2023年高考化学化工流程高分必备.pdf

化工流程高考必备基础一、化工流程中常用术语术语释义研磨、雾化将块状或颗粒状的物质磨成粉末或将液体雾化，增大反应物接触面积，以加快反应速率或使反应更充分灼烧（煨烧）使固体在高温下分解或改变结构、使杂质高温氧化、分解等。如燃烧石灰石、高岭土、硫铁矿浸取向固体中加入适当溶剂或溶液，使其中可溶性的物质溶解，包括水浸取、酸溶、碱溶、醇溶等酸浸在酸性溶液中使可溶性金属离子进入溶液，不溶物通过过滤除去的过程蒸发结晶蒸发溶剂，使溶液由不饱和变为饱和，继续蒸发，过剩的溶质就会呈晶体析出蒸发浓缩蒸发除去部分溶剂，提高溶液的浓度水洗用水洗去可溶性杂质，类似的还有酸洗、醇洗等二、化工流程中的常见操作与思考角度常见的操作思考角度加氧化剂氧化某物质，生成目标产物或除去某些离子判断能否加其他物质要考虑是否引入杂质（或影响产物的纯度）等分离、提纯过滤、蒸发、萃取、分液、蒸储等常规操作从溶液中得到晶体的方法：蒸 发 浓 缩 一 冷 却 结 晶 一 过 滤 一 洗 涤、干燥提高原子利用率绿色化学（物质的循环利用、废物处理、原子利用率、能量的充分利用）在空气中或在其他气体中进行的反应或操作要考虑。2、H2O C02或其他气体是否参与反应；或能否达到隔绝空气、防氧化、防水解、防潮解等目的控制溶液的PH调节溶液的酸碱性，使金属离子形成氢氧化物沉淀析出（或抑制水解）“酸作用”还可除去氧化物（膜）“碱作用”还可除去油污，除去铝片氧化膜，溶解铝、二氧化硅等特定的氧化还原反应需要的酸性条件（或碱性条件）控制温度（常用水浴、冰浴或油浴）防止副反应的发生使化学平衡移动；控制化学反应的方向控制固体的溶解与结晶控制反应速率；使催化剂达到最大活性升温：促进溶液中的气体逸出，使某物质达到沸点挥发加热煮沸：促进水解，聚沉后利于过滤分离趁热过滤：减少因降温而析出的溶质的量降温：防止物质高温分解或挥发；降温（或减压）可以减少能源成本，降低对设备的要求三、循环物质与副产品的判断1.循环物质的确定水洗：通常是为了除去晶体表面水溶性的杂质冰水洗涤：能洗去晶体表面的杂质离子，且防止晶体在洗涤过程中的溶解损耗洗涤晶体用特定有机试剂清洗晶体：洗去晶体表面的杂质，降低晶体的溶解度、有利于析出，减少损耗等洗涤沉淀的方法：往漏斗中加入蒸锚水至浸没沉淀，待水自然流下后，重复以上操作23 次前面反应步骤的反应物后面反应步骤的生成物一从流程图上看:箭头回头一循环物质确定容 易 分 离-在流程图上标注每一步物质在流程中加入的物质，在后f续步骤中会产生可以循环利用的物质（滤渣、滤液）_可逆反应中有可以循环利用的物质2.副产品的判断首先是生成物,不是反应物副产品根据制备的目的判断不是判断主产品从流程图上看:是支线产品常是对人类生产生活有用的、无毒的、不污染环境的产品四、化学工艺流程图审题与答题模版1.流程图结构特点 化 饕 应.-（原料循环利用卜-2.流程图分析与答题模版（1）首尾主线分析：原料一中间转化物质一目标产物。分析每一步操作的目的以及所发生的化学反应，跟踪主要物质的转化形式。（2）依 据“题给信息和题中设问”来带动流程中各步骤的细致分析。步骤分析高频设问答题模版原料处理如何提高“酸浸率”？固体粉碎的目的：减小固体颗粒，增大反应速率升高反应的温度，增大反应速率增大酸的浓度分 析“浸出率”图表解 释“浸出率”高低变化的因素（“浸出率”升高一般是反应温度升高，反应速率加快；但 当“浸出率”达到最大值后，温度升高“浸出率”反而下降，一般是反应试剂的分解或挥发）选择达到一定较高“浸出率”的时间及温度（注意：一般不止一个答案）控制条件除去杂质的方法加氧化剂，转变金属离子的价态（如 Fe21 1*Fe3）调节溶液的p H利用题给金属离子沉淀的pH信息，使特定金属离子以氢氧化物沉淀出来物质转化的分析跟踪物质，分析每一步骤中可能发生的化学反应，书写化学方程式或离子方程式滤渣、滤液中物质的判断：书写物质的化学式或电子式、分析物质中的化学键确定循环物质物质分离过滤、蒸发结晶、重结晶、分液与萃取仪器的选择（如玻璃仪器的选择）结晶方法：晶体不带结晶水，如N a C l、K N O 3等：蒸发结晶晶体带结晶水，如胆机等：将滤液蒸发浓缩、冷却结晶、过滤要得到溶解度受温度影响小的溶质，如除去N a C l中少量的KNO3：蒸发浓缩结晶，趁热过滤要得到溶解度受温度影响大的溶质，如除去K N O 3中少量的N a C l：蒸发浓缩、冷却结晶，过滤晶体的洗涤用乙醇等有机溶剂洗涤晶体的目的：可以除去晶体表面可溶性的杂质和水分，利用乙醇的易挥发性，有利于晶体的干燥含结晶水的晶体不能选用乙醇作为洗涤剂，因为乙醇可以溶解结晶水化学计算浸出率计算、产率计算、K s p计算等简单计算模考预测l.L i 4 T i5O1 2和L i F e P 0 4都是锂离子电池的电极材料，可利用钛铁矿（主要成分为F e T i C h，还含有少量MgO、S i C h等杂质）来制备，工艺流程如下：钛铁矿3寸滤 液 喏滤渣T i O,H,O双氧出沉 淀-氨 水反应滤 液 空 上 蟠 上一4?u F e P o,磷酸 沉淀高温煨烧回答下列问题：（1）“酸浸 实验中，铁的浸出率结果如下图所示。由图可知，当铁的浸出率为7 0%时,所采用的实验条件为 o“酸 浸”后，钛 主 要 以 T i O C 字 形 式 存 在，写 出 相 应 反 应 的 离 子 方 程 式(3)T i O2-A H2O沉淀与双氧水、氨水反应4 0 m i n 所得实验结果如下表所示:温度/3 03 54 04 55 0T i O2 x H2O 转化率/%9 29 59 79 388分 析 4 0 时 T i C h x H z O 转化率最高的原因(4)口2七5。|5中 T i 的化合价为+4,其中过氧键的数目为 o(5)若“滤液”中 c(Mg2+)=0.02 m o l.L 加入双氧水和磷酸(设溶液体积增加1 倍),使 F e 3+恰好沉淀完全即溶液中c(F e 3+)=1.0X 10-5 mol.L i,此时是否有Mg 3(P C)4)2沉淀生成？_ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _(列式计算)。F e P O4.Mg 3(P O 4)2 的降分别为 1.3 X 10 22、i.o x i O _24,(6)写 出“高 温 燃 烧 中 由 F e P O4制备L i F e P O4的 化 学 方 程 式2.纳米铜是一种性能优异的超导材料，以辉铜矿(主要成分为CBS)为原料制备纳米铜粉的工艺流程如图1 所示。(1)用黄铜矿(主要成分为Cu F e S2)、废铜渣和稀硫酸共同作用可获得较纯净的Cu z S,其原理如图2 所示，该反应的离子方程式为(2)从辉铜矿中浸取铜元素时，可用F e Cb 溶液作浸取剂。反应:Cu 2s+4 F e Cb=2Cu CL+4 F e C b+S,每生成1 m o l C u C L，反 应 中 转 移 电 子 的 物 质 的 量 为;浸取时，在有氧 环 境 下 可 维 持F e 3 +较 高 浓 度，有 关 反 应 的 离 子 方 程 式 为浸取过程中加入洗涤剂溶解硫时，铜元素浸取率的变化如图3所示，未洗硫时铜元素浸取率较低，其原因是.(3)“萃取”时，两种金属离子萃取率与pH的关系如图4所示，当p H 1.7时,pH越大，金属离子萃取率越低，其 中 F e 3 +萃 取 率 降 低 的 原 因 是(4)用“反萃取”得到的Cu SO 4溶液制备纳米铜粉时，该反应中还原产物与氧化产物的质量之比为。(5)在萃取后的“水相”中加入适量氨水，静置，再经过滤、干燥、等操作可得到F e z Ch产品。3.Ti O 2和Ca Ti Ch都是光电转化材料。某研究小组利用钛铁矿(主要成分为F e Ti Ch，还含有少量Si Ch等杂质)来制备Ti Ch和Ca Ti Ch，并利用黄钾铁帆 K F e 3(SC 4)2(O H)6 回收铁的工艺流程如图1所示：回答下列问题：(1)“氧化酸解”的实验中，控制反应温度为15 0 ,不同氧化剂对钛铁矿酸解率的影响如图2所示。5 0 m i n时，要求酸解率大于8 5%,所 选 氧 化 剂 应 为；采用H 2O 2作氧化剂时，其效率低的原因可能是_(2)向“氧化酸解”的滤液中加入尿素 C O(N H 2)2，TiC)2+转化为TiC h，写出相应反应的离子方程式：使用尿素而不直接通入N H3的原因是 写 出“高 温 燃 烧”中由TiO2制备C aTiO3的 化 学 方 程 式：(4)F e3+恰好沉淀完全时,溶液中c(F e3+)=1.0 X 10-5 m o l.L-i,计算此时溶液的pH =。K F e(O H)_ K 3/的 仆=1.0 X 10 叫 水的 K w=1.0 X 10 力(5)黄钾铁矶沉淀为晶体，含水量很少。回收F e时，不采用加入氨水调节p H的方法制取 F e(0 H)3 的原因是4.焦亚硫酸钠(N a2s 2。5)在医药、橡胶、印染、食品等方面应用广泛，回答下列问题：生 产 N a2s 2O 5,通常是由N aH S C h过饱和溶液经结晶脱水制得。写出该过程的化学方程式o(2)利用烟道气中的S O 2生产N a2s 2O 5的工艺为：s q Na2 c q 固体 s（）2N a2 C O i泡和溶液结晶脱水N 为 S,pH=4.1 pH=7 8 pH=4.1pH=4 时，I 中为 溶液(写化学式)。工艺中加入N a2cC h固体、并再次充入S O2的目的是。(3)制 备 N a2s 2O 5也可采用三室膜电解技术，装置如图所示，其 中 S 0 2碱吸收液中含有N aH S C h和 N a2s C h。阳极的电极反应式为。电解后，_ 室的N aH S C h浓度增加。将该室溶液进行结晶脱水，可得到N a2s 2O 5。(4)N a2s 2O 5可用作食品的抗氧化剂。在测定某葡萄酒中N a2s 2O 5残留量时，取 50.0 0 mL葡萄酒样品，ffl O.O l O 0 0 mol 的碘标准液滴定至终点，消 耗 10.0 0 m L。滴定反应的离子方程式为，该 样 品 中 N a2s 2O 5的残留量为g i f (以 S C)2 计)。化学工艺流程综合分析题1.20 22,全国乙卷 废旧铅蓄电池的铅膏中主要含有Pb SC U、Pb C h、P b O 和 Pb,还有少量B a、F e,A l 的盐或氧化物等。为了保护环境、充分利用铅资源，通过下图流程实现铅的回收。Na2c(%H AC、H2()2 NaOH铅膏一 脱 硫 一 酸 浸 一 沉铅 -PbO一些难溶电解质的溶度积常数如下表:滤液 滤渣 滤液难溶电解质Pb SO4Pb C O3B a SO4B a C C hKsp2.5 x 1 0-87.4 X1 0 1 41.1 X1 0 1 02.6 义1 0 一 9一定条件下，一些金属氢氧化物沉淀时的p H 如下表:金属氢氧化物F e(OH)3F e(OH)2A 1(OH)3Pb(OH)2开始沉淀的p H2.36.83.57.2完全沉淀的p H3.28.34.69.1回答下列问题：(1)在“脱硫”中 Pb SC U转化反应的离子方程式为，用沉淀溶解平衡原理解释选择N a 2 c C h的原因(2)在“脱硫”中，加入N a 2 c C h不能使铅膏中B a SC h完全转化，原因是 在“酸浸”中，除加入醋酸(H A c),还要加入H 2 O2。(i )能被H 2 O2 氧化的离子是;(ii)H2O2促 进 了 金 属 P b在 醋 酸 中 转 化 为 Pb(A c)2 ，其 化 学 方 程 式 为(皿汨2。2 也 能 使 Pb O2转 化 为 Pb(A c)2,H2O 2的 作 用 是(4)“酸浸”后溶液的p H 约为4.9,滤渣的主要成分是。(5)“沉铅”的滤液中，金属离子有。2.2 0 2 2 全国甲卷硫酸锌(Zn SOQ是制备各种含锌材料的原料，在防腐、电镀、医学上有诸多应用.硫酸锌可由菱锌矿制备，菱锌矿的主要成分为Zn C C h，杂质为SiC h以及C a、M g、F e、C u 等的化合物，其制备流程如下：本题中所涉及离子的氢氧化物溶度积常数如下表:离子Fe3+Zn2*Cu2+Fe2+Mg2+Ksp4.0X10-386.7X10-172.2X10-208.0X10-161.8X10 11回答下列问题：菱锌 矿焙烧 生成氧 化锌的 化学方 程式为(2)为了提高锌的浸取效果，可 采 取 的 措 施 有、。(3)加入物质X 调溶液p H=5,最适宜使用的X 是(填标号)。A.NH3 H2。B.Ca(OH)2 C.NaOH滤 渣 的 主 要 成 分 是、(4)向80 90的滤液中分批加入适量KMnO4溶液充分反应后过滤，滤渣中有MnCh，该步反应的离子方程式为。(5)滤液中加入锌粉的目的是(6)滤 渣 与 浓 H2s0 4 反 应 可 以 释 放 H F 并 循 环 利 用，同时得到的副产物是3.2021全国甲卷 碘(紫黑色固体，微溶于水)及其化合物广泛用于医药、染料等方面。回答下列问题：(1儿 的一种制备方法如图所示：AgN()3 Fe 粉 Cl2I I 4篇 一回 圜 一 悬 浊 液一睡一圆 一 卜沉淀加入Fe粉进行转化反应的离子方程式为,生成的沉淀与硝酸反应，生成 后可循环使用。通 入 C L 的 过 程 中，若 氧 化 产 物 只 有 一 种，反 应 的 化 学 方 程 式 为若 反 应 物 用 量 比 超=1$时,氧化产物为;当 黯 八 5 后,单质碘的收率会降低，原因是_ 以 NaIO3为原料制备12的方法是：先向NalCh溶液中加入计量的NaHSO3,生成碘化物；再向混合溶液中加入N alC h溶液，反应得到L。上述制备L的总反应的离子方程式为(3)K I 溶液和C uS 0 4 溶液混合可生成C ui沉淀和12,若生成1 m ol 1 2，消耗的K 1 至少为m oL L在 K I 溶液中可发生反应：1 2 +=5。实验室中使用过量的K I 与 C uS O4溶液反应后，过滤，滤液经水蒸气蒸谭可制得高纯碘。反应中加入过量K I 的原因是4.2 0 2 1 全国乙卷磁选后的炼铁高钛炉渣，主要成分有T iC h、S iO2 A I 2 O 3、M g O、C a O 以及少量的F e 2 C)3,为节约和充分利用资源，通过如下工艺流程回收钛、铝、镁等。该工艺条件下，有关金属离子开始沉淀和沉淀完全的p H见下表金属离子F e3+A l3+M g2+C a2+开始沉淀的pH2.23.59.51 2.4沉淀完全(c=1.0 X 1 0 5 m olL 1)的 pH3.24.71 1.11 3.8回答下列问题：“焙烧”中,T iC h、S iC h几乎不发生反应,A I 2 O 3、M g O、C aO、F e z C h转化为相应的硫酸盐。写出A 12O3转化为N H4A 1(S O4)2 的化学方程式(2)“水浸”后“滤液”的 p H约为2.0,在“分步沉淀”时用氨水逐步调节p H至 1 1.6,依次析出的金属离子是.(3)“母液”中 Mg?+浓度为 m ol I T】。(4)“水浸渣”在 1 6 0 C “酸溶”，最 适 合 的 酸 是。“酸溶渣”的成分是(5)“酸溶”后，将溶液适当稀释并加热，T iO 2+水解析出T iC h-x H z O 沉淀，该反应的离子方程式是。(6)将“母液”和“母液”混合，吸收尾气，经处理得,循环利用。5.2 0 2 0 全国卷I 帆具有广泛用途。黏土钮矿中，帆以+3、+4、+5价的化合物存在，还包括钾、镁的铝硅酸盐，以 及 Si O2,Fe3O 4 采用以下工艺流程可由黏土帆矿制备N H 4 V o 3。该工艺条件下，溶液中金属离子开始沉淀和完全沉淀的pH如下表所示:回答下列问题：“酸浸氧化”需要加热，其原因是金属离子Fe3 1Fe2A l5M n2+开始沉淀p H1.97.03.08.1完全沉淀p H3.29.04.710.1(2)“酸浸氧化”中，V0+和 VO?+被氧化成V 0%同时还有 离子被氧化。写出V0+转化为V01反应的离子方程式(3)“中和沉淀”中，机水解并沉淀为V2O5-XH 2 O,随滤液可除去金属离子K Mg2、N a ,以及部分的 o(4)“沉淀转溶”中，丫 2。5/比0 转化为乳酸盐溶解。滤渣的主要成分是 o(5)“调pH”中 有 沉 淀 生 成，生 成 沉 淀 反 应 的 化 学 方 程 式 是(6)“沉轨”中析出NH4VO3晶体时，需要加入过量NEhCL其原因是6.2020全国卷HI某油脂厂废弃的油脂加氢银催化剂主要含金属Ni、Al、F e及其氧化物，还 有 少 量 其 他 不 溶 性 物 质。采用如下工艺流程回收其中的银制备硫酸银晶体(NiSO4-7H2O)：溶液中金属离子开始沉淀和完全沉淀的pH 如下表所示:金属离子Ni2+Al3+Fe3+Fe2开始沉淀时(c=0.01 m ol1 1)的 pH7.23.72.27.5沉淀完全时(c=1.0X 10-5 mo卜 L)的 pH8.74.73.29.0回答下列问题：(1)“碱 浸 中 NaOH的两个作用分别是为回收金属，用 稀 硫 酸 将“滤液”调为中性，生成沉淀.写出该反应的离子方程式(2)“滤液”中 含 有 的 金 属 离 子 是。(3)“转化”中可替代H2O2的物质是若工艺流程改为先“调 pH”后“转化”，即NaOH溶液 H2O2溶液滤渣“滤液”中可能含有的杂质离子为 O(4)利用上述表格数据，计 算 Ni(OH”的 Ksp=(列出计算式)。如果“转化”后的溶液中Ni2+浓度为则“调 pH”应控制的pH 范围是。(5)硫酸镁在强碱溶液中用NaClO氧化，可沉淀出能用作银镉电池正极材料的NiOOHo写出该反应的离子方程式。(6)将分离出硫酸银晶体后的母液收集、循环使用，其意义是1.20 22湖南卷 钛(T i)及其合金是理想的高强度、低密度结构材料。以钛渣(主要成分为T i O2,含少量V、Si和A 1的氧化物杂质)为原料，制备金属钛的工艺流程如下：C.C12 Al Mg尾气处理 V OQ?渣 含Si、A l杂质已 知“降温收尘”后，粗T i C L*中含有的几种物质的沸点：物质T i C l4VO C 13Si C l4A 1C 13沸点/1361275 718 0回答下列问题：(1)已知AG=A”-T AS,A G的值只决定于反应体系的始态和终态，忽略A H、A S随温度的变化。若A G O,则该反应可以自发进行。根据下图判断：6 00时，下列反应不能自发进行的是。A.C(s)+O2(g)=C O2(g)B.2 C(s)+O2(g)=2 CO(g)C.T iO2(s)+2 C12(g)=T iC14(g)+O2(g)D.T iO2(s)+C(s)+2 Cl2(g)=T iCU(g)+CO2(g)(2)T iO 2与C、Cl2,在6 00的沸腾炉中充分反应后，混合气体中各组分的分压如下表:物质T iCl4coCO 2CI 2分压/M P a4.5 9 x io 21.84 X 10 23.7 0X 10-25.98X 10 9该温度下，T iCb与C、C b反应的总化学方程式为随着温度升高，尾气中C O的含量升高，原因是(3)“除钢/过程中的化学方程式为；“除硅、铝”过程中，分离T iCk中含S i、A l杂质的方法是。(4)“除轨”和“除硅、铝”的顺序(填“能”或“不能”)交换，理由是(5)下列金属冶炼方法与本工艺流程中加入M g冶炼T i的 方 法 相 似 的 是。A.高炉炼铁B.电解熔融氯化钠制钠C.铝热反应制镒D.氧化汞分解制汞2.2022广东卷 稀土(RE)包括翎、钮等元素，是高科技发展的关键支撑。我国南方特有的稀土矿可用离子交换法处理，一种从该类矿(含铁、铝等元素)中提取稀土的工艺如下：已知：月桂酸(CuH23coOH)熔点为44；月桂酸和(CuH23coO)3RE均难溶于水。该工艺条件下，稀土离子保持+3 价不变；(CuH23coeMg的 膈=1.8X10-8,A1(OH)3开始溶解时的pH 为 8.8；有关金属离子沉淀的相关pH 见下表。离子Mg2+Fe3+Al3+RE3+开始沉淀时的pH8.81.53.66.2 7.4沉淀完全时的pH/3.24.7/(1)“氧化调pH”中，化 合 价 有 变 化 的 金 属 离 子 是。(2)“过 滤 1”前，用 NaOH溶液调pH 至_的范围内，该过程中AF+发生反应的离 子 方 程 式 为(3)“过滤2”后，滤饼中检测不到M g元素，滤液2 中 Mg?+浓度为2.7 g-L 为尽可能多地提取RE3+,可提高月桂酸钠的加入量，但应确保“过滤2”前的溶液中c(CuH23coO一)低于 mol IT】(保留两位有效数字)。(4)加 热 搅 拌”有 利 于 加 快 RE3+溶 出、提 高 产 率，其 原 因 是“操作X”的过程为：先，再固液分离。(5)该工艺中，可 再 生 循 环 利 用 的 物 质 有(写 化 学 式)。(6)稀土元素钮(Y)可用于制备高活性的合金类催化剂Pt3Yo还原YCb和 PtCL熔融盐制备Pt3Y 时，生 成 1 mol Pt3Y 转移 m ol电子。Pt3Y/C用作氢氧燃料电池电极材料时，能在碱性溶液中高效催化02的还原，发生的电极反应为。32021.湖南卷 Ce2(CO3)3可用于催化剂载体及功能材料的制备。天然独居石中，钢 Ce)主要以CePCU形式存在，还含有SiO2、AI2O3、Fe2O3,CaF2等物质。以独居石为原料制备Ce2(C03)3 nH20 的工艺流程如下：Mg。调 pH=5 絮凝剂浓 H2s()4 H2()FeC13 溶液 NH4HCO3 溶液独 4 4(居f I焙烧|f I水浸|f I除磷 f I聚沉|f I沉钝|f Ce2(C()3)3 氏。石(1(酸 性 废 气 滤 渣 I滤 渣 n滤 渣 m 滤液回答下列问题：(1)铀的某种核素含有5 8 个质子和8 0 个中子，该 核 素 的 符 号 为；(2)为提高“水浸”效率，可采取的措施有(至少写两条)；(3)滤渣H I 的 主 要 成 分 是(填 化 学 式)；(4)加入絮凝剂的目的是；沉钝”过 程 中，生 成 C e2(C O3)3 n H2O 的 离 子 方 程 式 为常温下加入的N H 4 H C O 3溶液呈_ _ _ _ _ _ _ _(填“酸 性”“碱性”或“中性”)(已知：N H 3H 2 O 的 K b=1.7 5 X 1 0,H 2 c O 3 的 K ai =4.4 X 1 0，心=4.7 义 1 0 ”；(6)滤渣I I 的主要成分为F e PC)4,在高温条件下，L i 2 c C h、葡萄糖(C 6 H l 2。6)和 F e PC U 可制备电极材料L i F e PO c 同时生成CO和 H 2 O,该反应的化学方程式为4.2 0 2 1 河北卷 绿色化学在推动社会可持续发展中发挥着重要作用。某科研团队设计了一种熔盐液相氧化法制备高价铭盐的新工艺，该工艺不消耗除铝铁矿、氢氧化钠和空气以外的其他原料，不产生废弃物，实现了 C r-F e-A l-M g 的深度利用和Na，内循环。工艺流程如下：回答下列问题：(1)高 温 连 续 氧 化 工 序 中 被 氧 化 的 元 素 是(填 元 素 符 号)。(2)工 序 的 名 称 为。(3)滤 渣 I 的 主 要 成 分 是(填 化 学 式)。(4)工序中发生反应的离子方程式为(5)物 质 V 可代替高温连续氧化工序中的N a O H,此时发生的主要反应的化学方程式为，可代替N a O H 的 化 学 试 剂 还 有(填 化 学式)。(6)热 解 工 序 产 生 的 混 合 气 体 最 适 宜 返 回 工 序(填“”“”“”或“”)参与内循环。(7)工序溶液中的铝元素恰好完全转化为沉淀的pH为。通常认为溶液中离子浓度小于I O-m o l 为沉淀完全：A 1(O H)3+O H-A l(O H)；/r=1 00 63；Kw=1 0 一%K s p A l(O H)3 =l()r 3 5.2 0 2 0 山 东卷 用软镒矿(主要成分为M n O2,含少量F e3O4,A I 2 O 3)和 B a S 制备高纯M n C C h 的工艺流程如下：已知：M n C h 是一种两性氧化物；2 5 0 c 时相关物质的K p 见下表。物质F e(O H)2F e(O H)3A 1(O H)3M n(O H)2&P1X 1 0-1 6.31 X 1 0 3 8 *61 X 1 0-2.31 X 1 0 12.7(3)滤 液 I 可循环使用，应当将其导入到 操作中(填操作单元的名称)。(4)净化时需先加入的试剂X 为(填 化 学 式)，再使用氨水调溶液的p H,则 p H的 理 论 最 小 值 为(当 溶 液 中 某 离 子 浓 度 c Wl.O X I O 5 m o i L 1 时，可认为该离子沉淀完全)。(5)碳化过程中发生反应的离子方程式为_ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _6.2 0 2 0.江苏卷 实验室由炼钢污泥(简称铁泥，主要成分为铁的氧化物)制备软磁性材料a-F e 2()3。其主要实验流程如下：(1)酸浸。用一定浓度的H 2 s 0 4 溶液浸取铁泥中的铁元素。若其他条件不变，实验中采取 下 列 措 施 能 提 高 铁 元 素 浸 出 率 的 有(填 序 号)。A.适当升高酸浸温度B.适当加快搅拌速度C.适当缩短酸浸时间(2)还原。向“酸浸”后的滤液中加入过量铁粉，使 F e 3+完全转化为F e?+。“还原”过程中除生成F e 2+外，还 会 生 成(填 化 学 式)；检验F e 3+是否还原完全的实验操作是_ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ O(3)除杂。向“还原”后的滤液中加入N H&F 溶液，使 C a 2+转化为C a F 2 沉淀除去。若溶液 的 p H 偏低，将 会 导 致 C a F2沉淀不完全，其 原 因 是回答下列问题：(1)软镒矿预先粉碎的目的是,M n C h 与 B a S 溶液反应转化为M nO 的化学方程式为 o(2)保 持 B a S 投料量不变，随 Mn C h 与 B a S 投料比增大，S的量达到最大值后无明显变化，而B a(OH)2的 量 达 到 最 大 值 后 会 减 小，减 小 的 原 因 是Kp(CaF2)=5.3X I。-、&(H F)=6.3X l O f。(4)沉铁。将提纯后的FeS04溶液与氨水-NEhHCCh混合溶液反应，生成FeCCh沉淀。生成FeCCh沉淀的离子方程式为设计以FeSCU溶液、氨水-NH4HCO3混合溶液为原料，制备FeCCh的实验方案:FeCCh沉 淀 需“洗涤完全”，Fe(0H)2开始沉淀的pH=6.5。考情分析考向考点考 情1以工业废料及矿物为原料通过分离、提纯、制备物质类工艺流程题加快浸出速率的操作实验条件的选择浸出或除杂过程中涉及到的化学(离子)方程式的书写陌生物质类别判断、电子式的书写陌生物质中元素化合价或化学键数判断考情2以给定物质为载体的无机化工流程综合题分离、提纯操作物质成分判断分析流程中某一操作目的转化率的分析判断K p除杂或判断沉淀是否生成中的应用含量测定题型角度1物质制备中的化工流程分析练 1碘化锂(Lil)在能源、医药等领域有重要应用，某兴趣小组制备LiI-3H2O和 Lil,流程如下：调 pH=7,过滤、n加 氢 碘 酸 至 pH=3粗碳酸锂已知：a.Li13H2。在 75 80C转变成LiL2H2。，80 120 转变成LiLH2。，300 以上转变成无水LiLb.L il易溶于水，溶解度随温度升高而增大。c.L il在空气中受热易被氧化。请回答：(1)步 骤 I I,调 p H=7,为避免引入新的杂质，适 宜 加 入 的 试 剂 为。(2)步骤m,包括蒸发浓缩、冷却结晶、过滤、洗涤、干燥等多步操作。下列说法正确的是。A.为得到较大的LiI-3H2O 晶体颗粒，宜用冰水浴快速冷却结晶B.为加快过滤速度，得到较干燥的晶体，可进行抽滤C.宜用热水洗涤D.可在80 鼓风干燥(3)步骤IV,脱水方案为将所得L ilS E O 置入用期中，300 加热，得 L il样品。用沉淀滴定法分别测定所得LiL3H2O、L il样品纯度，测定过程如下：称取一定量样品，溶解，定容于容量瓶，将容量瓶中的溶液倒入烧杯，用移液管定量移取烧杯中的溶液加入锥形瓶中，调 p H=6,用滴定管中的AgNCh标准溶液滴定至终点，根据消耗的AgNCh标准溶液体积计算，得 LiL3H2。、L il的纯度分别为99.96%、95.38%,L il纯度偏低。上述测定过程提及的下列仪器，在 使 用 前 一 定 不 能 润 洗 的 是。A.容量瓶 B.烧杯C.锥形瓶 D.滴定管测定过程中使用到移液管，选出其正确操作并按序列出字母：蒸储水洗涤一待转移溶液润洗f()-()一()一()一洗净，放回管架。a.移液管尖与锥形瓶内壁接触，边吹气边放液b.放液完毕，停留数秒，取出移液管c.移液管尖与锥形瓶内壁接触，松开食指放液d.洗耳球吸溶液至移液管标线以上，食指堵住管口e.放液完毕，抖动数下，取出移液管f.放液至凹液面最低处与移液管标线相切，按紧管口L il纯度偏低，可 能 的 主 要 杂 质 是。(4)步骤I V,采用改进的实验方案(装置如图)，可以提高L il纯度。设备X 的名称是请说明采用该方案可以提高L il纯度的理由题型角度2废物利用中有效成分提取的流程分析练 2 对废催化剂进行回收可有效利用金属资源。某废催化剂主要含铝(A 1)、钥(M o)、银(N i)等元素的氧化物，一种回收利用工艺的部分流程如下：NaOH(s)I废催1750 l 水浸化剂f 焙烧 f 过滤溶液r*BaMoCl4(s)-*滤 液m含 Ni 固体 X-AlAs已知：2 5 时，H 2 c C h 的 a|=4.5 义1 0 7,/(ra 2=4.7 X 1 0 ；/CSp(B a M o O4)=3.5X 1 0 8；K s p(B a C O 3)=2.6 X 1 0?该工艺中，p H 6.0 时，溶液中Mo元素以M o O f 的形态存在。“焙烧”中，有 N a 2 M o 0 4 生成，其中M。元素的化合价为 o(2)“沉铝”中，生成的沉淀X为。“沉铝”中，p H为 7.0。生成B a M o O 4 的离子方程式为。若条件控制不当，B a C C h也会沉淀。为避免B a M o C U 中混入B a C C h沉淀，溶液中c(H C O Q:c(M o O：-)=(列出算式)时，应停止加入B a C l2溶液。(4)滤液【I I 中，主要存在的钠盐有N a C l 和 Y,Y 为。往滤液H I 中添加适量N a C l 固体后，通入足量_ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _(填化学式)气体，再通入足量C 0 2，可析出Y。(5)高 纯 A l A s(神化铝)可用于芯片制造。芯片制造中的一种刻蚀过程如图所示，图中所示致密保护膜为一种氧化物，可阻止H2O2刻蚀液与下层G a A s(碑化钱)反应。该 氧 化 物 为。己知：G a 和 A 1 同族，A s 和 N同族。在 H 2 O 2 与上层G a A s 的反应中，A s 元素的化合价变为+5 价，则 该 反 应 的 氧 化 剂 与 还 原 剂 物 质 的 量 之 比 为。第二部分高考填空题专项突破题型1化学工艺流程综合分析题真题-考情全国卷1.解析：(1)结合难溶电解质的&p,可知利用N a 2 c o 3“脱硫”发生沉淀转化反应：P b S 04(s)+C O l-(a q)=P b C O3(s)+S O C a q)；存在沉淀溶解平衡P b S O s)U P b2+(a q)+S O g(a q),已知K s p(P b C O 3)K s p(P b S O 4),加入N a 2 c o 3,可将P b S()4 转化为更难溶的P b C C h,有利于后续溶于酸。沉淀转化反应B a S C)4(s)+C 0 歹(a q)U B a C C)3(s)+S 0 r(a q)的平衡常数K=程;=拜煞=岁名?P 0.0 4,K 值较小，说明正向反应程度有限，B a S C U 不能完全转化为KSp(B a C 0 3)2.6 x 1 0，B a C O s o(3)(i)根据铅膏的组成成分中含铁元素可知，H 2 O 2 能够氧化的离子为F e2+；(i i)H2O2将 P b 氧化为P b2+,继 而 P b?+与醋酸反应生成P b(A c)2,反应的化学方程式为P b+H2O2+2 H A e=P b(A c)2+2 H 2 O；(i i i)P b O 2 转化为P b(A c”的过程中P b 元素化合价降低，则 H2O2作还原剂，起到还原P bC h 的作用。(4)“脱 硫 时，B a S 0 4 部分转化为B a C C h,B a 元素以B a S O4,B a C C h 的形式进入“酸浸”工序，此外还有A l、F e 等金属元素，结合题给金属氢氧化物沉淀时的pH和铅管的成分，可知滤渣中含有A l(O H)3、Fe(O H)3、B a S O 4 0(5)“沉铅”后的滤液中有“酸浸”时 B a C C h溶于酸产生的B a2+,还有因加入N a O H 溶液而引入的N a+O答案：(l)P bS 04(s)+C 0 1-(a q)=P bC O3(s)+S O i-(a q)存在沉淀溶解平衡P bS O/s);P b2+(a q)+S 0 f(a q),已知 K sp(P bC C)3)K sp(P bS O 4),加入 N a 2 co3，可将 P bS()4 转化为更难溶的P bC 0 3,有利于后续溶于酸(2)沉淀转化反应B a S O K s)+C O (a q)=B a C C 3(s)+S O t(a q)的平衡 常 数 心文).0 4,K值较小，说明正向反应程度有限(3)(i )Fe2+(i i)P b+H202+2 H A c=P b(A c)2+2 H2O (i i i)H2O2 作还原剂，还原P bO2(4)A 1(O H)3、Fe(O H)3、B a S O4(5)B a2+N a*2.解析：(1)根据产物有氧化锌，参照碳酸钙的高温分解可写出化学方程式。(2)为了提高浸取效果，工业上一般需要加快反应速率，可以从浓度、温度、接触面积等角度考虑。(3)调 pH要考虑不能引入不易除去的杂质离子，如 N a.和N H t 后期不易除去；加入氢氧化钙，C a 2+后期可以被除去，同时与硫酸根结合生成微溶的硫酸钙。在确定滤渣成分时，利用餐 与。的大小关系，可知沉淀出Fe(O H)3 0(4)根据题意可知，反应中M nO 转化为M n O2,说明另一反应物具有还原性，只能是Fe2+；p H=5 时，产物为Fe(O H)3。(5)加入锌粉的目的是除去铜离子。(6)滤渣为C a F2、M gF2,可与浓H 2 s。4 分别发生反应:C a F?+H 2 so4(浓)金=C a S O4+2 H F t ,M gF?+H 2 s。4(