2020年高考化学真题-工艺流程题(习题版)

2020年高考真题工艺流程题1．（2020年山东新高考）以菱镁矿(主要成分为MgCO3，含少量SiO2，Fe2O3和A12O3)为原料制备高纯镁砂的工艺流程如下：已知浸出时产生的废渣中有SO2，Fe(OH)3和Al(OH)3。下列说法错误的是A．浸出镁的反应为B．浸出和沉镁的操作均应在较高温度下进行C．流程中可循环使用的物质有NH3、NH4ClD．分离Mg2+与Al3+、Fe3+是利用了它们氢氧化物Ksp的不同2．（2020年新课标Ⅰ）钒具有广泛用途。黏土钒矿中，钒以+3、+4、+5价的化合物存在，还包括钾、镁的铝硅酸盐，以及SiO2、Fe3O4。采用以下工艺流程可由黏土钒矿制备NH4VO3。该工艺条件下，溶液中金属离子开始沉淀和完全沉淀的pH如下表所示：金属离子Fe3+Fe2+Al3+Mn2+开始沉淀pH1.97.03.08.1完全沉淀pH3.29.04.710.1回答下列问题：(1)“酸浸氧化”需要加热，其原因是___________。(2)“酸浸氧化”中，VO+和VO2+被氧化成，同时还有___________离子被氧化。写出VO+转化为反应的离子方程式___________。(3)“中和沉淀”中，钒水解并沉淀为，随滤液②可除去金属离子K+、Mg2+、Na+、___________，以及部分的___________。(4)“沉淀转溶”中，转化为钒酸盐溶解。滤渣③的主要成分是___________。(5)“调pH”中有沉淀生产，生成沉淀反应的化学方程式是___________。(6)“沉钒”中析出NH4VO3晶体时，需要加入过量NH4Cl，其原因是___________。3．（2020年新课标Ⅲ）某油脂厂废弃的油脂加氢镍催化剂主要含金属Ni、Al、Fe及其氧化物，还有少量其他不溶性物质。采用如下工艺流程回收其中的镍制备硫酸镍晶体(NiSO4·7H2O)：溶液中金属离子开始沉淀和完全沉淀的pH如下表所示：金属离子Ni2+Al3+Fe3+Fe2+开始沉淀时(c=0.01mol·L−1)的pH沉淀完全时(c=1.0×10−5mol·L−1)的pH7.28.73.74.72.23.27.59.0回答下列问题：(1)“碱浸”中NaOH的两个作用分别是______________。为回收金属，用稀硫酸将“滤液①”调为中性，生成沉淀。写出该反应的离子方程式______________。(2)“滤液②”中含有的金属离子是______________。(3)“转化”中可替代H2O2的物质是______________。若工艺流程改为先“调pH”后“转化”，即“滤液③”中可能含有的杂质离子为______________。(4)利用上述表格数据，计算Ni(OH)2的Ksp=______________(列出计算式)。如果“转化”后的溶液中Ni2+浓度为1.0mol·L−1，则“调pH”应控制的pH范围是______________。(5)硫酸镍在强碱溶液中用NaClO氧化，可沉淀出能用作镍镉电池正极材料的NiOOH。写出该反应的离子方程式______________。(6)将分离出硫酸镍晶体后的母液收集、循环使用，其意义是______________。4．（2020年山东新高考）用软锰矿(主要成分为MnO2，含少量Fe3O4、Al2O3)和BaS制备高纯MnCO3的工艺流程如下：已知：MnO2是一种两性氧化物；25℃时相关物质的Ksp见下表。物质Fe(OH)2Fe(OH)3Al(OH)3Mn(OH)2Ksp回答下列问题(1)软锰矿预先粉碎的目的是____________，MnO2与BaS溶液反应转化为MnO的化学方程式为________。(2)保持BaS投料量不变，随MnO2与BaS投料比增大，S的量达到最大值后无明显变化，而Ba(OH)2的量达到最大值后会减小，减小的原因是________。(3)滤液I可循环使用，应当将其导入到________操作中(填操作单元的名称)。(4)净化时需先加入的试剂X为________(填化学式)。再使用氨水调溶液的pH，则pH的理论最小值为_______(当溶液中某离子浓度时，可认为该离子沉淀完全)。(5)碳化过程中发生反应的离子方程式为______________________。20202020届高考模拟试题5．（2020届河南省郑州市高三第二次质检）银系列产品广泛地应用于化工、电子电锁、材料和工业催化等领域，对含银废料中贵金属银的综合回收具有重要的研究意义。一种对银粉和AgNO3生产过程中产生的含银废料进行综合回收的工艺流程如图：回答下列问题：（1）“溶解”反应的化学方程式为______。稀硝酸能否用浓硫酸代替____（填“能”或“不能”)，原因是______________。（2）“过滤3”操作中用到的玻璃仪器是_____________。（3）“络合”步骤中需要加氨水调pH≈7.7，生成的络合物为_____________。（4）N2H4•H2O称水合肼，具有强还原性和碱性。水合肼与硫酸反应生成正盐的化学式为_______。（5）“还原”步骤中产生的气体可参与大气循环，该气体分子的电子式为_______。（6）“母液2”中溶质的化学式为______________。（7）粗银经过烘干、焙烧、电解得到纯度99.9%的银。①焙烧是在中频炉中进行，中频炉优点是加热升温速度快，氧化烧损仅为0.5%，在此焙烧目的是_______。②电解时粗银做电极阳极，阴极为不锈钢板，电解液为AgNO3、HNO3、KNO3混合溶液，电解液中HNO3和KNO3的作用分别是__________、_________。6．（2020届广东省深圳市高三第一次调研）钻钼系催化剂主要用于石油炼制等工艺，从废钴钼催化剂(主要含有、CoS和)中回收钴和钼的工艺流程如图：已知：浸取液中的金属离子主要为、、。（1）钼酸铵中的化合价为________，在空气中高温焙烧产生两种氧化物：和________(填化学式)。（2）为了加快酸浸速率，可采取的措施为________(任写一条)。（3）若选择两种不同萃取剂按一定比例(协萃比)协同萃取和，萃取情况如图所示，当协萃比________，更有利于的萃取。（4）操作Ⅰ的名称为________。（5）向有机相1中滴加氨水，发生的离子方程式为________。（6）萃取的反应原理为，向有机相2中加入能进行反萃取的原因是________(结合平衡移动原理解释)。（7）水相2中的主要溶质除了，还有________(填化学式)。（8）可用作电极，若选用电解质溶液，通电时可转化为，其电极反应式为________。7．（2020届东北三省四市联合模拟）碱式碳酸铜在烟火、农药、颜料、杀菌剂等方面应用广泛。一种以辉铜矿（Cu2S，含有SiO2和少量Fe2O3等杂质）为原料制备碱式碳酸铜的流程如图所示：已知：①有关金属离子形成氢氧化物沉淀的pH范围如下：②[Cu(NH3)4]SO4常温稳定，在热水中会分解生成NH3；③Ksp[Fe(OH)3]=4.0×10-38。回答下列问题：（1）加快“浸取”速率，除将辉铜矿粉碎外，还可采取的措施有___（任写一种）。（2）滤渣I经CS2提取后可获得一种淡黄色副产品，则滤渣I中的主要成分是___（填化学式）。回收淡黄色副产品过程中温度控制在50~60℃之间，不宜过高或过低的原因是___。（3）常温下“除铁”时加入的试剂A可用CuO，调节pH的范围为___，若加A后将溶液的pH调为5，则溶液中Fe3+的浓度为___mol/L。（4）写出“沉锰”（除Mn2+）过程中反应的离子方程式：___。（5）“赶氨”时，最适宜的操作方法是___。（6）测定副产品MnSO4·H2O样品的纯度：准确称取样品14.00g，加蒸馏水配成100mL溶液，取出25.00mL用标准的BaCl2溶液测定，完全反应后得到了4.66g沉淀，则此样品的纯度为___（保留到小数点后两位）。8．（2020届广东省佛山市质检）Na5PW11O39Cu/T1O2膜可催化污染物的光降解，一种生产工艺流程如下，回答下列问题：（1）“溶解I”发生的离子反应方程式为______________，Na2WO4(钨酸钠)在酸性条件下有较强的氧化性，该步骤不能用浓盐酸代替浓硝酸的原因是____________。（2）“除杂”时用过量有机溶剂萃取溶液中的NO3-，再通过_________方法分离杂质。（3）“溶解II”需要加入水、乙醇和稀硫酸。①加入乙醇的目的是_____________。②钛酸四丁酯水解产生TiO2和C4H9OH的化学方程式为_____。③溶液中Cu2+浓度为0.02mol·L-1，需调节pH小于________。(已知Ksp[Cu(OH)2]=2×10-20)（4）培烧温度、Na5PW11O39Cu用量对Na5PW11O39Cu/TiO2膜催化活性的影响随(时间)变化如图1、图2所示：制备Na5PWl1O39Cu/TiO2膜的最佳条件为：培烧温度_____，Na5PW11O39Cu用量_______。9．（2020届四川省泸州市高三第三次质检）金属钒主要用于冶炼特种钢，被誉为“合金的维生素”。工业上常用富钒炉渣（主要含FeO·V2O3，还有少量P2O5等杂质）制取钒的流程如下图。回答下列问题：（1）已知焙烧中先发生4FeO·V2O3+5O24V2O5+2Fe2O3反应，其氧化产物是__，进一步生成可溶性NaVO3的反应方程式为______。（2）25℃时，Ksp(NH4VO3)＝4×10-2，电离平衡常数Kb(NH3·H2O)＝1.8×10-5。“沉钒”后VO3-的浓度为mol/L，则滤液的pH为___。除OH-与VO3-外，滤液中还可能存在的阴离子是__。（3）“热解”过程产生的气体y的电子式为__。（4）硅参与高温还原反应的方程式为_____，炉渣的主要成分是__。（5）钒比铁的金属性强。工业上通过电解精炼“粗钒”可得到99.5%的纯钒，以熔融LiCl－KCl－VCl2为电解质，“粗钒”中含少量铁和硅。则“粗钒”应连接电源的___极，阴极的电极反应式为__。10．（2020届河南省焦作市高三第三次模拟）KMnO4在医疗上有广泛地应用，可用于防腐、制药、消毒等。现以软锰矿（主要成分为MnO2，含有少量Al2O3、SiO2等）为原料制备KMnO4的工业流程如图所示。（1）料渣的主要成分是____，操作2的意义是__________。（2）“调pH”的目的是__________；写出“氧化”过程中发生反应的离子方程式：________；熔融过程中，氧化剂与还原剂的物质的量之比为_______。（3）操作3的内容为蒸发浓缩、趁热过滤、洗涤、烘干，已知KHCO3、KMnO4的溶解度曲线是下图中的两种，则KHCO3、KMnO4的溶解度曲线分别是_____（填序号）。（4）用惰性电极电解K2MnO4溶液也可得到目标产物，则生成目标产物的电极反应式为___________，充分电解后，得到的溶液中溶质的主要成分是______和KMnO4。11．（2020届广东省汕头市高三一模）溴酸镉[Cd(BrO3)2]常用做分析试剂、生产荧光粉等。以镉铁矿(成分为CdO2、Fe2O3、FeO及少量的Al2O3和SiO2)为原料制备[Cd(BrO3)2]的工艺流程如下：已知Cd(SO4)2溶于水，回答下列问题：（1）为提高镉的浸取率，酸浸时可采取的措施有____________(任写两种即可)。（2）还原镉时，产生能使澄清石灰水变浑浊的气体，发生的离子反应方程式为________。（3）加入H2O2溶液的目的是_________。（4）滤渣2的主要成分为_______________(填化学式)；为检验滤液中是否含有Fe3+离子，可选用的化学试剂是__________________。（5）实际工业生产中，有时还采用阳离子交换树脂法来测定沉镉后溶液中Cd2+的含量，其原理是：Cd2++2NaR=2Na++CdR2，其中NaR为阳离子交换树脂。常温下，将沉镉后的溶液(此时溶液pH＝6)经过阳离子交换树脂后，测得溶液中的Na+比交换前增加了0.0552g/L，则该条件下Cd(OH)2的Ksp值为___________。（6）已知镉铁矿中CdO2的含量为72%，整个流程中镉元素的损耗率为10%，则2t该镉铁矿可制得Cd(BrO3)2(摩尔质量为368g/mol)质量为________kg。12．（2020届陕西省渭南市高三质检）氢氧化镁是优良的阻燃剂、吸附剂，可利用蛇纹石(主要成分为，还含少量、等杂质)来制备。工艺流程如图所示：回答下列问题（1）用氧化物的形式可表示为_________________。（2）“酸溶”时需适当加热的目的是_____________________；（3）滤渣1的主要成分为________(填化学式)，滤液2中所含金属阳离子主要有________。（4）反应Ⅰ中加入足量的铁粉生成滤渣2的离子方程式是___________。（5）“除铁”反应中还原产物为，则“除铁”过程中发生的氧化还原反应的离子方程式为______。（6）可作为阻燃材料的原因为_________(答出两点即可)。（7）已知：。若滤液2中，通过计算过程说明调时是否有沉淀生成__________。13．（2020届广东省茂名市高三二模）钴(Co)是生产耐热合金、硬质合金、防腐合金、磁性合金和各种钴盐的重要原料，其金属性弱于Fe强于Cu。某低位硫钴铜矿的成分为：CoS、CuFeS2、CaS、SiO2，一种利用生物浸出并回收其中钴和铜的工艺流程如图：回答下列问题：（1）Cu2+的生物浸出原理如下：温度超过50℃浸出率急剧下降，其原因是_____；其他金属离子的浸出原理与上图类似，写出由CoS浸出Co2+的离子方程式_____。（2）浸出渣的主要成分为_____。（3）萃取分离铜的原理如下：Cu2++2(HR)org(CuR2)org+2H+。根据流程，反萃取加入的试剂应该为_____(写化学式)。（4）除铁步骤中加入H2O2，调节溶液的pH至4，将Fe2+转化为FeOOH过滤除去，写出该转化的离子方程式为_____。检验Fe2+是否完全被转化的试剂为_____。（5）通过电解法制得的粗钴含有少量铜和铁，需要电解精炼，进行精炼时，精钴应处于_____极(填“阴”或“阳”)，阳极泥的主要成分为_____。14．（2020届河北省名校联盟高三联考）硫酸铅(PbSO4)广泛应用于制造铅蓄电池、白色颜料等。工业生产中利用方铅矿（主要成分为PbS，含有FeS2等杂质）和软锰矿（主要成分为MnO2）制备PbSO4的工艺流程如图：已知：i.PbCl2难溶于冷水，易溶于热水。ii.PbCl2(s)+2Cl-(aq)PbCl42-(aq)ΔH>0iii.Ksp(PbSO4)=1.08×10-8，Ksp(PbCl2)=1.6×10-5。（1）“浸取”时需要加热，此时盐酸与MnO2、PbS发生反应生成PbCl2和S的化学方程式为__。（2）“调pH”的目的是__。（3）“沉降”操作时加入冰水的作用是__。（4）时，PbCl2(s)在不同浓度的盐酸中的最大溶解量(g·L-1)如图所示。下列叙述正确的是__（填字母）。A．盐酸浓度越小，Ksp(PbCl2)越小B．x、y两点对应的溶液中c(Pb2+)不相等C．当盐酸浓度为1mol·L-1时，溶液中c(Pb2+)一定最小D．当盐酸浓度小于1mol·L-1时，随着HCl浓度的增大，PbCl2溶解量减小是因为Cl-浓度增大使PbCl2溶解平衡逆向移动（5）PbCl2经“沉淀转化”后得到PbSO4，当c(Cl-)=0.1mol·L-1时，c(SO42-)=__。（6）“滤液a”经过处理后可以返回到__工序循环使用。利用制备的硫酸铅与氢氧化钠反应制备目前用量最大的热稳定剂三盐基硫酸铅(3PbO·PbSO4·H2O)，该反应的化学方程式为__。15．（2020届安徽省皖南八校高三临门一卷）镍（Ni）有良好的耐高温、耐腐蚀、防锈功能，在电池、催化剂方面有广泛的应用。以硫化镍矿（主要成分为NiS，另含少量CuS，FeS等杂质）为原料制取纯镍的工艺流程如下：已知物质的还原性：Fe＞Ni＞H2＞Cu。回答下列问题：（1）在“熔炼”过程中，二价铁的化合价没有发生改变，则杂质FeS与O2反应的化学方程式为___________________。（2）高镍矿破碎、细磨的作用是___________________。（3）在焰色反应实验中，可以用光洁无锈的镍丝代替铂丝蘸取化学试剂灼烧，原因是___________________。（4）“除铁”过程中，反应的化学反应方程式为___________________。（5）“电解”制粗镍过程中，阳极发生的主要电极反应为___________________。（6）“电解精炼”过程中，需调节溶液的pH为2～5，原因是___________________。阳极泥的成分为___________________（写名称）。16．（2020届江西省重点中学盟校高三联考）高纯MnCO3在电子工业中有重要的应用，工业上利用软锰矿(主要成分是MnO2，还含有Fe2O3、CaCO3、CuO等杂质)制取碳酸锰的流程如图所示：已知：还原焙烧主反应为2MnO2＋C2MnO＋CO2↑。可能用到的数据如下：根据要求回答下列问题：（1）在实验室进行步骤A，混合物应放在__________中加热；步骤C中的滤渣为__________。（2）步骤D中氧化剂与还原剂的物质的量之比为__________。（3）步骤E中调节pH的范围为____________，其目的是______________________________。（4）步骤G，温度控制在35℃以下的原因是____________________________________，若Mn2+恰好沉淀完全时测得溶液中CO32-的浓度为2.2×10－6mol/L，则Ksp(MnCO3)＝____________。（5）生成的MnCO3沉淀需经充分洗涤，检验洗涤是否干净的方法是_____________________。（6）现用滴定法测定产品中锰元素的含量。实验步骤：称取3.300g试样，向其中加入稍过量的磷酸和硝酸，加热使产品中MnCO3完全转化为[Mn(PO4)2]3－(其中NO3-完全转化为NO2－)；加入稍过量的硫酸铵，发生反应NO2-＋NH4＋＝N2↑＋2H2O以除去NO2-；加入稀硫酸酸化，再加入60.00mL0.500mol·L－1硫酸亚铁铵溶液，发生的反应为[Mn(PO4)2]3－＋Fe2＋＝Mn2＋＋Fe3＋＋2PO43－；用5.00mL0.500mol·L－1酸性K2Cr2O7溶液恰好除去过量的Fe2＋。①酸性K2Cr2O7溶液与Fe2+反应的离子方程式为_____________________________________。②试样中锰元素的质量分数为____________。17．（2020届陕西省咸阳市高三模拟）硼酸和硫酸镁是重要的化工原料。以硼铁混精矿[主要成分为MgBO2（OH）、UO2和Fe3O4，还有少量的Fe2O3、FeO、SiO2]为原料制备硼酸和硫酸镁的工艺流程如下：已知：①UO22＋在pH为4－5的溶液中生成UO2（OH）2沉淀；②Fe2＋和Fe3＋沉淀完全的pH分别为9.7、3.7。（1）酸浸过程中MgBO2（OH）与硫酸反应的离子方程式为_____。（2）酸浸过程中加入H2O2的目的是______（写出两条），滤渣1的主要成分是___（填化学式）。（3）试剂1最好选择_____（填化学式）。若调节溶液pH前，溶液中c（Mg2＋）＝0.2mol/L，当溶液pH调至5时，UO2＋沉淀完全，此时是否有Mg（OH）2沉淀生成____。{通过计算说明，Ksp[Mg（OH）2]＝5.6×10－12}（4）操作1的名称是_____。（5）MgSO4·H2O加热脱水可以得无水MgSO4，那么MgCl2·6H2O晶体直接加热___（填“能”或“不能”）得到无水MgCl2，理由是_______。（6）已知：H2CO3的Ka1＝4.4×10－7，Ka2＝4.7×10－11；H3BO3的Ka＝5.8×10－10。向碳酸钠溶液里逐滴加入硼酸溶液____（填“有”或“无”）气泡产生，理由是____。18．（2020届福建省厦门市高三质检）以含锂电解铝废渣（主要成分为LiF、AlF3、NaF，少量CaO等）为原料，生产高纯度LiOH的工艺流程如图：（已知：常温下，LiOH可溶于水，Li2CO3微溶于水）（1）含锂电解铝废渣与浓硫酸在200~400℃条件下反应2h。“滤渣1”主要成分是___（填化学式）。（2）“过滤2”需要趁热在恒温装置中进行，否则会导致Li2SO4的收率下降，原因是___。（已知部分物质的溶解度数据见下表）温度/℃Li2SO4/gAl2(SO4)3/gNa2SO4/g036.131.24.91035.433.59.12034.836.519.53034.340.440.84033.945.748.8（3）40°C下进行“碱解”，得到粗碳酸锂与氢氧化铝的混合滤渣，生成氢氧化铝的离子方程式为___；若碱解前滤液中c(Li+)=4mol•L-1，加入等体积的Na2CO3溶液后，Li+的沉降率到99%，则“滤液2”中c(CO32-)=___mol•L-1。[Ksp(Li2CO3)=1.6×10-3]