第三章重點(diǎn)強(qiáng)化專欄（五）化工微流程中常見金屬及其化合物的轉(zhuǎn)化學(xué)案 2025高考化學(xué)一輪復(fù)習(xí)

化學(xué)工藝流程選擇題是近幾年高考的熱點(diǎn)，將化工生產(chǎn)過程中的主要生產(chǎn)階段即生產(chǎn)流程用框圖的形式表示出來，并根據(jù)生產(chǎn)流程中有關(guān)的化學(xué)知識(shí)設(shè)計(jì)選項(xiàng)，形成與化工生產(chǎn)緊密聯(lián)系的化工工藝試題；主要涉及物質(zhì)的性質(zhì)、分離提純、反應(yīng)原理、實(shí)驗(yàn)操作等知識(shí)點(diǎn)。由于此類試題陌生度高，對(duì)學(xué)生的能力要求也大，加上有的試題文字信息量大，所以這類選擇題容易出錯(cuò)。選項(xiàng)設(shè)計(jì)的內(nèi)容有：(1)金屬冶煉類，如冶煉鐵、銅、錳和鎢等金屬，針對(duì)產(chǎn)品純度測(cè)定、冶煉條件控制以及混合物的分離和提純等。(2)中學(xué)重要化工產(chǎn)品的制備類，如膽礬、綠礬、明礬、氧化鐵、硝酸銅等物質(zhì)的制備。應(yīng)用1.銅的氯化物是重要的化工原料，常用作有機(jī)合成催化劑。實(shí)驗(yàn)室用粗銅(含雜質(zhì)Fe)制備氯化亞銅、氯化銅晶體的流程如下：下列說法錯(cuò)誤的是()A．固體1和固體2中Fe元素的價(jià)態(tài)相同B．檢驗(yàn)溶液2中的雜質(zhì)離子是否除盡可以選用KSCN溶液或鐵氰化鉀溶液C．試劑X可能是CuO，操作②中結(jié)晶時(shí)需要通入HCl氣體D．反應(yīng)②的離子方程式為2Cu2＋＋SO2＋2H2O＋2Cl－=2CuCl↓＋SOeq\o\al(\s\up1(2－),\s\do1(4))＋4H＋B[粗銅與足量的氯氣反應(yīng)生成氯化銅、氯化鐵，即固體1；在稀鹽酸中固體溶解，得到氯化銅和氯化鐵的混合液，即溶液1；加入氧化銅或氫氧化銅調(diào)節(jié)溶液的pH，使鐵離子變?yōu)闅溲趸F沉淀，則固體2為氫氧化鐵、試劑X為氧化銅或氫氧化銅；氯化銅與二氧化硫反應(yīng)制取氯化亞銅；通過蒸發(fā)濃縮、冷卻結(jié)晶的方法得到氯化銅晶體。分析可知，固體1為氯化銅、氯化鐵，固體2為氫氧化鐵，其中Fe元素的價(jià)態(tài)均為＋3價(jià)，A正確；檢驗(yàn)溶液2中的雜質(zhì)Fe3＋是否除盡可以選用KSCN溶液，不能用鐵氰化鉀溶液，B錯(cuò)誤；試劑X可能是CuO或氫氧化銅，操作②中結(jié)晶時(shí)防止Cu2＋水解程度增大，需要通入HCl氣體，C正確；反應(yīng)②的離子方程式為2Cu2＋＋SO2＋2H2O＋2Cl－=2CuCl↓＋SOeq\o\al(\s\up1(2－),\s\do1(4))＋4H＋，D正確。]應(yīng)用2.工業(yè)上用鋁土礦(主要成分為Al2O3，含SiO2、Fe2O3等雜質(zhì))為原料冶煉鋁的工藝流程如下，對(duì)下述流程中的判斷正確的是()A．試劑X為稀硫酸，沉淀中含有硅的化合物B．反應(yīng)Ⅱ中生成Al(OH)3的反應(yīng)為CO2＋AlOeq\o\al(\s\up1(－),\s\do1(2))＋2H2O=Al(OH)3↓＋HCOeq\o\al(\s\up1(－),\s\do1(3))C．結(jié)合質(zhì)子(H＋)的能力由弱到強(qiáng)的順序是OH－>COeq\o\al(\s\up1(2－),\s\do1(3))>AlOeq\o\al(\s\up1(－),\s\do1(2))D．Al2O3熔點(diǎn)很高，工業(yè)上還可采用電解熔融AlCl3的方法冶煉AlB[由溶液乙通入過量的Y生成氫氧化鋁沉淀、碳酸氫鈉可知，溶液乙為偏鋁酸鈉溶液、氣體Y為二氧化碳，故試劑X為氫氧化鈉溶液，不可能為硫酸，故A錯(cuò)誤；過量的二氧化碳與偏鋁酸鈉反應(yīng)生成氫氧化鋁沉淀與碳酸氫鈉，離子方程式為CO2＋AlOeq\o\al(\s\up1(－),\s\do1(2))＋2H2O=Al(OH)3↓＋HCOeq\o\al(\s\up1(－),\s\do1(3))，故B正確；結(jié)合質(zhì)子的能力越強(qiáng)，相應(yīng)的酸提供質(zhì)子的能力就越弱，其對(duì)應(yīng)的酸的酸性就越弱，提供質(zhì)子的能力：HCOeq\o\al(\s\up1(－),\s\do1(3))>Al(OH)3>H2O，則結(jié)合質(zhì)子的能力：OH－>AlOeq\o\al(\s\up1(－),\s\do1(2))>COeq\o\al(\s\up1(2－),\s\do1(3))，故C錯(cuò)誤；氯化鋁是共價(jià)化合物，熔融時(shí)不導(dǎo)電，不能采用電解熔融氯化鋁的方法冶煉鋁，故D錯(cuò)誤。]應(yīng)用3.某企業(yè)以輝銅礦為原料生產(chǎn)堿式碳酸銅，工藝流程如下所示：已知：[Cu(NH3)4]2＋(aq)Cu2＋(aq)＋4NH3(aq)根據(jù)以上工藝流程，下列說法不正確的是()A．為實(shí)現(xiàn)溶液C到溶液D的轉(zhuǎn)化，加入過量NH3·H2O后過濾即可B．溶液E和碳酸鈉混合方式不同對(duì)產(chǎn)品的成分沒有影響C．在制備產(chǎn)品時(shí)，溶液D中不直接加入Na2CO3溶液的原因是游離的Cu2＋濃度太低D．蒸氨過程發(fā)生總反應(yīng)的化學(xué)方程式為[Cu(NH3)4]Cl2＋H2Oeq\o(=,\s\up7(△))CuO↓＋2HCl↑＋4NH3↑B[為實(shí)現(xiàn)溶液C到溶液D的轉(zhuǎn)化，加入過量的NH3·H2O，Cu2＋和過量的氨水形成[Cu(NH3)4]2＋，F(xiàn)e3＋和氨水生成Fe(OH)3沉淀，過濾即可，故A正確；溶液E中含Cu2＋，Cu2＋和碳酸鈉溶液混合制取堿式碳酸銅，若將含Cu2＋的溶液加入碳酸鈉溶液中，由于碳酸鈉溶液是堿性的，可生成大量的氫氧化銅而不能得到純凈的堿式碳酸銅，所以混合方式不同對(duì)產(chǎn)品的成分有影響，制取堿式碳酸銅通常用碳酸鈉溶液和硝酸銅溶液，控制兩者的比例和反應(yīng)溫度以及溶液的pH，最后可得到比較純的堿式碳酸銅，故B錯(cuò)誤；在制備產(chǎn)品時(shí)，溶液D中主要含有的離子是[Cu(NH3)4]2＋，游離的Cu2＋濃度太低，直接加入Na2CO3溶液，不能得到較多的產(chǎn)品，故C正確；溶液D中主要含有[Cu(NH3)4]2＋和Cl－，蒸氨后得到氧化銅，所以蒸氨過程發(fā)生總反應(yīng)的化學(xué)方程式為[Cu(NH3)4]Cl2＋H2Oeq\o(=,\s\up7(△))CuO↓＋2HCl↑＋4NH3↑，故D正確。]應(yīng)用4.(2022·山東聊城三模)某礦石中含有硅、鐵、鋁的氧化物，為綜合開發(fā)資源提高礦石的利用率，化工廠采取如圖工藝制備鐵紅和AlCl3·6H2O。下列說法錯(cuò)誤的是()學(xué)生用書第65頁A.“酸浸”過程中選擇鹽酸比硫酸更為合適B．“氧化”過程中少量多次添加雙氧水可有效減少Fe3＋催化H2O2分解C．“洗滌”的操作是將沉淀轉(zhuǎn)移至潔凈的燒杯中，加蒸餾水清洗2～3次D．將SOCl2與AlCl3·6H2O混合并加熱，可得到無水AlCl3C[礦石酸浸后過濾，除去難溶于酸的硅氧化物，濾液A氧化后調(diào)節(jié)pH，將鐵元素以氫氧化物形式沉淀，再次過濾，濾渣B洗滌灼燒得到鐵紅，濾液B經(jīng)結(jié)晶得到AlCl3·6H2O。A.由于目標(biāo)產(chǎn)物是AlCl3·6H2O，為避免引入硫酸根雜質(zhì)，“酸浸”過程中選擇鹽酸比硫酸更為合適，A正確；B.H2O2氧化Fe2＋優(yōu)先于H2O2分解，“氧化”過程中少量多次添加雙氧水可防止H2O2局部過量而分解，有效減少Fe3＋催化H2O2分解，B正確；C.“洗滌”的操作是將沉淀留在漏斗的濾紙中，加蒸餾水自然濾干，清洗2～3次，C錯(cuò)誤；D.SOCl2遇水容易水解，與AlCl3·6H2O混合并加熱，可吸收結(jié)晶水并生成HCl，可有效防止AlCl3水解，得到無水AlCl3，D正確。]應(yīng)用5.(雙選)(2022·山東高三專題練習(xí))高鐵酸鉀(K2FeO4)是一種環(huán)保、高效、多功能飲用水處理劑，制備流程如圖所示：下列敘述不正確的是()A．用K2FeO4作水處理劑時(shí)，既能殺菌消毒又能凈化水B．反應(yīng)Ⅰ中尾氣可用FeCl2溶液吸收再利用C．反應(yīng)Ⅱ中氧化劑與還原劑的物質(zhì)的量之比為2∶3D．該條件下，物質(zhì)的溶解性：Na2FeO4＜K2FeO4CD[鐵與氯氣反應(yīng)生成氯化鐵，加入NaClO、NaOH，次氯酸鈉將鐵離子在堿性條件下氧化成Na2FeO4，加入飽和KOH溶液可析出高鐵酸鉀(K2FeO4)，分離得到粗K2FeO4，采用重結(jié)晶、洗滌、低溫烘干將其提純，以此解答該題。A.K2FeO4具有強(qiáng)氧化性，可用于殺菌消毒，生成的鐵離子可水解生成具有吸附性的氫氧化鐵膠體，可用于凈水，故A正確；B.尾氣含有氯氣，可與氯化亞鐵反應(yīng)生成氯化鐵，可再利用，故B正確；C.反應(yīng)Ⅱ中Cl元素化合價(jià)由＋1價(jià)降低為－1價(jià)，F(xiàn)e元素化合價(jià)由＋3價(jià)升高到＋6價(jià)，則氧化劑與還原劑的物質(zhì)的量之比為3∶2，故C錯(cuò)誤；D.結(jié)晶過程中加入飽和KOH溶液，增大了K＋濃度，該溫度下，高鐵酸鉀的溶解度比高鐵酸鈉的溶解度小，有利于K2FeO4晶體的析出，故D錯(cuò)誤。]應(yīng)用6.(雙選)(2021·山東青島高三期末)某研究性學(xué)習(xí)小組從腐蝕印刷電路板的廢液(含有FeCl2、FeCl3、CuCl2)中回收銅并制備氯化鐵晶體，設(shè)計(jì)流程如下：下列說法正確的是()A．試劑a是鐵、試劑b是稀硫酸B．操作Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ都用到玻璃棒C．若試劑c是雙氧水和鹽酸，相應(yīng)的反應(yīng)為2Fe2＋＋H2O2＋2H＋=2Fe3＋＋2H2OD．用酸性KMnO4溶液可檢驗(yàn)溶液W中是否含有Fe2＋BC[廢液中加入試劑a產(chǎn)生沉淀，推測(cè)a可能為Fe粉，發(fā)生反應(yīng)Fe＋2FeCl3=3FeCl2、Fe＋CuCl2=Cu＋FeCl2，經(jīng)過操作Ⅰ過濾得濾渣Y(含Cu、Fe)，濾液X(FeCl2)，向?yàn)V渣Y中加入HCl(試劑b)，可將Fe溶解為FeCl2，而Cu不反應(yīng)，經(jīng)過過濾(操作Ⅱ)實(shí)現(xiàn)與Cu的分離，濾液Z(主要含F(xiàn)eCl2)，由于最終產(chǎn)品為FeCl3，故此處加入的試劑c為一種氧化劑，將FeCl2氧化為FeCl3，可能為H2O2或新制氯水，獲得FeCl3溶液后，對(duì)其進(jìn)行操作Ⅲ(蒸發(fā)濃縮、冷卻結(jié)晶、過濾洗滌干燥)可獲得FeCl3晶體。A.由分析知試劑b為HCl，若用硫酸，則會(huì)引入雜質(zhì)SOeq\o\al(\s\up1(2－),\s\do1(4))，A錯(cuò)誤；B.操作Ⅰ、Ⅱ?yàn)檫^濾，需用玻璃棒引流液體，操作Ⅲ涉及蒸發(fā)操作，需用玻璃棒攪拌，防止液體飛濺，B正確；C.H2O2可將Fe2＋氧化為Fe3＋，根據(jù)HCl添加H＋配平電荷，相應(yīng)方程式為：2Fe2＋＋H2O2＋2H＋=2Fe3＋＋2H2O，C正確；D.溶液W中過量的HCl與KMnO4也反應(yīng)，故此處不能用KMnO4檢驗(yàn)Fe2＋，D錯(cuò)誤。]真題演練明確考向1．(2022·湖南卷)鋁電解廠煙氣凈化的一種簡(jiǎn)單流程如下：下列說法錯(cuò)誤的是()A．不宜用陶瓷作吸收塔內(nèi)襯材料B．采用溶液噴淋法可提高吸收塔內(nèi)煙氣吸收效率C．合成槽中產(chǎn)物主要有Na3AlF6和CO2D．濾液可回收進(jìn)入吸收塔循環(huán)利用C[煙氣(含HF)通入吸收塔，加入過量的碳酸鈉，發(fā)生反應(yīng)Na2CO3＋HF=NaF＋NaHCO3，向合成槽中通入NaAlO2，發(fā)生反應(yīng)6NaF＋NaAlO2＋4NaHCO3=Na3AlF6↓＋4Na2CO3＋2H2O，過濾得到Na3AlF6和含有Na2CO3的濾液。A.陶瓷的成分中含有SiO2，SiO2能與煙氣中的HF發(fā)生反應(yīng)，因此不宜用陶瓷作吸收塔內(nèi)襯材料，故A正確；B.采用溶液噴淋法可增大反應(yīng)物的接觸面積，提高吸收塔內(nèi)煙氣吸收效率，故B正確；C.由上述分析可知，合成槽內(nèi)發(fā)生反應(yīng)6NaF＋NaAlO2＋4NaHCO3=Na3AlF6↓＋4Na2CO3＋2H2O，產(chǎn)物是Na3AlF6和Na2CO3，故C錯(cuò)誤；D.由上述分析可知，濾液的主要成分為Na2CO3，可進(jìn)入吸收塔循環(huán)利用，故D正確。]2．(2022·山東卷，改編)高壓氫還原法可直接從溶液中提取金屬粉。以硫化銅精礦(含Zn、Fe元素的雜質(zhì))為主要原料制備Cu粉的工藝流程如下，可能用到的數(shù)據(jù)見下表。Fe(OH)3Cu(OH)2Zn(OH)2開始沉淀pH1.94.26.2沉淀完全pH3.26.78.2下列說法錯(cuò)誤的是()A．固體X主要成分是Fe(OH)3和S；金屬M(fèi)為ZnB．浸取時(shí)，增大O2濃度可促進(jìn)金屬離子浸出C．中和調(diào)pH的范圍為3.2～4.2D．還原時(shí)，增大溶液酸度有利于Cu的生成D[CuS精礦(含有雜質(zhì)Zn、Fe元素)在高壓O2作用下，用硫酸溶液浸取，與CuS反應(yīng)產(chǎn)生CuSO4、S、H2O，F(xiàn)e2＋被氧化為Fe3＋，然后加入NH3調(diào)節(jié)溶液pH，使Fe3＋形成Fe(OH)3沉淀，而Cu2＋、Zn2＋仍以離子形式存在于溶液中，過濾得到的固體X中含有S、Fe(OH)3；濾液中含有Cu2＋、Zn2＋；然后向?yàn)V液中通入高壓H2，根據(jù)元素活動(dòng)性：Zn＞H＞Cu，Cu2＋被還原為Cu單質(zhì)，通過過濾分離出來；而Zn2＋仍然以離子形式存在于溶液中，再經(jīng)一系列處理可得到Zn單質(zhì)。A.經(jīng)過上述分析可知固體X主要成分是S、Fe(OH)3，金屬M(fèi)為Zn，A正確；B.CuS難溶于硫酸，在溶液中存在沉淀溶解平衡CuS(s)Cu2＋(aq)＋S2