文档文本内容
学科网（北京）股份有限公司
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(
)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
熔点为
；月桂酸和
均难溶于水。该工艺条件下，稀土
离子保持
价不变；
的
，
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
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
溶液调pH 至_______的
RE
11
23
C H COOH
44 C
11
23
3
C H COO
RE
3
11
23
2
C H COO
Mg
8
sp
1.8 10
K
3
Al(OH)
2
Mg
3
Fe
3
Al
3
RE
NaOH
学科网（北京）股份有限公司
范围内，该过程中
发生反应的离子方程式为_______。
(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
高月桂酸钠的加入量，但应确保“过滤2”前的溶液中
低于_______
(保留两位有效数
字)。
(4)①“加热搅拌”有利于加快
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
。
①还原
和
熔融盐制备
时，生成1mol
转移_______
电子。
②
用作氢氧燃料电池电极材料时，能在碱性溶液中高效催化
的还原，发生的电极反应为_______。
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
，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：
已知“降温收尘”后，粗
中含有的几种物质的沸点：
物质
沸点/
136
127
57
180
回答下列问题：
(1)已知
，
的值只决定于反应体系的始态和终态，忽略
、
随温度的变化。若
，
则该反应可以自发进行。根据下图判断：
时，下列反应不能自发进行的是_______。
3
Al
Mg
2
Mg
1
2.7g L
3
RE
-
11
23
c C H COO
1
mol L
3
RE
3
Pt Y
3
YCl
4
PtCl
3
Pt Y
3
Pt Y
mol
3
Pt Y/C
2
O
2
TiO
4
TiCl
4
TiCl
3
VOCl
4
SiCl
3
AlCl
℃
ΔG=ΔH-TΔS
ΔG
ΔH
ΔS
ΔG<0
600℃
学科网（北京）股份有限公司
A．
B．
C．
D．
(2)
与C、
，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
分压
①该温度下，
与C、
反应的总化学方程式为_______；
②随着温度升高，尾气中
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
中含
、
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
冶炼
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(
2
2
C(s)
O (g)
CO (g)
2
2C(s)
O (g)
2CO(g)
2
2
4
2
TiO (s)
2Cl (g)
TiCl (g)
O (g)
2
2
4
2
TiO (s)
C(s)
2Cl (g)
TiCl (g)
CO (g)
2
TiO
2
Cl
600℃
4
TiCl
CO
2
CO
2
Cl
MPa
2
4.59 10
2
1.84 10
2
3.70 10
9
5.98 10
2
TiO
2
Cl
CO
4
TiCl
Si
Al
Mg
Ti
学科网（北京）股份有限公司
)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。
学科网（北京）股份有限公司
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
学科网（北京）股份有限公司
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)3+OH-
Al(OH) ：K=100.63，Kw=10-14，Ksp[A1(OH)3]=10-33)
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(FeCr2O4，含Al、Si 氧化物等杂质)为主要原料制备红矾钠
(Na2Cr2O7•2H2O)的工艺流程如图。回答下列问题：
学科网（北京）股份有限公司
（1）焙烧的目的是将FeCr2O4转化为Na2CrO4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Na2Cr2O7外，可在上述流程中循环利用
的物质还有____。
（4）利用膜电解技术(装置如图所示)，以Na2CrO4为主要原料制备Na2Cr2O7的总反应方程式为：
4Na2CrO4+4H2O
2Na2Cr2O7+4NaOH+2H2↑+O2↑。则Na2Cr2O7在___(填“阴”或“阳”)极室制得，电
解时通过膜的离子主要为___。
学科网（北京）股份有限公司
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
学科网（北京）股份有限公司
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
学科网（北京）股份有限公司
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_______。
学科网（北京）股份有限公司
(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(NH4)2Mo4O13可制得金属钼，反应的化学方程式为_______。【已知：(NH4)2Mo4O13受
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CuIn0.5Ga0.5Se2。某探究小组回
收处理流程如图：
学科网（北京）股份有限公司
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，
CuIn0.5Ga0.5Se2中Cu 的化合价为___。
(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：Kb(NH3·H2O)≈2.0×10-5，Ksp[Ga(OH)3]≈1.0×10-35，Ksp[In(OH)3]≈1.0×10-33，
Ksp[Cu(OH)2]≈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
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)3在氨水中能否溶解，计算反应Ga(OH)3+NH3·H2O
[Ga(OH)4]-+NH 的平衡常数K=___。
(已知：Ga3++4OH-
[Ga(OH)4]- K′=
≈1.0×1034)
(4)“滤渣”与SOCl2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
SOCl2的作用是将氢氧化物转化为氯化物和___。
(5)“高温气相沉积”过程中发生的化学反应方程式为___。
学科网（北京）股份有限公司
9．
（2021·江苏·高考真题）以锌灰(含ZnO 及少量PbO、CuO、Fe2O3、SiO2)和Fe2(SO4)3为原料制备的ZnFe2O4
脱硫剂，可用于脱除煤气中的H2S。脱硫剂的制备、硫化、再生过程可表示为
(1)“除杂”包括加足量锌粉、过滤加H2O2氧化等步骤。除Pb2+和Cu2+外，与锌粉反应的离子还有___(填化
学式)。
(2)“调配比”前，需测定ZnSO4溶液的浓度。准确量取2.50mL 除去Fe3+的ZnSO4溶液于100mL 容量瓶中，
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(Na2H2Y)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
溶液25.00mL。计算ZnSO4溶液的物质的量浓度___(写出计算过程)。
(3)400℃时，将一定比例H2、CO、CO2和H2S 的混合气体以一定流速通过装有ZnFe2O4脱硫剂的硫化反应
器。
①硫化过程中ZnFe2O4与H2、H2S 反应生成ZnS 和FeS，其化学方程式为___。
②硫化一段时间后，出口处检测到COS。研究表明ZnS 参与了H2S 与CO2生成COS 的反应，反应前后ZnS
的质量不变，该反应过程可描述为___。
(4)将硫化后的固体在N2：O2=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。
在280~400℃范围内，固体质量增加的主要原因是___。
学科网（北京）股份有限公司
1．[2020 年山东新高考]用软锰矿（主要成分为MnO2，含少量Fe3O4、Al2O3）和BaS 制备高纯MnCO3的工
艺流程如下：
已知：MnO2是一种两性氧化物；25℃时相关物质的Ksp见下表。
物质
Fe(OH)2
Fe(OH)3
Al(OH)3
Mn(OH)2
Ksp
回答下列问题：
（1）软锰矿预先粉碎的目的是 ，MnO2与BaS 溶液反应转化为MnO 的化学方程式为
。
（2）保持BaS 投料量不变，随MnO2 与BaS 投料比增大，S 的量达到最大值后无明显变化，而
Ba(OH)2的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
学科网（北京）股份有限公司
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−Fe2O3。
其主要实验流程如下：
（1）酸浸。用一定浓度的H2SO4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NH4F 溶液，使Ca2+转化为CaF2沉淀除去。若溶液的pH 偏低、
将会导致CaF2沉淀不完全，其原因是 ▲ [
，
]。
（4）沉铁。将提纯后的FeSO4溶液与氨水−NH4HCO3混合溶液反应，生成FeCO3沉淀。
①生成FeCO3沉淀的离子方程式为 ▲ 。
②设计以FeSO4溶液、氨水-NH4HCO3混合溶液为原料，制备FeCO3的实验方案： ▲ 。
[FeCO3沉淀需“洗涤完全”，Fe(OH)2开始沉淀的pH=6.5]。
学科网（北京）股份有限公司
