資源簡介 題型突破4 無機化工微流程分析1.(2024·黑吉遼卷)某工廠利用銅屑脫除鋅浸出液中的Cl-并制備Zn,流程如下。“脫氯”步驟僅Cu元素化合價發生改變。下列說法正確的是( )鋅浸出液中相關成分(其他成分無干擾)離子 Zn2+ Cu2+ Cl-濃度/(g·L-1) 145 0.03 1A.“浸銅”時應加入足量H2O2,確保銅屑溶解完全B.“浸銅”反應:2Cu+4H++H2O2===2Cu2++H2↑+2H2OC.“脫氯”反應:Cu+Cu2++2Cl-===2CuClD.脫氯液凈化后電解,可在陽極得到Zn2.(2024·北京卷)硫酸是重要化工原料,工業生產制取硫酸的原理示意圖如下。下列說法不正確的是( )A.Ⅰ的化學方程式:3FeS2+8O2Fe3O4+6SO2B.Ⅱ中的反應條件都是為了提高SO2平衡轉化率C.將黃鐵礦換成硫黃可以減少廢渣的產生D.生產過程中產生的尾氣可用堿液吸收3.(2023·浙江6月選考)苯甲酸是一種常用的食品防腐劑。某實驗小組設計粗苯甲酸(含有少量NaCl和泥沙)的提純方案如下:粗苯甲酸懸濁液濾液苯甲酸下列說法不正確的是( )A.操作Ⅰ中依據苯甲酸的溶解度估算加水量B.操作Ⅱ趁熱過濾的目的是除去泥沙和NaClC.操作Ⅲ緩慢冷卻結晶可減少雜質被包裹D.操作Ⅳ可用冷水洗滌晶體4.(2023·河北卷)一種以錳塵(主要成分為Mn2O3,雜質為鋁、鎂、鈣、鐵的氧化物)為原料制備高純MnCO3的清潔生產新工藝流程如下:已知:室溫下相關物質的Ksp如下表。Al(OH)3 Mg(OH)2 Ca(OH)2 Fe(OH)2 Fe(OH)3 Mn(OH)2 MgF2 CaF210-32.9 10-11.3 10-5.3 10-16.3 10-38.6 10-12.7 10-10.3 10-8.3下列說法錯誤的是( )A.酸浸工序中產生的氣體①為氯氣B.濾渣①主要成分為Al(OH)3和Fe(OH)3C.除雜②工序中逐漸加入NaF溶液時,若Ca2+、Mg2+濃度接近,則CaF2先析出D.沉淀工序中發生反應的離子方程式為Mn2++2HC===MnCO3↓+CO2↑+H2O5.(2023·湖南卷)處理某銅冶金污水(含Cu2+、Fe3+、Zn2+、Al3+)的部分流程如下:已知:①溶液中金屬離子開始沉淀和完全沉淀的pH如下表所示:物質 Fe(OH)3 Cu(OH)2 Zn(OH)2 Al(OH)3開始沉淀pH 1.9 4.2 6.2 3.5完全沉淀pH 3.2 6.7 8.2 4.6②Ksp(CuS)=6.4×10-36,Ksp(ZnS)=1.6×10-24。下列說法錯誤的是( )A.“沉渣Ⅰ”中含有Fe(OH)3和Al(OH)3B.Na2S溶液呈堿性,其主要原因是S2-+H2OHS-+OH-C.“沉淀池Ⅱ”中,當Cu2+和Zn2+完全沉淀時,溶液中=4.0×10-12D.“出水”經陰離子交換樹脂軟化處理后,可用作工業冷卻循環用水1.化工微流程中的“四線”分析(1)試劑線:分清各步加入試劑的作用,一般是為了除去雜質或進行目標元素及其化合物間的轉化等。(2)操作線:分離雜質和產品需要進行的分離、提純操作等。(3)雜質線:分清各步去除雜質的種類,雜質的去除順序、方法及條件等。(4)產品線:工藝流程主線,關注目標元素及其化合物在各步發生的反應或進行分離、提純的操作方法,實質是目標元素及其化合物的轉化。2.化工微流程中的常見試劑與雜質(1)試劑需要掌握常見試劑的類型、作用和相關反應,也可稱為反應線。常見試劑及其作用如表所示。類別 常見試劑 作用氧化劑 KMnO4、K2Cr2O7、Cl2、HNO3、Fe3+、空氣(O2)、H2O2 氧化某物質以除去雜質或獲得產品還原劑 SO2、S、I-、Fe2+、金屬單質、H2O2、HCl 還原某物質以除去雜質或獲得產品酸 H2SO4、HCl、HNO3 利用酸溶解或除去某物質或獲得產品堿 NaOH、NH3·H2O 利用堿溶解或除去某物質或獲得產品其他 氧化物(CuO、MgO)、NaF等 除去某物質或得到產品(2)雜質對于礦物質而言,測定元素組成后,即可確定雜質。常見雜質及其除雜方式如表所示。雜質的核心元素 去除方式Fe、Al等金屬元素 調pHSiO2 直接過濾除去或轉化為H2SiO3Mg、Ca等金屬元素 利用NaF溶液,轉化為氟化物沉淀Mn 可以轉化為氟化物沉淀,也可以轉化為MnO23.原料預處理階段各操作的目的研磨、 粉碎等 增大反應物的接觸面積,增大反應速率,提高原料轉化率、利用率、浸取率灼燒(煅 燒、焙燒) 除去有機物;使無機物分解為金屬氧化物等,便于后續浸取、溶解浸取 水浸:分離水溶性和非水溶性的物質酸浸:溶解金屬、金屬氧化物、調節pH促進某離子的水解而轉化為沉淀堿浸:除去油污、溶解酸性氧化物、溶解鋁及其化合物、調節pH等1.(2023·海南華僑中學質檢)鋅焙砂(主要含ZnO、ZnFe2O4,還含有少量FeO、CuO等)可用于濕法制鋅,其流程如圖所示。下列說法錯誤的是( )A.“酸浸”中ZnFe2O4發生的反應為ZnFe2O4+8H+===Zn2++2Fe3++4H2OB.可用ZnS除去溶液中的Cu2+的依據是Ksp(ZnS)>Ksp(CuS)C.為提高生產效率,“酸浸”“凈化Ⅰ”“凈化Ⅱ”的反應溫度越高越好D.“電解”的產物之一可用于替換“凈化Ⅰ”中的H2O22.(2023·煙臺高三模擬)用綠礬(FeSO4·7H2O)制備電池電極材料LiFePO4的流程如下:下列說法正確的是( )A.反應2中氧化劑與還原劑的物質的量之比為1∶2B.洗滌沉淀時可用玻璃棒攪拌C.可用酸性KMnO4溶液檢驗反應1中Fe2+是否完全反應D.溶解過程中H3PO4可抑制Fe2+的水解3.(2024·河北唐山一模)從廢催化劑中回收貴金屬和有色金屬,不僅所得金屬品位高,而且投資少、效益高。以廢鋯催化劑(含ZrO2、Y2O3及Fe的氧化物)為原料回收氧化鋯和氧化釔的部分工藝如下:已知:(1)ZrO2、Y2O3可溶于熱的濃硫酸溶液;(2)聚乙二醇可與Fe3+形成紅褐色配合物,便于“離心萃取”操作進行。下列說法錯誤的是( )A.“焙燒”時,加入硫酸的濃度不宜過小,以將金屬氧化物完全轉化為硫酸鹽進入溶液B.“離心萃取”前,加入H2O2溶液,目的是將可能存在的Fe2+氧化為Fe3+,便于離心分離C.“紅褐色溶液a”的主要成分為Fe(OH)3膠體,激光筆照射時會出現丁達爾效應D.“煅燒分解”時,化學方程式為Y2(C2O4)3Y2O3+3CO↑+3CO2↑4.(2023·河南鄭州一模)以鐵硼礦(主要成分為Mg2B2O5·H2O和Fe3O4,還有少量Fe2O3、FeO、CaO、Al2O3和SiO2等)為原料制備硼酸(H3BO3)的工藝流程如圖所示:下列說法錯誤的是( )A.浸渣中的物質是Fe3O4、SiO2和CaSO4B.“凈化除雜”需先加H2O2溶液再調節溶液的pHC.操作a為蒸發濃縮、冷卻結晶D.“粗硼酸”中的主要雜質是七水硫酸鎂5.(2023·遼寧丹東質監)用鉻鐵合金(含少量Ni、Co單質)生產硫酸鉻的工藝流程如下:已知浸出液中主要金屬陽離子為Ni2+、Co2+、Cr3+、Fe2+,下列說法正確的是( )A.“浸出”產生的氣體主要為SO2B.“濾渣1”的主要成分為NiS、CoSC.“沉鐵”步驟主要反應的離子方程式為Fe2++C2===FeC2O4↓D.整個流程中鉻元素先被氧化為+6價,后被還原為+3價6.(2024·浙江嘉興聯考)一水硫酸四氨合銅(Ⅱ)的化學式為[Cu(NH3)4]SO4·H2O是一種重要的染料及農藥中間體。某學習小組以廢銅料(含少量鐵及難溶性雜質)為主要原料合成該物質,合成路線如下:下列說法不正確的是( )A.操作Ⅰ中發生的主要反應為Fe+H2O2+2H+===Fe2++2H2OB.操作Ⅱ中趁熱過濾除去的是難溶性雜質和氫氧化鐵C.操作Ⅲ中洗滌可用乙醇和水的混合液,干燥可采用減壓干燥方式D.設計操作Ⅳ的目的是為了提高乙醇的利用率7.(2024·浙江鎮海中學調研)以工業廢銅泥[主要成分為CuS、Cu2S、Cu2(OH)2CO3,含少量Fe]為主要原料制備CuCl產品的工藝流程如下。下列說法錯誤的是( )A.除雜時,應在加入稀NaOH溶液前加入稍過量的過氧化氫溶液B.在“除雜”后、“過濾”前應適當加熱以保證除雜效果C.由核外電子排布知Cu(Ⅰ)比Cu(Ⅱ)穩定,但水相中少見Cu(Ⅰ)化合物的原因是Cu(Ⅰ)在水相中易歧化D.洗滌時,應當用濃鹽酸洗滌以減少CuCl產品在洗滌過程中的損失題型突破4 無機化工微流程分析1.(2024·黑吉遼卷)某工廠利用銅屑脫除鋅浸出液中的Cl-并制備Zn,流程如下。“脫氯”步驟僅Cu元素化合價發生改變。下列說法正確的是( )鋅浸出液中相關成分(其他成分無干擾)離子 Zn2+ Cu2+ Cl-濃度/(g·L-1) 145 0.03 1A.“浸銅”時應加入足量H2O2,確保銅屑溶解完全B.“浸銅”反應:2Cu+4H++H2O2===2Cu2++H2↑+2H2OC.“脫氯”反應:Cu+Cu2++2Cl-===2CuClD.脫氯液凈化后電解,可在陽極得到Zn答案 C解析 結合“脫氯”步驟僅Cu元素化合價發生改變并產生CuCl固體,可推斷“脫氯”時Cu和Cu2+發生歸中反應并結合Cl-生成CuCl沉淀,離子方程式為Cu+Cu2++2Cl-===2CuCl,則“浸銅”時銅屑不能完全溶解,A錯誤,C正確;“浸銅”時Cu與H2O2在酸性條件下反應生成Cu2+和H2O,離子方程式為Cu+2H++H2O2===Cu2++2H2O,B錯誤;脫氯液中含大量的Zn2+,凈化后電解,Zn2+在陰極上得電子生成單質Zn,D錯誤。2.(2024·北京卷)硫酸是重要化工原料,工業生產制取硫酸的原理示意圖如下。下列說法不正確的是( )A.Ⅰ的化學方程式:3FeS2+8O2Fe3O4+6SO2B.Ⅱ中的反應條件都是為了提高SO2平衡轉化率C.將黃鐵礦換成硫黃可以減少廢渣的產生D.生產過程中產生的尾氣可用堿液吸收答案 B解析 黃鐵礦和空氣中的O2在加熱條件下發生反應,生成SO2和Fe3O4,SO2和空氣中的O2在400~500 ℃、常壓、催化劑的作用下發生反應得到SO3,用98.3%的濃硫酸吸收SO3,得到H2SO4。A.反應Ⅰ是黃鐵礦和空氣中的O2在加熱條件下發生反應,生成SO2和Fe3O4,化學方程式:3FeS2+8O2Fe3O4+6SO2,故A正確;B.反應Ⅱ條件要兼顧平衡轉化率和反應速率,還要考慮生產成本,如Ⅱ中“常壓、催化劑”不是為了提高SO2平衡轉化率,故B錯誤;C.將黃鐵礦換成硫黃,則不再產生Fe3O4,即可以減少廢渣產生,故C正確;D.硫酸工業產生的尾氣為SO2、SO3,可以用堿液吸收,故D正確。3.(2023·浙江6月選考)苯甲酸是一種常用的食品防腐劑。某實驗小組設計粗苯甲酸(含有少量NaCl和泥沙)的提純方案如下:粗苯甲酸懸濁液濾液苯甲酸下列說法不正確的是( )A.操作Ⅰ中依據苯甲酸的溶解度估算加水量B.操作Ⅱ趁熱過濾的目的是除去泥沙和NaClC.操作Ⅲ緩慢冷卻結晶可減少雜質被包裹D.操作Ⅳ可用冷水洗滌晶體答案 B解析 苯甲酸微溶于冷水,易溶于熱水。粗苯甲酸中混有泥沙和氯化鈉,加水、加熱溶解,苯甲酸、NaCl溶解在水中,泥沙不溶,從而形成懸濁液;趁熱過濾出泥沙,同時防止苯甲酸結晶析出;將濾液冷卻結晶,大部分苯甲酸結晶析出,氯化鈉仍留在母液中;過濾、用冷水洗滌,便可得到純凈的苯甲酸。A.操作Ⅰ中,為減少能耗、減少苯甲酸的溶解損失,溶解所用水的量需加以控制,可依據苯甲酸的大致含量、溶解度等估算加水量,A正確;B.操作Ⅱ趁熱過濾的目的是除去泥沙,同時防止苯甲酸結晶析出,NaCl含量少,通常不結晶析出,B不正確;C.操作Ⅲ緩慢冷卻結晶,可形成較大的苯甲酸晶體顆粒,同時可減少雜質被包裹在晶體顆粒內部,C正確;D.苯甲酸微溶于冷水,易溶于熱水,所以操作Ⅳ可用冷水洗滌晶體,既可去除晶體表面吸附的雜質離子,又能減少溶解損失,D正確。4.(2023·河北卷)一種以錳塵(主要成分為Mn2O3,雜質為鋁、鎂、鈣、鐵的氧化物)為原料制備高純MnCO3的清潔生產新工藝流程如下:已知:室溫下相關物質的Ksp如下表。Al(OH)3 Mg(OH)2 Ca(OH)2 Fe(OH)2 Fe(OH)3 Mn(OH)2 MgF2 CaF210-32.9 10-11.3 10-5.3 10-16.3 10-38.6 10-12.7 10-10.3 10-8.3下列說法錯誤的是( )A.酸浸工序中產生的氣體①為氯氣B.濾渣①主要成分為Al(OH)3和Fe(OH)3C.除雜②工序中逐漸加入NaF溶液時,若Ca2+、Mg2+濃度接近,則CaF2先析出D.沉淀工序中發生反應的離子方程式為Mn2++2HC===MnCO3↓+CO2↑+H2O答案 C解析 由圖知錳塵(主要成分為Mn2O3,雜質為鋁、鎂、鈣、鐵的氧化物)加入濃鹽酸進行酸浸,Mn2O3、鋁、鎂、鈣、鐵的氧化物均生成對應的鹽,由于Mn2O3具有氧化性,能將鹽酸中的氯離子氧化為氯氣,故氣體①用氫氧化鈉溶液進行吸收,防止污染環境,加氨水調節pH為5~6,由表中數據知,可將鐵和鋁沉淀而除去,故濾渣①主要成分為Al(OH)3和Fe(OH)3,再向濾液中加入氟化鈉溶液,可將鎂和鈣以氟化物的形式除去,濾渣②為氟化鈣和氟化鎂,此時濾液中主要成分為氯化錳,加入碳酸氫鈉溶液,發生Mn2++2HC===MnCO3↓+CO2↑+H2O,將錳離子沉淀,得到純度較高的碳酸錳。由分析知,Mn2O3與濃鹽酸反應生成Mn2+和Cl2,A正確;結合表中數據可知,除雜①工序中調pH為5~6,此時會產生Al(OH)3和Fe(OH)3沉淀,B正確;由于Ksp(MgF2)5.(2023·湖南卷)處理某銅冶金污水(含Cu2+、Fe3+、Zn2+、Al3+)的部分流程如下:已知:①溶液中金屬離子開始沉淀和完全沉淀的pH如下表所示:物質 Fe(OH)3 Cu(OH)2 Zn(OH)2 Al(OH)3開始沉 淀pH 1.9 4.2 6.2 3.5完全沉 淀pH 3.2 6.7 8.2 4.6②Ksp(CuS)=6.4×10-36,Ksp(ZnS)=1.6×10-24。下列說法錯誤的是( )A.“沉渣Ⅰ”中含有Fe(OH)3和Al(OH)3B.Na2S溶液呈堿性,其主要原因是S2-+H2OHS-+OH-C.“沉淀池Ⅱ”中,當Cu2+和Zn2+完全沉淀時,溶液中=4.0×10-12D.“出水”經陰離子交換樹脂軟化處理后,可用作工業冷卻循環用水答案 D解析 污水中含有銅離子、三價鐵離子、鋅離子、鋁離子,首先加入石灰乳除掉三價鐵離子和部分鋁離子,過濾后,加入硫化鈉除去其中的銅離子和鋅離子,再次過濾后即可達到除去其中雜質的目的,以此解題。A.根據分析可知當pH=1.9時氫氧化鐵開始沉淀,當pH=3.5時氫氧化鋁開始沉淀,當pH=4時,則會生成氫氧化鋁和氫氧化鐵,即“沉渣Ⅰ”中含有Fe(OH)3和Al(OH)3,A正確;B.硫化鈉溶液中的硫離子可以水解,產生氫氧根離子,使溶液顯堿性,其第一步水解的方程式為:S2-+H2OHS-+OH-,B正確;C.當銅離子和鋅離子完全沉淀時,說明硫化銅和硫化鋅都達到了沉淀溶解平衡,則====4×10-12,C正確;D.污水經過處理后其中含有較多的鈣離子,故“出水”應該經過陽離子交換樹脂軟化處理,達到工業冷卻循環用水的標準后,才能使用,D錯誤。命題立意:試題以工業生產、污染物處理中物質的轉化為素材,考查學生對元素化合物的性質、化學實驗的基本操作和化學基本概念等知識的掌握程度。此類試題以物質轉化的工藝流程為載體,在相對陌生、簡單的情景下,考查學生信息獲取與加工、邏輯推理與論證能力。1.化工微流程中的“四線”分析(1)試劑線:分清各步加入試劑的作用,一般是為了除去雜質或進行目標元素及其化合物間的轉化等。(2)操作線:分離雜質和產品需要進行的分離、提純操作等。(3)雜質線:分清各步去除雜質的種類,雜質的去除順序、方法及條件等。(4)產品線:工藝流程主線,關注目標元素及其化合物在各步發生的反應或進行分離、提純的操作方法,實質是目標元素及其化合物的轉化。2.化工微流程中的常見試劑與雜質(1)試劑需要掌握常見試劑的類型、作用和相關反應,也可稱為反應線。常見試劑及其作用如表所示。類別 常見試劑 作用氧化劑 KMnO4、K2Cr2O7、Cl2、HNO3、Fe3+、空氣(O2)、H2O2 氧化某物質以除去雜質或獲得產品還原劑 SO2、S、I-、Fe2+、金屬單質、H2O2、HCl 還原某物質以除去雜質或獲得產品酸 H2SO4、HCl、HNO3 利用酸溶解或除去某物質或獲得產品堿 NaOH、NH3·H2O 利用堿溶解或除去某物質或獲得產品其他 氧化物(CuO、MgO)、NaF等 除去某物質或得到產品(2)雜質對于礦物質而言,測定元素組成后,即可確定雜質。常見雜質及其除雜方式如表所示。雜質的核心元素 去除方式Fe、Al等金屬元素 調pHSiO2 直接過濾除去或轉化為H2SiO3Mg、Ca等金屬元素 利用NaF溶液,轉化為氟化物沉淀Mn 可以轉化為氟化物沉淀,也可以轉化為MnO23.原料預處理階段各操作的目的研磨、 粉碎等 增大反應物的接觸面積,增大反應速率,提高原料轉化率、利用率、浸取率灼燒(煅 燒、焙燒) 除去有機物;使無機物分解為金屬氧化物等,便于后續浸取、溶解浸取 水浸:分離水溶性和非水溶性的物質酸浸:溶解金屬、金屬氧化物、調節pH促進某離子的水解而轉化為沉淀堿浸:除去油污、溶解酸性氧化物、溶解鋁及其化合物、調節pH等1.(2023·海南華僑中學質檢)鋅焙砂(主要含ZnO、ZnFe2O4,還含有少量FeO、CuO等)可用于濕法制鋅,其流程如圖所示。下列說法錯誤的是( )A.“酸浸”中ZnFe2O4發生的反應為ZnFe2O4+8H+===Zn2++2Fe3++4H2OB.可用ZnS除去溶液中的Cu2+的依據是Ksp(ZnS)>Ksp(CuS)C.為提高生產效率,“酸浸”“凈化Ⅰ”“凈化Ⅱ”的反應溫度越高越好D.“電解”的產物之一可用于替換“凈化Ⅰ”中的H2O2答案 C解析 鋅焙砂中含有ZnO、ZnFe2O4、FeO、CuO,加入硫酸酸浸,ZnO、FeO、CuO轉化成相應的硫酸鹽,ZnFe2O4與硫酸反應生成Zn2+、Fe3+,加入過氧化氫,將Fe2+氧化成Fe3+,加入ZnO調節pH,使Fe3+以Fe(OH)3的形式沉淀出來,過濾,向濾液中加入過量ZnS,將Cu2+以CuS的形式沉淀出來,據此分析。ZnFe2O4與H2SO4反應的離子方程式為ZnFe2O4+8H+===Zn2++2Fe3++4H2O,A正確;凈化Ⅱ的目的是將Cu2+以CuS的形式沉淀出來,發生反應:ZnS(s)+Cu2+(aq)CuS(s)+Zn2+(aq),推出Ksp(ZnS)>Ksp(CuS),B正確;過氧化氫受熱易分解,溫度過高,過氧化氫分解,造成原料浪費,因此不是反應溫度越高越好,C錯誤;凈化Ⅱ得到的溶質主要為ZnSO4,電解硫酸鋅溶液,陰極電極反應式為Zn2++2e-===Zn,陽極電極反應式為2H2O-4e-===O2↑+4H+,氧氣具有強氧化性,能將Fe2+氧化成Fe3+,因此氧氣可以替換過氧化氫,D正確。2.(2023·煙臺高三模擬)用綠礬(FeSO4·7H2O)制備電池電極材料LiFePO4的流程如下:下列說法正確的是( )A.反應2中氧化劑與還原劑的物質的量之比為1∶2B.洗滌沉淀時可用玻璃棒攪拌C.可用酸性KMnO4溶液檢驗反應1中Fe2+是否完全反應D.溶解過程中H3PO4可抑制Fe2+的水解答案 D解析 反應2中H2C2O4將FePO4還原為LiFePO4,Fe元素由+3價下降到+2價,C元素由+3價上升到+4價,FePO4為氧化劑,H2C2O4為還原劑,根據得失電子守恒可知氧化劑與還原劑的物質的量之比為2∶1,A錯誤;洗滌沉淀時用玻璃棒攪拌容易把濾紙搗破,B錯誤;反應1中NaClO將Fe2+氧化為Fe3+,NaClO轉化為NaCl,Cl-也能使酸性KMnO4溶液褪色,不能用酸性KMnO4溶液檢驗反應1中Fe2+是否完全反應,C錯誤;Fe2+在水溶液中會發生水解,溶解過程中H3PO4可以電離出氫離子,抑制Fe2+的水解,D正確。3.(2024·河北唐山一模)從廢催化劑中回收貴金屬和有色金屬,不僅所得金屬品位高,而且投資少、效益高。以廢鋯催化劑(含ZrO2、Y2O3及Fe的氧化物)為原料回收氧化鋯和氧化釔的部分工藝如下:已知:(1)ZrO2、Y2O3可溶于熱的濃硫酸溶液;(2)聚乙二醇可與Fe3+形成紅褐色配合物,便于“離心萃取”操作進行。下列說法錯誤的是( )A.“焙燒”時,加入硫酸的濃度不宜過小,以將金屬氧化物完全轉化為硫酸鹽進入溶液B.“離心萃取”前,加入H2O2溶液,目的是將可能存在的Fe2+氧化為Fe3+,便于離心分離C.“紅褐色溶液a”的主要成分為Fe(OH)3膠體,激光筆照射時會出現丁達爾效應D.“煅燒分解”時,化學方程式為Y2(C2O4)3Y2O3+3CO↑+3CO2↑答案 C解析 廢鋯催化劑(含ZrO2、Y2O3及Fe的氧化物)焙燒后加濃硫酸,ZrO2、Y2O3以及鐵的氧化物均可溶于熱的濃硫酸溶液生成硫酸鹽;焙燒后固體加聚乙二醇、硫酸銨,聚乙二醇可與Fe3+形成紅褐色配合物,然后進行離心萃取,得到紅褐色溶液a;分離后所得鹽溶液進行濃縮結晶得到硫酸鋯晶體,晶體分解得到ZrO2,濃縮得到的母液加氨水調節pH值將釔沉淀,再加草酸調節pH值實現沉淀轉化,得到Y2(C2O4)3,再經煅燒分解得到Y2O3,據此分析解答。A.根據信息(1),硫酸濃度不宜太小,否則有可能導致ZrO2溶解不充分,影響后續回收,正確;B.過氧化氫為氧化劑,將亞鐵離子氧化為鐵離子,根據形成配合物與溶液在溶劑中的分配系數不同,便于離心分離,正確;C.紅褐色溶液a為聚乙二醇與Fe3+形成的配合物,錯誤;D.沉淀轉化,說明氫氧化釔轉化為草酸釔,煅燒分解成氧化釔,Y2(C2O4)3Y2O3+3CO↑+3CO2↑,正確。4.(2023·河南鄭州一模)以鐵硼礦(主要成分為Mg2B2O5·H2O和Fe3O4,還有少量Fe2O3、FeO、CaO、Al2O3和SiO2等)為原料制備硼酸(H3BO3)的工藝流程如圖所示:下列說法錯誤的是( )A.浸渣中的物質是Fe3O4、SiO2和CaSO4B.“凈化除雜”需先加H2O2溶液再調節溶液的pHC.操作a為蒸發濃縮、冷卻結晶D.“粗硼酸”中的主要雜質是七水硫酸鎂答案 A解析 以鐵硼礦(主要成分為Mg2B2O5·H2O和Fe3O4,還有少量Fe2O3、FeO、CaO、Al2O3和SiO2等)為原料制備硼酸(H3BO3),根據流程可知,加硫酸溶解,只有SiO2不溶,CaO轉化為微溶于水的CaSO4,“凈化除雜”需先加入氧化劑,將Fe2+氧化為Fe3+,調節溶液的pH,使Fe3+、Al3+均轉化為沉淀,則濾渣為氫氧化鋁、氫氧化鐵,然后蒸發濃縮、冷卻結晶、過濾分離出H3BO3。由分析可知,“浸渣”為SiO2、CaSO4,A錯誤;“凈化除雜”先加H2O2溶液將Fe2+轉化為Fe3+,再調節溶液的pH,生成氫氧化鋁和氫氧化鐵沉淀,B正確;由分析可知,操作a為蒸發濃縮、冷卻結晶,C正確;最后濃縮結晶時硫酸鎂易結合水以晶體析出,則粗硼酸中的主要雜質是七水硫酸鎂,D正確。5.(2023·遼寧丹東質監)用鉻鐵合金(含少量Ni、Co單質)生產硫酸鉻的工藝流程如下:已知浸出液中主要金屬陽離子為Ni2+、Co2+、Cr3+、Fe2+,下列說法正確的是( )A.“浸出”產生的氣體主要為SO2B.“濾渣1”的主要成分為NiS、CoSC.“沉鐵”步驟主要反應的離子方程式為Fe2++C2===FeC2O4↓D.整個流程中鉻元素先被氧化為+6價,后被還原為+3價答案 B解析 加入稀硫酸溶解合金,產生的氣體為氫氣,A錯誤;共有四種金屬,由流程可知,沉鐵后分離出硫酸鉻,則“除雜”的目的是除去Ni、Co元素,所以“濾渣1”的主要成分為NiS、CoS,B正確;草酸是一種弱酸,不能拆,正確的離子方程式為Fe2++H2C2O4===FeC2O4↓+2H+,C錯誤;流程中未產生六價鉻化合物,D錯誤。6.(2024·浙江嘉興聯考)一水硫酸四氨合銅(Ⅱ)的化學式為[Cu(NH3)4]SO4·H2O是一種重要的染料及農藥中間體。某學習小組以廢銅料(含少量鐵及難溶性雜質)為主要原料合成該物質,合成路線如下:下列說法不正確的是( )A.操作Ⅰ中發生的主要反應為Fe+H2O2+2H+===Fe2++2H2OB.操作Ⅱ中趁熱過濾除去的是難溶性雜質和氫氧化鐵C.操作Ⅲ中洗滌可用乙醇和水的混合液,干燥可采用減壓干燥方式D.設計操作Ⅳ的目的是為了提高乙醇的利用率答案 A解析 含銅廢料加硫酸和雙氧水,銅被氧化為硫酸銅,鐵被氧化為硫酸鐵,加氧化銅調節pH=4生成氫氧化鐵沉淀除去鐵,濾液得硫酸銅溶液,濾液中加氨水生成深藍色硫酸四氨合銅溶液,加入乙醇,硫酸四氨合銅溶解度降低,析出[Cu(NH3)4]SO4·H2O。A項,操作Ⅰ中銅被氧化為硫酸銅,發生的主要反應為Cu+H2O2+2H+===Cu2++2H2O,2Fe+3H2O2+6H+===2Fe3++6H2O,故A錯誤;B項,加氧化銅調節pH=4生成氫氧化鐵沉淀,操作Ⅱ中趁熱過濾除去的是難溶性雜質和氫氧化鐵,故B正確;C項,硫酸四氨合銅在乙醇中的溶解度遠小于在水中的溶解度,操作Ⅲ中洗滌可用乙醇和水的混合液,干燥可采用減壓干燥方式,故C正確;D項,設計操作Ⅳ,乙醇循環利用,目的是為了提高乙醇的利用率,故D正確。7.(2024·浙江鎮海中學調研)以工業廢銅泥[主要成分為CuS、Cu2S、Cu2(OH)2CO3,含少量Fe]為主要原料制備CuCl產品的工藝流程如下。下列說法錯誤的是( )A.除雜時,應在加入稀NaOH溶液前加入稍過量的過氧化氫溶液B.在“除雜”后、“過濾”前應適當加熱以保證除雜效果C.由核外電子排布知Cu(Ⅰ)比Cu(Ⅱ)穩定,但水相中少見Cu(Ⅰ)化合物的原因是Cu(Ⅰ)在水相中易歧化D.洗滌時,應當用濃鹽酸洗滌以減少CuCl產品在洗滌過程中的損失答案 D解析 廢銅泥灼燒后將金屬元素轉化為可與硫酸反應的氧化物,酸浸后先加H2O2氧化Fe2+,再加NaOH稀溶液,過濾除去Fe(OH)3,往濾液中加入Na2SO3、NaCl還原后經系列操作得到氯化亞銅產品。A.H2O2氧化Fe2+,A正確;B..除雜的目的是使鐵元素轉化成Fe(OH)3而轉化成濾渣,①H2O2目的是將Fe2+轉化成Fe3+,②加NaOH稀溶液,調節溶液的pH,使Fe3+轉化成Fe(OH)3沉淀,但只加入稀溶液容易形成Fe(OH)3膠體更難除雜,所以還應加熱,B正確;C.由核外價電子排布知Cu(Ⅰ)3d10比Cu(Ⅱ)3d9穩定,但水相中少見Cu(Ⅰ)化合物的原因是Cu(Ⅰ)在水相中易歧化,C正確;D.CuCl在濃鹽酸中易歧化,D錯誤。(共34張PPT)第一篇 新高考題型突破板塊Ⅱ 常見無機物的性質與轉化題型突破選擇題 題型突破4 無機化工微流程分析真題導航核心整合模擬預測1.(2024·黑吉遼卷)某工廠利用銅屑脫除鋅浸出液中的Cl-并制備Zn,流程如下。“脫氯”步驟僅Cu元素化合價發生改變。下列說法正確的是( )鋅浸出液中相關成分(其他成分無干擾)C離子 Zn2+ Cu2+ Cl-濃度/(g·L-1) 145 0.03 1A.“浸銅”時應加入足量H2O2,確保銅屑溶解完全B.“浸銅”反應:2Cu+4H++H2O2===2Cu2++H2↑+2H2OC.“脫氯”反應:Cu+Cu2++2Cl-===2CuClD.脫氯液凈化后電解,可在陽極得到Zn解析 結合“脫氯”步驟僅Cu元素化合價發生改變并產生CuCl固體,可推斷“脫氯”時Cu和Cu2+發生歸中反應并結合Cl-生成CuCl沉淀,離子方程式為Cu+Cu2++2Cl-===2CuCl,則“浸銅”時銅屑不能完全溶解,A錯誤,C正確;“浸銅”時Cu與H2O2在酸性條件下反應生成Cu2+和H2O,離子方程式為Cu+2H++H2O2===Cu2++2H2O,B錯誤;脫氯液中含大量的Zn2+,凈化后電解,Zn2+在陰極上得電子生成單質Zn,D錯誤。2.(2024·北京卷)硫酸是重要化工原料,工業生產制取硫酸的原理示意圖如下。B3.(2023·浙江6月選考)苯甲酸是一種常用的食品防腐劑。某實驗小組設計粗苯甲酸(含有少量NaCl和泥沙)的提純方案如下:下列說法不正確的是( )A.操作Ⅰ中依據苯甲酸的溶解度估算加水量B.操作Ⅱ趁熱過濾的目的是除去泥沙和NaClC.操作Ⅲ緩慢冷卻結晶可減少雜質被包裹D.操作Ⅳ可用冷水洗滌晶體B解析 苯甲酸微溶于冷水,易溶于熱水。粗苯甲酸中混有泥沙和氯化鈉,加水、加熱溶解,苯甲酸、NaCl溶解在水中,泥沙不溶,從而形成懸濁液;趁熱過濾出泥沙,同時防止苯甲酸結晶析出;將濾液冷卻結晶,大部分苯甲酸結晶析出,氯化鈉仍留在母液中;過濾、用冷水洗滌,便可得到純凈的苯甲酸。A.操作Ⅰ中,為減少能耗、減少苯甲酸的溶解損失,溶解所用水的量需加以控制,可依據苯甲酸的大致含量、溶解度等估算加水量,A正確;B.操作Ⅱ趁熱過濾的目的是除去泥沙,同時防止苯甲酸結晶析出,NaCl含量少,通常不結晶析出,B不正確;C.操作Ⅲ緩慢冷卻結晶,可形成較大的苯甲酸晶體顆粒,同時可減少雜質被包裹在晶體顆粒內部,C正確;D.苯甲酸微溶于冷水,易溶于熱水,所以操作Ⅳ可用冷水洗滌晶體,既可去除晶體表面吸附的雜質離子,又能減少溶解損失,D正確。4.(2023·河北卷)一種以錳塵(主要成分為Mn2O3,雜質為鋁、鎂、鈣、鐵的氧化物)為原料制備高純MnCO3的清潔生產新工藝流程如下:已知:室溫下相關物質的Ksp如下表。Al(OH)3 Mg(OH)2 Ca(OH)2 Fe(OH)2 Fe(OH)3 Mn(OH)2 MgF2 CaF210-32.9 10-11.3 10-5.3 10-16.3 10-38.6 10-12.7 10-10.3 10-8.3下列說法錯誤的是( )A.酸浸工序中產生的氣體①為氯氣B.濾渣①主要成分為Al(OH)3和Fe(OH)3C.除雜②工序中逐漸加入NaF溶液時,若Ca2+、Mg2+濃度接近,則CaF2先析出D.沉淀工序中發生反應的離子方程式為Mn2++2HC===MnCO3↓+CO2↑+H2OC解析 由圖知錳塵(主要成分為Mn2O3,雜質為鋁、鎂、鈣、鐵的氧化物)加入濃鹽酸進行酸浸,Mn2O3、鋁、鎂、鈣、鐵的氧化物均生成對應的鹽,由于Mn2O3具有氧化性,能將鹽酸中的氯離子氧化為氯氣,故氣體①用氫氧化鈉溶液進行吸收,防止污染環境,加氨水調節pH為5~6,由表中數據知,可將鐵和鋁沉淀而除去,故濾渣①主要成分為Al(OH)3和Fe(OH)3,再向濾液中加入氟化鈉溶液,可將鎂和鈣以氟化物的形式除去,濾渣②為氟化鈣和氟化鎂,此時濾液中主要成分為氯化錳,加入碳酸氫鈉溶液,發生Mn2++2HC===MnCO3↓+CO2↑+H2O,將錳離子沉淀,得到純度較高的碳酸錳。由分析知,Mn2O3與濃鹽酸反應生成Mn2+和Cl2,A正確;結合表中數據可知,除雜①工序中調pH為5~6,此時會產生Al(OH)3和Fe(OH)3沉淀,B正確;由于Ksp(MgF2)5.(2023·湖南卷)處理某銅冶金污水(含Cu2+、Fe3+、Zn2+、Al3+)的部分流程如下:已知:①溶液中金屬離子開始沉淀和完全沉淀的pH如下表所示:物質 Fe(OH)3 Cu(OH)2 Zn(OH)2 Al(OH)3開始沉淀pH 1.9 4.2 6.2 3.5完全沉淀pH 3.2 6.7 8.2 4.6②Ksp(CuS)=6.4×10-36,Ksp(ZnS)=1.6×10-24。D命題立意:試題以工業生產、污染物處理中物質的轉化為素材,考查學生對元素化合物的性質、化學實驗的基本操作和化學基本概念等知識的掌握程度。此類試題以物質轉化的工藝流程為載體,在相對陌生、簡單的情景下,考查學生信息獲取與加工、邏輯推理與論證能力。1.化工微流程中的“四線”分析(1)試劑線:分清各步加入試劑的作用,一般是為了除去雜質或進行目標元素及其化合物間的轉化等。(2)操作線:分離雜質和產品需要進行的分離、提純操作等。(3)雜質線:分清各步去除雜質的種類,雜質的去除順序、方法及條件等。(4)產品線:工藝流程主線,關注目標元素及其化合物在各步發生的反應或進行分離、提純的操作方法,實質是目標元素及其化合物的轉化。2.化工微流程中的常見試劑與雜質(1)試劑需要掌握常見試劑的類型、作用和相關反應,也可稱為反應線。常見試劑及其作用如表所示。類別 常見試劑 作用氧化劑 KMnO4、K2Cr2O7、Cl2、HNO3、Fe3+、空氣(O2)、H2O2 氧化某物質以除去雜質或獲得產品還原劑 SO2、S、I-、Fe2+、金屬單質、H2O2、HCl 還原某物質以除去雜質或獲得產品酸 H2SO4、HCl、HNO3 利用酸溶解或除去某物質或獲得產品堿 NaOH、NH3·H2O 利用堿溶解或除去某物質或獲得產品其他 氧化物(CuO、MgO)、NaF等 除去某物質或得到產品(2)雜質對于礦物質而言,測定元素組成后,即可確定雜質。常見雜質及其除雜方式如表所示。雜質的核心元素 去除方式Fe、Al等金屬元素 調pHSiO2 直接過濾除去或轉化為H2SiO3Mg、Ca等金屬元素 利用NaF溶液,轉化為氟化物沉淀Mn 可以轉化為氟化物沉淀,也可以轉化為MnO23.原料預處理階段各操作的目的研磨、粉碎等 增大反應物的接觸面積,增大反應速率,提高原料轉化率、利用率、浸取率灼燒(煅 燒、焙燒) 除去有機物;使無機物分解為金屬氧化物等,便于后續浸取、溶解浸取 水浸:分離水溶性和非水溶性的物質酸浸:溶解金屬、金屬氧化物、調節pH促進某離子的水解而轉化為沉淀堿浸:除去油污、溶解酸性氧化物、溶解鋁及其化合物、調節pH等1.(2023·海南華僑中學質檢)鋅焙砂(主要含ZnO、ZnFe2O4,還含有少量FeO、CuO等)可用于濕法制鋅,其流程如圖所示。下列說法錯誤的是( )A.“酸浸”中ZnFe2O4發生的反應為ZnFe2O4+8H+===Zn2++2Fe3++4H2OB.可用ZnS除去溶液中的Cu2+的依據是Ksp(ZnS)>Ksp(CuS)C.為提高生產效率,“酸浸”“凈化Ⅰ”“凈化Ⅱ”的反應溫度越高越好D.“電解”的產物之一可用于替換“凈化Ⅰ”中的H2O2C2.(2023·煙臺高三模擬)用綠礬(FeSO4·7H2O)制備電池電極材料LiFePO4的流程如下:下列說法正確的是( )A.反應2中氧化劑與還原劑的物質的量之比為1∶2B.洗滌沉淀時可用玻璃棒攪拌C.可用酸性KMnO4溶液檢驗反應1中Fe2+是否完全反應D.溶解過程中H3PO4可抑制Fe2+的水解D解析 反應2中H2C2O4將FePO4還原為LiFePO4,Fe元素由+3價下降到+2價,C元素由+3價上升到+4價,FePO4為氧化劑,H2C2O4為還原劑,根據得失電子守恒可知氧化劑與還原劑的物質的量之比為2∶1,A錯誤;洗滌沉淀時用玻璃棒攪拌容易把濾紙搗破,B錯誤;反應1中NaClO將Fe2+氧化為Fe3+,NaClO轉化為NaCl,Cl-也能使酸性KMnO4溶液褪色,不能用酸性KMnO4溶液檢驗反應1中Fe2+是否完全反應,C錯誤;Fe2+在水溶液中會發生水解,溶解過程中H3PO4可以電離出氫離子,抑制Fe2+的水解,D正確。3.(2024·河北唐山一模)從廢催化劑中回收貴金屬和有色金屬,不僅所得金屬品位高,而且投資少、效益高。以廢鋯催化劑(含ZrO2、Y2O3及Fe的氧化物)為原料回收氧化鋯和氧化釔的部分工藝如下:已知:(1)ZrO2、Y2O3可溶于熱的濃硫酸溶液;(2)聚乙二醇可與Fe3+形成紅褐色配合物,便于“離心萃取”操作進行。C4.(2023·河南鄭州一模)以鐵硼礦(主要成分為Mg2B2O5·H2O和Fe3O4,還有少量Fe2O3、FeO、CaO、Al2O3和SiO2等)為原料制備硼酸(H3BO3)的工藝流程如圖所示:下列說法錯誤的是( )A.浸渣中的物質是Fe3O4、SiO2和CaSO4B.“凈化除雜”需先加H2O2溶液再調節溶液的pHC.操作a為蒸發濃縮、冷卻結晶D.“粗硼酸”中的主要雜質是七水硫酸鎂A解析 以鐵硼礦(主要成分為Mg2B2O5·H2O和Fe3O4,還有少量Fe2O3、FeO、CaO、Al2O3和SiO2等)為原料制備硼酸(H3BO3),根據流程可知,加硫酸溶解,只有SiO2不溶,CaO轉化為微溶于水的CaSO4,“凈化除雜”需先加入氧化劑,將Fe2+氧化為Fe3+,調節溶液的pH,使Fe3+、Al3+均轉化為沉淀,則濾渣為氫氧化鋁、氫氧化鐵,然后蒸發濃縮、冷卻結晶、過濾分離出H3BO3。由分析可知,“浸渣”為SiO2、CaSO4,A錯誤;“凈化除雜”先加H2O2溶液將Fe2+轉化為Fe3+,再調節溶液的pH,生成氫氧化鋁和氫氧化鐵沉淀,B正確;由分析可知,操作a為蒸發濃縮、冷卻結晶,C正確;最后濃縮結晶時硫酸鎂易結合水以晶體析出,則粗硼酸中的主要雜質是七水硫酸鎂,D正確。5.(2023·遼寧丹東質監)用鉻鐵合金(含少量Ni、Co單質)生產硫酸鉻的工藝流程如下:已知浸出液中主要金屬陽離子為Ni2+、Co2+、Cr3+、Fe2+,下列說法正確的是( )A.“浸出”產生的氣體主要為SO2B.“濾渣1”的主要成分為NiS、CoSC.“沉鐵”步驟主要反應的離子方程式為Fe2++C2===FeC2O4↓D.整個流程中鉻元素先被氧化為+6價,后被還原為+3價B解析 加入稀硫酸溶解合金,產生的氣體為氫氣,A錯誤;共有四種金屬,由流程可知,沉鐵后分離出硫酸鉻,則“除雜”的目的是除去Ni、Co元素,所以“濾渣1”的主要成分為NiS、CoS,B正確;草酸是一種弱酸,不能拆,正確的離子方程式為Fe2++H2C2O4===FeC2O4↓+2H+,C錯誤;流程中未產生六價鉻化合物,D錯誤。6.(2024·浙江嘉興聯考)一水硫酸四氨合銅(Ⅱ)的化學式為[Cu(NH3)4]SO4·H2O是一種重要的染料及農藥中間體。某學習小組以廢銅料(含少量鐵及難溶性雜質)為主要原料合成該物質,合成路線如下:下列說法不正確的是( )A.操作Ⅰ中發生的主要反應為Fe+H2O2+2H+===Fe2++2H2OB.操作Ⅱ中趁熱過濾除去的是難溶性雜質和氫氧化鐵C.操作Ⅲ中洗滌可用乙醇和水的混合液,干燥可采用減壓干燥方式D.設計操作Ⅳ的目的是為了提高乙醇的利用率A解析 含銅廢料加硫酸和雙氧水,銅被氧化為硫酸銅,鐵被氧化為硫酸鐵,加氧化銅調節pH=4生成氫氧化鐵沉淀除去鐵,濾液得硫酸銅溶液,濾液中加氨水生成深藍色硫酸四氨合銅溶液,加入乙醇,硫酸四氨合銅溶解度降低,析出[Cu(NH3)4]SO4·H2O。A項,操作Ⅰ中銅被氧化為硫酸銅,發生的主要反應為Cu+H2O2+2H+===Cu2++2H2O,2Fe+3H2O2+6H+===2Fe3++6H2O,故A錯誤;B項,加氧化銅調節pH=4生成氫氧化鐵沉淀,操作Ⅱ中趁熱過濾除去的是難溶性雜質和氫氧化鐵,故B正確;C項,硫酸四氨合銅在乙醇中的溶解度遠小于在水中的溶解度,操作Ⅲ中洗滌可用乙醇和水的混合液,干燥可采用減壓干燥方式,故C正確;D項,設計操作Ⅳ,乙醇循環利用,目的是為了提高乙醇的利用率,故D正確。7.(2024·浙江鎮海中學調研)以工業廢銅泥[主要成分為CuS、Cu2S、Cu2(OH)2CO3,含少量Fe]為主要原料制備CuCl產品的工藝流程如圖。下列說法錯誤的是( )A.除雜時,應在加入稀NaOH溶液前加入稍過量的過氧化氫溶液B.在“除雜”后、“過濾”前應適當加熱以保證除雜效果C.由核外電子排布知Cu(Ⅰ)比Cu(Ⅱ)穩定,但水相中少見Cu(Ⅰ)化合物的原因是Cu(Ⅰ)在水相中易歧化D.洗滌時,應當用濃鹽酸洗滌以減少CuCl產品在洗滌過程中的損失D解析 廢銅泥灼燒后將金屬元素轉化為可與硫酸反應的氧化物,酸浸后先加H2O2氧化Fe2+,再加NaOH稀溶液,過濾除去Fe(OH)3,往濾液中加入Na2SO3、NaCl還原后經系列操作得到氯化亞銅產品。A.H2O2氧化Fe2+,A正確;B..除雜的目的是使鐵元素轉化成Fe(OH)3而轉化成濾渣,①H2O2目的是將Fe2+轉化成Fe3+,②加NaOH稀溶液,調節溶液的pH,使Fe3+轉化成Fe(OH)3沉淀,但只加入稀溶液容易形成Fe(OH)3膠體更難除雜,所以還應加熱,B正確;C.由核外價電子排布知Cu(Ⅰ)3d10比Cu(Ⅱ)3d9穩定,但水相中少見Cu(Ⅰ)化合物的原因是Cu(Ⅰ)在水相中易歧化,C正確;D.CuCl在濃鹽酸中易歧化,D錯誤。 展開更多...... 收起↑ 資源列表 題型突破4 無機化工微流程分析 練習(含解析).docx 題型突破4 無機化工微流程分析.pptx 縮略圖、資源來源于二一教育資源庫