專題13 工藝流程綜合題- （2021年-2023年）三年高考化學真題分類匯編（通用版）-試卷下載-教習網(wǎng)

?專題十三工藝流程綜合題

1．（2023·山東·統(tǒng)考高考真題）鹽湖鹵水(主要含、和硼酸根等)是鋰鹽的重要來源。一種以高鎂鹵水為原料經(jīng)兩段除鎂制備的工藝流程如下：

已知：常溫下，。相關(guān)化合物的溶解度與溫度的關(guān)系如圖所示。

回答下列問題：
(1)含硼固體中的在水中存在平衡：(常溫下，)；與溶液反應(yīng)可制備硼砂。常溫下，在硼砂溶液中，水解生成等物質(zhì)的量濃度的和，該水解反應(yīng)的離子方程式為，該溶液。
(2)濾渣Ⅰ的主要成分是 (填化學式)；精制Ⅰ后溶液中的濃度為，則常溫下精制Ⅱ過程中濃度應(yīng)控制在以下。若脫硼后直接進行精制Ⅰ，除無法回收外，還將增加的用量(填化學式)。
(3)精制Ⅱ的目的是；進行操作時應(yīng)選擇的試劑是，若不進行該操作而直接濃縮，將導致。
【答案】(1)
(2) CaO
(3) 加入純堿將精制Ⅰ所得濾液中的轉(zhuǎn)化為（或除去精制Ⅰ所得濾液中的），提高純度鹽酸濃縮液中因濃度過大使得過早沉淀，即濃縮結(jié)晶得到的中會混有，最終所得的產(chǎn)率減小

【分析】由流程可知，鹵水中加入鹽酸脫硼后過濾，所得濾液經(jīng)濃縮結(jié)晶后得到晶體，該晶體中含有Na+、Li+、Cl-、等，焙燒后生成HCl氣體；燒渣水浸后過濾，濾液中加生石灰后產(chǎn)生沉淀，在此條件下溶解度最小的是，則濾渣Ⅰ的主要成分為；由于微溶于水，精制Ⅰ所得濾液中再加純堿又生成沉淀，則濾渣Ⅱ為；精制Ⅱ所得濾液經(jīng)操作X后，所得溶液經(jīng)濃縮結(jié)晶、過濾得到氯化鈉，濃縮后的濾液中加入飽和碳酸鈉溶液沉鋰，得到。
【詳解】（1）含硼固體中的在水中存在平衡：(常溫下，)；與溶液反應(yīng)可制備硼砂。常溫下.在硼砂溶液中，水解生成等物質(zhì)的量濃度的和，該水解反應(yīng)的離子方程式為，由B元素守恒可知，和的濃度均為，，則該溶液。
（2）由分析可知，濾渣I的主要成分是；精制I后溶液中的濃度為2.0，由可知，則常溫下精制Ⅱ過程中濃度應(yīng)控制在以下。若脫硼后直接進行精制Ⅰ，若不回收HCl，整個溶液將呈強酸性，因此為達到除Mg2+離子所需的堿性pH首先需要額外多消耗CaO，同時多引入的Ca2+離子需要更多的純堿除去，因此，還將增加生石灰（CaO）和純堿（）的用量。
（3）精制Ⅰ中，燒渣水浸后的濾液中加生石灰后產(chǎn)生的濾渣Ⅰ的主要成分為；由于微溶于水，精制Ⅰ所得濾液中還含有一定濃度的，還需要除去，因此，精制Ⅱ的目的是：加入純堿將精制Ⅰ所得濾液中的轉(zhuǎn)化為（或除去精制Ⅰ所得濾液中的），提高純度。操作X是為了除去剩余的碳酸根離子，為了防止引入雜質(zhì)離子，應(yīng)選擇的試劑是鹽酸；加入鹽酸的目的是除去剩余的碳酸根離子，若不進行該操作而直接濃縮，將導致濃縮液中因濃度過大使得過早沉淀，即濃縮結(jié)晶得到的中會混有，最終所得的產(chǎn)率減小。
2．（2023·北京·統(tǒng)考高考真題）以銀錳精礦(主要含、、)和氧化錳礦(主要含)為原料聯(lián)合提取銀和錳的一種流程示意圖如下。
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已知：酸性條件下，的氧化性強于。
(1) “浸錳”過程是在溶液中使礦石中的錳元素浸出，同時去除，有利于后續(xù)銀的浸出：礦石中的銀以的形式殘留于浸錳渣中。
①“浸錳”過程中，發(fā)生反應(yīng)，則可推斷： (填“>”或“ 、
(2) 是為了與電離出的結(jié)合生成，使平衡正向移動，提高的浸出率；是為了抑制水解，防止生成沉淀
(3) 、被氧氣氧化為，把氧化為
(4)可將兩種礦石中的錳元素同時提取到浸錳液中，得到，同時將銀元素和錳元素分離開；生成的還可以用于浸銀，節(jié)約氧化劑

【分析】銀錳精礦(主要含、、)和氧化錳礦(主要含)混合加溶液，使礦石中的錳元素浸出，同時去除，礦石中的銀以的形式殘留于浸錳渣中，浸錳液中主要的金屬陽離子有、；浸錳渣中與過量和的混合液反應(yīng)，將中的銀以形式浸出，用鐵粉把還原為金屬銀。
【詳解】（1）①“浸錳”過程中，礦石中的銀以的形式殘留于浸錳渣中，發(fā)生反應(yīng)，硫化錳溶于強酸而硫化銀不溶于強酸，則可推斷：>；
②根據(jù)信息，在溶液中二氧化錳可將氧化為，自身被還原為，則浸錳液中主要的金屬陽離子有、。
（2）①中S元素化合價升高，F(xiàn)e元素化合價降低，根據(jù)得失電子守恒、元素守恒，該離子方程式為；
②是為了與電離出的結(jié)合生成，使平衡正向移動，提高的浸出率；是為了抑制水解，防止生成沉淀。
（3）①鐵粉可將還原為單質(zhì)銀，過量的鐵粉還可以與鐵離子發(fā)生反應(yīng)，因此離子方程式為、；
②溶液中生成的會被空氣中的氧氣緩慢氧化為，把部分氧化為，因此后銀的沉淀率逐漸降低。
（4）聯(lián)合提取銀和錳的優(yōu)勢在于“浸錳”過程可將兩種礦石中的錳元素同時提取到浸錳液中，將銀元素和錳元素分離開，利用的氧化性將中的氧化為，同時生成的還可以用于浸銀，節(jié)約氧化劑，同時得到。
3．（2023·湖北·統(tǒng)考高考真題）是生產(chǎn)多晶硅的副產(chǎn)物。利用對廢棄的鋰電池正極材料進行氯化處理以回收Li、Co等金屬，工藝路線如下：
??
回答下列問題：
(1)Co位于元素周期表第周期，第族。
(2)燒渣是LiCl、和的混合物，“500℃焙燒”后剩余的應(yīng)先除去，否則水浸時會產(chǎn)生大量煙霧，用化學方程式表示其原因。
(3)鑒別洗凈的“濾餅3”和固體常用方法的名稱是。
(4)已知，若“沉鈷過濾”的pH控制為10.0，則溶液中濃度為 ?！?50℃煅燒”時的化學方程式為。
(5)導致比易水解的因素有 (填標號)。
a．Si-Cl鍵極性更大????????b．Si的原子半徑更大
c．Si-Cl鍵鍵能更大????????d．Si有更多的價層軌道
【答案】(1) 4 Ⅷ
(2)
(3)焰色反應(yīng)
(4)
(5)abd

【分析】由流程和題中信息可知，粗品與在500℃焙燒時生成氧氣和燒渣，燒渣是LiCl、和的混合物；燒渣經(jīng)水浸、過濾后得濾液1和濾餅1，濾餅1的主要成分是和；濾液1用氫氧化鈉溶液沉鈷，過濾后得濾餅2（主要成分為）和濾液2（主要溶質(zhì)為LiCl）；濾餅2置于空氣中在850℃煅燒得到；濾液2經(jīng)碳酸鈉溶液沉鋰，得到濾液3和濾餅3，濾餅3為。
【詳解】（1）Co是27號元素，其原子有4個電子層，其價電子排布為，元素周期表第8、9、10三個縱行合稱第Ⅷ族，因此，其位于元素周期表第4周期、第Ⅷ族。
（2）“500℃焙燒”后剩余的應(yīng)先除去，否則水浸時會產(chǎn)生大量煙霧，由此可知，四氯化硅與可水反應(yīng)且能生成氯化氫和硅酸，故其原因是：遇水劇烈水解，生成硅酸和氯化氫，該反應(yīng)的化學方程式為。
（3）洗凈的“濾餅3”的主要成分為，常用焰色反應(yīng)鑒別和，的焰色反應(yīng)為紫紅色，而的焰色反應(yīng)為黃色。故鑒別“濾餅3”和固體常用方法的名稱是焰色反應(yīng)。
（4）已知，若“沉鈷過濾”的pH控制為10.0，則溶液中，濃度為?！?50℃煅燒”時，與反應(yīng)生成和，該反應(yīng)的化學方程式為。
（5）a．Si-Cl鍵極性更大，則 Si-Cl鍵更易斷裂，因此，比易水解，a有關(guān)；???????
b．Si的原子半徑更大，因此，中的共用電子對更加偏向于，從而導致Si-Cl鍵極性更大，且Si原子更易受到水電離的的進攻，因此，比易水解，b有關(guān)；
c．通常鍵能越大化學鍵越穩(wěn)定且不易斷裂，因此，Si-Cl鍵鍵能更大不能說明Si-Cl更易斷裂，故不能說明比易水解，c無關(guān)；????????
d．Si有更多的價層軌道，因此更易與水電離的形成化學鍵，從而導致比易水解，d有關(guān)；
綜上所述，導致比易水解的因素有abd。
4．（2023·遼寧·統(tǒng)考高考真題）某工廠采用如下工藝處理鎳鈷礦硫酸浸取液含（和)。實現(xiàn)鎳、鈷、鎂元素的回收。
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已知：
物質(zhì)

回答下列問題：
(1)用硫酸浸取鎳鈷礦時，提高浸取速率的方法為 (答出一條即可)。
(2)“氧化”中，混合氣在金屬離子的催化作用下產(chǎn)生具有強氧化性的過一硫酸，中過氧鍵的數(shù)目為。
(3)“氧化”中，用石灰乳調(diào)節(jié)，被氧化為，該反應(yīng)的離子方程式為 (的電離第一步完全，第二步微弱)；濾渣的成分為、 (填化學式)。
(4)“氧化”中保持空氣通入速率不變，(Ⅱ)氧化率與時間的關(guān)系如下。體積分數(shù)為時，(Ⅱ)氧化速率最大；繼續(xù)增大體積分數(shù)時，(Ⅱ)氧化速率減小的原因是。

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(5)“沉鈷鎳”中得到的(Ⅱ)在空氣中可被氧化成，該反應(yīng)的化學方程式為。
(6)“沉鎂”中為使沉淀完全，需控制不低于 (精確至0.1)。
【答案】(1)適當增大硫酸濃度或適當升高溫度或?qū)㈡団挼V粉碎增大接觸面積
(2)NA
(3) Fe(OH)3
(4) 9.0% SO2有還原性，過多將會降低的濃度，降低(Ⅱ)氧化速率
(5)
(6)11.1

【分析】在“氧化”中，混合氣在金屬離子的催化作用下產(chǎn)生具有強氧化性的過一硫酸，用石灰乳調(diào)節(jié)，被氧化為，發(fā)生反應(yīng)，F(xiàn)e3+水解同時生成氫氧化鐵，“沉鉆鎳”過程中，Co2+變?yōu)镃o(OH)2，在空氣中可被氧化成。
【詳解】（1）用硫酸浸取鎳鈷礦時，為提高浸取速率可適當增大硫酸濃度、升高溫度或?qū)㈡団挼V粉碎增大接觸面積
（2）的結(jié)構(gòu)簡式為，所以中過氧鍵的數(shù)目為NA
（3）用石灰乳調(diào)節(jié)，被氧化為，該反應(yīng)的離子方程式為：；氫氧化鐵的Ksp=10-37.4，當鐵離子完全沉淀時，溶液中c(Fe3+)=10-5mol/L，，c(OH-)=10-10.8mol/L，根據(jù)Kw=10-14，pH=3.2，此時溶液的pH=4，則鐵離子完全水解，生成氫氧化鐵沉淀，故濾渣還有氫氧化鐵；
（4）根據(jù)圖示可知體積分數(shù)為0.9%時，(Ⅱ)氧化速率最大；繼續(xù)增大體積分數(shù)時，由于SO2有還原性，過多將會降低的濃度，降低(Ⅱ)氧化速率
（5）“沉鉆鎳”中得到的Co(OH)2，在空氣中可被氧化成，該反應(yīng)的化學方程式為：；
（6）氫氧化鎂的Ksp=10-10.8，當鎂離子完全沉淀時，c(Mg2+)=10-5mol/L，根據(jù)Ksp可計算c(OH-)=10-2.9mol/L，根據(jù)Kw=10-14，c(H+)=10-11.1mol/L，所以溶液的pH=11.1；
5．（2023·全國課標卷·統(tǒng)考高考真題）鉻和釩具有廣泛用途。鉻釩渣中鉻和釩以低價態(tài)含氧酸鹽形式存在，主要雜質(zhì)為鐵、鋁、硅、磷等的化合物，從鉻釩渣中分離提取鉻和釩的一種流程如下圖所示：
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已知：最高價鉻酸根在酸性介質(zhì)中以Cr2O存在，在堿性介質(zhì)中以CrO存在。
回答下列問題：
(1)煅燒過程中，釩和鉻被氧化為相應(yīng)的最高價含氧酸鹽，其中含鉻化合物主要為 (填化學式)。
(2)水浸渣中主要有SiO2和。
(3)“沉淀”步驟調(diào)pH到弱堿性，主要除去的雜質(zhì)是。
(4)“除硅磷”步驟中，使硅、磷分別以MgSiO3和MgNH4PO4的形式沉淀，該步需要控制溶液的pH≈9以達到最好的除雜效果，若pH9時，會導致。
(5)“分離釩”步驟中，將溶液pH調(diào)到1.8左右得到V2O5沉淀，V2O5在pH”“

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