资源简介

无机化学微流程
知｜识｜强｜化
1.微流程题的流程分析
2.微流程题的解题建模
【典题示例】　（2023·湖南高考9题）处理某铜冶金污水（含Cu2＋、Fe3＋、Zn2＋、Al3＋）的部分流程如下：
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 4.6
②Ksp（CuS）＝6.4×10－36，Ksp（ZnS）＝1.6×10－24。
下列说法错误的是（　　）
A.“沉渣Ⅰ”中含有Fe（OH）3和Al（OH）3
B.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＝4.0×10－12
D.“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
【思维流程】
（1）微流程中物质的转化
（2）依据沉淀溶解平衡原理计算Ksp
当Cu2＋和Zn2＋完全沉淀时，CuS和ZnS都达到了沉淀溶解平衡，则＝＝＝＝4×10－12，C项正确。
（3）依据离子交换的物质应用判断
“出水”中含有较多的Ca2＋，故“出水”应经过阳离子交换树脂软化处理才能达到工业冷却循环用水的标准，D项错误。
【答案】　D
（1）明确制备物质特点
首先确定要制备什么物质，从题干或流程图、装置图中获取有用信息，了解制备物质的性质，具有某些特殊性质的产物，要采取必要的措施来避免在制备过程中产生杂质。
（2）分析流程图、装置图中的每一步操作及步骤
从以下几个方面了解流程图、装置图：反应物是什么？反应方程式是什么？该反应有何作用？对制备结果有何影响？
（3）逐项判断，不遗漏信息
结合除杂、分离、提纯等实验操作，灵活运用元素化合物及氧化还原反应等知识，从问题中获取解题信息，逐项判断。
真｜题｜研｜析
1.（2024·吉林高考13题）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 1
A.“浸铜”时应加入足量H2O2，确保铜屑溶解完全
B.“浸铜”反应：2Cu＋4H＋＋H2O22Cu2＋＋H2↑＋2H2O
C.“脱氯”反应：Cu＋Cu2＋＋2Cl－2CuCl
D.脱氯液净化后电解，可在阳极得到Zn
解析：C　结合“脱氯”步骤仅Cu元素化合价发生改变并产生CuCl固体，可推断“脱氯”时Cu和Cu2＋发生归中反应并结合Cl－生成CuCl，离子方程式为Cu＋Cu2＋＋2Cl－2CuCl，则“浸铜”时铜屑不能完全溶解，A错误，C正确；“浸铜”时Cu与H2O2在酸性条件下反应，离子方程式为Cu＋2H＋＋H2O2Cu2＋＋2H2O，B错误；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，D错误。
2.（2024·湖南高考11题）中和法生产Na2HPO4·12H2O的工艺流程如下：
已知：①H3PO4的电离常数：Ka1＝6.9×10－3，Ka2＝6.2×10－8，Ka3＝4.8×10－13。
②Na2HPO4·12H2O易风化。
下列说法错误的是（　　）
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H3PO4
C.“结晶”工序中溶液显酸性
D.“干燥”工序需在低温下进行
解析：C　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。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。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。“结晶”工序中的溶液为饱和Na2HPO4溶液，由已知信息可知H3PO4的Ka2＝6.2×10－8，Ka3＝4.8×10－13，则HP的水解常数Kh＝＝≈1.6×10－7，由于Kh＞Ka3，则HP的水解程度大于其电离程度，溶液显碱性，C项错误。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。
3.（2024·贵州高考13题）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Na2S
B.“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
解析：B　根据原子守恒可知，BaS溶液与盐酸反应生成的气体为H2S，“酸化”后的溶液中含有BaCl2、HCl等，加入过量NaOH后，生成氯化钠、氢氧化钡，则“溶液1”中溶质主要为氯化钠、氢氧化钠，A错误；经过蒸发浓缩、冷却结晶、过滤、洗涤、干燥，可从溶液中得到Ba（OH）2·8H2O，B正确；根据化合物中元素正、负化合价代数和为零可知，Ti（OC4H9）4中Ti的化合价为＋4，则“合成反应”中生成BaTiO3的反应各元素化合价未发生变化，该反应是非氧化还原反应，C错误；残留的碱为Ba（OH）2，H2SO4与Ba（OH）2反应会产生BaSO4沉淀，降低BaTiO3的纯度，D错误。
能｜力｜进｜阶
1.（2024·福州三模）以天青石 （主要成分：SrSO4）和炭粉焙烧后的水浸液为原料制备SrCO3的流程如图所示。
已知：ⅰ.水浸液中含有Sr2＋、Ba2＋、OH－，其中 c（Sr2＋）约为0.6 mol·L－1。
ⅱ.Ksp（SrSO4）＝3.4×10－7，Ksp（BaSO4）＝1.0×10－10。
ⅲ. Sr、Ba分别位于第五、六周期第ⅡA族。
下列说法错误的是（　　）
A.“焙烧”烟气中可能含有CO和SO2
B.“沉钡”后的滤液呈酸性
C.“沉钡”过程若c（Ba2＋）降到1.0×10－4 mol·L－1，滤渣中混有SrSO4
D.硫酸锶的熔点高于硫酸钡
解析：B　炭粉和SrSO4发生氧化还原反应，硫元素的化合价降低产生SO2，碳元素的化合价可能会升高到＋2价，变成CO，A正确；由已知信息ⅰ可知水浸液中含有Sr2＋、Ba2＋、OH－，沉钡过程中加入H2SO4不能过量，故“沉钡”后的滤液不可能呈酸性，B错误；当c（Ba2＋）降到 1.0×10－4 mol·L－1，则根据Ksp（SrSO4）＝3.4×10－7，Ksp（BaSO4）＝1.0×10－10，可计算得出需要c（S）为1×10－6 mol·L－1，此时c（Sr2＋）·c（S）＝6×10－7＞Ksp，故可以形成SrSO4沉淀，C正确；Sr2＋的半径小于Ba2＋的半径，所带的电荷数相同，半径小，离子键强，熔点高，D正确。
2.（2024·岳阳三模）回收利用废旧锂离子电池正极材料钴酸锂粗品来制备LiCoO2产品，可实现资源的循环利用。其工艺流程如下：
已知：①氯化胆碱[HOCH2CH2N＋（CH3）3·Cl－]是铵盐，熔点较低，LiCoO2熔点较高；
②Co2＋在溶液中常以[CoCl4]2－（蓝色）和[Co（H2O）6]2＋（粉红色）形式存在；
③常温下，Ksp[Co（OH）2]＝1×10－15。
下列说法错误的是（　　）
A.将废旧电池拆解并将其浸入NaCl溶液中，其目的是进行放电处理，使得锂离子从负极脱出，经过电解质溶液进入正极材料
B.“微波共熔”中氯化胆碱的作用是作为反应物提供Cl－做助熔剂，降低熔融LiCoO2所需的温度
C.“沉钴”过程发生反应的离子方程式为Co2＋＋2OH－Co（OH）2↓
D.“水浸”过程中溶液由蓝色逐渐变为粉红色，则“微波共熔”后获得的含Li、Co的化合物为Li2[CoCl4]
解析：C　氯化胆碱、草酸和钴酸锂粗品“微波共熔”的过程中，Co被还原为＋2价，经过“水浸”，滤液中Co2＋以[Co（H2O）6]2＋存在，加入NaOH“沉钴”，得到Co（OH）2沉淀和含有Li＋的溶液，Co（OH）2固体经过“煅烧”得到固体Co3O4，含有Li＋的溶液中加入Na2CO3溶液生成Li2CO3沉淀，Li2CO3和Co3O4“高温烧结”（通入空气氧化）得到产品。废旧电池拆解提取正极材料前，需将其浸入NaCl溶液中，其目的是进行放电处理，使得Li＋从负极脱出，经过电解质溶液进入正极材料，提高产品产率，A正确；氯化胆碱[HOCH2CH2N＋（CH3）3·Cl－]是铵盐，熔点较低，LiCoO2熔点较高，则“微波共熔”中氯化胆碱的作用是作为反应物提供Cl－，做助熔剂降低LiCoO2熔融所需的温度，B正确；“水浸”后的滤液加入NaOH“沉钴”，得到Co（OH）2沉淀，则“沉钴”过程发生反应的离子方程式为[Co（H2O）6]2＋＋2OH－Co（OH）2↓＋6H2O，C错误；“水浸”过程中溶液由蓝色逐渐变为粉红色，则“微波共熔”后获得的含Li、Co的化合物为Li2[CoCl4]，D正确。
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