大题突破01工艺流程综合题中的几种常见命题热点（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_2023年高考化学热点·重点·难点专练（新高考专用）

大题突破 01 工艺流程综合题中的几种常见命题热点 命题热点一 物质的制备和分离 命题热点二 生产中陌生方程式的书写 命题热点三 pH的调控和Ksp的计算 命题热点四 流程中的数据计算 （建议用时：60分钟） 【真题再现】 1．（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。 3①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 2．（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 2②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 3．（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___________。 4．（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 ，首先转化为沉淀的离子是_______。 3 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℃、PO %为45的混合体系中，石膏存在形式为_______(填化学式)；洗涤时使用 2 5 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℃、PO %=15、SO %=15 B．80℃、PO %=10、SO %=20 2 5 3 2 5 3 C．65℃、PO %=10、SO %=30 D．80℃、PO %=10、SO %=10 2 5 3 2 5 3 5．（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： nNH 4 Cl:n(CaO) CaO浸出率/ MgO 浸出率/ wCaCO 3  理论值/ wCaCO 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___________。 【优选特训】 1．高纯六水氯化锶晶体(SrCl •6H O)具有很高的经济价值，工业上用碳酸锶(SrCO )粉为原料(含少量钡和 2 2 3 铁的化合物等)制备高纯六水氯化锶晶体的过程如图： 已知：①K (SrSO )=3.3×10-7、K (BaSO)=1.1×10-10 sp 4 sp 4 ②经盐酸浸取后，溶液中除含有Sr2+和Cl-外，还含有少量Ba2+、Fe2+、Fe3+杂质 ③SrCl •6H O晶体在61℃时开始失去结晶水，100℃时失去全部结晶水 2 2 请回答下列问题： (1)已知Sr为第五周期IIA族元素，则不符合Sr>Ca的是_____。 ①原子半径 ②最外层电子数 ③金属性 ④电负性 ⑤最高价氧化物对应的水化物的碱性 (2)写出碳酸锶与盐酸反应的离子方程式：_____。 (3)工业上用热风吹干六水氯化锶，适宜的温度是_____。 A．50～60℃ B．70～80℃ C．80～100℃ D．100℃以上(4)步骤④的操作是_____、_____、过滤。 (5)加入硫酸的目的是_____。 (6)滤渣的成分是_____。 (7)若滤液中Ba2+的浓度为1×10-5mol•L-1，依据题给信息计算滤液中Sr2+的物质的量浓度为_____mol•L-1。 2．（2022·湖北宜昌·高三期中）过氧化钡(BaO )是一种重要的漂白剂，在实验室利用重晶石(主要成分为 2 BaSO )制备BaO 的工艺流程如图所示： 4 2 回答下列问题： (1)“步骤①”设计如图装置(夹持仪器已省略)制备BaS并检验所产生的气体X。 ①实验前及实验结束时均要通入N ，其目的分别是_______、_______。 2 ②实验过程中B中品红褪色，C中颜色变淡，D中无现象，G中有白色沉淀生成，气体X的成分为 _______(填化学式)；装置C的作用是_______，其中发生主要反应的离子方程式为_______。 (2)“步骤②”中BaS固体与CO 、H O发生反应生成BaCO ，和H S的化学方程式为_______；由于“步骤 2 2 3 2 ③”反应剧烈，易产生大量泡沫，为了避免此种情况的发生，应采用措施是_______。 (3)“步骤④"中BaCl 溶液与双氧水、氨水反应析出BaO 8H O沉淀，发生反应的离子方程式为_______， 2 2 2 反应过程中需要控制反应温度为0℃左右，其原因主要有：a.该反应是放热反应，降温有利于反应正向进行， 提高产率；b._______。 3．（2022·四川绵阳·一模）某废镍催化剂的主要成分是Ni-Al合金，还含有少量Cr、Fe及不溶于酸碱的有   机物。采用如下工艺流程回收其中的镍制备镍的氧化物 Ni O ： x y回答下列问题： (1)“碱浸”所得“滤液1”的主要溶质为NaOH、_______，“灼烧”的目的是_______。 (2)“溶解”后的溶液中，所含金属离子有Cr3+、Fe2+、Na+、_______、_______。 (3)“分离除杂”中，发生氧化还原反应生成含铁滤渣的离子方程式为_______。 (4)“煅烧”NiCO 滤渣前需进行的两步操作是_______。 3 (5)在空气中煅烧NiCO ，其热重曲线如图所示。300~400℃NiCO 转化为Ni O ，反应的化学方程式为 3 3 2 3 _______；400~450℃生成产物的化学式为_______。 (6)利用 Ni O 制得NiCl 溶液，调节其pH至7.5～12，采用惰性电极进行电解，阳极上可沉淀出用作锌镍 x y 2 电池正极材料的NiOOH。电解时阳极的电极反应式为_______。 4．一种从铋冶炼浸渣(浸渣中的铅多数以硫酸铅的形态存在，少量以氧化铅、碳酸铅的形态存在)为原料生 产三盐基硫酸铅(3PbOPbSO H O)的工艺流程如图所示。 4 2 已知常温下，K PbCO 7.41014 ，K PbSO 1.6108，K NH HCO 1.25103 ， sp 3 sp 4 h 4 3 K H CO 4107 a1 2 3 回答下列问题： (1)常温下，NH H O的电离平衡常数K =_______。 3 2 b (2)写出转化过程PbSO 发生反应的化学方程式_______，Pb的转化率随着NH HCO 用量的增加而增加， 4 4 3 醋酸可以促进硫酸铅溶解，但实验表明：Pb的转化率随醋酸用量的增加而减少，这是由于_______。 (3)测得滤液1中c  SO2 4  0.1molL1 ，则该滤液中c  CO 3 2 _______molL1(保留1位小数)；滤液2中可 以循环利用的物质是_______；从滤液3可提取出一种含结晶水的钠盐副产品，若测定该晶体中结晶水的含 量，所需的仪器除三脚架、托盘天平、瓷坩埚、干燥器、酒精灯、玻璃棒，还需要的仪器有_______。 (4)合成三盐基硫酸铅时，影响产品纯度的因素很多，其中反应终点pH对产品中PbO和SO 含量的影响如 3 下图(将PbSO 看作是PbO和SO ，经测定三盐基硫酸铅中PbO理论含量90.10%，SO 理论含量8.08%)， 4 3 3则反应终点控制pH的范围是_______。(填序号)。 A．<8.4 B．8.4~8.8 C．8.8~9.2 D．>9.2 5．（2022·福建·莆田一中高三阶段练习）铟被广泛应用于电子工业、航空航天、太阳能电池新材料等高科 技领域。从铜烟灰氧压酸浸渣(主要含PbSO、FeAsO 2H O、SiO 、S、In O、In S )中提取铟的工艺如图 4 4 2 2 2 3 2 3 所示。 已知：①焙烧后金属元素均以硫酸盐的形式存在。 ②As O 微溶于水 2 3 ③In(OH) 性质与Al(OH) 类似 ④FeS O 为强电解质 3 3 4 6 回答下列问题： (1)FeAsO 2H O中铁元素化合价为3价，As的化合价为_______。 4 2 (2)“硫酸化焙烧”时，其他条件一定，焙烧温度对“水浸”时铟、铁浸出率的影响如图所示。 适宜的焙烧温度是_______℃，温度过高铟、铁浸出率降低的原因是_______。 (3)“水浸”工艺中的浸渣除了As O 外，还含有_______。 2 3 (4)“还原铁”工艺反应的离子方程式为_______。 (5)“萃取除铁”工艺中，用30%的PO 作萃取剂时，发现当溶液pH1.5后，铟萃取率随pH值的升高而下 2 4 降，原因是_______。(6)“置换铟”时，发现会有少量的气体AsH 生成，AsH 的电子式为_______，生成AsH 的离子方程式为 3 3 3 _______。 (7)整个工艺流程中，可循环利用的溶液是_______。 6．（2022·江苏镇江·高三期中）硫酸工业所得废钒催化剂主要含VOSO、VO、SiO、K SO 和FeO。一 4 2 5 2 2 4 2 3 种利用废钒催化剂制取VO 的流程如图所示： 2 5 已知：①“酸浸”后的溶液中含钒元素的离子是VO2+。 ②钒元素的存在形态较多，部分四价钒和五价钒物种的分布分数δ与pH的关系如图所示。 (1)写出“酸浸”时VO 发生反应的离子方程式_________________。 2 5 (2)“调pH”时，控制溶液的pH>11，其目的是_______________。 (3)写出“氧化”时发生反应的离子方程式_________________。 (4)“沉钒”时控制溶液pH约为7，生成偏钒酸铵 NH 4 VO 3  固体．沉钒率随温度变化如图，温度高于80℃， 沉钒率下降的原因是_______________。 剩余固体质量  (5)在“煅烧” 的过程中，固体的残留率 100% 随温度变化的曲线如图所示，则 NH VO 原始固体质量  4 3 A点剩余固体的成分为__________________(填化学式)。(6)在空气中“煅烧”NH VO 分解制备VO ，分解一段时间后，得到一种无色有刺激性气味的气体，随后 4 3 2 5 固体中检测到了VO 杂质，不断搅拌，充分反应后，最终无该杂质．请分析生成VO 的原因 2 4 2 4 _____________。 7．（2022·四川·成都七中高三期中）高铁酸钾(K FeO)是一种新型非氯高效消毒净水剂。一种制备工艺如 2 4 图： 请回答： (1)K FeO 具有强氧化性，还原产物常为Fe(Ⅲ)。为确定消毒后溶液中是否存在Fe2+的一种试剂是 2 4 _______(填化学式)。 (2)Cl 与NaOH溶液反应生成NaClO。“氧化”的离子方程式是 _______。 2 (3)“转化”一步的基本反应类型是 _______反应，从“粗KFeO”得KFeO 精品的操作名称是 _______(不 2 4 2 4 必具体)。 (4)已知温度、反应时间对产率的影响如图。 由图知反应的最佳条件是温度约 _______℃、反应时间约 _______min。 (5)根据流程知，可循环利用的物质有NaCl、_______。 (6)以铁板作阳极、镍板作阴极，NaOH溶液为电解液进行电解也可制得KFeO，则阳极电极反应式是 2 4_______。 (7)某温度，若要从10m3含c(FeO 2 )=2.0×10﹣4mol•L﹣1的循环母液中沉淀FeO 2 (浓度降至10﹣5mol•L﹣1)， 4 4 理论上需加入Ca(OH) 固体的物质的量不少于 _______mol。(已知CaFeO 的K =4.5×10﹣9，不考虑水解和 2 4 sp 溶液体积变化。) 8．铟是一种稀有贵金属，广泛应用于航空航天、太阳能电池等高科技领域。从铜烟灰酸浸渣(主要含 PbO、FeAsO ·2H O、InO)中提取铟和铅的工艺流程如下： 4 2 2 3 已知：①焙烧后金属元素均以硫酸盐的形式存在； ②In(OH) 性质与Al(OH) 类似。 3 3 回答下列问题： (1)FeAsO ·2H O中铁元素化合价为_______。 4 2 (2)生成PbO粗品的化学反应方程式为_______。 (3)PbO在NaOH溶液中溶解度曲线如图所示，PbO粗品中的杂质难溶于NaOH溶液。结合溶解度曲线，简 述提纯PbO粗品的操作_______。 (4)“还原铁”反应的离子方程式为________ (5)“萃取除铁”中，发现当溶液pH>1.5后，钢萃取率随pH的升高而下降，原因是_______ (6)为测定PbO产品的纯度，探究小组同学准确称取PbO1.161g，加入稀硝酸使其完全溶解，再加入蒸馏水 配制成50.00mL溶液：冷却至25℃，用0.100mol·L-1HSO 滴定该溶液，滴定曲线如图所示。 2 4已知：PbO+2HNO =Pb(NO ) +H O；a点的坐标为(50，3.8) 3 3 2 2 ①25℃，PbSO 的K =_______。 4 sp ②PbO产品的纯度为_______。 9．（2022·山东潍坊·高三期中）常温下BF 是一种无色气体、溶于浓硫酸、易水解，常用作火箭高能燃料。 3 工业用液氨法制取BF 的流程如下： 3 已知：①硼酐 B O  是一种难溶物； 2 3 ②石灰石中含有微量氧化铁、二氧化硅、硫单质等 回答下列问题： (1)氨化釜中主要产物为NH F，则滤渣Ⅰ的成分是_______，操作Ⅱ的名称_______。 4 (2)反应釜Ⅰ中产生两种气体，发生反应的离子方程式为_______。 (3)经过必要的处理可循环利用的物质是_______。 (4)反应釜Ⅱ中发生反应的化学方程式_______。 (5)利用离子色谱法可以检测三氟化硼中硫元素的含量，将BF 样品通过检测液，进行色谱分析，得到如图 3 所示结果。出现曲线1的原因可能是_______。(6)利用电解氟硅酸钠 Na SiF  的方法可以制取高纯度H SiF ，装置如图所示。甲室中加入的电解质为 2 6 2 6 _______，a膜选用_______(“阴离子”“阳离子”“质子”)交换膜。