專題18 化學工藝流程綜合題-分離、提純類-五年（2020-2024）高考化學真題分類匯編（原卷版）

2024年高考真題化學試題PAGEPAGE1專題18工藝流程綜合題——分離、提純類考向五年考情（2020-2024）命題趨勢分離、提純類工藝流程綜合題2024·全國甲卷2024·新課標卷2024·安徽卷2024·甘肅卷2024·河北卷2024·湖南卷2023·新課標卷2023·湖北卷2023·遼寧卷2023·福建卷2023·廣東卷2023·河北卷2022·湖南卷2022·湖北卷2022·重慶卷2021·全國乙卷2021·全國甲卷2021·河北卷2021·湖南卷2021·廣東卷2020·新課標Ⅲ卷2020·江蘇卷工藝流程綜合題選取的情境緊密聯(lián)系與人類密切相關的生產生活實際，試題的命制從情境素材開始，以學科素養(yǎng)為目標導向，選取某個學科素養(yǎng)的一個方面或幾個方面，深入考查學生學科素養(yǎng)的表現(xiàn)層次。利用科研前沿和生產實際的真實情境，展現(xiàn)研究過程或者生成過程的具體實際問題，考查學生的探究與創(chuàng)新能力。主要分為兩大考查方向：一是分離、提純類；二是原材料轉化制備類。1．（2024·全國甲卷）鈷在新能源、新材料領域具有重要用途。某煉鋅廢渣含有鋅、鉛、銅、鐵、鈷、錳的價氧化物及鋅和銅的單質。從該廢渣中提取鈷的一種流程如下。注：加沉淀劑使一種金屬離子濃度小于等于，其他金屬離子不沉淀，即認為完全分離。已知：①。②以氫氧化物形式沉淀時，和溶液的關系如圖所示?；卮鹣铝袉栴}：（1）“酸浸”前，需將廢渣磨碎，其目的是。（2）“酸浸”步驟中，發(fā)生反應的化學方程式是。（3）假設“沉銅”后得到的濾液中和均為，向其中加入至沉淀完全，此時溶液中，據此判斷能否實現(xiàn)和的完全分離(填“能”或“不能”)。（4）“沉錳”步驟中，生成，產生的物質的量為。（5）“沉淀”步驟中，用調，分離出的濾渣是。（6）“沉鈷”步驟中，控制溶液，加入適量的氧化，其反應的離子方程式為。（7）根據題中給出的信息，從“沉鈷”后的濾液中回收氫氧化鋅的方法是。2．（2024·新課標卷）鈷及其化合物在制造合金、磁性材料、催化劑及陶瓷釉等方面有著廣泛應用。一種從濕法煉鋅產生的廢渣(主要含Co、Zn、Pb、Fe的單質或氧化物)中富集回收得到含錳高鈷成品的工藝如下：已知溶液中相關離子開始沉淀和沉淀完全()時的pH：開始沉淀的pH1.56.9—7.46.2沉淀完全的pH2.88.41.19.48.2回答下列問題：（1）“酸浸”前廢渣需粉碎處理，目的是；“濾渣1”中金屬元素主要為。（2）“過濾1”后的溶液中加入的作用是。取少量反應后的溶液，加入化學試劑檢驗，若出現(xiàn)藍色沉淀，需補加。（3）“氧化沉鈷”中氧化還原反應的離子方程式為、。（4）“除鈷液”中主要的鹽有(寫化學式)，殘留的濃度為。3．（2024·安徽卷）精煉銅產生的銅陽極泥富含等多種元素。研究人員設計了一種從銅陽極泥中分離提收金和銀的流程，如下圖所示?；卮鹣铝袉栴}：（1）位于元素周期表第周期第族。（2）“浸出液1”中含有的金屬離子主要是。（3）“浸取2”步驟中，單質金轉化為的化學方程式為。（4）“浸取3”步驟中，“浸渣2”中的(填化學式)轉化為。（5）“電沉積”步驟中陰極的電極反應式為?！半姵练e”步驟完成后，陰極區(qū)溶液中可循環(huán)利用的物質為(填化學式)。（6）“還原”步驟中，被氧化的與產物的物質的量之比為。（7）可被氧化為。從物質結構的角度分析的結構為(a)而不是(b)的原因：。4．（2024·甘肅卷）我國科研人員以高爐渣(主要成分為，，和等)為原料，對煉鋼煙氣(和水蒸氣)進行回收利用，有效減少了環(huán)境污染，主要流程如圖所示：已知：（1）高爐渣與經焙燒產生的“氣體”是。（2）“濾渣”的主要成分是和。（3）“水浸2”時主要反應的化學方程式為，該反應能進行的原因是。（4）鋁產品可用于。（5）某含鈣化合物的晶胞結構如圖甲所示，沿x軸方向的投影為圖乙，晶胞底面顯示為圖丙，晶胞參數(shù)。圖丙中與N的距離為；化合物的化學式是，其摩爾質量為，阿伏加德羅常數(shù)的值是，則晶體的密度為(列出計算表達式)。5．（2024·河北卷）是制造釩鐵合金、金屬釩的原料，也是重要的催化劑。以苛化泥為焙燒添加劑從石煤中提取的工藝，具有釩回收率高、副產物可回收和不產生氣體污染物等優(yōu)點。工藝流程如下。已知：i石煤是一種含的礦物，雜質為大量和少量等；苛化泥的主要成分為等。ⅱ高溫下，苛化泥的主要成分可與反應生成偏鋁酸鹽；室溫下，偏釩酸鈣和偏鋁酸鈣均難溶于水?；卮鹣铝袉栴}：（1）釩原子的價層電子排布式為；焙燒生成的偏釩酸鹽中釩的化合價為，產生的氣體①為(填化學式)。（2）水浸工序得到濾渣①和濾液，濾渣①中含釩成分為偏釩酸鈣，濾液中雜質的主要成分為(填化學式)。（3）在弱堿性環(huán)境下，偏釩酸鈣經鹽浸生成碳酸鈣發(fā)生反應的離子方程式為；加壓導入鹽浸工序可提高浸出率的原因為；浸取后低濃度的濾液①進入(填工序名稱)，可實現(xiàn)釩元素的充分利用。（4）洗脫工序中洗脫液的主要成分為(填化學式)。（5）下列不利于沉釩過程的兩種操作為(填序號)。a．延長沉釩時間

b．將溶液調至堿性

c．攪拌

d．降低溶液的濃度6．（2024·湖南卷）銅陽極泥(含有Au、、、等)是一種含貴金屬的可再生資源，回收貴金屬的化工流程如下：已知：①當某離子的濃度低于時，可忽略該離子的存在；②

；③易從溶液中結晶析出；④不同溫度下的溶解度如下：溫度℃020406080溶解度/g14.426.137.433.229.0回答下列問題：（1）Cu屬于區(qū)元素，其基態(tài)原子的價電子排布式為；（2）“濾液1”中含有和，“氧化酸浸”時反應的離子方程式為；（3）“氧化酸浸”和“除金”工序抣需加入一定量的：①在“氧化酸浸”工序中，加入適量的原因是。②在“除金”工序溶液中，濃度不能超過。（4）在“銀轉化”體系中，和濃度之和為，兩種離子分布分數(shù)隨濃度的變化關系如圖所示，若濃度為，則的濃度為。（5）濾液4中溶質主要成分為(填化學式)；在連續(xù)生產的模式下，“銀轉化”和“銀還原”工序需在℃左右進行，若反應溫度過高，將難以實現(xiàn)連續(xù)生產，原因是。7．（2023·新課標卷）鉻和釩具有廣泛用途。鉻釩渣中鉻和釩以低價態(tài)含氧酸鹽形式存在，主要雜質為鐵、鋁、硅、磷等的化合物，從鉻釩渣中分離提取鉻和釩的一種流程如下圖所示：

已知：最高價鉻酸根在酸性介質中以Cr2O存在，在堿性介質中以CrO存在。回答下列問題：（1）煅燒過程中，釩和鉻被氧化為相應的最高價含氧酸鹽，其中含鉻化合物主要為___________(填化學式)。（2）水浸渣中主要有SiO2和___________。（3）“沉淀”步驟調pH到弱堿性，主要除去的雜質是___________。（4）“除硅磷”步驟中，使硅、磷分別以MgSiO3和MgNH4PO4的形式沉淀，該步需要控制溶液的pH≈9以達到最好的除雜效果，若pH<9時，會導致___________；pH>9時，會導致___________。（5）“分離釩”步驟中，將溶液pH調到1.8左右得到V2O5沉淀，V2O5在pH<1時，溶解為VO或VO3+在堿性條件下，溶解為VO或VO，上述性質說明V2O5具有___________(填標號)。A．酸性

B．堿性

C．兩性（6）“還原”步驟中加入焦亞硫酸鈉(Na2S2O5)溶液，反應的離子方程式為___________。8．（2023·湖北卷）是生產多晶硅的副產物。利用對廢棄的鋰電池正極材料進行氯化處理以回收Li、Co等金屬，工藝路線如下：

回答下列問題：（1）Co位于元素周期表第_______周期，第_______族。（2）燒渣是LiCl、和的混合物，“500℃焙燒”后剩余的應先除去，否則水浸時會產生大量煙霧，用化學方程式表示其原因_______。（3）鑒別洗凈的“濾餅3”和固體常用方法的名稱是_______。（4）已知，若“沉鈷過濾”的pH控制為10.0，則溶液中濃度為_______?！?50℃煅燒”時的化學方程式為_______。（5）導致比易水解的因素有_______(填標號)。a．Si-Cl鍵極性更大

b．Si的原子半徑更大c．Si-Cl鍵鍵能更大

d．Si有更多的價層軌道9．（2023·遼寧卷）某工廠采用如下工藝處理鎳鈷礦硫酸浸取液含（和)。實現(xiàn)鎳、鈷、鎂元素的回收。

已知：物質回答下列問題：（1）用硫酸浸取鎳鈷礦時，提高浸取速率的方法為_______(答出一條即可)。（2）“氧化”中，混合氣在金屬離子的催化作用下產生具有強氧化性的過一硫酸，中過氧鍵的數(shù)目為_______。（3）“氧化”中，用石灰乳調節(jié)，被氧化為，該反應的離子方程式為_______(的電離第一步完全，第二步微弱)；濾渣的成分為、_______(填化學式)。（4）“氧化”中保持空氣通入速率不變，(Ⅱ)氧化率與時間的關系如下。體積分數(shù)為_______時，(Ⅱ)氧化速率最大；繼續(xù)增大體積分數(shù)時，(Ⅱ)氧化速率減小的原因是_______。

（5）“沉鈷鎳”中得到的(Ⅱ)在空氣中可被氧化成，該反應的化學方程式為_______。（6）“沉鎂”中為使沉淀完全，需控制不低于_______(精確至0.1)。10．（2023·福建卷）白合金是銅鈷礦冶煉過程的中間產物，一種從白合金(主要含及少量)中分離回收金屬的流程如下：（1）“酸浸1”中，可以加快化學反應速率的措施有（任寫其中一種），CoO發(fā)生反應的離子方程式。（2）“焙燒1”中，晶體[和]總質量隨溫度升高的變化情況如下：溫度區(qū)間/℃晶體總質量變小不變變小不變①升溫至過程中，晶體總質量變小的原因是；發(fā)生分解的物質是(填化學式)。②為有效分離鐵、鈷元素，“焙燒1”的溫度應控制為℃。（3）時，的。反應的平衡常數(shù)(列出計算式即可)。經計算可判斷難溶于稀硫酸。II.銅的硫化物結構多樣。天然硫化銅俗稱銅藍，其晶胞結構如圖。（4）基態(tài)的價電子排布式為。（5）晶胞中含有個。晶體中微粒間作用力有(填標號)。a．氫鍵

b．離子鍵

c．共價鍵

d．金屬鍵（6）“焙燒2”中發(fā)生反應的化學方程式為；“濾渣2”是(填化學式)。11．（2023·廣東卷）均是重要的戰(zhàn)略性金屬。從處理后的礦石硝酸浸取液(含)中，利用氨浸工藝可提取，并獲得高附加值化工產品。工藝流程如下：已知：氨性溶液由、和配制。常溫下，與形成可溶于水的配離子：；易被空氣氧化為；部分氫氧化物的如下表。氫氧化物回答下列問題：（1）活性可與水反應，化學方程式為。（2）常溫下，的氨性溶液中，(填“>”“<”或“=”)。（3）“氨浸”時，由轉化為的離子方程式為。（4）會使濾泥中的一種膠狀物質轉化為疏松分布的棒狀顆粒物。濾渣的X射線衍射圖譜中，出現(xiàn)了的明銳衍射峰。①屬于(填“晶體”或“非晶體”)。②提高了的浸取速率，其原因是。（5）①“析晶”過程中通入的酸性氣體A為。②由可制備晶體，其立方晶胞如圖。與O最小間距大于與O最小間距，x、y為整數(shù)，則在晶胞中的位置為；晶體中一個周圍與其最近的O的個數(shù)為。

（6）①“結晶純化”過程中，沒有引入新物質。晶體A含6個結晶水，則所得溶液中與的比值，理論上最高為。②“熱解”對于從礦石提取工藝的意義，在于可重復利用和(填化學式)。12．（2023·河北卷）閉環(huán)循環(huán)有利于提高資源利用率和實現(xiàn)綠色化學的目標。利用氨法浸取可實現(xiàn)廢棄物銅包鋼的有效分離，同時得到的可用于催化、醫(yī)藥、冶金等重要領域。工藝流程如下：已知：室溫下的?；卮鹣铝袉栴}：（1）首次浸取所用深藍色溶液①由銅毛絲、足量液氨、空氣和鹽酸反應得到，其主要成分為(填化學式)。（2）濾渣的主要成分為(填化學式)。（3）浸取工序的產物為，該工序發(fā)生反應的化學方程式為。浸取后濾液的一半經氧化工序可得深藍色溶液①，氧化工序發(fā)生反應的離子方程式為。（4）浸取工序宜在之間進行，當環(huán)境溫度較低時，浸取液再生后不需額外加熱即可進行浸取的原因是。（5）補全中和工序中主反應的離子方程式+。（6）真空干燥的目的為。13．（2022·湖南卷）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，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，粗中含有的幾種物質的沸點：物質沸點答下列問題：（1）已知，的值只決定于反應體系的始態(tài)和終態(tài)，忽略、隨溫度的變化。若，則該反應可以自發(fā)進行。根據下圖判斷：時，下列反應不能自發(fā)進行的是_______。A． B．C． D．（2）與C、，在的沸騰爐中充分反應后，混合氣體中各組分的分壓如下表：物質分壓①該溫度下，與C、反應的總化學方程式為_______；②隨著溫度升高，尾氣中的含量升高，原因是_______。（3）“除釩”過程中的化學方程式為_______；“除硅、鋁”過程中，分離中含、雜質的方法是_______。（4）“除釩”和“除硅、鋁”的順序_______(填“能”或“不能”)交換，理由是_______。（5）下列金屬冶煉方法與本工藝流程中加入冶煉的方法相似的是_______。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14．（2022·湖北卷）全球對鋰資源的需求不斷增長，“鹽湖提鋰”越來越受到重視。某興趣小組取鹽湖水進行濃縮和初步除雜后，得到濃縮鹵水(含有和少量)，并設計了以下流程通過制備碳酸鋰來提取鋰。時相關物質的參數(shù)如下：的溶解度：化合物回答下列問題：（1）“沉淀1”為___________。（2）向“濾液1”中加入適量固體的目的是___________。（3）為提高的析出量和純度，“操作A”依次為___________、___________、洗滌。（4）有同學建議用“侯氏制堿法”的原理制備。查閱資料后，發(fā)現(xiàn)文獻對常溫下的有不同的描述：①是白色固體；②尚未從溶液中分離出來。為探究的性質，將飽和溶液與飽和溶液等體積混合，起初無明顯變化，隨后溶液變渾濁并伴有氣泡冒出，最終生成白色沉淀。上述現(xiàn)象說明，在該實驗條件下___________(填“穩(wěn)定”或“不穩(wěn)定”)，有關反應的離子方程式為___________。（5）他們結合（4）的探究結果，擬將原流程中向“濾液2”加入改為通入。這一改動能否達到相同的效果，作出你的判斷并給出理由___________。15．（2022·重慶卷）電子印制工業(yè)產生的某退錫廢液含硝酸、錫化合物及少量Fe3+和Cu2+等，對其處理的流程如圖。Sn與Si同族，25℃時相關的溶度積見表。化學式Sn(OH)4(或SnO2·2H2O)Fe(OH)3Cu(OH)2溶度積1.0×10-564×10-382.5×10-20（1）Na2SnO3的回收①產品Na2SnO3中Sn的化合價是______。②退錫工藝是利用稀HNO3與Sn反應生成Sn2+，且無氣體生成，則生成的硝酸鹽是_____，廢液中的Sn2+易轉化成SnO2·xH2O。③沉淀1的主要成分是SnO2，焙燒時，與NaOH反應的化學方程式為______。（2）濾液1的處理①濾液1中Fe3+和Cu2+的濃度相近，加入NaOH溶液，先得到的沉淀是______。②25℃時，為了使Cu2+沉淀完全，需調節(jié)溶液H+濃度不大于______mol?L-1。（3）產品中錫含量的測定稱取產品1.500g，用大量鹽酸溶解，在CO2保護下，先用Al片將Sn4+還原為Sn2+，再用0.1000mol?L-1KIO3標準溶液滴定，以淀粉作指示劑滴定過程中IO被還原為I—，終點時消耗KIO3溶液20.00mL。①終點時的現(xiàn)象為______，產生I2的離子反應方程式為_____。②產品中Sn的質量分數(shù)為_____%。16．（2021·全國乙卷）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回答下列問題：（1）“焙燒”中，、幾乎不發(fā)生反應，、、、轉化為相應的硫酸鹽，寫出轉化為的化學方程式_______。（2）“水浸”后“濾液”的約為2.0，在“分步沉淀”時用氨水逐步調節(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_______?！八崛茉钡某煞质莀______、_______。（5）“酸溶”后，將溶液適當稀釋并加熱，水〖解析〗出沉淀，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。17．（2021·全國甲卷）碘(紫黑色固體，微溶于水)及其化合物廣泛用于醫(yī)藥、染料等方面?；卮鹣铝袉栴}：（1）的一種制備方法如下圖所示：①加入粉進行轉化反應的離子方程式為_______，生成的沉淀與硝酸反應，生成_______后可循環(huán)使用。②通入的過程中，若氧化產物只有一種，反應的化學方程式為_______；若反應物用量比時，氧化產物為_______；當，單質碘的收率會降低，原因是_______。（2）以為原料制備的方法是：先向溶液中加入計量的，生成碘化物；再向混合溶液中加入溶液，反應得到，上述制備的總反應的離子方程式為_______。（3）溶液和溶液混合可生成沉淀和，若生成，消耗的至少為_______。在溶液中可發(fā)生反應。實驗室中使用過量的與溶液反應后，過濾，濾液經水蒸氣蒸餾可制得高純碘。反應中加入過量的原因是_______。18．（2021·河北卷）綠色化學在推動社會可持續(xù)發(fā)展中發(fā)揮著重要作用。某科研團隊設計了一種熔鹽液相氧化法制備高價鉻鹽的新工藝，該工藝不消耗除鉻鐵礦、氫氧化鈉和空氣以外的其他原料，不產生廢棄物，實現(xiàn)了Cr—Fe—Al—Mg的深度利用和Na+內循環(huán)。工藝流程如圖：回答下列問題：（1）高溫連續(xù)氧化工序中被氧化的元素是_______(填元素符號)。（2）工序①的名稱為__。（3）濾渣的主要成分是__(填化學式)。（4）工序③中發(fā)生反應的離子方程式為_______。（5）物質V可代替高溫連續(xù)氧化工序中的NaOH，此時發(fā)生的主要反應的化學方程式為__，可代替NaOH的化學試劑還有_______(填化學式)。（6）熱解工序產生的混合氣體最適宜返回工序_______(填“①”或“②”或“③”或“④”)參與內循環(huán)。（7）工序④溶液中的鋁元素恰好完全轉化為沉淀的pH為__。(通常認為溶液中離子濃度小于10-5mol?L-1為沉淀完全；A1(OH)3+OH-?Al(OH)：K=100.63，Kw=10-14，Ksp[A1(OH)3]=10-33)19．（2021·湖南卷）可用于催化劑載體及功能材料的制備。天然獨居石中，鈰(Ce)主要以形式存在，還含有、、、等物質。以獨居石為原料制備的工藝流程如下：回答下列問題：（1）鈰的某種核素含有58個質子和80個中子，該核素的符號為_______；（2）為提高“水浸”效率，可采取的措施有_______(至少寫兩條)；（3）濾渣Ⅲ的主要成分是_______(填化學式)；（4）加入絮凝劑的目的是_______；（5）“沉鈰”過程中，生成的離子方程式為_______，常溫下加入的溶液呈_______(填“酸性”“堿性”或“中性”)(已知：的，的，)；（6）濾渣Ⅱ的主要成分為，在高溫條件下，、葡萄糖()和可制備電極材料，同時生成和，該反應的化學方程式為_______20．（2021·廣東卷）對廢催化劑進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，的，；；；該工藝中，時，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，也會沉淀。為避免中混入沉淀，溶液中_______(列出算式)時，應停止加入溶液。（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程如圖所示，圖中所示致密保護膜為一種氧化物，可阻止刻蝕液與下層(砷化鎵)反應。

①該氧化物為_______。②已知：和同族，和同族。在與上層的反應中，元素的化合價變?yōu)?5價，則該反應的氧化劑與還原劑物質的量之比為_______。21.（2020·新課標Ⅲ）某油脂廠廢棄的油脂加氫鎳催化劑主要含金屬Ni、Al、Fe及其氧化物，還有少量其他不溶性物質。采用如下工藝流程回收其中的鎳制備硫酸鎳晶體(NiSO4·7H2O)：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Ni2+Al3+Fe3+Fe2+開始沉淀時(c=0.01mol·L?1)的pH沉淀完全時(c=1.0×10?5mol·L?1)的pH7.28.73.74.72.23.27.59.0回答下列問題：（1）“堿浸”中NaOH的兩個作用分別是__________________