2023屆高考化學(xué)魯科版一輪復(fù)習(xí)檢測-第三章第4課時　無機化工流程解題指導(dǎo)

第4課時無機化工流程解題指導(dǎo)題號知識易中難微型化工流程1,2,34以物質(zhì)制備為主體的工藝流程5,6以分離提純?yōu)橹黧w的工藝流程7一、選擇題(每小題只有一個選項符合題意)1.(2021·山東濰坊一模)軟錳礦主要成分是MnO2,還含有少量的CaO、MgO、CuO等雜質(zhì)。用軟錳礦生產(chǎn)MnSO4晶體的部分工藝流程如圖所示。下列說法錯誤的是(A)A.可用NaOH溶液檢驗浸出液中的Fe2+B.CaCO3的作用是調(diào)節(jié)溶液pHC.BaS可除去Cu2+D.“深度除雜”中加入MnF2除去Mg2+和Ca2+解析:在第一步加稀H2SO4會使CuO和Fe溶解,用NaOH兩者均會產(chǎn)生沉淀(銅離子產(chǎn)生藍色沉淀,亞鐵離子產(chǎn)生白色沉淀后變?yōu)榧t褐色),顏色變化不會反映Fe2+是否存在,A項錯誤;由題圖中加CaCO3沉鐵可知此時應(yīng)為調(diào)節(jié)pH使鐵轉(zhuǎn)為沉淀,B項正確;加BaS為除重金屬,溶液中只有Cu2+是重金屬離子,故可知加入BaS為除Cu2+,C項正確;經(jīng)前面一系列除雜可知此時剩下Ca2+和Mg2+,為雜質(zhì)離子,且CaF2和MgF2均為難溶物,故為不引入新雜質(zhì)可用MnF2除雜,同時MnF2也為難溶物,不會引入新雜質(zhì),D項正確。2.以鋁土礦為原料,提取氧化鋁,冶煉鋁的工藝流程如圖,下列說法錯誤的是(D)已知:濾渣2主要成分是氫氧化鐵、氫氧化鎂,B的焰色呈黃色。A.試劑A可以是稀硫酸或稀鹽酸B.加入試劑B除去Mg2+、Fe3+C.濾渣1的主要成分是SiO2D.電解氯化鋁也可以制取鋁解析:由流程可知加入試劑A的目的是將鋁土礦中的金屬氧化物溶解,因此試劑A可以是稀硫酸或稀鹽酸,故A正確;加入稀鹽酸后溶液中含有Mg2+、Fe3+,過濾后所得濾渣2主要成分為Fe(OH)3、Mg(OH)2,可知加入試劑B除去溶液中的Mg2+、Fe3+,故B正確;由A項分析可知濾渣1的主要成分是SiO2,故C正確;氯化鋁為共價化合物,熔融狀態(tài)下不導(dǎo)電,應(yīng)電解氧化鋁,故D錯誤。3.(2021·山東濟南摸底考試)從海帶中提取精品甘露醇(C6H14O6)的流程如圖所示。已知甘露醇是一種糖醇,易溶于水,且溶解度隨溫度的升高而增大,隨乙醇的含量增大而驟減。下列說法錯誤的是(A)A.為了提高甘露醇的提取效率,預(yù)處理時可以將海帶灼燒成海帶灰后再用水浸泡B.濃縮液中所加入的乙醇濃度越大越好,整個流程中乙醇可循環(huán)利用C.操作①是降溫冷卻,粗品甘露醇經(jīng)重結(jié)晶后可得精品D.濃縮和過濾操作都要用到玻璃棒,但作用不同解析:甘露醇為有機醇類物質(zhì),能夠發(fā)生燃燒反應(yīng),因此不能將海帶灼燒,故A錯誤;甘露醇的溶解度隨乙醇的含量增大而驟減,向濃縮液中加入乙醇使甘露醇析出,因此增大乙醇濃度能夠提高甘露醇的析出率,操作①過濾后得到溶劑乙醇和水,因此乙醇可循環(huán)利用,故B正確;甘露醇易溶于水中且溶解度隨溫度的升高而增大,向濃縮液中加入乙醇后,降低溫度,甘露醇析出,因此操作①是降溫冷卻,過濾后得到粗品甘露醇,利用甘露醇在水中溶解度隨溫度變化差異進行重結(jié)晶得到精品甘露醇,故C正確;濃縮過程中玻璃棒用于攪拌,過濾中玻璃棒用于引流,玻璃棒作用不同,故D正確。二、選擇題(每小題有一個或兩個選項符合題意)4.以白云石(主要成分為MgCO3·CaCO3)為原料制備氫氧化鎂的工藝流程如圖:下列說法不正確的是(AC)A.根據(jù)流程圖判斷白云石“輕燒”后固體產(chǎn)物的主要成分是CaO、MgOB.流程圖中“加熱反應(yīng)”的化學(xué)方程式為(NH4)2SO4+MgOMgSO4+2NH3↑+H2OC.該工藝中可以循環(huán)使用的物質(zhì)是NH3D.該工藝與將白云石分解為氧化鎂和氧化鈣后提取的傳統(tǒng)工藝相比,具有能源消耗少、CaCO3分離簡便、CO2排放少等優(yōu)點解析:白云石(主要成分為MgCO3·CaCO3)“輕燒”只有碳酸鎂發(fā)生分解,否則第一次“過濾”無法得到碳酸鈣,A項不正確;流程圖中“加熱反應(yīng)”是MgO與硫酸銨反應(yīng)生成可溶于水的物質(zhì),從而達到與碳酸鈣分離的目的,B項正確;“加熱反應(yīng)”中產(chǎn)生的氨氣極易溶于水形成氨水,氨水可以在“沉淀”過程中使用,而第二次“過濾”得到的濾液中含有的(NH4)2SO4也可以循環(huán)使用,C項不正確;白云石分解的傳統(tǒng)工藝需在高溫下進行,而該工藝具有能源消耗少、CaCO3分離簡便、CO2排放少等優(yōu)點,D項正確。5.(2021·山東濟南二模)以硅石(SiO2)和螢石(CaF2)為原料制備冰晶石(Na3AlF6)的一種流程如圖:已知:無水氟硅酸(H2SiF6)為易溶于水、不穩(wěn)定的強酸;濾渣2的主要成分為Na2SiF6。下列說法錯誤的是(B)A.硅石和螢石需預(yù)先研磨目的是加快反應(yīng)速率B.“反應(yīng)Ⅲ”應(yīng)該在陶瓷器皿中進行C.濾液1、濾液2經(jīng)濃縮處理后可在流程中循環(huán)利用D.“反應(yīng)Ⅳ”的化學(xué)方程式為2NaF+4NH4F+NaAlO2+2H2ONa3AlF6↓+4NH3·H2O解析:研磨可增大反應(yīng)物的接觸面積,使反應(yīng)速率加快,A項正確;“反應(yīng)Ⅲ”中有NaF、NH4F生成,F-水解生成HF會腐蝕陶瓷器皿,B項錯誤;由題意可知濾液1的主要成分是H2SO4,經(jīng)濃縮處理后可返回反應(yīng)Ⅰ中循環(huán)利用,濾液2的主要成分是NH3·H2O,經(jīng)濃縮處理后可返回反應(yīng)Ⅲ中循環(huán)利用,C項正確;由“反應(yīng)Ⅳ”可知,NaF、NH4F和NaAlO2發(fā)生反應(yīng)生成冰晶石(Na3AlF6),反應(yīng)的化學(xué)方程式為2NaF+4NH4F+NaAlO2+2H2ONa3AlF6↓+4NH3·H2O,D項正確。三、非選擇題6.(2021·山東濟寧二模)用銻砷煙灰(主要成分為Sb2O3、As2O3,含Pb、Ag、Cu等元素)制取焦銻酸鈉[NaSb(OH)6]和砷酸鈉(Na3AsO4),不僅治理了砷害污染,還可綜合回收其他有價金屬。其工藝流程如圖所示:已知:①Ag、Cu、Pb的氧化物不溶于Na2S溶液;②硫浸后,銻、砷以Na3SbS3、Na3AsS3存在;③NaSb(OH)6易溶于熱水,難溶于冷水,不溶于乙醇?；卮鹣铝袉栴}。(1)“硫浸”時,Sb2O3溶解的離子方程式為

。

(2)用NaNO3和NaOH浸取銻砷煙灰也可得到Na3SbO4,其缺陷是。(3)“氧化”時所用H2O2的電子式為,反應(yīng)溫度不宜太高的原因是。

(4)“中和”時,生成NaSb(OH)6的化學(xué)方程式為,操作X為、過濾、洗滌、干燥。

(5)As2O3對應(yīng)的酸為H3AsO3,測得某工業(yè)酸性廢液中含H3AsO3和Fe2+,其濃度如下表:物質(zhì)H3AsO3Fe2+濃度/(g/L)0.3780.840已知:Ksp(FeAsO3)>Ksp(FeAsO4)=5.70×10-21,H3AsO3的還原性比Fe2+的強。根據(jù)題目信息,則可采用方法除去該廢水中的砷,除去砷后的廢液中c(AsO43-)=解析:(1)“硫浸”時,Sb2O3轉(zhuǎn)化為Na3SbS3,離子方程式為Sb2O3+6S2-+3H2O2SbS33-+6OH(2)若用NaNO3和NaOH浸取,在氧化時會產(chǎn)生污染性氣體NO、NO2等,其缺陷是有污染性氣體NO、NO2(NOx)等產(chǎn)生。(3)H2O2的電子式為H··O····(4)“中和”時,酸性的HSbO3和堿性的NaOH發(fā)生中和反應(yīng)生成NaSb(OH)6,化學(xué)方程式為HSbO3+NaOH+2H2ONaSb(OH)6;從Na3AsO4溶液中得到晶體,操作X為蒸發(fā)濃縮、冷卻結(jié)晶、過濾、洗滌、干燥。(5)根據(jù)題目信息可知FeAsO4更容易沉淀,H3AsO3的還原性比Fe2+的強,可加入適當(dāng)?shù)难趸瘎⑵渲蠬3AsO3和Fe2+氧化得到FeAsO4沉淀,所以采用氧化方法除去該廢水中的砷;已知Ksp(FeAsO4)=5.70×10-21,H3AsO3的濃度為0.378g/L,則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)有污染性氣體NO、NO2(NOx)等產(chǎn)生(3)H··O······O······H溫度過高,H27.從廢舊鋰離子二次電池(主要成分為LiCoO2,還含有少量石墨和鍍鎳金屬鋼殼、鋁箔以及鈣等雜質(zhì))中回收鈷和鋰的工藝流程如圖:回答下列問題。(1)“堿浸”的目的是。

(2)“酸浸”過程中LiCoO2發(fā)生反應(yīng)的離子方程式為。

浸渣中含有的主要成分是(填名稱)。

(3)“萃取凈化”除去的雜質(zhì)離子除Ni2+外,還有(填離子符號)。

(4)“萃取分離”中鈷、鋰萃取率與平衡pH關(guān)系如圖所示,pH一般選擇5左右,理由是

。

(5)“沉鋰”中Li2CO3溶解度隨溫度變化曲線如圖所示:①分析Li2CO3在水中溶解度隨溫度變化的原因:。

②為獲得高純Li2CO3,提純操作依次為趁熱過濾、、烘干。

③若“沉鋰”中c(Li+)=1.0mol·L-1,加入等體積、等濃度的Na2CO3溶液,此時實驗所得沉鋰率為(已知Li2CO3的Ksp為9.0×10-4)。

解析:(1)“堿浸”的目的是用氫氧化鈉溶液將其中的Al溶解。(2)LiCoO2中Co為+3價,最后生成的CoSO4中Co為+2價,所以酸浸這一步中,加入H2O2的目的是將+3價Co還原為+2價Co,所以反應(yīng)的離子方程式為2LiCoO2+H2O2+6H+2Li++2Co2++O2↑+4H2O。浸渣中主要是不與酸反應(yīng)的石墨以及生成的硫酸鈣沉淀。(3)整個提取的過程中需要除去的雜質(zhì)是Ca、Fe、Al、Ni、石墨;在前面的步驟中已經(jīng)除去了石墨、Al和Ca,所以萃取凈化應(yīng)該要除去Ni2+和Fe3+。(4)由圖可知在pH為5左右的時候,Co和Li的萃取率差異最大,此時分離的效果最好。(5)①圖中顯示隨著溫度升高,碳酸鋰的溶解度逐漸減小,所以該物質(zhì)溶于水的過程是放熱的。②提純的過程為趁熱過濾、洗滌、烘干。③c(Li+)=1.0mol·L-1,加入等體積、等濃度Na2CO3溶液,則碳酸鈉的濃度也是1.0mol·L-1,加入