2025届高三化学一轮复习：金属及其化合物为主体的化学工艺流程分析

衡阳市八中高三化学备课组 聂琳 2025届高三一轮复习-------- 发展素养（四） 科学探究----- 以金属及其化合物为主体的化学工艺流程分析 已知：①H3PO4的电离常数： ②Na2HPO4·12H2O易风化。 下列说法错误的是 A. “中和”工序若在铁质容器中进行，应先加入NaCO3溶液 B. “调pH”工序中X为NaOH或H3PO4 C. “结晶”工序中溶液显酸性 D. “干燥”工序需在低温下进行 C 【真题引入】 【2024·湖南卷】中和法生产Na2HPO4·12H2O的工艺流程如下： 一、以金属及其化合物为主体的“微流程”（选择题） “六看法”突破金属及其化合物的制备“微流程” (2023届长郡中学六模)碘化锂(LiI)在能源、医药等领域有重要应用，某兴趣小组制备LiI·3H2O和LiI，流程如图： 已知：LiI·3H2O在300℃以上转变成无水LiI。LiI易溶于水，溶解度随温度升高而增大，在空气中受热易被氧化。Li2CO3难溶于水。下列说法错误的是 A. 步骤①主要发生的离子反应为Li2CO3+2H+＝2Li++CO2↑+H2O B. 步骤②过滤用到的玻璃仪器有玻璃棒、烧杯、漏斗 C. 步骤④可在空气中加热到300℃以上进行转化 D. 步骤③中一系列操作包括蒸发浓缩、冷却结晶、过滤、洗涤、干燥 C   (2023届长郡中学六模)利用NaClO氧化尿素制备N2H4·H2O(水合肼)，同时可制备Na2SO3，制备流程如图所示： 已知：N2H4·H2O有强还原性，N2H4·H2O能与NaClO反应生成N2； 0.1mo1/L亚硫酸钠溶液的pH约为9.5。 下列说法错误的是 A. 步骤I反应时，若产物中n(NaClO)：n(NaClO3)＝5∶1， 则n(NaCl)：n(NaClO)＝2∶1 B. 步骤II中须将尿素缓慢加入NaClO碱性溶液中 C. 步骤II反应的离子方程式为ClO－＋CO(NH2)2＋2OH-＝Cl-＋N2H4·H2O＋CO32- D. 步骤IV中反应过程中控制溶液为碱性，有利于吸收SO2 B  (2023届湖南师大附中六模)实验室以二氧化铈(CeO2)废渣为原料制备含少量Cl－的Ce2(CO3)3，其部分实验过程如下： 已知：Ce3+能被有机萃取剂(简称HA)萃取，其萃取原理可表示为： Ce3+ (水层)＋3HA (有机层) Ge(A)3 (有机层)＋3H+ (水层) 下列说法错误的是 A. “酸浸”时CeO2与H2O2反应生成Ce3+并放出O2， 该反应的离子方程式为2 CeO2＋H2O2＋6H+＝2 Ce3+＋O2↑＋4H2O。 B. 加氨水“中和”去除过量盐酸，主要目的是为了提高Ce3+的萃取率 C. “沉淀”时加氨水使溶液接近中性，其目的是降低溶液中氢离子的浓度， 促进碳酸氢根离子的电离，增大溶液中碳酸根离子的浓度 D. “反萃取”步骤中的“试剂a”可选氢氧化钠溶液 D 化学工艺流程中控制反应条件的6种方法 方法 目的 调节溶液的pH 　常用于使某些金属离子形成氢氧化物沉淀 控制温度 　根据需要升温或降温，改变反应速率或使平衡向需要的方向移动； 降温还可防止某物质在高温时溶解(或分解) 控制压强 　改变速率，影响平衡 使用合适的催化剂 　改变反应速率，控制达到平衡需要的时间 趁热过滤 　防止某物质在降温时析出 冰水洗涤 　洗去晶体表面的杂质离子，并减少晶体在洗涤过程中的溶解损耗 化工流程中分离提纯常用的分离方法 过滤 分离难溶物和易溶物，根据特殊需要采用趁热过滤或者抽滤等方法 萃取和分液 利用溶质在互不相溶的溶剂里的溶解度不同提取分离物质，如用CCl4或苯萃取溴水中的溴 蒸发结晶 提取溶解度随温度变化不大的溶质，如NaCl 冷却结晶 提取溶解度随温度变化较大的溶质、易水解的溶质或结晶水合物，如KNO3、FeCl3、CuCl2、CuSO4·5H2O、FeSO4·7H2O等 蒸馏或分馏 分离沸点不同且互溶的液体混合物，如分离乙醇和甘油 冷却法 利用气体液化的特点分离气体，如合成氨工业采用冷却法分离平衡混合气体中的氨气 考点1：原料预处理 (2023全国乙卷，27)为提高溶矿速率，可采取的措施____(举1例) (2023辽宁卷，16)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) 二、以金属及其化合物为主体的化学工艺流程分析（大题） 考点2：物质成分判断 (2024湖南卷，16) （5）滤液4中溶质主要成分为_______(填化学式) 铜阳极泥(含有Au、Ag2Se、Cu2Se、PbSO4等)是一种含贵金属的可再生资源，回收贵金属的化工流程如下： Na2SO3、NaCl 铬和钒具有广泛用途。铬钒渣中铬和钒以低价态含氧酸盐形式存在，主要杂质为铁、铝、硅、磷等的化合物，从铬钒渣中分离提取铬和钒的一种流程如下图所示： 已知：最高价铬酸根在酸性介质中以 存在，在碱性介质中以 存在。 (2023新课标卷，27) （1）煅烧过程中，钒和铬被氧化为相应的最高价含氧酸盐，其中含铬化合物主要为_____________(填化学式)。 （2）水浸渣中主要有SiO2和__________。 （3）“沉淀”步骤调pH到弱碱性，主要除去的杂质是__________。 Na2CrO4 Fe2O3 Al(OH)3 盐湖卤水(主要含Na+、Mg2+、Li+、Cl-、SO42-、和硼酸根等)是锂盐的重要来源。一种以高镁卤水为原料经两段除镁制备Li2CO3的工艺流程如下： (2023山东卷，17) (2)滤渣Ⅰ的主要成分是___(填化学式)；若脱硼后直接进行精制I，除无法回收HCl外，还将增加___________的用量(填化学式)。 (3)进行操作X时应选择的试剂是_____。 CaSO4、Mg(OH)2 CaO 盐酸 化学工艺流程中物质成分的跟踪与确定 (1)滤渣的确定： (2)副产品的确定 化学工艺流程中物质成分的跟踪与确定 (3)循环物质的确定： (2024湖南卷，16) （2）“滤液1”中含有Cu2+和H2SeO3，“氧化酸浸”时Cu2Se反应的离子方程式为 ； 铜阳极泥(含有Au、Ag2Se、Cu2Se、PbSO4等)是一种含贵金属的可再生资源，回收贵金属的化工流程如下： 考点3：化学（离子）方程式书写 考点3：化学（离子）方程式书写 (2023全国甲卷，26) （2）“焙烧”后固体产物有BaCl2、易溶于水的BaS和微溶于水的CaS。“浸取”时主要反应的离子方程式为_____________________。 （5）“沉淀”步骤中生成BaTiO(C2O4)2的化学方程式为_______________。 菱锰矿（MnCO3，含有少量Si、Fe、Ni、Al等元素）制备LiMn2O4的流程如下： Ksp[Fe(OH)3]=2.8×10-39 Ksp[Al(OH)3]=1.3×10-33 Ksp[Ni(OH)2]=5.5×10-16 (2023全国乙卷，27) （1）硫酸溶矿主要反应化学方程式为________________________。 （5）在电解槽中，发生电解反应的离子方程式为________________。 （6）缎烧窑中，生成LiMn2O4反应的化学方程式是__________________。 (2023湖北卷，16) （2）烧渣是LiCl、CoCl2和SiO2的混合物，“500℃焙烧”后剩余的SiCl4应先除去，否则水浸时会产生大量烟雾，用化学方程式表示其原因______。 （4）“850℃煅烧”时的化学方程式为_________________________。 考点3：化学（离子）方程式书写 SiCl4 + 4H2O = H4SiO4 + 4HCl 6Co(OH)2 + O2 =====Co3O4 + 6H2O 650℃ 化学工艺流程中化学（离子）方程式书写： 1．书写思路 首先根据题给材料中的信息写出部分反应物和生成物的化学式，再根据反应前后元素化合价有无变化判断反应类型： (1)元素化合价无变化则为非氧化还原反应，遵循质量守恒定律； (2)元素化合价有变化则为氧化还原反应，既遵循质量守恒定律，又遵循得失电子守恒规律。 化学工艺流程中化学（离子）方程式书写： 2．流程中陌生的氧化还原反应的书写流程 (1)首先根据题给材料中的信息确定氧化剂(或还原剂)与还原产物(或氧化产物)，结合已学知识根据加入的还原剂(或氧化剂)判断氧化产物(或还原产物)。 (2)根据得失电子守恒配平氧化还原反应。 (3)根据电荷守恒和反应物的酸碱性，在方程式左边或右边补充H＋、OH－或H2O等。 (4)根据质量守恒配平反应方程式。 考点4：文字表达（目的、原因、作用、条件控制） (2023全国甲卷，26) （1）“焙烧”步骤中碳粉的主要作用是_________________________。 （2）如果焙烧后的产物直接用酸浸取，是否可行?原因是___________________________________________________。 不可行，多余的Ca2+无法除去，同时会放出更多的H2S污染环境 菱锰矿（MnCO3，含有少量Si、Fe、Ni、Al等元素）制备LiMn2O4的流程如下： Ksp[Fe(OH)3]=2.8×10-39 Ksp[Al(OH)3]=1.3×10-33 Ksp[Ni(OH)2]=5.5×10-16 (2023全国乙卷，27) （2）加入少量MnO2的作用是________________________。 不宜使用H2O2替代MnO2，原因是________________________。 将Fe2+无氧化为Fe3+ Fe3+可以催化H2O2分解 铬和钒具有广泛用途。铬钒渣中铬和钒以低价态含氧酸盐形式存在，主要杂质为铁、铝、硅、磷等的化合物，从铬钒渣中分离提取铬和钒的一种流程如下图所示： 已知：最高价铬酸根在酸性介质中以 存在，在碱性介质中以 存在。 (2023新课标卷，27) （4）“除硅磷”步骤中，使硅、磷分别以MgSiO3和MgNH4PO4的形式沉淀，该步需要控制溶液的pH≈9以达到最好的除杂效果，若pH＜9时，会导致_____；pH＞9时，会导致___________________________。 PO43-结合H+生成HPO42-，P的去除率降低 体系中Mg2+、NH4+浓度降低，Si、P的去除率降低 简答模型 (2024湖南卷，16) 铜阳极泥(含有Au、Ag2Se、Cu2Se、PbSO4等)是一种含贵金属的可再生资源，回收贵金属的化工流程如下： 考点5：定量计算（K、氧化还原等） 0.05 考点5：定量计算（K、氧化还原等） (2023全国甲卷，26) （6）“热分解”生成粉末状钛酸钡，产生的n(CO2):n(CO)=_____。 1:1 考点6：融合考点 (2023湖南卷，17) “电解精炼”装置如图所示，电解池温度控制在40-45℃的原因是_____，阴极的电极反应式为_____； 保证Ga2+为液体，便于Ga流出 Ga3++3e- = Ga （节选）某矿渣的成分为Cu2O、Al2O3、Fe2O3、SiO2,工业上用该矿渣获取铜和胆矾的操作流程如图所示: 已知:①Cu2O+2H+ = Cu+Cu2++H2O。 ②部分阳离子以氢氧化物形式沉淀时溶液的pH如下表所示: (3)反应Ⅰ完成后，铁元素的存在形式为　　 　(填离子符号); (5)用NaClO调pH，生成沉淀B的同时生成一种具有漂白作用的物质， 利用题中所给信息分析沉淀B为　　　，该反应的离子方程式为　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。  《听课手册》P76 T6 Fe(OH)3 2Fe2+ + 5ClO- +5H2O = 2Fe(OH)3↓+ Cl- + 4HClO Fe2+ $$