专题84 工艺流程-结合理论综合 十年（2015-2024）高考化学真题分类汇编(原卷版)

2015-2024年十年高考真题汇编PAGEPAGE1专题84工艺流程——结合理论综合考点十年考情(2015-2024)命题趋势考点1简单工艺流程中应用2023•山东卷，、2023•江苏卷化工流程的命题来源很广,与各个知识模块的结合点较多,因此分析工业生产化工流程题时,应将流程路线、试题设问和理论知识有机结合起来,它常常结合工艺流程考查基本化学实验问题。流程的最终目的就是收益最大化，充分利用理论知识，做题时只需找到所需回答的问题与流程图中相关信息的一一对应关系，“顺藤摸瓜”就可以有效解决相关问题，对流程进行在效评价。考点2综合工艺流程中应用2023•湖南卷、2023•辽宁省选择性考试、2023•湖北省选择性考试、2023•北京卷、2023•广东卷、2023•江苏卷、2022•山东卷、2022•全国乙、2022•全国甲、2022•湖南选择性、2022•广东选择性、2021•全国乙、2021•湖南选择性、2021•广东选择性、2021•辽宁选择性考试、2021•湖北选择性考试、2015·四川卷考点1简单工艺流程中应用1．(2023•山东卷，13)一种制备Cu2O的工艺路线如图所示，反应Ⅱ所得溶液在3~4之间，反应Ⅲ需及时补加以保持反应在条件下进行。常温下，H2SO3的电离平衡常数Ka1=1.3×10-2，Ka2=6.3×10-8。下列说法正确的是()A．反应Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ均为氧化还原反应B．低温真空蒸发主要目的是防止NaHSO3被氧化C．溶液Y可循环用于反应Ⅱ所在操作单元吸收气体ⅠD．若Cu2O产量不变，参与反应Ⅲ的与CuSO4物质的量之比增大时，需补加NaOH的量减少2．(2023•江苏卷，12，3分)室温下，用含少量Mg2+的MnSO4溶液制备MnCO3的过程如题图所示。已知Ksp(MgF2)=5.2，Ka(HF)=6.3×10-4。下列说法正确的是()A．0.1mol·L-1NaF溶液中：c(F-)c(Na＋)+c(H＋)B．“除镁”得到的上层清液中：C．0.1mol·L-1NaHCO3溶液中：c(CO32―)=c(H＋)+c(H2CO3)-c(OH―)D．“沉锰”后的滤液中：(Na＋)+c(H＋)=c(OH―)+c(HCO3-)+2c(CO32―)考点2综合工艺流程中应用1．(2023•湖南卷，17)超纯Ga(CH3)3是制备第三代半导体的支撑源材料之一，近年来，我国科技工作者开发了超纯纯化、超纯分析和超纯灌装一系列高新技术，在研制超纯Ga(CH3)3方面取得了显著成果，工业上以粗镓为原料，制备超纯Ga(CH3)3的工艺流程如下：已知：①金属Ga的化学性质和相似，Ga的熔点为29.8℃；②Et2O(乙醚)和NR3(三正辛胺)在上述流程中可作为配体；③相关物质的沸点：物质Ga(CH3)3Et2OCH3INR3沸点/℃55.734.642.4365.8回答下列问题：(1)晶体Ga(CH3)3的晶体类型是_______；(2)“电解精炼”装置如图所示，电解池温度控制在40-45℃的原因是_______，阴极的电极反应式为_______；(3)“合成Ga(CH3)3(Et2O)”工序中的产物还包括MgI2和CH3MgI，写出该反应的化学方程式：_______；(4)“残渣”经纯水处理，能产生可燃性气体，该气体主要成分是_______；(5)下列说法错误的是_______；A．流程中Et2O得到了循环利用B．流程中，“合成Ga2Mg5”至“工序X”需在无水无氧的条件下进行C．“工序X”的作用是解配Ga(CH3)3(NR3)，并蒸出Ga(CH3)3D．用核磁共振氢谱不能区分Ga(CH3)3和CH3I(6)直接分解Ga(CH3)3(Et2O)不能制备超纯Ga(CH3)3，而本流程采用“配体交换”工艺制备超纯Ga(CH3)3的理由是_______；(7)比较分子中的C-Ga-C键角大小：Ga(CH3)3_______Ga(CH3)3(Et2O)(填“>”“<”或“=”)，其原因是_______。2．(2023•辽宁省选择性考试，16)某工厂采用如下工艺处理镍钴矿硫酸浸取液含(N、、、、M2+和M)。实现镍、钴、镁元素的回收。已知：物质NMKsp10-37.410-14.710-14.710-10.8回答下列问题：(1)用硫酸浸取镍钴矿时，提高浸取速率的方法为_______(答出一条即可)。(2)“氧化”中，混合气在金属离子的催化作用下产生具有强氧化性的过一硫酸(H2SO5)，1molH2SO5中过氧键的数目为_______。(3)“氧化”中，用石灰乳调节pH=4，M被H2SO5氧化为M，该反应的离子方程式为_______(H2SO5的电离第一步完全，第二步微弱)；滤渣的成分为M、_______(填化学式)。(4)“氧化”中保持空气通入速率不变，M(Ⅱ)氧化率与时间的关系如下。SO2体积分数为_______时，M(Ⅱ)氧化速率最大；继续增大SO2体积分数时，M(Ⅱ)氧化速率减小的原因是_______。(5)“沉钴镍”中得到的Co(Ⅱ)在空气中可被氧化成CoO(OH)，该反应的化学方程式为_______。(6)“沉镁”中为使M2+沉淀完全(25℃)，需控制pH不低于_______(精确至0.1)。3．(2023•湖北省选择性考试，16)SiCl4是生产多晶硅的副产物。利用SiCl4对废弃的锂电池正极材料LiCoO2进行氯化处理以回收Li、Co等金属，工艺路线如下：回答下列问题：(1)Co位于元素周期表第_______周期，第_______族。(2)烧渣是LiCl、CoCl2和SiO2的混合物，“500℃焙烧”后剩余的SiCl4应先除去，否则水浸时会产生大量烟雾，用化学方程式表示其原因_______。(3)鉴别洗净的“滤饼3”和固体Na2CO3常用方法的名称是_______。(4)已知Ksp[Co(OH)2]=5.9×10－15，若“沉钴过滤”的pH控制为10.0，则溶液中Co2+浓度为_______mol·L-1。“850℃煅烧”时的化学方程式为_______。(5)导致SiCl4比CCl4易水解的因素有_______(填标号)。a．Si-Cl键极性更大b．Si的原子半径更大c．Si-Cl键键能更大d．Si有更多的价层轨道4．(2023•北京卷，18)以银锰精矿(主要含Ag2S、M、S2)和氧化锰矿(主要含M)为原料联合提取银和锰的一种流程示意图如下。已知：酸性条件下，M的氧化性强于3+。(1)“浸锰”过程是在H2SO4溶液中使矿石中的锰元素浸出，同时去除S2，有利于后续银的浸出：矿石中的银以Ag2S的形式残留于浸锰渣中。①“浸锰”过程中，发生反应MM↑，则可推断：Ksp(M)(填“>”或“<”)Ksp(Ag2S)。②在H2SO4溶液中，银锰精矿中的S2和氧化锰矿中的发生反应，则浸锰液中主要的金属阳离子有。(2)“浸银”时，使用过量、H和Ca的混合液作为浸出剂，将Ag2S中的银以[Ag]-形式浸出。①将“浸银”反应的离子方程式补充完整：。3++Ag2S++2[Ag]-+S②结合平衡移动原理，解释浸出剂中的作用：。(3)“沉银”过程中需要过量的铁粉作为还原剂。①该步反应的离子方程式有。②一定温度下，Ag的沉淀率随反应时间的变化如图所示。解释分钟后Ag的沉淀率逐渐减小的原因：。(4)结合“浸锰”过程，从两种矿石中各物质利用的角度，分析联合提取银和锰的优势：。5．(2023•广东卷，18)NCo均是重要的战略性金属。从处理后的矿石硝酸浸取液(含NCo2+、Al3+、M)中，利用氨浸工艺可提取NCo，并获得高附加值化工产品。工艺流程如下：已知：氨性溶液由NH3·H2O、(NH4)2SO3和(NH4)2CO3配制。常温下，NCo2+、Co3+与NH3形成可溶于水的配离子：Kb(NH3·H2O)=-4.7；Co(OH)2易被空气氧化为Co(OH)3；部分氢氧化物的Ksp如下表。氢氧化物Co(OH)2Co(OH)3N(OH)2Al(OH)3M(OH)2Ksp回答下列问题：(1)活性可与水反应，化学方程式为。(2)常温下，的氨性溶液中，c(NH3·H2O)c(NH4+)(填“>”“<”或“=”)。(3)“氨浸”时，由Co(OH)3转化为[Co(NH3)6]2+的离子方程式为。(4)(NH4)2CO3会使滤泥中的一种胶状物质转化为疏松分布的棒状颗粒物。滤渣的X射线衍射图谱中，出现了NH4Al(OH)2CO3的明锐衍射峰。①NH4Al(OH)2CO3属于(填“晶体”或“非晶体”)。②(NH4)2CO3提高了NCo的浸取速率，其原因是。(5)①“析晶”过程中通入的酸性气体A为。②由Co可制备AlCoO晶体，其立方晶胞如图。Al与O最小间距大于Co与O最小间距，x、y为整数，则Co在晶胞中的位置为；晶体中一个Al周围与其最近的O的个数为。(6)①“结晶纯化”过程中，没有引入新物质。晶体A含6个结晶水，则所得HNO3溶液中与的比值，理论上最高为。②“热解”对于从矿石提取NCo工艺的意义，在于可重复利用HNO3和(填化学式)。6．(2023•江苏卷，17)空气中CO2含量的控制和CO2资源利用具有重要意义。(1)燃煤烟气中CO2的捕集可通过如下所示的物质转化实现。“吸收”后所得的KHCO3溶液与石灰乳反应的化学方程式为___________；载人航天器内，常用LiOH固体而很少用KOH固体吸收空气中的CO2，其原因是___________。(2)合成尿素[CO(NH2)2]是利用CO2的途径之一、尿素合成主要通过下列反应实现反应Ⅰ：NH3(g)＋CO2(g)=NH2COONH4(l)反应Ⅱ：NH2COONH4(l)=CO(NH2)2(l)+H2O(l)①密闭体系中反应Ⅰ的平衡常数(K)与温度的关系如图甲所示，反应Ⅰ的ΔH=___________(填“=0”或“>0”或“<0”)。②反应体系中除发生反应Ⅰ、反应Ⅱ外，还发生尿素水解、尿素缩合生成缩二脲[(NH2CO)2NH]和尿素转化为氰酸铵(NH4OCN)等副反应。尿素生产中实际投入NH3和CO2的物质的量之比为n(NH3)；n(CO2)＝4：1，其实际投料比值远大于理论值的原因是___________。(3)催化电解吸收CO2的KOH溶液可将CO2转化为有机物。在相同条件下，恒定通过电解池的电量，电解得到的部分还原产物的法拉第效率()随电解电压的变化如图乙所示。其中，Qx=nF，n表示电解生成还原产物X所转移电子的物质的量，F表示法拉第常数。①当电解电压为U1V时，电解过程中含碳还原产物的FE%为0，阴极主要还原产物为___________(填化学式)。②当电解电压为U2V时，阴极由HCO3-生成CH4的电极反应式为___________。③当电解电压为U3V时，电解生成的C2H4和HCOO-的物质的量之比为___________(写出计算过程)。7．(2022•山东卷，17)(13分)工业上以氟磷灰石[Ca5F(PO4)3]，含SiO2等杂质]为原料生产磷酸和石膏，工艺流程如下：回答下列问题：(1)酸解时有产生。氢氟酸与SiO2反应生成二元强酸H2SiF6，离子方程式为_______。(2)部分盐的溶度积常数见下表。精制Ⅰ中，按物质的量之比n(Na2CO3)：n(SiF62-)=1：1加入Na2CO3脱氟，充分反应后，c(Na+)=_______mol•L-1；再分批加入一定量的BaCO3，首先转化为沉淀的离子是_______。BaSiF6Na2SiF6CaSO4BaSO4Ksp1.0×10-64.0×10-69.0×10-41.0×10-10(3)SO42-浓度(以SO3%计)在一定范围时，石膏存在形式与温度、H3PO4浓度(以P2O5%计)的关系如图甲所示。酸解后，在所得、P2O5%为45的混合体系中，石膏存在形式为_______(填化学式)；洗涤时使用一定浓度的硫酸溶液而不使用水，原因是_______，回收利用洗涤液X的操作单元是_______；一定温度下，石膏存在形式与溶液中P2O5%和SO3%的关系如图乙所示，下列条件能实现酸解所得石膏结品转化的是_______(填标号)。A．65℃、P2O5%=15、SO3%=15

B．80℃、P2O5%=10、SO3%=20C．65℃、P2O5%=10、SO3%=30

D．80℃、P2O5%=10、SO3%=108．(2022•全国乙，26)废旧铅蓄电池的铅膏中主要含有PbSO4、PbO2、PbO和Pb。还有少量Ba、Fe、Al的盐或氧化物等。为了保护环境、充分利用铅资源，通过下图流程实现铅的回收。一些难溶电解质的溶度积常数如下表：难溶电解质PbSO4PbCO3BaSO4BaCO3Ksp2.5×10-87.4×10-141.1×10-102.6×10-9一定条件下，一些金属氢氧化物沉淀时的如下表：金属氢氧化物Fe(OH)3Fe(OH)2Al(OH)3Pb(OH)2开始沉淀的pH2.36.83.57.2完全沉淀的pH3.28.34.69.1回答下列问题：(1)在“脱硫”中PbSO4转化反应的离子方程式为____________________________________________，用沉淀溶解平衡原理解释选择Na2CO3的原因_________________________________________。(2)在“脱硫”中，加入Na2CO3不能使铅膏中BaSO4完全转化，原因是___________________________。(3)在“酸浸”中，除加入醋酸()，还要加入H2O2。(ⅰ)能被H2O2氧化的离子是________；(ⅱ)H2O2促进了金属Pb在醋酸中转化为Pb(Ac)2，其化学方程式为_____________________________；(ⅲ)H2O2也能使PbO2转化为Pb(Ac)2，H2O2的作用是________。(4)“酸浸”后溶液的pH约为4.9，滤渣的主要成分是________。(5)“沉铅”的滤液中，金属离子有________。9．(2022•全国甲，26)硫酸锌(ZnSO4)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ZnCO3，杂质为SiO2以及Ca、Mg、Fe、Cu等的化合物。其制备流程如下：本题中所涉及离子的氯氧化物溶度积常数如下表：离子Fe3+Zn2+Cu2+Fe2+Mg2+回答下列问题：(1)菱锌矿焙烧生成氧化锌的化学方程式为_____________________________________。(2)为了提高锌的浸取效果，可采取的措施有_______、_______。(3)加入物质X调溶液，最适宜使用的X是_______(填标号)。A．NH3·H2O

B．Ca(OH)2

C．滤渣①的主要成分是_______、_______、_______。(4)向的滤液①中分批加入适量KMO4溶液充分反应后过滤，滤渣②中有MO2，该步反应的离子方程式为__________________________________。(5)滤液②中加入锌粉的目的是___________________________________________。(6)滤渣④与浓H2SO4反应可以释放HF并循环利用，同时得到的副产物是_______、_______。10．(2022•湖南选择性，17)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TiO2，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：已知“降温收尘”后，粗TiCl4中含有的几种物质的沸点：物质TiCl4VOCl3SiCl4AlCl3沸点/答下列问题：(1)已知ΔG=ΔH-TΔS，的值只决定于反应体系的始态和终态，忽略、随温度的变化。若ΔG，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_______。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)＋2Cl2(g)=TiCl4(g)＋CO2(g)(2)TiO2与C、Cl2，在600℃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TiCl4COCO2Cl2分压①该温度下，TiO2与C、Cl2反应的总化学方程式为_____________________________________；②随着温度升高，尾气中的含量升高，原因是_______________________________。(3)“除钒”过程中的化学方程式为_______________________________；“除硅、铝”过程中，分离TiCl4中含、杂质的方法是_________________________。(4)“除钒”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冶炼的方法相似的是_______。A．高炉炼铁 B．电解熔融氯化钠制钠 C．铝热反应制锰 D．氧化汞分解制汞11．(2022•广东选择性，18)稀土(RE)包括镧、钇等元素，是高科技发展的关键支撑。我国南方特有的稀土矿可用离子交换法处理，一种从该类矿(含铁、铝等元素)中提取稀土的工艺如下：已知：月桂酸(C11H23COOH)熔点为44℃；月桂酸和(C11H23COO)3RE均难溶于水。该工艺条件下，稀土离子保持价不变；(C11H23COO)2Mg的Ksp=1.8，Al(OH)3开始溶解时的pH为8.8；有关金属离子沉淀的相关pH见下表。离子Mg2+Fe3+Al3+RE3+开始沉淀时的pH8.81.53.66.2~7.4沉淀完全时的pH/3.24.7/(1)“氧化调pH”中，化合价有变化的金属离子是_______。(2)“过滤1”前，用NaOH溶液调pH至_______的范围内，该过程中发生反应的离子方程式为_______。(3)“过滤2”后，滤饼中检测不到元素，滤液2中Mg2+浓度为2.7g·Lˉ1。为尽可能多地提取RE3+，可提高月桂酸钠的加入量，但应确保“过滤2”前的溶液中c(C11H23COO―)低于_______mol·L-1(保留两位有效数字)。(4)①“加热搅拌”有利于加快RE3+溶出、提高产率，其原因是_______。②“操作X”的过程为：先_______，再固液分离。(5)该工艺中，可再生循环利用的物质有_______(写化学式)。(6)稀土元素钇(Y)可用于制备高活性的合金类催化剂Pt3Y。①还原YCl3和PtCl4熔融盐制备Pt3Y时，生成1molPt3Y转移_______mol电子。②Pt3Y/C用作氢氧燃料电池电极材料时，能在碱性溶液中高效催化O2的还原，发生的电极反应为___________________。12．(2021•全国乙，26)磁选后的炼铁高钛炉渣，主要成分有TiO2、SiO2、Al2O3、MgO、CaO以及少量的Fe2O3。为节约和充分利用资源，通过如下工艺流程回收钛、铝、镁等。该工艺条件下，有关金属离子开始沉淀和沉淀完全的pH见下表金属离子Fe3+Al3+Mg2+Ca2+开始沉淀的pH2.23.59.512.4沉淀完全(c=1.0×10-5mol·Lˉ1)的pH3.24.711.113.8回答下列问题：(1)“焙烧”中，TiO2、SiO2几乎不发生反应，Al2O3、MgO、CaO、Fe2O3转化为相应的硫酸盐，写出Al2O3转化为NH4Al(SO4)2的化学方程式_____________________________________。(2)“水浸”后“滤液”的pH约为2.0，在“分步沉淀”时用氨水逐步调节pH至11.6，依次析出的金属离子是_______。(3)“母液①"中Mg2+浓度为_______mol·Lˉ1。(4)“水浸渣”在160℃“酸溶”最适合的酸是_______。“酸溶渣”的成分是_______、_______。(5)“酸溶”后，将溶液适当稀释并加热，TiO2+水解析出TiO2·xH2O沉淀，该反应的离子方程式是_______。(6)将“母液①”和“母液②”混合，吸收尾气，经处理得_______，循环利用。13．(2021•湖南选择性，17)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，铈(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的工艺流程如图：回答下列问题：(1)铈的某种核素含有58个质子和80个中子，该核素的符号为；(2)为提高“水浸”效率，可采取的措施有(至少写两条)；(3)滤渣Ⅲ的主要成分是(填化学式)；(4)加入絮凝剂的目的是；(5)“沉铈”过程中，生成Ce2(CO3)3•nH2O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：NH3•H2O的Kb＝1.75×10﹣5，H2CO3的Ka1＝4.4×10﹣7，Ka2＝4.7×10﹣11)；(6)滤渣Ⅱ的主要成分为FePO4，在高温条件下，Li2CO3、葡萄糖(C6H12O6)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。14．(2021•广东选择性，16)对废催化剂进行回收可有效利用金属资源。某废催化剂主要含铝()、钼(Mo)、镍()等元素的氧化物，一种回收利用工艺的部分流程如下：已知：25℃时，H2CO3的Ka1=4.5×10-7，Ka1=4.7×10-11，Ksp(BaMoO4)=3.5，Ksp(BaCO3)=2.6；该工艺中，pH时，溶液中Mo元素以MoO42-的形态存在。(1)“焙烧”中，有Na2MoO4生成，其中Mo元素的化合价为_______。(2)“沉铝”中，生成的沉淀为_______。(3)“沉钼”中，pH为7.0。①生成BaMoO4的离子方程式为_______。②若条件控制不当，BaCO3也会沉淀。为避免BaMoO4中混入BaCO3沉淀，溶液中c(HCO3-)：c(MoO42-)=_______(列出算式)时，应停止加入BaCl2溶液。(4)①滤液Ⅲ中，主要存在的钠盐有NaCl和Y，Y为_______。②往滤液Ⅲ中添加适量NaCl固体后，通入足量_______(填化学式)气体，再通入足量CO2，可析出。(5)高纯AlAs(砷化铝)可用于芯片制造。芯片制造中的一种刻蚀过程如图所示，图中所示致密保护膜为一种氧化物，可阻止H2O刻蚀液与下层GaAs(砷化镓)反应。①该氧化物为_______。②已知：和Al同族，As和N同族。在H2O2与上层GaAs的反应中，As元素的化合价变为+5价，则该反应的氧化剂与还原剂物质的量之比为_______。15．(2021•辽宁选择性考试，16)从钒铬锰矿渣(主要成分为V2O5、Cr2O3、MnO)中提铬的一种工艺流程如下：已知：pH较大时，二价锰[](在空气中易被氧化.回答下列问题：(1)Cr元素位于元素周期表第_______周期_______族。(2)用FeCl3溶液制备胶体的化学方程式为_________________________。(3)常温下，各种形态五价钒粒子总浓度的对数[]与pH关系如图1。已知钒铬锰矿渣硫酸浸液中，“沉钒”过程控制，则与胶体共沉降的五价钒粒子的存在形态为_______(填化学式)。(4)某温度下，、的沉淀率与pH关系如图2。“沉铬”过程最佳pH为_______；在该条件下滤液B中c(Cr3+)=_______(K近似为1×10-14，Cr(OH)3的Ksp近似为1×10-30)。(5)“转化”过程中生成MnO2的离子方程式为_____________________________。(6)“提纯”过程中Na2S2O3的作用为_______________________________________________。16．(2021•湖北选择性考试，16)废旧太阳能电池CIGS具有较高的回收利用价值，其主要组成为CuIn0.5Ga0.5Se2。某探究小组回收处理流程如下：回答下列问题：(1)硒(Se)与硫为同族元素，Se的最外层电子数为；镓(Ga)和铟(In)位于元素周期表第ⅢA族，CuIn0.5Ga0.5Se2中Cu的化合价为。(2)“酸浸氧化”发生的主要氧化还原反应的化学方程式为。(3)25℃时，已知：，，，，“浸出液”中c(Cu2)＝0.01mol·L1。当金属