十年（2013-2022）高考化學(xué)真題分項(xiàng)匯編（全國(guó)通用）：工藝流程-物質(zhì)分離提純（學(xué)生版）

專題78工藝流程——專題78工藝流程——物質(zhì)分離提純1．【2022年全國(guó)甲卷】硫酸鋅()是制備各種含鋅材料的原料，在防腐、電鍍、醫(yī)學(xué)上有諸多應(yīng)用。硫酸鋅可由菱鋅礦制備。菱鋅礦的主要成分為，雜質(zhì)為以及CA．Mg、Fe、Cu等的化合物。其制備流程如下：本題中所涉及離子的氫氧化物溶度積常數(shù)如下表：離子回答下列問(wèn)題：（1）菱鋅礦焙燒生成氧化鋅的化學(xué)方程式為_______。（2）為了提高鋅的浸取效果，可采取的措施有_______、_______。（3）加入物質(zhì)X調(diào)溶液，最適宜使用的X是_______(填標(biāo)號(hào))。A．

B．

C．濾渣①的主要成分是_______、_______、_______。（4）向的濾液①中分批加入適量溶液充分反應(yīng)后過(guò)濾，濾渣②中有，該步反應(yīng)的離子方程式為_______。（5）濾液②中加入鋅粉的目的是_______。（6）濾渣④與濃反應(yīng)可以釋放HF并循環(huán)利用，同時(shí)得到的副產(chǎn)物是_______、_______。2．【2022年江蘇卷】實(shí)驗(yàn)室以二氧化鈰()廢渣為原料制備含量少的，其部分實(shí)驗(yàn)過(guò)程如下：（1）“酸浸”時(shí)與反應(yīng)生成并放出，該反應(yīng)的離子方程式為_______。（2）pH約為7的溶液與溶液反應(yīng)可生成沉淀，該沉淀中含量與加料方式有關(guān)。得到含量較少的的加料方式為_______(填序號(hào))。A．將溶液滴加到溶液中

B．將溶液滴加到溶液中（3）通過(guò)中和、萃取、反萃取、沉淀等過(guò)程，可制備含量少的。已知能被有機(jī)萃取劑(簡(jiǎn)稱HA)萃取，其萃取原理可表示為(水層)+3HA(有機(jī)層)(有機(jī)層)+(水層)①加氨水“中和”去除過(guò)量鹽酸，使溶液接近中性。去除過(guò)量鹽酸的目的是_______。②反萃取的目的是將有機(jī)層轉(zhuǎn)移到水層。使盡可能多地發(fā)生上述轉(zhuǎn)移，應(yīng)選擇的實(shí)驗(yàn)條件或采取的實(shí)驗(yàn)操作有_______(填兩項(xiàng))。③與“反萃取”得到的水溶液比較，過(guò)濾溶液的濾液中，物質(zhì)的量減小的離子有_______(填化學(xué)式)。（4）實(shí)驗(yàn)中需要測(cè)定溶液中的含量。已知水溶液中可用準(zhǔn)確濃度的溶液滴定。以苯代鄰氨基苯甲酸為指示劑，滴定終點(diǎn)時(shí)溶液由紫紅色變?yōu)榱咙S色，滴定反應(yīng)為。請(qǐng)補(bǔ)充完整實(shí)驗(yàn)方案：①準(zhǔn)確量取溶液[約為]，加氧化劑將完全氧化并去除多余氧化劑后，用稀硫酸酸化，將溶液完全轉(zhuǎn)移到容量瓶中后定容；②按規(guī)定操作分別將和待測(cè)溶液裝入如圖所示的滴定管中：③_______。3．【2022年河北卷】以焙燒黃鐵礦(雜質(zhì)為石英等)產(chǎn)生的紅渣為原料制備銨鐵藍(lán)顏料。工藝流程如下：回答下列問(wèn)題：（1）紅渣的主要成分為_______(填化學(xué)式)，濾渣①的主要成分為_______(填化學(xué)式)。（2）黃鐵礦研細(xì)的目的是_______。（3）還原工序中，不生成S單質(zhì)的反應(yīng)的化學(xué)方程式為_______。（4）工序①的名稱為_______，所得母液循環(huán)使用。（5）沉鐵工序產(chǎn)生的白色沉淀中的化合價(jià)為_______，氧化工序發(fā)生反應(yīng)的離子方程式為_______。（6）若用還原工序得到的濾液制備和，所加試劑為_______和_______(填化學(xué)式，不引入雜質(zhì))。4．（2021·廣東真題）對(duì)廢催化劑進(jìn)行回收可有效利用金屬資源。某廢催化劑主要含鋁()、鉬()、鎳()等元素的氧化物，一種回收利用工藝的部分流程如下：已知：25℃時(shí)，的，；；；該工藝中，時(shí)，溶液中元素以的形態(tài)存在。（1）“焙燒”中，有生成，其中元素的化合價(jià)為_______。（2）“沉鋁”中，生成的沉淀為_______。（3）“沉鉬”中，為7.0。①生成的離子方程式為_______。②若條件控制不當(dāng)，也會(huì)沉淀。為避免中混入沉淀，溶液中_______(列出算式)時(shí)，應(yīng)停止加入溶液。（4）①濾液Ⅲ中，主要存在的鈉鹽有和，為_______。②往濾液Ⅲ中添加適量固體后，通入足量_______(填化學(xué)式)氣體，再通入足量，可析出。（5）高純(砷化鋁)可用于芯片制造。芯片制造中的一種刻蝕過(guò)程如圖所示，圖中所示致密保護(hù)膜為一種氧化物，可阻止刻蝕液與下層(砷化鎵)反應(yīng)。①該氧化物為_______。②已知：和同族，和同族。在與上層的反應(yīng)中，元素的化合價(jià)變?yōu)?5價(jià)，則該反應(yīng)的氧化劑與還原劑物質(zhì)的量之比為_______。5．（2021·全國(guó)乙卷真題）磁選后的煉鐵高鈦爐渣，主要成分有、、、、以及少量的。為節(jié)約和充分利用資源，通過(guò)如下工藝流程回收鈦、鋁、鎂等。該工藝條件下，有關(guān)金屬離子開始沉淀和沉淀完全的見下表金屬離子開始沉淀的2.23.59.512.4沉淀完全的3.24.711.113.8回答下列問(wèn)題：（1）“焙燒”中，、幾乎不發(fā)生反應(yīng)，、、、轉(zhuǎn)化為相應(yīng)的硫酸鹽，寫出轉(zhuǎn)化為的化學(xué)方程式_______。（2）“水浸”后“濾液”的約為2.0，在“分步沉淀”時(shí)用氨水逐步調(diào)節(jié)至11.6，依次析出的金屬離子是_______。（3）“母液①"中濃度為_______。（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(dāng)稀釋并加熱，水解析出沉淀，該反應(yīng)的離子方程式是_______。（6）將“母液①”和“母液②”混合，吸收尾氣，經(jīng)處理得_______，循環(huán)利用。6．（2020年新課標(biāo)Ⅰ）釩具有廣泛用途。黏土釩礦中，釩以+3、+4、+5價(jià)的化合物存在，還包括鉀、鎂的鋁硅酸鹽，以及SiO2、Fe3O4。采用以下工藝流程可由黏土釩礦制備NH4VO3。該工藝條件下，溶液中金屬離子開始沉淀和完全沉淀的pH如下表所示：金屬離子Fe3+Fe2+Al3+Mn2+開始沉淀pH1.97.03.08.1完全沉淀pH3.29.04.710.1回答下列問(wèn)題：（1）“酸浸氧化”需要加熱，其原因是___________。（2）“酸浸氧化”中，VO+和VO2+被氧化成，同時(shí)還有___________離子被氧化。寫出VO+轉(zhuǎn)化為反應(yīng)的離子方程式___________。（3）“中和沉淀”中，釩水解并沉淀為，隨濾液②可除去金屬離子K+、Mg2+、Na+、___________，以及部分的___________。（4）“沉淀轉(zhuǎn)溶”中，轉(zhuǎn)化為釩酸鹽溶解。濾渣③的主要成分是___________。（5）“調(diào)pH”中有沉淀生產(chǎn)，生成沉淀反應(yīng)的化學(xué)方程式是___________。（6）“沉釩”中析出NH4VO3晶體時(shí)，需要加入過(guò)量NH4Cl，其原因是___________。7．[2019新課標(biāo)Ⅰ]硼酸（H3BO3）是一種重要的化工原料，廣泛應(yīng)用于玻璃、醫(yī)藥、肥料等工藝。一種以硼鎂礦（含Mg2B2O5·H2O、SiO2及少量Fe2O3、Al2O3）為原料生產(chǎn)硼酸及輕質(zhì)氧化鎂的工藝流程如下：回答下列問(wèn)題：（1）在95℃“溶浸”硼鎂礦粉，產(chǎn)生的氣體在“吸收”中反應(yīng)的化學(xué)方程式為_________。（2）“濾渣1”的主要成分有_________。為檢驗(yàn)“過(guò)濾1”后的濾液中是否含有Fe3+離子，可選用的化學(xué)試劑是_________。（3）根據(jù)H3BO3的解離反應(yīng)：H3BO3+H2OH++B(OH)?4，Ka=5.81×10?10，可判斷H3BO3是______酸；在“過(guò)濾2”前，將溶液pH調(diào)節(jié)至3.5，目的是_______________。（4）在“沉鎂”中生成Mg(OH)2·MgCO3沉淀的離子方程式為__________，母液經(jīng)加熱后可返回___________工序循環(huán)使用。由堿式碳酸鎂制備輕質(zhì)氧化鎂的方法是_________。8．[2019新課標(biāo)Ⅲ]高純硫酸錳作為合成鎳鈷錳三元正極材料的原料，工業(yè)上可由天然二氧化錳粉與硫化錳礦（還含F(xiàn)e、Al、Mg、Zn、Ni、Si等元素）制備，工藝如下圖所示?；卮鹣铝袉?wèn)題：相關(guān)金屬離子[c0(Mn+)=0.1mol·L?1]形成氫氧化物沉淀的pH范圍如下：金屬離子Mn2+Fe2+Fe3+Al3+Mg2+Zn2+Ni2+開始沉淀的pH8.16.31.53.48.96.26.9沉淀完全的pH10.18.32.84.710.98.28.9（1）“濾渣1”含有S和__________________________；寫出“溶浸”中二氧化錳與硫化錳反應(yīng)的化學(xué)方程式____________________________________________________。（2）“氧化”中添加適量的MnO2的作用是________________________。（3）“調(diào)pH”除鐵和鋁，溶液的pH范圍應(yīng)調(diào)節(jié)為_______~6之間。（4）“除雜1”的目的是除去Zn2+和Ni2+，“濾渣3”的主要成分是______________。（5）“除雜2”的目的是生成MgF2沉淀除去Mg2+。若溶液酸度過(guò)高，Mg2+沉淀不完全，原因是_____________________________________________________________________。（6）寫出“沉錳”的離子方程式___________________________________________________。（7）層狀鎳鈷錳三元材料可作為鋰離子電池正極材料，其化學(xué)式為L(zhǎng)iNixCoyMnzO2，其中Ni、Co、Mn的化合價(jià)分別為+2、+3、+4。當(dāng)x=y=時(shí)，z=___________。9．【2018新課標(biāo)2卷】我國(guó)是世界上最早制得和使用金屬鋅的國(guó)家，一種以閃鋅礦（ZnS，含有SiO2和少量FeS、CdS、PbS雜質(zhì)）為原料制備金屬鋅的流程如圖所示：相關(guān)金屬離子[c0(Mn+)=0.1mol·L-1]形成氫氧化物沉淀的pH范圍如下：金屬離子Fe3+Fe2+Zn2+Cd2+開始沉淀的pH1.56.36.27.4沉淀完全的pH2.88.38.29.4回答下列問(wèn)題：（1）焙燒過(guò)程中主要反應(yīng)的化學(xué)方程式為_______________________。（2）濾渣1的主要成分除SiO2外還有___________；氧化除雜工序中ZnO的作用是____________，若不通入氧氣，其后果是________________。（3）溶液中的Cd2+可用鋅粉除去，還原除雜工序中反應(yīng)的離子方程式為_________________。（4）電解硫酸鋅溶液制備單質(zhì)鋅時(shí)，陰極的電極反應(yīng)式為______________；沉積鋅后的電解液可返回_______工序繼續(xù)使用。10．【2018新課標(biāo)3卷】KIO3是一種重要的無(wú)機(jī)化合物，可作為食鹽中的補(bǔ)碘劑?；卮鹣铝袉?wèn)題：（1）KIO3的化學(xué)名稱是_______。（2）利用“KClO3氧化法”制備KIO3工藝流程如下圖所示：“酸化反應(yīng)”所得產(chǎn)物有KH(IO3)2、Cl2和KCl?！爸餋l2”采用的方法是________?！盀V液”中的溶質(zhì)主要是_______。“調(diào)pH”中發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式為__________。（3）KIO3也可采用“電解法”制備，裝置如圖所示。①寫出電解時(shí)陰極的電極反應(yīng)式______。②電解過(guò)程中通過(guò)陽(yáng)離子交換膜的離子主要為_________，其遷移方向是_____________。③與“電解法”相比，“KClO3氧化法”的主要不足之處有______________（寫出一點(diǎn)）。11.【2018江蘇卷】以高硫鋁土礦（主要成分為Al2O3、Fe2O3、SiO2，少量FeS2和金屬硫酸鹽）為原料，生產(chǎn)氧化鋁并獲得Fe3O4的部分工藝流程如下：（1）焙燒過(guò)程均會(huì)產(chǎn)生SO2，用NaOH溶液吸收過(guò)量SO2的離子方程式為______________________。（2）添加1%CaO和不添加CaO的礦粉焙燒，其硫去除率隨溫度變化曲線如題16圖所示。已知：多數(shù)金屬硫酸鹽的分解溫度都高于600℃硫去除率=（1—焙燒后礦粉中硫元素總質(zhì)量焙燒前礦粉中硫元素總質(zhì)量）①不添加CaO的礦粉在低于500℃焙燒時(shí)，去除的硫元素主要來(lái)源于__________________。②700℃焙燒時(shí)，添加1%CaO的礦粉硫去除率比不添加CaO的礦粉硫去除率低，其主要原因是______________________________________________________。（3）向“過(guò)濾”得到的濾液中通入過(guò)量CO2，鋁元素存在的形式由_______________（填化學(xué)式）轉(zhuǎn)化為_______________（填化學(xué)式）。（4）“過(guò)濾”得到的濾渣中含大量的Fe2O3。Fe2O3與FeS2混合后在缺氧條件下焙燒生成Fe3O4和SO2，理論上完全反應(yīng)消耗的n（FeS2）∶n（Fe2O3）=__________________。12．【2017江蘇卷】鋁是應(yīng)用廣泛的金屬。以鋁土礦(主要成分為Al2O3，含SiO2和Fe2O3等雜質(zhì))為原料制備鋁的一種工藝流程如下：注：SiO2在“堿溶”時(shí)轉(zhuǎn)化為鋁硅酸鈉沉淀。（1）“堿溶”時(shí)生成偏鋁酸鈉的離子方程式為_____________________。（2）向“過(guò)濾Ⅰ”所得濾液中加入NaHCO3溶液，溶液的pH_________(填“增大”、“不變”或“減小”)。（3）“電解Ⅰ”是電解熔融Al2O3，電解過(guò)程中作陽(yáng)極的石墨易消耗，原因是___________。（4）“電解Ⅱ”是電解Na2CO3溶液，原理如圖所示。陽(yáng)極的電極反應(yīng)式為_____________________，陰極產(chǎn)生的物質(zhì)A的化學(xué)式為____________。（5）鋁粉在1000℃時(shí)可與N2反應(yīng)制備AlN。在鋁粉中添加少量NH4Cl固體并充分混合，有利于AlN的制備，其主要原因是_____________________。13．【2017江蘇卷】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(guò)低，對(duì)實(shí)驗(yàn)的影響可忽略)。已知：①NaClO溶液在受熱或酸性條件下易分解，如：3NaClO2NaCl+NaClO3②AgCl可溶于氨水：AgCl+2NH3·H2OAg(NH3)2++Cl?+2H2O③常溫時(shí)N2H4·H2O(水合肼)在堿性條件下能還原Ag(NH3)2+：4Ag(NH3)2++N2H4·H2O4Ag↓+N2↑+4NH4＋+4NH3↑+H2O（1）“氧化”階段需在80℃條件下進(jìn)行，適宜的加熱方式為__________________。（2）NaClO溶液與Ag反應(yīng)的產(chǎn)物為AgCl、NaOH和O2，該反應(yīng)的化學(xué)方程式為________________。HNO3也能氧化Ag，從反應(yīng)產(chǎn)物的角度分析，以HNO3代替NaClO的缺點(diǎn)是____________________。（3）為提高Ag的回收率，需對(duì)“過(guò)濾Ⅱ”的濾渣進(jìn)行洗滌，并_______________________。（4）若省略“過(guò)濾Ⅰ”，直接向冷卻后的反應(yīng)容器中滴加10%氨水，則需要增加氨水的用量，除因過(guò)量NaClO與NH3·H2O反應(yīng)外(該條件下NaClO3與NH3·H2O不反應(yīng))，還因?yàn)開____________________。（5）請(qǐng)?jiān)O(shè)計(jì)從“過(guò)濾Ⅱ”后的濾液中獲取單質(zhì)Ag的實(shí)驗(yàn)方案：________________________(實(shí)驗(yàn)中須使用的試劑有：2mol·L?1水合肼溶液，1mol·L?1H2SO4)。14．【2016新課標(biāo)3卷】以硅藻土為載體的五氧化二釩（V2O5）是接觸法生成硫酸的催化劑。從廢釩催化劑中回收V2O5既避免污染環(huán)境又有利于資源綜合利用。廢釩催化劑的主要成分為：物質(zhì)V2O5V2O4K2SO4SiO2Fe2O3Al2O3質(zhì)量分?jǐn)?shù)/%2.2～2.92.8～3.122～2860～651～2＜1以下是一種廢釩催化劑回收工藝路線：回答下列問(wèn)題：（1）“酸浸”時(shí)V2O5轉(zhuǎn)化為VO2+，反應(yīng)的離子方程式為___________，同時(shí)V2O4轉(zhuǎn)成VO2+?！皬U渣1”的主要成分是__________________。（2）“氧化”中欲使3mol的VO2+變?yōu)閂O2+，則需要氧化劑KClO3至少為______mol。（3）“中和”作用之一是使釩以V4O124?形式存在于溶液中?！皬U渣2”中含有_______。（4）“離子交換”