专题11工艺流程综合题（主观题）-2023年高考化学一模试题分项汇编（原卷版）

专题11工艺流程综合题（主观题）1．（2023·菏泽一模）五氧化二钒广泛用于冶金、化工等行业，用作合金添加剂、石油精炼用的催化剂等。科研人员研制了一种从废钒催化剂中(含有、、、、等)回收钒的工艺，其主要流程如下：回答下列问题：(1)滤渣1的主要成分是_______(填化学式)。(2)已知有机萃取剂萃取的能力比萃取的能力强。滤液2中的含钒离子为_______(填化学式)；实验室进行萃取操作时，需要不时打开分液漏斗活塞放气，正确的放气图示_______(填标号)。A．B．C．(3)“酸浸”时，发生反应的离子方程式为_______；“反应”时，加入的不宜过量，其原因是_______。(4)已知溶液中与可相互转化：，且为沉淀，“沉钒”时通入氨气的作用是_______。(5)该工艺流程中，可以循环使用的物质有_______。2．（2023·济宁一模）一种用磷矿脱镁废液(pH为2.1，溶液中含、、，还有少量及、、等杂质离子)制备三水磷酸氢镁工艺的流程如下：已知：T温度下，磷酸的pKa与溶液的pH的关系如下图。回答下列问题：(1)“恒温搅拌1”步骤后溶液pH为4.5，溶液中_______(填>、<或=)，此时杂质、、沉淀效果最好，生成，其余沉淀均是磷酸正盐，写出与反应生成沉淀的离子方程式_______，溶液中的浓度为mol·L，则_______，_______(已知：T温度下，，)。(2)“恒温搅拌2”中需添加MgO，其作用是_______。制备过程中采用“抽滤”，其目的是_______。(3)从图像可以看出，pH对镁回收率及产品纯度的影响较大，pH>6.0时，随着pH的增加，产品的纯度降低，分析纯度降低的原因_______。3．（2023·临沂一模）钪是一种稀土金属元素，在国防、航天、核能等领域具有重要应用。工业上利用固体废料“赤泥”(含FeO、Fe2O3、SiO2、Sc2O3、TiO2等)回收Sc2O3的工艺流程如图。已知：TiO2难溶于盐酸；Ksp[Fe(OH)3]=1.0×1038。回答下列问题：(1)为提高“酸浸”速率，对“赤泥”的处理方式为_____；滤渣I的主要成分是_____(填化学式)。(2)“氧化”时加入足量H2O2的目的是______；氧化后溶液中Fe3+浓度为0.001mol•L1，常温下“调pH”时，若控制pH=3，则Fe3+的去除率为______(忽略调pH前后溶液的体积变化)。(3)已知25℃时，Kh1(C2O)=a，Kh2(C2O)=b，Ksp[Sc2(C2O4)3]=c。“沉钪”时，发生反应：2Sc3++3H2C2O4Sc2(C2O4)3↓+6H+，该反应的平衡常数K=______(用含a、b、c的代数式表示)。(4)Sc2(C2O4)3·6H2O在空气中加热分解时，随温度变化如图所示。已知：M[Sc2(C2O4)3·6H2O]=462g·mol1。250℃时固体的主要成分是_____(填化学式)；550～850℃时反应的化学方程式为______。4．（2023·泰安一模）氧化钪可提高计算机记忆元件性能，利用钪精矿为原料(主要成分为，还含有、等杂质)生产氧化钪的一种工艺流程如下：已知：钪与铝类似，其氢氧化物具有两性；是钪元素的萃取剂，萃取发生的反应为。(1)加入氨水调节，过滤，滤渣主要成分是_______。(2)上述洗脱剂X最好选择_______(选填“酸性”、“碱性”或“中性”)溶液。(3)过程中生成的离子方程式_______。(4)“沉钪”前先加入稀盐酸调节溶液至酸性，然后用草酸“沉钪”。25℃时的草酸溶液中_______。(25℃时，草酸电离平衡常数为，)。(5)“沉钪”后所得到的草酸钪晶体的化学式为，灼烧发生分解反应的化学方程式为_______，写出固体产物溶于溶液的离子方程式_______。5．（2023·日照一模）一种从含银、铼的废催化剂(含、MgO、、和等)中回收银和铼的工艺流程如下：已知：高铼酸()是白色片状结晶、微溶于冷水、溶于热水的一元强酸。回答下列问题：(1)“操作I”和“操作II”均需要用到的玻璃仪器有_______；“操作x”选用_______结晶(填“蒸发”或“降温”)。(2)“氧化浸出”时，铼(Re)发生反应的离子方程式为_______；将浸出温度控制在70℃，其目的除加快反应速率和减少反应物的分解、挥发外，还有_______。(3)用石墨电极进行“电沉积银”，所得沉积液可循环到_______中使用(填操作单元名称)。(4)“氧化浸出”时有AgCl生成，“还原”时，与AgCl反应生成和一种无毒气体，该反应的化学方程式为_______。若生成的AgCl用溶解，则100mL6最多能溶解AgCl_______g(保留两位有效数字)。已知：)的平衡常数称为稳定平衡常数，；AgCl的。6．（2023·潍坊一模）硼化钛(结构式为B=Ti=B)常用于制备导电陶瓷材料和PTC材料。工业上以高钛渣(主要成分为、、和CaO，另有少量MgO、)为原料制取的流程如下：已知：①电弧炉是由石墨电极和石墨坩埚组成的高温加热装置；②高温下蒸气压大、易挥发；③可溶于热的浓硫酸形成。回答下列问题：(1)滤渣的主要成分为_______(填化学式)。(2)“水解”需在沸水中进行，离子方程式为_______，该工艺中，经处理可循环利用的物质为_______(填化学式)。(3)“热还原”中发生反应的化学方程式为_______，的实际用量超过了理论化学计量所要求的用量，原因是_______。仅增大配料中的用量，产品中的杂质含量变化如图所示。杂质TiC含量随w%增大而降低的原因是_______(用化学方程式解释)。(4)原料中的可由硼酸脱水制得。以为原料，用电渗析法制备硼酸()的工作原理如图所示，产品室中发生反应的离子方程式为_______。若反应前后NaOH溶液的质量变化为mkg，则制得的质量为_______kg。7．（2023·淄博一模）工业上以钛铁矿(主要成分为FeTiO3，含有SiO2、Fe3O4、MgO、CaO杂质)为原料制备金属钛，并得到副产品FeSO4•7H2O，其工艺流程如图：已知：①TiO2+易水解，只能存在于强酸性溶液中；高温下Ti易与N2，H2反应。②25℃时相关物质的Ksp见表：物质Fe(OH)2Fe(OH)3Mg(OH)2TiO(OH)2Ksp1.0×1016.31.0×1038.61.0×1011.61.0×1029回答下列问题：(1)矿渣的主要成分是_____；试剂A为_____(填化学式)。(2)“酸段”时，钛铁矿与浓硫酸在160～200℃反应，FeTiO3转化为Fe2+和TiO2+，该工序主要反应的化学方程式为_____；加水浸取前需先冷却的目的是_____。(3)“转化”工序，加入试剂B调节pH。①试剂B为_____(填标号)。A．H2SO4

B．H2O2

C．Na2CO3

D．NH4Cl②为沉钛完全[c(TiO2+)≤1.0×105mol•L1]需要调节溶液的pH略大于_____。(4)“沸腾氯化”中，氯气与矿料逆流而行，目的是_____，充分反应后，混合气体中各组分的分压如表：物质TiCl4Cl2COCO2分压MPa4.59×1024.98×1091.84×1023.70×102该温度下，TiO2与C、Cl2反应的总化学方程式为_____。(5)高温下镁与TiCl4反应制备粗钛时需加保护气，下列可作为保护气的是_____(填标号)。A．N2 B．H2 C．CO2 D．Ar8．（2023·青岛一模）硫酸镍广泛应用于电镀、电池等工业。以红土镍矿(主要成分为，含、、、、、、、等杂质)为原料制备，工艺流程如下。已知：①相关金属离子形成氢氧化物沉淀的范围如下：金属离子开始沉淀的6.31.83.48.96.26.9沉淀完全的8.33.24.710.98.28.9②当离子完全沉淀时，。回答下列问题：(1)为提高“酸溶”中镍的浸出率，可采取的措施有_______(写一条即可)。“滤渣1”的主要成分为_______。(2)写出“硫化除铜”过程中涉及反应的离子方程式_______、_______。(3)“氧化除杂”中加入和的作用分别是_______，溶液的应调节为_______之间。(4)“氟化除杂”中，若，取等体积的溶液加入体系中发生反应，则加入的溶液的浓度至少为_______。[已知](5)称取硫酸镍晶体(，摩尔质量)样品溶于水，配成溶液。量取用标准溶液滴定，反应为。重复三次，平均消耗EDTA标准溶液，则样品纯度为_______。9．（2023·山东省实验中学一模）二氧化铈可用在化妆品中起到抗紫外线作用，工业上以氟碳铈矿(，含、、等杂质)为原料制备二氧化铈、硫酸铝铵晶体和硫酸亚铁铵晶体，其工艺流程如图所示：已知：①易溶于强酸；不溶于硫酸，也不溶于溶液。②；；；当离子浓度≤105mol/L，可认为沉淀完全。回答下列问题：(1)氟碳铈矿“氧化焙烧”化学方程式为___________，此时气体与矿料逆流而行进行投料，目的是___________。(2)浓盐酸价格便宜，但是溶解“滤渣Ⅰ”的缺点是___________，可用稀硫酸和双氧水代替，则加入试剂的顺序是___________。(3)“滤液Ⅱ”中加入量(图a)、最佳比例时沉淀反应的温度(图