專題13 工藝流程綜合題-2023年高考化學(xué)真題題源解密（新高考專用）（解析版）

專題十三工藝流程綜合題

目錄：

2023年真題展現(xiàn)

考向一以礦產(chǎn)資源為原料的制備類工藝流程

考向二以金屬元素為原料的制備類工藝流程

考向三以化工材料為原料的制備類工藝流程

考向四回收類工藝流程

考向五雜質(zhì)的去除類工藝流程

真題考查解讀

近年真題對(duì)比

考向一以礦產(chǎn)資源為原料的制備類工藝流程

考向二以工業(yè)廢棄物為原料的制備類工藝流程

考向三以化工材料為原料的制備類工藝流程

考向四回收類工藝流程

考向五雜質(zhì)的去除類工藝流程

命題規(guī)律解密

名校模擬探源

易錯(cuò)易混速記

考向一以礦產(chǎn)資源為原料的制備類工藝流程

1.(2023?浙江卷6月第2()題)某研究小組用鋁土礦為原料制備絮凝劑聚合氯化鋁([A12(OH)aClb]m，a=l~5)

按如下流程開展實(shí)驗(yàn)。

NaOH溶液

O-25OV

過渡

1

已知：①鋁十一礦主要成分為ALO,含少量Fe2O3和Si02。用NaOH溶液溶解鋁土礦過程中SiCh轉(zhuǎn)變?yōu)殡y

溶性的鋁硅酸鹽。

a

@[Al2(OH)aab]m的絮凝效果可用鹽基度衡量，鹽基度二

a+b

當(dāng)鹽基度為0.60-0.85時(shí)，絮凝效果較好。

請(qǐng)回答：

(1)步驟1所得濾液中主要溶質(zhì)的化學(xué)式是___________o

(2)下列說法不氐砸的是o

A.步驟I,反應(yīng)須在密閉耐高壓容器中進(jìn)行，以實(shí)現(xiàn)所需反應(yīng)溫度

B.步驟1【，濾液濃度較大時(shí)通入過量CO?有利于減少A1(OH)3沉淀中的雜質(zhì)

c.步驟in,為減少AI(OH)3吸附的雜質(zhì)，洗滌時(shí)需對(duì)漏斗中的沉淀充分?jǐn)嚢?/p>

D.步驟中控制A1(OH)3和AI03的投料比可控制產(chǎn)品鹽基度

(3)步驟V采用如圖所示的蒸汽浴加熱，儀器A的名稱是___________；步驟V不宜用酒精燈直接加熱的

原因是___________o

(4)測(cè)定產(chǎn)品的鹽基度。

G的定量測(cè)定：稱取一定量樣品，配成溶液，移取25.00mL。溶液于錐形瓶中，調(diào)pH=6.5?10.5,滴加指

示劑KzCrCh溶液。在不斷搖動(dòng)下，用0.100。moll"AgNC%標(biāo)準(zhǔn)溶液滴定至淺紅色(有AgzCrO沉淀)，

30秒內(nèi)不褪色。平行測(cè)試3次，平均消耗AgNCh標(biāo)準(zhǔn)溶液22.50mL。另測(cè)得上述樣品溶液中

c(Al3+)=0.1(X)()molL\

①產(chǎn)品的鹽基度為O

②測(cè)定C卜過程中溶液pH過低或過高均會(huì)影響測(cè)定結(jié)果，原因是。

【答案】(l)NaAKh(2)C

(3)蒸發(fā)皿酒精燈直接加熱受熱不均勻，會(huì)導(dǎo)致產(chǎn)品鹽基度不均勻

(4)0.7pH過低，指示劑會(huì)與氫離子反應(yīng)生成重銘酸跟，會(huì)氧化氯離子，導(dǎo)致消耗的硝酸銀偏少，而

pH過高，氫氧根會(huì)與銀離子反應(yīng)，導(dǎo)致消耗的硝酸銀偏多

【解析】鋁土礦主要成分為AbO3,含少量Fe2O3和SiO?,向鋁土礦中加氫氧化鈉溶液，得到難溶性鋁硅酸

鹽、偏鋁酸鈉，氧化鐵不與氫氧億鈉溶液反應(yīng)，過濾，濾液中主要含偏鋁酸鈉，向偏鋁酸鈉溶液中通入二

氧化碳，過濾，得到氫氧化鋁沉淀，分為兩份，一份加入鹽酸得到氯化鋁，將兩份混合得到聚合氯化鋁溶

液，加熱得到聚合氯化鋁固體。

（1）根據(jù)題中信息步驟1所得濾液中主要溶質(zhì)的化學(xué)式是NaAKh；

（2）步驟I,反應(yīng)所學(xué)溫度高于100C,因此反應(yīng)須在密閉耐高壓容器中進(jìn)行，以實(shí)現(xiàn)所需反應(yīng)溫度，故A

正確；步驟U,濾液濃度較大時(shí)通入過量CO2生成氫氧化鋁和碳酸氫鈉溶液，有利于減少AI（0H）3沉淀中

的雜質(zhì)，故B正確；步驟山，洗滌時(shí)不能需對(duì)漏斗中的沉淀充分?jǐn)嚢?，故C錯(cuò)誤；[A12（OH）aClb]m中a、

b可通過控制A1（OH）3和AlCb的投料比來控制產(chǎn)品鹽基度，故D正確；綜上所述，答案為：Co

（3）步驟V采用如圖所示的蒸汽浴加熱，根據(jù)圖中信息得到儀器A的名稱是蒸發(fā)皿；酒精燈直接加熱受

熱不均勻，會(huì)導(dǎo)致產(chǎn)品鹽基度不均勻，而用蒸汽浴加熱，受熱均勻，得到的產(chǎn)品鹽基度均勻；

①根據(jù)樣品溶液中氯離子物質(zhì)的量濃度為00

（4）CrAgNO3,°/°molL"O.O22.5OL=o09mol

0.025L

n（Al3+）:n（Cr）=10:9,根據(jù)電荷守恒得到網(wǎng)式。叫2。J產(chǎn)品的鹽基度為丁若《二0-7；②測(cè)定。一過程中

溶液pH過低或過高均會(huì)影響測(cè)定結(jié)果，原因是pH過低，指示劑會(huì)與氫離了-反應(yīng)生成重格酸跟，會(huì)氧化氯

離子，導(dǎo)致消耗的硝酸銀偏少，而pH過高，氫氧根會(huì)與銀離子反應(yīng)，導(dǎo)致消耗的硝酸銀偏多。

2.（2023?北京卷第18題）以銀錦精礦（主要含Ag?S、MnS、FeS?）和氧化鋅礦（主要含MnO?）為原料聯(lián)合

提取銀和鋅的一種流程示意圖如下。

已知：酸性條件下，MM）2的氧化性強(qiáng)于Fe3+。

（1）“浸鐳”過程是在HNSOJ溶液中使礦石中的錦元素浸出，同時(shí)去除FeS?,有利于后續(xù)銀的浸出：礦石

中的銀以Ag2s的形式殘留于浸鎰渣中。

①“浸缽”過程中，發(fā)生反應(yīng)則可推斷：（填”/或“<”）

MnS+2H+=Mn2++H2ST,Ksp（MnS）_________

Ksp（Ag2S）o

②在H2sO4溶液中，銀鎰精礦中的FeS?和氧化錦礦中的MnO?發(fā)生反應(yīng)，則浸鎬液中主要的金屬陽離子

有。

（2）“浸銀”時(shí)，使用過量FeJ、HC1和CaCI2的混合液作為浸出劑，將Ag2s中的銀以[AgJ「形式

浸出。

①將“浸銀”反應(yīng)的離子方程式補(bǔ)充完整：。

3+

□Fe+Ag2S+□______□____________+2[AgCl?1+S

②結(jié)合平衡移動(dòng)原理，解釋浸出劑中C「、H+的作用：

（3）“沉銀”過程中需要過量的鐵粉作為還原劑。

①該步反應(yīng)的離子方程式有o

②一定溫度下，Ag的沉淀率隨反應(yīng)時(shí)間的變化如圖所示。解釋t分鐘后Ag的沉淀率逐漸減小的原因:

O'時(shí)間/min

（4）結(jié)合“浸鐳”過程，從兩種礦石中各物質(zhì)利用的角度，分析快合提取銀和鋅的優(yōu)勢(shì)：o

【答案】⑴>Fe5+>Mn2+

3+-

（2）2Fe3++Ag2s+4Cr=*2Fe+2[AgCi2]+SCT是為了與Ag2s電離出的Ag+結(jié)合生成

[A5C12]~.使平衡正向移動(dòng),提言AgjS的浸出率：H.是為了抑制Fe3+水解，防?卜牛成Fe（0H）3沉淀

2+3+2f3+

（3）2[AgCl2]+Fe=Fe+2Ag+4C「、2Fe+Fe=3FeFe?+被氧氣氧化為Fe?Fp把Ag

氧化為Ag，

（4）可將兩種礦石中的鋅元素同時(shí)提取到浸鐳液中，得到MnSO,，同時(shí)將銀元素和缽元素分離開；生成

的Fe3+還可以用于浸銀，節(jié)約氧化劑

【解析】銀缽精礦.（主要含Ag?S、MnS、FeS?）和氧化鎰礦（主要含MnO?）混合加H2s溶液，使礦石中

的錦元素浸出，同時(shí)去除FeS2,礦石中的銀以Ag2s的形式殘留「浸鎰渣中，浸鎰液中主要的金屬陽離子

有Fe3+、MM+；浸鋅渣中Ag2s與過量FeCl,、HC1和CaQ2的混合液反應(yīng)，將Ag2s中的根以[AgCl21

形式浸出，用鐵粉把[AgCl?1還原為金屬銀。

（1）①“浸缽”過程中，礦石中的銀以Ag2s的形式殘留于浸鎰渣中，MnS發(fā)生反應(yīng)

+2+

MnS+2H=Mn+H2ST,硫化錦溶于強(qiáng)酸而硫化銀不溶于強(qiáng)酸，則可推斷：Ksp（MnS）>Ksp（Ag2S）；

②根據(jù)信息，在H2s。4溶液中二氧化缽可將Fe2+氧化為Fe3+,自身被還原為Mi?+,則浸缽漫中主要的金

屬陽離子有Fe"、Mn"。

（2）①Ag2s中s元素化合價(jià)升高，F(xiàn)e元素化合價(jià)降低，根據(jù)得失電子守恒、元素守恒，該離子方程式為

3+2h-

2Fe+Ag2S+4C「三、2Fe+2[AgCl2]4-S；

②cr■是為了與Ag2s電離出的Ag+結(jié)合生成[AgCl2]，使平衡正向移動(dòng)，提高Ag2s的浸出率；H'是為

了抑制Fe3+水解，防止生成Fe（OH%沉淀。

(3)①鐵粉可將[AgCl?「還原為單質(zhì)銀，過量的鐵粉還可以與鐵離子發(fā)生反應(yīng)，因此離子方程式為

-2+-2+

2[AgCI2]+Fe=Fe+2Ag+4C1、2Fu*+Fe=3Fe；

②溶液中生成的Fe?+會(huì)被空氣中的氧氣緩慢氧化為Fe'+,Fe?*把部分Ag氧化為Ag',因此tmin后銀的

沉淀率逐漸降低。

(4)聯(lián)合提取銀和鎰的優(yōu)勢(shì)在于“浸缽”過程可將兩種礦石中的鎰元素同時(shí)提取到浸鎰液中，將銀元素和缽

元素分離開，利用MnO?的氧化性將FeS?中的Fe?+氧化為Fe3,同時(shí)生成的Fe3+還可以用于浸銀，節(jié)約

氧化劑，同時(shí)得到MnSO4。

考向二以金屬元素為原料的制備類工藝流程

3.(2023?湖南卷第17題)超純Ga(CH3)3是制備第三代半導(dǎo)體的支撐源材料之一，近年來，我國(guó)科技工作

者開發(fā)了超純純化、超純分析和超純灌裝一系列高新技術(shù)，在研制超純Ga(CH03方面取得了顯著成果，工

業(yè)上以粗錢為原料，制備超純Ga(CH3)3的工藝流程如下：

WGa

已知：①金屬Ga的化學(xué)性質(zhì)和A1相似，Ga的熔點(diǎn)為29.8C；

②Et2O(乙醛)和NR3(三正辛胺)在上述流程中可作為配體；

③相關(guān)物質(zhì)的沸點(diǎn)：

物質(zhì)

Ga(CH3)3Et2OCH3INR3

沸點(diǎn)/℃55.734.642.4365.8

回答下歹1問題：

(1)晶體Ga(CHs)3的晶體類型是；

(2)“電解精煉”裝置如圖所示，電解池溫度控制在40-45C的原因是_______，陰極的電極反應(yīng)式為

出料口陽極殘液出口

(3)“合成Ga(CH3)3(Et2O)”工序中的產(chǎn)物還包括MgL和CH3MgI,寫出該反應(yīng)的化學(xué)方程式：；

(4)“殘?jiān)苯?jīng)純水處理，能產(chǎn)生可燃性氣體，該氣體主要成分是；

(5)下列說法錯(cuò)誤的是:

A.流程中Et2O得到了循環(huán)利用

B.流程中，“合成Ga2Mg<至“工序X”需在無水無氧的條件下進(jìn)行

C.“工序X”的作用是解配Ga(CH3)3(NR3),并蒸出Ga(CH3)3

D.用核磁共振氫譜不能區(qū)分Ga(CH3)3和CH"

(6)直接分解Ga(CH3)3(Et2O)不能制備超純Ga(CH3)3,而本流程采用“配體交換”工藝制備超純Ga(CH3)3理

由是;

。)比較分子中的C-Ga-C鍵角大小：Ga(CH3)3Ga(CH3)3(Et2O)(填“〉域"=”)，其原因是_______。

【答案】(I)分子晶體(2)保證Ga為液體，便于純Ga流出Ga3++3e-=Ga

(3)8cH3l+2Et2O+Ga2Mg5=2Ga(CH3)3(Et2O)+3Mgi2+2CH3MgI；(4)CH4(5)D

(6)NR3沸點(diǎn)較高，易與Ga(CM)3分離，Et2O的沸點(diǎn)低于Ga(CH3)3,一起氣化,難以得到超純Ga(CHb)3

(7)>Ga(CH3)3中Ga為sp?雜化，所以為平面結(jié)構(gòu)，而Ga(CH3)3(Et2。)中Ga為sp?雜化，所以為四面

體結(jié)構(gòu)，故夾角較小

【解析】以粗像為原料，制備超純Ga(CH3)3,粗Ga經(jīng)過電解精煉得到純Ga,Ga和Mg反應(yīng)生產(chǎn)Ga2Mg5,

Ga2Mg5和CH"、山2。反應(yīng)生成Ga(CH3)3(Et2。)、Mgb和CH3MgI,然后經(jīng)過蒸發(fā)溶劑、蒸鏘，除去殘?jiān)?/p>

MgL、CH?MgL加入NR3進(jìn)行配體交換、進(jìn)一步蒸出得到超純Ga(CH3)3,EtzO重復(fù)利用，據(jù)此解答。

(1)晶體Ga(CH3)3的沸點(diǎn)較低，晶體類型是分子晶體；

(2)電解池溫度控制在40-45C可以保證Ga為液體，便于純Ga流出；粗Ga在陽極失去電子，陰極得到

Ga,電極反應(yīng)式為Ga3++3e-=Ga；

(3)“合成Ga(CH3)3(El2O)”工序中的產(chǎn)物還包括Mgb和CH3MgI,該反應(yīng)的化學(xué)方程式

8cH3l+2Et2O+Ga2Mgs=2Ga(CH3)3(Et2O)+3Mgi2+2CH3MgI；

⑷“殘?jiān)?，，含CH3MgI,經(jīng)純水處理，能產(chǎn)生可燃性氣體CH*

(5)根據(jù)分析，流程中日20得到了循環(huán)利用，A正確；Ga(CH；)3(Et2O)容易和水反應(yīng)，容易被氧化，則流

程中，“合成Ga2Mg丁至“工序X”需在無水無氧的條件下進(jìn)行，B正確；“配體交換”得到Ga(CH3)3(NR?,“工

序X”先解構(gòu)Ga(CH3)3(NR3)后蒸出Ga(CH3)3,C正確；二者甲基的環(huán)境不同，核磁共振氫譜化學(xué)位移不同，

用核磁共振氫譜能區(qū)分Ga(CH3)3和CH4,D錯(cuò)誤；故選D；

(6)直接分解Ga(CH3)3(El2O)時(shí)由于曰2。的沸點(diǎn)較低，與Ga(CFh)3一起蒸出，不能制備超純Ga(CH3)3,

而本流程采用“配體交換”工藝制備超純Ga(CH3)3的理由是，根據(jù)題給相關(guān)物質(zhì)沸點(diǎn)可知，NRj沸點(diǎn)遠(yuǎn)高于

Ga(CH3)3,與Ga(CH3)3易分離；

2

(7)分子中的C-Ga-C鍵角Ga(CH3)3>Ga(CH3)3(Et2O),其原因是Ga(CH3)3中Ga為sp雜化，所以為平面

結(jié)構(gòu)，而Ga(CH3)3(El2O)中Ga為sp，雜化，所以為四面體結(jié)構(gòu)，故夾角較小。

考向三以化工材料為原料的制備類工藝流程

4.(2023?全國(guó)甲卷第26題)BaTiO3是一種壓電材料。以BaSCh為原料，采用下列路線可制備新狀BaTiCh。

TiCL

CO濾渣母液濾液

回答卜列問題：

(1)“焙燒”步驟中碳粉的主要作用是_______。

(2)“焙燒”后固體產(chǎn)物有BaCh、易溶于水的BaS和微溶于水的CaS?！敖　睍r(shí)主要反應(yīng)的離子方程式為

(3)“酸化”步驟應(yīng)選用的酸是______(填標(biāo)號(hào))。

a.稀硫酸b.濃硫酸c.鹽酸d.磷酸

(4)如果焙燒后的產(chǎn)物直接用酸度取，是否可行？,其原因是o

(5)“沉淀”步驟中生成BaTiO(C2Oj的化學(xué)方程式為。

(6)“熱分解”生成粉狀鈦酸鋼，產(chǎn)生的〃coj%o=。

【答案】(1)做還原劑，將BaSCh還原

2--

(2)S+H2O-HS-+OH

(3)c(4)不叫丁CaS也會(huì)與鹽酸反應(yīng)生成可溶于水的CaCk,導(dǎo)致BaCb溶液中混有CaCb朵

質(zhì)無法除去、最終所得產(chǎn)品的純度降低

(5)BaCl2+TiCl4+H2O+2(NH4)9C2O4=BaTiO(C2O4),J+4NH4C1+2HC1

(6)1:1

【解析】由流程和題中信息可知，BaSO,與過量的碳粉及過量的氯化鈣在高溫下焙燒得到CO、BaCh,易溶

于水的BaS和微溶于水的CaS；燒渣經(jīng)水浸取后過濾，濾渣中碳粉和CaS,濾液中有BaCL和BaS；濾液經(jīng)

酸化后濃縮結(jié)晶得到BaCL晶體：BaCb晶體溶于水后，加入TiCI,和(NH4)2c將鋼離子充分沉淀得到

BaTiO（C2O4）2:BaTiO（C2。J經(jīng)熱分解得到BaTiO.。

（1）“焙燒”步驟中，BaSCU與過量的碳粉及過量的氯化鈣在高溫下焙?燒得到CO、BaCI2>BaS和CaS,BaSCh

被還原為BaS,因此，碳粉的主要作用是做還原劑，將BaSO4還原。

2

（2）S2?易發(fā)生水解生成HS,S+H2OHS+OH。

（3）“酸化”步驟是為了將BaS轉(zhuǎn)化為易溶液于的鋼鹽，由于硫酸鋼和磷酸釧均不溶于水，而BaCb可溶于

水，因此，應(yīng)選用的酸是鹽酸，選c。

（4）如果焙燒后的產(chǎn)物直接用酸浸取是不可行的，其原因是CaS也會(huì)與鹽酸反應(yīng)生成可溶于水的CaCb,

導(dǎo)致BaCb溶液中混有CaCh雜質(zhì)無法除去、最終所得產(chǎn)品的純度降低。

（5）“沉淀”步驟中生成BaTiO（C2O4）,的化學(xué)方程式為：BaCI24-TiCl4+H2O+2（NH4）2C2O4=

BaTiO（C2O4）,+4NH4C1+2HCI0

（6）“熱分解”生成粉狀鈦酸鋼，該反應(yīng)的化學(xué)方程式為，BaTiO（C2O4）2=BaTiO3+2CO2；+2COT,

因此，產(chǎn)生的幾。2：勺。=1:1。

考向五回收類工藝流程

5.（2023?遼寧卷第16題）某工廠采用如下工藝處理銀鉆礦硫酸浸取液（含）Ni?+、Co2\Fc2\Fe3\Mg?+和

Mn2+）o實(shí)現(xiàn)銀、鉆、鎂元素的回收。

混合氣

石灰乳（SO2+空氣）NaOHNaOH

1_____]L濾液]濾液]

硫酸浸取液—>氧化------->沉鉆鍥----->沉鎂一上層清液

濾渣鉆銀渣沉渣

已知:

物質(zhì)Fe(OH%CO(OH)2Ni(OH)2Mg(OH)2

K’。10~37410-14.7IO-147IO-108

回答下列問題:

（1）用硫酸浸取銀鉆礦時(shí)，提高浸取速率的方法為（答出一條即可）。

⑵噪化”中，混合氣在金屬離子的催化作用下產(chǎn)生具有強(qiáng)氧化性的過一硫酸（H2so5）,ImolH2s05中過氧

鍵的數(shù)目為。

（3）“氧化”中，用石灰乳調(diào)節(jié)pH=4,Mi/被H2so5氧化為MnCh,該反應(yīng)的離子方程式為（H2so5

的電離第一步完全，第二步微弱）；漉渣的成分為MnO?、（填化學(xué)式）。

(4)“氧化”中保持空氣通入速率不變，Mn(II)氧化率與時(shí)間的關(guān)系如下。SOz體積分?jǐn)?shù)為時(shí)，Mn(H)

氧化速率最大：繼續(xù)增大S02體積分?jǐn)?shù)時(shí)，Mn(H)氧化速率減小的原因是。

%

>、

F

M

=

)

U

W

(5)“沉鉆銀”中得到的Co(H)在空氣中可被氧化成CoO(OH),該反應(yīng)的化學(xué)方程式為

(6)“沉鎂”中使Mg2+沉淀完全(25℃),需控制pH不低于(精確至().1)。

【答案】(1)適當(dāng)增大硫酸濃度或適當(dāng)升高溫度或?qū)㈠涖@礦粉碎增大接觸面積

2

(2)NA(3)H2O+Mn++HSO5=MnO2+SO；+3H'Fe(OH)3

(4)9.0%SO2有還原性，過多將會(huì)降低H2sOs的濃度，降低Mn(H)氧化速率

(5)4CO(OH)2+O2=4COO(OH)+2H,O

(6)II.I

【解析】在“氧化”中，混合氣在金屬離子的催化作用下產(chǎn)生具有強(qiáng)氧化性的過一硫酸(H2so5),用石灰乳調(diào)

節(jié)pH=4,MM+被H2sos氧化為MnCh,發(fā)生反應(yīng)Hq+Mn"+HSO產(chǎn)Mn()2+SO；+3H+,F03+水解同時(shí)生成氫氧

化鐵，“沉鉆銀”過程中，Co2+變?yōu)镃O(OH)2,在空氣中可被氧化成COO(OH)“

(1)用硫酸浸取銀缽礦時(shí)，為提高浸取速率可適當(dāng)增大硫酸濃度、升高溫度或?qū)y鉆礦粉碎增大接觸面積

(2)H2s05的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)式為01一0"0-所以ImolH2s05中過氧鍵的數(shù)目為NA

AT

2+

(3)用石灰乳調(diào)節(jié)pH=4,Mn被H2sOs氧化為MnO2，該反應(yīng)的離子方程式為：

2++

H2O+Mn+HSO5=MnO2+SO-+3H；氫氧化鐵的Ksp=10”4,當(dāng)鐵離子完全沉淀時(shí)，溶液中

c(Fe3+)=10-5mol/L,Ksp=c(OH)5xc(Fe3+)=c(OH)3x105=10'374,c(OH)=10l08mol/L,根據(jù)Kw=1014,

pH=3.2,此時(shí)溶液的pH=4,則鐵離子完全水解，生成氫氧化鐵沉淀，故濾渣還有氫氧化鐵；

(4)根據(jù)圖示可知SO2體積分?jǐn)?shù)為0.9%時(shí)，Mn(II)氧化速率最大；繼續(xù)增大SO2體積分?jǐn)?shù)時(shí)，由于SO?

有還原性，過多將會(huì)降低H2sOs的濃度，降低Mn(II)氧化速率

(5)“沉鉆銀”中得到的CO(OH)2,在空氣中可被氧化成CoO(OH),該反應(yīng)的化學(xué)方程式為：

4Co(OH),+O,=4CoO(OH)+2H,O；

(6)氫氧化鎂的Ksp=10"。?8,當(dāng)鎂禽子完全沉淀時(shí),c(Mg2+)=10-5moi/L,根據(jù)Ksp可計(jì)算c(OH-)=IO-29mol/L,

根據(jù)Kw=10、c(H+)=10HJmol/L,所以溶液的pH=ll.l；

6.12023?湖北卷第16題)SiCL是生產(chǎn)多晶硅的副產(chǎn)物。利用SiCl,對(duì)廢棄的鋰電池正極材料LiC。。2進(jìn)

行氯化處理以回收Li、C。等金屬，工藝路線如下:

回答下列問題:

(1)C。位于元素周期表第周期，第族。

(2)燒渣是LiCl、CoCl2和Si。？的混合物，“500℃焙燒”后剩余的Sid,應(yīng)先除去，否則水浸時(shí)會(huì)產(chǎn)生大

量煙霧，用化學(xué)方程式表示其原因______o

(3)鑒別洗凈的“濾餅3”和固體Na2cO3常用方法的名稱是。

(4)已知K、p[Co(OH)21=5.9xl(r”，若“沉鉆過濾，，的pH控制為10.0,則溶液中c(?+濃度為

mol.U1?>“850。燃燒”時(shí)的化學(xué)方程式為。

(5)導(dǎo)致siCL比CCL易水解的因素有(填標(biāo)號(hào))。

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(jià)層軌道

【答案】⑴4V1D(2)SiCl4+3H2O=H2SiO5+4HCl(3)焰色反應(yīng)

850℃

(4)5.9x1046CO(OH)2-bO2^=2Co3O4+6H2O(5)abd

【解析】由流程和題中信息可知，LiCoO?粗品與SiCL在500℃焙燒時(shí)生成氧氣和燒渣，燒渣是Li。、C0CI2

和SiCh的混合物；燒渣經(jīng)水浸、過濾后得濾液1和濾餅1,濾餅1的主要成分是SiCh和H2SiO3；濾液1用

氫氧化鈉溶液沉鉆，過濾后得濾餅2(主要成分為Co

(OH)2)和濾液2(主要溶質(zhì)為L(zhǎng)iCD；濾餅2置丁空氣中在850℃搬燒得到C5O4;濾液2經(jīng)碳酸鈉溶液沉

鋰，得到濾液3和濾餅3,濾餅3為L(zhǎng)i2c03。

(l)C。是27號(hào)元素，其原子有4個(gè)電子層，其價(jià)電子排布為3d74s2,元素周期表第8、9、10三個(gè)縱行合

稱第VIII族，因此，其位于元素周期表第4周期、第VIII族。

(2)“500C焙燒”后剩余的SiCL應(yīng)先除去，否則水浸時(shí)會(huì)產(chǎn)生大量煙霧，由此可知，四氯化硅與可水反應(yīng)

且能生成氯化氫和硅酸，故其原因是：SiCL遇水劇烈水解，生成硅酸和氯化氫，該反應(yīng)的化學(xué)方程式為

SiCl4+3H2O=H2SiO3+4HC1o

（3）洗凈的“濾餅3”的主要成分為L(zhǎng)i2cCh,常用焰色反應(yīng)鑒別Li2cCh和Na2co3,Li2cO3的焰色反應(yīng)為紫

紅色，而Na2cCh的焰色反應(yīng)為黃色。故鑒別“濾餅3”和固體Na2cCh常用方法的名稱是焰色反應(yīng)。

已知巴若“沉鉆過濾”的控制為則溶液中

(4)Ksp[Co(OH)J=5.9xlOpH10.0,c(OHT)=l.Ox10-4moJ.L-i,

詡濃度為"5.9x1015

molL-1=5.9x107

(1.0x10”>

“850C煨燒”時(shí)，Co（OH）2與02反應(yīng)生成Co.Qj和HO該反應(yīng)的化學(xué)方程式為

850℃

、

6Co（OH）?+O2co3O4+6H,Oo

（5）Si-Cl鍵極性更大，則Si-Cl鍵更易斷裂，因此,SiC14比CC14易水解，a有關(guān);Si的原子半徑更大,

因此，SiCb中的共用電子對(duì)更加偏向于Q,從而導(dǎo)致Si-Cl鍵極性更大，且Si原子更易受到水電離的OH

的進(jìn)攻，因此，SiCL比CCL易水解，b有關(guān)；通常鍵能越大化學(xué)鍵越穩(wěn)定且不易斷裂，因此，Si-Cl鍵鍵能

更大不能說明Si-Cl更易斷裂，故不能說明SiCL比CCL易水解：c無關(guān)；Si有更多的價(jià)層軌道，因此更易

與水電離的OH-形成化學(xué)鍵，從而導(dǎo)致SiCL比CCL易水解，d有關(guān)；綜上所述，導(dǎo)致SiCL比CC14易水解

的因素有abd“

考向五雜質(zhì)的去除類工藝流程

7.（2023?新課標(biāo)卷第27題）絡(luò)和帆具有廣泛用途。鋁鈕渣中鋁和機(jī)以低價(jià)態(tài)含氧酸鹽形式存在，主要雜質(zhì)

為鐵、鋁、硅、磷等的化合物，從銘鈕渣中分離提取格和帆的一種流程如下圖所示：

Na,CO.MgS。,溶液

稀溶液稀溶液

NaOHH2OH2sO4(NHD2SO4H2sO4Na2s2O5

已知：最高價(jià)格酸根在酸性介質(zhì)中以Cr2。歹存在，在堿性介質(zhì)中以CrO｝存在。

回答下列問題：

（1）煨燒過程中，鈕和格被氧化為相應(yīng)的最高價(jià)含氧酸鹽，其中含鋁化合物主要為（填化學(xué)式）。

（2）水浸渣中主要有SiCh和o

（3）“沉淀”步驟調(diào)pH到弱堿性，主要除去的雜質(zhì)是_______0

“除硅磷”步驟中，使硅、磷分別以和的形式沉淀，該步需要控制溶液的以

（4）MgSQMgNH4P04pH^9

達(dá)到最好的除雜效果，若pH<9時(shí)，會(huì)導(dǎo)致；pH>9時(shí)，會(huì)導(dǎo)致o

（5）“分離鈕”步驟中，將溶液pH調(diào)到1.8左右得到V2O5沉淀，V2O5在pH<l時(shí)，溶解為V0；或VO?*在

堿性條件下，溶解為VO?或VO：,上述性質(zhì)說明V2O5具有（填標(biāo)號(hào)）。

A.酸性B.堿性C.兩性

（6）“還原”步驟中加入焦亞硫酸鈉（Na2s20。溶液，反應(yīng)的離子方程式為o

2

【答案】（1）NazCrCh（2）R2O3（3）SiO3-

（4）不能形成MgNH4PO4沉淀不能形成MgSiOi沉淀

22+3+2

（5）C（6）2Cr2O7+3S2O5+10H=4Cr+6SO4+5H2O

【解析】由題給流程可知，格機(jī)渣在氫氧化鈉和空氣中燃燒，將帆、絡(luò)、鋁、硅、磷等元素轉(zhuǎn)化為相應(yīng)的

最高價(jià)含氧酸鹽，煨燒渣加入水浸取、過濾得到含有二氧化硅、氧化鐵的濾渣和濾液；向?yàn)V液中加入稀硫

酸調(diào)節(jié)溶液pH將硅元素轉(zhuǎn)化為硅酸沉淀，過濾得到硅酸濾渣和濾液；向?yàn)V液中加入硫酸鎂溶液、硫酸鍍?nèi)?/p>

液將硅元素、磷元素轉(zhuǎn)化為MgSiCh和MgNH4Po4沉淀，過濾得到含有MgSiCh、MgNH4PO4的濾渣和濾液；

向?yàn)V液中加入稀硫酸調(diào)節(jié)溶液pH將鋼元素轉(zhuǎn)化為五氧化二帆，過濾得到五氧化二鋼和濾液；向漉液中焦亞

硫酸鈉溶液將鈉元素轉(zhuǎn)化為三價(jià)儕離子，調(diào)節(jié)溶液pH將鈉元素轉(zhuǎn)化為氫氧化鈉沉淀，過濾得到氫氧化鈉。

（1）由分析可知，煙燒過程中，銘元素轉(zhuǎn)化為銘酸鈉，故答案為：Na2CrO4；

（2）由分析可知，水浸渣中主要有二氧化硅、氧化鐵，故答案為：Fe2O3Fe2O3；

（3）由分析可知，沉淀步驟調(diào)pH到弱堿性的目的是將硅元素轉(zhuǎn)化為硅酸沉淀，故答案為：SiO32"；

（4）由分析可知，加入硫酸鎂溶液、硫酸錢溶液的目的是將硅元素、磷元素轉(zhuǎn)化為MgSiCh利MgNH4PCh

沉淀，若溶液pH<^時(shí),會(huì)導(dǎo)致磷元素不能形成MgNKPO」沉淀若溶液pH>9時(shí)，會(huì)導(dǎo)鎂離子生成氫氧化鈉

沉淀，不能形成MgSiCh沉淀，導(dǎo)致產(chǎn)品中混有雜質(zhì)：

（5）由題給信息可知，五氧化二識(shí)水能與酸溶液反應(yīng)生成鹽和水，也能與堿溶液發(fā)生生成鹽和水的兩性氧

化物，故選C；

（6）由題意可知，還原步驟中加入焦亞硫酸鈉溶液的目的是將格元素轉(zhuǎn)化為鋁離子，反應(yīng)的離子方程式為

22++2

2Cr207+3S205+10H=4CP+6S04+5H20o

8.（2023?山東卷第17題）鹽湖鹵水（主要含Na+、Mg2\Li\C「、SO：和硼酸根等）是鋰鹽的重要來源。

一種以高鎂鹵水為原料經(jīng)兩段除鎂制備Li2c03的工藝流程如下：

鹽酸

I

鹵水TiW

I

含硼固體固體濾渣I濾渣IINaClLi2cO3

已知：常溫下，K（Li2cOj=2.2xl（r3。相關(guān)化合物的溶解度與溫度的關(guān)系如圖所示。

回答下列問題:

（1）含硼固體中的B（OH）3在水中存在平衡：B（OH）3+H2O^H*+[B（OH）4]（常溫下，K,=1（）934）；

B（0H）3與NaOH溶液反應(yīng)可制備硼砂Na2B.Qs（OH）「8H2O。常溫下，在O.iOmol-L”硼砂溶液中，

[B/D式OH）,「水解生成等物質(zhì)的最濃度的B（OH）3和[B（OH）,「，該水解反應(yīng)的離子方程式為,

該溶液pH=。

（2）濾渣I的主要成分是_____（慎化學(xué)式）；精制I后溶液中Li+的濃度為2.0mol-LL則常溫下精制II過

程中CO32-濃度應(yīng)控制在mol-L-1以下。若脫硼后直接進(jìn)行精制I,除無法回收HC1外，還將增加

的用量（填化學(xué)式）。

（3）精制I[的目的是；進(jìn)行操作X時(shí)應(yīng)選擇的試劑是，若不進(jìn)行該操作而直接濃縮,將導(dǎo)致o

2

【答案】（1）[B4o5（OH）J-+5H2O=2B（OH）3+2[B（OH）4f9.34

（2）CaSO45.5x10-1純堿

（3）加入純堿將精制I所得濾液中的Ca2+轉(zhuǎn)化為CaCCh（或除去精制【所得濾液中的Ca2+）,提高Li2cCh

純度鹽酸濃縮液中因CO32-濃度過大使得Li+過早沉淀，即濃縮結(jié)晶得到的Na。中會(huì)混有Li2c03,最

終所得Li2cCh的產(chǎn)率減小

【解析】由流程可知，鹵水中加入鹽酸脫鎂后過濾，所得濾液經(jīng)濃縮結(jié)晶后得到晶體，該晶體中含有Na+、

Li\Cl\SO42-等，焙燒后生成HC1氣體；燒渣水浸后過濾，濾液中加生石灰后產(chǎn)生沉淀，在此條件下溶解

度最小的是CaSCU,則濾渣I的主要成分為CaSOj：由于CaSCh微溶于水，精制I所得濾液中再加純堿又

生成沉淀，則濾渣II為CaCCh；精制II所得濾液經(jīng)操作X后，所得溶液經(jīng)濃縮結(jié)晶、過濾得到氯化鈉，濃

縮后的濾液中加入飽和碳酸鈉溶液沉鋰，得到Li2co3。

（1）含硼固體中的B（OH）3在水中存在平衡：B（OH）3+H.O?[B（OH）4「+H+（常溫下，K=IO-9,34）；

1

B（OH）3與NaOH溶液反應(yīng)可制備硼砂Na2B4O5（OH）4-8H2O,常溫下.在O.iOmolL硼砂溶液中，

[B40s（OH）,產(chǎn)水解生成等物質(zhì)的量濃度的B（OH）3和[B（OH）4F，該水解反應(yīng)的離子方程式為

2

|B4O5（OH）4]-+5H2O=2B（OH）3+2[B（OH）4r,由B元素守恒可知，B（OH）3和[B（OH）J的濃度

cc（H+）

均為0.20mol-L/，4=心也--------=C（H+）=10-9.34,則該溶液pH=9.34。

%（。叫

（2）由分析可知，濾渣I的主要成分是CaS04；精制I后溶液中Li+的濃度為2.0mol-L1,由

77x10-3

七,（58）=2.2x10-3可知，則常溫下精制H過程中COS-濃度應(yīng)控制在二一^-mol=5.5、107mol-L」

2.0"

以下。若脫硼后直接進(jìn)行精制【，除無法回收HC1外，后續(xù)在濃縮結(jié)晶時(shí)將生成更多的氯化鈉晶體，因此，

還將增加純堿（Na2coQ的用品。

（3）精制【中，燒渣水浸后的濾液中加生石灰后產(chǎn)生的濾渣I的主要成分為CaSCh；由于CaSOj微溶于水，

精制I所得濾液中還含有一定濃度的Ca?+,還需要除去Ca?+,因此，精制H的目的是：加入純堿將精制I

所得濾液中的Ca?+轉(zhuǎn)化為CaC03（或除去精制I所得濾液中的Ca?+）,提高Li2cO3純度。操作X是為了除

去剩余的碳酸根離子?，為了防止引入雜質(zhì)離子，應(yīng)選擇的試劑是鹽酸：加入鹽酸的目的是除去剩余的碳酸

根離子，若不進(jìn)行該操作而直接濃縮，將導(dǎo)致濃縮液中因COF濃度過大使得Li+過早沉淀，即濃縮結(jié)晶得

到的Na

CI中會(huì)混有Li2co3,最終所得Li2c03的產(chǎn)率減小。

真題考查解讀

【命題意圖】

工藝流程題以工業(yè)生產(chǎn)實(shí)際中的物質(zhì)的制備、分離、提純?yōu)槊}情境，通過工業(yè)流程框圖的呈現(xiàn)形式，考

查高中化學(xué)元素化合物知識(shí)、反應(yīng)原理、化學(xué)實(shí)驗(yàn)基本操作等核心知識(shí)的一類題型。具有情景的真實(shí)性、

復(fù)雜性、綜合性的特點(diǎn)。

【考查要點(diǎn)】工藝過程中涉及反應(yīng)條件的控制、三廢處理、回收副產(chǎn)品、物質(zhì)的循環(huán)利用等。既可以考查

學(xué)生對(duì)化學(xué)基礎(chǔ)知識(shí)的掌握和運(yùn)用情況，也可考查考生圖像、文字信息的提取、加工和處理能力、分析推

理、知識(shí)遷移的能力、計(jì)算和數(shù)據(jù)處理能力以及語言文字表述能力等綜合素養(yǎng)。

【課標(biāo)鏈接】

現(xiàn)代化學(xué)工程是將化學(xué)研究轉(zhuǎn)化為生產(chǎn)力的重要途徑之一?；瘜W(xué)工程的研究在不斷探索如何揭示物質(zhì)轉(zhuǎn)化

過程中傳遞、分離、過程強(qiáng)化和反應(yīng)之間的關(guān)系及其對(duì)產(chǎn)品組成、結(jié)構(gòu)和性質(zhì)的影響；實(shí)現(xiàn)億工過程的原

子經(jīng)濟(jì)性，發(fā)展安全高效和節(jié)能環(huán)保的物質(zhì)轉(zhuǎn)化工藝和系統(tǒng)。圍繞相關(guān)典型研究成果，引導(dǎo)學(xué)生了解化學(xué)

工程前沿研究的問題與思路。通過“氨的合成”“農(nóng)產(chǎn)品的化學(xué)加工”“精細(xì)化工產(chǎn)品的獲得”等主題學(xué)

習(xí)活動(dòng)，了解合成氨的原理、原料、重要設(shè)備、流程和意義，認(rèn)識(shí)催化劑的研制對(duì)促進(jìn)化學(xué)工業(yè)發(fā)展的重

大意義；知道化學(xué)肥料、農(nóng)藥、植物生長(zhǎng)調(diào)節(jié)劑和除莠劑及其發(fā)展趨勢(shì)；了解精細(xì)化工產(chǎn)品的生產(chǎn)及其生

產(chǎn)過程中的工藝特點(diǎn)，體驗(yàn)如何杈據(jù)物質(zhì)的性質(zhì)開發(fā)應(yīng)用前景廣闊的產(chǎn)品，認(rèn)識(shí)化工生產(chǎn)過程對(duì)人類環(huán)境

的可持續(xù)發(fā)展可能產(chǎn)生的影響。

近年真題對(duì)比

考向一以礦產(chǎn)資源為原料的制備類工藝流程

1.（2022?廣東卷）稀土（RE）包括斕、包等元素，是高科技發(fā)展的關(guān)鍵支撐。我國(guó)南方特有的稀土礦可用離

子交換法處理，一種從該類"（含鐵、鋁等元素）中提取稀土的工藝如下：

僵化MgSO■溶液月桂版納拓傕

工時(shí)1,I,,?向］,

<r物T應(yīng)取卜展取液一端濾.iT過泣sT加拄捶井口|微jxRREcug液

流通滋液2月忖酸

已知：月桂酸（C“H23coOH）熔點(diǎn)為44℃：月桂酸和（QH23coO^RE均難溶于水。該工藝條件下，稀

土離子保持+3價(jià)不變；（C“H23coO}Mg的K卬=1.8x10,,Al（0H%開始溶解時(shí)的pH為8.8；有關(guān)金

屬離子沉淀的相關(guān)pH見下表。

離子Mg2+Fe3+Al3+RE34

開始沉淀時(shí)的pH8.81.53.66.2~7.4

沉淀完全時(shí)的pH/3.24.7/

(1)“氧化調(diào)pH”中，化合，價(jià)有變4匕的金屬離子是一

(2)“過濾I”前，用NaOH溶液調(diào)pH至的范圍內(nèi)，該過程中A1"發(fā)生反應(yīng)的離子方程式為。

(3)“過濾2”后，濾餅中檢測(cè)不到Mg元素，濾液2中Mg?*濃度為2.7g-L”。為盡可能多地提取RE2，

可提高月桂酸鈉的加入量，但應(yīng)確?！斑^濾前的溶液中低于1(保留兩位

2”c(C“H23coeT)m0lL-

有效數(shù)字)。

(4)①“加熱攪拌”有利于加快RE3+溶出、提高產(chǎn)率，其原因是。

②“操作X”的過程為：先:再固液分離。

(5)該工藝中，可再生循環(huán)利用的物質(zhì)有(寫化學(xué)式)。

(6)稀土元素鈕(Y)可用于制備高活性的合金類催化劑PqY。

①還原YCI3和PtC1熔融鹽制備P^Y時(shí)，生成ImolP^Y轉(zhuǎn)移mol電子。

②P^Y/C用作氫氧燃料電池電極材料時(shí)，能在堿性溶液中高效催化O2的還原，發(fā)生的電極反應(yīng)為o

【答案】(l)Fe2+(2)4.7<pH<6.2Al^+3OH~=A/\OH\

(3)4.0x10-4(4)①加熱攪拌可加快反應(yīng)速率②冷卻結(jié)晶

日

(5)MgSO4(6)①15②O2+4c+2H20=40

【解析】由流程可知，該類礦(含鐵、鋁等元素)加入酸化MgSO,溶液浸取，得到浸取液中含有RE?+、Mg2+、

Fe2+、Fe3+、A產(chǎn)、SOf等離子,經(jīng)氧化調(diào)pH使Fe'+、A產(chǎn)形成沉淀，經(jīng)過濾除去，濾液1中含有RE'"、

Mg2+、SO：-等離子,加入月桂酸鈉，使RE5+形成(C“H23coO^RE沉淀，濾液2主要含有MgSCh溶

液，可循環(huán)利用，濾餅加鹽酸，經(jīng)加熱攪拌溶解后，再冷卻結(jié)晶，析出月桂酸，再固液分離得到RECh溶

液。

(1)由分析可知，“氧化調(diào)pH”目的是除去含鐵、鋁等元素的離子，需要將Fe2+氧化為Fe3+,以便后續(xù)除雜，

所以化合價(jià)有變化的金屬離子是Fe2+；

(2)由表中數(shù)據(jù)可知，A產(chǎn)沉淀完全的pH為4.7,而RE?十開始沉淀的pH為6.2~7.4,所以為保證F?3+、

A產(chǎn)沉淀完全，且RE3"不沉淀，要用NaOH溶液調(diào)pH至4.7WpH<6.2的范圍內(nèi)，該過程中A產(chǎn)發(fā)生反應(yīng)

的離子方程式為A產(chǎn)+30/T=4(。”)3』：

灌液中濃度為即根據(jù)勺[|?？?/p>

(3)2Mg?*2.7g-Ll0.1125mol/L,23co0kMg]=c(Mg2+)./(€:“H23coO),

若要加入月桂酸鈉后只生成（OH23coO}RE,而不產(chǎn)生（C“H23coCD）?Mg,則

KJ?"。。"]i.8xi(rK…?…?

c(C“H”C00)<-------------=4xio-4mol-L'

c(Mg2+)0.1125

（4）①“加熱攪拌”有利于加快RE升溶出、提高產(chǎn)率，其原因是加熱攪拌可加快反應(yīng)速率，故答案為：加

熱攪拌可加快反應(yīng)速率；②“操作X”的結(jié)果是分離出月桂酸，由信息可知，月桂酸（C“H23coOH）熔點(diǎn)為

44℃,故“操作X”的過程為：先冷卻結(jié)晶，再固液分離：

（5）由分析可知，該工藝中，可再生循環(huán)利用的物質(zhì)有MgSCh；

（6）①YCI3中Y為+3價(jià)，Pt。,中Pi為+4價(jià)，而Pt.?Y中金屬均為0價(jià)，所以還原YCh和Pt。,熔融

鹽制備PqY時(shí)，生成imolPqY轉(zhuǎn)移15moi電子；②堿性溶液"氫氧燃料電池正極發(fā)生還原反應(yīng)，發(fā)生

的電極反應(yīng)為O2+4e+2H2O=4OH,

2.（2022.遼寧卷）某工廠采用輝鈕礦（主要成分為Bi2s3,含有FeS2、SiCh雜質(zhì)）與軟錦礦（主要成分為

MnO2）聯(lián)合焙燒法制備BiOCl和MnSCH,工藝流程如圖:

輝欽礦

BiOCl沉淀

軟猛礦

（過蚩）

(MnCl」、FeCL溶液)

A

已知：①焙燒時(shí)過量的MnO?分解為M112O3,FeS2轉(zhuǎn)變?yōu)镕e2O3；

②金屬活動(dòng)性；Fc>（H）>Bi>Cu；

③相關(guān)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pH

Fe2+6.58.3

Fe3+1.62.8

Mn2+8.110.1

問答下列問題:

（1）為提高焙燒效率，可采取的措施為

a.進(jìn)一步粉碎礦石

b.鼓入適當(dāng)過量的空氣

C.降低焙燒溫度

（2）Bi2s3在空氣中單獨(dú)焙燒生成Bi2O3,反應(yīng)的化學(xué)方程式為o

（3）“酸浸”中過最濃鹽酸的作用為：①充分浸出臼3+和Mf?+；②

（4）濾渣的主要成分為（填化學(xué)式）。

（5）生成氣體A的離子方程式為o

（6）加入金屬Bi的目的是o

【答案】（1）ab（2）2Bi2s3+9O2^^2Bi2O3+6SO2

（3）抑制金屬離子水解（4）SiO2

+2+