押全国卷理综第27题 工业流程（解析版）-备战2021年高考化学临考题号押题（课标全国卷）

3.0 cande 2025-05-13 26 4 9.25MB 96 页 3知币
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押全国卷理综第 27 题 无机工业流程
高考频度：★★★★★ 难易程度：★★★★☆
一、考题分析
化学工艺流程试题是全国卷的必考题型。化学工艺流程是将化工生产过程中主要生产阶
段以流程框图形式呈现出来。涉及的知识包含元素及其化合物的性质、制备、分离提纯等化
学问题。试题涉及的知识面多而杂，难度较大。
二、近五年考点分布分析
全
国
卷
年份 题
号
考点分布
制备型流
程
结合反应
原理型
其他无机
综合型
涉及元素及
特殊物质
**
Exp
ress
ion
is
faul
ty
**
2020 26 √V、钒酸铵
2019 26 √ B、Mg、硼酸
2018 27 √ √ S 焦亚硫酸钠
2017 27 √ Li 钛铁矿
2016 27 √ √ Cl、NaClO2
**
Exp
ress
ion
is
faul
ty
**
2020 26 氯及其化合
物
Cl、Cl2O、ClO2、NaC
lO2等
2019 26 √ Ba、S 立德粉
2018 26 √ √ Zn 闪锌矿
2017 26 √Ca 水泥
2016 26 √ √ N2H4
**
Exp
ress
ion
is
faul
ty
**
2020 27 √Ni、硫酸镍晶体
2019 26 √ Mn、硫酸锰
2018 27 √ √ I KIO3
2017 27 √ Cr 铬铁矿
2 016 28 √V、V2O5
1．（2020 年全国 1卷）钒具有广泛用途。黏土钒矿中，钒以+3、+4、+5 价的化合物存在，还包括钾、镁
的铝硅酸盐，以及 SiO2、Fe3O4。采用以下工艺流程可由黏土钒矿制备 NH4VO3。
该工艺条件下，溶液中金属离子开始沉淀和完全沉淀的 pH 如下表所示：
金属离子 Fe3+ Fe2+ Al3+ Mn2+
开始沉淀 pH 1.9 7.0 3.0 8.1
完全沉淀 pH 3.2 9.0 4.7 10.1
回答下列问题：
(1)“酸浸氧化”需要加热，其原因是___________。
(2)“酸浸氧化”中，VO+和VO2+被氧化成 ，同时还有___________离子被氧化。写出 VO+转化为
反应的离子方程式___________。
(3)“中和沉淀”中，钒水解并沉淀为 ，随滤液②可除去金属离子
K+、Mg2+、Na+、___________，以及部分的___________。
(4)“沉淀转溶”中， 转化为钒酸盐溶解。滤渣③的主要成分是___________。
(5)“调pH”中有沉淀生产，生成沉淀反应的化学方程式是___________。
(6)“沉钒”中析出 NH4VO3晶体时，需要加入过量 NH4Cl，其原因是___________。
【答案】加快酸浸和氧化反应速率（促进氧化完全） Fe2+ VO++MnO2+2H+= +Mn2++H2O Mn2+
Fe3+、Al3+ Fe(OH)3 NaAlO2+HCl+H2O=NaCl+Al(OH)3↓或Na[Al(OH)4]+HCl= NaCl+Al(OH)3↓+H2O 利用
同离子效应，促进 NH4VO3尽可能析出完全
【分析】
黏土钒矿中，钒以+3、+4、+5 价的化合物存在，还包括钾、镁的铝硅酸盐，以及 SiO2、Fe3O4，用
30%H2SO4和MnO2“酸浸氧化”时VO+和VO2+被氧化成 ，Fe3O4与硫酸反应生成的 Fe2+被氧化成
Fe3+，SiO2此过程中不反应，滤液①中含有 、K+、Mg2+、Al3+、Fe3+、Mn2+、 ；滤液①中加入
NaOH 调节 pH=3.0~3.1，钒水解并沉淀为 V2O5·xH2O，根据表中提供的溶液中金属离子开始沉淀和完全沉
淀的 pH，此过程中 Fe3+部分转化为 Fe(OH)3沉淀，部分 Al3+转化为 Al(OH)3沉淀，滤液②中含有
K+、Na+、Mg2+、Al3+、Fe3+、Mn2+、 ，滤饼②中含 V2O5·xH2O、Fe(OH)3、Al(OH)3，滤饼②中加入
NaOH 使pH>13，V2O5·xH2O转化为钒酸盐溶解，Al(OH)3转化为 NaAlO2，则滤渣③的主要成分为
Fe(OH)3；滤液③中含钒酸盐、偏铝酸钠，加入 HCl 调pH=8.5，NaAlO2转化为 Al(OH)3沉淀而除去；最后
向滤液④中加入 NH4Cl“沉钒”得到 NH4VO3。
【详解】
(1)“酸浸氧化”需要加热，其原因是：升高温度，加快酸浸和氧化反应速率（促进氧化完全），故答案为：
加快酸浸和氧化反应速率（促进氧化完全）；
(2)“酸浸氧化”中，钒矿粉中的 Fe3O4与硫酸反应生成 FeSO4、Fe2(SO4)3和水，MnO2具有氧化性，Fe2+具有
还原性，则 VO+和VO2+被氧化成 的同时还有 Fe2+被氧化，反应的离子方程式为 MnO2+2Fe2+
+4H+=Mn2++2Fe3++2H2O；VO+转化为 时，钒元素的化合价由+3 价升至+5 价，1molVO+失去 2mol 电子，
MnO2被还原为 Mn2+，Mn 元素的化合价由+4 价降至+2 价，1molMnO2得到 2mol 电子，根据得失电子守恒、
原子守恒和电荷守恒，VO+转化为 反应的离子方程式为 VO++MnO2+2H+= +Mn2++H2O，故答案为：
Fe2+，VO++MnO2+2H+= +Mn2++H2O；
(3)根据分析，“中和沉淀”中，钒水解并沉淀为 V2O5·xH2O，随滤液②可除去金属离子
K+、Mg2+、Na+、Mn2+，以及部分的 Fe3+、Al3+，故答案为：Mn2+，Fe3+、Al3+；
(4)根据分析，滤渣③的主要成分是 Fe(OH)3，故答案为：Fe(OH)3；
(5)“调pH”中有沉淀生成，是 NaAlO2与HCl 反应生成 Al(OH)3沉淀，生成沉淀反应的化学方程式是
NaAlO2+HCl+H2O=NaCl+Al(OH)3↓或Na[Al(OH)4]+HCl= NaCl+Al(OH)3↓+H2O，故答案为：
NaAlO2+HCl+H2O=NaCl+Al(OH)3↓或Na[Al(OH)4]+HCl= NaCl+Al(OH)3↓+H2O。
(6)“沉钒”中析出 NH4VO3晶体时，需要加入过量 NH4Cl，其原因是：增大 NH4+离子浓度，利用同离子效应，
促进 NH4VO3尽可能析出完全，故答案为：利用同离子效应，促进 NH4VO3尽可能析出完全。
2．（2020 年全国 2卷）化学工业为疫情防控提供了强有力的物质支撑。氯的许多化合物既是重要化工原
料，又是高效、广谱的灭菌消毒剂。回答下列问题：
(1)氯气是制备系列含氯化合物的主要原料，可采用如图(a)所示的装置来制取。装置中的离子膜只允许____
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