高考化學復習第四單元非金屬及其重要化合物 第5講 高考題型專項突破

高考題型專項突破突破化學工藝流程題例1(2022·山東高考)高壓氫還原法可直接從溶液中提取金屬粉。以硫化銅精礦(含Zn、Fe元素的雜質)為主要原料制備Cu粉的工藝流程如下，可能用到的數據見下表。Fe(OH)3Cu(OH)2Zn(OH)2開始沉淀pH1.94.26.2沉淀完全pH3.26.78.2下列說法錯誤的是(

)A．固體X主要成分是Fe(OH)3和S；金屬M為ZnB．浸取時，增大O2壓強可促進金屬離子浸出C．中和調pH的范圍為3.2～4.2D．還原時，增大溶液酸度有利于Cu的生成答案例2(2022·湖南高考節(jié)選)鈦(Ti)及其合金是理想的高強度、低密度結構材料。以鈦渣(主要成分為TiO2，含少量V、Si和Al的氧化物雜質)為原料，制備金屬鈦的工藝流程如下：已知“降溫收塵”后，粗TiCl4中含有的幾種物質的沸點：物質TiCl4VOCl3SiCl4AlCl3沸點/答下列問題：(1)TiO2與C、Cl2在600℃的沸騰爐中充分反應后，混合氣體中各組分的分壓如下表：隨著溫度升高，尾氣中CO的含量升高，原因是____________________________________________________。(2)“除釩”過程中的化學方程式為____________________________；“除硅、鋁”過程中，分離TiCl4中含Si、Al雜質的方法是________。物質TiCl4COCO2Cl2分壓/MPa4.59×10－21.84×10－23.70×10－25.98×10－93VOCl3＋Al===3VOCl2＋AlCl3蒸餾(3)“除釩”和“除硅、鋁”的順序________(填“能”或“不能”)交換，理由是__________________________________________________________________________。(4)下列金屬冶煉方法與本工藝流程中加入Mg冶煉Ti的方法相似的是________。A．高爐煉鐵 B．電解熔融氯化鈉制鈉C．鋁熱反應制錳 D．氧化汞分解制汞不能若先“除硅、鋁”再“除釩”，“除釩”時需要加入Al，又引入Al雜質AC[解題思路分析]

鈦渣中加入C、Cl2進行沸騰氯化，轉化為相應的氯化物，降溫收塵后得到粗TiCl4，加入單質Al除釩，再除硅、鋁得到純TiCl4，加入Mg還原得到Ti。(4)高爐煉鐵的原理是用還原劑將鐵礦石中鐵的氧化物還原成金屬鐵，屬于熱還原法；電解熔融氯化鈉制取金屬鈉的原理是電解法；鋁熱反應制錳是利用Al作還原劑，將錳從其化合物中還原出來，為熱還原法；Hg為不活潑金屬，可以直接用加熱分解氧化汞的方法制備汞。

解題思路分析一、試題特點1．以與化工生產和日常生活密切相關的物質制備、分離和提純?yōu)橹行?，以流程圖、裝置圖為信息背景，以物質的性質、轉化、分離等為考點，將化學用語、元素化合物知識、化學反應原理、實驗(儀器、操作等)、化學計算等內容有機融合。2．題目的陌生度很高，通常出現較多的新名詞、新物質、新方法、新設備等。問題的設置一般包括化學實驗儀器、實驗基本操作方法、陌生化學方程式或離子方程式的書寫、化學計算、綠色化學思想等。二、工業(yè)生產流程的主線和核心1．中學化學中涉及的工業(yè)生產：工業(yè)制粗硅、制漂白粉、工業(yè)制硫酸、合成氨工業(yè)、工業(yè)制硝酸、氯堿工業(yè)、工業(yè)制玻璃、工業(yè)制純堿。2．化工生產流程圖模版三、工業(yè)流程題中常用的關鍵詞1．灼燒(煅燒、焙燒)：原料的預處理，不易轉化的物質轉化為容易提取的物質，如海帶中提取碘。2．酸：溶解，去氧化物(膜)，調節(jié)pH促進水解(或生成沉淀)。3．堿：去油污，去鋁片氧化膜，溶解鋁、二氧化硅，調節(jié)pH促進水解(或生成沉淀)。4．鹽：用于吸收氣體，如碳酸鈉、亞硫酸鈉溶液吸收CO2、SO2，FeCl2溶液用于吸收Cl2，亞硫酸氫銨溶液用于吸收NH3等等。5．氧化劑：氧化某物質，轉化為易于被除去的離子(或沉淀)。6．還原劑：還原某物質，轉化某物質、獲得某種產品等。7．控制pH：通過加入氧化物等方法調節(jié)pH，促進某離子水解，使其沉淀，利于過濾分離。8．加熱(煮沸、蒸餾、分餾等)：促進水解，聚沉后利于分離物質，等等。一、掌握解題流程1．審題干——明確原料成分和目的要求2．審流程——明確各步轉化原理和目的(1)看箭頭：進入的是原料(即反應物)；出去的是生成物(包括主產物和副產物)。(2)看三線：主線主產品、分支副產品、回頭為循環(huán)。(3)找信息：明確反應條件控制和分離提純方法。(4)關注所加物質的可能作用：參與反應、提供反應氛圍、滿足定量要求。3．審問題——明確答什么(1)不要答非所問：要看清題目要求，按要求答題，防止答非所問。(2)規(guī)范答題：回答問題要準確全面，注意語言表達的規(guī)范性，特別是化學用語的書寫與表示要準確、規(guī)范。二、掌握確定工藝流程中重要物質的方法1．循環(huán)物質的確定2．副產品的判斷3．濾渣、濾液成分的確定要考慮樣品中原料和雜質的成分在每一步中與每一種試劑反應的情況：(1)反應過程中哪些物質(離子)消失了。(2)所加試劑是否過量或離子間發(fā)生化學反應又產生了哪些新離子，要考慮這些離子間是否會發(fā)生反應。三、記憶答題術語，規(guī)范作答1．增大原料浸出率(離子在溶液中含量的多少)的措施：攪拌、升高溫度、延長浸出時間、增大氣體的流速(濃度、壓強)，增大氣液或固液接觸面積。2．加熱的目的：加快反應速率或促使平衡向某個方向移動。3．溫度不高于x

℃的原因：適當加快反應速率，但溫度過高會造成物質揮發(fā)(如濃硝酸)、分解(如H2O2)、氧化(如Na2SO3)或促進物質水解(如AlCl3)等，影響產品的生成。4．從濾液中提取一般晶體(溶解度隨溫度升高而增大的晶體)的方法：蒸發(fā)濃縮(至有晶膜出現)、冷卻結晶、過濾、洗滌(冰水洗、乙醇洗)、干燥。5．從濾液中提取溶解度受溫度影響較小或隨溫度升高而減小的晶體的方法：蒸發(fā)濃縮、趁熱過濾(如果溫度下降，雜質也會以晶體的形式析出)、洗滌、干燥。6．減壓蒸餾(減壓蒸發(fā))的原因：減小壓強，使液體沸點降低，防止物質受熱分解、揮發(fā)(如H2O2、濃硝酸、NH4HCO3)。7．冰水洗滌的目的：洗去晶體表面的雜質離子并減少被洗滌物質在洗滌過程中的溶解損耗。8．乙醇洗滌的目的：除去雜質離子并降低被洗滌物質的溶解度，減少其在洗滌過程中的溶解損耗，易得到較干燥的產物。9．蒸發(fā)時的氣體環(huán)境：抑制某離子的水解，如加熱蒸發(fā)AlCl3溶液時為獲得AlCl3需在HCl氣流中進行。10．事先煮沸溶液的原因：除去溶解在溶液中的氣體(如氧氣)，防止物質被氧化。1．(2021·河北高考)BiOCl是一種具有珍珠光澤的材料，利用金屬Bi制備BiOCl的工藝流程如圖：下列說法錯誤的是(

)A．酸浸工序中分次加入稀HNO3可降低反應劇烈程度B．轉化工序中加入稀HCl可抑制生成BiONO3C．水解工序中加入少量CH3COONa(s)可提高Bi3＋水解程度D．水解工序中加入少量NH4NO3(s)有利于BiOCl的生成答案解析2．(2021·山東高考)工業(yè)上以SO2和純堿為原料制備無水NaHSO3的主要流程如圖，下列說法錯誤的是(

)A．吸收過程中有氣體生成B．結晶后母液中含有NaHCO3C．氣流干燥濕料時溫度不宜過高D．中和后溶液中含Na2SO3和NaHCO3答案解析解析

根據工藝流程逆向分析可知，以二氧化硫和純堿為原料，得到的結晶成分為NaHSO3，則母液為飽和NaHSO3和過量的二氧化硫與水形成的亞硫酸，溶液呈酸性，所以加入純堿進行中和，涉及的反應為H2SO3＋2Na2CO3===Na2SO3＋2NaHCO3，NaHSO3＋Na2CO3===Na2SO3＋NaHCO3，所以中和后得到Na2SO3和NaHCO3，通入二氧化硫氣體進行混合吸收，此時吸收過程中發(fā)生反應為Na2SO3＋SO2＋H2O===2NaHSO3↓，SO2＋NaHCO3===CO2＋NaHSO3↓，此時會析出大量NaHSO3晶體，將得到的濕料再進行氣流干燥，最終得到NaHSO3產品。結晶后母液中含飽和NaHSO3和過量的二氧化硫與水形成的亞硫酸，沒有NaHCO3，B錯誤。3．(2022·遼寧高考)某工廠采用輝鉍礦(主要成分為Bi2S3，含有FeS2、SiO2雜質)與軟錳礦(主要成分為MnO2)聯合焙燒法制備BiOCl和MnSO4，工藝流程如下：已知：①焙燒時過量的MnO2分解為Mn2O3，FeS2轉變?yōu)镕e2O3；②金屬活動性：Fe＞(H)＞Bi＞Cu；③相關金屬離子形成氫氧化物的pH范圍如下：開始沉淀pH完全沉淀pHFe2＋6.58.3Fe3＋1.62.8Mn2＋8.110.1回答下列問題：(1)為提高焙燒效率，可采取的措施為__________________。a．進一步粉碎礦石b．鼓入適當過量的空氣c．降低焙燒溫度(2)Bi2S3在空氣中單獨焙燒生成Bi2O3，反應的化學方程式為________________________________。(3)“酸浸”中過量濃鹽酸的作用為：①充分浸出Bi3＋和Mn2＋；②______________________。ab抑制金屬離子水解(4)濾渣的主要成分為________(填化學式)。(5)生成氣體A的離子方程式為___________________________________________________。(6)加入金屬Bi的目的是_______________________。SiO2Mn2O3＋6H＋＋2Cl－===2Mn2＋＋Cl2↑＋3H2O將Fe3＋轉化為Fe2＋解析解析聯合焙燒：由已知信息①和第(2)問題干可知，發(fā)生轉化：Bi2S3→Bi2O3＋SO2、FeS2→Fe2O3＋SO2、MnO2→Mn2O3＋MnSO4，故聯合焙燒后得到Bi2O3、Fe2O3、Mn2O3、MnSO4和SiO2；水浸：MnSO4進入濾液，濾渣為Bi2O3、Fe2O3、Mn2O3和SiO2；酸浸：加入過量濃鹽酸后，Bi2O3和Fe2O3發(fā)生轉化：Bi2O3→Bi3＋、Fe2O3→Fe3＋，因Mn2O3有氧化性，會與濃鹽酸發(fā)生氧化還原反應：Mn2O3＋6H＋＋2Cl－===2Mn2＋＋Cl2↑＋3H2O，氣體A為Cl2，濾渣主要為不溶于濃鹽酸的SiO2，濾液中金屬離子為Bi3＋、Fe3＋、Mn2＋。(6)由已知信息②知，Fe的金屬活動性強于Bi，且調pH＝2.6時Mn2＋和Fe2＋進入濾液，可知加入金屬Bi的目的是將Fe3＋還原為Fe2＋。4．(2022·海南高考)膽礬(CuSO4·5H2O)是一種重要化工原料。某研究小組以生銹的銅屑為原料[主要成分是Cu，含有少量的油污、CuO、CuCO3、Cu(OH)2]制備膽礬。流程如下?；卮饐栴}：(1)步驟①的目的是______________。(2)步驟②中，若僅用濃H2SO4溶解固體B，將生成________(填化學式)污染環(huán)境。除油污SO2(3)步驟②中，在H2O2存在下Cu溶于稀H2SO4，反應的化學方程式為_____________________________________。(4)經步驟④得到的膽礬，不能用水洗滌的主要原因是_______________________。(5)實驗證明，濾液D能將I－氧化為I2。?。淄瑢W認為不可能是步驟②中過量H2O2將I－氧化為I2，理由是__________________________________________________。ⅱ．乙同學通過實驗證實，只能是Cu2＋將I－氧化為I2，寫出乙同學的實驗方案及結果______________________________________________________________________________(不要求寫具體操作過程)。Cu＋H2O2＋H2SO4===CuSO4＋2H2O

膽礬晶體易溶于水溶液C經步驟③加熱濃縮后雙氧水已完全分解取濾液，向其中加入適量硫化鈉，使銅離子恰好完全沉淀，再加入I－，不能被氧化解析解析

由流程中的信息可知，原料經碳酸鈉溶液浸洗后過濾，可以除去原料表面的油污；固體B與過量的稀硫酸、雙氧水反應，其中的Cu、CuO、CuCO3、Cu(OH)2均轉化為CuSO4，溶液C為硫酸銅溶液和稀硫酸的混合液，加熱濃縮、冷卻結晶、過濾后得到膽礬。

5．(2021·全國乙卷)磁選后的煉鐵高鈦爐渣，主要成分有TiO2、SiO2、Al2O3、MgO、CaO以及少量的Fe2O3。為節(jié)約和充分利用資源，通過如下工藝流程回收鈦、鋁、鎂等。該工藝條件下，有關金屬離子開始沉淀和沉淀完全的pH見下表金屬離子Fe3＋Al3＋Mg2＋Ca2＋開始沉淀的pH2.23.59.512.4沉淀完全(c＝1.0×10－5mol·L－1)的pH3.24.711.113.8回答下列問題：(1)“焙燒”中，TiO2、SiO2幾乎不發(fā)生反應，Al2O3、MgO、CaO、Fe2O3轉化為相應的硫酸鹽。寫出Al2O3轉化為NH4Al(SO4)2的化學方程式______________________________________________________。(2)“水浸”后“濾液”的pH約為2.0，在“分步沉淀”時用氨水逐步調節(jié)pH至11.6，依次析出的金屬離子是______________________。(3)“母液①”中Mg2＋濃度為_____________mol·L－1。Fe3＋、Al3＋、Mg2＋1.0×10－6(4)“水浸渣”在160℃“酸溶”，最適合的酸是________。“酸溶渣”的成分是________、________。(5)“酸溶”后，將溶液適當稀釋并加熱，TiO2＋水解析出TiO2·xH2O沉淀，該反應的離子方程式是____________________________________________________。(6)將“母液①”和“母液②”混合，吸收尾氣，經處理得_________，循環(huán)利用。硫酸SiO2CaSO4(NH4)2SO4解析解析

由題給流程可知，高鈦爐渣與硫酸銨混合后焙燒時，二氧化鈦和二氧化硅不反應，氧化鋁、氧化鎂、氧化鈣、氧化鐵轉化為相應的硫酸鹽，尾氣為氨氣；將焙燒后物質加入熱水水浸，二氧化鈦、二氧化硅不溶于水，微溶的硫酸鈣部分溶于水，硫酸鐵、硫酸鎂和硫酸鋁銨溶于水，過濾得到含有二氧化鈦、二氧化硅、硫酸鈣的水浸渣和含有硫酸鐵、硫酸鎂、硫酸鋁銨和硫酸鈣的濾液；向pH約為2.0的濾液中加入氨水至11.6，溶液中鐵離子、鋁離子和鎂離子依次沉淀，過濾得到含有硫酸銨、硫酸鈣的母液①和氫氧化物沉淀；向水浸渣中加入硫酸加熱到160℃酸溶，二氧化硅和硫酸鈣與硫酸不反應，二氧化鈦與硫酸反應得到TiOSO4，過濾得到含有二氧化硅、硫酸鈣的酸溶渣和TiOSO4溶液；將TiOSO4溶液加入熱水適當稀釋并加熱，使TiOSO4完全水解生成TiO2·xH2O沉淀和硫酸，過濾得到含有硫酸的母液②和TiO2·xH2O。解析6．(2021·山東高考節(jié)選)工業(yè)上以鉻鐵礦(FeCr2O4，含Al、Si氧化物等雜質)為主要原料制備紅礬鈉(Na2Cr2O7·2H2O)的工藝流程如圖。回答下列問題：(1)焙燒的目的是將FeCr2O4轉化為Na2CrO4并將Al、Si氧化物轉化為可溶性鈉鹽，焙燒時氣體與礦料逆流而行，目的是__________________________________________。增大反應物接觸面積，提高化學反應速率(2)礦物中相關元素可溶性組分物質的量濃度c與pH的關系如圖所示。當溶液中可溶組分濃度c≤1.0×10－5mol·L－1時，可認為已除盡。中和時pH的理論范圍為______________；酸化的目的是_______________________________________________________________；Fe元素在________(填操作單元的名稱)過程中除去。(3)蒸發(fā)結晶時，過度蒸發(fā)將導致_______________________________________________；冷卻結晶所得母液中，除Na2Cr2O7外，可在上述流程中循環(huán)利用的物質還有________。4.5≤pH<9.3浸取所得溶液中含有大量Na2SO4·10H2OH2SO4解析專項作業(yè)

建議用時：40分鐘一、選擇題(每小題只有1個選項符合題意)1．(2020·山東高考)以菱鎂礦(主要成分為MgCO3，含少量SiO2，Fe2O3和Al2O3)為原料制備高純鎂砂的工藝流程如下：已知浸出時產生的廢渣中有SiO2，Fe(OH)3和Al(OH)3。下列說法錯誤的是(

)A．浸出鎂的反應為MgO＋2NH4Cl===MgCl2＋2NH3↑＋H2OB．浸出和沉鎂的操作均應在較高溫度下進行C．流程中可循環(huán)使用的物質有NH3、NH4ClD．分離Mg2＋與Al3＋、Fe3＋是利用了它們氫氧化物Ksp的不同解析解析

一水合氨受熱易分解，沉鎂時在較高溫度下進行會造成一水合氨大量分解，揮發(fā)出氨氣，降低利用率，故B錯誤。

答案2．(2022·太原市高三期末考試)用含鐵廢銅制備膽礬晶體的流程如圖所示：下列說法錯誤的是(

)A．“溶解”時延長浸泡時間，可以提高銅的浸出速率B．流程中Cu2(OH)2CO3可用CuO代替C．常溫下，流程中pH＝3時，c(Cu2＋)·c2(OH－)<Ksp[Cu(OH)2]D．“系列操作”前加入H2SO4的目的是抑制Cu2＋的水解答案解析解析

“溶解”時浸出速率與時間長短無關，A錯誤。

3．(2022·湖南師大附中高三第一次月考)某科研小組采用如下方案回收一種光盤金屬層中的少量Ag(金屬層中其他金屬含量過低，對實驗的影響可忽略)。下列說法錯誤的是(

)A．“氧化”階段需在80℃條件下進行，可用水浴加熱B．為加快“溶解”速率，可采用高溫條件C．實驗室中過濾時使用的玻璃儀器有燒杯、漏斗、玻璃棒D．為提高Ag的回收率，需對“過濾Ⅱ”的濾渣進行洗滌，并將洗滌后的濾液合并入過濾Ⅱ的濾液中解析解析

由實驗流程可知，預處理后的光盤碎片含有Ag，一定條件下經NaClO氧化生成AgCl，AgCl不溶于水，過濾后，加入10%氨水溶解，發(fā)生已知信息的反應，轉化為[Ag(NH3)2]＋，過濾后，濾液經一系列操作還原為Ag。氨水中的NH3·H2O受熱易分解為NH3和H2O，不利于溶解AgCl，故不能采用高溫條件，故B錯誤。

答案4．(2022·百師聯盟高三聯考遼寧卷)某工廠為了提高資源利用率并減少環(huán)境污染，設計了如圖所示流程，可以從主要成分為NiO的含鎳廢料(雜質種類為CuO、FeO和SiO2)中回收金屬資源。下列說法正確的是(

)A．兩次酸溶選擇稀硫酸效果都好于98%的濃硫酸B．操作X是將酸溶2所得溶液加熱蒸干C．反應Ⅰ除了產生濾渣外還可能產生可直接排放的氣體D．濾液1、濾液2和濾液3中主要的金屬離子均為兩種答案解析解析

與使用稀硫酸相比，第一次酸溶使用濃硫酸會產生污染性氣體二氧化硫且消耗硫酸的量更多，第二次酸溶使用濃硫酸會把亞鐵離子氧化成鐵離子，不利于最終制得七水合硫酸亞鐵，A正確；操作X應該是加熱濃縮、冷卻結晶，B錯誤；反應Ⅰ中過量的鐵粉會與酸反應產生可燃性氣體氫氣，不能直接排放到空氣中，可收集起來作為燃料或其他工業(yè)用途，C錯誤；濾液1中金屬離子有Ni2＋、Cu2＋、Fe2＋，D錯誤。

二、非選擇題5．ClO2和NaClO2都是廣泛使用的漂白劑、消毒劑。其中高濃度ClO2氣體易發(fā)生爆炸，在生產、使用時需用其他氣體進行稀釋。某工廠生產ClO2和NaClO2的工藝流程如下。(1)Cl元素在周期表中的位置是________________。(2)請寫出ClO2發(fā)生器中反應的離子方程式____________________________________________。(3)ClO2吸收器中，H2O2的作用是________。(4)若加硫酸過快，發(fā)生器中Na2SO3的利用率降低，請結合化學用語分析可能的原因：____________________________________________________________________________。第三周期ⅦA族還原劑(5)制備ClO2的工藝還有：鹽酸法5NaClO2＋4HCl===4ClO2↑＋5NaCl＋2H2O雙氧水法2NaClO3＋H2SO4＋H2O2===2ClO2↑＋Na2SO4＋O2↑＋2H2O雙氧水法相比鹽酸法的優(yōu)點有：反應需要的酸度條件較低，對設備腐蝕影響較?。籣____________________________________________________________(補充一條優(yōu)點)。(6)在堿性條件下，用ClO2無害化處理含CN－廢水，請寫出此過程反應的離子方程式：_________________________________________。產生的氧氣稀釋了ClO2，防止其濃度過高發(fā)生爆炸，產生危險6．工業(yè)上采用酸性高濃度含砷廢水(砷主要以亞砷酸H3AsO3形式存在)提取中藥藥劑As2O3。工藝流程如下：33稀硫酸、鐵氰化鉀(或稀硫酸、高錳酸鉀)(4)調節(jié)pH＝0時，由Na3AsO4制備As2O3的離子方程式為___________________________________________。(5)一定條件下，用雄黃(As4S4)制備As2O3的轉化關系如圖所示。若反應中，1molAs4S4(其中As元素的化合價為＋2價)參加反應時，轉移28mole－，則物質a為____________(填化學式)。SO27．(2022·廣東高考)稀土(RE)包括鑭、釔等元素，是高科技發(fā)展的關鍵支撐。我國南方特有的稀土礦可用離子交換法處理，一種從該類礦(含鐵、鋁等元素)中提取稀土的工藝如下：已知：月桂酸(C11H23COOH)熔點為44℃；月桂酸和(C11H23COO)3RE均難溶于水。該工藝條件下，稀土離子保持＋3價不變；(C11H23COO)2Mg的Ksp＝1.8×10－8，Al(OH)3開始溶解時的pH為8.8；有關金屬離子沉淀的相關pH見下表。(1)“氧化調pH”中，化合價有變化的金屬離子是________。(2)“過濾1”前，用NaOH溶液調pH至____________的范圍內，該過程中Al3＋發(fā)生反應的離子方程式為_____________________________。離子Mg2＋Fe3＋Al3＋RE3＋開始沉淀時的pH8.81.53.66.2～7.4沉淀完全時的pH/3.24.7/Fe2＋4.7≤pH<6.2Al3＋＋3H2O===Al(OH)3↓＋3H＋(3)“過濾2”后，濾餅中檢測不到Mg元素，濾液2中Mg2＋濃度為2.7g·L－1。為盡可能多地提取RE3＋，可提高月桂酸鈉的加入量，但應確?！斑^濾2”前的溶液中c(C11H23COO－)低于____________mol·L－1(保留兩位有效數字)。(4)①“加熱攪拌”有利于加快RE3＋溶出、提