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2024 高考化学考点必杀300 题（全国新高考卷）
主观必杀60 题
专练17 工艺流程题（15 题）
【基础题】
1．（2024·宁夏银川·一模）钢渣是钢铁行业的固体废弃物，含有2CaO·SiO2、Fe2O3、FeO、Al2O3和V2O3
等物质。一种以钢渣粉为原料固定CO2并制备V2O3的工艺流程如图所示。
已知钢渣中Ca 元素质量分数为30%。V2O3在稀盐酸和NH4Cl 混合溶液中不易被浸出。该工艺条件下，有关
金属离子开始沉淀和沉淀完全的pH 如下表所示：
金属离子
Fe3+
Fe2+
Al3+
Ca2+
开始沉淀的
pH
1.9
7.2
3.5
12.4
沉淀完全的
pH
2.9
8.2
5.1
13.8
回答下列问题：
(1)浸出1 过程生成的SiO2“包裹”在钢渣表面形成固体膜，阻碍反应物向钢渣扩散。提高浸出率的措施有
(除粉碎外，举1 例)。该浸出过程不使用稀硫酸代替稀盐酸的原因是 。
(2)为避免引入杂质离子，氧化剂A 应为 (举1 例)。
(3)滤液C 的溶质可循环利用，试剂B 应为 。
1
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(4)若钢渣粉中含有钒酸钙
，加入Na2CO3溶液能够使钒酸钙溶解，是因为存在平衡：
。已知
，
，则该平衡常数
(结果保留2 位有效数字)。
(5)富钒渣焙烧可生成钒钙盐，不同钒钙盐的溶解率随pH 变化如图所示。已知浸出2 的pH 约为2.5，则应
控制焙烧条件使该钒钙盐为 。该培烧反应的化学方程式是 。
(6)若Ca 的浸出率为90%，理论上1 吨钢渣在“固碳”中可固定 kgCO2。
2．（2024·内蒙古赤峰·一模）铋（Bi）的化合物广泛应用于电子、医药等领域。由辉铋矿（主要成分
为
，含FeS、CuO、
等杂质）制备
的工艺流程如下图：
已知：
ⅰ．
易水解；
难溶于冷水
2
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ⅱ．“氧化浸取”时，铋元素转化为
，硫元素转化为硫单质
ⅲ．
ⅳ．该工艺条件下，有关金属离子开始沉淀和沉淀完全的pH 见下表：
金属离子
开始沉淀的pH
7.6
2.7
4.8
4.5
沉淀完全的pH
9.6
3.7
6.4
5.5
回答下列问题：
(1)“氧化浸取”前将辉铋矿粉碎的目的是 。
(2)“滤渣1”的主要成分为S 和 （填化学式）。
(3)“氧化浸取”步骤中温度升高可以增大反应速率，但高于50℃时浸取速率反而会下降，其可能的原因
是 、 。
(4)“除铁”时，调节溶液pH 的范围是 。
(5)“除铜”时发生反应：
，则
。
(6)“转化”时，生成
的离子方程式为 ；“转化”后应冷却至室温再过滤，原因是 。
3．（23-24 高三上·江苏常州·期中）氧化镁是优质的耐高温材料。某兴趣小组利用菱镁矿(主要成分为
MgCO3，还含有少量SiO2、Al2O3等杂质)设计制备氧化镁的流程如图：
(1)步骤(1)中分离操作的名称是
3
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(2)步骤(1)分离出的滤渣中主要含有 ，它属于 (填“酸性”或“碱性")氧化物。
(3)滤液Y 中的阴离子除了含OH－、Cl－外还有
(4)写出步骤(I)中MgCO3与盐酸反应的离子方程式：
4．（2024·山东·一模）以某种铁钴矿(主要成分为
，还含有少量
等杂质)为原料制
取
和黄钠铁矾的工艺流程如下图所示：
回答下列问题：
(1)滤渣3 的主要成分为 ；确定“滤液1”中的
已被完全氧化的方法是 。
(2)向“溶液A”中加入适量的
溶液，生成颗粒较大的黄钠铁矾[
]沉淀的同时
还生成一种气体，这种气体的化学式是 。
(3)向“滤液3”中按物质的量之比为
加入
和
，若“滤渣4”的成分为
，总反应
的离子方程式是 。经检测，“滤渣4”是由
和
形成的混合物。隔绝空气
灼烧时，
发生反应的化学方程式是 ；如果控制温度不当，
会生成
杂
质，反应的化学方程式是 。
(4)向“滤液1”中加入的“
溶液”须控制用量，请解释原因 。
4
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5．（2024·宁夏吴忠·一模）某湿法炼锌的萃余液中含有
、
、
、
、
、
及30
～60
等，逐级回收有价值金属并制取活性氧化锌的工艺流程如图：
已知：
沉淀物
回答下列问题：
(1)“中和氧化水解”时，先加入适量的石灰石调节溶液的pH 为1.0；加入一定量的
；再加入石灰
石调节溶液的pH 为4.0。
①“氧化”时，
转化为
除去，反应的离子方程式为 ，为提高反应速率可采取的措施
(举1 例)。
②“沉渣”的主要成分除
、
外还有 。
③“氧化”时，若加入过量的
，钴元素将会进入“沉渣”中，则氧化水解后的溶液中含钴微粒浓
度为
。
(2)“除镉”时，主要反应的离子方程式为 。
(3)“沉锌”时，在近中性条件下加入
可得碱式碳酸锌[
]固体，同时产生
大量的气体。
①产生大量气体的原因是 。
5
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②
需洗涤，检验是否洗净的试剂是 。
(4)不同质量分数的
溶液在不同温度下析出
晶体的物种如图所示。欲从含20%
及微
量杂质的“沉锌后液”中直接析出无水
，“操作a”步骤为 。
6．（2024·江苏南通·二模）沸石分子筛可用于气体、重金属离子的吸附或去除。工业上以粉煤灰（主
要含
和
，还含有少量
和有机物）为原料制取某种沸石分子筛
的过程如下：
已知：粉煤灰中的硅、铝化合物煅烧时不发生反应，且难溶于酸。
(1)将粉煤灰在空气中煅烧的目的是 。
(2)“酸浸”的操作是向“煅烧”后的固体混合物中加入足量的盐酸，充分搅拌后过滤．检验“酸浸”操
作是否达到目的的方法是 。
(3)“碱熔”时，将“酸浸”后所得滤渣与
固体在高温下混合熔融，可生成易溶于水的
和
．“水热合成”时，加入水和一定量的
和
溶液，在
条件下反应一段时间，可
以得到
晶体．写出“水热合成”时反应的化学方程式： 。
6
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(4)沸石分子筛的结构为相邻的硅氧四面体和铝氧四面体相互连接形成的笼状结构，沸石分子筛的结构示
意图及部分平面结构分别如图-1、图-2 所示。沸石分子筛中存在一定大小的空隙，其中的
可与其他阳
离子发生交换．
①沸石分子筛可以用于去除废水中
和
，原理是 ；
②沸石分子筛对
去除率随溶液
的关系如图-3 所示。
越大，
去除率越高的原因是 。
7．（2024·贵州黔东南·二模）碱式硫酸铬[
]主要用于鞣制皮革、作媒染剂及生产氢氧化铬
和活性黑染料。以酸性含铬废液(主要含有
、
，还含有少量
、
、
)为原料制备碱式硫
酸铬的工艺流程如图所示，回答下列问题：
已知：常温下，部分金属阳离子开始沉淀和完全沉淀(离子浓度小于或等于
)时的pH 如下表。
离子
开始沉淀的pH
7.6
1.9
4.4
完全沉淀的pH
9.6
3.1
5.6
(1)Cr 在元素周期表中的位置为 。
(2)加入9%双氧水的作用是 (用离子方程式表示)。
7
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(3)“沉铁”时调pH 的范围为 ～ 。
(4)“沉铬”过程发生反应的离子方程式是 ，从滤液1 中可回收一种氮肥，该物质是 (填化
学式)。
(5)金属铬的晶胞结构如图，已知晶胞参数为anm。
①该晶胞中含铬原子的个数为 。
②铬原子的配位数为 。
③铬原子之间的最短距离为 nm(用含a 的代数式表示)。
8．（2024·贵州安顺·二模）SrCO3可用于金属冶炼和锶盐制备等。以天青石(成分为SrSO4、BaSO4、
CaSO4、SiO2)为原料制备SrCO3的工艺流程如图。
已知：常温下，Ksp(SrSO4)=3.2×10-7、Ksp(BaSO4)=1.0×10-10、Ksp(SrCO3)=1.6×10-9。
回答下列问题：
(1)天青石磨成粉的目的是 。
(2)天青石粉中的SrSO4与氨水、NH4HCO3溶液反应的离子方程式为 ；NH4HCO3溶液中c(NH3·H2O)
+c(OH-)+c(
)(填“>”“<”或“=”)c(H2CO3)+c(H+)；将滤液1 蒸发浓缩、冷却结晶可得副产物
(填化学式)。
(3)滤渣的主要成分为 (填化学式)。
8
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(4)打浆酸溶后的滤液加热至95~100C．加NaOH 溶液调pH=14 的目的是 。
(5)碱析后获得Sr(OH)2的操作为 。
(6)以SrCO3和TiO2为原料，在1300~1500℃下煅烧，可制得优良的光学材料及人造宝石SrTiO3.SrTiO3的晶
胞结构如图所示，设NA为阿伏加德罗常数的值，晶胞参数为apm。
①生成SrTiO3的化学方程式为 。
②SrTiO3晶体的密度为 。
【提升题】
9．（2024·福建漳州·三模）
被誉为电子陶瓷工业的支柱。工业中以毒重石(主要成分为
，
含少量
、
和
)为原料制备
的流程如下：
已知：25℃时，
，
，
；
，
。
回答下列问题：
(1)基态Fe 原子核外电子的空间运动状态有 种。
(2)浸渣的主要成分为 和 (填化学式)，“浸出”步骤中
与
溶液反应的原理为
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(用离子方程式表示)。
(3)若浸出液中
，
，“除钙”步骤中，当沉钙率为90％时，钡损
率为 。
(4)
溶液显 (填“酸”“碱”或“中”)性；“沉钛”步骤所得沉淀为
，该
步骤生成的能循环利用的物质是 (填化学式)。
(5)“热解”步骤的化学方程式为 。
(6)
在室温下为立方晶胞，其结构如图所示，已知Ba 与O 的最小间距大于Ti 与O 的最小间距。
①晶胞中A 点微粒的坐标为
，则B 点微粒的坐标为 。
②Ti 在晶胞中的位置为 ；晶胞中一个Ba 周围与其最近的O 的个数为 。
10．（2024·广东梅州·二模）金属铼广泛用于航空航天等领域。以钼精矿(主要成分为钼的硫化物和少
量铼的硫化物)制取高铼酸铵晶体的流程如下图所示。回答下列问题：
(1)金属铼具有良好的导电、导热性和延展性，可用于解释这一现象的理论是 。
(2)①“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)，其目的是
。
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②“焙烧”过程中
转化为
，反应方程式
。
(3)“萃取”机理为：
，则“反萃取”对应的离子方程式为 ；
常温下，“反萃取”得到高铼酸铵溶液的
，则溶液中
(填“>”
“<”或“=”)。(已知：常温下
)
(4)下图是
的X 射线衍射图谱，则
属于 。(填“晶体”或“非晶体”)
(5)工业上制备的铼粉中含有少量碳粉和铁粉(其熔沸点见表1)，在3500℃时，利用氢气提纯可得到纯度达
99.995%的铼粉(下图为碳在高温氢气环境中气-固占比计算结果)，请分析原因 。
11
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表1
物质
熔点(℃)
沸点(℃)
3180
5900
C
3652
4827
1535
2750
(6)三氧化铼是简单立方晶胞，晶胞结构如下图所示，摩尔质量为Mg/mol，晶胞密度为
。铼原子填
在氧原子围成的 (填“四面体”“立方体”或“八面体”)空隙中，该晶胞中两个相距最近的O
原子间的距离为 cm。(列出计算式)
11．（2024·广东肇庆·二模）稀土金属(RE)属于战略性金属，我国的稀土提炼技术位于世界领先地位。
一种从废旧磁性材料[主要成分为铈(Ce)、Al、Fe 和少量不溶于酸的杂质]中回收稀土金属Ce 的工艺流程
如图所示。
已知：①Ce(H2PO4)3难溶于水和稀酸。②常温下，Ksp[Fe(OH)2]=1.0×10-16.4，Ksp[Al(OH)3]=1.0×10-32.9，
Ksp[Ce(OH)3]=1.0×10-20。③当溶液中的金属离子浓度小于或等于10-5mol/L 时，可认为已沉淀完全。
(1)为提高酸浸的速率，可采取的措施为 (写一条即可)。
(2)常温下，“酸浸”后测得溶液中c(Fe2+)=1.0mol/L，c(Ce3+)=0.01mol/L，则“沉Ce”时，为了使Al3+完
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全沉淀，但不引人Fe(OH)2和Ce(OH)3，需要调节溶液的pH 范围为 。
(3)“碱转换”过程中Ce(H2PO4)所发生反应的离子方程式为 ，“滤液2”中铝元素的存在形式
为 (填化学式)。
(4)“沉淀”后所得的固体为Ce2(C2O4)3·10H2O，将其煅烧可得Ce2O3和一种无毒的气体，发生反应的化学
方程式为 。
(5)某稀土金属氧化物的立方晶胞如图所示，则该氧化物的化学式为 ，距离RE 原子最近的O 原
子有 个。若M(晶胞)=Mg/mol，晶胞边长为anm，NA为阿伏加德罗常数的值，则晶胞的密度为
g/cm3(列出计算式)。
12．（2024·广东韶关·二模）二氧化铈（
）是一种典型的金属氧化物，具有较强的氧化性广泛应
用于多相催化反应，并作为汽车尾气净化的三效催化剂的重要组成成分。以氟碳铈矿（主要含
、
等）为原料制备
的一种工艺流程如下图所示：
已知：①“氧化焙烧”后，Ce 元素转化为
和
；②滤液A 中含：
、
等离子。
回答下列问题：
(1)滤渣A 的主要成分是 （填化学式）；“酸浸”不用盐酸的理由是 （答一点即可）。
(2)“系列操作”包含以下几个过程：已知：
不能溶于有机物TBP；
能溶于有机物TBP，且存在
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反应：
。“滤液A”中加入有机物TBP 后的分离方法是 ，“有机层
B”中发生反应的离子方程式为 。水层中的一种溶质，理论上可以在工艺流程图中的 工
序中循环利用，减小“调pH”工序中
的用量，节约生产成本。
(3)“调pH”中，要使
沉淀完全（通常认为溶液中离子浓度小于
为沉淀完全），应控
制pH 大于 （已知25℃时
）。
(4)“氧化”中，NaClO 转化为NaCl，则氧化剂与还原剂的物质的量之比为 。
(5)二氧化铈立方晶胞如图所示，则铈原子Ce 在晶胞中的位置是 ；晶体中一个Ce 周围与其最近的
O 的个数为 。
13．（2024·江苏·模拟预测）硼化钛(结构式为B=Ti=B)常用于制备导电陶瓷材料和PTC 材料。工业上以
高钛渣(主要成分为TiO2、SiO2、Al2O3和CaO，另有少量MgO、Fe2O3)为原料制取TiB2的流程如图：
已知：①电弧炉是由石墨电极和石墨坩埚组成的高温加热装置；
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②B2O3高温下蒸气压大、易挥发：
③TiO2可溶于热的浓硫酸形成TiO2+。
回答下列问题：
(1)滤渣的主要成分为 (填化学式)。
(2)“水解”需在沸水中进行，离子方程式为 ，该工艺中，经处理可循环利用的物质为
(填化学式)。
(3)“热还原”中发生反应的化学方程式为TiO2+B2O3+5C
TiB2+5CO↑，B2O3的实际用量超过了理论化学
计量所要求的用量，原因是 。仅增大配料中B2O3的用量，产品中的杂质含量变化如图所示。杂
质TiC 含量随w%增大而降低的原因是 (用化学方程式解释)。
(4)硼可与多种金属形成化合物，其中与Ca 组成的金属都化物可做新型半导体材料，晶胞结构如图所示：
该晶胞中B 原子数为 个，晶体中Ca 原子的配位数为 ；晶胞在z 轴方向的投影图为
下图中的 (填标号)。
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【挑战题】
14．（2024·广东汕头·二模）工业上用红土镍矿（主要成分为NiO，含CoO、FeO、
、
、
MgO、CaO 和
）制备
。工艺流程如图所示，回答下列问题：
(1)加入
在高压下进行酸浸。充分浸取后过滤出的酸浸渣的主要成分为 （填化学式）。
(2)由
溶液获取
的操作是 、 、过滤、洗涤。
(3)沉镁沉钙加入NaF 溶液，生成
和
若沉淀前溶液中
，当沉淀完全后滤
液中
时，除钙率为 （忽略沉淀前后溶液体积变化）。（已知：
、
）
(4)“萃取”可将金属离子进行富集与分离，原理如下：
。工业上用
磺化煤油做萃取剂，萃取时，Co、Ni 的浸出率和Co/Ni 分
离因素随pH 的关系如图所示：
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①萃取时，选择pH 为 左右。
②反萃取的试剂为 。
(5)氧化、沉铁沉铝时，需加入NaClO 溶液起氧化作用。写出
与NaClO 在碱性条件下发生反应的离子
方程式： 。
(6)
中阴离子的空间构型为 。
15．（2024·广东·二模）锗是一种战略性金属，广泛应用于光学及电子工业领域。一种用锌浸渣(主要
含
、
，另含少量ZnS、
以及
)提取Ge 和
的工艺流程如下：
已知：①锗在硫酸中的存在形式：pH≤2.0 时主要为
，
时主要为
。
②常温下，
，
。
请回答下列问题：
(1)Ge 是第四周期第ⅣA 族元素，其基态原子的价层电子排布式为 。
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(2)“氧化酸浸”工序中，溶液
，浸渣的主要成分为
、S 和 (填化学式)；
被
双氧水氧化的离子方程式为 。
(3)“中和沉淀”工序中，所加化合物A 为 (填一种物质的化学式)；调节溶液
，Ge 和
Fe 共沉淀，此时滤液中
。
(4)①
在水溶液中的溶解度曲线如图所示，则从滤液中回收
的操作为蒸发浓缩、
、洗涤、干燥。
②用惰性电极电解
溶液可制取金属锌，电解后的溶液可在上述流程中 工序循环使用。
(5)“水解”工序中，
水解生成
的化学方程式为 ；
的沸点(1200℃)远高于
的沸点(84℃)，其原因为 。
(6)
是一种可用于制作太阳电池的钙钛矿型材料，其立方晶胞如图所示，Cs 与Br 的最短距离比Ge
与Br 的最短距离大，则Ge 在晶胞中的位置为 (填“体心”“面心”或“顶角”)；晶体中一个
Cs 周围与其距离最近的Br 的个数为 。
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