专题2 选择题专攻3 无机化工微流程-【步步高·大二轮专题复习】2025年高考化学复习讲义课件(A版)(课件PPT+word教案)
2025-05-02
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教辅
山东金榜苑文化传媒有限责任公司
进店逛逛 资源信息
| 学段 | 高中 |
| 学科 | 化学 |
| 教材版本 | - |
| 年级 | 高三 |
| 章节 | - |
| 类型 | 教案-讲义 |
| 知识点 | 常见无机物及其应用 |
| 使用场景 | 高考复习-二轮专题 |
| 学年 | 2025-2026 |
| 地区(省份) | 全国 |
| 地区(市) | - |
| 地区(区县) | - |
| 文件格式 | ZIP |
| 文件大小 | 32.81 MB |
| 发布时间 | 2025-05-02 |
| 更新时间 | 2025-05-02 |
| 作者 | 山东金榜苑文化传媒有限责任公司 |
| 品牌系列 | 步步高·大二轮专题复习 |
| 审核时间 | 2025-05-02 |
| 下载链接 | https://m.zxxk.com/soft/51929347.html |
| 价格 | 4.00储值(1储值=1元) |
| 来源 | 学科网 |
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内容正文:
无机化工微流程
专题二 选择题专攻3
盘点核心知识
01
1.题型特点
(1)核心元素转化过程中条件控制、定性及定量关系判断。
(2)过渡金属元素价态变化特点、形成氢氧化物沉淀的条件、形成配合物的性质等。
(3)物质分离提纯中涉及仪器使用、操作注意事项的判断等。
(4)绿色化学思想的考查,主要是废物的再利用、循环物质的判断等。
3
2.熟悉几种重要元素及其化合物的转化关系
(1)铝的重要化合物
(2)铁的重要化合物
4
(3)硫及其重要化合物
(4)氮及其重要化合物
(5)硅的重要化合物
5
精练高考真题
02
1.(2024·北京,7)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+8O2 Fe3O4+6SO2
B.Ⅱ中的反应条件都是为了提高SO2平衡转化率
C.将黄铁矿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
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学方程式为3FeS2+8O2 Fe3O4+6SO2,A正确;
Ⅱ是放热反应,温度越高,SO2平衡转化率越小,Ⅱ中的反应条件要兼顾平衡转化率和反应速率,还要考虑生产成本及催化剂的活性,不都是为了提高SO2平衡转化率,B错误;
将黄铁矿换成硫黄,不再产生Fe3O4,可以减少废渣产生,C正确;
硫酸工业产生的尾气为SO2、SO3,可以用碱液吸收,D正确。
Ⅰ是黄铁矿和空气中的O2在加热条件下反应生成SO2和Fe3O4,化
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2.(2024·甘肃,11)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>Fe
B.按上述方案消耗1 mol Fe可回收1 mol Ag
C.反应①的离子方程式是[Cu(NH3)4]2++4H+===Cu2++4N
D.溶液①中的金属离子是Fe2+
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金属活动性越强,金属的还原性越强,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,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++4N,C正确;
向氯化铜和氯化铵的混合液中加入铁,铁置换出铜后生成Fe2+,Fe2+被通入的氧气氧化为Fe3+,D不正确。
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3.(2024·贵州,13)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
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BaS溶液中加盐酸生成BaCl2和H2S,“气体”主要成分为H2S,“溶液1”的溶质主要含NaCl及过量的NaOH,A错误;
在BaCl2溶液中加入过量的NaOH,经蒸
发浓缩、冷却结晶、过滤、洗涤、干燥得到Ba(OH)2·8H2O,B正确;Ba(OH)2·8H2O加水溶解,再加入Ti(OC4H9)4进行合成反应,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错误;
“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错误。
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4.(2024·黑吉辽,13)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)
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++H2O2===2Cu2++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
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离子 Zn2+ Cu2+ Cl-
浓度/(g·L-1) 145 0.03 1
“浸铜”步骤中,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;
“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;
“脱氯”步骤中,“浸铜”后的溶液中加入锌浸出液,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,离子方程式为Cu+Cu2++2Cl-===2CuCl,故C正确;
脱氯液净化后电解,Zn2+应在阴极得到电子变为Zn,故D错误。
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5.(2024·湖南,11)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
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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正确;
若“中和”工序加入的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,B正确;
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“结晶”工序中的溶液为饱和Na2HPO4溶液,的水解常数Kh==≈1.6×10-7>Ka3,Na2HPO4的水解程度大于其电离程度,溶液显碱性,C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正确。
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6.(2023·湖南,9)处理某铜冶金污水(含Cu2+、Fe3+、Zn2+、Al3+)的部分流程如图:
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-+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
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
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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,其第一步水解的离子方程式为S2-+H2O HS-+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;
Ⅰ”
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“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。
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7.(2023·福建,6)从炼钢粉尘(主要含Fe3O4、Fe2O3和ZnO)中提取锌的流程如图。“盐浸”过程ZnO转化为,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NH3
B.“滤渣”的主要成分为Fe(OH)3
C.“沉锌”过程发生反应:+4H2O+S2-===ZnS↓+4NH3·H2O
D.应合理控制S用量,以便滤液循环使用
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“盐浸”过程ZnO转化为,发生反应:ZnO+2NH3===
[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:
+4H2O+S2-===ZnS↓+4NH3·H2O,经洗涤干燥后得到产物ZnS及滤液。“盐浸”过程中消耗氨,浸液pH下降,需补充NH3,A正确;
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;
“沉锌”过程发生反应:+
4H2O+S2-===ZnS↓+4NH3·H2O,C正确。
题型突破练
03
对一对
答案
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题号 1 2 3 4 5 6 7 8
答案 D B D C C B C D
题号 9 10 11 12
答案 B D B C
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1.(2024·广西1月适应性测试)实验小组用过量FeCl3溶液处理覆铜板得到浸出液,并对其中的物质进行回收,流程如下。下列有关说法正确的是
A.浸出液呈中性
B.滤渣只有铜粉
C.用KSCN溶液检验是否“氧化”完全
D.溶液a回收后可用于处理覆铜板
答案
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从浸出液(主要含FeCl3、FeCl2、CuCl2)
中进行物质回收,由流程可知,先加入过量的Fe,与氯化铁、氯化铜反应
生成氯化亚铁、铜,滤渣中含Fe、Cu,通氯气氧化FeCl2生成FeCl3,据此分析解题。浸出液含有Fe3+、Cu2+、Fe2+,水解使得溶液呈酸性,故A错误;
氯气氧化FeCl2生成FeCl3,因为FeCl3为产物,只要反应开始就能使KSCN溶液变红,无法检验是否“氧化”完全,故C错误;
溶液a为FeCl3溶液,可用于处理覆铜板,故D正确。
答案
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2.(2024·贵州1月适应性测试)高铁酸钠(Na2FeO4)是一种新型绿色消毒剂,主要用于饮用水处理。某化学兴趣小组用废铁屑(主要成分为Fe,杂质有Al、C及油脂)制备高铁酸钠的主要流程如下。下列说法错误的是
A.“碱浸”可以除去废铁屑中的油脂
B.“滤渣”的主要成分是Al和C
C.“操作Ⅰ”通入的空气可以用H2O2
溶液代替
D.若流程改为先“氧化”后“调pH”,可能会生成Cl2
答案
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加盐酸酸浸后,“滤渣”的主要成分是C,故B错误;
“操作Ⅰ”的目的是将Fe2+氧化为Fe3+,用H2O2作氧化剂不会引入杂质,因此“操作Ⅰ”通入的空气可以用H2O2溶液代替,故C正确。
答案
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3.(2024·黑龙江、吉林1月适应性测试)实验室合成高铁酸钾(K2FeO4)的过程如下图所示。下列说法错误的是
A.气体a的主要成分为Cl2
B.沉淀b的主要成分为KClO3
C.K2FeO4中Fe的化合价为+6
D.反应2为2Fe(NO3)3+10KOH+3KClO===2K2FeO4+3KCl+6KNO3+5H2O
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答案
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KMnO4和浓盐酸反应生成Cl2,Cl2中混有HCl气体,通过饱和食盐水洗气除去HCl气体,得到气体a的主要成
分为Cl2,Cl2和饱和KOH溶液在10~15 ℃条件下反应生成KClO,由于KClO的溶解度小于KOH,会析出KClO白色沉淀,将Fe(NO3)3和KOH加入饱和KClO溶液中发生反应生成K2FeO4,以此解答。由化合物化合价的代数和为零可知,K2FeO4中Fe的化合价为+6,故C正确;
反应2中Fe(NO3)3和KClO在碱性条件下发生氧化还原反应生成K2FeO4和KCl,根据得失电子守恒和原子守恒配平化学方程式:2Fe(NO3)3+10KOH+3KClO
===2K2FeO4+3KCl+6KNO3+5H2O,故D正确。
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答案
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4.(2024·贵州省六校联盟高三联考)多晶硅生产工艺流程如图所示。下列说法错误的是
A.粗硅粉碎的目的是增大接触
面积,加快反应速率
B.该流程中可以循环使用的物
质是HCl、H2
C.为提高还原时SiHCl3的转化率,可采取的措施为增大SiHCl3浓度
D.SiCl4与上述流程中的单质发生化合反应,可以制得SiHCl3,其化学方
程式为3SiCl4+Si+2H2===4SiHCl3
答案
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增大SiHCl3的浓度,可增大转化速率,但不能提高还原时SiHCl3的转化率,C错误;
结合流程,对比SiHCl3和SiCl4,可知SiCl4与上述流程中的单质H2、Cl2发生化合反应生成SiHCl3,化学方程式为3SiCl4+Si+2H2===4SiHCl3,
D正确。
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5.(2024·贵阳高三下学期适应性测试)实验室制备FeCO3的流程如图所示,下列叙述不正确的是
A.可用KSCN溶液检验FeSO4溶液
是否变质
B.沉淀时可用冷水浴降温以防止
NH4HCO3分解
C.沉淀时的离子方程式:Fe2++===FeCO3↓+H+
D.为了使FeCO3快速干燥,洗涤操作时可用无水乙醇
答案
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亚铁离子变质会生成铁离子,可利用KSCN溶液检验硫酸亚铁溶液是否变质,若溶液变红,则证明硫酸亚铁溶液已变质,故A正确;
NH4HCO3受热易分解,所以加NH4HCO3溶液生成FeCO3沉淀时,可用冷水浴降温以防止NH4HCO3分解,故B正确;
硫酸亚铁与NH4HCO3发生反应的离子方程式为Fe2++2HC===FeCO3↓
+H2O+CO2↑,故C错误。
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答案
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6.用FeCl3溶液腐蚀覆铜板产生的腐蚀废液可回收利用,实验流程如下。下列有关说法错误的是
A.“氧化”步骤中可用的试剂为氯气
B.“调pH”后,检验Fe3+是否沉淀完
全的操作:取少量上层清液于试管
中,滴加几滴酸性KMnO4溶液,观
察溶液紫红色是否褪去
C.进行“灼烧”操作时用到的仪器主要有坩埚、坩埚钳、泥三角、三脚架和酒精灯
D.“步骤X”包含的操作有蒸发浓缩、冷却结晶
答案
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“氧化”的目的是使Fe2+转化为Fe3+,为防止引入杂质离子,可用的试剂为氯气,A正确;
酸性KMnO4溶液与Fe2+反应,使溶液紫红色褪去,不能用酸性KMnO4溶液检验Fe3+是否存在,B错误;
过滤除去Fe(OH)3沉淀的滤液中含有CuCl2,加入盐酸酸化,可防止Cu2+水解,然后经蒸发浓缩、冷却结晶、过滤就可以获得CuCl2·2H2O晶体,D正确。
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答案
7.为吸收工业尾气中的NO和SO2,设计如图流程,同时还能获得连二亚硫酸钠(Na2S2O4,其结晶水合物又称保险粉)和NH4NO3产品。
下列说法不正确的是
A.工业尾气中的NO和SO2排放
到大气中会形成酸雨
B.装置Ⅱ的作用是吸收NO
C.Ce4+从阴极口流出回到装置Ⅱ循环使用
D.装置Ⅳ中氧化1 L 2 mol·L-1,至少需要标准状况下22.4 L O2
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工业尾气中的NO可与氧气反应生成NO2,NO2与水反应得硝酸,形成硝酸型酸雨,SO2与水反应得
H2SO3,H2SO3被氧气氧化为硫酸,形成硫酸型酸雨,故A正确;
装置Ⅱ中Ce4+将NO氧化为,故B正确;
装置Ⅲ(电解槽)中阳极发生反应:Ce3+-e-===Ce4+,Ce4+从阳极口流出回到装置Ⅱ循环使用,故C错误;
装置Ⅳ中的离子方程式为2N+O2===2N,n()
=1 L×2 mol·L-1=2 mol,即消耗1 mol O2,标准状况下体积为22.4 L,故D正确。
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8.(2024·内蒙古通辽高三下学期第一次模拟)实验室由炼钢污泥(简称铁泥,主要成分为铁的氧化物)制备软磁性材料α⁃Fe2O3。其主要实验流程如下:
下列说法错误的是
A.酸浸:用一定浓度的硫酸浸取
铁泥,能提高铁元素浸出率的措施有适当升高温度,加快搅拌速度
B.还原:向“酸浸”后的滤液中加入过量铁粉,可用KSCN溶液检验Fe3+是否完全还原
C.沉铁:将提纯后的FeSO4溶液与氨水⁃NH4HCO3混合溶液反应,生成FeCO3沉淀的离
子方程式为Fe2+++NH3·H2O===FeCO3↓++H2O
D.沉铁步骤中为防止生成Fe(OH)2,应在搅拌下向氨水⁃NH4HCO3混合溶液中缓慢加入
FeSO4溶液
答案
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适当升高酸浸温度、加快搅拌速度都能提高铁元素的浸出率,缩短酸浸时间,故A正确;
可利用KSCN溶液检验Fe3+是否被完全还原,故B正确;
FeSO4溶液与氨水⁃NH4HCO3混合溶液反应,Fe2+与C结合生成FeCO3
沉淀,促进了HC的电离,离子方程式为Fe2+++NH3·H2O===
FeCO3↓++H2O,故C正确;
沉铁步骤中为防止生成Fe(OH)2,应控制溶液的pH,与缓慢加入FeSO4溶液无关,故D错误。
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答案
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9.(2024·贵阳高三下学期适应性考试)Cr(OH)3用于制三价铬盐及三氧化二铬,也用于油漆颜料及羊毛处理等。如图是制备Cr(OH)3的一种路径,已知焙烧后Cr元素以+6价形式存在。下列说法正确的是
A.若在实验室中进行“焙烧”,
可选择陶瓷坩埚作反应容器
B.“焙烧”时Cr2O3参与的转化
反应可能是2Cr2O3+4Na2CO3+3O2 4Na2CrO4+4CO2
C.滤渣的主要成分为SiO2
D.“转化”时,淀粉水解液中的葡萄糖作氧化剂
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答案
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答案
陶瓷坩埚的成分为SiO2,高温下能与碳酸钠反应,因此“焙烧”不可以选择陶瓷坩埚作反应容器,A错误;
已知焙烧后Cr元素以+6价形式存在,“焙烧”时Cr2O3参与的转化反应可能是2Cr2O3+4Na2CO3+3O2 4Na2CrO4+4CO2,B正确;
滤渣的主要成分是氧化铁,C错误;
“转化”时,铬元素的化合价由+6降到+3价,淀粉水解液中的葡萄糖作还原剂,D错误。
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10.(2024·甘肃高三普通高中三模)皓矾(ZnSO4·7H2O)是一种无色晶体,主要用作收敛剂、防腐剂及颜料。工业上利用烧锌渣(ZnO、FeO、Fe2O3等)制备皓矾的流程如图所示(一系列操作包括蒸发浓缩、冷却结晶、过滤、洗涤、干燥)。
下列有关说法正确的是
A.H2O2在“沉铁”时体现还原性
B.沉铁时采用高温,效果更好
C.蒸发时一定用到玻璃棒、坩埚及酒精灯
D.检验是否洗涤干净所用的试剂可以为Ba溶液
答案
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由题给流程可知,向烧锌渣中加入稀硫酸进行酸溶,将金属元素转化为可溶的金属硫酸盐,向溶
液中加入双氧水和氨水,将溶液中的铁元素转化为氢氧化铁沉淀,过滤得到氢氧化铁和硫酸锌溶液;硫酸锌溶液经蒸发浓缩、冷却结晶、过滤、洗涤、干燥得到皓矾。由分析可知,加入双氧水和氨水的目的是将溶液中的铁元素转化为氢氧化铁沉淀,则“沉铁”时过氧化氢表现氧化性,高温会使过氧化氢分解、氨水挥发,导致原料利用率降低,所以沉铁时不能采用高温,故A、B错误;
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答案
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蒸发时一定用到玻璃棒、蒸发皿及酒精灯,用不到坩埚,故C错误;
氢氧化铁沉淀表面附有可溶的硫酸锌杂质,检验沉淀是否洗涤干净,实际上就是检验洗涤液中是否存在硫酸根离子,可以选择硝酸钡溶液检验硫酸根离子,故D正确。
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11.(2024·福州高三下学期4月末质量检测)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
答案
√
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碳和硫酸锶发生氧化还原反应,硫元素的化合价降低产生二氧化硫,碳可能由0价升高到+2价,变成一氧化碳,A正确;
水浸液中含有Sr2+、Ba2+、OH-,有OH-,故滤液不可能呈酸性,B错误;
当c(Ba2+)降到1.0×10-4mol·L-1,根据Ksp(BaSO4)=1.0×10-10,可计算得出需要硫酸根离子的浓度为1×10-6 mol·L-1,此时c(Sr2+)·c(S)=6.0×10-7>Ksp(SrSO4),故可以形成SrSO4沉淀,C正确;
锶离子的半径小于钡离子的半径,所带的电荷数一样,半径小,离子键强,熔点高,D正确。
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答案
12.(2024·福建泉州一中高三下学期适应性测试)分离某酸性废水(含H+、Sc3+、Fe2+、S)中金属离子的工艺流程如图所示:
已知:Sc3+易水解,Sc3+和Fe2+均能与P504(用H
R表示)发生络合反应且机理均为Mn++nHR
MRn+nH+。下列说法错误的是
A.Sc3+被“萃取”的原理为Sc3++3HR ScR3+3H+
B.“水相1”经处理后可循环至“反萃取1”工序中应用
C.与P504的络合能力:Sc3+<Fe2+
D.“一系列操作”为在HCl氛围中蒸发结晶
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答案
酸性废水加入P504和煤油,Sc3+、Fe2+与P504发生络合反应进入煤油层中,分液后向有机相中加入稀硫酸反萃取,分液得到硫酸亚铁溶液,之后再向有机相
中加入NaOH溶液反萃取,过滤得到Sc(OH)3沉淀,加入盐酸溶解,经一系列操作得到ScCl3。酸性废水中Sc3+和Fe2+均被萃取,剩余H+和,即稀硫酸,可循环至“反萃取1”工序中应用,B正确;
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答案
加入稀硫酸,络合反应逆向移动,而反萃取1后得到硫酸亚铁溶液,说明P504更易与Sc3+络合,C错误;
Sc3+易水解,为了抑制其水解,蒸干
ScCl3溶液时,需要在HCl氛围中蒸发结晶,D正确。
本课结束
THANKS
$$
无机化工微流程
1.题型特点
(1)核心元素转化过程中条件控制、定性及定量关系判断。
(2)过渡金属元素价态变化特点、形成氢氧化物沉淀的条件、形成配合物的性质等。
(3)物质分离提纯中涉及仪器使用、操作注意事项的判断等。
(4)绿色化学思想的考查,主要是废物的再利用、循环物质的判断等。
2.熟悉几种重要元素及其化合物的转化关系
(1)铝的重要化合物
(2)铁的重要化合物
(3)硫及其重要化合物
(4)氮及其重要化合物
(5)硅的重要化合物
1.(2024·北京,7)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+6SO2
B.Ⅱ中的反应条件都是为了提高SO2平衡转化率
C.将黄铁矿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
答案 B
解析 Ⅰ是黄铁矿和空气中的O2在加热条件下反应生成SO2和Fe3O4,化学方程式为3FeS2+8O2Fe3O4+6SO2,A正确;Ⅱ是放热反应,温度越高,SO2平衡转化率越小,Ⅱ中的反应条件要兼顾平衡转化率和反应速率,还要考虑生产成本及催化剂的活性,不都是为了提高SO2平衡转化率,B错误;将黄铁矿换成硫黄,不再产生Fe3O4,可以减少废渣产生,C正确;硫酸工业产生的尾气为SO2、SO3,可以用碱液吸收,D正确。
2.(2024·甘肃,11)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>Fe
B.按上述方案消耗1 mol Fe可回收1 mol Ag
C.反应①的离子方程式是[Cu(NH3)4]2++4H+===Cu2++4N
D.溶液①中的金属离子是Fe2+
答案 C
解析 金属活动性越强,金属的还原性越强,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,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++4N,C正确;向氯化铜和氯化铵的混合液中加入铁,铁置换出铜后生成Fe2+,Fe2+被通入的氧气氧化为Fe3+,D不正确。
3.(2024·贵州,13)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
答案 B
解析 BaS溶液中加盐酸生成BaCl2和H2S,“气体”主要成分为H2S,“溶液1”的溶质主要含NaCl及过量的NaOH,A错误;在BaCl2溶液中加入过量的NaOH,经蒸发浓缩、冷却结晶、过滤、洗涤、干燥得到Ba(OH)2·8H2O,B正确;Ba(OH)2·8H2O加水溶解,再加入Ti(OC4H9)4进行合成反应,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错误;“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错误。
4.(2024·黑吉辽,13)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++H2O2===2Cu2++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
答案 C
解析 “浸铜”步骤中,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;“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;“脱氯”步骤中,“浸铜”后的溶液中加入锌浸出液,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,离子方程式为Cu+Cu2++2Cl-===2CuCl,故C正确;脱氯液净化后电解,Zn2+应在阴极得到电子变为Zn,故D错误。
5.(2024·湖南,11)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
答案 C
解析 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正确;若“中和”工序加入的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,B正确;“结晶”工序中的溶液为饱和Na2HPO4溶液,的水解常数Kh==≈1.6×10-7>Ka3,Na2HPO4的水解程度大于其电离程度,溶液显碱性,C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正确。
6.(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。
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
答案 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,其第一步水解的离子方程式为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。
7.(2023·福建,6)从炼钢粉尘(主要含Fe3O4、Fe2O3和ZnO)中提取锌的流程如图。“盐浸”过程ZnO转化为,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NH3
B.“滤渣”的主要成分为Fe(OH)3
C.“沉锌”过程发生反应:+4H2O+S2-===ZnS↓+4NH3·H2O
D.应合理控制S用量,以便滤液循环使用
答案 B
解析 “盐浸”过程ZnO转化为,发生反应:ZnO+2NH3===[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:+4H2O+S2-===ZnS↓+4NH3·H2O,经洗涤干燥后得到产物ZnS及滤液。“盐浸”过程中消耗氨,浸液pH下降,需补充NH3,A正确;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;“沉锌”过程发生反应:+4H2O+S2-===ZnS↓+4NH3·H2O,C正确。
题型突破练 [分值:50分]
(选择题1~5题,每小题3分,6~12题,每小题5分,共50分)
1.(2024·广西1月适应性测试)实验小组用过量FeCl3溶液处理覆铜板得到浸出液,并对其中的物质进行回收,流程如下。下列有关说法正确的是( )
A.浸出液呈中性
B.滤渣只有铜粉
C.用KSCN溶液检验是否“氧化”完全
D.溶液a回收后可用于处理覆铜板
答案 D
解析 从浸出液(主要含FeCl3、FeCl2、CuCl2)中进行物质回收,由流程可知,先加入过量的Fe,与氯化铁、氯化铜反应生成氯化亚铁、铜,滤渣中含Fe、Cu,通氯气氧化FeCl2生成FeCl3,据此分析解题。浸出液含有Fe3+、Cu2+、Fe2+,水解使得溶液呈酸性,故A错误;氯气氧化FeCl2生成FeCl3,因为FeCl3为产物,只要反应开始就能使KSCN溶液变红,无法检验是否“氧化”完全,故C错误;溶液a为FeCl3溶液,可用于处理覆铜板,故D正确。
2.(2024·贵州1月适应性测试)高铁酸钠(Na2FeO4)是一种新型绿色消毒剂,主要用于饮用水处理。某化学兴趣小组用废铁屑(主要成分为Fe,杂质有Al、C及油脂)制备高铁酸钠的主要流程如下。下列说法错误的是( )
A.“碱浸”可以除去废铁屑中的油脂
B.“滤渣”的主要成分是Al和C
C.“操作Ⅰ”通入的空气可以用H2O2溶液代替
D.若流程改为先“氧化”后“调pH”,可能会生成Cl2
答案 B
解析 加盐酸酸浸后,“滤渣”的主要成分是C,故B错误;“操作Ⅰ”的目的是将Fe2+氧化为Fe3+,用H2O2作氧化剂不会引入杂质,因此“操作Ⅰ”通入的空气可以用H2O2溶液代替,故C正确。
3.(2024·黑龙江、吉林1月适应性测试)实验室合成高铁酸钾(K2FeO4)的过程如下图所示。下列说法错误的是( )
A.气体a的主要成分为Cl2
B.沉淀b的主要成分为KClO3
C.K2FeO4中Fe的化合价为+6
D.反应2为2Fe(NO3)3+10KOH+3KClO===2K2FeO4+3KCl+6KNO3+5H2O
答案 B
解析 KMnO4和浓盐酸反应生成Cl2,Cl2中混有HCl气体,通过饱和食盐水洗气除去HCl气体,得到气体a的主要成分为Cl2,Cl2和饱和KOH溶液在10~15 ℃条件下反应生成KClO,由于KClO的溶解度小于KOH,会析出KClO白色沉淀,将Fe(NO3)3和KOH加入饱和KClO溶液中发生反应生成K2FeO4,以此解答。由化合物化合价的代数和为零可知,K2FeO4中Fe的化合价为+6,故C正确;反应2中Fe(NO3)3和KClO在碱性条件下发生氧化还原反应生成K2FeO4和KCl,根据得失电子守恒和原子守恒配平化学方程式:2Fe(NO3)3+10KOH+3KClO===2K2FeO4+3KCl+6KNO3+5H2O,故D正确。
4.(2024·贵州省六校联盟高三联考)多晶硅生产工艺流程如图所示。下列说法错误的是( )
A.粗硅粉碎的目的是增大接触面积,加快反应速率
B.该流程中可以循环使用的物质是HCl、H2
C.为提高还原时SiHCl3的转化率,可采取的措施为增大SiHCl3浓度
D.SiCl4与上述流程中的单质发生化合反应,可以制得SiHCl3,其化学方程式为3SiCl4+Si+2H2===4SiHCl3
答案 C
解析 增大SiHCl3的浓度,可增大转化速率,但不能提高还原时SiHCl3的转化率,C错误;结合流程,对比SiHCl3和SiCl4,可知SiCl4与上述流程中的单质H2、Cl2发生化合反应生成SiHCl3,化学方程式为3SiCl4+Si+2H2===4SiHCl3,D正确。
5.(2024·贵阳高三下学期适应性测试)实验室制备FeCO3的流程如图所示,下列叙述不正确的是( )
A.可用KSCN溶液检验FeSO4溶液是否变质
B.沉淀时可用冷水浴降温以防止NH4HCO3分解
C.沉淀时的离子方程式:Fe2++===FeCO3↓+H+
D.为了使FeCO3快速干燥,洗涤操作时可用无水乙醇
答案 C
解析 亚铁离子变质会生成铁离子,可利用KSCN溶液检验硫酸亚铁溶液是否变质,若溶液变红,则证明硫酸亚铁溶液已变质,故A正确;NH4HCO3受热易分解,所以加NH4HCO3溶液生成FeCO3沉淀时,可用冷水浴降温以防止NH4HCO3分解,故B正确;硫酸亚铁与NH4HCO3发生反应的离子方程式为Fe2++2HC===FeCO3↓+H2O+CO2↑,故C错误。
6.用FeCl3溶液腐蚀覆铜板产生的腐蚀废液可回收利用,实验流程如下。下列有关说法错误的是( )
A.“氧化”步骤中可用的试剂为氯气
B.“调pH”后,检验Fe3+是否沉淀完全的操作:取少量上层清液于试管中,滴加几滴酸性KMnO4溶液,观察溶液紫红色是否褪去
C.进行“灼烧”操作时用到的仪器主要有坩埚、坩埚钳、泥三角、三脚架和酒精灯
D.“步骤X”包含的操作有蒸发浓缩、冷却结晶
答案 B
解析 “氧化”的目的是使Fe2+转化为Fe3+,为防止引入杂质离子,可用的试剂为氯气,A正确;酸性KMnO4溶液与Fe2+反应,使溶液紫红色褪去,不能用酸性KMnO4溶液检验Fe3+是否存在,B错误;过滤除去Fe(OH)3沉淀的滤液中含有CuCl2,加入盐酸酸化,可防止Cu2+水解,然后经蒸发浓缩、冷却结晶、过滤就可以获得CuCl2·2H2O晶体,D正确。
7.为吸收工业尾气中的NO和SO2,设计如图流程,同时还能获得连二亚硫酸钠(Na2S2O4,其结晶水合物又称保险粉)和NH4NO3产品。
下列说法不正确的是( )
A.工业尾气中的NO和SO2排放到大气中会形成酸雨
B.装置Ⅱ的作用是吸收NO
C.Ce4+从阴极口流出回到装置Ⅱ循环使用
D.装置Ⅳ中氧化1 L 2 mol·L-1,至少需要标准状况下22.4 L O2
答案 C
解析 工业尾气中的NO可与氧气反应生成NO2,NO2与水反应得硝酸,形成硝酸型酸雨,SO2与水反应得H2SO3,H2SO3被氧气氧化为硫酸,形成硫酸型酸雨,故A正确;装置Ⅱ中Ce4+将NO氧化为、,故B正确;装置Ⅲ(电解槽)中阳极发生反应:Ce3+-e-===Ce4+,Ce4+从阳极口流出回到装置Ⅱ循环使用,故C错误;装置Ⅳ中被氧气氧化为的离子方程式为2N+O2===2N,n(N)=1 L×2 mol·L-1=2 mol,即消耗1 mol O2,标准状况下体积为22.4 L,故D正确。
8.(2024·内蒙古通辽高三下学期第一次模拟)实验室由炼钢污泥(简称铁泥,主要成分为铁的氧化物)制备软磁性材料α⁃Fe2O3。其主要实验流程如下:
下列说法错误的是( )
A.酸浸:用一定浓度的硫酸浸取铁泥,能提高铁元素浸出率的措施有适当升高温度,加快搅拌速度
B.还原:向“酸浸”后的滤液中加入过量铁粉,可用KSCN溶液检验Fe3+是否完全还原
C.沉铁:将提纯后的FeSO4溶液与氨水⁃NH4HCO3混合溶液反应,生成FeCO3沉淀的离子方程式为Fe2+++NH3·H2O===FeCO3↓++H2O
D.沉铁步骤中为防止生成Fe(OH)2,应在搅拌下向氨水⁃NH4HCO3混合溶液中缓慢加入FeSO4溶液
答案 D
解析 适当升高酸浸温度、加快搅拌速度都能提高铁元素的浸出率,缩短酸浸时间,故A正确;可利用KSCN溶液检验Fe3+是否被完全还原,故B正确;FeSO4溶液与氨水⁃NH4HCO3混合溶液反应,Fe2+与C结合生成FeCO3沉淀,促进了HC的电离,离子方程式为Fe2+++NH3·H2O===FeCO3↓++H2O,故C正确;沉铁步骤中为防止生成Fe(OH)2,应控制溶液的pH,与缓慢加入FeSO4溶液无关,故D错误。
9.(2024·贵阳高三下学期适应性考试)Cr(OH)3用于制三价铬盐及三氧化二铬,也用于油漆颜料及羊毛处理等。如图是制备Cr(OH)3的一种路径,已知焙烧后Cr元素以+6价形式存在。下列说法正确的是( )
A.若在实验室中进行“焙烧”,可选择陶瓷坩埚作反应容器
B.“焙烧”时Cr2O3参与的转化反应可能是2Cr2O3+4Na2CO3+3O24Na2CrO4+4CO2
C.滤渣的主要成分为SiO2
D.“转化”时,淀粉水解液中的葡萄糖作氧化剂
答案 B
解析 陶瓷坩埚的成分为SiO2,高温下能与碳酸钠反应,因此“焙烧”不可以选择陶瓷坩埚作反应容器,A错误;已知焙烧后Cr元素以+6价形式存在,“焙烧”时Cr2O3参与的转化反应可能是2Cr2O3+4Na2CO3+3O24Na2CrO4+4CO2,B正确;滤渣的主要成分是氧化铁,C错误;“转化”时,铬元素的化合价由+6降到+3价,淀粉水解液中的葡萄糖作还原剂,D错误。
10.(2024·甘肃高三普通高中三模)皓矾(ZnSO4·7H2O)是一种无色晶体,主要用作收敛剂、防腐剂及颜料。工业上利用烧锌渣(ZnO、FeO、Fe2O3等)制备皓矾的流程如图所示(一系列操作包括蒸发浓缩、冷却结晶、过滤、洗涤、干燥)。
下列有关说法正确的是( )
A.H2O2在“沉铁”时体现还原性
B.沉铁时采用高温,效果更好
C.蒸发时一定用到玻璃棒、坩埚及酒精灯
D.检验是否洗涤干净所用的试剂可以为Ba溶液
答案 D
解析 由题给流程可知,向烧锌渣中加入稀硫酸进行酸溶,将金属元素转化为可溶的金属硫酸盐,向溶液中加入双氧水和氨水,将溶液中的铁元素转化为氢氧化铁沉淀,过滤得到氢氧化铁和硫酸锌溶液;硫酸锌溶液经蒸发浓缩、冷却结晶、过滤、洗涤、干燥得到皓矾。由分析可知,加入双氧水和氨水的目的是将溶液中的铁元素转化为氢氧化铁沉淀,则“沉铁”时过氧化氢表现氧化性,高温会使过氧化氢分解、氨水挥发,导致原料利用率降低,所以沉铁时不能采用高温,故A、B错误;蒸发时一定用到玻璃棒、蒸发皿及酒精灯,用不到坩埚,故C错误;氢氧化铁沉淀表面附有可溶的硫酸锌杂质,检验沉淀是否洗涤干净,实际上就是检验洗涤液中是否存在硫酸根离子,可以选择硝酸钡溶液检验硫酸根离子,故D正确。
11.(2024·福州高三下学期4月末质量检测)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
答案 B
解析 碳和硫酸锶发生氧化还原反应,硫元素的化合价降低产生二氧化硫,碳可能由0价升高到+2价,变成一氧化碳,A正确;水浸液中含有Sr2+、Ba2+、OH-,有OH-,故滤液不可能呈酸性,B错误;当c(Ba2+)降到1.0×10-4mol·L-1,根据Ksp(BaSO4)=1.0×10-10,可计算得出需要硫酸根离子的浓度为1×10-6 mol·L-1,此时c(Sr2+)·c(S)=6.0×10-7>Ksp(SrSO4),故可以形成SrSO4沉淀,C正确;锶离子的半径小于钡离子的半径,所带的电荷数一样,半径小,离子键强,熔点高,D正确。
12.(2024·福建泉州一中高三下学期适应性测试)分离某酸性废水(含H+、Sc3+、Fe2+、S)中金属离子的工艺流程如图所示:
已知:Sc3+易水解,Sc3+和Fe2+均能与P504(用HR表示)发生络合反应且机理均为Mn++nHRMRn+nH+。下列说法错误的是( )
A.Sc3+被“萃取”的原理为Sc3++3HRScR3+3H+
B.“水相1”经处理后可循环至“反萃取1”工序中应用
C.与P504的络合能力:Sc3+<Fe2+
D.“一系列操作”为在HCl氛围中蒸发结晶
答案 C
解析 酸性废水加入P504和煤油,Sc3+、Fe2+与P504发生络合反应进入煤油层中,分液后向有机相中加入稀硫酸反萃取,分液得到硫酸亚铁溶液,之后再向有机相中加入NaOH溶液反萃取,过滤得到Sc(OH)3沉淀,加入盐酸溶解,经一系列操作得到ScCl3。酸性废水中Sc3+和Fe2+均被萃取,剩余H+和,即稀硫酸,可循环至“反萃取1”工序中应用,B正确;加入稀硫酸,络合反应逆向移动,而反萃取1后得到硫酸亚铁溶液,说明P504更易与Sc3+络合,C错误;Sc3+易水解,为了抑制其水解,蒸干ScCl3溶液时,需要在HCl氛围中蒸发结晶,D正确。
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