新高考化学二轮复习培优练习重难点10 化学工艺流程（2份打包，原卷版+解析版）

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本题主要考查工艺流程分析，涉及方程式书写、原因解释、试剂作用分析、溶液的组成的判定等知识。通过分析近几年的高考试题发现，该类题干以工业生产为主要背景，以文字、工艺流程图、表格相结合的形式呈现，阅读量相对较大。预测在2024年的江苏高考试题中会继续延续这种出题方式，更贴近工业生产(例如：会出现更多的工业术语和设备名称等)，考查点会更加综合，可能会以陌生的新物质为背景，突出考查学生的能力，更加关注原料的选择、循环利用、绿色化学、环境保护、物质的分离提纯、产率的计算等。考查考生接受、吸收、整合化学信息的能力；分析问题和解决(解答)化学问题的能力。在解决化学问题的过程中，运用化学原理和科学方法，能设计合理方案，初步实践科学探究。
一、工艺流程题的一般解题思路
工艺流程题实际上是考查考生运用化学反应原理及相关知识来解决工业生产中实际问题的能力 。解此类题目的基本思路：
(1)先粗读，从题干中获取有用信息，理清思路。先不必把每个环节的原理都搞清楚。
(2)针对问题再精读，分析细节，根据问题去研究某一步或某一种物质。
(3)要看清所问问题，不能答非所问，并注意语言表达的规范性。
2.工艺流程题的解题方法
(1)明确目的，提取有用信息。通过阅读题头，了解流程图以外的文字描述、表格信息、后续设问中的提示性信息，进而明确生产目的——制备什么物质，找到制备物质时所需的原料及所含杂质，提取出所给的相关信息——化学反应方程式、物质的稳定性、物质的溶解性等。
(2)分析流程，弄清各步作用。对比分析流程图中的第一种物质(原料)与最后一种物质(产品)，找出原料与产品之间的关系，联系问题有针对性地思考：原料转化为产品的过程中依次进行了什么反应？每一步除目标物质外还产生了什么杂质或副产物？杂质是否要除去，采用什么操作方法除去？
(3)看清问题，准确规范作答。这一步很关键，历年的高考评卷分析都指出考生的简述能力比较差，特别是化学用语的表述与实际要求存在很大偏差。所以答题时要看清问题，不能答非所问，要注意语言表达的科学性和准确性，如分清是要求回答实验操作名称还是具体操作步骤。
二、以物质制备为目的的化学工艺流程
1．原料处理阶段的常见考查点
(1)加快反应速率
(2)溶解：通常用酸溶。如用稀硫酸、盐酸、浓硫酸等。
(3)灼烧、焙烧、煅烧：改变结构，使一些物质能溶解，并使一些杂质高温下氧化、分解。
2．分离提纯阶段的常见考查点
(1)调pH除杂
①控制溶液的酸碱性使其中的某些金属离子形成氢氧化物沉淀。如若要除去Al3＋、Mg2＋溶液中含有的Fe2＋，先用氧化剂把Fe2＋氧化为Fe3＋，再调溶液的pH。
②调节pH所需的物质一般应满足两点：一能与H＋反应，使溶液pH增大；二不引入新杂质。例如，若要除去Cu2＋溶液中混有的Fe3＋，可加入CuO、Cu(OH)2、Cu2(OH)2CO3等物质来调节溶液的pH。
(2)加热：加快反应速率或促进平衡向某个方向移动。
如果在制备过程中出现一些受热易分解的物质或产物，则要注意对温度的控制。如侯氏制碱法中的NaHCO3；还有如H2O2、Ca(HCO3)2、KMnO4、AgNO3、HNO3(浓)等物质。
(3)降温：防止某物质在高温时溶解(或分解)；使化学平衡向着题目要求的方向移动。
3．获得产品阶段的常见考查点
(1)洗涤(冰水、热水)：洗去晶体表面的杂质离子，并减少晶体在洗涤过程中的溶解损耗；乙醇洗涤既可洗去晶体表面的杂质，又可减少晶体溶解的损耗。
(2)蒸发时的气体氛围抑制水解：如从溶液中析出FeCl3、AlCl3、MgCl2等溶质时，应在HCl的气流中加热，以防其水解。
(3)蒸发浓缩、冷却结晶：如NaCl和K2Cr2O7混合溶液，若将混合溶液加热蒸发后再降温，则析出的固体主要是K2Cr2O7，这样就可分离出大部分K2Cr2O7；同样原理可除去KNO3中的少量NaCl。
(4)蒸发结晶、趁热过滤：如NaCl和K2Cr2O7混合溶液，若将混合溶液蒸发一段时间，析出的固体主要是NaCl，同样原理可除去NaCl中的少量KNO3。
三、以分离提纯为目的的化学工艺流程
1．物质分离提纯的原则
(1)不增：不引入新的杂质。(2)不减：不减少被提纯的物质。(3)易分离：被提纯物与杂质易于分离。
(4)易复原：被提纯的物质易恢复原来的组成、状态。
2．常用的提纯方法
3．常用的分离方法
1. （2023江苏卷节选）
（3）废催化剂的回收。回收废催化剂并制备的过程可表示为
①酸浸时，加料完成后，以一定速率搅拌反应。提高钒元素浸出率的方法还有___________。
②通过萃取可分离钒和钨，在得到的钒酸中含有。已知具有八元环结构，其结构式可表示为___________。
③向pH=8的溶液中加入过量的溶液，生成沉淀。已知：，加过量溶液的目的是___________。
2.（2022年江苏卷） 氢气是一种清洁能源，绿色环保制氢技术研究具有重要意义。
（1）“热电循环制氢”经过溶解、电解、热水解和热分解4个步骤，其过程如图所示。
①电解在质子交换膜电解池中进行。阳极区为酸性溶液，阴极区为盐酸，电解过程中转化为。电解时阳极发生的主要电极反应为_______(用电极反应式表示)。
②电解后，经热水解和热分解的物质可循环使用。在热水解和热分解过程中，发生化合价变化的元素有_______(填元素符号)。
3.（2021·江苏卷）以锌灰(含ZnO及少量PbO、CuO、Fe2O3、SiO2)和Fe2(SO4)3为原料制备的ZnFe2O4脱硫剂，可用于脱除煤气中的H2S。脱硫剂的制备、硫化、再生过程可表示为
（1）“除杂”包括加足量锌粉、过滤加H2O2氧化等步骤。除Pb2+和Cu2+外，与锌粉反应的离子还有___(填化学式)。
（2）“调配比”前，需测定ZnSO4溶液的浓度。准确量取2.50mL除去Fe3+的ZnSO4溶液于100mL容量瓶中，加水稀释至刻度；准确量取20.00mL稀释后的溶液于锥形瓶中，滴加氨水调节溶液pH=10，用0.0150ml·L-1EDTA(Na2H2Y)溶液滴定至终点(滴定反应为Zn2++Y4-=ZnY2-)，平行滴定3次，平均消耗EDTA溶液25.00mL。计算ZnSO4溶液的物质的量浓度___(写出计算过程)。
（3）400℃时，将一定比例H2、CO、CO2和H2S的混合气体以一定流速通过装有ZnFe2O4脱硫剂的硫化反应器。
①硫化过程中ZnFe2O4与H2、H2S反应生成ZnS和FeS，其化学方程式为___。
②硫化一段时间后，出口处检测到COS。研究表明ZnS参与了H2S与CO2生成COS的反应，反应前后ZnS的质量不变，该反应过程可描述为___。
（4）将硫化后的固体在N2：O2=95：5(体积比)的混合气体中加热再生，固体质量随温度变化的曲线如图所示。在280~400℃范围内，固体质量增加的主要原因是___。
（建议用时：45分钟）
1．（2023上·山东潍坊·高三统考期中）碲元素被誉为现代工业、国防与尖端技术的维生素。一种利用工业铜沉淀渣(主要成分为Cu、Cu2Se、Cu2Te及Ag等)回收粗碲粉和银粉的工艺流程如下：
已知：①TeO2是两性氧化物；②“浸出”所得溶液主要成分为H2TeO4和CuSO4。
回答下列问题：
(1)H2TeO4中碲元素化合价为 。
(2)“硫酸化焙烧”时Cu2Se发生反应的化学方程式为 。
(3)“浸出脱铜”过程中补充NaCl固体，结合化学用语，从平衡移动角度解释其作用为 。
(4)“沉碲”过程中所得固体主要成分为Cu2Te，经“碱浸”后，滤渣2的主要成分为Cu(OH)2，“碱浸”过程中发生反应的化学方程式为 。“酸化”操作时控制溶液pH为4.5~5.0以生成TeO2，若硫酸浓度过大，将导致 。
(5)“还原”得到粗碲粉过程中，氧化剂与还原剂的物质的量之比为 。
2．（2023上·四川攀枝花·高三攀枝花七中校考）高纯硫酸锰作为合成镍钴锰三元正极材料的原料，工业上可由天然二氧化锰粉与硫化锰矿(还含Fe、Al、Mg、Zn、Ni、Si等元素)制备，工艺如图所示。回答下列问题：
相关金属离子[c0(Mn+)=0.1ml∙L-1]形成氢氧化物沉淀的 pH范围如表：
(1)“滤渣1”含有S和 ； 写出“溶浸”中二氧化锰与硫化锰反应的化学方程式为
(2)“氧化”中添加适量的MnO2的作用是将 Fe2+氧化为 Fe3+，写出该反应的离子方程式为 。
(3)调pH范围为4.7~6，滤渣2成分的化学式为 。
(4)“除杂1”的目的是除去Zn2+和 Ni2+，“滤渣3”的主要成分是 。
(5)“除杂2”的目的是生成MgF2沉淀除去Mg2+。若溶液酸度过高，Mg2+沉淀不完全，原因是 。
(6)写出“沉锰”的离子方程式
(7)层状镍钴锰三元材料可作为锂离子电池正极材料，其化学式为 LiNixCyMnzO2，其中Ni、C、Mn 的化合价分别为+2、+3、+4 当x=y=时，z= 。
3．（2023上·江苏徐州·高三徐州市第七中学校考）MnO2是一种两性氧化物，用软锰矿(主要成分为MnO2，含少量铁的氧化物)和BaS可制备高纯MnCO3。
(1)基态锰原子的电子排布式为 ，其最高能层电子云轮廓图为 形。
(2)保持BaS投料量不变，随MnO2与BaS投料比增大，软锰矿还原率和氢氧化钡的产率的变化如图所示。当，Ba(OH)2产率减小的原因是 。
(3)充分反应后过滤，滤液经过 可获得Ba(OH)2·8H2O晶体。
(4)反应后的滤渣中还含有S和未反应的MnO2.以此滤渣为原料制备高纯度的MnCO3的流程如图。
①酸溶还原时，MnO2发生反应的离子方程式 。
②MnSO4溶液和NH4HCO3溶液混合后，反应生成MnCO3.反应的离子方程式为 。实际制取MnCO3时，一般选择使用氨水—NH4HCO3混合溶液代替NH4HCO3溶液，这样改进的优点是 。
③以上制备是在常温下进行，此时、。工业上，当某离子浓度小于1×10-6ml·L-1时，认为该离子已除净，氧化后所得溶液中，为使溶液中Fe3+除净，调节pH的范围应为 。
4．（2023·山东德州·德州市第一中学校联考模拟预测）利用蛇纹石提镁后的中和渣（主要成分为及等杂质）提取高附加值的铁红的一种工艺流程如下图所示。
已知：（1）
（2）溶液中离子浓度时可认为完全沉淀
请回答下列问题：
(1)滤渣1的成分为 （填化学式），滤液2中主要的金属阳离子为 ．
(2)还原过程中发生反应的离子方程式为 ，可用试剂 检验还原是否完全。
(3)欲制备高纯铁红，净化过程溶液中各离子的去除率与的关系如下图，则应控制为 ．
(4)沉钴镍时，若溶液中浓度均为逐渐加入，则先沉淀的离子为 ，计算说明两种离子能否彻底先后分离 ．
(5)煅烧过程中发生的化学方程式为 ．
5．（2023上·安徽·高三校联考期中）“青花浓淡出毫端，画上磁坯面面宽”是《陶歌》中描述青花瓷制作的诗句，“青花”的主要成分是一种蓝色钴料()。以钴矿(含有、、CuO、等)制备的工艺流程如下图：
已知：①具有极强的氧化性，在水中极易被还原成。
②下表列出了几种离子生成氢氧化物沉淀的pH：
回答下列问题：
(1)“酸浸”过程中，可以加快反应速率和提高原料利用率的方法是 (写出一种方法即可)。滤渣1的成分是 。
(2)“酸浸”过程中与盐酸反应生成和一种黄绿色气体，写出该反应的离子方程式 ；依据“绿色化学”理念，解决酸浸过程中污染气体的方法是 。
(3)沉铝过程中需要CuO调节的pH范围是 。
(4)有机萃取剂的作用是 ，萃取用到的玻璃仪器有 。
6．（2023上·广东揭阳·高三惠来县第一中学校考）硼化铬(CrB)可用作耐磨、抗高温氧化涂层和核反应堆中的中子吸收涂层。以高铝铬铁矿[主要成分为Cr2O3(质量分数为a%)和Al2O3，还含有Fe2O3、FeO、MgO、SiO2等]为原料制备硼化铬和铝的工艺流程如图所示。
请回答下列问题：
(1)“氧化”的目的是将溶液中的Fe2+转化为，试剂X可选用H2O2或Cl2，写出X为H2O2时的离子方程式： 。
(2)试剂Y是 ，操作1的名称是 。
(3)向溶液M中通入过量CO2，发生反应的离子方程式为 。
(4)第2次加氨水“调节pH”的范围是 ；加稀盐酸“中和”前，需要洗涤沉淀，证明沉淀洗涤干净的操作方法是 。
(5)硼化铬是由金属镁、硼、氯化铬在650℃时反应制得的，写出该反应的化学方程式： 。
(6)取1kg高铝铬铁矿【主要成分为Cr2O3(质量分数为a%)】，在上述工艺流程中Cr总转化率为b%，得到mkgCrB，则CrB产率为： 。
7．（2023上·黑龙江哈尔滨·高三哈九中校考）通过对阳极泥的综合处理可以回收贵重金属，一种从铜阳极泥(主要成分为Se、Ag、Ag2Se、Cu、CuSO4和Cu2S等)中分离Ag、Se和Cu的新工艺流程如图所示：
(1)已知预处理温度为80℃，此过程中S元素全部转化为最高价，则预处理时Cu2S发生反应的离子方程式为 。
(2)比起传统工艺中采用浓硫酸作氧化剂，本工艺中采用稀H2SO4溶液添加MnO2作预处理剂的主要优点是 。
(3)分银渣可用浓氨水溶液浸出并还原得到单质银，回收分银渣中的银，浸出过程温度不宜过高的原因是： 。
(4)分硒渣(Cu2Se)经过氧化可得到H2SeO4.已知：H2SeO4=H++，H++，若0.01 ml/LH2SeO4溶液的pH为x，则K()= (写出含x的计算式)。
(5)分铜得到产品CuSO4·5H2O的具体操作如图：
①萃取的原理为：2RH+Cu2+ R2Cu+2H+，则反萃取剂最好选用 (填化学式)溶液。
②操作X为 ，过滤；
③为了减少CuSO4·5H2O的损失，最好选用 进行洗涤。
A．冷水 B．热水 C．无水乙醇
8．（2023上·江西南昌·高三南昌市外国语学校校考）22号元素钛()的单质被誉为未来金属。工业冶炼后的废渣中有和含、、、、的化合物，从该废渣中回收，并获得高附加值化工产品(、活性、、)的一种生产工艺如图：
己知：生产条件下的溶度积为；存在时，不易生成沉淀，固体2中有、和某含铁化合物，常温下为液体。
(1)写出基态原子的核外价电子排布式： 。
(2)工艺设计要准确分析物质成分，科学加入试剂，准确把握用量。离子物质的量浓度ml/L时，一般认为该离子沉淀完全。
①选择向固体1中加入盐酸而不加入硫酸的原因是 。
②析晶过程是向深蓝色溶液3中先加入适量的，再加入适量乙醇，得到深蓝色晶体X，产品X的化学式是 。
③再溶过程中加入强碱Y的稀溶液，溶液4中加入适量强碱Y的固体，强碱Y的化学式是 ；若反应过程中转移了电子，则还原产物的物质的量为 。
④测得溶液2中，要确保沉淀完全，溶液2至少需加入NaF的物质的量为 ml(忽略溶液体积变化)。
(3)以上生产工艺中可循环利用的物质有和 (填化学式)。
9．（2023上·北京·高三校考）工业上用含三价钒为主的某石煤为原料(含有、等杂质)，钙化法焙烧制备，其流程如下：
【资料】：价钒在溶液中的主要存在形式与溶液pH的关系：
(1)焙烧：向石煤中加生石灰焙烧，将转化为的化学方程式是 。
(2)酸浸：
①难溶于水可溶于盐酸。若焙砂酸浸时溶液的，溶于盐酸的离子方程式是 。
②酸度对钒和铝的溶解量的影响如图所示：酸浸时溶液的酸度控制在大约3.2％，根据如图推测，酸浸时不选择更高酸度的原因是 。
(3)转沉：将浸出液中的钒转化为固体，其流程如下：
①浸出液中加入石灰乳的作用是 。
②已知的溶解度小于。向沉淀中加入溶液，可使钒从沉淀中溶出。结合化学用语，用平衡移动原理解释其原因： 。
(4)测定产品中的纯度：
称取ag产品，先用硫酸溶解，得到溶液。再加入溶液。最后用溶液滴定过量的至终点，消耗溶液的体积为。已知被还原为，假设杂质不参与反应，则产品中的质量分数是 。(的摩尔质量：)
10．（2023上·福建福州·高三福建省福州格致中学校考期中）工业上常利用作汽车尾气的吸收剂，它可以在光催化作用下使有机污染物降解，工业上利用主要成分为的含铈矿石制其工艺流程如下：
(1)中元素电负性从小到大的顺序是 (填元素符号)，中心原子轨道的杂化类型为 ；的空间结构为 ，“焙烧”前通的目的是 。
(2)“焙烧”过程中常采用高压空气、逆流操作(空气从焙烧炉下部通入，矿粉从中上部加入)，这样操作的目的是 。
(3)操作①所需的玻璃实验仪器有烧杯、 。
(4)上述流程中与盐酸反应的离子方程式 ，该流程中为了避免产生污染性气体，可用稀硫酸和 替换。
(5)写出“沉铈”过程中的离子反应方程式 。若“沉铈”中，恰好沉淀完全为，此时溶液的pH为5，则溶液中 ml/L(保留2位有效数字)。(已知常温下，，。
(6)是汽车尾气净化催化剂的关键成分，它能在还原性气氛中供氧，在氧化气氛中耗氧。写出其供氧生成CeO的化学方程式 。
(7)氧化铈()是一种重要的光催化材料，光催化过程中立方晶胞的组成变化如图所示。假设晶胞边长为apm。
CeO2晶胞中O原子位于Ce构成的 (构型)空隙中，CeO2晶体结构中的配位数为 ，CeO2晶胞中与最近的核间距为 (用含a参数表示)每个晶胞中个数为 (用含x参数表示)。
水溶法
除去可溶性杂质
酸溶法
除去碱性杂质
碱溶法
除去酸性杂质
氧化剂或还原剂法
除去还原性或氧化性杂质
加热灼烧法
除去受热易分解或易挥发的杂质
调节溶液的pH法
如除去酸性Cu2＋溶液中的Fe3＋等
过滤
分离难溶物和易溶物，根据特殊需要采用趁热过滤或者抽滤等方法
萃取和分液
利用溶质在互不相溶的溶剂里的溶解度不同提取分离物质，如用CCl4或苯萃取溴水中的溴
蒸发结晶
提取溶解度随温度变化不大的溶质，如NaCl
冷却结晶
提取溶解度随温度变化较大的溶质、易水解的溶质或结晶水合物，如KNO3、FeCl3、CuCl2、CuSO4·5H2O、FeSO4·7H2O等
蒸馏或分馏
分离沸点不同且互溶的液体混合物，如分离乙醇和甘油
冷却法
利用气体液化的特点分离气体，如合成氨工业采用冷却法分离平衡混合气体中的氨气
金属离子
Mn2+
Fe2+
Fe³⁺
Al3⁺
Mg2+
Zn2+
Ni2+
开始沉淀的 pH
8.1
6.3
1.5
3.4
8.9
6.2
6.9
沉淀完全的pH
10.1
8.3
2.8
4.7
10.9
8.2
8.9
金属离子
开始沉淀pH
3.6
7.6
6.0
完全沉淀pH
4.7
9.2
8.0
金属离子
Fe3+
Mg2+
Cr3+
Fe2+
Al3+
开始沉淀的pH
2.3
10.4
4.9
7.5
3.4
沉淀完全的pH
4.1
12.4
6.8
9.7
4.7
pH
4～6
6～8
8～10
10～12
主要离子