2021年高考化学真题工业流程题

2021年工业流程在高考题中的“考法”
全国各省市真题分类2021年工业流程“新动态”1．【2021年北京卷】铁黄是一种化工产品。

由生产钛白粉废渣制备铁黄的过程如下。

资料：
i.钛白粉废渣成分：主要为FeSO4·H2O，含少量TiOSO4和不溶物
ii.TiOSO4+(x+1)H2O⇌TiO2·xH2O↓+H2SO4
iii.0.1mol/L Fe2+生成Fe(OH)2，开始沉淀时pH=6.3，完全沉淀时pH=8.3；
0.1mol/L Fe3+生成FeOOH，开始沉淀时pH=1.5，完全沉淀时pH=2.8
(1)纯化
①加入过量铁粉的目的是_______。

②充分反应后，分离混合物的方法是_______。

(2)制备晶种
为制备高品质铁黄产品，需先制备少量铁黄晶种。

过程及现象是：向一定浓度FeSO4
溶液中加入氨水，产生白色沉淀，并很快变成灰绿色。

滴加氨水至pH为6.0时开始通空气并记录pH变化(如图)。

①产生白色沉淀的离子方程式是_______。

②产生白色沉淀后的pH低于资料iii中的6.3。

原因是：沉淀生成后
c(Fe2+)_______0.1mol/L(填“＞”“=”或“＜”)。

③0-t1时段，pH几乎不变；t1-t2时段，pH明显降低。

结合方程式解释原因：_______。

④pH≈4时制得铁黄晶种。

若继续通入空气，t3后pH几乎不变，此时溶液中c(Fe2+)仍降低，但c(Fe3+)增加，且(Fe2+)降低量大于c(Fe3+)增加量。

结合总方程式说明原因：_______。

(3)产品纯度测定
铁黄纯度可以通过产品的耗酸量确定。

wg 铁黄24H SO →加热溶解
标准溶液
溶液b −−−−−−→224Na C O 溶液溶液c NaOH →酚酞标准溶液滴定资料：Fe 3++32-24C O =Fe(C 2O 4)3-3，Fe(C 2O 4)3-3不与稀碱液反应
Na 2C 2O 4过量，会使测定结果_______(填“偏大”“偏小”或“不受影响”)。

2．【2021年全国乙卷】磁选后的炼铁高钛炉渣，主要成分有2TiO 、2SiO 、23Al O 、MgO 、CaO 以及少量的23Fe O 。

为节约和充分利用资源，通过如下工艺流程回收钛、铝、镁等。

该工艺条件下，有关金属离子开始沉淀和沉淀完全的pH 见下表金属离子
3Fe +3Al +2Mg +2Ca +开始沉淀的pH 2.2
3.59.512.4沉淀完全()51c=1.010mol L --⨯⋅的pH 3.2
4.711.113.8(1)“焙烧”中，2TiO 、2SiO 几乎不发生反应，23Al O 、MgO 、CaO 、23Fe O 转化为相应的硫酸盐，写出23Al O 转化为()442NH Al SO 的化学方程式_______。

(2)“水浸”后“滤液”的pH 约为2.0，在“分步沉淀”时用氨水逐步调节pH 至11.6，依次析出的金属离子是_______。

(3)“母液①"中2+Mg 浓度为_______-1mol L ⋅。

(4)“水浸渣”在160℃“酸溶”最适合的酸是_______。

“酸溶渣”的成分是_______、_______。

(5)“酸溶”后，将溶液适当稀释并加热，2TiO +水解析出22TiO xH O ⋅沉淀，该反应的离子方程式是_______。

(6)将“母液①”和“母液②”混合，吸收尾气，经处理得_______，循环利用。

3．
【2021年全国甲卷】碘(紫黑色固体，微溶于水)及其化合物广泛用于医药、染料等方面。

回答下列问题：
(1)2I 的一种制备方法如下图所示：
①加入Fe 粉进行转化反应的离子方程式为_______，生成的沉淀与硝酸反应，生成_______后可循环使用。

②通入2Cl 的过程中，若氧化产物只有一种，反应的化学方程式为_______；若反应物用量比()()22n Cl /n FeI =1.5时，氧化产物为_______；当()()22n Cl /n FeI >1.5后，单质碘的收率会降低，原因是_______。

(2)以3NaIO 为原料制备2I 的方法是：先向3NaIO 溶液中加入计量的3NaHSO ，生成碘化物；再向混合溶液中加入3NaIO 溶液，反应得到2I ，上述制备2I 的总反应的离子方程式为_______。

(3)KI 溶液和4CuSO 溶液混合可生成CuI 沉淀和2I ，若生成21mol I ，消耗的KI 至少为
_______mol 。

2I 在KI 溶液中可发生反应--23I +I I 。

实验室中使用过量的KI 与4
CuSO 溶液反应后，过滤，滤液经水蒸气蒸馏可制得高纯碘。

反应中加入过量KI 的原因是_______。

4．
【2021年山东卷】工业上以铬铁矿(FeCr 2O 4，含Al 、Si 氧化物等杂质)为主要原料制备红矾钠(Na 2Cr 2O 7•2H 2O)的工艺流程如图。

回答下列问题：
(1)焙烧的目的是将FeCr 2O 4转化为Na 2CrO 4并将Al 、Si 氧化物转化为可溶性钠盐，焙烧时气体与矿料逆流而行，目的是___。

(2)矿物中相关元素可溶性组分物质的量浓度c 与pH 的关系如图所示。

当溶液中可溶组分浓度c≤1.0×10-5mol•L -1时，可认为已除尽。

中和时pH 的理论范围为___；酸化的目的是___；Fe 元素在___(填操作单元的名称)过程中除去。

(3)蒸发结晶时，过度蒸发将导致___；冷却结晶所得母液中，除Na 2Cr 2O 7外，可在上述流程中循环利用的物质还有____。

(4)利用膜电解技术(装置如图所示)，
以Na 2CrO 4为主要原料制备Na 2Cr 2O 7的总反应方程式为：4Na 2CrO 4+4H 2O 通电2Na 2Cr 2O 7+4NaOH+2H 2↑+O 2↑。

则Na 2Cr 2O 7在___(填“阴”或“阳”)极室制得，电解时通过膜的离子主要为___。

5．
【2021年广东卷】方义灿对废催化剂进行回收可有效利用金属资源。

某废催化剂主要含铝(Al )、钼(Mo )、镍(Ni )等元素的氧化物，一种回收利用工艺的部分流程如下：
已知：25℃时，23H CO 的7a1K =4.510-⨯，11a2K =4.710-⨯；()8
sp 4K BaMoO =3.510-⨯；()9sp 3K BaCO =2.610-⨯；该工艺中，pH 6.0>时，溶液中Mo 元素以2
4MoO -的形态存在。

(1)“焙烧”中，有24Na MoO 生成，其中Mo 元素的化合价为_______。

(2)“沉铝”中，生成的沉淀X 为_______。

(3)“沉钼”中，pH 为7.0。

①生成4BaMoO 的离子方程式为_______。

②若条件控制不当，3BaCO 也会沉淀。

为避免4BaMoO 中混入3BaCO 沉淀，溶液中
()()2-34c HCO :c MoO =-_______(列出算式)时，应停止加入2BaCl 溶液。

(4)①滤液Ⅲ中，主要存在的钠盐有NaCl 和Y ，Y 为_______。

②往滤液Ⅲ中添加适量NaCl 固体后，通入足量_______(填化学式)气体，再通入足量2CO ，可析出Y 。

(5)高纯AlAs (砷化铝)可用于芯片制造。

芯片制造中的一种刻蚀过程如图所示，图中所示致密保护膜为一种氧化物，可阻止22H O 刻蚀液与下层GaAs (砷化镓)反应。

①该氧化物为_______。

②已知：Ga 和Al 同族，As 和N 同族。

在22H O 与上层GaAs 的反应中，As 元素的化合价变为+5价，则该反应的氧化剂与还原剂物质的量之比为_______。

6．【2021年湖南卷】233Ce (C )O 可用于催化剂载体及功能材料的制备。

天然独居石中，铈(Ce)主要以4CePO 形式存在，还含有2SiO 、23Al O 、23Fe O 、2CaF 等物质。

以独居石为原料制备2332)Ce (CO nH O ⋅的工艺流程如下：
回答下列问题：
(1)铈的某种核素含有58个质子和80个中子，该核素的符号为_______；
(2)为提高“水浸”效率，可采取的措施有_______(至少写两条)；
(3)滤渣Ⅲ的主要成分是_______(填化学式)；
(4)加入絮凝剂的目的是_______；
(5)“沉铈”过程中，生成2332)Ce (CO nH O ⋅的离子方程式为_______，常温下加入的43NH HCO 溶液呈_______(填“酸性”“碱性”或“中性”)(已知：32NH H O ⋅的5b 1.7510K -=⨯，23H CO 的7al 4.410K -=⨯，11a 2 4.710K -=⨯)；
(6)滤渣Ⅱ的主要成分为4FePO ，在高温条件下，23Li CO 、葡萄糖(6126C H O )和4FePO 可制备电极材料4LiFePO ，同时生成CO 和2H O ，该反应的化学方程式为。

7．【2021年湖北卷】方义灿废旧太阳能电池CIGS 具有较高的回收利用价值，其主要组成为CuIn 0.5Ga 0.5Se 2。

某探究小组回收处理流程如下：
回答下列问题：
(1)硒(Se)与硫为同族元素，Se 的最外层电子数为___；镓(Ga)和铟(In)位于元素周期表第IIIA 族，CuIn 0.5Ga 0.5Se 2中Cu 的化合价为___。

(2)“酸浸氧化”发生的主要氧化还原反应的化学方程式为____。

(3)25℃时，已知：K b (NH 3·H 2O)≈2.0×10-5，K sp [Ga(OH)3]≈1.0×10-35，K sp [In(OH)3]≈1.0×10-33，K sp [Cu(OH)2]≈1.0×10-20，“浸出液”中c(Cu 2+)=0.01mol·L -1。

当金属阳离子浓度小于1.0×10-5mol·L -1时沉淀完全，In 3+恰好完全沉淀时溶液的pH 约为___(保留一位小数)；若继续加入6.0mol·L -1氨水至过量，观察到的实验现象是先有蓝色沉淀，然后___；为探究Ga(OH)3在氨水中能否溶解，计算反应Ga(OH)3(s)+NH 3·H 2O ⇌[Ga(OH)4]-+NH 4+的平衡常数K=___。

(已知：Ga 3++4OH -⇌[Ga(OH)4]-K′=-4-3+4c([Ga(OH)])c(()a )c OH G ⨯≈1.0×1034)(4)“滤渣”与SOCl 2混合前需要洗涤、干燥，检验滤渣中SO 24-
是否洗净的试剂是___；“回流过滤”中SOCl 2的作用是将氢氧化物转化为氯化物和___。

(5)“高温气相沉积”过程中发生的化学反应方程式为___。

8．【2021年河北卷】绿色化学在推动社会可持续发展中发挥着重要作用。

某科研团队设计了一种熔盐液相氧化法制备高价铬盐的新工艺，该工艺不消耗除铬铁矿、氢氧化钠和空气以外的其他原料，不产生废弃物，实现了Cr—Fe—Al—Mg的深度利用和Na+内循环。

工艺流程如下：
回答下列问题：
(1)高温连续氧化工序中被氧化的元素是_______(填元素符号)。

(2)工序①的名称为__。

(3)滤渣的主要成分是__(填化学式)。

(4)工序③中发生反应的离子方程式为_______。

(5)物质V可代替高温连续氧化工序中的NaOH，此时发生的主要反应的化学方程式为__，可代替NaOH的化学试剂还有_______(填化学式)。

(6)热解工序产生的混合气体最适宜返回工序_______(填“①”或“②”或“③”或“④”)参与内循环。

(7)工序④溶液中的铝元素恰好完全转化为沉淀的pH为__。

(通常认为溶液中离子浓度小于10-5mol•L-1为沉淀完全；A1(OH)3+OH-⇌Al(OH)4 ：K=100.63，K w=10-14，
K sp[A1(OH)3]=10-33)
9．【2021年辽宁卷】方义灿化学，从钒铬锰矿渣(主要成分为25V O 、23Cr O 、MnO )中提铬的一种工艺流程如下：
已知：pH 较大时，二价锰[Mn(II)](在空气中易被氧化
.回答：
(1)Cr 元素位于元素周期表第_______周期_______族。

(2)用3FeCl 溶液制备()3Fe OH 胶体的化学方程式为_______。

(3)常温下，各种形态五价钒粒子总浓度的对数[()总lgc V ]与pH 关系如图1。

已知钒铬
锰矿渣硫酸浸液中⋅1总-c (V)=0.01mol L ，“沉钒”过程控制pH=3.0，则与胶体共沉降的五
价钒粒子的存在形态为_______(填化学式)。

(4)某温度下，Cr(III)、Mn(II)的沉淀率与pH 关系如图2。

“沉铬”过程最佳pH 为_______；
在该条件下滤液B 中()3+c Cr
=_______-1mol L ⋅【w K 近似为14110-⨯，3Cr(OH)的sp K 近
似为30110-⨯】。

(5)“转化”过程中生成2MnO 的离子方程式为_______。

(6)“提纯”过程中223Na S O 的作用为_______。

10．
【2021年浙江一卷】某兴趣小组用铬铁矿[Fe(CrO 2)2]制备K 2Cr 2O 7晶体，流程如下：
已知：4Fe (CrO 2)2+10Na 2CO 3+7O 2
高温8Na 2CrO 4+4NaFeO 2+10CO 2
2H ++2CrO 24- Cr 2O 27-+H 2O 相关物质的溶解度随温度变化如下图。

请回答：
(1)步骤I ，将铬铁矿粉碎有利于加快高温氧化的速率，其理由是______。

(2)下列说法正确的是______。

A ．步骤II ，低温可提高浸取率
B ．步骤II ，过滤可除去NaFeO 2水解产生的Fe(OH)3
C ．步骤III ，酸化的目的主要是使Na 2CrO 4转变为Na 2Cr 2O 7
D ．步骤IV ，所得滤渣的主要成分是Na 2SO 4和Na 2CO 3
(3)步骤V ，重结晶前，为了得到杂质较少的K 2Cr 2O 7粗产品，从下列选项中选出合理的操作(操作不能重复使用)并排序：溶解KCl →______→______→______→______→重结晶。

a ．50℃蒸发溶剂；
b ．100℃蒸发溶剂；
c ．抽滤；
d ．冷却至室温；
e ．蒸发至溶液出现晶膜，停止加热；
f ．蒸发至溶液中出现大量晶体，停止加热。

(4)为了测定K2Cr2O7产品的纯度，可采用氧化还原滴定法。

①下列关于滴定分析的操作，不正确的是______。

A．用量筒量取25.00mL待测液转移至锥形瓶
B．滴定时要适当控制滴定速度
C．滴定时应一直观察滴定管中溶液体积的变化
D．读数时应将滴定管从架上取下，捏住管上端无刻度处，使滴定管保持垂直
E．平行滴定时，须重新装液并调节液面至“0”刻度或“0”刻度以下
②在接近终点时，使用“半滴操作”可提高测量的准确度。

其方法是：将旋塞稍稍转动，使半滴溶液悬于管口，用锥形瓶内壁将半滴溶液沾落，______继续摇动锥形瓶，观察颜色变化。

(请在横线上补全操作)
(5)该小组用滴定法准确测得产品中K2Cr2O7的质量分数为98.50%。

某同学还用分光光度法测定产品纯度(K2Cr2O7溶液的吸光度与其浓度成正比例)，但测得的质量分数明显偏低。

分析其原因，发现配制K2Cr2O7待测水溶液时少加了一种试剂。

该试剂是______，添加该试剂的理由是______。

标准答案（校准：中国高考方义灿）
1．【2021年北京卷】
2．【2021年全国乙卷】
3．【2021年全国甲卷】（1）①2AgI+Fe=2Ag+Fe2++2I-AgNO3②FeI2+Cl2=I2+FeCl2I2、
2IO+5HSO=I+5SO+3H+H O（3）4；防止单质碘析出FeCl3；I2被进一步氧化（2）--2-+
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4．【2021年山东卷】
5．【2021年广东卷】
6．【2021年湖南卷】（1）13858Ce（2）将焙烧渣粉碎、加热、搅拌等（写两条）（3）Al(OH)3、Fe(OH)3（4）有利于生成粒径较大的沉淀，便于固液分离，除去滤渣（5）2Ce3++6HCO3-+(n-3)H2O=Ce2(CO3)3·nH2O↓+3CO2↑；碱性；（6）6FePO4+3Li2CO3+C6H12O6高温6LiFePO4+9CO↑+6H2O↑
7．【2021年湖北卷】(1)6+1
(2)Cu2O+H2O2+2H2SO4=2CuSO4+3H2O
(3) 4.7蓝色沉淀溶解，溶液变成深蓝色 2.0×10-6
(4)稀盐酸和BaCl2溶液作溶剂
(5)GaCl3+NH3高温
GaN+3HCl
8．【2021年河北卷】
9．【2021年辽宁卷】
（1）四；VIB；（2）FeCl3+3H2O△Fe(OH)3（胶体）+3HCl；（3）H3V2O7-；（4）6.0；1×10-6；（5）Mn2++H2O2+2OH-=MnO2↓+2H2O；（6）将固体A中含有+4价锰元素的沉淀还原为Mn2+，与Cr(OH)3分离
10．【2021年浙江一卷】
（1）增大反应物的接触面积；（2）BC；（3）aedc；（4）①AC；②再用洗瓶以少量蒸馏水吹洗锥形瓶内壁；（5）H2SO4；抑制Cr2O72-转化为CrO42-，且与Cr2O72-不反应。