化学工艺流程（原卷版）-2025年高考化学强化提分练（新八省专用）

题型12化学工艺流程

互"八省”联考典题

1.(2025年1月•“八省联考”河南卷，15)一种利用钛白粉副产品［主要成分为FeSO#7H2O,含有少量

Fe2(SO4)3>TiOSCU、MgSO4,MnSCU等］和农药盐渣(主要成分为Na3Po4、Na2sO3等)制备电池级磷酸铁的工

艺流程如下。

NHF

H.SO,铁粉4H2so4、H2O2KMnO

钛白粉

副产品

FePO4-2H2O

一定条件下，一些金属氟化物的&p如下表。

氟化物

FeF2MgF2MnF2

Kp2.3x10-65.1xl0-u5.2x10-3

回答下列问题：

(1)“除钛”中产生的少量气体是(填化学式)；铁粉的作用之一是提高体系的pH,使得Ti02+水解

以TiO2xH2O沉淀形式除去，其另一个作用是。

(2)“除杂1”中除去的离子是(填化学式)。

(3)“氧化1”中若H2O2加入速度过快，会导致H2O2用量增大，原因是。本步骤不能使用稀盐酸

代替H2s。4溶液，原因是=

(4)滤渣3的主要成分是MnC^xHzO,生成该物质的离子方程式为。

(5)“氧化2”的目的是减少气体的排放(填化学式)。

(6)“沉铁”中如果体系酸性过强，会导致FePOMH2。产量降低，原因是。

2.(2025年1月•“八省联考”内蒙古卷，16)TiO2是冶炼金属钛的重要原料。氟化法从含钛电炉渣(主要

含有Ti、Si、Fe、Ca元素)中制备TiC)2的流程如下:

NH4HF2-HF饱和NaCl溶液氨水水蒸气

滤渣沉淀滤液气体

回答下列问题：

(l)Ti位于元素周期表_______区。

(2)滤渣的主要成分为(NH4)3FeF6和=

(3)“除铁”步骤溶液中残留的FeF$3-以钠盐形式析出，离子方程式为0

(4)“水解”步骤中(NH4)2SiF6和(NH4)2TiF6的水解率(a)与溶液pH的关系如下图所示。为提高分离效果，“水

解”的最佳pH为。水解后的滤液需返回工艺进行循环，目的是。

(5)“水解”生成(NH4)2TiOF4沉淀的化学方程式为=

(6)“燃烧”产生的气体中可循环使用的物质是和(填化学式)o

(7)如下图所示，“燃烧”温度达1000℃时，锐钛矿型TiC>2(晶胞I,Ti位于晶胞顶点、侧面和体心)转换

成金红石型TiC>2(晶胞II)，晶胞体积V(I)=0.130nm3,V(II)=0.064nm3„则晶体密度比篙=(填

最简整数比)。

II

3.(2025年1月•“八省联考”四川卷，16)MnSC>4具有广泛用途，一种从电解锌阳极泥回收电池级MnSC»4

的流程如下。该阳极泥主要含有MnCh，以及Na+、K\Ca2\Mg2\ZU+和微量Pb?+等杂质离子。

H2S

阳极泥，溶解除杂I除杂HI浓缩结晶-MnSO

丁除钾钠十除杂II4

I十

沉淀1沉淀2沉淀3沉淀4滤液

已知：&p(ZnS尸1.0x10-22,Ksp(PbS)=8.0x10-28,^sp(MnS)=1.0xl0-1°o金属离子生成氢氧化物沉淀，其

lg[c(M)/(mol.尸)]和溶液pH的关系如下图所示:

(-1

(

1-2

n

o

U

I

U-4

-5123456789101112

pH

回答下列问题:

(1)基态锦原子的电子排布式为

(2)“溶解”步骤在酸性条件下进行，通入SO,的作用是.

++

(3)“除钾钠”步骤中，控制溶液pH=2.0，K和Na与Fe2(SO4)3反应分别生成KFe3KoH)3s0力和

NaFe3[(OH)3so也沉淀，其中K+生成沉淀的离子方程式为.

(4)“除杂I”步骤中，加MnCCh调溶液pH=4.0,该步除杂的总反应方程式为

(5)“除杂II”步骤中，析出的“沉淀3”是.

(6)“除杂III”步骤中，随着“沉淀4”的生成，溶液pH将.(填“升高”或吓降”或“不变”)。

(7)“浓缩结晶”步骤中，析出MnSCU后的滤液应返回到步骤，其目的是

4.(2025年1月•“八省联考”云南卷，15)铜冶炼产生的铜渣是重要的二次矿产资源。从一种铜渣(主要

含FezSiCU、Co2SiO4>CoFe2()4和SQ及少量单质Cu、Co)中回收硅、铁、钻、铜的工艺如下:

2molL'1足量

水试剂XNHHO

H2soiNH3H2O32

HWpH=6.0、

W；Cu4so4(OH%

高温滤液2

铜渣，->*浸取氧化,碱沉>碱沉2------------►水曲矶

固化1

滤渣1滤液3

己知：①H4SiO4易形成凝胶，难过滤，250℃时，易脱水。

②25℃时，相关物质的&p见下表

物质Fe(OH)2Fe(OH)3CO(OH)2

Ksp1X10*31x10-38.61X10*2

回答下列问题：

(1)“酸浸”前，采用方法可提高酸浸效率(填一条即可)。

(2)“酸浸”时，有空气参与反应，Cu溶解的化学方程式为0从环保角度考虑，不使用HN03酸浸

的原因可能是(填一条即可)。

(3)“高温固化”的作用是o

(4)“氧化”中可选用的最佳试剂X为(填标号)。

A.MnO2B.H2O2C.FeCl3

⑸25℃“碱沉1”中，pH>时，Fe3+沉淀完全(CWLOXIOYOI.LT)。

(6)“滤液3”中可回收的盐主要有CoSO4和o

(7)水胆研部分晶体结构如下图。下列说法正确的是(填标号)。

A.Cu2+的杂化方式可能为sp3d2

B.SO42-中心原子的孤电子对数为2

C.晶体中有离子键、配位键和氢键等化学键

5.(2025年1月•“八省联考”陕西、山西、宁夏、青海卷，16)“三废”的科学治理是环境保护和资源循

环利用的重要举措。某含碑烟尘主要成分为AS2O3、Pb5(AsO4)3CKCuS和ZnS等。一种脱碑并回收AS2O3、

铜和锌的流程如下：

AS2O3富铜液滤液

(回收)

已知：

①AS2O3微溶于冷水，易溶于热水；

②“氧化酸浸”中，金属硫化物转化成硫酸盐，难溶于热水的Pb5(AsO4)3Cl转化成H3ASO4；

③萃取时，将萃取剂HL溶于磺化煤油中，所得溶液作为有机相，萃取和反萃取原理为

2++2+

2HL+M、序、ML2+2H,式中M2+为C/+或ZnO

回答下列问题：

(1)“水浸''时，采用热水的目的是o

(2)“氧化酸浸”时，CuS发生反应的离子方程式为,Pb5(AsOJCl与硫酸反应的化学方程式

为o

⑶铜萃取剂HL()中的N、酚羟基0均与Cu2+配位,

形成配合物CUL2。该配合物中CM+的配位数为,HL分子结构中设计正壬基的作用是。“反

萃取铜”后，“富铜液”为相(填“水”或“有机”)。

(4)“沉碑”时，采用生石灰处理，滤渣主要成分的化学式为。

(5)“反萃取锌”时，试剂X为o

邕能力强化提分练

1.实验室利用废弃旧电池的铜帽(主要成分为Zn和Cu)回收Cu并制备ZnO的实验流程如下：

通入空气NaOH溶液Zn粉纯碱

I!II

电池铜帽一gg一|调pH=2|>［岂换|“沉锌一反圜—>ZnO

|丁

稀HC1滤渣滤液

(1)“溶解”时Cu发生反应的离子方程式为o

(2)“溶解”可适当升高温度以加快反应速率，但温度不宜过高。温度不宜过高的原因是，

(3)滤渣中的主要物质是(填化学式)。

(4)“沉锌”时生成碱式碳酸锌[ZnC(Y2Zn(OH>xH2O],碱式碳酸锌在空气中加热可转化为ZnO,过程

中固体质量随温度的变化关系如下图所示。已知：Zn(OH)2加热至125。(ZnCCh加热至350。(3均分解成

ZnO,该碱式碳酸锌失去结晶水的温度与Zn(OH)2的分解温度接近。

S

1

7100

*

岖

会

£眠

日

嫂

及

回

<画

底

羸

0100200300400500600

温度Fc

根据以上实现数据计算，确定2£0/2211(011)2段凡0中*的值(写出计算过程)。

2.疏广泛应用于冶金工业。以硅铜废料(主要含CuzTe)为原料回收碗单质的一种工艺流程如下:

H2O2溶液、稀H2s。4Na2c2。4溶液Na2s。3溶液

碎铜废料5$单质

浸出渣CuC2O4

243

已知：Kai(H2C2O4)=5.0x1O-,Ka2(H2C2O4)=1.5x1O_,Kai(H2TeO3)=1.0x1O-,

8

Ksp(CuC2O4)=2.0x1O-o

(1)“氧化酸浸”得到CuS04和H2TeO3,该反应的化学方程式为。

(2)“沉铜”时Na2c2O4过多会导致Cu2+与C2O42-生成环状结构的配离子[CU(C2O4)2]2-,该配离子的结构式

为(不考虑立体异构)

(3)CuC2()4可溶于H2c2。4,反应CUC2O4+H2c2O4[Cu(C2O4)2K+2H+的平衡常数为。[已

2+210

知：反应Cu+2C2O4-[。1«2。4)2]2-的平衡常数K=1.8xlO]

(4)“还原”在50℃条件下进行，H2TeO3发生反应的离子方程式为。

(5)“还原”时，Na2sCh的实际投入量大于理论量，其可能的原因为0

(6)将一定质量的CUC2O4置于Ar气中热解，测得剩余固体的质量与原始固体的质量的比值随温度变化

的曲线如图所示。350〜40(TC下剩余固体的化学式为。

一Oo

9o

8o

蜩

眼7o

15及6o

画

o

毁5

晅4O

50100150200250300350

温度/七

3.金属铢(Re)广泛应用于国防、石油化工以及电子制造等领域，铢可通过还原高铢酸镀(NHReOQ制备。

以铝精矿(主要成分为铝的硫化物和少量铢的硫化物)制取高锌酸钱的流程如下图所示。

生石灰硫酸氨水

浸渣滤渣(用于提钥)水相有机相

(1)为了提高“焙烧”过程的效率，可以采取的措施为—(回答任意两点)。“焙烧”过程加入生石灰，有效

解决了SO2的危害，则ReS2转化为Ca(ReO4)2的方程式为。

+

⑵“萃取”机理为：R3N+H+ReO4-=R3N-HReO4,则“反萃取”所用试剂X为。

(3)如图表示萃取液流速与锌吸附率关系，萃取剂流速宜选用的范围是6〜8BV/h,选择此范围的原因

是

%

、

鼎

3段

蜂

24681012

萃取液流速(BV/h)

(4)已知高铢酸核微溶于冷水，易溶于热水。提纯粗高铢酸镂固体的方法是—o

(5)经过上述反应后制备的铢粉中含有少量碳粉和铁粉(其熔沸点见表)，在3500。(2下，利用氢气提纯可

得到纯度达99.995%的铢粉，请分析原因。

1.0

8

S体

气

相6

对

O.

含S

4

量

体

O.2固

0---------1----------1----------1----------1--------------------

1000150020002500300035004000

温度/C

碳在高温氢气环境中气-固相占比计算结果

物质熔点（°C）沸点（℃）

Re31805900

C36524827

Fe15352750

（6）三氧化锌晶胞如下图所示（小黑点代表铢或氧原子），铢原子填在了氧原子围成的—（填“四面体”“立

方体”或“八面体”）空隙中。

4.氧缺位体（CuFezCU一4是热化学循环分解水制氢的催化剂。一种以黄铜矿主要成分是（CuFeSz，含

SiO2>AI2O3等杂质）、为原料制备CuFe2C）4-6的流程如下：

高压O.硫酸CuCuoHQ过量氨水

黄铜>Fe(OH)

矿粉3

N,Fe(OH),

CuFe,O.«皿1-CuFeO«，CuO<CU(NH)SO

2"s燃烧24灼烧344

溶液

己知：①酸浸后溶液中的金属离子有Cu2+、Fe2\AF+和Fe3+

②25。（2时已知几种金属离子沉淀的pH如表所示:

金属氢氧化物

Fe(OH)3A1(OH)3CU(OH)2Fe(OH)2

开始沉淀的pH1.93.46.47.0

完全沉淀的pH3.24.77.69.0

请回答下列问题：

(l)Cu位于元素周期表第四周期，第族。

(2)CuFeS2“焙烧”时生成三种氧化物，其化学方程式为o

(3)力口Cu“还原”的目是=

(4)滤渣2的主要成分为0

(5)已知CU(NH3)2C12有两种同分异构体，则“沉铁”过程中生成的[Cu(NH3)4]2+的空间构型是o

(6)充分“煨烧”CuFe2O4得到的氧缺位体(CuFe2C>44)的质量为原质量的98%,则3=。

氧缺位体分解水制氢分两步：

第一步(完成方程式)；

第二步：2CuFe2O4_3=2CuFe2O4-s+6O2T。

3

(7)四方晶系CuFeS2晶胞结构如图所示，己知(CuFeS2晶体的密度是pg-cm-,则a=(设NA为

阿伏加德罗常数的值)。

5.实验室以含锌废液(主要成分为ZnSCU，还含有少量的Fe"MV+)为原料制备ZnCC)3-2Zn(OH)2的实

验流程如下：

Na2s2。8试剂XNH4HCO3

MnO2Fe(OH)3滤液

⑴写出基态Zn原子的电子排布式：,Na2s2。8中S元素的化合价为

(2)写出“氧化除锦”时反应的离子方程式：.

⑶常温下“调节pH”时，试剂X可选用；已知溶液中Zn2+物质的量浓度为1.2mol-LT,Fe(OH)3

的Km=2.7x10-39,Zn(OH)2的Ksp=1.2x10*,则pH的调节范围为(则0.5)。己知：当溶液中离

子浓度小于或等于10-5mol-LL认为该离子已除尽。

(4)写出“沉锌”时反应的离子方程式：

(5)“滤液”中的主要成分的用途：

⑹ZnCO3-2Zn(OH)2经焙解得到的活性ZnO晶胞结构如图所示。该晶胞中Zn原子的配位数为:

已知晶胞参数为anm、bnm,则该晶胞的密度为cnr3。(写出计算表达式即可)

6.CrCb是重要的化工试剂，用高铝铭铁矿(主要含和AI2O3，还含FezCh、FeO、MgO、SiO2)$iJ

取CrCh的流程如下：

高铝

格铁矿稀硫酸试剂X氨水NaOH溶液稀盐酸

滤渣1滤渣2滤液

3+3+

已知：①Cr+6NH3-H2O=[Cr（NH3）6]+6H2O

②相关金属离子在不同浓度下生成氢氧化物沉淀的pH如图：

回答下列问题

(1)滤渣1主要成分是,滤渣2主要成分是o

(2)试剂X可选用,简述该流程设计添加X的好处与不好之处，好处是,不好之处

是O

(3)“操作I”为过滤、洗涤，则证明沉淀洗涤干净的操作方法是。

(4)蒸发结晶操作应在________条件下进行

(5)硼化铭(CrB)可用作耐磨、抗高温氧化涂层和核反应堆中的中子吸收涂层，硼化铭是在650。(3时由金

属镁与硼、氯化铭的混合物制得的，写出该反应的化学方程式：0

7.Fe3C»4是一种重要的化工产品，以黄铁矿烧渣(主要含FezCh、Fe3O4>CaO等物质)为原料制备FesCU

的过程如下。

铁粉.NaOH、02

FeSO,FeO

用翳邈3寻国纯化”制备34

(1)酸浸、过滤

①酸浸过程Fe3O4发生反应的离子方程式是0

②充分酸浸后浸取液中仍有Ca2+残留，加入FeS2可进一步提高钙的脱除率，结合方程式解释原

⑵纯化

@Fe粉的作用是o

②检验纯化是否完全还原，应向滤液中加入。

a.KMnCU溶液b.K3【Fe(CN)6］溶液c.KSCN溶液

(3)制备

将NaOH溶液与FeSC)4溶液(稍过量)按一定比例混合，产生白色沉淀，继而转变为墨绿色，最后变为黑

色。溶液混合的同时通入空气并记录pH的变化，如图所示。

PH

78

68

66

4.7

0.0

已知：

i.pHM.8时，浊液中主要存在Fe（OH）+、Fe（OH）2和少量Fe2+

ii.墨绿色物质主要成分为Fe5O2（OH）5s。4制备过程可能发生了如下历程:

Fe2+Fe(OH)[「Fe(OH)2

—墨绿色物质4

+Fe9H)；」」Fe(OHr

Fe(OH)2-Fe(OH)

①0〜ti时段，pH明显降低。结合离子方程式解释原因：

②t「t2时段，墨绿色物质的生成与转化（生成Fe?。。同时进行。

a.生成墨绿色物质的方程式是：。

b.墨绿色物质转化为Fe3（）4的方程式是:

③t2〜t3时段，pH继续降低的原因是:

8.硼化钛（结构式为B=Ti=B）常用于制备导电陶瓷材料和PTC材料。工业上以高钛渣（主要成分为

TiO2>SiO2>AI2O3和CaO,另有少量MgO、FezCh）为原料制取TiB2的流程如下:

B203>C

脱阳电弧炉

高钛渣TiOxHOTiB

22热还原2

滤液滤渣萃取液滤液

已知：①电弧炉是由石墨电极和石墨珀烟组成的高温加热装置;

②B2O3高温下蒸气压大、易挥发;

③TiO2可溶于热的浓硫酸形成TiO2+o

回答下列问题:

(1)滤渣的主要成分为.(填化学式)。

(2)“水解”需在沸水中进行，离子方程式为.,该工艺中，经处理可循环利用的物质为.(填

化学式)。

(3)“热还原”中发生反应的化学方程式为.，B2O3的实际用量超过了理论化学计量所要求的用量,

原因是»仅增大配料中B2O3的用量，产品中的杂质含量变化如图所示。杂质Tic含量随w%增大而

降低的原因是.(用化学方程式解释)。

八杂质含量％TiC一

C.

3W%：B2C>3量相对理论

化学计量过量/%

2

1

051015202530~w%

(4)原料中的B2O3可由硼酸脱水制得。以NaB(0H)4为原料，用电渗析法制备硼酸(H3BO3)的工作原理

如图所示，产品室中发生反应的离子方程式为。若反应前后NaOH溶液的质量变化为mkg,则制得

的质量为

H3BO3kgo

♦电源♦

石墨1月莫2膜莫石墨

原料室

产品室HR溶液

—>NaOH

NaB(OH)I

41

溶液E

一NaOH溶液

9.活性氧化锌能对太阳光线和其他大气物质形成防护，常用于敏感皮肤的面霜和化妆品.工业上可用

转炉炼铜所得的铜灰［主要含ZnO及少量的Fe(II)、Pb、Cu、As元素］制取活性氧化锌。流程如下:

已知：①活性炭主要吸附有机质；

38

②25℃时，Ksp[Fe(OH)3]=4.0xlO-；

③本流程中，沉锌前溶液环境中锌元素以[Zn(NH3)4产形式存在;

④部分金属离子开始沉淀和完全沉淀的pH：

金属离子Fe3+Fe2+cu2+Mn2+

开始沉淀pH1.97.04.58.1

完全沉淀pH3.29.06.410.1

⑴滤渣I的主要成分FeAsO4中，As的化合价为。

(2)“浸取”步骤时，ZnO发生反应的离子方程式0

(3)“浸取”步骤后，As转化为AsCU'写出“除杂1”步骤主要反应的离子方程式：0

(4)加入适量KMnO4溶液的目的是除去铁元素的同时溶液中不会有明显的锦元素残留，则滤渣II的成分

为MnC>2、，常温下此时体系中Fe3+残留最大浓度为mol-L-1«

(5)已知“除杂3”是利用置换反应进行除杂，则试剂a为o

(6)根据平衡移动原理，解释碱式碳酸锌的生成。

(7)活性氧化锌纯度测定：已知：与1.0皿1.0000101/1^口丁人相当的氧化锌质量为0.081398。取mg所得

活性氧化锌样品配成含Zr+的待测液，用amol/LEDTA标准液进行滴定，消耗标准液VmL。写出计算样品

中氧化锌质量分数的表达式o

10.锢(In)被广泛应用于电子工业、航空航天、太阳能电池新材料、合金制造等高科技领域。自然界锢

大多富集在闪锌矿(主要成分ZnS,还含有PbS、SnS等杂质)中，工业上常采用铅锌冶炼过程中的含锢烟灰

作为回收锢的主要原料。如图为工业提取锢的流程图：

铅锌冶炼烟灰

中浸液酸浸渣

(返湿法系统回收锌)(返贵铅炉冶炼回收铅)

己知：①烟灰中钢主要以硫化锢、氧化锢以及InOxSnCh和IbOxSnCh形式存在，其中InOxSnCh和

In2OxSnO2的化学性质非常稳定，难以被硫酸溶解浸出。

②铅锌冶炼烟灰先经稀硫酸溶液pH=2.0预处理后得到中浸渣，主要成分如下:

成分InZnPbAsSn

质量分数(％)0.723.0160.488.921.16

③酸性条件下，温度过高，氯酸钠易分解释放出氯气。

回答下列问题：

(1)锢元素位于元素周期表第周期族。

(2)闪锌矿经氧化焙烧可获得铅锌烟灰，焙烧时气体与矿料逆流而行，目的是o

(3)写出闪锌矿主要成分氧化焙烧反应的化学方程式。

(4)已知InCb与C1-发生反应生成配合离子InCk、不利于"+的萃取，贝/，氯化浸出”实验中加入硫酸的

原因是O

(5)氯化步骤中，锢元素被氧化到最高正价，写出氯化过程中InO-xSnO2发生反应的离子方程式

(产物中Sn元素以SnCh形式存在)。在氯化过程中，反应温度、时长、盐酸、硫酸、氯酸钠的浓

度都会影响锢元素的浸出率，控制其他条件不变，考查不同浸出温度对锢浸出率的影响，结果如图所示。

实验采取的是8(TC的条件，原因是-

浸出温度/℃

(6)转化步骤中往往需要加入“锌粉”，其作用是=

11.锢被广泛应用于电子工业、航空航天等高科技领域。某企业采用铅锌冶炼烟灰中浸渣(InO-xSnO2)

氯化浸出工艺回收粗锢的工艺流程如下:

H2so4、HC1、NaC103萃取剂HX反萃取剂锌粉

铅锌冶

氯化

炼烟灰粗锢

浸出

中浸渣

酸浸渣水相有机相制备ZnSO4-7H2。

(Sn02)

已知：①水溶液中锢主要以1r+的形式存在。

+

②In3++3HXjInX3+3H

回答下列问题：

(1)“氯化浸出”时，主要反应的离子方程式为，此步骤加热的目的是

；浸出温度选定8(rc的原因之一是温度过高易反应产生气体(任写一种)。

(2)在不同的溶液初始pH下，萃取剂浓度对萃取率的影响如图所示，则适宜的条件为

100

80

％(

)