定点3-pH条件的控制（原卷版）-2021年高考化学二轮工艺流程题定点剖析

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二轮复习工艺流程专项

专题 3－pH 条件的控制

一．调节 pH 的原理及目的

1．需要的物质：含主要阳离子（不引入新杂质即可）的难溶性氧化物或氢氧化物或碳酸盐，即能与 H+反

应，使 pH 增大的物质如 MgO、Mg(OH)2等类型的物质。

2．原理：加入的物质能与溶液中的 H+反应，降低了 H+的浓度

3．pH 控制的范围：杂质离子完全沉淀时 pH 值－主要离子开始沉淀时 pH，注意端值取等。

4．控制 pH 的目的：

（1）pH 调小：抑制某离子水解；防止某离子沉淀

（2）pH 调大：确保某离子完全沉淀；防止某物质溶解等。

5．控制某反应的 pH 值使某些金属离子以氢氧化物的形式沉淀的原理，以 Fe3+为例：

Fe3+溶液中存在水解平衡：，加入 CuO 后，溶液中 H+浓度降低，平衡正

向移动，Fe(OH)3越聚越多，最终形成沉淀。

二．促使某些离子水解形成沉淀而被除去

根据不同金属阳离子完全沉淀的 pH 数据，升高溶液的 pH 使之处于某范围内，使杂质金属离子沉淀，并确

保所需要的金属离子依旧存留在溶液中。如图所示。由于 Fe2+沉降时要求的溶液 pH 较高，同时与一些其他离子

沉淀的 pH 范围重叠，一般是加入 H2O2、酸性高锰酸钾溶液、氯水等氧化剂（注意不能引入新杂质）将其氧化

成易沉降的 Fe3+。

【习题】高纯硫酸锰作为合成镍钴锰三元正极材料的原料，工业上可由天然二氧化锰粉与硫化锰矿（还含F

e、Al、Mg、Zn、Ni、Si等元素）制备，工艺如下图所示。回答下列问题：

相关金属离子【c0(Mn+)=0.1 mol·L−1】形成氢氧化物沉淀的 pH 范围如下：

金属离子 Mn2+ Fe2+ Fe3+ Al3+ Mg2+ Zn2+ Ni2+

开始沉淀的 pH 8.1 6.3 1.5 3.4 8.9 6.2 6.9

沉淀完全的 pH 10.1 8.3 2.8 4.7 10.9 8.2 8.9

“调pH”除铁和铝，溶液的pH范围应调节为_______~6之间。

【习题】我国是世界上最早制得和使用金属锌的国家。一种以闪锌矿（ ZnS ，含有 SiO2和少量

FeS、CdS、PbS 杂质）为原料制备金属锌的流程如图所示：

相关金属离子【c0(Mn+)=0.1 mol·L-1】形成氢氧化物沉淀的 pH 范围如下：

金属离子 Fe3+ Fe2+ Zn2+ Cd2+

开始沉淀的 pH 1.5 6.3 6.2 7.4

沉淀完全的 pH 2.8 8.3 8.2 9.4

滤渣 1的主要成分除 SiO2外还有___________；氧化除杂工序中 ZnO 的作用是____________，若不通入氧

气，其后果是________________。

【习题】硼及其化合物在工业上有许多用途。以铁硼矿（主要成分为 Mg2B2O5·H2O和Fe3O4，还有少量

Fe2O3、FeO、CaO、Al2O3和SiO2等)为原料制备硼酸(H3BO3)的工艺流程如图所示：

“净化除杂”需先加 H2O2溶液，作用是_______。然后再调节溶液的 pH 约为 5，目的是________。

【习题】毒重石的主要成分 BaCO3(含Ca2＋、Mg2＋、Fe3＋等杂质)，实验室利用毒重石制备 BaCl2·2H2O的流

程如下：

已知不同杂质离子开始沉淀和沉淀完全的 pH 如下：

加入 NH3·H2O调节 pH=8 可除去_______ (填离子符号)，此时，溶液中该离子的浓度为_______mol·L－1。加

入NaOH 调pH=12.5，溶液内剩余的阳离子中_______完全沉淀，_____________ (填离子符号)部分沉淀。加入

H2C2O4时应避免过量，原因是___________。（已知：Ksp(BaC2O4)=1.6×10－7,Ksp(CaC2O4)=2.3×10－9,

Ksp［Fe(OH)3］ =2.6×10－39）

【习题】我国是世界上最早制得和使用金属锌的国家。湿法炼锌产生的铜镉渣（主要含锌、铜、铁、镉

（Cd）、钴（Co）等单质）用于生产金属镉的工艺流程如下：

表中列出了相关金属离子生成氢氧化物沉淀的 pH（金属离子的起始浓度为 0.1 mol·L－1）

金属离子 Fe3+ Fe2+ Cd2+

开始沉淀的 pH 1.5 6.3 7.4

沉淀完全的 pH 2.8 8.3 9.4

①操作Ⅲ中先加入适量H2O2的作用是。

②再加入 ZnO 控制反应液的 pH，合适的pH 范围为_ ___

三．抑制某些离子的水解，防止产品混入杂质

像盐酸盐、硝酸盐溶液，通过结晶方法制备晶体或加热脱水结晶水合物制备相对应的无水盐时，由于水解

生成的盐酸或硝酸挥发，促使了金属离子水解（水解反应为吸热反应）导致产品不纯，如

MgCl2·6H2O=====Mg（OH）Cl+HCl↑+5H2O等，这就需要在酸性氛围中加热来抑制其水解。

【习题】某工厂以重晶石（主要含 BaSO4）为原料，生产“电子陶瓷工业支柱”——钛酸(BaTiO3)的工

艺流程如下：

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