专题3 选择题专攻 4.无机化工微流程分析 （课件）-【步步高】2024年高考化学大二轮专题复习与增分策略（新高考，江苏专用）

4.无机化工微流程分析 选择题专攻 核心精讲 01 四线分析法 3 (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。 典例剖析 某工厂采用辉铋矿(主要成分为Bi2S3，含有FeS2、SiO2杂质)与软锰矿(主要成分为MnO2)联合焙烧法制备BiOCl，工艺流程如图所示。焙烧时过量的MnO2分解为Mn2O3，金属活动性：Fe＞(H)＞Bi＞Cu。下列说法错误的是 A.通过“联合焙烧”Bi2S3和FeS2分 　别转化为Bi2O3、Fe2O3 B.“水浸”所得滤液的主要溶质是 　MnSO4 C.“酸浸”所得滤渣的主要成分是SiO2，气体A为Cl2 D.向“酸浸”所得滤液中加入金属Bi的目的是消耗H＋，促进Bi3＋水解 思路分析 常考原料预处理阶段各操作的目的 规律总结 研磨、粉碎等 增大反应物的接触面积，增大反应速率，提高原料转化率、利用率、浸取率 灼烧(煅烧、焙烧) 除去有机物；使无机物分解为金属氧化物等，便于后续浸取、溶解 浸取 水浸：分离水溶性和非水溶性的物质 酸浸：溶解金属、金属氧化物、调节pH促进某离子的水解而转化为沉淀 碱浸：除去油污、溶解酸性氧化物、溶解铝及其化合物、调节pH等 真题演练 02 1 2 3 4 1.(2023·湖南，9)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。 1 2 3 4 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－＋H2O HS－＋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 √ 1 2 3 4 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－＋H2O HS－＋OH－，B正确； 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 1 2 3 4 “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。 1 2 3 4 2.(2023·辽宁，10)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)2 C.滤液①中Cr元素的主要存 　在形式为 D.淀粉水解液中的葡萄糖起还原作用 √ 1 2 3 4 3.(2022·山东，12)高压氢还原法可直接从溶液中提取金属粉。以硫化铜精矿(含Zn、Fe元素的杂质)为主要原料制备Cu粉的工艺流程如下，可能用到的数据见下表。   Fe(OH)3 Cu(OH)2 Zn(OH)2 开始沉淀pH 1.9 4.2 6.2 沉淀完全pH 3.2 6.7 8.2 1 2 3 4 下列说法错误的是 A.固体X主要成分是Fe(OH)3和S；金属M为Zn B.浸取时，增大O2压强可促进金属离子浸出 C.中和调pH的范围为3.2～4.2 D.还原时，增大溶液酸度有利于Cu的生成 √ CuS精矿(含Zn、Fe元素的杂质)在高压O2作用下，用硫酸溶液浸取，与CuS反应生成CuSO4、S、H2O，Fe2＋被氧化为Fe3＋，然后加入NH3调节溶液pH，使Fe3＋形成Fe(OH)3沉淀，而Cu2＋、Zn2＋仍以离子形式存在于溶液中，过滤得到的滤渣中含有S、Fe(OH)3； 滤液中含有Cu2＋、Zn2＋； 1 2 3 4 然后向滤液中通入高压H2，根据元素活动性：Zn＞H＞Cu，Cu2＋被还原为Cu单质，通过过滤分离出来； 而Zn2＋仍然以离子形式存在于溶液中，再经一系列处理可得到Zn单质。经过上述分析可知，固体X的主要成分是S、Fe(OH)3，金属M为Zn，A正确； 1 2 3 4 CuS难溶于硫酸溶液，在溶液中存在沉淀溶解平衡：CuS(s) Cu2＋(aq) ＋S2－(aq)，增大O2的浓度，可以消耗S2－，使之转化为S，从而使沉淀溶解平衡正向移动，从而可促进金属离子的浸出，B正确； 根据流程图可知，用NH3调节溶液pH时，要使Fe3＋转化为沉淀，而Cu2＋、Zn2＋仍以离子形式存在 于溶液中，结合离子沉淀的pH 范围，可知中和时应该调节溶 液pH的范围为3.2～4.2，C正确； 1 2 3 4 用H2还原Cu2＋变为Cu单质时，H2失去电子被氧化为H＋，若还原时增大溶液的酸度，c(H＋)增大，不利于H2失去电子还原Cu单质，因此不利于Cu的生成，D错误。 1 2 3 4 1 2 3 4 4.(2022·湖南，7)铝电解厂烟气净化的一种简单流程如下： 下列说法错误的是 A.不宜用陶瓷作吸收塔内衬材料 B.采用溶液喷淋法可提高吸收塔内烟气吸收效率 C.合成槽中产物主要有Na3AlF6和CO2 D.滤液可回收进入吸收塔循环利用 √ 1 2 3 4 烟气(含HF)通入吸收塔，加入过量的碳酸钠，发生反应：Na2CO3＋HF===NaF＋NaHCO3，向合成槽中通入NaAlO2，发生反应：6NaF＋NaAlO2＋4NaHCO3===Na3AlF6↓＋4Na2CO3＋2H2O，过滤得到Na3AlF6和含有Na2CO3的滤液。陶瓷的成分中含有SiO2，SiO2能与HF发生反应，因此不宜用陶瓷作吸收塔内衬材料，故A正确； 1 2 3 4 采用溶液喷淋法可增大反应物的接触面积，提高吸收塔内烟气吸收效率，故B正确； 由上述分析知，合成槽内产物主要有Na3AlF6、Na2CO3、H2O，故C错误； 滤液的主要成分为Na2CO3，可进入吸收塔循环利用，故D正确。 考向预测 03 1 2 3 4 5 6 1.(2023·南京高三下学期考前模拟)实验室以含锌废液(主要成分为ZnSO4，还含有少量的Fe2＋、Mn2＋)为原料制备ZnCO3·2Zn(OH)2的实验流程如下： 下列说法正确的是 A.过二硫酸钠(Na2S2O8)中硫元 　素的化合价为＋7价 B.氧化除锰后的溶液中存在： 　Na＋、Zn2＋、Fe2＋、 C.调节pH时试剂X可以选用Zn、ZnO、ZnCO3等物质 D.沉锌时的离子方程式为3Zn2＋＋　　　===ZnCO3·2Zn(OH)2↓＋ 　5CO2↑＋H2O √ 1 2 3 4 5 6 Na2S2O8中含有过氧键，其中2个O为－1价，6个O为－2价，Na为＋1价，S为＋6价，A错误； Fe2＋具有还原性，易被氧化，不可能存在于氧化后的溶液中，B错误； 1 2 3 4 5 6 加入X的目的是调节pH，使Fe3＋转化成Fe(OH)3，且不引入杂质，Fe3＋水解显酸性：Fe3＋＋3H2O Fe(OH)3＋3H＋，加入ZnO、ZnCO3均可以与H＋反应，促进Fe3＋的水解，从而生成Fe(OH)3沉淀，由于Fe3＋的氧化性强于H＋，当加入Zn时，Fe3＋会被Zn还原为Fe2＋，影响除杂，所以不能用Zn来调节溶液pH，C错误。 1 2 3 4 5 6 2.(2023·南京师范大学附属中学高三模拟)硫酸钾是一种重要的无氯优质钾肥，利用某高钾明矾石制备硫酸钾的工艺流程如下： 已知：高钾明矾石的主要成分为K2SO4· Al2(SO4)3·2Al2O3·H2O和少量Fe2O3。下 列说法正确的是 A.焙烧时Al2(SO4)3发生反应的化学方程 　式为2Al2(SO4)3＋3S===2Al2O3＋9SO3 B.调节pH的目的是使Fe3＋和Al3＋完全沉淀 C.化合物Y可制成铝热剂用于焊接铁轨 D.SO3可回收利用后应用于本流程 √ 1 2 3 4 5 6 高钾明矾石经粉碎增大接触面积，加入硫粉进行焙烧得到SO2、SO3，加入KOH溶液发生反应的离子方程式为Al2O3＋2OH－===　　 ＋H2O， 1 2 3 4 5 6 1 2 3 4 5 6 3.(2023·江苏省决胜新高考高三大联考)NiSO4·nH2O易溶于水，其水溶液显酸性。从电镀污泥[含Cu(OH)2、Ni(OH)2、Fe(OH)3、Cr(OH)3和SiO2等]中回收制备NiSO4·nH2O和其他金属的工艺流程如图所示。 下列叙述不正确的是 A.“酸浸”时，为加快浸出速率，应 　加入相同体积、稍高浓度的硫酸 B.用惰性电极“电解”后的电解液中主要存在的阳离子有H＋、Ni2＋等 C.“除Fe、Cr”时通入O2更有利于生成Fe(OH)3沉淀 D.NiSO4溶液经蒸发浓缩、冷却结晶、过滤、洗涤、干燥等操作可得到 　NiSO4·nH2O 1 2 3 4 5 6 √ 1 2 3 4 5 6 电镀污泥加入的稀硫酸酸浸除去二氧化硅滤渣，滤液电解分离出铜后，加入碳酸钠、通入氧气除去铁、铬，滤液加入萃取剂萃取后得到硫酸镍溶液，经蒸发浓缩、冷却结晶、过滤、洗涤、干燥等操作可制得硫酸镍晶体。“酸浸”时，加入相同体积、稍高浓度的硫酸，硫酸的用量增加，且电解产生硫酸，会增加后续碳酸钠的用量，A错误； 1 2 3 4 5 6 惰性电极“电解”时铜离子被还原为铜、水被氧化为氧气和氢离子，则电解液中主要存在的阳离子有H＋、Ni2＋等，B正确； 电解过程中铜会和铁离子生成亚铁离子，“除Fe、Cr”时通入O2可以将Fe2＋转化为Fe3＋有利于生成Fe(OH)3沉淀，C正确。 1 2 3 4 5 6 4.(2023·连云港高级中学高三5月模拟)氧化钪(Sc2O3)广泛应用于航天、激光等科学领域。利用钛白酸性废水(含H＋、Sc3＋、Fe2＋等)制备氧化钪的工艺具有较高的经济价值，其流程如图所示。 已知：Sc3＋、Fe2＋均能与P504(用HR表示)发生络合反应，且机理均为Mn＋＋nHR MRn＋nH＋。 1 2 3 4 5 6 下列说法不正确的是 A.Sc3＋、Fe2＋与P504的络合能 　力：Sc3＋＞Fe2＋ B.萃取、反萃取后均可使用分 　液漏斗分离，有机相均从分 　液漏斗下口放出 C.“反萃取”时加入NaOH溶液 　将Sc3＋转化为Sc(OH)3 D.沉钪时能得到Sc2(C2O4)3·6H2O，则焙烧时的化学方程式：2Sc2(C2O4)3· 　6H2O＋3O2　　　　 2Sc2O3＋12CO2＋12H2O √ 1 2 3 4 5 6 由向有机相中加入稀硫酸后Fe2＋先被洗出可知，与P504的络合能力：Sc3＋＞Fe2＋，A正确； 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错误； 1 2 3 4 5 6 沉钪时能得到Sc2(C2O4)3· 6H2O，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2Sc2(C2O4)3·6H2O＋3O2 2Sc2O3＋12CO2＋12H2O，D正确。 1 2 3 4 5 6 5.(2023·连云港高三下学期2月调研)以废弃锌锰干电池(主要成分是Zn和MnO2，还含有少量炭黑)为原料制取ZnSO4、MnSO4溶液，进而得到复合微肥的流程如下： 下列说法正确的是 A.浸取时，MnO2与FeS(不溶于水)反应 　的离子方程式：8MnO2＋2FeS＋16H＋ 　===8Mn2＋＋　　 ＋2Fe2＋＋8H2O B.浸取液中主要存在的离子有H＋、Fe3＋、Zn2＋、S2－、Mn2＋、 C.过滤Ⅱ所得的滤渣为ZnCO3 D.过滤所得ZnSO4、MnSO4溶液中：c(Zn2＋)＋c(Mn2＋)＜ √ 1 2 3 4 5 6 Zn和MnO2在浸取步骤中发生氧化还原反应，锌和硫酸反应生成硫酸锌和氢气、二氧化锰和硫化亚铁反应生成硫酸铁和硫酸锰，炭黑不反应，过滤除去，加碳酸锌调节pH使铁离子转化为氢氧化铁沉淀过滤除去，最终得到硫酸锌和硫 酸锰溶液。由分析知二者反应的 离子方程式为9MnO2＋2FeS＋ 20H＋===9Mn2＋＋ ＋2Fe3＋＋10H2O，A错误； 1 2 3 4 5 6 浸取液中主要存在的离子有H＋、Fe3＋、Zn2＋、Mn2＋、 ，B错误； 1 2 3 4 5 6 6.(2023·江苏南通统考一模)无水FeCl3常用作芳烃氯代反应的催化剂。以废铁屑(主要成分Fe，还有少量Fe2O3、C和SiO2)制取无水FeCl3的流程如下，下列说法正确的是 A.“过滤”所得滤液中大量存 　在的离子有Fe3＋、Fe2＋、 　H＋、Cl－ B.“氧化”时可使用新制氯水作氧化剂 C.将“氧化”后的溶液蒸干可获得FeCl3·6H2O D.“脱水”时加入SOCl2能抑制FeCl3的水解，原因是SOCl2与水反应生成 　H2SO4和HCl √ 1 2 3 4 5 6 废铁屑加入盐酸酸溶，碳、二氧化硅不反应，铁转化为盐溶液，过滤，滤液加入氧化剂将亚铁离子氧化为铁离子，处理得到FeCl3·6H2O，加入SOCl2脱水得到FeCl3。铁屑主要成分为Fe，铁和铁离子反应生成亚铁离子，故“过滤”所得滤液中大量存在的离子有Fe2＋、H＋、Cl－，A错误； 1 2 3 4 5 6 氯气具有氧化性，且不引入新杂质，故“氧化”时可使用新制氯水作氧化剂，B正确； 铁离子水解生成氢氧化铁，故不能将“氧化”后的溶液蒸干来获得FeCl3·6H2O，C错误； SOCl2与水反应生成SO2和HCl，D错误。 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； CrO 6HCO SO 2AlO 则加入KOH溶液产生的浸渣为Fe2O3，浸液中主要存在的离子为AlO、K＋、SO、OH－，加入溶液X调节溶液pH使AlO变为Al(OH)3白色沉淀，则溶液X为H2SO4，过滤得到Al(OH)3白色固体，灼烧得到Al2O3，滤液经过蒸发结晶可得到硫酸钾固体。 焙烧时Al2(SO4)3发生反应的化学方程式为2Al2(SO4)3＋4S＋6O22Al2O3＋10SO3，SO3溶于水可制得硫酸。 SO c(SO) 2SO 2SO 溶液中存在电荷守恒：c(H＋)＋ 2c(Zn2＋)＋2c(Mn2＋)＝2c(SO)＋c(OH－)，又锰离子和锌离子水解使溶液呈酸性：c(H＋)>c(OH－)，所以有2c(Zn2＋)＋2c(Mn2＋)＜2c(SO)，即c(Zn2＋)＋c(Mn2＋)＜c(SO)，D正确。 SO $$