文档内容
专题 10 化学工艺流程(题型突破)
目 录
题型 01 化学工艺流程与物质制备
题型 02 化学工艺流程与反应原理
题型 03 化学工艺流程与物质提纯
题型01 化学工艺流程与物质制备
1．(2024·浙江省衢州、丽水、湖州三地市教学质量检测)硝基乙烷可用作硝化纤维、染料等的溶剂和
火箭的燃料，也可用于合成农药、医药等。硫酸二乙酯硝化法是合成硝基乙烷的重要方法，工艺流程示意
图如下：
已知：硫酸结构简式为
请回答：
(1)步骤①的化学方程式 。
(2)下列有关说法不正确的是___________。
A．硫酸氢乙酯具有酸性B．相同温度下，硫酸二乙酯在水中的溶解性大于硫酸
C．NaNO 具有一定毒性，不能作为食品添加剂使用
2
D．若③中硫酸二乙酯和NaNO 等物质的量反应，则A化学式为CHCHOSO ONa
2 3 2 2
(3)硫酸氢乙酯沸点为280℃，硫酸二乙酯的沸点为208℃，试从结构角度分析硫酸氢乙酯沸点高于硫酸
二乙酯的原因 。
(4)设计实验验证固体NaNO 有还原性(可供选择的试剂有：酸性KMnO 溶液、KI溶液、HO 溶液、
2 4 2 2
FeSO 溶液) ；写出实验过程中涉及的离子反应方程式 。
4
2．(2024·重庆市名校联盟高三联考)I．由硫铁矿烧渣(主要成分为Fe O、Fe O、Al O 和SiO)得到绿
2 3 3 4 2 3 2
矾(FeSO ·7H O)，然后制取透明氧化铁颜料的流程如下：
4 2
已知：①透明氧化铁又称纳米氧化铁，粒子直径微小(10~90nm)，包括氧化铁黄(FeOOH)和氧化铁红
(Fe O)，难溶于水，在碱性条件下非常稳定；
2 3
②Fe3+能将FeS 中的硫元素氧化为+6价。
2
回答下列问题：
(1)FeS 的电子式为 。
2
(2)“滤渣”中的主要成分是 。
(3)“还原”过程中涉及的离子方程式为 。
(4)流程中“ ”环节的目的是 。
(5)“沉淀”采用分批加入KOH溶液，并不断搅拌，这样操作不但可以得到色泽纯正的氢氧化铁，而且
还可以 。
(6)可用分光光度法测定制得的透明氧化铁中氧化铁黄和氧化铁红的含量。已知Fe(SCN) 的吸光度
3
A(对特定波长光的吸收程度)与Fe3+标准溶液浓度的关系如图所示：称取3.47g透明氧化铁，用稀硫酸溶解并定容至1L，准确移取该溶液10.00mL，加入足量KSCN溶液，
再用蒸馏水定容至100mL。测得溶液吸光度A=0.8，则透明氧化铁中氧化铁红(Fe O)的质量分数为
2 3
%(保留小数点后一位)。
Ⅱ．氧化亚铜(Cu O)用途广泛，干法生产Cu O粉末的主要工艺流程如下：
2 2
(7)粉碎机中，发生的变化属于 (填“物理变化”或“化学变化”)。
(8)800~900℃时，煅烧炉中发生化合反应，该反应的化学方程式为 。
3．磷酸铁被广泛用于作电极材料，以下为制备磷酸铁的工艺流程图，回答问题：
(1)氧化槽中发生反应的离子方程式为_______。
(2)过滤器采用真空状态的优点为：_______。
(3)洗涤槽中热水主要是洗涤磷酸铁表面残留的_______(填写离子符号)，检验磷酸铁是否洗涤干净的实
验操作：_______。
(4)为研究 溶液与金属反应，某同学设计如下实验流程图，并记录相关现象实验1中生成红褐色沉淀和气体的化学方程式是_______。
实验2的现象红色褪去，该同学提出猜想：
①氯水与 反应，使生成硫氰合铁的络合反应逆向进行。
②你还可能提出的猜想是(结合化学平衡原理答题)：_______。
该同学预设计如下实验流程图来验证猜想，其中A是_______；B是_______(填写化学式)。
4．(2023·广东省肇庆市二模)辉铜矿主要成分Cu S，此外还含有少量SiO 、Fe O 等杂质，软锰矿主要
2 2 2 3
含有MnO ，以及少量SiO 、Fe O 等杂质。研究人员开发综合利用这两种资源，用同槽酸浸湿法冶炼工艺，
2 2 2 3
制备硫酸锰和碱式碳酸铜。主要工艺流程如下：
已知：①MnO 有较强的氧化性，能将Cu+氧化成Cu2+
2
②[Cu(NH )]SO 常温稳定，在热水溶液中会分解生成NH
3 4 4 3
③部分金属阳离子生成氢氧化物沉淀的pH范围(开始沉淀和完全沉淀的pH)：Fe3+：1.5～3.2 Mn2+：8.3
～9.8 Cu2+：4.4~6.4。
(1)实验室配制250mL 4.8 mol/L的稀硫酸，所需的玻璃仪器除玻璃棒、量筒、烧杯以外还需要_______。
(2)酸浸时，为了提高浸取率可采取的措施有_______(任写一点)。
(3)酸浸时，得到浸出液中主要含有CuSO 、MnSO 等。写出该反应的化学方程式_______。
4 4
(4)调节浸出液pH=4的作用是_______。(5)本工艺中可循环使用的物质是(写化学式)_______。
(6)获得的MnSO ·H O晶体后常用酒精洗涤，优点是_______。
4 2
(7)用标准的BaCl 溶液测定样品中MnSO ·H O质量分数时，发现样品纯度大于100%(测定过程中产生
2 4 2
的误差可忽略)其可能原因有_______(任写一种)。
5．(2023·湖南省常德市一模)钒钛系SCR催化剂主要包含TiO 、VO 、WO 。从废SCR催化剂中回收
2 2 5 3
TiO 、VO、WO 的某种工艺部分流程如下：
2 2 5 3
(1)“碱浸”选择高温的目的是_________。Ti元素可以形成多种配合物，在配合物Ti(CN) 中，提供孤
4
电子对的是_________原子，原因是_________。
(2)钛酸钠_________(填“难”或“易”)溶于水。钛酸钠有多种存在形态，其中较为常见的一种是
NaTiO ，则将其化学式写成氧化物的形式为_________。在酸洗过程中NaTiO 转化为HTiO 的化学方程
2 3 7 2 3 7 2 3
式为_________。
(3)钒钨溶液中钨元素以WO2-的形式存在，调节pH为2~3，溶液中的WO2-会转化为HW O 6-，再经
4 4 2 12 40
萃取、反萃取等过程可制得WO。写出WO2-转化为HW O 6-的离子方程式_________。
3 4 2 12 40
(4)为测定废催化剂中VO 的含量，现进行如下实验：准确称取5.000 g废催化剂样品于烧杯中，加入
2 5
足量质量分数为50%的硫酸，加热，冷却后将溶液移入 容量瓶中，加水定容。准确量取 溶
液于锥形瓶中，滴加2~3滴指示剂，用浓度为 的NH ) Fe(SO ) 标准溶液进行滴定，恰好完全
4 2 4 2
反应时消耗标准溶液的体积为 。实验过程中，V元素最终转化为V3+，计算废催化剂中VO 的含
2 5
量为_________(以百分数表示，废催化剂中其他成分对测定无影响)。
题型02 化学工艺流程与反应原理
1．(2024·河南三门峡高三阶段性考试)分铜液净化渣主要含铜、碲(Te)、锑(Sb)、砷(As)等元素的化合
物，一种回收工艺流程如图：已知：①“碱浸”时，铜、锑转化为难溶氢氧化物或氧化物，碱浸液含有NaTeO 、NaAsO 。
2 3 3 4
②“酸浸”时，锑元素发生反应生成难溶的Sb O(SO ) 浸渣。
2 4 4
回答下列问题：
(1)As位于第四周期VA族，基态As的价层电子排布式为 。
(2)“碱浸”时，TeO 与NaOH反应的离子方程式为 。
2
(3)向碱浸液中加入盐酸调节pH=4，有TeO 析出，分离出TeO 的操作是 。滤液中As元素最主
2 2
要的存在形式为 。(填标号)(25℃，HAsO 的各级电离常数为K =6.3×10-3，K =1.0×10-7，
3 4 a1 a2
K =3.2×10-12)
a3
A．HAsO B．HAsO - C．HAsO2- D．AsO 3-
3 4 2 4 4 4
(4)①Sb O(SO ) 中，Sb的化合价为 。
2 4 4
②“氯盐酸浸”时，通入SO 的目的是 。
2
(5)“水解”时，生成SbOCl的化学方程式为 。
(6)TeO 可用作电子元件材料，熔点为733℃，TeO 晶胞是长方体结构如图。碲的配位数为 。
2 2
已知N 为阿伏加德罗常数的值，则该晶体的密度为 g/cm3。
A
2．(2024·四川遂宁高三期中)HDS催化剂广泛用于石油炼制和化学工业生产中，通常利用加碱焙烧—
水浸取法从HDS废催化剂(主要成分为MoS、NiS、VO、Al O)中提取贵重金属钒和钼，其工艺流程如图
2 5 2 3
所示。已知：I．焙烧时MoO 、VO、Al O 均可与纯碱反应生成对应的钠盐，而NiO不行。
3 2 5 2 3
II．高温下NH VO 易分解，分解产物常含N 和NH 两种含氮元素的气体。
4 3 2 3
III．K (CuS)=6×10-36；K(H S)=1×10-7、K(H S)=6×10-15。
sp 1 2 2 2
请回答下列问题：
(1)流程的“气体”中含有二氧化碳，写出二氧化碳的一种用途： 。
(2)请写出“焙烧”过程中Al O 及MoS分别与纯碱反应的化学方程式： ， 。
2 3
(3)“浸渣”的成分为 (填化学式)；“滤液2”中的成分除了NaMoO 外，还含有
2 4
(填化学式)。
(4)“沉钒”时提钒率随初始钒的浓度及氯化铵的加入量的关系如图所示，则选择的初始钒的浓度和
NH Cl的加入量分别为 、 。
4
(5)在实际工业生产中，“沉钼”前要加入NH HS除掉溶液中微量的Cu2+，反应Cu2++HS－=CuS+H+的平
4
衡常数K= 。
(6)“沉钒”时生成NH VO 沉淀，请写出“煅烧”中发生反应的化学方程式： 。
4 3
3．(2024·河北张家口张垣联盟高三联考)金属铼(Re)是重要的新兴金属，应用于国防、石油化工以及电
子制造等领域，通过还原高铼酸铵(NH ReO)可制取金属铼。以钼精矿(主要成分为钼的硫化物和少量铼的
4 4
硫化物)制取高铼酸铵的流程如下图所示。回答下列问题：
(1)“焙烧”过程加入生石灰的目的 。(2)“焙烧”常采用高压空气、逆流操作(空气从培烧炉下部通入，矿粉从中上部加入)，这样操作的目的是
，请再举出一项提高“焙烧”效率的合理措施： 。
(3)“浸出”中，浸出率与温度的关系如下左图所示，浸出率与硫酸浓度的关系如下右图所示。工业生产
应选择的适宜条件是 。
(4)“萃取”机理为： ，则“反萃取”对应的离子方程式为 。
(5)硫酸铼(IV)铵[(NH )Re (SO )·mHO]是制备高纯铼的基础产品，为测定其组成进行如下实验：
4 a b 4 c 2
①称取3.300g样品配成100mL溶液M。
②取10.00mL溶液M，用0.05mol/L的BaCl 标准溶液滴定，恰好完全沉淀，进行三次平行实验，平均消
2
耗40.00 mL BaCl 标准溶液。
2
③另取10.00mL溶液M，加足量浓NaOH溶液并加热，生成标准状况下气体44.80mL。
通过计算可知铼的物质的量为 ，确定硫酸铼铵的化学式为 。
4．(2024·山西吕梁高三阶段性测试)8月1日起，为了国家信息安全，我国禁止镓和锗的出口，锗是一
种重要的半导体材料，工业上用精硫锗矿(主要成分为GeS )制取高纯度锗的工艺流程如图所示：
2
(1) COCl 分子中各原子均达到8电子稳定结构，其结构式为 。
2
(2)800℃升华时通入N 的目的是： 、 。
2
(3)酸浸时Ge、S元素均被氧化到最高价态，写出该反应的离子方程式： ，酸浸时温度不
能过高的原因是 。
(4) GeCl 易水解生成GeCl ·n HO，证明GeCl ·n HO沉淀洗涤干净的方法是 。
4 4 2 4 2(5)测定错的含量：称取0.5500g锗样品，加入双氧水溶解，再加入盐酸生成 ，以淀粉为指示剂，
用 的碘酸钾标准溶液滴定，消耗碘酸钾的体积为24.80mL。已知：酸性条件下IO -，能将
3
氧化为 ，①在滴定过程中依次发生的离子方程式为： 、 ，②该样品中储
的质量分数是 %(精确到0.01%)。
5．金属钛(Ti)因其硬度大、熔点高、常温时耐酸碱腐蚀而被广泛用作高新科技材料，被誉为“未来金
属”。以钛铁矿(主要成分FeTiO ，钛酸亚铁)为主要原料冶炼金属钛同时获得副产品甲的工业生产流程如
3
下：
回答下列问题：
(1)钛铁矿和浓硫酸反应的产物之一是TiOSO ，反应中无气体生成。副产品甲阳离子是________。
4
(2)上述生产流程中加入铁屑的目的是____________________________。
(3)此时溶液Ⅰ中含有Fe2＋、TiO2＋和少量Mg2＋等阳离子。常温下，其对应氢氧化物的K 如下表所示。
sp
氢氧化物 Fe(OH) TiO(OH) Mg(OH)
2 2 2
K 8.0×10－16 1.0×10－29 1.8×10－11
sp
①常温下，若所得溶液中Mg2＋的物质的量浓度为0.001 8 mol·L－1，当溶液的pH等于________时，
Mg(OH) 开始沉淀。
2
②若将含有Fe2＋、TiO2＋和Mg2＋的溶液加水稀释，立即析出大量白色沉淀，写出该反应的离子方程式：
________________________。
(4)Mg 还原 TiCl 过程中必须在 1 070 K 的温度下进行，你认为还应该控制的反应条件是
4
__________________。
(5)在800～1 000 ℃时电解TiO 也可制得海绵钛，装置如下图所示。
2
图中b是电源的________极，阴极的电极反应式________。
题型03 化学工艺流程与物质提纯
1．(2024·河北邢台五岳联盟高三联考)过硫酸铵[(NH )SO]是一种重要的氧化剂、漂白剂。工业上用
4 2 2 8
粗硫酸铵(杂质主要为含铁化合物)生产过硫酸铵的一种工艺流程如图所示。已知：(NH )SO 具有强氧化性和腐蚀性，0℃时在水中的溶解度为58.2g，微溶于乙醇，不溶于丙酮。
4 2 2 8
回答下列问题：
(1) (NH )SO 中S元素的化合价为 该物质中N、O、S元素的第一电离能由大到小的顺序
4 2 2 8
是 。
(2)用离子方程式表示(NH )SO 溶液呈酸性的原因： 。
4 2 4
(3)若将等体积、等浓度的氨水和稀硫酸混合后，混合溶液的主要溶质为 (填化学式)，混合
溶液中各离子的浓度由大到小的顺序为 。
(4)FeOOH可用于脱除HS，其产物为FeSSH，常温下，FeSSH经空气氧化可再生出FeOOH，从而循
2
环使用。写出FeOOH再生的化学方程式： 。
(5)降温结晶后所得(NH )SO 晶体经过滤、 (填试剂名称)洗涤、干燥可得纯净的
4 2 2 8
(NH )SO 晶体，写出在实验室中洗涤(NH )SO 晶体的操作： 。
4 2 2 8 4 2 2 8
2．(2024·浙江金华一中高三期中)工业上用黄铜矿(主要成分是CuFeS，还含有少量SiO)制备CuCl的
2 2
工艺流程如图：
(1)已知在水溶液中存在平衡：CuCl+2Cl- [CuCl ]2- (无色)。“还原”的离子方程式为 。
3
(2)关于该工艺流程，下列说法正确的是_____。
A．“浸取”时离子方程式为CuFeS+4O = Cu2++Fe2++2SO2-
2 2 4
B．“一系列操作”是加入大量的水、过滤、用无水乙醇洗涤、真空干燥
C．“滤渣②”主要成分是CuCl
D．“还原”时当溶液变为无色时，表明“还原”进行完全
(3)CuCl是一种难溶于水和乙醇的白色固体，但其易溶于氨水的原因是 。
(4)滤渣①的主要成分是 (填写化学式)。设计实验验证滤渣①中的阳离子 。
3．(2024·重庆沙坪坝重庆八中高三期中)电解金属锰阳极渣(主要成分MnO ，杂质为PbCO 、Fe O、
2 3 2 3CuO)和黄铁矿(FeS )为原料可制备MnO，其流程如图所示：
2 3 4
已知：室温下CaF 和MnF 均难溶于水且前者的溶解度更小。回答下列问题：
2 2
(1)基态Mn原子的价电子的轨道表示式为 。
(2)“酸浸”过程中，所用的稀酸X是 (填化学式)。
(3)“酸浸”过程中
的质量浓度、Mn浸出率与时间的关系如图所示。20~80min，浸出Mn元素的主要离子方程
式为 。80~100min时，
浓度上升的原因可能是 。
(4)“除Fe、Cu”过程中依次加入的试剂Y、Z为___________(填序号)。
A．HO、NH ·H O B．KMnO 、CaO
2 2 3 2 4
C．SO 、MnCO D．HO、CaCO
2 3 2 2 3
(5)“净化”中加入MnF 的目的是除去
2
，其反应的离子方程式为 。
(6)硫酸锰在空气中加热可以生产相应的氧化物，称取151mg硫酸锰充分煅烧后刷余固体的质量为
79mg，则此时固体的化学式为 。下图为不同温度下硫酸锰隔绝空气焙烧2小时后残留固体的
X-射线衍射图，若由MnSO 固体制取活性MnO 方案为：将MnSO 固体置于可控温度的反应管中，
4 2 3 4
，将MnO 冷却、研磨、密封包装。(可选用的试剂有：1mol/L BaCl 溶液，1mol/LNaOH溶液)
2 3 24．(2023·广东省肇庆市二模)辉铜矿主要成分Cu S，此外还含有少量SiO 、Fe O 等杂质，软锰矿主要
2 2 2 3
含有MnO ，以及少量SiO 、Fe O 等杂质。研究人员开发综合利用这两种资源，用同槽酸浸湿法冶炼工艺，
2 2 2 3
制备硫酸锰和碱式碳酸铜。主要工艺流程如下：
已知：①MnO 有较强的氧化性，能将Cu+氧化成Cu2+
2
②[Cu(NH )]SO 常温稳定，在热水溶液中会分解生成NH
3 4 4 3
③部分金属阳离子生成氢氧化物沉淀的pH范围(开始沉淀和完全沉淀的pH)：Fe3+：1.5～3.2 Mn2+：8.3
～9.8 Cu2+：4.4~6.4。
(1)实验室配制250mL 4.8 mol/L的稀硫酸，所需的玻璃仪器除玻璃棒、量筒、烧杯以外还需要_______。
(2)酸浸时，为了提高浸取率可采取的措施有_______(任写一点)。
(3)酸浸时，得到浸出液中主要含有CuSO 、MnSO 等。写出该反应的化学方程式_______。
4 4
(4)调节浸出液pH=4的作用是_______。
(5)本工艺中可循环使用的物质是(写化学式)_______。
(6)获得的MnSO ·H O晶体后常用酒精洗涤，优点是_______。
4 2
(7)用标准的BaCl 溶液测定样品中MnSO ·H O质量分数时，发现样品纯度大于100%(测定过程中产生
2 4 2的误差可忽略)其可能原因有_______(任写一种)。
5．(2023·湖南省常德市一模)钒钛系SCR催化剂主要包含TiO 、VO 、WO 。从废SCR催化剂中回收
2 2 5 3
TiO 、VO、WO 的某种工艺部分流程如下：
2 2 5 3
(1)“碱浸”选择高温的目的是_________。Ti元素可以形成多种配合物，在配合物Ti(CN) 中，提供孤
4
电子对的是_________原子，原因是_________。
(2)钛酸钠_________(填“难”或“易”)溶于水。钛酸钠有多种存在形态，其中较为常见的一种是
NaTiO ，则将其化学式写成氧化物的形式为_________。在酸洗过程中NaTiO 转化为HTiO 的化学方程
2 3 7 2 3 7 2 3
式为_________。
(3)钒钨溶液中钨元素以WO2-的形式存在，调节pH为2~3，溶液中的WO2-会转化为HW O 6-，再经
4 4 2 12 40
萃取、反萃取等过程可制得WO。写出WO2-转化为HW O 6-的离子方程式_________。
3 4 2 12 40
(4)为测定废催化剂中VO 的含量，现进行如下实验：准确称取5.000 g废催化剂样品于烧杯中，加入
2 5
足量质量分数为50%的硫酸，加热，冷却后将溶液移入 容量瓶中，加水定容。准确量取 溶
液于锥形瓶中，滴加2~3滴指示剂，用浓度为 的NH ) Fe(SO ) 标准溶液进行滴定，恰好完全
4 2 4 2
反应时消耗标准溶液的体积为 。实验过程中，V元素最终转化为V3+，计算废催化剂中VO 的含
2 5
量为_________(以百分数表示，废催化剂中其他成分对测定无影响)。
6．(2023·浙江省名校协作体高三开学考试)氯化亚铜(CuCl)是一种重要的化工原料，工业上用初级铜矿
粉(主要含 、CuS、 、FeO等)制备活性CuCl的流程如下：
查阅资料可知：①CuCl为白色固体，微溶水，不溶于乙醇，在空气中能被迅速氧化。
②MnO 可在酸性条件下将CuS氧化为硫单质和Cu2+。
2 2
(1)滤渣Ⅰ的主要成分的化学式为_______。(2)反应Ⅱ中通入的SO 应适当过量，其目的是_______。
2
(3)“除Mn2+”后得到的滤液呈深蓝色，则“蒸氨”的作用是_______。
(4)准确称取氯化亚铜产品mg，溶于过量的FeCl 溶液中得VmL待测液，从中量取VmL于锥形瓶中，
3 1 2
加入2滴邻菲罗啉指示剂，立即用a 硫酸铈[Ce(SO )]标准溶液滴定至终点，消耗Ce(SO ) 溶液
4 2 4 2
bmL。(已知： ， )，则制得的氯化亚铜产品纯度为：
_______(列式表示即可)。
