上分专题11 化工生产情境应用工艺流程题-【学霸黑白题】2025-2026学年高中化学必修第二册（鲁科版）

上分专题11化工生产情境应用一工艺流程题 课堂 命题密钥 工艺流程题是高考非选择题题型之一，是高考的热点和难点题型，分为物质制备类工艺 流程和分离提纯类工艺流程两大类。 物质制备类工艺流程一般以矿物或废料为原料，有时也以化学品为原料，经过一系列转 化、除杂等步骤，得到目标产品，常以元素化合物知识、实验基本操作、物质制备和分离等知识 作为考查目标，以信息的获取、加工、整合和新情境下对实际问题的分解、分析及以经济的视 角分析实际生产中的各种问题为考查知识应用能力的目标，同时要求同学们要有严谨的思维 能力。这类题是高考主流的比较典型的考查形式。 分离提纯类工艺流程一般是从混合矿物或废弃物中，经分离提纯得到目标产品，分离提 纯一般包括过滤、洗涤、结晶、萃取/反萃取、蒸馏等操作，要求同学们熟悉每一步操作的目的。 目前来看，这类题依然是高考热，点。 考点觉醒 ●模型解读 (1)物质制备类工艺流程模型解读 增大接触面积，加快反 分离提纯的基本方法： 应速率，提高浸出率 原料预处理： 产品分 结晶、过滤、萃取、蒸馏… 常用的除杂、净化方 除杂、净化 循环利用 离提纯 法：①加化学试剂法； 产品纯度测定、计算产率 ②调pH法；③加热等 原料： 核心： 所需 ①通过原料与产品对比来分 无机矿物 化学反应 产品 析保留什么元素，除去什 图数信息，条件选择 么杂质，引入什么成分： 结合氧化还原反应理 反应条件控制 排放物的无 ②通过原料价态与产品保留 论、四大平衡理论、电 害化处理 元素价态来分析前后价态是 化学理论等考查 。■=m===m==== 否一致，升高还是降低 (2)分离提纯类工艺流程模型解读 辅助原料 产品的分离和提纯 辅助原料 原料预处理除杂、净化 主产物 操作或反应Ⅱ →目标产物 原料 操作或反应I 排放物的无害化处理 副产物 副产物 原料的循环利用 ●解题策略 ①明确原料的主要成分和杂质成分 审题千 ②明确目的 ①明确三线：主线产物，分支产物，回线为循环物； ②结合设问的问题细审流程中转化原理，找出进料 审流程 物质（反应物）和出去物质（生成物）的主产物和副 产物 明确答什么，答的问题与哪步流程有关，考查的 审设问 什么知识等 黑白题·上分秘籍37 实战演练 1.*(2024·广西南宁高一月考)氯化亚铜(CuC1)是重要的铜盐系列产品，某学习小组用海绵 铜（主要成分是Cu和CuO)制取氯化亚铜的流程如下： NHNO,、H,S04(NH,)2SO3、NH,CI 海绵铜一→溶解→还原→酸洗→醇洗、烘干一CC 滤饼 滤液 已知：①CuCl难溶于水和乙醇，在潮湿环境中易被空气氧化；还原性：SO?>CuCl。 ②CuCl易溶于CI浓度较大的体系。 (1)“溶解”前要先将海绵铜粉碎，目的是 (2)海绵铜在“溶解”过程中反应原理如下： 反应①：Cu0+H,S04=CuS04+H,0 反应②：Cu+H+NO?→Cu2++NH4+H20(未配平) 反应②中氧化剂与还原剂的物质的量之比为 (3)“还原”步骤发生反应的离子方程式为 该过程中，(NH4),S03稍过量的原因是：①保证Cu2反应完全、② (4)NH,C、Cu2“的物质的量之比n(NH,C) 与Cu沉淀率的关系如下表所示，在比值大于1.1 n(Cu2+) 时，Cu沉淀率随(NH,C) 增大而减小的原因是 n(Cu2*) n(NH CI) 0.8 0.9 1.0 1.1 1.2 1.3 n(Cu2*) Cu+沉 35.373.285.291.379.265.4 淀率/% (5)用乙醇“醇洗”的目的是 ,具体操作是 0 2.*（2025·湖南湘潭高一期末)以废旧锂离子电池的正极材料（主要含LiCo02,以及铝、石墨 粉、铁等)为原料，采用如图所示的工艺流程回收其中的金属元素： NaOH溶液稀硫酸、H,O,溶液 饱和Na,C0,溶液 废旧锂电池放电 除铁 正极材料拆解、粉碎 碱浸 浸取 沉钴 pH=3.3 →Li,CO3 pH=9.0 沉锂 Fe(O川、石墨粉等 Co(OH), 滤液 HF Na.CO 过量CO, 沉铝 合成冰晶石 →Na,AlFf。 滤液 38化学1必修第二册·LK 已知：LiCo02难溶于水；Li,C03、Na AIF,微溶于水。 (1)锂离子电池放电过程中i向 (填“正”或“负”)极迁移：拆解电池前进行“放电” 的目的是 0 (2)“浸取”阶段H,02将LiCo02还原为C02+的离子方程式为 该阶段消耗的H,02比理论值大，其原因为 (3)C004可用于电极材料的制备。将Co(0H)2于850℃下煅烧可得C004,实验室进行该操 作时，应将药品置于 (填仪器名称)中。 (4)写出“沉铝”阶段有铝元素参与反应的离子方程式： (5)“合成冰晶石”的反应不能在玻璃仪器中进行，其原因是 (用化学方程式来解释)。 (6)上述流程中，能循环利用的物质是 (填化学式)。 3.*(2025·广东惠州高一期中)铁基颜料铁黄(F00H)在高档涂料、油墨等领域有着广泛的 应用。某同学设计了利用黄铁矿（主要成分为FS2和Si02,Si02不参与反应）为主要原料制备 绿矾(FS04·7H,0),并用得到的绿矾制备铁黄(Fe00H),流程如图1： 空气试剂a试剂b 乙醇 100 黄铁矿 粉碎焙烧一酸溶一还原 一FeSO,溶液 60 烟气(S0,)滤渣I滤渣Ⅱ 操作a (Si0,) 的40 EeO0H过滤了 20 氧化☐Fes0,·7H,0晶体 020406080100 空气氢氧化钠溶液 温度/C 图1 图2 已知：①eS0,·7H,0溶于水，不溶于乙醇。②“焙烧”的化学方程式为4feS,+110,高温 2Fe203+8S02。③Fe00H为一种不溶于水的黄色固体。 (1)“酸溶”不宜将稀H,S0,换成稀HNO,的原因是 (2)“酸溶”后溶液呈黄色，试剂b若选用铁粉，“还原”步骤是向溶液逐步加入铁粉，直至稍有 气体生成，溶液变为浅绿色，写出主要反应的离子方程式： 试剂b若选用S0,则该过程涉及的离子方程式有 (3)向“FS0,溶液”中加人乙醇即可析出FeS04·7H0晶体，乙醇的作用是 。已知绿矾溶解度曲线如图2所示，则从“FS04溶液”中获得晶体的 另一种方法是蒸发浓缩（得到 ℃饱和溶液)、 、过滤、用冰水洗涤，低温干燥。 (4)由FeS04·7H,0转化为Fe00H的离子方程式是 4.*(2025·广西南宁高一期中)铈是一种重要的稀土元素。某课题小组以废玻璃粉末为原料 (其中含有Si02、Fe203、Ce02、Fe0等物质)，制取CeCl3和疏酸铁铵矾[NH,Fe(S04)2· 12H20],流程如下： 黑白题·上分秘籍39 硫酸铵 滤液1 稀酸A、0溶液2 硫酸铁铵矾晶体 稀酸A 蒸发浓缩，常温晾干 过滤 稀酸、H,0, 滤渣2 末 滤渣1 △ 调节pH Ce(OH), 一系列操作 含Ce CeCl3·7HOs) 沉淀 加碱 盐酸 已知：C0,不溶于强酸或强碱。 (1)稀酸A中酸的化学式为 滤渣2的主要成分是 (填化学式)，写出其一 种用途 (2)滤液1中加入H,0,发生反应的离子方程式为 (3)滤渣1中加入H202的目的是 (4)对CeCl(M=246.5g·mol1)样品纯度进行测定的方法：准确称取62.50g样品，配成 1000mL溶液，取50.00mL上述溶液置于锥形瓶中，加入稍过量的过二硫酸铵[(NH4)2S20g] 溶液使Ce3+被氧化为Ce4+,分离出Ce+,再滴入1mol·L1FeS04标准溶液至反应完全，重复 2~3次，平均消耗标准液10.00mL,则CeCL3样品的纯度为 %(保留小数点后两位)。 5.装钯(P)是重要的金属元素，在有机合成工业上用途广泛。自然界中钯含量少，常伴生在 其他矿藏中，如硫化镍铜矿、镍黄铁矿等。以硫化镍铜矿（含有CuS、NS、SiO,以及少量的Pd) 为原料制备NS04·7H0和Pd的工艺流程如下： 富氧 NaOH 气稀硫酸溶液八，H·H,0 盐酸浓氨水 H 疏化镍灼规一酸浸一除硅—还原 王水NH)PCL4 铜矿 溶解门制备 氢气还原Pd Nis0·7H,00 HCI NH.CI 已知“酸浸”后的固体剩余物为SiO2、Pd0(不与碱反应)。 (1)“灼烧”时产生的污染性气体是 (填化学式)。 (2)写出“除硅”反应的离子方程式： (3)“还原”时反应还生成无污染的气体，化学方程式为 0 (4)王水是按照体积比3：1将浓盐酸和浓硝酸混合而得到的强氧化性溶液，“王水溶解”时需 要加热，该过程除了生成NO外，还有H,PdCl生成。写出Pd和王水反应的化学方程式： (5)“氢气还原”时，参加反应的氧化剂与还原剂的物质的量之比为 (6)海绵状金属钯密度为12.0g·cm3,具有优良的吸氢功能，标准状况下，其吸附的氢气是其 体积的840倍，则此条件下海绵钯的吸附容量R= mL·g,氢气的浓度r= (结果保留两位小数)。（吸附容量R即1g钯吸附氢气的体积；氢气的浓度r为1olPd吸附 氢气的物质的量)》 40■化学1必修第二册·LK112g·nr7×140g·mol1。 梨酸理论上生成山梨酸乙酯的质量为5.6g 706,本实验中，山梨酸乙霍的产率-8x100%-714%。(5)冷 凝水应“下口进上口出”，则管口A是冷凝水的进水口，A错误：环己 烷和水的沸点相差不超过30℃，能与水形成共沸物，从而能将反应 产生的水及时带出，B正确：使用分水器是为了及时分离出水，促进 平衡正向移动，要及时放出水，不放出环己烷，C错误；工作一段时间 后，环己烷可在烧瓶与分水器中循环流动，D正确。 4.(1)检查装置气密性（(2)使恒压滴液漏斗中的液体顺利流下，诚小 加人液体体积对测量气体体积的误差(3)饱和NaHSO3溶液偏 低（4)-)×103×126 100%(5)H20+S0号+2Cu2++2Cl 24.5m =2CuC1↓+S02+2H+(6)0.2mol·L-1的CuS0,溶液 解析：(2)恒压滴液漏斗主要有两个优点：能够让液体顺利流下；在 测量气体体积时，减小加人液体体积对测量气体体积的误差。 (3)为了防止二氧化硫溶于水，储液瓶中应该盛放饱和NHSO,溶 液；若读数时未让储液瓶和量气管两边液面持平，储液瓶中气压大于 外界大气压，使测得的二氧化硫体积偏小。(4)根据题意，生成二氧 化硫的体积为(V,-V2)mL,则在实验条件下二氧化硫的物质的量为 245×103ml,即亚硫酸钠的物质的量，则其纯度为 V1-V2 (V1-V2)×10-3×126 ×100%。(5)因为白色沉淀是CuCl,故亚硫酸根 24.5m 离子将铜离子还原，生成硫酸根离子和亚铜离子，亚铜离子再结合氯 离子生成氯化亚铜沉淀。(6)因为要验证C1能够提高Cu2+氧化性， 则试剂X应是不含有C1的同浓度的Cu+溶液，故X为0.2mol·L-1 的CuS04溶液，E1>E,,则说明C1-能提高Cu2+的氧化性。 上分专题11化工生产情境应用一工艺流程题 1.(1)加快反应速率，使溶解更加充分(2)1：4(3)2Cu2++ S0号+2Cl+H20=2CuCl↓+S0子+2H*防止CuCl被氧化 (4)生成的CuCl又溶解于NH4Cl溶液中(5)醇洗有利于加快除去 CuCl表面水分，防止CuCl在潮湿环境中被空气氧化向酸洗后的 滤饼中加入乙醇浸没滤饼，待乙醇自然流出后，重复操作2~3次 解析：(2)由离子方程式可知，反应②中铜元素的化合价升高被氧 化，铜是反应的还原剂，氨元素的化合价降低被还原，硝酸根离子是 反应的氧化剂，反应的离子方程式为4Cu+10H+N0, 4Cu2+NH4+3H20,则反应中氧化剂与还原剂的物质的量之比为 1:4。(3)“还原”步骤加入(NH4)2S03、NH4Cl混合溶液的目的是 将溶液中的铜离子转化为CuCl沉淀，反应中(NH4),S03溶液过量 可以保证铜离子反应完全且防止CuC1被氧化。(4)由题给信息可 知，CuC1易溶于氯离子浓度较大的体系，所以在比值大于1.1时，亚 铜离子沉淀率随(NH,C 增大而减小说明溶液中氯离子浓度过大， n(Cu2+) 生成的CuCl又溶解于NH4Cl溶液中。 2.(1)正使锂离子从负极中脱出，嵌入正极，提高锂的回收率 (2)H202+2LiCo02+6H*—2Li*+2Co2++02↑+4H20H202易分 解(3)坩埚(4)C02+[A1(0H)4]=A1(0H)3↓+HC03 (5)Si02+4HF=SiF4↑+2H20(6)C02 解析：(1)锂离子电池的负极为嵌锂石墨，放电时锂离子从石墨电极 必修第二册·LK 脱出，经过电解质嵌入正极，拆解电池前进行“放电”的目的是使锂 离子从负极中脱出，嵌入正极，提高锂的回收率。（4)“沉铝”阶段 Na[A(OH)4]溶液中通入过量CO2得到NaHCO,和AI(OH)3 (5)“合成冰晶石”时Al(OH)3和HF、Na2C03反应得到Na3AIF6,玻 璃中含Si02,Si02会和HF反应。(6)题述流程中，合成冰晶石的反 应为2A1(0H)3+12HF+3Na2C03—2Na3AlF6+3C02↑+9H20,产 生的C02能循环利用。 3.(1)混入了杂质硝酸根离子，此外硝酸根离子在酸性条件下具有强 氧化性，在还原步骤中，加入试剂b时先与硝酸根离子反应，增大了 试剂b的用量，提高了成本，且该过程有NO生成，会污染环境 (2)2Fe3+Fe—3Fe24S02+2Fe3+2H20S02+2Fe2+4H (3)降低硫酸亚铁的溶解度，促使其结品析出60降温结晶 (4)4Fe2++02+80H4Fe00H↓+2H20 解析：(2)酸溶后溶液中含有Fe3+,加人Fe粉，Fe3与Fe反应生成 Fe2+,若试剂b为S02,Fe3+与S02在酸性条件下反应生成Fe2+ 和$0}。(3)从题干可知，硫酸亚铁晶体溶于水，不溶于乙醇，加人 乙醇可降低硫酸亚铁的溶解度，促使其结晶析出。从图中可知， 60℃时硫酸亚铁的溶解度达到最大，因此先蒸发浓缩得到60℃的 硫酸亚铁饱和溶液，随后降温结晶、过滤、用冰水洗涤，低温干燥得到 晶体。(4)硫酸亚铁晶体与氧气、NaOH溶液反应生成FeOOH。 4.(1)H2S04Si02冶炼粗硅（或制玻璃或制光导纤维等，任写一种， 答案合理即可)(2)2H++H202+2Fe2+一2Fe3++2H,0(3)将 Ce02还原为Ce3+进人溶液，实现和Si02的分离(4)78.88 解析：(1)从后续制得硫酸铁铵矾晶体得出酸A为H2S04。(2)滤液 1含Fe3+、Fe2+,滤液1中加入H202将Fe2+氧化为Fe3+。(4)滴定原 理涉及CeCl,(s)~CeCl,(aq)~Ce+~FeS04,50.00mL溶液消耗 10.00mL1mol·L-1FeS04标准溶液，则62.50g样品中CeCl3的物质 的量=0.01malx100mL-0.2ml,质量为0.2mlx246.5g·mal1= 50 mL 49.3g,则CeC,样品的纯度=493gx100%=78.88%。 62.5g 5.(1)S02(2)Si02+20H=Si0号+H20(3)2Pd0+N2H4·H20 =2Pd+N2↑+3H,0(4)3Pd+12HCI(浓)+2HN0,(浓)△ 2N0↑+3H2PdCl4+4H20(5)1：1(6)70.000.33 解析：(1)由组成元素分析可知，硫化镍铜矿中含有硫元素，灼烧时 产生的污染性气体是SO2。(2)“除硅”时，SiO2与NaOH溶液反应 产生硅酸钠，离子方程式为Si02+20H—Si0?+H20。(3)根据流 程和已知条件可知，“还原”时，Pd0与N2H4·H20反应生成Pd和 N2,反应的化学方程式为2Pd0+N2H4·H20=2Pd+N2↑+3H20。 (5)“氢气还原”时的反应为H2+(NH4)2PdCl4一Pd+2NH4Cl +2HCl,H2中H元素的化合价升高，所以H2作还原剂，则 (NH4)2PdCL4作氧化剂，参加反应的氧化剂与还原剂的物质的量之 比为1：1。(6)由题中信息知1gPd的体积 12.0g·mL7,标准状 况下共受附的耳，的体积为8C=70.0L,1n则P阳的体积为 120g:m，吸附氢气的物质的量为 1mol×106g·mol 1mol×106g·mol1 12.0g·ml1×840x103L·ml-1 -≈0.33mol。 22.4L·mol-1 黑白题56