1、2022 届高三大一轮复习工艺流程题专题周练_07 稀土提取制备工艺流程 一、单选题（本大题共 12 小题，共 36 分）1.氢氧化铈Ce(OH)4是一种重要的稀土氢氧化物。平板电视显示屏生产过程中会产生大量的废玻璃粉末(含SiO2、Fe2O3、CeO2)，某课题组以此粉末为原料回收铈，设计实验流程如下：下列说法错误的是A.滤渣 A 中主要含有SiO2、CeO2B.过滤操作中用到的玻璃仪器有烧杯、漏斗、玻璃棒C.过程中发生反应的离子方程式为CeO2+H2O2+3H+=Ce3+2H2O+O2 D.过程中消耗 11.2 L O2(已折合成标准状况)，转移电子数为2 6.02 10232.钒是一种熔
2、点高、硬度大、无磁性的金属，广泛应用于钢铁、航空航天、能源等领域。工业上利用冶炼铝生成的固体废料 赤泥(主要成分为Fe2O3、Al2O3、V2O5及少量稀土金属氧化物)提取金属钒，其工艺流程图如下：已知：钒有多种价态，其中+5价最稳定。钒在溶液中主要以VO 2+和VO 3的形式存在，且存在平衡VO 2+H2O VO 3+2H+。下列说法正确的是()A.工业生产中，碱浸步骤可选用较为廉价的氨水B.可以推测VO2Cl的溶解度大于NH4VO3C.焙烧非磁性产品所得的固体产物加酸溶解时，应加入过量盐酸使其溶解完全D.将磁性产品加入稀硝酸溶解，取上层清液再加入 KSCN 溶液后无明显现象，则磁性产品中一
3、定不含铁元素3.钒有多种价态，其中+5价最稳定。钒在溶液中主要以VO2+和VO3的形式存在，且存在平衡VO2+H2O VO3+2H+。工业上利用冶炼铝生成的固体废料 赤泥(主要成分为Fe2O3、Al2O3、V2O5及少量稀土金属氧化物)提取金属钒，其工艺流程如图：下列说法正确的是A.工业生产中，碱浸步骤可选用较为廉价的氨水B.可以推测VO2Cl、NH4Cl、三者中溶解度较小的是NH4VO3C.焙烧非磁性产品所得的固体产物加酸溶解时，应加入过量盐酸使其溶解完全D.将磁性产品加入稀硝酸溶解，取上层清液再加入 KSCN 溶液后未见红色，则磁性产品中一定不含铁元素4.钒是一种熔点高、硬度大、无磁性的金
4、属，广泛应用于钢铁、航空航天、能源等领域。工业上利用冶炼铝生成的固体废料 赤泥(主要成分为Fe2O3、Al2O3、V2O5及少量稀土金属氧化物)提取金属钒，其工艺流程图如下：已知：钒有多种价态，其中+5价最稳定。钒在溶液中主要以VO 2+和VO 3的形式存在，且存在平衡VO 2+H2OVO 3+2H+。下列说法正确的是()A.工业生产中，碱浸步骤可选用较为廉价的氨水B.可以推测VO2Cl溶解度大于NH4VO3C.焙烧非磁性产品所得的固体产物加酸溶解时，应加入过量盐酸以使其溶解完全D.将磁性产品加入稀硝酸溶解，取上层清液再加入 KSCN 溶液后未见血红色，则磁性产品中一定不含铁元素5.氢氧化铈C
5、e(OH)4是一种重要的稀土氢氧化物。平板电视显示屏生产过程中会产生大量的废玻璃粉末(含SiO2、Fe2O3、CeO2)，某课题组以此粉末为原料回收铈，设计实验流程如下。下列说法中错误的是()A.滤渣 A 中主要含有SiO2、CeO2B.过滤操作中用到的玻璃仪器有烧杯、漏斗、玻璃棒C.过程中发生反应的离子方程式为：CeO2+H2O2+3H+=Ce3+2H2O+O2 D.过程中消耗11.2 L(标准状况下)O2，转移电子数为2 6.02 10236.工业上利用冶炼铝生成的固体废料 赤泥(主要成分为Fe2O3、Al2O3、V2O5及少量稀土金属氧化物)提取金属钒，其工艺流程图如下：已知：钒有多种价
6、态，其中+5价最稳定。钒在溶液中主要以VO2+和VO3的形式存在，且存在平衡：VO2+H2O VO3+2H+，下列说法错误的是A.工业生产中，碱浸步骤可选用 NaOH 溶液B.可以推测生成NH4VO3的原因是：NH4+VO3=NH4VO3 C.焙烧非磁性产品所得的固体产物加酸溶解时，应加入过量盐酸使其溶解完全D.将磁性产品加足量稀硝酸溶解，取上层清液再加入 KSCN 溶液，溶液变为红色7.钒是一种熔点高、硬度大、无磁性的金属，广泛应用于钢铁、航空航天、能源等领域。工业上利用冶炼铝生成的固体废料 赤泥(主要成分为Fe2O3、Al2O3、V2O5及少量稀土金属氧化物)提取金属钒，其工艺流程图如下：
7、已知：钒有多种价态，其中+5价最稳定。钒在溶液中主要以VO2+和VO3的形式存在，且存在平衡VO2+H2O VO3+2H+。下列说法正确的是()A.工业生产中，碱浸步骤可选用较为廉价的氨水B.可以推测VO2Cl溶解度大于NH4VO3C.焙烧非磁性产品所得的固体产物加酸溶解时，应加入过量盐酸使其溶解完全D.将磁性产品加入稀硝酸溶解，取上层清液再加入 KSCN 溶液后未见红色，则磁品中一定不含铁元素8.钒是一种熔点高、硬度大、无磁性的金属，广泛应用于钢铁、航空航天、能源等领域。工业上利用冶炼铝生成的固体废料 赤泥(主要成分为Fe2O3、Al2O3、V2O5及少量稀土金属氧化物)提取金属钒，其工艺流
8、程如图所示：已知：钒有多种价态，其中+5价最稳定。钒在溶液中主要以VO2+和VO3的形式存在，且存在平衡。下列说法正确的是()A.工业生产中，碱浸步骤可选用较为廉价的氨水B.可以推测VO2Cl溶解度大于NH4VO3C.焙烧非磁性产品所得的固体产物加酸溶解时，应加入过量盐酸使其溶解完全D.将磁性产品加入稀硝酸溶解，取上层清液再加入 KSCN 溶液后未见红色，则磁性产品中一定不含铁元素9.二氧化铈CeO2是一种重要的稀土氧化物。平板电视显示屏生产过程中产生大量的废玻璃粉末(含SiO2、Fe2O3、CeO2以及其他少量可溶于稀酸的物质)。某课题组以此粉末为原料回收铈，设计实验流程如下：下列说法不正确
9、的是()A.洗涤滤渣 A 的目的是为了去除滤渣上附着的稀盐酸B.第步反应的离子方程式是2CeO2+H2O2+6H+=2Ce3+O2 +4H2OC.滤渣 B 的主要成分是SiO2D.萃取是分离稀土元素的常用方法，已知化合物 TBP 作为萃取剂能将铈离子从水溶液中萃取出来，由此可知 TBP 与水互不相溶。10.二氧化铈(CeO2)是一种重要的稀土氧化物。平板电视显示屏生产过程中产生大量的废玻璃粉末(含SiO2、Fe2O3、CeO2以及其他少量可溶于稀酸的物质)。某课题组以此粉末为原料回收铈，设计实验流程如图所示：下列说法不正确的是()A.萃取是分离稀土元素的常用方法，已知化合物 TBP 作为萃取剂
10、能将Ce3+从水溶液中萃取出来，由此可知 TBP 与水互不相溶B.第步反应的离子方程式是2CeO2+H2O2+6H+=2Ce3+O2 +4H2OC.滤渣 B 的主要成分是SiO2D.洗涤滤渣 A 的目的是为了除去滤渣上附着的稀盐酸11.工业上利用冶炼铝生成的固体废料 赤泥(主要成分为Fe2O3、Al2O3、V2O5及少量稀土金属氧化物)提取金属钒，其工艺流程图如图，已知：钒有多种价态，其中+5价最稳定。钒在溶液中主要以VO 2+和VO 3的形式存在，且存在平衡VO 2+H2O VO 3+2H+。下列说法正确的是()A.工业生产中，碱浸步骤可选用较为廉价的氨水B.可以推测VO2Cl溶解度大于NH
11、4VO3C.焙烧非磁性产品所得的固体产物加酸溶解时，应加入过量盐酸使其溶解完全D.将磁性产品加入稀硝酸溶解，取上层清液再加入 KSCN 溶液后未见红色，则该产品中一定不含铁元素12.氢氧化铈Ce(OH)4是一种重要的稀土氢氧化物。平板电视显示屏生产过程中产生大量的废玻璃粉末(含SiO2、Fe2O3、CeO2)，某课题组以此粉末为原料回收铈，设计实验流程如下：下列说法中错误的是()A.滤渣 A 中主要含有Fe2O3、CeO2B.过滤操作中用到的玻璃仪器有烧杯、漏斗、玻璃棒C.过程中发生的离子方程式为：CeO2+H2O2+H+=Ce3+H2OD.过程中消耗标准状况下11.2L O2，转移的电子数为
12、2NA二、流程题（本大题共 6 小题，共 64 分）13.我国是世界上稀土资源最丰富的国家，钇(Y)作为稀土元素之一，在激光材料和超导材料方面有着重要的应用。工业上通过钇矿石(主要成分为Y2FeBe2Si2O10)制取氧化钇和铍的工艺流程如下图所示：已知：钇(Y)的常见化合价为+3；铍(Be)与铝化学性质相似；25时，相关金属离子形成氢氧化物沉淀的 PH 范围如下表：(假设表中金属离子初始浓度co(Mn+)=0.01mol/L，当溶液中某种离子浓度c 1.0 105mol/L时，可认为该离子沉淀完全)。离子开始沉淀时的 PH完全沉淀时的 PHFe3+2.13.1Y3+6.57.5(1)Y2Fe
13、Be2Si2O10可用氧化物的形式表示为_。(2)已知将钇矿石与NaOH(s)在高温下共熔，生成的固体产物有Y(OH)3、Fe2O3、Na2SiO3和Na2BeO2，试写出相关的化学反应方程式并配平_。(3)若向滤液中加入过量的氢氧化钠溶液发生的离子反应有_。(4)根据表中数据计算常温下KspY(OH)3=_。(5)实验室洗涤过滤所得Y(OH)3沉淀的操作是_。(6)某同学设计用石墨棒和铜棒作两极，通过电解NaCl BeCl2混合熔融盐来制备 Be 同时得到副产物Cl2，则铜棒上发生的电极反应式为_。14.稀土元素包括钪、钇和镧系共 17 种元素，是重要的战略资源，我国稀土资源丰富。从氟碳铈矿
14、(主要化学成分为CeFCO3)提取铈族稀土元素的一种工艺流程如下：已知：焙烧后铈元素主要以CeO2形式存在，Ce(OH)3的Ksp=1.0 1020。Ce4+能与SO42结合成CeSO42+，Ce3+能被萃取剂 HR 萃取。(1)为提高原料的利用率，焙烧前应将矿石_处理。(2)“浸取”过程中铈元素发生反应的离子方程式为_。(3)“转化”过程中H2O2的作用是_。(4)“萃取”过程中发生反应：Ce3+(水层)+3HR(有机层)(有机层)+3H+(水层)，设计“萃取”和“反萃取”操作的目的是_；HR 应该具有的特点是_。a.萃取剂 HR 的密度一定比水大b.萃取剂 HR 不溶于水，也不和水反应c.
15、萃取剂 HR 和Ce3+不反应d.Ce3+在萃取剂中溶解度大于水中(5)“调节 pH”时，为了使Ce3+完全沉淀(浓度小于1 105mol/L)，溶液的 pH 应大于_。(6)“氧化”操作得到产品的化学方程式为_。(7)CeO2是汽车尾气净化器中的关键催化剂，能在还原性气氛中供氧，在氧化性气氛中耗氧，过程为：。写出CeO2消除 CO 的化学方程式_。15.氟碳铈矿(主要成分为CeFCO3，还有其它稀土元素)是提取稀土化合物、冶炼铈的重要矿物原料，以氟碳铈矿为原料提取铈的工艺流程如图所示。回答下列问题：已知：铈的常见化合价为+3、+4。四价铈不易进入溶液，而三价铈易进入溶液。(1)焙烧后生成Ce
16、O2，焙烧氟碳铈矿的目的是_。(2)酸浸时双氧水的作用是_。(3)为了提高酸浸率，可以适当提高反应温度，但温度偏高浸出率反而会减小，其原因是_。(4)有机物 HT 能将Ce3+从水溶液中提取出来，该过程可表示为Ce3+(水层)+3HT(有机层)CeT3(有机层)+3H+(水层)。向CeT3(有机层)中加入稀硫酸能获得较纯的含Ce3+水溶液，从平衡角度解释其原因：_。(5)已知，298K 时，KspCe(OH)3=5 1020，若溶液中c(Ce3+)=0.05mol L1，加碱调节 pH 到_时Ce3+开始沉淀(忽略加碱过程中溶液体积变化)。(6)写出向Ce(OH)3悬浊液中通入氧气得到产品Ce
17、(OH)4的化学方程式：_。16.稀土工业生产中，草酸(H2C2O4)是稀土元素沉淀剂。工业生产中会产生稀土草酸沉淀废水，其主要成分为盐酸和草酸的混合溶液及微量的草酸稀土杂质等。此废水腐蚀性较强，直接排放会造成环境污染。工业上处理废水的方法包括“氧化法”和“沉淀法”。相关工业流程如图所示：25时，各物质的溶度积常数如下表：回答下列问题：(1)“氧化法”中Fe3+是反应的催化剂，反应产生了两种无毒气体。则草酸和臭氧反应的化学方程式为_。(2)“氧化”步骤中，当废水pH=1.0时，单位时间内的草酸去除率接近55%；当废水的pH 上升至5.5时，单位时间内的草酸去除率只有5%，其原因是_。为了使加入
18、的17.5mg L1的Fe3+催化效果达到最佳，废水酸化时应将 pH 调整至小于_(已知lg2=0.3，1g5=0.7)。(3)“沉淀法”：将1.5mol PbSO4沉淀剂加到 1L 含有0.1mol L1草酸的模拟废水中。沉淀时发生的离子反应为PbSO4(s)+H2C2O4(aq)PbC2O4(s)+2H+(aq)+SO42(aq)。请计算此反应的平衡常数K=_。(4)滤饼“酸化”“过滤”后可重复利用的物质为_(填化学式)。(5)比较“氧化法”和“沉淀法”，从原料利用率角度分析，方法_(填“”或“”)更好，原因是_。17.我国稀土资源丰富，稀土元素包括钪、钇和镧系共 17 种元素，是重要的战
19、略资源。一种从氟磷灰石主要成分为Ca5(PO4)3F，还含有少量REPO4，RE 表示稀土元素中提取铈族(Ce、La、Nd 等)稀土元素的工艺流程如下：回答下列问题：(1)酸浸时，为了提高浸取率，可以适当升高温度，但是温度不能太高，原因是_。酸浸时不能使用玻璃容器，原因是_。(2)萃取时，TBP 是一种磷酸三丁酯，不溶于水，能萃取金属阳离子和酸分子。水相应该从分液漏斗的_(填“上口倒出”或“下口放出”)。(3)酸浸液经过多次萃取后，萃余水相 pH 发生变化，且析出CaHPO4。已知：K1(H3PO4)=7.0 103，K2(H3PO4)=6.0 108，K3(H3PO4)=4.8 1013；K
20、spCa3(PO4)2=2.0 1029，Ksp(CaHPO4)=1.0 107，Ca(H2PO4)2易溶于水。若多次萃取后溶液的pH=3.0，c(H3PO4)=0.01 mol L1，则析出CaHPO4时，溶液中c(Ca2+)=_(保留三位有效数字)。(4)用氨水反萃取后，水相过滤后滤渣的主要成分为REPO4、Ca3(PO4)2、CaHPO4，则加入硫酸的主要目的是_。(5)生成的草酸铈Ce2(C2O4)3 2H2O用热重法对其进行热分解，得到剩余固体的质量随温度变化的曲线如图所示。220580 之间发生反应的化学方程式为_。c点固体成分为_(填化学式)。18.二氧化铈CeO2是一种重要的稀
21、土氧化物，平板电视显示屏生产过程中产生大量的废玻璃粉末含(SiO2、Fe2O3、CeO2、FeO 等物质)。某课题组以此粉末为原料，设计如下工艺流程对资源进行回收，得到纯净的CeO2和硫酸铁铵晶体。已知：CeO2不溶于稀硫酸，也不溶于 NaOH 溶液(1)稀酸 A 的分子式是_。(2)滤液 1 中加入H2O2溶液的目的是_。滤渣 1 中加入稀酸 A 和H2O2发生反应的离子方程式为_。(3)某同学设计实验证明滤液 1 中含有Fe3+，他所用的试剂的化学式为_。(4)己知溶液中的Fe2+一定条件下可生成Fe3O4，Fe3O4晶体中Fe2+与Fe3+的个数比为_。(5)由滤液 2 生成Ce(OH)
22、4的离子方程式_。(6)硫酸铁铵晶体Fe2(SO4)3 2(NH4)2SO4 3H2O广泛用于水的净化处理，请用离子方程式解释其作用原理：_。答案和解析1.【答案】C【解析】【分析】本题是对化学工艺流程知识的考察，是高考常考题型，难度一般。关键是依据流程图合理的推导物质的变化，侧重知识的能力考察。【解答】该反应过程为：SiO2、Fe2O3、CeO2等中加入盐酸，氧化铁转化成三价铁离子存在于滤液中，滤渣 A 为SiO2、CeO2；加入稀硫酸和H2O2，CeO2转化为Ce3+；加入碱后Ce3+转化为沉淀，通入氧气将 Ce 从+3氧化为+4，得到产品；A.滤渣 A 中主要含有SiO2、CeO2，故
23、A 正确；B.过滤操作中用到的玻璃仪器有烧杯、漏斗、玻璃棒，故 B 正确；C.过程中发生稀硫酸、H2O2，CeO2三者反应生成转化为Ce2(SO4)3、O2和H2O，反应的离子方程式为：6H+H2O2+2CeO2=2Ce3+O2 +4H2O，故 C 错误；D.过程中消耗标准状况下11.2LO2，转移的电子数为11.2L22.4L/mol 4 NAmol1=2NA，故 D正确。故选 C。2.【答案】B【解析】【分析】本题考查工艺流程，解题的关键是理解整个过程，侧重考查学生分析能力、知识迁移运用能力，难度一般。【解答】赤泥进行碱浸，氧化铝溶解形成偏铝酸盐，再通入二氧化碳得到氢氧化铝沉淀；滤渣 1
24、系列操作得到V2O5，可知滤渣 1 中含有Fe2O3、V2O5及少量稀土金属氧化物，进行还原、磁选，磁性产品中含有 Fe 等，非磁性产品含有 V 元素，在足量空气中焙烧后用盐酸溶解，钒在溶液中主要以VO 2+和VO 3的形式存在，再加入氯化铵转化为NH4VO3，焙烧得到V2O5，溶液中存在平衡VO 2+H2O VO 3+2H+，盐酸过量会抑制NH4VO3的生成，盐酸溶解时不易过量。A.氨水不能溶解氧化铝，故 A 错误；B.用盐酸溶解后的溶液中含有VO 2+、VO 3、Cl，加入氯化铵会生成NH4VO3沉淀，反应向生成更难溶的物质进行，可以推测VO2Cl溶解度大于NH4VO3，故 B 正确；C.
25、溶液中存在平衡VO 2+H2O VO 3+2H+，盐酸过量平衡逆向移动，会抑制NH4VO3的生成，不能加入过量的盐酸，故 C 错误；D.加入的硝酸不足，Fe 元素被硝酸氧化可能生成亚铁离子，亚铁离子与 KSCN 溶液无明显现象，故 D 错误。3.【答案】B【解析】【分析】本题考查物质制备工艺流程，熟练掌握元素化合物性质，对于工艺流程题目解答关键是理解整个过程，常涉及物质的分离提纯、条件的控制、原理的分析评价、陌生方程式书写等，而涉及的元素化合物多是中学比较陌生的，侧重考查学生分析能力、知识迁移运用能力。【解答】赤泥进行碱浸，氧化铝溶解形成偏铝酸盐，再通入二氧化碳得到氢氧化铝沉淀。滤渣 1 经一
26、系列操作得到V2O5，可知滤渣 1 中含有Fe2O3、V2O5及少量稀土金属氧化物，进行还原、磁选，磁性产品中含有 Fe 等，非磁性产品含有 V 元素，在空气中焙烧后用盐酸溶解，钒在溶液中主要以VO2+和VO3的形式存在，再加入氯化铵转化为NH4VO3，焙烧得V2O5，由溶液中存在平衡VO2+H2O VO3+2H+，盐酸过量会抑制NH4VO3的生成，盐酸溶解时不宜过量。A.工业生产中，碱浸步骤是溶解氧化铝，必须用强碱，氨水不能溶解氧化铝，故 A 错误；B.VO2Cl可溶，NH4VO3不溶，可以推测VO2Cl溶解度大于NH4VO3，故 B 正确；C.由于钒在溶液中主要以VO2+和VO3的形式存在
27、，且存在平衡VO2+H2O VO3+2H+，盐酸过量平衡逆向移动，会抑制NH4VO3的生成，不能加入过量的盐酸，故 C 错误；D.若加入的硝酸不足，Fe 元素被硝酸氧化可能生成亚铁离子，亚铁离子遇 KSCN 溶液无明显现象，故 D 错误；故选 B。4.【答案】B【解析】【分析】本题考查物质制备工艺流程，熟练掌握元素化合物性质，对于工艺流程题目解答关键是理解整个过程，常涉及物质的分离提纯、条件的控制、原理的分析评价、陌生方程式书写等，而涉及的元素化合物多是中学比较陌生的，侧重考查学生分析能力、知识迁移运用能力。【解答】赤泥进行碱浸，氧化铝溶解形成偏铝酸盐，再通入二氧化碳得到氢氧化铝沉淀。滤渣 1
28、 系列操作得到V2O5，可知滤渣 1 中含有Fe2O3、V2O5及少量稀土金属氧化物，进行还原、磁选，磁性产品中含有 Fe 等，非磁性产品含有 V 元素，在空气中焙烧后用盐酸溶解，钒在溶液中主要以VO 2+和VO 3的形式存在，再加入氯化铵转化为NH4VO3，焙烧得到V2O5，溶液中存在平衡VO 2+H2O VO 3+2H+，盐酸过量会抑制NH4VO3的生成，盐酸溶解时不易过量。A.氨水不能溶解氧化铝，故 A 错误；B.用盐酸溶解后的溶液中含有VO 2+、VO 3、Cl，加入氯化铵会生成NH4VO3沉淀，反应向生成更难溶的物质进行，可以推测VO2Cl溶解度大于NH4VO3，故 B 正确；C.溶
29、液中存在平衡VO 2+H2O VO 3+2H+，盐酸过量平衡逆向移动，会抑制NH4VO3的生成，不能加入过量的盐酸，故 C 错误；D.加入的硝酸不足，Fe 元素被硝酸氧化可能生成亚铁离子，亚铁离子遇 KSCN 溶液无明显现象，故 D 错误。故选 B。5.【答案】C【解析】【分析】本题是对化学工艺流程知识的考查，是高考常考题型，难度一般，关键是依据流程图合理的推导物质的变化，侧重知识的能力考查。【解答】该反应过程为：SiO2、Fe2O3、CeO2中加入盐酸，氧化铁转化成三价铁离子存在于滤液中，滤渣 A 为SiO2、CeO2；加入稀硫酸和H2O2，CeO2转化为Ce3+；加入碱后Ce3+转化为沉淀
30、，通入氧气将 Ce 从+3氧化为+4，得到产品；A.滤渣 A 中主要含有SiO2、CeO2，故 A 正确；B.过滤操作中用到的玻璃仪器有烧杯、漏斗、玻璃棒，故 B 正确；C.过程中发生稀硫酸、H2O2，CeO2三者反应生成转化为Ce2(SO4)3、O2和H2O，反应的离子方程式为：6H+H2O2+2CeO2=2Ce3+O2 +4H2O，故 C 错误；D.过程中消耗标准状况下11.2LO2，转移的电子数为11.2L22.4L/mol 4 NAmol1=2NA，故 D正确；故选 C。6.【答案】C【解析】【分析】本题考查物质的分离和提纯方法和基本操作的原理分析，难度较难。【解答】A.工业生产中，碱
31、浸步骤是溶解氧化铝，必须用强碱，可选用 NaOH 溶液，故 A 正确；B.VO2Cl可溶，NH4VO3不溶，可以推测生成NH4VO3的原因是：NH4+VO3=NH4VO3，故B 正确；C.固体产物加酸溶解时生成VO3，由于钒在溶液中主要以VO2+和VO3的形式存在，且存在平衡VO2+H2O VO3+2H+，加过量盐酸不利于固体产物的溶解，故 C 错误；D.将磁性产品加入足量稀硝酸溶解，则 Fe 元素完全被氧化为Fe3+，取上层清液再加入 KSCN溶液，溶液变为红色，故 D 正确。故选 C。7.【答案】B【解析】【分析】本题考查物质的分离和提纯方法和基本操作的原理分析，难度中等。【解答】赤泥进行
32、碱浸，氧化铝溶解形成偏铝酸盐，再通入二氧化碳得到氢氧化铝沉淀；滤渣 1 中含有Fe2O3、V2O5及少量稀土金属氧化物，进行还原、磁选，磁性产品中含有铁等，非磁性产品含有 V 元素，在空气中焙烧后用盐酸溶解，钒在溶液中主要以VO2+和VO3的形式存在，再加入氯化铵转化为NH4VO3，焙烧得到V2O5。A.工业生产中，碱浸步骤是溶解氧化铝，必须用强碱，不可选用较为廉价的氨水，A 错误；B.用盐酸溶解后的溶液中含有VO2+、VO3、Cl，加入氯化铵会生成NH4VO3沉淀，反应向生成更难溶的物质进行，可以推测VO2Cl溶解度大于NH4VO3，B 正确；C.由于钒在溶液中主要以VO2+和VO3的形式存
33、在，且存在平衡VO2+H2O VO3+2H+，加过量盐酸平衡逆向移动，不利于生成NH4VO3，C 错误；D.将磁性产品加入稀硝酸溶解，取上层清液再加入 KSCN 溶液后未见红色，可能是硝酸量不足生成亚铁离子，不能说明磁品中不含铁元素，D 错误。故选 B。8.【答案】B【解析】【分析】本题考查物质制备工艺流程，熟练掌握元素化合物性质，对于工艺流程题目解答关键是理解整个过程，常涉及物质的分离提纯、条件的控制、原理的分析评价、陌生方程式书写等，而涉及的元素化合物多是中学比较陌生的，侧重考查学生分析能力、知识迁移运用能力。【解答】A.氨水不能溶解氧化铝，A 错误；B.用盐酸溶解后的溶液中含有VO2+、
34、VO3、Cl，加入氯化铵会生成NH4VO3沉淀，反应向生成更难溶的物质进行，可以推测VO2Cl溶解度大于NH4VO3，B 正确；C.溶液中存在平衡VO2+H2O VO3+2H+，盐酸过量平衡逆向移动，会抑制NH4VO3的生成，不能加入过量的盐酸，C 错误；D.加入的硝酸不足时，与 Fe 反应生成Fe2+，Fe2+遇 KSCN 溶液无明显现象，D 错误。故选 B。9.【答案】A【解析】【分析】本题是对化学工艺流程知识的考察，是高考常考题型，难度一般。关键是依据流程图合理的推导物质的变化，侧重知识的能力考察。【解答】A.依据流程图，洗涤滤渣 A 的目的是为了去除滤渣上附着的氯化铁，故 A 错误；B
35、.依据流程图，第步反应的离子方程式是：2CeO2+H2O2+6H+=2Ce3+O2+4H2O，故 B 正确；C.依据流程图可知，滤渣 B 的主要成分是 SiO2，故 C 正确；D.萃取是分离稀土元素的常用方法，已知化合物 TBP 作为萃取剂能将铈离子从水溶液中萃取出来，由此可知 TBP 与水互不相溶，符合萃取的原理，故 D 正确。故选 A。10.【答案】D【解析】【分析】本题是对化学工艺流程知识的考查，是高考常考题型，难度一般，关键是依据流程图合理的推导物质的变化，侧重知识的能力考查。【解答】A.萃取是分离稀土元素的常用方法，已知化合物 TBP 作为萃取剂能将Ce3+从水溶液中萃取出来，由此可
36、知 TBP 与水互不相溶，符合萃取的原理，故 A 正确。B.依据流程图，第步反应的离子方程式是：2CeO2+H2O2+6H+=2Ce3+O2 +4H2O，故 B 正确；C.依据流程图可知，滤渣 B 的主要成分是SiO2，不溶于稀盐酸和稀硫酸，故 C 正确；D.依据流程图，洗涤滤渣 A 的目的是为了去除滤渣上附着的氯化铁，故 D 错误；故答案为 D。11.【答案】B【解析】【分析】本题考查物质制备工艺流程，熟练掌握元素化合物性质，对于工艺流程题目解答关键是理解整个过程，常涉及物质的分离提纯、条件的控制、原理的分析评价、陌生方程式书写等，而涉及的元素化合物多是中学比较陌生的，侧重考查学生分析能力、
37、知识迁移运用能力。【解答】A.工业生产中，碱浸步骤是溶解氧化铝，必须用强碱，不可选用较为廉价的弱碱氨水，故 A错误；B.VO2Cl可溶，NH4VO3不溶，可以推测VO2Cl溶解度大于NH4VO3，故 B 正确；C.由于钒在溶液中主要以VO2+和VO3的形式存在，且存在平衡VO2+H2O VO3+2H+，加过量盐酸 b 不利于非磁性产品的溶解，故 C 错误；D.将磁性产品加入稀硝酸溶解，取上层清液再加入 KSCN 溶液后未见红色，可能是硝酸量不足，产品中可能含铁元素，故 D 错误。故选 B。12.【答案】C【解析】【分析】本题是对化学工艺流程知识的考查，是高考常考题型，难度一般。关键是依据流程图
38、合理的推导物质的变化，侧重知识的能力考查。【解答】该反应过程为：SiO2、Fe2O3、CeO2等中加入氢氧化钠，SiO2转化硅酸钠存在于滤液中，滤渣 A 为Fe2O3、CeO2；加入稀硫酸和H2O2，CeO2转化为Ce3+；加入碱后Ce3+转化为沉淀，通入氧气将 Ce 从+3氧化为+4，得到产品；A.滤渣 A 中主要含有Fe2O3、CeO2，故 A 正确；B.过滤操作中用到的玻璃仪器有烧杯、漏斗、玻璃棒，故 B 正确；C.过程中稀硫酸、H2O2，CeO2三者反应生成Ce2(SO4)3、O2和H2O，反应的离子方程式为：6H+H2O2+2CeO2=2Ce3+O2 +4H2O，故 C 错误；D.过
39、程中消耗标准状况下11.2L O2，转移的电子数为11.2L22.4L/mol 4 NA=2NA，故 D 正确。故选 C。13.【答案】(1)Y2O3 FeO 2BeO 2SiO2(2)4Y2FeBe2Si2O10+32NaOH+O2 高温 8Y(OH)3+2Fe2O3+8Na2SiO3+8Na2BeO2+4H2O(3)H+OH=H2O、Be2+4OH=BeO22+2H2O(4)1.0 1024.5(5)将所得Y(OH)3沉淀置于过滤器中，向过滤器中注入蒸馏水至恰好完全浸没沉淀后，静置，待水自然流下后，重复操作两到三次即可(6)Be2+2e=Be【解析】【分析】本题考查无机工业流程分析，为高频
40、考点，把握物质的性质、发生的反应、混合物分离提纯为解答的关键，侧重分析与实验能力的考查，题目难度不大。【解答】(1)Y2FeBe2Si2O10中 Y 为+3价，Be 为+2价，Si 为+4价，O 为2价，由化合价代数和为 0，可知铁元素为+2价。故Y2FeBe2Si2O10可表示为Y2O3 FeO 2BeO 2SiO2。(2)由所给产物可知铁元素化合价发生变化而其他金属元素化合价不变，故一定有氧气参与反应，由所给产物结合元素守恒和得失电子守恒可以配得相关化学反应方程式为4Y2FeBe2Si2O10+32NaOH+O2 高温 8Y(OH)3+2Fe2O3+8Na2SiO3+8Na2BeO2+4H
41、2O。(3)分析流程可知，滤液 II 是由 NaCl、HCl、BeCl2组成的混合液，故加入过量氢氧化钠溶液首先会发生中和反应，再由“已知”可知BeCl2与过量 NaOH 溶液反应，离子方程式为H+OH=H2O、Be2+4OH=BeO22+2H2O。(4)常温下，当Y3+沉淀完全时，其pH=7.5，故此时溶液中c(OH)=1.0 106.5mol/L，c(Y3+)=1.0 105.0mol/L，故 K spY(OH)3=c(Y3+)c3(OH)=1.0 1024.5。(5)实验室洗涤过滤所得Y(OH)3沉淀的操作是：将所得Y(OH)3沉淀置于过滤器中，向过滤器中注入蒸馏水至恰好完全浸没沉淀后，
42、静置，待水自然流下后，重复操作两到三次即可。(6)由电解混合液所得产物可知，铜棒只能作阴极，石墨棒作阳极，铜棒上是铍离子放电生成铍单质，电极反应式为Be2+2e=Be。14.【答案】(1)粉碎；(2)CeO2+4H+SO42=CeSO42+2H2O；(3)将+4价的铈还原为+3价，以便萃取；(4)提纯、富集铈元素；bcd；(5)9；(6)4Ce(OH)3+O2+2H2O=4Ce(OH)4；(7)CeO2+xCO=CeO2x+xCO2。【解析】【分析】本题主要考查的是化学工艺流程，理解题干信息的含义和化工流程图中每步骤的实验原理是解题的关键，难度较大。【解答】(1)为提高原料的利用率，焙烧前应将
43、矿石粉碎处理，以增大反应物的接触面积，故答案为：粉碎；(2)由题干信息可知，浸取”过程中的反应物是CeO2和硫酸，产物是CeSO42+，则反应的离子方程式为CeO2+4H+SO42=CeSO42+2H2O，故答案为：CeO2+4H+SO42=CeSO42+2H2O；(3)由题干信息中Ce3+能被 HR 萃取，可知“转化”过程中H2O2的作用是将+4价的铈还原为+3价，以便萃取，故答案为：将+4价的铈还原为+3价，以便萃取；(4)设计“萃取”和“反萃取”操作的目的是提纯、富集铈元素；萃取剂应具备的性质有：萃取剂不能与水互溶且也不能与水反应，萃取剂不能与被萃取的物质反应，被萃取的物质在萃取剂中的溶
44、解度要大于其在水中的溶解度，故答案为：提纯、富集铈元素；bcd；(5)由Ce(OH)3的溶度积可知，为了使Ce3+完全沉淀，溶液中的至少为c(OH)=Kspc(Ce3+)3=1102011053=1 105mol/L，则c(H+)=110141105 mol/L=1 109mol/L，故溶液的 pH 应大于9，故答案为：9；(6)“氧化”操作得到产品的化学方程式为4Ce(OH)3+O2+2H2O=4Ce(OH)4，故答案为：4Ce(OH)3+O2+2H2O=4Ce(OH)4；(7)CeO2消除 CO 是在还原气氛中的反应，根据题干反应过程的方程式可知，CeO2消除 CO 的化学方程式为CeO2
45、+xCO=CeO2x+xCO2。故答案为：CeO2+xCO=CeO2x+xCO2。15.【答案】(1)将铈氧化为四价，与其它稀土元素分离(2)还原剂(3)温度升高，双氧水发生分解，造成浸出率偏小(4)向混合液中加入稀硫酸，使c(H+)增大，平衡向形成Ce3+水溶液方向移动(5)8(6)4Ce(OH)3+O2+2H2O=4Ce(OH)4【解析】【分析】本题主要考查了化学工艺流程，涉及物质的分离操作、化学平衡的移动、氧化还原反应及Ksp有关计算，是对化学基础知识的综合考查，对学生综合应用基础知识的能力要求较高，题目难度中等。【解答】(1)根据四价铈不易进入溶液，而三价铈易进入溶液，焙烧后生成CeO
46、2，则焙烧氟碳铈矿的目的是将铈氧化为四价，与其它稀土元素分离；故答案为：将铈氧化为四价，与其它稀土元素分离；(2)酸浸时铈的化合价由+4价降低为+3价，且生成氧气，故双氧水的作用是还原剂；故答案为：还原剂；(3)H2O2易受热分解，则温度不易太高，故答案为：温度升高，双氧水发生分解，造成浸出率偏小；(4)根据平衡Ce3+(水层)+3HT(有机层)CeT3(有机层)+3H+(水层)可知，混合液中加入H2SO4使c(H+)增大，平衡向形成Ge3+水溶液方向移动，故答案为：混合液中加入H2SO4使c(H+)增大，平衡向形成Ge3+水溶液方向移动；(5)c(Ce3+)c3(OH)=KspCe(OH)3
47、，则有c(OH)KspCe(OH)3c(Ce3+)3=510200.053mol L1=1 106mol L1，即当pH=8时Ce3+开始出现沉淀，故答案为：8；(6)Ce(OH)3和氧气、水反应生成Ce(OH)4，反应的化学方程式为4Ce(OH)3+O2+2H2O=4Ce(OH)4，故答案为：4Ce(OH)3+O2+2H2O=4Ce(OH)4。16.【答案】(1)H2C2O4+O32CO2+O2+H2O；(2)pH升高后，Fe3+生成Fe(OH)3，降低催化效果；2.3；(3)1.5 104 ；(4)PbSO4；(5)；沉淀法可从废水中回收草酸，循环利用于稀土工业生产中稀土料液的沉淀。而氧化
48、法中草酸被氧化为二氧化碳，无法循环利用草酸。【解析】【分析】本题考查无机工业流程，难度一般，解题的关键是对流程的解读和对基础知识的灵活运用侧重考查分析能力和灵活运用能力。【解答】(1)“氧化法”中Fe3+是反应的催化剂，反应产生了两种无毒气体CO2、O2，草酸和臭氧反应的化学方程式为H2C2O4+O32CO2+O2+H2O；(2)“氧化”步骤中，当废水pH=1.0时，单位时间内的草酸去除率接近55%；当废水的 pH 上升至5.5时，单位时间内的草酸去除率只有5%，其原因是 pH 升高后，Fe3+生成Fe(OH)3，降低催化效果；为了使加入的17.5 mg L1(3.125 104mol/L)的
49、Fe3+催化效果达到最佳，根据KspFe(OH)3=c(Fe3+)c3(OH)=3.125 104mol/L c3(OH)=2.5 1039，经过计算可知pH=2.3，所以实验废水酸化时应将 pH 调整至小于2.3；(3)沉淀时发生的离子反应为PbSO4(s)+H2C2O4(aq)PbC2O4(s)+2H+(aq)+SO42(aq)。此反应的平衡常数K=c(H+)2c(SO42)c(H2C2O4)=c(H+)2c(SO42)c(Pb2+)c(C2O42)c(H2C2O4)c(Pb2+)c(C2O42)=Ksp(PbSO4)Ka1(H2C2O4)Ka2(H2C2O4)Ksp(PbC2O4)，代入
50、数据可知K=1.5 104；(4)根据(3)的反应可知，此反应为可逆反应，则滤饼“酸化”“过滤”后可重复利用的物质为PbSO4；(5)比较“氧化法”和“沉淀法”，从原料利用率角度分析，方法更好，原因是 沉淀法可从废水中回收草酸，循环利用于稀土工业生产中稀土料液的沉淀。而氧化法中草酸被氧化为二氧化碳，无法循环利用草酸。17.【答案】(1)硝酸受热分解；氟磷灰石与硝酸反应生成的 HF 能腐蚀玻璃容器；(2)下口放出；(3)0.0238mol L1；(4)除去杂质Ca2+；(5)Ce2(C2O4)3Ce2(CO3)3+3CO;Ce2O3。【解析】【分析】考查从氟磷灰石中提取铈族(Ce、La、Nd 等
51、)稀土元素的工艺流程题，考查反应速率的控制，物质的分离和提纯，溶度积相关计算，反应方程式的书写，侧重学生综合能力的培养，难度中等。【解答】(1)酸浸时用的是硝酸，温度不能太高，硝酸受热分解，酸浸时不能使用玻璃容器，原因是氟磷灰石与硝酸反应生成的 HF 能腐蚀玻璃容器；故答案为：硝酸受热分解；氟磷灰石与硝酸反应生成的 HF 能腐蚀玻璃容器；(2)TBP是一种磷酸三丁酯，一般酯的密度小于水的密度，分液时在上层，所以水相应该从分液漏斗的下口放出，故答案为：下口放出；(3)K1(H3PO4)K2(H3PO4)=c(H+)c(H2PO4)c(H3PO4)c(H+)c(HPO42)c(H2PO4)=c2(
52、H+)c(HPO42)c(H3PO4)，则有：(103)c(HPO42)0.01=7.0 103 6.0 108=4.2 1010，解得：c(HPO42)=4.2 106mol/L析出CaHPO4时，溶液中c(Ca2+)=Ksp(CaHPO4)c(HPO42)=11074.2106=0.0238mol/L 故答案为：0.0238mol L1；(4)用氨水反萃取后，水相过滤后滤渣的主要成分为REPO4、Ca3(PO4)2、CaHPO4，则加入硫酸生成CaSO4以除去Ca2+，故答案为：除去杂质Ca2+；(5)草酸铈Ce2(C2O4)3 2H2O相对分子量为 580，所以5.80个草酸铈的物质的量
53、为：0.01mol，200时，5.44g固体为Ce2(C2O4)3，220580 之间发生反应是Ce2(C2O4)3分解，化学方程式为Ce2(C2O4)3Ce2(CO3)3+3CO;故答案为：Ce2(C2O4)3Ce2(CO3)3+3CO;b到 c 点时即580 720时 Ce2(CO3)3在分解，所以 c 点固体成分为Ce2O3。故答案为：Ce2O3。18.【答案】(1)H2SO4(2)使Fe2+氧化为Fe3+；2CeO2+H2O2+6H+=2Ce3+O2 +4H2O(3)KSCN(4)1:2(5)4Ce3+O2+12OH+2H2O=4Ce(OH)4(6)Fe3+3H2O Fe(OH)3(胶
54、体)+3H+【解析】【分析】本题考查了物质的制备，涉及对工艺流程的理解、氧化还原反应、水解平衡的应用、物质纯度的计算等，理解工艺流程原理是解题的关键，是对学生综合能力的考查，需要学生具备扎实的基础与灵活运用能力，题目难度中等。【解答】(1)已知：CeO2不溶于稀硫酸，废玻璃粉末(含SiO2、Fe2O3、CeO2、FeO 等物质)中SiO2也不溶于酸，加入稀硫酸可将CeO2和SiO2与Fe2O3、FeO 分离；故答案为：H2SO4；(2)滤液 1 中加入H2O2溶液的目的是使Fe2+氧化为Fe3+，加入过氧化氢，发生氧化还原反应生成Ce3+，反应的离子方程式为2CeO2+H2O2+6H+=2Ce
55、3+O2+4 H2O；故答案为：使 Fe2+氧化为 Fe3+；2CeO2+H2O2+6H+=2Ce3+O2+4 H2O；(3)设计实验证明滤液 1 中含有Fe3+的方法为：取少许滤液 1，滴加硫氰化钾溶液，溶液变成血红色；故答案为：KSCN；(4)Fe3O4，中有一个+2价铁和两个+3价铁，Fe 3O 4晶体中 Fe 2+与 Fe 3+的个数比为1:2；故答案为：1:2；(5)由滤液 2 生成Ce(OH)4的反应是滤液 2 加入碱并通入氧气将 Ce 从+3氧化为+4后Ce3+转化为沉淀Ce(OH)4，离子方程式为：4Ce3+O2+12OH+2H2O=4Ce(OH)4；故答案为：4Ce3+O2+12OH+2H2O=4Ce(OH)4；(6)硫酸铁铵晶体Fe2(SO4)3 2(NH4)2SO4 3H2O广泛用于水的净化处理，但其在去除酸性废水中的悬浮物时效率降低，其原因是：Fe3+3H2O Fe(OH)3(胶体)+3H+。故答案为：Fe3+3H2O Fe(OH)3(胶体)+3H+。
