2022年高考专题深度剖析

赖陆锋

根据题干信息书写陌生的方程式是每年高考的必考点也是难点，其主要考查的知识包括元素及其化合物的性质、氧化还原反应、离子反应等，综合性强，能力要求高。化学工艺流程题中书写陌生方程式的必要信息隐藏在流程中，所以解题时首先要学会发掘流程中的信息，然后再根据相应的知识进一步作答。

一、近两年高考工艺流程题情境方程式汇总

二、书写步骤

1. 根据流程示意图分析被提纯和杂质元素在各工序中的存在形式，书写出对应工序的部分已知反应物和生成物。

2. 在已知反应物和生成物中分析反应前后元素化合价变化，确定反应类型。

（1）若化合价未发生变化：非氧化还原反应。则根据元素种类及原子个数守恒推断其它未知产物并进行配平。

（2）若化合价发生了变化：氧化还原反应。

①根据已知物质中元素化合价的变化按“氧化剂+还原剂→氧化产物+还原产物”推断未知物质。

②根据得失电子守恒配平两剂两产物。

③根据电荷守恒和反应物的酸碱性，在方程式左边或右边补充H+、OH-并配平。

④根据元素种类及原子个数守恒推断其它未知产物并进行配平。

三、熟记常见的氧化剂及对应的还原产物、还原剂及对应的氧化产物

四、典例剖析

【例1】（2022年全国甲卷第26题节选）硫酸锌（ZnSO4）是制备各种含锌材料的原料，在防腐、电镀、医学上有诸多应用。硫酸锌可由菱锌矿制备。菱锌矿的主要成分为ZnCO3，杂质为SiO2以及Ca、Mg、Fe、Cu等的化合物。其制备流程如下：

本题中所涉及离子的氯氧化物溶度积常数如下表：

回答下列问题：

（1）菱锌矿焙烧生成氧化锌的化学方程式为_______。

（2）向80～90°C的滤液①中分批加入适量KMnO4溶液充分反应后过滤，滤渣②中有MnO2，该步反应的离子方程式为_______。

【解析】由题干信息，流程的目的是制备硫酸锌（ZnSO4），原材料为菱锌矿（主要成分为ZnCO3），所以确定被提纯的元素是Zn，杂质元素为Si、Ca、Mg、Fe、Cu等。经过“焙烧”和加入H2SO4“浸取”后，得到含Zn2+、Ca2+、Mg2+、Fe2+、Fe3+、Cu2+的溶液，加入物质X调节pH=5，结合表格数据，过滤得到Fe（OH）3、CaSO4、SiO2的滤渣①，滤液①中主要含有Zn2+、Cu2+、Mg2+、Ca2+、Fe2+。

（1）在“焙烧”工序中，结合流程图分析，反应物为菱锌矿（主要成分为ZnCO3），生成物之一为ZnO：ZnCO3→ZnO，分析化合价发现各元素的化合价未发生变化，故确定该反应非氧化还原反应，根据C元素质量守恒推断另外的产物为CO2，所以该反应方程式为ZnCO3ZnO+CO2↑。

（2）“氧化过滤”工序中已知反应物为KMnO4和生成物为MnO2，MnO4-→MnO2，解题步骤：

第一步：分析反应前后元素化合价变化，确定反应类型。Mn元素化合价由+7降为+4，确定该反应为氧化还原反应。

第二步：根据已知物质中元素化合价的变化按“氧化剂+还原剂——氧化产物+还原产物”推断未知物质。KMnO4为氧化剂，MnO2为还原产物，缺还原剂和氧化产物。滤液①中主要含有Zn2+、Cu2+、Mg2+、Ca2+、Fe2+。能被KMnO4氧化的只有Fe2+，所以还原剂为Fe2+，结合流程图中产生了“滤渣2”，所以推断氧化产物为Fe（OH）3。Fe2++ MnO4-→Fe（OH）3↓+MnO2↓。

第三步：得失电子守恒配平两剂两产物

第四步：电荷守恒配平和根据反应物的酸碱性，在方程式左边或右边补充H+、OH-或H2O等。在“浸取”和“调pH=5过滤”的工序中，溶液均呈酸性，所以书写离子方程式要用H+配平两边电荷，在第三步中方程式左边含5个正电荷，所以在右边补充5H+， 即：3Fe2++ MnO4-→3Fe（OH）3↓+MnO2↓+5H+。

第五步：根据元素种类及原子个数守恒推断其它未知产物并进行配平。方程式右边有H元素，所以左边补充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年高考真题解析

1.（2022年湖南高考第17题节选）钛（Ti）及其合金是理想的高强度、低密度结构材料。以钛渣（主要成分为TiO2，含少量V、Si和Al的氧化物杂质）为原料，制备金属钛的工艺流程如下：

已知“降温收尘”后，粗TiCl4中含有几种物质的沸点：

回答下列问题：

（1）TiO2与C、Cl2，在600°C的沸腾炉中充分反应后，混合气体中各组分的分压如下表：

该温度下，TiO2与C、Cl2反应的总化学方程式为_______。

（2）“除钒”过程中的化学方程式为_______。

【解析】（1）已知的反应物有TiO2与C、Cl2，根据表中数据可知，生成物为TiCl4、CO和CO2，根据相同条件下气体的压强之比是物质的量之比可知TiCl4、CO和CO2的物质的量之比约是5 ∶ 2 ∶ 4，所以TiO2与C、Cl2反应的总化学方程式为5TiO2+6C+10Cl25TiCl4+2CO+4CO2。

（2）根据流程示意图中的信息，“降温收尘”后钒元素主要以VOCl3形式存在，所以“除钒”工序中已知反应物为VOCl3和Al，生成物為VOCl2，V元素化合价由+5降为+4，VOCl3为氧化剂，还原产物为VOCl2，Al为还原剂，根据元素守恒推断出氧化产物为AlCl3，最后根据得失电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年广东高考第18题节选）稀土（RE）包括镧、钇等元素，是高科技发展的关键支撑。我国南方特有的稀土矿可用离子交换法处理，一种从该类矿（含铁、鋁等元素）中提取稀土的工艺如下：

已知：月桂酸（C11H23COOH）熔点为44°C;月桂酸和（C11H23COO）3RE均难溶于水。该工艺条件下，稀土离子保持+3价不变;（C11H23COO）2Mg的KSP=1.8×10-8，Al（OH）3开始溶解时的pH为8.8;有关金属离子沉淀的相关pH见下表。

“过滤1”前，用NaOH溶液调pH至_______的范围内，该过程中Al3+发生反应的离子方程式为_______。

【解析】由表中数据可知，Al3+沉淀完全的pH为4.7，而RE3+开始沉淀的pH为6.2～7.4，所以为保证Fe3+、Al3+沉淀完全，且RE3+不沉淀，要用NaOH溶液调pH至4.7≤pH<6.2的范围内，该过程中Al3+发生反应的离子方程式为Al3++3OH- =Al（OH）3↓。

【答案】4.7≤pH<6.2     Al3++3OH-=Al（OH）3↓

3.（2022年全国乙卷第26题节选）废旧铅蓄电池的铅膏中主要含有PbSO4、PbO2、PbO和Pb。还有少量Ba、Fe、Al的盐或氧化物等。为了保护环境、充分利用铅资源，通过下图流程实现铅的回收。

一些难溶电解质的溶度积常数如下表：

回答下列问题：

（1）在“脱硫”中PbSO4转化反应的离子方程式为________。

（2）在“酸浸”中，除加入醋酸（HAc），还要加入H2O2。H2O2促进了金属Pb在醋酸中转化为Pb（Ac）2，其化学方程式为________。

【解析】（1）流程的目的是提纯Pb 元素除去Ba、Fe、Al等元素的杂质，“脱硫”工序中，已知反应物为PbSO4和NaCO3，由一些难溶电解质的溶度积常数的数据可知，Ksp（PbCO3）=7.4×10-14，Ksp（PbSO4）=2.5×10-8，Ksp（PbSO4）﹥Ksp（PbCO3），根据难溶电解质可转化为更难溶的电解质，所以碳酸钠溶液与硫酸铅反应生成碳酸铅和硫酸钠，离子方程式为：PbSO4（s）+CO（aq）=PbCO3（s）+SO（aq）。

（2）在“酸浸”工序中，根据信息已知反应物为H2O2和金属Pb，生成物为Pb（Ac）2，Pb+H2O2→Pb（Ac）2，Pb元素化合价由0变为+2，该反应为氧化还原反应，氧化剂H2O2对应的还原产物为H2O，最后依据得失电子守恒和原子个数守恒可得出反应的化学方程式为：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

责任编辑 李平安