押全国卷理综第28题 工业流程-备战2023年高考化学临考题号押题（云南，安徽，黑龙江，山西，吉林五省通用）（原卷版）

押全国卷28题工业流程这题一般是陌生复杂的情境，多以工业流程图的形式呈现，阅读量相对较大。题目结构一般包括三个部分：试题情境、流程图和设问；流程图一般包括三个阶段：预处理阶段、分离提纯阶段和后期处理阶段;呈现形式一般包括三行；第一行为试剂线，第二行为操作线，第三行为杂质线。解决这类问题需要掌握：一是化学用语与概念，主要是根据题给信息及氧化还原反应规律，书写陌生的化学方程式或离子方程式；二是物质转化与应用，主要包括依据物质的性质分析判断反应过程各阶段物质的成分等；三是反应变化与规律，常常涉及电解质溶液、电化学的知识；四是实验原理与方法，一般是在初始处理阶段和除杂提纯阶段中涉及实验基本操作、物质的检验等。解决这类问题需要重点关注：①注意元素化合物的转化和实验基本操作的结合，常涉及除杂及离子的检验等。因为常见工业生产都会涉及除杂和分离等环节，特别常用的是通过调节溶液的pH达到除杂或分离的目的，对于产品的提取问题(由溶液到固体主要经历蒸发浓缩、冷却结晶、过滤洗涤、干燥、保存等)，这也是流程图题中的新变化；②化工生产的特点:原料的选择、循环利用、绿色化学、环境保护等；③了解常见化工生产用语的含义，比如碱洗、酸浸等；④由于题给信息较多，考查点比较综合，所以要认真审题，耐心作答。命题概率在全国卷中出现的概率均为100%，属于必考题考查理由以此承载着对化学重要组成部分-元素化合物知识的考查；承载着对真实问题情境的考查；承载着对理论联系实际、学以致用要求的考查；承载着对微粒观、变化观、守恒观的综合考查试题考向主要包括四个方面：一是元素及其化合物+基本概念+电解质溶液的小综合；二是元素及其化合物+基本概念+定量滴定的小综合；三是元素及其化合物+基本概念+电解质溶液+定量计算(或电化学)的大综合外观特征试题情境均为生产环保情境,具体包括自然资源利用和废物回收利用两种情境试题特征文字+流程图的形式；一般由三部分组成:试题情境+流程图+设问考查要求必备知识侧重于反应变化与规律、物质转化与应用、实验原理与方法:常见无机物的性质和应用；氧化还原反应规律的应用和氧化还原反应方程式的书写； 物质的分离、提纯、鉴别；电化学和定量计算等关键能力侧重于理解与辨析、分析与推测和探究与创新；根据流程图中各物质的变化过程，结合物质的性质和实际操作对题设问题进行分析判断，突出化学知识的迁移应用学科素养侧重于化学观念、思维方法、实践探索和态度责任高频考点化学方程式和离子方程式的书写、氧化还原反应原理的应用、pH和电化学原理分析、物质成分的判断等；计算方面常包括电离常数的计算、pH的计算、Ksp的计算以及滴定反应的计算；实验操作方面侧重于除杂和检验、选用试剂的目的或原因、实验方案的评价等一、制备类工业流程题在流程上一般可大致分为4个阶段：―→―→―→无机工艺流程题考虑的问题主要有以下几方面：一是选择将原料转化为产品的生产原理；二是除杂并分离提纯产品；三是提高产量和产率；四是减少污染，注意环保，发展“绿色化学”；五是考虑原料的来源丰富和经济成本；六是生产设备简单，生产工艺简便等。命题者围绕以上几方面设问，我们的解题思路是：（1）从生产目的(标)出发，读懂框图(流程)。解答时要看框内，看框外，里外结合；边分析，边思考，易处着手；先局部，后全盘，逐步深入。（2）分析流程中的每一步骤，从几个方面了解流程：A．反应物是什么，B．发生了什么反应，C．该反应造成了什么后果，对制造产品有什么作用。抓住一个关键点：一切反应或操作都是为了获得产品。（3）从问题中获取信息，帮助解题，了解流程后着手答题。对反应条件的分析可从以下几个方面着手：对反应速率有何影响、对平衡转化率有何影响、对综合生产效益有何影响(如可以从原料成本，原料来源是否广泛、是否可再生，能源成本，对设备的要求，环境保护等方面考虑)。 二、物质分离提纯类工艺流程题第一步：挖掘题干信息，分析原材料，确定主要成分及所含杂质。第二步：原材料预处理，通过酸浸和碱浸等手段，完成初步分离。第三步：分析核心反应，通过氧化、中和及离子交换等手段完成主要物质到产物的转化。第四步：产品的分离与提纯及含量测定，通过沉淀、结晶及煅烧等手段，得到粗品，通过滴定等定量过程，完成含量测定。 1．【2022年全国乙卷】废旧铅蓄电池的铅膏中主要含有、、和Pb。还有少量BA．Fe、Al的盐或氧化物等。为了保护环境、充分利用铅资源，通过下图流程实现铅的回收。一些难溶电解质的溶度积常数如下表：难溶电解质一定条件下，一些金属氢氧化物沉淀时的如下表：金属氢氧化物开始沉淀的pH2.36.83.57.2完全沉淀的pH3.28.34.69.1回答下列问题：（1）在“脱硫”中转化反应的离子方程式为________，用沉淀溶解平衡原理解释选择的原因________。（2）在“脱硫”中，加入不能使铅膏中完全转化，原因是________。（3）在“酸浸”中，除加入醋酸()，还要加入。(ⅰ)能被氧化的离子是________； (ⅱ)促进了金属Pb在醋酸中转化为，其化学方程式为________；(ⅲ)也能使转化为，的作用是________。（4）“酸浸”后溶液的pH约为4.9，滤渣的主要成分是________。（5）“沉铅”的滤液中，金属离子有________。2．【2022年湖南卷】钛(Ti)及其合金是理想的高强度、低密度结构材料。以钛渣(主要成分为，含少量V、Si和Al的氧化物杂质)为原料，制备金属钛的工艺流程如下：已知“降温收尘”后，粗中含有的几种物质的沸点：物质沸点/13612757180回答下列问题：（1）已知，的值只决定于反应体系的始态和终态，忽略、随温度的变化。若，则该反应可以自发进行。根据下图判断：时，下列反应不能自发进行的是_______。A．B．C．D． （2）与C．，在的沸腾炉中充分反应后，混合气体中各组分的分压如下表：物质分压①该温度下，与C．反应的总化学方程式为_______；②随着温度升高，尾气中的含量升高，原因是_______。（3）“除钒”过程中的化学方程式为_______；“除硅、铝”过程中，分离中含、杂质的方法是_______。（4）“除钒”和“除硅、铝”的顺序_______(填“能”或“不能”)交换，理由是_______。（5）下列金属冶炼方法与本工艺流程中加入冶炼的方法相似的是_______。A．高炉炼铁B．电解熔融氯化钠制钠C．铝热反应制锰D．氧化汞分解制汞1．【2023·全国·模拟预测】纳米ZnO可用作催化材料、半导体材料。以锌焙砂(主要成分为ZnO、ZnSiO3，含少量Cu2+、Mn2+等)为原料制备纳米ZnO的流程如下：已知：i.；受热易分解，放出氨气；ii.。（1）“浸取”时，锌元素以形式进入滤液。 ①浸出率与温度关系如图甲所示，请解释55℃时浸出率最高的原因：_______。②浸出率与的关系如图乙所示，之后浸出率下降，说明_______(填序号)的浸出主要依赖硫酸铵浓度的大小。A．ZnO和    B．ZnO    C．③浸取过程加入的目的是_______。（2）写出流程中生成“滤渣”的离子方程式：_______。（3）根据“蒸氨”时逸出的气体为氨气可推知“浸取”步骤中加入的氨水是过量的。你认为该推断是否正确？并说明理由：_______。（4）写出流程中“沉锌”的离子方程式：_______。（5）该流程中可以循环利用的物质是_______(写出主要成分的化学式)。2．【2023·河北·模拟预测】联合多种工业制备是节能环保，高效生产，减少损耗的重要途径。钛和钛合金性能优良，广泛用于航空、造船和化学工业中。以钛铁矿(主要成分为FeTiO3，含有少量Fe2O3、SiO2)为主要原料制取Ti和绿矾，同时联合氯碱工业生产甲醇的工艺流程如图1所示。已知：TiOSO4+2H2OH2TiO3↓+H2SO4回答下列问题：（1）酸浸工序中发生的主要反应的化学方程式为FeTiO3+2H2SO4(浓)=TiOSO4+_____+2H2O。 （2）某化学兴趣小组在实验室模拟该工艺流程，保持其他反应条件不变，测得体系中Fe(Ⅲ)含量随反应温度的变化如图2所示。为达到实验目的，最佳反应温度为_____。（3）下列关于工序①的叙述正确的是_____(填标号)。a.工序①为蒸发结晶、趁热过滤、洗涤、干燥b.将滤液迅速置于冰盐浴中冷却，有利于析出大颗粒晶体c.先用适量稀硫酸洗涤绿矾并将洗涤液与滤液合并，可提高钛的产率（4）灼烧工序制得一种钛的氧化物，可用作钛白颜料，该物质的一种晶胞结构(四方晶系)如图3所示。晶胞中钛原子的配位数为_____。该晶体的密度为_____g•cm-3(用含a、b、NA的代数式表示，NA为阿伏加德罗常数的值)。（5）工序②生成的气体C为可燃性气体，生成气体C的反应方程式为______。（6）还原工序中通入氩气的目的是______。（7）利用图4装置可获得金属钛。在较低的阴极电位下，TiO2中的氧解离进入熔融盐，最后只剩下纯钛，另一极产生O2、CO2和气体Q。产生气体Q的电极反应式为______。 3．【2023·河南安阳·统考二模】氧化锌在橡胶、油漆涂料、化工、医疗及食品等行业有着广泛应用。一种以含锌烟灰(含有ZnO、CuO、PbO、FeO、Fe2O3、MnO、MnO2、CdO等)为原料制备氧化锌的工艺流程如图所示：已知：i．二价金属氧化物能分别与氨配合生成配离子，如[Fe(NH3)2]2+、[Mn(NH3)2]2+、[Zn(NH3)4]2+；ii．25°C时相关物质的Ksp如下表：物质MnSFeSZnSPbSCdSCuSKsp2.5×10-136.3×10-181.6×10-248.0×10-283.6×10-295.0×10-36iii．Zn(OH)2和ZnCO3的分解温度分别为125°C、300°C。请回答下列问题：（1）“氧化预处理”阶段得到的氧化产物有FeOOH、MnO2，写出生成FeOOH的离子方程式：___________；“氧化预处理”的目的是___________。（2）若“氨浸”阶段溶解ZnO时消耗的n(NH3·H2O)：n(NH4HCO3)=2：1，写出该反应的离子方程式：___________。（3）已知：4NH3(aq)+Cu2+(aq)=[Cu(NH3)4]2+(aq)K=1013，则[Cu(NH3)4]2+(aq)+S2-(aq)=CuS(s)+4NH3(aq)的化学平衡常数K1为___________。（4）实验室模拟蒸氨装置如图所示。蒸氨时控制温度为95°C左右，在装置b中[Zn(NH3)4]2+转化为碱式碳酸锌沉淀。①用水蒸气对装置b加热时，连接装置a、b的导管应插入装置b的位置为___________(填字母)。 A．液面上方但不接触液面B．略伸入液面下C．伸入溶液底部②在不改变水蒸气的温度、浸出液用量和蒸氨时间的条件下，为提高蒸氨效率和锌的沉淀率，可采取的措施是___________(写出一种)。③混合气体e可返回至“___________”阶段循环利用。（5）研究发现Znx(OH)y(CO3)z。热分解得到ZnO的过程可分为两步。某实验小组取11.2gZnx(OH)y(CO3)z固体进行热重分析，两步反应的固体失重率()依次为8.0%、19.6%，则Znx(OH)y(CO3)z的化学式为___________。4．【2023·湖南张家界·统考二模】某软锰矿含锰为50%，是重要的锰矿石。其主要成分如表：软锰矿主要成分杂质MnO2MgO、FeO、Fe2O3、Al2O3、SiO2等杂质某科研团队设计制备高纯度MnCO3。反应原理为①MnO2+BaS+H2O=MnO+Ba(OH)2+S；②MnO+H2SO4=MnSO4+H2O；③硫酸锰+碳酸氢铵+一水合氨→MnCO3↓(白色)。工艺流程图如图。回答下列问题：（1）软锰矿与硫化钡反应时，适当提高反应液温度的目的是_____。（2）“不溶物”中除SiO2外，还有_____(“填化学式”)。（3）工序2中加入H2O2的目的是_____，使用氨水调溶液的pH，理论上pH最小值为_____。(通常认为溶液中离子浓度小于10-5mol•L-1为沉淀完全；Ksp[Fe(OH)3]=10-38.6、Ksp[Fe(OH)2]=10-16.3、Ksp[Al(OH)3]=10-32.3、Ksp[Mn(OH)2]=10-12.7)（4）MnF2难溶于水，工序3加入MnF2的目的是除去Mg2+，其反应的离子反应方程式为_____。（5）碳化过程中发生反应的化学方程式为______。（6）由镍、锰、镓制备的磁性形状记忆型合金中，基态Mn原子的价电子的轨道表示式为_____。晶胞结构如图，晶胞参数为anm，则该晶体的密度为______g•cm-3(NA表示阿伏伽德罗常数)。 5．【2023·黑龙江哈尔滨·哈尔滨三中校考二模】在钢中加入一定量的钒，就能使钢的硬度、耐腐蚀性大增。工业上以富钒炉渣(主要成分为V2O5、Fe2O3和SiO2等)为原料提取五氧化二钒的工艺流程如图：查阅资料：偏钒酸铵(NH4VO3)溶于热水和稀氨水，微溶于冷水，不溶于乙醇。钒的盐类的颜色五光十色，常被制成鲜艳的颜料。如：VO溶液为黄色，VO2+溶液为蓝色，而五氧化二钒则是红色的。（1）在第一步操作焙烧过程中V2O5转化为可溶性NaVO3，该反应的化学方程式为_____。（2）以上流程中应用过滤操作的有_____(填序号)，在③操作后，为使钒元素的沉降率达到98%，要加入较多的NH4Cl，从平衡角度分析原因_____。（3）产品纯度测定：将mg产品溶于足量稀硫酸配成100mL(VO2)2SO4溶液。取20.00mL该溶液于锥形瓶中，用amol•L-1H2C2O4标准溶液进行滴定，经过三次滴定，达到滴定终点时平均消耗标准溶液的体积为20.00mL。①完成下列滴定过程的离子方程式：_____。______VO+______H2C2O4+______=______VO2++______CO2↑+______②该滴定实验不需要另外加入指示剂，达到滴定终点时的实验操作和现象是______。③产品的纯度为______。(用质量分数表示，已知V2O5，M=182g/mol；H2C2O4，M=90g/mol)（4）钒的晶胞结构为体心立方结构(如图所示)。 ①若原子1，原子3，原子7的坐标分别为(0，0，0)，(1，1，0)，(1，1，1)；则原子8，原子9的坐标分别为_____，_____。②若晶胞边长为308pm，则钒的密度为_____g•cm-3。(列出计算式)6．【2023·广东广州·校联考二模】氮化镓(GaN)具有优异的光电性能。一种利用炼锌矿渣[主要含铁酸镓、铁酸锌、]制备GaN的工艺流程如下：已知：①Ga与Al同主族，化学性质相似。②常温下，，，。③、在该工艺条件下的反萃取率(进入水相中金属离子的百分数)与盐酸浓度的关系见下表。盐酸浓度/反萃取率/%286.99.4469.152.1617.571.3回答下列问题：（1）“酸浸”时发生反应的离子方程式为____。“酸溶”所得滤渣的主要成分是________(填化学式)。 （2）“酸浸”所得浸出液中、浓度分别为0.21、65。常温下，为尽可能多地提取并确保不混入，“调pH”时需用CaO调pH至_________(假设调pH时溶液体积不变)。（3）“脱铁”和“反萃取”时，所用盐酸的浓度a＝________，b＝_______(选填上表中盐酸的浓度)。（4）“沉镓”时，若加入NaOH的量过多，会导致的沉淀率降低，原因是_____________(用离子方程式表示)。（5）利用CVD(化学气相沉积)技术，将热分解得到的与在高温下反应可制得GaN，同时生成另一种产物，该反应化学方程式为__________________。（6）①GaN的熔点为1700℃，的熔点为77.9℃，它们的晶体类型依次为_________、_________。②GaN晶体的一种立方晶胞如图所示。该晶体中与Ga原子距离最近且相等的N原子个数为________。该晶体密度为，GaN的式量为，则晶胞边长为________nm。(列出计算式，为阿伏加德罗常数的值)