工艺流程综合题-2023年高考化学真题题源解密含答案.pdf

1工艺流程综合题目录：2023年真题展现考向一分离、提纯类工艺流程综合题考向二原材料转化制备类工艺流程综合题真题考查解读近年真题对比考向一分离、提纯类工艺流程综合题考向二原材料转化制备类工艺流程综合题命题规律解密名校模拟探源易错易混速记考向一分离、提纯类工艺流程综合题1(2023新课标卷)铬和钒具有广泛用途。铬钒渣中铬和钒以低价态含氧酸盐形式存在，主要杂质为铁、铝、硅、磷等的化合物，从铬钒渣中分离提取铬和钒的一种流程如下图所示：已知：最高价铬酸根在酸性介质中以Cr2O2-7存在，在碱性介质中以CrO2-4存在。回答下列问题：(1)煅烧过程中，钒和铬被氧化为相应的最高价含氧酸盐，其中含铬化合物主要为(填化学式)。(2)水浸渣中主要有SiO2和。(3)“沉淀”步骤调pH到弱碱性，主要除去的杂质是。(4)“除硅磷”步骤中，使硅、磷分别以MgSiO3和MgNH4PO4的形式沉淀，该步需要控制溶液的pH9以达到最好的除杂效果，若pH9时，会导致。(5)“分离钒”步骤中，将溶液pH调到1.8左右得到V2O5沉淀，V2O5在pH”“”“”或“”)KspAg2S。在H2SO4溶液中，银锰精矿中的FeS2和氧化锰矿中的MnO2发生反应，则浸锰液中主要的金属阳离子有7。(2)“浸银”时，使用过量FeCl3、HCl和CaCl2的混合液作为浸出剂，将Ag2S中的银以 AgCl2-形式浸出。将“浸银”反应的离子方程式补充完整：。Fe3+Ag2S+2 AgCl2-+S结合平衡移动原理，解释浸出剂中Cl-、H+的作用：。(3)“沉银”过程中需要过量的铁粉作为还原剂。该步反应的离子方程式有。一定温度下，Ag的沉淀率随反应时间的变化如图所示。解释t分钟后Ag的沉淀率逐渐减小的原因：。(4)结合“浸锰”过程，从两种矿石中各物质利用的角度，分析联合提取银和锰的优势：。【命题意图】本类试题是高考必考题型，以工艺流程图为载体，综合考查无机化学知识，并涉及实验操作、离子反应、氧化还原反应、化学平衡移动等知识，意在考查考生的变化观念与平衡思想、证据推理与模型认知的学科素养，以及信息获取、理解掌握、知识整合和科学思维的关键能力。【考查要点】无机物的性质、转化及其类比应用；化学实验基本操作；方程式(离子方程式、氧化还原反应方程式)的书写；化学平衡移动原理的应用及相关计算(沉淀溶解平衡等)；物质结构与性质相关内容。考向一分离、提纯类工艺流程综合题10(2022湖南卷)钛(Ti)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TiO2，含少量V、Si和Al的氧化物杂质)为原料，制备金属钛的工艺流程如下：8已知“降温收尘”后，粗TiCl4中含有的几种物质的沸点：物质TiCl4VOCl3SiCl4AlCl3沸点/13612757180回答下列问题：(1)已知G=H-TS，G的值只决定于反应体系的始态和终态，忽略H、S随温度的变化。若G1.5，单质碘的收率会降低，原因是。(2)以NaIO3为原料制备I2的方法是：先向NaIO3溶液中加入计量的NaHSO3，生成碘化物；再向混合溶液中加入NaIO3溶液，反应得到I2，上述制备I2的总反应的离子方程式为。(3)KI溶液和CuSO4溶液混合可生成CuI沉淀和I2，若生成1molI2，消耗的KI至少为mol。I2在KI溶液中可发生反应I2+I-I-3。实验室中使用过量的KI与CuSO4溶液反应后，过滤，滤液经水蒸气蒸馏可制得高纯碘。反应中加入过量KI的原因是。15(2021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，铈(Ce)主要以CePO4形式存在，还含有SiO2、Al2O3、Fe2O3、CaF2等物质。以独居石为原料制备Ce2(CO3)3nH2O的工艺流程如下：回答下列问题：(1)铈的某种核素含有58个质子和80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)滤渣的主要成分是(填化学式)；(4)加入絮凝剂的目的是；(5)“沉铈”过程中，生成Ce2(CO3)3nH2O的离子方程式为，常温下加入的NH4HCO3溶液呈(填“酸性”“碱性”或“中性”)(已知：NH3H2O的Kb=1.7510-5，H2CO3的Kal=4.410-7，Ka2=4.710-11)；(6)滤渣的主要成分为FePO4，在高温条件下，Li2CO3、葡萄糖(C6H12O6)和FePO4可制备电极材料LiFePO4，同时生成CO和H2O，该反应的化学方程式为考向二原材料转化制备类工艺流程综合题1216(2022全国甲卷)硫酸锌(ZnSO4)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ZnCO3，杂质为SiO2以及Ca、Mg、Fe、Cu等的化合物。其制备流程如下：本题中所涉及离子的氯氧化物溶度积常数如下表：离子Fe3+Zn2+Cu2+Fe2+Mg2+Ksp4.010-386.710-172.210-208.010-161.810-11回答下列问题：(1)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pH=5，最适宜使用的X是(填标号)。A.NH3H2OB.Ca(OH)2C.NaOH滤渣的主要成分是、。(4)向8090的滤液中分批加入适量KMnO4溶液充分反应后过滤，滤渣中有MnO2，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H2SO4反应可以释放HF并循环利用，同时得到的副产物是、。17(2022福建卷)粉煤灰是火电厂的大宗固废。以某电厂的粉煤灰为原料(主要含SiO2、Al2O3和CaO等)提铝的工艺流程如下：回答下列问题：(1)“浸出”时适当升温的主要目的是，Al2O3发生反应的离子方程式为。(2)“浸渣”的主要成分除残余Al2O3外，还有。实验测得，5.0g粉煤灰(Al2O3的质量分数为30%)经浸出、干燥后得到3.0g“浸渣”(Al2O3的质量分数为8%)，Al2O3的浸出率为。(3)“沉铝”时，体系中三种物质的溶解度曲线如下图所示，加入K2SO4沉铝的目的是，“沉铝”的最佳方案为。13(4)“焙烧”时，主要反应的化学方程式为。(5)“水浸”后得到的“滤液2”可返回工序循环使用。18(2022辽宁卷)某工厂采用辉铋矿(主要成分为Bi2S3，含有FeS2、SiO2杂质)与软锰矿(主要成分为MnO2)联合焙烧法制各BiOCl和MnSO4，工艺流程如下：已知：焙烧时过量的MnO2分解为Mn2O3，FeS2转变为Fe2O3；金属活动性：Fe(H)BiCu；相关金属离子形成氢氧化物的pH范围如下：开始沉淀pH完全沉淀pHFe2+6.58.3Fe3+1.62.8Mn2+8.110.1回答下列问题：(1)为提高焙烧效率，可采取的措施为。a.进一步粉碎矿石b.鼓入适当过量的空气c.降低焙烧温度(2)Bi2S3在空气中单独焙烧生成Bi2O3，反应的化学方程式为。(3)“酸浸”中过量浓盐酸的作用为：充分浸出Bi3+和Mn2+；。(4)滤渣的主要成分为(填化学式)。(5)生成气体A的离子方程式为。(6)加入金属Bi的目的是。(7)将100kg辉铋矿进行联合焙烧，转化时消耗1.1kg金属Bi，假设其余各步损失不计，干燥后称量BiOCl产品质量为32kg，滴定测得产品中Bi的质量分数为78.5%。辉铋矿中Bi元素的质量分数为。19(2022山东卷)工业上以氟磷灰石Ca5F PO43，含SiO2等杂质为原料生产磷酸和石膏，工艺流程14如下：回答下列问题：(1)酸解时有HF产生。氢氟酸与SiO2反应生成二元强酸H2SiF6，离子方程式为。(2)部分盐的溶度积常数见下表。精制中，按物质的量之比n Na2CO3:n SiF2-6=1:1加入Na2CO3脱氟，充分反应后，c Na+=molL-1；再分批加入一定量的BaCO3，首先转化为沉淀的离子是。BaSiF6Na2SiF6CaSO4BaSO4Ksp1.010-64.010-69.010-41.010-10(3)SO2-4浓度(以SO3%计)在一定范围时，石膏存在形式与温度、H3PO4浓度(以P2O5%计)的关系如图甲所示。酸解后，在所得100、P2O5%为45的混合体系中，石膏存在形式为(填化学式)；洗涤时使用一定浓度的硫酸溶液而不使用水，原因是，回收利用洗涤液X的操作单元是；一定温度下，石膏存在形式与溶液中P2O5%和SO3%的关系如图乙所示，下列条件能实现酸解所得石膏结晶转化的是(填标号)。A.65、P2O5%=15、SO3%=15B.80、P2O5%=10、SO3%=20C.65、P2O5%=10、SO3%=30D.80、P2O5%=10、SO3%=1020(2022广东卷)稀土(RE)包括镧、钇等元素，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 C11H23COOH熔点为44C；月桂酸和 C11H23COO3RE均难溶于水。该工艺条件下，稀土离子保持+3价不变；C11H23COO2Mg的Ksp=1.810-8，Al(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。15离子Mg2+Fe3+Al3+RE3+开始沉淀时的pH8.81.53.66.27.4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Al3+发生反应的离子方程式为。(3)“过滤2”后，滤饼中检测不到Mg元素，滤液2中Mg2+浓度为2.7gL-1。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 C11H23COO-低于molL-1(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)稀土元素钇(Y)可用于制备高活性的合金类催化剂Pt3Y。还原YCl3和PtCl4熔融盐制备Pt3Y时，生成1molPt3Y转移mol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O2的还原，发生的电极反应为。21(2022北京卷)铵浸法由白云石主要成分为CaMg CO32，含Fe2O3，SiO2杂质制备高纯度碳酸钙和氧化镁。其流程如下：已知：物质Ca(OH)2Mg(OH)2CaCO3MgCO3Ksp5.510-61.810-122.810-93.510-8(1)煅烧白云石的化学方程式为。(2)根据下表数据分析：n NH4Cl:n(CaO)CaO浸出率/%MgO浸出率/%w CaCO3理论值/%w CaCO3实测值/%2.1:198.41.199.7-2.2:198.81.599.299.52.3:198.91.898.899.52.4:199.16.095.697.6已知：i对浸出率给出定义16ii对w CaCO3给出定义“沉钙”反应的化学方程式为。CaO浸出率远高于MgO浸出率的原因为。不宜选用的“n NH4Cl:n(CaO)”数值为。w CaCO3实测值大于理论值的原因为。蒸馏时，随馏出液体积增大，MgO浸出率可出68.7%增加至98.9%，结合化学反应原理解释MgO浸出率提高的原因为。(3)滤渣C为。(4)可循环利用的物质为。22(2021山东卷)工业上以铬铁矿(FeCr2O4，含Al、Si氧化物等杂质)为主要原料制备红矾钠(Na2Cr2O72H2O)的工艺流程如图。回答下列问题：(1)焙烧的目的是将FeCr2O4转化为Na2CrO4并将Al、Si氧化物转化为可溶性钠盐，焙烧时气体与矿料逆流而行，目的是。(2)矿物中相关元素可溶性组分物质的量浓度c与pH的关系如图所示。当溶液中可溶组分浓度c1.010-5molL-1时，可认为已除尽。中和时pH的理论范围为；酸化的目的是；Fe元素在(填操作单元的名称)过程中除去。(3)蒸发结晶时，过度蒸发将导致；冷却结晶所得母液中，除Na2Cr2O7外，可在上述流程中循环利用的物质还有。(4)利用膜电解技术(装置如图所示)，以Na2CrO4为主要原料制备Na2Cr2O7的总反应方程式为：4Na2CrO4+4H2O通电 2Na2Cr2O7+4NaOH+2H2+O2。则Na2Cr2O7在(填“阴”或“阳”)极室制得，电解时通过膜的离子主要为。17化学工艺流程题是将化工生产中的生产流程用框图形式表示出来，并根据生产流程中有关的化学知识步步设问，是无机框图的创新。化工流程题以现代工业生产为基础，与化学反应原理、产品提纯、环境保护等相融合，具有考查知识面广、综合性强、思维容量大的特点。这类题型不但综合考查考生在中学阶段所学的元素及其化合物知识以及物质结构、元素周期律、氧化还原反应、化学用语、电解质溶液、化学平衡、电化学、实验操作等知识，而且更重要的是能突出考查考生的综合分析判断能力、逻辑推理能力，且这类试题陌生度高，文字量大，包含信息多，思维能力要求高。近年高考有关考查要点和设问方式没有大的变化，注意的是有关化学方程式的书写的考查，有加强的趋势，一般有23个小问会涉及方程式的书写。23(2023贵州统考三模)硫酸镁在印染等工业中应用广泛。一种以硼镁泥(主要成分为MgCO3，还含有Ca、Fe、Al、Mn、Si 的氧化物等成分)制取七水硫酸镁的流程如下:已知:本题中涉及的部分难溶电解质的溶度积如下表:难溶电解质Fe(OH)3Fe(OH)2Al(OH)3Mg(OH)2Ksp4.010-388.0 10-164.610-331.810-11回答下列问题:(1)“酸浸”中主要反应的化学方程式为，滤渣的成分为。(2)“氧化”的目的:(i)氧化Fe2+；(ii)氧化Mn2+，其离子方程式为。(3)“调pH”时，最适宜使用的X试剂是(填标号)。A.NH3H2OB.NaOHC.MgO(4)当溶液中c(Al3+)=4.610-6molL-1时，则所调pH=。(5)调pH后，要继续加热再过滤出沉淀，继续加热的目的是。(6)已知CaSO4与MgSO4在水中的溶解度随温度变化的曲线如图所示，则“结晶1”的操作为、。1824(2023安徽校联考三模)铁、银及其化合物在工业上有广泛的应用。从某矿渣成分为NiFe2O4铁酸镍)、NiO、FeO、CaO、SiO2等中回收NiSO4的工艺流程如下：已知：(NH4)2SO4在350时分解生成NH3和H2SO4。回答下列问题：(1)基态Ni原子的价层电子排布图为，与Ni元素同周期，基态原子有1个未成对电子的金属元素有种。(2)“浸渣”的成分有Fe2O3、FeO(OH)，SiO2外，还含有(写化学式)。(3)矿渣中部分FeO在空气中焙烧时与H2SO4反应生成Fe2(SO4)3的化学方程式为。(4)将“浸取液”冷却到室温，测得溶液中c(Ca2+)=l.010-3molL-1，向其中加入一定量的NaF晶体，搅拌，当溶液中c(F)=1.010-3molL-1时，除钙率为%室温时，Ksp(CaF2)=4.01011，除钙率=1-除钙后Ca2+浓度初始溶液Ca2+浓度。(5)采用萃取操作可对溶液中的金属离子进行富集与分离：Fe2+(水相)+2HR(有机相)FeR2(有机相)+2H+(水相)。萃取剂与溶液的体积比v0vA对溶液中Ni2+、Fe2+的萃取率影响如图所示，v0vA的最佳取值为。有机相中加入稀硫酸可以使萃取剂再生，反应的离子方程式为。19(6)CuFeS2晶胞结构如图1所示。晶胞中Fe的投影位置如图2所示。以晶胞参数为单位长度建立的坐标系可以表示晶胞中各原子的位置，称作原子的分数坐标。如图1中原子1的分数坐标为14，14，18，则原子2。25(2023江西景德镇统考三模)工业上以铬铁矿(FeOCr2O3，含Al2O3、SiO2等杂质)为主要原料制备红矾钠的工艺流程以及可溶性组分物质的量浓度c与pH的关系分别如图a、b。当c1.010-5molL-1时，可认为已除尽。回答下列问题：20(1)焙烧时将矿料磨碎且气体与矿料逆流而行，其目的是。(2)焙烧的目的是将FeOCr2O3转化为Na2CrO4并将Al、Si氧化物转化为可溶性钠盐，写出焙烧时FeOCr2O3发生的化学方程式。(3)中和时pH的理论范围为；酸化的目的是。(4)副产品主要是。(5)此方法生产过程中会产生大量含Cr2O2-7的酸性废水，可以用如图c装置处理。向废水中加入适量的NaCl进行电解，Cr2O2-7被还原为Cr3+然后生成Cr(OH)3沉淀除去，废水则可以达到排放标准。已知Ksp(Cr(OH)3)=1.010-32；写出阳极的电极方程式：；若电解一段时间后，调节 pH测得溶液中c(Fe3+)=1.010-12molL-1，则此时c(Cr3+)=molL-1。26(2023安徽校联考三模)SbCl3可用于红外光谱分析用溶剂、显像管生产等。以某矿渣(主要成分为Sb2O3，含有少量CuO、As2O3等杂质)为原料制备SbCl3的工艺流程如图所示：已知：Sb属于第VA族元素，主要化合价为+3、+5价。常温下，Ksp(CuS)=6.310-36，Ksp(Sb2S3)=1.510-93。As2O3微溶于水、Sb2O3难溶于水，它们均为两性氧化物；SbOCl难溶于水。次磷酸(H3PO2)为一元中强酸，具有强还原性。回答下列问题：(1)基态As的简化电子排布式为；As、P、Cl三种元素的电负性从大到小的顺序为。(2)“滤渣1”的主要成分是SbOCl，为了提高锑的利用率，将滤渣1用氨水浸取使其转化为Sb2O3，写出该反应的离子方程式：。(3)已知“沉淀”阶段溶液中c(Sb3+)起始=0.01molL-1.当“沉淀”后溶液中c(Cu2+)=6.310-6molL-1时，该阶段是否有Sb2S3沉淀生成？(通过计算说明，简要写出计算过程，不考虑溶液体积的变化)。(4)“除砷”时，NaH2PO2的氧化产物为H3PO4。21NaH2PO2的化学名称为。H3PO4中磷原子的杂化类型为。“除砷”过程中生成As的反应的化学方程式是。(5)“电解”SbCl3溶液时，被氧化的Sb元素与被还原的Sb元素的质量之比为32，则电解方程式为。27(2023辽宁校联考三模)SbCl3可用于红外光谱分析以及显像管生产等。以某矿渣(主要成分为Sb2O3，含有少量CuO、As2O3等杂质)为原料制备SbCl3的工艺流程如下：已知：Sb属于第A元素，主要化合价为+3、+5价；KspCuS=6.310-36，KspSb2S3=1.510-93；As2O3微溶于水，Sb2O3难溶于水，它们均为两性氧化物。SbOCl难溶于水；次磷酸(H3PO2)为一元中强酸，具有强还原性；“电解”过程中(用惰性电极作电极)，被氧化的Sb元素与被还原的Sb元素的质量之比为32。回答下列问题：(1)基态As原子的核外电子排布式为。(2)“滤渣I”的主要成分是SbOCl，为了提高锑的利用率，将滤渣I用氨水浸取使其转化为Sb2O3，转化过程中发生反应的化学方程式为。(3)已知“沉淀”阶段溶液中，c起始Sb3+=110-2molL-1。若当“沉淀”后溶液中c Cu2+=6.310-6molL-1时，请通过计算说明该阶段是否有Sb2S3沉淀生成？(简要写出计算过程，不考虑溶液体积的变化)。(4)“除砷”时，已知NaH2PO2的氧化产物为H3PO4。NaH2PO2的化学名称为。H3PO2的结构简式为。H3PO4中磷原子的杂化轨道类型为。“除砷”过程中发生反应的离子方程式为。(5)工业上向“电解后溶液”中加入单质Sb的目的是。28(2023湖南衡阳校联考三模)世界上铬单质及其化合物的生产量呈现高速增长趋势，故铬贫矿的利用至关重要，某铬贫矿主要成分为Fe CrO22，还含有Fe2O3、MgO、Al2O3，采用次氯酸钠法处理矿石并制备CrO3的工艺流程如图所示：回答下列问题：(1)为了提高“氧化浸出”效率，可采取的措施有(任答一条)。(2)已知经“氧化浸出”后，铁元素以Fe2O3形式存在，该过程中Fe CrO22参与反应的化学方程式为。22(3)滤渣可能含有的物质有(填化学式)。(4)经“沉铝”后所得溶液中 Al(OH)4-的浓度为10-5.5molL-1，已知：常温下，Al(OH)3s+H2O 1Al(OH)4-aq+H+aqK=10-13.37；Al(OH)3sAl3+aq+3OH-aqKspAl(OH)3=10-33，此时溶液中c H+=molL-1，c Al3+=molL-1。(5)实验室将浓硫酸和Na2Cr2O7溶液“混合”时的具体实验操作为。(6)以1.4kg铬贫矿为原料，按照此流程最终得到0.2kgCrO3，核算的原料利用率为80%，则该铬贫矿中铬的百分含量以Fe CrO22计为。(7)以节能环保为原则，试以化合物为原料制定在此工艺流程中的循环利用方案：(结合化学方程式用文字说明)。29(2023四川攀枝花统考三模)从铜电解液分离出的粗硫酸镍晶体中含有大量的杂质元素(Cu、Fe、As、Ca、Zn等)，我国科学家对粗硫酸镍进行精制提纯，其工艺流程如下。已知：i含镍溶液中的主要离子有：Ni2+、SO2-4、Cu2+、Fe2+、AsO3-4、Ca2+和Zn2+ii部分物质的电离常数和溶度积常数如下表物质电离常数物质溶度积常数物质溶度积常数H2SKa1=1.110-7Ka2=1.310-13CuS6.310-36CaF24.010-11NiS3.210-19NiF22.610-4FeS6.310-18Fe(OH)32.810-39Ni(OH)25.510-16回答下列问题：(1)将粗硫酸镍溶液的pH调小至0.5，加入的试剂是。(2)滤渣1中除CuS外，还含有As2S3和S。反应生成As2S3和S的离子方程式是。(3)解释“氧化除杂”时，加入Cl2和Ni(OH)2能析出Fe(OH)3的原因。(4)用沉淀溶解平衡原理解释用NiF2能够“氟化除杂”的原因。(5)结合下图分析，“P204萃取”时，应调整水溶液的pH为(填选项字母)。23A.1.2B.2.1C.3.3D.4.5(6)“硫化除杂”之后，若溶液pH=0.5，溶液中c(H2S)=0.1mol/L，理论上溶液中c(Cu2+)=mol/L计算结果保留两位有效数字。(7)精制硫酸镍溶液得到硫酸镍晶体后，一种综合利用“母液”的方法是：。30(2023四川成都校联考三模)-Fe2O3粉体具有广泛的用途。工业上用黄钠铁矾渣主要成分为Na2Fe6(SO4)4(OH)12，还含有Ni、Ba、Ca、Pb、Mg、Co等硫酸盐及SiO2制备高纯度的-Fe2O3粉体的工艺流程如下图所示：已知：常温下，有关离子沉淀的 pH和物质的溶度积常数分别如表1和如表2所示：表1有关离子沉淀的pH离子Fe3+Fe2+Ni2+Co2+开始沉淀pH2.25.86.97.2完全沉淀pH(c=1.010-5molL-1)3.28.38.99.2表2物质的溶度积常数物质CoSNiSFeSKsp3.010-261.4210-243.710-19回答下列问题：(1)“焙烧”中，无烟煤除了用作燃料以外，还用作。(2)“酸浸”后，浸渣的主要成分有，能提高浸出率的措施有(任写两点即可)。(3)“沉钙、镁”中，溶液的pH不宜太小或太大，应保持在5左右的原因是。(4)“沉镍、钴”中，最先沉淀的离子是(填离子符号)，若要将溶液中的镍和钴完全沉淀，溶液中的c(S2-)不低于molL-1。(5)“沉铁”中，发生反应的离子方程式为。24一、原料的预处理的方法与作用方法作用粉碎或研磨减小固体的颗粒度,增大固体与液体、气体间的接触面积,增大反应速率灼烧、焙烧、煅烧除去可燃性杂质;使原料初步转化为下一步可溶解的物质(氧化物等)水浸与水接触反应或溶解,分离可溶物与难溶物酸浸与酸反应或溶解,使可溶性金属离子进入溶液,不溶物通过过滤除去碱浸除去油污;溶解铝(氧化铝)、二氧化硅;调节pH促进水解(金属离子的沉淀)二、反应条件的控制1.1.控制溶液的酸碱性(pH)(1)增强物质的氧化性、还原性,调节离子的水解程度。(2)通过控制溶液的pH可以除去某些金属离子。若要除去溶液中含有的 Fe3+、Al3+,可调节溶液的 pH 使之转变为 Fe(OH)3、Al(OH)3沉淀。若有Fe2+,通常需先用氧化剂(H2O2等)把Fe2+氧化为Fe3+调节 pH所利用的物质一般应满足能与H+反应,使溶液 pH增大和不引入新杂质两点需求。例如:若要除去Cu2+溶液中混有的Fe3+,可加入CuO、Cu(OH)2、CuCO3、Cu2(OH)2CO3等物质来调节溶液的pH。2.2.控制反应的温度(1)调节化学反应速率。(2)调节平衡移动方向。(3)控制固体的溶解与结晶,如趁热过滤能防止某物质降温时析出。(4)促进溶液中气体的逸出或实现蒸馏。(5)防止或实现某物质水解或分解。(6)防止副反应的发生。3.3.调节反应物的浓度(1)通过控制反应物的浓度,控制反应的类型,有利于目标反应的进行。(2)根据需要选择适宜浓度,控制一定的反应速率,使平衡向利于目标产物生成的方向进行。(3)反应物过量,能保证反应的完全发生或提高其他物质的转化率,但对后续操作带来除杂问题。三、有关沉淀分离操作的规范解答1.1.洗涤沉淀的目的(1)若滤渣是所需的物质，洗涤的目的是除去晶体表面的可溶性杂质，得到更纯净的沉淀物。(2)若滤液是所需的物质，洗涤的目的是洗涤过滤所得到的滤渣，把有用的物质如目标产物尽可能洗出来。2.2.常用洗涤剂(1)蒸馏水：主要适用于除去沉淀吸附的可溶性杂质。(2)冷水：除去沉淀中的可溶性杂质，降低沉淀在水中的溶解度而减少沉淀损失。(3)沉淀的饱和溶液：减小沉淀的溶解。25(4)有机溶剂(酒精、丙酮等)：适用于易溶于水的固体，既减少了固体溶解，又利用有机溶剂的挥发性，除去固体表面的水分，产品易干燥。3.3.沉淀洗涤的答题规范答题模板：注洗涤液(沿玻璃棒向漏斗中注入洗涤液)标准(使洗涤液完全浸没沉淀或晶体)重复(待洗涤液流尽后，重复操作23次)4.4.沉淀是否洗净的答题规范答题模板：取样(取少量最后一次洗涤液于一洁净的试管中)加试剂加入试剂(必要时加热，如检验NH+4)现象(不产生沉淀、溶液不变色或不产生气体)结论(说明沉淀已经洗涤干净)四、pH的调控1.1.需要的物质：含主要阳离子(不引入新杂质即可)的难溶性氧化物或氢氧化物或碳酸盐，即能与H+反应，使pH增大的物质如MgO、Mg(OH)2等类型的物质。2.2.原理：加入的物质能与溶液中的H+反应，降低了H+的浓度3.3.pH控制的范围：杂质离子完全沉淀时 pH值-主要离子开始沉淀时pH，注意端值取等。4.4.控制pH的目的：(1)pH调小：抑制某离子水解；防止某离子沉淀(2)pH调大：确保某离子完全沉淀；防止某物质溶解等。(3)控制反应的发生，增强物质的氧化性或还原性，或改变水解程度。5.5.控制某反应的pH值使某些金属离子以氢氧化物的形式沉淀的原理，例如：(1)Fe3+溶液中存在水解平衡：Fe3+3H2OFe(OH)3+3H+，加入CuO后，溶液中H+浓度降低，平衡正向移动，Fe(OH)3越聚越多，最终形成沉淀。(2)如若要除去Al3+、Mn2+溶液中含有的Fe2+，先用氧化剂把Fe2+氧化为Fe3+，再调溶液的pH。调节 pH所需的物质一般应满足两点：能与H+反应，使溶液 pH增大；不引入新杂质。例如：若要除去Cu2+溶液中混有的Fe3+，可加入CuO、Cu(OH)2、Cu2(OH)2CO3等物质来调节溶液的pH。(3)PH控制的范围：大于除去离子的完全沉淀值，小于主要离子的开始沉淀的PH。6.6.“酸作用”还可除去氧化物(膜)。7.7.“碱作用”还可除去油污，除去铝片氧化膜，溶解铝、二氧化硅等。8.8.特定的氧化还原反应需要的酸性条件(或碱性条件)。1工艺流程综合题目录：2023年真题展现考向一分离、提纯类工艺流程综合题考向二原材料转化制备类工艺流程综合题真题考查解读近年真题对比考向一分离、提纯类工艺流程综合题考向二原材料转化制备类工艺流程综合题命题规律解密名校模拟探源易错易混速记考向一分离、提纯类工艺流程综合题1(2023新课标卷)铬和钒具有广泛用途。铬钒渣中铬和钒以低价态含氧酸盐形式存在，主要杂质为铁、铝、硅、磷等的化合物，从铬钒渣中分离提取铬和钒的一种流程如下图所示：已知：最高价铬酸根在酸性介质中以Cr2O2-7存在，在碱性介质中以CrO2-4存在。回答下列问题：(1)煅烧过程中，钒和铬被氧化为相应的最高价含氧酸盐，其中含铬化合物主要为(填化学式)。(2)水浸渣中主要有SiO2和。(3)“沉淀”步骤调pH到弱碱性，主要除去的杂质是。(4)“除硅磷”步骤中，使硅、磷分别以MgSiO3和MgNH4PO4的形式沉淀，该步需要控制溶液的pH9以达到最好的除杂效果，若pH9时，会导致。(5)“分离钒”步骤中，将溶液pH调到1.8左右得到V2O5沉淀，V2O5在pH1时，溶解为VO+2或VO3+在碱性条件下，溶解为VO-3或VO3-4，上述性质说明V2O5具有(填标号)。A.酸性B.碱性C.两性(6)“还原”步骤中加入焦亚硫酸钠(Na2S2O5)溶液，反应的离子方程式为。【答案】(1)Na2CrO4(2)Fe2O3(3)Al(OH)3(4)磷酸根会与H+反应使其浓度降低导致MgNH4PO4无法完全沉淀，同时可能产生硅酸胶状沉淀不宜处2理会导镁离子生成氢氧化镁沉淀，不能形成MgSiO3沉淀，导致产品中混有杂质，同时溶液中铵根离子浓度降低导致MgNH4PO4无法完全沉淀(5)C(6)2Cr2O2-7+3S2O2-5+10H+=4Cr3+6SO2-4+5H2O【分析】由题给流程可知，铬钒渣在氢氧化钠和空气中煅烧，将钒、铬、铝、硅、磷等元素转化为相应的最高价含氧酸盐，煅烧渣加入水浸取、过滤得到含有二氧化硅、氧化铁的滤渣和滤液；向滤液中加入稀硫酸调节溶液pH将Al元素转化为氢氧化铝沉淀，过滤得到强氧化铝滤渣和滤液；向滤液中加入硫酸镁溶液、硫酸铵溶液将硅元素、磷元素转化为MgSiO3和MgNH4PO4沉淀，过滤得到含有MgSiO3、MgNH4PO4的滤渣和滤液；向滤液中加入稀硫酸调节溶液 pH将钒元素转化为五氧化二钒，过滤得到五氧化二钒和滤液；向滤液中焦亚硫酸钠溶液将铬元素转化为三价铬离子，调节溶液 pH将铬元素转化为氢氧化铬沉淀，过滤得到氢氧化铬。【详解】(1)由分析可知，煅烧过程中，铬元素转化为铬酸钠，故答案为：Na2CrO4；(2)由分析可知，水浸渣中主要有二氧化硅、氧化铁，故答案为：Fe2O3；(3)由分析可知，沉淀步骤调 pH到弱碱性的目的是将Al元素转化为氢氧化铝沉淀，故答案为：Al(OH)3；(4)由分析可知，加入硫酸镁溶液、硫酸铵溶液的目的是将硅元素、磷元素转化为 MgSiO3和MgNH4PO4沉淀，若溶液 pH9时，会导镁离子生成氢氧化镁沉淀，不能形成MgSiO3沉淀，导致产品中混有杂质，同时溶液中铵根离子浓度降低导致MgNH4PO4无法完全沉淀，故答案为：磷酸根会与H+反应使其浓度降低导致MgNH4PO4，同时可能产生硅酸胶状沉淀不宜处理；会导镁离子生成氢氧化镁沉淀，不能形成MgSiO3沉淀，导致产品中混有杂质，同时溶液中铵根离子浓度降低导致MgNH4PO4无法完全沉淀；(5)由题给信息可知，五氧化二钒水能与酸溶液反应生成盐和水，也能与碱溶液发生生成盐和水的两性氧化物，故选C；(6)由题意可知，还原步骤中加入焦亚硫酸钠溶液的目的是将铬元素转化为铬离子，反应的离子方程式为2Cr2O2-7+3S2O2-5+10H+=4Cr3+6SO2-4+5H2O，故答案为：2Cr2O2-7+3S2O2-5+10H+=4Cr3+6SO2-4+5H2O。2(2023湖北卷)SiCl4是生产多晶硅的副产物。利用SiCl4对废弃的锂电池正极材料LiCoO2进行氯化处理以回收Li、Co等金属，工艺路线如下：回答下列问题：(1)Co位于元素周期表第周期，第族。(2)烧渣是LiCl、CoCl2和SiO2的混合物，“500焙烧”后剩余的SiCl4应先除去，否则水浸时会产生大量烟雾，用化学方程式表示其原因。(3)鉴别洗净的“滤饼3”和固体Na2CO3常用方法的名称是。(4)已知KspCo(OH)2=5.910-15，若“沉钴过滤”的pH控制为10.0，则溶液中Co2+浓度为molL-1。“850煅烧”时的化学方程式为。3(5)导致SiCl4比CCl4易水解的因素有(填标号)。aSi-Cl键极性更大bSi的原子半径更大cSi-Cl键键能更大dSi有更多的价层轨道【答案】(1)4(2)SiCl4+3H2O=H2SiO3+4HCl(3)焰色反应(4)5.910-76Co(OH)2+O28502Co3O4+6H2O(5)abd【分析】由流程和题中信息可知，LiCoO2粗品与SiCl4在500焙烧时生成氧气和烧渣，烧渣是LiCl、CoCl2和SiO2的混合物；烧渣经水浸、过滤后得滤液1和滤饼1，滤饼1的主要成分是SiO2和H2SiO3；滤液1用氢氧化钠溶液沉钴，过滤后得滤饼2(主要成分为Co(OH)2)和滤液2(主要溶质为LiCl)；滤饼2置于空气中在850煅烧得到Co3O4；滤液2经碳酸钠溶液沉锂，得到滤液3和滤饼3，滤饼3为Li2CO3。【详解】(1)Co是27号元素，其原子有4个电子层，其价电子排布为3d74s2，元素周期表第8、9、10三个纵行合称第族，因此，其位于元素周期表第4周期、第族。(2)“500焙烧”后剩余的SiCl4应先除去，否则水浸时会产生大量烟雾，由此可知，四氯化硅与可水反应且能生成氯化氢和硅酸，故其原因是：SiCl4遇水剧烈水解，生成硅酸和氯化氢，该反应的化学方程式为SiCl4+3H2O=H2SiO3+4HCl。(3)洗净的“滤饼3”的主要成分为Li2CO3，常用焰色反应鉴别Li2CO3和Na2CO3，Li2CO3的焰色反应为紫红色，而Na2CO3的焰色反应为黄色。故鉴别“滤饼3”和固体Na2CO3常用方法的名称是焰色反应。(4)已知KspCo(OH)2=5.910-15，若“沉钴过滤”的 pH控制为10.0，则溶液中c(OH-)=1.010-4molL-1，Co2+浓度为KspCo(OH)2c2(OH-)=5.910-15(1.010-4)2molL-1=5.910-7molL-1。“850煅烧”时，Co(OH)2与O2反应生成Co3O4和H2O，该反应的化学方程式为6Co(OH)2+O28502Co3O4+6H2O。(5)aSi-Cl键极性更大，则 Si-Cl键更易断裂，因此，SiCl4比CCl4易水解，a有关；bSi的原子半径更大，因此，SiCl4中的共用电子对更加偏向于Cl，从而导致Si-Cl键极性更大，且Si原子更易受到水电离的OH-的进攻，因此，SiCl4比CCl4易水解，b有关；c通常键能越大化学键越稳定且不易断裂，因此，Si-Cl键键能更大不能说明Si-Cl更易断裂，故不能说明SiCl4比CCl4易水解，c无关；dSi有更多的价层轨道，因此更易与水电离的OH-形成化学键，从而导致SiCl4比CCl4易水解，d有关；综上所述，导致SiCl4比CCl4易水解的因素有abd。3(2023辽宁卷)某工厂采用如下工艺处理镍钴矿硫酸浸取液含(Ni2+、Co2+、Fe2+、Fe3+、Mg2+和Mn2+)。实现镍、钴、镁元素的回收。已知：4物质Fe OH3Co OH2Ni OH2Mg OH2Ksp10-37.410-14.710-14.710-10.8回答下列问题：(1)用硫酸浸取镍钴矿时，提高浸取速率的方法为(答出一条即可)。(2)“氧化”中，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 H2SO5，1molH2SO5中过氧键的数目为。(3)“氧化”中，用石灰乳调节pH=4，Mn2+被H2SO5氧化为MnO2，该反应的离子方程式为(H2SO5的电离第一步完全，第二步微弱)；滤渣的成分为MnO2、(填化学式)。(4)“氧化”中保持