(4)步骤④中，过滤、洗涤操作均需用到的玻璃仪器有烧杯、玻璃棒、______________________
(5)步骤⑤中，C(OH)2在空气中高温焙烧生成C3O4的化学方程式为___________________________
(6)若以钴为电极，控制一定条件，电解NaCl溶液也可制取C3O4的前驱体C(OH)2。写出电解的总反应方程式_______________
(7)实验室测得“浸出液”中钴元素的含量为a mg/L，取20 mL“浸出液”模拟上述流程进行实验，得到“C3O4微球”产品b g，又测得产品中钴元素的质量分数为w％。计算钴的回收率为_______(列式表示)
11、硼镁泥主要成分是MgO(占40%)，还含有Na2B4O7、CaO、Al2O3、Fe2O3、FeO、MnO、SiO2等杂质。以硼镁泥为原料制取MgSO4·7H2O的工艺流程如下：
已知部分金属阳离子沉淀的pH：Fe(OH)3：3.2，Al(OH)3：5.2，Fe(OH)2：9.7，Mg(OH)2：11.2
(1)为提高酸浸时浸出速率，可采取的措施有________________________________(写出两条)
(2)H2SO4 和Na2B4O7发生反应的化学方程式为__________________________________
(3)加入NaClO后可以生成一种不溶于水的黑色固体，则反应的离子方程式为____________________________________
(4)加MgO煮沸，并调整溶液pH=5～6 的目的是__________________________________________
(5)已知MgSO4、CaSO4的溶解度如下表：
“操作A”是将MgSO4和CaSO4混合溶液中的CaSO4。除去，根据上表数据，步骤为________________，_________________
(6)本实验中多次用到抽滤操作，其装置如图，相比普通过滤，抽滤的优点是____________________
(7)实验中提供的硼镁泥共100 g，得到MgSO4·7H2O为172.2 g，则MgSO4·7H2O 的产率为__________
12、废旧电池的回收处理，既能减少对环境的污染，又能实现资源的再生利用。将废旧锌锰电池初步处理后，所得废料含MnO2、MnOOH、Zn(OH)2及少量Fe等，用该废料制备Zn和MnO2的一种工艺流程如下：
已知：①Mn2+在酸性条件下比较稳定，pH高于5.5时易被O2氧化
②有关Ksp数据如下表所示
回答下列问题：
(1)还原焙烧过程中， MnOOH与炭黑反应，锰元素被还原为MnO，该反应的化学方程式为_______________________________，传统的工艺是使用浓盐酸在加热条件下直接处理废料，缺点是________________________________________________
(2)酸漫时一般会适当加热并不断搅拌，其作用是________________，滤渣1和滤渣2主要成分的化学式依次是___________
(3)净化时，先通入O2再加入MnCO3，其目的是_______________________________；已知净化时溶液中Mn2+、Zn2+的浓度约为0.1ml·L－1，调节pH的合理范围是________________
(4)电解制取MnO2时，MnO2在___________极产生
(5)中科院研究人员将MnO2和生物质置于一个由滤纸制成的折纸通道内形成电池，该电池可将软饮料中的葡萄糖作为燃料获得能量，装置如图所示。此装置中b极的电极反应式为______________________
13、锂离子电池应用很广,其正极材料可再生利用,某锂离子电池的正极材料有钴酸锂(LiCO2)、导电剂乙炔黑和铝箔等。充电时,该锂离子电池负极发生的反应为;6C+xLi++xe-=LixC6.现欲利用以下工艺流程回收正极材料中的某些金属资源(部分条件未给出)
回答下列问题：
(1)LiCO2中，C元素的化合价为
(2)写出“正极碱浸”中发生反应的离子方程式
(3)“酸浸”一般在80℃下进行，写出该步骤中发生的所有氧化还原反应的化学方程式、
；可用盐酸代替H2SO4和H2O2的混合液，但缺点是
(4)写出“沉钴”过程中反应的化学方程式
(5)充电过程中，发生LiCO2与Li1-XCO2之间的转化,写出放电时电池反应方程式
(6)上述工艺中，“放电处理”有利于锂在正极的回收，其原因是。在整个回收工艺中，可回收的金属化合物有(填化学式)
【无机综合及工艺流程(五)】答案
1、（1）水浴加热
（2）4Ag+4NaClO+2H2O=4AgCl+4NaOH+O2↑ 生成氮氧化物，污染空气
（3）向漏斗中加入蒸馏水至沉淀完全浸没，使洗涤液自然流下，重复2~3次
（4）［Ag（NH3）2］＋ 氨水溶解AgCl的反应是可逆反应，不能进行到底
（5）43.2
【解析】
【分析】
（1）精确控制温度，需要水浴加热；
（2）根据得失电子守恒配平NaClO溶液与Ag 反应的方程式；
（3）根据实验操作规范回答洗涤难溶物的操作方法；
（4）根据原子守恒判断AgCl与 NH3•H2O按 1:2 反应生成的阳离子；
（5）根据得失电子守恒计算生成Ag的质量。
【详解】
（1）“氧化”阶段需在 80 ℃ 条件下进行，使用水浴加热；
（2）根据得失电子守恒，NaClO溶液与Ag 反应生成AgCl、NaOH 和O2的方程式是4Ag+4NaClO+2H2O=4AgCl+4NaOH+O2↑；若用硝酸做氧化剂，还原产物是氮氧化合物，污染环境。
（3）“过滤Ⅰ”中洗涤难溶物的实验操作为向漏斗中加入蒸馏水至沉淀完全浸没，使洗涤液自然流下，重复2~3次
（4）AgCl与 NH3•H2O按 1:2 反应方程式是AgCl+2NH3•H2O［Ag（NH3）2］Cl，所以生成的阳离子是［Ag（NH3）2］＋；由于可逆反应不能进行到底，所以即使氨水过量，“废渣”中也含有少量AgCl固体；
（5） N2H4•H2O与［Ag（NH3）2］Cl 发生氧化还原反应，氧化产物是氮气，还原产物是Ag，0.1 ml N2H4•H2O反应转移0.4ml电子，根据得失电子守恒，可“还原”得到0.4ml Ag，质量为0.4ml×108g/ml= 43.2g。
2、(1)
(2)CuS、FeS Na2BeO2+4HCl=BeCl2+2NaCl+2H2O
(3)dbfc 蒸发结晶时向溶液中持续通入HCl气体( 或在HCl 气流中加热蒸干)
(4)MnO2+CuS+4H+=S+Mn2++Cu2++2H2O 产生污染环境的气体
(5)Fe3+ 4
(6)80%
【解析】
(1)根据电子排布规律可得Cu 的原子结构示意图为。
(2)根据旧铍铜原件的成分BeO、CuS、FeS 和SiO2的性质，结合已知Ⅰ铍、铝两元素的化学性质相似，BeO属于两性氧化物，SiO2属于酸性氧化物，二者都能溶于NaOH溶液中，生成Na2BeO2和Na2SiO3，而不溶物为CuS和FeS， 所以滤渣B的主要成分为CuS和FeS ；滤液A中主要成分是NaOH、Na2SiO3、Na2BeO2，所以反应Ⅰ中含铍化合物即Na2BeO2，与过量盐酸反应的化学方程式为Na2BeO2+4HCl =BeCl2+2NaCl+ 2H2O。
(3)①溶液C中含NaCl、BeCl2和少量HCl，根据Be与Al的性质相似，可得BeCl2可与氨水反应生成Be(OH)2沉淀，经过虑，洗涤后再与适量的盐酸反应即可提纯BeCl2，所以提纯BeCl2合理的步骤是dbfc；②为防止Be2+水解，要在HCl 气流中加热蒸干。
(4) ①根据叙述即可写出反应Ⅱ中CuS 发生反应的离子方程式为MnO2+CuS+4H+=S+Mn2++ Cu2++ 2H2O；②用浓HNO3溶解金属硫化物时，浓硝酸被还原为氮的氧化物，污染环境（浓硝酸腐蚀性强，氧化性强，可能把S氧化为SO2，污染环境）。
(5)根据Ksp[Cu(OH)2]=2.2×10-20，Ksp[Fe(OH)3]=4.0×10-38，Ksp[Mn(OH)2]=2.l×10-13，可知Cu2＋转化成沉淀时，c(OH－)= ml/L，同理计算出Fe3＋转化成沉淀时，c(OH－)=ml/L，Mn2＋转化成沉淀时，c(OH－)= ml/L，因此首先沉淀的是Fe3＋，为使Cu2＋沉淀，此时c(OH－)=1×10－10 ml/L，则pH=4，当pH>4时，Cu2＋出现沉淀。
(6) 已知旧铍铜原件中含BeO 25%，所以BeO的质量为1000×25%=250g，理论上得到Be的物质的量为250g/25g/ml=10ml，即90g，但实际得到Be的质量为72g，所以Be 的产率是72g/90g×100% =80%。
3、(1)不断搅拌或适当加热
(2)3MnO2+6KOH+KClO3KCl+ 3K2MnO4+3H2O
(3)KMnO4 MnO2
(4)①负 ②阳离子 ③MnO42- -e-= MnO4- ④原料利用率高，产品更纯净
【解析】在碱性条件下氯酸钾与二氧化锰加热熔融发生氧化还原反应，二氧化锰被氧化成锰酸钾，溶于水得墨绿色K2MnO4溶液，K2MnO4溶液中通入CO2使MnO42-发生歧化反应，生成MnO4-和MnO2，趁热过滤除去二氧化锰，得高锰酸钾溶液，冷却结晶得高锰酸钾晶体。
（1）搅拌、适当升温、将废渣碾碎成粉末等均可加快反应速率。
（2）由题意可知，KOH、KClO3、MnO2共熔制得绿色K2MnO4。
（3）第⑥步母液中主要含有的溶质一定有K2CO3、KCl和KMnO4，除了浓缩结晶的母液之外，还可以循环使用的物质是MnO2。
（4）①由图可知，MnO42-应该在阳极放电，所以a是直流电源的正极，b是直流电源的负极。
②该装置中的离子交换膜是阳离子交换膜，允许阳离子通过。
③电解时阳极的MnO42-的放电能力强于OH-。
④与“固体碱熔氧化法”相比，“电解法”的优点是原料利用率高，产品更纯净。
【详解】
（3）第⑥步母液中主要含有的溶质一定有K2CO3、KCl和KMnO4，除了浓缩结晶的母液之外，还可以循环使用的物质是MnO2，故答案为：KMnO4；MnO2。
（4）①由图可知，MnO42-应该在阳极失电子生成MnO4-，所以a是直流电源的正极，b是直流电源的负极，故答案为：负。
②由图可知，阴极区的电极反应式为2H++2e-=H2↑，阴极区OH-浓度增大，稀KOH变为浓KOH，该装置中的离子交换膜应是阳离子交换膜，允许阳离子K+通过，故答案为：阳离子。
4、(1)5Ni + 12H+ + 2NO3 -= 5Ni2+ + N2↑ + 6H2O
(2)将Fe2+氧化成Fe3+ 铁氰化钾 6
(3)H2S + Cu2+ = CuS↓+ 2H+ 不易挥发污染性气体H2S
(4)过量的F—在酸性条件下会腐蚀陶瓷容器
(5)100％
(6)NiOOH + H2O +e- = Ni(OH)2 + OH-
【解析】（1）镍和硝酸反应生成镍离子、氮气和水，结合电荷守恒、原子守恒、电子守恒配平书写离子方程式为：5Ni+12H++2NO3-=5Ni2++N2↑+6H2O，
故答案为：5Ni+12H++2NO3-=5Ni2++N2↑+6H2O；
（3）硫化氢和铜离子反应生成难溶于酸的硫化铜沉淀，反应的离子方程式为：H2S+Cu2+=CuS↓+2H+，硫化氢是剧毒气体，若用Na2S或Na2S2O3代替H2S除铜，优点是无易挥发的有毒气体硫化氢污染环境，
故答案为：H2S+Cu2+=CuS↓+2H+；无易挥发的有毒气体硫化氢污染环境；
（4）NaF是强碱弱酸盐，氟化钠水解生成HF能腐蚀陶瓷容器，故用量不宜过大，
故答案为：过量的F-离子生成氢氟酸会腐蚀陶瓷容器；
（6）NiMH电池放电过程中，正极上NiOOH得电子生成Ni(OH)2，根据得失电子守恒有NiOOH +e-= Ni(OH)2，根据电荷守恒利用OH-和H2O配平方程式，则正极的电极方程式为：NiOOH+H2O+e-= Ni(OH)2+OH-，
故答案为：NiOOH+H2O+e-= Ni(OH)2+OH-。
5、(1)选用通入空气经济、而氯气有毒，污染环境
(2)2Fe3++3ClO-+10OH-==2FeO42-+3C1-+5H2O
(3)c
(4)需要在HC1气流中蒸发FeCl3溶液 1
(5)d 2（CH3）4NCl+2H2O 2（CH3）4NOH+H2↑+Cl2↑
(3) 该溶液中主要含有Fe3+，所以a、b、d都不能用；酸性KMnO4溶液也可用于检验溶液中是否含有Fe2+，但该溶液中含有Cl—，也能与KMnO4发生反应，使其褪色，无法检验亚铁离子，所以e不合理；K3[Fe(CN)6]溶液与亚铁离子反应生成蓝色沉淀，可以检验，可选用c；因此检验是否含有Fe2+，综上所述，本题答案是：c。
（4）已知c(Fe3+)=6.5 ml/L，Ksp[(Fe(OH)3]=6.5×10-36，所以c3(OH—)= = 6.5×10-36/6.5=10-36, c(OH—)=1.0×10-12ml/L，Kw=1.0×10-13,所以溶液中的c(H+)=0.1 ml/L，pH=1，因此，为防止生成氢氧化铁沉淀，需控制溶液的pH小于1；综上所述，本题答案是：需要在HC1气流中蒸发FeCl3溶液；1。
（Ⅱ）（1）以石墨为电极电解四甲基氯化铵制备四甲基氢氧化铵，需要氢氧根离子的参加，电解过程中阴极得电子生成氢气、氢氧根离子，因此收集四甲基氢氧化铵的区域是阴极区，即d口；综上所述，本题答案是：d。
（2）根据电解原理，电解过程中生成物为四甲基氢氧化铵，氢气和氯气，因此电解总反应为2（CH3）4NCl+2H2O 2（CH3）4NOH+H2↑+Cl2↑；综上所述，本题答案是：2（CH3）4NCl+2H2O 2（CH3）4NOH+H2↑+Cl2↑。
6、(1)增大反应物接触面积，加快反应速率；
(2)2A1+2OH－+2H2O = 2A1O2－+3H2↑；
(3)4C2O3·CO+Na2S2O3+11H2SO4= 12CSO4+Na2SO4+ 11H2O；C2O3·CO可氧化盐酸产生Cl2，污染环境；
(4)2A13++3CO32－+3H2O= 2A1(OH)3↓+3CO2↑；
(5)1.0×10-8ml/L；是；
(6)CCl2·H2O。
【解析】(1). “碱溶”前通常将废料粉碎，可以增大固体反应物的接触面积，加快反应速率，故答案为：增大反应物接触面积，加快反应速率；
(2). NaOH溶液和Al反应生成偏铝酸钠和氢气，离子方程式为：2A1+2OH－+2H2O = 2A1O2－+3H2↑，故答案为：2A1+2OH－+2H2O = 2A1O2－+3H2↑；
(3). 废料中钴以C2O3·CO的形式存在，钴的化合价为+2价和+3价，由流程图可知，加入Na2S2O3溶液后，钴全部变为+2价，说明C3+氧化S2O32－，还原产物为C2+，由产物中只有一种酸根离子可知氧化产物为SO42－，根据得失电子守恒和原子守恒，浸出含钴物质的反应化学方程式为：4C2O3·CO+Na2S2O3+11H2SO4= 12CSO4+Na2SO4+ 11H2O，由题中信息可知，C2O3的氧化性>Cl2的氧化性，则C2O3·CO可氧化盐酸产生Cl2，污染环境，所以实际工业生产中不用盐酸浸出含钴物质，故答案为：4C2O3·CO+Na2S2O3+11H2SO4= 12CSO4+Na2SO4+ 11H2O；C2O3·CO可氧化盐酸产生Cl2，污染环境；
(4). 在过程III中加入碳酸钠溶液，碳酸根离子和铝离子发生双水解反应生成氢氧化铝沉淀，离子方程式为：2A13++3CO32－+3H2O= 2A1(OH)3↓+3CO2↑，故答案为：2A13++3CO32－+3H2O= 2A1(OH)3↓+3CO2↑；
(5). 将2.0×10-4ml/LCSO4 与2.2 ×10-4ml/L的Na2CO3等体积混合，C2＋与CO32－反应生成CCO3，离子方程式为：C2＋+ CO32－= CCO3，由离子方程式可知，反应后的溶液中c(CO32－)=( 2.2×10-4－2.0×10-4)ml/L÷2=1×10－5ml/L，则反应后的溶液中c(C2＋)==1.0×10-8ml/L，c(C2＋)＜1.0×10-5ml/L，所以C2＋沉淀完全，故答案为：1.0×10-8ml/L；是；
(6). 据图可知，n(CCl2)=65×10-3g÷130g/ml=5×10-4ml，B中含有水的物质的量为n(H2O)=(74－65)×10-3g÷18g/ml=5×10-4ml，则n(CCl2): n(H2O)=1:1，则物质B为CCl2·H2O，故答案为：CCl2·H2O。
7、(1)SiO2
(2)Sb2S3＋3SbCl5===5SbCl3＋3S
(3)SbCl5 (
4)9.04×10－24 ml·L－1 产生H2S等污染性气体(或生成Sb2S3)
(5)2AsCl3＋3Na3PO2＋3HCl＋3H2O===2As↓＋3H3PO3＋9NaCl
(6)3∶2
解析：(1)辉锑矿的主要成分为Sb2S3，还含有PbS、As2S3、CuO、SiO2等，在加入盐酸和SbCl5后，根据浸出液中除含过量盐酸和SbCl5之外，还含有SbCl3、PbCl2、AsCl3、CuCl2等，Sb2S3、PbS、As2S3、CuO都被溶解，只有SiO2不溶，滤渣1中除了S之外，还有SiO2。
(4)根据常温下：Ksp(CuS)＝1.27×10－36，Ksp(PbS)＝9.04×10－29，将Cu2＋和Pb2＋均沉淀完全时，c(S2－)分别不低于eq \f(Ksp（CuS）,1.0×10－5)＝1.27×10－31(ml·L－1)、eq \f(Ksp（PbS）,1.0×10－5)＝9.04×10－24(ml·L－1)，因此c(S2－)不低于9.04×10－24 ml·L－1；过量的硫化钠能与溶液中的酸反应放出污染空气的硫化氢，过量的硫化钠还能与SbCl3反应生成沉淀，因此所加Na2S也不宜过多。
(6)根据流程图，“电解”时，SbCl3反应生成SbCl5和Sb，根据化合价升降守恒，被氧化的Sb元素与被还原的Sb元素的物质的量之比为3∶2，质量之比为3∶2。
8、(1)Cu2Te+4H++2O22+TeO2+2H2O
(2)460℃，硫酸用量为理论量的1.25倍 该条件下,铜的浸出率高且碲的损失较低
(3)TO2+2NaOH=Na2TeO3+H2O
(4)Na2TeO4+3Na2SO3+H2SO4==4Na2SO4+Te+H2O
(5)TeO32-+ 4e-+3H2O=Te+6OH-
(6)CuSO4溶液回收利用，提高经济效益 (8). B
【解析】（1）Cu2Te在H2SO4条件下，与氧气在高温下反应生成TeO2和CuSO4，反应的离子方程式Cu2Te+4H++2O22Cu2++TeO2+2H2O；正确答案：Cu2Te+4H++2O22 Cu2++TeO2+2H2O 。
（2）从图表信息可知：当硫酸的量一定时，温度升高时，铜的浸出率降低；温度一定时，铜和Te的浸出率均增大。在460℃条件下，硫酸用量为理论量的1.25倍的条件下最佳，铜的浸出率高且Te 的损失较小；正确答案：460℃，硫酸用量为理论量的1.25倍；该条件下，铜的浸出率高且碲的损失较低。
（3）从流程可知，滤渣1为TO2，它可与碱反应生成TeO32-；正确答案： TO2+2NaOH=Na2TeO3+H2O。
（4）从流程图可知：Na2TeO4被Na2SO3还原为Te，而Na2SO3被氧化为Na2SO4，总反应方程式：Na2TeO4+3Na2SO3+H2SO4==4Na2SO4+Te+H2O；正确答案：Na2TeO4+3Na2SO3+H2SO4=4Na2SO4 +Te+H2O。
（5）根据反应TO2+2NaOH=Na2TeO3+H2O，生成的TeO32-在阴极得电子被还原为Te，极反应方程式为：TeO32-+4e-+3H2O=Te+6OH- ；正确答案：TeO32-+4e-+3H2O=Te+6OH-。
（6）①工业生产中，滤渣2为少量的氢氧化铜固体，经硫酸酸浸后得滤液硫酸铜，滤液1中主要成分也为硫酸铜，滤液3 与滤液1合并进入铜电积系统，提取金属铜，有效回收利用了硫酸铜，提高经济效益；正确答案：CuSO4溶液回收利用，提高经济效益。
②Au和Ag都与王水反应，与浓氢氧化钠溶液、.浓盐酸均不反应；但是Au与稀硝酸不反应而Ag可以反应，所以可以用稀硝酸将二者分离；正确答案： B。
9、(1)硫酸 升温 把盐泥粉碎、搅拌等
(2)Mn2＋＋ClO－＋H2O ===MnO2↓＋2H＋＋Cl－
(3)速度快 BaSO4 Fe(OH)3 Al(OH)3 焰色反应
(4)趁热过滤 (5)16.8%(16%、17%均可)
解析：(1)因最终产物为MgSO4·7H2O，所以酸解时应加入硫酸，为加快酸解速率，可采用粉碎、搅拌或适当加热等措施。
(2)已知NaClO可与Mn2＋反应产生MnO2沉淀，根据化合价变化规律，则ClO－转化为Cl－，所以反应的离子方程式为Mn2＋＋ClO－＋H2O ===MnO2↓＋2H＋＋Cl－。
(3)抽滤操作的优点是过滤速度快；在强酸性条件下过滤得到滤渣A，所以其主要成分为BaSO4和CaSO4；在pH＝5～6的条件下过滤得滤渣B，根据氢氧化物沉淀完全的pH可知：滤渣B的主要成分为Al(OH)3、Fe(OH)3和MnO2；滤液C中的主要成分为Na2SO4、MgSO4 和少量的CaSO4，其主要杂质阳离子为Na＋，可用焰色反应检验。
(4)依据溶解度曲线，CaSO4在40 ℃左右溶解度最大，在80 ℃左右溶解度最小，所以操作M应采取的方法是适当浓缩、趁热过滤，尽可能多的除去CaSO4。
(5)根据镁元素守恒可得：n(MgSO4·7H2O)＝n[Mg(OH)2]，所以盐泥中Mg(OH)2的质量分数＝eq \f(\f(1×106 g,246 g/ml)×58 g/ml,2×106 g×70%)×100%＝16.8%。
10、(1)+3
(2)2LiCO2 +6H++H2O2=2C2++ O2↑+2Li++4H2O 盐酸（或Cl-）可被LiCO2氧化产生Cl2污染环境
(3)5.5～6.0 在pH为5.5～6.0的范围内，Fe3+、Al3+、Cu2+杂质离子的去除率很高，而C2+去除率很低，损失率较小
(4)漏斗
(5)6C(OH)2+O22C3O4+ 6H2O
(6)C+2H2OC(OH)2+H2
(7) ×100%
【解析】（1）LiCO2 中C元素的化合价为+3；
（4）步骤④中，过滤、洗涤操作均需用到的玻璃仪器有烧杯、玻璃棒、和漏斗；
（5）步骤⑤中，C(OH)2在空气中高温焙烧生成C3O4，C由+2价被氧化到+3价，故需氧气的参与，化学方程式为：6C(OH)2+O22C3O4+ 6H2O；
（6）若以钴为电极，电解NaCl溶液也可制取C3O4的前驱体C(OH)2，阳极是C，电极本身失电子，生成C2+，阴极水中的氢离子放电生成氢气，故电解的总反应方程式为：C+2H2OC(OH)2+H2；
（7）实验室测得“浸出液”中钴元素的含量为a mg/L，取20 mL“浸出液”模拟上述流程进行实验，得到“C3O4微球”产品b g，产品中钴元素的质量分数为w％，产品中C的质量为：b×w％，20 mL“浸出液中C的质量为：a×0.02×0.001g，故钴的回收率为 ×100%= ×100%。
11、(1)适当增加硫酸浓度、提高反应温度、搅拌等 (任写两条，答案合理即可)
(2)Na2B4O2+H2SO4+5H2O= Na2SO4+4H3BO3↓
(3)ClO-+Mn2++H2O=MnO2↓+Cl-+2H+
(4)使Fe、Al转化为氢氧化物沉淀除去
(5)蒸发结晶 趁热过滤
(6)过滤速度快，得到的沉淀较干燥
(7)70%
(3)根据题意可知， NaClO具有氧化性，能够把锰离子氧化为二氧化锰，亚铁离子氧化为铁离子，只有二氧化锰不溶于水的黑色固体，则该反应的离子方程式为ClO-+Mn2++H2O=MnO2↓+Cl-+2H+；
(4)加入NaClO溶液后，亚铁离子氧化为铁离子，根据金属阳离子沉淀的pH：Fe(OH)3：3.2，Al(OH)3：5.2可知，加MgO煮沸，并调整溶液pH=5～6 的目的是使Fe3+、Al3+变为沉淀而除去；
(5) 由表中数据可知，硫酸钙的溶解度随温度的变化不大，硫酸镁的溶解度随温度变化较大，因此可以采用蒸发结晶、趁热过滤的操作除去MgSO4和CaSO4混合溶液中的CaSO4；正确答案：蒸发结晶；趁热过滤。
(6)相比普通过滤，抽滤的优点是过滤速度快，得到的沉淀较干燥；
(7) 硼镁泥主要成分是MgO(占40%)，提供的硼镁泥共100g，所以氧化镁的质量为40 g，物质的量为1ml,理论上产生MgSO4·7H2O的量为1ml,质量为246 g，则MgSO4·7H2O 的产率为172.2/246 ×100%= 70%。
12、(1)2MnOOH+C 2MnO+CO↑+H2O↑ 反应过程中产生氯气，造成环境污染
(2)加快酸浸时的反应速率 C、 Fe(OH)3
(3)先将Fe2+氧化成Fe3+，再调节pH使Fe3+沉淀完全 3≤pH<5.5
(4)阳
(5)C6H12O6-2e-=C6H10O6+2H+
【解析】（1）MnOOH与炭黑反应，锰元素被还原为MnO ，因为碳过量时生成一氧化碳，方程式为：2MnOOH+C 2MnO+CO↑+H2O↑，二氧化锰和浓盐酸反应生成氯气，造成环境污染。
（2）加热和搅拌都可以加快酸浸时的反应速率，碳不溶于水或酸，所以滤渣1为碳，溶液中通入氧气和加入碳酸锰，使铁元素变成Fe(OH)3沉淀而分离。
（3）实验过程中需要将亚铁离子氧化并沉淀，但不能将锰元素氧化和沉淀，因为二价锰在酸性条件下很稳定，所以先通入氧气，先将Fe2+氧化成Fe3+，再调节pH使Fe3+沉淀完全，当铁离子浓度小于或等于10-5ml/L时认为完全沉淀，假设此时溶液中的氢氧根离子浓度为xml/L，则有10-5×x3=10-38，解x=10-11ml/L，则溶液的pH为3，溶液中Mn2+、Zn2+的浓度约为0.1ml·L－1，形成Mn(OH)2沉淀时的氢氧根离子浓度为yml/L，则有0.1×y2=10-13，形成Zn (OH)2沉淀时的氢氧根离子浓度为zml/L，0.1×z2=10-17，y=10-6 ml/L，z=10-8 ml/L，对应的pH分别为8和6，且Mn2+在pH高于5.5时易被O2氧化，所以应调节pH范围为3≤pH<5.5。
（4）电解过程中锰元素化合价升高，在阳极生成二氧化锰。
（5）二氧化锰做氧化剂，得到电子，在正极反应，则葡萄糖失去电子，电极反应为：C6H12O6-2e-=C6H10O6+2H+。
13、(1)+3 (2)2Al+2OH-+6H2O =2Al(OH)4-+3H2↑
(3)2LiCO2+3H2SO4+H2O2 Li2SO4+2CSO4+O2↑+4H2O 2H2O2 2H2O +O2 ↑ 有氯气生成,污染较大
(4) CSO4+2NH4HCO3 =CCO3↓+(NH4)2SO4 + H2O +CO2 ↑
(5)Li1-xCO2+LixC6=LiCO2+6C
(6)Li+从负极中脱出，经由电解质向正极移动并进入正极材料中 Al(OH)3、CCO3 、Li2SO4
【命题趋势】高中新课程改革后的化学高考命题，不少的省区将过去的无机框图题改为工艺流程框图题，如江苏近几年的高考化学试题，充分体现这一特色，体现化学学科与工业生产和日常生活的紧密联系。
解析：本题以金属回收工艺为背景，考查化学反应式、电极反应式的书写、化学与环境等知识。
（1）根据化合物化合价代数等零，可求C元素的化合价等+3（2）正极上有废铝，用碱浸就是溶解铝。（3）酸浸后，水相中得到C2+，说明H2O2在酸性环境下，还原了三价C，即三价C，有较强的氧化性，如用盐酸，Cl-也会被氧化成氯气，污染了环境。（4）“沉钴”就是CSO4与NH4HCO3反应（5）已知充电时，负极反应为：6C+xLi++xe=LixC6，则放电时，负极的电极反应： LixC6－xe -=6C+xLi+ ，Li1-xCO2+xe-+xLi+= LiCO2，放电时，总反应式：
LixC6+ Li1-xCO2=6C+LiCO2 (6)负极上锂元素进入溶液后，在内电场作用下移到正极，在正极区富集。由流程图可知，整个工艺中，可回收到的金属化合物有Al(OH)3、CCO3、Li2SO4
温度/℃
硫酸加入量(理论量倍数)
浸出率/%
Cu
Te
450
1.25
77.3
2.63
460
1.00
80.29
2.81
1.25
89.86
2.87
1.50
92.31
7.70
500
1.25
59.83
5.48
550
1.25
11.65
10.63
沉淀物
Mn(OH)2
Fe(OH)2
Fe(OH)3
Al(OH)3
Mg(OH)2
pH(完全沉淀)
10.02
8.96
3.20
4.70
11.12
10℃
20℃
40℃
60℃
MgSO4
28.2
33.7
44.5
54.6
CaSO4
0.244
0.255
0.264
0.265
化合物
Mn(OH)2
Zn(OH)2
Fe(OH)3
Ksp近似值
10-13
10-17
10-38