2022年高考專題深度剖析

賴陸鋒

根據題干信息書寫陌生的方程式是每年高考的必考點也是難點，其主要考查的知識包括元素及其化合物的性質、氧化還原反應、離子反應等，綜合性強，能力要求高。化學工藝流程題中書寫陌生方程式的必要信息隱藏在流程中，所以解題時首先要學會發掘流程中的信息，然后再根據相應的知識進一步作答。

一、近兩年高考工藝流程題情境方程式匯總

二、書寫步驟

1. 根據流程示意圖分析被提純和雜質元素在各工序中的存在形式，書寫出對應工序的部分已知反應物和生成物。

2. 在已知反應物和生成物中分析反應前后元素化合價變化，確定反應類型。

（1）若化合價未發生變化：非氧化還原反應。則根據元素種類及原子個數守恒推斷其它未知產物并進行配平。

（2）若化合價發生了變化：氧化還原反應。

①根據已知物質中元素化合價的變化按“氧化劑+還原劑→氧化產物+還原產物”推斷未知物質。

②根據得失電子守恒配平兩劑兩產物。

③根據電荷守恒和反應物的酸堿性，在方程式左邊或右邊補充H+、OH-并配平。

④根據元素種類及原子個數守恒推斷其它未知產物并進行配平。

三、熟記常見的氧化劑及對應的還原產物、還原劑及對應的氧化產物

四、典例剖析

【例1】（2022年全國甲卷第26題節選）硫酸鋅（ZnSO4）是制備各種含鋅材料的原料，在防腐、電鍍、醫學上有諸多應用。硫酸鋅可由菱鋅礦制備。菱鋅礦的主要成分為ZnCO3，雜質為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如下表：

回答下列問題：

（1）菱鋅礦焙燒生成氧化鋅的化學方程式為_______。

（2）向80～90°C的濾液①中分批加入適量KMnO4溶液充分反應后過濾，濾渣②中有MnO2，該步反應的離子方程式為_______。

【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，雜質元素為Si、Ca、Mg、Fe、Cu等。經過“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X調節pH=5，結合表格數據，過濾得到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，結合流程圖分析，反應物為菱鋅礦（主要成分為ZnCO3），生成物之一為ZnO：ZnCO3→ZnO，分析化合價發現各元素的化合價未發生變化，故確定該反應非氧化還原反應，根據C元素質量守恒推斷另外的產物為CO2，所以該反應方程式為ZnCO3ZnO+CO2↑。

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

第一步：分析反應前后元素化合價變化，確定反應類型。Mn元素化合價由+7降為+4，確定該反應為氧化還原反應。

第二步：根據已知物質中元素化合價的變化按“氧化劑+還原劑——氧化產物+還原產物”推斷未知物質。KMnO4為氧化劑，MnO2為還原產物，缺還原劑和氧化產物。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+，結合流程圖中產生了“濾渣2”，所以推斷氧化產物為Fe（OH）3。Fe2++ MnO4-→Fe（OH）3↓+MnO2↓。

第三步：得失電子守恒配平兩劑兩產物

第四步：電荷守恒配平和根據反應物的酸堿性，在方程式左邊或右邊補充H+、OH-或H2O等。在“浸取”和“調pH=5過濾”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個正電荷，所以在右邊補充5H+， 即：3Fe2++ MnO4-→3Fe（OH）3↓+MnO2↓+5H+。

第五步：根據元素種類及原子個數守恒推斷其它未知產物并進行配平。方程式右邊有H元素，所以左邊補充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題節選）鈦（Ti）及其合金是理想的高強度、低密度結構材料。以鈦渣（主要成分為TiO2，含少量V、Si和Al的氧化物雜質）為原料，制備金屬鈦的工藝流程如下：

已知“降溫收塵”后，粗TiCl4中含有幾種物質的沸點：

回答下列問題：

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

該溫度下，TiO2與C、Cl2反應的總化學方程式為_______。

（2）“除釩”過程中的化學方程式為_______。

【解析】（1）已知的反應物有TiO2與C、Cl2，根據表中數據可知，生成物為TiCl4、CO和CO2，根據相同條件下氣體的壓強之比是物質的量之比可知TiCl4、CO和CO2的物質的量之比約是5 ∶ 2 ∶ 4，所以TiO2與C、Cl2反應的總化學方程式為5TiO2+6C+10Cl25TiCl4+2CO+4CO2。

（2）根據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”工序中已知反應物為VOCl3和Al，生成物為VOCl2，V元素化合價由+5降為+4，VOCl3為氧化劑，還原產物為VOCl2，Al為還原劑，根據元素守恒推斷出氧化產物為AlCl3，最后根據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題節選）稀土（RE）包括鑭、釔等元素，是高科技發展的關鍵支撐。我國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價不變;（C11H23COO）2Mg的KSP=1.8×10-8，Al（OH）3開始溶解時的pH為8.8;有關金屬離子沉淀的相關pH見下表。

“過濾1”前，用NaOH溶液調pH至_______的范圍內，該過程中Al3+發生反應的離子方程式為_______。

【解析】由表中數據可知，Al3+沉淀完全的pH為4.7，而RE3+開始沉淀的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pH至4.7≤pH<6.2的范圍內，該過程中Al3+發生反應的離子方程式為Al3++3OH- =Al（OH）3↓。

【答案】4.7≤pH<6.2 ? ? Al3++3OH-=Al（OH）3↓

3.（2022年全國乙卷第26題節選）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。為了保護環境、充分利用鉛資源，通過下圖流程實現鉛的回收。

一些難溶電解質的溶度積常數如下表：

回答下列問題：

（1）在“脫硫”中PbSO4轉化反應的離子方程式為________。

（2）在“酸浸”中，除加入醋酸（HAc），還要加入H2O2。H2O2促進了金屬Pb在醋酸中轉化為Pb（Ac）2，其化學方程式為________。

【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，“脫硫”工序中，已知反應物為PbSO4和NaCO3，由一些難溶電解質的溶度積常數的數據可知，Ksp（PbCO3）=7.4×10-14，Ksp（PbSO4）=2.5×10-8，Ksp（PbSO4）﹥Ksp（PbCO3），根據難溶電解質可轉化為更難溶的電解質，所以碳酸鈉溶液與硫酸鉛反應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，根據信息已知反應物為H2O2和金屬Pb，生成物為Pb（Ac）2，Pb+H2O2→Pb（Ac）2，Pb元素化合價由0變為+2，該反應為氧化還原反應，氧化劑H2O2對應的還原產物為H2O，最后依據得失電子守恒和原子個數守恒可得出反應的化學方程式為：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

責任編輯 李平安