高考化學(xué)第二輪專項復(fù)習(xí)專題六　大題突破2　化工流程題的綜合分析含答案或解析

化工流程題的綜合分析1.題型特點近幾年高考中工藝流程題主要是以物質(zhì)的制備、物質(zhì)的分離提純?yōu)榍榫安牧?，用框圖的形式呈現(xiàn)實際工業(yè)生產(chǎn)中添加物質(zhì)、操作的過程，設(shè)問形式包括：物質(zhì)的判斷、方程式的書寫、實驗操作、反應(yīng)條件的控制及理論解釋、產(chǎn)品組成的定性及定量分析等，能很好的考查學(xué)生綜合運用元素化合物知識、化學(xué)反應(yīng)原理、實驗技能解決實際問題的能力。2.工藝流程題的一般呈現(xiàn)形式1.(2024·安徽，15)精煉銅產(chǎn)生的銅陽極泥富含Cu、Ag、Au等多種元素。研究人員設(shè)計了一種從銅陽極泥中分離回收金和銀的流程，如下圖所示。回答下列問題：(1)Cu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(zhì)金轉(zhuǎn)化為HAuCl4的化學(xué)方程式為。

(4)“浸取3”步驟中，“浸渣2”中的(填化學(xué)式)轉(zhuǎn)化為[Ag(S2O3)2]3-。

(5)“電沉積”步驟中陰極的電極反應(yīng)式為。“電沉積”步驟完成后，陰極區(qū)溶液中可循環(huán)利用的物質(zhì)為(填化學(xué)式)。

(6)“還原”步驟中，被氧化的N2H4與產(chǎn)物Au的物質(zhì)的量之比為。

(7)Na2S2O3可被I2氧化為Na2S4O6。從物質(zhì)結(jié)構(gòu)的角度分析S4O62?的結(jié)構(gòu)為(a)而不是(b)的原因：2.(2024·河北，16)V2O5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V2O5的工藝，具有釩回收率高、副產(chǎn)物可回收和不產(chǎn)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V2O3的礦物，雜質(zhì)為大量Al2O3和少量CaO等；苛化泥的主要成分為CaCO3、NaOH、Na2CO3等。ⅱ.高溫下，苛化泥的主要成分可與Al2O3反應(yīng)生成偏鋁酸鹽；室溫下，偏釩酸鈣[Ca(VO3)2]和偏鋁酸鈣均難溶于水。回答下列問題：(1)焙燒生成的偏釩酸鹽中釩的化合價為，產(chǎn)生的氣體①為(填化學(xué)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(zhì)的主要成分為(填化學(xué)式)。

(3)在弱堿性環(huán)境下，偏釩酸鈣經(jīng)鹽浸生成碳酸鈣，發(fā)生反應(yīng)的離子方程式為

；

CO2加壓導(dǎo)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(xué)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(diào)至堿性c.攪拌d.降低NH4Cl溶液的濃度3.(2024·黑吉遼，16)中國是世界上最早利用細(xì)菌冶金的國家。已知金屬硫化物在“細(xì)菌氧化”時轉(zhuǎn)化為硫酸鹽，某工廠用細(xì)菌冶金技術(shù)處理載金硫化礦粉(其中細(xì)小的Au顆粒被FeS2、FeAsS包裹)，以提高金的浸出率并冶煉金，工藝流程如下：回答下列問題：(1)北宋時期我國就有多處礦場利用細(xì)菌氧化形成的天然“膽水”冶煉銅，“膽水”的主要溶質(zhì)為_______________________(填化學(xué)式)。

(2)“細(xì)菌氧化”中，F(xiàn)eS2發(fā)生反應(yīng)的離子方程式為。

(3)“沉鐵砷”時需加堿調(diào)節(jié)pH，生成(填化學(xué)式)膠體起絮凝作用，促進了含As微粒的沉降。

(4)“焙燒氧化”也可提高“浸金”效率，相比“焙燒氧化”，“細(xì)菌氧化”的優(yōu)勢為(填標(biāo)號)。

A.無需控溫B.可減少有害氣體產(chǎn)生C.設(shè)備無需耐高溫D.不產(chǎn)生廢液廢渣(5)“真金不怕火煉”，表明Au難被O2氧化，“浸金”中NaCN的作用為。

(6)“沉金”中Zn的作用為。

(7)濾液②經(jīng)H2SO4酸化，[Zn(CN)4]2-轉(zhuǎn)化為ZnSO4和HCN的化學(xué)方程式為

。

用堿中和HCN可生成(填溶質(zhì)化學(xué)式)溶液，從而實現(xiàn)循環(huán)利用。

答案精析精練高考真題1.(1)四ⅠB(2)Cu2+(3)2Au+8HCl+3H2O2=2HAuCl4+6H2O(4)AgCl(5)[Ag(S2O3)2]3-+e-=Ag↓+2S2O32?Na2S2O3(6)3∶4(7)(a)結(jié)構(gòu)中電子云分布較均衡，結(jié)構(gòu)較為穩(wěn)定，(b)結(jié)構(gòu)中正、負(fù)電荷中心不重合，極性較大，較不穩(wěn)定，且存在過氧鍵，過氧鍵的氧化性大于I2，故Na2S2O3不能被I解析(2)精煉銅產(chǎn)生的銅陽極泥富含Cu、Ag、Au等，銅陽極泥加入硫酸、H2O2，Cu被H2O2氧化為Cu2+進入浸出液1中，故浸出液1中含有的金屬離子主要是Cu2+，Ag、Au不反應(yīng)，浸渣1中含有Ag和Au。(3)浸渣1中含有Ag和Au，向浸渣1中加入鹽酸、H2O2，Au與鹽酸、H2O2反應(yīng)生成HAuCl4和H2O，化學(xué)方程式為2Au+8HCl+3H2O2=2HAuCl4+6H2O。(4)浸渣1中含有Ag和Au，向浸渣1中加入鹽酸、H2O2，Ag轉(zhuǎn)化為AgCl，浸渣2中含有AgCl，AgCl與Na2S2O3反應(yīng)轉(zhuǎn)化為[Ag(S2O3)2]3-。(5)“電沉積”步驟中，陰極發(fā)生還原反應(yīng)，[Ag(S2O3)2]3-得電子被還原為Ag，電極反應(yīng)式為[Ag(S2O3)2]3-+e-=Ag↓+2S2O32?；陰極區(qū)溶液中含有Na+，故“電沉積”步驟完成后，陰極區(qū)溶液中可循環(huán)利用的物質(zhì)為Na2S2O3。(6)還原步驟中，HAuCl4被還原為Au，Au化合價由+3價變?yōu)?價，一個HAuCl4得3個電子，N2H4被氧化為N2，N的化合價由-2價變?yōu)?價，一個N2H4失4個電子，根據(jù)得失電子守恒可知，被氧化的N2H4與產(chǎn)物Au的物質(zhì)的量之比為3∶2.(1)+5CO2(2)NaAlO2(3)HCO3?+OH-+Ca(VO3)2CaCO3+H2O+2VO3?提高溶液中HCO解析石煤和苛化泥通入空氣進行焙燒，反應(yīng)生成NaVO3、Ca(VO3)2、NaAlO2、Ca(AlO2)2、CaO和CO2等，水浸可分離焙燒后的可溶性物質(zhì)(如NaVO3)和不溶性物質(zhì)[Ca(VO3)2、Ca(AlO2)2等]，過濾后濾液進行離子交換、洗脫，用于富集和提純VO3?，加入氯化銨溶液沉釩，生成NH4VO3，經(jīng)一系列處理后得到V2O5；濾渣①在pH≈8，65~70℃的條件下加入3%NH4HCO3溶液進行鹽浸，濾渣①中含有釩元素，通過鹽浸，使濾渣①中的釩元素進入濾液①中，再將濾液①回流到離子交換工序，進行VO3?的富集。(1)釩是23號元素，其價層電子排布式為3d34s2；焙燒過程中，V2O3被氧氣氧化生成VO3?，偏釩酸鹽中釩的化合價為+5價；CaCO3在800℃以上開始分解，生成的氣體①為CO2。(2)由已知信息可知，高溫下，苛化泥的主要成分與Al2O3反應(yīng)生成偏鋁酸鈉和偏鋁酸鈣，偏鋁酸鈉溶于水，偏鋁酸鈣難溶于水，所以濾液中雜質(zhì)的主要成分是NaAlO2。(3)在弱堿性環(huán)境下，Ca(VO3)2與HCO3?和OH-反應(yīng)生成CaCO3、VO3?和H2O，離子方程式為HCO3?+OH-+Ca(VO3)2CaCO3+H2O+2VO3?；CO2加壓導(dǎo)入鹽浸工序可提高浸出率，因為CO2可提高溶液中HCO3?濃度，促使偏釩酸鈣轉(zhuǎn)化為碳酸鈣，使VO3?進入濾液①中；濾液①中含有VO3?、NH4+等，且濃度較低，若要利用其中的釩元素，需要通過離子交換進行分離、富集，故濾液①應(yīng)進入離子交換工序。(4)由離子交換工序中樹脂的組成可知，洗脫液中應(yīng)含有Cl-，因水浸所得溶液中含有Na+，為避免引入其他雜質(zhì)離子，且NaCl廉價易得，故洗脫液的主要成分應(yīng)為NaCl。(5)延長沉釩時間，能使反應(yīng)更加完全，有利于沉釩，3.(1)CuSO4(2)4FeS2+15O2+2H2O4Fe3++8SO42?+4H+(3)Fe(OH)3(4)BC(5)作絡(luò)合劑，將Au轉(zhuǎn)化為[Au(CN)2]-從而浸出(6)作還原劑，將[Au(CN)2]-還原為Au(7)Na2[Zn(CN)4]+2H2SO4=ZnSO4+4HCN+Na2SO解析礦粉中加入足量空氣和H2SO4，在pH=2時進行細(xì)菌氧化，金屬硫化物中的S元素轉(zhuǎn)化為硫酸鹽，過濾，濾液中主要含有Fe3+、SO42?、As(Ⅴ)，加堿調(diào)節(jié)pH，F(xiàn)e3+轉(zhuǎn)化為Fe(OH)3膠體，可起到絮凝作用，促進含As微粒的沉降，過濾可得到凈化液；濾渣主要為Au，Au與空氣中的O2和NaCN溶液反應(yīng)，得到含[Au(CN)2]-的浸出液，加入Zn進行“沉金”得到Au和含[Zn(CN)4]2-的濾液②。(1)“膽水”冶煉銅，“膽水”的主要成分為CuSO4。(2)“細(xì)菌氧化”的過程中，F(xiàn)eS2在酸性環(huán)境下被O2氧化為Fe3+，離子方程式為4FeS2+15O2+2H2O4Fe3++8SO42?+4H+。(4)細(xì)菌的活性與溫度息息相關(guān)，因此細(xì)菌氧化也需要控溫，A不符合題意；焙燒氧化時，金屬硫化物中的S元素通常轉(zhuǎn)化為SO2，而細(xì)菌氧化時，金屬硫化物中的S元素轉(zhuǎn)化為硫酸鹽，可減少有害氣體的產(chǎn)生，B符合題意；焙燒氧化需要較高的溫度，因此所使用的設(shè)備需要耐高溫，而細(xì)菌氧化不需要較高的溫度就可進行，設(shè)備無需耐高溫，C符合題意；由流程可知，細(xì)菌氧化也會產(chǎn)生廢液廢渣，D不符