届高考黄金押题12 化学工艺流程化学黄金押题原卷版.docx

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届高考黄金押题12化学工艺流程化学黄金押题原卷版

黄金押题12化学工艺流程

【高考考纲】

1.环节设置

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2.命题考查

（1）陌生物质化合价的判断以及电子式的书写。

（2）化学方程式或离子方程式的书写。

（3）根据流程中的转化，正确选择试剂，判断中间产物。

（4）实验操作方法的正确选择、语言的规范描述。

（5）化学平衡、电化学原理在化工生产中的应用。

（6）样品中质量分数及产率的相关计算。

3.解答要领

关注箭头的指向（聚焦局部，箭头指入——反应物，箭头指出——生成物）、前后追溯物质（放大局部）、考虑反应实际（物质性质、试剂用量）。

【真题感悟】

例1、（2018·高考全国卷Ⅱ）我国是世界上最早制得和使用金属锌的国家。

一种以闪锌矿（ZnS，含有SiO2和少量FeS、CdS、PbS杂质）为原料制备金属锌的流程如图所示：

相关金属离子[c0（Mn＋）＝0.1mol·L－1]形成氢氧化物沉淀的pH范围如下：

金属离子

Fe3＋

Fe2＋

Zn2＋

Cd2＋

开始沉淀的pH

1.5

6.3

6.2

7.4

沉淀完全的pH

2.8

8.3

8.2

9.4

回答下列问题：

（1）焙烧过程中主要反应的化学方程式为__________________________。

（2）滤渣1的主要成分除SiO2外还有____________；氧化除杂工序中ZnO的作用是__________，若不通入氧气，其后果是__________________。

（3）溶液中的Cd2＋可用锌粉除去，还原除杂工序中反应的离子方程式为________________________________________________________________________。

（4）电解硫酸锌溶液制备单质锌时，阴极的电极反应式为______________________；沉积锌后的电解液可返回________工序继续使用。

【名师点睛】物质制备型

1．原料预处理的六种常用方法

研磨、雾化

将块状或颗粒状的物质磨成粉末或将液体分散成微小液滴，增大反应物接触面积，以加快反应速率或使反应更充分

水浸

与水接触反应或溶解

酸浸

与酸接触反应或溶解，使可溶性金属离子进入溶液，不溶物通过过滤除去

灼烧（煅烧）

使固体在高温下分解或改变结构，使杂质高温氧化、分解等，如煅烧石灰石、高岭土、硫铁矿

酸作用

溶解、去氧化物（膜）、抑制某些金属离子的水解、除去杂质离子等

碱作用

去油污、去铝片氧化膜，溶解铝、二氧化硅，调节pH、促进水解（沉淀）

2.制备过程中控制反应条件的六种方法

（1）调节溶液的pH。

常用于使某些金属离子形成氢氧化物沉淀。

调节pH所需的物质一般应满足两点：

①能与H＋反应，使溶液pH变大；

②不引入新杂质，如若要除去Cu2＋中混有的Fe3＋，可加入CuO、Cu（OH）2或Cu2（OH）2CO3等物质来调节溶液的pH，不可加入NaOH溶液、氨水等。

（2）控制温度。

根据需要升温或降温，改变反应速率或使平衡向需要的方向移动。

（3）控制压强。

改变速率，影响平衡。

（4）使用合适的催化剂。

加快反应速率，缩短达到平衡所需要的时间。

（5）趁热过滤。

防止某物质降温时析出。

（6）冰水洗涤。

洗去晶体表面的杂质离子，并减少晶体在洗涤过程中的溶解损耗。

【变式探究】（2018·高考全国卷Ⅲ）KIO3是一种重要的无机化合物，可作为食盐中的补碘剂。

回答下列问题：

（1）KIO3的化学名称是________。

（2）利用“KClO3氧化法”制备KIO3工艺流程如图所示：

“酸化反应”所得产物有KH（IO3）2、Cl2和KCl。

“逐Cl2”采用的方法是________。

“滤液”中的溶质主要是________________。

“调pH”中发生反应的化学方程式为__________________________________________。

（3）KIO3也可采用“电解法”制备，装置如图所示。

①写出电解时阴极的电极反应式：

______________________________。

②电解过程中通过阳离子交换膜的离子主要为________________，其迁移方向是________。

③与“电解法”相比，“KClO3氧化法”的主要不足之处有____________________（写出一点）。

例2、（2018·高考全国卷Ⅰ）焦亚硫酸钠（Na2S2O5）在医药、橡胶、印染、食品等方面应用广泛。

回答下列问题：

（1）生产Na2S2O5，通常是由NaHSO3过饱和溶液经结晶脱水制得。

写出该过程的化学方程式：

________________________________________________________________________

________________________________________________________________________。

（2）利用烟道气中的SO2生产Na2S2O5的工艺为

①pH＝4.1时，Ⅰ中为________溶液（写化学式）。

②工艺中加入Na2CO3固体、并再次充入SO2的目的是______________。

（3）制备Na2S2O5也可采用三室膜电解技术，装置如图所示，其中SO2碱吸收液中含有NaHSO3和Na2SO3。

阳极的电极反应式为___________________________。

电解后，________室的NaHSO3浓度增加。

将该室溶液进行结晶脱水，可得到Na2S2O5。

（4）Na2S2O5可用作食品的抗氧化剂。

在测定某葡萄酒中Na2S2O5残留量时，取50.00mL葡萄酒样品，用0.01000mol·L－1的碘标准液滴定至终点，消耗10.00mL。

滴定反应的离子方程式为____________________________________________，

该样品中Na2S2O5的残留量为________g·L－1（以SO2计）。

【举一反三】（2017·高考全国卷Ⅲ）重铬酸钾是一种重要的化工原料，一般由铬铁矿制备，铬铁矿的主要成分为FeO·Cr2O3，还含有硅、铝等杂质。

制备流程如图所示：

回答下列问题：

（1）步骤①的主要反应为

FeO·Cr2O3＋Na2CO3＋NaNO3

Na2CrO4＋Fe2O3＋CO2＋NaNO2

上述反应配平后FeO·Cr2O3与NaNO3的系数比为________。

该步骤不能使用陶瓷容器，原因是________________________________________________________________________

________________________________________________________________________。

（2）滤渣1中含量最多的金属元素是______________，滤渣2的主要成分是____________及含硅杂质。

（3）步骤④调滤液2的pH使之变________（填“大”或“小”），原因是________________________________________________________________________

（用离子方程式表示）。

（4）有关物质的溶解度如图所示。

向“滤液3”中加入适量KCl，蒸发浓缩，冷却结晶，过滤得到K2Cr2O7固体。

冷却到________（填标号）得到的K2Cr2O7固体产品最多。

a．80℃　　　　　　　　b．60℃

c．40℃d．10℃

步骤⑤的反应类型是______________。

【名师点睛】分离、提纯型

1．正确选择物质分离六种常用方法

2．常见操作的答题思考角度

常见的操作

答题要考虑的角度

分离、提纯

过滤、蒸发、分液、蒸馏等常规操作。

从溶液中得到晶体的方法：

蒸发浓缩—冷却结晶—过滤（—洗涤、干燥）

提高原子利用率

绿色化学（物质的循环利用、废物处理、原子利用率、能量的充分利用）

在空气中或在其他气体中进行的反应或操作

要考虑O2、H2O、CO2或其他气体是否参与反应或能否达到隔绝空气，防氧化、水解、潮解等目的

判断沉淀是否洗涤干净

取最后洗涤液少量，检验其中是否还有某种离子存在等

控制溶液的pH

①调节溶液的酸碱性，抑制水解（或使其中某些金属离子形成氢氧化物沉淀）；

②“酸作用”还可除去氧化物（膜）；

③“碱作用”还可除去油污，除去铝片氧化膜，溶解铝、二氧化硅等；

④特定的氧化还原反应需要的酸性条件（或碱性条件）

控制温度（常用水浴、冰浴或油浴）

①防止副反应的发生；

②使化学平衡移动；控制化学反应的方向；

③控制固体的溶解与结晶；

④控制反应速率：

使催化剂达到最大活性；

⑤升温：

促进溶液中的气体逸出，使某物质达到沸点挥发；

⑥加热煮沸：

促进水解，聚沉后利于过滤分离；

⑦趁热过滤：

减少因降温而析出的溶质的量；

⑧降温：

防止物质高温分解或挥发；降温（或减压）可以减少能源成本，降低对设备的要求

洗涤晶体

①水洗：

通常是为了除去晶体表面水溶性的杂质；

②“冰水洗涤”：

能洗去晶体表面的杂质离子，且防止晶体在洗涤过程中的溶解损耗；

③用特定的有机试剂清洗晶体：

洗去晶体表面的杂质，降低晶体的溶解度有利于析出，减少损耗等；

④洗涤沉淀方法：

往漏斗中加入蒸馏水至浸没沉淀，待水自然流下后，重复以上操作2～3次

表面处理

用水洗除去表面可溶性杂质，金属晶体可用机械法（打磨）或化学法除去表面氧化物、提高光洁度等

3.溶解度及其应用

（1）熟记常见物质溶解度曲线变化

（2）利用溶解度曲线判断结晶的方法

①溶解度受温度影响较小的（如NaCl）采取蒸发结晶的方法；

②溶解度受温度影响较大的采取蒸发浓缩、冷却结晶的方法；

③带有结晶水的盐，一般采取蒸发浓缩、冷却结晶的方法，应特别注意的是若从FeCl3溶液中结晶出FeCl3·6H2O晶体，应在HCl气氛中蒸发浓缩、冷却结晶。

【变式探究】某废催化剂含58.2%的SiO2、21.0%的ZnO、4.5%的ZnS和12.8%的CuS。

某同学用15.0g该废催化剂为原料，回收其中的锌和铜。

采用的实验方案如下：

回答下列问题：

（1）在下列装置中，第一次浸出必须用________，第二次浸出应选用________。

（填标号）

（2）第二次浸出时，向盛有滤渣1的反应器中先加入稀硫酸，后滴入过氧化氢溶液。

若顺序相反，会造成________________________________。

滤渣2的主要成分是____________。

（3）浓缩硫酸锌、硫酸铜溶液使用的器皿名称是________。

（4）某同学在实验完成之后，得到1.5gCuSO4·5H2O，则铜的回收率为________。

【黄金押题】

1．绿水青山就是金山银山，某工厂为了实现节能减排，建设美丽中国的目标，将烟道气中的一种常见气体SOx和含Ca（OH）2、NaOH的废碱液作用，经过一系列化学变化，最终得到石膏（CaSO4·2H2O）和过二硫酸钠（Na2S2O8）。

设计简要流程如图1所示：

（1）SOx中x＝________，操作a的名称是_____________________________________。

废碱液经操作a得到的固体为________（填化学式）。

（2）向溶液Ⅰ中通入足量空气发生反应的化学方程式为___________________________

_________________________________________。

（3）已知用惰性电极电解饱和Na2SO4溶液可生成S2O

，其电解装置如图2所示。

下列说法不正确的是________（填字母）。

A．阳极的电极反应式有

2SO

－2e－===S2O

、4OH－－4e－===O2↑＋2H2O

B．电解一段时间后，阴极附近溶液的pH减小

C．电解过程中，阳极产生微量能使湿润的淀粉KI试纸变蓝的有色单质气体，该气体可能是O3

D．若制取1molNa2S2O8且阳极有11.2LO2（标准状况）生成时，阴极产生H2在标准状况下的体积为44.8L

（4）一定条件下，S8（s）、O2（g）和NaOH（s）反应过程中的能量变化关系如图3所示（图3中a、b均大于0），请写出1molS8（s）完全燃烧的热化学方程式：

_______________________

________________。

2．镍及其化合物在化工生产中有广泛应用。

某实验室用工业废弃的NiO催化剂（含有Fe2O3、CaO、CuO、BaO等杂质）为原料制备Ni2O3的实验流程如下：

已知：

常温时Ksp（CaF2）＝2.7×10－11，Ksp（CuS）＝1.0×10－36；Fe3＋不能氧化Ni2＋。

有关氢氧化物开始沉淀的pH和完全沉淀的pH如下表所示：

氢氧化物

Fe（OH）3

Fe（OH）2

Ni（OH）2

开始沉淀的pH

1.5

6.5

7.7

完全沉淀的pH

3.7

9.7

9.2

（1）调节pH最低值为_______。

（2）加入H2O2的目的是_____________________（用离子方程式表示）。

（3）“电解”制备NiOOH时阳极的电极反应式为____________________________。

（4）加入NaF的目的是除去Ca2＋，当c（F－）＝0.001mol·L－1时，c（Ca2＋）＝____mol·L－1。

（5）为了探究操作A中发生的反应，设计如下实验：

①写出B中反应的离子方程式：

_____________________________________。

②为了检验B中生成了FeCl2，取少量B中溶液于试管，滴加下列试剂________（填字母）。

A．酸化的双氧水　　　　B．酸性高锰酸钾溶液

C．K3[Fe（CN）6]溶液D．加入氯水、KSCN溶液

③有人认为用燃烧法处理尾气，你是否同意？

答：

____（填“同意”或“不同意”），简述理由：

________________________________________________________________

________________________________________________________________________。

④如果C中盛装100mL0.05mol·L－1CuSO4溶液，通入H2S恰好完全反应，产生黑色沉淀。

过滤，得到滤液的pH为________（不考虑体积变化）。

3．目前世界上新建的金矿中约有80%都采用氰化法提金。

某工厂利用锌冶炼渣回收金、银等贵金属的流程如图所示：

已知：

HCN有剧毒，Ka（HCN）＝5×10－10；

Au＋＋2CN－[Au（CN）2]－，平衡常数Kβ＝1×1038。

（1）磨矿细度对浸出率的影响如图所示，依据浸出率应选择磨矿细度________为宜。

（2）生产中用生石灰调节矿泥pH＞11.5，其目的之一是阻止溶液中的氰化物转化为HCN而挥发，其作用原理是______________________________________________________（用离子方程式表示）。

（3）“氰化”环节，是以NaCN溶液浸取调节pH的矿泥，敞口放置，将Au转化为Na[Au（CN）2]。

①其化学方程式为________________________________________________________。

②“氰化”环节中，金的溶解速率在80℃时达到最大值，但生产中控制反应液的温度在10～20℃，原因是________________________________________________________

________（答一点即可）。

③已知2H＋＋[Au（CN）2]－Au＋＋2HCN，该反应的K＝________。

（4）用锌还原Na[Au（CN）2]生成金，消耗的锌与生成的金的物质的量之比为________。

（5）氰化物有剧毒，经合理处理就可以基本消除对环境的负面影响。

H2O2可消除水中的氰化物（如NaCN），经以下反应实现：

NaCN＋H2O2＋H2O===A＋NH3↑。

①生成物A的化学式为______________________________________________。

②某废水用H2O2处理40min后，测得剩余总氰为0.16mg·L－1，除氰率达80%，计算

0～40min时间段反应速率v（CN－）＝________mg·L－1·min－1。

（结果保留两位有效数字）

4．PFS是水处理中重要的絮凝剂，下图是以回收的废铁屑为原料制备PFS的一种工艺流程。

（1）酸浸槽以及聚合釜中用到的酸应是______________________________________；

PFS中铁元素的化合价为________；在酸浸槽中，为了提高浸出率，可以采取的措施有___________________________________________________________________（写两条）。

（2）若废铁屑中含有较多铁锈（Fe2O3·xH2O），则酸浸时反应的化学方程式有______

________________________________________________________________________。

（3）如果反应釜中用H2O2作氧化剂，则反应的离子方程式为________________________

___________________________________；生产过程中，发现反应釜中产生了大量的气体，且温度明显升高，其原因可能是__________________________________________。

（4）聚合釜中溶液的pH必须控制在一定的范围内。

如果溶液酸性过强，造成的后果是________________________________________________________________________。

如果溶液酸性太弱又会生成大量的氢氧化铁沉淀。

若溶液中Fe3＋的浓度为1mol·L－1，当Fe3＋开始沉淀时，溶液的pH约为________。

[已知Fe（OH）3的Ksp≈1.0×10－39]。

5．金属钼在工业和国防建设中有重要的作用。

钼（Mo）的常见化合价为＋6、＋5、＋4。

由钼精矿（主要成分是MoS2）可制备单质钼和钼酸钠晶体（Na2MoO4·2H2O），部分流程如图1所示：

已知：

钼酸微溶于水，可溶于液碱和氨水。

回答下列问题：

（1）钼精矿焙烧时，每有1molMoS2反应，转移电子的物质的量为________。

（2）钼精矿焙烧时排放的尾气对环境的主要危害是___________________________

________________，请你提出一种实验室除去该尾气的方法_______________________

_______________________________________________。

（3）操作2的名称为________。

由钼酸得到MoO3所用到的硅酸盐材料仪器的名称是________。

（4）操作1中，加入碳酸钠溶液充分反应后，碱浸液中c（MoO

）＝0.80mol·L－1，c（SO

）＝0.04mol·L－1，在结晶前需加入Ba（OH）2固体以除去溶液中的SO

。

当BaMoO4开始沉淀时，SO

的去除率是________。

[Ksp（BaSO4）＝1.1×10－10、Ksp（BaMoO4）＝4.0×10－8，溶液体积变化可忽略不计]

（5）焙烧钼精矿所用的装置是多层焙烧炉，图2为各炉层固体物料的物质的量的百分数（φ）。

①x＝________。

②焙烧炉中也会发生MoS2与MoO3反应生成MoO2和SO2的反应，若该反应转移6mol电子，则消耗的氧化剂的化学式及物质的量分别为________、________。

6．二硫化钨（WS2，其中W的化合价为＋4）可用作润滑剂，还可以在石油化工领域中用作催化剂。

由钨铁矿（其主要成分是FeWO4，还含少量Al2O3）制备二硫化钨的工艺流程如图所示：

回答下列问题：

（1）FeWO4中铁元素的化合价为________。

（2）FeWO4在“熔融”过程中发生反应的化学方程式为____________________________

____________________________________________；“熔融”过程中为了提高熔融速率，可采取的措施有______________________________（写出一条即可）。

（3）过量CO2通入粗钨酸钠溶液中发生反应的离子方程式为_______________________

______________________________，操作Ⅰ中用作引流的玻璃仪器是________。

（4）生成二硫化钨的化学方程式为2（NH4）2WS4＋3O2

2WS2＋4NH3＋2S＋2SO2＋2H2O，若反应中转移8mol电子，则生成WS2的质量是________g。

6．镧系金属元素铈（Ce）常见有＋3、＋4两种价态，铈的合金耐高温，可以用来制造喷气推进器零件。

请回答下列问题：

（1）雾霾中含有的污染物NO可以被含Ce4＋的溶液吸收，生成NO

、NO

，若生成的NO

、NO

物质的量之比为1∶1，试写出该反应的离子方程式：

_________________

___________________________________________________________________________

________________________________________________________________________。

（2）用电解的方法可将上述吸收液中的NO

转化为稳定的无毒气体，同时再生成Ce4＋，其原理如图所示。

①无毒气体从电解槽的________（填字母）口逸出。

②每生成标准状况下22.4L无毒气体，同时可再生成Ce4＋________mol。

（3）铈元素在自然界中主要以氟碳铈矿形式存在，其主要化学成分为CeFCO3。

工业上利用氟碳铈矿提取CeCl3的一种工艺流程如下：

①焙烧过程中发生的主要反应的氧化剂和还原剂的物质的量之比为________。

②假设参与酸浸反应的CeO2和CeF4的物质的量之比为3∶1，试写出相应的化学方程式：

________________________________________________________________________

________________________________________________________________________。

③向Ce（BF4）3中加入KCl溶液的目的是________________________________________

__________________________________________。

④常温下，当溶液中的某离子浓度≤1.0×10－5mo