专题16工艺流程题——三年（2020-2022）高考真题化学分项汇编（新高考专用）（原卷版）_05高考化学_新高考复习资料_2023年新高考资料_专项复习

专题 16 工艺流程题 1．（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 ，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)。 (3)①写出由X到A的化学方程式_______。 ②X难溶于水，但可溶于氨水中，写出该反应的离子方程式_______。 (4)设计实验，检验尾气中相对活泼的2种气体_______。 2．（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： C H COOH 44C C H COO RE 已知：月桂酸 11 23 熔点为 ；月桂酸和 11 23 3 均难溶于水。该工艺条件下，稀土 3 C H COO Mg K 1.8108 Al(OH) 离子保持 价不变； 11 23 2 的 sp ， 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_______。 Mg Mg2 2.7gL1 RE3 (3)“过滤2”后，滤饼中检测不到 元素，滤液2中 浓度为 。为尽可能多地提取 ，可提 c  C H COO- 高月桂酸钠的加入量，但应确保“过滤2”前的溶液中 11 23 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)。 Pt Y (6)稀土元素钇(Y)可用于制备高活性的合金类催化剂 3 。 YCl PtCl Pt Y Pt Y mol ①还原 3和 4熔融盐制备 3 时，生成1mol 3 转移_______ 电子。 Pt Y/C O ② 3 用作氢氧燃料电池电极材料时，能在碱性溶液中高效催化 2的还原，发生的电极反应为_______。 TiO 3．（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 2，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： TiCl 已知“降温收尘”后，粗 4中含有的几种物质的沸点： 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_______。C(s)O (g)CO (g) A． 2 2 2C(s)O (g)2CO(g) B． 2 TiO (s)2Cl (g)TiCl (g)O (g) C． 2 2 4 2 TiO (s)C(s)2Cl (g)TiCl (g)CO (g) D． 2 2 4 2 TiO Cl 600℃ (2) 2与C、 2，在 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 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 TiO Cl ①该温度下， 2与C、 2反应的总化学方程式为_______； 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 1．（2021·广东）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_______。 2．（2021·河北）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 3．（2021·湖南） 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_______ 4．（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 2 4 2 4 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 2 2 7 的物质还有____。 （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___。5．（2021·辽宁·高考真题）从钒铬锰矿渣(主要成分为 、 、 )中提铬的一种工艺流程如下： 已知：pH较大时，二价锰[ ](在空气中易被氧化.回答下列问题： (1)Cr元素位于元素周期表第_______周期_______族。 (2)用 溶液制备 胶体的化学方程式为_______。 (3)常温下，各种形态五价钒粒子总浓度的对数[ ]与pH关系如图1。已知钒铬锰矿渣硫酸浸液中 ，“沉钒”过程控制 ，则与胶体共沉降的五价钒粒子的存在形态为_______(填 化学式)。 (4)某温度下， 、 的沉淀率与pH关系如图2。“沉铬”过程最佳pH为_______；在该条件下滤液B中 _______ 【 近似为 ， 的 近似为 】。 (5)“转化”过程中生成 的离子方程式为_______。 (6)“提纯”过程中 的作用为_______。 6． （2021·海南·高考真题）无水 常作为芳烃氯代反应的催化剂。某研究小组设计了如下流程，以废铁屑 (含有少量碳和 杂质)为原料制备无水 。 已知：氯化亚砜( )熔点-101℃，沸点76℃，易水解。 回答问题： (1)操作①是过滤，用到的玻璃仪器有烧杯、玻璃棒和___________。 (2)为避免引入新的杂质，试剂B可以选用___________(填编号)。 A． 溶液 B． 水 C． 水 D． 溶液 (3)操作②是蒸发结晶，加热的同时通入 的目的是___________。 (4)取少量 晶体，溶于水并滴加 溶液，现象是___________。 (5)反应 的化学方程式为___________。 (6)由 转化成 的过程中可能产生少量亚铁盐，写出一种可能的还原剂___________，并设计实验验证是该还原剂将 还原___________。 7．（2021·福建·高考真题）四钼酸铵是钼深加工的重要中 间产品具有广泛的用途。一种以钼精矿(主要含 ，还有 、 的化合物及 等)为原料制备四钼酸 铵的工艺流程如下图所示。 回答下列问题： (1)“焙烧”产生的气体用_______吸收后可制取氮肥。 (2)“浸出”时， 转化为 。提高单位时间内钼浸出率的措施有_______(任写两种)。温度对 内钼浸出率的影响如图所示。当浸出温度超过 后，钼的浸出率反而降低，主要原因是温度升高使水大 量蒸发，导致_______。(3)“净化”时，浸出液中残留的 、 转化为沉淀除去。研究表明，该溶液中 和pH的关系为： 。为了使溶液中的杂质离子浓度小于 ，应控制溶液的pH不小于_______。 (已知： ； 和 的 分别为35.2和17.2) (4)“净化”后，溶液中若有低价钼(以 表示)，可加入适量 将其氧化为 ，反应的离子方程式 为_______。 (5)“沉淀”时，加入 的目的是_______。 (6)高温下用 还原(NH )MoO 可制得金属钼，反应的化学方程式为_______。【已知：(NH )MoO 受 4 2 4 13 4 2 4 13 热分解生成 】 8．（2021·湖北· 高考真题）废旧太阳能电池CIGS具有较高的回收利用价值，其主要组成为CuIn Ga Se 。某探究小组回 0.5 0.5 2 收处理流程如图：回答下列问题： (1)硒(Se)与硫为同族元素，Se的最外层电子数为___；镓(Ga)和铟(In)位于元素周期表第IIIA族， CuIn Ga Se 中Cu的化合价为___。 0.5 0.5 2 (2)“酸浸氧化”发生的主要氧化还原反应的化学方程式为____。 (3)25℃时，已知：K(NH ·H O)≈2.0×10-5，K [Ga(OH)]≈1.0×10-35，K [In(OH) ]≈1.0×10-33， b 3 2 sp 3 sp 3 K [Cu(OH) ]≈1.0×10-20，“浸出液”中c(Cu2+)=0.01mol·L-1。当金属阳离子浓度小于1.0×10-5mol·L-1时沉淀 sp 2 完全，In3+恰好完全沉淀时溶液的pH约为___(保留一位小数)；若继续加入6.0mol·L-1氨水至过量，观察到 的实验现象是先有蓝色沉淀，然后___；为探究Ga(OH) 在氨水中能否溶解，计算反应Ga(OH) +NH·H O 3 3 3 2 [Ga(OH)]-+NH 的平衡常数K=___。 4 (已知：Ga3++4OH- [Ga(OH)]- K′= ≈1.0×1034) 4 (4)“滤渣”与SOCl 混合前需要洗涤、干燥，检验滤渣中SO 是否洗净的试剂是___；“回流过滤”中 2 SOCl 的作用是将氢氧化物转化为氯化物和___。 2 (5)“高温气相沉积”过程中发生的化学反应方程式为___。9． （2021·江苏·高考真题）以锌灰(含ZnO及少量PbO、CuO、Fe O、SiO)和Fe (SO ) 为原料制备的ZnFe O 2 3 2 2 4 3 2 4 脱硫剂，可用于脱除煤气中的HS。脱硫剂的制备、硫化、再生过程可表示为 2 (1)“除杂”包括加足量锌粉、过滤加HO 氧化等步骤。除Pb2+和Cu2+外，与锌粉反应的离子还有___(填化 2 2 学式)。 (2)“调配比”前，需测定ZnSO 溶液的浓度。准确量取2.50mL除去Fe3+的ZnSO 溶液于100mL容量瓶中， 4 4 加水稀释至刻度；准确量取20.00mL稀释后的溶液于锥形瓶中，滴加氨水调节溶液pH=10，用 0.0150mol·L-1EDTA(Na HY)溶液滴定至终点(滴定反应为Zn2++Y4-=ZnY2-)，平行滴定3次，平均消耗EDTA 2 2 溶液25.00mL。计算ZnSO 溶液的物质的量浓度___(写出计算过程)。 4 (3)400℃时，将一定比例H、CO、CO 和HS的混合气体以一定流速通过装有ZnFe O 脱硫剂的硫化反应 2 2 2 2 4 器。 ①硫化过程中ZnFe O 与H、HS反应生成ZnS和FeS，其化学方程式为___。 2 4 2 2 ②硫化一段时间后，出口处检测到COS。研究表明ZnS参与了HS与CO 生成COS的反应，反应前后ZnS 2 2 的质量不变，该反应过程可描述为___。 (4)将硫化后的固体在N：O=95：5(体积比)的混合气体中加热再生，固体质量随温度变化的曲线如图所示。 2 2 在280~400℃范围内，固体质量增加的主要原因是___。1．[2020年山东新高考]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 2 3 4 2 3 3 艺流程如下： 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MnO的化学方程式为 2 。 （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 2 Ba(OH) 的量达到最大值后会减小，减小的原因是 。 2 （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 。 2．[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 2 4 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 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、 4 2 将会导致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-NH HCO 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