备考2025届高考化学一轮复习强化训练第三章金属及其化合物第6讲无机化工工艺流程题.docxVIP

第6讲无机化工工艺流程题

1.[2024新课标卷]铬和钒具有广泛用途。铬钒渣中铬和钒以低价态含氧酸盐形式存在，主要杂质为铁、铝、硅、磷等的化合物。从铬钒渣中分别提取铬和钒的一种流程如下图所示。

已知：最高价铬酸根在酸性介质中以Cr2O72－存在，在碱性介质中以

回答下列问题：

（1）煅烧过程中，钒和铬被氧化为相应的最高价含氧酸盐，其中含铬化合物主要为Na2CrO4（填化学式）。

（2）水浸渣中主要有SiO2和Fe2O3。

（3）“沉淀”步骤调pH到弱碱性，主要除去的杂质是Al（OH）3。

（4）“除硅磷”步骤中，使硅、磷分别以MgSiO3和MgNH4PO4的形式沉淀。该步须要限制溶液的pH≈9以达到最好的除杂效果。若pH＜9时，会导致溶液中c（PO43－）降低，不利于生成MgNH4PO4沉淀；pH＞9时，会导致Mg2＋形成Mg（OH）

（5）“分别钒”步骤中，将溶液pH调到1.8左右得到V2O5沉淀。V2O5在pH＜1时，溶解为VO2＋或VO3＋；在碱性条件下，溶解为VO3－或VO43－。上述性质说明V

A.酸性 B.碱性 C.两性

（6）“还原”步骤中加入焦亚硫酸钠（Na2S2O5）溶液，反应的离子方程式为3S2O52－＋2Cr2O72－＋10H＋6SO42－＋

解析

（1）依据已知条件可知，最高价铬酸根在碱性介质中以CrO42－存在，故煅烧后含铬化合物主要为Na2CrO4。（2）煅烧时通入空气，含铁化合物转化为Fe2O3，且Fe2O3不溶于水，故水浸渣中还含有Fe2O3。（3）“沉淀”步骤加入稀H2SO4调pH到弱碱性是为了将[Al（OH）4]－转化为Al（OH）3沉淀而除去。（4）体系中存在平衡MgNH4PO4?Mg2＋＋NH4＋＋PO43－，当pH＜9时，PO43－＋H＋?HPO42－，平衡正向移动，c（PO43－）降低，不利于生成MgNH4PO4沉淀；而pH＞9时Mg2＋会形成Mg（OH）2沉淀，原料利用率低。（5）依据题干描述，V2O5既可与酸反应生成盐和水，又可与碱反应生成盐和水，故V2O5具有两性。（6）分别钒后溶液呈酸性，Cr元素以Cr2O72－存在，还原过程中Cr2O72－被S2O52－还原为Cr3＋，S2O52－转化为SO42－，因此反应的离子方程式为2Cr2

2.[2024北京]以银锰精矿（主要含Ag2S、MnS、FeS2）和氧化锰矿（主要含MnO2）为原料联合提取银和锰的一种流程示意图如下。

已知：酸性条件下，MnO2的氧化性强于Fe3＋。

（1）“浸锰”过程是在H2SO4溶液中使矿石中的锰元素浸出，同时去除FeS2，有利于后续银的浸出；矿石中的银以Ag2S的形式残留于浸锰渣中。

①“浸锰”过程中，发生反应MnS＋2H＋Mn2＋＋H2S↑，则可推断：Ksp（MnS）＞（填“＞”或“＜”）Ksp（Ag2S）。

②在H2SO4溶液中，银锰精矿中的FeS2和氧化锰矿中的MnO2发生反应，则浸锰液中主要的金属阳离子有Fe3＋、Mn2＋。

（2）“浸银”时，运用过量FeCl3、HCl和CaCl2的混合液作为浸出剂，将Ag2S中的银以[AgCl2]－形式浸出。

①将“浸银”反应的离子方程式补充完整：

2Fe3＋＋Ag2S＋4Cl－?2Fe2＋＋2[AgCl2]－＋S

②结合平衡移动原理，说明浸出剂中Cl－、H＋的作用：Cl－是为了与Ag2S电离出的Ag＋结合生成[AgCl2]－，使平衡正向移动，提高Ag2S的浸出率；H＋是为了抑制Fe3＋水解，防止生成Fe（OH）3沉淀。

（3）“沉银”过程中须要过量的铁粉作为还原剂。

①该步反应的离子方程式有2[AgCl2]－＋FeFe2＋＋2Ag＋4Cl－、2Fe3＋＋Fe3Fe2＋。

②确定温度下，Ag的沉淀率随反应时间的变更如图所示。说明t分钟后Ag的沉淀率渐渐减小的缘由：Fe2＋被氧气氧化为Fe3＋，Fe3＋把Ag氧化为Ag＋。

（4）结合“浸锰”过程，从两种矿石中各物质利用的角度，分析联合提取银和锰的优势：可将两种矿石中的锰元素同时提取到浸锰液中，得到MnSO4，同时将银元素和锰元素分别；生成的Fe3＋还可以用于浸银，节约氧化剂。

解析（1）①由题意知，硫化锰溶于硫酸溶液而硫化银不溶于硫酸溶液，说明硫化锰的溶度积大于硫化银。②依据已知信息，在H2SO4溶液中二氧化锰可将Fe2＋氧化为Fe3＋，自身被还原为Mn2＋。（2）①由已知信息可知，Fe3＋将Ag2S氧化为了S，则自身被还原为Fe2＋，结合得失电子守恒、电荷守恒、原子守恒可补全该离子方程式。（3）①铁粉作还原剂，除了将浸银液中的[AgCl2]－还原为单质银，还可还原浸银时加入的过量Fe3＋。（4）可从原料利用率、生产效率、经济角度分析。

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