2026版化学步步高大二轮专题复习-专题七　大题突破2　无机化工流程综合

大题突破2无机化工流程综合1.题型特点近几年高考中工艺流程题主要是以物质的制备、物质的分离提纯为情景材料，用框图的形式呈现实际工业生产中添加物质、操作的过程，设问形式包括：物质的判断、方程式的书写、实验操作、反应条件的控制及理论解释、产品组成的定性及定量分析等，能很好的考查学生综合运用元素化合物知识、化学反应原理、实验技能解决实际问题的能力。2.工艺流程题的一般呈现形式1.(2025·黑吉辽蒙，16)某工厂采用如下工艺回收废渣(含有ZnS、PbSO4、FeS和CuCl)中的Zn、Pb元素。已知：①“氧化浸出”时，PbSO4不发生变化，ZnS转变为[Zn(NH3)4]2+；②Ksp[Pb(OH)2]=10-14.8；③酒石酸(记作H2A)结构简式为HOOC(CHOH)2COOH。回答下列问题：(1)H2A分子中手性碳原子数目为。

(2)“氧化浸出”时，过二硫酸根(S2O82-)转变为(填离子符号)(3)“氧化浸出”时，浸出率随温度升高先增大后减小的原因为。

(4)“除铜”步骤中发生反应的离子方程式为。

(5)滤渣2中的金属元素为(填元素符号)。

(6)“浸铅”步骤，PbSO4和Na2A反应生成PbA。PbA产率随体系pH升高先增大的原因为。

pH过高可能生成(填化学式)。

(7)290℃“真空热解”生成2种气态氧化物，该反应的化学方程式为。

答案(1)2(2)SO42-(3)温度升高，反应速率增大，浸出率增大，温度过高时，氨水挥发，(NH4)2S2O(4)Zn+[Cu(NH3)4]2+Cu+[Zn(NH3)4]2+(5)Fe(6)pH升高，A2-水解程度减小，A2-浓度增大，有利于生成PbAPb(OH)2(7)Pb[OOC(CHOH)2COO]Pb+4CO↑+2H2O↑解析(1)H2A的结构简式为，其中“*”标注的两个C原子各自连接了四个不同的原子或基团，是手性碳原子。(2)S2O82-作氧化剂，转变为SO42-。(4)Zn从[Cu(NH3)4]2+中置换出Cu单质，因此反应的离子方程式为Zn+[Cu(NH3)4]2+Cu+[Zn(NH3)4]2+。(5)经分析，滤渣1中有Fe(OH)3和PbSO4，因此Fe元素必定在滤渣2中。(6)“浸铅”中，PbSO4和Na2A发生反应：Na2A+PbSO4PbA+Na2SO4，适当增大pH可抑制A2-水解，A2-浓度增大，有利于上述反应生成PbA。根据已知信息②，Pb(OH)2的Ksp较小，pH过高可能会发生反应PbA+2OH-Pb(OH)2↓+A2-。(7)PbA中的A2-为酒石酸根离子，分析酒石酸的结构可知A2-为C4H4O62-，“真空热解”生成的2种气态氧化物来自C4H4O62-，则这2种气态氧化物为C的氧化物和H的氧化物(H2O)，从C4H4O62-中去掉2个H2O，剩余C2.(2024·黑吉辽，16)中国是世界上最早利用细菌冶金的国家。已知金属硫化物在“细菌氧化”时转化为硫酸盐，某工厂用细菌冶金技术处理载金硫化矿粉(其中细小的Au颗粒被FeS2、FeAsS包裹)，以提高金的浸出率并冶炼金，工艺流程如下：回答下列问题：(1)北宋时期我国就有多处矿场利用细菌氧化形成的天然“胆水”冶炼铜，“胆水”的主要溶质为(填化学式)。

(2)“细菌氧化”中，FeS2发生反应的离子方程式为。

(3)“沉铁砷”时需加碱调节pH，生成(填化学式)胶体起絮凝作用，促进了含As微粒的沉降。

(4)“焙烧氧化”也可提高“浸金”效率，相比“焙烧氧化”，“细菌氧化”的优势为(填标号)。

A.无需控温B.可减少有害气体产生C.设备无需耐高温D.不产生废液废渣(5)“真金不怕火炼”，表明Au难被O2氧化，“浸金”中NaCN的作用为。

(6)“沉金”中Zn的作用为。

(7)滤液②经H2SO4酸化，[Zn(CN)4]2-转化为ZnSO4和HCN的化学方程式为。

用碱中和HCN可生成(填溶质化学式)溶液，从而实现循环利用。

答案(1)CuSO4(2)4FeS2+15O2+2H2O4Fe3++8SO42-+4H+(3)Fe(OH)3(4)BC(5)作络合剂，将Au转化为[Au(CN)2]-从而浸出(6)作还原剂，将[Au(CN)2]-还原为Au(7)Na2[Zn(CN)4]+2H2SO4ZnSO4+4HCN+Na2SO4解析矿粉中加入足量空气和H2SO4，在pH=2时进行细菌氧化，金属硫化物中的S元素转化为硫酸盐，过滤，滤液中主要含有Fe3+、SO42-、As(Ⅴ)，加碱调节pH，Fe3+转化为Fe(OH)3胶体，可起到絮凝作用，促进含As微粒的沉降，过滤可得到净化液；滤渣主要为Au，Au与空气中的O2和NaCN溶液反应，得到含[Au(CN)2]-的浸出液，加入Zn进行“沉金”得到Au和含[Zn(CN)4]2-的滤液②。(1)“胆水”冶炼铜，“胆水”的主要成分为CuSO4。(2)“细菌氧化”的过程中，FeS2在酸性环境下被O2氧化为Fe3+，离子方程式为4FeS2+15O2+2H2O4Fe3++8SO42-+4H+。(4)细菌的活性与温度息息相关，因此细菌氧化也需要控温，A不符合题意；焙烧氧化时，金属硫化物中的S元素通常转化为SO2，而细菌氧化时，金属硫化物中的S元素转化为硫酸盐，可减少有害气体的产生，B符合题意；焙烧氧化需要较高的温度，因此所使用的设备需要耐高温，而细菌氧化不需要较高的温度就可进行，设备无需耐高温，C符合题意；由流程可知，细菌氧化也会产生废液废渣，D不符合题意。(5)“浸金”中，Au作还原剂，O2作氧化剂，NaCN作络合剂，将Au转化为[Au(CN)2]-从而浸出。(7)滤液②含有[Zn(CN)4]2-，经过H2SO4酸化，[Zn(CN)4]2-转化为ZnSO4和HCN，反应的化学方程式为Na2[Zn(CN)4]+2H2SO4ZnSO4+4HCN+Na2SO4；用碱中和HCN得到的产物，可实现循环利用，即用NaOH中和HCN生成NaCN，NaCN3.(2025·湖北，16)氟化钠是一种用途广泛的氟化试剂，通过以下两种工艺制备：Ⅰ.Ⅱ.已知：室温下，TiO2是难溶酸性氧化物，CaTiO3的溶解度极低。20℃时，NaF的溶解度为4.06g/100g水，温度对其溶解度影响不大。回答下列问题：(1)基态氟离子的电子排布式为。

(2)20℃，CaF2饱和溶液的浓度为cmol·L-1，用c表示CaF2的溶度积Ksp=。

(3)工艺Ⅰ中研磨引起的固相反应为CaF2+2NaOHCa(OH)2+2NaF。分析沉淀的成分，测得反应的转化率为78%。水浸分离，NaF的产率仅为8%。①工艺Ⅰ的固相反应(填“正向”或“逆向”)进行程度大。

②分析以上产率变化，推测溶解度S(CaF2)(填“>”或“<”)S[Ca(OH)2]。

(4)工艺Ⅱ水浸后NaF的产率可达81%，写出工艺Ⅱ的总化学反应方程式。

(5)从滤液Ⅱ获取NaF晶体的操作为

(填标号)。a.蒸发至大量晶体析出，趁热过滤b.蒸发至有晶膜出现后冷却结晶，过滤(6)研磨能够促进固相反应的原因可能有

(填标号)。a.增大反应物间的接触面积b.破坏反应物的化学键c.降低反应的活化能d.研钵表面跟反应物更好接触答案(1)1s22s22p6(2)4c3(3)①正向②<(4)CaF2+TiO2+2NaOHCaTiO3+2NaF+H2O(5)a(6)ab解析工艺Ⅰ中研磨引发的固相反应为CaF2+2NaOHCa(OH)2+2NaF，水浸后得到滤液Ⅰ主要是NaF、Ca(OH)2溶液，经过系列操作得到NaF固体；对比两种工艺流程，工艺Ⅱ中添加TiO2粉末，由题目可知，生成的CaTiO3的溶解度极低，使得Ca2+不转化为Ca(OH)2，提高了NaF的产率，据此解答。(2)CaF2饱和溶液的浓度为cmol·L-1，则c(Ca2+)=cmol·L-1、c(F-)=2cmol·L-1，KspCaF2=c(Ca2+)·c2(F-)=4c3。(3)①转化率为78%，说明固相反应主要向生成Ca(OH)2和NaF的方向进行，即正向进行程度大。②NaF产率仅为8%，说明大部分NaF未进入溶液，则溶液中存在Ca(OH)2向CaF2的转化过程，根据沉淀转化的规律可推测：S(CaF2)<SCa(OH)2。(4)根据工艺Ⅱ的流程，CaF2、TiO2与NaOH反应生成难溶的CaTiO3、NaF和H2O，化学方程式为CaF2+TiO2+2NaOHCaTiO3+2NaF+H2O。(5)滤液Ⅱ主要是NaF溶液，因NaF溶解度受温度影响小(题干说明)，故蒸发至大量晶体析出，趁热过滤即可得到NaF晶体，故选a；冷却结晶无法析出更多晶体，故不选b。(6)研磨将固体颗粒粉碎，减小粒径，从而增大反应物间的接触面积，使反应更易发生，a选；研磨过程中的机械力可能导致晶体结构缺陷或局部化学键断裂，产生活性位点，使反应更易发生，b选；活化能是反应固有的能量屏障，研磨主要通过增加接触和产生结构缺陷来提高反应速率，一般不直接降低活化能，4.(2025·山东，17)采用两段焙烧-水浸法从铁锰氧化矿(主要含Fe2O3、MnO2及Co、Cu、Ca、Si等元素的氧化物)分离提取Cu、Co、Mn等元素，工艺流程如下：已知：该工艺条件下，(NH4)2SO4低温分解生成NH4HSO4，高温则完全分解为气体；Fe2(SO4)3在650℃完全分解，其他金属硫酸盐分解温度均高于700℃。回答下列问题：(1)“低温焙烧”时金属氧化物均转化为硫酸盐。MnO2与NH4HSO4反应转化为MnSO4时有N2生成，该反应的化学方程式为。

“高温焙烧”温度为650℃，“水浸”所得滤渣主要成分除SiO2外还含有(填化学式)。(2)在(NH4)2SO4投料量不变的情况下，与两段焙烧工艺相比，直接“高温焙烧”，“水浸”时金属元素的浸出率(填“增大”“减小”或“不变”)。

(3)HR萃取Cu2+的反应为：2HR(有机相)+Cu2+(水相)CuR2(有机相)+2H+(水相)。“反萃取”时加入的试剂为(填化学式)。(4)“沉钴”中，pH=4时Co2+恰好沉淀完全[c(Co2+)=1×10-5mol·L-1]，则此时溶液中c(H2S)=mol·L-1。已知：

Ka1(H2S)=1×10-7，Ka2(H2S)=1×10-13，Ksp(CoS)=4×10-21。CoS“溶解”时发生反应的离子方程式为。

(5)“沉锰”所得滤液并入“吸收”液中，经处理后所得产品导入(填操作单元名称)循环利用。

答案(1)3MnO2+3NH4HSO43MnSO4+N2↑+6H2O+NH3↑Fe2O3、CaSO4(2)减小(3)H2SO4(4)4×10-4CoS+H2O2+2H+S+Co2++2H2O(5)低温焙烧解析(1)MnO2转化为MnSO4得2e-，NH4HSO4转化为N2失3e-，根据得失电子守恒，配平化学方程式为3MnO2+3NH4HSO43MnSO4+N2↑+6H2O+NH3↑。“高温焙烧”时温度为650℃，根据已知信息可知，Fe2(SO4)3可完全分解生成Fe2O3和SO3，“水浸”时Fe2O3不溶于水，CaSO4微溶于水，故所得滤渣主要成分除SiO2外还含有Fe2O3、CaSO4。(2)(NH4)2SO4在高温时完全分解为气体，故直接“高温焙烧”，金属氧化物转化为硫酸盐的量减小，则“水浸”时金属元素的浸出率减小。(3)“反萃取”时应使萃取反应逆向进行，故应增大c(H+)，结合得到CuSO4溶液知，加入的试剂为H2SO4。(4)pH=4时Co2+恰好沉淀完