2025届高三高考化学三轮冲刺-工业流程题

2025届高三高考化学三轮冲刺-工业流程题 【基础练习】 1．钒(V)被称为钢铁行业的“维生素”。工业上用含三价钒为主的某石煤为原料(含、、等杂质)，低温硫酸化焙烧-水浸工艺高效提取钒制备高纯的主要流程如下： 资料： i．氢氧化物完全沉淀时溶液的pH表 沉淀物 完全沉淀 3.2 9.0 4.7 ii．有机试剂对溶液中离子萃取能力为； iii．含磷有机试剂“萃取”过程可表示为(有机相)(有机相)； iv．沉钒过程前会发生。 (1)焙烧过程中向石煤中通焙烧，将转化为的化学方程式是 。 (2)焙烧时将原矿石磨碎且气体与矿料逆流而行，目的是 。 (3)滤液A中含有、、、和，滤液C中钒的微粒为。“还原”过程中，铁粉发生的反应有 。 (4)“萃取”前，用氨水先中和至pH≈5的原因是 。 (5)沉钒过程中加入铵盐使中的钒元素形成多钒酸铵沉淀，且沉淀颗粒大小影响最终产品品质。溶液pH值与沉钒率，沉淀颗粒直径的关系如图所示，请结合反应原理解释沉钒时的pH选择2.0-2.5的原因： 。 (6)测定产品中的纯度： 称取产品，先用硫酸溶解，得到溶液。再加入溶液最后用溶液滴定过量的至终点，消耗溶液的体积为。已知被还原为，假设杂质不参与反应。则产品中的质量分数是 。 (的摩尔质量：) 2．稀土是重要的战略资源。氧化铈()是应用广泛的稀土氧化物。由氟碳铈矿为原料制备的工艺流程如下： 资料：ⅰ．氟碳铈矿的主要成分为，主要杂质有BaO和；ⅱ．氢氟酸具有较强的挥发性；；ⅲ．难溶于水可溶于强酸；难溶于水也难溶于强酸。 (1)“焙烧”在沸腾炉中进行。利用高压空气将矿石粉吹起并悬浮，形成类似液体沸腾的状态。这样操作的目的是 。 (2)固体A的主要成分是 。 (3)用硫酸浸出过程中，控制浸出时间、浸出温度，Ce元素和的浸出率随起始硫酸浓度的变化如图所示。后，的浸出率下降，原因是 。 (4)步骤Ⅰ中硫脲作 剂。 (5)从化学平衡的角度，解释步骤Ⅱ中NaOH的作用： 。 (6)滤液D结晶可得到粗品。粗品不经洗涤，直接用热风烘干，既能减少的损失，又能提高纯度。根据烘干时可能发生的反应，解释热风烘干能提高纯度的原因是 。 3．草酸亚铁晶体(FeC2O4∙2H2O)可作为制备电池正极材料磷酸铁锂的原料。以FeSO4溶液制备电池级草酸亚铁晶体的实验流程如图： (1)得到的混合体系不宜在空气中久置，其原因是（用化学方程式表示） 。 (2)“转化”过程在如图所示的装置中进行。导管A的作用是 。 (3)检验“洗涤”完全的实验操作是 。 (4)草酸亚铁晶体在空气中易氧化，检验草酸亚铁晶体是否氧化变质的实验操作是 。 4．2019年诺贝尔化学奖授予对锂电池研究做出贡献的三位科学家。可利用对废弃的锂电池正极材料()进行氯化处理，得以回收、等金属，工艺路线如下： 回答下列问题： (1)中的化合价为 ，基态原子的核外电子排布式为 。 (2)烧渣是、和的混合物，“500℃焙烧”发生的化学反应方程式为 。 (3)“500℃焙烧”后剩余的应先除去，否则水浸时会产生大量烟雾，原因可能是易剧烈水解生成 和 ，导致比易水解的因素有 (填标号)。 A．的相对分子质量大于    B．的原子半径大于的原子半径 C．键的极性大于键    D．键键能大于键 (4)“氧化沉钴”中氧化还原反应的离子方程式为 。 (5)常温下，已知时恰好沉淀完全()，滤液2中残留的浓度为 。 (6)滤液3主要含有的阳离子是 。 5．镍电池的电极活性材料为多组分合金(主要成分为Ni、Co，还含有Al、Fe等)，可重新回收利用。利用废镍电池资源化生产醋酸钴晶体[Co(CH3COO)2·4H2O]的工艺流程如下： 已知：①浸取母液中，除铝元素外，其他金属元素的化合价均为+2价； ②部分金属阳离子沉淀的如下表： 沉淀物 开始沉淀pH 2.2 7.4 7.6 0.1 4.0 7.6 完全沉淀pH 3.2 8.9 9.2 1.1 5.2 9.2 请回答下列问题： (1)基态Co的价电子排布式为 。 (2)“浸取”时可以提高浸取率的操作有 (任写1条)。 (3)为了保证除杂效果，“调”时溶液的不应低于 ，所得滤渣1的主要成分为 (填化学式)。 (4)“氧化分离”操作控制溶液pH=2，加入NaClO发生反应的离子方程式为 。 (5)“溶解1”操作中加入H2O2的作用为 ，“沉钴”操作过程中发生反应的离子方程式为 。 (6)“溶解2”操作后得到醋酸钴晶体，要使该醋酸钴晶体的纯度更高，所采取的实验操作可以是 。 【能力提升】 6．钪(Sc)是稀土元素家族中重要的一员，其氧化物氧化钪在合金、电光源、催化剂和陶瓷等领域有广泛应用，以钪锰矿石(含)为原料制备氧化钪的一种工艺流程如图所示。 已知：①TBP和P507均为有机萃取剂； ②常温下，； ③草酸可与多种金属离子形成可溶性络合物。 回答下列问题： (1)基态的简化电子排布式为 ，为了提高矿石的浸出率，除了粉碎还可采取的措施有 (写一点即可)。 (2)浸渣的主要成分有和 。 (3)“浸取”时铁屑被氧化为，该反应的离子方程式是 。 (4)萃余液2中的金属阳离子有 。 (5)常温下，“沉淀分离”时加入溶液调节至6，滤液中的浓度为 。 (6)用草酸沉钪时，求在的草酸溶液中 。(已知时，的) 7．对电解制锰过程中产生的复合硫酸盐[成分为和]进行回收利用具有较高的经济价值与环保价值，相关工艺流程如图所示。 已知：室温下，；；。 (1)气态化合物a的化学式为 。 (2)“沉淀1”时，室温下将“浸液1”的调至9.5，得到沉淀，此时浸液中的浓度为 。 (3)草酸镁晶体在足量空气中充分“焙烧”时发生反应的化学方程式为 。 (4)“浸出2”中加入溶液的目的为 。 (5)“浸出3”后，铅元素以的形式存在，该过程中涉及铅元素的反应的离子方程式为 ；“浸渣3”的主要成分为 (填化学式)。 (6)将“沉淀1”中所得的焙烧，可制得锰的某种氧化物，其立方晶胞结构如图中A所示(和O原子省略)，晶胞棱长为。A可看作是i、ii两种基本单元交替排列而成。 ①该氧化物的化学式为 。 ②设该氧化物最简式的式量为，则晶体密度为 (列出计算式，为阿伏加德罗常数的值)。 8．“侯氏制碱法”是我国化工专家侯德榜为世界制碱工业作出的突出贡献，某实验小组模拟“侯氏制碱法”的工艺流程如下： (1)写出饱和氨盐水与CO2反应的化学方程式： 。 (2)向母液中加入NaCl粉末，存在NaCl(固体)＋NH4Cl(溶液)→NaCl(溶液)＋NH4Cl(固体)过程，从而析出NH4Cl固体。为使NH4Cl沉淀充分析出并分离，根据NaCl和NH4Cl溶解度曲线，系列操作IV包括：通入NH3、加入NaCl固体， 、 、过滤、洗涤、干燥从而得到NH4Cl晶体。 (3)流程中可循环使用的物质有 (填化学式)。 (4)检验产品Na2CO3中是否含有氯离子，实验操作为 。 (5)所得纯碱中可能含有少量NaCl杂质，可以通过如下方法测定纯碱中Na2CO3的质量分数。 ⅰ.称取ag样品，溶于水中； ⅱ.加入足量CaCl2溶液； ⅲ.过滤、洗涤、干燥、称量，所得沉淀质量为bg。 ①证明所加CaCl2溶液已经足量的方法是 。 ②该纯碱中Na2CO3的质量分数为 (用含a、b的代数式表示)。 (6)若用如图装置测定纯碱的纯度(含有NaCl杂质)，下列说法正确的是 (填字母)。 a．装置①、④的作用是防止空气中的CO2进入装置③ b．②中的盐酸可以用稀硫酸代替 c．必须在装置②、③间添加盛有饱和NaHCO3溶液的洗气瓶 d．③中的Ba(OH)2溶液用Ca(OH)2溶液代替后，测定结果更准确 e．反应结束时，应再通入空气将装置②中CO2转移到装置③中 9．利用白云石(主要成分为碳酸钙和碳酸镁)制备碳酸钙的工业流程如下。 已知：常温下，：；：。 (1)煅烧白云石生成的主要固体产物是 。 (2)用化学用语表示溶液呈酸性的原因 。 (3)溶解时，其他条件相同，反应温度对、转化率的影响如图一所示；其他条件相同，煅烧后白云石灰与的投料比对、转化率的影响如图二所示。转化率 (溶解出的质量/煅烧得到的质量)(M代表或)。 ①80~100℃时，转化率升高的原因是 。 ②从工业生成的角度，选择合适的投料比为 。 (4)分离过程中分离出的固体物质是 。 (5)用离子方程式表示通入和形成碳酸钙沉淀的原因 。 (6)该工业流程中可循环使用的物质是 。 10．磷酸铁()常用作制造磷酸铁锂电池、催化剂及陶瓷等的材料。工业上以硫铁矿(主要成分为，含少量、和)为原料经过如下步骤可制备。 已知：常温下，有关金属离子生成氢氧化物沉淀的如下表 金属离子 开始沉淀的 沉淀完全的pH(沉淀完全的pH按金属离子浓度为计算) 1.2 3.3 3.1 5.1 5.8 8.8 回答下列问题： (1)“焙烧”时空气与矿料逆流而行，其目的是 。 (2)“还原”的目的是 。“滤渣1”中可能含有的单质是 。 (3)用平衡移动原理解释能“除铝”的原因： (用必要的化学用语和文字说明)；常温下， (已知：)。 (4)若生成物除水外均为正盐，则流程图中虚线框内总反应的化学方程式为 。 (5)研究发现：不同对沉淀的影响如下表所示： pH 5.0 5.5 6.0 6.5 7.0 沉淀率/% 90.0 94.6 97.9 96.2 95.3 88.1 95.4 97.2 98.5 99.8 当时，随的增加，的沉淀率开始下降，而沉淀率反而上升，其原因可能为 。 (6) 为桃红色晶体，密度为，它的摩尔体积为 。 【拓展练习】 11．锰酸锂(LiMn2O4)是一种锂电池的正极材料。工业上以方锰矿(主要成分为 MnO，还含有少量的 Fe3O4、Al2O3、CaO、SiO2)为原料制备锰酸锂的流程如下： 已知：Ⅰ．25℃时，相关物质的 Ksp如下表： 物质 Mn(OH)2 Fe(OH)2 Fe(OH)3 Al(OH)3 Ca(OH)2 Ksp 2×10-13 5×10-17 1×10-39 1×10-32 6×10-6 Ⅱ．25℃时，NH3·H2O电离常数Kb=2×10-5 Ⅲ．离子浓度低于1×10-5 mol/L时即为沉淀完全 回答下列问题： (1)写出步骤①溶于稀硫酸时杂质Fe3O4反应的离子方程式 。 (2)滤渣1的成分是 (填化学式)。步骤②加入MnO2的目的是 。 (3)步骤③加入NH3目的是除去杂质离子，若溶液中Mn2+浓度为0.2 mol/L，要确保杂质离子沉淀完全，同时不降低产品产率，步骤③调控pH的范围应该为 。反应Al3+(aq)＋3NH3·H2O(aq)Al(OH)3(s)＋3NH(aq)的平衡常数K= 。 (4)“离子交换”步骤和“洗脱”过程是利用反应：Mn2+＋2HRMnR2＋2H+(HR 是氢型交换树脂)的平衡移动将Mn2+进一步提纯，为了提高洗脱效率，又不引入其他杂质，淋洗液应选用 。 (5)步骤⑤反应的化学方程式为 。 12．硼化钛(TiB2)可以显著提高材料的硬度、增加耐磨性和耐腐蚀性。用高钛渣(主要成分为TiO2，SiO2，Al2O3和CaO，还有少量Fe2O3和MgO)为原料制取TiB2的流程如图1所示。 (1)基态Fe3+原子核外未成对电子数为 ；写出MgO的电子式 。 (2)“酸浸”时Al2O3发生反应的离子方程式为 。 (3)要提高“酸解”的解出率，可采用的措施是 (写出一条即可)。 (4)“滤渣”的主要成分是 ；“酸解”时TiO2溶于热的浓硫酸形成TiO2+，发生反应的化学方程式为 。 (5)在“电弧热还原”过程中，Ti的化合价没有改变，若反应消耗B2O3140kg，则理论上同时消耗C的物质的量为 mol。 (6)CaO晶胞结构如图2所示，其立方晶胞参数为anm。该晶胞中每个钙离子周围紧邻且距离相等的О2-共 个；设NA为阿伏加德罗常数的值，该CaO晶胞的密度为 g/cm3。 13．锂离子电池的应用很广，其正极材料可再生利用。某锂离子电池正极材料有钴酸锂（）、导电剂乙炔黑和铝箔等。充电时，该锂离子电池负极发生的反应为。现欲利用以下工艺流程回收正极材料中的某些金属资源（部分条件未给出）。 回答下列问题： (1)“拆解”废旧锂离子电池前需进行“放电处理”，具体操作是先将其浸入NaCl溶液中，使电池短路而放电。“放电处理”有利于锂在正极回收，其主要原因是 。 (2)“正极碱浸”时。提高碱浸效率的措施有 （写两项）；“正极碱浸”反应中作氧化剂的物质是 （写化学式）。 (3)“酸浸”时，过氧化氢的主要作用是 。 (4)过滤后的滤液，调pH生成的过程中往往需要加热并不断搅拌，其主要目的是 。 (5)“沉钴”时的离子方程式为 。 (6)工业上，有些工艺中“沉钴”的产物可能是，是制备钴的氧化物的重要原料。二水合草酸钴（）在空气中受热的质量变化曲线如图所示，曲线中300℃及以上所得固体均为钴的氧化物。 通过计算确定C点的化学式 ，以及由B到C的化学方程式 。 14．氯化铁是重要的化工原料。针对氯化铁的实验室制备方法，回答下列问题： 的制备 制备流程图如下： (1)将废铁屑分批加入稀盐酸中，至盐酸反应完全。判断反应完全的现象为 。含有少量铜的废铁屑比纯铁屑反应快，原因为 。 (2)操作①所必需的玻璃仪器中，除烧杯外还有 。 (3)为增大溶液的浓度，向稀溶液中加入纯Fe粉后通入。此过程中发生的主要反应的离子方程式为 。 (4)操作②为 。 15．钒是一种重要的过渡金属，在工业、医疗、高科技等领域均有重要应用。以石煤[含有机碳、SiO2、CaO和少量Ⅴ(Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ)氧化物、Fe2O3、MgO、Al2O3]为原料，我国学者研究出新型空白焙烧—酸浸提钒的工艺流程如图所示： 已知：烧渣中Ⅴ元素存在于Si-O四面体中；“萃取”反应为。 回答下列问题： (1)“沸腾焙烧”时，通过吹入的氧气使石煤粉呈悬浮态，其目的为 ；该工序的作用除脱碳外，还有 。 (2)“酸浸”所用试剂中加入适量HF的作用为 ；浸渣的主要成分为(填化学式) 。 (3)“还原”工序中，发生的所有氧化还原反应的离子方程式为 、 。 (4)“反萃取”选用的合适的试剂为 (填化学式)。 (5)“沉钒”中析出(NH4)2V12O31·nH2O晶体时，需加入过量(NH4)2SO4的原因为 。 (6)“煅烧”反应生成气体的用途为 (答出一种即可)。 试卷第1页，共3页 试卷第1页，共3页 学科网（北京）股份有限公司 《2025届高三高考化学三轮冲刺-工业流程题》参考答案 1．(1) (2)增大接触面积，提高反应速率，使矿石充分反应 (3)     (4)除去，降低萃取的，提高钒纯度；用氨水中和，降低溶液中，使平衡(有机相)(有机相)正向移动，增加萃取率。 (5)，平衡逆向移动，不利于形成多钒酸铵沉淀；，随升高，沉淀颗粒大小急剧下降，影响最终产品的品质。 (6) 2．(1)增大矿石和空气的接触面积，提高反应速率 (2)、 (3)与结合生成HF，而HF是挥发性弱酸，随着增大，HF挥发性增强，使减小，的浸出速率下降 (4)还原 (5)加入NaOH溶液，使难溶于强酸的固体B发生如下沉淀转化反应：，转化为可溶于强酸的，便于后续用盐酸溶解得到含的溶液或：，加入NaOH溶液，与结合，下降，平衡正移，固体B转化成可溶于强酸的，便于后续用盐酸溶解得到含的溶液 (6)热风烘干使主要杂质和固体受热发生分解生成气体 3．(1)4Fe(OH)2+O2+4H2O=4Fe(OH)2，Fe(OH)2易被空气中的O2氧化，导致草酸亚铁产率降低 (2)平衡压强，使H2C2O4溶液顺利滴入三颈烧瓶中 (3)取最后一次洗涤滤液少许放入试管中，先滴加盐酸酸化，再滴加BaCl2溶液，若无白色沉淀生成，则已洗涤完全 (4)取少量草酸亚铁晶体于试管中，加入稀硫酸溶解后并滴加KSCN溶液，若溶液变红色，则草酸亚铁晶体已氧化变质；若不变红色，则草酸亚铁晶体未氧化变质 4．(1) 或 (2) (3) BC (4) (5) (6)、 5．(1) (2)将镍电池废料粉碎、适当增大硫酸浓度、适当升高温度、延长浸取时间(任写1条即可) (3) 5.2 、 (4) (5) 还原生成 (6)重结晶 6．(1) 升温、适当增大酸的浓度、充分搅拌等 (2) (3) (4) (5) (6) 7．(1) (2) (3) (4)将和转化为能与酸反应的和，便于后续和的分离、回收处理 (5) (6) 8．(1)NaCl+NH3+H2O+CO2=NaHCO3↓+NH4Cl (2) 蒸发浓缩 冷却结晶 (3)CO2、NaCl (4)取少量样品溶于水，加稀硝酸酸化后，再滴加AgNO3溶液，若产生白色沉淀则表明含有Cl-，反之，则不含Cl- (5) 取少量上层清液滴加CaCl2溶液，若不产生沉淀，则说明已足量 (6)abe 9．(1)CaO、MgO (2) (3) 80~100℃时，随着温度的升高，会加快反应速率，且会导致氨气逸出，平衡正向移动，利于提高Ca2+和Mg2+的溶解度 1:4.2 (4)Mg(OH)2 (5) (6)NH3、CO2、NH4Cl 10．(1)使气固反应物充分接触，加快反应速率，提高原料利用率 (2) 避免沉铝时有部分转化为沉淀而损失 S (3) 溶液中存在水解平衡：，加入的与反应，促进水解，使转化为沉淀 (4) (5)随的增加，部分沉淀转变为沉淀，使得部分重新进入溶液中，导致沉淀率下降 (6)65.16 11．(1) (2) 将氧化为 (3) 5～8 (4) (5) 12．(1) 5 (2)Al2O3+6H+=2Al3++3H2O (3)适当升高酸解温度，搅拌等 (4) SiO2 TiO2+H2SO4(浓)H2O+TiOSO4 (5)104 (6) 6 13．(1)锂离子从负极中脱出，经由电解质向正极移动并进入正极材料中 (2) 升高温度、增大浸取液的浓度、不断搅拌等 (3)作还原剂（或将还原为） (4)使反应速率增大，生成更多，防止生成胶体或者胶状沉淀，从而有利于沉淀的生成和分离 (5) (6) （或） 14．(1) 不再有气泡产生 Fe、Cu在稀盐酸中形成原电池，加快反应速率 (2)漏斗、玻璃棒 (3)、 (4)在HCl气流中蒸发浓缩、冷却结晶，过滤、洗涤、干燥得到晶体 15．(1) 增大石煤粉与氧气的接触面积，加快焙烧反应速率，使焙烧反应更充分 使低价钒转化为高价钒 (2) 破坏Si-O四面体结构，释放出含钒物质，提高产率 CaSO4 (3) (4)H2SO4 (5)提供足量铵根离子，使沉钒反应更完全，同时利用同离子效应，降低的溶解度，提高产品产率 (6)制化肥、制硝酸以及汽车尾气处理等 答案第1页，共2页 答案第1页，共2页 学科网（北京）股份有限公司 $$