高考化学一 化学工艺流程 五年（2018-2022）真题分类集训

微专题一化学工艺流程

名师讲真题

!真题

［湖南2021∙17,13分］Ce2(CO3)3可用于催化剂载体及功能材料的制备。天然独居石中，

钵(Ce)主要以CePo4形式存在，还含有SiO2、Al2O3,Fe2O3.CaF2等物质。以独居石为原料

制备Ce2(CO3)3∙nH2O的工艺流程如下：

①MgO调

FeCl3pH=5NH4HCO,

^H2SO4H2O溶液②絮凝剂溶液

酸性滤渣I滤渣∏滤渣In滤液

废气

回答下列问题：

(1)铀的某种核素含有58个质子和80个中子，该核素的符号为；

⑵为提高“水浸”效率，可采取的措施有

___________________________________________________________________________(至

少写两条)；

(3)滤渣In的主要成分是(填化学式)；

(4)加入絮凝剂的目的是

⑸“沉铺”过程中，生成Ce2(CO3)3HH2O的离子方程式为

常温下加入的NH4HCO3溶液呈________(填“酸性”“碱性”或“中性”)(已知：

11

［4113小20的心=1.75义10-5,H2CO3的KaI=4.4X10-7,ΛTa2=4.7×10^);

(6)滤渣H的主要成分为FePO4,在高温条件下，U2CO3、葡萄糖(C6Hi2θ6)和FePO4可制

备电极材料LiFePo4,同时生成CO和H2O,该反应的化学方程式为

悔解

本题考查了陌生元素Ce,遇到这样的情况也不要慌，究其本质，一定可以用学过的知

识解决问题。

第一步：题干三审

主要为CePO4

(1)一审原料：独居石,

杂质为Sio2、ALo3、Fe2O3,CaF2

(2)二审产物：最终产物为Ce2(CCh)3∙"H2θ,在除SiO2、Al3∖Fe3+>Ca?'外，还需要除

磷酸根离子、氟离子，再引入碳酸根离子。

(3)三审杂质：SiCh一般过滤除去；金属离子一般通过调节PH以沉淀形式除去；酸根离

子一般以沉淀或气体形式除去。

第二步：推断流程

清晰的推断思路和丰富的元素化合物知识储备是做化工流程题的前提。首先，寻找流程

的突破口：①“酸性废气”:独居石中的各成分，能和浓硫酸反应生成酸性废气的只有CaF2,

酸性废气为HF；②“水浸”：“焙烧”生成的CaSe)」是微溶物质，“水浸”后CaSo4在滤

渣I中，除CaSO4以外，SiO2也在滤渣I中；③''聚沉"：调pH=5,除去的金属离子为

Fe3+和A13+。其次，想要得到清晰的流程(如图)，需掌握元素跟踪法，要什么元素就跟踪什

么元素。由第一步中二审产物得，我们要跟踪Ce元素的去向，而Si、AKFe、Ca,F、P等

元素需在流程中除去，再引入CO32-即可。

①MgO调

浓H£0"

Ce3(COj)5∙n⅛0

酸性滤渣I滤渣Il滤渣In滤液

废气卜\、

AI(OH),

Ee(OH),

第三步：重视基础题，不失分

(1)铀的某种核素质子数为58,中子数为80,则质量数为138,该核素的符号为58l38Ceo

(2)将焙烧渣粉碎以增大固体的比表面积、加热、搅拌等均可以提高单位时间的水浸率,

从而提高水浸效率。

(3)根据推断的流程图可知，杂质中的CaF2、磷酸根离子、SiCh均以适当的方式除去，

“除磷”之后的滤液中所含的杂质金属阳离子为AF+和Fe3+,加入MgO调节pH=5生成

AI(OH)3和Fe(C)H)3,并加絮凝剂得到粒径较大的沉淀而除去，故滤渣In的主要成分为

Al(OH)3和Fe(OH)3o

第四步：难题找模型，逐题突破

(4)本题设问点较新颖，但依IFI可以找到模型。絮凝剂是为了防止胶体的生成，使其生成

粒径较大的沉淀，便于过滤而除去，和适当加热、搅拌的目的不谋而合。

(5)“沉铀”过程中Ce?'与NH4HCO3反应生成Ce2(CO3)3ZzH2O,可以明显发现Ce的化

合价未发生变化。所以利用电荷守恒和原子守恒直接配平离子方程式：2Ce3++6HCCh-+("

+

-3)H2O=Ce2(CO3)3∙nH2OI+3CO2t»判断NEHCCh溶液酸碱性的方法是比较NH4ff

HCO3的水解程度，即比较NHJ和HCo3的Kh。常温下，镂根离子的水解常数为普=

Kb

1.0×IO''4

1()V1∩-l4k---------------------

-∑----^^5.7×10l0,碳酸氢根离子的水解常数为詈=4.4XIO7以2.27Xio?则碳

1./ɔʌIOJʌ.al

酸氢钱溶液中碳酸氢根离子的水解程度大于镂根离子的水解程度，溶液显碱性。

(6)由题意可知葡萄糖作还原剂将Fe(IH)还原为Fe(II),Fe(H)与锂离子和磷酸根离子结

合生成LiFePo4,葡萄糖中碳元素被氧化为CO,Li2CO3中碳元素从+4价降低到+2价，结

合得失电子守恒、质量守恒，可得反应的化学方程式为6FePO4+3Li2CO3+C6H12O6=≡=

6LiFePO4+9COt+6H2Ot。

名师悟真题

I思维模型

1.流程剖析

’第一问:原料里面有什么？

第二问:从分类角度看，这些物质具有哪些性质？

脑中四问

4第三问:最终要什么？

〔第四间：多余的杂质都是怎么除去的？

〃元素线：酸浸、碱浸、氧化剂、还原剂、萃取剂、反萃剂。这些操作的设置或试剂的加

入的目的是使流程中的一种或多种物质转化为其他物质，完成物质转化或达到除杂

心中两线《目的，要特别注意在物质转化过程中是否存在价态变化。

状态线：过滤、萃取、分液、蒸储、结晶。结合物质的状态与性质，选择合适的方法进

、行分离和提纯。

2.设问角度分析

设问角度频率

①加快浸出速率的措施高频

②实验条件的选择中频

③浸出或除杂过程中涉及的化学（离子）方程式的书写高频

④陌生物质类别判断、电子式的书写_________________________________低频

⑤陌生物质中元素化合价或化学键数的判断低频

⑥分离、提纯操作及所需仪器高频

⑦物质成分判断高频

⑧分析流程中某一操作的口的高频

⑨转化率的分析判断低频

⑩勺在除杂或判断沉淀是否生成中的应用高频

⑪含量测定或热重法分析化学式中频

I知识储备

1.原料的预处理

①粉碎、研磨——减小固体的颗粒度，增大固体与液体或气体的接触面积，加快反应速

②水浸——与水接触反应或溶解。

③酸浸——与酸接触反应或溶解,使可溶性金属阳离子进入溶液,不溶物通过过滤分离。

④碱浸——除去油污，除去铝片氧化膜，溶解铝、氧化铝、二氧化硅等。

⑤灼烧(煨烧)一使固体在高温下分解或改变结构。

⑥焙烧——高温下使物质氧化、分解等。

⑦水洗一一通常是为了除去水溶性杂质。

注：提高浸出率的方法：适当升高温度；适当增大酸或碱的浓度：搅拌；将矿物粉碎、

减小矿粉直径；延长浸取时间等。

2.除杂

杂质或其核心元素除去方式

Fe、Al等金属元素_________________调PH转化为氢钝化物沉淀__________________

SiO2直接过滤除去或转化为H2SiO,

Mg、Ca等金属元素_____________________转化为氟化物沉淀_____________________

Mn元索可转化为氟化物沉淀,也可转化为MnO2

3.条件的控制

”控制PH①目的：使某些金属离子形成氢氧化物沉淀而分离

②方法：加入能消耗H'的物质且不引入新的杂质。如要除去Cu?+中混

有的Fe?+,可加入CU0、CU(OH)2、Cu2(OH)2CO3等来调节溶液的PH

控制体系的环境氛围①蒸发或结晶时，加入相应的酸或碱来抑制某些盐的水解

②需要在HCl气流中干燥FeCI3、AlCI3、MgCI2等的含水晶体，抑制弱

碱阳离子的水解并带走因分解产生的水汽

③营造还原性氛围，防止还原性物质被氧化。如加入铁粉防止Fe?+被氧

化

3

④加入氧化剂进行氧化，如加入绿色氧化剂H2O2WFe?+氧化为Fe%

绿色氧化剂H2O2的优点：不引入新杂质，对环境无污染

控制温度①加热：加速溶解、加快反应速率或促进平衡向某个方向移动(如促进水

解生成沉淀)

②降温：防止某物质在高于某温度时分解或促进平衡向某个方向移动

③控制温度在一定范围内：综合多方面因素考虑。如使反应速率不至于

太慢、抑制或促进平衡移动、防止反应物分解、防止副反应发生、使催化

剂的催化活性最高等

④若题目中出现了包括产物在内的各种物质的溶解度信息，则要根据它

们的溶解度随温度升高而改变的情况，寻找合适的分离方法

趁热过滤①防止过滤一种晶体或杂质的过程中，因温度下降而析出另一种晶体

②若首先析出的是产品，则防止降温时析出杂质而影响产品纯度(目的

是提高产品纯度)：若首先析出的是杂质，则防止产品在降温时结晶而损

耗(目的是提高产品的产率)

③方法：将漏斗先置于热水中预热

产品洗涤①冷水洗涤：洗去晶体表面的杂质离子，减少洗涤过程中的溶解损耗

②有机物(如乙醉)洗涤：洗去晶体表面的杂质离子，降低晶体的溶解损

耗，且易于干燥

煮沸促进水解，防止胶体的生成，便于过滤分离；除去溶解在溶液中的气体，

如氧气

加氧化剂氧化某物质，转化为易于被除去(沉淀)的离子

加碱性物质调节pH,促进金属阳离子水解生成沉淀

4.分离和提纯

①结晶——不含结晶水：蒸发结晶[NaCl(aq)-NaCl(S)];含结晶水或受热易分解：蒸发

浓缩、冷却结晶、过滤、洗涤、干燥[CuSO"aq)—CUSO4∙5H2θ(s)];易水解：在氯化氢气流

中蒸发浓缩、冷却结晶、过滤、洗涤、干燥[MgCI2(aq)MgCl2∙6H2O(s)ʌ

HCl

MgCl2∙6H2O(s)——>MgCl2(s)](,

②过滤——固、液分离。

③蒸馈——互溶且沸点相差较大的液体间的分离。

④分液——互不相溶且密度不同的液体间的分离。

⑤萃取—用一种溶剂将溶质从另一种溶剂中分离出来。

⑥升华—将可直接转化为气体的固体分离出来。

⑦盐析——加无机盐使蛋白质溶液中的蛋白质的溶解度降低而析出。

考点1含金属元素物质的制备工艺流程

1.［河北2022∙15,14分］以焙烧黄铁矿FeS2(杂质为石英等)产生的红渣为原料制备钱铁

蓝Fe(NH4)Fe(CN)6颜料。工艺流程如下:

H2SO4

足量(NH4)2SO4

K[Fe(CN)]HSO

H2SO4普俚江3624

(50%)黄铁矿H2O

NaClO3

加热加热］加热

工vpH=3钱

红溶

还序铁

解

渣原①蓝

滤渣①滤渣②Ψ

母液

回答下列问题:

(1)红渣的主要成分为(填化学式)，滤渣①的主要成分为(填化学式)。

(2)黄铁矿研细的目的是

⑶还原工序中，不生成S单质的反应的化学方程式为

(4)工序①的名称为,所得母液循环使用。

(5)沉铁工序产生的白色沉淀Fe(NH必Fe(CN)6中Fe的化合价为,氧化工序发

生反应的离子方程式为

(6)若用还原工序得到的滤液制备Fe2O3XH2O和(NHSSOv所加试剂为和

(填化学式，不引入杂质)。

2.［湖南2022∙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Tiθ2,含少量V、Si和Al的氧化物杂质)为原料，制备金属钛的工艺流程如下：

C、Cb„

ɪ?

⅜4-r⅛⅛睡痈!粗TiCι4r≠~1,-------------1纯TiCLr≠~,

∣→蠹→懿---H⅛⅜⅞H⅛⅞1Γ∣------Φ⅛⅞∏τi

―----LI―

渣含、杂质

尾气处理VOCl2SiAl

已知“降温收尘”后，粗TiCI4中含有的几种物质的沸点:

物质

TiCl4VOCl3SiCI4AlCl3

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AGVO,则该反应可以自发进行。根据下图判断：60(TC时，下列反应不能自

发进行的是(填序号)。

3001——：------------------'——

200.TL(0M√Ss))÷±2CαU(g(g))∕^τ=rcTLQfe1)4+(gθ)2+f(tg(g)).一

..............1...............................................................................

100

0

-30()

-400

-500(

5006007008009001(XX)I100

'BF⅛∕<Y'∙

ZnnJ又/

A.C(s)+θ2(g)=Cθ2(g)

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

C.TiO2(S)+2C12(g)=TiCl4(g)+θ2(g)

D.Ti02(s)+C(s)+2Cl2(g)=TiCl4(g)+C02(g)

(2)TiO2与C、CL在600°C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

TiCl4COO2Cl2

4.59×1.84X3.70X5.98X

分压/MPa

IO-2W2IO-210-9

①该温度下，TiO2与C、CL反应的总化学方程式为

②随着温度升高，尾气中CO的含量升高，原因是

(3)“除机”过程中的化学方程式为:“除硅、铝”过程中，

分离TiCl4中含Si、Al杂质的方法是0

(4)“除钮”和“除硅、铝”的顺序(填“能”或“不能”)交换，理由是

(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(填序号)。

A.高炉炼铁B.电解熔融氯化钠制钠

C.铝热反应制镐D.氧化汞分解制汞

3.［海南2021∙15,10分］无水FeCl3常作为芳燃氯代反应的催化剂。某研究小组设计了

如下流程，以废铁屑(含有少量碳和Sio2杂质)为原料制备无水FeCl3(S)O

已知：氯化亚飒(ClSOCI)熔点一101℃,沸点76℃,易水解。

回答问题：

(1)操作①是过滤，用到的玻璃仪器有烧杯、玻璃棒和。

(2)为避免引入新的杂质，试剂B可以选用(填编号)。

a.KMnO4溶液b.Cb水

c.Bn水d.H2O2溶液

(3)操作②是蒸发结晶，加热的同时通入HCKg)的目的是。

(4)取少量D晶体，溶于水并滴加KSCN溶液，现象是

⑸反应DfE的化学方程式为

(6)由D转化成E的过程中可能产生少量亚铁盐，写出一种可能的还原剂：

并设计实验验证是该还原剂将Fe?+还原

4.［辽宁2022/6,14分］某工厂采用辉锡矿(主要成分为B2S3,含有FeS2、Sio2杂质)

与软镒矿(主要成分为Mno2)联合焙烧法制备BiOCl和MnSO4.工艺流程如下:

(MnSO4溶液)A(MnCl2sFeeI?溶液)

已知：①焙烧时过量的MnO2分解为MmCh,FeS2转变为Fe2O3;

②金属活动性：Fe>(H)>Bi>Cu;

③相关金属离子形成氢氧化物的PH范围如下：

开始沉淀PH完全沉淀PH

Fe216.58.3

Fe3+1.62.8

Mn218.110.1

回答下列问题：

(1)为提高焙烧效率，可采取的措施为.

a.进一步粉碎矿石

b.鼓入适当过量的空气

c.降低焙烧温度

(2)Bi2S3在空气中单独焙烧生成Bi2O3,反应的化学方程式为

(3)“酸浸”中过量浓盐酸的作用为：①充分浸出BP+和Mn2+；

。

(4)滤渣的主要成分为(填化学式)。

(5)生成气体A的离子方程式为。

(6)加入金属Bi的目的是

5.［江苏202125,14分］以锌灰(含ZnO及少量PbO、CU0、Fe2O3ʌSiO2)^QFe2(SO4)3

为原料制备的ZnFe2O4脱硫剂，可用于脱除煤气中的H2S。脱硫剂的制备、硫化、再生过程

可表示为

稀硫酸Fe2(SO4)3^NaHCO3溶液含H2S煤气O2

锌灰-A霭»赢H盘

（1）“除杂”包括加足量锌粉、过滤、加H2O2氧化等步骤。除Pb2+和Cu2+外，与锌粉反

应的离子还有（填化学式）。

⑵“调配比”前，需测定ZnSo4溶液的浓度。准确量取2.5OmL除去Fe3+的ZnSO4溶

液于IOOmL容量瓶中，加水稀释至刻度；准确量取20.0OmL稀释后的溶液于锥形瓶中，滴

加氨水调节溶液pH=I0,用0.015Omol∙L^^ιEDTA（Na2H2Y）溶液滴定至终点（滴定反应为Zn2

++γ4--ZnY2-）,平行滴定3次，平均消耗EDTA溶液25.00mL。计算ZnSo4溶液的物质

的量浓度（写出计算过程）。

（3）400℃时，将一定比例H2、CO,CO2和H2S的混合气体以一定流速通过装有ZnFe2O4

脱硫剂的硫化反应器。

①硫化过程中，ZnFe2O4与H2、H2S反应生成ZnS和FeS,其化学方程式为

②硫化一段时间后，出口处检测到COSo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，该反应过程可描述为

（4）将硫化后的固体在N2:02=95:5（体积比）的混合气体中加热再生，固体质量随温度

变化的曲线如图所示。在280〜400°C范围内，固体质量增加的主要原因是

6.［福建2021∙ll,13分］四钥酸锭是铜深加工的重要中间产品，具有广泛的用途。一种

以铝精矿（主要含MOS2,还有CU、Fe的化合物及SiO2等）为原料制备四铝酸镂的工艺流程

如图甲所示。

铝

精

矿

O

∙2H

O

)Mo

(NH

2

3

41

粉42

碎

母液

滤渣

,浸渣

CO

气体

甲

题：

下列问

回答

。

氮肥

制取

后可

吸收

用

的气体

”产生

“焙烧

(1)

2

有

措施

率的

浸出

内铜

时间

单位

提高

^»

MoO

化为

o3转

，Mo

"时

浸出

(2)“

4

超

出温度

。当浸

乙所示

响如图

率的影

铝浸出