专题13工艺流程综合题-五年（2019-2023）高考化学真题分项汇编（全国通用）（原卷版）_赠送：2008-2024全套高考真题_高考化学真题_送高考化学五年真题(2019-2023)分项汇编（全国通用）

五年（2019-2023）年高考真题分项汇编 专题 13 工艺流程综合题 〖203年高考真题〗 考点一 除杂提纯类 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Cr O 存在，在碱性介质中以CrO 存在。 2 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SiO 和___________。 2 (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MgSiO 和MgNH PO 的形式沉淀，该步需要控制溶液的pH≈9以达 3 4 4 到最好的除杂效果，若pH<9时，会导致___________；pH>9时，会导致___________。 (5)“分离钒”步骤中，将溶液pH调到1.8左右得到VO 沉淀，VO 在pH<1时，溶解为VO 或VO3+在碱 2 5 2 5 性条件下，溶解为VO 或VO ，上述性质说明VO 具有___________(填标号)。 2 5 A．酸性 B．碱性 C．两性 (6)“还原”步骤中加入焦亚硫酸钠(Na SO)溶液，反应的离子方程式为___________。 2 2 5 2．（2023·湖北卷） 是生产多晶硅的副产物。利用 对废弃的锂电池正极材料 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、 和 的混合物，“500℃焙烧”后剩余的 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 常用方法的名称是_______。 (4)已知 ，若“沉钴过滤”的pH控制为10.0，则溶液中 浓度为_______ 。“850℃煅烧”时的化学方程式为_______。 (5)导致 比 易水解的因素有_______(填标号)。 a．Si-Cl键极性更大 b．Si的原子半径更大 c．Si-Cl键键能更大 d．Si有更多的价层轨道 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（ 和 )。实现镍、钴、镁元素的回收。 已知： 物 质 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 ， 中过氧 键的数目为_______。 (3)“氧化”中，用石灰乳调节 ， 被 氧化为 ，该反应的离子方程式为_______( 的电离第一步完全，第二步微弱)；滤渣的成分为 、_______(填化学式)。 (4)“氧化”中保持空气通入速率不变， (Ⅱ)氧化率与时间的关系如下。 体积分数为_______时， (Ⅱ)氧化速率最大；继续增大 体积分数时， (Ⅱ)氧化速率减小的原因是_______。(5)“沉钴镍”中得到的 (Ⅱ)在空气中可被氧化成 ，该反应的化学方程式为_______。 (6)“沉镁”中为使 沉淀完全 ，需控制 不低于_______(精确至0.1)。 考点二 原材料化学转化类 4．（2023·全国甲卷） 是一种压电材料。以 为原料，采用下列路线可制备粉状 。 回答下列问题： (1)“焙烧”步骤中碳粉的主要作用是_______。 (2)“焙烧”后固体产物有 、易溶于水的 和微溶于水的 。“浸取”时主要反应的离子方程式为 _______。 (3)“酸化”步骤应选用的酸是_______(填标号)。 a．稀硫酸 b．浓硫酸 c．盐酸 d．磷酸 (4)如果焙烧后的产物直接用酸浸取，是否可行？_______，其原因是_______。 (5)“沉淀”步骤中生成 的化学方程式为_______。 (6)“热分解”生成粉状钛酸钡，产生的 _______。 5．（2023·全国乙卷）LiMn O 作为一种新型锂电池正极材料受到广泛关注。由菱锰矿（MnCO ，含有少 2 4 3 量Si、Fe、Ni、Al等元素）制备LiMn O 的流程如下： 2 4 已知：K [Fe(OH) ]=2.8×10-39，K [Al(OH) ]=1.3×10-33，K [Ni(OH) ]=5.5×10-16。 sp 3 sp 3 sp 2 回答下列问题： (1)硫酸溶矿主要反应的化学方程式为_______。为提高溶矿速率，可采取的措施_______(举1例)。(2)加入少量MnO 的作用是_______。不宜使用HO 替代MnO ，原因是_______。 2 2 2 2 (3)溶矿反应完成后，反应器中溶液pH=4，此时c(Fe3+)=_______mol·L-1；用石灰乳调节至pH≈7，除去的金 属离子是_______。 (4)加入少量BaS溶液除去Ni2+，生成的沉淀有_______。 (5)在电解槽中，发生电解反应的离子方程式为_______。随着电解反应进行，为保持电解液成分稳定，应 不断_______。电解废液可在反应器中循环利用。 (6)缎烧窑中，生成LiMn O 反应的化学方程式是_______。 2 4 6．（2023·湖南卷）超纯 是制备第三代半导体的支撑源材料之一，近年来，我国科技工作者开发 了超纯纯化、超纯分析和超纯灌装一系列高新技术，在研制超纯 方面取得了显著成果，工业上以 粗镓为原料，制备超纯 的工艺流程如下： 已知：①金属 的化学性质和 相似， 的熔点为 ； ② (乙醚)和 (三正辛胺)在上述流程中可作为配体； ③相关物质的沸点： 物质 沸点/ 55.7 34.6 42.4 365.8 回答下列问题： (1)晶体 的晶体类型是_______； (2)“电解精炼”装置如图所示，电解池温度控制在 的原因是_______，阴极的电极反应式为 _______；(3)“合成 ”工序中的产物还包括 和 ，写出该反应的化学方程式：_______； (4)“残渣”经纯水处理，能产生可燃性气体，该气体主要成分是_______； (5)下列说法错误的是_______； A．流程中 得到了循环利用 B．流程中，“合成 ”至“工序X”需在无水无氧的条件下进行 C．“工序X”的作用是解配 ，并蒸出 D．用核磁共振氢谱不能区分 和 (6)直接分解 不能制备超纯 ，而本流程采用“配体交换”工艺制备超纯 的理由是_______； (7)比较分子中的 键角大小： _______ (填“>”“<”或“=”)，其原因是 _______。 7．（2023·北京卷）以银锰精矿(主要含 、 、 )和氧化锰矿(主要含 )为原料联合提取银 和锰的一种流程示意图如下。 已知：酸性条件下， 的氧化性强于 。 (1) “浸锰”过程是在 溶液中使矿石中的锰元素浸出，同时去除 ，有利于后续银的浸出：矿石中 的银以 的形式残留于浸锰渣中。 ①“浸锰”过程中，发生反应 ，则可推断： __________(填“>”或 “<”) 。 ②在 溶液中，银锰精矿中的 和氧化锰矿中的 发生反应，则浸锰液中主要的金属阳离子有 __________。(2) “浸银”时，使用过量 和 的混合液作为浸出剂，将 中的银以 形式浸出。 ①将“浸银”反应的离子方程式补充完整：__________。 ②结合平衡移动原理，解释浸出剂中 的作用：____________________。 (3) “沉银”过程中需要过量的铁粉作为还原剂。 ①该步反应的离子方程式有______________________________。 ②一定温度下， 的沉淀率随反应时间的变化如图所示。解释 分钟后 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：________。 8．（2023·山东卷）盐湖卤水(主要含 、 和硼酸根等)是锂盐的重要来源。一种以 高镁卤水为原料经两段除镁制备 的工艺流程如下： 已知：常温下， 。相关化合物的溶解度与温度的关系如图所示。 回答下列问题： (1)含硼固体中的 在水中存在平衡： (常温下， )； 与 溶液反应可制备硼砂 。常温下，在 硼砂溶液中， 水解生成等物质的量浓度的 和 ，该水解反应的离子方程式为_____，该溶液 _____。 (2)滤渣Ⅰ的主要成分是_____(填化学式)；精制Ⅰ后溶液中 的浓度为 ，则常温下精制Ⅱ过程中 浓度应控制在_____ 以下。若脱硼后直接进行精制Ⅰ，除无法回收 外，还将增加_____的 用量(填化学式)。 (3)精制Ⅱ的目的是_____；进行操作 时应选择的试剂是_____，若不进行该操作而直接浓缩，将导致 _____。 〖2022年高考真题〗 考点一 除杂提纯类 9．（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TiO ，含少量 2 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： 已知“降温收尘”后，粗TiCl 中含有的几种物质的沸点： 4 物质 TiCl VOCl SiCl AlCl 4 3 4 3 沸点/℃ 136 127 57 180 回答下列问题： (1)已知ΔG=ΔH-TΔS，ΔG的值只决定于反应体系的始态和终态，忽略ΔH、ΔS随温度的变化。若ΔG<0， 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_______。 A．C(s)O (g)CO (g) 2 2 B．2C(s)O (g)2CO(g) 2 C．TiO (s)2Cl (g)TiCl (g)O (g) 2 2 4 2 D．TiO (s)C(s)2Cl (g)TiCl (g)CO (g) 2 2 4 2(2)TiO 与C、Cl ，在600℃的沸腾炉中充分反应后，混合气体中各组分的分压如下表： 2 2 物质 TiCl CO CO Cl 4 2 2 分压 4.59102 1.84102 3.70102 5.98109 MPa ①该温度下，TiO 与C、Cl 反应的总化学方程式为_______； 2 2 ②随着温度升高，尾气中CO的含量升高，原因是_______。 (3)“除钒”过程中的化学方程式为_______；“除硅、铝”过程中，分离TiCl 4 中含Si、Al杂质的方法是 _______。 (4)“除钒”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Mg冶炼Ti的方法相似的是_______。 A．高炉炼铁 B．电解熔融氯化钠制钠 C．铝热反应制锰 D．氧化汞分解制汞 10．（2022·湖北卷）全球对锂资源的需求不断增长，“盐湖提锂”越来越受到重视。某兴趣小组取盐湖水 进行浓缩和初步除杂后，得到浓缩卤水(含有Na+、Li+、Cl-和少量Mg2+、Ca2+)，并设计了以下流程通过制 备碳酸锂来提取锂。 25℃时相关物质的参数如下： LiOH的溶解度：12.4g/100gH O 2 化合物 K sp MgOH 5.61012 2 CaOH 5.5106 2 CaCO 2.8109 3 Li CO 2.5102 2 3回答下列问题： (1)“沉淀1”为___________。 (2)向“滤液1”中加入适量固体Li CO 的目的是___________。 2 3 (3)为提高Li CO 的析出量和纯度，“操作A”依次为___________、___________、洗涤。 2 3 (4)有同学建议用“侯氏制碱法”的原理制备Li CO 。查阅资料后，发现文献对常温下的Li CO 有不同的描 2 3 2 3 述：①是白色固体；②尚未从溶液中分离出来。为探究LiHCO 的性质，将饱和LiCl溶液与饱和NaHCO 3 3 溶液等体积混合，起初无明显变化，随后溶液变浑浊并伴有气泡冒出，最终生成白色沉淀。上述现象说明， 在该实验条件下LiHCO ___________(填“稳定”或“不稳定”)，有关反应的离子方程式为___________。 3 (5)他们结合(4)的探究结果，拟将原流程中向“滤液2”加入Na CO 改为通入CO 。这一改动能否达到相同 2 3 2 的效果，作出你的判断并给出理由___________。 11．（2022·重庆卷）电子印制工业产生的某退锡废液含硝酸、锡化合物及少量Fe3+和Cu2+等，对其处理 的流程如图。 Sn与Si同族，25℃时相关的溶度积见表。 化学式 Sn(OH)(或SnO ·2H O) Fe(OH) Cu(OH) 4 2 2 3 2 溶度积 1.0×10-56 4×10-38 2.5×10-20 (1)Na SnO 的回收 2 3 ①产品NaSnO 中Sn的化合价是______。 2 3 ②退锡工艺是利用稀HNO 与Sn反应生成Sn2+，且无气体生成，则生成的硝酸盐是_____，废液中的Sn2+易 3 转化成SnO ·xH O。 2 2 ③沉淀1的主要成分是SnO ，焙烧时，与NaOH反应的化学方程式为______。 2 (2)滤液1的处理①滤液1中Fe3+和Cu2+的浓度相近，加入NaOH溶液，先得到的沉淀是______。 ②25℃时，为了使Cu2+沉淀完全，需调节溶液H+浓度不大于______mol•L-1。 (3)产品中锡含量的测定 称取产品1.500g，用大量盐酸溶解，在CO 保护下，先用Al片将Sn4+还原为Sn2+，再用0.1000mol•L-1KIO 2 3 标准溶液滴定，以淀粉作指示剂滴定过程中IO 被还原为I—，终点时消耗KIO 溶液20.00mL。 3 ①终点时的现象为______，产生I 的离子反应方程式为_____。 2 ②产品中Sn的质量分数为_____%。 考点二 原材料化学转化类 12．（2022·全国甲卷）硫酸锌(ZnSO )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。 4 硫酸锌可由菱锌矿制备。菱锌矿的主要成分为ZnCO ，杂质为SiO 以及Ca、Mg、Fe、Cu等的化合物。其 3 2 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 Fe3+ Zn2+ Cu2+ Fe2+ Mg2+ 子 K sp 4.01038 6.71017 2.21020 8.01016 1.810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．NH H O B．Ca(OH) C．NaOH 3 2 2 滤渣①的主要成分是_______、_______、_______。 (4)向80~90℃的滤液①中分批加入适量KMnO 溶液充分反应后过滤，滤渣②中有MnO ，该步反应的离 4 2 子方程式为_______。 (5)滤液②中加入锌粉的目的是_______。 (6)滤渣④与浓H SO 反应可以释放HF并循环利用，同时得到的副产物是_______、_______。 2 4 13．（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 C H COOH 熔点为44C；月桂酸和 C H COO RE均难溶于水。该工艺条件下，稀土 11 23 11 23 3 离子保持3价不变； C H COO Mg的K 1.8108 ，Al(OH) 开始溶解时的pH为8.8；有关金属离子 11 23 2 sp 3 沉淀的相关pH见下表。 离子 Mg2 Fe3 Al3 RE3 开始沉淀时的pH 8.8 1.5 3.6 6.2~7.4 沉淀完全时的pH / 3.2 4.7 / (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2.7gL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  C 11 H 23 COO- 低于_______molL1(保留两位有效数 字)。 (4)①“加热搅拌”有利于加快RE3溶出、提高产率，其原因是_______。 ②“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Pt Y。 3 ①还原YCl 和PtCl 熔融盐制备Pt Y时，生成1molPt Y转移_______mol电子。 3 4 3 3 ②Pt Y/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O 的还原，发生的电极反应为_______。 3 2 14．（2022·北京卷）铵浸法由白云石[主要成分为CaMgCO  ，含FeO，SiO 杂质]制备高纯度碳酸钙和 3 2 2 3 2 氧化镁。其流程如下： 已知：物 Ca(OH) Mg(OH) CaCO MgCO 2 2 3 3 质 K 5.5106 1.81012 2.8109 3.5108 sp (1)煅烧白云石的化学方程式为___________。 (2)根据下表数据分析： MgO wCaCO  nNH 4 Cl:n(CaO) CaO浸出率/ % 浸出率/ wCaCO 3  理论值/ % 3 实测值/ % % 2.1:1 98.4 1.1 99.7 - 2.2:1 98.8 1.5 99.2 99.5 2.3:1 98.9 1.8 98.8 99.5 2.4:1 99.1 6.0 95.6 97.6 已知：i．对浸出率给出定义 ii．对wCaCO  给出定义 3 ①“沉钙”反应的化学方程式为___________。 ②CaO浸出率远高于MgO浸出率的原因为___________。 ③不宜选用的“nNH Cl:n(CaO)”数值为___________。 4 ④wCaCO  实测值大于理论值的原因为___________。 3 ⑤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___________。 15．（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 和 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_______， 发生反应的离子方程式为_______。 (2)“浸渣”的主要成分除残余 外，还有_______。实验测得， 粉煤灰( 的质量分数为 )经浸出、干燥后得到 “浸渣”( 的质量分数为 )， 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 沉铝的目的是_______，“沉铝”的 最佳方案为_______。 (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。 16．（2022·辽宁卷）某工厂采用辉铋矿(主要成分为 ，含有 、 杂质)与软锰矿(主要成分为 )联合焙烧法制各 和 ，工艺流程如下： 已知：①焙烧时过量的 分解为 ， 转变为 ； ②金属活动性： ； ③相关金属离子形成氢氧化物的 范围如下： 开始沉淀 完全沉淀 6.5 8.3 1.6 2.8 8.1 10.1 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) 在空气中单独焙烧生成 ，反应的化学方程式为_______。(3)“酸浸”中过量浓盐酸的作用为：①充分浸出 和 ；②_______。 (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 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_______。 17．（2022·山东卷）工业上以氟磷灰石[Ca FPO  ，含SiO 等杂质]为原料生产磷酸和石膏，工艺流程如 5 4 3 2 下： 回答下列问题： (1)酸解时有HF产生。氢氟酸与SiO 2 反应生成二元强酸H 2 SiF 6 ，离子方程式为_______。 (2)部分盐的溶度积常数见下表。精制Ⅰ中，按物质的量之比nNa CO :n  SiF2- =1:1加入Na CO 脱氟， 2 3 6 2 3 充分反应后，c  Na+ =_______molL-1；再分批加入一定量的BaCO 3 ，首先转化为沉淀的离子是_______。 BaSiF Na SiF CaSO BaSO 6 2 6 4 4 K 1.0106 4.0106 9.0104 1.01010 sp (3)SO2- 浓度(以SO %计)在一定范围时，石膏存在形式与温度、H PO 浓度(以PO %计)的关系如图甲所 4 3 3 4 2 5 示。酸解后，在所得100℃、P 2 O 5 %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PO %和SO %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 2 5 3 _______(填标号)。A．65℃、P 2 O 5 %=15、SO 3 %=15 B．80℃、P 2 O 5 %=10、SO 3 %=20 C．65℃、P 2 O 5 %=10、SO 3 %=30 D．80℃、P 2 O 5 %=10、SO 3 %=10 〖2021年高考真题〗 考点一 除杂提纯类 18．（2021·全国乙卷）磁选后的炼铁高钛炉渣，主要成分有 、 、 、 、 以及 少量的 。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 见下表 金属离子 开始沉淀的 2.2 3.5 9.5 12.4 沉淀完全 的 3.2 4.7 11.1 13.8 回答下列问题： (1)“焙烧”中， 、 几乎不发生反应， 、 、 、 转化为相应的硫酸盐，写出 转化为 的化学方程式_______。 (2)“水浸”后“滤液”的 约为2.0，在“分步沉淀”时用氨水逐步调节 至11.6，依次析出的金属离子是 _______。 (3)“母液①"中 浓度为_______ 。 (4)“水浸渣”在160℃“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， 水解析出 沉淀，该反应的离子方程式是 _______。 (6)将“母液①”和“母液②”混合，吸收尾气，经处理得_______，循环利用。 19．（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) 的一种制备方法如下图所示：①加入 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。 ②通入 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 时，氧化产物为_______；当 ，单质碘的收率会降低，原因是 _______。 (2)以 为原料制备 的方法是：先向 溶液中加入计量的 ，生成碘化物；再向混合溶 液中加入 溶液，反应得到 ，上述制备 的总反应的离子方程式为_______。 (3) 溶液和 溶液混合可生成 沉淀和 ，若生成 ，消耗的 至少为_______ 。 在 溶液中可发生反应 。实验室中使用过量的 与 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 的原因是_______。 20．（2021·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 氧化法制备高价铬盐的新工艺，该工艺不消耗除铬铁矿、氢氧化钠和空气以外的其他原料，不产生废弃物， 实现了Cr—Fe—Al—Mg的深度利用和Na+内循环。工艺流程如图： 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①的名称为__。 (3)滤渣的主要成分是__(填化学式)。 (4)工序③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NaOH，此时发生的主要反应的化学方程式为__，可代替NaOH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“①”或“②”或“③”或“④”)参与内循环。 (7)工序④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10-5mol•L-1为沉 淀完全；A1(OH) +OH- Al(OH) ：K=100.63，K =10-14，K [A1(OH) ]=10-33) 3 w sp 3 ⇌21．（2021·湖南卷） 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 形式存在，还含有 、 、 、 等物质。以独居石为原料制备 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Ⅲ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 的离子方程式为_______，常温下加入的 溶液呈 _______(填“酸性”“碱性”或“中性”)(已知： 的 ， 的 ， )； (6)滤渣Ⅱ的主要成分为 ，在高温条件下， 、葡萄糖( )和 可制备电极材料 ，同时生成 和 ，该反应的化学方程式为_______ 22．（2021·广东卷）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( )、钼( )、镍 ( )等元素的氧化物，一种回收利用工艺的部分流程如下： 已知：25℃时， 的 ， ； ； ；该工艺中， 时，溶液中 元素以 的形态存在。 (1)“焙烧”中，有 生成，其中 元素的化合价为_______。 (2)“沉铝”中，生成的沉淀 为_______。 (3)“沉钼”中， 为7.0。①生成 的离子方程式为_______。 ②若条件控制不当， 也会沉淀。为避免 中混入 沉淀，溶液中 _______(列出算式)时，应停止加入 溶液。 (4)①滤液Ⅲ中，主要存在的钠盐有 和 ， 为_______。 ②往滤液Ⅲ中添加适量 固体后，通入足量_______(填化学式)气体，再通入足量 ，可析出 。 (5)高纯 (砷化铝)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 刻蚀液与下层 (砷化镓)反应。 ①该氧化物为_______。 ②已知： 和 同族， 和 同族。在 与上层 的反应中， 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_______。 考点二 原材料化学转化类 23．（2021·山东卷）工业上以铬铁矿(FeCr O，含Al、Si氧化物等杂质)为主要原料制备红矾钠 2 4 (NaCr O•2HO)的工艺流程如图。回答下列问题： 2 2 7 2 (1)焙烧的目的是将FeCr O 转化为NaCrO 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 2 4 2 4 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c≤1.0×10- 5mol•L-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NaCr O 外，可在上述流程中循环利用的 2 2 7 物质还有____。 (4)利用膜电解技术(装置如图所示)，以NaCrO 为主要原料制备NaCr O 的总反应方程式为： 2 4 2 2 7 4NaCrO+4HO 2NaCr O+4NaOH+2H↑+O↑。则NaCr O 在___(填“阴”或“阳”)极室制得，电 2 4 2 2 2 7 2 2 2 2 7 解时通过膜的离子主要为___。 〖2020年高考真题〗 考点一 除杂提纯类 24.（2020·新课标Ⅲ）某油脂厂废弃的油脂加氢镍催化剂主要含金属Ni、Al、Fe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镍制备硫酸镍晶体(NiSO ·7H O)： 4 2 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 mol·L−1)的pH 7.2 3.7 2.2 7.5 沉淀完全时(c=1.0×10−5 mol·L−1)的pH 8.7 4.7 3.2 9.0 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①”调为中性，生成沉淀。写出该反应的离子方程式_________________________。 （2）“滤液②”中含有的金属离子是_________________________。 （3）“转化”中可替代HO 的物质是_________________________。若工艺流程改为先“调pH”后“转 2 2 化”，即 “滤液③”中可能含有的杂质离子为_________________________。 （4）利用上述表格数据，计算Ni(OH) 的K =______________(列出计算式)。如果“转化”后的溶液中 2 sp Ni2+浓度为1.0 mol·L−1，则“调pH”应控制的pH范围是_________________________。 （5）硫酸镍在强碱溶液中用NaClO氧化，可沉淀出能用作镍镉电池正极材料的NiOOH。写出该反应的离 子方程式_________________________。 （6）将分离出硫酸镍晶体后的母液收集、循环使用，其意义是_________________________。 25.（2020·江苏卷）实验室由炼钢污泥(简称铁泥，主要成份为铁的氧化物)制备软磁性材料α-Fe O。 2 3 其主要实验流程如下： （1）酸浸：用一定浓度的HSO 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 2 4 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Fe3+完全转化为Fe2+。“还原”过程中除生成Fe2+外， 还会生成___________(填化学式)；检验Fe3+是否还原完全的实验操作是______________。 （3）除杂：向“还原”后的滤液中加入NH F溶液，使Ca2+转化为CaF 沉淀除去。若溶液的pH偏低、将 4 2 会导致CaF 沉淀不完全，其原因是___________[ ， ]。 2 （4）沉铁：将提纯后的FeSO 溶液与氨水-NH HCO 混合溶液反应，生成FeCO 沉淀。 4 4 3 3 ①生成FeCO 沉淀的离子方程式为____________________________________。 3 ②设计以FeSO 溶液、氨水- NHHCO 混合溶液为原料，制备FeCO 的实验方案：______________。 4 4 3 3 【FeCO 沉淀需“洗涤完全”，Fe(OH) 开始沉淀的pH=6.5】。 3 2 考点二 原材料化学转化类 26.（2020·山东卷）以菱镁矿(主要成分为MgCO ，含少量SiO，Fe O 和A1 O)为原料制备高纯镁砂的工 3 2 2 3 2 3 艺流程如下：已知浸出时产生的废渣中有SiO，Fe(OH) 和Al(OH) 。下列说法错误的是 2 3 3 A. 浸出镁的反应为 B. 浸出和沉镁的操作均应在较高温度下进行 C. 流程中可循环使用的物质有NH 、NH Cl 3 4 D. 分离Mg2+与Al3+、Fe3+是利用了它们氢氧化物K 的不同 sp 27.（2020·山东卷）用软锰矿(主要成分为MnO ，含少量Fe O、Al O)和BaS制备高纯MnCO 的工艺流程 2 3 4 2 3 3 如下： 已知：MnO 是一种两性氧化物；25℃时相关物质的K 见下表。 2 sp 物质 Fe(OH) Fe(OH) Al(OH) Mn(OH) 2 3 3 2 K sp 回答下列问题 （1）软锰矿预先粉碎的目的是____________________________________，MnO 与BaS溶液反应转化为 2 MnO的化学方程式为______________________________________。 （2）保持BaS投料量不变，随MnO 与BaS投料比增大，S的量达到最大值后无明显变化，而Ba(OH) 的 2 2 量达到最大值后会减小，减小的原因是______________________________________。 （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pH，则pH的理论最小值为 _______(当溶液中某离子浓度 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______________________。 28.（2020·新课标Ⅰ）钒具有广泛用途。黏土钒矿中，钒以+3、+4、+5价的化合物存在，还包括钾、镁的 铝硅酸盐，以及SiO、Fe O。采用以下工艺流程可由黏土钒矿制备NH VO 。 2 3 4 4 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： 金属离子 Fe3+ Fe2+ Al3+ Mn2+ 开始沉淀pH 1.9 7.0 3.0 8.1 完全沉淀pH 3.2 9.0 4.7 10.1 回答下列问题： （1）“酸浸氧化”需要加热，其原因是______________________________________。 （2）“酸浸氧化”中，VO+和VO2+被氧化成 ，同时还有___________离子被氧化。写出VO+转化为 反应的离子方程式_____________________________。 （3）“中和沉淀”中，钒水解并沉淀为 ，随滤液②可除去金属离子K+、Mg2+、Na+、 ___________，以及部分的_____________________________。 （4）“沉淀转溶”中， 转化为钒酸盐溶解。滤渣③的主要成分是___________。 （5）“调pH”中有沉淀生产，生成沉淀反应的化学方程式是___________。 （6）“沉钒”中析出NH VO 晶体时，需要加入过量NH Cl，其原因是___________。 4 3 4 〖2019年高考真题〗 考点一 除杂提纯类 29．[2019·江苏卷]实验室以工业废渣（主要含CaSO·2H O，还含少量SiO、Al O、Fe O）为原料制取轻 4 2 2 2 3 2 3 质CaCO 和(NH )SO 晶体，其实验流程如下： 3 4 2 4 （1）室温下，反应CaSO(s)+ CO2- (aq) CaCO (s)+ SO 2- (aq)达到平衡，则溶液中 = ▲ 4 3 3 4 [K (CaSO)=4.8×10−5，K (CaCO)=3×10−9]。 sp 4 sp 3 （2）将氨水和NH HCO 溶液混合，可制得(NH )CO 溶液，其离子方程式为 ▲ ；浸取废渣时，向 4 3 4 2 3 (NH )CO 溶液中加入适量浓氨水的目的是 ▲ 。 4 2 3 （3）废渣浸取在如图所示的装置中进行。控制反应温度在60~70 ℃，搅拌，反应3小时。温度过高将会导 致CaSO 的转化率下降，其原因是 ▲ ；保持温度、反应时间、反应物和溶剂的量不变，实验中提 4高CaSO 转化率的操作有 ▲ 。 4 （4）滤渣水洗后，经多步处理得到制备轻质CaCO 所需的CaCl 溶液。设计以水洗后的滤渣为原料，制取 3 2 CaCl 溶液的实验方案： ▲ [已知pH=5时Fe(OH) 和Al(OH) 沉淀完全；pH=8.5时Al(OH) 开始溶解。 2 3 3 3 实验中必须使用的试剂：盐酸和Ca(OH) ]。 2 考点二 原材料化学转化类 30．[2019·新课标Ⅰ]硼酸（HBO）是一种重要的化工原料，广泛应用于玻璃、医药、肥料等工艺。一种 3 3 以硼镁矿（含MgB O·H O、SiO 及少量Fe O、Al O）为原料生产硼酸及轻质氧化镁的工艺流程如下： 2 2 5 2 2 2 3 2 3 回答下列问题： （1）在95 ℃“溶浸”硼镁矿粉，产生的气体在“吸收”中反应的化学方程式为_________。 （2）“滤渣1”的主要成分有_________。为检验“过滤1”后的滤液中是否含有Fe3+离子，可选用的化学试 剂是_________。 （3）根据HBO 的解离反应：HBO+H O===H++B(OH)−，K=5.81×10−10，可判断HBO 是______酸；在 3 3 3 3 2 4 a 3 3 “过滤2”前，将溶液pH调节至3.5，目的是_______________。 （4）在“沉镁”中生成Mg(OH) ·MgCO 沉淀的离子方程式为__________，母液经加热后可返回 2 3 ___________工序循环使用。由碱式碳酸镁制备轻质氧化镁的方法是_________。 31．[2019·新课标Ⅱ]立德粉ZnS·BaSO（也称锌钡白），是一种常用白色颜料。回答下列问题： 4 （1）利用焰色反应的原理既可制作五彩缤纷的节日烟花，亦可定性鉴别某些金属盐。灼烧立德粉样品时， 钡的焰色为__________（填标号）。 A．黄色 B．红色 C．紫色 D．绿色 （2）以重晶石（BaSO）为原料，可按如下工艺生产立德粉： 4 ①在回转炉中重晶石被过量焦炭还原为可溶性硫化钡，该过程的化学方程式为______________________。回转炉尾气中含有有毒气体，生产上可通过水蒸气变换反应将其转化为CO 和一种清洁能源气体，该反应 2 的化学方程式为______________________。 ②在潮湿空气中长期放置的“还原料”，会逸出臭鸡蛋气味的气体，且水溶性变差。其原因是“还原料” 表面生成了难溶于水的___________（填化学式）。 ③沉淀器中反应的离子方程式为______________________。 （3）成品中S2−的含量可以用“碘量法”测得。称取m g样品，置于碘量瓶中，移取25.00 mL 0.1000 mol·L−1的I−KI溶液于其中，并加入乙酸溶液，密闭，置暗处反应5 min，有单质硫析出。以淀粉为指示剂， 2 过量的I 用0.1000 mol·L−1NaSO 溶液滴定，反应式为I+2 ==2I−+ 。测定时消耗NaSO 溶液 2 2 2 3 2 2 2 3 体积V mL。终点颜色变化为_________________，样品中S2−的含量为______________（写出表达式）。 32．[2019·新课标Ⅲ] 高纯硫酸锰作为合成镍钴锰三元正极材料的原料，工业上可由天然二氧化锰粉与硫 化锰矿（还含Fe、Al、Mg、Zn、Ni、Si等元素）制备，工艺如下图所示。回答下列问题： 相关金属离子[c(Mn+)=0.1 mol·L−1]形成氢氧化物沉淀的pH范围如下： 0 金属离子 Mn2+ Fe2+ Fe3+ Al3+ Mg2+ Zn2+ Ni2+ 开始沉淀的pH 8.1 6.3 1.5 3.4 8.9 6.2 6.9 沉淀完全的pH 10.1 8.3 2.8 4.7 10.9 8.2 8.9 （1）“滤渣1”含有S和__________________________；写出“溶浸”中二氧化锰与硫化锰反应的化学方 程式____________________________________________________。 （2）“氧化”中添加适量的MnO 的作用是________________________。 2 （3）“调pH”除铁和铝，溶液的pH范围应调节为_______~6之间。 （4）“除杂1”的目的是除去Zn2+和Ni2+，“滤渣3”的主要成分是______________。 （5）“除杂2”的目的是生成MgF 沉淀除去Mg2+。若溶液酸度过高，Mg2+沉淀不完全，原因是 2 _____________________________________________________________________。 （6）写出“沉锰”的离子方程式___________________________________________________。 （7）层状镍钴锰三元材料可作为锂离子电池正极材料，其化学式为LiNiCoMnO，其中Ni、Co、Mn的 x y z 2 化合价分别为+2、+3、+4。当x=y= 时，z=___________。