2022年高考專題深度剖析

賴陸鋒

根據(jù)題干信息書寫陌生的方程式是每年高考的必考點(diǎn)也是難點(diǎn)，其主要考查的知識(shí)包括元素及其化合物的性質(zhì)、氧化還原反應(yīng)、離子反應(yīng)等，綜合性強(qiáng)，能力要求高。化學(xué)工藝流程題中書寫陌生方程式的必要信息隱藏在流程中，所以解題時(shí)首先要學(xué)會(huì)發(fā)掘流程中的信息，然后再根據(jù)相應(yīng)的知識(shí)進(jìn)一步作答。

一、近兩年高考工藝流程題情境方程式匯總

二、書寫步驟

1. 根據(jù)流程示意圖分析被提純和雜質(zhì)元素在各工序中的存在形式，書寫出對(duì)應(yīng)工序的部分已知反應(yīng)物和生成物。

2. 在已知反應(yīng)物和生成物中分析反應(yīng)前后元素化合價(jià)變化，確定反應(yīng)類型。

（1）若化合價(jià)未發(fā)生變化：非氧化還原反應(yīng)。則根據(jù)元素種類及原子個(gè)數(shù)守恒推斷其它未知產(chǎn)物并進(jìn)行配平。

（2）若化合價(jià)發(fā)生了變化：氧化還原反應(yīng)。

①根據(jù)已知物質(zhì)中元素化合價(jià)的變化按“氧化劑+還原劑→氧化產(chǎn)物+還原產(chǎn)物”推斷未知物質(zhì)。

②根據(jù)得失電子守恒配平兩劑兩產(chǎn)物。

③根據(jù)電荷守恒和反應(yīng)物的酸堿性，在方程式左邊或右邊補(bǔ)充H+、OH-并配平。

④根據(jù)元素種類及原子個(gè)數(shù)守恒推斷其它未知產(chǎn)物并進(jìn)行配平。

三、熟記常見(jiàn)的氧化劑及對(duì)應(yīng)的還原產(chǎn)物、還原劑及對(duì)應(yīng)的氧化產(chǎn)物

四、典例剖析

【例1】（2022年全國(guó)甲卷第26題節(jié)選）硫酸鋅（ZnSO4）是制備各種含鋅材料的原料，在防腐、電鍍、醫(yī)學(xué)上有諸多應(yīng)用。硫酸鋅可由菱鋅礦制備。菱鋅礦的主要成分為ZnCO3，雜質(zhì)為SiO2以及Ca、Mg、Fe、Cu等的化合物。其制備流程如下：

本題中所涉及離子的氯氧化物溶度積常數(shù)如下表：

回答下列問(wèn)題：

（1）菱鋅礦焙燒生成氧化鋅的化學(xué)方程式為_(kāi)______。

（2）向80～90°C的濾液①中分批加入適量KMnO4溶液充分反應(yīng)后過(guò)濾，濾渣②中有MnO2，該步反應(yīng)的離子方程式為_(kāi)______。

【解析】由題干信息，流程的目的是制備硫酸鋅（ZnSO4），原材料為菱鋅礦（主要成分為ZnCO3），所以確定被提純的元素是Zn，雜質(zhì)元素為Si、Ca、Mg、Fe、Cu等。經(jīng)過(guò)“焙燒”和加入H2SO4“浸取”后，得到含Zn2+、Ca2+、Mg2+、Fe2+、Fe3+、Cu2+的溶液，加入物質(zhì)X調(diào)節(jié)pH=5，結(jié)合表格數(shù)據(jù)，過(guò)濾得到Fe（OH）3、CaSO4、SiO2的濾渣①，濾液①中主要含有Zn2+、Cu2+、Mg2+、Ca2+、Fe2+。

（1）在“焙燒”工序中，結(jié)合流程圖分析，反應(yīng)物為菱鋅礦（主要成分為ZnCO3），生成物之一為ZnO：ZnCO3→ZnO，分析化合價(jià)發(fā)現(xiàn)各元素的化合價(jià)未發(fā)生變化，故確定該反應(yīng)非氧化還原反應(yīng)，根據(jù)C元素質(zhì)量守恒推斷另外的產(chǎn)物為CO2，所以該反應(yīng)方程式為ZnCO3ZnO+CO2↑。

（2）“氧化過(guò)濾”工序中已知反應(yīng)物為KMnO4和生成物為MnO2，MnO4-→MnO2，解題步驟：

第一步：分析反應(yīng)前后元素化合價(jià)變化，確定反應(yīng)類型。Mn元素化合價(jià)由+7降為+4，確定該反應(yīng)為氧化還原反應(yīng)。

第二步：根據(jù)已知物質(zhì)中元素化合價(jià)的變化按“氧化劑+還原劑——氧化產(chǎn)物+還原產(chǎn)物”推斷未知物質(zhì)。KMnO4為氧化劑，MnO2為還原產(chǎn)物，缺還原劑和氧化產(chǎn)物。濾液①中主要含有Zn2+、Cu2+、Mg2+、Ca2+、Fe2+。能被KMnO4氧化的只有Fe2+，所以還原劑為Fe2+，結(jié)合流程圖中產(chǎn)生了“濾渣2”，所以推斷氧化產(chǎn)物為Fe（OH）3。Fe2++ MnO4-→Fe（OH）3↓+MnO2↓。

第三步：得失電子守恒配平兩劑兩產(chǎn)物

第四步：電荷守恒配平和根據(jù)反應(yīng)物的酸堿性，在方程式左邊或右邊補(bǔ)充H+、OH-或H2O等。在“浸取”和“調(diào)pH=5過(guò)濾”的工序中，溶液均呈酸性，所以書寫離子方程式要用H+配平兩邊電荷，在第三步中方程式左邊含5個(gè)正電荷，所以在右邊補(bǔ)充5H+， 即：3Fe2++ MnO4-→3Fe（OH）3↓+MnO2↓+5H+。

第五步：根據(jù)元素種類及原子個(gè)數(shù)守恒推斷其它未知產(chǎn)物并進(jìn)行配平。方程式右邊有H元素，所以左邊補(bǔ)充H2O，即：3Fe2++ MnO4-+7H2O=3Fe（OH）3↓+MnO2↓+5H+。

【答案】（1）ZnCO3ZnO+CO2↑

（2）3Fe2++ MnO4-+7H2O=3Fe（OH）3↓+MnO2↓+5H+

五、2022年高考真題解析

1.（2022年湖南高考第17題節(jié)選）鈦（Ti）及其合金是理想的高強(qiáng)度、低密度結(jié)構(gòu)材料。以鈦渣（主要成分為TiO2，含少量V、Si和Al的氧化物雜質(zhì)）為原料，制備金屬鈦的工藝流程如下：

已知“降溫收塵”后，粗TiCl4中含有幾種物質(zhì)的沸點(diǎn)：

回答下列問(wèn)題：

（1）TiO2與C、Cl2，在600°C的沸騰爐中充分反應(yīng)后，混合氣體中各組分的分壓如下表：

該溫度下，TiO2與C、Cl2反應(yīng)的總化學(xué)方程式為_(kāi)______。

（2）“除釩”過(guò)程中的化學(xué)方程式為_(kāi)______。

【解析】（1）已知的反應(yīng)物有TiO2與C、Cl2，根據(jù)表中數(shù)據(jù)可知，生成物為TiCl4、CO和CO2，根據(jù)相同條件下氣體的壓強(qiáng)之比是物質(zhì)的量之比可知TiCl4、CO和CO2的物質(zhì)的量之比約是5 ∶ 2 ∶ 4，所以TiO2與C、Cl2反應(yīng)的總化學(xué)方程式為5TiO2+6C+10Cl25TiCl4+2CO+4CO2。

（2）根據(jù)流程示意圖中的信息，“降溫收塵”后釩元素主要以VOCl3形式存在，所以“除釩”工序中已知反應(yīng)物為VOCl3和Al，生成物為VOCl2，V元素化合價(jià)由+5降為+4，VOCl3為氧化劑，還原產(chǎn)物為VOCl2，Al為還原劑，根據(jù)元素守恒推斷出氧化產(chǎn)物為AlCl3，最后根據(jù)得失電子守恒和元素守恒配平方程式：3VOCl3+Al=3VOCl2+AlCl3。

【答案】（1）5TiO2+6C+10Cl25TiCl4+2CO+4CO2

（2）3VOCl3+Al=3VOCl2+AlCl3

2.（2022年廣東高考第18題節(jié)選）稀土（RE）包括鑭、釔等元素，是高科技發(fā)展的關(guān)鍵支撐。我國(guó)南方特有的稀土礦可用離子交換法處理，一種從該類礦（含鐵、鋁等元素）中提取稀土的工藝如下：

已知：月桂酸（C11H23COOH）熔點(diǎn)為44°C;月桂酸和（C11H23COO）3RE均難溶于水。該工藝條件下，稀土離子保持+3價(jià)不變;（C11H23COO）2Mg的KSP=1.8×10-8，Al（OH）3開(kāi)始溶解時(shí)的pH為8.8;有關(guān)金屬離子沉淀的相關(guān)pH見(jiàn)下表。

“過(guò)濾1”前，用NaOH溶液調(diào)pH至_______的范圍內(nèi)，該過(guò)程中Al3+發(fā)生反應(yīng)的離子方程式為_(kāi)______。

【解析】由表中數(shù)據(jù)可知，Al3+沉淀完全的pH為4.7，而RE3+開(kāi)始沉淀的pH為6.2～7.4，所以為保證Fe3+、Al3+沉淀完全，且RE3+不沉淀，要用NaOH溶液調(diào)pH至4.7≤pH<6.2的范圍內(nèi)，該過(guò)程中Al3+發(fā)生反應(yīng)的離子方程式為Al3++3OH- =Al（OH）3↓。

【答案】4.7≤pH<6.2 ? ? Al3++3OH-=Al（OH）3↓

3.（2022年全國(guó)乙卷第26題節(jié)選）廢舊鉛蓄電池的鉛膏中主要含有PbSO4、PbO2、PbO和Pb。還有少量Ba、Fe、Al的鹽或氧化物等。為了保護(hù)環(huán)境、充分利用鉛資源，通過(guò)下圖流程實(shí)現(xiàn)鉛的回收。

一些難溶電解質(zhì)的溶度積常數(shù)如下表：

回答下列問(wèn)題：

（1）在“脫硫”中PbSO4轉(zhuǎn)化反應(yīng)的離子方程式為_(kāi)_______。

（2）在“酸浸”中，除加入醋酸（HAc），還要加入H2O2。H2O2促進(jìn)了金屬Pb在醋酸中轉(zhuǎn)化為Pb（Ac）2，其化學(xué)方程式為_(kāi)_______。

【解析】（1）流程的目的是提純Pb 元素除去Ba、Fe、Al等元素的雜質(zhì)，“脫硫”工序中，已知反應(yīng)物為PbSO4和NaCO3，由一些難溶電解質(zhì)的溶度積常數(shù)的數(shù)據(jù)可知，Ksp（PbCO3）=7.4×10-14，Ksp（PbSO4）=2.5×10-8，Ksp（PbSO4）﹥Ksp（PbCO3），根據(jù)難溶電解質(zhì)可轉(zhuǎn)化為更難溶的電解質(zhì)，所以碳酸鈉溶液與硫酸鉛反應(yīng)生成碳酸鉛和硫酸鈉，離子方程式為：PbSO4（s）+CO（aq）=PbCO3（s）+SO（aq）。

（2）在“酸浸”工序中，根據(jù)信息已知反應(yīng)物為H2O2和金屬Pb，生成物為Pb（Ac）2，Pb+H2O2→Pb（Ac）2，Pb元素化合價(jià)由0變?yōu)?2，該反應(yīng)為氧化還原反應(yīng)，氧化劑H2O2對(duì)應(yīng)的還原產(chǎn)物為H2O，最后依據(jù)得失電子守恒和原子個(gè)數(shù)守恒可得出反應(yīng)的化學(xué)方程式為：Pb+H2O2+2HAc=Pb（Ac）2+2H2O。

【答案】（1）PbSO4（s）+CO（aq）= PbCO3（s）+SO（aq）

（2）Pb+H2O2+2HAc=Pb（Ac）2+2H2O

責(zé)任編輯 李平安