2023届高考化学鲁科版一轮复习检测-第三章第4课时　无机化工流程解题指导

第4课时无机化工流程解题指导题号知识易中难微型化工流程1,2,34以物质制备为主体的工艺流程5,6以分离提纯为主体的工艺流程7一、选择题(每小题只有一个选项符合题意)1.(2021·山东潍坊一模)软锰矿主要成分是MnO2,还含有少量的CaO、MgO、CuO等杂质。用软锰矿生产MnSO4晶体的部分工艺流程如图所示。下列说法错误的是(A)A.可用NaOH溶液检验浸出液中的Fe2+B.CaCO3的作用是调节溶液pHC.BaS可除去Cu2+D.“深度除杂”中加入MnF2除去Mg2+和Ca2+解析:在第一步加稀H2SO4会使CuO和Fe溶解,用NaOH两者均会产生沉淀(铜离子产生蓝色沉淀,亚铁离子产生白色沉淀后变为红褐色),颜色变化不会反映Fe2+是否存在,A项错误;由题图中加CaCO3沉铁可知此时应为调节pH使铁转为沉淀,B项正确;加BaS为除重金属,溶液中只有Cu2+是重金属离子,故可知加入BaS为除Cu2+,C项正确;经前面一系列除杂可知此时剩下Ca2+和Mg2+,为杂质离子,且CaF2和MgF2均为难溶物,故为不引入新杂质可用MnF2除杂,同时MnF2也为难溶物,不会引入新杂质,D项正确。2.以铝土矿为原料,提取氧化铝,冶炼铝的工艺流程如图,下列说法错误的是(D)已知:滤渣2主要成分是氢氧化铁、氢氧化镁,B的焰色呈黄色。A.试剂A可以是稀硫酸或稀盐酸B.加入试剂B除去Mg2+、Fe3+C.滤渣1的主要成分是SiO2D.电解氯化铝也可以制取铝解析:由流程可知加入试剂A的目的是将铝土矿中的金属氧化物溶解,因此试剂A可以是稀硫酸或稀盐酸,故A正确;加入稀盐酸后溶液中含有Mg2+、Fe3+,过滤后所得滤渣2主要成分为Fe(OH)3、Mg(OH)2,可知加入试剂B除去溶液中的Mg2+、Fe3+,故B正确;由A项分析可知滤渣1的主要成分是SiO2,故C正确;氯化铝为共价化合物,熔融状态下不导电,应电解氧化铝,故D错误。3.(2021·山东济南摸底考试)从海带中提取精品甘露醇(C6H14O6)的流程如图所示。已知甘露醇是一种糖醇,易溶于水,且溶解度随温度的升高而增大,随乙醇的含量增大而骤减。下列说法错误的是(A)A.为了提高甘露醇的提取效率,预处理时可以将海带灼烧成海带灰后再用水浸泡B.浓缩液中所加入的乙醇浓度越大越好,整个流程中乙醇可循环利用C.操作①是降温冷却,粗品甘露醇经重结晶后可得精品D.浓缩和过滤操作都要用到玻璃棒,但作用不同解析:甘露醇为有机醇类物质,能够发生燃烧反应,因此不能将海带灼烧,故A错误;甘露醇的溶解度随乙醇的含量增大而骤减,向浓缩液中加入乙醇使甘露醇析出,因此增大乙醇浓度能够提高甘露醇的析出率,操作①过滤后得到溶剂乙醇和水,因此乙醇可循环利用,故B正确;甘露醇易溶于水中且溶解度随温度的升高而增大,向浓缩液中加入乙醇后,降低温度,甘露醇析出,因此操作①是降温冷却,过滤后得到粗品甘露醇,利用甘露醇在水中溶解度随温度变化差异进行重结晶得到精品甘露醇,故C正确;浓缩过程中玻璃棒用于搅拌,过滤中玻璃棒用于引流,玻璃棒作用不同,故D正确。二、选择题(每小题有一个或两个选项符合题意)4.以白云石(主要成分为MgCO3·CaCO3)为原料制备氢氧化镁的工艺流程如图:下列说法不正确的是(AC)A.根据流程图判断白云石“轻烧”后固体产物的主要成分是CaO、MgOB.流程图中“加热反应”的化学方程式为(NH4)2SO4+MgOMgSO4+2NH3↑+H2OC.该工艺中可以循环使用的物质是NH3D.该工艺与将白云石分解为氧化镁和氧化钙后提取的传统工艺相比,具有能源消耗少、CaCO3分离简便、CO2排放少等优点解析:白云石(主要成分为MgCO3·CaCO3)“轻烧”只有碳酸镁发生分解,否则第一次“过滤”无法得到碳酸钙,A项不正确;流程图中“加热反应”是MgO与硫酸铵反应生成可溶于水的物质,从而达到与碳酸钙分离的目的,B项正确;“加热反应”中产生的氨气极易溶于水形成氨水,氨水可以在“沉淀”过程中使用,而第二次“过滤”得到的滤液中含有的(NH4)2SO4也可以循环使用,C项不正确;白云石分解的传统工艺需在高温下进行,而该工艺具有能源消耗少、CaCO3分离简便、CO2排放少等优点,D项正确。5.(2021·山东济南二模)以硅石(SiO2)和萤石(CaF2)为原料制备冰晶石(Na3AlF6)的一种流程如图:已知:无水氟硅酸(H2SiF6)为易溶于水、不稳定的强酸;滤渣2的主要成分为Na2SiF6。下列说法错误的是(B)A.硅石和萤石需预先研磨目的是加快反应速率B.“反应Ⅲ”应该在陶瓷器皿中进行C.滤液1、滤液2经浓缩处理后可在流程中循环利用D.“反应Ⅳ”的化学方程式为2NaF+4NH4F+NaAlO2+2H2ONa3AlF6↓+4NH3·H2O解析:研磨可增大反应物的接触面积,使反应速率加快,A项正确;“反应Ⅲ”中有NaF、NH4F生成,F-水解生成HF会腐蚀陶瓷器皿,B项错误;由题意可知滤液1的主要成分是H2SO4,经浓缩处理后可返回反应Ⅰ中循环利用,滤液2的主要成分是NH3·H2O,经浓缩处理后可返回反应Ⅲ中循环利用,C项正确;由“反应Ⅳ”可知,NaF、NH4F和NaAlO2发生反应生成冰晶石(Na3AlF6),反应的化学方程式为2NaF+4NH4F+NaAlO2+2H2ONa3AlF6↓+4NH3·H2O,D项正确。三、非选择题6.(2021·山东济宁二模)用锑砷烟灰(主要成分为Sb2O3、As2O3,含Pb、Ag、Cu等元素)制取焦锑酸钠[NaSb(OH)6]和砷酸钠(Na3AsO4),不仅治理了砷害污染,还可综合回收其他有价金属。其工艺流程如图所示:已知:①Ag、Cu、Pb的氧化物不溶于Na2S溶液;②硫浸后,锑、砷以Na3SbS3、Na3AsS3存在;③NaSb(OH)6易溶于热水,难溶于冷水,不溶于乙醇。回答下列问题。(1)“硫浸”时,Sb2O3溶解的离子方程式为

。

(2)用NaNO3和NaOH浸取锑砷烟灰也可得到Na3SbO4,其缺陷是。(3)“氧化”时所用H2O2的电子式为,反应温度不宜太高的原因是。

(4)“中和”时,生成NaSb(OH)6的化学方程式为,操作X为、过滤、洗涤、干燥。

(5)As2O3对应的酸为H3AsO3,测得某工业酸性废液中含H3AsO3和Fe2+,其浓度如下表:物质H3AsO3Fe2+浓度/(g/L)0.3780.840已知:Ksp(FeAsO3)>Ksp(FeAsO4)=5.70×10-21,H3AsO3的还原性比Fe2+的强。根据题目信息,则可采用方法除去该废水中的砷,除去砷后的废液中c(AsO43-)=解析:(1)“硫浸”时,Sb2O3转化为Na3SbS3,离子方程式为Sb2O3+6S2-+3H2O2SbS33-+6OH(2)若用NaNO3和NaOH浸取,在氧化时会产生污染性气体NO、NO2等,其缺陷是有污染性气体NO、NO2(NOx)等产生。(3)H2O2的电子式为H··O····(4)“中和”时,酸性的HSbO3和碱性的NaOH发生中和反应生成NaSb(OH)6,化学方程式为HSbO3+NaOH+2H2ONaSb(OH)6;从Na3AsO4溶液中得到晶体,操作X为蒸发浓缩、冷却结晶、过滤、洗涤、干燥。(5)根据题目信息可知FeAsO4更容易沉淀,H3AsO3的还原性比Fe2+的强,可加入适当的氧化剂将其中H3AsO3和Fe2+氧化得到FeAsO4沉淀,所以采用氧化方法除去该废水中的砷;已知Ksp(FeAsO4)=5.70×10-21,H3AsO3的浓度为0.378g/L,则c(H3AsO3)=0.378g/L126g/mol=0.003mol/L,同理c(Fe3+)=c(Fe2+)=0.840g/L56g/答案:(1)Sb2O3+6S2-+3H2O2SbS33-+6OH-(2)有污染性气体NO、NO2(NOx)等产生(3)H··O······O······H温度过高,H27.从废旧锂离子二次电池(主要成分为LiCoO2,还含有少量石墨和镀镍金属钢壳、铝箔以及钙等杂质)中回收钴和锂的工艺流程如图:回答下列问题。(1)“碱浸”的目的是。

(2)“酸浸”过程中LiCoO2发生反应的离子方程式为。

浸渣中含有的主要成分是(填名称)。

(3)“萃取净化”除去的杂质离子除Ni2+外,还有(填离子符号)。

(4)“萃取分离”中钴、锂萃取率与平衡pH关系如图所示,pH一般选择5左右,理由是

。

(5)“沉锂”中Li2CO3溶解度随温度变化曲线如图所示:①分析Li2CO3在水中溶解度随温度变化的原因:。

②为获得高纯Li2CO3,提纯操作依次为趁热过滤、、烘干。

③若“沉锂”中c(Li+)=1.0mol·L-1,加入等体积、等浓度的Na2CO3溶液,此时实验所得沉锂率为(已知Li2CO3的Ksp为9.0×10-4)。

解析:(1)“碱浸”的目的是用氢氧化钠溶液将其中的Al溶解。(2)LiCoO2中Co为+3价,最后生成的CoSO4中Co为+2价,所以酸浸这一步中,加入H2O2的目的是将+3价Co还原为+2价Co,所以反应的离子方程式为2LiCoO2+H2O2+6H+2Li++2Co2++O2↑+4H2O。浸渣中主要是不与酸反应的石墨以及生成的硫酸钙沉淀。(3)整个提取的过程中需要除去的杂质是Ca、Fe、Al、Ni、石墨;在前面的步骤中已经除去了石墨、Al和Ca,所以萃取净化应该要除去Ni2+和Fe3+。(4)由图可知在pH为5左右的时候,Co和Li的萃取率差异最大,此时分离的效果最好。(5)①图中显示随着温度升高,碳酸锂的溶解度逐渐减小,所以该物质溶于水的过程是放热的。②提纯的过程为趁热过滤、洗涤、烘干。③c(Li+)=1.0mol·L-1,加入等体积、等浓度Na2CO3溶液,则碳酸钠的浓度也是1.0mol·L-1,加入