備戰(zhàn)2022年高考化學(xué)－工藝流程專項復(fù)習(xí)系列

專題1－工藝流程的思維路線

一．工藝流程是核心考題：現(xiàn)階段高考試題的構(gòu)建理念

試題選取的情境緊密聯(lián)系與人類密切相關(guān)的生產(chǎn)生活實際，試題的命制從情境素材開始，以學(xué)科素養(yǎng)為目標(biāo)導(dǎo)向，選取某個學(xué)科素養(yǎng)的一個方面或幾個方面，深入考查學(xué)生學(xué)科素養(yǎng)的表現(xiàn)層次。

生產(chǎn)生活中的實際問題應(yīng)圍繞某一主題內(nèi)容，突出化學(xué)核心知識與理念，與主旨考查的學(xué)科素養(yǎng)和關(guān)鍵能力相對應(yīng)，形成多維度、多角度、多層次的問題結(jié)構(gòu)。

利用與生活相關(guān)的稍微簡單的實際問題，考查學(xué)生的簡單應(yīng)用能力和辨識能力。

利用科研前沿和生產(chǎn)實際的真實情境，展現(xiàn)研究過程或者生成過程的具體實際問題，考查學(xué)生的探究與創(chuàng)新能力。

?

二．工藝流程的命題特點

選取物質(zhì)的工業(yè)生產(chǎn)流程，考查應(yīng)用基礎(chǔ)知識分析解決生產(chǎn)中的實際問題的能力

以工業(yè)生產(chǎn)流程題的形式進(jìn)行，符合新課改對情境素材的要求。

該類試題取材于真實的工業(yè)生產(chǎn)，根據(jù)考查內(nèi)容和能力的需要，對物質(zhì)的實際工業(yè)合成流程進(jìn)行簡化處理，設(shè)置基本概念、反應(yīng)及轉(zhuǎn)化、反應(yīng)原理和實際工業(yè)操作等相關(guān)問題。

考查應(yīng)用相關(guān)知識解決實際問題的能力

?

三．工藝流程的難點

對待教材有的內(nèi)容：

1．對已有概念、原理的理解水平不足

2．對已有核心知識(概念)原理的提煉習(xí)慣不夠

3．對實際問題情境中的遷移應(yīng)用水平不高

對待教材沒有的內(nèi)容：

1．缺少研究物質(zhì)和反應(yīng)的基本思路——識

2．缺少實驗感知與實踐——做

3．缺少基于實證的反思與評價——思

?

四．正確識別流程

（1）呈現(xiàn)模式

?

（2）識圖方法

?

圖1　　 ?圖2　　 ????圖3 ?

圖1箭頭表示反應(yīng)物加入同時生成物出來；

圖2箭頭表示反應(yīng)物分步加入和生成物出來；

圖3箭頭表示循環(huán)反應(yīng)。

?

五．整體分析－通讀試題，弄清流程目的，明確步驟原因

處理試題時，切勿急于解答題中的設(shè)問（某些通用問題除外），要按“單主線法”的順序，仔細(xì)認(rèn)真地通讀試題，從宏觀上整體把握試題難度和考點，初步了解原料、目的和提供的一些課本上沒有但題目中必須要用到的新信息。同時養(yǎng)成良好做題習(xí)慣，閱讀時隨手標(biāo)記目的及相關(guān)信息。

簡單閱讀后，應(yīng)當(dāng)深層次的提取流程圖中的雙主線（如黑白圖所示）：一是反應(yīng)線，即物質(zhì)之間的轉(zhuǎn)化關(guān)系（考慮復(fù)分解及氧化還原）；二是操作線，即物質(zhì)在移動時所需的化學(xué)實驗操作。此時，要千萬注意：不要被極個別看不懂的細(xì)小環(huán)節(jié)蒙蔽雙眼，此時尚且不必將每個環(huán)節(jié)的原理都搞清楚，也不必將每個物質(zhì)都一推出。對于成績好的同學(xué)可以將常見考查形式整理出來，看到題干的設(shè)問，來預(yù)測可能的設(shè)問的問題，做到未卜先知。

當(dāng)然，在處理具體問題時要做到具體分析，綜合使用主線法，雙線法與三線法，最大程度上獲取有用信息。

1．主線法分析：

?

（1）流程圖一般三大部分（彩圖）：原料預(yù)處理、轉(zhuǎn)化與分離階段、獲取最終產(chǎn)物階段。

（2）流程中要分析“進(jìn)” 、“出” 物質(zhì)和仍然留在溶液中的離子等（否則可能漏掉副產(chǎn)品或干擾離子）。

（3）一般默認(rèn)進(jìn)入的物質(zhì)過量，確保每一步目標(biāo)元素利用率或轉(zhuǎn)化率最高，產(chǎn)品產(chǎn)率最高，損失最小。當(dāng)然在某些特殊情況下要控制用量。

?

2．雙線法分析：

?

3．四線法分析：

試劑線：為達(dá)到最終目的加入的物質(zhì)，起到氧化還原、非氧化還原的作用；

轉(zhuǎn)化線：元素守恒—焙燒、溶浸、沉淀、煅燒、電解、結(jié)晶等；

除雜線：復(fù)分解沉淀、置換沉淀、氧化還原沉淀；加熱產(chǎn)生氣體等；

分離線：蒸發(fā)、結(jié)晶、過濾（趁熱過濾）、洗滌、干燥等。

?

六．局部分析—抓住關(guān)鍵，找準(zhǔn)命題角度，做到步步為營

通過整體分析，弄清化學(xué)工藝流程圖的主要目的之后，要按題設(shè)中的問題要求，再次回頭仔細(xì)分析、研究化學(xué)工藝流程中與問題相關(guān)的局部過程，有針對性地解決題設(shè)中提出的每一個問題。此時，針對一些生澀的“化工術(shù)語”，可能會阻礙對試題的有效解讀，應(yīng)該進(jìn)行針對性的講解、步驟性強(qiáng)的思維訓(xùn)練，明確快速有效的解題策略，哪些術(shù)語是不可或缺的哪些是迷惑眼球的。

（1）兩個明確

①明確干擾設(shè)置的規(guī)律：對于陌生的干擾因素，通常是為了使整個化學(xué)工藝流程結(jié)構(gòu)完整而設(shè)置的，在題設(shè)的問題中沒有涉及或者不影響答題，此時可以跳過，跟著流程往下一步看，關(guān)注的重點應(yīng)是其產(chǎn)物，對于陌生因素可以看前后流程的信息來大膽猜測。

②明確以問題為導(dǎo)向的分析：工藝流程題設(shè)中的問題順序通常與流程圖的流程順序是一致的，且一個問題對應(yīng)流程圖的一個或依次相連的若干個環(huán)節(jié)，做題時只需找到所需回答的問題與流程圖中相關(guān)信息的一一對應(yīng)關(guān)系，“順藤摸瓜”就可以有效解決相關(guān)問題。

（2）抓住關(guān)鍵，找準(zhǔn)角度

①抓住關(guān)鍵詞，流程圖或題干中的關(guān)鍵詞是分析和解決問題的直接證據(jù)。

預(yù)處理階段－研磨（或粉碎）、灼燒（或焙燒、煅燒）、浸出（水浸、酸浸、堿洗）、攪拌，

核心反應(yīng)階段－氧化（或還原）、除雜（加入（或多或正好）沉淀劑、調(diào)控溶液的pH或范圍控制反應(yīng)溫度、加入保護(hù)氣），

分離提純階段—結(jié)晶與過濾、洗滌與干燥、脫水（的各種不同方法），

后續(xù)階段—滴定計算，轉(zhuǎn)化率計算，產(chǎn)率計算，質(zhì)量分?jǐn)?shù)計算。

②找準(zhǔn)角度，分析設(shè)問的角度對功底要求高，此時如果找準(zhǔn)角度，就可以輕松的獲得信息，明確答題方向。

基本理論（氧化還原反應(yīng)、化學(xué)平衡、鹽類水解、電化學(xué)）

控制反應(yīng)條件（溫度、催化劑、壓強(qiáng)、原料配比、調(diào)節(jié)溶液的pH、選擇溶劑、除雜、產(chǎn)品分離）

綠色化學(xué)（循環(huán)操作、環(huán)境保護(hù)、原子經(jīng)濟(jì)）

經(jīng)濟(jì)角度（原料的利用率高、提高產(chǎn)物的產(chǎn)率或產(chǎn)量、降低能耗）

安全生產(chǎn)（防止污染、爆炸、中毒等）。

?

七．落筆成句—構(gòu)建模型，規(guī)范答題，獲得最大收益

流程的最終目的就是收益最大化，解決流程題同理，在分析完問題后，如何正確的書寫是得分的關(guān)鍵，此時針對性的“技巧”“套路”“模板”就必須拿出來了。

（1）獲得收益最大化

工藝流程和其他問題不同，它的前后設(shè)問經(jīng)常關(guān)聯(lián)不大，前一問未作答，往往不會影響后面問題的作答。因此，在解答時，不會解答的問題要戰(zhàn)略性的放棄，先把能得到的分?jǐn)?shù)得到，對于之前未解決的問題，回過頭來還是帶著問題看信息來尋找答案。考試的時候，以得分為第一任務(wù)。

（2）大量訓(xùn)練，構(gòu)建模型

①想到答案不要急于書寫，要思考：答題角度，信息儲備，建立模型

②積累各類實驗操作的固定答題模式，明確答題的規(guī)矩和規(guī)則；

③注重文字、化學(xué)用語表達(dá)的準(zhǔn)確性、嚴(yán)密性、科學(xué)性，力求做到答案層次分明，因果清晰。

?

八．見微知著－明知錯誤，提前預(yù)警，避免低級失誤

①答非所問－審題不清，抓不住關(guān)鍵字詞句，過濾掉關(guān)鍵答題要求，甚至指鹿為馬；

②不遵守學(xué)科規(guī)范－不用化學(xué)原理分析，語言描述太隨意，不會使用學(xué)科語言；

③基本功欠缺－亂用化學(xué)用語表述，書寫極為不規(guī)范；

④答題毛糙－丟三落四，比如容量瓶不指明規(guī)格，物理量漏寫計量單位，電子式遺漏孤對電子，方程式未配平、漏寫反應(yīng)條件、沉淀氣體符號等。

?

九．命題訓(xùn)練－動手繪制流程圖，體會出題人的意圖

利用某含鉻廢液【含較低濃度濃度的Na2Cr2O7、Fe2(SO4)3】制備K2Cr2O7流程如下：

1．用NaOH溶液調(diào)pH至3.6，產(chǎn)生紅褐色沉淀，過濾；

2．向濾液中加入Na2SO3，一定操作后分離出Na2SO4?10H2O；

3．將分離出Na2SO4?10H2O后的溶液調(diào)pH約為5，得到Cr(OH)3沉淀；

4．在KOH存在條件下，向Cr(OH)3中加入足量H2O2溶液，得到黃色溶液；

5．向黃色溶液中加入物質(zhì)A后，溶液變?yōu)槌燃t色，一定操作后得到K2Cr2O7固體；

6．測定K2Cr2O7，固體的純度。

建議設(shè)置的設(shè)問：

（1）原料的處理階段時的條件控制

（2）反應(yīng)方程式的書寫

（3）pH與沉淀溶解平衡結(jié)合的計算題

（4）反應(yīng)方程式的書寫

（5）分離提純操作

（6）純度計算

?

十．典型工藝流程題

【2021全國乙卷26題】磁選后的煉鐵高鈦爐渣，主要成分有TiO2、SiO2、Al2O3、MgO、CaO以及少量的Fe2O3。為節(jié)約和充分利用資源，通過如下工藝流程回收鈦、鋁、鎂等。

該工藝條件下，有關(guān)金屬離子開始沉淀和沉淀完全的pH見下表

金屬離子

Fe3+

Al3+

Mg2+

Ca2+

開始沉淀的pH

2.2

3.5

9.5

12.4

沉淀完全的pH

3.2

4.7

11.1

13.8

回答下列問題：

（1）“焙燒”中，TiO2、SiO2幾乎不發(fā)生反應(yīng)，Al2O3、MgO、CaO、Fe2O3轉(zhuǎn)化為相應(yīng)的硫酸鹽，寫出Al2O3轉(zhuǎn)化為NH4Al(SO4)2的化學(xué)方程式_________________________________________________。

（2）“水浸”后“濾液”的pH約為2.0，在“分步沉淀”時用氨水逐步調(diào)節(jié)pH至11.6，依次析出的金屬離子是_________________。

（3）“母液①"中Mg2+濃度為_______。

（4）“水浸渣”在160℃“酸溶”最適合的酸是____________。“酸溶渣”的成分是____________、____________。

（5）“酸溶”后，將溶液適當(dāng)稀釋并加熱，TiO2+水解析出沉淀，該反應(yīng)的離子方程式是_________________________________________________。

（6）將“母液①”和“母液②”混合，吸收尾氣，經(jīng)處理得______________，循環(huán)利用。

【答案】（1）Al2O3+4(NH4)2SO4NH4Al(SO4)2+4NH3↑+3H2O ???

（2）Fe3+、Al3+、Mg2+

（3）1×10—6????

（4）硫酸 ?SiO2、CaSO4??

（5）TiO2++（x+1）H2OTiO2·xH2O+2H+???

（6）(NH4)2SO4

【分析】由題給流程可知，高鈦爐渣與硫酸銨混合后焙燒時，二氧化鈦和二氧化硅不反應(yīng)，氧化鋁、氧化鎂、氧化鈣、氧化鐵轉(zhuǎn)化為相應(yīng)的硫酸鹽，尾氣為氨氣；將焙燒后物質(zhì)加入熱水水浸，二氧化鈦、二氧化硅不溶于水，微溶的硫酸鈣部分溶于水，硫酸鐵、硫酸鎂和硫酸鋁銨溶于水，過濾得到含有二氧化鈦、二氧化硅、硫酸鈣的水浸渣和含有硫酸鐵、硫酸鎂、硫酸鋁銨和硫酸鈣的濾液；向pH約為2.0的濾液中加入氨水至11.6，溶液中鐵離子、鋁離子和鎂離子依次沉淀，過濾得到含有硫酸銨、硫酸鈣的母液①和氫氧化物沉淀；向水浸渣中加入濃硫酸加熱到160℃酸溶，二氧化硅和硫酸鈣與濃硫酸不反應(yīng)，二氧化鈦與稀硫酸反應(yīng)得到TiOSO4，過濾得到含有二氧化硅、硫酸鈣的酸溶渣和TiOSO4溶液；將TiOSO4溶液加入熱水稀釋并適當(dāng)加熱，使TiOSO4完全水解生成TiO2·x H2O沉淀和硫酸，過濾得到含有硫酸的母液②和TiO2·x H2O。

【解析】（1）氧化鋁轉(zhuǎn)化為硫酸鋁銨發(fā)生的反應(yīng)為氧化鋁、硫酸銨在高溫條件下反應(yīng)生成硫酸鋁銨、氨氣和水，反應(yīng)的化學(xué)方程式為Al2O3+4(NH4)2SO4NH4Al(SO4)2+4NH3↑+3H2O；

（2）由題給開始沉淀和完全沉淀的pH可知，將pH約為2.0的濾液加入氨水調(diào)節(jié)溶液pH為11.6時，鐵離子首先沉淀、然后是鋁離子、鎂離子，鈣離子沒有沉淀；

（3）由鎂離子完全沉淀時，溶液pH為11.1可知，氫氧化鎂的溶度積為1×10—5×(1×10—2.9)2=1×10—10.8，當(dāng)溶液pH為11.6時，溶液中鎂離子的濃度為=1×10—6mol/L；

（4）增大溶液中硫酸根離子濃度，有利于使微溶的硫酸鈣轉(zhuǎn)化為沉淀，為了使微溶的硫酸鈣完全沉淀，減少TiOSO4溶液中含有硫酸鈣的量，應(yīng)加入濃硫酸加熱到160℃酸溶；由分析可知，二氧化硅和硫酸鈣與濃硫酸不反應(yīng)，則酸溶渣的主要成分為二氧化硅和硫酸鈣；

（5）酸溶后將TiOSO4溶液加入熱水稀釋并適當(dāng)加熱，能使TiOSO4完全水解生成TiO2·x H2O沉淀和硫酸，反應(yīng)的離子方程式為TiO2++（x+1）H2OTiO2·xH2O+2H+；

（6）由分析可知，尾氣為氨氣，母液①為硫酸銨、母液②為硫酸，將母液①和母液②混合后吸收氨氣得到硫酸銨溶液，可以循環(huán)使用。

?

【2020新課標(biāo)Ⅰ卷26題】釩具有廣泛用途。黏土釩礦中，釩以+3、+4、+5價的化合物存在，還包括鉀、鎂的鋁硅酸鹽，以及SiO2、Fe3O4。采用以下工藝流程可由黏土釩礦制備NH4VO3。

?

該工藝條件下，溶液中金屬離子開始沉淀和完全沉淀的pH如下表所示：

金屬離子

Fe3+

Fe2+

Al3+

Mn2+

開始沉淀pH

1.9

7.0

3.0

8.1

完全沉淀pH

3.2

9.0

4.7

10.1

回答下列問題：

（1）“酸浸氧化”需要加熱，其原因是________________________________。

（2）“酸浸氧化”中，VO+和VO2+被氧化成，同時還有___________離子被氧化。寫出VO+轉(zhuǎn)化為反應(yīng)的離子方程式_________________________。

（3）“中和沉淀”中，釩水解并沉淀為，隨濾液②可除去金屬離子K+、Mg2+、Na+、___________，以及部分的_________________________。

（4）“沉淀轉(zhuǎn)溶”中，轉(zhuǎn)化為釩酸鹽溶解。濾渣③的主要成分是__________________。

（5）“調(diào)pH”中有沉淀生產(chǎn)，生成沉淀反應(yīng)的化學(xué)方程式是_________________________。

（6）“沉釩”中析出NH4VO3晶體時，需要加入過量NH4Cl，其原因是_________________________。

【答案】（1）加快酸浸和氧化反應(yīng)速率（促進(jìn)氧化完全）

（2）Fe2+ ??VO++MnO2?+2H+?=+Mn2++H2O

（3）Mn2+??Al3+和Fe3+

（4）Fe(OH)3

（5）NaAl(OH)4+ HCl= Al(OH)3↓+NaCl+H2O

（6）利用同離子效應(yīng)，促進(jìn)NH4VO3盡可能析出完全

【分析】

黏土釩礦中，釩以+3、+4、+5價的化合物存在，還包括鉀、鎂的鋁硅酸鹽，以及SiO2、Fe3O4，用30%H2SO4和MnO2“酸浸氧化”時VO+和VO2+被氧化成，F(xiàn)e3O4與硫酸反應(yīng)生成的Fe2+被氧化成Fe3+，SiO2此過程中不反應(yīng)，濾液①中含有、K+、Mg2+、Al3+、Fe3+、Mn2+、；濾液①中加入NaOH調(diào)節(jié)pH=3.0~3.1，釩水解并沉淀為V2O5·xH2O，根據(jù)表中提供的溶液中金屬離子開始沉淀和完全沉淀的pH，此過程中Fe3+部分轉(zhuǎn)化為Fe(OH)3沉淀，部分Al3+轉(zhuǎn)化為Al(OH)3沉淀，濾液②中含有K+、Na+、Mg2+、Al3+、Fe3+、Mn2+、，濾餅②中含V2O5·xH2O、Fe(OH)3、Al(OH)3，濾餅②中加入NaOH使pH>13，V2O5·xH2O轉(zhuǎn)化為釩酸鹽溶解，Al(OH)3轉(zhuǎn)化為NaAlO2，則濾渣③的主要成分為Fe(OH)3；濾液③中含釩酸鹽、偏鋁酸鈉，加入HCl調(diào)pH=8.5，NaAlO2轉(zhuǎn)化為Al(OH)3沉淀而除去；最后向濾液④中加入NH4Cl“沉釩”得到NH4VO3。

【解析】

（1）“酸浸氧化”需要加熱，其原因是：升高溫度，加快酸浸和氧化反應(yīng)速率（促進(jìn)氧化完全），故答案為：加快酸浸和氧化反應(yīng)速率（促進(jìn)氧化完全）；

（2）“酸浸氧化”中，釩礦粉中的Fe3O4與硫酸反應(yīng)生成FeSO4、Fe2(SO4)3和水，MnO2具有氧化性，F(xiàn)e2+具有還原性，則VO+和VO2+被氧化成的同時還有Fe2+被氧化，反應(yīng)的離子方程式為MnO2+2Fe2++4H+=Mn2++2Fe3++2H2O；VO+轉(zhuǎn)化為時，釩元素的化合價由+3價升至+5價，1molVO+失去2mol電子，MnO2被還原為Mn2+，Mn元素的化合價由+4價降至+2價，1molMnO2得到2mol電子，根據(jù)得失電子守恒、原子守恒和電荷守恒，VO+轉(zhuǎn)化為反應(yīng)的離子方程式為VO++MnO2+2H+=+Mn2++H2O，故答案為：Fe2+，VO++MnO2+2H+=+Mn2++H2O；

（3）根據(jù)分析，“中和沉淀”中，釩水解并沉淀為V2O5·xH2O，隨濾液②可除去金屬離子K+、Mg2+、Na+、Mn2+，以及部分的Fe3+、Al3+，故答案為：Mn2+，F(xiàn)e3+、Al3+；

（4）根據(jù)分析，濾渣③的主要成分是Fe(OH)3，故答案為：Fe(OH)3；

（5）“調(diào)pH”中有沉淀生成，是NaAlO2與HCl反應(yīng)生成Al(OH)3沉淀，生成沉淀反應(yīng)的化學(xué)方程式是NaAlO2+HCl+H2O=NaCl+Al(OH)3↓或Na[Al(OH)4]+HCl= NaCl+Al(OH)3↓+H2O，故答案為：NaAlO2+HCl+H2O=NaCl+Al(OH)3↓或Na[Al(OH)4]+HCl= NaCl+Al(OH)3↓+H2O。

（6）“沉釩”中析出NH4VO3晶體時，需要加入過量NH4Cl，其原因是：增大NH4+離子濃度，利用同離子效應(yīng)，促進(jìn)NH4VO3盡可能析出完全，故答案為：利用同離子效應(yīng)，促進(jìn)NH4VO3盡可能析出完全。

?

【2019新課標(biāo)Ⅰ卷】硼酸（H3BO3）是一種重要的化工原料，廣泛應(yīng)用于玻璃、醫(yī)藥、肥料等工藝。一種以硼鎂礦（含Mg2B2O5·H2O、SiO2及少量Fe2O3、Al2O3）為原料生產(chǎn)硼酸及輕質(zhì)氧化鎂的工藝流程如下：

?

回答下列問題：

（1）在95 ℃“溶浸”硼鎂礦粉，產(chǎn)生的氣體在“吸收”中反應(yīng)的化學(xué)方程式為___________________________。

（2）“濾渣1”的主要成分有_________。為檢驗“過濾1”后的濾液中是否含有Fe3+離子，可選用的化學(xué)試劑是_________。

（3）根據(jù)H3BO3的解離反應(yīng)：H3BO3+H2OH++B(OH)?4，Ka=5.81×10?10，可判斷H3BO3是_______酸；在“過濾2”前，將溶液pH調(diào)節(jié)至3.5，目的是__________________________________________。

（4）在“沉鎂”中生成Mg(OH)2·MgCO3沉淀的離子方程式為____________________________，母液經(jīng)加熱后可返回___________工序循環(huán)使用。由堿式碳酸鎂制備輕質(zhì)氧化鎂的方法是___________________________。

【答案】（1）NH3+NH4HCO3＝(NH4)2CO3????

（2）Fe2O3、Al2O3、SiO2????

（3）KSCN ???

（4）一元弱 ???

（5）轉(zhuǎn)化為H3BO3，促進(jìn)析出 ???

（6）2Mg2++2H2O+3CO32－＝Mg(OH)2?MgCO3↓+2HCO3－（或2Mg2++H2O+2CO32－＝Mg(OH)2?MgCO3↓+CO2↑） ???（7）溶浸 ??

（8）高溫焙燒

【解析】（1）根據(jù)流程圖知硼鎂礦粉中加入硫酸銨溶液產(chǎn)生的氣體為氨氣，用碳酸氫銨溶液吸收，反應(yīng)方程式為：NH3+NH4HCO3=(NH4)2CO3;

（2）濾渣I為不與硫酸銨溶液反應(yīng)的Fe2O3、Al2O3、SiO2;檢驗Fe3+,可選用的化學(xué)試劑為KSCN；

（3）由硼酸的離解方程式知，硼酸在水溶液中是通過與水分子的配位作用產(chǎn)生氫離子，而三價硼原子最多只能再形成一個配位鍵，且硼酸不能完全解離，所以硼酸為一元弱酸；在“過濾2”前，將溶液pH調(diào)節(jié)至3.5，目的是將B(OH)?4轉(zhuǎn)化為H3BO3，并促進(jìn)H3BO3析出；

（4）沉鎂過程中用碳酸銨溶液與Mg2+反應(yīng)生成Mg(OH)2?MgCO3，沉鎂過程的離子反應(yīng)為：2Mg2++2H2O+3CO32-=Mg(OH)2?MgCO3↓+2HCO3-；母液加熱分解后生成硫酸銨溶液，可以返回“溶浸”工序循環(huán)使用；堿式碳酸鎂不穩(wěn)定，高溫下可以分解，故由堿式碳酸鎂制備輕質(zhì)氧化鎂的方法是高溫焙燒。

?

?

【2017全國Ⅲ】重鉻酸鉀是一種重要的化工原料，一般由鉻鐵礦制備，鉻鐵礦的主要成分為FeO·Cr2O3，還含有硅、鋁等雜質(zhì)。制備流程如圖所示：

?

回答下列問題：

（1）步驟①的主要反應(yīng)為：

FeO·Cr2O3+Na2CO3+NaNO3?Na2CrO4+ Fe2O3+CO2+ NaNO2

上述反應(yīng)配平后FeO·Cr2O3與NaNO3的系數(shù)比為__________。該步驟不能使用陶瓷容器，原因是________________。

（2）濾渣1中含量最多的金屬元素是____________，濾渣2的主要成分是_____________及含硅雜質(zhì)。

（3）步驟④調(diào)濾液2的pH使之變____________（填“大”或“小”），原因是___________________（用離子方程式表示）。

（4）有關(guān)物質(zhì)的溶解度如圖所示。向“濾液3”中加入適量KCl，蒸發(fā)濃縮，冷卻結(jié)晶，過濾得到K2Cr2O7固體。冷卻到___________（填標(biāo)號）得到的K2Cr2O7固體產(chǎn)品最多。

?

a．80℃ ?b．60℃ ?c．40℃ ?d．10℃

步驟⑤的反應(yīng)類型是___________________。

（5）某工廠用m1?kg 鉻鐵礦粉（含Cr2O3?40%）制備K2Cr2O7，最終得到產(chǎn)品 m2?kg，產(chǎn)率為________。

【答案】（1）2∶7 ? 陶瓷在高溫下會與Na2CO3反應(yīng)

（2）鐵 ??Al(OH)3

（3）小 ??2+2H++H2O

（4）d ???復(fù)分解反應(yīng)

（5）×100%

【解析】（1）FeO·Cr2O3是還原劑，氧化產(chǎn)物為Na2CrO4和Fe2O3，每摩轉(zhuǎn)移7 mol電子，而NaNO3是氧化劑，還原產(chǎn)物為NaNO2，每摩轉(zhuǎn)移2 mol電子，根據(jù)電子守恒可知，F(xiàn)eO·Cr2O3和NaNO3的系數(shù)比為2∶7；陶瓷在高溫下會與Na2CO3反應(yīng)，則熔融時不能使用陶瓷容器。

（2）熔塊中氧化鐵不溶于水，過濾后進(jìn)入濾渣1，則濾渣1中含量最多的金屬元素是鐵；濾液1中含有AlO2?、SiO32?及CrO42?，調(diào)節(jié)溶液pH并過濾后得濾渣2為Al(OH)3及含硅雜質(zhì)。[來源:學(xué)?？?。網(wǎng)]

（3）濾液2調(diào)節(jié)pH的目的是提高溶液的酸性，pH變小；因為溶液中存在2CrO42?+2H+Cr2O72?+H2O，增大溶液中H+濃度，可促進(jìn)平衡正向移動，提高溶液中Cr2O72?的濃度。

（4）由圖示可知，在10 ℃左右時，得到K2Cr2O7的固體最多；2KCl+Na2Cr2O7=K2Cr2O7↓+2NaCl的反應(yīng)類型為復(fù)分解反應(yīng)。

（5）樣品中Cr2O3的質(zhì)量為m1×40% kg，則生成K2Cr2O7的理論質(zhì)量為m1×40% kg×，則所得產(chǎn)品的產(chǎn)率為m2?kg÷（m1×40% kg×）×100%=×100%。

【名師點睛】考查無機(jī)制備的工藝流程，涉及氧化還原反應(yīng)、離子方程式配平、鹽類水解的應(yīng)用及混合物的分離與提純等，解題時要求對整個流程進(jìn)行認(rèn)識分析，對流程中每一個反應(yīng)的原理和操作的目的要理解清楚。

?

【2017全國Ⅰ】Li4Ti5O12和LiFePO4都是鋰離子電池的電極材料，可利用鈦鐵礦（主要成分為FeTiO3，還含有少量MgO、SiO2等雜質(zhì)）來制備，工藝流程如下：

?

回答下列問題：

（1）“酸浸”實驗中，鐵的浸出率結(jié)果如下圖所示。由圖可知，當(dāng)鐵的浸出率為70%時，所采用的實驗條件為___________________。

?

（2）“酸浸”后，鈦主要以形式存在，寫出相應(yīng)反應(yīng)的離子方程式__________________。

（3）TiO2·xH2O沉淀與雙氧水、氨水反應(yīng)40 min所得實驗結(jié)果如下表所示：

溫度/℃

30

35

40

45

50

TiO2·xH2O轉(zhuǎn)化率%

92

95

97

93

88

分析40 ℃時TiO2·xH2O轉(zhuǎn)化率最高的原因__________________。

（4）Li2Ti5O15中Ti的化合價為+4，其中過氧鍵的數(shù)目為__________________。

（5）若“濾液②”中，加入雙氧水和磷酸（設(shè)溶液體積增加1倍），使恰好沉淀完全即溶液中，此時是否有Mg3(PO4)2沉淀生成？??????（列式計算）。FePO4、Mg3(PO4)2的Ksp分別為。

（6）寫出“高溫煅燒②”中由FePO4制備LiFePO4的化學(xué)方程式???????????????????。

【答案】（1）100℃、2h，90℃，5h

（2）FeTiO3+ 4H++4Cl??= Fe2++ ?+ 2H2O

（3）低于40℃，TiO2·xH2O轉(zhuǎn)化反應(yīng)速率隨溫度升高而增加；超過40℃，雙氧水分解與氨氣逸出導(dǎo)致TiO2·xH2O轉(zhuǎn)化反應(yīng)速率下降

（4）4

（5）Fe3+恰好沉淀完全時，c()=mol·L?1=1.3×10–17?mol·L?1，c3(Mg2+)×c2()＝(0.01)3×(1.3×10–17)2=1.7×10–40＜Ksp?[Mg3(PO4)2]，因此不會生成Mg3(PO4)2沉淀。

（6）2FePO4?+ Li2CO3+ H2C2O42LiFePO4+ H2O↑+ 3CO2↑

【解析】（1）由圖示可知，“酸浸”時鐵的凈出率為70%時，則應(yīng)選擇在100℃、2h，90℃，5h下進(jìn)行；

（2）“酸浸”時用鹽酸溶解FeTiO3生成時，發(fā)生反應(yīng)的離子方程式為FeTiO3+4H++4Cl?＝Fe2++ + 2H2O；

（3）溫度是影響速率的主要因素，但H2O2在高溫下易分解、氨水易揮發(fā)，即原因是低于40℃，TiO2·xH2O轉(zhuǎn)化反應(yīng)速率隨溫度升高而增加；超過40℃，雙氧水分解與氨氣逸出導(dǎo)致TiO2·xH2O轉(zhuǎn)化反應(yīng)速率下降；

（4）Li2Ti5O15中Li為+1價，O為–2價，Ti為+4價，過氧根()中氧元素顯–1價，設(shè)過氧鍵的數(shù)目為x，根據(jù)正負(fù)化合價代數(shù)和為0，可知(+1)×2+(+4)×5+(–2)×(15–2x)+(–1)×2x=0，解得：x=4；

（5）Ksp[FePO4]=c(Fe3+)×c()=1.3×10–2，則c()＝＝1.3×10–17 mol/L，Qc[Mg3(PO4)2]＝c3(Mg2+)×c2()＝(0.01)3×(1.3×10–17)2=1.69×10–40＜1.0×10–24，則無沉淀。

（6）高溫下FePO4與Li2CO3和H2C2O4混合加熱可得LiFePO4，根據(jù)電子守恒和原子守恒可得此反應(yīng)的化學(xué)方程式為2FePO4?+ Li2CO3+ H2C2O42LiFePO4+ H2O↑+ 3CO2↑。