化学工艺流程 题型一 工艺流程中陌生方程式的书写(解析版)Word（26页）

题型一 工艺流程中陌生方程式的书写 一、识记常见氧化剂、还原剂及产物预测 1．常见的氧化剂及还原产物预测 氧化剂 KMnO4 (酸性) K2Cr2O7 (酸性) 浓硝酸 稀硝酸 H2O2 X2 (卤素) NaClO (或ClO－) KClO3 Fe3＋ PbO2 对应还 原产物 Mn2＋ Cr3＋ NO2 NO H2O X－ Cl－ Cl－ Fe2＋ Pb2＋ 2．常见的还原剂及氧化产物预测 还原剂 Fe2＋ SO2 SO S2O S2－ H2C2O4 H2O2 I－ CO NH3 陌生方程式的书写是高考题中常见的题型，往往通过陌生情境下题干语言或化工流程，给出反 应发生的环境，写出反应的化学方程式。书写一些不曾熟悉的化学反应方程式的过程，实际是对信 息的加工过程，由于信息题大多数是由题干和若干问题两部分组成，其中题干给出一系列解题所要 的条件、知识、启发性提示等。陌生情景中的化学方程式在书写时，要先根据材料信息写出反应物 与生成物的化学式，然后再去配平即可。审题耐心，准确提取试题相关信息。 (H2SO3) (H2S) (HI) 对应氧 化产物 Fe3＋ SO SO SO S CO2 O2 I2 CO2 N2或 NO 二、陌生非氧化还原反应方程式的书写 运用“证据 推理 符号”思路，书写新情境化学方程式的基本思路为：“读取”流程中的有效 信息(证据)，找出主要的反应物和生成物(推理)，再依据质量守恒定律和电荷守恒规律写出反应的化学(离 子)方程式，书写步骤如下： 第一步：分析流程图的入口和出口，确定反应物和生成物以及反应条件。有些生成物可依据物质类别 通性及元素价态规律判断 第二步：初步表示出反应过程：反应物I+反应物Ⅱ→生成物I+生成物Ⅱ 关注箭头的指向：箭头指入→反应物，箭头指出→生成物。 (1)氧化还原反应：熟练应用氧化还原规律，①判断产物，②根据化合价升降相等配平。 (2)非氧化还原反应：结合物质性质和反应实际判断产物。 第三步：①氧化还原反应依据电子守恒(升价=降价)、电荷守恒(补H+或OH-)，原子守恒配平；②非氧 化还原反应主要依据电荷守恒和原子守恒，不起缺失物质，配平方程式 三、“补缺”的技巧 缺项化学方程式的配平：配平化学方程式时，有时要用H+、OH-、H2O 来使化学方程式两边电荷及原 子守恒，总的原则是酸性溶液中不能出现OH-，碱性溶液中不能出现H+，具体方法如下 酸性环境 碱性环境 反应物中少氧 左边加H2O，右边加H+ 左边加OH-，右边加H2O 反应物中多氧 左边加H+，右边加H2O 左边加H2O，右边加OH- 1．(2023•山东卷，18 节选) (2)已知电负性Cl＞H＞Si，SiHCl3在浓 溶液中发生反应的化学方程 式为______________________________。 【答案】(2)SiHCl3+5NaOH =Na2SiO3+3NaCl+H2↑+2H2O 【解析】(2)已知电负性Cl＞H＞Si，则SiHCl3中氯元素的化合价为-1，H 元素的化合价为-1，硅元素 化合价为+4，所以氢氧化钠溶液和SiHCl3反应时，要发生氧化还原反应，得到氯化钠、硅酸钠和氢气，化 学方程式为：SiHCl3+5NaOH =Na2SiO3+3NaCl+H2↑+2H2O； 2．(2023•江苏卷，17 节选)空气中CO2含量的控制和CO2资源利用具有重要意义。 (1)燃煤烟气中CO2的捕集可通过如下所示的物质转化实现。 “吸收”后所得的KHCO3溶液与石灰乳反应的化学方程式为___________；载人航天器内，常用LiOH 固体而很少用KOH 固体吸收空气中的CO2，其原因是___________。 【答案】(1)①KHCO3+Ca(OH)2= CaCO3+KOH+H2O ②相同质量的LiOH 固体可吸收更多二氧化碳 【解析】(1)由图可知“吸收”后所得的KHCO3溶液与石灰乳反应生成碳酸钙用于煅烧产生二氧化碳， 产物KOH 可回收利用，故化学方程式为KHCO3+Ca(OH)2= CaCO3+KOH+H2O。载人航天器内，常用LiOH 固体而很少用KOH 固体吸收空气中的CO2的原因为相同质量的LiOH 固体可吸收更多二氧化碳。 3．(2023•全国乙卷，27 节选)LiMn2O4作为一种新型锂电池正极材料受到广泛关注。由菱锰矿 (MnCO3，含有少量Si、Fe、Ni、Al 等元素)制备LiMn2O4的流程如下： (5)在电解槽中，发生电解反应的离子方程式为_______。随着电解反应进行，为保持电解液成分稳定， 应不断_______。电解废液可在反应器中循环利用。 (6)缎烧窑中，生成LiMn2O4反应的化学方程式是_______。 【答案】(5) Mn2++2H2O H2↑+MnO2↓+2H+ 加入Mn(OH)2 (6)2Li2CO3+8MnO2 4LiMn2O4+2CO2↑+O2↑ 【解析】(5)在电解槽中，Mn2+发生反应生成MnO2，反应的离子方程式为Mn2++2H2O H2↑+MnO2↓+2H+；电解时电解液中Mn2+大量减少，H+大量增加，需要加入Mn(OH)2以保持电解液成分的 稳定；(6)煅烧窑中MnO2与Li2CO3发生反应生成LiMn2O4，反应的化学方程式为2Li2CO3+8MnO2 4LiMn2O4+2CO2↑+O2↑。 4． (2023•广东卷，18 节选)Ni、Co 均是重要的战略性金属。从处理后的矿石硝酸浸取液(含Ni2+、 Co2+、Al3+、Mg2+)中，利用氨浸工艺可提取Ni、Co，并获得高附加值化工产品。工艺流程如下： 已知：氨性溶液由NH3·H2O、(NH4)2SO3和(NH4)2CO3配制。常温下，Ni2+、Co2+、Co3+与NH3形成可溶 于水的配离子：lgKb(NH3·H2O)=-4.7；Co (OH)2易被空气氧化为Co (OH)3； (3)“氨浸”时，由Co (OH)3转化为[Co (NH3)6]2+的离子方程式为 。 【答案】(3) 2Co(OH)3 +12 NH3·H2O +SO3 2-=2[Co (NH3)6]2++SO4 2-+13H2O+4OH- 或2Co(OH)3 +8 NH3·H2O +4NH4 ++SO3 2-=2[Co (NH3)6]2++SO4 2-+13H2O 【解析】(3)“氨浸”时，Co(OH)3与亚硫酸根发生氧化还原反应，再与氨水反应生成[Co (NH3)6]2+，则 由Co(OH)3转化为[Co (NH3)6]2+的离子方程式为2Co(OH)3 +12 NH3·H2O +SO3 2-=2[Co (NH3)6]2++SO4 2- +13H2O+4OH- 或2Co(OH)3 +8 NH3·H2O +4NH4 ++SO3 2-=2[Co (NH3)6]2++SO4 2-+13H2O； 5．(2022•湖北省选择性考试，16 节选)(4)有同学建议用“侯氏制碱法”的原理制备Li2CO3。查阅资料 后，发现文献对常温下的Li2CO3有不同的描述：①是白色固体；②尚未从溶液中分离出来。为探究 LiHCO3的性质，将饱和 溶液与饱和NaHCO3溶液等体积混合，起初无明显变化，随后溶液变浑浊并伴 有气泡冒出，最终生成白色沉淀。上述现象说明，在该实验条件下LiHCO3___________(填“稳定”或“不 稳定”)，有关反应的离子方程式为___________。 【答案】(4) 不稳定 Li+ + HCO3 - = LiHCO3，2LiHCO3 = Li2CO3↓ + CO2↑+ H2O 【解析】(4)饱和LiCl 和饱和NaHCO3等体积混合后，产生了LiHCO3和NaCl，随后LiHCO3分解产生 了CO2和Li2CO3。 6．(2022•河北省选择性考试，15 节选)以焙烧黄铁矿FeS2(杂质为石英等)产生的红渣为原料制备铵铁蓝 Fe(NH4)Fe(CN)6颜料。工艺流程如下： (3)还原工序中，不生成S 单质的反应的化学方程式为_______。 (5)沉铁工序产生的白色沉淀Fe(NH4)2Fe(CN)6中 的化合价为_______，氧化工序发生反应的离子方程 式为_______。 【答案】(3)7Fe2(SO4)3+FeS2+8H2O=15FeSO4+8H2SO4 (5) +2； Fe(NH4)2Fe(CN)6+ClO-+2H+=Fe(NH4)Fe(CN)6+H2O+Cl-+NH4 + 【解析】(3)由分析可知，还原工序中，不产生S 单质沉淀，则硫元素被氧化为SO4 2-，反应原理为： 14Fe3++FeS2+8H2O=15Fe2++2 SO4 2-+16H+，故化学方程式为：7Fe2(SO4)3+FeS2+8H2O=15FeSO4+8H2SO4；(5)沉 铁工序中产生的白色沉淀Fe(NH4)2Fe(CN)6中Fe 的化合价为+2 价和[Fe(CN)6]4-中的+3 价，由分析可知，氧 化工序所发生的离子方程式为：6Fe(NH4)2Fe(CN)6+ ClO3 - +6H+=6Fe(NH4)Fe(CN)6+3H2O+Cl-+6 NH4 +。 7．(2021·全国甲卷，26 节选)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： 以NaIO3为原料制备I2的方法是：先向NaIO3溶液中加入计量的NaHSO3，生成碘化物；再向混合溶液 中加入NaIO3溶液，反应得到I2。上述制备I2的总反应的离子方程式为___________________________。 【答案】2IO＋5HSO===I2＋5SO＋3H＋＋H2O 【解析】先向NaIO3溶液中加入计量的NaHSO3，生成碘化物即含I－的物质；再向混合溶液(含I－)中加 入NaIO3溶液，反应得到I2，上述制备I2的两个反应中I－为中间产物，总反应为IO 与HSO 发生氧化还原 反应，生成SO 和I2，根据得失电子守恒、电荷守恒及原子守恒配平离子方程式即可得：2IO＋5HSO===I2 ＋5SO＋3H＋＋H2O。 8．(2021·全国乙卷，26 节选)磁选后的炼铁高钛炉渣，主要成分有TiO2、SiO2、Al2O3、MgO、CaO 以 及少量的Fe2O3。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 Fe3＋ Al3＋ Mg2＋ Ca2＋ 开始沉淀的pH 2.2 3.5 9.5 12.4 沉淀完全(c＝1.0×10－5 mol·L－1)的pH 3.2 4.7 11.1 13.8 回答下列问题： “焙烧”中，TiO2、SiO2 几乎不发生反应，Al2O3、 MgO、CaO、 Fe2O3 转化为相应的硫酸盐。写出 Al2O3转化为NH4Al(SO4)2的化学方程式：__________________________________。 【答案】Al2O3＋4(NH4)2SO4=====2NH4Al(SO4)2＋6NH3↑＋3H2O↑ 【解析】氧化铝转化为硫酸铝铵发生的反应为氧化铝、硫酸铵在高温条件下反应生成硫酸铝铵、氨气 和水，反应的化学方程式为Al2O3＋4(NH4)2SO4=====2NH4Al(SO4)2＋6NH3↑＋3H2O↑。 9．(2021·河北，15 节选)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。工艺流程如图： 回答下列问题： (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)。 【答案】(4)2Na ＋＋2CrO ＋2CO2 ＋H2O===Cr2O ＋2NaHCO3↓ (5)4Fe(CrO2)2 ＋7O2 ＋ 16NaHCO3=====8Na2CrO4＋2Fe2O3＋16CO2＋8H2O Na2CO3 【解析】(4)工序③中发生的反应为铬酸钠溶液与过量的二氧化碳反应生成重铬酸钠和碳酸氢钠沉淀， 反应的离子方程式为2Na＋＋2CrO＋2CO2＋H2O===Cr2O＋2NaHCO3↓。(5)碳酸氢钠代替高温连续氧化工序 中的氢氧化钠发生的主要反应为高温下Fe(CrO2)2与氧气和碳酸氢钠反应生成铬酸钠、氧化铁、二氧化碳和 水，反应的化学方程式为4Fe(CrO2)2＋7O2＋16NaHCO3=====8Na2CrO4＋2Fe2O3＋16CO2＋8H2O；若将碳酸 氢钠换为碳酸钠也能发生类似的反应。 10．(2021·湖南，17 节选)Ce2(CO3)3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CePO4形式存在，还含有SiO2、Al2O3、Fe2O3、CaF2等物质。以独居石为原料制备Ce2(CO3)3·nH2O 的工 艺流程如下： 回答下列问题： (5)“沉铈”过程中，生成Ce2(CO3)3·nH2O 的离子方程式为_______________________。 (6)滤渣Ⅱ的主要成分为FePO4，在高温条件下，Li2CO3、葡萄糖(C6H12O6)和FePO4 可制备电极材料 LiFePO4，同时生成CO 和H2O，该反应的化学方程式为________________________。 【答案】(5)6HCO ＋2Ce3 ＋＋(n －3)H2O===Ce2(CO3)3·nH2O ＋3CO2↑ (6)6FePO4 ＋3Li2CO3 ＋ C6H12O6=====9CO↑＋6H2O↑＋6LiFePO4 【解析】(5)用碳酸氢铵“沉铈”，则结合原子守恒、电荷守恒可知，生成Ce2(CO3)3·nH2O 的离子方程 式为6HCO＋2Ce3 ＋＋(n－3)H2O===Ce2(CO3)3·nH2O＋3CO2↑。(6)由在高温条件下，Li2CO3、葡萄糖 (C6H12O6)和FePO4可制备电极材料LiFePO4，同时生成CO 和H2O 可知，该反应中Fe 价态降低，C 价态部 分降低、部分升高，结合得失电子守恒、原子守恒可知该反应的化学方程式为6FePO4＋3Li2CO3＋ C6H12O6=====9CO↑＋6H2O↑＋6LiFePO4。 1． 1．(2024·浙江省浙江省舟山中学适应性考试节选) (3)已知浓盐酸和浓硝酸混合配制王水时也会产生亚 硝酰氯(NOCl)，写出该反应的化学方程式 。 【答案】(3)HNO3+3HCl(浓)=NOCl↑+Cl2↑+2H2O 【解析】(3)浓盐酸和浓硝酸混合配制王水时会产生亚硝酰氯，氮元素化合价降低，作氧化剂，则氯元 素会被氧化成氯气，反应方程式为：HNO3+3HCl(浓)=NOCl↑+Cl2↑+2H2O。 2．(2024·浙江省浙南名校联盟高三第一次联考节选)如图所示可以分离并回收废旧芯片中的几种贵金属。 已知，①HAuCl4是一种强酸：②Pd(NH3)2C12难溶。 请回答： (1)含金固体可溶于HNO3和NaCl 的混合溶液，并产生NO，请写出反应的离子方程式： 。 【答案】(1)Au+NO3 -+4Cl-+4H+=AuCl4 -+NO↑+2H2O 【解析】(1)含金固体可溶于HNO3和NaCl 的混合溶液，生成HAuCl4，并产生NO，根据氧化还原反应 配平可得该反应的离子方程式为Au+NO3 -+4Cl-+4H+=AuCl4 -+NO↑+2H2O。 3．(2024·浙江省诸暨市高三适应性考试节选)五羰基铁是一种黄色液体，熔点-20℃，沸点103℃，可 以用细铁粉和 制备，流程如下： (4)写出反应③的方程式： 。 【答案】(4)Fe(CO)5+3NaOH =NaHFe(CO)4+Na2CO3+H2O 【解析】(3)由于化合物A 的1 个分子中含有1 个Fe-Fe 键，和3 个成桥的羰基，同时每个Fe 被6 个CO 分子以略变形的八面体所包围，则A 形成9 个配位键，则A 的分子式为Fe2(CO)9。 4．(2024· 江浙高中(县中)发展共同体高三联考节选)Ni、Co 均是重要的战略性金属。从处理后的矿石 硝酸浸取液(含Ni2+、Co2+、Mg2+)中，利用氨浸工艺可提取Ni、Co，并获得高附加值化工产品。工艺流程 如下： 已知：①氨性溶液由NH3·H2O、(NH4)2SO3和(NH4)2CO3配制。 ②常温下，Ni2+、Co2+、Co3+均可与NH3形成可溶于水的配离子。 (3)“氨浸”时，由Co(OH)3转化为[Co(NH3)6]2+的离子方程式为 。 【答案】(3) 2Co(OH)3+12NH3⋅H2O+SO4 2-=2[Co(NH3)6]2++SO4 2-+4OH−+13H2O 或 2Co(OH)3+8NH3⋅H2O+4NH4 ++SO4 2-=2[Co(NH3)6]2++SO4 2-+13H2O 【解析】(3)氨浸过程中Co(OH)3转化为[Co(NH3)6]2+，SO3 2-被氧化成SO4 2-，离子方程式为 2Co(OH)3+12NH3⋅H2O+SO4 2-=2[Co(NH3)6]2++SO4 2-+4OH−+13H2O 或2Co(OH)3+8NH3⋅H2O+4NH4 ++SO4 2- =2[Co(NH3)6]2++SO4 2-+13H2O。 5．(2024·浙江省Z20 名校联盟高三联考节选)高氯酸三碳酰肼合镍(GTN)的组成可表示为[Ni(CHZ3) ( ClO4)2]，其中CHZ 为碳酰肼(结构简式为： )。已知N2H4、NH2OH (羟胺)具有类似于 NH3的碱性。 (1)请用方程式解释羟胺水溶液呈碱性 。工业上常用尿素和NaClO - NaOH 溶液反应实现转化2 得到N2H4和两种常见钠盐，反应的化学方程式为 。 【答案】(1) NH2OH+H2O NH3OH++OH- CO(NH2)2+2NaOH+NaClO=NaCl+N2H4+Na2CO3+H2O 或 CO(NH2)2+NaOH+NaClO=NaCl+N2H4+NaHCO3 【解析】(1)羟胺有类似于NH3的碱性，会与水反应，方程式为NH2OH+H2O NH3OH++OH-；② 根据元素守恒可得方程式为CO(NH2)2+2NaOH+NaClO=NaCl+N2H4+Na2CO3+H2O 或 CO(NH2)2+NaOH+NaClO=NaCl+N2H4+NaHCO3。 6．(2024·浙江省金丽衢十二校高三联考模拟预测)工业上以制作印刷电路的废液(含Fe3+、Cu2+、Fe2+、 Cl-