高考化學(xué)一 化學(xué)工藝流程（詳解版）五年（2018-2022）真題訓(xùn)練

微專(zhuān)題一化學(xué)工藝流程

名師講真題

I真題

［湖南2021?17,13分］Ce2(CO3)3可用于催化劑載體及功能材料的制備。天然獨(dú)居石中，

鈾(Ce)主要以CePe)4形式存在，還含有SiO2、AI2O3>Fe2O3>CaFz等物質(zhì)。以獨(dú)居石為原料

制備Ce2(CO3)3?nH2O的工藝流程如下：

①M(fèi)gO調(diào)

FeCl,pH=5NH4HCO1

濃H2SO4H2O溶液②絮凝劑溶液

酸性濾渣I濾渣∏濾渣In濾液

廢氣

回答下列問(wèn)題：

(1)鈾的某種核素含有58個(gè)質(zhì)子和80個(gè)中子，該核素的符號(hào)為；

⑵為提高“水浸”效率，可采取的措施有

___________________________________________________________________________(至

少寫(xiě)兩條)；

(3)濾渣HI的主要成分是(填化學(xué)式)：

(4)加入絮凝劑的目的是

⑸“沉鋪”過(guò)程中，生成Ce2(CO3)3WH2O的離子方程式為

常溫下加入的NH4HCO3溶液呈________(填“酸性”“堿性"或''中性”)(已知：

NH3?H2O的Kb=I.75XI0-5,H2CO3的Kai=4.4Xl(P7,κa2=4.7×10")；

(6)濾渣II的主要成分為FePO4,在高溫條件下，U2CO3、葡萄糖(CflH∣2θ6)和FePO4可制

備電極材料LiFePo4,同時(shí)生成CO和H2O,該反應(yīng)的化學(xué)方程式為

Ii井解

本題考查了陌生元素Ce,遇到這樣的情況也不要慌，究其本質(zhì)，一定可以用學(xué)過(guò)的知

識(shí)解決問(wèn)題。

第一步：題干三審

主要為CePO4

(1)一審原料：獨(dú)居石■

雜質(zhì)為SiO2、Al2O3?Fe2O3XCaF2

(2)二審產(chǎn)物：最終產(chǎn)物為Ce2(Cθ3)3?“H2θ,在除SiO2、Al3+,Fe3+>Ca2+^F,還需要除

磷酸根離子、氟離子，再引入碳酸根離子。

(3)三審雜質(zhì)：SiCh一般過(guò)濾除去；金屬離子一般通過(guò)調(diào)節(jié)PH以沉淀形式除去；酸根離

子一般以沉淀或氣體形式除去。

第二步：推斷流程

清晰的推斷思路和豐富的元素化合物知識(shí)儲(chǔ)備是做化工流程題的前提。首先，尋找流程

的突破口：①“酸性廢氣”：獨(dú)居石中的各成分，能和濃硫酸反應(yīng)生成酸性廢氣的只有CaF?,

酸性廢氣為HF：②“水浸”：“焙燒”生成的CaSO4是微溶物質(zhì)，“水浸”后CaSO4在濾

渣I中，除CaSO4以外，SiCh也在濾渣I中；③“聚沉"：調(diào)pH=5,除去的金屬離子為

Fe3+和AP+。其次，想要得到清晰的流程(如圖)，需掌握元素跟蹤法，要什么元素就跟蹤什

么元素。由第一步中二審產(chǎn)物得，我們要跟蹤C(jī)e元素的去向，而Si、Al、Fe、Ca、F、P等

元素需在流程中除去，再引入CC^一即可。

第三步：重視基礎(chǔ)題，不失分

,38

(1)鋅的某種核素質(zhì)子數(shù)為58,中子數(shù)為80,則質(zhì)量數(shù)為138,該核素的符號(hào)為58Ceo

(2)將焙燒渣粉碎以增大固體的比表面積、加熱、攪拌等均可以提高單位時(shí)間的水浸率,

從而提高水浸效率。

(3)根據(jù)推斷的流程圖可知，雜質(zhì)中的CaF八磷酸根離子、SiCh均以適當(dāng)?shù)姆绞匠ィ?/p>

“除磷”之后的濾液中所含的雜質(zhì)金屬陽(yáng)離子為AF+和Fe3+,加入MgO調(diào)節(jié)pH=5生成

Al(OH)3和Fe(OH)3,并加絮凝劑得到粒徑較大的沉淀而除去，故濾渣HI的主要成分為

Al(OH)3和Fe(OH)3O

第四步：難題找模型，逐題突破

(4)本題設(shè)問(wèn)點(diǎn)較新穎，但依舊可以找到模型。絮凝劑是為了防止膠體的生成，使其生成

粒徑較大的沉淀，便于過(guò)濾而除去，和適當(dāng)加熱、攪拌的目的不謀而合。

(5)“沉鋪”過(guò)程中Ce3+與NEHCCh反應(yīng)生成Ce2(CO3)3?nH2O,可以明顯發(fā)現(xiàn)Ce的化

3+

合價(jià)未發(fā)生變化。所以利用電荷守恒和原子守恒直接配平離子方程式：2Ce+6HCO3^+(n

—3)H2θ=Ce2(Cθ3)3?"H2θI+3CO2t。判斷NH4HCO3溶液酸堿性的方法是比較NH4+和

HCO的水解程度，即比較NHJ和HCe)3的Kh。常溫下，錢(qián)根離子的水解常數(shù)為鐵=

Kb

4

_141.0X10-'

175×11Q1^5?7X10^°,碳酸氫根離子的水解常數(shù)為4X10-7^2.27X10-8,則碳

酸氫鍍?nèi)芤褐刑妓釟涓x子的水解程度大于錢(qián)根離子的水解程度，溶液顯堿性。

(6)由題意可知葡萄糖作還原劑將Fe(In)還原為Fe(II),Fe(][)與鋰離子和磷酸根離子結(jié)

合生成LiFePc)4,葡萄糖中碳元素被氧化為CO,Li2CO3中碳元素從+4價(jià)降低到+2價(jià)，結(jié)

合得失電子守恒、質(zhì)量守恒，可得反應(yīng)的化學(xué)方程式為6FePO4+3Li2CO3+C6H12O6?=

6LiFePO4+9COt+6H2Ot?

名師悟真題

I思維模型

1.流程剖析

「第一問(wèn)：原料里面有什么？

第二問(wèn):從分類(lèi)角度看，這些物質(zhì)具有哪些性質(zhì)？

腦中四間V

第三問(wèn):最終要什么？

、第四問(wèn):多余的雜質(zhì)都是怎么除去的？

「元素線:酸浸、堿浸、氧化劑、還原劑、萃取劑、反萃劑。這些操作的設(shè)置或試劑的加

入的目的是使流程中的一種或多種物質(zhì)轉(zhuǎn)化為其他物質(zhì)，完成物質(zhì)轉(zhuǎn)化或達(dá)到除雜

心中兩線《目的，要特別注意在物質(zhì)轉(zhuǎn)化過(guò)程中是否存在價(jià)態(tài)變化。

狀態(tài)線：過(guò)濾、萃取、分液、蒸儲(chǔ)、結(jié)晶。結(jié)合物質(zhì)的狀態(tài)與性質(zhì)，選擇合適的方法進(jìn)

、行分離和提純。

2.設(shè)問(wèn)角度分析

設(shè)問(wèn)角度頻率

①加快浸出速率的措施高頻

②實(shí)驗(yàn)條件的選擇中頻

③浸出或除雜過(guò)程中涉及的化學(xué)（離子）方程式的書(shū)寫(xiě)高頻

④陌生物質(zhì)類(lèi)別判斷、電子式的書(shū)寫(xiě)_________________________________低頻

⑤陌生物質(zhì)中元素化合價(jià)或化學(xué)鍵數(shù)的判斷低頻

⑥分離、提純操作及所需儀器高頻

⑦物質(zhì)成分判斷高頻

⑧分析流程中某一操作的口的高頻

⑨轉(zhuǎn)化率的分析判斷低頻

⑩勺在除雜或判斷沉淀是否生成中的應(yīng)用高頻

?含量測(cè)定或熱重法分析化學(xué)式中頻

I知識(shí)儲(chǔ)備

1.原料的預(yù)處理

①粉碎、研磨——減小固體的顆粒度，增大固體與液體或氣體的接觸面積，加快反應(yīng)速

率。

②水浸——與水接觸反應(yīng)或溶解。

③酸浸——與酸接觸反應(yīng)或溶解,使可溶性金屬陽(yáng)離子進(jìn)入溶液,不溶物通過(guò)過(guò)濾分離。

④堿浸——除去油污，除去鋁片氧化膜，溶解鋁、氧化鋁、二氧化硅等。

⑤灼燒(煨燒)——使固體在高溫下分解或改變結(jié)構(gòu)。

⑥焙燒——高溫下使物質(zhì)氧化、分解等。

⑦水洗一一通常是為了除去水溶性雜質(zhì)。

注：提高浸出率的方法：適當(dāng)升高溫度；適當(dāng)增大酸或堿的濃度；攪拌；將礦物粉碎、

減小礦粉直徑；延長(zhǎng)浸取時(shí)間等。

2.除雜

雜質(zhì)或其核心元素除去方式

Fe、Al等金屬元素_________________調(diào)PH轉(zhuǎn)化為氫鈍化物沉淀__________________

SiO2直接過(guò)濾除去或轉(zhuǎn)化為H2SiO,

Mg、Ca等金屬元素_____________________轉(zhuǎn)化為氟化物沉淀_____________________

Mn元索可轉(zhuǎn)化為氟化物沉淀,也可轉(zhuǎn)化為MnO2

3.條件的控制

'控制PH①目的：使某些金屬離子形成氫氧化物沉淀而分離

②方法：加入能消耗H.的物質(zhì)且不引入新的雜質(zhì)。如要除去C/+中混

有的Fe?+,可加入CU0、Cu(OH)2>Cu2(OH)2CO3等來(lái)調(diào)節(jié)溶液的PH

控制體系的環(huán)境氛圍①蒸發(fā)或結(jié)晶時(shí)，加入相應(yīng)的酸或堿來(lái)抑制某些鹽的水解

②需要在HCl氣流中干燥FeCI3、AlCl3、MgCL等的含水晶體，抑制弱

堿陽(yáng)離子的水解并帶走因分解產(chǎn)生的水汽

③營(yíng)造還原性氛圍，防止還原性物質(zhì)被氧化。如加入鐵粉防止Fe?+被氧

化

3

④加入氧化劑進(jìn)行氧化，如加入綠色氧化劑H2O2將Fe?+氧化為Fe?

綠色氧化劑H2O2的優(yōu)點(diǎn)：不引入新雜質(zhì)，對(duì)環(huán)境無(wú)污染

控制溫度①加熱：加速溶解、加快反應(yīng)速率或促進(jìn)平衡向某個(gè)方向移動(dòng)(如促進(jìn)水

解生成沉淀)

②降溫：防止某物質(zhì)在高于某溫度時(shí)分解或促進(jìn)平衡向某個(gè)方向移動(dòng)

③控制溫度在一定范圍內(nèi)：綜合多方面因素考慮。如使反應(yīng)速率不至于

太慢、抑制或促進(jìn)平衡移動(dòng)、防止反應(yīng)物分解、防止副反應(yīng)發(fā)生、使催化

劑的催化活性最高等

④若題目中出現(xiàn)了包括產(chǎn)物在內(nèi)的各種物質(zhì)的溶解度信息，則要根據(jù)它

們的溶解度隨溫度升高而改變的情況，尋找合適的分離方法

趁熱過(guò)濾①防止過(guò)濾一種晶體或雜質(zhì)的過(guò)程中，因溫度下降而析出另一種晶體

②若首先析出的是產(chǎn)品，則防止降溫時(shí)析出雜質(zhì)而影響產(chǎn)品純度(目的

是提高產(chǎn)品純度)；若首先析出的是雜質(zhì)，則防止產(chǎn)品在降溫時(shí)結(jié)晶而損

耗(目的是提高產(chǎn)品的產(chǎn)率)

③方法：將漏斗先置于熱水中預(yù)熱

產(chǎn)品洗滌①冷水洗滌：洗去晶體表面的雜質(zhì)離子，減少洗滌過(guò)程中的溶解損耗

②有機(jī)物(如乙醇)洗滌：洗去晶體表面的雜質(zhì)離子，降低晶體的溶解損

耗，且易于干燥

煮沸促進(jìn)水解，防止膠體的生成，便于過(guò)濾分離；除去溶解在溶液中的氣體，

如氧氣

加氧化劑氧化某物質(zhì)，轉(zhuǎn)化為易于被除去(沉淀)的離子

加堿性物質(zhì)調(diào)節(jié)pH,促進(jìn)金屬陽(yáng)離子水解生成沉淀

4.分離和提純

①結(jié)晶——不含結(jié)晶水：蒸發(fā)結(jié)晶［NaCl(aq)-NaCl(S)］；含結(jié)晶水或受熱易分解：蒸發(fā)

濃縮、冷卻結(jié)晶、過(guò)濾、洗滌、干燥［CuS04(aq)-CUSO4?5H2θ(s)］;易水解：在氯化氫氣流

He

中蒸發(fā)濃縮、冷卻結(jié)晶、過(guò)濾、洗滌、干燥［MgCh(aq)------>MgC∣2?6H2O(s)>

HCl

MgCl2?6H2O(s)——?MgCl2(S)］。

②過(guò)濾——固、液分離。

③蒸儲(chǔ)——互溶且沸點(diǎn)相差較大的液體間的分離。

④分液——互不相溶且密度不同的液體間的分離。

⑤萃取—用一種溶劑將溶質(zhì)從另一種溶劑中分離出來(lái)。

⑥升華一將可直接轉(zhuǎn)化為氣體的固體分離出來(lái)。

⑦鹽析——加無(wú)機(jī)鹽使蛋白質(zhì)溶液中的蛋白質(zhì)的溶解度降低而析出。

考點(diǎn)1含金屬元素物質(zhì)的制備工藝流程

1.［河北2022?15,14分］以焙燒黃鐵礦FeS2(雜質(zhì)為石英等)產(chǎn)生的紅渣為原料制備鐵鐵

藍(lán)Fe(NH4)Fe(CN)6顏料。工藝流程如下:

H2SO4

足量(NH4)2SO4

K[Fe(CN)]HSO

H2SO4普俚江3624

(50%)黃鐵礦H2O

NaClO3

加熱加熱］加熱

工vpH=3錢(qián)

紅溶

還序鐵

解

渣原①藍(lán)

濾渣①濾渣②Ψ

母液

回答下列問(wèn)題:

(1)紅渣的主要成分為(填化學(xué)式)，濾渣①的主要成分為(填化學(xué)式)。

(2)黃鐵礦研細(xì)的目的是O

⑶還原工序中，不生成S單質(zhì)的反應(yīng)的化學(xué)方程式為

(4)工序①的名稱(chēng)為,所得母液循環(huán)使用。

(5)沉鐵工序產(chǎn)生的白色沉淀Fe(NH4)2Fe(CN)6中Fe的化合價(jià)為,氧化工序發(fā)

生反應(yīng)的離子方程式為

(6)若用還原工序得到的濾液制備Fe2O3XH2O和(NH4)2SO4,所加試劑為和

(填化學(xué)式，不引入雜質(zhì))。

2.［湖南2022/7,14分］鈦(Ti)及其合金是理想的高強(qiáng)度、低密度結(jié)構(gòu)材料。以鈦渣(主

要成分為T(mén)iCh,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：

C、Cb?

??

?4-r??睡癰!粗TiCι4r≠~1,-------------1純TiCLr≠~,

∣→蠹→懿---H???H??1Γ∣------Φ??∏τi

―----LI―

渣含、雜質(zhì)

尾氣處理VOCl2SiAl

已知“降溫收塵”后，粗TiCl4中含有的幾種物質(zhì)的沸點(diǎn):

物質(zhì)

TiCl4VOCl3SiCI4AlCl3

沸點(diǎn)//p>

回答下列問(wèn)題：

(1)已知AG=A4—TAS,AG的值只決定于反應(yīng)體系的始態(tài)和終態(tài)，忽略△，、AS隨溫

度的變化。若AG<O,則該反應(yīng)可以自發(fā)進(jìn)行。根據(jù)下圖判斷：600°C時(shí)，下列反應(yīng)不能自

發(fā)進(jìn)行的是(填序號(hào))。

30()η------------------------：-------------------------

200:.TτiLθ0√?s))±rh22q,ι?ite(g)=)^±=Tτii((ijil44f(eg))++o?jf(ge).

—■..........._..T..............J.......................................................................

?100

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500600700800900I0001100

:日F?F∕Q∩

Λ∏∏J又/L

A.C(s)+O2(g)=CO2(g)

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

C.TiO2(s)+2C12(g)=TiCl4(g)+θ2(g)

D.TiO2(s)+C(s)+2C12(g)=TiCl4(g)+CO2(g)

(2)TiO2與C、Cb在600°C的沸騰爐中充分反應(yīng)后，混合氣體中各組分的分壓如下表:

物質(zhì)

TiCl4COO2Cl2

4.59×1.84X3.70×5.98×

分壓/MPa

10^2W2W210^9

①該溫度下，TiO2與C、C12反應(yīng)的總化學(xué)方程式為

②隨著溫度升高，尾氣中CO的含量升高，原因是

(3)“除軌”過(guò)程中的化學(xué)方程式為；“除硅、鋁”過(guò)程中，

分離TiCI4中含Si、AI雜質(zhì)的方法是O

(4)“除帆”和“除硅、鋁”的順序(填“能”或“不能”)交換，理由是

(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(填序號(hào))。

A.高爐煉鐵B.電解熔融氯化鈉制鈉

C.鋁熱反應(yīng)制錦D.氧化汞分解制汞

3.［海南2021?15,10分］無(wú)水FeCb常作為芳姓氯代反應(yīng)的催化劑。某研究小組設(shè)計(jì)了

如下流程，以廢鐵屑(含有少量碳和SiO2雜質(zhì))為原料制備無(wú)水FeCl3(S)o

己知：氯化亞颯(ClSOCl)熔點(diǎn)一101℃,沸點(diǎn)76℃,易水解。

回答問(wèn)題：

(1)操作①是過(guò)濾，用到的玻璃儀器有燒杯、玻璃棒和。

(2)為避免引入新的雜質(zhì)，試劑B可以選用(填編號(hào))。

a.KMnO4溶液b.CL水

c.Br?水d.H2O2溶液

(3)操作②是蒸發(fā)結(jié)晶，加熱的同時(shí)通入HCl(g)的目的是O

(4)取少量D晶體，溶于水并滴加KSCN溶液，現(xiàn)象是

⑸反應(yīng)DfE的化學(xué)方程式為

(6)由D轉(zhuǎn)化成E的過(guò)程中可能產(chǎn)生少量亞鐵鹽，寫(xiě)出一種可能的還原劑：

并設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證是該還原劑將Fe3+還原

4［遼寧2022/6,14分］某工廠采用輝錫礦(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:

(MnSO4溶液)A(MnCl2sFeeI?溶液)

已知：①焙燒時(shí)過(guò)量的MnO2分解為Mmθ3,FeS2轉(zhuǎn)變?yōu)镕e2O3;

②金屬活動(dòng)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(kāi)始沉淀PH完全沉淀PH

Fe”6.58.3

Fe3+1.62.8

Mn2+8.110.1

回答下列問(wèn)題：

(1)為提高焙燒效率，可采取的措施為。

a.進(jìn)一步粉碎礦石

b.鼓入適當(dāng)過(guò)量的空氣

c.降低焙燒溫度

(2)Bi2S3在空氣中單獨(dú)焙燒生成Bi2O3,反應(yīng)的化學(xué)方程式為

(3)“酸浸”中過(guò)量濃鹽酸的作用為：①充分浸出Bi3+和Mn2+；

.

(4)濾渣的主要成分為(填化學(xué)式)。

(5)生成氣體A的離子方程式為o

(6)加入金屬Bi的目的是

5.［江蘇2021?15,14分］以鋅灰(含ZnO及少量PbO、CU0、Fe2O3>SiCh)和Fe2(SO4)3

為原料制備的ZnFe2O4脫硫劑，可用于脫除煤氣中的H2S。脫硫劑的制備、硫化、再生過(guò)程

可表示為

稀硫酸Fez(SO)溶液NaHCO3溶液含H2S煤氣O2

鋅灰-A靄V→?l→ff?

⑴“除雜”包括加足量鋅粉、過(guò)濾、加加。2氧化等步驟。除Pb?+和CM+外,與鋅粉反

應(yīng)的離子還有（填化學(xué)式）。

（2）“調(diào)配比”前，需測(cè)定ZnSO4溶液的濃度。準(zhǔn)確量取2.5OmL除去Fe3+的ZnSo4溶

液于IOOmL容量瓶中，加水稀釋至刻度；準(zhǔn)確量取20.0OmL稀釋后的溶液于錐形瓶中，滴

加氨水調(diào)節(jié)溶液pH=10,用0.015OmoI?［√ιEDTA（Na2比丫）溶液滴定至終點(diǎn)（滴定反應(yīng)為Zn2

++Y4=ZnY2-）,平行滴定3次，平均消耗EDTA溶液25.00mL。計(jì)算ZnSe）4溶液的物質(zhì)

的量濃度（寫(xiě)出計(jì)算過(guò)程）。

（3）400℃時(shí)，將一定比例H2、C0、Co2和H2S的混合氣體以一定流速通過(guò)裝有ZnFe2O4

脫硫劑的硫化反應(yīng)器。

①硫化過(guò)程中，ZnFezCU與H2、H2S反應(yīng)生成ZnS和FeS,其化學(xué)方程式為

②硫化一段時(shí)間后，出口處檢測(cè)到CoS。研究表明ZnS參與了EhS與CO2生成COS的

反應(yīng)，反應(yīng)前后ZnS的質(zhì)量不變，該反應(yīng)過(guò)程可描述為

（4）將硫化后的固體在N?:02=95:5（體積比）的混合氣體中加熱再生，固體質(zhì)量隨溫度

變化的曲線如圖所示。在280?400℃范圍內(nèi)，固體質(zhì)量增加的主要原因是

6.［福建2021/1,13分］四銅酸鉉是銅深加工的重要中間產(chǎn)品，具有廣泛的用途。一種

以鋁精礦（主要含MOS2,還有CU、Fe的化合物及SiCh等）為原料制備四銅酸錠的工藝流程

如圖甲所示。

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列問(wèn)題

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