课时数智作业(二十一) 无机化工流程的解题策略
(建议用时：40分钟 总分：40分)
(每小题只有一个选项正确，每小题3分，共15分)
1．(2024·铜仁模拟)实验室以工业废渣(主要含CaSO4·2H2O，还含少量SiO2)为原料制取轻质CaCO3和(NH4)2SO4晶体，其实验流程如图。下列说法正确的是( )
A．为提高浸取效率，浸取时需在高温下进行
B．浸取时，需向(NH4)2CO3溶液中加入适量浓氨水，抑制水解
C．滤渣经洗涤和干燥后得到纯净的轻质CaCO3
D．对滤液进行蒸发浓缩、冷却结晶可得到纯净的(NH4)2SO4晶体
2．(2024·甘肃卷，T11)兴趣小组设计了从AgCl中提取Ag的实验方案，下列说法正确的是( )
A．还原性：Ag>Cu>Fe
B．按上述方案消耗1 mol Fe可回收1 mol Ag
C．反应①的离子方程式是[Cu(NH3)4]2+＋4H＋===
D．溶液①中的金属离子是Fe2+
3．(2024·黑吉辽卷)某工厂利用铜屑脱除锌浸出液中的Cl－并制备Zn，流程如下。“脱氯”步骤仅Cu元素化合价发生改变。下列说法正确的是( )
铜屑Ｆ浸铜↓ ↓硫酸 H2O2溶液Ｆ脱 氯↓锌浸出液CuCl固体脱氯液
锌浸出液中相关成分(其他成分无干扰)
离子 Zn2+ Cu2+ Cl－
浓度/(g·L-1) 145 0.03 1
A．“浸铜”时应加入足量H2O2溶液，确保铜屑溶解完全
B．“浸铜”反应：2Cu＋4H＋＋H2O2===2Cu2+＋H2↑＋2H2O
C．“脱氯”反应：Cu＋Cu2+＋2Cl－===2CuCl
D．脱氯液净化后电解，可在阳极得到Zn
4．(2025·潍坊模拟)锂辉矿(主要成分为LiAlSi2O6)可用低温重构—直接浸出技术制备碳酸锂，同时得到氧化铝，工艺流程如图。下列说法错误的是( )
A．“水热反应”为2LiAlSi2O6＋8NaOHLi2SiO3↓＋3Na2SiO3＋2Na[Al(OH)4]
B．“滤渣1”和“滤渣2”的主要成分相同
C．冶炼金属锂和金属铝均可用电解其熔融氯化物的方法
D．流程中不涉及氧化还原反应
5．(2024·厦门二模)碳酸亚铁作为饲料中铁的补充剂，其干燥品在空气中稳定，湿品在空气中被氧化为氢氧化铁成，呈茶色。用含少量FeS的废铁屑制取FeCO3的流程如图所示：
已知：常温下存在自偶电离：，K＝1.3×10-4；的Ka2＝5.6×10-11；③Fe(OH)2开始沉淀的pH＝6.5。
下列说法正确的是( )
A．“浸出”时为了提高反应速率，可以把稀硫酸换成浓硫酸
B．“沉铁”过程中发生反应的离子方程式是===FeCO3↓
C．“沉铁”过程中也可使用饱和碳酸钠溶液
D．“沉铁”得到的碳酸亚铁过滤后要用无水乙醇洗涤、隔绝空气干燥
6．(14分)(2024·安庆二模)粗氢氧化钴[Co(OH)3]是以铜钴矿为原料湿法提取而得到的粗制钴盐中间品，含有MnOOH以及Al2O3、Fe3O4、Mg等杂质，粗氢氧化钴湿法制取精制硫酸钴的流程如下：
(1)“浸出”时添加还原剂SO2对原料中的锰和__________(填元素名称)进行有效浸出。保持温度、SO2流速等条件不变，Co浸出率与时间关系如图甲所示，则H2SO4浓度最适宜为________mol·L-1。(4分)
(2)“除杂”时混合气在金属离子的催化作用下产生具有强氧化性的过一硫酸(H2SO5)。Mn2+被H2SO5氧化为MnO2，该反应的离子方程式为____________________________________________________________________
____________________________________________________________________
(已知：H2SO5的电离第一步完全，第二步微弱)。室温下，生石灰调节pH＝________(保留一位小数)时，检验反应后的滤液中恰好不存在Fe3+[已知：的Ksp＝10-37.4，离子浓度≤10-6 mol·L-1时沉淀完全]。(4分)
(3)在萃取剂一定量的情况下，提高萃取率的措施有
____________________________________________________________________
_______________________________________(答出一点即可)，萃取后水相溶液中存在的金属离子有________。(3分)
(4)硫酸钴的溶解度曲线如图乙所示，从溶液中获得CoSO4·7H2O的方法是____________________________________________________________________
____________________________________________________________________。(3分)
7．(11分)(2024·重庆二模)硼氢化钠(NaBH4)是有机化学中常用的还原剂之一，其易溶于(CH3)2CHNH2，可与水反应生成氢气。工业上用硼镁石(主要成分为Mg2B2O5，含少量杂质Fe3O4)制取NaBH4的流程如下。
(1)基态B原子的价层电子排布图为________，NaBH4的电子式为______________。(2分)
(2)“碱溶”后所得滤渣的成分是______________________________。(2分)
(3)“操作2”包括两步，分别为______、________，在实验室进行“操作2”所用到最主要的玻璃仪器是______________。(3分)
(4)NaBH4与水反应的化学方程式为______________________________________
_____________________________________________________________。(2分)
(5)“高温合成”过程参加反应的氧化剂与还原剂的物质的量之比为________。(2分)
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1．B [工业废渣(主要含CaSO4·2H2O，还含少量SiO2)中加入(NH4)2CO3溶液，将CaSO4转化为CaCO3和(NH4)2SO4；过滤后，滤渣中除含有CaCO3、SiO2外，可能还含有未反应的CaSO4；滤液中含有(NH4)2SO4及过量的(NH4)2CO3。A．高温时(NH4)2CO3分解，错误；C．滤渣经洗涤和干燥后，所得沉淀中含有CaCO3、SiO2等，错误；D．得到的(NH4)2SO4晶体中可能含有(NH4)2CO3，错误。]
2．C [金属活动性越强，金属的还原性越强，由题中的实验方案可知还原性由强到弱的顺序为Fe>Cu>Ag，A不正确；由得失电子守恒可知，按上述方案消耗1 mol Fe可回收2 mol Ag，B不正确；向氯化铜和氯化铵的混合液中加入铁，铁置换出铜后生成Fe2+，然后Fe2+被通入的氧气氧化为Fe3+，因此，溶液①中的金属离子是Fe3+，D不正确。]
3．C [铜屑中加入硫酸和H2O2溶液得到Cu2+，反应的离子方程式为Cu＋2H+＋H2O2===Cu2+＋2H2O，再加入锌浸出液进行“脱氯”，“脱氯”步骤中仅Cu元素的化合价发生改变，得到CuCl固体，可知“脱氯”步骤发生反应的离子方程式为Cu2+＋Cu＋2Cl-===2CuCl，过滤得到脱氯液，脱氯液净化后电解，Zn2+可在阴极得到电子生成Zn。由分析得，“浸铜”时，铜屑不能溶解完全，Cu在“脱氯”步骤还需要充当还原剂，故A错误；“浸铜”时，铜屑中加入硫酸和H2O2溶液得到Cu2+，反应的离子方程式为Cu＋2H+＋H2O2===Cu2+＋2H2O，故B错误；“脱氯”步骤中仅Cu元素的化合价发生改变，得到CuCl固体，即Cu的化合价升高，Cu2+的化合价降低，发生归中反应，离子方程式为Cu2+＋Cu＋2Cl-===2CuCl，故C正确；脱氯液净化后电解，Zn2+应在阴极得到电子变为Zn，故D错误。]
4．C [AlCl3为分子化合物，冶炼金属铝采用电解熔融氧化铝的方法，故C错误。]
5．D [常温下铁在浓硫酸中钝化， “浸出”时不能把稀硫酸换成浓硫酸，A错误；根据已知信息可判断“沉铁”过程中发生反应的离子方程式是Fe2+＋2HC===FeCO3↓＋CO2↑＋H2O，B错误；根据已知信息可知饱和碳酸钠溶液的碱性比较强， “沉铁”过程中如果使用饱和碳酸钠溶液会产生氢氧化亚铁沉淀，C错误。]
6．解析：
(1)SO2具有还原性，可将Co(Ⅲ)、Fe(Ⅲ)、Mn(Ⅲ)还原成＋2价离子进行有效浸出；图甲中当硫酸浓度为3.0 mol·L-1时可在最短时间内使钴浸出率达到最大。(2)过一硫酸与Mn2+反应生成MnO2和S，根据得失电子守恒和元素守恒可得反应的离子方程式为HS＋Mn2+＋H2O===MnO2↓＋S＋3H+；由题中信息可知，当c(Fe3+)≤10-6 mol·L-1时，沉淀完全，故恰好完全沉淀时c(OH-)＝ mol·L-1≈10-10.5 mol·L-1，则pH＝3.5。(3)在萃取剂一定量的情况下，可将萃取剂分多次进行萃取以提高萃取率。
答案：(1)钴、铁 3.0
(2)H2O＋Mn2+＋HS===MnO2↓＋S＋3H+ 3.5
(3)分多次加入萃取剂 Al3+、Mg2+
(4)在70~75 ℃时减压蒸发，冷却结晶
7．解析：硼镁石(主要成分为Mg2B2O5，含少量杂质Fe3O4)，加入浓NaOH溶液得到含NaBO2的溶液和滤渣，滤渣成分为不溶于碱的Fe3O4和Mg(OH)2，将含NaBO2的溶液浓缩结晶得到Na2B4O7·10H2O晶体，将晶体脱水，得到的Na2B4O7固体在高温下与Na、H2、SiO2合成NaBH4和Na2SiO3，因NaBH4常温下能与水反 应， 易溶于(CH3)2CHNH2，所以加入(CH3)2CHNH2溶解NaBH4分离出不溶于(CH3)2CHNH2的Na2SiO3，再经蒸馏得到目标产品NaBH4。
答案：(1) Na+[H︰︰H]- (2)Fe3O4和Mg(OH)2 (3)萃取 分液 分液漏斗 (4)NaBH4＋2H2O===NaBO2＋4H2↑ (5)1∶2
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