【备考2023】高考化学重难点专题特训学案（全国通用）——10 化工流程 （原卷版+解析版）

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1.2022·四川省成都市石室天府中学模拟预测 阳极泥是电解精炼铜过程中产生的一种副产品，其中含Au、Pt、Ag、Cu、Se、CuAgSe和SiO2等。下图是全湿法处理铜阳极泥提取银的工艺：

回答下列问题：

(1)CuAgSe中铜元素的化合价为 _______ ，NaClO3的名称是_______  。

(2)“脱铜”工艺需要加压酸浸，加压的目的是_______ ；酸浸过程每消耗33.6LO2(标准状况)，能转化2 mol CuAgSe，则该反应的氧化产物为_______ ；“脱铜”后的混合物经过_______操作，进入“浸硒”工艺。

(3)"浸硒"过程中NaClO3溶液的作用是氧化硒元素，该工艺通常还要加入NaCl，加入NaCl的作用是_______ ；向“浸硒”得到的滤液I中通入SO2，过滤得到的滤渣为粗硒，滤液则可返回_______工艺进行循环利用。

(4)“分银”得到滤渣的主要成分有Pt、Au和_______  。

(5)分析“沉银”过程中水合肼(N2H4·H2O)的作用：_______ 。

2.2022·江西·南昌市实验中学高三氧化钪(Sc2O3)是一种稀土氧化物，广泛应用于航天、激光、导弹等尖端科学领域。以钪锰矿石(主要含MnO2、SiO2及少量Sc2O3、Al2O3、CaO、FeO)为原料制备Sc2O3和三氯化钪(ScCl3)的工艺流程如图，其中TBP和P507均为有机萃取剂。

回答下列问题：

(1)“溶解”时铁屑被MnO2氧化为Fe3+，该反应的离子方程式是_______。

(2)“滤渣”的主要成分是_______。

(3)“萃余液2”中的金属阳离子除Al3+外，还有_______。

(4)已知，，。“沉钪”时，发生反应：，此反应的平衡常数K=_______(用含a、b、c的代数式表示)。反应过程中，测得钪的沉淀率随的变化情况如下图所示。当草酸用量过多时，钪的沉淀率下降的原因是_______。

(5)沉钪后获得Sc2O3的操作Ⅰ为_______，写出由Sc2O3制备三氯化钪的化学反应方程式_______。

(6)取ScCl3粗产品(含难溶Sc2O3杂质)溶于水，配成溶液，采用K2CrO4为指示剂，用AgNO3标准溶液滴定，当溶液中出现_______现象时，说明已达到滴定终点。当溶液中Cl-恰好沉淀完全(浓度等于1.0×10-5mol·L-1)时，此时溶液中c()=_______mol·L-1.[已知：Ag2CrO4为砖红色固体；K(AgCl)=2.0×10-10，K(Ag2CrO4)=2.0×10-12]

3.2023·广东广州·一模钒(V)广泛应用于冶金、化工、航天等领域。一种以钒渣(主要成分是、、等)为，原料制取金属钒的工艺流程如图所示：

已知：①具有强氧化性，主要存在于的溶液中，时转化成酸式多钒酸盐。

②溶液中金属离子开始沉淀和完全沉淀的pH如下表所示：

回答下列问题：

(1)中Fe为+2价，V的化合价为_______。

(2)“焙烧I”中转化为和的化学方程式为_______。

(3)“酸浸”所得浸出液中除含有、外，还含有的金属阳离子有_______。

(4)“沉钒”可得到沉淀，“焙烧II”中发生反应的化学方程式为_______。

(5)“沉钒”所得滤液中加入氨水调节溶液，过滤得到沉淀和溶液A，溶液A中浓度为，为尽可能多地回收，并避免中混入，应控制_______。溶液A经加氨沉淀除镁后，溶液中的溶质可再生循环到_______工序使用。

4.2022·浙江·湖州市教育科学研究中心一模利用富锗ZnO烟尘(还含有CuO、CaO、PbO2、FeO、MnO2等)生产锗精矿和碱式碳酸锌[aZnCO3·bZn(OH)2]。其流程如下：

已知：酸浸时，锰与铅元素被还原为+2价，锗以Ge4+存在。

请回答：

(1)酸浸得到的浸渣主要含有的两种物质是______(填化学式)。

(2)为了提高锗的浸出率，可以采取______(填两种方法)。

(3)流程Ⅱ除Fe、Mn的过程中控制pH不宜过低，除防止锰的形态发生变化外，其原因还可能是______。

(4)沉锌中得到沉淀的化学式表示为aZnCO3·bZn(OH)2，为了确定其组成，称取34.9g该沉淀充分灼烧，最终获得24.3g氧化锌，计算确定aZnCO3·bZn(OH)2中a与b之比为____，则沉锌的化学方程式为___。

5.2022·全国·模拟预测三氧化二铬可用作着色剂、分析试剂、催化剂等.一种利用铬铁矿(主要成分为，还含有、等杂质)清洁生产的工艺流程如图：

已知：部分离子生成氢氧化物沉淀的

回答下列问题：

(1)“氧化酸浸”时，消耗与的物质的量之比为_______

(2)“氧化酸浸”浸出液中含有的阳离子有_______(用离子符号表示)

(3)“沉铁”时，铁元素以黄铵铁矾沉淀的形式析出，黄铵铁矾的化学式为，则“沉铁”时反应的离子方程式为_______

(4)“沉铬”时，所得滤液1中所含主要溶质为_______(用化学式表示)

(5)“除铝”时，需要用调节溶液的的范围应为_______(填字母代号)

A． B． C． D．稍大于

6.2022·安徽铜陵·二模碘化钠(NaI，白色粒状)常用于医学和摄影技术。以纯碱(含少量Na2SO4杂质)为原料制备NaI的流程如下：

已知：①I2与Na2CO3生成NaI、NaIO和NaIO3；

②

③NaI·2H2O易被O2氧化生成I2，且温度越高，反应速率越快；

④减压可使物质的沸点降低。

回答下列问题：

(1)“转化”时，向溶液中加入少量NaI的目的是_______；该步骤反应适宜的温度为40~70℃，温度不宜超过70℃的原因是_______(从的性质考虑)。

(2)写出“还原”时，发生反应的离子方程式：_______()。

(3)“除”时，若试剂a是稍过量的饱和Ba(OH)2溶液，则b是稍过量的_______。

(4)试剂X是_______

(5)获得NaI·2H2O时，采用减压蒸发的原因是_______。

(6)测定产品中NaI含量，采用电位滴定法测定，实验步骤如下：

该样品中NaI的质量分数为_______。

7.2022·浙江·模拟预测某兴趣小组利用初处理过的工业废铜制备胆矾，流程如下：

已知：a.工业废铜含铁、铅等不可溶杂质。

b.25℃时，；。

c.铜表面离子接触的地方浓度充足，另通过物理干预，使Cu先与稀硝酸反应。

d.相关氢氧化物沉淀的对应pH如下表。

请回答：

(1)如图为制备胆矾晶体的装置图，其中碱溶液的作用是_______。

(2)写出向滤液A中加入的离子方程式_______。

(3)下列有关以上流程说法正确的是_______。A．25℃时，当恰好完全除尽时，

B．向滤液A中加入的，不宜稀硝酸代替

C．步骤中“调节溶液pH”，应用NaOH等碱溶液将pH调至3.7～4.2

D．可使用X射线衍射仪或红外光谱仪检验产物是否为晶体

(4)测定工业废铜中含铜x mol，含铁y mol。加入后，三种物质反应结束后均无剩余，产生的气体只有NO。经一系列操作证明了反应结束的溶液中含和。

①反应结束溶液中的的取值范围是_______。(用含x、y的代数式表示)

②“经一系列操作”具体为_______。

③若，且测定溶液中，则_______。

8.2022·重庆·模拟预测钇(Y)是稀土元素中含量丰富的元素之一，钇及其化合物在航天、电子、超导等方面有着广泛的应用。湖北应山-大悟地区含有较为丰富硅铍钇矿[]，工业上通过如下生产流程可获得氧化钇。

已知：元素与元素性质相似；草酸可与多种过渡金属离子形成可溶性配位化合物；

(1)在自然界中，钇只有一种稳定同位素，Y位于元素周期表的第_______周期第ⅢB族。硅铍钇矿[]中Y的化合价为+3价，的化合价为_______。

(2)焙烧的目的是将矿石中的Y元素转化为，并将元素转化为可溶性钠盐，焙烧时气体与矿料逆流而行，目的是_______。硅铍钇矿与熔融氢氧化钠焙烧后含铁元素的产物是_______(写化学式)。

(3)“萃取分液”实验需要的玻璃仪器有_______。

(4)滤液Ⅱ中的_______(填物质名称)可参与循环使用。

(5)反应过程中，测得Y的沉淀率随的变化情况如图所示。当草酸用量过多时，钇的沉淀率下降的原因是_______。

(6)“焙烧”过程生成的化学方程式为_______。

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9.2022·河北·霸州市第一中学模拟预测铬及其化合物在工业生产中应用广泛。某铬铁矿的主要成分为，另外还含有FeO、、MgO等杂质。一种液相氧化法制备的工艺路线如图：

回答下列问题：

(1)铬铁矿磨成铬铁矿粉参与反应的目的是_______。

(2)“加压碱浸”中，发生的主要反应为转化为铬酸钠，其化学方程式为_______，滤渣的主要成分为_______。

(3)“加碱转化”中，所加入的碱为，目的是_______。

(4)“固液分离”中，三种不同分离方式所需时间如图，则最佳的分离方式为_______。

(5)在“溶解还原”过程中，有生成，发生反应的离子方程式为_______。

(6)从循环利用的角度，提出该工艺流程的改进建议_______。

10.2022·四川雅安·模拟预测废旧锂电池的正极材料中含有镍、钴、锂、铝等金属元素。一种从废旧锂电池中回收镶、钴、锂制备相应产品的工艺流程如下：

已知：①浸出液中镍、钴、锂、铝分别以、、、的形式存在。

②碳酸锂的溶解度(g/L)见表。

(1)中的化合价是_______。

(2)某研究团队对“酸浸”条件做了大量研究，得出如下图示，根据下图选择适宜的浸取条件_______。

(3)“还原”操作时主要反应的离子方程式为_______；经检测，浸出液中，“除铝”时，要使开始沉淀，值应大于_______。[]

(4)实验室“萃取”操作需要在_______(填仪器名称)中进行；“沉钴”的离子方程式为_______。

(5)“一系列操作”为_______、洗涤、干燥；“母液”的用途有_______(写出一种即可)。

11.2022·贵州·模拟预测碳酸锰(MnCO3) 可用作瓷釉、肥料和饲料添加剂，还应用于医药，电焊条辅料等。某工厂酸性废水中含有Fe2+、Mn2+、SO，以该废液为原料制备碳酸锰的工艺流程如图所示(部分操作和条件已略)。

回答下列问题：

(1)调节pH值选用的最佳试剂是_______(填序号)。

A．Fe2O3 B．NaOH C．MnCO3 D．H2SO4

(2)过滤1后滤液中存在的主要离子有_______。

(3)氧化过程加快反应速率的方法有_______(写两种方法)。

(4)碳化过程中发生的离子方程式为_______。

(5)过滤2后要得到高纯度碳酸锰固体还需经过操作_______。

(6)碳酸锰在空气中加热可以生成相应的氧化物，称取115mg碳酸锰加热，固体物质的质量随温度的变化如图所示。

①527.4℃时，剩余固体中n(Mn)：n(O)为_______。

②527.4℃时，MnCO3生成相应固体物质的化学方程式为_______

12.2022·吉林·长春十一高模拟预测纳米氧化锌可作为一些催化剂的载体，二氧化锰也常作催化剂、氧化剂与去极化剂，用途非常广泛。工业上由软锰矿(主要成分为MnO2)与锌精矿(主要成分为ZnS)酸性共溶法制备MnO2，及纳米ZnO，工艺流程如图：

已知：P5O7(酸性磷酸酯)可作萃取剂分离锌、锰离子，它是一种不溶于水的淡黄色透明油状液体，属于酸性萃取剂。

请回答下列问题：

(1)为了提高酸浸效果，可采取的措施有____。(答出一条即可)

(2)写出步骤①酸浸时ZnS与MnO2发生的主要反应的离子方程式：____。(无单质硫生成)，若软锰矿的比例较低，可能产生的后果是____。

(3)实验室完成步骤③所用到的主要玻璃仪器是____(填写名称)。

(4)完成步骤④中发生反应的离子方程式：____。

(5)经⑤所得水相再经过____过滤等操作得到ZnSO4•7H2O。

已知：①工业条件下，部分金属阳离子Mn+开始沉淀和完全沉淀时的pH值如图：

②相关常数：Ksp(ZnS)=2.1×10-22，Ka1(H2S)=1.0×10-7，Ka2(H2S)=7.0×10-15，Ka(CH3COOH)=1.8×10-5。

制得ZnSO4•7H2O后最终残留的酸性废液中含有ZnSO4，除去酸性废液中Zn2+的方法是：在酸性废液中加入一定量CH3COONa后，再通入H2S生成ZnS沉淀。处理后的溶液中部分微粒浓度为：

测：处理后的溶液中c(Zn2+)=____mol•L-1。

(6)ZnSO4•7H2O产品的纯度可用配位滴定法测定。下列关于滴定分析，正确的是____。A．滴定前，锥形瓶和滴定管均须用标准溶液润洗

B．将标准溶液装入滴定管时，应借助烧杯或漏斗等玻璃仪器转移

C．滴定时，通常用左手控制旋塞滴加溶液，右手摇动锥形瓶，使溶液向同一方向旋转

D．滴定前滴定管尖嘴内无气泡，滴定后尖嘴内有气泡，则测得的体积比实际消耗的小

13.2022·山东·乳山市银滩高级中学废旧铅蓄电池的铅膏中主要含有、、和Pb。还有少量Ba、Fe、Al的盐或氧化物等。为了保护环境、充分利用铅资源，通过下图流程实现铅的回收。

一些难溶电解质的溶度积常数如下表：

一定条件下，一些金属氢氧化物沉淀时的如下表：

回答下列问题：

(1)在“脱硫”中转化反应的离子方程式为___，用沉淀溶解平衡原理解释选择的原因___。

(2)在“脱硫”中，加入不能使铅膏中完全转化，原因是________。

(3)在“酸浸”中，除加入醋酸()，还要加入。

(ⅰ)能被氧化的离子是________；

(ⅱ)促进了金属Pb在醋酸中转化为，其化学方程式为________；

(ⅲ)也能使转化为，的作用是________。

(4)“酸浸”后溶液的pH约为4.9，滤渣的主要成分是________。

(5)“沉铅”的滤液中，金属离子有________。

14.2022·内蒙古包头·一模镉( Cd)在合金、电池等方面具有重要应用。某铜镉渣中主要含有Cd、CdO，还含有Cu、Zn、Pb、Fe、CuO和SiO2等杂质，从铜镉渣中回收Cd的某种工艺流程如图所示。

已知：①Ksp[CaSO4] =9.1 ×10-6 Ksp[PbSO4]=1.6×10-8

②溶液中金属离子开始沉淀和完全沉淀的pH如表所示：

回答下列问题：

(1)将铜镉渣先“浆化”再“酸浸”的目的是_______。

(2)“酸浸”时，保持温度和pH均不宜过高的原因是_______；“压滤 ”所得滤渣I的主要成分是_______( 填化学式)； “酸浸”后滤液中还含有微量的Pb2+，其微量存在的主要原因是_______。

(3)“除铁”时，加入的石灰乳调节溶液pH的范围是_______ ， 若石灰乳加过量，缺陷是_______。

(4)将“置换”出来的海绵镉在空气中堆放进行“自然氧化” ，再用硫酸进行“酸溶”，“置换净化”处理是将残余的微量的Cu2+和Pb2+进行深度脱除，以提高阴极镉产品的纯度，“置换净化”所发生的离子反应方程式为_______。

(5)电极电位是表示某种离子或原子在溶液中得失电子的难易程度。在25°C下，部分电对的电极电位如表所示。

根据表中信息和已有知识可知，电对的电极电位数值越大，电对中氧化态粒子的氧化性_______(填“越强”或“越弱”)。采用低电流条件“电积”时，阴极主要发生的电极反应是_______。

15.2022·重庆·西南大学附中模拟预测钴及其化合物广泛应用于磁性材料、电池材料及超硬材料等领域。工业制备钴常用硫钴矿石(主要成分常含钙、镁、铜、铁等化合物)，流程如下：

已知：①常温相关氢氧化物的值如下：

②酸性条件下极难被氧化。

(1)已知钴与铁均为Ⅷ族元素，具有类似的化合价，中的化合价_______。

(2)硫酸浸取焙砂的过程中，温度及硫酸的浓度对金属离子浸出的影响如图所示，考虑生产成本和效率，最佳的浸出温度为_______℃，最佳的硫酸浓度为_______mol/L。

(3)向浸取液中加入发生的主要反应的离子方程式为_______，滤渣1的主要成分是_______。

(4)电解精炼的过程中，粗钴与电源_______极相连，用硫酸钴溶液作为电解质，控制阴极室为3～5之间，若值过低，在纯钴的电极表面产生气体，该气体可能是_______。

A．    B．    C．    D．

(5)若沉钴中得到二水合草酸钴()热分解质量变化过程如图所示。其中600℃以前是隔绝空气加热，600℃以后是在空气中加热。A、B、C均为纯净物，请写出从反应B点到C点的化学方程式_______。

16.2022·山东青岛·二模金属镓被称为“电子工业脊梁”，性质与铝相似，金属活动性介于锌和铁之间。氮化镓是5G技术中广泛应用的新型半导体材料，利用粉煤灰(主要成分为、、，还有少量等杂质)制备氮化镓流程如下：

已知：常温下，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时，可认为已除尽。

回答下列问题：

(1)“焙烧”的目的是将转化为，该反应的化学方程式为_______。

(2)“滤渣1”主要成分为_______。

(3)“二次酸化”的pH≈_______，其中发生反应的离子方程式为_______。

(4)“电解”可得金属Ga，写出阴极电极反应式_______。

(5)“合成”得到的三甲基镓与NH3反应时，两者物质的量之比为_______。

(6)常温下，反应的平衡常数K=_______。