2023年高考化學(xué)題源解密15 工藝流程綜合題(含詳解)

專題15工藝流程綜合題

【母題來(lái)源】2022年全國(guó)甲卷

【母題題文】硫酸鋅(ZnSO」)是制備各種含鋅材料的原料，在防腐、電鍍、醫(yī)學(xué)上有諸多應(yīng)用。硫酸鋅可由

菱鋅礦制備。菱鋅礦的主要成分為ZnCO、，雜質(zhì)為Si。？以及Ca、Mg、Fe、Cu等的化合物。其制備流程如

下:

ZnSO4<H2O本題中所涉

濾渣①濾渣②濾渣③濾渣④

及離子的氫氧化物溶度積常數(shù)如下表:

離子Fe3+Zn2+Cu，F(xiàn)e2+Mg2+

K'p4.0x1O-386.7xlO172.2xIO-208.0xlO-161.8xl0-11

回答下列問題：

(1)菱鋅礦焙燒生成氧化鋅的化學(xué)方程式為o

(2)為了提高鋅的浸取效果，可采取的措施有、?

(3)加入物質(zhì)X調(diào)溶液pH=5,最適宜使用的X是(填標(biāo)號(hào))。

A.NH,H2OB.Ca(OH)2C.NaOH

濾渣①的主要成分是、、。

(4)向80~90℃的濾液①中分批加入適量KMnO4溶液充分反應(yīng)后過濾，濾渣②中有MnOz,該步反應(yīng)的離子

方程式為。

(5)濾液②中加入鋅粉的目的是。

(6)濾渣④與濃H^SO4反應(yīng)可以釋放HF并循環(huán)利用，同時(shí)得到的副產(chǎn)物是、o

【答案】(DZnCCh2^ZnO+CO2T

(2)將焙燒后的產(chǎn)物碾碎，增大接觸面積增大硫酸的濃度等

(3)BFe(OH)3CaSO4SiO2

2++

(4)3Fe+MnO4+7H2O=3Fe(OH)jJ,+MnO21+5H

(5)置換C/+為Cu從而除去⑹CaSO4MgSO4

【試題解析】

由題干信息，菱鋅礦的主要成分為ZnCO3,雜質(zhì)為SiC>2以及Ca、Mg、Fe、Cu等的化合物，結(jié)合流程圖分

焙燒

析，菱鋅礦焙燒，主要發(fā)生反應(yīng)ZnCCh^ZnO+CChT，再加入H2s酸浸，得到含ZM+、Ca2\Mg2\

2

Fe\Fe3+、CM+的溶液,加入物質(zhì)X調(diào)節(jié)pH=5,結(jié)合表格數(shù)據(jù)，過濾得到Fe(OH)3、CaSO4>SiO?的濾渣

①，濾液①中主要含有Zn2+、CM+、Mg2+、Ca2\Fe2+,再向?yàn)V液①中加入KMnO4溶液氧化Fe?+,過濾得

至l」Fe(OH)3和MnCh的濾渣②，濾液②中加入鋅粉，發(fā)生反應(yīng)Zn+Cu2+=Zn2+=Cu,過濾后得到濾渣③為Cu,

再向?yàn)V液③中加入HF脫鈣鎂，過濾得到濾渣④為CaF2、MgF2,濾液④為ZnSCU溶液，經(jīng)一系列處理得到

ZnSO4-7H2O,據(jù)此分析解答。

焙燒

(1)由分析，焙燒時(shí)，生成ZnO的反應(yīng)為：ZnCO3ZnO+CO2T;

(2)可采用將焙燒后的產(chǎn)物碾碎，增大接觸面積、增大硫酸的濃度等方式提高鋅的浸取率；

(3)A.NH3H2O易分解產(chǎn)生NH3污染空氣，且經(jīng)濟(jì)成本較高，故A不適宜；

B.Ca(OH)2不會(huì)引入新的雜質(zhì)，且成本較低，故B適宜；

C.NaOH會(huì)引入雜質(zhì)Na+,且成本較高，C不適宜；

故答案選B；

當(dāng)沉淀完全時(shí)(離子濃度小于lO^mol/L),結(jié)合表格Ksp計(jì)算各離子完全沉淀時(shí)pH<5的只有Fe3+,故濾渣

①中有Fe(OH)3,又CaSCU是微溶物，SiCh不溶于酸，故濾渣①的主要成分是Fe(OH)3、CaSCM、SiO2;

(4)向80~90℃濾液①中加入KMnO4溶液，可氧化Fe2+,得到Fe(OH)3和MnCh的濾渣②，反應(yīng)的離子方程

2++

式為3Fe+MnO4+7H2O=3Fe(OH)3J,+MnO21+5H；

(5)濾液②中加入鋅粉，發(fā)生反應(yīng)Zn+Cu2+=ZM+=Cu,故加入鋅粉的目的為置換CM+為Cu從而除去；

(6)由分析，濾渣④為CaF2、MgF2,與濃硫酸反應(yīng)可得到HF,同時(shí)得到的副產(chǎn)物為CaSCh、MgSO4?

【母題來(lái)源】2022年全國(guó)乙卷

【母題題文】廢舊鉛蓄電池的鉛膏中主要含有PbSC\、PbO?、PbO和Pb。還有少量Ba、Fe、Al的鹽或氧

化物等。為了保護(hù)環(huán)境、充分利用鉛資源，通過下圖流程實(shí)現(xiàn)鉛的回收。

Na2CO3HAC.H2O2NaOH

鉛膏一脫硫----------?酸浸---------A沉鉛……APbQ一些難溶電解質(zhì)的溶度積常數(shù)如下表

丁

濾渣濾液

難溶電解質(zhì)PbSO4PbCO3BaSO4BaCO3

2.5xlO-87.4x1O-14l.lxW102.6x10-9

一定條件下，一些金屬氫氧化物沉淀時(shí)的pH如下表:

金屬氫氧化物Fe(OH)3Fe(OH)2A1(OH)3Pb(OH)2

開始沉淀的pH2.36.83.57.2

完全沉淀的pH3.28.34.69.1

回答下列問題:

(1)在“脫硫”中PbSC\轉(zhuǎn)化反應(yīng)的離子方程式為,用沉淀溶解平衡原理解釋選擇Na2c0、的原因

⑵在“脫硫”中，加入Na2c0、不能使鉛膏中BaSO,完全轉(zhuǎn)化，原因是。

⑶在“酸浸”中，除加入醋酸(HAc),還要加入Hz。？。

(i)能被Hq2氧化的離子是；

(證)比。2促進(jìn)了金屬Pb在醋酸中轉(zhuǎn)化為Pb(Ac%,其化學(xué)方程式為；

(iii)H2O2也能使PbO?轉(zhuǎn)化為PMA%,H2O2的作用是。

(4)“酸浸”后溶液的pH約為4.9,濾渣的主要成分是o

(5)“沉鉛”的濾液中，金屬離子有。

【答案】

(I)PbSO4(s)+CO；(aq)=PbCO3(s)+SO;(aq)反應(yīng)PbSC)4(s)+CO；(aq)=PbCCh⑸+SO：(aq)的平衡常數(shù)

55

K=g|圣=3.4x10>10,PbSO4可以比較徹底的轉(zhuǎn)化為PbCCh

c(C0:)

c(SOt)

(2)反應(yīng)BaSO(s)+CO^(aq)=BaCOKs)+SO：(aq)的平衡常數(shù)K==0.04?105,反應(yīng)正向進(jìn)行的程度有

4c(C0Q

限

2+

(3)FePb+H2O3+2HAc=Pb(Ac)2+2H2O作還原劑

(4)Fe(OH)3、A1(OH)3

(5)Ba2+,Na+

【試題解析】

鉛膏中主要含有PbSC>4、PbCh、PbO和Pb,還有少量Ba、Fe、Al的鹽或氧化物等，向鉛膏中加入碳酸鈉

溶液進(jìn)行脫硫，硫酸鉛轉(zhuǎn)化為碳酸鉛，過濾，向所得固體中加入醋酸、過氧化氫進(jìn)行酸浸，過氧化氫可將

溶液中的亞鐵離子氧化為鐵離子，酸浸后溶液的pH約為4.9,依據(jù)金屬氫氧化物沉淀時(shí)的pH可知，濾渣

主要成分為氫氧化鋁、氫氧化鐵，過濾后，向?yàn)V液中加入氫氧化鈉溶液進(jìn)行沉鉛，得到氫氧化鉛沉淀，濾

液中的金屬陽(yáng)離子主要為鈉離子和鐵離子，氫氧化鉛再進(jìn)行處理得到PbO。

(1)“脫硫”中，碳酸鈉溶液與硫酸鉛反應(yīng)生成碳酸鉛和硫酸鈉，反應(yīng)的離子方程式為：PbSO4(s)+CO；(叫)=

PbCCh(s)+SOf(叫)，由一些難溶電解質(zhì)的溶度積常數(shù)的數(shù)據(jù)可知，Ksp(PbCO3)=7.4x10-巴

Ksp(PbSO4)=2.5x10-S,反應(yīng)PbSO4(s)+COj(aq)=PbCC)3(s)+SO；(aq)的平衡常數(shù)

c(Pb").c(SO：)_K、p(PbSC\)2.5x108

55

2+=3.4xl0>10,說明可以轉(zhuǎn)化的比較徹底，且轉(zhuǎn)化后

c(C0；)c(Pb)c(CO^)-Kp(PbCO3)7.4x10年

生成的碳酸鉛可由酸浸進(jìn)入溶液中，減少鉛的損失。

(2)反應(yīng)BaSCMs)+CO；(aq)=BaCCh(s)+SO：(aq)的平衡常數(shù)

"嗡="爵=瞿含=黑耗.43。5,說明該反應(yīng)正向進(jìn)行的程度有限，因此加

入碳酸鈉不能使鉛膏中的BaSCU完全轉(zhuǎn)化。

(3)(i)過氧化氫有氧化性，亞鐵離子有還原性，會(huì)被過氧化氫氧化為鐵離子。

(ii)過氧化氫促進(jìn)金屬Pb在醋酸溶液中轉(zhuǎn)化為Pb(Ac)2,過氧化氫與Pb、HAc發(fā)生氧還原反應(yīng)生成Pb(Ac)2

和H2O,依據(jù)得失電子守恒和原子守恒可知，反應(yīng)的化學(xué)方程式為：Pb+H202+2HAc=Pb(Ac)2+2H20o

(iii)過氧化氫也能使PbCh轉(zhuǎn)化為Pb(Ac)2,鉛元素化合價(jià)由+4價(jià)降低到了+2價(jià)，PbCh是氧化劑，則過氧

化氫是還原劑。

(4)酸浸后溶液的pH約為4.9,依據(jù)金屬氫氧化物沉淀時(shí)的pH可知，濾渣主要成分為氫氧化鋁、氫氧化鐵。

(5)依據(jù)分析可知，加入碳酸鈉不能使鉛膏中的BaSO4完全轉(zhuǎn)化，鐵離子、鋁離子轉(zhuǎn)化為了氫氧化鐵、氫氧

化鋁沉淀，鉛轉(zhuǎn)化為了氫氧化鉛、最終變?yōu)榱搜趸U，因此沉鉛的濾液中，金屬離子有Ba2+和加入碳酸鈉、

氫氧化鈉時(shí)引入的Na+?

【命題意圖】

主要是考查物質(zhì)制備的工藝流程分析，涉及方程式書寫、實(shí)驗(yàn)操作、試劑作用分析、溶液的酸堿性等知識(shí)。

①接受、吸收、整合化學(xué)信息的能力。

②分析問題和解決(解答)化學(xué)問題的能力。

③在解決化學(xué)問題的過程中，運(yùn)用化學(xué)原理和科學(xué)方法，能設(shè)計(jì)合理方案，初步實(shí)踐科學(xué)探究。

【命題方向】

通過分析近幾年的高考試題發(fā)現(xiàn)，該類題干以工業(yè)生產(chǎn)為主要背景，以文字、工藝流程圖、表格相結(jié)合的

形式呈現(xiàn)，閱讀量相對(duì)較大。預(yù)測(cè)在2023年的高考試題中會(huì)繼續(xù)延續(xù)這種出題方式，更貼近工業(yè)生產(chǎn)(例如:

會(huì)出現(xiàn)更多的工業(yè)術(shù)語(yǔ)和設(shè)備名稱等)，考查點(diǎn)會(huì)更加綜合，可能會(huì)以陌生的新物質(zhì)為背景，突出考查學(xué)生

的能力，更加關(guān)注原料的選擇、循環(huán)利用、綠色化學(xué)、環(huán)境保護(hù)、物質(zhì)的分離提純、產(chǎn)率的計(jì)算等。

【得分要點(diǎn)】

1.工藝流程題的解題思路

工藝流程題實(shí)際上是考查考生運(yùn)用化學(xué)反應(yīng)原理及相關(guān)知識(shí)來(lái)解決工業(yè)生產(chǎn)中實(shí)際問題的能力。解此類題

目的基本思路：

（1）先粗讀，從題干中獲取有用信息，理清思路。先不必把每個(gè)環(huán)節(jié)的原理都搞清楚。

（2）針對(duì)問題再精讀，分析細(xì)節(jié)，根據(jù)問題去研究某一步或某一種物質(zhì)。

（3）要看清所問問題，不能答非所問，并注意語(yǔ)言表達(dá)的規(guī)范性。

2.工藝流程題的解題方法

（1）明確目的，提取有用信息。通過閱讀題頭，了解流程圖以外的文字描述、表格信息、后續(xù)設(shè)問中的提示

性信息，進(jìn)而明確生產(chǎn)目的——制備什么物質(zhì)，找到制備物質(zhì)時(shí)所需的原料及所含雜質(zhì)，提取出所給的相

關(guān)信息——化學(xué)反應(yīng)方程式、物質(zhì)的穩(wěn)定性、物質(zhì)的溶解性等。

（2）分析流程，弄清各步作用。對(duì)比分析流程圖中的第一種物質(zhì)（原料）與最后一種物質(zhì)（產(chǎn)品），找出原料與產(chǎn)

品之間的關(guān)系，聯(lián)系問題有針對(duì)性地思考：原料轉(zhuǎn)化為產(chǎn)品的過程中依次進(jìn)行了什么反應(yīng)？每一步除目標(biāo)

物質(zhì)外還產(chǎn)生了什么雜質(zhì)或副產(chǎn)物？雜質(zhì)是否要除去，采用什么操作方法除去？

（3）看清問題，準(zhǔn)確規(guī)范作答。這一步很關(guān)鍵，歷年的高考評(píng)卷分析都指出考生的簡(jiǎn)述能力比較差，特別是

化學(xué)用語(yǔ)的表述與實(shí)際要求存在很大偏差。所以答題時(shí)要看清問題，不能答非所問，要注意語(yǔ)言表達(dá)的科

學(xué)性和準(zhǔn)確性，如分清是要求回答實(shí)驗(yàn)操作名稱還是具體操作步驟。

3.解工業(yè)流程題必備知識(shí)

（1）常用思考方法。

①反應(yīng)原理；②提高原料利用率；③快速反應(yīng)；④提高產(chǎn)率；⑤提高產(chǎn)品純度；⑥綠色環(huán)保；⑦工業(yè)成本

低。

（2）控制反應(yīng)條件。

①調(diào)節(jié)pH值的目的：控制溶液的酸堿性使某些金屬離子形成氫氧化物沉淀。調(diào)pH值所加試劑：一般是含

被提純物質(zhì)中的金屬陽(yáng)離子對(duì)應(yīng)的金屬、金屬氧化物、金屬氫氧化物或金屬碳酸鹽（總之，這些物質(zhì)要能與

H+反應(yīng)，又難溶于水，這樣可即使過量而又不會(huì)引入新的雜質(zhì)離子），有時(shí)候也可能加NaOH或氨水來(lái)調(diào)pH

值，要據(jù)題意具體分析（一般是加的Na\NH4+不會(huì)在后續(xù)的程序中難以分離）?pH值的調(diào)節(jié)范圍：據(jù)題意

告知的某離子完全沉淀或開始沉淀的pH值數(shù)據(jù)來(lái)選擇，不能隨意更改，應(yīng)該是題目中原始數(shù)據(jù)的組合。（3）

物質(zhì)的分離和提純的方法。①結(jié)晶（重結(jié)晶）；②過濾；③趁熱過濾；④洗滌（水洗，冰水洗滌，醇洗）；⑤蒸

儲(chǔ)：液、液分離（主要儀器：蒸錨燒瓶、溫度計(jì)、冷凝管、尾接管）；⑥蒸發(fā)（實(shí)驗(yàn)儀器：蒸發(fā)皿、鐵架臺(tái)、

玻璃棒、坦煙鉗、酒精燈）；⑦萃?。虎喾忠海ㄖ饕獌x器：分液漏斗）；⑨升華；⑩鹽析：加無(wú)機(jī)鹽使溶質(zhì)的

溶解度降低而析出。?灼燒：高溫條件下固體物質(zhì)的燃燒（主要儀器：地?zé)煟?煮沸：目的通常是除去溶

解在水中的氣體（通常為02）,或是為了促進(jìn)水解，聚沉后便于過濾分離。

4.常見文字?jǐn)⑹鲆?guī)范套路(重要)

(1)如何進(jìn)行滴定終點(diǎn)的判斷？答：當(dāng)?shù)稳胱詈笠坏螛?biāo)準(zhǔn)液時(shí)，溶液顏色由xx顏色變?yōu)?#顏色，且半分鐘

內(nèi)不恢復(fù)原色。(注：只寫“變色”或“褪色”不得分)

(2)洗滌沉淀的方法：往漏斗中加入蒸儲(chǔ)水至沒過沉淀物，待水自然流下后，重復(fù)以上操作2?3次。

(3)檢驗(yàn)沉淀是否洗滌干凈的方法：取最后一次的洗滌液，滴加xx試劑(可與雜質(zhì)的某些離子發(fā)生沉淀反應(yīng)),

如果沒有沉淀生成，說明沉淀洗滌干凈；否則說明沉淀未洗滌干凈。(注：這種情況因?yàn)殡x子濃度較低，應(yīng)

該選用反應(yīng)靈敏的特征反應(yīng)。此時(shí)一般不用焰色反應(yīng)實(shí)驗(yàn)檢驗(yàn))。

(4)檢驗(yàn)沉淀是否完全的方法：靜置，向上層清液中繼續(xù)滴加xx試劑，若沒有沉淀生成，說明沉淀完全；若

出現(xiàn)沉淀則說明沉淀未完全。

(5)如何進(jìn)行萃取操作？答：在分液漏斗中加溶液和萃取劑，右手堵住漏斗上口塞，左手握活塞，倒轉(zhuǎn)用力

振蕩，放氣，正立放鐵圈上靜置。

1.(2022?北京?北師大實(shí)驗(yàn)中學(xué)三模)碳酸鋰(SrCCh)難溶于水，主要

用于電磁材料和金屬冶煉。一種由工業(yè)碳酸鋸(含少量Ba2+、Ca2\Mg2+、Pb?+等)制備高純碳酸錮的工藝

流程如下：

已知1：I.Cr(OH)3為兩性氫氧化物；

II.常溫下，各物質(zhì)的溶度積常數(shù)如下表所示。

化合物

Cr(OH)3Ca(OH)2Mg(OH)2SrCO3

Ksp近似值1X10-315.5x10-61.8x10"5.6xlO10

回答下列問題：(1)氣體A的電子式為。

(2)“除隊(duì)鉛”時(shí)，pH過低會(huì)導(dǎo)致(NHSCQ的利用率降低，原因?yàn)?結(jié)合化學(xué)用語(yǔ)解釋)；“還原”時(shí)

發(fā)生反應(yīng)的離子方程式為。

(3)“濾渣1”的主要成分為(填化學(xué)式)。

(4)用氨水和NaOH分步調(diào)節(jié)pH,而不是直接調(diào)節(jié)溶液的pH-13的原因?yàn)椤?/p>

(5)“調(diào)pH=13”后需對(duì)溶液進(jìn)行煮沸并趁熱過濾出濾渣2,煮沸并趁熱過濾的原因?yàn)閛

2+

(6)已知：碳酸的電離常數(shù)Kn=4.4xlfr7、Ka2=4.7x10",則“碳化”時(shí)，Sr(aq)+2HCO3

(aq)晦”SrCCh⑸+H2co3(aq)的平衡常數(shù)K=(保留兩位有效數(shù)字)。

(7)“系列操作”中，將結(jié)晶過濾后，不經(jīng)洗滌，直接以200℃熱風(fēng)烘干，便可得高純SrCCh,其原因是

2.(2022?北京市十一學(xué)校三模)廢舊鋰離子電池正極材料主要由活性材料(LiNi'CoyMnQj與鋁箔構(gòu)亦

采用堿浸法分離回收正極活性材料流程如圖所示。

1.5mol/LNaOH褐煤CO,,H,0

廢料還原焙燒“國(guó)燒｝物?—“浸出液?碳化結(jié)七u2c0、([)堿浸

濾液國(guó)嘉"I酸浸'萃取》Ni、Co、Mn的硫酸鹽

①堿浸過程中的離子方程式AlQ3+2OH=2AlO2+2Hq、。

②保持堿浸液固比為5：1、浸出溫度為20℃不變，測(cè)量堿濃度對(duì)A1浸出率的影響如圖，最終確定NaOH最

優(yōu)濃度為1.45mol/L,解釋原因

1008

——A1浸出率

90一浸出渣中A1質(zhì)量分?jǐn)?shù)7

6燕

壬

%藤

/5

斗

出

希A

41

三

爵

原焙燒

還

財(cái)

專2)

W3

建

2親

30-■________e-1

201_?_-?_-?_?_?_■?_?_■~?~?-?―?■_?—~0

1.01.11.21.31.41.51.61.71.8

NaOH濃度/mol?L-1

在堿浸除去Al后的正極材料中添加褐煤(含碳量90%),在1100℃進(jìn)行還原焙燒,所得產(chǎn)物用水和CO?處理(碳

化水浸)，將Li元素轉(zhuǎn)移到水相。

①補(bǔ)全還原焙燒的方程式：口LiNi.CO,MnzOz+D____=nLi2co3+nMno+nNi+nco+n_。②

固相反應(yīng)一般反應(yīng)速率較慢，寫出可以加快還原焙燒反應(yīng)速率的方法。

(3)碳化水浸

①碳酸鋰溶浸過程的反應(yīng)Li2CO,(s)+H2O(l)+CO2(g)=2LiHCO,(aq),該反應(yīng)的AG。和AH。隨溫度的變化如

圖，根據(jù)化學(xué)熱力學(xué)知識(shí)，判斷該反應(yīng)自發(fā)進(jìn)行的溫度范圍為=

140

A

5

三②升高溫度可以實(shí)現(xiàn)碳化結(jié)晶，從平衡的角度解釋

O

其原理________

3.（2022?北京?人大附中三模）我國(guó)是稀土儲(chǔ)量大國(guó)，氧化鈾（CeCh）是一種應(yīng)用廣泛的稀土氧化物。一種用

氟碳鈾礦（CeFCC>3,含BaO、SiO?等雜質(zhì)）為原料制備CeOz的工藝如下圖。

i）NaOH

）鹽酸■含灼燒「c

i）硫曝廠?固體BiiCe'+NH,HCOsr

步驟③的溶液步驟④C'（C03）3步驟⑤Cej

含CeF2+ii）a酸鈉

”的溶液步驟②已知:

敘碳空氣>煤沿硫酸

鋪礦焙燒房也步驟含P的溶液

①固體A

①Ce，+可形成難溶于水的復(fù)鹽[Ce2（SO4）3-Na2so4nH2O],其氫氧化物也難溶于水。

②硫服的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)式為CS（NH2）2,在酸條件下易被氧化為（SCN2H。

③HF是一元弱酸。

回答下列問題：

（1）焙燒時(shí)，為了提高焙燒效率，可采取的措施有。（寫一條）

（2）固體A的主要成分是。

（3）焙燒后加入稀硫酸浸出，Ce元素的浸出率和稀硫酸濃度、溫度有關(guān)，其關(guān)系如下圖所示，應(yīng)選擇的適宜

的條件為，硫酸濃度過大時(shí)，浸出率降低的可能原因是o

（4）步驟②加入硫版的目的將Ce琢+還原為Ce3+,該反應(yīng)的離子方程式為

（5）步驟③加入NaOH的目的.

(6)步驟④的離子方程式為。

⑺取ag所制CeOz,溶解后配制成250mL溶液。取bmL該溶液用cmol/L硫酸亞鐵鏤[(NHjFe(SOj]

溶液滴定，滴定時(shí)發(fā)生反應(yīng)Fe2++Ce"=Fe"+Ce3+,達(dá)到滴定終點(diǎn)時(shí)消耗硫酸亞鐵鍍?nèi)芤篤mL,則該產(chǎn)品的

質(zhì)量分?jǐn)?shù)為?(列表達(dá)式)

4.(2022.河南鄭州?三模)火法煉銅過程中產(chǎn)生的堿性渣，其主要成分為TeCh、NazTeCh、NazSeCh以及少

量的CuO、PbO、SiCh等。一種利用這種堿性渣提取高純硅和粗硒的工藝流程如下圖所示。

Ksp(PbS)=9xlO-29o

請(qǐng)回答以下問題：

(1)“堿浸”前應(yīng)對(duì)堿性渣進(jìn)行的操作是。

(2)下圖分別是溫度和NaOH溶液濃度對(duì)碗浸出率的影響，則堿浸時(shí)的合適溫度是。實(shí)際生產(chǎn)中采用

ImolL」的NaOH溶液，而不用更大濃度NaOH溶液的原因是。

(3)已知：CuO和PbO均具有一定的“兩性”，“堿浸”時(shí)生成物類型類似于偏鋁酸鈉。則“堿浸”時(shí)PbO所發(fā)生

反應(yīng)的離子方程式為?

(4)濾渣3的主要成分為o濾液中Pb2-沉淀完全時(shí)，c(Cu2+)的最大值是mol.L1,(保留小數(shù)點(diǎn)

后2位。某離子濃度低于lxl(y5moi.L“時(shí)，可認(rèn)為該離子沉淀完全)

(5)電解制硫時(shí)陰極的電極反應(yīng)式為。電解余液經(jīng)處理后可循環(huán)使用于步驟。電解時(shí)電流為

10A,電解時(shí)間為4h。若生成蹄(Te)的電流利用率為95%,則生成磷的質(zhì)量為。(法拉第常數(shù)為

96500CmolL保留小數(shù)點(diǎn)后1位)

5.(2022?河南信陽(yáng)?二模)近年來(lái)，硫化銅礦(主要成分為CuFeS?和CsS)的濕法治煉技術(shù)己經(jīng)取得了很大

的進(jìn)展?，F(xiàn)有一種催化氧化酸浸硫化銅礦的冶煉法，其工藝流程如圖所示:

濾液

溶硫劑

反

海

純氧

過礦流溶反綿

應(yīng)

劑過過

化置反應(yīng)溫度、固液比、

1濾----*硫?yàn)V應(yīng)港換銅

2

硫化銅礦粉硫黃硫黃FeSO4-7H2O

反應(yīng)時(shí)間和氯離子濃度都對(duì)銅的浸出率有較大的影響，下面是實(shí)驗(yàn)得出的這幾種因素對(duì)銅的浸出率影響的

變化曲線圖(如圖甲~丁所示)。

銅的浸出率/%

100

98

96

94

92

90

88

86

0.20.61.01.41.82.2

反應(yīng)溫度/"C固液化反應(yīng)時(shí)間/hc(Cl-)/(molL'1)

圖甲銅的浸出率隨反應(yīng)圖乙銅的浸出率隨固圖丙銅的浸出率隨反應(yīng)圖丁銅的浸出率隨氯離

溫度的變化關(guān)系液比的變化關(guān)系時(shí)間的變化關(guān)系子濃度的變化關(guān)系

回答下列問題：(1)火法煉銅的主要反應(yīng)有:

800℃

反應(yīng)I：2CuFeS2+4O2^=Cu2s+3SO2+2FeO(爐渣);

1200℃

反應(yīng)H：2Cu2S+3O2=2Cu2O+2SO2；

反應(yīng)HI：。

①反應(yīng)I、II的兩種含銅產(chǎn)物繼續(xù)在1200℃條件下繼續(xù)發(fā)生反應(yīng)III生成單質(zhì)銅，請(qǐng)寫出相應(yīng)的化學(xué)方程式

②由amolCuFeSz生成amolCu,共消耗molO2(用含a表達(dá)式表示)。

(2)寫出流程中的反應(yīng)1中Cu2s溶浸的化學(xué)方程式一。

(3)經(jīng)查，硫黃、FeSO#7H2。均可入藥，用途廣泛。濕法煉銅與火法煉銅相比，優(yōu)點(diǎn)是一(寫出兩點(diǎn))。

(4)根據(jù)實(shí)驗(yàn)以及工業(yè)生產(chǎn)的實(shí)際要求，從表中得出的最佳工藝條件為—(填字母)。

選項(xiàng)反應(yīng)溫度/℃固液比c(C|-)/(mol-L')反應(yīng)時(shí)間/h

A951：50.87

B1001：5.50.77

C1101：60.98

(5)副產(chǎn)品FeSO#7H2。樣品的純度可用滴定法進(jìn)行測(cè)定，實(shí)驗(yàn)步驟如下：

步驟1：稱取5.800g綠磯產(chǎn)品，經(jīng)溶解、定容等步驟準(zhǔn)確配制250mL溶液。

步驟2：從上述容量瓶中量取25.00mL待測(cè)溶液于錐形瓶中。

步驟3：用硫酸酸化的O.OlOOmoLL/KMnCU溶液滴定至終點(diǎn)，記錄消耗KMnCU溶液體積。

步驟4：重復(fù)步驟2、步驟3一至兩次。

①步驟2量取溶液所用儀器是一o

②數(shù)據(jù)處理：

標(biāo)準(zhǔn)溶液的體積

待測(cè)溶液的體積

滴定次數(shù)

/mL滴定前刻度/mL滴定后刻度/mL

125.00mL0.0240.01

225.00mL0.7040.71

325.00mL0.2039.20

計(jì)算上述樣品中FeSO4-7H2O的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為一(保留兩位小數(shù))。

③不考慮操作誤差，用上述方法測(cè)定的樣品中FeSO4.7H2O的質(zhì)量分?jǐn)?shù)偏低的原因可能是一。

6.(2022?河南開封?三模)某廢催化劑主要含有AbO3(45.4%)、MoOj(28.8%),Fe2Ch(0.7%)以及其他雜質(zhì)。

為節(jié)約和充分利用資源，通過如下工藝流程回收鋁和鋁等。

濃HNO,

浸出渣M-----?AI,O3

題:

(1)“焙燒”前要進(jìn)行粉碎處理，目的是o

(2)“焙燒”中有Na2Mo04生成，發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式為。

(3)鋁的浸出率隨碳酸鈉與廢催化劑的質(zhì)量比、焙燒時(shí)間、浸出溫度、浸出液固比變化的曲線如圖所示，則

最適宜的碳酸鈉與廢催化劑的質(zhì)量比、焙燒時(shí)間、浸出溫度、浸出液固比分別為、_、、

硫酸鈉與廢催化劑的質(zhì)量比焙燒時(shí)間/h

碳酸鈉與廢催化劑的質(zhì)量比對(duì)金屬M(fèi)。浸出率的影響焙燒時(shí)間對(duì)金屬M(fèi)。浸出率的影響

（4）“沉鋁”

沒出液同比對(duì)金屬M(fèi)“浸出率的影響

中，生成沉淀M的離子反應(yīng)方程式為

（5）操作A最好采用

（6）已知金屬M(fèi)o的浸出率a=（l-也吧）x100%,（w-浸出渣中M。的含量；m-浸出渣的質(zhì)量；z-參與浸出反應(yīng)

Z

的M。總質(zhì)量），通過X-射線衍射法測(cè)定“浸出渣”中M。的含量為0.8%,若It廢催化劑經(jīng)焙燒、水浸后得到

“浸出渣”0.48t,則M。的浸出率2=o

7.（2022.河北石家莊.二模）氧化銃（Se2Ch）廣泛應(yīng)用于航天、激光和導(dǎo)彈等尖端科學(xué)領(lǐng)域。利用鈦白酸性廢

水（含H+、Sc3+、Ti4\Fe2+、SO：）制備氧化銃的工藝具有較高的經(jīng)濟(jì)價(jià)值，其工藝流程如圖所示：

NaOHH2GO”

P5O4+煤油稀硫酸溶液稀鹽酸溶液空氣

鈦白酸性廢水反*取T再醞嗣f醐］哧既1fSqO3已知:

水Ki水%n贏Ti（OH）4Wn

i.Sc3\Ti4\Fe2+均能與P504（用HR表示）發(fā)生絡(luò)合反應(yīng)，且機(jī)理均為：M"++nHR^MR,.+nH+；

ii.金屬離子開始沉淀及完全沉淀的pH如表所示：

金屬離子Tl4+Fe2+Sc3+

開始沉淀pH1.36.84.0

沉淀完全pH2.39.05.0

回答下列問題：

⑴萃取相比(卜指的是萃取時(shí)有機(jī)相與被萃取的酸性廢水的體積比?！拜腿　惫ば蛑校腿∠啾?+與SC3+的

萃取率關(guān)系如表所示：

2

萃取相比(7)1：101：151：201：251：301：351：40

SC3+的萃取率

90909085807060

/%

該工序中最適宜釁值為L(zhǎng)20,理由為

(2)Sc3+的絡(luò)合機(jī)理為(用離子方程式表示)；“水相II”的主要成分除H2so4外，還含有FeSCh和少量

Ti(SO4)2,則Ti4+、Fe2+中與P504絡(luò)合能力較強(qiáng)的是。

(3)“反萃取”時(shí)，加入NaOH溶液的目的為；“濾液I”的主要成分為(填化學(xué)式)。

(4)“優(yōu)溶”時(shí)，加入鹽酸調(diào)節(jié)溶液的pH范圍為o

⑸“沉銃”時(shí)，能得到SC2(CO3-6H20。其在“焙燒”分解時(shí)，熱分解溫度區(qū)間和分解得到的固體產(chǎn)物如表所

示：

草酸銃晶體熱分解溫度區(qū)間(K)固體失重百分率(％)生成的含銃化合物

383-42319.48A

Sc2（C2O4）3,6H2O（摩爾質(zhì)量為462g/mol）

463?50823.38B

583-87370.13Sc2O3

化合物A的化學(xué)式為一；由含銃化合物B轉(zhuǎn)化為SC2O3時(shí)，發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式為一。

8.(2022?河北?石家莊二中模擬預(yù)測(cè))在實(shí)驗(yàn)室中從廢舊鉆酸鋰離子電池的正極材料(在鋁箔上涂覆活性物質(zhì)

LiCoCh)中回收鉆、鋰的操作流程如圖：

NaOH溶液硫酸NazSQs溶液Na?CO3溶液

雪普T表I過濾調(diào)PH=95>|沉鉆|調(diào)曲12Al工|-------U2coi

~~~J~『I

氣體濾液Co(O叫W—?Na2SO4-10H2O

回答下列問題：

(1)拆解廢舊電池獲取正極材料前，先將其浸入NaCl溶液中，使電池短路而放電，此時(shí)溶液溫度升高，該過

程中能量的主要轉(zhuǎn)化方式為—。

(2)“過濾”所得濾液用鹽酸處理可得到氫氧化鋁，反應(yīng)的化學(xué)方程式為一。

(3)“酸浸”時(shí)主要反應(yīng)的離子方程式為一；若硫酸、Na2s2O3溶液用一定濃度的鹽酸替代，也可以達(dá)到“酸

浸''的目的，但會(huì)產(chǎn)生___(填化學(xué)式)污染環(huán)境。

|5

(4)“沉鉆”時(shí)，調(diào)pH所用的試劑是；“沉鉆”后溶液中c(C02+)=。己知：KsP[Co(OH)2]=1.09xl0-o

(5)在空氣中加熱CO(OH)2,使其轉(zhuǎn)化為鉆的氧化物。加熱過程中，固體質(zhì)量與溫度的關(guān)系如圖所示。290?

500℃,發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式為一。

93oCo(OHX

響o.

嗎O.

及

畫

83O(290,0.830)

(6)根據(jù)圖判斷，“沉鋰”中獲得Li2c03固體的操作主要包括

(500,0.803)

0.730

200400600800

、洗滌、干燥等步驟。

專題15工藝流程綜合題

【母題來(lái)源】2022年全國(guó)甲卷

【母題題文】硫酸鋅(ZnSO」)是制備各種含鋅材料的原料，在防腐、電鍍、醫(yī)學(xué)上有諸多應(yīng)用。硫酸鋅可由

菱鋅礦制備。菱鋅礦的主要成分為ZnCO、，雜質(zhì)為Si。？以及Ca、Mg、Fe、Cu等的化合物。其制備流程如

下:

ZnSO4<H2O本題中所涉

濾渣①濾渣②濾渣③濾渣④

及離子的氫氧化物溶度積常數(shù)如下表:

離子Fe3+Zn2+Cu，F(xiàn)e2+Mg2+

K'p4.0x1O-386.7xlO172.2xIO-208.0xlO-161.8xl0-11

回答下列問題：

(1)菱鋅礦焙燒生成氧化鋅的化學(xué)方程式為o

(2)為了提高鋅的浸取效果，可采取的措施有、?

(3)加入物質(zhì)X調(diào)溶液pH=5,最適宜使用的X是(填標(biāo)號(hào))。

A.NH,H2OB.Ca(OH)2C.NaOH

濾渣①的主要成分是、、。

(4)向80~90℃的濾液①中分批加入適量KMnO4溶液充分反應(yīng)后過濾，濾渣②中有MnOz,該步反應(yīng)的離子

方程式為。

(5)濾液②中加入鋅粉的目的是。

(6)濾渣④與濃H^SO4反應(yīng)可以釋放HF并循環(huán)利用，同時(shí)得到的副產(chǎn)物是、o

【答案】(DZnCCh2^ZnO+CO2T

(2)將焙燒后的產(chǎn)物碾碎，增大接觸面積增大硫酸的濃度等

(3)BFe(OH)3CaSO4SiO2

2++

(4)3Fe+MnO4+7H2O=3Fe(OH)jJ,+MnO21+5H

(5)置換C/+為Cu從而除去⑹CaSO4MgSO4

【試題解析】

由題干信息，菱鋅礦的主要成分為ZnCO3,雜質(zhì)為SiC>2以及Ca、Mg、Fe、Cu等的化合物，結(jié)合流程圖分

焙燒

析，菱鋅礦焙燒，主要發(fā)生反應(yīng)ZnCCh^ZnO+CChT，再加入H2s酸浸，得到含ZM+、Ca2\Mg2\

2

Fe\Fe3+、CM+的溶液,加入物質(zhì)X調(diào)節(jié)pH=5,結(jié)合表格數(shù)據(jù)，過濾得到Fe(OH)3、CaSO4>SiO?的濾渣

①，濾液①中主要含有Zn2+、CM+、Mg2+、Ca2\Fe2+,再向?yàn)V液①中加入KMnO4溶液氧化Fe?+,過濾得

至l」Fe(OH)3和MnCh的濾渣②，濾液②中加入鋅粉，發(fā)生反應(yīng)Zn+Cu2+=Zn2+=Cu,過濾后得到濾渣③為Cu,

再向?yàn)V液③中加入HF脫鈣鎂，過濾得到濾渣④為CaF2、MgF2,濾液④為ZnSCU溶液，經(jīng)一系列處理得到

ZnSO4-7H2O,據(jù)此分析解答。

焙燒

(1)由分析，焙燒時(shí)，生成ZnO的反應(yīng)為：ZnCO3ZnO+CO2T;

(2)可采用將焙燒后的產(chǎn)物碾碎，增大接觸面積、增大硫酸的濃度等方式提高鋅的浸取率；

(3)A.NH3H2O易分解產(chǎn)生NH3污染空氣，且經(jīng)濟(jì)成本較高，故A不適宜；

B.Ca(OH)2不會(huì)引入新的雜質(zhì)，且成本較低，故B適宜；

C.NaOH會(huì)引入雜質(zhì)Na+,且成本較高，C不適宜；

故答案選B；

當(dāng)沉淀完全時(shí)(離子濃度小于lO^mol/L),結(jié)合表格Ksp計(jì)算各離子完全沉淀時(shí)pH<5的只有Fe3+,故濾渣

①中有Fe(OH)3,又CaSCU是微溶物，SiCh不溶于酸，故濾渣①的主要成分是Fe(OH)3、CaSCM、SiO2;

(4)向80~90℃濾液①中加入KMnO4溶液，可氧化Fe2+,得到Fe(OH)3和MnCh的濾渣②，反應(yīng)的離子方程

2++

式為3Fe+MnO4+7H2O=3Fe(OH)3J,+MnO21+5H；

(5)濾液②中加入鋅粉，發(fā)生反應(yīng)Zn+Cu2+=ZM+=Cu,故加入鋅粉的目的為置換CM+為Cu從而除去；

(6)由分析，濾渣④為CaF2、MgF2,與濃硫酸反應(yīng)可得到HF,同時(shí)得到的副產(chǎn)物為CaSCh、MgSO4?

【母題來(lái)源】2022年全國(guó)乙卷

【母題題文】廢舊鉛蓄電池的鉛膏中主要含有PbSC\、PbO?、PbO和Pb。還有少量Ba、Fe、Al的鹽或氧

化物等。為了保護(hù)環(huán)境、充分利用鉛資源，通過下圖流程實(shí)現(xiàn)鉛的回收。

Na2CO3HAC.H2O2NaOH

鉛膏一脫硫----------?酸浸---------A沉鉛……APbQ一些難溶電解質(zhì)的溶度積常數(shù)如下表

丁

濾渣濾液

難溶電解質(zhì)PbSO4PbCO3BaSO4BaCO3

2.5xlO-87.4x1O-14l.lxW102.6x10-9

一定條件下，一些金屬氫氧化物沉淀時(shí)的pH如下表:

金屬氫氧化物Fe(OH)3Fe(OH)2A1(OH)3Pb(OH)2

開始沉淀的pH2.36.83.57.2

完全沉淀的pH3.28.34.69.1

回答下列問題:

(1)在“脫硫”中PbSC\轉(zhuǎn)化反應(yīng)的離子方程式為,用沉淀溶解平衡原理解釋選擇Na2c0、的原因

⑵在“脫硫”中，加入Na2c0、不能使鉛膏中BaSO,完全轉(zhuǎn)化，原因是。

⑶在“酸浸”中，除加入醋酸(HAc),還要加入Hz。？。

(i)能被Hq2氧化