工艺流程题 最新真题与模拟汇编
【真题再现】
1．立德粉ZnS·BaSO4（也称锌钡白），是一种常用白色颜料。回答下列问题：
（1）利用焰色反应的原理既可制作五彩缤纷的节日烟花，亦可定性鉴别某些金属盐。灼烧立德粉样品
时，钡的焰色为__________（填标号）。 A．黄色 B．红色 C．紫色 D．绿色 （2）以重晶石（BaSO4）为原料，可按如下工艺生产立德粉：
①在回转炉中重晶石被过量焦炭还原为可溶性硫化钡，该过程的化学方程式为______________________。回转炉尾气中含有有毒气体，生产上可通过水蒸气变换反应将其转化为CO2和一种清洁能源气体，该反应的化学方程式为______________________。
②在潮湿空气中长期放置的“还原料”，会逸出臭鸡蛋气味的气体，且水溶性变差。其原因是“还原料”表面生成了难溶于水的___________（填化学式）。 ③沉淀器中反应的离子方程式为______________________。
（3）成品中S2?的含量可以用“碘量法”测得。称取m g样品，置于碘量瓶中，移取25.00 mL 0.1000 m
ol·L?1的I2?KI溶液于其中，并加入乙酸溶液，密闭，置暗处反应5 min，有单质硫析出。以淀粉L?1Na2S2O3溶液滴定，反应式为I2+2S2O3为指示剂，过量的I2用0.1000 mol·
2?2I?+S4O6。测
2?定时消耗Na2S2O3溶液体积V mL。终点颜色变化为_________________，样品中S2?的含量为______________（写出表达式）。
【答案】（1）D （2）①BaSO4+4C②BaCO3
③S2?+Ba2++Zn2++SO42?BaS+4CO↑ CO+H2OCO2+H2
BaSO4·ZnS↓
（3）浅蓝色至无色
【详解】（1）焰色反应不是化学变化，常用来检验金属元素存在，常见金属元素焰色：A．钠的焰色为黄色，故A错误；B．钙的焰色为红色，故B错误；C．钾的焰色为紫色，故C错误；D．钡的焰色为绿色，故D正确；故选D。
①注意焦炭过量生成CO，（2）反应物为硫酸钡与焦炭，产物为BaS与CO，写出方程式BaSO4+4CCO与水蒸气反应生成CO2与H2，写出方程式：CO+H2O
CO2+H2。
BaS+4CO↑；
②根据信息臭鸡蛋气味气体为硫化氢气体，由强酸制弱酸原理，还原料硫化钡与空气中水，二氧化碳反应生成了碳酸钡与硫化氢气体。
③硫化钡与硫酸锌为可溶性强电解质，写成离子形式，产物硫酸钡与硫化锌为沉淀，不可电离，写出离子方程式：S2?+Ba2++Zn2++SO42?BaSO4·ZnS↓。
S+2I-；碘单质与淀粉混合为蓝色，用硫代硫酸钠滴定过量的I2，故终
（3）碘单质与硫离子的反应：S2-+I2
点颜色变化为浅蓝色至无色；根据氧化还原反应得失电子数相等，利用关系式法解题；根据化合价升降相等列关系式，设硫离子物质的量为n mol： S2- ～ I2 2S2O32- ～ I2 1 mol 1 mol 2 mol 1 mol n mol n mol 0.1V×10-3mol n+
1?0.1V×10-3mol 211?0.1V×10-3mol=25?0.1V×10-3mol，得n=（25-V）0.1×10-3mol 22×100%=
×100%。
则样品中硫离子含量为：
2．硼酸（H3BO3）是一种重要的化工原料，广泛应用于玻璃、医药、肥料等工艺。一种以硼镁矿（含Mg2B2O5·H2O、SiO2及少量Fe2O3、Al2O3）为原料生产硼酸及轻质氧化镁的工艺流程如下：
回答下列问题：
（1）在95 ℃“溶浸”硼镁矿粉，产生的气体在“吸收”中反应的化学方程式为_________。 （2）“滤渣1”的主要成分有_________。为检验“过滤1”后的滤液中是否含有Fe3+离子，可选用的
化学试剂是_________。
垐?（3）根据H3BO3的解离反应：H3BO3+H2O噲?H++B(OH)?4，Ka=5.81×10?10，可判断H3BO3是______
酸；在“过滤2”前，将溶液pH调节至3.5，目的是_______________。
（4）在“沉镁”中生成Mg(OH)2·MgCO3沉淀的离子方程式为__________，母液经加热后可返回____
_______工序循环使用。由碱式碳酸镁制备轻质氧化镁的方法是_________。
【答案】（1）NH4HCO3+NH3
(NH4)2CO3
（2）SiO2、Fe2O3、Al2O3 KSCN （3）一元弱 转化为H3BO3，促进析出 （4）2Mg2++3CO3+2H2O（或2Mg2++2CO3+H2O
2?2?Mg(OH)2·MgCO3↓+2HCO3
Mg(OH)2·MgCO3↓+CO2↑） 溶浸 高温焙烧
?【解析】（1）根据流程图知硼镁矿粉中加入硫酸铵溶液产生的气体为氨气，用碳酸氢铵溶液吸收，反应方程式为：NH3+NH4HCO3
(NH4)2CO3。
（2）滤渣I为不与硫酸铵溶液反应的Fe2O3、Al2O3、SiO2；检验Fe3+,可选用的化学试剂为KSCN，
（3）由硼酸的离解方程式知，硼酸在水溶液中是通过与水分子的配位作用产生氢离子，而三价硼原子最多只能再形成一个配位键，且硼酸不能完全解离，所以硼酸为一元弱酸；在“过滤2”前，将溶液pH调节至3.5，目的是将B(OH)?4转化为H3BO3，并促进H3BO3析出，
（4）沉镁过程中用碳酸铵溶液与Mg2+反应生成Mg(OH)2?MgCO3，沉镁过程的离子反应为：2Mg2++2H2O+3CO32-Mg(OH)2?MgCO3↓+2HCO3-；母液加热分解后生成硫酸铵溶液，可以返回“溶浸”工序循
环使用；碱式碳酸镁不稳定，高温下可以分解，故由碱式碳酸镁制备轻质氧化镁的方法是高温焙烧。
3．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Fe、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 开始沉淀的pH Mn2+ 8.1 Fe2+ 6.3 Fe3+ 1.5 Al3+ 3.4 Mg2+ 8.9 Zn2+ 6.2 Ni2+ 6.9
沉淀完全的pH 10.1 8.3 2.8 4.7 10.9 8.2 8.9 （1）“滤渣1”含有S和__________________________；写出“溶浸”中二氧化锰与硫化锰反应的化学方程式
____________________________________________________。 （2）“氧化”中添加适量的MnO2的作用是________________________。 （3）“调pH”除铁和铝，溶液的pH范围应调节为_______~6之间。
（4）“除杂1”的目的是除去Zn2+和Ni2+，“滤渣3”的主要成分是______________。
（5）“除杂2”的目的是生成MgF2沉淀除去Mg2+。若溶液酸度过高，Mg2+沉淀不完全，原因是_________
____________________________________________________________。
（6）写出“沉锰”的离子方程式___________________________________________________。
（7）层状镍钴锰三元材料可作为锂离子电池正极材料，其化学式为LiNixCoyMnzO2，其中Ni、Co、Mn
的化合价分别为+2、+3、+4。当x=y=时，z=___________。
【答案】（1）SiO2（不溶性硅酸盐） MnO2+MnS+2H2SO4（2）将Fe2+氧化为Fe3+ （3）4.7 （4）NiS和ZnS
（5）F?与H+结合形成弱电解质HF，MgF2（6）Mn2++2HCO3（7）
?132MnSO4+S+2H2O
Mg2++2F?平衡向右移动
MnCO3↓+CO2↑+H2O
134．实验室以工业废渣（主要含CaSO4·2H2O，还含少量SiO2、Al2O3、Fe2O3）为原料制取轻质CaCO3和(NH4)2
SO4晶体，其实验流程如下：
（1）室温下，反应CaSO4(s)+CO3(aq)
2?CaCO3(s)+SO4(aq)达到平衡，则溶液中
2?2?c?CO3??c?SO24?=
▲ [Ksp(CaSO4)=4.8×10?5，Ksp(CaCO3)=3×10?9]。
（2）将氨水和NH4HCO3溶液混合，可制得(NH4)2CO3溶液，其离子方程式为 ▲ ；浸取废渣时，
向(NH4)2CO3溶液中加入适量浓氨水的目的是 ▲ 。
（3）废渣浸取在如图所示的装置中进行。控制反应温度在60~70 ℃，搅拌，反应3小时。温度过高将
会导致CaSO4的转化率下降，其原因是 ▲ ；保持温度、反应时间、反应物和溶剂的量不变，实验中提高CaSO4转化率的操作有 ▲ 。
（4）滤渣水洗后，经多步处理得到制备轻质CaCO3所需的CaCl2溶液。设计以水洗后的滤渣为原料，制
取CaCl2溶液的实验方案： ▲ [已知pH=5时Fe(OH)3和Al(OH)3沉淀完全；pH=8.5时Al(OH)3开始溶解。实验中必须使用的试剂：盐酸和Ca(OH)2]。
104 【答案】（1）1.6×H2O（2）HCO3+NH3·
2??2??NH++CO3+H2O(或HCO3+NH3·H2O42?NH++CO3+H2O) 4增加溶液中CO3的浓度，促进CaSO4的转化 （3）温度过高，(NH4)2CO3分解
加快搅拌速率
（4）在搅拌下向足量稀盐酸中分批加入滤渣，待观察不到气泡产生后，过滤，向滤液中分批加入少量Ca(OH)2，用pH试纸测量溶液pH，当pH介于5~8.5时，过滤 【详解】（1）反应CaSO4（s）+CO32-（aq）
?c（SO24）=2?c（CO3）CaCO3（s）+SO42-（aq）达到平衡时，溶液中
=
4.8?10?5==1.6×104。
?93?10H2O=（NH4）（2）NH4HCO3属于酸式盐，与氨水反应生成（NH4）2CO3，反应的化学方程式为NH4HCO3+NH3·
2CO3+H2O[或
NH4HCO3+NH3·H2OH2O=NH4++CO32-+H2O（NH4）离子方程式为HCO3-+NH3·（或2CO3+H2O]，
HCO3-+NH3·H2ONH4++CO32-+H2O）；浸取废渣时，加入的（NH4）2CO3属于弱酸弱碱盐，溶液中存在水解
HCO3-+NH3·H2O，加入适量浓氨水，水解平衡逆向移动，溶液中CO32-的浓度增大，
CaCO3（s）+SO42-（aq）正向移动，促进CaSO4的转化。
平衡：CO32-+NH4++H2O
反应CaSO4（s）+CO32-（aq）
（3）由于铵盐具有不稳定性，受热易分解，所以温度过高，（NH4）2CO3分解，从而使CaSO4转化率下降；由于浸取过程中的反应属于固体与溶液的反应（或发生沉淀的转化），保持温度、反应时间、反应物和溶剂的量不变，
工艺流程题 最新真题与模拟汇编
