重点4 无机化工流程分析-2022年高考化学【热点·重点·难点】（原卷版）

重点4无机化工流程分析

工艺流程题综合考查考生在中学阶段所学的元素及其化合物知识以及物质结构、元素周期律、氧化还原反

应、化学用语、电解质溶液、化学平衡、电化学、实验操作等知识，而且更重要的是能突出考查考生的综

合分析判断能力、逻辑推理能力，且这类试题陌生度高，文字量大，包含信息多，思维能力要求高，近年

来已成为高考化学主观题中的必考题型。

备考建议

工艺流程问题，就是利用化学知识解释和表达工业生产过程中涉及的化学问题，主要是解释和说明生产过

程中的反应原理（化学方程式和离子方程式），分离和提纯方法，选择试剂的理由等。主要考查运用化学反应

原理及相关知识来解决化工生产中实际问题的能力。考生在复习备考时应多关注题目信息的提炼，对于原

料预处理、反应条件的控制、产品的分离提纯等问题进行专门的训练。

1.（2021年山东省高考化学试题（山东卷））工业上以SO2和纯碱为原料制备无水NaHSO3的主要流程如图,

下列说法错误的是

而Z-鳍乩|一湿科一*流/*-NaHSO、

纯碱、水

A.吸收过程中有气体生成B.结晶后母液中含有NaHCCh

C.气流干燥湿料时温度不宜过高D.中和后溶液中含Na2s。3和NaHCCh

2.（2021年河北省普通高中学业水平选择性考试化学试题（河北卷））BiOCl是•种具有珠光泽的材料，利

用金属Bi制备BiOCl的工艺流程如图:

稀H『C）3稀HCljNaCl（s）H2O

金属Bi酸浸|―4转化|——3水解一族需『BiOCl

下列说法错误的是

A.酸浸工序中分次加入稀HNO3可降低反应剧烈程度

B.转化工序中加入稀HC1可抑制生成BiONCh

C.水解工序中加入少量CH3coONa（s）可提高Bi3+水解程度

D.水解工序中加入少量NH4NO3G）有利于BiOCl的生成

3.（2021年湖南省普通高中学业水平选择性考试化学试题（湖南卷））一种工业制备无水氯化镁的工艺流程

如下:

物质X碳、氯气

无水MgCb

滤液气体

下列说法错误的是

A.物质X常选用生石灰

B.工业上常用电解熔融MgCL制备金属镁

高温

C.“氯化”过程中发生的反应为MgO+C+Cl2=MgCI,+C0

D.“燃烧”后的产物中加稀盐酸，将所得溶液加热蒸发也可得到无水MgCl?

4.（2021•江苏海门•模拟预测）工业上以碳酸镒矿（主要成分为MnCCh,另含FeO、FezCh,CaO等杂质）为

主要原料生产镒酸锂（LiMmCU）的工艺流程如下

碳酸铳矿KMnQ,CaOM11F2K2S2O8Li2coi

L!_J_I［I'

I酸双；—僦化I—►除铁：—过滤j—►［合成MnOz|—知!化■~~►L1M112O4

滤［1滤如气11

下列有关说法不无碉的是

A.可以采用搅拌的方法提高“酸浸”时碳酸铳矿的浸出速率

2+2+3+

B.氧化过程的离子方程式：8H++MnO4+5Fe=Mn+5Fe+4H2O

C.“过滤”后的溶液中大量存在的离子有：K+、Mn2\SO：

D.“气体1”是含CO2的两种混合气体，另一种可能是CO

5.（2021・河南•高三阶段练习）废旧电池的回收处理有利于环保和资源的再生利用。将废旧锌镒电池初步处

理后，所得废料含MnO?、MnOOH,Zn（OH）2及少量Fe等，用该废料制备Zn和MnO?的一种工艺流程如

下：

Zn和MnOz

滤渣1滤渣2

下列说法中错误的是

A.若改用盐酸进行“酸浸”，则该过程中会产生氯气

B.“还原焙烧”过程中，废料中的镒元素可能被还原为+2价

C.“净化”时通入发生的反应是4Fe?++4H*+O?=4Fe"+2HQ

D.“电解”时,Zn在阴极生成

6.（2021.江苏.泰州中学高三阶段练习）一种处理强酸性高浓度碑（AsO；）、（Zu?+废液并回收Asq?和海绵

铜等的工艺流程如下：

徽用As。,

NaHSO3

碑铜|操作①

废液

一海绵铜

—虑液地风

KO,r->Fe(OH)3

I.操作③

调pH■

一废液达

标牌放

下列说法正确的是

A.试剂X可以是FeO

B.加入NaHSO?发生反应后溶液的酸性增强

C.加入H2O2的主要目的是将过量NaHSO,氧化成Na2so4

D.达标废液中含有的溶质主要为Na2sO,

7.（2021年高考全国乙卷化学试题）磁选后的炼铁高钛炉渣，主要成分有TiO?、SiO2,A12O,,MgO、CaO

以及少量的Feq、。为节约和充分利用资源，通过如下工艺流程回收钛、铝、镁等。

(NH4);SO4热水气水

高钛炉油

酸溶渣热水母液力

该工艺条件下，有关金属离子开始沉淀和沉淀完全的pH见下表

金属离子Fe"Al3+Mg2+Ca2+

开始沉淀的pH2.23.59.512.4

沉淀完全(c=L0x1Ofmol•L)的pH3.24.711.113.8

回答下列问题:

(1)“焙烧”中,TiO2.SiO?几乎不发生反应，A®MgO、CaO、Fe.转化为相应的硫酸盐，写出AIR

转化为的化学方程式。

NH4AI(SO4)2

(2)“水浸”后“滤液”的pH约为2.0,在“分步沉淀”时用氨水逐步调节pH至11.6,依次析出的金属离子是

⑶“母液①”中Mg?+浓度为mol.E1。

(4)“水浸渣”在160℃“酸溶”最适合的酸是o"酸溶渣”的成分是、o

(5)“酸容，后，将溶液适当稀释并加热，TiO?+水解析出TiO「xHQ沉淀，该反应的离子方程式是

(6)将“母液①”和“母液②”混合，吸收尾气，经处理得,循环利用。

8.(2021年河北省普通高中学业水平选择性考试化学试题(河北卷))绿色化学在推动社会可持续发展中发

挥着重要作用。某科研团队设计了一种熔盐液相氧化法制备高价铝盐的新工艺，该工艺不消耗除铝铁矿、

氢氧化钠和空气以外的其他原料，不产生废弃物，实现了Cr-Fe—Al—Mg的深度利用和Na+内循环。工艺

流程如图：

气体A

固体III混合气体IV

回答下列问题：

(1)高温连续氧化工序中被氧化的元素是(填元素符号)。

⑵工序①的名称为一。

(3)滤渣的主要成分是_(填化学式)。

(4)工序③中发生反应的离子方程式为o

(5)物质V可代替高温连续氧化工序中的NaOH,此时发生的主要反应的化学方程式为_,可代替NaOH的

化学试剂还有(填化学式)。

(6)热解工序产生的混合气体最适宜返回工序(填“①”或"②”或“③"或"④'')参与内循环。

(7)工序④溶液中的铝元素恰好完全转化为沉淀的pH为_。(通常认为溶液中离子浓度小于10-5mo1.L」为沉

33

淀完全；A1(OH)3+OH-?iA1(OH)4：K=10°63,Kw=l全",Ksp[Al(OH)3]=10-)

9.(2021.福建师大附中高三阶段练习)磷酸亚铁锂(LiFePCM)是目前使用量最多的一种锂电池电极材料，

LiFePO4废料中(含A1、石墨)磷、铁、锂的综合回收工艺流程图如下：

3

已知：常温下，Ksp(FePO#2H20)=9.91X1016,KSp[Fe(OH)3])=4xl(y38,^p(Li2CO3)=1.7x1O-

(1)过程1“碱浸”时主要反应的离子方程式是

(2)过程n“酸浸”加入双氧水的目的是

(3)浸出液中存在大量H2PO；离子，过程III得到磷酸铁晶体的离子方程式为

(4)一定条件下，探究了pH对磷酸铁沉淀的影响，结果如图所示。过程IH应选取的最佳沉淀pH为

。随PH的增加，磷的沉淀率开始下降，而铁沉淀率未下降，分析原因为e

100|------------------------------

一一铁

-0-磷

85

1.01.52.02.53.0

(5)测得滤液1中c(Li+)=0.15mol/L,某同学取该100mL滤液进行“沉锂”反应。力口入50mLNazCCh溶液

却未见沉淀，若不考虑Na2co3的水解和液体混合时的体积变化，则该同学加入的Na2cCh溶液最大浓度为

c(Na2co3)=mol/L

(6)过程VI包括蒸发浓缩、冷却结晶、过滤、干燥等步骤，蒸发时停止加热的时机是

10.(2021•四川成都•一模)黄钠铁矶[Na3Fe3(SC>4)3(OH)6]被用于作净水剂。以高品质的硫铁矿(主要成分为

FeS2,含少量SiCh)为原料制取黄钠铁矶，工艺流程如图：

IISONaSO

F/(SOJ溶液2424

NaClONa2CO3

硫铁矿盐浸过滤I氧化沉铁过滤II黄钠铁矶

滤渣滤液

(1)“盐浸”时的反应为FeS2+Fe2(SO4)3TFeSO4+Sl(未配平)，其中氧化剂和还原剂的物质的量之比为

;滤渣的主要成分为SiO2和。

(2)“氧化”时发生反应的离子方程式为；用空气代替NaClO进行该反应具有成本低等优点，但存

在的缺点。

(3)“沉铁”过程，控制不同条件可以得到不同的沉淀，所得沉淀与温度、pH的关系如图所示(图中阴影部

分表示黄钠铁机稳定产生的区域)。

①8(rc时，加入碳酸钠偏多时得到的黄钠铁矶中含有的杂质是。

②生成黄钠铁矶的离子反应方程式。

③由图在pH=2时，温度过高或过低，不易制得黄钠铁机。试解释其原因_______o

(4)测定黄钠铁机样品中铁的质量分数：称取样品2.000g置于锥形瓶中，加入足量稀H2s04溶解，滴入稍

过量的KI溶液，待充分反应后，调节溶液近中性，滴入几滴淀粉溶液，用0.1500mol・L“Na2s2O3溶液平行

滴定，平均消耗20.00mL。(已知：l2+2S2Of=2r+S4O；)

①滴定终点的实验现象是o

②样品中铁的质量分数为»

11.(2021・陕西汉中•一模)铜镉渣主要含锌、铜、铁、镉(Cd)、钻(C。)等单质。湿法炼锌产生的铜镉渣用于

生产金属镉的工艺流程如图：

稀硫酸Zn、Sb2()3先加H2O2、再加ZnO

滤渣I滤渣CoSb滤渣n电解废液

表中列出了相关金属离子生成氢氧化物沉淀的pH(金属离子的起始浓度为O.lmolLi)

氢氧化物

Fe(OH)3Fe(OH)2Cd(OH)2Zn(OH)2

开始沉淀的pH1.56.57.28.0

沉淀完全的pH3.39.99.511.1

(1)酸浸铜镉渣时，加快反应速率的措施有(写一条)。

(2)完成操作I所得溶液中阳离子有Co2\Cd-\H+及,滤渣II成分为(填化学式)。

(3)操作HI中先加入适量H2O2,发生反应的离子方程式___________;再加入ZnO控制反应液的pH,pH

范围为；选择(填“铁氟化钾”或“硫氟化钾”)试剂，能证明添加的H2O2已过量。

(4)常用沉淀转化法处理含Cd?+废水，写出碳酸钙处理Cd?+的离子方程式；若反应达到平衡

12

后溶液中c(Ca2+)=0.1mol・LL溶液中c(Cd?+)=moH/f已知25℃,KsP(CdC03)=5.6xlO-,

9

KSp(CaC03)=2.8xlO-]

(5)电解后的废液可用于电镀锌，电镀锌时阴极反应式为o

12.(2021•河北石家庄•一模)铭系和非铭系铜锲电镀污泥均含有Cu(H)、Ni(H)、Fe(ll),Al(IH)的氢氧化

物，前者还含有Cr(HI)的氢氧化物，一种综合回收铜、镇的新工艺流程如下:

氢氧化钠

铭系铜银

电镀污泥

非铝系铜锲

电镀污泥

水相1水相2有机相

已知:

31

I、FePC>4、CrPOhAlPCh、Ni3（PC）4）2的Ksp依次为1.3x10-22、2.4x10-23、5.8xl0-'\5.0x1O-o

n.Cr及其化合物的性质与铝类似。

回答下列问题：

(1)“电解1”时，需严格控制电压，除了回收铜之外，第二个目的是,可通过一种试剂证明第

二个目的是否达成，该试剂为(填化学式)。

(2)“除杂”时，若银离子浓度为0.05mol・L1则应调整溶液中PO,浓度范围为mol.L1(溶液中离

子浓度WO5moi[T时，认为该离子沉淀完全；丽=3.2)。

(3)“转溶”时，氢氧化钠加入量不宜过多，其原因为(用离子方程式表示)。

(4)“浸出II”时，采取了多次浸取的方式，其目的为。

(5)“萃取II”时，发生的反应为Cu(NH3)：*+2HR=CuR2+2NH：+2NH3和Ni(NH3)；+2HR=NiR2+2NH；+4NH3

和，贝心反萃取n”时含铜微粒发生反应的离子方程式为o

(6)“电解H”时，若维持电流强度为0.5A,电流效率为90%,电解8min,理论上可获得铜g.(已

知：电流效率是指电解时电极上实际沉积与理论沉积物质的量之比，F=96500Cmol')

(7)流程中除了有机相之外，可以循环利用的物质还有(填化学式)。

13.(2021.重庆南开中学模拟预测)铭酸铅俗称格黄，是一种难溶于水的黄色固体，可用作道路标识线的涂

料。工业上用辂矿渣(主要成分Cr,O],含有少量的Si。？、Fe2O3,ALO3)为原料制备铭酸铅的流程如下图所

示:

滤渣I滤渣2

2+

已知：①常温下，(CH,CCX))2Pb2CH3COO+PbK=lxlO”。

②碳酸铅的长印为7.4x10，

回答下列问题：

(1)“氧化焙烧”时，需要通入空气。若1kg辂矿渣中含60.8%的Crq；,则该步骤至少需要通入约

L空气(体积折算为标准状况下)。

(2)“水浸”时，为加快浸取速率可采取的措施是(写出一种即可)。

(3)“滤渣1”的主要成分是(写化学式)。

(4)“除杂”中，写出除去铝元素的离子方程式o

(5)加CH3coOH调节溶液pH的主要目的是。

(6)“沉铭”中，加入稍过量的醋酸铅溶液，写出反应的离子方程式__________0检验沉淀是否完全的方法

是o

14.(2021.河南.模拟预测)六氟睇酸钠(NaSbR)广泛用于有机合成、光化学反应中的催化剂、蚀刻剂及医

药中间体，一种由锦矿粉(主要含5与。3、Fe2O,,还含有少量SAO5、Sb2s3、CuS等)合成六氟睇酸钠的工

艺流程如图所示：

NaOH溶液Na2so溶液CuSO4出。2浓NaOH溶