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    最新高考化学一轮复习【讲通练透】 第32讲 无机化工流程题的解题策略(练透)

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    最新高考化学一轮复习【讲通练透】 第32讲 无机化工流程题的解题策略(练透)

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    复习训练的步骤包括强化基础,突破难点,规范作答,总结方法,通过这样的总结,学生印象深刻,应用更加灵活。

    第32讲 无机化工流程题的解题策略
    (模拟精练+真题演练)
    完卷时间:50分钟
    一、选择题(共12×5分)
    1.(2023·山东聊城·统考一模)实验室模拟以磷石膏(含及杂质、等)为原料制取轻质,流程如下:
    下列说法错误的是
    A.“浸取1”时,加快搅拌速率、不断升高温度均可提高的转化率
    B.“浸取1”时,应先通再通,滤液1中浓度最大的阴离子为
    C.“浸取2”时,发生反应的离子方程式为
    D.“浸取2”时,所得滤渣2的主要成分为、
    【答案】AB
    【分析】磷石膏浆料含及杂质、等,通入氨气、二氧化碳调节pH=6.5,硫酸钙和氨气、二氧化碳反应生成碳酸钙沉淀、硫酸铵,过滤,滤液1为硫酸铵溶液,滤渣1为碳酸钙、氧化铝、,高温煅烧滤渣,碳酸钙分解为氧化钙和二氧化碳,用氯化铵溶液浸取,氧化钙和氯化铵溶液反应生成氯化钙和一水合氨,滤液2中含有氯化钙,滤渣2中含有、。
    【解析】A.升高温度,二氧化碳、氨气溶解度降低,生成碳酸铵的浓度降低,“浸取1”时,不断升高温度,不一定能提高的转化率,故A错误;B.氨气的溶解度大于二氧化碳,为增大二氧化碳的溶解度,“浸取1”时,应先通再通,硫酸钙和氨气、二氧化碳反应生成碳酸钙沉淀、硫酸铵,微溶的硫酸钙转化为更难溶的碳酸钙,滤液1的成分主要是硫酸铵,浓度最大的阴离子为,故B错误;C.“浸取2”时,氧化钙和氯化铵溶液反应生成氯化钙和一水合氨,发生反应的离子方程式为,故C正确;D.滤渣1为碳酸钙、氧化铝、,高温煅烧滤渣,碳酸钙分解为氧化钙和二氧化碳, “浸取2”时,氧化钙和氯化铵溶液反应生成氯化钙和一水合氨,所得滤渣2的主要成分为、,故D正确;选AB。
    2.(2023·山东聊城·统考三模)从废钼催化剂(主要成分为,含少量、、)中回收钼酸铵晶体的工艺流程如图所示:
    注:酸浸后钼元素以形式存在,溶液中某离子浓度时,认为沉淀完全;常温下,。下列说法错误的是
    A.焙烧过程中被氧化的元素有M、S、Fe
    B.滤渣1的主要成分是
    C.“调pH”过程中调节溶液的pH略大于2.83,可除去目标杂质离子
    D.反萃取发生的离子方程式为
    【答案】AC
    【分析】已知,酸浸后钼元素以形式存在;氧气具有氧化性,废钼催化剂在焙烧过程中得到六价钼的氧化物、氧化铜、氧化亚铁、砷的氧化物和二氧化硫气体,焙烧后固体加入硫酸酸浸,二氧化硅不反应成为滤渣1,滤液含有钼铜铁砷的盐溶液,加入MO3调节pH得到滤渣2氢氧化铜、氢氧化铁沉淀,滤液加入萃取剂萃取出钼砷后加入氨水反萃取得到含钼砷的水相,加入氯化镁除去砷,滤液结晶得到(NH4)2MO4;【解析】A.由分析可知,焙烧过程中得到六价钼的氧化物、氧化铜、氧化亚铁、砷的氧化物和二氧化硫气体,被氧化的元素有M、S,铁元素没有被氧化,A错误;B.由分析可知,滤渣1的主要成分是,B正确;C.铁离子完全沉淀时,,pOH=11.12,则pH=2.83;同理,铜离子完全沉淀时,,pOH=7.3,则pH=6.7,故“调pH”过程中调节溶液的pH略大于6.7,可除去目标杂质离子,C错误;
    D.反萃取过程中加入氨水将转化为得到(NH4)2MO4,发生的离子方程式为,D正确;故选AC。
    3.(2023·江西·江西师大附中校联考模拟预测)近日,天津大学钟澄团队制备锌镍电池的负极材料——,流程如下,已知:离心分离是借助于离心力,使比重不同的物质进行分离的方法,下列叙述错误的是
    A.“反应池1”中发生的离子反应为
    B.“反应池1”和“反应池2”可通过搅拌加快反应
    C.“加热”时选择蒸发皿盛放ZnO和BiOI固体
    D.“操作1”可以为离心分离,用于分离固体和液体混合物
    【答案】C
    【分析】由题给流程可知,反应池1中碘化钾溶液与硝酸铋溶液反应生成BiOI沉淀,反应池2中加入氧化锌固体搅拌得到氧化锌和BiOI的悬浊液,过滤得到氧化锌和BiOI固体混合物;在坩埚中高温灼烧得到。
    【解析】A.由分析可知,反应池1中碘化钾溶液与硝酸铋溶液反应生成BiOI沉淀,反应的离子方程式为,故A正确;B.由分析可知,反应池1中碘化钾溶液与硝酸铋溶液反应生成BiOI沉淀,反应池2中加入氧化锌固体搅拌得到氧化锌和BiOI的悬浊液,物质在溶液中混合时可通过搅拌加快反应,故B正确;C.固体灼烧时应在坩埚中进行,不能在蒸发皿中进行,故C错误;D.由分析可知,操作1为离心分离,目的是过滤得到氧化锌和BiOI固体混合物,故D正确;故选C。
    4.(2023·山东菏泽·山东省鄄城县第一中学校考三模)加碘食盐中加入的碘酸钾是一种白色结晶粉末,常温下很稳定,加热至560℃开始分解。在酸性条件下碘酸钾是一种较强的氧化剂,可与碘化物、亚硫酸盐等还原性物质反应。工业上生产碘酸钾的流程如下。
    已知:20℃的溶解度为8.08g,50℃的溶解度为10.20g,100℃的溶解度为15.30g。
    下列说法不正确的是
    A.步骤①反应器发生的反应为
    B.步骤②中可用氢氧化钠代替KOH
    C.步骤②中氢氧化钾的主要作用是将转化为
    D.步骤③的操作为加热浓缩、冷却结晶
    【答案】B
    【分析】由框图可知:碘酸钾是一种较强的氧化剂,加入氯水增加溶液的酸性,生成,在加水和氢氧化钾调节溶液酸碱性,得到溶液,在经过蒸发浓缩、冷却结晶即得晶体。
    【解析】A.根据流程可知,步骤①反应器发生的反应为,A正确;B.步骤②中可用氢氧化钠代替KOH,则会导致产品中混入碘酸钠杂质,B错误;C.碘单质与氯酸钾在水中发生反应产生KH(IO3)2,加入KOH时可以使之转化为KIO3.,C正确;D.根据信息可知,的溶解度随温度变化较大,故步骤③的操作为加热浓缩、冷却结晶,D正确;故选B。
    5.(2023·浙江温州·乐清市知临中学校考一模)辉铜矿[,含杂质]合成目标产物的流程如下。下列说法正确的是
    A.步骤Ⅰ在足量中煅烧产生气体的主要成分:
    B.步骤Ⅱ得溶液中溶质的主要成分:和
    C.步骤Ⅲ的溶液D中存在平衡平衡:
    D.为得纯净目标产物,步骤Ⅳ的实验操作步骤依次:加热蒸发、冷却结晶、抽滤洗涤。
    【答案】C
    【分析】辉铜矿通入氧气进行煅烧,发生反应,固体B为CuO和,加入盐酸得到Cu2+、Fe3+、Fe2+的溶液,加入过量氨水,得到氢氧化铁、氢氧化亚铁、Cu[(NH3)4]Cl2。
    【解析】A. 步骤Ⅰ在足量中煅烧时,发生的化学方程式为:,产生气体的主要成分为,故A错误;B. 步骤Ⅱ得溶液中溶质的主要成分:、和,故B错误;C. 步骤Ⅲ的溶液D中存在平衡平衡:,故C正确;D. 从流程看,溶液D中阴离子主要为氯离子,为得纯净目标产物,溶液D中应引入硫酸根,再向滤液中加入乙醇,再过滤、洗涤、干燥,故D错误。答案为C。
    6.(2023·福建泉州·泉州五中校考一模)可作白色颜料,利用废液(含有、、、)制备的工艺流程如图所示。下列说法中错误的是
    A.“还原”流程中,“滤渣”的成分有铜和铁
    B.“水解”流程中,加水能够促进的水解
    C.“水解”流程的离子反应是
    D.“洗涤”流程加入的稀盐酸能换成溶液
    【答案】D
    【分析】废液加入铁粉发生Fe+2Fe3+=3Fe2+和Fe+Cu2+=Fe2++Cu两个反应,滤渣中有生成的铜和过量的铁,加水稀释可以让Sb3+离子水解生成SbOCl,最后用稀盐酸洗去表面的杂质离子如Fe2+。
    【解析】A.废液加入铁粉发生Fe+2Fe3+=3Fe2+和Fe+Cu2+=Fe2++Cu两个反应,滤渣中有生成的铜和过量的铁,故A正确;B.越稀越水解,加水可以降低氢离子浓度,水解正向移动,可以促进水解,故B正确;C.Sb3+水解生成SbOCl沉淀同时生成氢离子,方程式正确,故C正确;D.“洗涤”流程加入的稀盐酸能换成溶液,会引入Na+杂质,故D错误;答案选D。
    7.(2023·山东济南·山东省实验中学校考模拟预测)连二亚硫酸钠()常用于纺织工业、食品漂白等领域。工业上生产的流程如图所示。若在实验室模拟该工艺流程,下列说法错误的是
    A.将锌粉投入水中形成悬浮液主要是为了加快反应速率
    B.向溶液中加入NaCl固体对的产率无明显影响
    C.洗涤时用乙醇效果好于蒸馏水
    D.该流程中涉及化合反应、分解反应、复分解反应
    【答案】B
    【分析】由流程图可知,锌粉与二氧化硫反应生成ZnS2O4,向ZnS2O4溶液中加入氢氧化钠溶液,两者反应生成氢氧化锌沉淀和Na2S2O4,过滤后向Na2S2O4溶液中加入NaCl固体降低Na2S2O4溶解度,析出Na2S2O4·2H2O晶体,过滤后加热Na2S2O4·2H2O晶体脱去结晶水生成Na2S2O4。
    【解析】A.将锌粉投入水中形成悬浮液可增大与二氧化硫的接触面积,加快反应速率,A正确;B.加NaCl固体和冷却搅拌都有利于溶解平衡逆向移动,可析出更多的Na2S2O4·2H2O,若使用NaCl溶液,会降低钠离子浓度使析出的Na2S2O4·2H2O减少,Na2S2O4产率降低,B错误;C.乙醇沸点低易挥发便于干燥,故洗涤时用乙醇效果好于蒸馏水,C正确;D.锌粉与二氧化硫的反应是化合反应,反应中元素有化合价变化,也是氧化还原反应,ZnS2O4溶液与NaOH溶液的反应是复分解反应,加热Na2S2O4·2H2O生成Na2S2O4的反应是分解反应,D正确;故选B。
    8.(2023·福建泉州·福建省泉州第一中学校考模拟预测)以锆矿石(主要成分为,还含有及钠、铝、铜的氧化物等杂质)为原料制备工业纯的工艺流程如图:
    下列说法错误的是
    A.“高温氯化”结束前通一段时间氧气的目的是除去过量的炭黑
    B.“溶液1”中含有的溶质主要为NaCl、NaOH、
    C.“碱浸”后分离操作要用到的玻璃仪器有烧杯、玻璃棒、漏斗
    D.“除杂”的目的是除去铜元素
    【答案】B
    【分析】“高温氯化”可以把氧化物转化为氯化物,ZrO₂与C和氯气发生反应方程式为ZrO₂+2Cl₂+CZrCl4+CO2↑,同时生成氯化铜、氯化铝等,加入“过量的NaOH稀溶液”将氯化物转化为沉淀,并将AlCl3转化为而除去,溶液1成分为NaCl、NaAlO2、Na₂SiO₃,加入NaOH浓溶液得到[Cu(OH)4]2-和Zr(OH)4沉淀,焙烧分解可得ZrO₂。
    【解析】A.C可以和氧气高温反应生产CO₂,结束前通一段时间氧气的目的是除去过量的炭黑,故A正确;B.根据分析,溶液1成分为NaCl、NaAlO₂、NaOH、Na₂SiO3,故B错误;C.碱浸后分离操作为除去氢氧化铜,为过滤,要用到的玻璃仪器有烧杯、玻璃棒、漏斗,故C正确;D.除杂的目的是分离氢氧化铜,除去铜元素,故D正确;答案选B。
    9.(2023·江苏连云港·连云港高中校考模拟预测)氧化钪()广泛应用于航天、激光等科学领域。利用钛白酸性废水(含、、等)制备氧化钪的工艺具有较高的经济价值,其流程如下图所示。
    已知:、均能与P504(用HR表示)发生络合反应,且机理均为。下列说法不正确的是
    A.酸洗时,、与P504的络合能力:
    B.萃取、反萃取后均可使用分液漏斗分离,有机相应从分液漏斗上口倒出
    C.“反萃取”时加入NaOH溶液的作用是将转化为
    D.沉钪时能得到,则焙烧时的反应方程式:
    【答案】C
    【解析】A.由向有机相中加入稀硫酸后先被洗出可知,与P504的络合能力,A正确;B.煤油的密度小于水的密度,“萃取”时,有机相应从分液漏斗上口倒出,B正确;C.“反萃取”时加入NaOH溶液的作用是利用NaOH与Sc3+反应,使得络合反应不断左移,将Sc3+从络合物当中释放出来,C错误;D.沉钪时能得到,则焙烧时与氧气发生氧化还原反应,根据得失电子守恒,原子守恒得,D正确;故选C。
    10.(2023·湖南·校联考模拟预测)中国“天向一号”探测器用于火星探测,搭载全球最先进的三结砷化镓太阳能电池阵为其提供动力,一种从砷化镓废料(主要成分为,含、、等杂质)中回收单质镓和砷的化合物的工艺流程如图所示:
    已知:①“碱当”时中Ga以的形式进入溶液。
    ②Ga与Al位于同一主族,性质相似,向溶液中通入,有沉淀析出。
    ③离子完全沉淀时的pH:为8,为5.6。
    下列说法正确的是
    A.“碱浸”时,发生的离子方程式为
    B.“滤渣①”的成分为,,“滤渣③”的成分为
    C.“调pH①”时,为使得杂质离子沉淀完全,可通入过量的
    D.“系列操作”为蒸发结晶、过滤、洗涤、干燥
    【答案】A
    【分析】砷化镓废料粉碎增大碱浸速率,加氢氧化钠和过氧化氢,和溶解生成、和,、不溶于碱,“滤渣①”为、,滤液通可以得硅酸,除去硅元素,滤液再通可以将转化为,过滤,滤液为,经过蒸发浓缩、冷却结晶可以得到,沉淀加溶液生成溶液,通电电解得到镓单质。
    【解析】A.“碱浸”时中Ga以的形式进入溶液,As会被氧化生成,根据得失电子守恒和电荷守恒、原子守恒得出反应的离子方程式为,故A正确;B.根据分析可知,、不溶于溶液,“滤渣①”的成分为、,向含有、和的溶液中,先通入先得硅酸沉淀,除去硅元素,然后再通可以将转化为,“滤渣③”的成分为,故B错误;C.通入过量的,会使过早沉淀下来,使产率降低,故C错误;D.滤液为,析出带结晶水的晶体要经过蒸发浓缩、冷却结晶、过滤、洗涤、干燥,可以得到,故D错误;答案选A。
    11.(2023·山东聊城·统考三模)用氧化甲苯制备苯甲酸。实验方法:将甲苯和溶液在100℃反应一段时间后停止反应,过滤,将含有苯甲酸钾()和甲苯的滤液按如下流程分离出苯甲酸和回收未反应的甲苯。下列说法不正确的是
    已知:苯甲酸熔点122.4℃,在25℃和95℃时溶解度分别为和;A.操作Ⅰ为分液、操作Ⅱ为过滤
    B.甲苯、苯甲酸分别由A、B获得
    C.若B中含有杂质,采用重结晶的方法进一步提纯
    D.“系列操作”用到的仪器有铁架台(含铁圈)、蒸发皿、酒精灯、玻璃棒、烧杯
    【答案】D
    【分析】将含有苯甲酸钾(C6H5COOK)和甲苯的滤液分液得到有机溶液和水溶液,水溶液中加入浓盐酸生成苯甲酸,冷却结晶后过滤得到苯甲酸晶体,有机溶液中加入硫酸钠干燥除水后过滤,然后蒸馏得到甲苯;
    【解析】A.操作Ⅰ分离出有机溶液和水溶液,操作方法为分液;操作Ⅱ为分离固液操作,为过滤,故A正确;B.根据分析可知,无色液体A为甲苯,白色固体为苯甲酸,故B正确;C.重结晶是可以用于提高晶体纯度的操作,若B中含有杂质,采用重结晶的方法进一步提纯,故C正确;D.“系列操作”为得到苯甲酸晶体操作,为蒸发浓缩、冷却结晶、过滤,用到的仪器有铁架台(含铁圈)、蒸发皿、酒精灯、玻璃棒、烧杯、漏斗等,故D错误;故选D。
    12.(2023·辽宁·校联考模拟预测)氢氧化锆[]广泛应用于塑料、橡胶、交换树脂等多种化工行业。实验室中以含锆废料(含和少量Cu、Si、Al的氧化物)为原料制备氢氧化锆的工艺流程如下。
    下列说法正确的是
    A.“熔融”操作可在瓷坩埚中进行
    B.“浸取”后通过分液可得到含有和的浸液
    C.与形成配离子的稳定性强于与形成配离子的稳定性
    D.可用浓溶液洗涤粗品
    【答案】C
    【分析】含锆废料(含和少量Cu、Si、Al的氧化物)加入烧碱熔融得到熔渣,加入氢氧化钠溶液浸取,得到含有和的浸液,浸渣含有Na2ZrO3,加入稀硫酸酸溶,再加入氨水除铜得到含滤液和粗品;
    【解析】A.瓷坩埚中含二氧化硅,烧碱在高温条件下与二氧化硅反应,会腐蚀瓷坩埚,选项A错误;B.分离溶液和难溶物需用过滤,选项B错误;C.在水溶液中稳定存在,则与形成配离子的稳定性强于与形成配离子的稳定性,选项C正确;D.由转化关系推知,为两性氧化物,则为两性氢氧化物,能溶于浓溶液,选项D错误;答案选C。
    二、主观题(共3小题,共40分)
    13.(12分)(2023·海南·校联考一模)以电镀污泥[含Ni(OH)2、Fe(OH)3、Cr(OH)3和SiO2]为原料,利用以下工艺可制备硫酸镍晶体(NiSO4·6H2O)并获得副产品黄钠铁矾[NaFe3(SO4)2(OH)6]。
    已知:黄钠铁矾沉淀易于过滤,相对于Fe(OH)3,沉淀不易吸附Ni2+。
    请回答下列问题:
    (1)①下列措施不能提高“酸浸”过程浸出率的是 (填字母)。
    a.适当升高反应温度 b.增大压强 c.不断搅拌
    ②滤渣1的主要成分的化学式为 。
    (2)“沉铁”时Na2CO3加入速度不宜过快,原因是 。
    (3)“沉铬”过程中发生反应的离子方程式为 。
    (4)一系列操作的实验步骤依次如下,请补充相关内容:
    i.过滤、洗涤;
    ii.将沉淀转移至烧杯中,向其中 ;
    iii. ,过滤得晶体。
    【答案】(每空2分)(1)b SiO2
    (2)避免溶液的碱性太强,产生Fe(OH)3,Fe(OH)3吸附大量的Ni2+,造成Ni2+的损失
    (3)Cr3++=CrPO4↓
    (4)加入稀硫酸将固体完全溶解 将滤液蒸发浓缩、冷却结晶
    【分析】由题干工艺流程图可知,以电镀污泥[含Ni(OH)2、Fe(OH)3、Cr(OH)3和SiO2]为原料,加入稀硫酸进行酸浸后,将Ni(OH)2、Fe(OH)3、Cr(OH)3分别转化为NiSO4、Fe2(SO4)3、Cr2(SO4)3溶液,过滤出滤渣1主要成分为SiO2,向滤液中加入Na2CO3将Fe3+转化为黄钠铁矾沉淀,过滤出黄钠铁矾,继续向滤液中加入Na3PO4进行沉铬即将Cr3+转化为CrPO4沉淀,过滤出滤渣2即CrPO4,在向滤液中加入Na2CO3进行沉镍,然后过滤,洗涤沉淀NiCO3,向固体NiCO3中加入稀硫酸将固体完全溶解,过滤洗涤后将滤液蒸发浓缩、冷却结晶,过滤洗涤、低温干燥,即可得到硫酸镍晶体(NiSO4·6H2O),据此分析解题。
    【解析】(1)①a.适当升高反应温度,反应速率加快,能够提高“酸浸”过程浸出率,a不合题意;b.增大压强,对于溶液的浓度几乎无影响,故不能提高“酸浸”过程浸出率,b符合题意;c.不断搅拌,可以使反应物充分接触,加快反应速率,故能够提高“酸浸”过程浸出率,c不合题意;故答案为:b;
    ②由分析可知,滤渣1的主要成分的化学式为SiO2,故答案为:SiO2;
    (2)已知Na2CO3溶液呈碱性,故“沉铁”时若Na2CO3加入速度过快,导致溶液的碱性增强,产生Fe(OH)3,Fe(OH)3吸附大量的Ni2+,造成Ni2+的损失,故答案为:避免溶液的碱性太强,产生Fe(OH)3,Fe(OH)3吸附大量的Ni2+,造成Ni2+的损失;
    (3)由分析可知,“沉铬”过程中发生反应为Cr2(SO4)3+2Na3PO4=CrPO4+3Na2SO4,该反应的离子方程式为Cr3++=CrPO4↓,故答案为:Cr3++=CrPO4↓;
    (4)由分析可知,一系列操作的实验步骤依次为:i.在向滤液中加入Na2CO3进行沉镍,然后过滤,洗涤沉淀NiCO3,ii.将沉淀转移至烧杯中,向固体NiCO3中加入稀硫酸将固体完全溶解,iii.过滤洗涤后将滤液蒸发浓缩、冷却结晶,过滤洗涤、低温干燥,即可得到硫酸镍晶体(NiSO4·6H2O),故答案为:加入稀硫酸将固体完全溶解;将滤液蒸发浓缩、冷却结晶。
    14.(14分)(2023·福建宁德·统考一模)钴盐在生活和生产中有着重要应用。
    (1)在活性炭的催化作用下,通过氧化CCl2·6H2O制得到[C(NH3)6]Cl3流程如下:
    ①在“氧化”过程,需水浴控温在50~60℃,温度不能过高,原因是: 。“系列操作”是指在高浓度的盐酸中使[C(NH3)6]Cl3结晶析出,过滤,醇洗,干燥。使用乙醇洗涤产品的具体操作是: 。
    ②结束后废水中的C2+,人们常用FeS沉淀剂来处理,原理是 (用离子方程式表示)。
    (2)草酸钴是制备钴氧化物的重要原料,常用(NH4)2C2O4溶液和CCl2溶液制取难溶于水的CC2O4·2H2O晶体。
    ①常温下,(NH4)2C2O4溶液的pH 7(填“>”、“=”或“

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