资源简介 中小学教育资源及组卷应用平台突破无机化工选择题及教材工艺制备【必备知识】1.化工流程题的结构化工流程选择题的结构流程图三部分 原料预处理、核心化学反应、产品的分离与提纯呈现模式识图方法箭头的意义 图1:箭头进入的是反应物(投料),箭头出去的是生成物(产物、副产物)图2:箭头表示反应物分步加入和生成物出来图3:返回的箭头一般是“循环利用”的物质2.原料处理的方法和作用释义研磨、雾化 将块状或颗粒状的物质磨成粉末或将液体分散成微小液滴,增大反应物接触面积,以加快反应速率或使反应更充分目的:提高原料转化率、利用率、浸取率,提高产品的产率等增大接触面积:固体——粉碎、研磨; 液体——喷洒; 气体——用多孔分散器等浸取(即浸出/溶解) 向固体中加入适当溶剂或溶液,使其中可溶性的物质溶解,包括水浸取、酸溶、碱溶、醇溶等水浸 与水接触反应或溶解,使原料变成离子进入溶液中酸浸 在酸性溶液中使可溶性金属离子进入溶液,不溶物通过过滤除去的过程如:用硫酸、盐酸、浓硫酸等,与酸接触反应或溶解,使可溶性金属离子进入溶液,不溶物通过过滤除去碱浸 在碱性溶液中使两性化合物(Al2O3、ZnO等)溶解,不溶物通过过滤除去的过程醇浸 提取有机物,常采用有机溶剂(乙醚,二氯甲烷等)浸取的方法提取有机物浸出率 固体溶解后,离子在溶液中的含量的多少提高浸出率的方法:适当升温(加热)、搅拌、粉碎(研磨)、增大反应物(酸、碱)的浓度灼烧(煅烧) 改变结构和组成,使一些物质能溶解;并使一些杂质在高温下氧化、分解如:金属(多)硫化物,使S元素SO2↑ (再钙基固硫除);煅烧高岭土和石灰石如:从海带中提取碘时的灼烧就是为了除去可燃性杂质,将有机碘转化为碘盐酸作用 溶解、去氧化物(膜)、抑制某些金属离子的水解、除去杂质离子等碱作用 去油污、去铝片氧化膜,溶解铝、二氧化硅、调节pH、促进水解(沉淀)3.物质分离或提纯的方法(1)调pH除杂:控制溶液的酸碱性使其中某些金属离子形成氢氧化物沉淀①调节pH所需的物质一般应满足两点:能与H+反应,使溶液pH值增大;不引入新杂质②实例部分金属阳离子形成氢氧化物的pH见下表Fe3+ Fe2+ Cu2+ Mn2+ Mg2+开始沉淀pH 2.7 7.6 5.5 8.3 9.6完全沉淀pH 3.2 9.6 6.6 9.3 11.1a.除去CuSO4溶液中少量Fe3+,可向溶液中加入CuO、Cu(OH)2、Cu2(OH)2CO3、CuCO3中的一种,调节pH至3.2~5.5,使Fe3+转化为Fe(OH)3沉淀除去。离子方程式为:Fe3++3H2OFe(OH)3+3H+、CuO+2H+===Cu2++H2Ob.Mg2+ (Fe3+):MgO、Mg(OH)2、MgCO3c.若要除去Mn2+溶液中含有的Fe2+:先用氧化剂把Fe2+氧化为Fe3+,再调溶液的pH至3.2~8.3(2)蒸发结晶:提取溶解度随温度变化不大的溶质(NaCl)①蒸发结晶的标志:当有大量晶体出现时,停止加热,利用余热蒸干②实例1:从NaCl溶液中获取NaCl固体a.方法:蒸发结晶b.具体操作:加热蒸发,当析出大量NaCl晶体时,停止加热,利用余热蒸干③实例2:NaCl溶液中混有少量的 KNO3溶液a.方法:蒸发结晶、趁热过滤、洗涤、干燥b.具体操作:若将混合溶液加热蒸发一段时间,析出的固体主要是NaCl,母液中是KNO3和少量NaCl,这样就可以分离出大部分NaClc.趁热过滤的目的:防止KNO3溶液因降温析出,影响NaCl的纯度(3)冷却结晶①适用范围:提取溶解度随温度变化较大的物质(KNO3)、易水解的物质(FeCl3)或结晶水化合物(CuSO4·5H2O)②蒸发浓缩的标志:当有少量晶体(晶膜)出现时③实例:KNO3溶液中混有少量的 NaCl溶液a.方法:蒸发浓缩、冷却结晶、过滤、洗涤、干燥b.具体操作:若将混合溶液加热蒸发后再降温,则析出的固体主要是KNO3,母液中是NaCl和少量KNO3,这样就可以分离出大部分KNO34.无机化工微流程常用分析方法——四线分析法(1)试剂线:分清各步加入试剂的作用,一般是为了除去杂质或进行目标元素及其化合物间的转化等(2)操作线:分离杂质和产品需要进行的分离、提纯操作等(3)杂质线:分清各步去除杂质的种类,杂质的去除顺序、方法及条件等(4)产品线:工艺流程主线,关注目标元素及其化合物在各步发生的反应或进行分离、提纯的操作方法,实质是目标元素及其化合物的转化5.教材中重要物质制备的工艺流程(1)侯氏制碱法工艺流程反应原理 ①产生NaHCO3的反应:NaCl+NH3+CO2+H2O===NaHCO3↓+NH4Cl②产生Na2CO3的反应:2NaHCO3Na2CO3+CO2↑+H2O循环使用的物质 CO2、饱和食盐水微点拨 向饱和氯化钠溶液中先通入氨气再通入二氧化碳,通入气体的顺序不能颠倒。侯氏制碱法的原料利用率高,副产物NH4Cl是化肥(2)海水制镁工艺流程基本步骤及主要反应 制熟石灰 CaCO3CaO+CO2↑,CaO+H2O===Ca(OH)2沉淀Mg2+ Mg2++Ca(OH)2===Mg(OH)2↓+Ca2+酸化,制备MgCl2 Mg(OH)2+2HCl===MgCl2+2H2O蒸发浓缩、冷却结晶 析出MgCl2 6H2O脱水,制备无水MgCl2 在氯化氢气流中使MgCl2 6H2O脱水制得无水氯化镁电解熔融的MgCl2,制备镁 MgCl2(熔融)Mg+Cl2↑微点拨 ①MgCl2·6H2O加热脱水制无水氯化镁时,为了防止MgCl2水解生成Mg(OH)2,Mg(OH)2加热分解得到MgO需在HCl气流中加热②因镁在高温下能与O2、N2、CO2等气体发生反应,故工业电解MgCl2得到的镁,应在H2氛围中冷却(3)铝的冶炼:铝土矿的主要成分是Al2O3,此外还含有少量SiO2、Fe2O3、MgO等杂质①酸溶法工艺流程主要反应 ①Al2O3+6H+===2Al3++3H2O,Fe2O3+6H+===2Fe3++3H2O,MgO+2H+===Mg2++H2O②Al3++4OH-===Al(OH),Fe3++3OH-===Fe(OH)3↓,Mg2++2OH-===Mg(OH)2↓③Al(OH)+CO2(过量)===Al(OH)3↓+HCO④2Al(OH)3Al2O3+3H2O ⑤2Al2O3(熔融)4Al+3O2↑②碱溶法工艺流程主要反应 ①Al2O3+2OH-+3H2O===2Al(OH),SiO2+2OH-===SiO+H2O②Al(OH)+4H+===Al3++4H2O,SiO+2H+===H2SiO3↓③Al3++3NH3·H2O===Al(OH)3↓+3NH(4)海水提溴工艺流程 基本步骤及主要反应①浓缩:海水晒盐和海水淡化的过程中Br-得到浓缩②氧化:向浓缩的海水中通入Cl2,将Br-氧化为Br2,反应的离子方程式为Cl2+2Br-===Br2+2Cl-③富集:利用溴的挥发性,通入热空气或水蒸气,吹出的溴蒸气用SO2吸收。反应的化学方程式为Br2+SO2+2H2O===2HBr+H2SO4④提取:再用Cl2将HBr氧化得到产品溴 2HBr+Cl2===2HCl+Br2微点拨 要用热的空气把生成的溴吹出;用SO2吸收后再用Cl2氧化的目的是富集溴(5)海带中提取碘工艺流程主要反应 2H++2I-+H2O2===I2+2H2O(6)工业制硫酸工艺流程主要反应 4FeS2+11O22Fe2O3+8SO2(沸腾炉)2SO2+O22SO3(接触室)SO3+H2O===H2SO4(吸收塔)微点拨 ①用98%的浓硫酸而不用水吸收SO3气体:用水吸收SO3易形成硫酸的酸雾,影响吸收效率②不采用高压而采用常压:常压下,SO2催化氧化成SO3的转化率已经很高,增大压强,即增加了设备的投资,得不偿失③三步反应都是放热反应;为了充分利用,进入接触室的气体要净化、预热(7)工业制备高纯硅的原理工业制备高纯硅的原理示意图 涉及的主要化学反应①SiO2+2CSi(粗)+2CO↑②Si(粗)+2Cl2SiCl4③SiCl4+2H2Si(纯)+4HCl微点拨 ①粗硅制备时,要隔绝空气,在电炉中进行,且生成的是CO而不是CO2②粗硅中含碳等杂质,与氯气反应生成的SiCl4中也含有CCl4等杂质,经过分馏提纯SiCl4后,再用H2还原,得到高纯度的硅(8)工业制硝酸工艺流程主要流程 将氨和空气的混合气(氧∶氮≈2∶1)通入灼热(760~840 ℃)的铂铑合金网,在合金网的催化作用下,氨被氧化成一氧化氮(NO),生成的一氧化氮结合反应后残余的氧气继续被氧化为二氧化氮,随后将二氧化氮通入水中制取硝酸各步反应的化学方程式 4NH3+5O24NO+6H2O,2NO+O2===2NO2,3NO2+H2O===2HNO3+NO尾气吸收 NO2+NO+2NaOH===2NaNO2+ H2O,2NO2 + 2NaOH===NaNO2 + NaNO3 + H2O(9)氯碱工业阳离子交换膜电解槽电极反应 阳极反应:2Cl--2e-===Cl2↑ (氧化反应)阴极反应:2H2O+2e-===H2↑+2OH-(还原反应)化学方程式:2NaCl+2H2O2NaOH+H2↑+Cl2↑应用 ①次氯酸钠的制备:2NaOH+Cl2===NaCl+NaClO+H2O②氯化氢的制备:H2+Cl22HCl微点拨 ①因为阳极产物Cl2和阴极产物H2会发生反应,Cl2和NaOH会发生反应,因此工业上常用特殊的电解槽电解饱和食盐水,一般用阳离子交换膜将电解槽分隔成两部分,以避免电解产物之间发生反应②阳极区Cl-放电生成Cl2,生成的Cl2少量溶于水会使阳极区呈酸性【高考真题演练】1.(2024·甘肃卷)兴趣小组设计了从AgCl中提取Ag的实验方案,下列说法正确的是( )A.还原性:Ag>Cu>FeB.按上述方案消耗1 mol Fe可回收1 mol AgC.反应①的离子方程式是[Cu(NH3)4]2++4H+===Cu2++4NHD.溶液①中的金属离子是Fe2+2.(2024·黑吉辽卷)某工厂利用铜屑脱除锌浸出液中的Cl-并制备Zn,流程如下“脱氯”步骤仅Cu元素化合价发生改变。下列说法正确的是( )锌浸出液中相关成分(其他成分无干扰)离子 Zn2+ Cu2+ Cl-浓度(g L 1) 145 0.03 1A.“浸铜”时应加入足量H2O2,确保铜屑溶解完全B.“浸铜”反应:2Cu+4H++H2O2===2Cu2++H2↑+2H2OC.“脱氯”反应:Cu+Cu2++2Cl-===2CuClD.脱氯液净化后电解,可在阳极得到Zn3.(2024·江西卷)从CPU针脚(含有铜、镍和钴等金属)中回收金的实验步骤如图。下列说法错误的是( )A.将CPU针脚粉碎可加速溶解B.除杂和溶金步骤需在通风橱中进行C.富集后,K[AuBr4]主要存在于滤液中D.还原步骤中有SO生成4.(2024·贵州卷)贵州重晶石矿(主要成分BaSO4)储量占全国以上。某研究小组对重晶石矿进行“富矿精开”研究,开发了制备高纯纳米钛酸钡(BaTiO3)工艺。部分流程如下,下列说法正确的是( )A.“气体”主要成分是H2S,“溶液1”的主要溶质是Na2SB.“系列操作”可为蒸发浓缩、冷却结晶、过滤、洗涤、干燥C.“合成反应”中生成BaTiO3的反应是氧化还原反应D.“洗涤”时可用稀H2SO4去除残留的碱,以提高纯度5.(2024·福建卷)从废线路板(主要成分为铜,含少量铅锡合金、铝、锌和铁)中提取铜的流程如下:已知“滤液2”主要含SnO和HPbO。下列说法正确的是( )A.“机械粉碎”将铅锡合金转变为铅和锡单质B.“酸溶”时产生Al3+、Fe3+和Zn2+离子C. “碱溶”时存在反应:Sn+2OH-+O2===SnO+H2OD.“电解精炼”时,粗铜在阴极发生还原反应6.(2024·北京卷)硫酸是重要化工原料,工业生产制取硫酸的原理示意图如下。下列说法不正确的是( )A.I的化学方程式:3FeS2+8O2Fe3O4+6SO2B.Ⅱ中的反应条件都是为了提高SO2平衡转化率C.将黄铁和换成硫黄可以减少废渣的产生D.生产过程中产生的尾气可用碱液吸收7.(2024·湖南卷)中和法生产Na2HPO4·12H2O的工艺流程如下,下列说法错误的是( )已知:①H3PO4的电离常数:Ka1=6.9×10-3,Ka2=6.2×10-8,Ka3=4.8×10-13②Na2HPO4·12H2O易风化A.“中和”工序若在铁质容器中进行,应先加入Na2CO3溶液B.“调pH”工序中X为NaOH或H3PO4C.“结晶”工序中溶液显酸性D.“干燥”工序需在低温下进行8.(2023·湖南卷)处理某铜冶金污水(含Cu2+、Fe3+、Zn2+、Al3+)的部分流程如下,下列说法错误的是( )已知:①溶液中金属离子开始沉淀和完全沉淀的pH如下表所示:物质 Fe(OH)3 Cu(OH)2 Zn(OH)2 Al(OH)3开始沉淀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)=1.6×10-24A.“沉渣Ⅰ”中含有Fe(OH)3和Al(OH)3B.Na2S溶液呈碱性,其主要原因是S2-+H2OHS-+OH-C.“沉淀池Ⅱ”中,当Cu2+和Zn2+完全沉淀时,溶液中=4.0×10-12D.“出水”经阴离子交换树脂软化处理后,可用作工业冷却循环用水【课时作业】1.某工厂采用如下工艺制备Cr(OH)3,已知焙烧后Cr元素以+6价形式存在,下列说法错误的是( )A.“焙烧”中产生CO2 B.滤渣的主要成分为Fe(OH)2C.滤液①中Cr元素的主要存在形式为CrO D.淀粉水解液中的葡萄糖起还原作用2.从炼钢粉尘(主要含Fe3O4、Fe2O3和ZnO)中提取锌的流程如下:“盐浸”过程ZnO转化为[Zn(NH3)4]2+,并有少量 Fe2+和 Fe3+浸出。下列说法错误的是( )A.“盐浸”过程若浸液pH下降,需补充NH3B.“滤渣”的主要成分为Fe(OH)3C.“沉锌”过程发生反应[Zn(NH3)4]2++4H2O+S2-===ZnS↓+4NH3·H2OD.应合理控制(NH4)2S用量,以便滤液循环使用3.某化学兴趣小组模拟侯氏制碱法进行实验,流程如图。下列说法正确的是( )A.该流程中可循环利用的物质只有CO2B.生成NaHCO3的离子方程式为Na++NH3·H2O+CO2===NaHCO3↓+NHC.获得纯净NH4Cl晶体的操作为蒸发结晶、过滤、洗涤、干燥D.用澄清石灰水可以鉴别NaHCO3和Na2CO34.以水泥厂的废料(主要成分为MgO,含少量MnO、Fe2O3、FeO、Al2O3、SiO2等杂质)为原料制备MgSO4·7H2O的工艺流程如下,下列说法正确的是( )已知:MnO+H2SO4===MnSO4+H2OA.为提高酸浸速率,可使用浓硫酸 B.试剂X可以是MgSO4C.滤渣为Al(OH)3、Fe(OH)3、SiO2 D.操作a所得滤液经处理后可循环利用5.工业通过菱镁矿MgCO3(含杂质Al2O3、FeCO3)制取镁的工艺流程如图,下列说法正确的是( )A.“酸浸池”中一定不发生氧化还原反应B.“氧化池”中通入Cl2的目的是杀菌消毒C.甲可能是MgO或Mg(OH)2等,加入甲的目的是调节溶液pHD.将MgCl2溶液加热蒸干可得到无水MgCl2晶体6.我国制碱工业先驱侯德榜发明了将制碱与制氨结合起来的联合制碱法,即“侯氏制碱法”。模拟其生产工艺流程图如下,下列说法中错误的是( )A.粗盐水中主要含有SO、Ca2+、Mg2+等杂质离子,实验室可以依次加入Na2CO3溶液、NaOH溶液、BaCl2溶液、适量的盐酸,再过滤进行除杂精制B.饱和食盐水中应该先通入NH3再通入CO2,操作a是过滤C.该流程中可循环使用的物质有CO2和NH3D.母液中的溶质含有NH4Cl,该成分可用作氮肥7.碳酸钠俗称纯碱,是一种重要的化工原料。以碳酸氢铵和氯化钠为原料制备碳酸钠的流程如图所示。下列说法正确的是( )A.为加快反应速率,可将“30~35 ℃水浴”改为酒精灯直接加热B.晶体A的主要成分是Na2CO3C.“300 ℃加热”所选用的硅酸盐仪器有坩埚、泥三角、三脚架、酒精灯等D.碳酸钠产品中滴加少量盐酸,有气泡生成,说明碳酸钠中混有NaHCO38.以高硫铝土矿(主要成分为Fe2O3、Al2O3、SiO2,少量FeS2和硫酸盐)为原料制备聚合硫酸铁[Fe2(OH)x(SO4)y]n和明矾的部分工艺流程如下,下列说法错误的是( )已知:赤泥液的主要成分为Na2CO3。A.聚合硫酸铁可用于净化自来水,与其组成中的Fe3+具有氧化性有关B.赤泥液的作用是吸收“焙烧”阶段中产生的SO2C.在“聚合”阶段,若增加Fe2O3用量,会使[Fe2(OH)x(SO4)y]n中x变大D.从“滤液”到“明矾”的过程中还应有“除硅”步骤9.以硫铁矿烧渣(主要成分为Fe2O3、Fe3O4、Al2O3和SiO2)为原料生产聚合硫酸铁[Fe2(OH)n(SO4)3-]m(n<2)的流程如图所示。下列说法正确的是( )A.“碱浸”的目的是除去铝元素B.检验“酸浸”后滤液中是否含有Fe2+,选用试剂为KSCN溶液和氯水C.可用SO2代替“氧化、水解、聚合”过程中的NaClO3D.为增大反应速率,“氧化、水解、聚合”过程应在较高温度下进行10.绿矾(FeSO4·7H2O)是治疗缺铁性贫血药品的重要成分,下面是以市售铁屑(少量锡、氧化铁等杂质)为原料生产纯净绿矾的一种方法,如图所示,下列说法错误的是( )已知:室温时,饱和H2S溶液的pH约为3.9;SnS沉淀完全时溶液的pH为1.6;FeS开始沉淀时溶液的pH为3.0,沉淀完全时的pH为5.5;FeSO4·7H2O不溶于乙醇A.将浓硫酸稀释为25%稀硫酸,所需玻璃仪器有玻璃棒、烧杯、量筒、胶头滴管B.操作Ⅰ、Ⅲ中均需用到玻璃棒,为了加快反应速率,可用玻璃棒进行搅拌C.操作Ⅱ中,通入H2S至饱和的目的是使Sn2+转化为SnS沉淀并防止Fe2+被氧化D.操作Ⅳ中所得的晶体可用乙醇洗去晶体表面附着的水11.以铝土矿(主要成分为Al2O3,还含少量Fe2O3、SiO2等)为主要原料生产金属铝的工艺流程如图。下列说法错误的是( )A.碱溶过程发生复杂的氧化还原反应 B.过滤Ⅰ的滤渣中含Fe2O3C.X中溶质主要是Na2CO3 D. 产生Al和O2的电解过程通常使用助熔剂Na3AlF612.实验室中,采用废易拉罐(主要成分为Al,含有少量Fe、Mg杂质)制备明矾的过程如图所示,下列叙述错误的是( )A.回收处理废易拉罐有利于保护环境和资源再利用 B.沉淀为Al2(CO3)3C.操作a包含蒸发浓缩、冷却结晶等 D.上述流程中可用过量CO2代替NH4HCO313.某工业食盐样品中混有NaBr杂质,现对其进行提纯,并获取液态溴,可设计实验流程如图所示,下列说法错误的是( )A.依据实验流程可知,操作Ⅰ为萃取、分液,可选取CCl4作为萃取剂B.由溶液D获取液溴时采用蒸馏操作,所用温度计的水银球应插入液面以下C.在进行操作Ⅱ时,需要的主要仪器有铁架台(带铁圈)、酒精灯、蒸发皿、玻璃棒、坩埚钳D.若样品为44.0 g,最终获得42.1 g氯化钠固体,则原固体混合物中氯化钠的质量分数约为90%14.碘及其化合物广泛用于医药、染料等方面。I2的一种制备方法如图所示。下列说法错误的是( )A.“富集”中所发生反应的离子方程式为Ag++I-===AgI↓B.“转化”中为了使悬浊液充分反应,使用铁粉并搅拌C.“转化”中生成的沉淀与硝酸反应所得产物可循环使用D.“氧化”中通入足量氯气时只得到氧化产物I215.某同学采用工业大理石(含有少量SiO2、Al2O3、Fe2O3等杂质)制取CaCl2·6H2O,设计了如下流程,下列说法不正确的是( )A.固体Ⅰ中含有SiO2,固体Ⅱ中含有Fe(OH)3、Al(OH)3B.加入石灰水时,要控制pH,防止固体Ⅱ中Al(OH)3转化为AlOC.试剂a选用盐酸,从溶液Ⅲ得到CaCl2·6H2O产品的过程中,应控制条件防止其分解D.若改变实验方案,在溶液Ⅰ中直接加氨水至沉淀完全,滤去沉淀,其溶液经蒸发浓缩、冷却结晶也可得到纯净的CaCl2·6H2O16.废旧电器中电路板主要含有Fe、Cu、SnO2、PbO2、塑料等物质,研究小组从废旧电路板中回收金属锡(50Sn)的流程如图。下列说法正确的是( )已知:SnO2、PbO2可与强碱共热反应生成易溶于水的Na2SnO3和Na2PbO3。A.Sn元素的核外电子排布式为[Kr]5s25p2B.焙烧的主要目的是将Fe和Cu变成氧化物C.若过滤后得到干燥的PbS和S的固体混合物27.1 g,则反应①有NA个电子转移D.焦炭和SnO2反应的方程式为2C+SnO2Sn+2CO↑17.用RSR工艺从废旧铅酸电池回收铅的化工流程如下,下列有关说法正确的是( )已知:HBF4是强酸;铅膏的主要成分是PbO2和PbSO4;Ksp(PbSO4)=1.6×10-8、Ksp(PbCO3)=7.4×10-14A.SO2的作用是将PbO2氧化为PbSO4B.②中反应的离子方程式为PbSO4(s)+CO(aq)PbCO3(s)+SO(aq)C.④中反应的离子方程式为CO+2H+===CO2↑+H2OD.⑤中阳极电极反应式为Pb2++2e-===Pb18.废旧印刷电路板是一种电子废弃物,某科研小组设计如图工艺流程回收铜并制取胆矾(流程中RH为萃取剂),下列说法错误的是( )A.反应Ⅰ的离子方程式为:Cu+H2O2+2NH3+2NH===Cu(NH3)+2H2OB.操作②用到的主要仪器为分液漏斗C.操作④以石墨为电极电解硫酸铜溶液:阳极产物为O2和H2SO4D.操作⑤为:蒸发浓缩、冷却结晶、过滤、热水洗涤、干燥19.氯化亚铜(CuCl)广泛应用于化工、印染、电镀等行业。CuCl难溶于水,可溶于氯离子浓度较大的体系,易水解氧化。以海绵铜(主要成分是Cu和少量CuO)为原料,生产CuCl的工艺如下,下列说法错误的是( )A.“溶解”过程发生氧化还原反应的离子方程式是3Cu+8H++2NO===3Cu2++2NO↑+4H2OB.“反应”过程发生反应的离子方程式是2Cu2++SO+2Cl-+H2O===2CuCl↓+SO+2H+C.“溶解”过程中硫酸可用浓盐酸代替D.“烘干”需在隔绝空气的环境中进行20.某兴趣小组利用工业废弃的铁铜合金制备碱式碳酸铜的简易流程如图。下列叙述错误的是( )A.“沉降”反应中溶液与Na2CO3以不同方式或不同用量比混合不影响产品成分B.“过滤1”所得的滤液中的溶质主要为硫酸铜C.“滤渣”的主要成分为氢氧化铁D.“溶解”时发生了氧化还原反应21.某科研小组采用如图方案回收一种光盘金属层中的少量Ag。下列说法错误的是( )已知:AgCl可溶于氨水:AgCl+2NH3·H2OAg(NH3)+Cl-+2H2OA.“氧化”阶段需在80℃条件下进行,可用水浴加热B.为加快“溶解”速率,可采用高温条件C.实验室中过滤时使用的玻璃仪器有烧杯、漏斗、玻璃棒D.为提高Ag的回收率,需对“过滤Ⅱ”的滤渣进行洗涤,并将洗涤后的滤液合并入过滤Ⅱ的滤液中22.垃圾分类具有经济、生态等方面的效益,为研究废旧电池的再利用,实验室利用旧电池的铜帽(主要成分为Zn和Cu)回收Cu并制备ZnO的部分实验流程如图所示。下列说法错误的是( )A.“溶解”过程中,加入H2O2的作用是氧化Cu而使Cu溶解B.加入过量锌粉的目的是使铜离子完全转化为铜单质C.操作M中用到的玻璃仪器有铁架台、烧杯、漏斗和玻璃棒D.通过加适量碱、过滤、洗涤、干燥、加热等操作,可得到ZnO【突破无机化工选择题及教材工艺制备】答案【高考真题演练】1.C。解析:从实验方案可知,氨水溶解了氯化银,然后用铜置换出银,滤液中加入浓盐酸后得到氯化铜和氯化铵的混合液,向其中加入铁、铁置换出铜,过滤分铜可以循环利用,并通入氧气可将亚铁离子氧化为铁离子。金属活动性越强,金属的还原性越强,而且由题中的实验方案能得到证明,还原性从强到弱的顺序为 Fe>Cu> Ag,A不正确;由电子转移守恒可知,1 mol Fe可以置换1 mol Cu,而1 mol Cu可以置换2 mol Ag,因此,根据按上述方案消耗1 mol Fe可回收2 mol Ag,B不正确;反应①中,氯化四氨合铜溶液与浓盐酸反应生成氯化铜和氯化铵,该反应的离子方程式是[Cu(NH3)4]2++4H+===Cu2++4NH,C正确;向氯化铜和氯化铵的混合液中加入铁,铁换置换出铜后生成Fe2+,然后Fe2+被通入的氧气氧化为Fe3+,氯化铁和氯化铵水解均使溶液呈酸性二者可共存,因此,溶液①中的金属离子是Fe3+,D不正确;故选C。2.C。解析:铜屑中加入H2SO4和H2O2得到Cu2+,反应的离子方程式为: Cu+2H++H2O2===Cu2++2H2O,再加入锌浸出液进行“脱氯”,“脱氯”步骤中仅Cu元素的化合价发生改变,得到CuCl固体,可知“脱氯”步骤发生反应的化学方程式为:Cu+2Cl-+Cu2+===2CuCl↓,过滤得到脱氯液,脱氯液净化后电解,Zn2+可在阴极得到电子生成Zn。A.由分析得,“浸铜”时,铜屑不能溶解完全,Cu在“脱氯”步骤还需要充当还原剂,故A错误;B.“浸铜”时,铜屑中加入H2SO4和H2O2得到Cu2+,反应的离子方程式为: Cu+2H++H2O2===Cu2++2H2O,故B错误;C.“脱氯”步骤中仅Cu元素的化合价发生改变,得到CuCl固体,即Cu的化合价升高,Cu2+的化合价降低,发生归中反应,化学方程式为:Cu+2Cl-+Cu2+===2CuCl↓,故C正确;D.脱氯液中含大量的Zn2+,净化后电解,Zn2+在阴极上得电子生成单质Zn,故D错误;故选C。3.C。解析:A.将CPU针脚粉碎,增大与硝酸和水的接触面积,可加速溶解,故A正确;B.除杂和溶金步骤中会生成污染性气体二氧化氮、一氧化氮,需在通风橱中进行,故B正确;C.图示可知,富集后,K[AuBr4]主要存在于滤渣中,故C错误;D.还原步骤中Na2S2O5做还原剂得到金属单质金,硫元素化合价升高,反应过程中有SO生成,故D正确;故选C。4.B。解析:重晶石矿(主要成分为BaSO4)通过一系列反应,转化为BaS溶液;加盐酸酸化,生成BaCl2和H2S气体;在BaCl2溶液中加入过量的NaOH,通过蒸发浓缩,冷却结晶、过滤、洗涤、干燥,得到Ba(OH)2 8H2O;过滤得到的溶液1的溶质主要含NaCl及过量的NaOH;Ba(OH)2 8H2O加水溶解后,加入Ti(OC4H9)4,进行合成反应,得到BaTiO3粗品,最后洗涤得到最终产品。A.由分析可知,“气体”主要成分为H2S气体,“溶液1”的溶质主要含NaCl及过量的NaOH,A项错误;B.由分析可知,“系列操作”得到的是Ba(OH)2 8H2O晶体,故“系列操作”可以是蒸发浓缩,冷却结晶、过滤、洗涤、干燥,B项正确;C.“合成反应”是Ba(OH)2 8H2O和Ti(OC4H9)4反应生成BaTiO3,该反应中元素化合价未发生变化,不是氧化还原反应,C项错误;D.“洗涤”时,若使用稀H2SO4,BaTiO3会部分转化为难溶的BaSO4,故不能使用稀H2SO4,D项错误;故选B。5.C。解析:废线路板先机械粉碎,可以增加其反应的接触面积,加入稀盐酸后铝、锌、铁溶解,进入滤液,通入氧气和加氢氧化钠,可以溶解锡和铅,最后电解精炼得到铜。A.机械粉碎的目的是增大接触面积,加快反应速率,A错误;B.酸溶的过程中Al、Zn、Fe转化为对应的Al3+、Fe3+和Zn2+离子,B错误;C.“碱溶”时根据产物中SnO,存在反应:Sn+2OH-+O2===SnO+H2O,故C正确;D.电解精炼时粗铜在阳极发生氧化反应,逐步溶解,故D错误;故选C。6.B。解析:黄铁矿和空气中的O2在加热条件下发生反应,生成SO2和Fe3O4,SO2和空气中的O2在400~500℃、常压、催化剂的作用下发生反应得到SO3,用98.3%的浓硫酸吸收SO3,得到H2SO4。A项,反应I是黄铁矿和空气中的O2在加热条件下发生反应,生成SO2和Fe3O4,化学方程式:3FeS2+8O2Fe3O4+6SO2,故A正确;B项,反应Ⅱ条件要兼顾平衡转化率和反应速率,还要考虑生产成本,如Ⅱ中“常压、催化剂”不是为了提高SO2平衡转化率,故B错误;C项,将黄铁矿换成硫黄,则不再产生Fe3O4,即可以减少废渣产生,故C正确;D项,硫酸工业产生的尾气为SO2、SO3,可以用碱液吸收,故D正确;故选B。7.C。解析:H3PO4和Na2CO3先发生反应,通过加入X调节pH,使产物完全转化为Na2HPO4,通过结晶、过滤、干燥,最终得到Na2HPO4 12H2O成品。A.铁是较活泼金属,可与H3PO4反应生成氢气,故“中和”工序若在铁质容器中进行,应先加入Na2CO3溶液,A项正确;B.若“中和”工序加入Na2CO3过量,则需要加入酸性物质来调节pH,为了不引入新杂质,可加入H3PO4;若“中和”工序加入H3PO4过量,则需要加入碱性物质来调节pH,为了不引入新杂质,可加入NaOH,所以“调pH”工序中X为NaOH或H3PO4,B项正确;C.“结晶”工序中的溶液为饱和Na2HPO4 溶液,由已知可知H3PO4的Ka2=6.2×10-8 ,Ka3=4.8×10-13,则HPO 的水解常数Kh==≈1.6×10-7,由于Kh>Ka3,则Na2HPO4 的水解程度大于电离程度,溶液显碱性,C项错误;D.由于Na2HPO4·12H2O易风化失去结晶水,故“干燥”工序需要在低温下进行,D项正确;故选C。8.D。解析:当pH=1.9时氢氧化铁开始沉淀,当pH=3.5时氢氧化铝开始沉淀,当pH=4时,则会生成氢氧化铝和氢氧化铁,即“沉渣Ⅰ”中含有Fe(OH)3和Al(OH)3,A正确;硫化钠溶液中的硫离子可以水解,产生氢氧根离子,使溶液显碱性,其第一步水解的方程式为S2-+H2OHS-+OH-,B正确;当铜离子和锌离子完全沉淀时,则硫化铜和硫化锌都达到了沉淀溶解平衡,则====4.0×10-12,C正确;“出水”中除含有阴离子外,还含有大量的Na+、Ca2+等,故只经阴离子交换树脂软化处理后,不可用作工业冷却循环用水,D错误。【课时作业】1.B。解析:焙烧过程中铁、铬元素均被氧化,同时转化为对应钠盐,水浸时铁酸钠遇水水解生成氢氧化铁沉淀,滤液中存在铬酸钠,与淀粉的水解产物葡萄糖发生氧化还原得到氢氧化铬沉淀。A项,铁、铬氧化物与碳酸钠和氧气反应时生成对应的钠盐和二氧化碳,A正确;B项,焙烧过程铁元素被氧化,滤渣的主要成分为氢氧化铁,B错误;C项,滤液①中Cr元素的化合价是+6价,铁酸钠遇水水解生成氢氧化铁沉淀溶液显碱性,所以Cr 元素主要存在形式为CrO,C正确;D项,淀粉水解液中的葡萄糖起还原作用,D正确; 故选B。2.B。解析:“盐浸”过程ZnO转化为[Zn(NH3)4]2+,发生反应ZnO+2NH3+2NH===[Zn(NH3)4]2++H2O,根据题中信息可知,Fe2O3、Fe3O4只有少量溶解,通入空气氧化后Fe2+和Fe3+转化为Fe(OH)3;“沉锌”过程发生反应为:[Zn(NH3)4]2++4H2O+S2-===ZnS↓+4NH3·H2O,经洗涤干燥后得到产物ZnS及滤液NH4Cl。A.“盐浸”过程中消耗氨气,浸液pH下降,需补充NH3,A正确;B.由分析可知,“滤渣”的主要成分为Fe3O4和Fe2O3,只含少量的Fe(OH)3,B错误;C.“沉锌”过程发生反应[Zn(NH3)4]2++4H2O+S2-===ZnS↓+4NH3·H2O,C正确;D.应合理控制(NH4)2S用量,以便滤液循环使用,D正确;故选B。3.B。解析:流程中可以循环利用的物质有二氧化碳和氯化钠溶液,故A 错误;由溶解度图像可知,氯化铵溶解度随温度升高而增大,因此从溶液中得到氯化铵固体的操作为蒸发浓缩、冷却结晶、过滤、洗涤、干燥,故C错误;NaHCO3和Na2CO3与澄清石灰水反应都生成白色沉淀,不能用澄清石灰水鉴别两种物质,故D错误。4.D。解析:适当升温(或粉碎或搅拌)即可提高浸取速率,不需要使用浓硫酸,A错误;试剂X为氧化镁或碳酸镁,不能是MgSO4,故B错误;滤渣为Al(OH)3、Fe(OH)3、SiO2、MnO2,C错误;操作a是从溶液中经过一系列过程得到晶体,过滤时溶液中含有硫酸镁,为了提高原料中镁的利用率,操作a所得滤液经处理后可循环利用,D正确。5.C。解析:A.“酸浸池”中会产生Fe2+,亚铁离子不稳定,容易被空气中的氧气氧化,A错误; B.氧化池中通入氯气的目的是将Fe2+氧化成Fe3+,B错误;C.加入的MgO或Mg(OH)2与H+反应,溶液的pH增大,使Al3+和Fe3+转化为氢氧化物沉淀,C正确;D.由于MgCl2会发生水解生成Mg(OH)2和HCl,所以将MgCl2溶液加热蒸干得到Mg(OH)2,D错误。6.A。解析:氯化钡除去粗盐中的硫酸根离子,氯化钡需要放在碳酸钠的前面加入,碳酸钠才能除去过量的氯化钡和粗盐中的钙离子,过滤之后再加入适量盐酸中和氢氧根离子和除去碳酸根离子,故A项错误;饱和食盐水中应该先通入氨气,再通二氧化碳,这样有利于二氧化碳的充分吸收,过滤可以将不溶性固体从溶液中分离出来,故B项正确;由图可知,可用于循环使用的物质有CO2、NH3,故C项正确;母液中的溶质有NH4Cl和没有析出的碳酸氢钠,NH4Cl可用作氮肥,故D项正确,不符合题意。7.D。解析:酒精灯直接加热,温度较高,NH4HCO3易分解,故A错误;晶体A的主要成分是NaHCO3,故B错误;三脚架是金属材料,不属于硅酸盐,故C错误;碳酸钠产品中滴加少量盐酸,有气泡生成,说明碳酸钠中混有NaHCO3,故D正确。8.A。解析:高硫铝土矿经焙烧后,FeS2中的S元素转化为SO2被除去,生成的SO2用赤泥液吸收,防止其污染环境。高硫铝土矿经碱浸后,Al2O3转化为AlO,SiO2转化为SiO。过滤后将滤渣经酸浸氧化后,Fe2+全部被转化为Fe3+,用于制备聚合硫酸铁。AlO进入滤液中,可用于制备明矾。A.聚合硫酸铁可用于净水,原理是聚合硫酸铁中的Fe3+水解生成的Fe(OH)3胶体可吸附水中的悬浮物和杂质,与Fe3+的氧化性无关,故A项错误;B.赤泥液主要成分是Na2CO3,可吸收焙烧产生的SO2,故B项正确;C.聚合硫酸铁中的OH-来源于Fe2O3,因此增加Fe2O3用量会使[Fe2(OH)x(SO4)y]n中x变大,故C项正确;D.制备明矾的滤液中含有SiO,应预先除去,故D项正确。9.A。解析:10.B。解析:将浓硫酸稀释为25%稀硫酸,应用量筒量取一定体积的浓硫酸,沿玻璃棒缓缓倒入盛有水的烧杯中,并用玻璃棒不断搅拌,则所需玻璃仪器有玻璃棒、烧杯、量筒、胶头滴管,A正确;操作Ⅰ、Ⅲ均为过滤,均需用到玻璃棒,过滤时玻璃棒的作用是引流,不能进行搅拌,B错误;通入H2S至饱和,使Sn2+完全转化为SnS沉淀,H2S具有还原性,可以防止亚铁离子被氧化,C正确;FeSO4·7H2O易溶于水而不溶于乙醇,用乙醇洗涤,可避免晶体的溶解,D正确。11.A。解析: 碱溶过程主要发生反应:Al2O3+2NaOH===2NaAlO2+H2O,SiO2+2NaOH===Na2SiO3+H2O,不涉及复杂的氧化还原反应,A错误。12.B。解析:回收处理废易拉罐有利于保护环境和资源再利用,A项正确;Na[Al(OH)4]与碳酸氢铵发生反应可生成氢氧化铝,故沉淀为Al(OH)3,B项错误;操作a包含蒸发浓缩、冷却结晶等,C项正确;过量二氧化碳与Na[Al(OH)4]溶液反应也可得到氢氧化铝沉淀,D项正确。13.B。解析:依据实验流程可知,操作Ⅰ是从NaCl和Br2的混合溶液中分离出NaCl溶液和含液溴的溶液,故操作Ⅰ为萃取、分液,上层为NaCl溶液,下层为有机溶剂和Br2,故可选取密度比水大的CCl4作为萃取剂,A正确;由液体D获取液溴时采用蒸馏操作,蒸馏时温度计测量的是蒸气的温度,故所用温度计的水银球应该与蒸馏烧瓶支管口下沿平齐,B错误;操作Ⅱ是从NaCl溶液中获得NaCl固体,故操作Ⅱ为蒸发结晶,在进行操作Ⅱ时,需要的主要仪器有铁架台(带铁圈)、酒精灯、蒸发皿、玻璃棒、坩埚钳,C正确;若样品为44.0 g,最终获得42.1 g氯化钠固体,设样品中NaBr的质量为m g,根据反应计算可知:2NaBr + Cl2 === 2NaCl + Br2 Δm206 89m g (44-42.1)g解得m≈4.4,则原固体混合物中氧化钠的质量分数约为×100%=90%,D正确。14.D。解析:净化除氯后含I-的海水中加硝酸银溶液富集,得到含AgI沉淀的悬浊液,加入适量的Fe,Fe与AgI发生反应得到Ag和FeI2,加足量氯气氧化后得到I2和Fe3+。富集过程得到AgI沉淀,离子方程式为Ag++I-===AgI↓,A正确;“转化”中为了使悬浊液充分反应,使用铁粉并搅拌,可提高AgI的转化效率,B正确;“转化”中生成的沉淀为Ag,Ag与硝酸反应所得产物硝酸银可循环使用,C正确,“氧化”中通入足量氯气时得到氧化产物I2、Fe3+,D错误。15.D。解析:向工业大理石(含有少量SiO2、Al2O3、Fe2O3等杂质)中加足量酸,得到二氧化硅沉淀,所以固体Ⅰ中含有SiO2,溶液Ⅰ中加石灰水,控制pH,可以得到Al(OH)3、Fe(OH)3沉淀,即为固体Ⅱ,A项正确;Al(OH)3具有两性,可以和氢氧化钙反应生成AlO,故加入石灰水时,要控制pH,防止固体Ⅱ中Al(OH)3转化为AlO,B项正确;试剂a为盐酸,CaCl2·6H2O易分解,所以从溶液中获得氯化钙晶体时,要控制条件防止其分解,C项正确;若改变实验方案,在溶液Ⅰ中直接加氨水至沉淀完全,滤去沉淀,其溶液中含有氯化铵杂质,D项错误。16.D。解析:由题给流程可知,废旧电路板粉碎后在空气中焙烧可将塑料转化为气体除去,铁、铜转化为氧化铁、氧化铜,向焙烧渣中加入过量的氢氧化钠溶液碱浸,将SnO2、PbO2转化为Na2SnO3和Na2PbO3,过滤得到含有氧化铁、氧化铜的滤渣和含有Na2SnO3和Na2PbO3的滤液a;向滤液中加入硫化钠溶液将Na2PbO3还原为PbS,过滤得到含有PbS 、S的固体混合物和含有Na2SnO3的滤液b;滤液b用水热法将Na2SnO3转化为二氧化锡,二氧化锡与焦炭在高温下反应制得锡。A.锡元素的原子序数为50,基态原子的核外电子排布式为[Kr]4d105s25p2,故A错误;B.由分析可知,焙烧的主要目的是将塑料转化为气体除去,故B错误;C.设混合物中PbS和S的物质的量分别为x mol和y mol,由质量守恒可得:239x+32y=27.1,由得失电子数目守恒可得:x=y,解联立方程可得x=y=0.1,则反应①转移电子数目为0.1 mol×2×NA mol-1=0.2NA,故C错误;D.由分析可知,二氧化锡与焦炭在高温下反应生成锡和一氧化碳,反应的化学方程式为2C+SnO2Sn+2CO↑,故D正确。17.B。解析:PbO2和二氧化硫发生氧化还原反应生成硫酸铅沉淀,Pb元素化合价下降,PbO2为氧化剂,SO2的作用是将PbO2还原为PbSO4,A错误;②中PbSO4沉淀和碳酸铵反应生成碳酸铅沉淀和硫酸铵,离子方程式为PbSO4(s)+CO(aq)PbCO3(s)+SO(aq),B正确;HBF4是强酸,和碳酸铅反应生成二氧化碳、水和Pb(BF4)2,故步骤④发生反应的离子方程式为PbCO3+2H+===Pb2++CO2↑+H2O,C错误;电解池中阳极失去电子发生氧化反应,D错误。18.D。解析:双氧水具有氧化性,能氧化还原性物质Cu,反应的离子方程式为Cu+H2O2+2NH3+2NH===Cu(NH3)+2H2O,故A正确;操作②为萃取、分液,主要仪器为分液漏斗,故B正确;以石墨为电极电解硫酸铜溶液时,阳极上氢氧根离子放电、阴极上铜离子放电,所以阳极上生成O2,同时有大量的H+生成,且SO也向阳极移动在阳极积累,因此阳极产物还有H2SO4,故C正确;从溶液中获取晶体采用蒸发浓缩、冷却结晶,且用冷水洗涤、过滤方法,故D错误。19.C。解析:“溶解”过程中,硝酸铵中的硝酸根离子与硫酸电离出的氢离子构成硝酸,将铜氧化,离子方程式是3Cu+8H++2NO===3Cu2++2NO↑+4H2O,A正确;从后续操作看,“反应”过程生成CuCl,则溶液中的Cu2+被SO还原,发生反应的离子方程式是2Cu2++SO+2Cl-+H2O===2CuCl↓+SO+2H+,B正确;“溶解”过程中,若硫酸用浓盐酸代替,则“反应”过程中生成的CuCl会被Cl-溶解,难以得到CuCl沉淀,C不正确;“烘干”时,CuCl易被空气中的氧气氧化,所以需在隔绝空气的环境中进行,D正确。20.A。解析:废弃的铁铜合金加入稀硫酸和双氧水溶解,得到硫酸铁、硫酸铜的混合溶液,之后加入CuO调节pH除去Fe3+,过滤掉Fe(OH)3沉淀,加入碳酸钠粉末沉降得到碱式碳酸铜,过滤得到产品。A.“沉降”反应中溶液是CuSO4溶液,与Na2CO3的混合方式应该是将Na2CO3溶液加入CuSO4溶液中,如果将CuSO4溶液加入Na2CO3溶液中,将会生成更多的氢氧化铜沉淀,影响碱式碳酸铜的生成,A错误;B.根据分析可知加入CuO调节pH可以除去Fe3+,滤液中的溶质主要为硫酸铜,B正确;C.加入CuO调节pH可以除去Fe3+,得到Fe(OH)3沉淀,C正确;D.溶解过程中双氧水在酸性环境中可以将Fe、Cu氧化,D正确。21.B。解析:由实验流程可知,预处理后的光盘碎片含有Ag,一定条件下经NaClO氧化生成AgCl,AgCl不溶于水,过滤后,加入10%氨水溶解,发生已知信息的反应,转化为Ag(NH3),过滤后,滤液经一系列操作得到Ag。已知“氧化”阶段需在80℃条件下进行,温度变化范围较小,且低于100℃,因此可用水浴加热,A正确;氨水中的NH3·H2O受热易分解为NH3和H2O,不利于溶解AgCl,故不能采用高温条件,B错误;过滤时使用的玻璃仪器有烧杯、漏斗、玻璃棒,C正确;为避免滤渣中含有未被溶解的银元素而导致银的损失,提高Ag的回收率,需对“过滤Ⅱ”的滤渣进行洗涤,并将洗涤后的滤液合并入“过滤Ⅱ”的滤液中,D正确。22.C。解析:根据流程图可知溶解过程中Zn和Cu都被溶解,Zn可直接被硫酸溶解,而Cu不能直接溶于硫酸,故加入H2O2的作用是氧化Cu而使Cu溶解,A正确;为了保证操作M后铜被完全分离,应加入过量锌粉,B正确;操作M为过滤,用到的玻璃仪器有烧杯、漏斗和玻璃棒,C错误;操作M后的溶液中存在大量的Zn2+,加适量碱生成Zn(OH)2,经过滤、洗涤、干燥、加热等操作,可得到ZnO,D正确。21世纪教育网 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