高考化学第二轮专项复习专题六　大题突破2　化工流程题的综合分析含答案或解析

化工流程题的综合分析1.题型特点近几年高考中工艺流程题主要是以物质的制备、物质的分离提纯为情景材料，用框图的形式呈现实际工业生产中添加物质、操作的过程，设问形式包括：物质的判断、方程式的书写、实验操作、反应条件的控制及理论解释、产品组成的定性及定量分析等，能很好的考查学生综合运用元素化合物知识、化学反应原理、实验技能解决实际问题的能力。2.工艺流程题的一般呈现形式1.(2024·安徽，15)精炼铜产生的铜阳极泥富含Cu、Ag、Au等多种元素。研究人员设计了一种从铜阳极泥中分离回收金和银的流程，如下图所示。回答下列问题：(1)Cu位于元素周期表第周期第族。

(2)“浸出液1”中含有的金属离子主要是。

(3)“浸取2”步骤中，单质金转化为HAuCl4的化学方程式为。

(4)“浸取3”步骤中，“浸渣2”中的(填化学式)转化为[Ag(S2O3)2]3-。

(5)“电沉积”步骤中阴极的电极反应式为。“电沉积”步骤完成后，阴极区溶液中可循环利用的物质为(填化学式)。

(6)“还原”步骤中，被氧化的N2H4与产物Au的物质的量之比为。

(7)Na2S2O3可被I2氧化为Na2S4O6。从物质结构的角度分析S4O62−的结构为(a)而不是(b)的原因：2.(2024·河北，16)V2O5是制造钒铁合金、金属钒的原料，也是重要的催化剂。以苛化泥为焙烧添加剂从石煤中提取V2O5的工艺，具有钒回收率高、副产物可回收和不产生气体污染物等优点。工艺流程如下。已知：ⅰ.石煤是一种含V2O3的矿物，杂质为大量Al2O3和少量CaO等；苛化泥的主要成分为CaCO3、NaOH、Na2CO3等。ⅱ.高温下，苛化泥的主要成分可与Al2O3反应生成偏铝酸盐；室温下，偏钒酸钙[Ca(VO3)2]和偏铝酸钙均难溶于水。回答下列问题：(1)焙烧生成的偏钒酸盐中钒的化合价为，产生的气体①为(填化学式)。

(2)水浸工序得到滤渣①和滤液，滤渣①中含钒成分为偏钒酸钙，滤液中杂质的主要成分为(填化学式)。

(3)在弱碱性环境下，偏钒酸钙经盐浸生成碳酸钙，发生反应的离子方程式为

；

CO2加压导入盐浸工序可提高浸出率的原因为；浸取后低浓度的滤液①进入(填工序名称)，可实现钒元素的充分利用。

(4)洗脱工序中洗脱液的主要成分为(填化学式)。

(5)下列不利于沉钒过程的两种操作为(填序号)。

a.延长沉钒时间b.将溶液调至碱性c.搅拌d.降低NH4Cl溶液的浓度3.(2024·黑吉辽，16)中国是世界上最早利用细菌冶金的国家。已知金属硫化物在“细菌氧化”时转化为硫酸盐，某工厂用细菌冶金技术处理载金硫化矿粉(其中细小的Au颗粒被FeS2、FeAsS包裹)，以提高金的浸出率并冶炼金，工艺流程如下：回答下列问题：(1)北宋时期我国就有多处矿场利用细菌氧化形成的天然“胆水”冶炼铜，“胆水”的主要溶质为_______________________(填化学式)。

(2)“细菌氧化”中，FeS2发生反应的离子方程式为。

(3)“沉铁砷”时需加碱调节pH，生成(填化学式)胶体起絮凝作用，促进了含As微粒的沉降。

(4)“焙烧氧化”也可提高“浸金”效率，相比“焙烧氧化”，“细菌氧化”的优势为(填标号)。

A.无需控温B.可减少有害气体产生C.设备无需耐高温D.不产生废液废渣(5)“真金不怕火炼”，表明Au难被O2氧化，“浸金”中NaCN的作用为。

(6)“沉金”中Zn的作用为。

(7)滤液②经H2SO4酸化，[Zn(CN)4]2-转化为ZnSO4和HCN的化学方程式为

。

用碱中和HCN可生成(填溶质化学式)溶液，从而实现循环利用。

答案精析精练高考真题1.(1)四ⅠB(2)Cu2+(3)2Au+8HCl+3H2O2=2HAuCl4+6H2O(4)AgCl(5)[Ag(S2O3)2]3-+e-=Ag↓+2S2O32−Na2S2O3(6)3∶4(7)(a)结构中电子云分布较均衡，结构较为稳定，(b)结构中正、负电荷中心不重合，极性较大，较不稳定，且存在过氧键，过氧键的氧化性大于I2，故Na2S2O3不能被I解析(2)精炼铜产生的铜阳极泥富含Cu、Ag、Au等，铜阳极泥加入硫酸、H2O2，Cu被H2O2氧化为Cu2+进入浸出液1中，故浸出液1中含有的金属离子主要是Cu2+，Ag、Au不反应，浸渣1中含有Ag和Au。(3)浸渣1中含有Ag和Au，向浸渣1中加入盐酸、H2O2，Au与盐酸、H2O2反应生成HAuCl4和H2O，化学方程式为2Au+8HCl+3H2O2=2HAuCl4+6H2O。(4)浸渣1中含有Ag和Au，向浸渣1中加入盐酸、H2O2，Ag转化为AgCl，浸渣2中含有AgCl，AgCl与Na2S2O3反应转化为[Ag(S2O3)2]3-。(5)“电沉积”步骤中，阴极发生还原反应，[Ag(S2O3)2]3-得电子被还原为Ag，电极反应式为[Ag(S2O3)2]3-+e-=Ag↓+2S2O32−；阴极区溶液中含有Na+，故“电沉积”步骤完成后，阴极区溶液中可循环利用的物质为Na2S2O3。(6)还原步骤中，HAuCl4被还原为Au，Au化合价由+3价变为0价，一个HAuCl4得3个电子，N2H4被氧化为N2，N的化合价由-2价变为0价，一个N2H4失4个电子，根据得失电子守恒可知，被氧化的N2H4与产物Au的物质的量之比为3∶2.(1)+5CO2(2)NaAlO2(3)HCO3−+OH-+Ca(VO3)2CaCO3+H2O+2VO3−提高溶液中HCO解析石煤和苛化泥通入空气进行焙烧，反应生成NaVO3、Ca(VO3)2、NaAlO2、Ca(AlO2)2、CaO和CO2等，水浸可分离焙烧后的可溶性物质(如NaVO3)和不溶性物质[Ca(VO3)2、Ca(AlO2)2等]，过滤后滤液进行离子交换、洗脱，用于富集和提纯VO3−，加入氯化铵溶液沉钒，生成NH4VO3，经一系列处理后得到V2O5；滤渣①在pH≈8，65~70℃的条件下加入3%NH4HCO3溶液进行盐浸，滤渣①中含有钒元素，通过盐浸，使滤渣①中的钒元素进入滤液①中，再将滤液①回流到离子交换工序，进行VO3−的富集。(1)钒是23号元素，其价层电子排布式为3d34s2；焙烧过程中，V2O3被氧气氧化生成VO3−，偏钒酸盐中钒的化合价为+5价；CaCO3在800℃以上开始分解，生成的气体①为CO2。(2)由已知信息可知，高温下，苛化泥的主要成分与Al2O3反应生成偏铝酸钠和偏铝酸钙，偏铝酸钠溶于水，偏铝酸钙难溶于水，所以滤液中杂质的主要成分是NaAlO2。(3)在弱碱性环境下，Ca(VO3)2与HCO3−和OH-反应生成CaCO3、VO3−和H2O，离子方程式为HCO3−+OH-+Ca(VO3)2CaCO3+H2O+2VO3−；CO2加压导入盐浸工序可提高浸出率，因为CO2可提高溶液中HCO3−浓度，促使偏钒酸钙转化为碳酸钙，使VO3−进入滤液①中；滤液①中含有VO3−、NH4+等，且浓度较低，若要利用其中的钒元素，需要通过离子交换进行分离、富集，故滤液①应进入离子交换工序。(4)由离子交换工序中树脂的组成可知，洗脱液中应含有Cl-，因水浸所得溶液中含有Na+，为避免引入其他杂质离子，且NaCl廉价易得，故洗脱液的主要成分应为NaCl。(5)延长沉钒时间，能使反应更加完全，有利于沉钒，3.(1)CuSO4(2)4FeS2+15O2+2H2O4Fe3++8SO42−+4H+(3)Fe(OH)3(4)BC(5)作络合剂，将Au转化为[Au(CN)2]-从而浸出(6)作还原剂，将[Au(CN)2]-还原为Au(7)Na2[Zn(CN)4]+2H2SO4=ZnSO4+4HCN+Na2SO解析矿粉中加入足量空气和H2SO4，在pH=2时进行细菌氧化，金属硫化物中的S元素转化为硫酸盐，过滤，滤液中主要含有Fe3+、SO42−、As(Ⅴ)，加碱调节pH，Fe3+转化为Fe(OH)3胶体，可起到絮凝作用，促进含As微粒的沉降，过滤可得到净化液；滤渣主要为Au，Au与空气中的O2和NaCN溶液反应，得到含[Au(CN)2]-的浸出液，加入Zn进行“沉金”得到Au和含[Zn(CN)4]2-的滤液②。(1)“胆水”冶炼铜，“胆水”的主要成分为CuSO4。(2)“细菌氧化”的过程中，FeS2在酸性环境下被O2氧化为Fe3+，离子方程式为4FeS2+15O2+2H2O4Fe3++8SO42−+4H+。(4)细菌的活性与温度息息相关，因此细菌氧化也需要控温，A不符合题意；焙烧氧化时，金属硫化物中的S元素通常转化为SO2，而细菌氧化时，金属硫化物中的S元素转化为硫酸盐，可减少有害气体的产生，B符合题意；焙烧氧化需要较高的温度，因此所使用的设备需要耐高温，而细菌氧化不需要较高的温度就可进行，设备无需耐高温，C符合题意；由流程可知，细菌氧化也会产生废液废渣，D不符