1、1工艺流程综合题历年真题集中研究明考情 1(2018全国卷)我国是世界上最早制得和使用金属锌的国家。一种以闪锌矿(ZnS，含有 SiO2和少量 FeS、CdS、PbS 杂质)为原料制备金属锌的流程如图所示：相关金属离子 c0(Mn )0.1 molL 1 形成氢氧化物沉淀的 pH范围如下：金属离子 Fe3 Fe2 Zn2 Cd2开始沉淀的 pH 1.5 6.3 6.2 7.4沉淀完全的 pH 2.8 8.3 8.2 9.4回答下列问题：(1)焙烧过程中主要反应的化学方程式为_。(2)滤渣 1的主要成分除 SiO2外还有_；氧化除杂工序中 ZnO的作用是_，若不通入氧气，其后果是_。(3)溶液中
2、的 Cd2 可用锌粉除去，还原除杂工序中反应的离子方程式为_。(4)电解硫酸锌溶液制备单质锌时，阴极的电极反应式为_；沉积锌后的电解液可返回_工序继续使用。把脉考点第(1)问 考查陌生化学方程式的书写第(2)问 考查反应过程中的除杂、反应条件的控制第(3)问 考查离子方程式的书写第(4)问 考查电极反应式的书写、原料的循环利用解析：(1)闪锌矿的主要成分是 ZnS，所以高温焙烧过程中主要反应的化学方程式为ZnS O2 ZnOSO 2。32 = = = = =焙 烧 (2)闪锌矿焙烧后的主要成分变为 ZnO，还存在少量 SiO2、Fe 2O3、CdO、PbO，加稀H2SO4后，发生一系列化学反应
3、：ZnOH 2SO4=ZnSO4H 2O、Fe 2O33H 2SO4=Fe2(SO4)233H 2O、CdOH 2SO4=CdSO4H 2O、PbOH 2SO4=PbSO4H 2O。其中 SiO2和 PbSO4不溶于水，以沉淀的形式沉降下来，所以滤渣 1的主要成分是 SiO2和 PbSO4。氧化除杂工序中 ZnO的作用是调节溶液的 pH在 2.86.2，使 Fe3 完全转变为 Fe(OH)3沉淀；通入 O2的目的是使溶液中的 Fe2 转化为 Fe3 ，有利于除杂，若不通入 O2，无法除去溶液中的杂质 Fe2 。(3)溶液中的 Cd2 与加入的 Zn粉反应而被除去，反应的离子方程式为ZnCd 2
4、 =Zn2 Cd。(4)电解 ZnSO4溶液制备单质 Zn时，阴极放电的是 Zn2 ，电极反应式是Zn2 2e =Zn。沉积锌后的溶液应该是 ZnSO4和稀 H2SO4，可返回到溶浸工序循环使用。答案：(1)ZnS O2 ZnOSO 232 = = = = =焙 烧 (2)PbSO4 调节溶液的 pH 无法除去杂质 Fe2(3)Cd2 Zn= =CdZn 2(4)Zn2 2e =Zn 溶浸2(2017全国卷)Li 4Ti5O12和 LiFePO4都是锂离子电池的电极材料，可利用钛铁矿(主要成分为 FeTiO3，还含有少量 MgO、SiO 2等杂质)来制备。工艺流程如下：回答下列问题：(1)“酸
5、浸”实验中，铁的浸出率结果如图所示。由图可知，当铁的浸出率为 70%时，所采用的实验条件为_。(2)“酸浸”后，钛主要以 TiOCl 形式存在，写出相应反应的离子方程式：24_。(3)TiO2xH2O沉淀与双氧水、氨水反应 40 min所得实验结果如下表所示：温度/ 30 35 40 45 50TiO2xH2O转化率 /% 92 95 97 93 88分析 40 时 TiO2xH2O转化率最高的原因_。(4)Li2Ti5O15中 Ti的化合价为4，其中过氧键的数目为_。3(5)若“滤液”中 c(Mg2 )0.02 molL1 ，加入双氧水和磷酸(设溶液体积增加 1倍)，使 Fe3 恰好沉淀完全
6、即溶液中 c(Fe3 )1.010 5 molL1 ，此时是否有 Mg3(PO4)2沉淀生成？_(列式计算)。FePO 4、Mg 3(PO4)2的 Ksp分别为1.31022 、1.010 24 。(6)写出“高温煅烧”中由 FePO4制备 LiFePO4的化学方程式：_。把脉考点第(1)问 考查原料的处理与反应条件的控制第(2)问 考查陌生离子方程式的书写第(3)问 考查化工原理分析第(4)问 考查化学键第(5)问 考查 Ksp的相关计算第(6)问 考查陌生化学方程式的书写解析：(1)从图像直接可以看出，当铁的浸出率为 70%时对应的温度、时间分别为 100 、2 h和 90 、5 h。(2
7、) 解答陌生离子方程式的书写，首先要根据题意判断反应前后元素化合价的变化(反应前后 Ti、Fe、H、Cl 四种元素化合价没有变化)来推断离子反应类型(非氧化还原反应)，再根据题意写反应前后的参与反应的物质：FeTiO 3H Cl Fe2 TiOCl ，再根据电荷守恒进行配平 FeTiO34H 4Cl Fe2 TiOCl ，最24 24后根据元素守恒可知生成产物中有 H2O，则补水后可得 FeTiO34H 4Cl =Fe2 TiOCl2H 2O，即是要求的离子方程式。(3)联系化学反应速率、双氧水和氨水性质分析转化24率。这类问题要从两个角度分析，即低于 40 时，随着温度的升高，反应速率加快；
8、高于 40 时，氨水挥发速率加快、双氧水分解速率加快，导致反应物浓度降低，结果转化率降低。(4)锂元素在化合物中只有一种化合价(1)，过氧键中氧显1 价，其余的氧为2 价，由化合物中元素化合价代数和等于 0，设 Li2Ti5O15中2 价、1 价氧原子个数分别为 x、 y，有：Error!解得 x7， y8。所以，过氧键数目为 4。(5)分两步计算：82计算铁离子完全沉淀时磷酸根离子浓度。 c(Fe3 )c(PO ) Ksp(FePO4)， c(PO )34 34molL1 1.310 17 molL1 。混合后，溶液中镁离子浓度为 c(Mg2 )1.310 221.010 50.01 mol
9、L 1 ， c3(Mg2 )c2(PO )0.01 3(1.31017 )21.710 40 氧化产物；还原性：还原剂还原产物。在适宜的条件下，用氧化性(还原性)较强的物质可制备氧化性(还原性)较弱的物质，用于比较物质的氧化性或还原性的强弱。(3)优先律多种氧化剂与一种还原剂相遇，氧化性强的首先得电子被还原。多种还原剂与一种氧化剂相遇，还原性强的首先失电子被氧化。(4)价态律元素处于最高价，只有氧化性(如 KMnO4中的 Mn)；元素处于最低价，只有还原性(如S2 、I )；元素处于中间价态，既有氧化性，又有还原性(如 Fe2 、S、Cl 2等)。(5)转化律同种元素不同价态之间发生氧化还原反
10、应时，高价态低价态 中间价态；价态相邻能共存、价态相间能归中，归中价态不交叉、价升价降只靠拢。3氧化还原反应方程式的配平流程基础小练222配平下列方程式。(1)_FeS2_O 2 _Fe2O3_SO 2= = = = =高 温 (2)_HCl(浓)_MnO 2 _Cl2_MnCl 2_H 2O= = = = = (3)_Cu_HNO 3(稀)= =_Cu(NO3)2_NO_H 2O(4)_KI_KIO 3_H 2SO4=_I2_K 2SO4_H 2O(5)_MnO _H _Cl =_Mn2 _Cl 2_H 2O4(6)_S_KOH= =_K2S_K 2SO4_H 2O(7)_P4_KOH_H
11、2O=_K3PO4_PH 3(8)_P_FeO_CaO _Ca3(PO4)2_Fe= = = = =高 温 答案：(1)4 11 2 8 (2)4 1 1 1 2(3)3 8 3 2 4 (4)5 1 3 3 3 3(5)2 16 10 2 5 8 (6)4 8 3 1 4(7)2 9 3 3 5 (8)2 5 3 1 53(1)完成 NaClO3氧化 FeCl2的离子方程式：ClO Fe2 _= Cl Fe3 _3(2)完成以下氧化还原反应的离子方程式：MnO C2O _= = Mn2 CO2_4 24(3)请配平下面反应的化学方程式：NaBO2 SiO2 Na H2= NaBH4 Na2S
12、iO3(4)将 NaBiO3固体(黄色，微溶)加入 MnSO4和 H2SO4的混合溶液里，加热，溶液显紫色(Bi3 无色)。配平该反应的离子方程式：NaBiO3 Mn2 _= Na Bi3 _ _答案：(1)1 6 6H 1 6 3H 2O(2)2 5 16H 2 10 8H 2O(3)1 2 4 2 1 2(4)5 2 14H 5 5 2MnO 7H 2O44填空。(1)Li 2Ti5O15中 Ti的化合价为4，其中过氧键的数目为_。写出“高温煅烧”中由 FePO4与 Li2CO3、H 2C2O4反应制备 LiFePO4的化学方程式：_。23(2)工业上常将含砷废渣(主要成分为 As2S3)
13、制成浆状，通入 O2氧化，生成 H3AsO4和单质硫。写出发生反应的化学方程式：_。(3)工业上在一定温度和催化剂条件下用 NH3将 NOx还原生成 N2，则 NH3与 NO2反应的化学方程式为_。(4)NaClO2是一种重要的杀菌消毒剂，工业制取方法其中一步是将 SO2、H 2SO4加入到NaClO3中生成 ClO2，同时回收 NaHSO4。反应的化学方程式为_。(5)大量的碘富集在海藻中，用水浸取后浓缩，再向浓缩液中加 MnO2和 H2SO4，即可得到 I2，该反应的还原产物为_。(6)工业上可用 KClO3与 Na2SO3在 H2SO4存在下制得 ClO2，该反应氧化剂与还原剂物质的量之
14、比为_。答案：(1)42FePO 4Li 2CO3H 2C2O4 = = = = =高 温 2LiFePO43CO 2H 2O(2)2As2S35O 26H 2O=4H3AsO46S(3)8NH36NO 2 7N212H 2O= = = = =催 化 剂 (4)2NaClO3SO 2H 2SO4=2NaHSO42ClO 2(5)MnSO4(或 Mn2 ) (6)21(三)掌握方程式的书写技巧 1陌生化学方程式书写的思路首先根据题给材料中的信息写出部分反应物和生成物的化学式，再根据反应前后元素化合价有无变化判断反应类型：(1)元素化合价无变化则为非氧化还原反应，遵循质量守恒定律。(2)元素化合价
15、有变化则为氧化还原反应，除遵循质量守恒外，还要遵循得失电子守恒规律。最后根据题目要求写出化学方程式或离子方程式(需要遵循电荷守恒规律)即可。2陌生氧化还原反应方程式书写的具体步骤24对点训练1(2018全国卷节选)KIO 3是一种重要的无机化合物，可作为食盐中的补碘剂。回答下列问题：(1)KIO3的化学名称是_。(2)利用“KClO 3氧化法”制备 KIO3工艺流程如下图所示：“酸化反应”所得产物有 KH(IO3)2、Cl 2和 KCl。 “逐 Cl2”采用的方法是_。 “滤液”中的溶质主要是_。 “调 pH”中发生反应的化学方程式为_。解析：(1)KIO 3的化学名称为碘酸钾。(2)Cl2的
16、溶解度随温度的升高而降低，所以可以用加热的方法来达到“逐 Cl2”的目的；KH(IO 3)2和 KCl的分离可以根据溶解度的不同，采用结晶法分离，滤液中的溶质主要是 KCl，要使 KH(IO3)2转化为 KIO3，可以加入 KOH调节 pH。发生反应：KH(IO 3)2KOH= =2KIO3H 2O或 HIO3 KOH=KIO3H 2O，从而避免引入新的杂质离子。答案：(1)碘酸钾 (2)加热 KCl KH(IO 3)2KOH= =2KIO3H 2O(或HIO3KOH= =KIO3H 2O)2(2018惠州调研)三氧化二镍(Ni 2O3)是一种重要的电子元件材料和蓄电池材料。工业上利用含镍废料
17、(镍、铁、钙、镁合金为主)制取草酸镍(NiC 2O42H2O)，再高温煅烧草酸镍制取三氧化二镍。已知草酸的钙、镁、镍盐均难溶于水。工艺流程图如图所示：请回答下列问题：(1)加入 H2O2发生的主要反应的离子方程式为25_；加入碳酸钠溶液调 pH至 4.05.0，其目的为_。(2)草酸镍(NiC 2O42H2O)在热空气中干燥脱水后在高温下煅烧，可制得 Ni2O3，同时获得混合气体，该混合气体的主要成分为(水除外)_。(3)工业上还可用电解法制取 Ni2O3，用 NaOH溶液调 NiCl2溶液的 pH至 7.5，加入适量Na2SO4后利用惰性电极电解。电解过程中产生的 Cl2有 80%在弱碱性条
18、件下生成 ClO ，再把二价镍氧化为三价镍。ClO 氧化 Ni(OH)2生成 Ni2O3的离子方程式为_。a mol二价镍全部转化为三价镍时，外电路中通过电子的物质的量为_mol。(4)以 Al和 NiO(OH)为电极，NaOH 溶液为电解液组成一种新型电池，放电时，NiO(OH)转化为 Ni(OH)2，该电池总反应的化学方程式是_，其放电时正极电极反应式为_。解析：(1)加入 H2O2的目的是将 Fe2 氧化成 Fe3 ，发生反应的离子方程式为2Fe2 H 2O22H =2Fe3 2H2O，加入碳酸钠溶液调节 pH至 4.05.0，可促使 Fe3 水解，生成 Fe(OH)3沉淀除去。(2)N
19、iC 2O42H2O在热空气中干燥脱水后在高温下煅烧可制得Ni2O3，Ni 元素的化合价升高，则必有元素化合价降低，故生成 CO，又生成的是混合气体，必有 CO2生成。(3)ClO 具有强氧化性，将 Ni(OH)2氧化成 Ni2O3，自身被还原为 Cl ，发生反应的离子方程式为 ClO 2Ni(OH) 2=Cl Ni 2O32H 2O，由离子方程式可知， a mol二价镍全部转化为三价镍时，消耗 0.5a mol ClO ，再由 Cl22OH =Cl ClO H 2O可知，电解产生的 Cl2的物质的量为 0.625 a mol，再由 2Cl 2e =Cl2可知，外电0.5a mol80%路中转
20、移电子的物质的量为 0.625a mol21.25 a mol。(4)该电池放电时，NiO(OH)转化为 Ni(OH)2，Ni 由3 价变为2 价，故正极的电极反应式为 NiO(OH)e H 2O=Ni(OH)2OH ，负极的电极反应式为 Al3e 4OH =AlO 2H 2O，该电池总反应的化学方程2式为 Al3NiO(OH)NaOHH 2O=3Ni(OH)2NaAlO 2。答案：(1)2Fe 2 H 2O22H =2Fe3 2H 2O促进 Fe3 水解沉淀完全(2)CO、CO 2(3)ClO 2Ni(OH) 2=Cl Ni 2O32H 2O 1.25 a26(4)Al3NiO(OH)NaO
21、HH 2O=3Ni(OH)2NaAlO 2NiO(OH)H 2Oe =Ni(OH)2OH 3工业上“中温焙烧钠化氧化法”回收电镀污泥中的铬已获技术上的突破。其工艺流程如下：查阅资料电镀污泥中含有 Cr(OH)3、Al 2O3、ZnO、CuO、NiO 等物质；水浸后溶液中含有Na2CrO4、NaAlO 2、Na 2ZnO2等物质；Na 2SO4、Na 2Cr2O7、Na 2CrO4在不同温度下的溶解度如下表：温度化学式 20 60 100 Na2SO4 19.5 45.3 42.5Na2Cr2O7 183 269 415Na2CrO4 84 115 126请回答：(1)操作的名称是_， “水浸”
22、后的溶液呈_性。(2)“焙烧氧化”过程中 Cr(OH)3转化成 Na2CrO4的化学方程式为_。(3)滤渣的主要成分有 Zn(OH)2和 X，生成 X的离子反应方程式为_。(4)“酸化浓缩”时，需继续加入 H2SO4，使 Na2CrO4转化成 Na2Cr2O7，反应离子的方程式为_。解析：(1)操作是从溶液中分离出滤渣，操作的名称是过滤；水浸后溶液中存在Na2CrO4、NaAlO 2、Na 2ZnO2等都为强碱弱酸盐，水解后呈碱性。(2)焙烧氧化过程中有氧气参加反应，可知还应生成水，反应的化学方程式为 4Cr(OH)34Na 2CO33O 2=4Na2CrO4 4CO26H 2O。(3)水浸后
23、溶液中存在Na2CrO4、NaAlO 2、Na 2ZnO2等物质，加入硫酸调节溶液的 pH可得到 Zn(OH)2、Al(OH) 3沉淀，NaAlO2加入酸生成 Al(OH)3沉淀的离子方程式为 AlO H H 2O=Al(OH)3。(4)Na 2CrO42转化成 Na2Cr2O7的离子方程式为 2CrO 2H =Cr2O H 2O。24 2727答案：(1)过滤 碱 (2)4Cr(OH) 34Na 2CO33O 2=4Na2CrO44CO 26H 2O (3)AlO H H 2O=Al(OH)3 (4)2CrO 2H =Cr2O H 2O2 24 27命题点四 化学工艺流程题中物质的分离与提纯
24、(一)物质分离、提纯的六种物理方法 (二)分离提纯中的各种答题规范 1判断沉淀剂过量的答题规范沉淀剂过量的目的是使杂质离子沉淀完全。判断沉淀剂已过量的一般操作规范是把反应后的混合物静置一段时间，吸取少量上层清液，置于一洁净的试管中，再滴加少量的沉淀剂，若没有沉淀生成，则证明沉淀剂已过量。2洗涤沉淀时的答题规范由于沉淀生成时，表面吸附一定量的离子，因此，过滤后要进行沉淀的洗涤。洗涤规范是向过滤得到的沉淀上慢慢注入适量蒸馏水至刚好浸没沉淀，然后静置，让其自然流下，重复以上操作 23 次，直至洗涤干净。为了减少沉淀的溶解，可用冰水或有机溶剂洗涤。3检验沉淀洗涤干净的答题规范检验沉淀是否洗涤干净，主要
25、是检验洗涤液中是否还含有在溶液中吸附的离子。一般的检验规范是取少量最后一次的洗涤液，置于一洁净的试管中，再滴加少量的检验试剂，若没有特征现象出现，则证明沉淀已洗涤干净。4溶液结晶答题规范从溶液中得到带结晶水的晶体的规范是蒸发浓缩、冷却结晶、过滤、洗涤、干燥。5除杂答题规范在书写某一步骤是为了除杂时，应该规范回答， “是为了除去杂质” ， “除杂”等一类万能式的回答是不能得分的。对点训练281(2017全国卷节选)重铬酸钾是一种重要的化工原料，一般由铬铁矿制备，铬铁矿的主要成分为 FeOCr2O3，还含有硅、铝等杂质。制备流程如图所示：回答下列问题：(1)步骤的主要反应为FeOCr2O3Na 2
26、CO3NaNO 3 Na2CrO4Fe 2O3CO 2NaNO 2。滤渣 1中含量最多的金属 高 温 元素是_，滤渣 2的主要成分是_及含硅杂质。(2)有关物质的溶解度如图所示。向“滤液 3”中加入适量 KCl，蒸发浓缩，冷却结晶，过滤得到 K2Cr2O7固体。冷却到_(填标号)得到的 K2Cr2O7固体产品最多。a80 b60 c40 d10 步骤的反应类型是_。解析：(1)步骤中生成的氧化铁因不溶于水而进入滤渣 1，所以滤渣 1中含量最多的金属元素是 Fe。结合流程图可知，滤渣 2的主要成分是 Al(OH)3及含硅杂质。(2)根据题图，可知温度越低，K 2Cr2O7的溶解度越小，析出的重铬
27、酸钾固体越多，即在 10 左右时得到的 K2Cr2O7固体最多，故 d项正确。步骤中发生的反应为Na2Cr2O72KCl= =K2Cr2O72NaCl，其属于复分解反应。答案：(1)Fe Al(OH) 3 (2)d 复分解反应2SO 2是硫酸工业尾气的主要成分。以硫酸工业的尾气为原料制备硫酸钾和硫酸锰晶体(MnSO 4H2O)的工艺流程如图所示。回答下列问题：29(1)如图所示是几种盐的溶解度曲线。反应中，向(NH 4)2SO4溶液中加入 KCl溶液后，进行蒸发浓缩、_、洗涤、干燥等操作即得 K2SO4产品。(2)检验硫酸钾样品中是否含有氯化物杂质的实验操作是_。(3)已知室温下 Mn(OH)
28、2的 Ksp4.510 13 ，向 MnSO4溶液中滴加氨水使溶液的pH10，请列式计算，判断此时溶液中 Mn2 是否沉淀完全：_。解析：(1)在相同温度下，K 2SO4的溶解度最小，反应中，向(NH 4)2SO4溶液中加入KCl溶液，进行蒸发浓缩后，K 和 SO 以 K2SO4的形式结晶析出，此时趁热过滤，可得到24K2SO4晶体，同时也可防止其他盐结晶析出。(2)因为 Ag2SO4是微溶于水的白色固体，所以用 HNO3酸化的 AgNO3溶液检验 Cl 时，应先加入过量 Ba(NO3)2溶液使 SO 完全沉淀。(3)24溶液的 pH10 时， c(OH )110 4 molL1 ， c(Mn
29、2 ) 4.510 5 Kspc2 OH molL1 110 5 molL1 ，所以此时溶液中的 Mn 2 没有沉淀完全。答案：(1)趁热过滤 (2)取少量样品于试管中配成溶液，滴加过量 Ba(NO3)2溶液，取上层清液滴加 HNO3酸化的 AgNO3溶液(3)c(Mn2 ) 4.510 5 molL1 110 5 molL1 ，Mn 2 没有沉淀Kspc2 OH 完全3(2018石家庄质检)磷酸铁锂电池被广泛应用于各种电动汽车，其正极是通过将磷酸铁锂(LiFePO 4)、导电剂、黏结剂和乙炔黑等按比例混合，再涂于铝箔上制成。一种从废旧磷酸铁锂电池正极材料中回收某些金属资源的工艺流程如下：已知
30、：常温下， KspFe(OH)310 39 ；Li 2CO3的溶解度：0 为 1.54 g；100 为 0.72 g。请回答：(1)“沉铁”时，溶液的 pH与金属元素的沉淀百分率( w)的关系如表：30pH 3.5 5 6.5 8 10 12w(Fe)/% 66.5 79.2 88.5 97.2 97.4 98.1w(Li)/% 0.9 1.3 1.9 2.4 4.5 8.0则该过程应调节 pH_，其原因为_；假设该过程在常温下进行，则此时溶液中 c(Fe3 )_。(2)“沉锂”时，所得 Li2CO3应选择_(填“冷水”或“热水”)进行洗涤，判断 Li2CO3已洗涤干净的操作和现象为_。解析：
31、(1)由题表可知， pH8 时，Fe 元素的沉淀百分率较大且 Li元素的损失较小，故应调节 pH8； KspFe(OH)3 c(Fe3 )c3(OH ) c(Fe3 )(106 )310 39 ，则c(Fe3 )10 21 molL1 。(2)由不同温度下碳酸锂的溶解度数据可知，应选择热水进行洗涤；取最后一次洗涤液少许，向其中滴加盐酸酸化的氯化钡溶液，若无沉淀生成，则证明已洗涤干净。答案：(1)8 Fe 元素的沉淀百分率较大且 Li元素的损失较小 10 21 molL1 (2)热水 取最后一次洗涤液少许，向其中滴加盐酸酸化的氯化钡溶液，无沉淀生成，则证明已洗涤干净4(2018太原模拟)高氯酸铵 NH4ClO4是复合火箭推进剂的重要成分，实验室可通过下列反应制取。(1)氯酸钠受热分解生成高氯酸钠和氯化钠的化学方程式为_。(2)反应得到的混合溶液中 NH4ClO4和 NaCl的质量分数分别为 0.30和 0.15，从混合溶液中获得较多 NH4ClO4晶体的实验操作依次为(填操作名称)_、_、_、冰水洗涤、干燥。用冰水洗涤的目的是_。若氯化铵溶液用氨气和浓盐酸代替，则该反应不需要加热就能进行，其原因是_。
