题型工艺流程题1．(2019·全国卷Ⅰ)硼酸(H3BO3)是一种重要的化工原料，广泛应用于玻璃、医药、肥料等工业。

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＋，可选用的化学试剂是________。

(3)根据H3BO3的解离反应：H3BO3＋H2O H＋＋B(OH)－4，K a＝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________。

解析：(1)硼镁矿粉中加入(NH4)2SO4溶液反应生成氨气，氨气与碳酸氢铵溶液反应的化学方程式为NH4HCO3＋NH3===(NH4)2CO3。

(2)硼镁矿中的SiO2、Fe2O3、Al2O3与(NH4)2SO4溶液不反应，也不溶解，过滤后形成滤渣1。

因为KSCN溶液遇Fe3＋变为红色，所以KSCN溶液常用于Fe3＋的检验。

(3)根据题目信息中H3BO3的解离方程式和K a的数值可知，H3BO3为一元弱酸。

在“过滤2”前，将溶液pH 调节至3.5，目的是将溶液中的硼元素转化为H 3BO 3沉淀析出。

(4)根据工艺流程中的原料进入情况及生成物情况可知，“沉镁”时加入的原料为(NH 4)2CO 3溶液、MgSO 4溶液，产物为Mg(OH)2·MgCO 3，因此反应的离子方程式为2Mg 2＋＋3CO2－3＋2H 2O===Mg(OH)2·MgCO 3↓＋ 2HCO－3或2Mg 2＋＋2CO2－3＋H 2O===Mg(OH)2·MgCO 3↓＋ CO 2↑。

母液的主要成分为硫酸铵，可以返回到“溶浸”工序循环使用。

碱式碳酸镁热稳定性差，可以在高温焙烧的条件下制取氧化镁，化学方程式为Mg(OH)2·MgCO 3=====高温2MgO ＋ CO 2↑＋ H 2O 。

答案：(1)NH 4HCO 3＋NH 3===(NH 4)2CO 3 (2)SiO 2、Fe 2O 3、Al 2O 3 KSCN (3)一元弱 转化为H 3BO 3，促进析出(4)2Mg 2＋＋3CO 2－3＋2H 2O===Mg(OH)2·MgCO 3↓＋2HCO －3[或2Mg 2＋＋2CO 2－3＋H 2O===Mg(OH)2·MgCO 3↓＋CO 2↑] 溶浸 高温焙烧2．(2019·全国卷 Ⅲ)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[c 0(M n ＋)＝0.1 mol·L －1]形成氢氧化物沉淀的pH 范围如下：(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MnO 2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Zn 2＋和Ni 2＋，“滤渣3”的主要成分是________。

(5)“除杂2”的目的是生成MgF 2沉淀除去Mg 2＋。

若溶液酸度过高，Mg 2＋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LiNi x Co y Mn z O 2，其中Ni 、Co 、Mn 的化合价分别为＋2、＋3、＋4。

当x ＝y ＝13时，z ＝________。

解析：(1)硫化锰矿及二氧化锰粉末中加入硫酸后，发生氧化还原反应：MnO 2＋MnS ＋2H 2SO 4===2MnSO 4＋S ＋2H 2O ，故滤渣1的主要成分为S 和SiO 2(不溶性硅酸盐)。

(2)Fe 2＋沉淀完全时，Mn 2＋已经开始沉淀，故加入MnO 2是为了将溶液中的Fe 2＋氧化为Fe 3＋，便于除去。

(3)除去Fe 3＋及Al 3＋，应使二者沉淀完全，故pH 应大于4.7。

(4)锌和镍的硫化物都难溶于水，故“滤渣3”的主要成分为ZnS 、NiS 。

(5)“除杂1”步骤结束后，杂质金属阳离子只有Mg 2＋，加入MnF 2形成MgF 2沉淀而除去Mg 2＋，若溶液酸度过高，H ＋浓度偏大，则F －与H ＋结合形成HF ，使MgF 2沉淀溶解平衡正向移动而重新溶解。

(6)“沉锰”时加入NH 4HCO 3发生反应：Mn 2＋＋2HCO －3===MnCO 3↓＋CO 2↑＋H 2O 。

(7)根据化合物中各元素化合价代数和为0的原则，求得z ＝13。

答案：(1)SiO 2(不溶性硅酸盐) MnO 2＋MnS ＋2H 2SO 4===2MnSO 4＋S ＋2H 2O (2)将Fe 2＋氧化为Fe 3＋(3)4.7 (4)NiS 和ZnS (5)F －与H ＋结合形成弱电解质HF ，MgF 2Mg 2＋＋2F －平衡向右移动(6)Mn 2＋＋2HCO －3===MnCO 3↓＋CO 2↑＋H 2O (7)133．(2018·全国卷Ⅱ)我国是世界上最早制得和使用金属锌的国家。

一种以闪锌矿(ZnS ，含有SiO 2和少量FeS 、CdS 、PbS 杂质)为原料制备金属锌的流程如图所示：相关金属离子[c 0(M n ＋)＝0.1 mol·L －1]形成氢氧化物沉淀的pH 范围如下：金属离子 Fe 3＋Fe 2＋Zn 2＋Cd 2＋开始沉淀的pH 1.5 6.3 6.2 7.4 沉淀完全的pH2.88.38.29.4回答下列问题： (1)焙烧过程中主要反应的化学方程式为________________________________________________________________________________________________________________________________________________。

(2)滤渣1的主要成分除SiO 2外还有________；氧化除杂工序中ZnO 的作用是________，若不通入氧气，其后果是________________________________________________________________________。

(3)溶液中的Cd 2＋可用锌粉除去，还原除杂工序中反应的离子方程式为________________________________________________________________________。

(4)电解硫酸锌溶液制备单质锌时，阴极的电极反应式为____________________；沉积锌后的电解液可返回________工序继续使用。

解析：(1)闪锌矿的主要成分是ZnS ，所以高温焙烧过程中主要反应的化学方程式为ZnS ＋32O 2=====焙烧ZnO ＋SO 2。

(2)闪锌矿焙烧后的主要成分变为ZnO ，还存在少量SiO 2、Fe 2O 3、CdO 、PbO ，加稀H 2SO 4后，发生一系列化学反应：ZnO ＋H 2SO 4===ZnSO 4＋H 2O 、Fe 2O 3＋3H 2SO 4===Fe 2(SO 4)3＋3H 2O 、CdO ＋H 2SO 4===CdSO 4＋H 2O 、PbO ＋H 2SO 4===PbSO 4＋H 2O 。

其中SiO 2和PbSO 4不溶于水，以沉淀的形式沉降下来，所以滤渣1的主要成分是SiO 2和PbSO 4。

氧化除杂工序中ZnO 的作用是调节溶液的pH 在2.8～6.2，使Fe 3＋完全转变为Fe(OH)3沉淀；通入O 2的目的是使溶液中的Fe 2＋转化为Fe 3＋，有利于除杂，若不通入O 2，无法除去溶液中的杂质Fe 2＋。

(3)溶液中的Cd 2＋与加入的Zn 粉反应而被除去，反应的离子方程式为Zn ＋Cd 2＋===Zn 2＋＋Cd 。

(4)电解ZnSO 4溶液制备单质Zn 时，阴极放电的是Zn 2＋，电极反应式是Zn 2＋＋2e －===Zn ，阳极放电的是OH －，电极反应式是4OH －－4e －===2H 2O ＋O 2↑。

沉积锌后的溶液应该是ZnSO 4和稀H 2SO 4，可返回到溶浸工序循环使用。

答案：(1)ZnS ＋32O 2=====焙烧ZnO ＋SO 2(2)PbSO 4 调节溶液的pH 无法除去杂质Fe 2＋(3)Cd 2＋＋Zn===Cd ＋Zn 2＋(4)Zn 2＋＋2e －===Zn 溶浸[研练心得]分析近几年全国卷可知，该题型考查的主要命题点如下：一、物质转化中“核心反应”方程式的书写陌生反应方程式的书写思路首先根据题给材料中的信息写出部分反应物和生成物的化学式，再根据反应前后元素化合价有无变化判断反应类型：(1)元素化合价无变化则为非氧化还原反应，遵循质量守恒定律。

(2)元素化合价有变化则为氧化还原反应，除遵循质量守恒外，还要遵循得失电子守恒规律。

最后根据题目要求写出化学方程式或离子方程式(需要遵循电荷守恒规律)即可。

角度一化工流程中的“离子反应”1．归纳化工流程题中主要涉及的5类离子反应(1)难溶物溶解的离子反应①ZnCO3溶于稀硫酸：ZnCO3＋2H＋=== Zn2＋＋H2O＋CO2↑②Cr(OH)3溶于盐酸：Cr(OH)3＋3H＋===Cr3＋＋3H2O③Al(OH)3溶于强碱：Al(OH)3＋OH－===AlO－2＋2H2O(2)沉淀转化的离子反应①ZnS 转化为CuS：ZnS＋Cu2＋CuS＋Zn2＋②AgCl转化为AgI：AgCl＋I－AgI＋Cl－③Mg(OH)2转化为Fe(OH)3：3Mg(OH)2＋2Fe3＋2Fe(OH)3＋3Mg2＋(3)同种元素在同种价态、不同pH下转化的离子反应①CrO2－4在酸性条件下转化为Cr2O2－7：2CrO2－4＋2H＋===Cr2O2－7＋H2O②V2O5在酸浸时转化为VO＋2：V2O5＋2H＋===2VO＋2＋H2O③Cr(OH)3在碱性条件下转化为Cr(OH)－4：Cr(OH)3＋OH－=== Cr(OH)－4(4)与量有关的离子反应①向Ca(OH)2溶液中滴加NaHCO3溶液NaHCO3溶液少量：HCO－3＋OH－＋Ca2＋===CaCO3↓＋H2ONaHCO3溶液过量：2HCO－3＋2OH－＋Ca2＋===CaCO3↓＋CO2－3＋2H2O ②向NaHSO4溶液中滴加Ba(OH)2溶液加Ba(OH)2溶液至SO2－4恰好沉淀：H＋＋OH－＋SO2－4＋Ba2＋===BaSO4↓＋H2O加Ba(OH)2溶液至溶液呈中性：2H＋＋2OH－＋SO2－4＋Ba2＋===BaSO4↓＋2H2O(5)涉及氧化还原反应的离子反应①KMnO4与盐酸反应生成MnCl2和Cl2：2MnO－4＋10Cl－＋16H＋===2Mn2＋＋5Cl2↑＋8H2O②碱性条件下NaClO将Fe(OH)3氧化为Na2FeO4：2Fe(OH)3＋3ClO－＋4OH－===2FeO2－4＋3Cl－＋5H2O2．反思书写离子方程式时的注意事项(1)观察离子方程式中的符号是否正确、合理，如不可逆反应用“===”，可逆反应用“”，气体符号为“↑”，沉淀符号为“↓”。