1、1 专题 21 工艺流程 2019 年高考题 【2019全国理综，26,14分】高纯硫酸锰作为合成镍钴锰三元正极材料的原料，工业上可 由天然二氧化锰粉与硫化锰矿（还含Fe、Al、Mg、Zn、Ni、Si等元素）制备，工艺如下图所 示。回答下列问题： 相关金属离子c0(Mn+)=0.1 mol L1形成氢氧化物沉淀的 pH 范围如下： 金属离子 Mn2+ Fe2+ Fe3+ Al3+ Mg2+ Zn2+ Ni2+ 开始沉淀的 pH 8.1 6.3 1.5 3.4 8.9 6.2 6.9 沉淀完全的 pH 10.1 8.3 2.8 4.7 10.9 8.2 8.9 （1）“滤渣1”含有S和_；写出“
2、溶浸”中二氧化锰与硫化锰 反应的化学方程式_。 （2）“氧化”中添加适量的MnO2的作用是将_。 （3）“调pH”除铁和铝，溶液的pH范围应调节为_6之间。 （4）“除杂1”的目的是除去Zn2+和Ni2+，“滤渣3”的主要成分是_。 （5）“除杂2”的目的是生成MgF2沉淀除去Mg2+。若溶液酸度过高，Mg2+沉淀不完全， 原因是_。 （6）写出“沉锰”的离子方程式 _。 （7） 层状镍钴锰三元材料可作为锂离子电池正极材料， 其化学式为 LiNixCoyMnzO2， 其中 Ni、 Co、Mn 的化合价分别为+2、+3、+4。当 x=y= 1 3 时，z=_。 (除标明外，每空2分)（1）SiO
3、2（不溶性硅酸盐）（1分） MnO2+MnS+2H2SO4=2MnSO4+S+2H2O （2）将Fe2+氧化为Fe3+（1分） 2 （3）4.7 （4）NiS和ZnS （5）F与H+结合形成弱电解质HF，MgF2Mg2+2F平衡向右移动 （6）Mn2+2 3 HCO=MnCO3+CO2+H2O （7） 1 3 【解析】 本题结合工艺流程考查元素化合物间的相互转化与物质的分离提纯等，考查的 核心素养是证据推理与模型认知。 （1）硫化锰矿中硅元素主要以 SiO2或不溶性硅酸盐形式 存在，则“滤渣 1”的主要成分为 S 和 SiO2（或不溶性硅酸盐） 。结合“滤渣 1”中含 S，可 知“溶浸”时 M
4、nO2与 MnS 在酸性条件下发生氧化还原反应生成 MnSO4 和 S，根据化合价 升价法可配平该反应。 （2） “溶浸”后溶液中含 Fe2+， “氧化”中加入的适量 MnO2能将 Fe2+ 氧化为 Fe3+3） “调 pH”除去 Fe3+Al3+ 的 pH 在 4.76 之间。 （4） “除杂 1”中加入 Na2S 能将 Zn2+和 Ni2+ 故“滤渣 3”的主要成分为 NiS 和 ZnS。 （5） “除杂 2”中 F-与 Mg2+MgF2 沉淀， 若溶液酸度过高，则 F-H+生成弱电解质 HF，导致 MgF2（s）Mg2+（aq）+2F- （aq）平衡向右移动，Mg2+不能完全除去。 （6
5、） “沉锰”时 Mn2+HCO3-反应生成 MnCO3 并放出 CO2，由此可写出离子方程式。 （7）化合物 LiNixCoyMnzO2 时，根据化合价代数和为 0 得，解得 z= 【思维拓展】 本题第（1）问中分析“滤渣 1”成分时，可结合硫化锰矿的成分和各元素性 质进行分析。硅是亲氧元素，在自然界中硅主要以熔点很高的氧化物和硅酸盐的形式存在， 硅酸盐是一大类结构复杂的固态物质，大多不溶于水，化学性质很稳定。 2018 年高考题 1.(2018 江苏，19，15 分) 以 Cl2、NaOH、(NH2)2CO(尿素)和 SO2为原料可制备 N2H4H2O(水 合肼)和无水 Na2SO3，其主要
6、实验流程如下: 3 N2H4H2O 沸点约 118 ，具有强还原性，能与 NaClO 剧烈反应生成 N2。 (1)步骤制备 NaClO 溶液时，若温度超过 40 , Cl2与 NaOH 溶液反应生成 NaClO3和 NaCl， 其离子方程式为 ;实验中控制温度除用冰水浴外，还需采取的措施是 。 (2)步骤合成 N2H4H2O 的装置如图 1 所示。NaClO 碱性溶液与尿素水溶液在 40 以下反 应一段时间后，再迅速升温至 110 继续反应。实验中通过滴液漏斗滴加的溶液 是 ;使用冷凝管的目的是 。 (3)步骤用步骤得到的副产品 Na2CO3制备无水 Na2SO3(水溶液中 H2SO3、HSO
7、3-、SO32-随 pH 的分布如图 2 所示，Na2SO3的溶解度曲线如图 3 所示)。 边搅拌边向 Na2CO3溶液中通入 SO2制备 NaHSO3溶液。 实验中确定何时停止通 SO2的实验 操作为 。 请补充完整由 NaHSO3溶液制备无水 Na2SO3的实验方案： ，用少量无水乙醇洗 涤，干燥，密封包装。 1.（1）3Cl2+6OH- 5Cl-+ClO3- +3H2O（3 分）缓慢通入 Cl2（2 分） (2)NaClO 碱性溶液（2 分） 减少水合肼的挥发（2 (3)测量溶液的 pH,若 pH 约为 4,停止通 SO2（2 边搅拌边向 NaHSO3 溶液中滴加 NaOH 溶液,测量溶
8、液 pH,pH 约为 10 时,停止滴加 NaOH 溶 液,加热浓缩溶液至有大量晶体析出,在高于 34 条件下趁热过滤（4 【解析】 本题考查物质制取的实验知识， 考查的化学核心素养是科学探究与创新意识。（1） 由题给条件，反应物为 Cl2和 NaOH，生成物为 NaClO3、NaCl、H2O，根据离子方程式书写规 则、 原子守恒、 电荷守恒以及得失电子守恒得该离子反应为： 3Cl2+6OH-=5Cl-+ClO3-+3H2O； Cl2与碱反应放热，所以要控制温度还要控制通入氯气速度。 （2）步骤是尿素和次氯酸钠 反应合成水合肼， 由题给信息水合肼能与次氯酸钠剧烈反应， 所以滴液漏斗中盛装的是次
9、氯 酸钠碱性溶液，由水合肼沸点约为 118 ，题给实验反应温度为 110 ，故使用冷凝管的 目的是减少水合肼的挥发。 （3）由题图 2 所给 pH 与各粒子摩尔分数关系可知，在 pH 约 4 为 4 时，溶液中 HSO3-浓度最大，此时可停止通 SO2气体；由 NaHSO3制备 Na2SO3，是向 NaHSO3溶液中加入 NaOH 溶液，由题图 2 可知在 pH 约为 10 时，SO32-浓度最大，此时停止 加入 NaOH，再由 Na2SO3的溶解度曲线可知，过滤温度应高于 34 。实验方案为：边搅拌 边向 NaHSO3溶液中滴加 NaOH 溶液，测量溶液 pH，pH 约为 10 时，停止滴加
10、 NaOH 溶液， 加热浓缩溶液至有大量晶体析出，在温度高于 34 2017 年高考题 1.【2017 年高考全国卷年高考全国卷卷卷 26 题】题】水泥是重要的建筑材料。水泥熟料的主要成分为 CaO、 SiO2，并含有一定量的铁、铝和镁等金属的氧化物。实验室测定水泥样品中钙含量的过程如 图所示: 回答下列问题: (1)在分解水泥样品过程中，以盐酸为溶剂，氯化铵为助溶剂，还需加入几滴硝酸。加入硝 酸的目的是 ，还可使用 代替硝酸。 (2)沉淀 A 的主要成分是 ，其不溶于强酸但可与一种弱酸反应，该反应的化学方程 式为 。 (3)加氨水过程中加热的目的是 。沉淀 B 的主要成分为 、 (写化学式)
11、。 (4)草酸钙沉淀经稀 H2SO4处理后，用 KMnO4标准溶液滴定，通过测定草酸的量可间接获知 钙的含量，滴定反应为:MnO42- +H+H2C2O4Mn2+CO2+H2O。实验中称取 0.400 g 水泥样 品，滴定时消耗了 0.050 0 mol L-1的 KMnO4溶液 36.00 mL，则该水泥样品中钙的质量分数 为 。 【答案】(1)将样品中可能存在的 Fe2+氧化为 Fe3+ H2O2 (2)SiO2(或 H2SiO3) SiO2+4HFSiF4+2H2O(或 H2SiO3+4HFSiF4+3H2O) (3)防止胶体生成，易沉淀分离 Al(OH)3 Fe(OH)3 (4)45.
12、0% 【解析】 本题结合实验室测定水泥样品中钙含量的流程考查元素化合物、 物质分离提纯等知 识的应用。 (1)水泥熟料中的 CaO 和铁、铝、镁等金属的氧化物均能溶于盐酸，加入硝酸能 将水泥样品中可能含有的 Fe2+氧化为 Fe3+，为了不引入新杂质，还可用 H2O2代替硝酸。(2) 根据图示流程可知， 不溶于盐酸和硝酸的沉淀 A 为 SiO2(或 H2SiO3)， SiO2(或 H2SiO3)能溶于 弱酸氢氟酸，生成 SiF4和 H2O。(3)加入氨水调节溶液的 pH=45 的过程中加热，能防止胶 体生成，易沉淀分离，结合流程图可知，沉淀 B 的主要成分是 Al(OH)3和 Fe(OH)3。
13、(4)根据 反应中转移电子数相等可找出关系式 2 MnO42-5H2C2O4，结合消耗 KMnO4溶液的浓度和体 积可求出 n(H2C2O4)=4.5 10-3 mol，则该水泥样品中钙的质量 分数为 100%=45.0%。 5 2， ， 【 【2017 年高考全国卷年高考全国卷卷卷 27 题】题】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)步骤的主要反应为:FeO Cr2O3+Na2CO3+NaNO3Na2CrO4+Fe2O3+CO2+NaNO2 上述反应配平后 FeO Cr2O3与
14、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 步骤的反应类型是 。 (5)某工厂用m1 kg铬铁矿粉(含Cr2O3 40%)制备K2Cr2O7， 最终得到产品m2 kg， 产率为 。 【答案】(1
15、)27 陶瓷在高温下会与 Na2CO3反应 (2)Fe Al(OH)3 (3)小 2Cr2O42-+2H+Cr2O72-+H2O (4)d 复分解反应 (5) 100% 【解析】本题考查以铬铁矿为原料制备重铬酸钾的工艺流程分析。 (1)1 mol FeO Cr2O3参与 反应共失去 7 mol 电子，而 1 mol NaNO3参与反应得到 2 mol 电子，根据得失电子守恒，二 者的系数比为 27。由于高温下碳酸钠能与陶瓷中的二氧化硅发生反应，所以该步骤不能 使用陶瓷容器。(2)步骤中生成的氧化铁因不溶于水而进入滤渣 1，所以滤渣 1 中含量最多 的金属元素是 Fe。结合流程图可知，滤渣 2
16、的主要成分是氢氧化铝及含硅杂质。(3)滤液 2 中存在平衡:2Cr2O42-+2H+Cr2O72-+H2O，氢离子浓度越大(pH 越小)，越有利于平衡正 向移动，所以步骤应调节滤液 2 的 pH 使之变小。(4)根据题图，可知温度越低，K2Cr2O7 的溶解度越小，析出的重铬酸钾固体越多，故 d 项正确。步骤中发生的反应为 Na2Cr2O7+2KCl K2Cr2O7+2NaCl，其属于复分解反应。(5)该铬铁矿粉中 Cr2O3的物质的 6 量为，根据 Cr 元素守恒可求得 K2Cr2O7的理论质量 m0= 294 g mol-1 10-3 kg g-1= kg，所以产品的产率为 100%= 1
17、00%。 3. 【2017 高考海南卷高考海南卷 17 题】题】（10 分） 以工业生产硼砂所得废渣硼镁泥为原料制取 MgSO4 7H2O 的过程如图所示： 硼镁泥的主要成分如下表： MgO SiO2 FeO、Fe2O3 CaO Al2O3 B2O3 30%40% 20%25% 5%15% 2%3% 1%2% 1%2% 回答下列问题： （1）“酸解”时应该加入的酸是_，“滤渣 1”中主要含有_（写化学式）。 （2）“除杂”时加入次氯酸钙、氧化镁的作用分别是_、_。 （3）判断“除杂”基本完成的检验方法是_。 （4）分离滤渣 3 应趁热过滤的原因是_。 【答案】（1）H2SO4（1 分） SiO
18、 2（1 分）（2）将 Fe2+氧化为 Fe3+（2 分）调 节溶液 pH， 使 Fe3+、 Al3+形成氢氧化物沉淀除去 （2 分） （3） 取滤液将其酸化后滴加 KSCN 溶液，若溶液未变红，则说明除杂完全（2 分） （4）防止 MgSO4 7H 2O 结晶析出（2 分） 【解析】（1）由于制取的产品是 MgSO4 7H2O，所以“酸解”时应加入硫酸。“滤渣 1”的成分 是难溶于硫酸的物质，根据硼镁泥的主要成分可知“滤渣 1”中主要含有 SiO2，当然也会有少 量的 B2O3以及“酸解”时生成的微溶性的 CaSO4。（2）次氯酸钙具有强氧化性，能将 Fe2+ 氧化为 Fe3+，便于沉淀分离
19、。加入 MgO 可以消耗过量的硫酸，调节溶液的 pH，使 Fe3+、 Al3+形成氢氧化物沉淀而除去。（3）“除杂”基本完成时，溶液中不存在 Fe3+，可以通过检 验溶液中是否含有 Fe3+来判断“除杂”是否完成。（4）较低温度下，MgSO4 7H2O 的溶解度 减小，会结晶析出，造成损失。所以分离滤渣 3 应趁热过滤。 【名师点睛】快速解答化工流程题的技巧：（1）化工流程题中，一般情况下各个问题相对 独立，无连带效应，一个问题解决不了一般不会影响下一个问题的解决。所以遇到不会做的 题目，要舍得放弃。（2）对于超纲知识，题目中要么有信息提示，要么与答题无关，不必 细究。（3）每题中基本上都有与
20、流程图无关的问题，可以直接根据已有的知识去完成。例 如过滤或洗涤沉淀的操作、方程式的书写以及有关计算等。 20162013 年高考题 1【2016 年高考北京卷】年高考北京卷】（12 分）以废旧铅酸电池中的含铅废料(Pb、PbO、PbO2、PbSO4 及炭黑等)和 H2SO4为原料，制备高纯 PbO，实现铅的再生利用。其工作流程如下: 7 (1) 过 程 中 ， 在 Fe2+催 化 下 ， Pb 和 PbO2反 应 生 成 PbSO4的 化 学 方 程 式 是 。 (2)过程中，Fe2+催化过程可表示为: i.2Fe2+PbO2+4H+2Fe3+PbSO4+2H2O ii. 写出 ii 的离子
21、方程式: 。 下列实验方案可证实上述催化过程。将实验方案补充完整。 a.向酸化的 FeSO4溶液中加入 KSCN 溶液，溶液几乎无色，再加入少量 PbO2，溶液变红。 b. 。 (3)PbO 溶解在 NaOH 溶液中，存在平衡:PbO(s)+NaOH(aq) NaHPbO2(aq)，其溶解度 曲线如图所示。 过程的目的是脱硫。滤液 1 经处理后可在过程中重复使用，其目的是 (选填 序号)。 A.减少 PbO 的损失，提高产品的产率 B.重复利用 NaOH，提高原料的利用率 C.增加 Na2SO4浓度，提高脱硫效率 过 程 的 目 的 是 提 纯 。 结 合 上 述 溶 解 度 曲 线 ， 简
22、述 过 程 的 操 作: 。 【答案】(1)Pb+PbO2+2H2SO4 2PbSO4+2H2O (2)2Fe3+Pb+ 2Fe2+PbSO4 b.取 a 中红色溶液，向其中加入铅粉后，红色褪去 (3)A、 B 向 PbO 粗品中加入一定量的 35% NaOH 溶液， 加热至 110 ， 充分溶解后， 趁热过滤，冷却结晶，过滤得到 PbO 固体 【解析】 8 (1)根据题给化学工艺流程知， 过程中， 在 Fe2+催化下， Pb、 PbO2和 H2SO4反应生成 PbSO4 和水，化学方程式为 Pb + PbO2 + 2H2SO4 2PbSO4+ 2H2O。(2)催化剂通过参加反应，改 变反应历
23、程，降低反应的活化能，加快化学反应速率，而本身的质量和化学性质在反应前后 保持不变。根据题给信息知，反应 i 中 Fe2+被 PbO2氧化为 Fe3+，则反应 ii 中 Fe3+被 Pb 还原 为 Fe2+，离子方程式为 2Fe3+Pb+ PbSO4+2Fe2+。a 实验证明发生了反应 i，则 b 实验须证明发生了反应 ii， 实验方案为:取 a 中红色溶液少量， 加入过量铅粉， 充分反应后， 红色褪去。 (3)过程的目的是除硫， 操作过程中会加入过量的 NaOH， 通过题给条件可知， 部分 PbO 溶解在 NaOH 溶液中， 故滤液 1 中会有过量的 NaOH 和 PbO 溶解在 NaOH
24、溶液中 产生的 NaHPbO2，重复使用滤液 1，可减少 PbO 的损失，提高产率，且 NaOH 也得到了重 复利用，提高了原料的利用率。过程是从粗产品中得到纯产品，结合溶解度曲线，可选 用重结晶操作。根据条件可知，粗品中含有炭黑，需要趁热过滤，然后冷却结晶，过滤得到 纯产品。 【考点定位】本题主要是考查化学工艺流程分析，催化剂，离子方程式书写，化学实验方案 的设计，物质的分离、提纯，平衡移动原理的应用等。 【名师点晴】化学高考试题的发展趋势必然是重视与生产、生活的紧密联系，但不管如何灵 活多变， 工业生产离不开反应原理中的方向、 速率和限度问题。 该题以铅的再生利用为载体， 考查了陌生方程式
25、书写、元素化合物性质、速率平衡、转化率等问题，综合性较强。第（3） 问不太好分析，需要结合图像及题目的前后信息来解决。 2 【 【2016 年高考海南卷】年高考海南卷】 （8 分）KAl(SO4)2 12H2O（明矾）是一种复盐，在造纸等方面应用 广泛。实验室中，采用废易拉罐（主要成分为 Al，含有少量的 Fe、Mg 杂质）制备明矾的 过程如下图所示。回答下列问题： （1）为尽量少引入杂质，试剂应选用_（填标号） 。 AHCl 溶液 BH2SO4溶液 C氨水 DNaOH 溶液 （2）易拉罐溶解过程中主要反应的化学方程式为_。 （3） 沉淀B的化学式为_； 将少量明矾溶于水， 溶液呈弱酸性， 其
26、原因是_。 （4） 已知： Kw=1.0 10-14， Al(OH)3AlO2-+H+H2O K=2.0 10-13。 Al(OH)3溶于 NaOH 溶液反应的平衡常数等于_。 【答案】 （8 分） （1）d （2 分） （2）2Al+2NaOH+2H2O=2NaAlO2+3H2 （2 分） （3）Al(OH)3 Al3+水解，使溶液中 H+浓度增大（每空 1 分，共 2 分） （4）20 （2 分） 【解析】 试题分析： （1）易拉罐（主要成分为 Al，含有少量的 Fe、Mg 杂质） ，它们都是比较活泼的 金属，都可以与酸发生反应，而 Al 可以与强碱溶液反应变为 NaAlO2进入溶液，而
27、Fe、Mg 不能与碱发生反应， 所以要以含 Al 的易拉罐为原料制取明矾， 应该用强碱 NaOH 溶液溶解， 选项 d 正确；Mg、Fe 是固体杂质留在滤渣中； （2）易拉罐溶解过程中主要反应的化学方程 式为2Al+2NaOH+2H2O=2NaAlO2+3H2，反应的离子方程式是 2Al+2OH-+2H2O=2AlO2-+3H2； （3）滤液 A 的主要成分是 NaAlO2，向其水溶液中加入 NH4HCO3溶液，AlO2-、NH4+发生盐的双水解反应，产生 Al(OH)3沉淀和 NH3 H2O，反应的 9 方程式是 AlO2-+2H2O+NH4+= Al(OH)3+NH3 H2O，所以沉淀 B
28、 化学式为 Al(OH)3；将少量 明矾溶于水，溶液呈弱酸性，其原因是该盐是强酸弱碱盐，Al3+发生水解反应，消耗水电离 产生的H+， 当最终达到平衡时溶液中c(H+)c(OH-)， 所以溶液显酸性。（4） 已知： Kw=1.0 10-14， Al(OH)3AlO2-+H+H2O K=2.0 10-13。 Al(OH)3溶于 NaOH 溶液反应的平衡常数 K= 20 100 . 1 100 . 2 )()( )()( )( )( 14 13 22 OHcHc HcAlOc OHc AlOc 。 【名师点睛】 工艺流程题， 就是将化工生产过程中的主要生产阶段即生产流程用框图形式表 示出来， 并根
29、据生产流程中有关的化学知识步步设问， 形成与化工生产紧密联系的化工工艺 试题。 制备类工艺流程题一般由多步连续的操作组成， 每一步操作都有其具体的目标、 任务。 审题的重点要放在与题设有关操作的目标、任务上，分析时要从成本角度(原料是否廉价易 得)、 环保角度(是否符合绿色化学的要求)、 现实角度等方面考虑； 解答时要看框内， 看框外， 里外结合；边分析，边思考，易处着手；先局部，后全盘，逐步深入。而且还要看清问题， 不能答非所问。要求用理论回答的试题应采用“四段论法”：本题改变了什么条件(或是什么 条件)根据什么理论所以有什么变化结论。 3【2016 年高考江苏卷】年高考江苏卷】（12 分）
30、以电石渣主要成分为 Ca(OH)2和 CaCO3为原料制备 KClO3的流程如下: (1)氯化过程控制电石渣过量、在 75 左右进行。氯化时存在 Cl2与 Ca(OH)2作用生成 Ca(ClO)2的反应，Ca(ClO)2进一步转化为 Ca(ClO3)2，少量 Ca(ClO)2分解为 CaCl2和 O2。 生成 Ca(ClO)2的化学方程式为 。 提高 Cl2转化为 Ca(ClO3)2的转化率的可行措施有 (填序号)。 A.适当减缓通入 Cl2速率 B.充分搅拌浆料 C.加水使 Ca(OH)2完全溶解 (2)氯化过程中 Cl2转化为 Ca(ClO3)2的总反应方程式为 6Ca(OH)2+6Cl2
31、Ca(ClO3)2+5CaCl2+6H2O 氯化完成后过滤。 滤渣的主要成分为 (填化学式)。 滤液中Ca(ClO3)2与CaCl2的物质的量之比 nCa(ClO3)2nCaCl2 15(填“”、 “11。 NH4NO3和(NH4)2SO4溶液水解均呈酸性,而 SO42-易和 Ca2+结合转化成 CaSO4微溶物,不利于 CaO 的溶解。(2)CaO 在 NH4NO3溶液中转化成 Ca(OH)2和 Ca(NO3)2,滤液中含有 NO3-和 OH-,若滤液中只通入 CO2,会生成 Ca(HCO3)2。 (3)铝片表面的 Al2O3与 NaOH 溶液反应转化 为 NaAlO2。 (5)放电时,负极
32、发生氧化反应,且 AlC I4-参与电极反应,其反应式为 Al-3e-+7AlC I4- 4Al2C I7-。 【考点定位】【考点定位】 本题主要考查学生对利用物质的性质和物料守恒进行对化工流程的分析， 涉及 到溶度积的应用、物质的分离、物质的性质电极、电极反应的书写等。 【名师点睛】【名师点睛】在解化工流程题是关键要利用物质的性质，分析流程中发生的反应，弄清楚每 个环节物质的去向。流程只是一个载体，考查的落脚点是元素及其化合物的性质，如铝及其 化合物、铁及其化合物等，基本化学理论，如化学平衡、电化学等，实验操作如：过滤、分 液、蒸发、萃取等。此题的综合性强，知识的涉及面广，要求有较好的基础知
33、识和知识的运 用能力。 13【2015 江苏化学】江苏化学】（12 分）以磷石膏(主要成分 CaSO4,杂质 SiO2、Al2O3等)为原料可 制备轻质 CaCO3。 (1)匀速向浆料中通入 CO2,浆料清液的 pH 和 c(SO42-)随时间变化如图。 清液 pH11 时 CaSO4 转化的离子方程式为 ;能提高其转化速率的措施 24 有 (填序号)。 A.搅拌浆料 B.加热浆料至 100 C.增大氨水浓度 D.减小 CO2通入速率 (2)当清液 pH 接近 6.5 时,过滤并洗涤固体。滤液中物质的量浓度最大的两种阴离子为 和 (填化学式);检验洗涤是否完全的方法是 。 (3)在敞口容器中,
34、用 NH4Cl 溶液浸取高温煅烧的固体,随着浸取液温度上升,溶液中 c(Ca2+)增 大的原因是 。 【答案】 (1)CaSO4+2NH3 H2O+CO2CaCO3+2NH4+SO42-+H2O 或 CaSO4+CO32- CaCO3+SO42- AC (2)S O42- HCO3- 取少量最后一次的洗涤过滤液于试管中,向其中滴加盐酸酸化的 BaCl2溶 液,若不产生白色沉淀,则表明已洗涤完全 (3)浸取液温度上升,溶液中 c(H+)增大,促进固体中 Ca2+浸出 【解析】本题主要考查以磷石膏制备轻质 CaCO3的工艺流程,意在考查考生对化工流程的综 合分析能力。(1)清液 pH11 时,通入
35、 CO2,CO2在碱性条件下转化为 C O32-,CaSO4与 C O32-反 应转化为 CaCO3和 S O42-。搅拌浆料、增大氨水浓度能提高转化速率;加热浆料至 100 , 氨水易挥发,CO2会逸出,转化速率降低;减小 CO2通入速率会降低转化速率。(2)当清液的 pH 接近 6.5 时,清液呈弱酸性,滤液中浓度最大的阴离子为 S O42-、 HC O3-。 根据沉淀转化反应知, 沉淀中可能含有(NH4)2SO4,可通过检验最后一次洗涤液中是否含有 S O42-来检验沉淀是否洗 涤完全。(3)NH4+的水解反应为吸热反应,随着浸取液温度上升,N H4+的水解程度增大,溶液中 c(H+)增
36、大,促进固体中 Ca2+浸出。 【考点定位】考查工艺流程、影响化学反应速率因素、沉淀洗涤、沉淀转化等方面的知识。 【名师点睛】本题考查工艺流程问题，在分析中首先要有很好的基本功，无论是基础知识还 是审题方面，在工艺流程中，注重分析过程，知道哪些步骤发生什么样的反应，或者此实验 操作怎样等，然后注重书写，书写要规范；此试题考查溶度积方面的知识，反应向着更难溶 的方向进行，同时也考查了影响反应速率的因素，考查学生分析问题的能力。 14【2014 年高考广东卷第年高考广东卷第 32 题】题】（16 分）石墨在材料领域有重要应用。某初级石墨中含 SiO2(7.8%)、Al2O3(5.1%)、Fe2O3
37、(3.1%)和 MgO(0.5%)等杂质。设计的提纯与综合利用工艺如 下: (注:SiCl4的沸点为 57.6 ,金属氯化物的沸点均高于 150 ) (1)向反应器中通入 Cl2前,需通一段时间 N2,主要目的是 。 (2)高温反应后,石墨中氧化物杂质均转变为相应的氯化物。气体中的碳氧化物主要 为 。由气体中某物质得到水玻璃的化学反应方程式为 。 (3)步骤为:搅拌、 。所得溶液中的阴离子有 。 (4)由溶液生成沉淀的总反应的离子方程式为 。100 kg 初级石墨最多可获得的 质量为 kg。 (5)石墨可用于自然水体中铜件的电化学防腐,完成下图防腐示意图,并作相应标注。 25 【答案】(1)排
38、出装置中的空气 (2)CO SiCl4+6NaOHNa2SiO3+4NaCl+3H2O (3)过滤 Al O2-、OH-、Cl- (4)Al O2-+CH3COOC2H5+2H2OAl(OH)3+CH3COO-+CH3CH2OH 7.8 (5)如图 【解析】本题考查元素及其化合物、电化学知识,意在考查考生对化工流程的分析能力。(1) 向反应器中通入Cl2前,需通一段时间N2,主要目的是排尽反应器中的空气,防止高温下初级石 墨与空气中的 O2反应。(2)气体中的碳氧化物主要为 CO,由气体中某物质得到水玻璃, 故其为含硅的化合物 SiCl4,反应方程式为 SiCl4+6NaOHNa2SiO3+
39、4NaCl+3H2O。 (3)步骤 为搅拌,并通过过滤操作将沉淀和溶液分离;由题意分析可知,所得溶液中的阴离子有 AlO2-、 Cl-、 OH-。 (4) 由 溶 液 生 成 沉 淀 , 是 将 Al O2-转 化 为 Al(OH)3, 由 题 意 可 知 Al2O32Al(OH)3,n(Al2O3)=50 mol,nAl(OH)3=100 mol, 则 mAl(OH)3=100 mol 78 g mol-1=7 800 g=7.8 kg。 (5)采用外接电源的阴极保护法将要保护的铜件作阴极, 另外 用石墨作辅助阳极, 两者都放在自然水体中,接上直流电源。 【考点定位】本题主要是考查物质的分离
40、与提纯工艺流程图分析与判断 【名师点晴】 本题以石墨为载体， 考查学生对物质的制备分析， 对题目所给信息的理解应用， 在书 写化学方程式、离子方程式的问题上，要敢于大胆想象、创新，尤其是（4）中的总离 子方程式的书写， 运用所学知识结合物质性质及流程图中所给的信息， 考查方程式叠加法的 应用，根据所给流程图对实验操作的判断，考查学生运用元素守恒法进行简单计算，把所学 电化学防护的知识运用到实际生活中，体现化学源于生活，应用于生活的命题思想。本题解 题要点：根据题目的要求分析每个操作步骤的作用，意义何在；根据流程图中的反应条件、 温度以及反应后的操作判断上步操作的目的、操作名称；根据反应条件、目
41、的写出化学方程 式、离子方程式，运用元素守恒法进行计算；最后根据物质的性质选择合适的防护方法。 17 【 【2014 年高考四川卷第年高考四川卷第 11 题】题】（16 分）污染物的有效去除和资源的充分利用是化学造 福人类的重要研究课题。 某研究小组利用软锰矿(主要成分为 MnO2,另含有少量铁、 铝、 铜、 镍等金属化合物)作脱硫剂,通过如下简化流程既脱除燃煤尾气中的 SO2,又制得电池材料 MnO2 (反应条件已省略)。 26 请回答下列问题: (1)上述流程脱硫实现了 (选填下列字母编号)。 A.废弃物的综合利用 B.白色污染的减少 C.酸雨的减少 (2)用 MnCO3能除去溶液中 Al
42、3+和 Fe3+,其原因是 。 (3)已知:25 、101 kPa 时,Mn(s)+O2 (g)MnO2 (s) H=-520 kJ/mol S(s)+O2 (g)SO2 (g) H=-297 kJ/mol Mn(s)+S(s)+2O2(g)MnSO4 (s) H=-1 065 kJ/mol SO2与 MnO2反应生成无水 MnSO4的热化学方程式是 。 (4)MnO2可作超级电容器材料。用惰性电极电解 MnSO4溶液可制得 MnO2,其阳极的电极反 应式是 。 (5)MnO2是碱性锌锰电池的正极材料。碱性锌锰电池放电时,正极的电极反应式是 。 (6)假设脱除的 SO2只与软锰矿浆中 MnO2
43、反应。按照图示流程,将 a m3 (标准状况)含 SO2的 体积分数为b%的尾气通入矿浆,若SO2的脱除率为89.6%,最终得到MnO2的质量为c kg,则除 去铁、铝、铜、镍等杂质时,所引入的锰元素相当于 MnO2 kg。 【答案】(1)A、C (2)消耗溶液中的酸,促进 Al3+和 Fe3+水解生成氢氧化物沉淀 (3)MnO2 (s)+SO2(g)MnSO4(s) H=-248 kJ/mol (4)Mn2+2H2O-2e-MnO2+4H+ (5)MnO2+H2O+e-MnO(OH)+OH- (6) 【解析】本题主要考查燃煤尾气脱硫的工艺流程分析,意在考查考生对化工流程问题的综合 分析能力。
44、(1)该工艺流程综合利用了燃煤尾气,降低了 SO2的排放,减少了酸雨的形成。 (2)MnCO3能消耗溶液中的 H+,使 Al3+、Fe3+的水解平衡不断正向进行,Al3+、Fe3+转化为相应 的氢氧化物沉淀,从而达到除杂的目的。 (3)设所给热化学方程式依次为,根据盖斯定律, 由-可得:MnO2 (s)+SO2(g)MnSO4 (s) H=-1 065 kJ/mol+297 kJ/mol+520 kJ/mol=-248 kJ/mol。 (4)电解时阳极上为Mn2+发生氧化反应:M-2e +2H2OMnO2+4H+。 (5)该原电池中,正极上为 MnO2发生还原反应。(6)根据 MnO2+SO2
45、MnSO4、 3MnSO4+2KMnO4+2H2O5MnO2+K2SO4+2H2SO4,得到的 c kg MnO2中由 SO2与软锰矿浆 反应及除去铁、铝、铜、镍等杂质时引入的 n(Mn)= mol,而与 SO2反应的软锰矿浆中 的 n(Mn)=0.4ab mol,故除杂时引入的 n(Mn)=( -0.4ab) mol,相当于 27 MnO2 的质量为( -0.4ab) 87 1 000 kg= kg。 【考点地位】本题主要是考查物质制备工艺流程的有关判断与计算 【名师点晴】本题以脱除燃煤尾气中的 SO2以及电池材料 MnO2的制备为载体，重点考查了 化学反应原理、溶液中的平衡、热化学方程式书
46、写、电极反应式书写以及计算等，题目难度 较大。该类试题从能力上考查学生阅读材料接受信息的能力、观察能力、计算能力，对知识 理解、综合运用能力，属于高考题中的中高档题，创新性较强，对学生的综合素质提出了更 高的要求。 （6）问是是答题的难点。 18.【2013 新课标全国卷新课标全国卷 1】锂离子电池的应用很广,其正极材料可再生利用。某锂离子电池 正极材料有钴酸锂(LiCoO2)、 导电剂乙炔黑和铝箔等。 充电时,该锂离子电池负极发生的反应 为 6C+xLi+xe- LixC6。现欲利用以下工艺流程回收正极材料中的某些金属资源(部分 条件未给出)。 回答下列问题: (1)LiCoO2中,Co 元素的化合价为 。 (2)写出“正极碱浸”中发生反应的离子方程式 。 (3)“酸浸”一般在 80 下进行,写出该步骤中发生的所有氧化还原反应的化学方程 式 ;可用盐酸代替H2SO4和H2O2的混合液,但缺点是 。 (4)写出“沉钴”过程中发生反应的化学方程式 。 (5)充放电过程中,发生 LiCoO2和 Li1-xCoO2之间的转化,写出放电时电池反应方程 式 。 (6)上述工艺中,“放电处理”有利于锂在正极的回收,其原因是 。在整个回收工 艺中,可回收到的金属化合物有 (填化学式)。 【答案】(1)+3
