高中化学专题15 工艺流程题-2021年高考化学真题与模拟题分类训练（学生版）

这是一份高中化学专题15 工艺流程题-2021年高考化学真题与模拟题分类训练（学生版），共30页。试卷主要包含了磷酸铁常用作电极材料等内容，欢迎下载使用。
专题15 工艺流程题

1．(2021·全国高考真题)碘(紫黑色固体，微溶于水)及其化合物广泛用于医药、染料等方面。回答下列问题：
(1)的一种制备方法如下图所示：

①加入粉进行转化反应的离子方程式为_______，生成的沉淀与硝酸反应，生成_______后可循环使用。
②通入的过程中，若氧化产物只有一种，反应的化学方程式为_______；若反应物用量比时，氧化产物为_______；当，单质碘的收率会降低，原因是_______。
(2)以为原料制备的方法是：先向溶液中加入计量的，生成碘化物；再向混合溶液中加入溶液，反应得到，上述制备的总反应的离子方程式为_______。
(3)溶液和溶液混合可生成沉淀和，若生成，消耗的至少为_______。在溶液中可发生反应。实验室中使用过量的与溶液反应后，过滤，滤液经水蒸气蒸馏可制得高纯碘。反应中加入过量的原因是_______。
2．(2021·吉林长春市·长春外国语学校高二月考)磁选后的炼铁高钛炉渣，主要成分有、、、、以及少量的。为节约和充分利用资源，通过如下工艺流程回收钛、铝、镁等。

该工艺条件下，有关金属离子开始沉淀和沉淀完全的见下表
金属离子




开始沉淀的
2.2
3.5
9.5
12.4
沉淀完全的
3.2
4.7
11.1
13.8
回答下列问题：
(1)“焙烧”中，、几乎不发生反应，、、、转化为相应的硫酸盐，写出转化为的化学方程式_______。
(2)“水浸”后“滤液”的约为2.0，在“分步沉淀”时用氨水逐步调节至11.6，依次析出的金属离子是_______。
(3)“母液①"中浓度为_______。
(4)“水浸渣”在160℃“酸溶”最适合的酸是_______。“酸溶渣”的成分是_______、_______。
(5)“酸溶”后，将溶液适当稀释并加热，水解析出沉淀，该反应的离子方程式是_______。
(6)将“母液①”和“母液②”混合，吸收尾气，经处理得_______，循环利用。
3．(2021·广东高考真题)对废催化剂进行回收可有效利用金属资源。某废催化剂主要含铝()、钼()、镍()等元素的氧化物，一种回收利用工艺的部分流程如下：

已知：25℃时，的，；；；该工艺中，时，溶液中元素以的形态存在。
(1)“焙烧”中，有生成，其中元素的化合价为_______。
(2)“沉铝”中，生成的沉淀为_______。
(3)“沉钼”中，为7.0。
①生成的离子方程式为_______。
②若条件控制不当，也会沉淀。为避免中混入沉淀，溶液中_______(列出算式)时，应停止加入溶液。
(4)①滤液Ⅲ中，主要存在的钠盐有和，为_______。
②往滤液Ⅲ中添加适量固体后，通入足量_______(填化学式)气体，再通入足量，可析出。
(5)高纯(砷化铝)可用于芯片制造。芯片制造中的一种刻蚀过程如图所示，图中所示致密保护膜为一种氧化物，可阻止刻蚀液与下层(砷化镓)反应。

①该氧化物为_______。
②已知：和同族，和同族。在与上层的反应中，元素的化合价变为+5价，则该反应的氧化剂与还原剂物质的量之比为_______。
4．(2021·河北高考真题)绿色化学在推动社会可持续发展中发挥着重要作用。某科研团队设计了一种熔盐液相氧化法制备高价铬盐的新工艺，该工艺不消耗除铬铁矿、氢氧化钠和空气以外的其他原料，不产生废弃物，实现了Cr—Fe—Al—Mg的深度利用和Na+内循环。工艺流程如图：

回答下列问题：
(1)高温连续氧化工序中被氧化的元素是___(填元素符号)。
(2)工序①的名称为__。
(3)滤渣的主要成分是__(填化学式)。
(4)工序③中发生反应的离子方程式为___。
(5)物质V可代替高温连续氧化工序中的NaOH，此时发生的主要反应的化学方程式为__，可代替NaOH的化学试剂还有___(填化学式)。
(6)热解工序产生的混合气体最适宜返回工序___(填“①”或“②”或“③”或“④”)参与内循环。
(7)工序④溶液中的铝元素恰好完全转化为沉淀的pH为__。(通常认为溶液中离子浓度小于10-5mol•L-1为沉淀完全；A1(OH)3+OH-Al(OH)：K=100.63，Kw=10-14，Ksp[A1(OH)3]=10-33)
5．(2021·湖南高考真题)可用于催化剂载体及功能材料的制备。天然独居石中，铈(Ce)主要以形式存在，还含有、、、等物质。以独居石为原料制备的工艺流程如下：

回答下列问题：
(1)铈的某种核素含有58个质子和80个中子，该核素的符号为_______；
(2)为提高“水浸”效率，可采取的措施有_______(至少写两条)；
(3)滤渣Ⅲ的主要成分是_______(填化学式)；
(4)加入絮凝剂的目的是_______；
(5)“沉铈”过程中，生成的离子方程式为_______，常温下加入的溶液呈_______(填“酸性”“碱性”或“中性”)(已知：的，的，)；
(6)滤渣Ⅱ的主要成分为，在高温条件下，、葡萄糖()和可制备电极材料，同时生成和，该反应的化学方程式为_______

1．(2021·山西太原市·太原五中高三二模)用锑砷烟灰(主要成分为、，含、、等元素)制取和()，不仅治理了砷害污染，还可综合回收其它有价金属。工艺流程如图：

已知：①硫浸后，锑砷以、存在；
②易溶于热水，难溶于冷水，不溶于乙醇。
回答下列问题：
(1)“硫浸”过程，加快硫浸的措施有_______(任写一项)。
(2)“硫浸”时，溶解的离子方程式为_______。
(3)经“硫浸”“氧化”后，转化为。用和浸取锑砷烟灰也可得到，其缺陷是_______。
(4)“氧化”时，反应温度不宜太高的原因是_______。
(5)“中和”时，生成的化学方程式为_______，中和液的主要溶质为_______(填化学式)。
(6)操作X为_______、过滤、洗涤、干燥。
(7)研究发现，电解硫浸液中的溶液，可得到单质。则阴极的电极反应式为____。
2．(2021·四川德阳市·高三三模)以磷酸钙为原料可制备缓冲试剂磷酸二氢钾(KH2PO4)，其工艺流程如图所示：

已知：①Ca(H2PO4)2能溶于水，CaHPO4和Ca3(PO4)2均难溶于水。
②萃取原理：KCl+H3PO4⇌KH2PO4+HCl，HCl易溶于有机萃取剂。
回答下列问题：
(1)将磷酸钙粉碎的目的是_______，“操作II”的名称是_______。
(2)“酸浸”发生反应的化学方程式为_______。“酸浸”利用了浓硫酸的下列性质_______(填标号)。
A．氧化性 b．还原性 c．强酸性
(3)水相中加入乙醇的作用是_______。
(4)副产品N作肥料可使作物枝繁叶茂，提高产量，则溶液M是_______(填名称)。
(5)用电渗析法从含KH2PO4废水中提取KOH和H3PO4，装置如图所示。

①b物质为_______。
②阳极反应式为_______。
3．(2021·云南昆明市·高三三模)钴在硬质高温合金、催化剂等高新技术领域有广泛应用。从某炼锌厂的废渣(含Zn、Co、Fe、ZnO、SiO2 等)中回收钴的一种工艺流程如图：

相关金属离子[Co(Mn+ )=0.1mol·L-1]形成氢氧化物沉淀的pH范围如表：
金属离子
Co2+
Fe2+
Fe3+
Zn2+
开始沉淀的pH
7.15
6.3
1.5
6.2
沉淀完全的pH
9.15
8.3
2.8
8.2
回答下列问题：
(1)滤渣1是_______，“加热酸浸”时为确保安全应注意_______。
(2)若无氧化步骤，对实验的影响是_______。试剂X可以为下列物质中的_______。
A．KOH B．Zn(OH)2 C．ZnO D．Na2CO3
(3)操作1的名称是_______， 从流程信息分析，在有机溶剂M中_______(填“ZnSO4”或“CoSO4”)溶解度更大。操作2是蒸发浓缩、冷却结晶、_______。
(4)工业上也可利用次氯酸钠氧化Co2+生成Co(OH)3沉淀，实现钴的回收。该反应的离子方程式是_______，若将次氯酸钠改为Na2S2O8(还原产物为SO)，则氧化剂与还原剂的物质的量之比为_______。
(5)常温下，已知Co(OH)3的溶度积常数为Ksp，则Co3+完全沉淀时[c(Co3+)1.7后，随pH增大，Fe3＋萃取率下降的原因是___________。

(4)试剂x为某种钠的正盐，从环保、经济角度，x最好为___________(写化学式)；若c(Mn2＋)=1.0 mol·L-1，调节pH范围应为___________(该条件下，Ksp[Al(OH)3]=1.0×10-33，Ksp[Mn(OH)2]=1.0×10-14)。
(5)步骤V酸溶时逐滴加入H3PO4溶液呈酸性才能保证生成物质较多为Mn(H2PO4)2·2H2O，试结合离子方程式说明原因___________。
18．(2021·山东高三三模)综合利用研究发现，硼镁铁矿(主要成分为，含有SiO2、FeO、Fe2O3等杂质)可以制备硼酸、铁红和碳酸镁等常用化工试剂，工艺流程图如下：

回答下列问题：
(1)硼镁矿粉碎的目的是___________，“酸浸”中发生的离子反应是___________。
(2)为提高产品纯度，“净化”时用的试剂X为___________(填化学式)，如果将“净化”中①和②的顺序调换，会导致的结果是___________。
(3)过滤所得碳酸镁需冷水洗涤后再进行干燥证明碳酸镁固体洗涤干净的具体操作为___________。
(4)不同条件下硼酸的萃取率图象如下：

萃取过程为___________(填“吸热”或“放热”)反应。增大pH会导致萃取率降低的原因是___________。
19．(2021·辽宁沈阳市·沈阳二中高三月考)铁、镍及其化合物在工业上有广泛的应用。从某矿渣[成分为NiFe2O4(铁酸镍)、NiO、FeO、CaO、SiO2等]中回收NiSO4的工艺流程如图：

已知(NH4)2SO4在350℃分解生成NH3和H2SO4，回答下列问题：
(1)“浸渣”的成分有Fe2O3、FeO(OH)、CaSO4外，还含有_______(写化学式)。
(2)矿渣中部分FeO在空气中焙烧时反应生成Fe2(SO4)3的化学方程式为_______。
(3)向“浸取液”中加入NaF以除去溶液中Ca2+(浓度为1.0×10-3mol·L-1)，当溶液中c(F-)=2.0×10-3mol·L-1时，除钙率为_______[Ksp(CaF2)=4.0×10-11]。
(4)溶剂萃取可用于对溶液中的金属离子进行富集与分离：Fe2+(水相) + 2RH(有机相) ⇌FeR2(有机相)+2H+(水相)萃取剂与溶液的体积比(V0/VA)对溶液中Ni2+、Fe2+的萃取率影响如图所示，V0/VA的最佳取值为_______。在_______(填“强碱性”“强酸性”或“中性”)介质中“反萃取”能使有机相再生而循环利用。

(5)以Fe、Ni为电极制取Na2FeO4的原理如图所示。通电后，在铁电极附近生成紫红色的FeO，同时会产生少量红褐色物质。

①电解时离子交换膜(b)为_______(填“阴”或“阳”)离子交换膜。
②向铁电极区出现的红褐色物质中加入少量的NaClO溶液，沉淀溶解，进而提高了Na2FeO4的产率。该反应的离子方程式为_______。
20．(2021·重庆高三三模)柠檬酸亚铁(FeC6H6O7，式量：246)是一种易吸收的高效铁制剂，某研究团队用硫铁矿(主要成分为FeS2、SiO2、Al2O3)为原料，制备柠檬酸亚铁，其流程如图：

已知：I.电离常数：，；柠檬酸()：，，。
Ⅱ.下表列出了相关金属离子生成氢氧化物沉淀的pH(开始沉淀的pH按金属离子浓度为0.1mol·L-1计算)。
金属离子
开始沉淀的pH
沉淀完全的pH
Fe3+
1.1
3.2
Al3+
3.0
5.0
Fe2+
5.8
8.8
(1)柠檬酸亚铁(FeC6H6O7)是一种________(填“正”“酸式”或“碱式”)盐，滤渣1的成分为________(填化学式)。
(2)已知：FeS2与H2SO4不反应。则“还原”时FeS2发生反应的离子方程式为：________；加入FeS2还原后，加入一种试剂检验还原反应已经完全反应，该试剂是________。
(3)“沉铁”时的离子方程式为________，该反应需控制温度在35℃以下，其可能的原因是________。
(4)“除铝”时所调pH范围是________，“还原”和“除铝”两步操作________(填“能”或“不能”)交换，若不能请说出其原因________，若能则原因处不作答。
(5)柠檬酸亚铁(FeC6H6O7)在空气中煅烧生成Fe2O3时，也会生成FeO。现煅烧49.2g的FeC6H6O7，得到Fe2O3和FeO的混合物15.84g。则Fe2O3的质量为________g。
21．(2021·辽宁葫芦岛市·高三二模)NiSO4·6H2O是一种绿色易溶于水的晶体，广泛应用于化学镀镍、生产电池、医药工业、催化行业以及印染工业等行业中。由一种废料(主要成分是铁镍合金，还含有铜、镁、硅的氧化物)为原料制取NiSO4·6H2O步骤如图：

已知：①镍能溶于稀酸但溶解不完全，通常表现为+2价；
②常温下Ksp(MgF2)=6.4×10-9，Ka(HF)=6.3×10-4；
(1)NiSO4中阴离子的空间构型为___。
(2)“溶解”时加入H2O2溶液的目的是___。
(3)“除铁”时生成黄钠铁矾[Na2Fe6(SO4)4(OH)12]沉淀，写出其离子方程式___。
(4)向“除铜”后的滤液中加入NaF溶液，使Mg2+转化为MgF2沉淀除去。若溶液的pH偏低，将会导致MgF2沉淀不完全，其原因是___。
(5)“沉镍”后所得滤液中，可循环使用的主要溶质为___(填化学式)。
(6)NiSO4在强碱溶液中用NaClO氧化，可制得碱性镍镉电池电极材料NiOOH。该反应的化学方程式为___。
(7)在制备NiSO4·6H2O晶体时，常用无水乙醇代替蒸馏水做洗涤剂，原因是__。
22．(2021·陕西宝鸡市·高三二模)钼酸钠(Na2MoO4)是一种冷却水系统的金属缓蚀剂，工业上通常利用钼精矿(MoS2中硫为-2价)制备金属钼和钼酸钠晶体的流程如图所示。

回答下列问题：
(1)在空气中焙烧时产生对环境有危害气体的化学式是___________，焙烧的化学方程式是___________。
(2)操作1的实验名称是___________，由此可推测MoO3为___________性氧化物，该反应的离子方程式为___________，进行操作2的步骤是___________，过滤、洗涤、干燥。
(3)操作3中硫元素被氧化为最高价，发生反应的离子方程式为___________。
(4)钼精矿中MoS2的测定：取钼精矿20g经操作3等，得到Mo的质量为8.64g，假设过程中钼利用率为90%，钼精矿中MoS2的质量分数为___________。
(5)电解法制备：用镍、钼作电极电解浓NaOH溶液制备钼酸钠(Na2MoO4)的装置如图甲所示。b电极上的电极反应式为___________，电解槽中使用___________(填阳离子或阴离子)交换膜。某温度下，BaMoO4在水中的沉淀溶解平衡曲线如图乙所示，要使溶液中钼酸根离子完全沉淀(浓度小于1×10-5mol•l-1)，Ba2+的浓度最小为___________mol•l-1。

23．(2021·山东日照市·高三三模)NiSO4·nH2O易溶于水，难溶于乙醇，其水溶液显酸性。从电镀污泥中回收制备NiSO4·nH2O和其它金属的工艺流程如下。

已知：Ⅰ.电镀污泥含有Cu(OH)2、Ni(OH)2、Fe(OH)3、Cr(OH)3和SiO2等。
Ⅱ.萃取剂(RH)萃取Ni2+的原理为Ni2++2RH2NiR2+2H+。
回答下列问题：
(1)“酸浸”时，为加快浸出速率，提高生产效益，下列措施不合理的有___________(填标号)。
A．用机械搅拌器搅拌 B．体积不变增加硫酸的浓度 C．进一步球磨粉碎
(2)“电解”时，铜的电解电压较低，且电解速率很快，铁和铬存在形式随电解电压的变化如下表。为得到纯的NiSO4·nH2O，电解电压的范围应选择___________V。
电解电压/V
1.0
1.2
1.5
2.0
2.5
3.0
3.5
Fe2+
有
有
有
无
无
无
无
Cr4+
无
无
无
无
无
有
有
(3)萃取余液可在___________中循环利用(填操作单元)，反萃取剂X为___________(填化学式)。
(4)“反萃取”得到的NiSO4溶液，可在强碱溶液中被NaClO氧化，得到用作镍镉电池正极材料的NiOOH。该反应的离子方程式为___________。NiSO4溶液经蒸发浓缩、冷却结晶、过滤、洗涤、干燥等多步操作可得NiSO4·nH2O。下列说法正确的是___________(填标号)。
A．为得到较大NiSO4·nH2O晶体颗粒，宜用冰水快速冷却结晶
B．蒸发浓缩至溶液表面出现晶膜时，停止加热
C．可通过抽滤提高过滤速度，在80℃鼓风干燥，快速得到干燥晶体
D．向冷却结晶后的固液混合物中加入乙醇可提高产率
(5)采用热重分析法测定NiSO4·nH2O样品所含结晶水数。将样品在900℃下进行煅烧，失重率随时间变化如下图，A点时失掉2个结晶水，n的值为___________；C点产物的化学式为___________。

24．(2021·辽宁大连市·高三二模)氟化工产业被称为“黄金产业”，我国是世界最大氟化工初级产品生产国和出口国。用工业副产品氟硅酸(H2SiF6)制备氟化铵(NH4F)联产氟化镁的流程如下：

回答下列问题：
(1)氟化铵阳离子的VSEPR模型名称为：_______。
(2)写出反应①的化学方程式_______。
(3)工业生产中“反应①”的最佳温度为80℃，除考虑温度对速率的影响，请结合已有知识分析温度不宜过高的原因：_______。
(4)从滤液获得晶体的“一系列操作”是_______、降温结晶、过滤、洗涤、干燥。
(5)氟化铵含量的测定；称取mg样品于塑料烧杯中加水溶解，加入足量甲醛溶液，摇匀静置，滴加2~3滴酚酞指示剂，用0.5mol•L-1的氢氧化钠标准液滴定至终点，消耗氢氧化钠体积VmL，同时做空白对照实验消耗氢氧化钠体积为V0mL。
(已知：4+6HCHO→(CH2)6N4H++3H++6H2O，1mol(CH2)6N4H+消耗1molNaOH)
①滴定终点的现象为：_______。
②滴定近滴定终点时，过长时间振摇，红色消失，可能原因是_______。
③计算样品中氟化铵的含量为_______。
25．(2021·江西南昌市·高三三模)三氧化钨(WO3)常用于制备特种合金、防火材料和防腐涂层。现利用白钨精矿(含80%CaWO4及少量Fe、Zn和Mg等的氧化物)生产WO3，设计了如下工艺流程：

已知：①浸出液中钨(W)以[WO3C2O4H2O]2-形式存在。
②钨酸(H2WO4)难溶于水。
③Ksp(CaSO4)=4.9×10-5，Ksp(CaC2O4)=2.3×10-9；
Ka1(H2C2O4)=5.6×10-2，Ka2(H2C2O4)=1.6×10-4。
回答下列问题：
(1)“破碎”的目的是_______；“破碎”后的白钨精矿粒径约为50μm，往其中加入浸取液后形成的分散系属于_______。
(2)操作I的名称为_______。
(3)浸出液中含量最大的阳离子是_______；[WO3C2O4H2O]2-中W元素的化合价为_______。
(4)“加热”时发生反应的离子方程式为_______；“煅烧”时发生反应的化学方程式为_______。
(5)本工艺中能循环使用的物质是_______。
(6)通过计算说明“浸取”过程形成CaSO4而不能形成CaC2O4的原因：_______。
26．(2021·河北邯郸市·高三三模)下列为从铜转炉烟灰[主要含有ZnO，还有少量的Fe(Ⅱ)、Pb、Cu、As等元素]制取活性氧化锌的流程。

已知：①活性炭主要吸附有机质；
②25℃时，Ksp[Fe(OH)3]=4.0×10–38；
③氨体系环境中锌元素以[Zn(NH3)4]2+形式存在；
④部分金属离子开始沉淀和完全沉淀的pH：
金属离子
Fe3+
Fe2+
Cu2+
Mn2+
开始沉淀pH
1.9
7.0
4.5
8.1
完全沉淀pH
3.2
9.0
6.4
10.1
请回答以下问题：
(1)“浸取”时，ZnO发生反应的离子方程式为___________。
(2)浸取温度为50℃，反应时间为1h时，测定各元素的浸出率与氯化铵溶液浓度的关系如图，则氯化铵的适宜浓度范围为___________mol×L-1。

NH4Cl浓度对烟灰浸出率的影响
(3)加入适量KMnO4溶液的目的是除去铁元素的同时溶液中不会有明显的锰元素残留，写出除铁步骤的离子方程式：___________，常温下此时体系中Fe3+残留最大浓度为___________mol×L-1。
(4)“滤渣Ⅲ”的成分为___________(填化学式)。
(5)“沉锌”反应的离子方程式为___________，此过程中可以循环利用的副产品是___________(填化学式)。
(6)取m g活性氧化锌样品配成待测液，加入指示剂3～4滴，再加入适量六亚甲基四胺，用a mol·L-1EDTA标准液进行滴定，消耗标准液V mL。已知：与1.0 mL EDTA标准液[c(EDTA)=1.000 mol×L-1]相当的以克表示的氧化锌质量为0.08139，则样品中氧化锌的质量分数为___________(用代数式表示)。
27．(2021·福建龙岩市·高三三模)五氧化二钒(V2O5)在冶金、催化剂、磁性材料等领域有重要作用。实验室以含钒废料(含有V2O3、Fe2O3、Al2O3、CuO、有机物等)来制备V2O5的一种工艺流程如下：

已知：含钒离子在溶液中的主要存在形式与溶液pH的关系：
溶液pH
＜4.0
6.0—8.0
8.0—10.0
钒元素主要存在形式



请回答下列问题：
(1)含钒废料中的有机物主要在___________工序中除去。
(2)“焙烧”产物之一是Mg(VO3)2，写出它在“酸浸”(溶液pH＜2)过程中发生反应的化学方程式___________。
(3)常温时，若“调pH净化I”工序中最终溶液pH=7，通过计算判断，此时Cu2+是否已经沉淀完全(已知离子浓度