2025高考化学二轮复习大题综合通关化学工艺流程综合题答案

2025高考化学二轮复习综合通关化学工艺流程综合题核心精讲题型概述典型例题钴及其化合物在制造合金、磁性材料、催化剂及陶瓷釉等方面有着广泛应用。一种从湿法炼锌产生的废渣（主要含Co、Zn、Pb、Fe的单质或氧化物）中富集回收得到含锰高钴成品的工艺如下：已知溶液中相关离子开始沉淀和沉淀完全(c≤回答下列问题：（1）“酸浸”前废渣需粉碎处理，目的是__________________________________________________________。“滤渣1”中金属元素主要为________。（2）“过滤1”后的溶液中加入MnO2的作用是______________________________________________________________________________。取少量反应后的溶液，加入化学试剂____________________________检验____________，若出现蓝色沉淀，则需补加MnO（3）“氧化沉钴”中氧化还原反应的离子方程式为______________________________________________________________、__________________________________________________。（4）“除钴液”中主要的盐有____________________________（写化学式），残留的Co3+浓度为________________命题立意本题以工艺流程为情境，从炼锌废渣分离提取Co(OH)3和MnO关键能力本题以废渣利用提取物质的工艺流程为载体,从工艺流程的试剂线、操作线、杂质线考查了学生信息获取与加工能力、逻辑推理与论证能力以及批判性思维能力。（1）信息获取与加工能力①工艺流程图:从流程图“三线法”明确反应物与生成物和操作步骤，为产品转化提供信息。②从题给粉碎操作为原料的预处理提供信息粉碎→表面积变化→“酸浸”关系③从物质转化及性质为滤渣成分提供信息废渣H2④从题给相关离子沉淀的pH范围为pH的控制和除杂提供信息Fe2+→⑤从钴、锰在化合物中的不同价态为离子方程式的书写提供信息化合物→主要元素化合价→化合价升降→确定部分反应物、生成物→电子守恒（2）逻辑推理与论证能力①基于题给信息粉碎目的判断粉碎→增大反应物接触面积→增大“酸浸”速率，提高浸取效率②基于题给信息判断滤渣1、2的成分及MnO2③基于题给信息物质的检验蓝色沉淀→KFe[Fe(CN)6]→K④基于题给信息的离子方程式书写⑤基于题给信息溶液成分的判断⑥基于题给信息离子浓度的计算（3）批判性思维能力①突破思维定势打破常规：常规思维物质的检验是要检验什么离子，然后答出实验现象，本题中Fe2②复杂流程问题的处理：当遇到非常复杂的工艺流程时，要冷静思考，调整好心态。如过滤1后的溶液，加入MnO2、ZnO和调节pH的作用，要抓住题给信息沉淀的pH反思归纳（1）全面审题，宏观把控整道大题。不要对流程图中的细节过分关注，有些属于“设而未问”的内容，跟本题的解答无关，要整体思考、理解和把握题目的含义。如题中的滤渣2的成分。（2）在日常复习过程中，要合理拆解真实复杂情境，融入结构化的必备知识，设计不同能力水平的驱动性问题，思维缜密、表达到位。（3）要注意知识积累，形成较好的解题步骤。如陌生离子方程式的书写：①由信息先写出化合价发生变化的反应物和生成物；②列出化合价的变化，求出最小公倍数；③根据电荷守恒和质量守恒补充其他微粒；④最后检验。【答案】增大固液接触面积，增大“酸浸”速率，提高浸取效率；Pb；将Fe2+氧化为Fe3+，以便后续调pH时除去Fe元素；K3[Fe(CN)6]溶液；Fe2

练透题型1．[2024·株洲一模]三氯化钌(RuCl3)是重要的化工原料，广泛应用于催化、电镀、电解阳极、电子工业等。从Co−Ru−Al2回答下列问题：（1）基态Co原子的价层电子排布式为________________。（2）“焙烧”后所得固体的主要成分为CoO、Na2RuO4（3）“还原”过程会产生CH3CHO和（4）“酸溶”过程中，先加入盐酸溶解Ru(OH)4，然后加入盐酸羟胺(NH2OH⋅HCl)得到RuCl（5）“蒸发结晶”在真空度为40kPa时进行（此时水的沸点是28（6）若维持pH=2不变，让Co2+沉淀完全(Co2+浓度不高于1×10−（7）“沉钴”时，若得到的是CoC2（8）该流程中，还有一种重要成分Al2【答案】（1）3（2）Na[Al(OH（3）CH（4）2（5）低压低温蒸发，避免RuCl3（6）0.167（7）H（8）还原【解析】（1）Co是27号元素，基态Co原子的核外电子排布式为[Ar]3d74（2）“焙烧”过程中Co、Ru分别被氧化为CoO、Na2RuO4，NaNO3被还原为NaNO2，同时Al2O3与NaOH反应生成Na[Al(OH)4]，故“（3）“还原”过程乙醇被氧化为CH3CHO，Na2RuO4被还原生成Ru(OH)4沉淀（4）“酸溶”过程中，先加入盐酸溶解Ru(OH)4得到RuCl4，再加入NH2OH⋅HCl得到RuCl3和N2，反应的化学方程式为2RuCl4+（5）“蒸发结晶”在真空度为40kPa时进行（此时水的沸点是28℃），即在低压低温下蒸发结晶得到RuCl3⋅6H（6）c(C2O42（7）“沉钴”时，向含Co2+溶液中加入H2C2O4溶液得到（8）“还原”后，过滤得到Ru(OH)4沉淀和含有Na[Al(OH)4]的滤液，此时Co、Ru都已经提取，可以从含有Na[Al(OH)4]的滤液中提取Al2O2．[2024·重庆模拟]开发新型材料是现在科学研究的一项重要工作，科学家开发了一种形状记忆陶瓷，它的主要原材料是纳米级ZrO2。用锆石（主要成分为ZrSiO4，含少量FeO、Al2O3、SiO已知：该条件下，某些金属氢氧化物沉淀时的pH见下表。物质Fe(OH)Cu(OH)Al(OH)Zr(OH)开始沉淀pH1.94.83.55.0完全沉淀pH3.26.74.68.0回答下列问题：（1）锆石杂质中含铁元素，铁元素位于元素周期表的______区。（2）为提高碱熔率，可采取的措施是__________________________________________________________（写出一种即可）。（3）“酸浸”过程中FeO发生氧化还原反应的离子方程式为____________________________________________，滤渣2的主要成分是________________________________。（4）“酸浸”时，得到的溶质主要是ZrOCl2，而不是ZrCl4，是因为ZrCl4（5）“调pH”时，需要调节的pH范围为__________________。（6）若溶液中Cu2+的浓度为0.2mol⋅L−1，加入等体积的cmol⋅L−1的KCN溶液将（7）若锆石中含有ZrSiO4的质量分数是91.5%，在制备ZrO2的过程中损失10%的锆元素，则1kg【答案】（1）d（2）升高温度（或搅拌、增大NaOH用量等，合理即可）（3）2FeO+H2O（4）ZrCl（5）4.6（6）0.404（7）553.5【解析】（2）为提高碱熔率，可以适当升高温度、碱熔时进行搅拌、适当增大NaOH的用量等。（3）“酸浸”过程中FeO与H2O2发生氧化还原反应，1molFeO失1mol电子，1molH2O2得2mol电子，根据得失电子守恒可得反应的离子方程式为2FeO+H2O（4）ZrCl4水解生成ZrOCl2，根据质量守恒配平反应的化学方程式为（5）“调pH”时，要求铁离子、铝离子完全沉淀，铜离子、锆离子不能沉淀，需要调节的pH范围为4.6≤pH<（6）Cu2+完全沉淀时，离子的浓度为1.0×10−5mol⋅L−1，已知该条件下Ksp[Cu(CN)2]=4.0×10−11，c(CN−（7）根据元素守恒可知，n(ZrO23．[2024·武汉调研]实现废钨镍型加氢催化剂（主要成分为WO3、Ni、Al2O3，还含有Fe、已知：ⅰ.T<700℃，纯碱不与Alⅱ.相关金属离子[c0(金属离子Ni2Al3Fe3开始沉淀时的pH6.93.41.5沉淀完全时的pH8.94.72.8回答下列问题:（1）​28（2）“氧化”的目的为______________________和将金属单质氧化至相应价态。（3）“钠化焙烧”中生成Na2（4）“酸化沉钨”后过滤，所得滤饼的主要成分为______________（填化学式）。（5）“调pH”除铁和铝，溶液的pH范围应调节为__________________。（6）资料显示，硫酸镍结晶水合物的形态与温度有如下表关系。温度低于30.830.8∼53.8∼高于280晶体形态NiSO4NiSO4多种结晶水合物NiSO4“一系列操作”依次是______________________________________________、及时过滤、洗涤、干燥。（7）强碱溶液中NaClO氧化NiSO4，可沉淀出用作电池正极材料的NiO(OH)【答案】（1）四；Ⅷ（2）除去含S有机物（3）WO（4）H（5）4.7（6）蒸发浓缩、冷却到30.8～（7）ClO【解析】1．由题给流程可知，废催化剂在空气中氧化，将含硫有机物转化为气体除去，并将金属单质氧化至相应价态；向氧化渣中加入碳酸钠在600℃条件下钠化焙烧，将氧化钨转化为钨酸钠，焙烧渣经水浸、过滤得到浸渣1和滤液；向滤液中加入硫酸酸化沉钨，将钨酸钠转化为钨酸沉淀，过滤得到钨酸；钨酸煅烧分解生成氧化钨；向浸渣1中加入硫酸酸浸，将金属氧化物转化为可溶的硫酸盐，二氧化硅与硫酸不反应，过滤得到含有二氧化硅的浸渣2和滤液；调节滤液pH的范围为4.7≤pH<6.9，将溶液中的铁离子、铝离子转化为氢氧化铁、氢氧化铝沉淀，过滤得到含有氢氧化铁、氢氧化铝的浸渣3和硫酸镍溶液；硫酸镍溶液经蒸发浓缩、冷却到30.8～53.8℃结晶、（1）镍元素的原子序数为28，位于元素周期表第四周期第Ⅷ族。（2）由分析可知，“氧化”的目的是将含硫有机物转化为气体除去，并将金属单质氧化至相应价态。（3）“钠化焙烧”中氧化钨与碳酸钠高温下反应生成钨酸钠和二氧化碳，反应的化学方程式为WO3（4）由分析可知，“酸化沉钨”后过滤，所得滤饼的主要成分为钨酸。（5）调节滤液pH的范围为4.7≤pH<6.9，将溶液中的铁离子、铝离子转化为氢氧化铁、（6）由题给信息可知，“一系列操作”为硫酸镍溶液经蒸发浓缩、冷却到30.8～53.8℃结晶、及时过滤、洗涤（7）由题意可知，碱性条件下溶液中的镍离子与次氯酸根离子反应生成NiO(OH)、氯离子和水，反应的离子方程式为ClO−4．[2024·鞍山二模]从含钴余液（含Co2+、Ca2+、回答下列问题：（1）在去除钙、镁时，选择适当加热条件的理由是__________________________________________________；该步骤中pH是影响除钙、镁效果的重要因素，下图是不同pH条件下硫化钴含量和钴收率图，根据图中信息选择最适宜的pH为____。（2）酸解时，硫元素转化为最高价含氧酸根，请写出CoS酸解反应的离子方程式：______________________________________________。（3）已知P507萃取剂(HA)2和Co2+发生反应Co2（4）反萃取时加入的试剂a应为______（填字母）。A.NaHCO3 B.HCl C.NaOH D.（5）沉钴的离子方程式为______________________________________。（6）系列操作中如何检验CoC2（7）空气中煅烧CoC2O4生成钴的某种氧化物和CO2，测得充分煅烧后剩余固体质量为【答案】（1）增大沉钴的速率，让CoS形成沉淀更彻底；0.5（2）CoS+（3）pH增大，c(OH−)增大，消耗（4）B（5）Co（6）取少量最后一次洗涤液于试管中，向其中加入硝酸酸化的硝酸银溶液，观察是否出现白色沉淀（7）Co【解析】（1）在去除钙、镁时，选择适当加热条件的理由是增大沉钴的速率，让CoS形成沉淀更彻底；观察题图可知，最适宜的pH为0.5，此时硫化钴含量最大且钴收率达到98%（2）CoS酸解时，硫元素转化为最高价含氧酸根，即CoS与H2O2反应生成CoSO4和H（3）萃取时适当增大溶液的pH，c(OH−)增大，可以消耗H+，使萃取反应的平衡正向移动，（4）反萃取是让萃取反应的平衡逆向移动，同时考虑不可引入新的杂质，所以试剂a选择HCl。（5）沉钴的离子方程式为Co2（6）检验CoC2O4是否洗涤干净就是检验是否有Cl−残留，方法为取少量最后一次洗涤液于试管中，（7）n(CO2)=13.44L22.4L/mol=0.6mol，根据元素守恒可知5．[2024·辽宁二模]铊(Tl)广泛应用于电子、军工、航天等领域。一种从铅精矿焙烧产生的富铊灰（主要成分为PbO、ZnO、FeO、Fe2O3已知：①Tl+易被氧化为②在氯化物硫酸水溶液中，Tl元素以TlCl4③萃取过程的反应原理为H+④常温下Ksp[Fe(OH)3]=请回答下列问题：（1）铊(81Tl)与铝同主族，基态（2）“浸取Ⅰ”中Tl2（3）滤渣的主要成分为____________。（4）常温下，向“萃取分液”后的水相中加入NaOH溶液，调pH回收铁。已知水相中c(Zn2+)=（5）请从化学平衡的角度解释“反萃取”过程中加入CH3（6）“还原氯化沉淀”中发生反应的离子方程式为__________________________________________________________________。（7）铊镉合金是原子能工业重要材料，一种立方晶胞结构如右图所示，已知该铊镉合金的密度为ρg⋅cm−3，设NA为阿伏加德罗常数的值，则铊原子和镉原子之间的最短距离d=____________________________【答案】（1）（2）5（3）PbSO（4）2.8（5）CH3COO−消耗H+，使萃取过程的平衡逆向移动，（6）TlCl（7）2【解析】3．富铊灰中加入高锰酸钾和硫酸混合溶液、氯化钠溶液浸取时，氧化铅转化为硫酸铅、氧化锌转化为硫酸锌、氧化铁和氧化亚铁转化为硫酸铁、氧化铊转化为TlCl4−，过滤得到含有硫酸铅的滤渣和浸取液；向浸取液中加入萃取剂萃取，分液得到水相和含有[CH3CONR2H]TlCl4的有机相；向有机相加入醋酸铵溶液反萃取，分液得到含有TlCl4−的溶液；向溶液中加入亚硫酸钠溶液，将TlCl4−转化为TlCl沉淀，过滤得到TlCl；向TlCl中加入硫酸，经焙烧（1）铊(81Tl)与铝同主族，Tl位于第六周期第ⅢA族，基态Tl原子的价层电子轨道表示式为（2）由题干流程图及已知信息①可知，“浸取Ⅰ”中Tl2O转化为Tl3+（3）由分析可知，滤渣的主要成分为PbSO4（4）常温下，向“萃取分液”后的水相中加入NaOH溶液，调pH回收铁，即Fe3+完全沉淀，c3(OH−)×10−5≥Ksp[Fe(OH)3]，c(OH−)≥32.7（5）由萃取过程的反应原理可知，加入醋酸铵溶液“反萃取”时，醋酸根离子与氢离子反应生成醋酸，溶液中氢离子浓度减小，使萃取过程的平衡逆向移动，Tl元素以TlCl4−（6）“还原氯化沉淀”中TlCl4−与亚硫酸根离子反应生成TlCl沉淀、硫酸根离子、氯离子和氢离子，反应的离子方程式为（7）由晶胞结构图可知，一个晶胞中含有Tl的个数为6×12=3，含Cd的个数为8×18=1，已知该铊镉合金的密度为ρg⋅cm−3，设6．[2024·河北二模]湿法炼锌的主要工序有焙烧、浸出、净化和电积，浸出后获得大量含Zn、Co、Ni、Fe、Mn、Cd等金属的钴镍渣，为有效回收钴镍渣中的有价金属，设计的工艺流程如下：（1）加热能增大“酸浸”速率，除此外还可采取的措施有______________________________________________________________（填1条即可）。“酸溶”时却不宜采用加热的方法来增大反应速率，原因