2023年高考化学工艺流程题复习

无机工艺流程题

考情分析

考（1）本专题为必考内容，其中微专题1三年三考，微专题2三年三考，微专题3为冷

情考点，微专题4三年三考。

分（2）命题时常以陌生金属（尤其是第四周期过渡金属）及其化合物的制备流程为素材

析（背景）。

（3）主要考查物质结构、化学实验基础、陌生化学方程式的书写、电化学知识、沉淀

溶解平衡、化学计算等。

（4）预测2023年该专题的考查形式和知识点大概率延续以往的特点，考查角度更体现

应用性和创新性。

新情境下陌生方程式的书写

突破核心整合

不同类型反应方程式的书写

（1）氧化还原反应方程式的书写方法

’根据题目中的流程图或题干信息，'

确定部分反应物和部分生成物

x.________________________________________________y

［判断反应中变价元素的化合价并利用元素化合价的］

［升降判断出氧化剂、还原剂、氧化产物和还原产物）

_____________________________________________________________________

II'

按“氧化剂+还原剂一还原产物+氧化产物”

I1

写出方程式，并按化合价升降原则写出参与氧化

还原反应的各物质的化学计量数

\_________________________________________________________________________________________________________________/

［根据原子守恒，补充其他反应物和生成物，一般'

、为水.酸（H+）或碱（OH-）,

注意：氧化还原反应的离子方程式的配平需要用到的守恒关系为得失电子守恒、电荷守恒、

原子守恒。

（2）非氧化还原反应：结合物质性质和实际反应判断产物。

高考经典再研

典例［2022全国甲，26节选］硫酸锌（ZnSOJ是制备各种含锌材料的原料，在防腐、电镀、

医学上有诸多应用。硫酸锌可由菱锌矿制备，菱锌矿的主要成分为Z11CO3,杂质为Si。？以及

Ca、Mg、Fe、Cu等的化合物。其制备流程如下：

菱锌矿H2SO4XKMnO4Zn粉

焙

浸

烧

取

滤渣①滤渣②滤渣③

HF

滤液④脱钙镁一滤液③

ZnSO-7HO

42过滤

滤渣④

本题中所涉及离子的氢氧化物溶度积常数如下表:

离子Fe3+Zn2+Cu2+Fe2+Mg2+

4.0x10-386.7xICT"2.2xIO-208.0XIO-161.8XIO-11

回答下列问题:

(1)菱锌矿焙烧牛成氧化锌的化学方程式为ZnCO?=ZnO+CO?T。

［解析］根据产物有氧化锌，参照碳酸钙的高温分解可写出化学方程式。

(2)为了提高锌的浸取效果，可采取的措施有—、―。

［答案］升高温度、不断搅拌、充分粉碎、适当提高硫酸浓度等(任选两个，答案合理即可)

［解析］为了提高浸取效果，可以从浓度、温度、接触面积等角度考虑。

(4)向80〜90℃的滤液①中分批加入适量KMnCU溶液充分反应后过滤，滤渣②中有

MnO2,该步反应的离子方程式为MnO7+3Fe?++7H?O=MnO?J+3Fe(0H)?F+5H+。

［解析］根据题意可知，反应中MnO1转化为Mn()2,说明另一反应物具有还原性，只能是

Fe2+；pH=5时，产物为Fe(0H)3。

情境素材菱锌矿制备硫酸锌流程

考查角度物质推断、分离与提纯、离子方程式的书写

素养立意宏观辨识与微观探析、变化观念与平衡思想、证据推理与模型认知

变式.钛酸锂电池是一种较安全的锂离子电池，利用钛酸锂(52U。3)废料(含有少量碳、银

和铁元素)，回收其中的有价金属锂和钛并制备高附加值的碳酸锂和二氧化钛产品。工艺流

程如图所示：

浸出渣一|固相烧结—TiO,

L酸

钛酸锂

浸稀硫酸

废料丁

浸出液卜Li2c03

滤渣尾液

(1)Li2TiO3中Ti的化合价为土4。

(2)酸浸时生成钛酸(艰027电0),提高酸浸速率的措施有：适当提高酸的浓度、升高温

度(写出一条即可)。(写■-条即可)

[解析]酸浸时生成钛酸(TiO2TH2。)，提高酸浸速率的措施，可以从浓度、温度以及接触面

积等方面考虑，因此提高酸浸速率的措施为适当提高酸的浓度、升高温度等。

(3)浸出渣中含有钛酸和少量C。

[解析]废料中含有少量C,C不和稀硫酸反应，因此浸出渣中含有钛酸和少量C。

1615

(4)已知：Ksp[Fe(OH)2]=10-,/Csp[Ni(OH)2]=10-。常温时通过调节溶液pH大于

9,达到除杂目的。若要将银、铁从浸出液中分步除去，达到分离银和铁的目的，方案为先

用氧化剂(如H'O?)把Fe2+氧化为Fe3+,再将pH调节至4〜5,过滤,然后继续调pH,

过滤得到Ni(OH)2。

[解析]根据Ksp[Fe(OH)2]<Ksp[Ni(OH)2]，可知调pH时Fe?+先沉淀，Ni2+后沉淀，当Ni?+完

全沉淀时[即c(Ni2+)=1xlOTmol.],c(OH-)=-L-1=10-5mol-L-1,则

应调节溶液的pH大于9oFe(OH)2与Ni(OH)2的溶度积常数相差不大，若将银、铁从浸出液

中分步除去，以达到分离银和铁的目的，先用氧化剂(如%。2)把Fe2+氧化为Fe3+,然后

将pH调节为4〜5,过滤，可除去浸出液中的铁。

(5)用碳酸钠“沉锂”的离子方程式为2Li++COg=Li2c0?J:碳酸钠的添加量(理论

用量的倍数)对Li2c。3的回收率及纯度影响如图所示。代表Li2c。3纯度的曲线为a(填

“a"或"b")o

90100

线

史

甜8599

胡

娶80

斌

回7598W

睡70

繇

翻0.

97强

番

9596

1.001.051.101.151.201.25

碳酸钠理论用量的倍数

［解析］用碳酸钠“沉锂”的离子方程式为2Li++CO?"=Li2cO31；当碳酸钠的浓度增大,

碳酸根离子浓度增大，Li2c。3的回收率增大，但钠离子形成的盐被包裹进碳酸锂沉淀中会

降低碳酸锂的纯度，因此代表Li2c。3纯度的曲线为a。

（6）工业上向尾液中加入Na3PO4的目的是AB（填字母）。

A.进一步回收金属锂B.得到产品Li3P。4

C.除杂D.污水处理

［解析］工业上向“尾液”中加入Na3P。4的目的是进一步回收金属锂、得到Li3Po4。

模拟对点演习

1.［2022江西九江二模节选］以碳酸铳铜矿（主要成分为MnC（）3、CuCO3,还含有Fe2（）3、

FeO等杂质）为原料制备硫酸镒的一种工艺流程如下：

NH4HCO3和

氨水的混合物H2SO4

碳

H2sO,MnO2MnCO,NH3沉镒溶解

酸I匕

镒酸氧沉加热赶氨||系列操作

铜浸化铁一s

矿「CU(0H)2MnSO-HO

Fe(OH).42

匕

氧

时，反应的离子方程式为MnO?+2Fe2++4H+—一2Fe3++MM++2H?0。

可用一种试剂检验氧化后的溶液中是否含有Fe2+,该试剂为K31Fe（CN）6］（或KMnO”）溶

液（写化学式）。

2++3+2+

［解析］“氧化”时，反应的离子方程式为MnOz+2Fe+4H=2Fe+Mn+2H2O。

Fe2+和铁氟化钾反应会生成蓝色沉淀，可以用K31Fe（CN）6］溶液来检验；Fe?+有还原性，可

以使酸性高锦酸钾溶液褪色，也可以用酸性高镒酸钾溶液来检验。

(2)加入MnC03调节pH=3.3时可以将Fe3+转化为Fe(0H)3而除去，该反应的离子方程

式为3MnC0?+2Fe3++3H20=2Fe(OH)3+3MM++3c0?T□

3+2+

［解析］该反应的离子方程式为3MnC()3+2Fe+3H2O=2Fe(OH)3+3Mn+3CO2T。

2.［2022河北秦皇岛二模节选］以锌灰(含ZnO及少量PbO、CuO、Fe2O3>SiO2)和

Fe2(S04)3为原料制备的ZnFe2()4脱硫剂，可用于脱除煤气中的hS。脱硫剂的制备、硫

化、再生过程可用下图表示：

Fe^SO^NaHCO3

(1)“除杂”包括加足量锌粉、过滤、加小。2氧化等步骤。除Pb2+和CM+外，与锌粉反

应的离子还有Fe3+、H+。

［解析］“除杂”加足量锌粉，硫酸铜、硫酸铁、硫酸都能与锌反应，除Pb2+和CM+外，与

锌粉反应的离子还有Fe3+、H+。

(2)400。(：时，将一定比例出、CO、CO2和H2s的混合气体以一定流速通过装有ZnFe2()4

脱硫剂的硫化反应器。

①硫化过程中，ZnFe2()4与％、H2s反应生成ZnS和FeS,其化学方程式为ZnFe2。/+

4000c

3H2s+H?=ZnS+2FeS+4H?00

［解析］硫化过程中，ZnFe2()4与电、H2s反应生成ZnS和FeS,其化学方程式为ZnFe2()4+

400℃

3H2s+%=ZnS+2FeS4-4H2O。

②硫化一段时间后，出口处检测到COS。研究表明ZnS参与了H2s与CO2生成COS的反应，

反应前后ZnS的质量不变，该反应过程可用化学方程式表示为ZnS+CO2=ZnO+COS；

ZnO+H?S=ZnS+H?。»

［解析］硫化一段时间后，出口处检测到COS0研究表明ZnS参与了H2s与CO2生成COS的反

应，反应前后ZnS的质量不变，ZnS为催化剂，该反应过程用化学方程式表示为ZnS+

CC)2=ZnO+COS；ZnO+H2S=ZnS4-H20□

微专题2第四周期过渡元素及其化合物

突破核心整合

Sc・铳

1.金属Sc非常活泼，室温下易与氧气、卤素单质、二氧化碳及水作用，在加热条件下与氮、

磷、碑等作用，Sc与所有的无机酸都起反应,在浓碱中缓慢溶解。

2.铳的化学性质与铝相似，在水溶液中以Sc(III)存在;SC2O3是弱碱性氧化物，水合物为

Sc2O3•nH2OO

Sc2O34-6HNO3=2SC(NO3)3+3H2O

3+

2SC+60H~=Sc2O3•3H2O

2SC(OH)3=SC2O3+3H2O

3

SC(OH)3+30H-=[SC(OH)6]-

3+

2Sc+3H2C2O4=SC2(C2O4)3J+6H+

△

2SC2(C2O4)3+3O2=2SC2O3+12CO2

Ti——钛

1.单质:钛的表面存在致密的氧化膜。常温下钛不与水、空气、稀酸反应。钛能溶解于热浓盐

酸或热浓硫酸，可溶于氢氟酸。

2Ti+6HC1(浓)=2TiCl3+3H2T

2Ti+3H2so式浓)&Ti2(SC)4)3+3H2T

2.TiO2:白色粉末，不溶于水，也不溶于稀酸，但溶于氢氟酸、热浓硫酸，也可用作催化

剂，具有两性(以碱性为主)。

Ti02+2H2so式浓)=Ti(S04)2+2H2O

Ti02+H2so式浓)=Ti0S04+H20

Ti02+BaCO3=BaTiO3(偏钛酸钏)+C02T

3.TiC14：常温下为无色液体，在水中或潮湿空气中都易水解，遇空气产生白烟，可用作烟幕

弹。

TiCI4+3H2O=H2TiO3I+4HC1

V------帆

1.存在形式

水溶液中不存在V5+,+5价机主要以轨氧基离子(VO]、V03+)或含氧酸根离子(V0]、

V0广)等形式存在。+4价机在水溶液中以V02+存在。

2.常见物质

(1)单质

钮在常温下不与空气、水、非氧化性酸和碱等反应。V可溶于氧化性酸、王水和氢氟酸，高

温下可与熔融态的碱反应。

2V+6HF=2VF3+3H2T

V+6HNC)3=V0(N()3)2+3H2O+4N02T

(2)V2O5——两性氧化物

V2O5­%H20+6NaOH=2Na3V044-(3+x)H2O

V20s+H2SO4=(VO2)2SO4+H20

(3)专凡盐

△

2NH4VO3=V2O5+2NH3T+H20

2++2+3+

VO1+Fe+2H=VO+Fe+H20

+2+

2Voi+H2c2O4+2H=2VO+2CO2T+2H2O

Cr——铭

1.存在形式

Cr(II):Cr2+

Cr(III):Cr3+(酸性介质)

CrOj、Cr(OH)；(碱性介质)

Cr(VI):Cr20^-(酸性介质)

CrO广(碱性介质)

2.常见物质

(1)Cr——最硬的金属

化学性质稳定，常温下,放在空气中或浸在水中不会生锈。

(2)Cr2O3——两性氧化物

Cr2O3+3H2sC)4=Cr2(S04)3(绿色)+3H2O

Cr2O3+2NaOH+3H2。=2NaCr(0H)4(亮绿色)

(3)Cr(OH)3一一两性氢氧化物

+3+

Cr(OH)3+3H=Cr+3H2O

-

Cr(OH)3+OH=CrOj+2H2O

(4)格盐

H+

CrOj-o*Cr2°7-

(黄色)(橙红色)

2++

Cr2O^-+2Ba+H20=2BaCrO41(黄色)+2H

+

Cr2O^+2Pb2++H2O=2PbCrO41(黄色)+2H

-++

Cr2O^+4Ag+H20=2Ag2CrO4I(红棕色)+2H

Mn---镒

1.单质

△

Mn+2H2。=H2T+Mn(OH)2

Mn+2H+=Mi?++&T

熔融

2Mn+4K0H+3O2三2K2MnO4+2H2O

2.MnO2

不溶于水和硝酸，与纯碱和氧化剂共熔，放出二氧化碳并生成镒酸盐。

3.Mn(OH)2

2+

Mn+20H-=Mn(OH)21(白色)

2Mn(OH)2+。2=2MnO(OH)21(棕褐色)

4.镒盐

2++

3Mn+2MnO；+2H2O=5MnO2X4-4H

2+

2Mn+5Pb。2+4H+=2MnO；+5Pb2++2H20

3MnO^~+2H2O=MnO2I+2MnO；+40H-

+

3MnOi-4-4H二MnO2I+2MnO；+2H2O

Fe——铁

l.(NH4)2SO4-FeS04­6H2O——摩尔盐

定量分析中常用作基准物质来标定K2O2O7或KMnCU溶液的浓度。

2.高铁酸盐的制备

-

2Fe(OH)3+3CI0+40H~=2FeO勺+3CP+5H2O

FeO+3KNO+4K0H=2KFeO+3KNO+2HO

233共熔2422

3.配合物

3+4-+

Fe+[Fe(CN)6]+K=KFe[Fe(CN)6]i

+2+3

K+Fe+[Fe(CN)6]-=KFe[Fe(CN)6]I

Co、Ni——钻、银

1.概述

铁、钻、银均属于铁系元素，性质上有许多相似之处。

2.氧化性

酸性介质中Co(III)、Ni(III)有强氧化性。

2CO(OH)34-6HC1=2COC12+Cl2T+6H2O

2Ni(OH)3+6HC1=2NiCl2+Cl2T4-6H2O

3.配合物

2+

[CO(NH3)6]有较强的还原性，易被氧化为[Co(NH3)613+。

2+3+

4[CO(NH3)6]+02+2H20=4[CO(NH3)6]+40T

Cu----铜

2+

Cu2O+2H+=Cu+Cu+H20

+

Cu2O+4NH34-H20=2[CU(NH3)2]4-20H-

2+

CU(OH)24-4NH3=[CU(NH3)4]+201

Zn——锌

物质部分性质

单质Zn熔点低，性质较活泼。4Zn+2O2+CC)2+3H2O=ZnCO3-3Zn(OH)2,

Zn+2NaOH+2H2O=Na2[Zn(OH)4]+H2T

ZnO俗称锌白，作白色颜料。溶于氨水，更易溶于NH4cl和NH3T2O的混合溶液

Zn(OH)2溶于氨水，更易溶于NH4cl和NH3,H2。的混合溶液。Zn(OH)2+

2+

4NH3=[Zn(NH3)4]+20H-

ZnC12溶液显酸性。其溶液直接蒸干得不到ZnCk。ZnCl2+H20=Zn(OH)Cl+

HC1T

ZnS难溶硫化物中唯一呈白色的，可用作白色颜料，它与BaSCU一起共沉淀(用

ZnS04和BaS反应)，形成ZnS、BaSO4混合晶体，称为“锌银白”，俗称立

德粉，是一种优良的白色颜料

ZnCO3加热分解(普通碳酸盐沉淀的性质)

高考经典再研

典例[2022湖南，17,14分]钛(Ti)及其合金是理想的高强度、低密度结构材料。以钛渣

(主要成分为TiC)2,含少量V、Si和A】的氧化物杂质)为原料，制备金属钛的工艺流程如

下:

C.CLA1

钛渣

含Si、A1杂质

已知“降温收尘”后，粗TiCLj中含有的几种物质的沸点:

物质TiCl4VOC13SiCl4A1C13

沸点//p>

回答下列问题:

(1)已知AG=△”一TAS,AG的值只决定于反应体系的始态和终态，忽略、AS随温

度的变化。若AG<0,则该反应可以自发进行。根据下图判断：600。(：时，下列反应不能

自发进行的是C。

300-1-------.-------.-------1------------------1------------------1-----------------

200--TTiO2(s)+2Cil2(g)=TiCl4(g)+62(gg))..

""■If......................

］00--------1-------1-------1-------1-------1-------

g-IIIII

劣IIIIIII二

3-300

<1-400

-500

50060070080090010001100

温度/t

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

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

C.TiO2(s)+2Cl2(g)=TiCl4(g)+O2(g)

D.TiO2(s)+C(s)+2cl式g)=TiCl4(g)+CO2(g)

［解析］若AG<0,则该反应可以自发进行，由题图可知600久时，反应Ti()2(s)+

2Cl2(g)=TiCl4(g)+O2(g)的AG>0,不能自发进行；TiO2(s)+C(s)+

2Cl2(g)=TiCl4(g)+CO2(g)的AG等于反应C(s)+O2(g)=CO2(g)的AG1与反应Ti。?。)+

2c12(g)=TiCl式g)+5(g)的AG2相加，由题图可知AG=AGi+AG2<0，可以自发进行。

(2)TiO2与C、Cl2在600久的沸腾炉中充分反应后，混合气体中各组分的分压如下表：

物质TiCLjCOC02Cl2

分压/MPa4.59x10~21.84x10-23.70xIO-25.98xIO-9

600℃

①该温度下，Ti()2与C、Cl?反应的总化学方程式为5TiO?+6C+10C1?=2co+5TiClq+

4COi;

［解析］分压之比等于物质的量之比，TiC14、co2,co都是生成物，由表中数据可得三者分

压之比约为5:4:2,根据得失电子守恒、原子守恒可写出化学方程式为5TiO2+6C+

6000c

1OC12—2CO+5TiCl4+4CO2。

②随着温度升高，尾气中CO的含量升高，原因是随温度升高，2c⑸+0JG=2C0(g)的

△G减小，C(s)+C)2(g)=CO2(g)的AG儿乎不变，更有利于2c(s)+O?(g)=2CO(g)反应

发生。

［解析］随温度升高，2C(s)+O2(g)=2CO(g)的AG减小，C(s)+O2(g)=CO2(g)的AG几乎

不变，更有利于2c(s)+02(g)=2CO(g)反应发生。

(3)“除钢”过程中的化学方程式为A1+3VOCb=AlCh+3VoeI2；“除硅、铝”过程

中，分离TiCU中含Si、AI杂质的方法是蒸你或精'溜(分饰)。

［解析］由已知信息可知除钢时该工序含锐反应物为VOCI3，与A1发生氧化还原反应，根据得

失电子守恒、原子守恒可知反应为A1+3Voeb=AlC13+3VOC12;由已知可知硅、铝以氯

化物形式存在，且其氯化物的沸点与TiCQ的沸点相差较大，可利用蒸偏或精憎(分储)的

方式进行分离提纯。

(4)“除机”和“除硅、铝”的顺序不能(填“能”或“不能”)交换，理由是若是工序

互换，将引入ACL，降低TiCL的纯度。

［解析］若是工序互换，蒸储时除去SiC14和AlCk，得到丁过丁和VOC%的混合物，在混合物中

加入A1除去了VOCb，引入了AlCk。

(5)下列金属冶炼方法与本工艺流程中加入Mg冶炼Ti的方法相似的是AC。

A.高炉炼铁B.电解熔融氯化钠制钠

C.铝热反应制镒D.氧化汞分解制汞

［解析］Mg冶炼Ti属于热还原法，故符合题意的有ACo

情境素材钛渣提纯钛的工艺流程

考查角度盖斯定律、化学反应的方向、化学方程式的书写、物质的分离与提

纯、金属冶炼

素养立意宏观辨识与微观探析、证据推理与模型认知

变式.磁选后的炼铁高钛炉渣，主要成分有Ti。？、Si02,AI2O3、MgO、CaO以及少量的

Fe2O3o为节约和充分利用资源，通过如下工艺流程回收钛、铝、镁等。

氨水

氢

)SO

(NH

4

42—

高力氧

钛滤液步化

沉

炉淀物

焙烧

渣水浸水沉

-

丁-

I淀

浸母液①

尾气渣

0

.H

TiO

2

2%

②

母液

热水

溶渣

酸酸

表：

见下

的pH

完全

沉淀

淀和

始沉

子开

属离

关金

，有

件下

艺条

该工

2+

2+

3+

3+