考点20 工艺流程综合—五年（2020-2024）高考化学真题专项分类汇编(含答案)

这是一份考点20 工艺流程综合—五年（2020-2024）高考化学真题专项分类汇编(含答案)，共19页。试卷主要包含了填空题，实验题等内容，欢迎下载使用。


一、填空题
1．利用黄铜矿（主要成分为，含有等杂质）生产纯铜，流程示意图如下。
（1）矿石在焙烧前需粉碎，其作用是_______。
（2）的作用是利用其分解产生的使矿石中的铜元素转化为。发生热分解的化学方程式是_______。
（3）矿石和过量按一定比例混合，取相同质量，在不同温度下焙烧相同时间，测得：“吸收”过程氨吸收率和“浸铜”过程铜浸出率变化如图；和时，固体B中所含铜、铁的主要物质如表。
①温度低于，随焙烧温度升高，铜浸出率显著增大的原因是_______。
②温度高于，根据焙烧时可能发生的反应，解释铜浸出率随焙烧温度升高而降低的原因是_______。
（4）用离子方程式表示置换过程中加入的目的_______。
（5）粗铜经酸浸处理，再进行电解精炼；电解时用酸化的溶液做电解液，并维持一定的和。粗铜若未经酸浸处理，消耗相同电量时，会降低得到纯铜的量，原因是_______。
2．以铅精矿（含，等）为主要原料提取金属和的工艺流程如下：
回答下列问题：
（1）“热浸”时，难溶的和转化为和及单质硫。溶解等物质的量的和时，消耗物质的量之比为________；溶液中盐酸浓度不宜过大，除防止“热浸”时挥发外，另一目的是防止产生________（填化学式）。
（2）将“过滤Ⅱ”得到的沉淀反复用饱和食盐水热溶，电解所得溶液可制备金属“电解I”阳极产物用尾液吸收后在工艺中循环使用，利用该吸收液的操作单元为________。
（3）“还原”中加入铅精矿的目的是________。
（4）“置换”中可选用的试剂X为________（填标号）。
A.
B.
C.
D.
“置换”反应的离子方程式为________。
（5）“电解II”中将富银铅泥制成电极板，用作________（填“阴极”或“阳极”）。
3．是制造钒铁合金、金属钒的原料，也是重要的催化剂。以苛化泥为焙烧添加剂从石煤中提取的工艺，具有钒回收率高、副产物可回收和不产生气体污染物等优点。工艺流程如下。
已知：ⅰ石煤是一种含的矿物，杂质为大量和少量等；苛化泥的主要成分为等。
ⅱ高温下，苛化泥的主要成分可与反应生成偏铝酸盐；室温下，偏钒酸钙和偏铝酸钙均难溶于水。
回答下列问题：
（1）钒原子的价层电子排布式为___________；焙烧生成的偏钒酸盐中钒的化合价为___________，产生的气体①为______________________（填化学式）。
（2）水浸工序得到滤渣①和滤液，滤渣①中含钒成分为偏钒酸钙，滤液中杂质的主要成分为______________________（填化学式）。
（3）在弱碱性环境下，偏钒酸钙经盐浸生成碳酸钙发生反应的离子方程式为______________________；加压导入盐浸工序可提高浸出率的原因为______________________；浸取后低浓度的滤液①进入___________（填工序名称），可实现钒元素的充分利用。
（4）洗脱工序中洗脱液的主要成分为______________________（填化学式）。
（5）下列不利于沉钒过程的两种操作为___________（填序号）。
a.延长沉钒时间b.将溶液调至碱性
c.搅拌d.降低溶液的浓度
4．闭环循环有利于提高资源利用率和实现绿色化学的目标。利用氨法浸取可实现废弃物铜包钢的有效分离，同时得到的可用于催化、医药、冶金等重要领域。工艺流程如下：
已知：室温下的
回答下列问题：
（1）首次浸取所用深蓝色溶液①由铜毛丝、足量液氨、空气和盐酸反应得到，其主要成分为_______（填化学式）。
（2）滤渣的主要成分为_______（填化学式）。
（3）浸取工序的产物为，该工序发生反应的化学方程式为_______。浸取后滤液的一半经氧化工序可得深蓝色溶液①，氧化工序发生反应的离子方程式为_______。
（4）浸取工序宜在之间进行，当环境温度较低时，浸取液再生后不需额外加热即可进行浸取的原因是_______。
（5）补全中和工序中主反应的离子方程式_______+_______。
（6）真空干燥的目的为_______。
5．某工厂采用如下工艺处理镍钴矿硫酸浸取液（含和）。实现镍、钴、镁元素的回收。
已知：
回答下列问题：
（1）用硫酸浸取镍钴矿时，提高浸取速率的方法为__________________（答出一条即可）。
（2）“氧化”中，混合气在金属离子的催化作用下产生具有强氧化性的过一硫酸，中过氧键的数目为_________。
（3）“氧化”中，用石灰乳调节，被氧化为，该反应的离子方程式为__________________（的电离第一步完全，第二步微弱）；滤渣的成分为、_________（填化学式）。
（4）“氧化”中保持空气通入速率不变，（Ⅱ）氧化率与时间的关系如下。体积分数为_________时，（Ⅱ）氧化速率最大；继续增大体积分数时，（Ⅱ）氧化速率减小的原因是__________________。
（5）“沉钻镍”中得到的（Ⅱ）在空气中可被氧化成，该反应的化学方程式为__________________。
（6）“沉镁”中为使沉淀完全，需控制不低于_________（精确至0.1）。
6．以焙烧黄铁矿（杂质为石英等）产生的红渣为原料制备铵铁蓝颜料。工艺流程如下：
回答下列问题：
（1）红渣的主要成分为__________（填化学式），滤渣①的主要成分为__________（填化学式）。
（2）黄铁矿研细的目的是__________。
（3）还原工序中，不生成S单质的反应的化学方程式为__________。
（4）工序①的名称为__________，所得母液循环使用。
（5）沉铁工序产生的白色沉淀中Fe的化合价为__________，氧化工序发生反应的离子方程式为____________________。
（6）若用还原工序得到的滤液制备和，所加试剂为__________和__________（填化学式，不引入杂质）。
7．某工厂采用辉铋矿（主要成分为，含有、杂质）与软锰矿（主要成分为）联合焙烧法制备BiOCl和，工艺流程如下：
已知：①焙烧时过量的分解为，转变为；
②金属活动性：；
③相关金属离子形成氢氧化物的pH范围如下：
回答下列问题：
（1）为提高焙烧效率，可采取的措施为___________。
a.进一步粉碎矿石b.鼓入适当过量的空气c.降低焙烧温度
（2）在空气中单独焙烧生成，反应的化学方程式为___________。
（3）“酸浸”中过量浓盐酸的作用为：①充分浸出和；②___________。
（4）滤渣的主要成分为___________（填化学式）。
（5）生成气体A的离子方程式为___________。
（6）加入金属Bi的目的是___________。
8．17.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CO和，该反应的化学方程式为_______。
9．以黄铁矿(主要成分)为原料生产硫酸，应将产出的炉渣和尾气进行资源化综合利用，减轻对环境的污染。其中一种流程如下图所示。
回答问题：
（1）黄铁矿中硫元素的化合价为 。
（2）由炉渣制备还原铁粉的化学方程式为_ 。
（3）欲得到更纯的，反应①应通入____ _ (填 “过量”或“不足量”)的气体。
（4）因为具有_ 性， 导致商品中不可避免地存在。
检验其中含有的方法是_ 。
（5）一般用滴定分析法测定还原铁粉纯度。实验步骤：称取一定量样品，用过量稀硫酸溶解，用标准溶液滴定其中的。
反应式：。某次实验称取0.2800 g样品，滴定时消耗浓度为的溶液25.10 mL，
则样品中铁含量为 %。
二、实验题
10．回答下列问题：
Ⅰ.化合物X由四种短周期元素组成，加热X，可产生使湿润的红色石蕊试纸变蓝的气体Y，Y为纯净物；取3.01 g X，用含HCl 0.060 0ml的盐酸完全溶解得溶液A，将溶液A分成和两等份，完成如下实验(白色沉淀C可溶于NaOH 溶液)：
请回答：
(1)组成X的四种元素是N、H和 的化学式是 (填元素符号)，X的化学式是 。
(2)溶液B通入过量得到白色沉淀C的离子方程式是 。
(3)写出一个化合反应(用化学方程式或离子方程式表示) 。
要求同时满足：①其中一种反应物的组成元素必须是X中除N、H外的两种元素；
②反应原理与“”相同。
Ⅱ.某兴趣小组为验证浓硫酸的性质进行实验，如图。实验中观察到的现象有：锥形瓶内有白雾，烧杯中出现白色沉淀。
请回答：
(1)将浓硫酸和浓盐酸混合可产生HCl气体的原因是 。
(2)烧杯中出现白色沉淀的原因是 。
参考答案
1．答案：（1）增大接触面积，加快反应速率，使反应更充分
（2）
（3）温度低于425℃，随焙烧温度升高，分解产生的增多，可溶物含量增加，故铜浸出率显著增加；温度高于425℃，随焙烧温度升高发生反应：，和转化成难溶于水的，铜浸出率降低
（4）
（5）粗铜若未经酸浸处理，其中杂质会参与放电，则消耗相同电量时，会降低得到纯铜的量
解析：（2）分解为非氧化还原反应，故化学方程式为。
（4）加入置换铜，反应的离子方程式为。
（5）粗铜中含有杂质，加酸可以除，但粗铜若未经酸浸处理，其中杂质会参与放电，则消耗相同电量时，会降低得到纯铜的量。
2．答案：（1）1:1；
（2）热浸
（3）将过量的还原为
（4）C；
（5）阳极
解析：（1）“热浸”时，将和中-2价的硫氧化为单质硫，被还原为，在这个过程中Pb和Ag的化合价保持不变，所以等物质的量的和时，物质的量相等，所以消耗的物质的量相等，比值为1:1；溶液中盐酸浓度过大，这里主要考虑氢离子浓度会过大，会生成气体。
（2）“过滤Ⅱ”得到的沉淀反复用饱和食盐水热溶，会溶解为，电解溶液制备金属，在阴极产生，阳极放电产生，尾液成分为，吸收后转化为，可以在热浸中循环使用。
（3）过滤Ⅱ所得的滤液中有过量的未反应的，根据还原之后可以得到含硫滤渣，“还原”中加入铅精矿的目的是是将将过量的还原为。
（4）“置换”中加入试剂X可以可以得到富银铅泥，为了防止引入其他杂质，则试剂X应为Pb，发生的反应为：。
（5）“电解II”中将富银铅泥制成电极板，电解Ⅱ得到金属银和金属铅，将银和铅分离出来，所以不可能作为阴极，应作为阳极板，阳极放电视，银变成阳极泥而沉降下来，铅失电子为，阴极得电子得到Pb，所以电极板应作阳极。
3．答案：（1）；+5；
（2）
（3）；使浓度增大，促进转化为，使进入溶液中；离子交换
（4）NaCl
（5）bd
解析：（1）V为23号元素，价层电子排布式为；结合已知信息和（3）中信息可知，焙烧后V的存在形式为，V为+5价；结合上述分析可得气体①为。
（2）结合石煤和苛化泥的主要成分及已知信息知，焙烧所得产物主要为、等，其中难溶于水，水浸后得到、的混合溶液，结合该流程的目的为制备知，滤液中的杂质主要为。
（3）盐浸工序中转化为，结合电荷守恒、元素守恒配平可得反应的离子方程式。加压条件下通入可增大溶液中浓度，促进转化为，进入溶液进行后续操作，从而提高钒的浸出率。盐浸后滤液①中含有，为提高钒的利用率，可将其加入离子交换工序。
（4）离子交换时发生阴离子交换反应：，根据所用树脂类型知，洗脱时可使用NaCl溶液，使钒元素转入溶液中：。
（5）将溶液调至碱性，会转变成，从而影响沉钒；降低的浓度会使沉钒不充分，也会影响沉钒。
4．答案：（1）
（2）Fe
（3）；
（4）盐酸和液氨反应放热
（5）；
（6）防止干燥过程中被空气中的氧化
解析：（1）首次浸取所用深蓝色溶液①由铜毛丝、足量液氨、空气和盐酸反应得到，主要物质成分呈现深蓝色，结合教材中铜氨配离子的颜色，可判断其阳离子为，根据元素守恒可知其阴离子为，故主要成分化学式为。
（2）根据流程图给出的信息，原料铜包钢经过浸取处理，铜被氧化后转化为进入溶液，铁仍为固体，且由流程图可知，滤渣的主要用途为炼钢，则可判断滤渣的主要成分为铁。
（3）由题给条件可知，浸取工序的反应物为铜单质和，产物为，根据原子守恒和得失电子守恒得到反应的化学方程式为。浸取后滤液的一部分经氧化工序可得深蓝色溶液①，从流程图氧化工序提供的信息可知，反应物有和，产物为，Cu元素由+1价变为+2价，则应得电子得到-2价氧，产物中有生成，则氧化工序发生反应的离子方程式应为。
（4）由题意可知，氧化过程的原料有液氨和盐酸，两种物质接触会发生酸碱中和反应（反应放热），放出的热量可以维持浸取工序温度，因此当环境温度较低时，浸取液再生后不需额外加热即可进行浸取。
（5）由流程图可知，中和工序后的主要步骤是洗涤和干燥，故中和工序析出CuCl沉淀，根据元素守恒、电荷守恒可以确定产物为CuCl、，因此中和工序中主反应的离子方程式为。
（6）铜元素在化合物中的常见价态有+1和+2，溶液或湿润状态下，+2价铜化合物比+1价铜化合物更稳定，产品CuCl中铜为+1价，湿润状态下易被氧化，中和后得到的产物CuCl经过洗涤后，仍会含有少量水分，若常压下热风干燥，则CuCl会被空气中的氧化为+2价铜化合物，要避免干燥过程中遇到氧气，一般会采用真空干燥。
5．答案：（1）将镍钴矿粉碎（或浸取时搅拌，适当升高温度等）
（2）
（3）；
（4）9.0%；具有还原性，也能还原
（5）
（6）11.1
解析：（1）用硫酸浸取镍钴矿时，提高浸取速率的方法可以是将镍钴矿粉碎、浸取时搅拌、适当升高温度等。
（2）可以看成是中一个氢原子被磺基—取代的产物，即，故分子中有一个过氧键，中过氧键的数目为。
（3）根据题干信息可知，“氧化”中被氧化为，则被还原为，结合的电离第一步完全可知，反应的离子方程式为；“氧化”中会被氧化为，用石灰乳调节时Fe元素沉淀为，与结合生成沉淀，故滤渣中还含有。
（4）由图可知，当体积分数为9.0%时，Mn（Ⅱ）氧化率达到100%所用时间最短，氧化速率最大；具有还原性，也能还原，其体积分数过大时，与反应，使Mn（Ⅱ）氧化速率减小。
（5）“沉钴镍”中得到的C（Ⅱ）以形式存在，其可被空气中氧化为CO（OH），根据氧化还原反应规律可写出反应的化学方程式。
（6）沉淀完全，则，，，。
6．答案：（1）；
（2）增大反应物的接触面积，加快反应速率
（3）
（4）蒸发浓缩、冷却结晶、过滤
（5）+2；
（6）（合理即可）；（或）
解析：（1）黄铁矿含、石英（主要成分为），焙烧时发生反应：，石英不反应，因此红渣的主要成分为。“酸浸”时和硫酸反应生成和水，与硫酸不反应，因此滤渣①的主要成分为。
（3）还原工序中，与溶液反应，若不生成S单质，则中硫元素被氧化为被还原为失，得，根据得失电子守恒，的化学计量数分别为1、7，再根据原子守恒配平化学方程式即可。
（4）由流程图知，通过工序①获得了晶体，则工序①为蒸发浓缩、冷却结晶、过滤，所得母液为硫酸，可以返回“酸浸”循环利用。
（5）根据离子式及化合物中正负化合价代数和为0，可知该物质中Fe的化合价为+2。氧化工序中在酸性条件下将氧化为被还原为失得，根据得失电子守恒，的化学计量数分别为6、1，再根据电荷守恒和原子守恒配平离子方程式即可。
（6）“还原”工序得到的滤液为和的混合溶液，用其制备和的过程中铁元素被氧化，为了不引入杂质，结合元素守恒知，所加试剂为（或）和（或）。
7．答案：（1）ab
（2）
（3）抑制金属离子水解
（4）
（5）
（6）将转化为
解析：（1）粉碎矿石能增大反应物接触面积使之充分反应，正确；鼓入适当过量的空气，即增大浓度，可加快反应速率，b正确；降低焙烧温度会减慢反应速率，降低焙烧效率，c错误。
（2）根据已知①中焙烧时转变为推测，在空气中焙烧发生氧化还原反应生成和。
（3）“酸浸”中铁离子、易水解，因此溶浸时键入过量的浓盐酸的目的防止及水解生成不溶性沉淀，提高原料的浸出率；过量浓盐酸的作用为：充分浸出和，抑制金属离子水解。
（4）由于不溶于酸和水，故滤渣的主要成分为。
（5）A为氯气，生成气体A的离子方程式为。
（6）金属活动性：，在pH为1.6时则产生沉淀，为铁元素不以沉淀形式出现，故加入Bi将转化为，形成氯化亚铁溶液。
8．答案：（1）
（2）粉碎样品、搅拌（或者适当升温，合理即可）
（3）
（4）为了促进胶体聚沉，便于分离
（5）；碱性
（6）
解析：本题结合工艺流程考查元素化合物之间的转化与物质的分离提纯方法。结合题图可知，焙烧后得到，同时得到酸性气体为HF，经水浸得到的滤渣为和，除磷后得到滤渣Ⅱ为沉淀。（1）根据该核素的质子数为58，中子数为80，可知质量数为58+80=138，即该核素可表示为。
（2）为提高“水浸”的效率，可将焙烧后的产物粉碎、搅拌适当升温等。
（3）聚沉时加入MgO调pH=5，是为了促进溶液中水解为，则滤渣Ⅲ为。
（4）加入絮凝剂是为了促进胶体聚沉，便于分离。
（5）结合题图可写出“沉铈”时是与间的反应，其离子方程式为；溶液中同时存在电离和水解，的水解常数，大于的水解常数，，即以的水解为主，则溶液呈碱性。
（6）结合高温反应生成，即反应物中和的物质的量之比为1:2，再结合反应前后C、Fe元素化合价变化，根据化合价升降法可配平该化学方程式为。
9．答案：（1）-1
（2）
（3）过量
（4）还原
先加入盐酸，再加入氯化钡溶液，生成白色沉淀，说明含有
（5）90.36%
解析：（1）黄铁矿的主要成分是二硫化亚铁，其中铁元素的化合价是+2价，因此硫元素的化合价为-1价。
（2）炉渣的主要成分为，由炉渣制备还原铁粉的化学方程式为。
（3）溶液能够与反应生成，欲得到更纯的，反应①应通入过量的气体。
（4）转化为过程中S元素的化合价升高，被氧化，体现了的还原性；检验其中含有的方法是首先用盐酸酸化，除去，再加入氯化钡溶液，看有无白色沉淀生成，若生白色沉淀，证明含有，否则没有。
（5）称取一定量样品，用过量稀硫酸溶解，用标准溶液滴定其中的，存在关系式：，滴定过程中消耗的物质的量为，则样品中含有的铁的物质的量为0.000753ml×6=0.004518ml，样品中铁含量为。
10．答案：Ⅰ. (1)Al、Cl ；
(2)
(3)或
Ⅱ. (1)吸水或放热导致HCl挥发
(2)HCl气体会将带出，与作用生成
解析：Ⅰ.(1)根据产生使湿润的红色石蕊试纸变蓝的气体Y，Y为纯净物，可推测Y为；根据白色沉淀C可溶于NaOH溶液，可推测C为，C经灼烧得到的白色固体D为，； 根据白色沉淀E不溶于稀硝酸，可推测E为AgCl，。由于，将溶液A分为两等份，则每份中由HCl提供的为0.03 ml，故中由X提供的为0.03 ml。组成X的四种元素除了 N、H，还有 A1、C1。3.01 g X 中，，，则，故，N、H、Al、Cl的原子个数比为，故X的化学式为。
(2)3.01 g的物质的量为0.02 ml，加入含0.06 ml HCl的盐酸，得到的混合溶液，加入过量浓NaOH溶液；加热后得到NaCl、、NaOH的混合溶液。向溶液B中通入过量得到白色沉淀，发生反应的离子方程式为
(3)根据①其中一种反应物的组成元素必须是X中除N、H外的两种元素，则该反应物为；根据②反应原理与“”相同，该反应原理是形成配合物，因此该化合反应可以为或。
Ⅱ. (1)将浓硫酸和浓盐酸混合，浓硫酸溶解时吸水并放出热量，导致HCl挥发。
(2)烧杯中出现的白色沉淀显然为沉淀，说明HCl气体挥发逸出时将带出，与发生复分解反应生成。

温度/℃
B中所含铜、铁的主要物质
400
500
物质
开始沉淀pH
完全沉淀pH
6.5
8.3
1.6
2.8
8.1
10.1