2025高考化學(xué)專項復(fù)習(xí)：工藝流程綜合題、化學(xué)實驗綜合題（解析版）

專題04工藝流程綜合題化學(xué)實驗綜合題

題型一工藝流程綜合題

1.（2024?江西?九省聯(lián)考卷）錫在材料、醫(yī)藥、化工等方面有廣泛的應(yīng)用，錫精礦（SnOj中主要有Fe、

S、As、Sb,Pb等雜質(zhì)元素。下圖為錫的冶煉工藝流程。

空氣適量鹽酸焦炭

錫精礦粗錫精錫

【丁

煙塵、煙氣濾液........APb、Fe

已知：Sri。2性質(zhì)穩(wěn)定，難溶于酸。

回答下列問題：

（1）錫的原子序數(shù)為50,其價層電子排布式為,在元素周期表中位于____區(qū)。

（2）煙塵中的主要雜質(zhì)元素是（填元素符號）。

（3）酸浸時，Pb。生成[Pbc^r，該反應(yīng)的離子方程式為—，為了提高鉛的浸出率，最宜添加—（填

標(biāo)號）。

A.KC1B.HC1C.H2SO4D.NaCl

（4）還原時需加入過量的焦炭，寫出該反應(yīng)的化學(xué)方程式o

（5）電解精煉時，以SnSC）4和少量H2sO’作為電解液，電源的負極與—（填“粗錫”或“精錫”湘連；H2SO4

的作用是、。

（6）酸浸濾液中的Pb?+可用Na2s沉淀，并通過與強堿反應(yīng)獲得Pb,寫出PbS與熔融NaOH反應(yīng)的化學(xué)方

程式o

【答案】⑴5s25P2p

（2）S、As、Sb

+

（3）PbO+2H+4Cl=[PbCL+H2OD

（4）SnO2+2C=Sn+2C（9T

（5）精錫增強溶液的導(dǎo)電性防止Sn2+的水解

（6）2PbS+4NaOH=2Pb+2Na2S+O2T+2H2O

【分析】錫精礦（SnOz）中主要有Fe、S、As、Sb、Pb等雜質(zhì)元素，錫精礦后加入稀鹽酸溶解，由于SnO?

性質(zhì)穩(wěn)定，難溶于酸，過濾得到SnOz，再使用焦炭還原SnO?得到粗錫，最后電解精煉得到精錫，據(jù)此分析

解題。

【詳解】（1）錫的原子序數(shù)為50,其價層電子排布式為5s25P2,在元素周期表中位于p區(qū)，故答案為5s25P2；

p。

（2）焙燒時Fe、S、As、Sb、Pb雜元素轉(zhuǎn)化為氧化物，由題可知，加入稀鹽酸后的濾液經(jīng)過處理得到Fe

和Pb,所以煙塵中的主要雜質(zhì)元素是S、As、Sb,故答案為S、As、Sb?

（3）酸浸時，PbO生成[PbClJ-,離子方程式為PbO+2H++4Cr=[PbC14「+H2O,浸出過程中添加氯化鈉，

可促使氯化鉛轉(zhuǎn)化成鉛的氯絡(luò)陰離子，提高其浸出效果，故答案為PbO+2H++4Cr=[PbC14r+H2。；D?

（4）使用焦炭還原SnO2得到粗錫，化學(xué)方程式為SnO2+2C=Sn+2COT,故答案為SnO2+2C=Sn+2cOT。

（5）電解精煉時，與電源的負極的是精錫；以SnSO,和少量H2sO’作為電解液，H2sO4在水溶液中的電離,

可以增強溶液的導(dǎo)電性；可以防止S/+的水解，故答案為精錫；增強溶液的導(dǎo)電性；防止Sd+的水解。

（6）由題可知，PbS與強堿反應(yīng)獲得Pb,則PbS與熔融NaOH反應(yīng)的化學(xué)方程式為

2PbS+4NaOH=2Pb+2Na2S+O2T+2H2O,故答案為2PbS+4NaOH=2Pb+2Na2S+O2T+2H2Oo

2.（2024■甘肅?九省聯(lián)考卷）利用含鋅廢料（主要成分是氧化鋅，含有少量鐵、鋁、銅、錦等金屬氧化物

或鹽）制備氯化鋅的一種工藝流程如下：

鹽酸高鋅酸鉀還原劑

廢料一A浸取—過濾除雜—…一》蒸發(fā)濃縮—冷卻結(jié)晶—氯化鋅

（1）為了提高鹽酸浸取效率，可采取的措施有O

（2）浸取溫度不宜超過60℃,原因是?

（3）為優(yōu)化工藝流程，鹽酸浸取后直接進行高鎰酸鉀氧化除雜。結(jié)合下列圖表選擇浸取工藝最佳pH范圍

為，理由是O

A.1.5-2.0B.2.0-3.0C.3.0-4.0D.4.5-5.0

100r

金屬離子開始沉淀的pHc=0.01mol-L沉淀完全的pHc=1.0x103mol?1/

Fe2+6.88.3

Al3+3.74.7

Fe3+1.82.8

2

Cu2+5.26.7

Mn2+8.610.1

Zn2+6.78.2

(4)濾渣的主要成分有Fe(OH，、和MnOz，該工藝中去除錦的離子方程式為。

(5)最適宜使用的還原劑是,理由為o

(6)氯化鋅溶液在蒸發(fā)濃縮過程中如操作不當(dāng)將有堿式鹽Zn(OH)Cl生成，該反應(yīng)方程式為,產(chǎn)

品中Zn(OH)Cl含量與蒸發(fā)溫度關(guān)系如圖所示，工藝要求Zn(OH)Cl含量不超過2.30%,降低產(chǎn)品中

蒸發(fā)溫度(。0

【答案】(1)將固體廢料粉碎、適當(dāng)加熱等

(2)減少鹽酸的揮發(fā)、降低Zd+的水解程度，防止生成氫氧化鋅

(3)D在pH4.5~5.0的范圍內(nèi)，F(xiàn)e3+和AF+變?yōu)闅溲趸?，而Zd+不會沉淀

2++

(4)A1(OH)33Mn+2MnO4+2H2O=5MnO2^+4H

(5)單質(zhì)鋅不會帶入新的雜質(zhì)

A

(6)ZnCl2+H2O=Zn(OH)C1+HC1減壓蒸發(fā)，控制溫度不超過300(

【分析】利用含鋅廢料(主要成分是氧化鋅，含有少量鐵、鋁、銅、鎰等金屬氧化物或鹽)制備氯化鋅的流程

分析如下：含鋅廢料先用鹽酸浸取，同時調(diào)pH除掉將鋁離子、鐵離子變?yōu)槌恋?，加入高鋅酸鉀進行氧化除

雜將鐵氧化為高價態(tài)的氫氧化物沉淀，加入還原劑將銅還原為單質(zhì)除掉，得到較純凈的氯化鋅，最后進行

蒸發(fā)濃縮、冷卻結(jié)晶得到氯化鋅固體。

【詳解】(1)為了提高鹽酸浸取效率，可采取的措施有將固體廢料粉碎、適當(dāng)加熱等；

(2)浸取溫度不宜超過60℃,原因是減少鹽酸的揮發(fā)、降低Zn2+的水解程度，防止生成氫氧化鋅；

(3)浸取的目的是要將Fe3+和AF+變?yōu)闅溲趸?，而Zd+不能沉淀，根據(jù)表格中的數(shù)據(jù)，應(yīng)該調(diào)pH的范

圍是4.7~6.7,合理的選項為D；

(4)根據(jù)上述分析，濾渣的主要成分為Fe(OH)3、A1(OH)3、和MnO2,該工藝中去除鎰的原理為鎰離子和

高鎰酸鉀發(fā)生歸中反應(yīng)生成二氧化鋅，離子方程式為3Mn2++2MnO&+2H2O=5MnO2J+4H+,

(5)考慮到不能帶入新的雜質(zhì)，故最合適的還原劑是單質(zhì)鋅；

(6)氯化鋅溶液在蒸發(fā)濃縮過程中如操作不當(dāng)將有堿式鹽Zn(OH)Cl生成，該反應(yīng)方程式為

ZnCl2+H2O=Zn(OH)C1+HC1，根據(jù)圖像，要控制Zn(OH)Cl含量不超過2.30%,降低產(chǎn)品中Zn(OH)Cl含

量的方法有減壓蒸發(fā)，控制溫度不超過300吧。

3.(2024?安徽?九省聯(lián)考卷)鋁(Mo)及其化合物廣泛地應(yīng)用于醫(yī)療衛(wèi)生、國防等領(lǐng)域。某銀銅礦中的銀

和鋁以NiS和MoS?形式存在，從銀銅礦中分離相，并得到NazSO’的一種工藝流程如下：

Na2co3H2OMgSO4

CO2含NiO的濾渣Na2sO,交換溶液

浸渣

回答下列問題：

(1)Ni位于元素周期表第周期第族。(NHJzMoO」中鋁元素的化合價為。

(2)“焙燒”中生成NazMoO,的化學(xué)方程式為o

(3)Na2cO3用量對鋁浸出率和浸取液中COj濃度的影響如圖1所示，分析實際生產(chǎn)中選擇Na2cO3用量為

理論用量1.2倍的原因：o

'V1.01.11.21.3

Na2c用量為理論用量的倍數(shù)

圖1

(4)Na2MoO,、Na2sO"的溶解度曲線如圖2所示，為充分分離Na2so“，工藝流程中的“操作X”應(yīng)為

(填標(biāo)號)。

4

1.0

(

L

E

3

/

胡

送

她

A.蒸發(fā)結(jié)晶B.低溫結(jié)晶C.蒸儲D.萃取

(5)為充分利用資源，“離子交換萃取”步驟產(chǎn)生的交換溶液應(yīng)返回“”步驟。

(6)(NHJzMoO,分解可得MoOj。高溫下，用鋁粉還原MoC>3得到金屬鋁的化學(xué)方程式為。

【答案】(1)四MD+6

焙燒

(2)2Mos2+6Na2CO3+9O22Na2MoO4+6CO2+4Na2SO4

(3)若高于1.2倍，會導(dǎo)致凈化過程消耗過多的硫酸鎂，若低于1.2倍，鋁浸出率較低

(4)B

(5)凈化

高溫

(6)高溫下，用鋁粉還原MoC>3得到金屬鋁和氧化鋁，化學(xué)方程式為：MOO3+2A1—MO+A12O3

【分析】鎮(zhèn)鋁礦(NiS、MoS?等)加入碳酸鈉并通入空氣焙燒，發(fā)生反應(yīng)

焙燒焙燒

2Mos2+6Na2co3+90?2Na2MoO4+6CO2+4Na2SO4,NiS+Na2CO3+2O2-NiO+CO2+Na2SO4,加水

后，MoO：進入溶液中，加入硫酸鎂除去多余的碳酸根，過濾后再通過低溫結(jié)晶(根據(jù)NazMoO,、Na2sO,的

溶解度隨溫度變化特點確定)，將硫酸鈉分離出來，溶液經(jīng)過離子交換萃取等一系列操作后可得鋁酸鏤。

【詳解】(l)Ni是第28號元素，位于元素周期表第四周期，第而族；根據(jù)化合物中元素化合價代數(shù)和為0,

可得鋁酸鏤中Mo的化合價為+6價；

(2)MoS?與碳酸鈉和空氣焙燒，反應(yīng)化學(xué)方程式為：

2MOS2+6Na2cO3+9O2==2Na2MoO4+6CO2+4Na2SO4

(3)若高于1.2倍，會導(dǎo)致凈化過程消耗過多的硫酸鎂，若低于1.2倍，鋁浸出率較低；

(4)溫度較低時，硫酸鈉的溶解度遠低于鋁酸鈉，故選用低溫結(jié)晶；

(5)交換溶液主要含Na+,應(yīng)返回凈化步驟；

高溫

(6)高溫下，用鋁粉還原Mo。?得到金屬鋁和氧化鋁，化學(xué)方程式為：MOO3+2A1-MO+A12O3O

4.(2024?吉林、黑龍江?九省聯(lián)考卷)SrCOs是一種重要的含銅化合物，廣泛應(yīng)用于許多領(lǐng)域。以天青石

(主要成分為SrSOj為原料制備SrCC>3的一種工藝方法如下：

H2sO4溶液co

濾渣銀渣

天青石主要元素質(zhì)量分?jǐn)?shù)如下:

元素SrBaCaAlSi

質(zhì)量分?jǐn)?shù)(％)36.42.04.00.55.0

710

Ksp(SrSO4)=3.4xl0-,Ksp(BaSO4)=1.0xl0。

回答下列問題：

(1)天青石與碳粉在一定投料比下“煨燒”生成SrS和碳氧化物，據(jù)礦樣成分分析結(jié)果計算得出，生成C0之、

CO時失重率分別為30.4%、38.6%,實際熱重分析顯示失重率為32.6%,貝U“煨燒”中主要生成的碳氧化物

為(填“CO”或“CO?”)。

(2)“煨燒”過程中還可能產(chǎn)生少量對環(huán)境有危害的氣體，化學(xué)式為和。

(3)“水浸”后濾渣的主要成分除CaSiOs和C外，還有兩種氧化物，化學(xué)式為和o

(4)“水浸”時需加熱，SrS與熱水作用后的溶液呈堿性的主要原因為(用化學(xué)方程式表示)

(5)“水浸”后的濾液中c(Sr2+)=0.680mol-I?,c(Ba2+)=0.024mol-L，“除雜”過程中(忽略H2s0,溶液引起的

體積變化)，為使S/不沉淀，應(yīng)控制溶液中c(Ba2+)Nmol.E1,每升濾液中篇加入LOmollHSO,

溶液的體積<mL0

(6)“沉銅”過程中，可溶性Sr(OH)2發(fā)生反應(yīng)的離子方程式為。

【答案】(1)CO2

(2)COSO2

(3)AI2O3SiO2

(4)SrS+2H2OH2S+Sr(OH)2

(5)2x1O-423.8

2+

(6)Sr+2OH+CO2=SrCO31+H2O

【分析】天青石與碳粉混合燃燒生成SrS和碳氧化物，水浸后濾液中加入硫酸，除去領(lǐng)離子，過濾后濾液

中通入二氧化碳，生成碳酸鋸。

【詳解】(1)生成CO2、CO時失重率分別為30.4%、38.6%,實際熱重分析顯示失重率為32.6%,說明兩者

6

都有，設(shè)生成的碳氧化物中CO2含量為X,則CO含量為(1-X),則有0.304xX1386(l-x)=0.326,x=0.73,因此

煨燒中主要生成的碳氧化物為CO2；

(2)燃燒過程中還可能生成少量對環(huán)境有危害的氣體，天青石的主要成分為SrSCU,能生成的有害氣體只

有SO2,碳粉能生成的有害氣體只有CO,其他物質(zhì)無法生成有害氣體，則兩種氣體的化學(xué)式為SO2和CO；

(3)天青石中含有Ba、Ca、Al和Si,Si轉(zhuǎn)化的SiCh和Al轉(zhuǎn)化的AI2O3不能溶于水，所以兩種氧化物為

A12O3和SiO2；

(4)SrS溶于水幾乎完全水解，使溶液呈堿性，化學(xué)方程式為SrS+2H202HzS+Sr(OH)2；

(5)根據(jù)Ksp(SrSO4)=3.4xl0-7可知，SrSCU開始沉淀時，硫酸根離子濃度為

34x10

————=5x107mol/L1為使SP+不沉淀，硫酸根離子濃度需小于5xlO-7mol/L,則領(lǐng)離子濃度

0.68,

-10

1x10-4

需大于---------=2x10mol/L，為使Sr2+不沉淀，在1L溶液中總的領(lǐng)離子物質(zhì)的量減硫酸消耗的

5x107

領(lǐng)離子物質(zhì)的量，還余下2xl0"mol，硫酸根與根離子滿足i：i反應(yīng)，則IL中硫酸的物質(zhì)的量為

0.024-2X104=0.0238mol，硫酸濃度為lmol/L,則體積為23.8mL；

(6)沉鋸過程中，可溶性Sr(OH)2溶液與二氧化碳反應(yīng)生成碳酸鍋沉淀和水，離子方程式為

2+

Sr+2OH+CO2=SrCO3J+H2O?

5.(2024?廣西?九省聯(lián)考卷)層狀結(jié)構(gòu)MoS?薄膜能用于制作電極材料。MoS?薄膜由輝鋁礦(主要含MoS?

及少量FeO、Si。?)制得MOO3后再與S經(jīng)氣相反應(yīng)并沉積得到，其流程如下。

so2氨水S

tJ________,

輝銅礦f焙燒T浸取T過濾f窗鬲1T灼燒㈠氣相沉積

濾渣

回答下列問題：

(1)“焙燒”產(chǎn)生的SO?用NaOH溶液吸收生成NaHSC)3的離子方程式為。

⑵“焙燒”后的固體用氨水“浸取”得到重鋁酸鏤［(NHjMo?。/溶液，為提高“浸取”速率，可采用的措施

是(舉一例)。

(3)“灼燒”過程中需回收利用的氣體是(填化學(xué)式)。

(4)在650℃下“氣相沉積”生成MoS?的反應(yīng)需在特定氣流中進行，選用Ar而不選用H?形成該氣流的原因

是O

(5)層狀MoS?晶體與石墨晶體結(jié)構(gòu)類似，層狀MoS2的晶體類型為。將Li，嵌入層狀MoS?充電

后得到的Li'MoS?可作電池負極，該負極放電時的電極反應(yīng)式為0結(jié)合原子結(jié)構(gòu)分析，Li.能嵌入

MOS2層間可能的原因是。

【答案】(1)SO2+OH=HSO；

(2)將固體粉碎

(3)NH3

(4)H?和S在加熱條件下發(fā)生生成H2s

+

(5)混合型晶體LixMoS2-xe=MoS2+xLi。+為Li失去一個電子形成，原子半徑小

【分析】MoS?薄膜由輝鋁礦(主要含MoS2及少量FeO、Si。?)制得MOO3后再與S經(jīng)氣相反應(yīng)并沉積得至U，

輝鋁礦焙燒后使用氨水浸取得到［(NHJ2MO2O7］，結(jié)晶后灼燒得到Mo。?，最后與S經(jīng)氣相反應(yīng)并沉積得

到MoS?,據(jù)此分析解題。

【詳解】⑴SO?用NaOH溶液吸收，生成NaHSOs，離子方程式為SO?+。田=HSO”故答案為

SO2+OH=HSO,o

(2)“焙燒”后的固體用氨水“浸取”得到重鋁酸鏤［(NHJzMOz。7］溶液，可將固體粉碎，提高“浸取”速率，

故答案為將固體粉碎。

(3)［(NHJMO2O7］為鏤鹽，“灼燒”過程產(chǎn)生NH3,可回收利用，故答案為NH3。

(4)凡和S在加熱條件下發(fā)生生成H2S,所以用Ar而不選用H2,故答案為H?和S在加熱條件下發(fā)生生

成H2S。

(5)石墨的晶體類型為混合型晶體，層狀MoS2晶體與石墨晶體結(jié)構(gòu)類似，所以層狀MoS?的晶體類型為混

合型晶體，將嵌入層狀MoS?充電后得到的Li'MoS?可作電池負極，放電是原電池，失去電子發(fā)生氧化

反應(yīng)，電極反應(yīng)式為Li、MoS2-xe-=MoS2+xLi+,〃+為Li失去一個電子形成，電子排布式為卜2,原子半徑

+

小，能嵌入MoS2層間，故答案為分子晶體；LixMoS2-xe=MoS2+xLi；乙產(chǎn)為Li失去一個電子形成，原子

半徑小。

6.(2024?貴州?九省聯(lián)考卷)鉆屬于稀缺性金屬。利用“微波輔助低共熔溶劑”浸取某廢舊鋰離子電池中鉆

酸鋰粗品制備Lie。。?產(chǎn)品，實現(xiàn)資源的循環(huán)利用。主要工藝流程如下：

氯化膽堿-草酸NaOH溶液

Na2c溶液

+

已知：①氯化膽堿［HOCH2CH2N(CH3)3?cr］是一種錢鹽;

②Co2+在溶液中常以［CoCi4r(藍色)和［Co(HQ)6廠(粉紅色)形式存在;

8

15

③25℃時，Ksp[Co(OH)2]=1.6xl0-o

回答下列問題：

(1)LiCoO2中Li的化合價為=

(2)下圖為“微波共熔”中氯化膽堿-草酸和LiCoO2粗品以不同的液固比在120℃下微波處理10min后鋰和鉆

的浸取率圖，則最佳液固比為mL/g。

IOO]_一一一

?—?~~?—:::

90/

8o

(

％

)7o

<一鋰浸取率(％)

后6o

一鉆浸取率(％)

嶇5O

401

301......................

020406080100

液固比(mL/g)

(3)“水浸”過程中溶液由藍色變?yōu)榉奂t色，該變化的離子方程式為。

(4)25°。時，“沉鉆”反應(yīng)完成后，溶液pH=10,止匕時c(Co*)=mol.U'o

(5)“濾餅2”在高溫?zé)Y(jié)前需要洗滌、干燥，檢驗“濾餅2”是否洗滌干凈的操作及現(xiàn)象是。

(6)“高溫?zé)Y(jié)”中需要通入空氣，其作用是o

(7)鋰離子電池正極材料LiCoO?在多次充放電后由于可循環(huán)鋰的損失，結(jié)構(gòu)發(fā)生改變生成CO3O4,導(dǎo)致電

化學(xué)性能下降。

①CO3O4晶體(常式尖晶石型)的晶胞示意圖如圖所示，則頂點上的離子為(用離子符號表示)。

②使用LiOH和30%應(yīng)。2溶液可以實現(xiàn)LiCoO?的修復(fù)，則修復(fù)過程中的化學(xué)反應(yīng)方程式為。

【答案】(1)+1

(2)60mL/g

2+

(3)[C0CI4廣+6H2O=[Co(H2O)6]+4Cr

(4)1.6x10"

(5)取最后一次洗滌液加入氯化鈣/氯化鋼溶液，無白色沉淀產(chǎn)生，則已洗凈

(6)利用空氣中的氧氣將+2價Co氧化為+3價

2+

(7)Co6LiOH+H2O2+2Co3O4=6LiCoO2+4H2O

【分析】氯化膽堿-草酸和LiCoO?微波共熔的過程中，C。被還原為+2價，經(jīng)過水浸濾液中C。以

[Co(H?O)6「存在，加入氫氧化鈉沉鉆，得到Co(OH)2沉淀和含有鋰離子的溶液，Co(OH)2固體經(jīng)過燃燒

得到CO3O4固體，含有鋰離子的溶液中加入碳酸鈉溶液生成碳酸鋰沉淀，碳酸鋰和C5O4高溫?zé)Y(jié)(通入空

氣氧化)得到LiCoO2產(chǎn)品。

【詳解】(1)LiCoO2中Co為+3價，O為-2價，因此Li為+1價；

(2)圖中信息顯示當(dāng)液固比為60mL/g時鉆的浸取率最高，鋰的浸取率隨液固比的增大變化不大，因此最

佳液固比為60mL/g；

(3)“水浸”過程中溶液由藍色[CoClj"變?yōu)榉奂t色[Co(H2c))6『，該變化的離子方程式為：

2-2+

[CoCl4]+6H=[CO(H2O)6]+4C1；

(4)pOH=14-pH=4,此時溶液中氫氧離子濃度為：10-4mol/L,鉆離子濃度為：

KS」CO(OH)2]1.6X10-5

c(Co")=mol/L=1.6x10-7mol/L.

c2(OHJ

(5)檢驗“濾餅2”是否洗滌干凈只需要檢驗最后一次洗滌液中是否含有大量碳酸鈉即可：取最后一次洗滌

液加入氯化鈣或氯化鋼溶液，無白色沉淀產(chǎn)生，則已洗凈；

(6)據(jù)分析，高溫?zé)Y(jié)時通入空氣，利用空氣中的氧氣將+2價C。氧化為+3價；

(7)CO3O4晶體屬于常式尖晶石型，結(jié)合晶胞結(jié)構(gòu)可知，C03+位于晶胞內(nèi)部立方體的4個頂點，C02+位于

晶胞的8個頂點和1個在內(nèi)部，CP-位于晶胞內(nèi)部立方體的4個頂點以及另外4個在內(nèi)部，離子個數(shù)比：

Co2+:Co3+:O2=2:4:8=l:2:4,則頂點上的離子為Co2+；使用LiOH和30%HQ2溶液可以實現(xiàn)LiCoO?的修復(fù)是

過氧化氫將Co3O4氧化和LiOH生成LiCoO2：6LiOH+H2O2+2Co3O4=6LiCoO2+4H2Oo

7.(2024?河南?九省聯(lián)考卷)鋼渣是鋼鐵行業(yè)的固體廢棄物，含有2CaO-SiC>2、Fe2O3>FeO、Al2c)3和V2O3

等物質(zhì)。一種以鋼渣粉為原料固定CO2并制備V2O3的工藝流程如圖所示。

稀鹽酸、NH.C1氧化劑A試劑B試劑BCO.

鋼渣粉—{WrH1;■^沉鐵;翎f調(diào)；pMT固r,碳卜一濾液c

富銳渣鐵鋁渣微細CaCO

空氣、CaCO,稀硫酸

-*—?V,0川還原

習(xí)焙燒f焙燒產(chǎn)物T浸出2|—

*濾渣

已知鋼渣中Ca元素質(zhì)量分?jǐn)?shù)為30%,V2O3在稀鹽酸和NH4cl混合溶液中不易被浸出。該工藝條件下，有關(guān)

金屬離子開始沉淀和沉淀完全的PH如下表所示：

10

金屬離子Fe3+Fe2+Al3+Ca2+

開始沉淀的pH1.97.23.512.4

沉淀完全的pH2.98.25.113.8

回答下列問題:

（1）浸出1過程生成的SiO2“包裹”在鋼渣表面形成固體膜，阻礙反應(yīng)物向鋼渣擴散。提高浸出率的措施有

（除粉碎外，舉1例）。該浸出過程不使用稀硫酸代替稀鹽酸的原因是。

（2）為避免引入雜質(zhì)離子，氧化劑A應(yīng)為（舉1例）。

（3）濾液C的溶質(zhì)可循環(huán)利用，試劑B應(yīng)為o

（4）若Ca的浸出率為90%,理論上1噸鋼渣在“固碳”中可固定kgCO2o

（5）富鋼渣焙燒可生成乳鈣鹽，不同帆鈣鹽的溶解率隨pH變化如圖所示。已知浸出2的pH約為2.5,則

應(yīng)控制焙燒條件使該機鈣鹽為。該培燒反應(yīng)的化學(xué)方程式是。

100

-?Ca2V,O7

90*

Ca(VO3)2

8oCa/VOJ

.

7o

%

、

榔6o

感

差

5O

40-

30-

20-

1.01.52.02.53.03.54.04.55.05.56.06.57.0

PH

（6）微細碳酸鈣廣泛應(yīng)用于醫(yī)藥、食品等領(lǐng)域，某種碳酸鈣晶胞如圖所示。已知

a=b=4.99nm,c=17.3nm,a邛=90。,尸120。，該晶體密度為g-cnTX列出計算式，阿伏加德羅常數(shù)的值為

旌）。

【答案】(1)適當(dāng)增大鹽酸的濃度、適當(dāng)升高溫度、攪拌稀硫酸與2CaOSiC)2反應(yīng)形成微溶于水的CaSO4

覆蓋在鋼渣表面，阻礙反應(yīng)物向鋼渣擴散

(2)H2O2或氯水

(3)氨水

(4)297

焙燒

(5)Ca2V2O7VzCh+ZCaCCh+Ch------Ca2V2O7+2CO2

12

⑹GX4.992X17.3NA二0”

【分析】鋼渣中含有2CaOSiC)2、Fe2O3>FeO、AI2O3和V2O3等，鋼渣中加入稀鹽酸、NH4cl進行“浸出1”，

經(jīng)過濾得到富機渣，濾液中含F(xiàn)e3+、Fe2\Al3\Ca2+,濾液中加入氧化劑A將Fe?+氧化成Fe3+,加入試劑

3

B將Fe\AF+轉(zhuǎn)化成鐵鋁渣而除去，然后加入試劑B調(diào)pH,再吸收CO「固碳”得到微細CaCO3和濾液C；

富機渣與CaCCh在空氣中焙燒得焙燒產(chǎn)物，焙燒產(chǎn)物中加入稀硫酸進行“浸出2”經(jīng)過濾得濾渣和濾液，濾液

經(jīng)系列操作得V2O5,用還原劑將V2O5還原為V2O3。

【詳解】(1)浸出1過程生成的SiCh“包裹”在鋼渣表面形成固體膜，阻礙反應(yīng)物向鋼渣擴散。提高浸出率

的措施有：適當(dāng)增大鹽酸的濃度、適當(dāng)升高溫度、攪拌等。該浸出過程不使用稀硫酸代替稀鹽酸的原因是：

稀硫酸與2CaOSiO2反應(yīng)形成微溶于水的CaSO4覆蓋在鋼渣表面，阻礙反應(yīng)物向鋼渣擴散。

(2)加入氧化劑A的目的是將Fe2+氧化成Fe3+,為避免引入雜質(zhì)離子，氧化劑A應(yīng)為H2O2或氯水。

3

(3)加入試劑B的目的使Fe\AF+轉(zhuǎn)化成Fe(OH)3、A1(OH)3沉淀而除去，繼續(xù)加入試劑B調(diào)pH,便于“固

碳”時形成CaCCh,濾液C的溶質(zhì)可循環(huán)利用，試劑B應(yīng)為氨水。

(4)鋼渣中Ca元素的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為30%,若Ca的浸出率為90%,理論上1噸鋼渣在“固碳”中可固定CCh

,1000kgx30%x90%0,

的質(zhì)量為-----:八/?--------*44g/mol=297kg。

40g/mol

(5)由圖可知浸出2的pH約為2.5時，Ca2V2O7的溶解率最大，故應(yīng)控制焙燒條件使乳鈣鹽為Ca2V2O7；

該焙燒過程中V元素的化合價由+3價升至+5價，02為氧化劑，根據(jù)得失電子守恒和原子守恒，該焙燒反

12

焙燒

應(yīng)的化學(xué)方程式為V2Ch+2CaCO3+O2Ca2V2O7+2CO2。

(6)該晶胞中含Ca2+的個數(shù)為4X[+4X，+2XJ+2X=+4=6,含CO；的個數(shù)4XJ+4X：+4=6,1個晶胞的

1266363

質(zhì)量為當(dāng)Sg，晶胞的體積為3a2c=3x(4.99xl0-7cm)2x(17.3xl0-7cm)=2^x4.992xl7.3xl0-2icm3,該晶

NA222

_100x6、萬12

233

體密度為[「g+(.x4.992xl7.3xl(y2icm3)=-j-—r——-xl0g/cmo

/VA273義4.WX1/.37VA

題型二化學(xué)實驗綜合題

8.（2024?江西?九省聯(lián)考卷）乙酸乙酯在工業(yè)上有非常重要的作用。采用乙醇氧化脫氫法制備乙酸乙酯

的反應(yīng)原理及步驟如下：

2CH3CH2OH-?L>CH3COOCH2CH3

I.將17.8mL50%H2sO4溶液加入至50mL的三頸燒瓶中，冰鹽浴條件下，加入10.7mL乙醇。

II.將11.85gNa2Cr2O7溶于7.4mLH2O中，攪拌下逐滴加入三頸燒瓶中，反應(yīng)溫度控制在20℃。

當(dāng)混合物的粘度變大時，將溫度升高到35C,繼續(xù)反應(yīng)。

III.將反應(yīng)得到的綠色乳濁液用等量水稀釋，分液，收集上層清液，純化，干燥。

W.分儲，收集73~78℃儲分。

回到下列問題：

（1）步驟I中，使用冰鹽?。?25?-10℃）的原因是（填標(biāo)號）。

A.增強乙醇還原性B.有利于降溫C.減少乙醇揮發(fā)D,減少硫酸揮發(fā)

（2）步驟H中，升溫到35℃的目的是o

（3）步驟III中，上層清液中含有的主要雜質(zhì)為、0

（4）步驟III中，純化操作步驟為：先用、再用水洗滌。

（5）分儲裝置如下圖所示，玻璃儀器X的名稱為；指出裝置（不含夾持、加熱等裝置）中錯誤之處，

（6）相比于用濃硫酸催化乙酸和乙醇制備乙酸乙酯的方法，從反應(yīng)條件角度評價該方法的優(yōu)點是，

（7）為實現(xiàn)含銘廢液的再生利用，可在含C產(chǎn)酸性廢液中加入KMnO,.寫出該反應(yīng)的離子方程式

【答案】⑴BC

(2)降低混合物的粘度

(3)H2SO4CH3cH20H

(4)碳酸鈉溶液中和

(5)冷凝管溫度計插到了液體中，冷凝管和燒瓶之間導(dǎo)管過長

(6)原子利用率高

3++2+

(7)2MnO4+2Cr+2H=Cr2O^+2Mn+H2O

【詳解】(1)步驟I為將17.8mL50%H2sO4溶液加入至50mL的三頸燒瓶中，冰鹽浴條件下，加入10.7mL乙

醇，硫酸加入放熱，使用冰鹽浴(-25?-10℃)有利于降溫，減少乙醇揮發(fā)，故答案選BC。

(2)由題可知，當(dāng)混合物的粘度變大時，將溫度升高到35℃,繼續(xù)反應(yīng)。溫度升高后，分子間吸引力降低，

因此粘性降低，有利于反應(yīng)進行，故答案為降低混合物的粘度。

(3)根據(jù)反應(yīng)2cH3cH20H卡需一CH3coOCH2cH3可知，上層清液中含有的主要雜質(zhì)為H2sCU和

CH3cHzOH,故答案為H2SO4;CH3cHzOH。

(4)純化乙酸乙酯，先使用飽和碳酸鈉溶液中和后再使用水洗，故答案為碳酸鈉溶液中和。

(5)玻璃儀器X的名稱為冷凝管，該裝置的錯誤之處有溫度計插到了液體中，冷凝管和燒瓶之間導(dǎo)管過長，

故答案為冷凝管；溫度計插到了液體中，冷凝管和燒瓶之間導(dǎo)管過長。

(6)與濃硫酸催化乙酸和乙醇制備乙酸乙酯的方法相比，反應(yīng)2cH3cH20H器gg"XZHsCOOCH2cH3的

原子利用率高，故答案為原子利用率高。

(7)C產(chǎn)酸性廢液中加入KMnC>4,該反應(yīng)的離子方程式2MnO1+2Cr3++2H+=Cr2O；+2Mn2++H2。，故答案

3++2+

為2MnO；+2Cr+2H=Cr2O；-+2Mn+H2Oo

9.(2024■甘肅?九省聯(lián)考卷)某興趣小組利用氫離子交換樹脂吸附溶液中其他陽離子，同時交換出氫離

子的特性(如圖所示)，設(shè)計了測定PbCl2溶度積常數(shù)的實驗。準(zhǔn)確量取YmLPbCl?飽和溶液于燒杯中，加入

過量的陽離子交換樹脂，充分?jǐn)嚢?，靜置，過濾，使用蒸儲水洗滌離子交換樹脂至洗滌液呈中性，合并濾

液和洗滌液至錐形瓶，用滴定法測定錐形瓶中氫離子的物質(zhì)的量，計算出PbCl2溶度積常數(shù)。

145

(Ksp(PbCO3)=7.4xW,Ksp(PbCl2)=1.6xlO-)

14

（2）配制PbCL飽和溶液時需要使用煮沸后的蒸儲水，原因是。

（3）判斷洗滌液已至中性的方法是0

（4）過濾后的溶液中發(fā)現(xiàn)有樹脂小顆粒，此時應(yīng)該。

（5）若實驗使用的燒杯未干燥，測定結(jié)果（填“偏高”，“偏低”或“不變”）。

（6）為了測定錐形瓶中氫離子的物質(zhì)的量，使用濃度為cmol-尸的氫氧化鈉溶液進行滴定，可選用

為指示劑，滴定終點現(xiàn)象為o到達滴定終點時，消耗V^mLNaOH溶液，貝I]PbCl?的K‘p=

（寫出計算式）。

（7）興趣小組對實驗進行討論，某同學(xué)提出可以利用該方法測定Fe月的K%,是否可行，原因是。

【答案】（1）量筒、容量瓶

（2）除去溶解在其中的CO2

（3）取一小片pH試紙于表面皿中央，滴一小滴最后一次洗滌液于試紙的中央，并迅速于標(biāo)準(zhǔn)比色卡對照，

直至pH=7

（4）重新過濾，并洗滌樹脂小顆粒，濾液、洗滌液合并至錐形瓶

（5）不變

（6）酚酸試液最后半滴標(biāo)準(zhǔn)液加入后，錐形瓶中溶液顏色由無色變?yōu)榉奂t色且半分鐘內(nèi)不褪色

（7）不能；Fe耳中的氟離子可能會與離子交換樹脂中-SO3H中的氫離子形成弱酸HF,使得離子交換樹脂

釋放出更多的氫離子，導(dǎo)致實驗誤差

【分析】以PbCU與H+氫離子交換樹脂交換出H+,并用標(biāo)準(zhǔn)濃度的NaOH溶液進行滴定，來測量出溶液中

的Pb2+的物質(zhì)的量濃度，從而可測量出PbCh的Ksp；

【詳解】（1）實驗中涉及準(zhǔn)確量取YmLPbCl?飽和溶液（需要使用移液管，而不是量筒），攪拌，過濾，滌

離子交換樹脂，合并濾液和洗滌液至錐形瓶，用氫氧化鈉標(biāo)準(zhǔn)液滴定氫離子的物質(zhì)的量，故圖中儀器需使

用漏斗、堿式滴定管，本實驗用不到的量筒、容量瓶；

（2）配制PbC"飽和溶液時需要使用煮沸后的蒸儲水，原因是為了除去溶解在其中的CO2,以免對實驗結(jié)

果造成誤差；

（3）室溫下中性溶液的pH=7,判斷洗滌液已至中性的方法是：取一小片pH試紙于表面皿中央，滴一小滴

最后一次洗滌液于試紙的中央，并迅速于標(biāo)準(zhǔn)比色卡對照，直至pH=7；

（4）過濾后的溶液中發(fā)現(xiàn)有樹脂小顆粒，此時應(yīng)該重新過濾，并洗滌樹脂小顆粒，濾液、洗滌液合并至錐

形瓶；

（5）實驗使用的燒杯未干燥，并不改變?nèi)芤褐械腍+的物質(zhì)的量，故不會使測定結(jié)果發(fā)生改變；

（6）氫氧化鈉滴定氫離子可以選擇酚酬為指示劑，滴定終點現(xiàn)象為：最后半滴標(biāo)準(zhǔn)液加入后，錐形瓶中溶

液顏色由無色變?yōu)榉奂t色且半分鐘內(nèi)不褪色；由圖結(jié)合中和反應(yīng)可知：Pb2+~2H+~2NaOH,到達滴定終

2++133

點時，消耗V2mLNaOH溶液,則n（Pb）=1n（H）=|xcmol-UxV2xIO-L=^-xIO-mol,

"49）5（Pb"）*cr）啜x（2啜）*圖,

（7）FeB中的氟離子可能會與離子交換樹脂中-SO3H中的氫離子形成弱酸HF,使得離子交換樹脂釋放出

更多的氫離子，導(dǎo)致實驗誤差，故不能。

10.（2024.安徽?九省聯(lián)考卷）[Co（NH3）5Cl]cMM=25Q5g-moL）是一種易溶于熱水，難溶于乙醇的

紫紅色晶體?？赏ㄟ^如下實驗步驟制備。

I.將適量氯化鍍?nèi)苡跐獍彼?，攪拌下，分批次加?.00g研細的CoCl「6H2O（M=238g-mo『），得到

[CO（NH3）6]CL沉淀。

II.邊攪拌邊慢慢滴入足量30%凡。2溶液，得到[（20（?4%）5應(yīng)0]口3溶液。

IIL慢慢注入適量濃鹽酸，得到沉淀，水浴加熱，冷卻至室溫，得到紫紅色晶體，減壓過濾。

IV.依次用不同試劑洗滌晶體，烘干，得到0.85g產(chǎn)品。

回答下列問題：

（1）本實驗涉及鉆配合物的配體有（填化學(xué)式）。

（2）本實驗應(yīng)在通風(fēng)櫥中進行，原因是o

（3）步驟I中分批次加入研細的C0CL6H2C）,原因是。

（4）步驟n發(fā)生反應(yīng)的離子方程式是。

（5）步驟IV中使用的洗滌試劑有：①冷水②乙醇③冷的鹽酸④丙酮。試劑使用的先后順序是：①——

一④（填序號）。

2+2+5113+3352

（6）已知：CO+6NH3=[CO（NH3）JK=10；Co+6NH3=[Co（NH3）J'K=IOo則在水溶液中

的穩(wěn)定性：[CO（NH3）6『[CO（NH3）6廠（填"大于”或“小于”）。

（7）本實驗的產(chǎn)率最接近于（填標(biāo)號）。

A.80%B.85%C.90%D.95%

【答案】（1）NH3,Cl\H2O

（2）需要使用濃氨水、濃鹽酸這種有毒易揮發(fā)的物質(zhì)

（3）控制化學(xué)反應(yīng)進行的速率，避免其反應(yīng)過快

（4）2[Co（NH,）6]Cl2+H2O2+2NH4=2[Co（NH,）5凡。7+4NH3+4CF

（5）③②

（6）小于

（7）A

16

【分析】氯化銹、濃氨水、COC1「6H2。反應(yīng)，得到[Co（NH3）6]ci2沉淀，再加入30%過氧化氫，發(fā)生反應(yīng)

3+

2[CO（NH3）6]C12+H2O2+2NH>2[CO（NH3）5H2O]+4NH3+4CF,得到[g四國[凡。]3溶液，加入濃

鹽酸，存在[<20（岫3）5凡0]"+。-=2]（20（附3）50『+凡0,有利于[CO（NH3）5C1]CU沉淀的形成。

【詳解】（1）配體是指在化學(xué)反應(yīng)中與中心原子（通常是金屬或類金屬）結(jié)合形成配位鍵的原子、分子或

離子，本實驗涉及鉆配合物的配體有：NH3,Cl\H2O；

（2）實驗中需要使用濃氨水、濃鹽酸這種有毒易揮發(fā)的物質(zhì)，應(yīng)在通風(fēng)櫥中進行；

（3）步驟I中分批次加入研細的CoCL-6Hq,可控制化學(xué)反應(yīng)進行的速率，避免其反應(yīng)過快；

（4）[CO（NH3）6]5與H?。?溶液反應(yīng)，得到[CO（NH3）5H°C13,反應(yīng)離子方程式為：

?+

2[Co（NH3）6]Cl2+H2O2+2NH；=2^Co（NH3）5H2O]+4NH,+4C1-；

（5）紫紅色沉淀先用冷水洗去表面雜質(zhì)，再用冷的鹽酸洗滌，使得

仁0（衿3）5凡0]"+。-U[CO（NH3）5C1『+H2。平衡正向移動，減少產(chǎn)物損失，再用乙醇，洗去冷的鹽

酸，最后用丙酮洗去乙醇；

（6）C03+與NH3反應(yīng)的K更大，反應(yīng)進行的更徹底，[CO（NH3）61“更穩(wěn)定；

0.85g

?80.76%

選A。

（7）根據(jù)鉆原子守恒，本實驗的產(chǎn)率為:1gx250.5g/mol

238g/mol

11.（2024?吉林、黑龍江?九省聯(lián)考卷）芳基亞胺酯是重要的有機反應(yīng)中間體，受熱易分解，可由睛在酸

催化下與醇發(fā)生Pinner反應(yīng)制各，原理如下圖所示。

R.CN生底"—HC1生”爐1獨叫J

R^OR'R^OR'

某實驗小組以苯甲懵Mr=103）和三氟乙醇（CF3cH2OH,Mr=100）為原料合成苯甲亞

胺三氟乙脂。步驟如下：

I.將20.6g苯甲懵與21.6g三氟乙醇置于容器中，冰浴降溫至0。（2。

II.向容器中持續(xù)通入HC1氣體4小時，密封容器。

III.室溫下在HC1氛圍中繼續(xù)攪拌反應(yīng)液24小時，冷卻至"C,抽濾得白色固體，用乙睛洗滌。

IV.將洗滌后的白色固體加入飽和Na2cO3溶液中，低溫下反應(yīng)，有機溶劑萃取3次，合并有機相。

V.向有機相中加入無水MgSO4,過濾，蒸去溶劑得產(chǎn)品20.3g。

回答下列問題：

（1）實驗室中可用濃鹽酸和無水CaC"制備干燥HC1氣體，下列儀器中一定需要的為（填儀器名

稱）。

合

為