考点34 分离提纯型化工流程题
工艺流程图：
1．题型特点
分离提纯型工艺流程题多以矿物、各种废弃物为原料，经过各种处理，除去杂质获得有价值的产品。考查的核心在各种分离提纯的实验操作以及条件的控制选择上。虽然把题目形式设计为工艺流程框图，但其实质还是对混合物的除杂、分离、提纯操作的考查。
2．解题思路
从试题中找出想要什么，要除去的杂质有哪些；加入的试剂都与哪些物质发生了反应，转化成了什么物质；怎样操作才能将杂质除去(注重信息的提取与加工)。核心是杂质的去除要彻底。
3．常用分离方法
(1)固体与固体的分离
(2)固体与液体的分离
(3)液体与液体的分离
1．从滤液中提取一般晶体（溶解度随温度升高而增大的溶质、含结晶水的晶体以及受热易分解的溶质）的方法：蒸发浓缩（至有晶膜出现）、冷却结晶、过滤、洗涤（冰水洗或热水洗或乙醇洗）、干燥
2．从滤液中提取溶解度受温度影响较小或随温度升高而减小的溶质的方法：蒸发结晶、趁热过滤 （如果温度下降，杂质也会以晶体的形式析出来）、洗涤、干燥
3．从溶液中得到晶体：
蒸发浓缩-冷却结晶-过滤-洗涤-干燥
4．过滤用到的三个玻璃仪器：
普通漏斗、玻璃棒、烧杯
5．过滤后滤液仍然浑浊的可能的操作原因：
玻璃棒下端靠在滤纸的单层处，导致滤纸破损；漏斗中液面高于滤纸边缘
6．沉淀洗涤操作：
往漏斗中（工业上改为往过滤器中）加入蒸馏水至浸没沉淀，待水自然流下后，重复以上操作2-3次
7．检验沉淀Fe(OH)3是否洗涤干净(含SO42-)：
取最后一次洗涤液，加入BaCl2溶液，若有白色沉淀则说明未洗涤干净，若无白色沉淀则说明洗涤干净
8．如何从MgCl2·6H2O中得到无水MgCl2：
在干燥的HCl气流中加热，干燥的HCl气流中抑制了MgCl2的水解，且带走MgCl2·6H2O受热产生的水汽
9．直接加热MgCl2·6H2O易得到Mg(OH)Cl的方程式：
10．CuCl2中混有Fe3+加何种试剂调pH值：
CuO、Cu(OH)2、CuCO3、Cu2(OH)2CO3。原因：加CuO消耗溶液中的H+的，促进Fe3+的水解，生成Fe(OH)3沉淀析出
11．调pH值使得Cu2+（4.7-6.2）中的Fe3+（2.1~3.2）沉淀，pH值范围是：
3.2~4.7。原因：调节溶液的pH值至3.2~4.7，使Fe3+全部以Fe(OH)3沉淀的形式析出而Cu2+不沉淀，且不会引入新杂质
12．产品进一步提纯的操作：重结晶
13．趁热过滤的原因即操作：
减少过滤时间、保持过滤温度，防止××杂质析出；操作：已预热的布氏漏斗趁热抽滤
14．水浴加热的好处：
受热均匀，温度可控，且温度不超过100
15．减压蒸发（小心烘干）：
常压蒸发温度过高，××易分解；或者减压蒸发降低了蒸发温度，可以防止××分解
16．Mg(OH)2沉淀中混有Ca(OH)2应怎样除去：
加入MgCl2溶液，充分搅拌，过滤，沉淀用蒸馏水水洗涤
常见操作及答题要点
常见操作 答题要点
分离、提纯 过滤、蒸发、分液、蒸馏等常规操作。从溶液中得到晶体的方法：蒸发浓缩—冷却结晶—过滤(—洗涤、干燥)；或蒸发结晶
提高原子利用率 绿色化学(物质的循环利用、废物处理、原子利用率、能量的充分利用)
在空气中或在其他气体中进行的反应或操作 要考虑O2、H2O、CO2或其他气体是否参与反应或能否达到隔绝空气，防氧化、水解、潮解等目的
判断沉淀是否洗涤干净 取少量最后一次洗涤液，检验其中是否还有某种离子存在
控制溶液的pH 方法见前述
控制温度(常用水浴、冰浴或油浴) ①防止副反应的发生；②使化学平衡移动：控制化学反应的方向；③控制固体的溶解与结晶；④控制反应速率：使催化剂达到最大活性；⑤升温：促进溶液中的气体逸出，使某物质达到沸点挥发；⑥加热煮沸：促进水解，聚沉后利于过滤分离；⑦趁热过滤：减少因降温而析出溶质的量；⑧降温：防止物质高温分解或挥发；降温(或减压)可以减少能源成本，降低对设备的要求
洗涤晶体 ①常见洗涤方式见前述；②洗涤沉淀方法：往漏斗中加入蒸馏水至浸没沉淀，待水自然流下后，重复以上操作2～3次
表面处理 “水洗”除去表面可溶性杂质，金属晶体可用机械法(打磨)或化学法除去表面氧化物、提高光洁度等
1．磷酸亚铁锂电池是新能源汽车的动力电池之一、采用湿法冶金工艺回收废旧磷酸亚铁锂电池正极片(除外，还含有Al箔、少量不溶于酸碱的导电剂)中的资源，流程如图：
资料：碳酸锂在水中溶解度：
温度/℃ 0 20 40 60 80 100
溶解度/g 1.54 1.33 1.17 1.01 0.85 0.72
(1)I步操作是粉碎废旧电极，其主要目的是___________。
(2)II步加入过量NaOH溶液后，滤液1中存在的主要阴离子是___________。
(3)III步浸取加入的氧化剂最佳选择是___________。(填字母)A． B．酸性 C． D．
(4)浸出液中存在大量和，从平衡移动的角度解释Ⅳ步中加入溶液沉铁的主要原理是___________。
(5)滤液2中，加入等体积的溶液后，的沉降率达到90%，母液中___________。[溶液混合后体积变化忽略不计，]
(6)为将粗品提纯，VI步使用___________(填“热”或“冰”)水进行洗涤操作，理由是___________。
(7)工业上将回收的、粉碎与足量的炭黑混合高温灼烧再生制备，反应的化学方程式为：___________。
2．三氧化二钴(Co2O3)是重要的化工原料。以含钴废料(主要成分为Co2O3，含有少量MnO2、NiO、Fe3O4)为原料制备Co2O3的流程如下图：
已知：“滤液1”中含有的阳离子有H+、Co2+、Fe3+、Ni2+。
(1)“滤渣1”的主要成分是___________(写化学式)。
(2)“酸浸”时，H2O2可将Co2O3还原为Co2+，离子方程式是___________。
(3)加有机萃取剂的目的是为了除去___________(填离子符号)。
(4)“调pH”时，常温下，为保证Fe3+完全沉淀，需调节“滤液1”的pH最小值为___________。 (已知：Ksp[Fe(OH)3]=1.0×10-38，当溶液中时，认为沉淀完全)
(5)由“滤液2”可得到的主要副产品是___________(写化学式)。
(6)“沉钴”过程中，生成Co2(OH)2CO3的离子方程式是___________。
3．实验室以工业废渣(主要含，还含少量、、FeO、)为原料制取晶体和轻质，其实验流程如下：
已知：①金属离子形成氢氧化物沉淀的pH范围
金属离子
开始沉淀时pH 3.4 2.7 7.6 11.3
完全沉淀时pH 4.7 3.7 9.6 /
②已知常温下，，，
过量的强碱可将转化为：，
回答下列问题：
(1)请写出一条“浸取”时加快速率的措施___________。
(2)“浸取”时，转化为，离子方程式为___________。
(3)废渣粉末“浸取”时，反应温度需控制在60~70℃，若温度过高将会使分解而导致的转化率下降，合适的加热方式为___________。
(4)“滤渣1”成分是___________(填化学式)，加适量的作用是___________(用离子方程式表示)。
(5)“调pH”除铁和铝时，应调节溶液的pH≥___________；同时，要控制溶液中的pH不能过高，否则会导致转化为。当大于___________mol/L时，开始转化为 (此时可认为离子浓度为)。
(6)用途广泛，写出基于其化学性质的一种用途：___________。
4．可用作合金添加剂、有机化工的催化剂。钒钛磁铁矿炼钢后剩余的尾渣中含有、、、、等，利用该钒渣制备的工艺流程如下：
已知：①焙烧后、、分别生成、、。
②价钒在溶液中的主要存在形式与溶液的关系如下表：
主要离子
(1)写出焙烧时发生反应的化学方程式：_____________________。
(2)“滤渣Ⅰ”的成分是________________(写化学式)。
(3)用离子方程式表示溶液显碱性的原因：_______________________；的溶液中各离子浓度由大到小的顺序为________________。
(4)“沉钒”操作中，需控制溶液的为，原因为_______________________________。
(5)煅烧生成的气体产物可以用_________溶液吸收后返回到_________工序重新利用。
5．金属的回收是工业生产中的重要课题。利用某工业废渣(主要成分为难溶物M及Cu、Ag和Au等)回收Ag和Au的工艺流程如图所示：
已知：
Ⅰ.具有强氧化性，能氧化Cu、Ag等金属；加热到或遇催化剂易分解。
Ⅱ.浸银时发生的反应为。
回答下列问题：
(1)工业生产中实际消耗的远远超过理论用量，原因可能为_______。
(2)滤渣1的主要成分为M和_______(填化学式)；浸金前需对滤渣1进行洗涤，检验是否洗涤干净选用的试剂是_______(填化学式)。
(3)浸银液将氧化为的离子方程式为_______。
(4)该流程中循环使用的物质为_______(填化学式)。
(5)浸金时转化为，浸取理论上消耗的物质的量为_______。
1．工业上常用30%的FeCl3溶液腐蚀敷在绝缘板上的铜箔，制造印刷电路板。某课外兴趣小组拟从上述腐蚀废液中(含FeCl3、FeCl2、CuCl2)回收铜，并重新获得FeCl3溶液，设计流程如下：
回答下列问题：
(1)写出FeCl3溶液与金属铜发生反应的离子方程式： ___________。
(2)检验废液中Fe3+存在的试剂是___________，证明Fe3+存在的现象是___________。
(3)经检验知废液中仍有Fe3+存在。
①废液中加入过量a，发生的化学反应方程式为___________；
②过滤操作中需要使用的玻璃仪器有烧杯、___________；滤渣c的成分为___________。
(4)写出b与e反应的化学方程式：___________。
2．铁泥(主要成分为Fe2O3、FeO、Fe及杂质；杂质与酸不反应，且难溶于水)是一种常见的工业废料，为了减少污染并变废为宝，工程师设计了如下两种不同的工艺(部分步骤已略去)，用于生产七水合硫酸亚铁(FeSO4·7H2O)或柠檬酸铁铵。
(1)过程I
①Fe2O3与硫酸反应的离子方程式为________。
②分离出杂质的操作是________。
(2)制备柠檬酸铁铵
①补全过程II中发生反应的离子方程式：________。
(1) +(1)H++(1)H2O2=(1)Fe3++(1) 。
②过程III中，加入氨水后，可观察到的现象为________。
(3)制备FeSO4·7H2O
①过程V中，用离子方程式说明加入铁屑的主要目的是________。
②过程I中加入400mL1.5mol·L-1硫酸至固体不再溶解，则经过程V反应后所得溶液中Fe2+的物质的量最多为________mol。
3．利用火法炼铜后产生的含锌铜烟尘(主要成分为ZnO、CuO和少量铁的氧化物)制备活性氧化锌(ZnO)，同时回收硫酸铵晶体的工艺流程如下：
已知：25°C时溶液中金属离子物质的量浓度c与pH的关系如图所示；当溶液中某离子浓度c≤1.0 ×10-5mol·L-1时，可认为该离子沉淀完全。
回答下列问题：
(1)“步骤I “加入H2O2后，再将溶液进行加热，加热的目的是 _______；该步骤也可以在加入H2O2后选择合适试剂将pH至少调至_______，以达到相同的目的，可选择的试剂是_______(填标号)。
A．氨水 B．氢氧化钠 C．氧化锌 D．氢氧化钡
(2)“步骤II”所加试剂a为_______。
(3)“步骤III”中得到沉淀的化学式可以表示为aZnCO3·bZn(OH)2，该反应的离子方程式为_______；实验时称取34.9 g沉淀充分焙烧，当_______时可认为焙烧完全，最终获得24.3g活性氧化锌，通过计算确定aZnCO3·bZn(OH)2中a与b之比为_______。
(4)由滤液I得到硫酸铵晶体的一系列操作为_______。
4．碲是一种重要的战略元素，被誉为“现代工业的维生素”，是制造光电、半导体、制冷等元件不可缺少的关键材料。湖北大冶有色冶炼厂以铜阳极泥为原料，设计了如下新工艺提取、回收并制备高纯碲：
[25℃时，PbSO4和PbCO3的Ksp分别为1.6×10-5、7.4×10-14]
(1)写出冶炼厂电解精炼铜的阴极电极反应式_______。
(2)分铜阳极泥(含PbSO4)与Na2CO3混合“湿法球磨”，PbSO4可转化为PbCO3，此反应的离子方程式为_______。采用“球磨”工艺有利于反应顺利进行的原因是_______。
(3)分铅阳极泥经硫酸化焙烧蒸硒，产生的烟气中含SeO2与SO2，烟气在低温区用水吸收可回收硒，此过程中氧化剂和还原剂物质的量之比为_______。
(4)分硒阳极泥盐酸浸出液中Te4+用SO2还原可以得到单质碲，发生反应的化学方程式为：、_______。研究表明，Cl-离子浓度为0.1时的活化能比Cl-离子浓度为0.3时的活化能大，说明较高浓度Cl-可作该反应的_______。
(5)整个工艺路线中可以循环利用的物质有(填化学式)_______、_______。
5．赤泥含有Sc2O3(氧化钪)、Al2O3、Fe2O3、SiO2等，以赤泥为原料提取钪(Sc)、氧化钪(Sc2O3)的流程如下：
已知：①P2O4为磷酸酯萃取剂；②SOCl2，Sc3+易水解；③Ksp[Sc(OH)3]=8.00×10-31。
请回答下列问题：
(1)滤渣主要成分是___________(填化学式)。
(2)“酸浸”时温度过高，酸浸速率反而减慢，其原因是___________。
(3)“回流过滤”中SOCl2作用有将Sc(OH)3转化成ScCl3、作溶剂和___________。
(4)“热还原”的化学方程式为___________。
(5)利用ScCl3制备Sc2O3的方法是ScCl3溶于水，加入草酸产生草酸钪沉淀，过滤洗涤灼烧(空气中)草酸钪得到Sc2O3。灼烧草酸钪的副产物主要是___________。(填化学式)。
(6)P2O4萃取浸出液，其浓度料液温度对萃取率的影响如下所示，萃取时P2O4最佳浓度及料液温度分别为___________，___________。“洗涤”的目的是___________。
(7)已知：c(Sc3+)≤1.0×10-5mol·L-1时表明完全沉淀，萃取剂混合液的pH为6时是否完全沉淀？___________(填“已完全沉淀”或“未完全沉淀”)，通过计算作出判断：___________。
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突破提升
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考点34 分离提纯型化工流程题
工艺流程图：
1．题型特点
分离提纯型工艺流程题多以矿物、各种废弃物为原料，经过各种处理，除去杂质获得有价值的产品。考查的核心在各种分离提纯的实验操作以及条件的控制选择上。虽然把题目形式设计为工艺流程框图，但其实质还是对混合物的除杂、分离、提纯操作的考查。
2．解题思路
从试题中找出想要什么，要除去的杂质有哪些；加入的试剂都与哪些物质发生了反应，转化成了什么物质；怎样操作才能将杂质除去(注重信息的提取与加工)。核心是杂质的去除要彻底。
3．常用分离方法
(1)固体与固体的分离
(2)固体与液体的分离
(3)液体与液体的分离
1．从滤液中提取一般晶体（溶解度随温度升高而增大的溶质、含结晶水的晶体以及受热易分解的溶质）的方法：蒸发浓缩（至有晶膜出现）、冷却结晶、过滤、洗涤（冰水洗或热水洗或乙醇洗）、干燥
2．从滤液中提取溶解度受温度影响较小或随温度升高而减小的溶质的方法：蒸发结晶、趁热过滤 （如果温度下降，杂质也会以晶体的形式析出来）、洗涤、干燥
3．从溶液中得到晶体：
蒸发浓缩-冷却结晶-过滤-洗涤-干燥
4．过滤用到的三个玻璃仪器：
普通漏斗、玻璃棒、烧杯
5．过滤后滤液仍然浑浊的可能的操作原因：
玻璃棒下端靠在滤纸的单层处，导致滤纸破损；漏斗中液面高于滤纸边缘
6．沉淀洗涤操作：
往漏斗中（工业上改为往过滤器中）加入蒸馏水至浸没沉淀，待水自然流下后，重复以上操作2-3次
7．检验沉淀Fe(OH)3是否洗涤干净(含SO42-)：
取最后一次洗涤液，加入BaCl2溶液，若有白色沉淀则说明未洗涤干净，若无白色沉淀则说明洗涤干净
8．如何从MgCl2·6H2O中得到无水MgCl2：
在干燥的HCl气流中加热，干燥的HCl气流中抑制了MgCl2的水解，且带走MgCl2·6H2O受热产生的水汽
9．直接加热MgCl2·6H2O易得到Mg(OH)Cl的方程式：
10．CuCl2中混有Fe3+加何种试剂调pH值：
CuO、Cu(OH)2、CuCO3、Cu2(OH)2CO3。原因：加CuO消耗溶液中的H+的，促进Fe3+的水解，生成Fe(OH)3沉淀析出
11．调pH值使得Cu2+（4.7-6.2）中的Fe3+（2.1~3.2）沉淀，pH值范围是：
3.2~4.7。原因：调节溶液的pH值至3.2~4.7，使Fe3+全部以Fe(OH)3沉淀的形式析出而Cu2+不沉淀，且不会引入新杂质
12．产品进一步提纯的操作：重结晶
13．趁热过滤的原因即操作：
减少过滤时间、保持过滤温度，防止××杂质析出；操作：已预热的布氏漏斗趁热抽滤
14．水浴加热的好处：
受热均匀，温度可控，且温度不超过100
15．减压蒸发（小心烘干）：
常压蒸发温度过高，××易分解；或者减压蒸发降低了蒸发温度，可以防止××分解
16．Mg(OH)2沉淀中混有Ca(OH)2应怎样除去：
加入MgCl2溶液，充分搅拌，过滤，沉淀用蒸馏水水洗涤
常见操作及答题要点
常见操作 答题要点
分离、提纯 过滤、蒸发、分液、蒸馏等常规操作。从溶液中得到晶体的方法：蒸发浓缩—冷却结晶—过滤(—洗涤、干燥)；或蒸发结晶
提高原子利用率 绿色化学(物质的循环利用、废物处理、原子利用率、能量的充分利用)
在空气中或在其他气体中进行的反应或操作 要考虑O2、H2O、CO2或其他气体是否参与反应或能否达到隔绝空气，防氧化、水解、潮解等目的
判断沉淀是否洗涤干净 取少量最后一次洗涤液，检验其中是否还有某种离子存在
控制溶液的pH 方法见前述
控制温度(常用水浴、冰浴或油浴) ①防止副反应的发生；②使化学平衡移动：控制化学反应的方向；③控制固体的溶解与结晶；④控制反应速率：使催化剂达到最大活性；⑤升温：促进溶液中的气体逸出，使某物质达到沸点挥发；⑥加热煮沸：促进水解，聚沉后利于过滤分离；⑦趁热过滤：减少因降温而析出溶质的量；⑧降温：防止物质高温分解或挥发；降温(或减压)可以减少能源成本，降低对设备的要求
洗涤晶体 ①常见洗涤方式见前述；②洗涤沉淀方法：往漏斗中加入蒸馏水至浸没沉淀，待水自然流下后，重复以上操作2～3次
表面处理 “水洗”除去表面可溶性杂质，金属晶体可用机械法(打磨)或化学法除去表面氧化物、提高光洁度等
1．磷酸亚铁锂电池是新能源汽车的动力电池之一、采用湿法冶金工艺回收废旧磷酸亚铁锂电池正极片(除外，还含有Al箔、少量不溶于酸碱的导电剂)中的资源，流程如图：
资料：碳酸锂在水中溶解度：
温度/℃ 0 20 40 60 80 100
溶解度/g 1.54 1.33 1.17 1.01 0.85 0.72
(1)I步操作是粉碎废旧电极，其主要目的是___________。
(2)II步加入过量NaOH溶液后，滤液1中存在的主要阴离子是___________。
(3)III步浸取加入的氧化剂最佳选择是___________。(填字母)A． B．酸性 C． D．
(4)浸出液中存在大量和，从平衡移动的角度解释Ⅳ步中加入溶液沉铁的主要原理是___________。
(5)滤液2中，加入等体积的溶液后，的沉降率达到90%，母液中___________。[溶液混合后体积变化忽略不计，]
(6)为将粗品提纯，VI步使用___________(填“热”或“冰”)水进行洗涤操作，理由是___________。
(7)工业上将回收的、粉碎与足量的炭黑混合高温灼烧再生制备，反应的化学方程式为：___________。
【答案】(1)增大接触面积，提高溶解效率
(2)、
(3)C
(4)结合，使减小，，两个电离平衡均向右移动，增大，与结合形成磷酸铁
(5)
(6) 热 温度升高，碳酸锂溶解度减小，热水可减少溶解损失
(7)
【解析】
【分析】
正极片经碱溶可得到NaAlO2溶液，含有磷酸亚铁锂的滤渣1加入盐酸、氧化剂浸取，可除去不溶于酸碱的导电剂，得到含有P、Fe、Li的浸出液，加入30%Na2CO3溶液沉铁，生成沉淀，滤液2在60~80℃条件下，加入饱和Na2CO3溶液沉锂，可生成碳酸锂沉淀。
(1)
废旧电极为不溶于水的块状物质，为了加快和NaOH的反应速率，需要将其研磨成小颗粒，增大接触面积，从而达到目的，故答案为：增大接触面积，提高溶解效率。
(2)
废旧电极含有铝，可与NaOH溶液反应，生成易溶于水的NaAlO2，从而与相分离，则II步加入过量NaOH溶液后，滤液1中存在的主要阴离子是、，故答案为：、。
(3)
A．作氧化剂的还原产物为氮的氧化物，为有害气体，故不选A；
B．酸性能和HCl发生氧化还原反应，使酸的用量增大，且生成氯气为有害气体，故不选B；
C．作氧化剂的还原产物为，不引入杂质，减少污染物的排放，故C选；
D．能和浓盐酸反应生成氯气，不宜选用，故不选D；
故答案选C。
(4)
加入溶液后，可结合，使减小，从而使，，两个电离平衡均向右移动，则增大，与结合形成磷酸铁，故答案为：结合，使减小，，两个电离平衡均向右移动，增大，与结合形成磷酸铁。
(5)
滤液2中，加入等体积的溶液后，的沉降率达到90%，混合溶液中含有的，已知：，则母液中，故答案为：。
(6)
根据表格数据可知，的溶解度随温度的升高而减小，热水洗涤可减少的溶解，故答案为：热；温度升高，碳酸锂溶解度减小，热水可减少溶解损失。
(7)
根据题意可知，反应物为、、炭黑，生成物为，根据元素守恒分析另一种产物为碳的氧化物，因炭黑足量，故为CO，其反应的化学方程式为：，故答案为：。
2．三氧化二钴(Co2O3)是重要的化工原料。以含钴废料(主要成分为Co2O3，含有少量MnO2、NiO、Fe3O4)为原料制备Co2O3的流程如下图：
已知：“滤液1”中含有的阳离子有H+、Co2+、Fe3+、Ni2+。
(1)“滤渣1”的主要成分是___________(写化学式)。
(2)“酸浸”时，H2O2可将Co2O3还原为Co2+，离子方程式是___________。
(3)加有机萃取剂的目的是为了除去___________(填离子符号)。
(4)“调pH”时，常温下，为保证Fe3+完全沉淀，需调节“滤液1”的pH最小值为___________。 (已知：Ksp[Fe(OH)3]=1.0×10-38，当溶液中时，认为沉淀完全)
(5)由“滤液2”可得到的主要副产品是___________(写化学式)。
(6)“沉钴”过程中，生成Co2(OH)2CO3的离子方程式是___________。
【答案】(1)MnO2
(2)
(3)Ni2+
(4)3或3.0
(5)(NH4)2SO4
(6)
【解析】
【分析】
钴废料主要成分为Co2O3，含有少量MnO2、NiO、Fe3O4，研磨后加入硫酸和双氧水溶解，此时主要发生的反应为Co2O3在酸性条件下氧化H2O2，自身被还原为Co2+，离子方程式为：Co2O3+H2O2+4H+═2Co2++3H2O+O2↑，另NiO、Fe3O4溶于硫酸生成Ni2+、Fe3+、Fe2+，H2O2又在酸性条件下把Fe2+氧化为Fe3+，MnO2不溶解经过滤除去，然后将滤液pH调至3.0，使Fe3+完全沉淀，过滤除去后，向滤液中加入有机萃取剂，使Ni2+被萃取，进入有机相，分液后，向水层中加入NH4HCO3和氨水生成Co2(OH)2CO3沉淀，方程式为：，过滤、洗涤、烘干后、在空气中高温煅烧生成Co2O3，方程式为：2Co2(OH)2CO3+O2 2Co2O3+2H2O+2CO2，另滤液经减压蒸发结晶得到硫酸铵副产品，有机相再生利用。
(1)
“滤渣1”的主要成分是MnO2(写化学式)。故答案为：MnO2；
(2)
“酸浸”时，H2O2可将Co2O3还原为Co2+，离子方程式是。故答案为：；
(3)
过滤除去后，向滤液中加入有机萃取剂，使Ni2+被萃取，进入有机相，加有机萃取剂的目的是为了除去Ni2+(填离子符号)。故答案为：Ni2+；
(4)
“调pH”时，常温下，为保证Fe3+完全沉淀，c(OH-)=mol·L－1 =10-11mol·L－1,需调节“滤液1”的pH最小值为 3或3.0。故答案为：3或3.0；
(5)
分液后，向水层中加入NH4HCO3和氨水生成Co2(OH)2CO3沉淀，同时生成(NH4)2SO4，方程式为：，过滤，由“滤液2”可得到的主要副产品是(NH4)2SO4(写化学式)。故答案为：(NH4)2SO4；
(6)
“沉钴”过程中，生成Co2(OH)2CO3的离子方程式是。故答案为：。
3．实验室以工业废渣(主要含，还含少量、、FeO、)为原料制取晶体和轻质，其实验流程如下：
已知：①金属离子形成氢氧化物沉淀的pH范围
金属离子
开始沉淀时pH 3.4 2.7 7.6 11.3
完全沉淀时pH 4.7 3.7 9.6 /
②已知常温下，，，
过量的强碱可将转化为：，
回答下列问题：
(1)请写出一条“浸取”时加快速率的措施___________。
(2)“浸取”时，转化为，离子方程式为___________。
(3)废渣粉末“浸取”时，反应温度需控制在60~70℃，若温度过高将会使分解而导致的转化率下降，合适的加热方式为___________。
(4)“滤渣1”成分是___________(填化学式)，加适量的作用是___________(用离子方程式表示)。
(5)“调pH”除铁和铝时，应调节溶液的pH≥___________；同时，要控制溶液中的pH不能过高，否则会导致转化为。当大于___________mol/L时，开始转化为 (此时可认为离子浓度为)。
(6)用途广泛，写出基于其化学性质的一种用途：___________。
【答案】(1)将废渣研磨成更细的粉末(或适当升高温度、或充分搅拌、或适当增大溶液浓度等)
(2)
(3)水浴加热
(4)
(5) 4.7
(6)补钙剂(或工业生产CaO，或高炉炼铁时与二氧化硅反应生成炉渣等)
【解析】
【分析】
工业废渣(主要含CaSO4 2H2O，还含少量SiO2、Al2O3、FeO、Fe2O3)，加入碳酸铵溶液浸取，根据溶度积的数值可知，可将CaSO4转化为CaCO3，滤液中主要含有硫酸铵，滤渣含有CaCO3、SiO2、Al2O3、Fe2O3、FeO，将滤渣加入稀盐酸， CaCO3、Al2O3、Fe2O3、FeO分别转化为CaCl2，AlCl3、FeCl3、FeCl2，SiO2与稀盐酸不反应作为滤渣1析出、向滤液中加入过氧化氢将FeCl2转化为FeCl3，加氢氧化钙溶液并调节pH值可除去AlCl3、FeCl3，将它们转化为氢氧化铝和氢氧化铁，CaCl2可以加入氢氧化钙溶液制取轻质CaCO3，由此分析。
(1)
增大反应物的浓度、增大接触面积、升温等均能加快反应速率。 “浸取”时加快速率的措施将废渣研磨成更细的粉末(或适当升高温度、或充分搅拌、或适当增大溶液浓度等)。
(2)
溶度积大的易转化为溶度积更小的，已知常温下，，，则废渣粉末加碳酸铵溶液“浸取”时可实现硫酸钙向碳酸钙的转化，离子方程式为。
(3)
温度过高，(NH4)2CO3分解，则废渣粉末“浸取”时，反应温度需控制在60~70℃，若温度过高将会使分解而导致的转化率下降，故合适的加热方式为水浴加热。
(4)
据分析“滤渣1”成分是，H2O2具有氧化性，加适量过氧化氢将FeCl2转化为FeCl3，过氧化氢的还原产物为水不引入新的杂质，加适量的作用是 (用离子方程式表示)。
(5)
由表知 pH≥4.7时，铁离子和铝离子已经完全沉淀，则应调节溶液的pH≥4.7；同时，要控制溶液中的pH不能过高，已知、过量的强碱可将转化为：，，则，得
=mol/L，则当大于mol/L时，开始转化为 (此时可认为离子浓度为)。
(6)
碳酸钙受热易分解为氧化钙、基于化学性质的一种用途：补钙剂(或工业生产CaO，或高炉炼铁时与二氧化硅反应生成炉渣等)。
4．可用作合金添加剂、有机化工的催化剂。钒钛磁铁矿炼钢后剩余的尾渣中含有、、、、等，利用该钒渣制备的工艺流程如下：
已知：①焙烧后、、分别生成、、。
②价钒在溶液中的主要存在形式与溶液的关系如下表：
主要离子
(1)写出焙烧时发生反应的化学方程式：_____________________。
(2)“滤渣Ⅰ”的成分是________________(写化学式)。
(3)用离子方程式表示溶液显碱性的原因：_______________________；的溶液中各离子浓度由大到小的顺序为________________。
(4)“沉钒”操作中，需控制溶液的为，原因为_______________________________。
(5)煅烧生成的气体产物可以用_________溶液吸收后返回到_________工序重新利用。
【答案】(1)
(2)MgO、
(3)
(4)会生成，会生成，降低的产率
(5) 硫酸 沉钒
【解析】
【分析】
钒渣中加入纯碱焙烧，焙烧后 V2O3、 Al2O3、 SiO2分别生成NaVO3、NaAlO2、Na2SiO3，MgO和Fe2O3不和纯碱反应，在加入蒸馏水后过滤除去。滤液调节pH=9并升温至80℃，促进NaAlO2和Na2SiO3的水解，将铝和硅沉淀除去，滤液中加入硫酸铵溶液沉钒，得到NH4VO3晶体，经煅烧得到V2O5。
(1)
焙烧时Al2O3和纯碱反应生成NaAlO2和CO2，反应的化学方程式为：。
(2)
由以上分析可知，“滤渣Ⅰ”的成分为MgO、。
(3)
NaAlO2在水中发生水解，结合水电离产生的H+生成Al(OH)3，促进水电离出更多的OH-，使溶液中c(OH-)＞c(H+)，溶液显碱性，水解方程式为：；0.1mol/LNaAlO2溶液中由于水解，使，溶液显碱性，所以c(OH-)＞c(H+)，则0.1mol L 1的NaAlO2溶液中各离子浓度由大到小的顺序为：。
(4)
根据给出的+5 价钒在溶液中的主要存在形式与溶液pH的关系表格可知，会生成，会生成，降低的产率，所以需控制溶液的 pH 为 6~8 。
(5)
煅烧NH4VO3生成V2O5的同时还生成氨气，氨气用硫酸溶液吸收生成硫酸铵，可以返回到沉钒工序重新利用。
5．金属的回收是工业生产中的重要课题。利用某工业废渣(主要成分为难溶物M及Cu、Ag和Au等)回收Ag和Au的工艺流程如图所示：
已知：
Ⅰ.具有强氧化性，能氧化Cu、Ag等金属；加热到或遇催化剂易分解。
Ⅱ.浸银时发生的反应为。
回答下列问题：
(1)工业生产中实际消耗的远远超过理论用量，原因可能为_______。
(2)滤渣1的主要成分为M和_______(填化学式)；浸金前需对滤渣1进行洗涤，检验是否洗涤干净选用的试剂是_______(填化学式)。
(3)浸银液将氧化为的离子方程式为_______。
(4)该流程中循环使用的物质为_______(填化学式)。
(5)浸金时转化为，浸取理论上消耗的物质的量为_______。
【答案】(1)溶液中的金属离子催化分解
(2) Au、AgCl BaCl2
(3)
(4)
(5)0.5
【解析】
【分析】
废渣加入/硫酸溶液中，氧化Cu、Ag等金属将其转变成离子，再加适量NaCl溶液将银离子沉淀成AgCl，过滤得到硫酸铜溶液和滤渣Au和AgCl，滤渣中加入浸金液，浸金时转化为，过滤得到滤渣和浸金液，浸金液经一系列处理得到金单质，滤渣中的AgCl固体加入亚硫酸钠溶液中发生反应将Ag转化成，再加入氢氧化钠和甲醛后将还原成Ag单质，浸银残渣中再通二氧化硫将过量的氢氧化钠转化成亚硫酸钠循环利用，据此解答；
(1)
不稳定在受热或遇催化剂易分解，在溶液中被氧化生成的铜离子和银离子均会起催化剂作用使部分分解，因此使其用量增加，故答案为：溶液中的金属离子催化分解；
(2)
由上述分析可知滤渣1的主要成分为Au和AgCl；滤渣1若洗涤干净则最后一次洗涤液中应不存在硫酸根离子，因此可用氯化钡溶液检验最后一次洗涤液中是否存在硫酸根离子，故答案为：Au、AgCl；BaCl2；
(3)
浸银液将氧化为，甲醛将还原成Ag单质，1mol失4mol电子，1mol得2mol电子，根据得失电子守恒以及元素守恒可得反应的离子方程式：，故答案为：；
(4)
由上述分析可知最终浸银残液中通入二氧化硫后，残液中过量的氢氧化钠吸收二氧化硫生成亚硫酸钠，亚硫酸钠可在浸银时继续使用，因此可循环使用的是，故答案为：；
(5)
浸金时转化为，浸取使失3mol电子，得电子生成氯离子，1mol得6mol电子，则浸取理论上消耗的物质的量为0.5mol，故答案为：0.5；
1．工业上常用30%的FeCl3溶液腐蚀敷在绝缘板上的铜箔，制造印刷电路板。某课外兴趣小组拟从上述腐蚀废液中(含FeCl3、FeCl2、CuCl2)回收铜，并重新获得FeCl3溶液，设计流程如下：
回答下列问题：
(1)写出FeCl3溶液与金属铜发生反应的离子方程式： ___________。
(2)检验废液中Fe3+存在的试剂是___________，证明Fe3+存在的现象是___________。
(3)经检验知废液中仍有Fe3+存在。
①废液中加入过量a，发生的化学反应方程式为___________；
②过滤操作中需要使用的玻璃仪器有烧杯、___________；滤渣c的成分为___________。
(4)写出b与e反应的化学方程式：___________。
【答案】(1)2Fe3+ +Cu=2Fe2+ + Cu2+
(2) KSCN溶液 溶液变红
(3) 2FeCl3+Fe=3FeCl2 、CuCl2+Fe= Cu+ FeCl2 漏斗、 玻璃棒 Fe、Cu
(4)2FeCl2+Cl2=2FeCl3
【解析】
【分析】
流程中两处滤液中均含有物质b，物质b通入e后得到氯化铁，结合废液的主要成分，即可推断出物质b为氯化亚铁，物质e为氯气；物质a为铁粉，物质d为盐酸，滤渣c为铁粉与金属铜的混合物。
(1)
(1)氯化铁与金属铜反应生成氯化铜和氯化亚铁，其反应的离子方程式为：，故填；
(2)
(2)实验中，根据KSCN溶液与铁离子反应生成，使溶液呈现血红色这一特殊现象，常用KSCN溶液检验铁离子，故填KSCN溶液、溶液变红；
(3)
(3)①物质a为铁粉，其主要目的是将铜离子还原并分离出来，同时将铁离子还原成亚铁离子，其反应为：、，故填、；
②过滤时需要的玻璃仪器有：漏斗、烧杯、玻璃棒；再加入过量铁粉后，铜离子被还原成金属铜，所有滤渣c中含有过量的Fe粉和生成的金属Cu，故填漏斗和玻璃棒、Fe和Cu；
(4)
(4)物质b为氯化亚铁，物质e为氯气，两者反应的化学方程式为：，故填。
2．铁泥(主要成分为Fe2O3、FeO、Fe及杂质；杂质与酸不反应，且难溶于水)是一种常见的工业废料，为了减少污染并变废为宝，工程师设计了如下两种不同的工艺(部分步骤已略去)，用于生产七水合硫酸亚铁(FeSO4·7H2O)或柠檬酸铁铵。
(1)过程I
①Fe2O3与硫酸反应的离子方程式为________。
②分离出杂质的操作是________。
(2)制备柠檬酸铁铵
①补全过程II中发生反应的离子方程式：________。
(1) +(1)H++(1)H2O2=(1)Fe3++(1) 。
②过程III中，加入氨水后，可观察到的现象为________。
(3)制备FeSO4·7H2O
①过程V中，用离子方程式说明加入铁屑的主要目的是________。
②过程I中加入400mL1.5mol·L-1硫酸至固体不再溶解，则经过程V反应后所得溶液中Fe2+的物质的量最多为________mol。
【答案】(1) Fe2O3+6H+=2Fe3++3H2O 过滤
(2) 2Fe2++2H++H2O2=2Fe3++2H2O 产生红褐色沉淀
(3) 2Fe3++Fe=3Fe2+ 0.6mol
【解析】
【分析】
根据题干工艺流程图可知，过程I发生的反应有：Fe2O3+6H+=2Fe3++3H2O、FeO+2H+=Fe2++H2O、Fe+2H+=Fe2++H2↑，过滤除去不与酸反应且不溶性杂质，得到溶液，进行过程II时发生的反应为：2Fe2++2H++H2O2=2Fe3++2H2O，溶液中的Fe2+全部转化为了Fe3+，过程III即向Fe3+的溶液中加入氨水，故产生红褐色沉淀Fe(OH)3，反应原理为：Fe3++3NH3·H2O=Fe(OH)3↓+3，过滤后洗涤得到纯净的Fe(OH)3，向沉淀中加入柠檬酸得柠檬酸铁，经过一系列转化得到柠檬酸铁铵，过程V中加入Fe，发生的反应为：2Fe3++Fe=3Fe2+，经过过程V后溶液中的溶质只有FeSO4一种，根据质量守恒即可进行计算，据此分析解题。
(1)
①Fe2O3与硫酸反应的离子方程式为Fe2O3+6H+=2Fe3++3H2O，故答案为：Fe2O3+6H+=2Fe3++3H2O；
②由分析可知，分离出杂质的操作是过滤，故答案为：过滤；
(2)
①根据氧化还原反应配平可得，过程II中发生反应的离子方程式为： 2Fe2++2H++H2O2=2Fe3++2H2O，故答案为：2Fe2++2H++H2O2=2Fe3++2H2O；
②过程III中发生的反应为：Fe3++3NH3·H2O=Fe(OH)3↓+3，故加入氨水后，可观察到的现象为：产生红褐色沉淀，故答案为：产生红褐色沉淀；
(3)
①由分析可知，过程V中的溶液中含有Fe3+，加入铁屑的主要目的是将Fe3+转化为Fe2+，发生的离子方程式为：2Fe3++Fe=3Fe2+，故答案为：2Fe3++Fe=3Fe2+；
②过程I中加入400mL1.5mol·L-1硫酸至固体不再溶解，则经过程V反应后所得溶液中只含有FeSO4一种溶质，根据质量守恒可知，n(Fe2+)=n()=n(H2SO4)= 0.4L×1.5mol·L-1=0.6mol，故Fe2+的物质的量最多为0.6mol，故答案为：0.6mol。
3．利用火法炼铜后产生的含锌铜烟尘(主要成分为ZnO、CuO和少量铁的氧化物)制备活性氧化锌(ZnO)，同时回收硫酸铵晶体的工艺流程如下：
已知：25°C时溶液中金属离子物质的量浓度c与pH的关系如图所示；当溶液中某离子浓度c≤1.0 ×10-5mol·L-1时，可认为该离子沉淀完全。
回答下列问题：
(1)“步骤I “加入H2O2后，再将溶液进行加热，加热的目的是 _______；该步骤也可以在加入H2O2后选择合适试剂将pH至少调至_______，以达到相同的目的，可选择的试剂是_______(填标号)。
A．氨水 B．氢氧化钠 C．氧化锌 D．氢氧化钡
(2)“步骤II”所加试剂a为_______。
(3)“步骤III”中得到沉淀的化学式可以表示为aZnCO3·bZn(OH)2，该反应的离子方程式为_______；实验时称取34.9 g沉淀充分焙烧，当_______时可认为焙烧完全，最终获得24.3g活性氧化锌，通过计算确定aZnCO3·bZn(OH)2中a与b之比为_______。
(4)由滤液I得到硫酸铵晶体的一系列操作为_______。
【答案】(1) 促进Fe3+水解使其转化为Fe(OH)3沉淀 2.8 AC
(2)Zn
(3) (a+b)Zn2++2(a+b)HC= aZnCO3·bZn(OH)2↓+(a+2b)CO2↑+aH2O 冷却后称量，连续两次称量的质量差不超过0.1g 2:1
(4)蒸发浓缩、冷却结晶、过滤
【解析】
【分析】
含锌铜烟尘主要成分为ZnO、CuO和少量铁的氧化物，预处理后加入稀硫酸溶解，过滤除去不溶性残渣后得到含有ZnSO4、CuSO4 、FeSO4和Fe2(SO4)3的混合溶液；向混合溶液中加入双氧水，将Fe2+氧化为Fe3+，加热促进Fe3+水解使其转化为Fe(OH)3沉淀，过滤得到滤渣I为Fe(OH)3；向滤液中加入试剂a应为Zn，利用Zn的活泼性比Cu强，置换出Cu，过滤除去，滤渣II为Cu和过量的Zn；再向所得滤液中加入NH4HCO3，得到aZnCO3·bZn(OH)2沉淀，然后过滤得到沉淀和滤液I，将沉淀焙烧得到ZnO；将滤液I蒸发浓缩、冷却结晶、过滤得到硫酸铵晶体。
(1)
“步骤I “加入H2O2后，Fe2+被氧化为Fe3+，再将溶液进行加热，促进Fe3+水解使其转化为Fe(OH)3沉淀；由图可知pH=1.8时，Fe3+开始沉淀，此时c(Fe3+)=10-2mol/L，若要使沉淀完全，应使c(Fe3+)≤1.0 ×10-5mol·L-1，根据溶度积常数Ksp[Fe(OH)3]= c(Fe3+)c3(OH-)=10-2=10-38.6，所以当c(Fe3+)=1.0 ×10-5mol·L-1时，c(OH-)=mol/L=10-11.2mol/L，c(H+)=10-2.8mol/L，则pH=2.8，所以在加入H2O2后加入ZnO或氨水将pH至少调至2.8，也能将Fe3+沉淀完全，调节pH试剂不能选用氢氧化钠和氢氧化钡，因为会引入杂质，故应选AC，故答案为：促进Fe3+水解使其转化为Fe(OH)3沉淀；2.8；AC。
(2)
“步骤II”加入试剂a，目的是除去Cu2+，所以试剂a应为Zn，利用Zn的活泼性比Cu强，置换出Cu，再过滤除去，故答案为：Zn。
(3)
由图可知，“步骤III”中，向ZnSO4溶液中加入NH4HCO3，得到aZnCO3·bZn(OH)2沉淀和(NH4)2SO4，离子方程式为：(a+b)Zn2++2(a+b)HC= aZnCO3·bZn(OH)2↓+(a+2b)CO2↑+aH2O；
实验时称取34.9 g沉淀充分焙烧，需要冷却后称量，当连续两次称量的质量差不超过0.1g时可认为焙烧完全；
根据焙烧反应方程式，列比例式：
=，整理得，210.6a=421.2b，解得：a:b=2:1。
故答案为：(a+b)Zn2++2(a+b)HC= aZnCO3·bZn(OH)2↓+(a+2b)CO2↑+aH2O；冷却后称量，连续两次称量的质量差不超过0.1g；2:1。
(4)
铵盐受热易分解，应该用降温结晶的方法获得晶体，所以由滤液I得到硫酸铵晶体的一系列操作为蒸发浓缩、冷却结晶、过滤，故答案为：蒸发浓缩、冷却结晶、过滤。
4．碲是一种重要的战略元素，被誉为“现代工业的维生素”，是制造光电、半导体、制冷等元件不可缺少的关键材料。湖北大冶有色冶炼厂以铜阳极泥为原料，设计了如下新工艺提取、回收并制备高纯碲：
[25℃时，PbSO4和PbCO3的Ksp分别为1.6×10-5、7.4×10-14]
(1)写出冶炼厂电解精炼铜的阴极电极反应式_______。
(2)分铜阳极泥(含PbSO4)与Na2CO3混合“湿法球磨”，PbSO4可转化为PbCO3，此反应的离子方程式为_______。采用“球磨”工艺有利于反应顺利进行的原因是_______。
(3)分铅阳极泥经硫酸化焙烧蒸硒，产生的烟气中含SeO2与SO2，烟气在低温区用水吸收可回收硒，此过程中氧化剂和还原剂物质的量之比为_______。
(4)分硒阳极泥盐酸浸出液中Te4+用SO2还原可以得到单质碲，发生反应的化学方程式为：、_______。研究表明，Cl-离子浓度为0.1时的活化能比Cl-离子浓度为0.3时的活化能大，说明较高浓度Cl-可作该反应的_______。
(5)整个工艺路线中可以循环利用的物质有(填化学式)_______、_______。
【答案】(1)
(2) 反应一段时间后，生成的PbCO3覆盖在PbSO4表面，形成保护膜，减缓甚至使反应停止。 “球磨”工艺使PbCO3脱离PbSO4表面，Na2CO3继续与PbSO4接触，反应继续朝生成PbCO3的方向进行。
(3)1：2
(4) 催化剂
(5) H2SO4 HCl
【解析】
【分析】
以铜阳极泥为原料，提取、回收并制备高纯碲。首先用硫酸浸泡，将铜元素转化为CuSO4进入溶液，再电解便可获得铜；然后将分离出铜的阳极泥用碳酸钠溶液浸泡，将PbSO4转化为PbCO3，用HNO3溶解并转化为Pb(NO3)2，再用金属还原得铅；将分铅阳极泥加硫酸焙烧蒸硒，得SeO2后再还原得硒；分硒阳极泥用盐酸浸出，得盐酸浸碲液，再用SO2还原，便得到碲。
(1)
冶炼厂电解精炼铜用粗铜作阳极，精铜片作阴极。阳极发生氧化反应：、、等，阴极发生还原反应：。答案为：；
(2)
分铜阳极泥中的少量铅元素以硫酸铅存在，很难直接分离，要用碳酸钠溶液将其转化为碳酸铅，然后用硝酸酸浸除去。PbSO4和PbCO3的Ksp分别为、，则。当溶液中与的物质的量浓度之比大于时，PbSO4可转化为PbCO3，该沉淀转化反应生成的PbCO3覆盖在PbSO4表面，形成保护膜，减缓甚至使反应停止。“球磨”工艺使PbCO3脱离PbSO4表面，Na2CO3继续与PbSO4接触，反应继续朝生成PbCO3的方向进行。故答案为：；反应一段时间后，生成的PbCO3覆盖在PbSO4表面，形成保护膜，减缓甚至使反应停止。“球磨”工艺使PbCO3脱离PbSO4表面，Na2CO3继续与PbSO4接触，反应继续朝生成PbCO3的方向进行。
(3)
分铅阳极泥中的硒通过硫酸化焙烧蒸硒除去，烟气中SeO2与SO2在低温区用水吸收回收硒，该过程的化学方程式：，其中氧化剂(SeO2)与还原剂(SO2)物质的量之比为1∶2。答案为：1：2；
(4)
分硒阳极泥盐酸浸出液中TeCl4(Te4+)被SO2还原可以得到单质碲，发生反应的化学方程式为：，。Cl-浓度大，反应的活化能小，说明较高浓度的Cl-能改变反应的活化能，故可作该反应的催化剂。故答案为：；催化剂；
(5)
工艺路线中铜阳极泥硫酸酸浸分铜、分铅阳极泥硫酸化焙烧蒸硒、分硒阳极泥盐酸浸碲分别要用到硫酸和盐酸，而在烟气回收硒的过程中能产生硫酸、盐酸浸碲液SO2还原过程中能产生大量硫酸和盐酸，故可以循环利用的物质有硫酸、盐酸。答案为：H2SO4；HCl。
5．赤泥含有Sc2O3(氧化钪)、Al2O3、Fe2O3、SiO2等，以赤泥为原料提取钪(Sc)、氧化钪(Sc2O3)的流程如下：
已知：①P2O4为磷酸酯萃取剂；②SOCl2，Sc3+易水解；③Ksp[Sc(OH)3]=8.00×10-31。
请回答下列问题：
(1)滤渣主要成分是___________(填化学式)。
(2)“酸浸”时温度过高，酸浸速率反而减慢，其原因是___________。
(3)“回流过滤”中SOCl2作用有将Sc(OH)3转化成ScCl3、作溶剂和___________。
(4)“热还原”的化学方程式为___________。
(5)利用ScCl3制备Sc2O3的方法是ScCl3溶于水，加入草酸产生草酸钪沉淀，过滤洗涤灼烧(空气中)草酸钪得到Sc2O3。灼烧草酸钪的副产物主要是___________。(填化学式)。
(6)P2O4萃取浸出液，其浓度料液温度对萃取率的影响如下所示，萃取时P2O4最佳浓度及料液温度分别为___________，___________。“洗涤”的目的是___________。
(7)已知：c(Sc3+)≤1.0×10-5mol·L-1时表明完全沉淀，萃取剂混合液的pH为6时是否完全沉淀？___________(填“已完全沉淀”或“未完全沉淀”)，通过计算作出判断：___________。
【答案】(1)SiO2
(2)盐酸易挥发，“酸浸”时温度过高，会使氯化氢挥发，盐酸浓度减小
(3)抑制Sc3+水解
(4)2ScCl3+3Mg2Sc+3MgCl2
(5)Sc
(6) 3% 65℃ 除去有机相中的FeCl3
(7) 已完全沉淀 c(Sc3+)===8.0010-7mol/L＜1.0×10-5 mol/L
【解析】
【分析】
向赤泥中加入盐酸，Sc2O3、Al2O3、Fe2O3和盐酸反应生成ScCl3、AlCl3、FeCl3，而SiO2不与盐酸反应，故滤渣为SiO2；向反应后的溶液中加入P2O4，P2O4为磷酸酯萃取剂，分液后得到AlCl3、FeCl3水溶液和含有ScCl3的有机相，向有机相中加入盐酸，可以除尽有机相中的FeCl3，再向有机相中加入NaOH，Sc3+转化为Sc(OH)3沉淀，经过回流过滤，Sc(OH)3转化为ScCl3，ScCl3和Mg发生热还原制得Sc。
(1)
由分析可知，滤渣主要成分是SiO2；
(2)
盐酸易挥发，“酸浸”时温度过高，会使氯化氢挥发，盐酸浓度减小，因此酸浸速率减慢；
(3)
“回流过滤”中，SOCl2是液体，可以作溶剂；SOCl2可以将Sc(OH)3转化成ScCl3；由信息②可知，SOCl2易水解，加入SOCl2，可抑制Sc3+水解；
(4)
ScCl3和Mg发生热还原反应生成Sc，化学方程式为2ScCl3+3Mg2Sc+3MgCl2；
(5)
灼烧草酸钪得到Sc2O3、CO2和CO，高温下，CO可将Sc2O3还原为Sc，故灼烧草酸钪的副产物主要是Sc；
(6)
分析表中数据可知，P2O4浓度为3%时，钪萃取率最大，铁萃取率最小，且分相容易，分析图像可知，料液温度为65℃时，分离系数最大，则萃取时P2O4最佳浓度为3%，料液温度为65℃；由表中数据可知，少量的Fe3+可溶于P2O4，“洗涤”是为了除去有机相中的FeCl3；
(7)
萃取剂混合液的pH为6时，溶液中c(OH-)=110-8mol/L，c(Sc3+)===8.0010-7mol/L＜1.0×10-5 mol/L，故萃取剂混合液的pH为6时已完全沉淀。
一轮再回顾
易错点精析
二轮热点难点突破
针对训练
突破提升
精品试卷·第 2 页 （共 2 页）
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