高考化学工艺流程题

工艺流程图题型突破

1．【2017新课标1卷】（14分）

Li4Ti5O12和LiFePO4都是锂离子电池的电极材料，可利用钛铁矿（主要成分为FeTiO3，还含有少量MgO、SiO2等杂质）来制备，工艺流程如下：

回答下列问题：

（1）“酸浸”实验中，铁的浸出率结果如下图所示。由图可知，当铁的浸出率为70%时，所采用的实验条件为___________________。

（2）“酸浸”后，钛主要以错误！未找到引用源。形式存在，写出相应反应的离子方程式__________________。

xH2O沉淀与双氧水、氨水反应40 min所得实验结果如下表所示： （3）TiO2·

温度/℃ TiO2·xH2O转化率% 30 92 35 95 40 97 45 93 50 88 xH2O转化率最高的原因__________________。 分析40 ℃时TiO2·

（4）Li2Ti5O15中Ti的化合价为+4，其中过氧键的数目为__________________。

（5）若“滤液②”中错误！未找到引用源。，加入双氧水和磷酸（设溶液体积增加1倍），使错误！

未找到引用源。恰好沉淀完全即溶液中错误！未找到引用源。，此时是否有Mg3(PO4)2沉淀生

第 1 页 共 1 页

成？ （列式计算）。FePO4、Mg3(PO4)2的Ksp分别为错误！未找到引用源。。 （6）写出“高温煅烧②”中由FePO4制备LiFePO4的化学方程式 。

+?2+

【答案】（1）100℃、2h，90℃，5h （2）FeTiO3+ 4H+4Cl = Fe+ 错误！未找到引用源。 + 2H2O

xH2O转化反应速率随温度升高而增加；超过40℃，双氧水分解与氨气逸（3）低于40℃，TiO2·

xH2O转化反应速率下降 （4）4 出导致TiO2·

Fe3+恰好沉淀完全时，c(错误！)=错误！mol·L?1=1.3×10–17 mol·L?1，（5）未找到引用源。未找到引用源。c3(Mg2+)×c2(错误！)＝(0.01)3×(1.3×10–17)2=1.7×10–40＜Ksp ，未找到引用源。因此不会生成Mg3(PO4)2沉淀。

（6）2FePO4 + Li2CO3+ H2C2O4 高温 2LiFePO4+ H2O↑+ 3CO2↑

（4）Li2Ti5O15中Li为+1价，O为–2价，Ti为+4价，过氧根(错误！未找到引用源。)中氧元素显–1价，设过氧键的数目为x，根据正负化合价代数和为0，可知(+1)×2+(+4)×5+(–2)×(15–2x)+(–1)×2x=0，解得：x=4；

3+–2

（5）Ksp=c(Fe)×c(错误！未找到引用源。)=1.3×10，则c(错误！未找到引用源。)＝错误！未找–17

mol/L，Qc＝c3(Mg2+)×c2(错误！未找到引用源。)＝到引用源。＝1.3×10

(0.01)3×(1.3×10–17)2=1.69×10–40＜1.0×10–24，则无沉淀。

（6）高温下FePO4与Li2CO3和H2C2O4混合加热可得LiFePO4，根据电子守恒和原子守恒可得此反应的化学方程式为2FePO4 + Li2CO3+ H2C2O4 高温 2LiFePO4+ H2O↑+ 3CO2↑。

【名师点睛】工艺流程题，就是将化工生产过程中的主要生产阶段即生产流程用框图形式表示出来，

并根据生产流程中有关的化学知识步步设问，形成与化工生产紧密联系的化工工艺试题。制备类工艺流程题一般由多步连续的操作组成，每一步操作都有其具体的目标、任务。审题的重点要放在与题设有关操作的目标、任务上，分析时要从成本角度(原料是否廉价易得)、环保角度(是否符合绿色化学的要求)、现实角度等方面考虑；解答时要看框内，看框外，里外结合；边分析，边

第 2 页 共 2 页

思考，易处着手；先局部，后全盘，逐步深入。而且还要看清问题，不能答非所问。要求用理论回答的试题应采用“四段论法”：本题改变了什么条件(或是什么条件)→根据什么理论→所以有什么变化→结论。

2．【2017新课标3卷】（15分）

重铬酸钾是一种重要的化工原料，一般由铬铁矿制备，铬铁矿的主要成分为FeO·Cr2O3，还含有硅、铝等杂质。制备流程如图所示：

回答下列问题：

（1）步骤①的主要反应为：FeO·Cr2O3+Na2CO3+NaNO3错误！未找到引用源。 Na2CrO4+ Fe2O3+CO2+

NaNO2

上述反应配平后FeO·Cr2O3与NaNO3的系数比为_______。该步骤不能使用陶瓷容器，原因是_____。

（2）滤渣1中含量最多的金属元素是_______，滤渣2的主要成分是__________及含硅杂质。 （3）步骤④调滤液2的pH使之变____________（填“大”或“小”），原因是_____________（用离子方程式表示）。

（4）有关物质的溶解度如图所示。向“滤液3”中加入适量KCl，蒸发浓缩，冷却结晶，过滤得到

K2Cr2O7固体。冷却到___________（填标号）得到的K2Cr2O7固体产品最多。

第 3 页 共 3 页

a．80℃

b．60℃

c．40℃

d．10℃

步骤⑤的反应类型是___________________。

（5）某工厂用m1 kg 铬铁矿粉（含Cr2O3 40%）制备K2Cr2O7，最终得到产品 m2 kg，产率为_____________。

【答案】（1）2∶7 陶瓷在高温下会与Na2CO3反应 （2）铁 Al(OH)3

（3）小 2错误！未找到引用源。+2H+应 （5）错误！未找到引用源。×100%

错误！未找到引用源。+H2O （4）d 复分解反

（3）滤液2调节pH的目的是提高溶液的酸性，pH变小；因为溶液中存在2CrO42-+2H+浓度。

（4）由图示可知，在10 ℃左右时，得到K2Cr2O7的固体最多；2KCl+Na2Cr2O7=K2Cr2O7↓+2NaCl的反应类型为复分解反应。

（5）样品中Cr2O3的质量为m1×40% kg，则生成K2Cr2O7的理论质量为m1×40% kg×错误！未找到

第 4 页 共 4 页

Cr2O72-+H2O，增大溶液中H+浓度，可促进平衡正向移动，提高溶液中Cr2O72-的

引用源。，则所得产品的产率为m2 kg÷（m1×40% kg×错误！未找到引用源。）×100%=错误！未找到引用源。×100%。

3．【2017北京卷】（13分）TiCl4是由钛精矿（主要成分为TiO2）制备钛（Ti）的重要中间产物，制

备纯TiCl4的流程示意图如下：

资料：TiCl4及所含杂质氯化物的性质

化合物 沸点/℃ 熔点/℃ 在TiCl4中的溶解性 SiCl4 58 ?69 互溶 TiCl4 136 ?25 —— AlCl3 181（升华） 193 微溶 FeCl3 316 304 MgCl2 1412 714 难溶 （1）氯化过程：TiO2与Cl2难以直接反应，加碳生成CO和CO2可使反应得以进行。 mol-1 已知：TiO2(s)+2 Cl2(g)= TiCl4(g)+ O2(g) ΔH1=+175.4 kJ·

2C(s)+O2(g)=2CO(g) ΔH2=-220.9 kJ·mol-1

① 沸腾炉中加碳氯化生成TiCl4(g)和CO(g)的热化学方程式：_______________________。 ② 氯化过程中CO和CO2可以相互转化，根据如图判断：CO2生成CO反应的ΔH_____0（填“＞”“＜”或“=”），判断依据：_______________。

③ 氯化反应的尾气须处理后排放，尾气中的HCl和Cl2经吸收可得粗盐酸、FeCl3溶液，则尾气的吸收液依次是__________________________。

④ 氯化产物冷却至室温，经过滤得到粗TiCl4混合液，则滤渣中含有_____________。 （2）精制过程：粗TiCl4经两步蒸馏得纯TiCl4。示意图如下：

第 5 页 共 5 页

已知TeO2微溶于水，易溶于较浓的强酸和强喊。

（1）“碱浸”时发生反应的离子方程式为____________________。

（2）碱浸后的“滤渣”可以部分溶于稀硝酸，发生反应的化学方程式是______________。 （3）“沉碲”时控制溶液的pH为4．5?5．0，生成TeO2沉淀。酸性不能过强，其原因是

_______________；防止局部酸度过大的操作方法是_________。

（4）“酸溶”后，将SO2通人TeCl4酸性溶液中进行“还原”得到碲，该反应的化学方程式是__________。

（5）25°C 时，亚碲酸（H2TeO3) 的Ka1=1×103，Ka2=2×108。

--

①0.1 mol·L1 H2TeO3电离度α约为_____________。（α=错误！未找到引用源。×100%)

-

②0．lmol ? L1的NaH TeO3溶液中，下列粒子的物质的量浓度关系正确的是___________。

-

A．c(Na )>c(HTeO3)>c(OH)>c(H2TeO3)>c(H ) B．c(Na) + c( H) >= c(HTeO3) +c(TeO32) +c(OH )

+

+

-

--

+- -+

C．c(Na ) =c(TeO32) +c( HTeO3) + c( H2TeO3)

+

--

D．c(H)+c(H2TeO3)=c(OH)+e(TeO32)

+

--

【答案】 TeO2＋2OH＝TeO32＋H2O 3Ag +4HNO3 = 3AgNO3 +NO↑+2H2O 溶液酸性过强，TeO2会

--

继续与酸反应导致碲元素损失 缓慢加入H2SO4，并不断搅拌 TeCl4+2SO2+4H2O=Te+4HCl+2H2SO4 10％ C D

将TeCl4还原成Te，本身被氧化成SO42，因此有TeCl4＋SO2→Te＋H2SO4＋HCl，根据化合价的升

－

降法进行配平，即TeCl4＋2SO2→Te＋2H2SO4＋4HCl，反应物中缺少8个H和4个O，即缺少4个H2O，反应方程式为：TeCl4+2SO2+4H2O=Te+4HCl+2H2SO4 ；（5）①亚碲酸是二元弱酸，以第一步电离为主，H2TeO3 c(H)=0.01mol·L

＋

－1

HTeO3＋H，根据Ka1=c(HTeO3)×c(H)/c(H2TeO3)，代入数值，求出，即转化率为0.01/0.1×100%=10%；②A、NaHTeO3的水解平衡常数

第 11 页 共 11 页

－＋－＋

Kh=Kw/Ka1=1×10

－14

/1×103=10

－

＋

－11

<2×108，此溶液应显酸性，即c(OH)>c(H)，故A错误；

－

－

＋

＋

－

－

－

B、根据电荷守恒，应是c(Na) + c( H) = c(HTeO3 ) +2c(TeO32) +c(OH )，故B错误；C、根据物料守恒，因此有：c(Na ) =c(TeO32) +c( HTeO3) + c( H2TeO3)，故C正确；D、根据

＋

－

－

质子守恒，.c(H)+c(H2TeO3)=c(OH)+e(TeO32)，故D正确。

＋

－

－

点睛：本题的易错点是问题（5）中的A选项，因为NaHTeO3是酸式盐，既有电离也有水解，需要判

断是电离为主还是水解为主，这需要根据电离平衡常数和水解平衡常数大小进行判断，水解平衡常数Kh=Kw/Ka1=1×10误。

7．【宁德市2017届第三次质量检查】氯化亚铜是一种重要的化工原料，广泛应用于有机合成、石油、

油脂、染料等工业。一种利用低品位铜矿(Cu2S、CuS及FeO和Fe2O3等)为原料制取CuCl的工艺流程如下：

－14

/1×103=10

－

－11

<2×108，电离大于水解，因此溶液应显酸性，故A错

－

回答下列问题：

（1）步骤Ⅰ“浸取”前需将铜矿粉碎的目的是______；“浸取”时，被氧化的元素有___(填元素符号)

（2）已知Cu2、Mn2、Fe3开始生成沉淀和沉淀完全的pH如下表，则步骤Ⅱ“中和”时，pH应

+

+

+

控制的范围为_______________。

物质 开始沉淀pH 完全沉淀pH Cu(OH)2 4.7 6.7 Mn(OH)2 8.3 9.8 Fe(OH)3 1.2 3.2 （3）步骤IV加热“蒸氨”时发生反应的化学方程式为________________。

第 12 页 共 12 页

（4）步骤VI反应的离子方程式为______________，其中盐酸需过量，其原因是________________。 （5）步骤Ⅶ获得CuCl晶体需经过滤、洗涤、干燥。洗涤时，常有无水乙醇代替蒸馏水做洗涤剂的优点是______________(写一点)。

【答案】 提高浸取反应速率和原料的浸取率 Cu、S和Fe 3．2≤pH<4．7

△ Cu(NH3)4CO3=====CuO+4NH3↑+CO2↑ CuO+4Cl+2H+Cu =2+H2O 防止Cu2和Cu水解，提

-+

-+

+

高CuCl产率 避免CuCl溶于水而损失(或防止被氧化，或缩短干燥时间降低能耗，或其他合理答案）

（3）步骤IV加热“蒸氨”时，Cu(NH3)4CO3受热分解生成氨气、CuO和CO2，发生反应的化学

△ 方程式为Cu(NH3)4CO3=====CuO+4NH3↑+CO2↑；

（4）步骤VI是CuO溶解于盐酸和氯化钠的混合溶液生成Na，发生反应的离子方程式为CuO+4Cl+2H+Cu =2+H2O，为防止Cu2和Cu水解，并提高CuCl产率，应保证盐酸；

-+

-+

+

（5）用无水乙醇代替蒸馏水洗涤CuCl晶体，可避免CuCl溶于水而损失(或防止被氧化，或缩短干燥时间降低能耗)。

8．【安徽省江南十校2017届5月冲刺联考（二模）】金属钒主要用于冶炼特种钢和在化学工业、炼油

工业中作催化剂，被誉为“合金的维生素”。回收利用废钒催化剂（主要成分为V2O5、VOSO4和二氧化硅）的工艺流程如下图所示。

（1） 粉碎的作用是_______，滤渣可用于_______（填用途）。

（2） 25时，取样进行实验分析，得到钒沉淀率和溶液pH之间的关系如下表所示：

第 13 页 共 13 页

pH 1.3 1.4 1.5 1.6 1.7 1.8 1.9 2.0 2.1 钒沉淀率/% 8.1 91.8 96.5 98 99.8 9.8 96.4 93.0 89.3 根据上表数据判断，加入氨水调节溶液pH的最佳选择为_____；上述过滤操作过程中所需用到的玻璃仪器有__________。

（3）为了提高钒的浸出率，用酸浸使废钒催化剂中的V2O5转变成可溶于水的VOSO4，酸浸过程

中还原产物和氧化产物的物质的量之比为_______。 （4）完成并配平氧化过程中的离子方程式：_____

_____ClO3＋ VO2 + = VO3＋ Cl＋ 。

-+

+

-

（5）废钒催化剂中V2O5的质量分数为6%（原料中的所有钒已换算成V2O5）。取100g此废钒催

化剂按上述流程进行实验，当加入105 mL 0.1 mol·L1的KClO3溶液时，溶液中的钒恰好

-

被完全处理，假设以后各步钒没有损失，则该工业生产中钒的回收率是________。

【答案】提高VOSO4（可溶性钒化合物）的浸出率 制作光导纤维、建筑材料等（写出一种即可得分）

1.7-1.8（或1.7或1.8） 漏斗、烧杯、玻璃棒 2：1 1 6 6H 6 1 3H2O 95.55%

+

VOSO4，化学方程式为:V2O5+NaSO3+2H2SO4=2VOSO4+2H2O+Na2SO4,该反应中V2O5为氧化剂，Na2SO3为还原剂，故氧化剂与还原剂的物质的量之比为1∶1；（4）该反应中ClO3将VO2氧化为

-+

VO3,而本身被还原为Cl，离子方程式为:ClO3+6VO2+6H=6VO3+Cl+3H2O；（5）根据钒元素守恒

+

--+

+

+

-

及反应的化学方程式得:KClO3错误！未找到引用源。6VO3错误！未找到引用源。3V2O5，则回收

+

到的m(V2O5)=3×0.105 L×0.1 mol·L1×182 g·mol1=5.733 g,故钒的回收率是错误！未找到

--

引用源。×100%=95.55%。

点睛：本题以工艺流程的形式考查了化学实验的基本操作、物质的制备及有关计算等，意在考查考生

的计算能力和综合分析判断能力。

9．【龙岩市2017届5月综合能力测试（二）】金属镉广泛用于合金制造及电池生产等，一种用铜镉废

渣（含Cd、Zn、Cu、Fe及Co等单质）制取海绵镉的工艺流程如下：

第 14 页 共 14 页

（1）步骤Ⅰ进行破碎和粉磨的目的是_________。

（2）步骤Ⅱ需隔绝O2的原因________（用文字和方程式说明）。 （3）步骤Ⅲ中除铁发生的离子反方程式为______。

（4）步骤Ⅳ调节pH适宜的试剂是_______，应调整的范围为________。（已知部分氢氧化物开始

沉淀和沉淀完全的pH如下表）

氢氧化物 开始沉淀的pH 沉淀完全的pH +

+

Fe(OH)3 1.5 3.3 Cd(OH)2 7.2 9.9 Zn(OH)2 5.9 8.9 （5）步骤Ⅴ发生的反应为Zn+Co2=Zn2+Co，（已知Sb的金属活动性介于Cu和Ag之间），加入少

量锑盐能加快反应的进行，其原因是___________；

（6）用石墨作阳极，纯锌作阴极电解ZnSO4溶液可得高纯锌，电解时总反应的离子方程式为

______；电解后的残液返回到步骤_______（填流程中数字）。

【答案】 提高原料浸取率和浸取时反应速率 防止发生2Cu+4H+O2 =2Cu2+2H2O，导致铜被浸出

+

+

3Fe2+MnO4+4H=MnO2↓+3Fe3+4H2O ZnO或Zn(OH)2 3.3～5.9 形成微电池，Zn作负极，

+

－

+

+

Co2加快在锑正极表面得到电子析出 2Zn2+2H2O

+

+

2Zn↓ + O2↑+4H Ⅱ

+

（5）加入少量锑盐，锌置换出锑，构成锌锑原电池，使Zn+Co2=Zn2+Co反应速率加快；

+

+

（6）用石墨作阳极，纯锌作阴极电解ZnSO4溶液，阳极氢氧根离子失电子生成氧气，阴极锌离子得电子生成单质锌，总反应是2Zn2+2H2O

+

2Zn↓ + O2↑+4H ，电解过程生成硫酸，

+

第 15 页 共 15 页

本文来源：https://www.bwwdw.com/article/s1i6.html