高考化學(xué)二輪復(fù)習(xí)高考熱考題型攻關(guān)04化學(xué)工藝流程—考查金屬及其化合物的性質(zhì)和轉(zhuǎn)化（含詳解）

1、PAGE 化學(xué)工藝流程考查金屬及其化合物的性質(zhì)和轉(zhuǎn)化化學(xué)工藝流程題是將化工生產(chǎn)中的生產(chǎn)流程用框圖形式表示出來，一般具有如下環(huán)節(jié)：eq x(原料)eq x(aal(對原料的,預(yù)處理)eq x(aal(核心化,學(xué)反應(yīng))eq x(aal(產(chǎn)品的分,離提純)eq x(aal(目標,產(chǎn)物)它以現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)為基礎(chǔ)，與化工生產(chǎn)成本、產(chǎn)品提純、環(huán)境保護等相融合，并根據(jù)生產(chǎn)流程中有關(guān)的化學(xué)知識步步設(shè)問?？疾槲镔|(zhì)的制備、檢驗、分離提純等基本實驗原理在化工生產(chǎn)中的實際應(yīng)用，要求考生依據(jù)流程圖分析原理，緊扣信息，抓住關(guān)鍵、準確答題。這類試題具有較強的實用性和綜合性，是新課標全國卷命題的熱考題型。1(全國卷)磷酸亞鐵鋰

2、(LiFePO4)電池是新能源汽車的動力電池之一。采用濕法冶金工藝回收廢舊磷酸亞鐵鋰電池正極片中的金屬，其流程如下：下列敘述錯誤的是()A合理處理廢舊電池有利于保護環(huán)境和資源再利用B從“正極片”中可回收的金屬元素有Al、Fe、LiC“沉淀”反應(yīng)的金屬離子為Fe3D上述流程中可用硫酸鈉代替碳酸鈉解析：合理處理廢舊電池有利于保護環(huán)境和資源再利用，LiFePO4中含有Li和Fe元素，正極片堿溶所得濾液中含有Al元素，A、B項正確；Fe2能被HNO3氧化為Fe3，F(xiàn)e3遇到堿液后沉淀，而另一種金屬離子(Li)遇到Na2CO3后沉淀，C項正確；Li2SO4易溶于水，用Na2SO4代替Na2CO3，不能形

3、成含Li沉淀，D項錯誤。答案：D2(全國卷)我國是世界上最早制得和使用金屬鋅的國家。一種以閃鋅礦(ZnS，含有SiO2和少量FeS、CdS、PbS雜質(zhì))為原料制備金屬鋅的流程如圖所示：相關(guān)金屬離子c0(Mn)0.1 molL1形成氫氧化物沉淀的pH范圍如下：金屬離子Fe3Fe2Zn2Cd2開始沉淀的pH1.56.36.27.4沉淀完全的pH2.88.38.29.4回答下列問題：(1)焙燒過程中主要反應(yīng)的化學(xué)方程式為_。(2)濾渣1的主要成分除SiO2外還有_；氧化除雜工序中ZnO的作用是_，若不通入氧氣，其后果是_。(3)溶液中的Cd2可用鋅粉除去，還原除雜工序中反應(yīng)的離子方程式為_。(4)電

4、解硫酸鋅溶液制備單質(zhì)鋅時，陰極的電極反應(yīng)式為_；沉積鋅后的電解液可返回_工序繼續(xù)使用。解析：(1)閃鋅礦的主要成分是ZnS，所以高溫焙燒過程中主要反應(yīng)的化學(xué)方程式為2ZnS3O2eq o(=,sup14(焙燒)2ZnO2SO2。(2)閃鋅礦焙燒后的主要成分變?yōu)閆nO，還存在少量SiO2、Fe2O3、CdO、PbO，加稀H2SO4后，發(fā)生一系列化學(xué)反應(yīng)：ZnOH2SO4=ZnSO4H2O、Fe2O33H2SO4=Fe2(SO4)33H2O、CdOH2SO4=CdSO4H2O、PbOH2SO4=PbSO4H2O。其中SiO2和PbSO4不溶于水，以沉淀的形式沉降下來，所以濾渣1的主要成分是SiO2

5、和PbSO4。氧化除雜工序中ZnO的作用是調(diào)節(jié)溶液的pH在2.86.2，使Fe3完全轉(zhuǎn)變?yōu)镕e(OH)3沉淀；通入O2的目的是使溶液中的Fe2轉(zhuǎn)化為Fe3，有利于除雜，若不通入O2，無法除去溶液中的雜質(zhì)Fe2。(3)溶液中的Cd2與加入的Zn粉反應(yīng)而被除去，反應(yīng)的離子方程式為ZnCd2=Zn2Cd。(4)電解ZnSO4溶液制備單質(zhì)Zn時，陰極放電的是Zn2，電極反應(yīng)式是Zn22e=Zn，陽極放電的是OH，電極反應(yīng)是4OH4e=2H2OO2。沉積鋅后的溶液應(yīng)該是ZnSO4和稀H2SO4，可返回到溶浸工序循環(huán)使用。答案：(1)2ZnS3O2eq o(=,sup14(焙燒)2ZnO2SO2(2)Pb

6、SO4調(diào)節(jié)溶液的pH無法除去雜質(zhì)Fe2(3)Cd2Zn=CdZn2(4)Zn22e=Zn溶浸1認識原料預(yù)處理的方法(1)溶解：通常用酸溶。如用硫酸、鹽酸、濃硫酸等。術(shù)語釋義水浸與水接觸反應(yīng)或溶解浸出固體加水(酸)溶解得到離子酸浸在酸溶液中反應(yīng)，使可溶性金屬離子進入溶液，不溶物通過過濾除去的溶解過程浸出率固體溶解后，離子在溶液中的含量的多少(更多轉(zhuǎn)化) (2)灼燒、焙燒、煅燒：改變結(jié)構(gòu)，使一些物質(zhì)能溶解，并使一些雜質(zhì)高溫下氧化、分解。2明確常用的提純方法(1)水溶法：除去可溶性雜質(zhì)。(2)酸溶法：除去堿性雜質(zhì)。(3)堿溶法：除去酸性雜質(zhì)。(4)氧化劑或還原劑法：除去還原性或氧化性雜質(zhì)。(5)加熱

7、灼燒法：除去受熱易分解或易揮發(fā)的雜質(zhì)。(6)調(diào)節(jié)溶液的pH法：如除去酸性溶液中的Fe3等。3把握常用的分離方法(1)過濾：分離難溶物和易溶物，根據(jù)特殊需要采用趁熱過濾或者抽濾等方法。(2)萃取和分液：利用溶質(zhì)在互不相溶的溶劑里的溶解度不同提取分離物質(zhì)，如用CCl4或苯萃取溴水中的溴。(3)蒸發(fā)結(jié)晶：提取溶解度隨溫度變化不大的溶質(zhì)，如NaCl。(4)冷卻結(jié)晶：提取溶解度隨溫度變化較大的溶質(zhì)、易水解的溶質(zhì)或結(jié)晶水合物，如KNO3、FeCl3、CuCl2、CuSO45H2O、FeSO47H2O等。(5)蒸餾或分餾：分離沸點不同且互溶的液體混合物，如分離乙醇或甘油。(6)冷卻法：利用氣體液化的特點分離

8、氣體，如合成氨工業(yè)采用冷卻法分離平衡混合氣體中的氨氣。1某同學(xué)在實驗室利用氫氧化鈉、鹽酸分離鐵粉和鋁粉混合物，轉(zhuǎn)化關(guān)系如下圖所示，下列說法不正確的是()Ax為NaOH溶液，y為鹽酸Bab發(fā)生的反應(yīng)為：AlOeq oal(,2)HH2O=Al(OH)3C按照本流程，x和y調(diào)換后也能達到實驗?zāi)康腄b、c既能與強酸又能與強堿反應(yīng)解析：根據(jù)轉(zhuǎn)化關(guān)系，加入試劑x，得到溶液和Fe，利用Al能與NaOH反應(yīng)，F(xiàn)e不與NaOH反應(yīng)，因此試劑x為NaOH，即a的主要成分是NaAlO2，根據(jù)轉(zhuǎn)化關(guān)系，試劑y應(yīng)為鹽酸，發(fā)生AlOeq oal(,2)HH2O=Al(OH)3，然后氫氧化鋁受熱分解成Al2O3，最后通過

9、電解的方法得到金屬Al。根據(jù)上述分析，x為NaOH溶液，y為鹽酸，故A說法正確；ab的反應(yīng)是AlOeq oal(,2)HH2O=Al(OH)3，故B說法正確；如果x和y互換，a為FeCl2和AlCl3，加入NaOH，則得到Fe(OH)2和Al(OH)3，按照流程無法得到金屬鋁，故C說法錯誤；b和c分別是Al(OH)3和Al2O3，都屬于兩性化合物，既能與強酸反應(yīng)，又能與強堿反應(yīng)，故D說法正確。答案：C2以硫鐵礦(主要成分為FeS2)為原料制備氯化鐵晶體(FeCl36H2O)的工藝流程如圖所示，下列說法不正確的是()A酸溶過程使用的酸也可以是硝酸，且過量B為了防止污染，焙燒過程中產(chǎn)生的SO2要回

10、收利用C通入氯氣的目的是氧化Fe2D由FeCl36H2O制取無水FeCl3需要在氯化氫的氣流中加熱解析：若用過量硝酸酸溶，會引入NOeq oal(,3)，A錯誤；SO2是一種污染氣體，必須回收利用，B正確；通入Cl2的目的是將Fe2全部氧化為Fe3，C正確；為了防止Fe3水解，由FeCl36H2O制取無水FeCl3時需要在HCl的氣流中加熱，D正確。答案：A3(2019西安模擬)實驗室模擬工業(yè)上以鋁土礦(含Al2O3、Fe2O3、SiO2)為原料制銨明礬NH4Al(SO4)2晶體的工藝流程如圖所示，下列說法錯誤的是()A固體a的化學(xué)式為SiO2B固體b的化學(xué)式為Fe(OH)3C中通入足量CO2

11、發(fā)生反應(yīng)的離子方程式為2AlOeq oal(,2)CO23H2O=COeq oal(2,3)2Al(OH)3D都要用到的分離方法是過濾解析：SiO2不溶于鹽酸，A正確；紅褐色固體b是Fe(OH)3，B正確；中通入足量CO2氣體發(fā)生反應(yīng)的離子方程式為AlOeq oal(,2)CO22H2O=HCOeq oal(,3)Al(OH)3，C錯誤；都要用到的分離方法是過濾，D正確。答案：C4從某含有FeCl2、FeCl3、CuCl2的工業(yè)廢液中回收銅并制備氯化鐵晶體的流程如下。下列說法正確的是()A試劑a是鐵、試劑b是稀硫酸B操作、操作、操作所用儀器相同C試劑c是氯氣，相應(yīng)的反應(yīng)為2Fe2Cl2=2Fe

12、32ClD用酸性KMnO4溶液可檢驗溶液W中是否含有Fe2解析：由最終要得到的氯化鐵及流程圖知b是鹽酸，A錯誤；操作和操作是過濾，操作為蒸發(fā)結(jié)晶，所用儀器有差異，B錯誤；濾液Z和X中均含有氯化亞鐵，因此c為氯氣，C正確；高錳酸鉀能氧化氯離子而褪色，因此不能用于檢驗是否含有亞鐵離子，D錯誤。答案：C5(江蘇卷)以高硫鋁土礦(主要成分為Al2O3、Fe2O3、SiO2，少量FeS2和金屬硫酸鹽)為原料，生產(chǎn)氧化鋁并獲得Fe3O4的部分工藝流程如下：(1)焙燒過程均會產(chǎn)生SO2，用NaOH溶液吸收過量SO2的離子方程式為_。(2)添加1%CaO和不添加CaO的礦粉焙燒，其硫去除率隨溫度變化曲線如圖所

13、示。已知：多數(shù)金屬硫酸鹽的分解溫度都高于600 硫去除率eq blc(rc)(avs4alco1(1f(焙燒后礦粉中硫元素總質(zhì)量,焙燒前礦粉中硫元素總質(zhì)量)100%不添加CaO的礦粉在低于500 焙燒時，去除的硫元素主要來源于_。700 焙燒時，添加1%CaO的礦粉硫去除率比不添加CaO的礦粉硫去除率低，其主要原因是_。(3)向“過濾”得到的濾液中通入過量CO2，鋁元素存在的形式由_(填化學(xué)式)轉(zhuǎn)化為_(填化學(xué)式)。(4)“過濾”得到的濾渣中含大量的Fe2O3。Fe2O3與FeS2混合后在缺氧條件下焙燒生成Fe3O4和SO2，理論上完全反應(yīng)消耗的n(FeS2)n(Fe2O3)_。解析：(1)N

14、aOH吸收過量SO2的離子方程式為SO2OH=HSOeq oal(,3)。(2)由已知多數(shù)金屬硫酸鹽的分解溫度都高于600 ，不添加CaO的礦粉在低于500 焙燒時，去除的硫元素主要來源于雜質(zhì)FeS2。700 焙燒時，F(xiàn)eS2中的硫元素生成SO2，添加CaO后，SO2會與CaO、O2反應(yīng)生成CaSO4而留在礦粉中。(3)用NaOH溶液堿浸后，Al2O3、SiO2溶解，轉(zhuǎn)化為NaAlO2和Na2SiO3，通入過量CO2后，NaAlO2與CO2反應(yīng)轉(zhuǎn)化為Al(OH)3。(4)Fe2O3與FeS2在缺氧條件下焙燒生成Fe3O4和SO2，發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式配平為16Fe2O3FeS2eq o(=,s

15、up14(焙燒)11Fe3O42SO2，可得關(guān)系式FeS216Fe2O3，則理論上完全反應(yīng)消耗的n(FeS2)n(Fe2O3)116。答案：(1)SO2OH=HSOeq oal(,3)(2)FeS2硫元素轉(zhuǎn)化為CaSO4而留在礦粉中(3)NaAlO2Al(OH)3(4)1166(2019煙臺模擬)某工廠酸性廢液中含有Fe3、Al3、Fe2、SOeq oal(2,4)，以該廢液為原料制備Fe2O3的工藝流程如下(部分操作和條件略)：已知：NH4HCO3在熱水中會分解。常溫下，溶液中不同金屬離子生成氫氧化物沉淀時的pH見下表：金屬離子(0.1 molLl)Fe3Fe2Al3開始沉淀時的pH2.47

16、.63.4完全沉淀時的pH3.79.64.8回答下列問題：(1)寫出“還原”步驟中反應(yīng)的離子方程式：_。(2)試劑X可選用_(任寫一種，填化學(xué)式)，“濾渣”的主要成分是_。(3)加入碳酸氫銨后過濾，發(fā)現(xiàn)濾液仍然渾濁，可能的原因是_，用90 熱水洗滌FeCO3沉淀的目的是_。(4)若在實驗室中灼燒FeCO3應(yīng)在_(填儀器名稱)中進行，“灼燒氧化”發(fā)生的化學(xué)方程式為_。(5)若工業(yè)上灼燒氧化174.0噸FeCO3得到117.6噸產(chǎn)品，則該產(chǎn)品中Fe2O3的純度為_(設(shè)產(chǎn)品中雜質(zhì)只有FeO，保留一位小數(shù))。解析：(1)“還原”是鐵粉將Fe3轉(zhuǎn)化為Fe2，同時與廢液中的H反應(yīng)生成H2，反應(yīng)的離子方程式

17、為Fe2H=Fe2H2和Fe2Fe3=3Fe2。(2)試劑X用于調(diào)節(jié)溶液的pH，使Al3完全沉淀，選用NH3H2O，不引入其他雜質(zhì)，同時生成的碳碳氫銨便于除去；“濾渣”的主要成分是過量的鐵粉和生成的Al(OH)3沉淀。(3)過濾的過程中若把玻璃棒靠在三層濾紙上時不小心把濾紙戳破了，此時過濾出的濾液是混濁的；過濾時濾液液面高于濾紙的邊緣時，濾液就會不經(jīng)過濾紙而直接從濾紙和漏斗之間的空隙中流過，也會導(dǎo)致過濾出的濾液是混濁的；NH4HCO3在熱水中會分解，用90 熱水洗滌FeCO3沉淀，目的是洗去表面吸附的離子同時促進碳酸氫銨的分解。(4)實驗室中灼燒固體通常在坩堝中進行，灼燒時FeCO3與氧氣在高溫下發(fā)生氧化還原反應(yīng)，化學(xué)方程式為4FeCO3O2eq o(=,sup14(高溫)2Fe2O34CO2。(5)