第三章 热点强化课5 化工工艺微流程（配套教参）-【创新教程】2027年高考化学总复习大一轮讲义（鲁科版）

高考总复习化学(LK) 热点强化课5 热点突破 以过渡金属元素及其化合物的制备及提纯过 程设计的工艺“微流程”选择题，是近几年高考的 热考题型之一，试题流程尽管只有几步，但涉及 内容知识面广，融合了元素化合物的理论、实验 等诸多知识，试题综合性强，思维容量大，着力考 查学生独立思考、灵活运用所学知识分析问题、 解决问题的能力。主要考查物质的性质、反应原 理、物质成分的判断、分离提纯等实验操作。 [“微流程”的分析模型] 1.确定“发生反应”：从流程图每一步进、出的试剂中 确定发生的化学反应、除去的杂质、目标元素的转 化。当出现不熟悉的反应时，可根据流程图后续步 骤中的物质推测该反应的产物或从设问中找到提 示信息。 2.分析“滤渣”成分：熟知常见的沉淀物，注意微溶物 也会出现在“滤渣”中，如CaSO,、MgCO3等。 3.分析“滤液”成分：要分析发生化学反应中的“易溶 物”，注意过量的某物质也会在“滤液”当中。常根 据“滤液”的成分判断循环物质和循环步骤。 典题应用 [例1](2024·贵州卷)贵州重晶石矿（主要成分 BaS0,)储量占全国号以上。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： 过量 石矿…溶液酸化aO系列 重晶BaS盐酸 操作 Ba(OH田2·8H,0 气体 溶液1 产品洗涤粗品一合成反应OC,溶解 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H2SO,去除残留的碱，以提高 纯度 ·1 化工工艺微流程 学生用书P104 解析：B[重晶石矿（主要成分为BaSO,)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)2·8H,O;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(OC4H)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(OC4H,)4反应生成 BaTiO,,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 H2SO,BaTiO3会部分转化为难溶的BaSO,故不 能使用稀H,SO4,D项错误。] 题后悟道 解决金属元素及化合物的流程问题的 思维模板 从题干中获取有用信息，明确“工艺流程” 第一步 中制备的物质的性质，确定制备的主要物 质混有的杂质 分析在制备过程中所需的原料及所含杂 第二步 质，确定制备物质的反应原理及除杂在 流程中的步骤 分析流程中的每一个步骤，了解反应物及 第三步 发生的反应，考虑对产品所起的作用，解 题的关键点：一切反应或操作都是为了获 得产品，提高产品的纯度 [例2](2024·湖南卷)中和法生产Na2HPO4· 12H2O的工艺流程如下： H3PO4- -Na2CO3 中和 调迅一→结晶→过滤→干燥→成品 己知：①HPO4的电离常数：K1=6.9×103, K2=6.2×108,K8=4.8X1018 ②Na2HPO,·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 Na,CO3溶液 B.“调pH”工序中X为NaOH或HPO, 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[H3PO,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、千燥，最终得到Na2HP(),·12H,O成 品。A.铁是较活泼金属，可与H,PO,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 Na2CO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HPO,;若“中和”工序加 入HPO,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Na(OH或HPO,B项正确；C.“结晶”工 序中的溶液为饱和Na2HPO4溶液，由题意可知 H3PO4的K2=6.2×108,K8=4.8×1013,则 H时的本样专位K一瓷一合程品：=上6 ×107,由于Kh>K3,则Na2HPO4的水解程度大 于其电离程度，溶液显碱性，C项错误；D.由于 Na2HPO4·12H2O易风化失去结晶水，故“千燥” 工序需要在低温下进行，D项正确。] 对点集训 1.(2025·扬州大学附中高三开学考)由制铝工业废 渣（主要含Fe、Ca、Si、Al等的氧化物）制取聚合硫 酸铁铝净水剂的流程如下。 稀H,S()、HO2 废泼→浸取一过迪一伽热聚合一聚合疏 酸铁铝 滤渣 下列有关说法不正确的是 ( ) A.控制适当反应温度并不断搅拌，有利于提高铁、 铝浸取率 B.A12O3与稀疏酸反应的离子方程式：A12O3+ 6H--2A13++3H2O C滤液中主要存在的阳离子有：H、Fe2+、 Ca2+、A13+ D.聚合硫酸铁铝水解形成的胶体具有吸附作用 解析：C[废渣加入稀硫酸和双氧水得到硫酸铁、 硫酸铝和硫酸钙，过滤除去SO2及硫酸钙，滤液加 热聚合，进一步得到聚合硫酸铁铝，据此分析解答。 A.控制适当反应温度并不断搅拌，可使反应充分 进行，能够提高铁、铝浸取率，A正确；B.Al2O3与 稀硫酸反应生成硫酸铝和水，反应的离子方程式为 A12O3十6H—2A13+十3H2O,B正确；C.双氧水 氧化性强于铁离子，所以它会将亚铁离子氧化为铁 离子，滤液中主要存在的阳离子是铝离子和F3+, C错误；D.聚合硫酸铁铝水解生成氢氧化铝和氢氧 化铁胶体，胶体有吸附作用，D正确；故答案选C。] ·128 第三章物质的性质与转化 2.(双选)(2025·潍坊市模拟)天青石主要成分是 SrSO,,还含有少量BaSO,及Si、Mg、Fe的氧化物 等杂质，现以天青石为原料制备SCO,的工艺流 程如下： NH3·H)-(NH),S) NaC),溶液 缓冲溶液盐酸HCI() 天青石 转化 矿粉 白一酸浸一氧化一 滤液1 滤渣1 氨水NH,HCO, 调p▣→沉锶→SrCO, 滤渣2滤液2 已知：Kp(SrCO3)=1.0×101°，Kp(SrSO,)=3.2 ×107 下列说法错误的是 () A.加入NH3·H2)(NH,),SO,缓冲溶液可使 BaCO3转化为BaSO, B.钡、硅元素分别在“酸浸”和“调pH”工序除去 C.若去掉“氧化”工序，“调pH”时消耗氨水量增大 D.将92 g SrSO4投人到1 L Naz CO3溶液中，反应 后c(CO)=104mol·L1时，SrS)4的转化 率为32%（忽略溶液体积变化） 解析：BD[由溶度积可知相同温度时溶解度 SrCO3<SrSO,,溶解度大的物质能转化为溶解度 小的物质，所以将天青石矿粉和Na2C)3溶液充分 混合，发生的反应为SrS)4十Na2CO3一一SrCO3十 Na2SO,,过滤后得到的粗SrCO,中含有杂质SiO2、 BaS)4。粗SrC(O3加盐酸酸浸除掉SiO2、BaSO4, 加HClO氧化Fe+生成Fe3+,氨水调pH除 Fe(OH)3,加入NH4HCO3溶液，生成沉淀SrCO3, 经过滤、洗涤、千燥即可得纯净的SCO3。据此分析解 题。A.根据分析，加入NH·HO(NH),SO,缓冲 溶液可使BaC)3转化为BaS)1,便于除去，A正确；B. 钡、硅元素均在“酸浸”工序除去，B错误；C.若去掉“氧 化”工序，则要沉淀Fe+,需要将pH调到强碱性，会 导致“调pH”时消耗氨水量增大，C正确；D.将92g SrSO4,即0.5mol的SrSO4投入到1LNa2CO3溶 液中，由反应SrSO,(s)+C(O(aq)==SrCO3(s) 十SO子(aq),反应后c(CO)=104mol·L1时，溶 液中c(Sr2+)=K,(SC0)_1.0X1010 c(CO) 104一mol·L1= 10Smol·L1,则此时溶液中(S0)=K,(SrS0) c(Sr2+) =3.2X107 10-6 mol·L=0.32mol/L,SrS)4的转化率 为2号晋×10%-6%D倍】