工藝流程綜合題歷年真題集中研究明考情1(2018·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 mol·L1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)電解硫酸鋅溶液制備單質(zhì)鋅時(shí)，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。把脈考點(diǎn)第(1)問考查陌生化學(xué)方程式的書寫第(2)問考查反應(yīng)過程中的除雜、反應(yīng)條件的控制第(3)問考查離子方程式的書寫第(4)問考查電極反應(yīng)式的書寫、原料的循環(huán)利用解析：(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ZnSO2ZnOSO2。(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(shí)，陰極放電的是Zn2，電極反應(yīng)式是Zn22e=Zn。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)ZnSO2ZnOSO2(2)PbSO4調(diào)節(jié)溶液的pH無法除去雜質(zhì)Fe2(3)Cd2Zn=CdZn2(4)Zn22e=Zn溶浸2(2017·全國卷)Li4Ti5O12和LiFePO4都是鋰離子電池的電極材料，可利用鈦鐵礦(主要成分為FeTiO3，還含有少量MgO、SiO2等雜質(zhì))來制備。工藝流程如下：回答下列問題：(1)“酸浸”實(shí)驗(yàn)中，鐵的浸出率結(jié)果如圖所示。由圖可知，當(dāng)鐵的浸出率為70%時(shí)，所采用的實(shí)驗(yàn)條件為_。(2)“酸浸”后，鈦主要以TiOCl形式存在，寫出相應(yīng)反應(yīng)的離子方程式：_。(3)TiO2·xH2O沉淀與雙氧水、氨水反應(yīng)40 min所得實(shí)驗(yàn)結(jié)果如下表所示：溫度/3035404550TiO2·xH2O轉(zhuǎn)化率/%9295979388分析40 時(shí)TiO2·xH2O轉(zhuǎn)化率最高的原因_。(4)Li2Ti5O15中Ti的化合價(jià)為4，其中過氧鍵的數(shù)目為_。(5)若“濾液”中c(Mg2)0.02 mol·L1，加入雙氧水和磷酸(設(shè)溶液體積增加1倍)，使Fe3恰好沉淀完全即溶液中c(Fe3)1.0×105 mol·L1，此時(shí)是否有Mg3(PO4)2沉淀生成？_(列式計(jì)算)。FePO4、Mg3(PO4)2的Ksp分別為1.3×1022、1.0×1024。(6)寫出“高溫煅燒”中由FePO4制備LiFePO4的化學(xué)方程式：_。把脈考點(diǎn)第(1)問考查原料的處理與反應(yīng)條件的控制第(2)問考查陌生離子方程式的書寫第(3)問考查化工原理分析第(4)問考查化學(xué)鍵第(5)問考查Ksp的相關(guān)計(jì)算第(6)問考查陌生化學(xué)方程式的書寫解析：(1)從圖像直接可以看出，當(dāng)鐵的浸出率為70%時(shí)對應(yīng)的溫度、時(shí)間分別為100 、2 h和90 、5 h。(2)解答陌生離子方程式的書寫，首先要根據(jù)題意判斷反應(yīng)前后元素化合價(jià)的變化(反應(yīng)前后Ti、Fe、H、Cl四種元素化合價(jià)沒有變化)來推斷離子反應(yīng)類型(非氧化還原反應(yīng))，再根據(jù)題意寫反應(yīng)前后的參與反應(yīng)的物質(zhì)：FeTiO3HClFe2TiOCl，再根據(jù)電荷守恒進(jìn)行配平FeTiO34H4ClFe2TiOCl，最后根據(jù)元素守恒可知生成產(chǎn)物中有H2O，則補(bǔ)水后可得FeTiO34H4Cl=Fe2TiOCl2H2O，即是要求的離子方程式。(3)聯(lián)系化學(xué)反應(yīng)速率、雙氧水和氨水性質(zhì)分析轉(zhuǎn)化率。這類問題要從兩個(gè)角度分析，即低于40 時(shí)，隨著溫度的升高，反應(yīng)速率加快；高于40 時(shí)，氨水揮發(fā)速率加快、雙氧水分解速率加快，導(dǎo)致反應(yīng)物濃度降低，結(jié)果轉(zhuǎn)化率降低。(4)鋰元素在化合物中只有一種化合價(jià)(1)，過氧鍵中氧顯1價(jià)，其余的氧為2價(jià)，由化合物中元素化合價(jià)代數(shù)和等于0，設(shè)Li2Ti5O15中2價(jià)、1價(jià)氧原子個(gè)數(shù)分別為x、y，有：解得x7，y8。所以，過氧鍵數(shù)目為4。(5)分兩步計(jì)算：計(jì)算鐵離子完全沉淀時(shí)磷酸根離子濃度。c(Fe3)·c(PO)Ksp(FePO4)，c(PO) mol·L11.3×1017mol·L1?；旌虾螅芤褐墟V離子濃度為c(Mg2)0.01 mol·L1，c3(Mg2)·c2(PO)0.013×(1.3×1017)21.7×1040<KspMg3(PO4)2，沒有磷酸鎂沉淀生成。(6)草酸中碳為3價(jià)，高溫煅燒過程中鐵的化合價(jià)降低，碳的化合價(jià)升高，有CO2生成。答案：(1)100 、2 h,90 、5 h(2)FeTiO34H4Cl=Fe2TiOCl2H2O(3)低于40 ，TiO2·xH2O轉(zhuǎn)化反應(yīng)速率隨溫度升高而增加；超過40 ，雙氧水分解與氨氣逸出導(dǎo)致TiO2·xH2O轉(zhuǎn)化反應(yīng)速率下降(4)4(5)Fe3恰好沉淀完全時(shí)，c(PO) mol·L11.3×1017mol·L1，則c3(Mg2)·c2(PO)值為0.013×(1.3×1017)21.7×1040<KspMg3(PO4)2，因此不會(huì)生成Mg3(PO4)2沉淀(6)2FePO4Li2CO3H2C2O42LiFePO43CO2H2O3(2016·全國卷)以硅藻土為載體的五氧化二釩(V2O5)是接觸法生產(chǎn)硫酸的催化劑。從廢釩催化劑中回收V2O5既避免污染環(huán)境又有利于資源綜合利用。廢釩催化劑的主要成分為：物質(zhì)V2O5V2O4K2SO4SiO2Fe2O3Al2O3質(zhì)量分?jǐn)?shù)/%2.22.92.83.122286065121以下是一種廢釩催化劑回收工藝路線：回答下列問題：(1)“酸浸”時(shí)V2O5轉(zhuǎn)化為VO，反應(yīng)的離子方程式為_，同時(shí)V2O4轉(zhuǎn)化成VO2?！皬U渣1”的主要成分是_。(2)“氧化”中欲使3 mol的VO2變?yōu)閂O，則需要氧化劑KClO3至少為_ mol。(3)“中和”作用之一是使釩以V4O形式存在于溶液中?！皬U渣2”中含有_。(4)“離子交換”和“洗脫”可簡單表示為：4ROHV4OR4V4O124OH(ROH為強(qiáng)堿性陰離子交換樹脂)。為了提高洗脫效率，淋洗液應(yīng)該呈_性(填“酸”“堿”或“中”)。(5)“流出液”中陽離子最多的是_。(6)“沉釩”得到偏釩酸銨(NH4VO3)沉淀，寫出“煅燒”中發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式_。把脈考點(diǎn)第(1)問考查陌生離子方程式的書寫、化工原理的分析第(2)問考查氧化還原反應(yīng)的計(jì)算第(3)問考查化工原理的分析第(4)問考查反應(yīng)條件的控制第(5)問考查化工原理的分析第(6)問考查陌生化學(xué)方程式的書寫解析：(1)“酸浸”時(shí)V2O5轉(zhuǎn)化為VO，V2O5、VO中V元素均顯5價(jià)，V元素化合價(jià)不變，則該反應(yīng)是非氧化還原反應(yīng)，結(jié)合溶液的酸堿性及元素守恒寫出離子方程式：V2O52H=2VOH2O。廢釩催化劑中除SiO2外，其余物質(zhì)均與稀硫酸反應(yīng)生成易溶于水的鹽，則“廢渣1” 的主要成分是SiO2。(2)“氧化”中使3 mol的VO2變?yōu)閂O，轉(zhuǎn)移電子的物質(zhì)的量為3 mol×(54)3 mol；氧化劑KClO3被還原為KCl，Cl元素由5價(jià)降低到1價(jià)，根據(jù)電子守恒可知，需要KClO3的物質(zhì)的量至少為0.5 mol。(3)由圖可知，加入KOH中和后產(chǎn)生廢渣2，而“中和”作用之一是使釩以V4O形式存在于溶液中，后續(xù)操作中未進(jìn)行除雜操作，顯然該過程中還生成Fe(OH)3和Al(OH)3沉淀，從而除去Fe3、Al3，故“廢渣2”中含有Fe(OH)3和Al(OH)3。(4)“離子交換”和“洗脫”可簡單表示為4ROHV4OR4V4O124OH(ROH為強(qiáng)堿性陰離子交換樹脂)。為了提高洗脫效率，應(yīng)增加溶液中c(OH)，使平衡逆向移動(dòng)，故淋洗液應(yīng)該呈堿性。(5)“氧化”和“中和”操作中分別加入KClO3、KOH，而“離子交換”過程中，消耗V4O同時(shí)生成OH，而陽離子未參與離子交換，故“流出液”中陽離子最多的是K。(6)“沉釩”得到偏釩酸銨(NH4VO3)沉淀，“煅燒”過程中生成V2O5，考慮銨鹽的不穩(wěn)定性，還應(yīng)生成NH3和H2O，結(jié)合元素守恒寫出化學(xué)方程式：2NH4VO3V2O5H2O2NH3。答案：(1)V2O52H=2VOH2OSiO2(2)0.5(3)Fe(OH)3和Al(OH)3(4)堿(5)K(6)2NH4VO3V2O5H2O2NH3化學(xué)工藝流程題是高考的必考題型，題目綜合性強(qiáng)，難度大，通常以化工生產(chǎn)流程圖的形式，以陌生元素或陌生化合物知識為載體，綜合考查元素化合物知識、氧化還原反應(yīng)方程式的書寫、實(shí)驗(yàn)基本操作、實(shí)驗(yàn)步驟的分析、通過化工原理的分析判斷流程中殘?jiān)驈U液的成分、反應(yīng)條件的控制與選擇、產(chǎn)率的計(jì)算、Ksp的應(yīng)用、綠色化學(xué)思想的體現(xiàn)等，可以說是真正的學(xué)科內(nèi)綜合題，無所不考。 必備知能系統(tǒng)歸納通流程(一)分析試題結(jié)構(gòu)特點(diǎn)掌握解題流程1分析試題結(jié)構(gòu)特點(diǎn)題頭(2016·全國卷)NaClO2是一種重要的殺菌消毒劑，也常用來漂白織物等，其一種生產(chǎn)工藝如下：題干題尾回答下列問題：(1)NaClO2中Cl的化合價(jià)為_。(2)寫出“反應(yīng)”步驟中生成ClO2的化學(xué)方程式_。(3)“電解”所用食鹽水由粗鹽水精制而成，精制時(shí)，為除去Mg2和Ca2，要加入的試劑分別為_、_?！半娊狻敝嘘帢O反應(yīng)的主要產(chǎn)物是_。(4)“尾氣吸收”是吸收“電解”過程排出的少量ClO2。此吸收反應(yīng)中，氧化劑與還原劑的物質(zhì)的量之比為_，該反應(yīng)中氧化產(chǎn)物是_。(5)“有效氯含量”可用來衡量含氯消毒劑的消毒能力，其定義是：每克含氯消毒劑的氧化能力相當(dāng)于多少克Cl2的氧化能力。NaClO2的有效氯含量為_。(計(jì)算結(jié)果保留兩位小數(shù))說明2掌握解題流程(1)審題先審題頭，從題頭中獲取有用信息，了解制取的產(chǎn)品，再整體瀏覽流程圖(題干)，分清原料預(yù)處理、反應(yīng)條件的控制、核心反應(yīng)、物質(zhì)的分離與提純等，最后審設(shè)問(題尾)，逐一回答問題。(2)答題先答以“點(diǎn)”設(shè)問的問題(即不需要理清工藝流程圖的主線即可以答題)如“試題結(jié)構(gòu)特點(diǎn)”題尾第(1)問NaClO2中Cl的化合價(jià)為3和第(3)問“電解”所用食鹽水由粗鹽水精制而成，精制時(shí)，為除去Mg2和Ca2，需加入的試劑分別為NaOH溶液、Na2CO3溶液。解題時(shí)完全沒有必要考慮流程圖，直接利用所學(xué)知識回答即可。再答以“線”設(shè)問的問題(即先理清工藝流程圖的前后關(guān)系才能答題)如“試題結(jié)構(gòu)特點(diǎn)”題尾第(2)問寫出“反應(yīng)”步驟中生成ClO2的化學(xué)方程式2NaClO3SO2H2SO4=2ClO22NaHSO4和第(3)問中，“電解”中陰極反應(yīng)的主要產(chǎn)物是ClO(或NaClO2)。解題時(shí)無法直接作答，需帶著問題，找工藝流程圖中相應(yīng)的“反應(yīng)”和“電解”位置，找到反應(yīng)物和生成物，再具體問題具體回答即可。(二)多研高考經(jīng)典化工流程提升流程分析能力1(2017·全國卷)Li4Ti5O12和LiFePO4都是鋰離子電池的電極材料，可利用鈦鐵礦(主要成分為FeTiO3，還含有少量MgO、SiO2等雜質(zhì))來制備。工藝流程如下：涉及反應(yīng)“酸浸”后，鈦主要以TiOCl形式存在，其反應(yīng)的離子方程式為FeTiO34H4Cl=Fe2TiOCl2H2O由FePO4制備LiFePO4的化學(xué)方程式為2FePO4Li2CO3H2C2O42LiFePO43CO2H2O2(2017·海南高考)以工業(yè)生產(chǎn)硼砂所得廢渣硼鎂泥為原料制取MgSO4·7H2O的過程如圖所示：硼鎂泥的主要成分如下表：MgOSiO2FeO、Fe2O3CaOAl2O3B2O330%40%20%25%5%15%2%3%1%2%1%2%涉及反應(yīng)酸解中發(fā)生的主要離子方程式為MgO2H=Mg2H2OFeO2H=Fe2H2OFe2O36H=2Fe33H2OAl2O36H=2Al33H2O除雜中發(fā)生的主要離子方程式為2HClO2Fe2=2Fe3ClH2O2Fe33MgO3H2O=2Fe(OH)33Mg22Al33MgO3H2O=2Al(OH)33Mg23(2016·全國卷)以硅藻土為載體的五氧化二釩(V2O5)是接觸法生產(chǎn)硫酸的催化劑。從廢釩催化劑中回收V2O5既避免污染環(huán)境又有利于資源綜合利用。廢釩催化劑的主要成分為：物質(zhì)V2O5V2O4K2SO4SiO2Fe2O3Al2O3質(zhì)量分?jǐn)?shù)/%2.22.92.83.122286065121以下是一種廢釩催化劑回收工藝路線：涉及反應(yīng)“酸浸”時(shí)V2O5轉(zhuǎn)化為VO的離子方程式：V2O52H=2VOH2O“氧化”時(shí)，所發(fā)生的離子方程式：6VO2ClO3H2O=6VOCl6H“煅燒”偏釩酸銨(NH4VO3)時(shí)，發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式：2NH4VO3V2O52NH3H2O4(2016·海南高考)某廢催化劑含58.2%的SiO2、21.0%的ZnO、4.5%的ZnS和12.8%的CuS。某同學(xué)用15.0 g該廢催化劑為原料，回收其中的鋅和銅。采用的實(shí)驗(yàn)方案如下：涉及反應(yīng)ZnOH2SO4=ZnSO4H2OZnSH2SO4=ZnSO4H2SCuSH2O2H2SO4=CuSO4S2H2O5(2015·全國卷)實(shí)驗(yàn)室用NH4Cl、鹽酸、NaClO2(亞氯酸鈉)為原料，通過以下過程制備ClO2：涉及反應(yīng)電解時(shí)發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式為NH4Cl2HCl3H2NCl3制備ClO2的化學(xué)方程式為6NaClO2NCl33H2O=6ClO2NH33NaCl3NaOH6(2013·全國卷)鋰離子電池的應(yīng)用很廣，其正極材料可再生利用。某鋰離子電池正極材料有鈷酸鋰(LiCoO2)、導(dǎo)電劑乙炔黑和鋁箔等。充電時(shí)，該鋰離子電池負(fù)極發(fā)生的反應(yīng)為6CxLixe=LixC6?，F(xiàn)欲利用以下工藝流程回收正極材料中的某些金屬資源(部分條件未給出)。涉及反應(yīng)正極堿浸的離子方程式：2Al2OH2H2O=2AlO3H2酸浸中發(fā)生的主要氧化還原反應(yīng)方程式為2LiCoO23H2SO4H2O2Li2SO42CoSO4O24H2O“沉鈷”過程中發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式為CoSO42NH4HCO3=CoCO3(NH4)2SO4H2OCO27(2013·全國卷)氧化鋅為白色粉末，可用于濕疹、癬等皮膚病的治療。純化工業(yè)級氧化鋅含有Fe()、Mn()、Ni()等雜質(zhì)的流程如下：涉及反應(yīng)反應(yīng)b中發(fā)生的離子方程式為MnO3Fe27H2O=3Fe(OH)3MnO25H2MnO3Mn22H2O=5MnO24H反應(yīng)d中發(fā)生的離子方程式為COZn2=ZnCO3反應(yīng)e中發(fā)生的反應(yīng)為ZnCO3ZnOCO2高考題點(diǎn)逐一研究清盲點(diǎn)化學(xué)工藝流程題以工業(yè)上制備某物質(zhì)(純凈物)為目的，把實(shí)際生產(chǎn)(或設(shè)計(jì))中的過程以簡圖的形式表現(xiàn)出來：一般以無機(jī)礦物、工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)或生活廢舊物質(zhì)為原料，利用化學(xué)反應(yīng)原理知識，首先對原料經(jīng)過一定的預(yù)處理，再通過一系列化學(xué)反應(yīng)，經(jīng)過多次分離提純，最后得到目標(biāo)產(chǎn)物。其工藝流程及各環(huán)節(jié)的主要關(guān)鍵點(diǎn)圖解如下：命題點(diǎn)一化學(xué)工藝流程題中原料的預(yù)處理原料預(yù)處理的常用方法方法目的研磨減小固體的顆粒度，增大固體與液體或氣體間的接觸面積，增大反應(yīng)速率水浸與水接觸反應(yīng)或溶解酸浸與酸接觸反應(yīng)或溶解，使可溶性金屬離子進(jìn)入溶液，不溶物通過過濾除去堿浸除去油污，溶解酸性氧化物、鋁及其氧化物灼燒除去可燃性雜質(zhì)或使原料初步轉(zhuǎn)化，如從海帶中提取碘時(shí)的灼燒就是為了除去可燃性雜質(zhì)煅燒改變結(jié)構(gòu)，使一些物質(zhì)能溶解，并使一些雜質(zhì)在高溫下氧化、分解，如煅燒高嶺土對點(diǎn)訓(xùn)練1(2015·全國卷節(jié)選)硼及其化合物在工業(yè)上有許多用途。以鐵硼礦(主要成分為Mg2B2O5·H2O和Fe3O4，還有少量Fe2O3、FeO、CaO、Al2O3和SiO2等)為原料制備硼酸(H3BO3)的工藝流程如下所示：寫出Mg2B2O5·H2O與硫酸反應(yīng)的化學(xué)方程式：_。為提高浸出速率，除適當(dāng)增加硫酸濃度外，還可采取的措施有_(寫出兩條)。解析：鹽跟酸反應(yīng)生成新鹽和新酸，據(jù)此可寫出Mg2B2O5·H2O與硫酸反應(yīng)的化學(xué)方程式：Mg2B2O5·H2O2H2SO42MgSO42H3BO3?？刹扇∩邷囟取⒌V石粉碎增大接觸面積或攪拌等措施，以提高浸出速率。答案：Mg2B2O5·H2O2H2SO42H3BO32MgSO4提高反應(yīng)溫度、減小鐵硼礦粉粒徑2某工廠生產(chǎn)硼砂過程中產(chǎn)生的固體廢料，主要含有MgCO3、MgSiO3、CaMg(CO3)2、Al2O3和Fe2O3等，回收其中鎂的工藝流程如下：試回答在“浸出”步驟中，為提高鎂的浸出率，可采取的措施有_(兩條即可)。解析：采取措施其目的是讓更多的鎂的化合物能與硫酸反應(yīng)。答案：增大硫酸濃度、加熱升高溫度、邊加硫酸邊攪拌3(2018·石家莊二模)稀土是一種不可再生的戰(zhàn)略性資源，被廣泛應(yīng)用于電子信息、國防軍工等多個(gè)領(lǐng)域。一種從廢棄陰極射線管(CRT)熒光粉中提取稀土元素釔(Y)的工藝流程如下：已知：廢棄CRT熒光粉的化學(xué)組成(某些不參與反應(yīng)的雜質(zhì)未列出)成分含量/%Y2O3ZnOAl2O3PbO2MgO預(yù)處理前24.2841.827.811.670.19預(yù)處理后68.515.424.335.430.50試回答步驟中進(jìn)行原料預(yù)處理的目的為_。解析：由已知中預(yù)處理前和預(yù)處理后的成分含量變化可得，預(yù)處理的目的為除去ZnO和Al2O3。答案：除去ZnO和Al2O34碲(Te)位于元素周期表第A族，由該元素組成的物質(zhì)可用作石油裂化的催化劑，電鍍液的光亮劑，玻璃的著色材料，合金材料的添加劑等。碲化銅渣是電解精煉銅時(shí)產(chǎn)生的一種礦渣，其主要含Cu2Te、Au、Ag等，利用下列工藝流程可回收碲：已知：TeO2的熔點(diǎn)為733 ，微溶于水，可溶于強(qiáng)酸和強(qiáng)堿?；卮鹣铝袉栴}：(1)Te與S的最高價(jià)氧化物對應(yīng)的水化物的酸性強(qiáng)弱順序?yàn)開(用化學(xué)式表示)。(2)“酸浸1”需加熱，加熱的目的是_，“酸浸1”發(fā)生反應(yīng)的氧化產(chǎn)物是_(寫化學(xué)式)。(3)“水浸”后“濾液1”的顏色是_。(4)“濾渣1”進(jìn)行“堿浸”的離子方程式是_。(5)從可持續(xù)發(fā)展意識和綠色化學(xué)觀念來看，“濾渣2”進(jìn)行酸浸的意義是_。解析：(1)S、Te同主族，同主族元素從上到下，非金屬性逐漸減弱，故H2SO4的酸性比H2TeO4強(qiáng)。(2)酸浸時(shí)加熱的目的是提高浸出速率，結(jié)合流程圖知，“酸浸1”發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式為Cu2Te2H2SO42O22CuSO4TeO22H2O，故其氧化產(chǎn)物為CuSO4、TeO2。(3)“濾液1”的溶質(zhì)中含CuSO4，故“濾液1”的顏色為藍(lán)色。(4)“濾渣1”中含有TeO2，TeO2溶解于NaOH溶液生成亞碲酸鹽，故反應(yīng)的離子方程式為TeO22OH=TeOH2O。(5)分析流程圖并結(jié)合碲化銅渣中含Au、Ag等，知“濾渣2”經(jīng)酸浸后可得到含CuSO4的濾液，并可回收Au、Ag，符合可持續(xù)發(fā)展意識和綠色化學(xué)觀念。答案：(1)H2SO4H2TeO4(2)加快浸出速率CuSO4、TeO2(3)藍(lán)色(或淺藍(lán)色)(4)TeO22OH=TeOH2O(5)“濾渣2”經(jīng)過酸浸可得到含CuSO4的濾液，并可達(dá)到回收Au、Ag的目的，符合可持續(xù)發(fā)展意識和綠色化學(xué)觀念命題點(diǎn)二化學(xué)工藝流程題中反應(yīng)條件的控制常見反應(yīng)條件的控制及目的1控制溶液的pH(1)控制反應(yīng)的發(fā)生，增強(qiáng)物質(zhì)的氧化性或還原性，或改變水解程度。(2)控制溶液的酸堿性使其中的某些金屬離子形成氫氧化物沉淀?？刂迫芤旱乃釅A性使其中的某些金屬離子形成氫氧化物沉淀。如若要除去Al3、Mn2溶液中含有的Fe2，先用氧化劑把Fe2氧化為Fe3，再調(diào)溶液的pH。調(diào)節(jié)pH所需的物質(zhì)一般應(yīng)滿足兩點(diǎn)：能與H反應(yīng)，使溶液pH增大；不引入新雜質(zhì)。例如：若要除去Cu2溶液中混有的Fe3，可加入CuO、Cu(OH)2、Cu2(OH)2CO3等物質(zhì)來調(diào)節(jié)溶液的pH。2控制反應(yīng)的溫度(1)控制化學(xué)反應(yīng)速率。(2)控制平衡移動(dòng)方向。(3)控制固體的溶解與結(jié)晶，如趁熱過濾能防止某物質(zhì)降溫時(shí)析出。(4)促進(jìn)溶液中氣體的逸出或?qū)崿F(xiàn)蒸餾。(5)防止或?qū)崿F(xiàn)某物質(zhì)水解或分解。(6)使催化劑達(dá)到最大活性。(7)防止副反應(yīng)的發(fā)生。3調(diào)節(jié)反應(yīng)物的濃度(1)根據(jù)需要選擇適宜濃度，控制一定的反應(yīng)速率，使平衡移動(dòng)有利于目標(biāo)產(chǎn)物的生成，減小對后續(xù)操作產(chǎn)生的影響。(2)反應(yīng)物過量，能保證反應(yīng)的完全發(fā)生或提高其他物質(zhì)的轉(zhuǎn)化率，但對后續(xù)操作也會(huì)產(chǎn)生影響。4控制反應(yīng)體系的壓強(qiáng)(1)改變化學(xué)反應(yīng)速率。(2)影響平衡移動(dòng)的方向。5使用催化劑加快反應(yīng)速率，提高生產(chǎn)效率。對點(diǎn)訓(xùn)練1(2018·全國卷節(jié)選)焦亞硫酸鈉(Na2S2O5)在醫(yī)藥、橡膠、印染、食品等方面應(yīng)用廣泛。利用煙道氣中的SO2生產(chǎn)Na2S2O5的工藝為：(1)pH4.1時(shí)，中為_溶液(寫化學(xué)式)。(2)工藝中加入Na2CO3固體、并再次充入SO2的目的是_。解析：(1)酸性條件下，SO2與Na2CO3溶液生成NaHSO3。(2)工藝中加入Na2CO3固體并再次通入SO2，其目的是得到NaHSO3過飽和溶液。答案：(1)NaHSO3(2)得到NaHSO3過飽和溶液2碳酸鋰(相對分子質(zhì)量為74)廣泛應(yīng)用于化工、冶金、陶瓷、醫(yī)藥、制冷、焊接、鋰合金等行業(yè)。制備流程如下：已知：碳酸鋰的溶解度(g·L1)見下表。溫度/010203040506080100Li2CO31.541.431.331.251.171.081.010.850.72(1)硫酸化焙燒工業(yè)反應(yīng)溫度控制在250300 ，主要原因是_；同時(shí)，硫酸用量為理論耗酸量的115%左右，硫酸如果加入過多則_(填字母)。A增加酸耗量B增加后續(xù)雜質(zhì)的處理量C增加后續(xù)中和酸的負(fù)擔(dān)(2)水浸時(shí)，需要在攪拌下加入石灰石粉末的主要作用是_。(3)“沉鋰”需要在95 以上進(jìn)行，主要原因是_。過濾碳酸鋰所得母液中主要含有Na2SO4，還可能含有_。解析：(1)若溫度過低，反應(yīng)速率慢，若溫度過高，則濃H2SO4沸騰，揮發(fā)較多。(2)加入CaCO3一是和多余H2SO4反應(yīng)，二是調(diào)節(jié)pH除去大部分雜質(zhì)。 (3)由表格中數(shù)據(jù)可知，溫度越高，Li2CO3溶解度越小，故沉鋰在95 以上進(jìn)行可增加產(chǎn)率。過濾后的母液中除Na2SO4外還可能有Na2CO3、Li2CO3。答案：(1)溫度低于250 ，反應(yīng)速率較慢；溫度高于300 ，硫酸揮發(fā)較多ABC(2)除去多余的硫酸，同時(shí)調(diào)整pH，除去大部分雜質(zhì)(3)溫度越高，碳酸鋰溶解度越小，可以增加產(chǎn)率Na2CO3、Li2CO33利用水鈷礦(主要成分為Co2O3，含少量Fe2O3、Al2O3、MnO、MgO、CaO、SiO2等)可以制取多種化工試劑，以下為草酸鈷晶體和氯化鈷晶體的制備流程，回答下列問題：已知：浸出液中含有的陽離子主要有H、Co2、Fe2、Mn2、Al3、Mg2、Ca2等。沉淀中只含有兩種沉淀。流程中部分陽離子以氫氧化物形式沉淀時(shí)溶液的pH見下表：沉淀物Fe(OH)3Fe(OH)2Co(OH)2Al(OH)3Mn(OH)2開始沉淀2.77.67.64.07.7完全沉淀3.79.69.25.29.8(1)浸出過程中Co2O3發(fā)生反應(yīng)的離子方程式為_。(2)加入NaClO3的作用是_。(3)加入Na2CO3調(diào)pH至5.2，目的是_；萃取劑層含錳元素，則沉淀的主要成分為_。(4)操作包括：將水層加入濃鹽酸調(diào)整pH為23，_、_、過濾、洗滌、減壓烘干等過程。解析：(1)浸出過程中，Co2O3與鹽酸、Na2SO3發(fā)生反應(yīng)，Co2O3轉(zhuǎn)化為Co2，Co元素化合價(jià)降低，則S元素化合價(jià)升高，SO轉(zhuǎn)化為SO，根據(jù)得失電子守恒、電荷守恒和原子守恒配平離子方程式：Co2O34HSO=2Co2SO2H2O。(2) 加入NaClO3的作用是將Fe2氧化為Fe3，便于后面調(diào)節(jié)pH時(shí)生成Fe(OH)3沉淀而除去。(3)根據(jù)工藝流程圖，結(jié)合表格中提供的數(shù)據(jù)可知，加Na2CO3調(diào)pH至5.2，目的是使Fe3和Al3沉淀完全。濾液中含有的金屬陽離子為Co2、Mn2、Mg2、Ca2等，萃取劑層含錳元素，結(jié)合流程圖中向?yàn)V液中加入了NaF溶液，知沉淀為MgF2、CaF2。(4)經(jīng)過操作由溶液得到結(jié)晶水合物，故除題中已知過程外，操作還包括蒸發(fā)濃縮、冷卻結(jié)晶。答案：(1)Co2O3SO4H=2Co2SO2H2O(2)將Fe2氧化為Fe3，便于后面調(diào)節(jié)pH時(shí)生成Fe(OH)3沉淀而除去(3)使Fe3和Al3沉淀完全CaF2和MgF2(4)蒸發(fā)濃縮冷卻結(jié)晶4鐵紅(Fe2O3)和鈦白粉(TiO2)均為重要的墻面裝修顏料。一種利用鈦鐵礦(主要成分為FeTiO3，還含有少量Fe2O3)聯(lián)合生產(chǎn)鐵紅和鈦白粉的工藝流程如圖所示：回答下列問題：(1)FeSO4溶液與NH4HCO3溶液的反應(yīng)溫度應(yīng)控制在35 以下，其原因是_，該反應(yīng)的離子方程式是_。(2)TiO2轉(zhuǎn)化為TiO(OH)2需要加熱，加熱的目的是_，該反應(yīng)的離子方程式為_。(3)常溫時(shí)，在生成的FeCO3達(dá)到沉淀溶解平衡的溶液中，測得溶液中c(CO)3.0×106 mol·L1，pH為8.5，則所得的FeCO3中是否含F(xiàn)e(OH)2？(列式計(jì)算)已知Ksp(FeCO3)3.0×1011，KspFe(OH)28.0×1016。解析：(1)溫度太高，則NH4HCO3易分解，且降低溫度可減少Fe2的水解。根據(jù)題圖可知該反應(yīng)的離子方程式為Fe22HCO=FeCO3CO2H2O。(2)TiO2水解生成TiO(OH)2，加熱可以加快水解反應(yīng)速率。答案：(1)減少NH4HCO3分解、減少Fe2水解Fe22HCO=FeCO3CO2H2O(2)促進(jìn)TiO2水解，加快反應(yīng)速率TiO22H2OTiO(OH)22H(3)Ksp(FeCO3)c(Fe2)·c(CO)，故c(Fe2)1.0×105 mol·L1，pH8.5，則c(OH)105.5 mol·L1，故c(Fe2)·c2(OH)1016KspFe(OH)28.0×1016，故所得的FeCO3中無Fe(OH)2命題點(diǎn)三化學(xué)工藝流程題中方程式的書寫用離子方程式或化學(xué)方程式表示某個(gè)階段的反應(yīng)，是化學(xué)工藝流程題中的經(jīng)典題型，涉及的物質(zhì)一般是陌生物質(zhì)，考查的內(nèi)容一般是離子反應(yīng)和氧化還原反應(yīng)的結(jié)合，難度較大。(一)理清離子反應(yīng)的相關(guān)知識1化工流程題中主要涉及的5類離子反應(yīng)(1)難溶物溶解的離子反應(yīng)ZnCO3溶于稀硫酸：ZnCO32H= Zn2H2OCO2Cr(OH)3溶于鹽酸：Cr(OH)33H=Cr33H2OAl(OH)3溶于強(qiáng)堿：Al(OH)3OH=AlO2H2O(2)沉淀轉(zhuǎn)化的離子反應(yīng)ZnS 轉(zhuǎn)化為CuS：ZnSCu2=CuSZn2AgCl轉(zhuǎn)化為AgI：AgClI=AgIClMg(OH)2轉(zhuǎn)化為Fe(OH)3：3Mg(OH)22Fe3=2Fe(OH)33Mg2(3)同種元素在同種價(jià)態(tài)、不同pH條件下轉(zhuǎn)化的離子反應(yīng)CrO在酸性條件下轉(zhuǎn)化為Cr2O：2CrO2H=Cr2OH2OV2O5在酸浸時(shí)轉(zhuǎn)化為VO：V2O52H=2VOH2OCr(OH)3在堿性條件下轉(zhuǎn)化為Cr(OH)：Cr(OH)3 OH= Cr(OH)(4)與量有關(guān)的離子反應(yīng)向Ca(OH)2溶液中滴加NaHCO3溶液NaHCO3溶液少量：HCOOHCa2=CaCO3H2ONaHCO3溶液過量：2HCO2OHCa2=CaCO3CO2H2O向NaHSO4溶液中滴加Ba(OH)2溶液加Ba(OH)2溶液至SO恰好沉淀：HOHSOBa2=BaSO4H2O加Ba(OH)2溶液至溶液呈中性：2H2OHSOBa2=BaSO42H2O(5)涉及氧化還原反應(yīng)的離子反應(yīng)KMnO4與鹽酸反應(yīng)生成MnCl2和Cl2：2MnO10Cl16H=2Mn25Cl28H2O堿性條件下NaClO將Fe(OH)3氧化為Na2FeO4：2Fe(OH)33ClO4OH=2FeO3Cl5H2O2書寫離子方程式時(shí)需注意的事項(xiàng)(1)觀察離子方程式中的符號是否正確、合理，如不可逆反應(yīng)用“=”，可逆反應(yīng)用“”，氣體符號為“”，沉淀符號為“”。(2)離子方程式中必須用化學(xué)式表示的物質(zhì)有難溶于水的物質(zhì)(如AgCl、BaSO4等)、難電離的物質(zhì)(如弱酸、弱堿等)、非電解質(zhì)(如SO2、CO2等)。(3)離子方程式中的微溶物如Ca(OH)2等有時(shí)用化學(xué)式表示，有時(shí)用離子符號表示。作為反應(yīng)物時(shí)，若為澄清溶液則寫離子符號，若是濁液則寫化學(xué)式；作為生成物時(shí)一般寫化學(xué)式。(4)注意酸式鹽中酸式酸根離子的書寫方式，多元弱酸的酸式酸根離子，在離子方程式中不能拆開寫，如NaHCO3在水溶液中的離子是Na和HCO，其中HCO不能拆開寫成H和CO；而多元強(qiáng)酸的酸式酸根離子在水溶液中可完全電離，如NaHSO4在水溶液中的離子為Na、H和SO。(5)注意靈活應(yīng)用電荷守恒及氧化還原反應(yīng)中的得失電子守恒，判斷離子方程式是否正確。3離子不能共存的四種類型發(fā)生復(fù)分解反應(yīng)而不能大量共存生成難溶物或微溶物如Ba2和CO生成BaCO3，H和SiO生成H2SiO3，Cu2和OH生成Cu(OH)2等生成氣體或揮發(fā)性物質(zhì)如H與CO、HCO、SO、HSO、S2、HS等；NH和OH生成NH3(加熱)等生成難電離物質(zhì)如H與CH3COO生成弱酸CH3COOH、與OH結(jié)合生成H2O等；NH和OH生成NH3·H2O等發(fā)生氧化還原反應(yīng)而不能大量共存具有較強(qiáng)氧化性的離子(如MnO、ClO、Fe3等)與具有較強(qiáng)還原性的離子(如Fe2、S2、I、SO等)不能共存NO與I，S2與SO，Cl與ClO等在酸性條件下不能共存，而在堿性條件下可共存發(fā)生相互促進(jìn)的水解反應(yīng)而不能大量共存某些弱堿陽離子與某些弱酸陰離子因發(fā)生相互促進(jìn)的水解反應(yīng)而不能大量共存。如Al3與AlO、HCO、CO、S2，F(xiàn)e3與AlO、HCO、CO等發(fā)生相互促進(jìn)的水解反應(yīng)生成沉淀或氣體發(fā)生絡(luò)合反應(yīng)而不能大量共存若離子間發(fā)生絡(luò)合反應(yīng)，則這些離子不能共存。如Fe3與SCN不能共存，Cu2與NH3·H2O不能共存基礎(chǔ)小練1(1)在FeCO3溶于鹽酸后的溶液中加入H2O2，發(fā)生反應(yīng)的離子方程式為 _。(2)鋁土礦“堿溶”時(shí)生成偏鋁酸鈉的離子方程式為_。(3)同位素示蹤法證實(shí)Fe2能與FeO(OH)反應(yīng)生成Fe3O4。該反應(yīng)的離子方程式為_。(4)O2將Mn2氧化成MnO(OH)2的離子方程式：_。(5)向FeSO4溶液中滴加堿性NaBH4溶液，溶液中BH(B元素的化合價(jià)為3)與Fe2反應(yīng)生成納米鐵粉、H2和B(OH)，其離子方程式為_。(6)NaOCN與NaClO反應(yīng)，生成Na2CO3、CO2、NaCl和N2，反應(yīng)的離子方程式為_。(7)ClO2與碘化鉀(酸性條件)反應(yīng)的離子方程式為_。(8)PbO2可由PbO與次氯酸鈉溶液反應(yīng)制得，反應(yīng)的離子方程式為_。(9)FeCl3與KClO在強(qiáng)堿性條件下反應(yīng)可制取K2FeO4：_。(10)碘標(biāo)準(zhǔn)液滴定Na2S2O5(產(chǎn)物為SO)的離子方程式為_。(11)寫出FeTiO3與鹽酸反應(yīng)(產(chǎn)物中Ti的存在形式為TiOCl)的離子方程式：_。答案：(1)2Fe2H2O22H=2Fe32H2O(2)Al2O32OH=2AlOH2O(3)Fe22FeO(OH)=Fe3O42H(4)2Mn2O24OH=2MnO(OH)2(5)2Fe2BH4OH=2Fe2H2B(OH)(6)2OCN3ClO=COCO23ClN2(7)2ClO210I8H=2Cl5I24H2O(8)PbOClO=PbO2Cl(9)2Fe310OH3ClO=2FeO3Cl5H2O(10)S2O2I23H2O=2SO4I6H(11)FeTiO34H4Cl=Fe2TiOCl2H2O(二)理清氧化還原反應(yīng)的相關(guān)知識1常見的氧化劑和還原劑(1)常見氧化劑及其還原產(chǎn)物氧化劑Cl2(X2)O2Fe3酸性KMnO4MnO2酸性K2Cr2O7HClO還原產(chǎn)物Cl(X)H2O/ O2/ OHFe2Mn2Mn2Cr3Cl氧化劑ClO濃H2SO4HNO3H2O2(H)PbO2FeO(H)NaBiO3還原產(chǎn)物ClSO2NO2(濃)、NO(稀)H2OPb2Fe3Bi3(2)常見還原劑及其氧化產(chǎn)物還原劑金屬單質(zhì)Fe2H2S/S2SO2/SOHI/INH3N2H4CO氧化產(chǎn)物金屬離子Fe3S、SO2SO3、SON2、NON2CO22氧化還原反應(yīng)的五規(guī)律(1)守恒律化合價(jià)升高總數(shù)與降低總數(shù)相等，實(shí)質(zhì)是反應(yīng)中失電子總數(shù)與得電子總數(shù)相等。該規(guī)律可應(yīng)用于氧化還原反應(yīng)方程式的配平及相關(guān)計(jì)算。(2)強(qiáng)弱律氧化性：氧化劑>氧化產(chǎn)物；還原性：還原劑>還原產(chǎn)物。在適宜的條件下，用氧化性(還原性)較強(qiáng)的物質(zhì)可制備氧化性(還原性)較弱的物質(zhì)，用于比較物質(zhì)的氧化性或還原性的強(qiáng)弱。(3)優(yōu)先律多種氧化劑與一種還原劑相遇，氧化性強(qiáng)的首先得電子被還原。多種還原劑與一種氧化劑相遇，還原性強(qiáng)的首先失電子被氧化。(4)價(jià)態(tài)律元素處于最高價(jià)，只有氧化性(如KMnO4中的Mn)；元素處于最低價(jià)，只有還原性(如S2、I)；元素處于中間價(jià)態(tài)，既有氧化性，又有還原性(如Fe2、S、Cl2等)。(5)轉(zhuǎn)化律同種元素不同價(jià)態(tài)之間發(fā)生氧化還原反應(yīng)時(shí)，高價(jià)態(tài)低價(jià)態(tài)中間價(jià)態(tài)；價(jià)態(tài)相鄰能共存、價(jià)態(tài)相間能歸中，歸中價(jià)態(tài)不交叉、價(jià)升價(jià)降只靠攏。3氧化還原反應(yīng)方程式的配平流程基礎(chǔ)小練2配平下列方程式。(1)_FeS2_O2_Fe2O3_SO2(2)_HCl(濃)_MnO2_Cl2_MnCl2_H2O(3)_Cu_HNO3(稀)=_Cu(NO3)2_NO_H2O(4)_KI_KIO3_H2SO4=_I2_K2SO4_H2O(5)_MnO_H_Cl=_Mn2_Cl2_H2O(6)_S_KOH=_K2S_K2SO4_H2O(7)_P4_KOH_H2O=_K3PO4_PH3(8)_P_FeO_CaO_Ca3(PO4)2_Fe答案：(1)41128(2)41112(3)38324 (4)513333(5)21610258 (6)48314(7)29335 (8)253153(1)完成NaClO3氧化FeCl2的離子方程式：ClOFe2_=ClFe3_(2)完成以下氧化還原反應(yīng)的離子方程式：MnOC2O_=Mn2CO2_(3)請配平下面反應(yīng)的化學(xué)方程式：NaBO2SiO2NaH2=NaBH4Na2SiO3(4)將NaBiO3固體(黃色，微溶)加入 MnSO4和H2SO4的混合溶液里，加熱，溶液顯紫色(Bi3無色)。配平該反應(yīng)的離子方程式：NaBiO3Mn2_=NaBi3_答案：(1)166H163H2O(2)2516H2108H2O(3)124212(4)5214H552MnO7H2O4填空。(1)Li2Ti5O15中Ti的化合價(jià)為4，其中過氧鍵的數(shù)目為_。寫出“高溫煅燒”中由FePO4與Li2CO3、H2C2O4反應(yīng)制備LiFePO4的化學(xué)方程式：_