专题17 金属有关的工艺流程 十年（2015-2024）高考化学真题分类汇编(解析版)

2013-2024年十年高考真题汇编PAGEPAGE1专题17金属有关的工艺流程考点十年考情(2015-2024)命题趋势考点1工业生产中有关金属的转化2024·江苏卷、2023•辽宁省选择性考试、2020•江苏卷、2019•江苏卷、2018•江苏卷、2017•江苏卷、2016·江苏卷在选择题中重点考查工业制备相关问题为主线综合考查金属元素及其化合物的性质。在工艺流程题中用含多种金属元素的矿物制备某种金属化合物，工艺流程题就是将化工生产中的生产流程用框图形式表示出来，并根据生产流程中有关的化学知识步步设问。较好地考查了考生的知识迁移和应用能力，以及“证据推理与模型认知”学科核心素养。考点2有关金属及其化合物的工艺流程2024·辽吉黑卷、2023•辽宁省选择性考试、2022•福建卷、2022•山东卷、2020·山东卷、2021·福建卷、2015·浙江理综考点1工业生产中有关金属的转化1．(2024·江苏卷，10，3分)在给定条件下，下列制备过程涉及的物质转化均可实现的是()A．HCl制备：NaCl溶液和B．金属Mg制备：溶液C．纯碱工业：溶液D．硫酸工业：【答案】A【解析】A项，电解氯化钠溶液可以得到H2和Cl2，H2和Cl2点燃反应生成HCl，故A的转化可以实现；B项，氢氧化镁和盐酸反应可以得到氯化镁溶液，但是电解氯化镁溶液不能得到Mg，电解熔融MgCl2才能得到金属镁单质，故B的转化不能实现；C项，纯碱工业是在饱和食盐水中通入NH3和CO2先得到NaHCO3，然后NaHCO3受热分解为Na2CO3，故C的转化不能实现；D项，工业制备硫酸，首先黄铁矿和氧气反应生成SO2，但是SO2和水反应生成H2SO3，不能得到H2SO4，故D的转化不能实现；故选A。2．(2023•辽宁省选择性考试，3)下列有关物质的工业制备反应错误的是()A．合成氨：N2+3H22NH3 B．制HCl：H2+Cl22HClC．制粗硅：SiO2+2CSi+2CO D．冶炼镁：2MgO(熔融)2Mg+O2↑【答案】D【解析】A项，工业合成氨是利用氮气和氢气在催化剂的条件下反应生成的，反应方程式为N2+3H22NH3，A正确；B项，工业制氯化氢是利用氢气和氯气反应生成的，反应方程式为H2+Cl22HCl，B正确；C项，工业制粗硅是将SiO2与C在高温下反应生成粗硅，反应方程式为SiO2+2CSi+2CO，C正确；D项，冶炼金属镁是电解熔融氯化镁，反应方程式为MgCl2(熔融)Mg+Cl2↑，D错误；故选D。3．(2020•江苏卷，10)下列选项所示的物质间转化均能实现的是()A．(aq)(g)漂白粉(s)B．(aq)(s)(s)C．(aq)(aq)(aq)D．(s)(aq)(s)【答案】C【解析】A项，石灰水中Ca(OH)2浓度太小，一般用氯气和石灰乳反应制取漂白粉，故A错误；B项，碳酸的酸性弱于盐酸，所以二氧化碳与氯化钠溶液不反应，故B错误；C项，氧化性Cl2＞Br2＞I2，所以氯气可以氧化NaBr得到溴单质，溴单质可以氧化碘化钠得到碘单质，故C正确；D项，电解氯化镁溶液无法得到镁单质，阳极氯离子放电生成氯气，阴极水电离出的氢离子放电产生氢气，同时产生大量氢氧根，与镁离子产生沉淀，故D错误。故选C。4．(2019•江苏卷，9)在给定条件下，下列选项所示的物质间转化均能实现的是()A．NaCl(aq)Cl2(g)FeCl2(s)B．MgCl2(aq)Mg(OH)2(s)MgO(s)C．S(s)SO3(g)H2SO4(aq)D．N2(g)NH3(g)Na2CO3(s)【答案】B【解析】A项，氯气的氧化性强，与铁单质反应直接生成氯化铁，故A错误；B项，氯化镁与石灰乳发生复分解反应生成氢氧化镁，氢氧化镁高温煅烧生成氧化镁和水，故B正确；C项，硫单质在空气中燃烧只能生成SO2，SO2在与氧气在催化剂条件下生成SO3，故C错误；D项，氨气与二氧化碳和氯化钠溶液反应生成碳酸氢钠，碳酸氢钠受热分解可生成碳酸钠，故D错误；故选B。5．(2018•江苏卷，9)在给定条件下，下列选项所示的物质间转化均能实现的是()A．B．C．D．【答案】A【解析】A项，NaHCO3受热分解成Na2CO3、CO2和H2O，Na2CO3与饱和石灰水反应生成CaCO3和NaOH，两步反应均能实现；B项，Al与NaOH溶液反应生成NaAlO2和H2，NaAlO2与过量盐酸反应生成NaCl、AlCl3和H2O，第二步反应不能实现；C项，AgNO3中加入氨水可获得银氨溶液，蔗糖中不含醛基，蔗糖不能发生银镜反应，第二步反应不能实现；D项，Al与Fe2O3高温发生铝热反应生成Al2O3和Fe，Fe与HCl反应生成FeCl2和H2，第二步反应不能实现；物质间转化均能实现的是A项，故选A。6．(2017•江苏卷，7)在给定条件下，下列选项所示的物质间转化均能实现的是()A．FeFeCl2Fe(OH)2B．SSO3H2SO4C．CaCO3CaOCaSiO3D．NH3NOHNO3【答案】C【解析】A项，铁与氯气反应只能生成氯化铁，A错误；B项，硫在空气或氧气中燃烧只能生成二氧化硫，B错误；C项，两步均能实现，C正确；D项，NO不与H2O反应，D错误。7．(2016·江苏卷，9)在给定的条件下，下列选项所示的物质间转化均能实现的是()A．SiO2SiCl4SiB．FeS2SO2H2SO4C．N2NH3NH4Cl(aq)D．MgCO3MgCl2(aq)Mg【答案】C【解析】A项，SiO2与盐酸不反应，错误；B项，SO2和H2O反应生成H2SO3，错误；C项，N2+3H22NH3、NH3+HCl==NH4Cl，正确；D项，金属镁的冶炼方法是电解熔融的氯化镁，错误。故选C。考点2有关金属及化合物的工艺流程1．(2024·辽吉黑卷，13，3分)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·Lˉ1)1450.031A．“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↑+2H2OC．“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】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，再加入锌浸出液进行“脱氯”，“脱氯”步骤中仅Cu元素的化合价发生改变，得到CuCl固体，可知“脱氯”步骤发生反应的化学方程式为：Cu+Cu2++2Cl-=2CuCl↓，过滤得到脱氯液，脱氯液净化后电解，Zn2+可在阴极得到电子生成Zn。A项，“浸铜”时，铜屑不能溶解完全，Cu在“脱氯”步骤还需要充当还原剂，A错误；B项，“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，B错误；C项，“脱氯”步骤中仅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，化学方程式为：Cu+Cu2++2Cl-=2CuCl↓，C正确；D项，脱氯液净化后电解，Zn2+应在阴极得到电子变为Zn，D错误；故选C。2．(2023•辽宁省选择性考试，10)某工厂采用如下工艺制备Cr(OH)3，已知焙烧后Cr元素以价形式存在，下列说法错误的是()A．“焙烧”中产生CO2 B．滤渣的主要成分为C．滤液①中Cr元素的主要存在形式为CrO42- D．淀粉水解液中的葡萄糖起还原作用【答案】B【解析】焙烧过程中铁、铬元素均被氧化，同时转化为对应钠盐，水浸时铁酸钠遇水水解生成氢氧化铁沉淀，滤液中存在铬酸钠，与淀粉的水解产物葡萄糖发生氧化还原得到氢氧化铬沉淀。A项，铁、铬氧化物与碳酸钠和氧气反应时生成对应的钠盐和二氧化碳，A正确；B项，焙烧过程铁元素被氧化，滤渣的主要成分为氢氧化铁，B错误；C项，滤液①中Cr元素的化合价是+6价，铁酸钠遇水水解生成氢氧化铁沉淀溶液显碱性，所以Cr元素主要存在形式为CrO42-，C正确；D项，淀粉水解液中的葡萄糖起还原作用，D正确；故选B。3．(2022•福建卷，6)用铬铁合金(含少量Ni、Co单质)生产硫酸铬的工艺流程如下：下列说法错误的是()A．“浸出”产生的气体含有H2 B．“除杂”的目的是除去Ni、Co元素C．流程中未产生六价铬化合物 D．“滤渣2”的主要成分是Fe2(C2O4)3【答案】D【解析】由流程可知，加入稀硫酸溶解，生成气体为氢气，溶液中含Ni2+、Co2+、Cr3+、Fe2+加入Na2S分离出滤渣1含CoS和NiS，Cr3+、Fe2+不会沉淀，再加入草酸除铁生成FeC2O4，过滤分离出硫酸铬。A项，四种金属均与稀硫酸反应生成H2，A正确；B项，共有四种金属，由流程可知，沉铁后分离出硫酸铬，则“除杂"的目的是除去Ni、Co元素，B正确；C项，由上述分析可知，流程中未产生六价铬化合物，C正确；D项，“滤渣2”的主要成分是FeC2O4，D错误；故选D。4．(2022•山东卷，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。开始沉淀pH1.94.26.2沉淀完全pH3.26.78.2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ZnB．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3.2~4.2D．还原时，增大溶液酸度有利于Cu的生成【答案】D【解析】依据题中的工艺流程，CuS精矿(含有杂质Zn、Fe元素)在高压O2作用下，用硫酸溶液浸取，CuS反应产生为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+；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。A项，固体X主要成分是S、Fe(OH)3，金属M为Zn，A正确；B项，CuS难溶于硫酸，在溶液中存在沉淀溶解平衡CuS(s)Cu2+(aq)+S2-(aq)，增大O2的浓度，可以反应消耗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取，B正确；C项，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范围为3.2～4.2，C正确；D项，在用H2还原Cu2+变为Cu单质时，H2失去电子被氧化为H+，与溶液中OH-结合形成H2O，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；故选D。5．(2020·山东卷，9)以菱镁矿(主要成分为MgCO3，含少量SiO2，Fe2O3和A12O3)为原料制备高纯镁砂的工艺流程如下：已知浸出时产生的废渣中有SiO2，Fe(OH)3和Al(OH)3。下列说法错误的是()A．浸出镁的反应为B．浸出和沉镁的操作均应在较高温度下进行C．流程中可循环使用的物质有NH3、NH4ClD．分离Mg2+与Al3+、Fe3+是利用了它们氢氧化物Ksp的不同【答案】B【解析】菱镁矿煅烧后得到轻烧粉，MgCO3转化为MgO，加入氯化铵溶液浸取，浸出的废渣有SiO2、Fe(OH)3、Al(OH)3，同时产生氨气，则此时浸出液中主要含有Mg2+，加入氨水得到Mg(OH)2沉淀，煅烧得到高纯镁砂。A项，高温煅烧后Mg元素主要以MgO的形式存在，MgO可以与铵根水解产生的氢离子反应，促进铵根的水解，所以得到氯化镁、氨气和水，化学方程式为MgO+2NH4Cl=MgCl2+2NH3↑+H2O，故A正确；B项，一水合氨受热易分解，沉镁时在较高温度下进行会造成一水合氨大量分解，挥发出氨气，降低利用率，故B错误；C项，．浸出过程产生的氨气可以回收制备氨水，沉镁时氯化镁与氨水反应生成的氯化铵又可以利用到浸出过程中，故C正确；D项，Fe(OH)3、Al(OH)3的Ksp远小于Mg(OH)2的Ksp，所以当pH达到一定值时Fe3+、Al3+产生沉淀，而Mg2+不沉淀，从而将其分离，故D正确；故选B。6．(2021·福建卷)明代《徐光启手迹》记载了制备硝酸的方法，其主要流程(部分产物已省略)如下：下列说法错误的是()A．FeSO4的分解产物X为FeO B．本流程涉及复分解反应C．HNO3的沸点比H2SO4的低 D．制备使用的铁锅易损坏【答案】A【解析】A项，据图可知FeSO4分解时生成SO2和SO3，部分S元素被还原，则Fe元素应被氧化，X为Fe2O3，A错误；B项，H2SO4与KNO3在蒸馏条件下生成HNO3和K2SO4，为复分解反应，B正确；C项，H2SO4与KNO3混合后，蒸馏过程中生成HNO3，说明HN