专题15 工艺流程综合题-2022年高考真题和模拟题化学分项汇编.pdf

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1、专题1 5工艺流程综合题:囊2()22年高考真题1.(2022全国甲卷)硫酸锌(ZnSO j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Z nC O j,杂质为Si。？以及Ca、Mg、Fe、C u等的化合物。其制备流程如下：滤渣 滤渣 滤渣 滤渣本题中所涉及离子的氯氧化物溶度积常数如下表：离子FeZn2+Cu2tFe2*Mg-4.0 x10-386.7x10*2.2x10 208.0 x10小1.8xKT”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)

2、加入物质X 调溶液pH=5,最适宜使用的X 是(填 标 号)。A.NH,-H,O B.Ca(OH),C.NaOH滤 渣 的 主 要 成 分 是、.(4)向80 9 0 c 的滤液中分批加入适量KMnO4溶液充分反应后过滤，滤渣中有M nO?,该步反应的离子方程式为 o(5)滤 液 中 加 入 锌 粉 的 目 的 是。(6)滤渣与浓HzSO4反应可以释放HF并循环利用，同时得到的副产物是2.(2022全国乙卷)废旧铅蓄电池的铅膏中主要含有PbSO4、PbO?、PbO和 Pb。还有少量Ba、Fe、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。3 HA CS

3、H2O2 NaOH滤液 滤渣 滤液一些难溶电解质的溶度积常数如下表:难溶电解质PbSO4PbCO3BaSO4BaCO3/2.5x10-87.4x107l.lxlO-102.6 X10-9一定条件下，一些金属氢氧化物沉淀时的pH如下表:回答下列问题:金属氢氧化物Fe(OH)3Fe(OH)2A 1(OH)3Pb(OH)2开始沉淀的pH2.36.83.57.2完全沉淀的pH3.28.34.69.1在“脱硫”中PbSC转 化 反 应 的 离 子 方 程 式 为，用沉淀溶解平衡原理解释选择Na2c0,的原因在“脱硫”中，加入Na2cO3不能使铅膏中BaSO,完全转化，原因是。(3)在“酸浸”中，除加入醋

4、酸(H Ac),还要加入H g?。()能被Hz。?氧 化 的 离 子 是；(ii)也。2促进了金属Pb在醋酸中转化为Pb(A*,其 化 学 方 程 式 为；(iii)H2O2也能使PbOz转化为Pb(A c%,H2O2的作用是。(4)“酸浸”后溶液的pH 约为4.9,滤 渣 的 主 要 成 分 是。(5)“沉铅”的滤液中，金属离子有。3.(2022浙江卷)化合物X 由三种元素组成，某实验小组按如下流程进行相关实验:化合物X在空气中加热到800,不发生反应。请回答：(1)组成X的 三 种 元 素 为；X的 化 学 式 为。(2)溶液C的 溶 质 组 成 为(用 化 学 式 表 示)。写出由X到A

5、的化学方程式_ _ _ _ _ _。X难溶于水，但可溶于氨水中，写出该反应的离子方程式 O(4)设计实验，检验尾气中相对活泼的2种气体。4.(2022广东卷)稀土(RE)包括锢、钻等元素，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：酸化MgSO,溶液 月桂酸钠 盐酸矿物I浸 取液-I 5 5.-篇 汪轲卜滤液1-4 滤饼T加 热 灰 拌 卜 薜 阚-REC%溶液滤渣 滤液2 月桂酸已知：月桂酸(C“H23coOH)熔点为44。(2；月桂酸和(C“H23coORE均难溶于水。该工艺条件下，稀土离子保持+3价不变；(C“H23

6、coO%M g的 匕=1即10弋Al(OH)，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A1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2.7g L 。为尽可能多地提取RE匕 可提高月桂酸钠的加入量，但应确保“过滤2”前的溶液中c(C“H

7、23coO)低于 mol.LT(保留两位有效数字)。(4)“加热搅拌”有利于加快R E 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Pt.,Y。还原Y J 和 PtCL熔融盐制备Pt、Y 时，生 成 Imol Pt,Y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0?的还原，发生的电极反应为5.(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T iO 2,含少量V、S i和 A

8、1的氧化物杂质)为原料.，制备金属钛的工艺流程如下：C、Cl2 A l Mg尾气处理 VOCE渣 含 Si、A l杂质已知 降温收尘 后，粗TiCl4中含有的几种物质的沸点:回答下列问题:物质TiCl4VOC13SiCl4A。沸点/13612757180(1)已知A G=A H-TA S,AG的值只决定于反应体系的始态和终态，忽略AH、AS随温度的变化。若A GvO,则该反应可以自发进行。根据下图判断：600时，下列反应不能自发进行的是300乙0m国9V2000-邳 啾8)短0 2(6叩1弱耕0余I-100600 700 800 900 1000 1100温度/500A.C(s)+O2(g)=

9、CO2(g)B.2C(s)+O2(g)=2CO(g)C.TiO式 s)+2Cl2(g)=TiCl4(g)+O2(g)D.TiO2(s)+C(s)+2cl式 g)=TiClJg)+CO2(g)(2)TiC)2与 C、C l-在600C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TiCl4COco2C12分压M P a4.59x10-21.84x10-23.70 x10-25.98x10-9该温度下，T i O z 与 C、C l?反 应 的 总 化 学 方 程 式 为；随着温度升高，尾气中CO的含量升高，原因是。(3)“除钮”过 程 中 的 化 学 方 程 式 为；“除硅、铝过程中，

10、分离T i C l*中含Si、A l 杂质的方法是(4)“除钳和“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 oA.高炉炼铁 B.电解熔融氯化钠制钠C.铝热反应制镉 D.氧化汞分解制汞2()22年高考模拟试题1.(2022江西九江二模)以碳酸铳铜矿(主要成分为M nC C h、C u C O3,还含有F e z C h、F e O 等杂质)为原料制备硫酸镒的一种工艺流程如下：NH4HCO；,和氨水的混合物 H2so4(1)“氧化时，反 应 的 离 子 方 程 式 为。可用一种试剂检验氧化后的溶液中是否含有F e

11、 2+,该试剂为(写化学式)。(2)加入M n C O3调节pH=3.3时可以将F e 3+转化为F e(O H)3而除去，该 反 应 的 离 子 方 程 式 为。“沉铜”时，若滤液中c(M n2+)=0.21mol【L 向其中缓慢通入氨气，为了使铜离子完全沉淀而又避免生成M n(O H)2,应控制 pH 的范围为。已知：常温下，K s p C u(O H)2=l x l O-20,K s p M n(O H)2=2.1x l 013,离子浓度小于或等于l O,mol/L 可视为沉淀完全(4)本工艺中可循环使用的物质是 o结合图像，分析获得(M nSO#H 2O)晶体的“系列操作”步骤为：、，

12、酒精洗涤，低温干燥。2.(2022陕西汉中二模)我国发现超级锌矿，铢(Re)是一种熔点高、耐磨、耐腐蚀的金属，广泛用于航天航空等领域。工业上用富锌渣(含R e S 2)制得铢粉，其工艺流程如下图所示：回答下列问题：(1)铢不溶于盐酸，可溶于稀硝酸生成强酸高铢酸(H R e O Q,请写出反应的离子方程式_ _ _ _ _ _。(2)提 高 富 锦 渣 浸 出 率 的 方 法 有(任 写 两 种)；酸浸相同时间，测得锌的浸出率与温度关系如下图所示,(3)操作I I 所用的主要玻璃仪器是 o(4)高 铢 酸 筱 和 氢 气 制 取 单 质 铢 的 化 学 方 程 式 为；此反应过程中，实际消耗H

13、2 的量大于理论值，其原因是 o(5)由 高 锌 酸 镀 溶 液 获 得 高 铢 酸 镀 晶 体 的 一 系 列 操 作 为、洗涤、干燥。(6)整个工艺流程中除有机溶液可循环利用外，还有。3.(2 0 2 2.陕西渭南二模)金属铳可用作宇航材料、火箭和飞机的制造材料；氧化铳可提高计算机记忆元件性能。赤泥是铝土矿加工过程中产生的废料，含有丰富的铳元素，另含有F e z C h、S i O 2、AI 2 O 3等氧化物。一种从赤泥中提取氧化铳的工艺流程如图所示(P2O4是一种磷酸酯萃取剂)。赤泥浸渣浸出液含铁铝萃取除铁氯化铝蒸发结晶煨烧溶液-溶液 -,A l2o3有机相盐酸广水相济 就，有机相Na

14、OH厂 反 萃 液.沉设L s c(O H)3黑ScCl3Sc2O3-草酸回答下列问题:(1)写出赤泥经盐酸处理后所得“浸渣”与强碱溶液反应的离子方程式。(2)赤泥 酸浸”时温度过高，酸浸速率反而下降，其 原 因 是 一。(3正2。4萃取浸出液，其浓度、料液温度对萃取率的影响如表所示，萃取时P2O4最佳浓度及料液温度分别为、；萃取后“盐酸洗涤 的 目 的 是 一。P2O4浓度对萃取率的影响如表：料液温度对分离系数的影响如图:试验编号P2O4浓度/%分相情况铳萃取率/%铁萃取率/%1-11分相快90.7615.821-22分相容易91.5319.231-33分相容易92.9813.561-44有

15、第三相90.6930.121-55轻微乳化91.7439.7920 30 40 50 60 70 80料液温度()(4)反萃取时，Sc3+完全沉淀(浓度为l.OxlO+moi.L)时，反萃液的p H为。(已知：JS c(O H)3=8.00 xl0-3,l g 2=0.3 0,结果保留小数点后两位)(5)为探究所得草酸铳晶体SC2(C2O 4)3 XH2O中结晶水的含量，取2.9 6 g 样品(纯度为7 5%),灼烧得到0.6 9 g S c 2C h固体，贝 X=o(6)草酸铳晶体灼烧分解反应方程式为，其固体副产物主要为o4.(20 22.山西太原.二模)铭是一种重要的金属材料，被广泛用于冶

16、金、化工、耐火材料等行业。某铭铁矿的主要成分为C n C h、Fe z C h、F e O,还有少量M g O、AI 2O 3 和杂质S i C)2等，利用其制备多种铭产品和其他金属产品的工艺流程如下：高温 高温已知：Al2O3+N a 2C O 3=2N a Al O2+C O2T S i C h+N a 2c o 3-N a z S i C h+C O 2T回答下列问题：高温 步骤发生的主要反应为Fe O+C n C h+N a 2c o 3+N a N C h N a z C r C U+Fe z C h+N a N C h+AT，反应时应选用何种材质的容器？(填字母)。A.塑料 B.刚

17、玉 C.铁 D.石英(2)步 骤 的 操 作 是，“滤 渣 2”是Al(0 H)3 和。写出过量物质A 与“滤液1”中溶质生成A1(O H)3的离子方程式：。(3)“滤液2”中的N a z C r C U 需要用H 2s 0 4 酸化，用离子方程式表示该反应：。(4)制取高纯铭常用电解法和铝热法，铝 热 法 的 缺 点 是。步骤是在隔绝空气条件下，除生成C n C h外，还生成了 N a 2c C h 和 CO,若该反应中有3 m o i N a 2C r 2C 7 参加反应，则转移的电子为 m o l。(5)“滤 渣 1”中铁元素含量较高，具有回收价值。为回收金属，需要将含F6+的有机相进行

18、反萃取。在有机相中 Fe 3+质量浓度为22.8 g/L、有机相与水相的体积比(V ：Va l：反萃取时间为20 m i n、反萃取温度为25 条件下，不同浓度的4种反萃取剂对Fe 3+反萃取率的影响实验结果如图所示。当反萃取剂的浓度均为0.5 m o l.L-1时，反 萃 取 效 果 最 好 的 是(填 化 学 式)，在实际操作中需在该反萃取剂中加入一定量H 3 Po 4溶液，其目的是;但 H 3 PC U 浓度不宜过大，其原因是。已知：(NH 4)2 H PC 4 溶液p H=7.8 8.2%、系掷例加工反萃取剂浓度/(mol L)5.(2022.河南洛阳三模)碳酸锢(SrCO。具有屏蔽X

19、 射线的功能，广泛应用于彩色显示装置、等离子显色装置的荧光屏玻璃中。工业上以天青石(主要成分为SrSO4,含少量BaSO4和 CaSO”和煤为原料生产碳酸锯。工艺流程如下：热水 co2常 T粉 碎H焙 烧小两H除 领 用 赢 卜|脱 硫 卜I I滤渣1 滤渣2碳酸锢已知：Sr(OH)2、Ba(OH)2、Ca(OH)2在不同温度下的溶解度(g)：温度/2040608090100Sr(OH)21.773.958.4220.244.591.2Ba(OH)23.898.2220.94101.4Ca(OH)20.1730.1410.1210.0940.0860.076浸取时发生反应：2SrS+2H2O=

20、Sr(HS)2+Sr(OH)2,硫化锢的溶解度主要受氢氧化策的溶解度影响。BaSCU、SrCCh、BaCCh和 SrSCU均难溶于水，在相同温度下的溶解度(S)关系如下：S(BaSO4)=S(SrCO3)S(BaCO3)3)2,还含少量的FeO、MgO、RuCU、CaO、SiO”为原料制备钉(Ru)的流程如图。回答下列问题：Na2co3(aq),稀硫酸，Na2so3(aq)NaCIO3(aq)N a F(a q)浓Na2co3(a q)盐 酸(NHJCzOK叫)A r滤渣 Na2Fe4(SO4)6(OH)2 MgF2 滤液 1 滤液 2 CO2(l)Na2Fe4(SO4)6(OH)2 中 Fe

21、 的 化 合 价 为。(2)“酸浸 时，Na2sCh的作用。“滤渣”的主要成分有Si02和一(填化学式)。酸浸 中钉的浸出率与浸出温度、pH 的关系如图所示，“酸浸”的最佳条件是o0%、树汨期6H加ooooO0864235 6 5 浸出温度/CooooO086420.5 1.0 1.5 2.02.5浸出pH(3)“除铁”的园子方程式为。(提示：ImolNaCICh参与反应，转移6moi电子)(4)从“滤液2”中可提取一种化肥，其电子式为一。“灼烧”时 Ar的作用是一。(6)某工厂用10t钉矿石 含8.84tRu(CO3)2、165kgRuO4,最终制得3636kgRu,则 R u的 产 率 为

22、。(保留三位有效数字)7.(2022河南商丘三模)三氧化二碑(A S2O3)可用于治疗急性早幼粒细胞白血病.利用某酸性含碎废水(含H3A SO3、H2so4)可提取A S2O3,提取工艺流程如下：Na,S FeSO4 气体X NaOH溶 液 滤 渣 Y心 枇 小 1匕 T 1 4；-沉 碑-*过 滤 A s2s3、FeS 焙 烧-AS2C)3、Fe2()3-碱 浸-过滤碑废水-,滤液MA s2Oa-还原 -NajA sO4 FeO GeO2,FezQyGeCh、PbO等）中提取楮元素的流程图如下：H2SO4 试剂X ZnO 单宁酸浸渣 滤液已知：浸取后溶液pH 为 2,G e以Ge。?+的形式

23、存在；单宁酸为复杂有机酸，易与Fe3+络合沉淀。(1)浸取时ZnO GeO,发 生 反 应 的 化 学 方 程 式 是,浸渣的主要成分是(2)试剂X 的作用是 o(3)下图为沉错时溶液pH对错沉淀率的影响，则适宜的pH应 为(填 标 号)。A.1.0 B.2.0 C.2.5 D.3.0(4)沉铸时有一段沉楮和二段沉错两种工艺，单宁酸用量与铸沉淀率关系如表所示，工业常用二段沉错工艺且单宁酸总用量为25倍，其原因是。一段沉楮单宁酸总用量/倍1015202530错沉淀率/%88.589590.591.593.5二段沉铸单宁酸总用量/倍1015202530倍沉淀率/%9293.594.59797.5(

24、5)可从滤液中回收的金属元素主要有 o若用C2H2。表示单宁酸，压滤后的含错沉淀表示为GeO(C2H2O)2SO4,其在空气中灼烧会得到SO2、印0、CO2三种气体，该 反 应 方 程 式 为。10.(2022安徽芜湖三模)硫酸镒是一种重要的化工中间体。一种以高硫镒矿(主要成分为含镭化合物及FeS)与氧化镐矿(主要成分为MnCh等镒的氧化物)为原料制备硫酸锌的工艺流程如下：氧化高硫镣矿已知：“混合焙烧”后烧渣含M n S 0 4、F e zC h及少量F e O、A I2O 3、MgO。金属离子在水溶液中沉淀的p H范围如下表所示(25)：物质F e(O H)3F e(O H)2M n(0 H

25、)2A I(O H)3开始沉淀的pH1.97.67.33.0完全沉淀的pH3.29.69.35.2离子浓度W 1 0-5mo i I时，离子沉淀完全。(1)“混合焙烧”的主要目的是 若试剂a为MnCh,则 氧 化 步 骤 发 生 反 应 的 离 子 方 程 式 为,若省略“氧化”步骤，造成的影响是(3)“中和除杂”时，应控制溶液的p H范围是 o(4)“氟化除杂”后，溶液中c(F)浓度为0.0 5 m o l l L则溶液中c(M g 2+)和c(C a 2+)的比值=(已知：K q,(M g F 2)=6.4x IO。；&(C a F 2)=3.6x IO?)(5)“碳化结晶”时 发 生 反

26、 应 的 离 子 方 程 式 为,选择N H 4 H C O 3而不选择N a 2c o 3溶液的原因是 o1 1 .(20 22安徽芜湖三模)硫酸镐是一种重要的化工中间体。一种以高硫钵矿(主要成分为含钛化合物及F e S)与氧化镒矿(主要成分为MnO2等镒的氧化物)为原料制备硫酸精的工艺流程如下：氧化I t112s04 NH,HCOs己知：“混合焙烧后烧渣含M n S C U、F e zC h及少量F e O、A I2O 3、MgO。金属离子在水溶液中沉淀的p H范围如下表所示(25)：物质F e(O H)3F e(O H)2M n(0 H)2A I(O H)3开始沉淀的pH1.97.67.

27、33.0完全沉淀的pH3.29.69.35.2离子浓度W 1 0-5mo i I时，离子沉淀完全。(1)“混合焙烧”的主要目的是(2)若试剂a为M n C h,则 氧 化 步 骤 发 生 反 应 的 离 子 方 程 式 为,若省略“氧化”步骤，造成的影响是(3)“中和除杂”时，应控制溶液的p H范围是 o(4)“氟化除杂”后，溶液中c(F)浓度为0.0 5 m o l l L则溶液中c(M g 2+)和c(C a 2+)的比值=(已知：K q,(M g F 2)=6.4x IO。；&(C a F 2)=3.6x IO?)(5)“碳化结晶”时 发 生 反 应 的 离 子 方 程 式 为,选择N

28、H 4 H C O 3而不选择N a 2c o 3溶液的原因是1 2.(20 22四川宜宾二模)钢(In)作为一种稀有贵金属，广泛应用于很多高新领域。工业上从含锢废渣(主要成分是1 2+、C I,还含有少量B i 3+、P b2 S rP+等杂质)中提取粗锢的工艺流程如下图所示:水1稀 H2sO4 F e 粉调 pH 稀 H jSO,Zn1111_I含锢废渣f中性水洗1滤液1T酸浸滤渣T净化1Bi、SuT富锢11滤液2酸溶H置换1滤液3-粗锢已知：该工艺条件下，溶液中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+In3+F e2+开始沉淀的pH2.02.97.5完全沉淀(c=1.0 xlO-5moi/L)的 pH3.25.09.7氧化性：Fe3+Bi3+Sn2+Fe2+回答下列问题：(1)“中性水洗 时，含锢废渣中金属阳离子转化为氢氧化物或氧化物。S d 转化为SnO的离子方程式是,该过程需加入大量水并加热，目的是。(2)“酸浸 时，得到对应的硫酸盐，贝广滤渣”的 主 要 成 分 是(填 化 学 式)。(3)“净化”时，生成B i的 离 子 方 程 式 是。(4)“富锢”时，“调 pH”应控制的pH 范围是。(5)利用上述表格数据，计算In(OH)3的 KSp=o(6)实验室检验“滤液2”中 主 要 金 属 阳 离 子 的 方 法 是。