2026届高三化学二轮复习课件：板块Ⅳ　水溶液中的离子反应与平衡　大题突破(三)　化工流程综合题的解题策略(含解析）

这是一份2026届高三化学二轮复习课件：板块Ⅳ　水溶液中的离子反应与平衡　大题突破(三)　化工流程综合题的解题策略(含解析），共53页。PPT课件主要包含了真题导航，考情分析，CONTENTS，高考必备，突破训练，热分解，0×10-7，镭或Ra，除Fe，SiO2等内容，欢迎下载使用。
大题通关练(三)　化工流程综合题
1.(2024·江西卷)稀土是国家的战略资源之一。以下是一种以独居石(主要成分为CePO4,含有Th3(PO4)4、U3O8和少量镭杂质)为原料制备CeCl3·nH2O的工艺流程图。
已知:ⅰ.Ksp[Th(OH)4]=4.0×10-45,Ksp[Ce(OH)3]=1.6×10-20,Ksp[Ce(OH)4]=2.0×10-48ⅱ.镭为第ⅡA族元素
回答下列问题:(1)关于独居石的热分解,以下说法正确的是　　　　(填标号)。 a.降低压强,分解速率增大b.降低温度,分解速率降低c.反应时间越长,分解速率越大d.提高搅拌速度,分解速率降低(2)Na2U2O7中铀元素的化合价为　　　　　　,热分解阶段U3O8生成Na2U2O7的化学反应方程式为　 　　　　　　　　　　　。 (3)浓缩结晶后,得到的晶体产物化学式为　　　　　　　　,滤液可用于_______阶段循环利用,避免产生大量的高碱度废水。 
Na3PO4·12H2O
(4)溶解阶段,将溶液pH先调到1.5~2.0,反应后再回调至4.5。①盐酸溶解Ce(OH)4的离子方程式为　　　　　　　　　　　　　　　　 　。②当溶液pH=4.5时,c(Th4+)=　　　　 ml·L-1,此时完全转化为氢氧化钍沉淀。 (5)以BaSO4为载体形成共沉淀,目的是去除杂质　　　　。 
2Ce(OH)4+8H++2Cl-===2Ce3++8H2O+Cl2↑
2.(2025·河南卷)一种从预处理得到的贵金属合金粉[主要成分为Fe、Rh(铑)、Pt,含有少量SiO2]中尽可能回收铑的工艺流程如下:
回答下列问题:(1)“酸溶1”的目的是　　　　。 (2)已知“酸溶2”中Rh转化为H3[RhCl6],则生成该物质的化学方程式为　　　　　　　　　　 　　; “滤渣”的主要成分是__________ (填化学式)。 (3)“沉铑”中得到的沉淀经“灼烧”后分解成铑单质,但夹杂少量Rh2O3和RhCl3,则“高温还原”中发生反应的化学方程式为__________________________________　　　　　　　　　　　 　　。
Rh+6HCl+3HNO3===H3[RhCl6]+3NO2↑+3H2O
(4)若“活化还原”在室温下进行,SnCl2初始浓度为1.0×10-4 ml·L-1,为避免生成Sn(OH)2沉淀,溶液适宜的pH为　　　　(填标号)[已知Sn(OH)2的Ksp=5.5×10-28]。 A.2.0B.4.0C.6.0(5)“活化还原”中,SnCl2必须过量,其与Rh(Ⅲ)反应可生成[Rh(SnCl3)5]4-,提升了Rh的还原速率,该配离子中Rh的化合价为　　　　;反应中同时生成[SnCl6]2-,Rh(Ⅲ)以[RhCl6]3-计,则理论上SnCl2和Rh(Ⅲ)反应的物质的量之比为　　　　。 (6)“酸溶3”的目的是　　　　　　　　　　　　。 
将Rh与Zn、Sn分离
题型特点:新高考命题为更好地体现综合应用考法,彰显反规律、反套路化命题原则,原来的知识边界清晰、考查相对独立的考法(题目的设问大多围绕化工流程知识展开)正逐步向模糊知识界线、“拼盘”融合无缝的方向演变。如“化工流程+原理”“化工流程+实验”“化工流程+物质结构”等一些创新考法出现在2025各省市的自主命题中。
1.工艺流程题的一般呈现形式
2.工艺流程题的分析技巧
分析化学工艺流程可以从“物质转化线”和“反应调控线”的两线入手。根据流程的目的、原料和产品确定“物质转化线”,往往涉及到物质的氧化还原性(价态)、酸碱性(类别)和溶解性(类别)等方面;根据流程中某步骤的反应条件、反应环境及采取的工艺确定“反应调控线”,往往从速率、平衡(限度)和氧化还原等角度分析和解决问题,通过两线结合突破化工流程题。
1.(2025·八省联考内蒙古卷)TiO2是冶炼金属钛的重要原料。氟化法从含钛电炉渣(主要含有Ti、Si、Fe、Ca元素)中制备TiO2的流程如下:
回答下列问题:(1)Ti位于元素周期表　　　　区。 (2)滤渣的主要成分为(NH4)3FeF6和　　　　。 
解析　含钛电炉渣氟化浸出的滤渣为(NH4)3FeF6和生成的CaF2沉淀,浸出液加入饱和食盐水除去铁,滤液加入氨水水解生成(NH4)2TiOF4,加入水蒸气煅烧得到二氧化钛;(1)Ti为22号元素,位于元素周期表d区。(2)由分析,滤渣的主要成分为(NH4)3FeF6和CaF2;
循环利用,提高钛元素的利用率,且能减少污染物排放
(NH4)2TiF6+H2O===(NH4)2TiOF4↓+2HF↑
2.(2025·河北卷)铬盐产品广泛应用于化工、医药、印染等领域。通过闭环生产工艺将铬铁矿转化为重铬酸钾,同时回收利用钾资源,可实现绿色化学的目标。流程如下:
已知:铬铁矿主要成分是Fe(CrO2)2、Mg(CrO2)2、Al2O3、SiO2。
回答下列问题:(1)基态铬原子的价层电子排布式:　　　　。 (2)煅烧工序中Fe(CrO2)2反应生成K2CrO4的化学方程式:　　　　　　　　　　　 　　　　　　　　　　　　。 (3)浸取工序中滤渣Ⅰ的主要成分:Fe2O3、H2SiO3、　　　　　、　　 　(填化学式)。(4)酸化工序中需加压的原因:　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。 (5)滤液Ⅱ的主要成分:　　　　　 (填化学式)。
增大CO2的溶解度,保证酸化反应充分进行
(6)补全还原、分离工序中发生反应的化学方程式:Fe(CO)5+　　　　+　　　　=== Cr(OH)3↓+　　　　+　　　　+　　CO↑ (7)滤渣Ⅱ可返回　　　　工序。(填工序名称) 
解析　(6)还原、分离工序中Fe(CO)5作还原剂,将滤液Ⅰ中剩余的K2CrO4还原为Cr(OH)3,自身转化为Fe(OH)3,根据得失电子守恒、原子守恒配平,可得该反应的化学方程式。(7)滤渣Ⅱ主要成分为Cr(OH)3和Fe(OH)3,可返回煅烧工序中。
1.(2023·河北卷)闭环循环有利于提高资源利用率和实现绿色化学的目标。利用氨法浸取可实现废弃物铜包钢的有效分离,同时得到的CuCl可用于催化、医药、冶金等重要领域。工艺流程如下:
已知:室温下的Ksp(CuCl)=10-6.8。
回答下列问题:(1)首次浸取所用深蓝色溶液①由铜毛丝、足量液氨、空气和盐酸反应得到,其主要成分为　 　　　(填化学式)。 (2)滤渣的主要成分为　　　　(填化学式)。 (3)浸取工序的产物为[Cu(NH3)2]Cl,该工序发生反应的化学方程式为　　　　　　　　　　　 　　　　　　　　　　　　。 浸取后滤液的一半经氧化工序可得深蓝色溶液①,氧化工序发生反应的离子方程式为　　　　　　　　　　　 　　　　　　　　　　　　。 
[Cu(NH3)4]Cl2
[Cu(NH3)4]Cl2+Cu===2[Cu(NH3)2]Cl
8NH3+4[Cu(NH3)2]++O2+4H+===4[Cu(NH3)4]2++2H2O
解析　由题给流程可知,铜包钢用由铜毛丝、足量液氨、空气和盐酸反应得到的[Cu(NH3)4]Cl2深蓝色溶液浸取,将铜转化为[Cu(NH3)2]Cl,过滤得到含有铁的滤渣和[Cu(NH3)2]Cl滤液;将滤液的一半经氧化工序将[Cu(NH3)2]Cl转化为可以循环使用的[Cu(NH3)4]Cl2;滤液的一半加入硫酸、盐酸中和,将[Cu(NH3)2]Cl转化为硫酸亚铜和氯化亚铜沉淀,过滤得到含有硫酸铵、硫酸亚铜的滤液和氯化亚铜;氯化亚铜经盐酸、乙醇洗涤后,真空干燥得到氯化亚铜;硫酸亚铜溶液发生置换反应生成海绵铜。(1)由分析可知,由铜毛丝、足量液氨、空气和盐酸反应得到的深蓝色溶液①为[Cu(NH3)4]Cl2;(3)由分析可知,浸取工序发生的反应为[Cu(NH3)4]Cl2溶液与铜反应生成[Cu(NH3)2]Cl,反应的化学方程式为[Cu(NH3)4]Cl2+Cu===2[Cu(NH3)2]Cl;氧化工序中[Cu(NH3)2]Cl发生的反应为[Cu(NH3)2]Cl溶液与氨水、氧气反应生成[Cu(NH3)4]Cl2和水,反应的离子方程式为8NH3+4[Cu(NH3)2]++O2+4H+===4[Cu(NH3)4]2++2H2O;
(4)浸取工序宜在30~40 ℃之间进行,当环境温度较低时,浸取液再生后不需额外加热即可进行浸取的原因是　　　　　　　　　　　 。 (5)补全中和工序中主反应的离子方程式[Cu(NH3)2]++2H++Cl-===　　　　+　　　　。 (6)真空干燥的目的为　　　　　　　　　　　 　　　　　　　　　　　　。 
防止干燥过程中CuCl被空气中的O2氧化
2.(2023·辽宁卷)某工厂采用如下工艺处理镍钴矿硫酸浸取液(含Ni2+、C2+、Fe2+、Fe3+、Mg2+和Mn2+)。实现镍、钴、镁元素的回收。
回答下列问题:(1)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)。 (2)“氧化”中,用石灰乳调节pH=4,Mn2+被H2SO5氧化为MnO2,该反应的离子方程式为　 　　　　　　　　　　 (H2SO5的电离第一步完全,第二步微弱);滤渣的成分为MnO2、　　　　　　　　(填化学式)。 
适当增大硫酸浓度或适当升高温度或将镍钴矿粉碎增大接触面积(合理即可)
Fe(OH)3、CaSO4
(3)“氧化”中保持空气通入速率不变,Mn(Ⅱ)氧化率与时间的关系如下。SO2体积分数为　　　　　　时,Mn(Ⅱ)氧化速率最大;继续增大SO2体积分数时,Mn(Ⅱ)氧化速率减小的原因是　　　 　　　　　　　　。 
SO2有还原性,也能还原H2SO5
解析　(3)根据图示可知SO2体积分数为9.0%时,Mn(Ⅱ)氧化速率最大;SO2具有还原性,也能还原H2SO5,其体积分数过大时,与H2SO5反应,使Mn(Ⅱ)氧化速率减小;
(4)“沉钴镍”中得到的C(Ⅱ)在空气中可被氧化成CO(OH),该反应的化学方程式为　　　　　　　　　　　 　　　　　　。 (5)“沉镁”中为使Mg2+沉淀完全(25 ℃),需控制pH不低于　　　 (精确至0.1)。 
4C(OH)2+O2===4CO(OH)+2H2O
解析　(4)“沉钴镍”中得到的C(OH)2,在空气中可被氧化成CO(OH),该反应的化学方程式为:4C(OH)2+O2===4CO(OH)+2H2O;(5)氢氧化镁的Ksp=10-10.8, 当镁离子完全沉淀时,c(Mg2+)=10-5 ml·L-1,根据Ksp可计算c(OH-) =10-2.9 ml·L-1,根据Kw=10-14,c(H+)=10-11.1 ml·L-1,所以溶液的pH=11.1。
3.(2025·日照市一模)以赤泥熔炼渣(主要成分为Fe2O3、SiO2、CaO,少量Sc2O3)为原料分离稀土元素钪(Sc)的一种工艺流程如下:
已知:①萃取剂为磷酸三丁酯、磷酸二丁酯和磺化煤油;②Sc3+的氧化性很弱。
回答下列问题:(1)“浸渣”的主要成分为　　　　　　(填化学式)。 (2)“反萃取”的目的是分离Sc和Fe元素。向“萃取液”中加入NaOH,(Fe2+、Fe3+、Sc3+)的沉淀率随pH的变化如图。试剂X为　　　　　　(填Na2SO3或NaClO),应调节pH最佳为　　　。 
解析　熔炼渣主要成分为Fe2O3、SiO2、CaO,少量Sc2O3,其中二氧化硅不溶,氧化钙和硫酸反应生成硫酸钙,故“浸渣”的主要成分为CaSO4、SiO2;Fe2O3和Sc2O3和硫酸反应生成相应的盐,随后用萃取剂萃取,将钪元素和铁元素分离出来,加入试剂X将三价铁还原为二价铁,加入氢氧化钠实现钪和铁的分离,过滤后加入硝酸溶解,随后加入草酸沉钪,处理后得到单质钪。(2)由图可知,二价铁更容易和Sc分离,故试剂X应该是将三价铁转化为二价铁,则试剂X为Na2SO3;由图可知,pH为2时,二价铁没有沉淀,Sc的沉淀率已经很大,故应调节pH最佳为2;
4.(2025·潍坊市高三3月模拟)钴及其化合物广泛应用于磁性材料、电池材料等领域。一种用某含钴铜渣(主要成分C和Cu,含C3S4、CuO、FeO、Fe2O3、SiO2等)制备C单质的流程如下:
回答下列问题:(1)C3S4具有磁性,C3S4中C的化合价为　　　　　　;“还原浸出”中加入亚硫酸钠的作用是　　　 　　　。 (2)回收S时,温度控制在50~60 ℃之间,原因是_____________________________________________________。(3)在“除铜”操作中,通过控制体系酸度和电位可实现将溶液中的Cu2+转化为Cu(s)而除去,符合要求的反应体系是　　　　。A.pH=1.5,E=0 VB.pH=4,E=0.4 VC.pH=8,E=0.2 VD.pH=-1,E=0.1 V
温度过高苯易挥发,温度过低硫的溶解速率
解析　(1)C3S4中S为-2价,C的化合价为+3,+2;“还原浸出”中加入亚硫酸钠的作用是还原C3+和Fe3+。(2)滤渣中包括S和二氧化硅,用苯萃取滤渣可回收S,为保证萃取分离速度和效率,需要温度控制在50~60 ℃之间,原因是温度过高苯易挥发,温度过低硫的溶解速率(或溶解度)小。(3)在“除铜”操作中,通过控制体系酸度和电位可实现将溶液中的Cu2+转化为Cu(s)而除去,符合要求的反应体系是pH=1.5,E=0 V,故答案为A。
(4)“氧压水解分离”发生反应的离子方程式为　　　　　　　　　　　　　　　。(5)可通过电解精炼粗钴制取钴单质,用硫酸钴溶液作为电解质,控制阴极室pH为3~5之间,若pH过低,会影响产率,原因是　　　　　　　　　　　 　。(6)“沉钴”时,若用草酸代替草酸铵溶液、试通过计算来说明草酸能否实现完全沉钴　　 　　　　　　　　　 　　　　　　　　　　　　。
4Fe2++O2+4H2O===2Fe2O3↓+8H+
H+浓度大,先于C2+放电
5.(2025·绵阳模拟)金属镓有“电子工业脊梁”的美誉,与铝的化学性质类似,广泛应用于电子、航空航天、光学等领域。从刚玉渣(含钛、镓的低硅铁合金,还含有少量氧化铝)回收镓的流程如图所示:
室温时,溶液中金属离子开始沉淀和完全沉淀的pH如下表所示:
(1)基态镓原子的价层电子排布式为　　　　　。 (2)从溶液中得到FeSO4·7H2O的具体操作为　　　　　　、　　　　　　、过滤、洗涤、干燥。  (3)“中和沉淀”过程中分离出的滤渣①有Fe(OH)3和　　 　　　　(填化学式),若滤液②中阳离子浓度均为0.1 ml·L-1,“中和沉淀”过程中pH应调节的范围为　　　　　　。  (4)“碱浸”时镓元素发生反应的离子方程式为　　　　　　　　　　　　。  
Al(OH)3、Ga(OH)3
Ga(OH)3+OH-===[Ga(OH)4]-
(5)“碳酸化”过程中为防止镓损耗,不能通入过量CO2的原因为　　　　　　　　　　　 　　　　　　　(用离子方程式表示)。  (6)以纯镓为原料可制得GaN,GaN晶体的一种立方晶胞如图所示,Ga的配位数为　　　　　,已知晶胞中Ga和N的最近距离为a nm,阿伏加德罗常数的值为NA,则GaN的晶体密度为　 　　　　　 g·cm-3(列出计算式)。