化学工艺流程
1．（湖南省湘潭一中2020年高三11月高考模拟）镍及其化合物用途广泛。某矿渣的主要成分是（铁酸镍）、NiO、FeO、CaO、等，以下是从该矿渣中回收的工艺路线：
已知：在350℃以上会分解生成和。在焙烧过程中生成、。锡（Sn）位于第五周期第ⅣA族。 （1）焙烧前将矿渣与混合研磨，混合研磨的目的是________。
（2）“浸泡”过程中生成的离子方程式为________，“浸渣”的成分除、外还含有________（填化学式）。 （3）为保证产品纯度，要检测“浸出液”的总铁量：取一定体积的浸出液，用盐酸酸化后，加入将还原为，所需的物质的量不少于物质的量的________倍；除去过量的后，再用酸性标准溶液滴定溶液中的，还原产物为，滴定时反应的离子方程式为________。 （4）“浸出液”中 ，当除钙率达到99％时，溶液中 ________［已知 ］
（5）本工艺中，萃取剂与溶液的体积比（传送侦测对溶液中、的萃取率影响如图所示，的最佳取值是________。
【答案】(1)增大接触面积，加快反应速率，使反应更充分
(2) 、
(3)0.5
(4)
(5)0.25
【分析】某矿渣的主要成分是NiFe2O4（铁酸镍）、NiO、FeO、CaO、SiO2等，加入硫酸铵研磨后，600°C焙烧，已知：(NH4)2SO4在350℃以上会分解生成NH3和H2SO4。NiFe2O4在焙烧过程中生成NiSO4、Fe2(SO4)3，在90°C的热水中浸泡过滤得到浸出液，加入NaF除去钙离子，过滤得到滤液加入萃取剂得到无机相和有机相，无机相通过一系列操作得到硫酸镍，有机相循环使用。 （1）混合研磨增大接触面积，加快反应速率；
（2）“浸泡”过程中Fe2(SO4)3生成FeO(OH)的反应为水解反应，矿渣的主要成分是NiFe2O4（铁酸镍）、NiO、FeO、CaO、SiO2等，加入硫酸铵在600°C焙烧，然后热水浸泡，浸取后的浸渣为FeO(OH)、焙烧是生成的Fe2O3以及微溶于水的硫酸钙和不溶于水的二氧化硅；
（3）用盐酸酸化后，加入SnCl2将Fe3+还原为Fe2+，依据氧化还原反应定量关系计算得
到SnCl2的物质的量不少于Fe3+物质的量的倍数，用酸性K2Cr2O7标准溶液滴定溶液中的Fe2+，还原产物为Cr3+，亚铁离子被氧化为铁离子；
（4）浸出液”中c（Ca2+）=1.0×10-3mol•L-1，当除钙率达到99%时，剩余钙离子1%×1.0×10-3mol/L=1.0×10-5mol/L，结合溶度积常数计算得到溶液中c（F-）；
（5）本工艺中，萃取剂与溶液的体积比（V0/VA）对溶液中Ni2+、Fe2+的萃取率影响如图2所示，最佳取值是镍离子不能被萃取，亚铁离子被萃取，据此选择。
【详解】(1)焙烧前将矿渣与(NH4)2SO4混合研磨，混合研磨的目的是增大接触面积，加快反应速率，使反应更充分，故答案为增大接触面积，加快反应速率，使反应更充分；
(2)“浸泡”过程中Fe2(SO4)3生成FeO(OH)的离子方程式为：，浸渣”的成分除Fe2O3、FeO(OH)外还含有 SiO2、CaSO4，故答案为; SiO2、CaSO4；
(3)为保证产品纯度，要检测“浸出液”的总铁量：取一定体积的浸出液，用盐酸酸化后，加
入SnCl2将Fe3+还原为Fe2+，反应为：2Fe3++Sn2+=Sn4++2Fe2+，所需SnCl2的物质的量不少于Fe3+物质的量的一半，为0.5倍，用酸性K面袋2Cr2O7标准溶液滴定溶液中的Fe2+，还原产物为Cr3+，滴定时反应的离子方程式为：Cr2O2−7+6Fe2++14H+=2Cr3++6Fe3++7H2O，故答案为0.5; Cr2O2−7+6Fe2++14H+=2Cr3++6Fe3++7H2O；
(4)浸出液”中c(Ca2+)=1.0×10−3mol⋅L−1，当除钙率达到99%时，剩余钙离子1%×1.0×10-3mol/L=1.0×10-5mol/L，溶液中，故答案为2.0×10−3；
(5)本工艺中，萃取剂与溶液的体积比(V0/VA)对溶液中Ni2+、Fe2+的萃取率影响如图2所示，最佳取值是镍离子不能被萃取，亚铁离子被萃取，V0/VA的最佳取值是0.25，故答案为0.25。
2.（2020·湖北省黄冈中学高考模拟）铅单质、氧化物、盐在现代工业中有着重要用途。
（1）铅能形成多种氧化物，如碱性氧化物PbO、酸性氧化物PbO2、类似Fe3O颗粒冷却塔4的Pb3O4，
盛有PbO2的圆底烧瓶中滴加浓盐酸，产生黄绿气体，其反应的化学方程式为_______。
（2）以废旧铅酸电池中的含铅废料（Pb、PbO、PbO2、PbSO4及炭黑等）和H2SO4为原料，制备高纯PbO，实现铅的再生利用。其工作流程如下：
过程1中分离提纯的方法是___，滤液2中的溶质主要是____填物质的名称）。过程1中，在Fe2+催化下，Pb和PbO2反应生成PbSO4的化学方程式是_______。
（3）将PbO溶解在HCl和NaCl的混合溶液中，得到含Na2PbCl4的电解液，电解Na2PbCl4溶液生成Pb的装置如图所示。
①写出电解时阴极的电极反应式_________。
②电解过程中通过阳离子交换膜的离子主要为____。
③电解过程中，Na2PbCl4电解液浓度不断减小，为了恢复其浓度，应该向____极室（填“阴”或者“阳”）加入____（填化学式）。
【答案】(1)PbO2+4HCl (浓)= PbCl2+Cl2↑+4H2O
(2)过滤 硫酸钠 Pb+ PbO2+2H2SO4 2PbSO4+2H2O
(3)①PbCl42-+2e-=Pb+4Cl- ② H+ ③阴 PbO
【分析】（1）依据给定信息结合氧化还原反应规律和元素守恒规律作答；
（2）含铅废料（Pb、PbO、PbO2、PbSO4及炭黑等）与硫酸亚铁和硫酸作用，生成不溶物PbSO4、炭黑和滤液硫酸铁、硫酸等，其中硫酸亚铁作催化剂，加快Pb和PbO2的反应，经过过滤得到的PbSO4粗品再与氢氧化钠反应制得PbO粗品，再经过分离提纯得到高纯PbO，据此分析作答；
（3）在上述装置图中，电解池的阳极水中的氢氧根离子发生氧化反应生成氧气，阴极则为PbCl42-得电子生成Pb的过程，再结合电解池的原理分析作答。
【详解】（1）盛有PbO2的圆底烧瓶中滴加浓盐酸，产生黄绿气体，则该气体为，根据氧化还原反应的规律及元素守恒可知，产物还有PbCl2和水，其化学方程式为：PbO2+4HCl (浓)= PbCl2+Cl2↑+4H2O；
（2）过程1中得到了滤液和不溶物PbSO4，则过程1的操作方法为过滤；PbSO4与氢氧化钠反应生成物除了PbO以外，应还有硫酸钠，则滤液2中的溶质主要是硫酸钠，在Fe电极糊2+催化下，Pb和PbO2在稀硫酸作用下发生归中反应生成PbSO4的方程式为：Pb+ PbO2+2H2SO4 2PbSO4+2H2O，故答案为：过滤；硫酸钠；Pb+ PbO2+2H2SO4 2PbSO4+2H2O；
（3）①电解时阴极PbCl42-得电子生成Pb，其电极反应式为PbCl42-+2e-=Pb+4Cl-；
②电解过程中，惰性电极a（阳极）上水失电子发生氧化反应，其电解反应式为：2H2O-4e-=O2↑+4H+，为平衡电荷，生成的H+会通过阳离子交换膜移向阴极，故答案为：H+；
③电解过程中，阴极发生电极反应：PbCl42－+2e-=Pb+4Cl-，则可在阴极补充PbO生成PbCl42-，使Na2PbCl4电解液浓度恢复，故答案为：阴极，PbO。
3．（2020年江苏省南京、盐城高三第一次模拟）利用铝热炼镁还原渣[Al、Ca(AlO2)2、Al2O3、MgO及少量不能被碱液溶出的尖晶石型铝的化合物等]制取Al(OH)3的工艺流程如下：
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(1) “滤渣”成分包括：水合铝酸钙、尖晶石型铝的化合物、不含铝的化合物______________(写两种物质的化学式)。
(2) “溶出”时，在适当条件下，铝及其大部分含铝化合物以NaAlO2溶出。
①金属Al与NaOH溶液反应的化学方程式为________________________________。
②其他条件相同时，Na2CO3、NaOH溶液的浓度对铝的溶出率的影响如图所示：
NaOH溶液浓度一定时，130 g·L－1的Na2CO3溶液对铝的溶出率比100 g·L－1的大，这是因为______________(从平衡移动角度分析)；Na2CO3溶液浓度一定时，当NaOH溶液浓度大于80 g·L－1，铝的溶出率随NaOH溶液浓度增大而减小，可能原因是______________。
(3) “碳分”时，溶液与过量CO2反应的离子方程式为________________________。
(4) “过滤2”的母液经再生处理可返回“溶出”工序循环使用，再生的方法是____________。
【答案】(1)CaCO3、MgO[或Mg(OH)2]
(2)①2Al＋2NaOH＋2H2O===2NaAlO2＋3H2↑ ②Na2CO3浓度大，有利于溶出反应向生成CaCO3方向移动，促进铝的溶出 AlO2-以水合铝酸钙形式重新进入固相[或过量NaOH浓溶液与原料中含钙化合物作用生成Ca(OH)2，Ca(OH)2与NaAlO2作用生成水合铝酸钙]
(3)AlO2-＋CO2＋2H2O===Al(OH)3↓＋HCO3-
全合成切削液配方(4)在不断搅拌下加入适量的生石灰[或熟石灰，答NaOH暂不扣分]，然后过滤去渣
【分析】铝热炼镁还原渣[Al、Ca(AlO2)2、Al2O3、MgO及少量不能被碱液溶出的尖晶石型铝的化合物等]加入NaOH、Na2CO3溶液溶出，过滤后滤渣中含有水合铝酸钙、尖晶石型铝的化合物、不含铝的化合物、CaCO3 MgO [Mg(OH)2 ]，滤液中含有NaAlO2 ，通入CO2 后发生AlO2-＋CO2＋2H2O=Al(OH)3↓＋HCO3- ，过滤得母液中含NaHCO3 ，滤渣是Al(OH)3 。
【详解】(1) 过滤1，“滤渣”成分包括：水合铝酸钙、尖晶石型铝的化合物、不含铝的化合物CaCO3、MgO[或Mg(OH)2]。
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