2026届高考化学专题复习：化工流程中化学方程式的书写及有关计算

专题六

水溶液中的离子平衡化工流程中化学方程式的书写及有关计算1.化学工艺流程中常考试剂的作用类别物质作用氧化剂H2O2、HNO3、KMnO4、MnO2空气、次氯酸等氧化某些还原性物质,便于后续分离,如氧化Fe2+、Co2+等还原剂SO2、Na2SO3、I-、Fe2+、金属单质等还原某些氧化性物质,便于后续分离,如还原Fe3+等类别物质作用酸HCl、H2SO4、HNO3等碱NaOH、NH3·H2O等去油污;调节溶液pH,促进水解(沉淀),NaOH可溶解氧化铝、铝、二氧化硅碳酸盐Na2CO3、(NH4)2CO3类别物质作用碳酸氢盐NaHCO3、NH4HCO3草酸盐Na2C2O4使Ba2+、Ca2+等离子沉淀硫化物H2S、Na2S、(NH4)2S使Cu2+、Cu+、Pb2+、Ag+、Sn2+等离子沉淀氟化物HF、CaF2使Ba2+、Ca2+、Mg2+等离子沉淀

2.陌生的氧化还原反应的书写

(2)Ksp计算。①判断能否沉淀;②判断能否沉淀完全;③计算某一离子的浓度;④沉淀生成和沉淀完全时pH的计算。1.(2024·石家庄摸底)LiFePO4是锂离子电池的电极材料,BaTiO3是用途广泛的压电材料。钛铁矿的主要成分为FeTiO3,还含有少量MgO、SiO2等杂质。利用钛铁矿制备LiFePO4和BaTiO3的工艺流程如下:

2FePO4+Li2CO3+H2C2O42LiFePO4+H2O+3CO2↑

2.(2024·哈尔滨一模)镓是优良的半导体材料。氮化镓是制作发光二极管的新材料,用于雷达、卫星通信设备等。某工厂利用铝土矿(主要成分为Al2O3、Ga2O3,还有少量Fe2O3等杂质)制备氮化镓的流程如下:已知:①镓性质与铝相似,金属活动性介于锌和铁之间。②Al(OH)3、Ga(OH)3均为两性氢氧化物,Ga(OH)3的酸性略强于Al(OH)3酸性。(1)“二次酸化”中Na[Ga(OH)4]与适量CO2发生反应的离子方程式为

。

(2)“电解”可得金属镓(铝不干扰镓盐的电解),写出阴极电极反应式:

。

(3)“合成”得到的三甲基镓与氨反应得到氮化镓,写出此反应的化学方程式:

。

[Ga(OH)4]-+3e-═Ga+4OH-Ga(CH3)3+NH3═GaN+3CH4

3.磁性氧化铁是电讯器材的重要原料,以高硫铝土矿(主要含Al2O3、Fe2O3、SiO2和少量的FeS2等)提取氧化铝和磁性氧化铁的流程如图:(1)写出“焙烧Ⅱ”中Fe2O3发生反应的化学方程式:

。

(2)从滤液中获得NH4Al(SO4)2的操作是______________________________

。

(3)“反应Ⅲ”在隔绝空气条件下进行,参与反应的n(FeS2)∶n(Fe2O3)=

。

Fe2O3+4(NH4)2SO4

2NH4Fe(SO4)2+6NH3↑+3H2O蒸发浓缩、冷却结晶、过滤、洗涤、干燥1∶16(4)为测定Al2O3产品的纯度(Al2O3的质量分数),称量mg样品溶解于足量稀硫酸,配成100.00mL溶液,取出20.00mL溶液,加入c1mol·L-1EDTA标准溶液V1mL,调节溶液pH并煮沸,冷却后用c2mol·L-1CuSO4标准溶液滴定过量的EDTA至终点,消耗CuSO4标准溶液V2mL(已知Al3+、Cu2+与EDTA反应的化学计量比均为1∶1)。则制得的Al2O3的纯度为

(用代数式表示)。

图甲已知:①常温下,部分金属离子的沉淀pH范围如表所示:离子种类Tl3+Cu2+Zn2+开始沉淀pH1.45.25.9完全沉淀pH2.86.48.9②Tl+性质与碱金属离子类似,其盐易溶于水,易被氧化为Tl3+。回答下列问题:(1)常温下,“中和”步骤加入石灰调节pH为9.0,则滤渣1的主要成分除了Zn(OH)2外还有

(填化学式)。

Cu(OH)2、CaSO4(2)“氧化”步骤加入不同氧化剂时铊的去除率随氧化剂投加量的变化如图乙所示,则氧化剂及其投加量应选择

;写出选用次氯酸钠作氧化剂时发生反应的离子方程式:

。

图乙GY-1、2.5mg·L-1

Tl++ClO-+2H+═Tl3++Cl-+H2O

5.金属钒在新能源动力电池中有重要作用。含钒尖晶石是钒渣中最主要的含钒物相,其主要成分有V2O3、FeO、Fe2O3、Al2O3、SiO2。采用以下工艺流程制备V2O5。(1)“焙烧”过程中被氧化的元素为________,写出V2O3与Na2CO3反应的化学方程式

。

(2)“沉淀1”的成分是

。(3)“滤液1”中铝元素所发生反应的离子方程式为

。(4)“沉淀2”加热分解后固体产物的用途为

(任写一种)。

(5)该工艺流程中可回收再循环利用的物质有

。

V、FeNa2CO3+V2O3+O22NaVO3+CO2Fe2O3

光导纤维(或制单质硅等)

Na2CO36.(2025·广东梅州一模节选)五氧化二钒是接触法制取硫酸的催化剂,具有强氧化性。从废钒催化剂(主要成分为:V2O5、VOSO4、K2SO4、SiO2和Fe2O3等)中回收V2O5的一种生产工艺流程如下图所示:

SiO2

H2SO4、HA0.5促使Fe3+水解成Fe(OH)3沉淀

1.(2025·广东卷节选)我国是金属材料生产大国,绿色生产是必由之路。一种从多金属精矿中提取Fe、Cu、Ni等并探究新型绿色冶铁方法的工艺如下。已知:多金属精矿中主要含有Fe、Al、Cu、Ni、O等元素。氢氧化物Fe(OH)3Al(OH)3Cu(OH)2Ni(OH)2Ksp(298K)2.8×10-391.3×10-332.2×10-205.5×10-16

4Fe2+4282NH3N2+3H2

Fe2O3+3H2

2Fe+3H2O【解析】(1)由于通入SO2“酸浸”,故浸取液中不含有Fe3+,“高压加热”时,Fe2+在酸性条件下被氧化为Fe2O3,离子方程式为:4Fe2++O2+4H2O2Fe2O3↓+8H+;(2)①氨气分解为N2和H2,H2还原Fe2O3得到Fe单质和水,化学方程式为:2NH3 N2+3H2、Fe2O3+3H2 2Fe+3H2O。2.(2025·甘肃卷节选)研究人员设计了一种从铜冶炼烟尘(主要含S、As2O3及Cu、Zn、Pb的硫酸盐)中高效回收砷、铜、锌和铅的绿色工艺,部分流程如下:已知:As2O3熔点314℃,沸点460℃。分解温度:CuO1100℃,CuSO4560℃,ZnSO4680℃,PbSO4高于1000℃。Ksp(PbSO4)=1.8×10-8。(1)将SO2通入Na2CO3和Na2S的混合溶液可制得Na2S2O3,该反应的化学方程式为

。

4SO2+Na2CO3+2Na2S═3Na2S2O3+CO2【解析】(1)将SO2通入Na2CO3和Na2S的混合溶液可制得Na2S2O3,根据元素守恒可知还生成了二氧化碳,该反应的化学方程式为4SO2+Na2CO3+2Na2S═3Na2S2O3+CO2,故答案为:4SO2+Na2CO3+2Na2S═3Na2S2O3+CO2。3.(2025·甘肃卷)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。过程如下:

K2CrO44H2O

2KOH5

4.(2024·江苏卷)贵金属银应用广泛。Ag与稀HNO3制得AgNO3,常用于循环处理高氯废水。(1)还原AgCl。在AgCl沉淀中埋入铁圈并压实,加入足量0.5mol·L-1盐酸后静置,充分反应得到Ag。铁将AgCl转化为单质Ag的化学方程式为

(已知不与铁圈接触的AgCl也能转化为Ag)。

Fe+AgCl+2HCl═FeCl3+Ag+H2↑(2)Ag的抗菌性能。纳米Ag表面能产生Ag+杀死细菌(如图所示),其抗菌性能受溶解氧浓度影响。纳米Ag溶解产生Ag+的离子方程式为__________________________________。4Ag+4H++O2═4Ag++2H2O5.(2024·安徽卷)精炼铜产生的铜阳极泥富含Cu、Ag、Au等多种元素。研究人员设计了一种从铜阳极泥中分离提取金和银的流程,如下图所示。回答下列问题:(1)“浸取2”步骤中,单质金转化为HAuCl4的化学方程式为______________________________________________________________。(2)“还原”步骤中,被氧化的N2H4与产物Au的物质的量之比为

。

2Au+3H2O2+8HCl═2HAu