专题2 工艺流程题（真题汇编）-2021年高考二轮模块化复习之《元素化合物》名师讲案与提分特训（原卷版）

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专题二 工艺流程题
(2016-2020 年高考真题汇编)
1．【2020•新课标Ⅰ卷】钒具有广泛用途。黏土钒矿中，钒以+3、+4、+5 价的化合物存在，还包括钾、
镁的铝硅酸盐，以及 SiO2、Fe3O4。采用以下工艺流程可由黏土钒矿制备 NH4VO3。
该工艺条件下，溶液中金属离子开始沉淀和完全沉淀的 pH 如下表所示：
金属离子 Fe3+ Fe2+ Al3+ Mn2+
开始沉淀 pH 1.9 7.0 3.0 8.1
完全沉淀 pH 3.2 9.0 4.7 10.1
回答下列问题：
(1)“酸浸氧化”需要加热，其原因是___________。
(2)“酸浸氧化”中，VO+和VO2+被氧化成 VO2+，同时还有___________离子被氧化。写出 VO+转化为
VO2+反应的离子方程式___________。
(3)“中和沉淀”中，钒水解并沉淀为 V2O5·xH2O，随滤液②可除去金属离子
K+、Mg2+、Na+、___________，以及部分的___________。
(4)“沉淀转溶”中，V2O5·xH2O转化为钒酸盐溶解。滤渣③的主要成分是___________。
(5)“调pH”中有沉淀生产，生成沉淀反应的化学方程式是___________。
(6)“沉钒”中析出 NH4VO3晶体时，需要加入过量 NH4Cl，其原因是___________。
2．【2020•新课标Ⅲ卷】某油脂厂废弃的油脂加氢镍催化剂主要含金属 Ni、Al、Fe 及其氧化物，还有
少量其他不溶性物质。采用如下工艺流程回收其中的镍制备硫酸镍晶体(NiSO4·7H2O)：
溶液中金属离子开始沉淀和完全沉淀的 pH 如下表所示：
金属离子 Ni2+ Al3+ Fe3+ Fe2+
开始沉淀时(c=0.01 mol·L−1)的pH
沉淀完全时(c=1.0×10−5 mol·L−1)的pH
7.2
8.7
3.7
4.7
2.2
3.2
7.5
9.0
回答下列问题：
(1)“碱浸”中 NaOH 的两个作用分别是______________。为回收金属，用稀硫酸将“滤液①”调为中
性，生成沉淀。写出该反应的离子方程式______________。
(2)“滤液②”中含有的金属离子是______________。
(3)“转化”中可替代 H2O2的物质是______________。若工艺流程改为先“调 pH”后“转化”，即
“滤液③”中可能含有的杂质离子为______________。
(4)利用上述表格数据，计算 Ni(OH)2的Ksp=______________(列出计算式)。如果“转化”后的溶液中
Ni2+浓度为 1.0 mol·L−1，则“调 pH”应控制的 pH 范围是______________。
(5)硫酸镍在强碱溶液中用 NaClO 氧化，可沉淀出能用作镍镉电池正极材料的 NiOOH。写出该反应的
离子方程式______________。
(6)将分离出硫酸镍晶体后的母液收集、循环使用，其意义是______________。
3．（2020 年山东新高考）用软锰矿(主要成分为 MnO2，含少量 Fe3O4、Al2O3)和BaS 制备高纯 MnCO3
的工艺流程如下：
已知：MnO2是一种两性氧化物；25℃时相关物质的 Ksp 见下表。
物质 Fe(OH)2Fe(OH)3Al(OH)3Mn(OH)2
Ksp
回答下列问题
(1)软锰矿预先粉碎的目的是____________，MnO2与BaS 溶液反应转化为 MnO 的化学方程式为________。
(2)保持 BaS 投料量不变，随 MnO2与BaS 投料比增大，S的量达到最大值后无明显变化，而 Ba(OH)2的量
达到最大值后会减小，减小的原因是________。
(3)滤液 I可循环使用，应当将其导入到________操作中(填操作单元的名称)。
(4)净化时需先加入的试剂 X为________(填化学式)。再使用氨水调溶液的 pH，则 pH 的理论最小值为____
___(当溶液中某离子浓度 时，可认为该离子沉淀完全)。
(5)碳化过程中发生反应的离子方程式为______________________。
4.（2020 年海南卷）以黄铁矿(主要成分 FeS2)为原料生产硫酸，应将产出的炉渣和尾气进行资源化综
合利用，减轻对环境的污染。其中一种流程如下图所示。
回答问题：
(1)黄铁矿中硫元素的化合价为 。
(2)由炉渣制备还原铁粉的化学方程式为_ 。
(3)欲得到更纯的 NaHSO3，反应①应通入____ _ (填 “过量”或“不足量”)的SO2气体。
(4)因为 Na2S2O5具有_ 性， 导致商品 Na2S2O5 中不可避免地存在 Na2SO4。
检验其中含有 SO42-的方法是_ 。
(5)一般用 K2Cr2O7滴定分析法测定还原铁粉纯度。实验步骤：称取一定量样品，用过量稀硫酸溶解，用标
准K2Cr2O7溶液滴定其中的 Fe2+。
反应式： Cr2O72- +6Fe2+ +14H+ = 2Cr3+ +6Fe3+ +7H2O
某次实验称取0.2800 g 样品，滴定时消耗浓度为 0.03000 mol·L-1 的K2Cr2O7 溶液 25.10 mL，
则样品中铁含量为 %。
5．【2020•北京卷】用如图方法回收废旧CPU 中的单质 Au(金)，Ag 和Cu。
已知：①浓硝酸不能单独将Au 溶解。② HAuCl4=H++AuCl
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