备战2025年高考二轮复习化学选择题热点练5.无机化工“微流程”及分析含解析

5.无机化工“微流程”及分析1.(2024·湖南邵阳二模)利用废铝箔(主要成分为Al,含少量Mg、Fe等)制明矾[KAl(SO4)2·12H2O]的一种工艺流程如图:下列说法错误的是()A.该工艺步骤①与步骤②顺序互换会更节约生产成本B.②中发生的反应有:Al(OH)3+NaOHNa[Al(OH)4]C.③中稀硫酸酸化的目的是将Al(OH)3转化成Al3+D.由④可知,室温下明矾的溶解度小于Al2(SO4)3和K2SO4的溶解度2.(2024·吉林白山二模)以含镓废料[主要成分为Ga(CH3)3]为原料制备半导体材料GaN的工艺如图所示。已知:Ga和Al的性质相似。下列叙述错误的是()A.操作X不宜温度过高B.用NH4Cl固体可替代“脱水”中的SOCl2C.用酸性KMnO4溶液可检验“脱水”产生的气体含SO2D.不能用如图装置吸收“合成”中尾气3.(2024·辽宁沈阳一模)清华大学等重点高校为解决中国“芯”——半导体芯片问题,成立了“芯片学院”。某小组拟在实验室制造硅,其流程如图。已知:Mg2Si+4HCl2MgCl2+SiH4↑。下列说法中错误的是()A.点燃镁条引发反应的过程中,涉及两种晶体类型的变化B.CO2氛围是为了阻止Si被二次氧化和SiH4自燃C.操作2为用去离子水洗涤并烘干D.1mol镁粉生成MgO和Mg2Si的混合物,转移2mol电子4.(2024·陕西渭南质检Ⅰ)以下是在实验室模拟“侯氏制碱法”生产流程的示意图:下列说法错误的是()A.向饱和食盐水中先通入氨气的目的主要是提高CO2吸收量B.结合图示信息,可在较低温时采取降温结晶方式将氯化钠和氯化铵分离,以获取副产品铵态氮肥C.煅烧滤渣时需要在瓷坩埚中进行D.操作b用到的主要玻璃仪器有烧杯、漏斗、玻璃棒5.(2024·吉林省吉林地区三模)二氧化锗常用作有机反应的催化剂以及制备半导体的原料。某大型化工厂提纯二氧化锗废料(主要含GeO2、As2O3)的工艺如图,下列有关说法正确的是()已知:①GeO2与碱反应生成Na2GeO3;As2O3与碱反应生成NaAsO2;②GeCl4的熔点为-49.5℃,沸点为85℃,极易发生水解。A.Ge在周期表中位于第四周期第ⅥA族B.“氧化”时,离子反应为AsO2-+H2O2+2OH-AsO43C.“操作1”是蒸馏,“操作2”所用仪器主要为玻璃棒、漏斗、烧杯D.“操作1”加入的盐酸为7mol·L-1,若改成1mol·L-1可节省原料同时不影响产率6.(2024·江苏盐城一模)室温下,用含少量Ca2+的FeSO4溶液制备FeCO3的过程如图所示。已知:Ksp(CaF2)=5.3×10-9,Ka(HF)=6.3×10-4,Ka1(H2CO3)=4.5×10-7、Ka2(H2COA.0.1mol·L-1NH4F溶液中:c(F-)=c(NH4+)+c(NH3·HB.“除钙”得到的上层清液中:c(Ca2+)<KC.pH=10的氨水-NH4HCO3溶液:c(CO32-)<cD.“沉铁”反应的离子方程式:Fe2++2HCO3-FeCO3↓+CO2↑+H27.(2024·辽宁锦州质检)锰主要用于钢铁工业生产锰合金钢,工业上由碳酸锰矿粉(主要成分为MnCO3,另含Fe3O4、MgO、SiO2杂质)制备锰的工艺流程如图所示。下列说法错误的是()A.“浸渣”的主要成分为SiO2B.“沉铁”时发生反应的离子方程式为3MnCO3+2Fe3++3H2O3Mn2++2Fe(OH)3+3CO2↑C.“电解”过程中增大溶液中的c(H+),电解效率增大D.该工艺流程中,H2SO4溶液可循环使用8.(2024·辽宁省实验中学高考适应性测试二)某工厂废液经简易处理后的沉淀泥浆中含有大量废铜丝和少量V、Ti、Fe、Si元素的氯化物及复杂化合物,一种以该沉淀泥浆为原料回收铜与钒的工艺流程如图所示。已知:常温下Ksp[Fe(OH)3]=2.79×10-39,Ksp[Cu(OH)2]=2.2×10-20,溶液中的离子浓度在10-5mol·L-1时可以认为已经除尽。下列说法错误的是()A.泥浆在空气中堆放后由灰色变为疏松的绿色粉状,是因为铜被氧化,便于后续酸浸时铜进入溶液B.流程中利用Cu2(OH)3Cl+OH-2Cu(OH)2+Cl-除氯,可以减少酸浸时含氯化合物的挥发C.若浸出液中Cu2+的浓度为0.1mol·L-1,则酸浸时可调pH=5D.焙烧加入Na2CO3的目的是使V元素转化成可溶性的钒酸盐9.(2024·山东滨州二模)实验室分离苯甲酸乙酯、苯甲酸和环己烷的混合物,流程如下。已知:苯甲酸乙酯的沸点为212.6℃;“乙醚-环己烷-水共沸物”的沸点为62.1℃。下列说法错误的是()A.“操作b”为水蒸气蒸馏,“操作d”为重结晶B.乙醚不可用丙酮代替C.操作c需要用到的仪器主要有酒精灯、蒸发皿、玻璃棒D.“水相Ⅱ”主要成分有苯甲酸钠、碳酸氢钠和碳酸钠5.无机化工“微流程”及分析1.(2024·湖南邵阳二模)利用废铝箔(主要成分为Al,含少量Mg、Fe等)制明矾[KAl(SO4)2·12H2O]的一种工艺流程如图:下列说法错误的是()A.该工艺步骤①与步骤②顺序互换会更节约生产成本B.②中发生的反应有:Al(OH)3+NaOHNa[Al(OH)4]C.③中稀硫酸酸化的目的是将Al(OH)3转化成Al3+D.由④可知,室温下明矾的溶解度小于Al2(SO4)3和K2SO4的溶解度答案:C解析:废铝箔(主要成分为Al,含少量Mg、Fe等)与稀硫酸反应,生成Al3+、Mg2+、Fe2+,过滤除去不溶于酸的杂质,再用NaOH溶液调节pH,将Mg2+、Fe2+转化为沉淀析出,Al3+转化为[Al(OH)4]-,过滤固体,继续向滤液中加入适量稀硫酸得到Al2(SO4)3溶液,最后加饱和K2SO4溶液结晶得到溶解度更小的明矾。由于Mg、Fe不与氢氧化钠溶液反应,步骤①与步骤②顺序互换后,通过操作a(过滤)即可得到Na[Al(OH)4]溶液,再加稀硫酸可得到硫酸铝溶液,调换顺序后,酸碱的浪费更少,可节约生产成本,A正确;②中Al3+转化为[Al(OH)4]-,发生的反应方程式为Al2(SO4)3+6NaOH2Al(OH)3↓+3Na2SO4,Al(OH)3+NaOHNa[Al(OH)4],B正确;③中稀硫酸酸化的目的是将[Al(OH)4]-转化为Al3+,C错误;④是根据溶解度差异来制取明矾,即室温下明矾的溶解度小于Al2(SO4)3和K2SO4的溶解度,D正确。2.(2024·吉林白山二模)以含镓废料[主要成分为Ga(CH3)3]为原料制备半导体材料GaN的工艺如图所示。已知:Ga和Al的性质相似。下列叙述错误的是()A.操作X不宜温度过高B.用NH4Cl固体可替代“脱水”中的SOCl2C.用酸性KMnO4溶液可检验“脱水”产生的气体含SO2D.不能用如图装置吸收“合成”中尾气答案:C解析:镓废料加盐酸酸溶后,生成GaCl3,蒸发结晶得GaCl3·nH2O,含结晶水,在SOCl2的存在下进行脱水得无水GaCl3,无水GaCl3与氨气反应得GaN。操作X是析出GaCl3·nH2O的步骤,Ga3+易水解,温度过高易生成Ga(OH)3,A项正确;亚硫酰氯(SOCl2)与水反应生成SO2和HCl,“脱水”中总反应为GaCl3·nH2O+nSOCl2GaCl3+nSO2↑+2nHCl↑,HCl抑制GaCl3水解,氯化铵固体受热分解产生氯化氢,也能抑制氯化镓水解,可以用氯化铵替代亚硫酰氯,达到相同目的,B项正确;“脱水”中产生的气体含SO2、HCl,二者都能还原酸性高锰酸钾溶液使其褪色,应用品红溶液检验SO2,C项错误;“合成”中反应为GaCl3+NH3GaN+3HCl,尾气含NH3和HCl,而NH3和HCl均易溶于水,直接通入水中易引起倒吸,应考虑防倒吸措施,D项正确。3.(2024·辽宁沈阳一模)清华大学等重点高校为解决中国“芯”——半导体芯片问题,成立了“芯片学院”。某小组拟在实验室制造硅,其流程如图。已知:Mg2Si+4HCl2MgCl2+SiH4↑。下列说法中错误的是()A.点燃镁条引发反应的过程中,涉及两种晶体类型的变化B.CO2氛围是为了阻止Si被二次氧化和SiH4自燃C.操作2为用去离子水洗涤并烘干D.1mol镁粉生成MgO和Mg2Si的混合物,转移2mol电子答案:A解析:点燃镁条引发反应的过程中发生的反应为2Mg+SiO22MgO+Si,2Mg+SiMg2Si,镁粉为金属晶体、石英砂和硅为共价晶体、氧化镁和硅化镁为离子晶体,涉及三种类型晶体变化,A错误;CO2氛围是为了阻止Si被二次氧化和SiH4自燃,B正确;操作2为用去离子水洗涤并烘干,C正确;1mol镁粉生成MgO和Mg2Si的混合物,Mg由0价全部变为+2价,转移2mol电子,D正确。4.(2024·陕西渭南质检Ⅰ)以下是在实验室模拟“侯氏制碱法”生产流程的示意图:下列说法错误的是()A.向饱和食盐水中先通入氨气的目的主要是提高CO2吸收量B.结合图示信息,可在较低温时采取降温结晶方式将氯化钠和氯化铵分离,以获取副产品铵态氮肥C.煅烧滤渣时需要在瓷坩埚中进行D.操作b用到的主要玻璃仪器有烧杯、漏斗、玻璃棒答案:C解析:氨气的溶解度极大,先通入氨气形成弱碱性环境提高二氧化碳的吸收量,A正确;氯化铵的溶解度受温度影响较大,氯化钠的溶解度受温度变化影响较小,可在较低温时采取降温结晶方式将氯化钠和氯化铵分离,以获取副产品铵态氮肥,B正确;碳酸钠在高温条件下和陶瓷中的二氧化硅发生反应腐蚀瓷坩埚,因此煅烧滤渣不能在瓷坩埚中进行,C错误;操作b为过滤,用到的主要玻璃仪器有烧杯、漏斗、玻璃棒,D正确。5.(2024·吉林省吉林地区三模)二氧化锗常用作有机反应的催化剂以及制备半导体的原料。某大型化工厂提纯二氧化锗废料(主要含GeO2、As2O3)的工艺如图,下列有关说法正确的是()已知:①GeO2与碱反应生成Na2GeO3;As2O3与碱反应生成NaAsO2;②GeCl4的熔点为-49.5℃,沸点为85℃,极易发生水解。A.Ge在周期表中位于第四周期第ⅥA族B.“氧化”时,离子反应为AsO2-+H2O2+2OH-AsO43C.“操作1”是蒸馏,“操作2”所用仪器主要为玻璃棒、漏斗、烧杯D.“操作1”加入的盐酸为7mol·L-1,若改成1mol·L-1可节省原料同时不影响产率答案:B解析:废料碱浸后生成Na2GeO3、NaAsO2,加入过氧化氢溶液氧化除砷,加入盐酸蒸馏得到GeCl4,加入纯水GeCl4水解,经过蒸发浓缩、冷却结晶、过滤、洗涤、干燥,过滤得到GeO2·nH2O,烘干得到GeO2。Ge在周期表中位于第四周期第ⅣA族,A错误;“氧化”时,+3价砷转化为+5价砷,离子反应为AsO2-+H2O2+2OH-AsO43-+2H2O,B正确;“操作1”是蒸馏,“操作2”为蒸发浓缩、冷却结晶、过滤、洗涤、干燥,所用仪器主要为蒸发皿、铁架台(带铁圈)、酒精灯、玻璃棒、漏斗、烧杯,C错误;GeCl4极易发生水解,若改成1mol·L6.(2024·江苏盐城一模)室温下,用含少量Ca2+的FeSO4溶液制备FeCO3的过程如图所示。已知:Ksp(CaF2)=5.3×10-9,Ka(HF)=6.3×10-4,Ka1(H2CO3)=4.5×10-7、Ka2(H2COA.0.1mol·L-1NH4F溶液中:c(F-)=c(NH4+)+c(NH3·HB.“除钙”得到的上层清液中:c(Ca2+)<KC.pH=10的氨水-NH4HCO3溶液:c(CO32-)<cD.“沉铁”反应的离子方程式:Fe2++2HCO3-FeCO3↓+CO2↑+H2答案:C解析:含少量Ca2+的FeSO4溶液中,加入NH4F溶液将Ca2+转化为CaF2沉淀除去,所得滤液主要含有Fe2+、SO42-和NH4+,再加入氨水-NH4HCO3溶液“沉铁”得到FeCO3沉淀。因F-、NH4+均能水解生成HF、NH3·H2O,则0.1mol·L-1NH4F溶液中,由元素守恒得:c(F-)+c(HF)=c(NH4+)+c(NH3·H2O),A错误;“除钙”得到的上层清液为CaF2的饱和溶液,则c(Ca2+)=Ksp(CaF2)c2(F-),B错误;pH=10的氨水-NH4HCO3溶液中,因c(CO32-)c(HCO3-)=Ka2(H2C7.(2024·辽宁锦州质检)锰主要用于钢铁工业生产锰合金钢,工业上由碳酸锰矿粉(主要成分为MnCO3,另含Fe3O4、MgO、SiO2杂质)制备锰的工艺流程如图所示。下列说法错误的是()A.“浸渣”的主要成分为SiO2B.“沉铁”时发生反应的离子方程式为3MnCO3+2Fe3++3H2O3Mn2++2Fe(OH)3+3CO2↑C.“电解”过程中增大溶液中的c(H+),电解效率增大D.该工艺流程中,H2SO4溶液可循环使用答案:C解析:本题为从碳酸锰矿粉中制备单质锰的过程,首先用硫酸溶解矿粉,过滤后得到的滤液中含有锰离子、二价铁、三价铁、镁离子,加入过氧化氢将二价铁氧化为三价铁,用碳酸锰沉铁,随后用氟化锰沉镁后,再通过电解得到单质锰。碳酸锰矿中只有SiO2不溶于H2SO4溶液,故可知“浸渣”的主要成分为SiO2,A正确;根据流程可知,“沉铁”时发生反应的离子方程式为3MnCO3+2Fe3++3H2O3Mn2++2Fe(OH)3+3CO2↑,B正确;“电解”过程中增大溶液中的c(H+),H+会在阴极放电,导致电解效率减小,C错误;电解后得到的“电解液”为H2SO4溶液,“酸浸”时需要向碳酸锰矿粉中加入H2SO4溶液,故可知该工艺流程中,H2SO4溶液可循环使用,D正确。8.(2024·辽宁省实验中学高考适应性测试二)某工厂废液经简易处理后的沉淀泥浆中含有大量废铜丝和少量V、Ti、Fe、Si元素的氯化物及复杂化合物,一种以该沉淀泥浆为原料回收铜与钒的工艺流程如图所示。已知:常温下Ksp[Fe(OH)3]=2.79×10-39,Ksp[Cu(OH)2]=2.2×10-20,溶液中的离子浓度在10-5mol·L-1时可以认为已经除尽。下列说法错误的是()A.泥浆在空气中堆放后由灰色变为疏松的绿色粉状,是因为铜被氧化,便于后续酸浸时铜进入溶液B.流程中利用Cu2(OH)3Cl+OH-2Cu(OH)2+Cl-除氯,可以减少酸浸时含氯化合物的挥发C.若浸出液中Cu2+的浓度为0.1mol·L-1,则酸浸时可调pH=5D.焙烧加入Na2CO3的目的是使V元素转化成可溶性的钒酸盐答案:C解析:泥浆堆