2023屆人教版高中化學二輪復習講義-高考綜合大題研究-無機化工流程綜合題真題研究

第二篇高考綜合大題研究

二無機化工流程綜合題

真題研究

類型1典型無機物的轉(zhuǎn)化與物質(zhì)制備

1.(2021?全國甲卷，26)碘(紫黑色固體，微溶于水)及其化合物廣泛用于醫(yī)藥、染料等方面。

回答下列問題：

(I)L的一種制備方法如圖所示：

AgNO3Fe粉Cl2

鬻鬻后T?l一懸濁液一鬲正I??i2

沉’淀

①加入Fe粉進行轉(zhuǎn)化反應的離子方程式為,生成的

沉淀與硝酸反應，生成后可循環(huán)使用。

②通入CL的過程中，若氧化產(chǎn)物只有一種，反應的化學方程式為;

若反應物用量比嘿*=時，氧化產(chǎn)物為______________；當嘿興＞后,單質(zhì)碘的收率會

H(Feh)”(Feb)

降低，原因是。

⑵以NalO3為原料制備L的方法是：先向NalO3溶液中加入計量的NaHSO3，生成碘化物；

再向混合溶液中加入Nalo3溶液，反應得到L上述制備L的總反應的離子方程式為

(3)KI溶液和CuSO4溶液混合可生成CuI沉淀和L，若生成1molI2,消耗的KI至少為

mol°l2在Kl溶液中可發(fā)生反應：L+II3■。實驗室中使用過量的Kl與CUSO4

溶液反應后，過濾，濾液經(jīng)水蒸氣蒸儲可制得高純碘。反應中加入過量KI的原因是

答案(l)①2AgI+Fe=2Ag+Fe2++2rAgNO3②Feb+Cb=L+FeCbL、FeCl3I2

被過量的Cb進一步氧化(2)2IO3^+5HSθ3=?+5SCr+3H++H2θ(3)4防止單質(zhì)碘析

出

解析(1)①由流程圖可知懸濁液中含AgI,Agl可與Fe反應生成FeL和Ag,FeL易溶于水，

在離子方程式中能拆，故加入Fe粉進行轉(zhuǎn)化反應的離子方程式為2Agl+Fe=2Ag+Fe?++

2Γ,生成的銀能與硝酸反應生成硝酸銀參與循環(huán)中。

②通入CL的過程中，因「還原性強于Fe?+,CL先氧化還原性強的Γ,若氧化產(chǎn)物只有一種，

則該氧化產(chǎn)物只能是I2,故反應的化學方程式為FeI2+Cl2=I2+FeCl2;若反應物用量比

盤=時即Cb過量,先氧化完全部「再氧化Fe?+,恰好將「和Fe?+全部氧化,故氧化產(chǎn)

物為L、FeCI3；當嘿義時即CL過量特別多，多余的氯氣會與生成的單質(zhì)碘以及水繼續(xù)發(fā)

H(Feh)

生氧化還原反應，單質(zhì)碘的收率會降低。

⑵先向NalO3溶液中加入計量的NaHSo3,生成碘化物，即含「的物質(zhì)；再向混合溶液(含「)

中加入NaIo3溶液，反應得到L,上述制備卜的兩個反應中「為中間產(chǎn)物，總反應為IO,與

HSO,發(fā)生氧化還原反應，生成SoF和L,根據(jù)得失電子守恒、電荷守恒及元素守恒配平離

+

子方程式即可得：2107+5HSof=I2+5SOΓ+3H+H2OO

⑶Kl溶液和CuSO4溶液混合可生成CUl沉淀和I2,化學方程式為4KI+2CUSO4=2CUII+

I2+2K2SO4,若生成ImolI2,則消耗的Kl至少為4mol;反應中加入過量的KI,「濃度增

大，可逆反應L+廠底平衡右移，增大L溶解度，防止L析出，有利于蒸鐳時制備高純

碘。

2.(2022?海南，15)膽fl(CuSθ4?5H2θ)是一種重要化工原料，某研究小組以生銹的銅屑為原料

［主要成分是Cu,含有少量的油污、CUO、CUCe)3、CU(OH)2］制備膽磯。流程如下。

「(濾液A］

-Na3COJM

①浸洗、過濾

≡τ≡田過量稀H：。，、HR哽@

［溶液過慮加熱濃縮

Dh冷卻結(jié)晶

I--------------］④

［膽磯尸~w~

回答問題：

(1)步驟①的目的是o

(2)步驟②中，若僅用濃H2SO4溶解固體B,將生成(填化學式)污染環(huán)境。

⑶步驟②中，在H2O2存在下CU溶于稀H2SO4,反應的化學方程式為。

(4)經(jīng)步驟④得到的膽磯，不能用水洗滌的主要原因是O

⑸實驗證明，濾液D能將I氧化為l?o

i.甲同學認為不可能是步驟②中過量H2O2將「氧化為L，理由是。

ii?乙同學通過實驗證實，只能是CM+將I一氧化為I2,寫出乙同學的實驗方案及結(jié)果

__________________________________________________________(不要求寫具體操作過程)。

答案(1)除去原料表面的油污(2)SO2(3)Cu+H2O2+H2SO4=CuSO4+2H2O(4)膽研晶

體易溶于水(5)i.溶液C經(jīng)步驟③加熱濃縮后雙氧水已完全分解ii.取濾液D,向其中加

入適量硫化鈉，使銅離子恰好完全沉淀，靜置后，向上層清液中再加入KI溶液，溶液不變

色，I不能被氧化

解析(1)原料表面含有少量的油污，Na2CO3溶液呈堿性，可以除去原料表面的油污。(2)在

加熱的條件下，銅可以與濃硫酸發(fā)生反應生成CUSe)4、SCh和H2O,二氧化硫是一種大氣污

染物，步驟②中，若僅用濃H2SO4溶解固體B,將生成SCh污染環(huán)境。(3)步驟②中，在H2O2

存在下Cu溶于稀H2SO4,生成CUSO4和H2O,該反應的化學方程式為Cu+H2O2+

H2SO4=CUSO4+2H2OO(4)膽磯是一種易溶于水的晶體，因此，經(jīng)步驟④得到的膽風，不能

用水洗滌。(5)i.H2O2常溫下即能發(fā)生分解反應，在加熱的條件下，其分解更快，因此，甲

同學認為不可能是步驟②中過量H2O2將「氧化為I20ii.「氧化為L時溶液的顏色會發(fā)生變

化；濾液D中含有CUSO4和H2SO4,乙同學通過實驗證實，只能是Ci?+將「氧化為L,較

簡單的方案是除去溶液中的CiP+,然后再向其中加入含有「的溶液，觀察溶液是否變色。

類型2以礦石為原料制備含陌生元素重要無機物

3.(2022?全國甲卷，26)硫酸鋅(ZnSO4)是制備各種含鋅材料的原料，在防腐、電鍍、醫(yī)學上

有諸多應用。硫酸鋅可由菱鋅礦制備。菱鋅礦的主要成分為ZnCO3,雜質(zhì)為SiO?以及Ca、

Mg、Fe、CU等的化合物。其制備流程如下：

濾渣④濾渣③

本題中所涉及離子的氫氧化物溶度積常數(shù)如下表:

離子Fe3'Zn2'Cu21Fe2+Mg2'

--∣

KSPXlOFXIOF×IO-20X1(Γ6XlOF

回答下列問題：

(D菱鋅礦焙燒生成氧化鋅的化學方程式為0

(2)為了提高鋅的浸取效果，可采取的措施有。

(3)加入物質(zhì)X調(diào)溶液pH=5,最適宜使用的X是(填標號)。

A.NH3H2OB.Ca(OH)2C.NaOH

濾渣①的主要成分是、、。

(4)向80?90℃的濾液①中分批加入適量KMnO4溶液充分反應后過濾，濾渣②中有MnO2,

該步反應的離子方程式為。

(5)濾液②中加入鋅粉的目的是。

(6)濾渣④與濃H2SO4反應可以釋放HF并循環(huán)利用，同時得到的副產(chǎn)物是、o

答案(I)ZneCh叁=ZnO+CO?t(2)將焙燒后的產(chǎn)物碾碎，增大接觸面積、增大硫酸的濃

2+,

度等(3)BFe(OH)3CaSO4SiO2(4)3Fe+Mnθ7+7H2O≈3Fe(OH)3I+MnO2I+5H

(5)置換CM卡為CU從而除去(6)CaSO4MgSO4

解析由題干信息，菱鋅礦的主要成分為ZnCO3,雜質(zhì)為SiCh以及Ca、Mg、Fe、CU等的

化合物，結(jié)合流程圖分析，菱鋅礦焙燒，主要發(fā)生反應：ZnCO3^=ZnO+CO2t,再加入

H2SO4酸浸,得到含Ziv2+、Ca2+?,Mg2+,Fe2+>Fe3+..CU2+的溶液，加入物質(zhì)X調(diào)節(jié)pH=5,

2+

結(jié)合表格數(shù)據(jù)，過濾得到濾渣①為Fe(OH)3、CaSo八SiO2,濾液①中主要含有Zi?+、Cu?

2+2+2+

Mg>Ca>Fe,再向濾液①中加入KMno4溶液氧化Fe2+,過濾得到濾渣②為Fe(OH)3

和MnO2,濾液②中加入鋅粉，發(fā)生反應Zn+Cu2+^=Zn2^l^+Cu,過濾后得到濾渣③為Cu,

再向濾液③中加入HF脫鈣鎂，過濾得到濾渣④為CaF2、MgF2,濾液④為ZnSo4溶液，經(jīng)一

4??J?.

系列處理得到ZnSO4?7H2O,據(jù)此分析解答。(1)焙燒時，生成Zno的反應為ZnCo3=^=ZnO

+CO2t0(2)可采用將焙燒后的產(chǎn)物碾碎，增大接觸面積、增大硫酸的濃度等方式提高鋅的

浸取率。(3)N??H2O易分解產(chǎn)生NH3污染空氣，且經(jīng)濟成本較高，故A不適宜；Ca(OH)2

不會引入新的雜質(zhì)，且成本較低，故B適宜；NaoH會引入雜質(zhì)Na+,且成本較高，C不適

宜；當沉淀完全時(離子濃度小于10^5mol?L^'),結(jié)合表格KSP計算各離子完全沉淀時的pH,

pHV5的只有Fe3+,故濾渣①中有Fe(C)H)3,又因為CaSo4是微溶物，SiCh不溶于酸，故濾

渣①的主要成分是Fe(OH)3、CaSO4、SiO2o(4)向80?90℃的濾液①中加入KMnO4溶液，

2+2+

可氧化Fe,得到Fe(OH)3Mno2的濾渣②，反應的離子方程式為3Fe+MnO4^+

+2+2+

7H2O=3Fe(OH)3I+MnO2I+5H0(5)濾液②中加入鋅粉，發(fā)生反應Zn+Cu=Zn+

Cu,故加入鋅粉的目的為置換C/+為CU從而除去。(6)濾渣④為CaF2、MgF2,與濃硫酸反

應可得到HF,同時得到的副產(chǎn)物為CaSO4、MgSO4O

4.(2022?遼寧，16)某工廠采用輝鈿礦(主要成分為Bi2S3,含有FeS2、SiO2雜質(zhì))與軟銃礦(主

要成分為Mno2)聯(lián)合焙燒法制備BiOCl和MnSO4,工藝流程如下：

金

S酸

輝錫礦1Hf?

一

g丁

軟鎰礦_

(過量)氣

體

（MnSo,溶液）A

(調(diào)pH=2.6濾液

IBiOCI沉淀P泉解------

濾液

(MnCI2、FeCI2溶液)

已知：①焙燒時過量的MnO2分解為MmCh,FeSz轉(zhuǎn)變?yōu)镕ezCh;

②金屬活動性：Fe>(H)>Bi>Cu;

③相關(guān)金屬離子形成氫氧化物的PH范圍如下:

開始沉淀PH完全沉淀PH

Fe2+

Fe3+

Mn2

回答下列問題：

(1)為提高焙燒效率，可采取的措施為。

a.進一步粉碎礦石

b.鼓入適當過量的空氣

C.降低焙燒溫度

Q)Bi2S3在空氣中單獨焙燒生成Bi2O3,反應的化學方程式為c

⑶“酸浸”中過量濃鹽酸的作用為：①充分浸出Bi3+和Mn2+；②。

(4)濾渣的主要成分為(填化學式).

(5)生成氣體A的離子方程式為。

(6)加入金屬Bi的目的是,

答案(l)ab(2)2Bi2S3+9O2=^=2Bi2O3+6SO2(3)抑制金屬離子水解(4)SiO2

+2+

(5)Mn2O3+6H+2Cl=2Mn+Cl2t+3H2O(6)將Fe3+轉(zhuǎn)化為Fe?+

解析(1)聯(lián)合焙燒時，進一步粉碎礦石，可以增大礦石與空氣的接觸面積，能夠提高焙燒效

率，選項a符合題意；鼓入適當過量的空氣有利于礦石充分反應，選項b符合題意；降低焙

燒溫度，反應速率減慢，不利于提高焙燒效率，選項C不符合題意。Q)Bi2S3在空氣中單獨焙

燒生成Bi2O3,根據(jù)原子守恒可知還應生成SO2,結(jié)合得失電子守恒，反應的化學方程式為

3+3+

2Bi2S3+9O2=?≤=2Bi2O3+6SO2?(3)加入濃鹽酸后,溶液中含有的離子主要為Bi,Fe,

Mn2+>H+、CΓ,而酸浸后取濾液進行轉(zhuǎn)化，故要防止金屬離子水解生成沉淀，進入濾渣，

造成制得的BiOCl產(chǎn)率偏低。(4)濾渣主要為不溶于濃鹽酸的SiO2o(5)因MmCh有氧化性，

+2+

會與濃鹽酸發(fā)生氧化還原反應：Mn2θ3+6H+2CΓ=2Mn+Cl2t+3H2Oo(6)由已知信

息③知，調(diào)PH=時，F(xiàn)e?+會水解生成Fe(OH)3沉淀，但Fe?+還沒開始沉淀，故要將Fe?+轉(zhuǎn)化

為Fe?+,在調(diào)PH后獲得含F(xiàn)eeI2的濾液，為了不引入新的雜質(zhì)，加入Bi作還原劑。

類型3以廢渣為原料提取重要物質(zhì)

5.(2022?湖南，17)鈦(Ti)及其合金是理想的高強度、低密度結(jié)構(gòu)材料。以鈦渣(主要成分為

Tio2,含少量V、Si和Al的氧化物雜質(zhì))為原料，制備金屬鈦的工藝流程如下：

CX

粗A1

純

沸騰

鈦TJL

降溫ICL除除硅、TiCL

化

渣

縈一

鈕Ti

收塵鋁

丁

含、

尾氣VOCl2SiAl

處理雜質(zhì)

已知“降溫收塵”后，粗TiCI4中含有的幾種物質(zhì)的沸點:

物質(zhì)

TiCl4VOCl3SiCl4AlCl3

沸點//p>

回答下列問題：

(1)已知A6=八”一丁&5,AG的值只決定于反應體系的始態(tài)和終態(tài)，忽略△〃、AS隨溫度的變

化。若AG<0,則該反應可以自發(fā)進行。根據(jù)下圖判斷：60(TC時，下列反應不能自發(fā)進行的

是O

300

7(2(M)小色碰里!域=Tiekg)面值廠一

I...1..............................

一O

EIOOIlll

?s

O

-lll√

9Ill/

-300---1-I--------I--------TI---------

<1ck)+O2&)=co](g)

-4()0

.??C?tθ4g?2Q0(g)'二

-5(X)

-1---------------------------------

5(X)6(X)7(X)8009001(MX)1I(M)

溫度/cC

?-C(s)+O2(g)=CO2(g)

B.2C(s)+O2(g)=2CO(g)

C.TiO2(S)+2Cl2(g)=TiC14(g)+O2(g)

D.TiO2(s)+C(s)+2Cl2(g)=Tiα4(g)+CO2(g)

(2)Tic)2與C、Cl2,在600C的沸騰爐中充分反應后，混合氣體中各組分的分壓如下表：

物質(zhì)

TiCl4COCO2Cl2

分壓/MPaXW2-×10^2--×IO-2XlO"9

①該溫度下，TiO2與C、CL反應的總化學方程式為。

②隨著溫度升高，尾氣中CO的含量升高，原因是0

(3)“除鋼”過程中的化學方程式為；“除硅、鋁”過程中，分離TiCl4

中含Si,Al雜質(zhì)的方法是。

(4)“除鋼”和“除硅、鋁”的順序(填“能”或“不能”)交換，理由是

____________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________O

(5)下列金屬冶煉方法與本工藝流程中加入Mg冶煉Ti的方法相似的是0

A.高爐煉鐵

B.電解熔融氯化鈉制鈉

C.鋁熱反應制鐳

D.氧化汞分解制汞

答案(I)C(2)φ5TiO2+6C+10Cl2=^^5TiCl4+2CO+4CO2②隨著溫度升高，CCh與C

發(fā)生反應：C+Co22雪2CO(3)①3VOC”+A1=3VOCL+A1C13②蒸儲(4)不能若先

“除硅、鋁”再“除鈕”，“除帆”時需要加入Al,又引入Al雜質(zhì)(5)AC

解析(1)由圖可知，600℃時C(s)+θ2(g)=CO2(g)的AG<O,反應自發(fā)進行，故A不符合題

意；600°C時2C(s)+C>2(g)=2CO(g)的AG<0,反應自發(fā)進行，故B不符合題意；600℃時

TiO2⑸+2CI2(g)=TiCl4(g)+θ2(g)的AG>0,反應不能自發(fā)進行，故C符合題意；根據(jù)蓋斯

定律，Tio2(s)+C(s)+2Cl2(g)=TiCl4(g)+CO2(g)可由A+C得到，且由圖中數(shù)據(jù)可知600℃

時其AGO,反應自發(fā)進行，故D不符合題意。(2)①根據(jù)表中數(shù)據(jù)可知，該溫度下C主要生

成CO和CCh,根據(jù)同溫同體積下氣體的壓強之比等于物質(zhì)的量之比可知TiCl4、CO和CCh

的物質(zhì)的量之比約是5：2：4,所以TiO2與C、Cl2反應的總化學方程式為5TiO2+6C+

600*C?',顯

IOCI2—5TiCl4+2CO+4Co2。②隨著溫度升高，CO2與C發(fā)生反應：C+CO2==2CO,

導致CO含量升高。(3)“降溫收塵”后4凡元素主要以VoCb形式存在，加入Al得到VOCL

渣，根據(jù)得失電子守恒和元素守恒配平化學方程式為3VOC13+A1=3VOC12+AlCI3;AlCI3、

SiCI4與TiCI4沸點差異較大，“除硅、鋁”過程中可采用蒸儲的方法分離AlCl3、SiCI4。

(4)若先“除硅、鋁”再“除銳”，“除銳”時需要加入Al,又引入Al雜質(zhì)，因此“除軌”

和“除硅、鋁”的順序不能交換。(5)本工藝中加入Mg冶煉Ti的方法為熱還原法。高爐煉鐵

的原理是用還原劑將鐵礦石中鐵的氧化物還原成金屬鐵，屬于熱還原法，故A符合題意；電

解熔融氯化鈉制取金屬鈉的原理是電解法，故B不符合題意；鋁熱反應制鎰是利用AI作還

原劑，將鎰從其化合物中還原出來，為熱還原法，故C符合題意；Hg為不活潑金屬，可以

直接用加熱分解氧化汞的方法制備汞，故D不符合題意。

6.(2022?全國乙卷，26)廢舊鉛蓄電池的鉛膏中主要含有PbSO八PbO2、Pbo和Pb,還有少

量Ba、Fe、Al的鹽或氧化物等，為了保護環(huán)境、充分利用鉛資源，通過下圖流程實現(xiàn)鉛的

回收。

NaCOHAc,HONaOH

T21JL22T

鉛膏T脫硫H酸浸H沉鉛卜一Pbo

濾液濾渣濾液

一些難溶電解質(zhì)的溶度積常數(shù)如下表:

難溶電解質(zhì)PbSO4PbCO3BaSO4BaCO3

KSPXlOFXl(TMXlO∣oXlO9

一定條件下，一些金屬氫氧化物沉淀時的PH如下表:

金屬氫氧化物

Fe(0H)3Fe(OH)2Al(OH)3Pb(OH)2

開始沉淀的PH

―完全沉淀的PH

回答下列問題：

(1)在“脫硫"中PbSo4轉(zhuǎn)化反應的離子方程式為，用沉淀溶解平

衡原理解釋選擇Na2CO3的原因：。

⑵在“脫硫”中，加入Na2CO3不能使鉛膏中BaSO4完全轉(zhuǎn)化，原因是

⑶在“酸浸”中，除加入醋酸(HAC),還要加入H2O2。

(i)能被H2O2氧化的離子是:

(ii)H2O2促進了金屬Pb在醋酸中轉(zhuǎn)化為Pb(AC)2,其化學方程式為

(Iii)H2O2也能使PbO2轉(zhuǎn)化為Pb(Ac)2,H2O2的作用是。

(4)“酸浸”后溶液的PH約為，濾渣的主要成分是。

(5)“沉鉛”的濾液中，金屬離子有。

答案(I)PbSOds)+COΓ(aq)=PbCO3(s)+SOΓ(aq)反應PbSO4(s)+COΓ

,AATz-M皿c(S0i)c(Pb2+)?c(S04)/Csp(PbSO)

2