2026届高三化学二轮复习课件：板块Ⅳ　水溶液中的离子反应与平衡　大题突破(三)　化工流程综合题的解题策略

第一部分热点专题突破板块Ⅳ水溶液中的离子反应与平衡大题突破(三)化工流程综合题的解题策略真题导航考情分析目录CONTENTS大题通关练(三)化工流程综合题高考必备突破训练1.(2024·江西卷)稀土是国家的战略资源之一。以下是一种以独居石(主要成分为CePO4,含有Th3(PO4)4、U3O8和少量镭杂质)为原料制备CeCl3·nH2O的工艺流程图。已知:ⅰ.Ksp[Th(OH)4]=4.0×10-45,Ksp[Ce(OH)3]=1.6×10-20,Ksp[Ce(OH)4]=2.0×10-48ⅱ.镭为第ⅡA族元素回答下列问题:(1)关于独居石的热分解,以下说法正确的是

(填标号)。

a.降低压强,分解速率增大 b.降低温度,分解速率降低c.反应时间越长,分解速率越大 d.提高搅拌速度,分解速率降低(2)Na2U2O7中铀元素的化合价为

,热分解阶段U3O8生成Na2U2O7的化学反应方程式为

。

(3)浓缩结晶后,得到的晶体产物化学式为

,滤液可用于_______阶段循环利用,避免产生大量的高碱度废水。

b+6Na3PO4·12H2O热分解(4)溶解阶段,将溶液pH先调到1.5~2.0,反应后再回调至4.5。①盐酸溶解Ce(OH)4的离子方程式为

。②当溶液pH=4.5时,c(Th4+)=

mol·L-1,此时完全转化为氢氧化钍沉淀。

(5)以BaSO4为载体形成共沉淀,目的是去除杂质

。

2Ce(OH)4+8H++2Cl-===2Ce3++8H2O+Cl2↑4.0×10-7镭(或Ra)

2.(2025·河南卷)一种从预处理得到的贵金属合金粉[主要成分为Fe、Rh(铑)、Pt,含有少量SiO2]中尽可能回收铑的工艺流程如下:回答下列问题:(1)“酸溶1”的目的是

。

(2)已知“酸溶2”中Rh转化为H3[RhCl6],则生成该物质的化学方程式为

;

“滤渣”的主要成分是__________

(填化学式)。

(3)“沉铑”中得到的沉淀经“灼烧”后分解成铑单质,但夹杂少量Rh2O3和RhCl3,则“高温还原”中发生反应的化学方程式为__________________________________

。除FeRh+6HCl+3HNO3===H3[RhCl6]+3NO2↑+3H2OSiO2(4)若“活化还原”在室温下进行,SnCl2初始浓度为1.0×10-4mol·L-1,为避免生成Sn(OH)2沉淀,溶液适宜的pH为

(填标号)[已知Sn(OH)2的Ksp=5.5×10-28]。

A.2.0 B.4.0

C.6.0(5)“活化还原”中,SnCl2必须过量,其与Rh(Ⅲ)反应可生成[Rh(SnCl3)5]4-,提升了Rh的还原速率,该配离子中Rh的化合价为

;反应中同时生成[SnCl6]2-,Rh(Ⅲ)以[RhCl6]3-计,则理论上SnCl2和Rh(Ⅲ)反应的物质的量之比为

。

(6)“酸溶3”的目的是

。

A+16∶1将Rh与Zn、Sn分离

题型特点:新高考命题为更好地体现综合应用考法,彰显反规律、反套路化命题原则,原来的知识边界清晰、考查相对独立的考法(题目的设问大多围绕化工流程知识展开)正逐步向模糊知识界线、“拼盘”融合无缝的方向演变。如“化工流程+原理”“化工流程+实验”“化工流程+物质结构”等一些创新考法出现在2025各省市的自主命题中。考查角度:考法常考题点基础考法1.加快浸取效率或速率的措施及分析;2.指定物质的结构如电子式、化合价、化学键的分析;3.流程中涉及的指定溶液或滤渣中的成分判断综合考法1.物质转化中的化学(离子)方程式或指定物质发生某反应的化学(离子)方程式;2.除杂质离子的pH调节;3.分离、提纯的原理、操作方法及仪器名称及选择;4.转化率或产率的有关计算;5.Ksp的有关计算及Ksp的应用应用创新考法1.涉及图像的反应条件选择;2.萃取与反萃取;3.涉及电化学的电极反应及有关计算1.工艺流程题的一般呈现形式2.工艺流程题的分析技巧分析化学工艺流程可以从“物质转化线”和“反应调控线”的两线入手。根据流程的目的、原料和产品确定“物质转化线”,往往涉及到物质的氧化还原性(价态)、酸碱性(类别)和溶解性(类别)等方面;根据流程中某步骤的反应条件、反应环境及采取的工艺确定“反应调控线”,往往从速率、平衡(限度)和氧化还原等角度分析和解决问题,通过两线结合突破化工流程题。1.(2025·八省联考内蒙古卷)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TiO2的流程如下:回答下列问题:(1)Ti位于元素周期表

区。

(2)滤渣的主要成分为(NH4)3FeF6和

。

dCaF2解析

含钛电炉渣氟化浸出的滤渣为(NH4)3FeF6和生成的CaF2沉淀,浸出液加入饱和食盐水除去铁,滤液加入氨水水解生成(NH4)2TiOF4,加入水蒸气煅烧得到二氧化钛;(1)Ti为22号元素,位于元素周期表d区。(2)由分析,滤渣的主要成分为(NH4)3FeF6和CaF2;

9.0循环利用,提高钛元素的利用率,且能减少污染物排放

(NH4)2TiF6+H2O===(NH4)2TiOF4↓+2HF↑NH3HF

2.(2025·河北卷)铬盐产品广泛应用于化工、医药、印染等领域。通过闭环生产工艺将铬铁矿转化为重铬酸钾,同时回收利用钾资源,可实现绿色化学的目标。流程如下:已知:铬铁矿主要成分是Fe(CrO2)2、Mg(CrO2)2、Al2O3、SiO2。回答下列问题:(1)基态铬原子的价层电子排布式:

。

(2)煅烧工序中Fe(CrO2)2反应生成K2CrO4的化学方程式:

。

(3)浸取工序中滤渣Ⅰ的主要成分:Fe2O3、H2SiO3、

、

(填化学式)。(4)酸化工序中需加压的原因:

。

(5)滤液Ⅱ的主要成分:

(填化学式)。3d54s1MgOAl(OH)3增大CO2的溶解度,保证酸化反应充分进行KHCO3(6)补全还原、分离工序中发生反应的化学方程式:Fe(CO)5+

+

===

Cr(OH)3↓+

+

+

CO↑

(7)滤渣Ⅱ可返回

工序。(填工序名称)

K2CrO44H2OFe(OH)3↓2KOH6煅烧解析

(6)还原、分离工序中Fe(CO)5作还原剂,将滤液Ⅰ中剩余的K2CrO4还原为Cr(OH)3,自身转化为Fe(OH)3,根据得失电子守恒、原子守恒配平,可得该反应的化学方程式。(7)滤渣Ⅱ主要成分为Cr(OH)3和Fe(OH)3,可返回煅烧工序中。大题通关练(三)化工流程综合题1.(2023·河北卷)闭环循环有利于提高资源利用率和实现绿色化学的目标。利用氨法浸取可实现废弃物铜包钢的有效分离,同时得到的CuCl可用于催化、医药、冶金等重要领域。工艺流程如下:已知:室温下的Ksp(CuCl)=10-6.8。回答下列问题:(1)首次浸取所用深蓝色溶液①由铜毛丝、足量液氨、空气和盐酸反应得到,其主要成分为

(填化学式)。

(2)滤渣的主要成分为

(填化学式)。

(3)浸取工序的产物为[Cu(NH3)2]Cl,该工序发生反应的化学方程式为

。

浸取后滤液的一半经氧化工序可得深蓝色溶液①,氧化工序发生反应的离子方程式为

。

[Cu(NH3)4]Cl2Fe[Cu(NH3)4]Cl2+Cu===2[Cu(NH3)2]Cl8NH3+4[Cu(NH3)2]++O2+4H+===4[Cu(NH3)4]2++2H2O解析

由题给流程可知,铜包钢用由铜毛丝、足量液氨、空气和盐酸反应得到的[Cu(NH3)4]Cl2深蓝色溶液浸取,将铜转化为[Cu(NH3)2]Cl,过滤得到含有铁的滤渣和[Cu(NH3)2]Cl滤液;将滤液的一半经氧化工序将[Cu(NH3)2]Cl转化为可以循环使用的[Cu(NH3)4]Cl2;滤液的一半加入硫酸、盐酸中和,将[Cu(NH3)2]Cl转化为硫酸亚铜和氯化亚铜沉淀,过滤得到含有硫酸铵、硫酸亚铜的滤液和氯化亚铜;氯化亚铜经盐酸、乙醇洗涤后,真空干燥得到氯化亚铜;硫酸亚铜溶液发生置换反应生成海绵铜。(1)由分析可知,由铜毛丝、足量液氨、空气和盐酸反应得到的深蓝色溶液①为[Cu(NH3)4]Cl2;(3)由分析可知,浸取工序发生的反应为[Cu(NH3)4]Cl2溶液与铜反应生成[Cu(NH3)2]Cl,反应的化学方程式为[Cu(NH3)4]Cl2+Cu===2[Cu(NH3)2]Cl;氧化工序中[Cu(NH3)2]Cl发生的反应为[Cu(NH3)2]Cl溶液与氨水、氧气反应生成[Cu(NH3)4]Cl2和水,反应的离子方程式为8NH3+4[Cu(NH3)2]++O2+4H+===4[Cu(NH3)4]2++2H2O;(4)浸取工序宜在30~40℃之间进行,当环境温度较低时,浸取液再生后不需额外加热即可进行浸取的原因是

。

(5)补全中和工序中主反应的离子方程式[Cu(NH3)2]++2H++Cl-===

+

。

(6)真空干燥的目的为

。

盐酸和液氨反应放热CuCl↓

防止干燥过程中CuCl被空气中的O2氧化

2.(2023·辽宁卷)某工厂采用如下工艺处理镍钴矿硫酸浸取液(含Ni2+、Co2+、Fe2+、Fe3+、Mg2+和Mn2+)。实现镍、钴、镁元素的回收。物质Fe(OH)3Co(OH)2Ni(OH)2Mg(OH)2Ksp10-37.410-14.710-14.710-10.8已知:回答下列问题:(1)用硫酸浸取镍钴矿时,提高浸取速率的方法为____________________________

(答出一条即可)。

(2)“氧化”中,用石灰乳调节pH=4,Mn2+被H2SO5氧化为MnO2,该反应的离子方程式为

(H2SO5的电离第一步完全,第二步微弱);滤渣的成分为MnO2、

(填化学式)。

适当增大硫酸浓度或适当升高温度或将镍钴矿粉碎增大接触面积(合理即可)

Fe(OH)3、CaSO4

(3)“氧化”中保持空气通入速率不变,Mn(Ⅱ)氧化率与时间的关系如下。SO2体积分数为

时,Mn(Ⅱ)氧化速率最大;继续增大SO2体积分数时,Mn(Ⅱ)氧化速率减小的原因是

。

9.0%SO2有还原性,也能还原H2SO5解析

(3)根据图示可知SO2体积分数为9.0%时,Mn(Ⅱ)氧化速率最大;SO2具有还原性,也能还原H2SO5,其体积分数过大时,与H2SO5反应,使Mn(Ⅱ)氧化速率减小;(4)“沉钴镍”中得到的Co(Ⅱ)在空气中可被氧化成CoO(OH),该反应的化学方程式为

。

(5)“沉镁”中为使Mg2+沉淀完全(25℃),需控制pH不低于

(精确至0.1)。

4Co(OH)2+O2===4CoO(OH)+2H2O11.1解析

(4)“沉钴镍”中得到的Co(OH)2,在空气中可被氧化成CoO(OH),该反应的化学方程式为:4Co(OH)2+O2===4CoO(OH)+2H2O;(5)氢氧化镁的Ksp=10-10.8,

当镁离子完全沉淀时,c(Mg2+)=10-5

mol·L-1,根据Ksp可计算c(OH-)=10-2.9

mol·L-1,根据Kw=10-14,c(H+)=10-11.1

mol·L-1,所以溶液的pH=11.1。3.(2025·日照市一模)以赤泥熔炼渣(主要成分为Fe2O3、SiO2、CaO,少量Sc2O3)为原料分离稀土元素钪(Sc)的一种工艺流程如下:已知:①萃取剂为磷酸三丁酯、磷酸二丁酯和磺化煤油;②Sc3+的氧化性很弱。回答下列问题:(1)“浸渣”的主要成分为

(填化学式)。

(2)“反萃取”的目的是分离Sc和Fe元素。向“萃取液”中加入NaOH,(Fe2+、Fe3+、Sc3+)的沉淀率随pH的变化如图。试剂X为

(填Na2SO3或NaClO),应调节pH最佳为

。

CaSO4、SiO2Na2SO32解析

熔炼渣主要成分为Fe2O3、SiO2、CaO,少量Sc2O3,其中二氧化硅不溶,氧化钙和硫酸反应生成硫酸钙,故“浸渣”的主要成分为CaSO4、SiO2;Fe2O3和Sc2O3和硫酸反应生成相应的盐,随后用萃取剂萃取,将钪元素和铁元素分离出来,加入试剂X将三价铁还原为二价铁,加入氢氧化钠实现钪和铁的分离,过滤后加入硝酸溶解,随后加入草酸沉钪,处理后得到单质钪。(2)由图可知,二价铁更容易和Sc分离,故试剂X应该是将三价铁转化为二价铁,则试剂X为Na2SO3;由图可知,pH为2时,二价铁没有沉淀,Sc的沉淀率已经很大,故应调节pH最佳为2;

81.86.4

4.(2025·潍坊市高三3月模拟)钴及其化合物广泛应用于磁性材料、电池材料等领域。一种用某含钴铜渣(主要成分Co和Cu,含Co3S4、CuO、FeO、Fe2O3、SiO2等)制备Co单质的流程如下:

回答下列问题:(1)Co3S4具有磁性,Co3S4中Co的化合价为

;“还原浸出”中加入亚硫酸钠的作用是

。

(2)回收S时,温度控制在50~60℃之间,原因是_____________________________________________________。(3)在“除铜”操作中,通过控制体系酸度和电位可实现将溶液中的Cu2+转化为Cu(s)而除去,符合要求的反应体系是

。A.pH=1.5,E=0V B.pH=4,E=0.4VC.pH=8,E=0.2V D.pH=-1,E=0.1V+3,+2还原Co3+和Fe3+温度过高苯易挥发,温度过低硫的溶解速率(或溶解度)小A解析

(1)Co3S4中S为-2价,Co的化合价为+3,+2;“还原浸出”中加入亚硫酸钠的作用是还原Co3+和Fe3+。(2)滤渣中包括S和二氧化硅,用苯萃取滤渣可回收S,为保证萃取分离速度和效率,需要温度控制在50~60

℃之间,原因是温度过高苯易挥发,温度过低硫的溶解速率(或溶解度)小。(3)在“除铜”操作中,通过控制体系酸度和电位可实现将溶液中的Cu2+转化为Cu(s)而除去,符合要求的反应体系是pH=1.5,E=0

V,故答案为A。(4)“氧压水解分离”发生反应的离子方程式为

。(5)可通过电解精炼粗钴制取钴单质,用硫酸钴溶液作为电解质,控制阴极室pH为3~5之间,若pH过低,会影响产率,原因是

。(6)“沉钴”时,若用草酸代替草酸铵溶液、试通过计算来说明草酸能否实现完全沉钴

。4Fe2++O2+4H2O===2F