高考无机化工流程微型化设计

高考无机化工流程微型化设计 【知识网络•悉考点】 【研析真题•明方向】 1．(2022·湖南卷)铝电解厂烟气净化的一种简单流程如下，下列说法错误的是(　　) A．不宜用陶瓷作吸收塔内衬材料 B．采用溶液喷淋法可提高吸收塔内烟气吸收效率 C．合成槽中产物主要有Na3AlF6和CO2 D．滤液可回收进入吸收塔循环利用 2．(2022·山东卷)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。下列说法错误的是(　　) Fe(OH)3 Cu(OH)2 Zn(OH)2 开始沉淀pH 1.9 4.2 6.2 沉淀完全pH 3.2 6.7 8.2 A．固体X主要成分是和S；金属M为Zn B．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3.2~4.2 D．还原时，增大溶液酸度有利于Cu的生成 3．(2021·河北卷)BiOCl是一种具有珍珠光泽的材料，利用金属Bi制备BiOCl的工艺流程如图，下列说法错误的是(　　) A．酸浸工序中分次加入稀HNO3可降低反应剧烈程度 B．转化工序中加入稀HCl可抑制生成BiONO3 C．水解工序中加入少量CH3COONa(s)可提高Bi3＋水解程度 D．水解工序中加入少量NH4NO3(s)有利于BiOCl的生成 【重温知识•固基础】 1．化工流程题的结构 化工流程选择题的结构 流程图三部分 原料预处理、核心化学反应、产品的分离与提纯 呈现模式 识图方法 箭头的意义 图1：箭头进入的是反应物(投料)，箭头出去的是生成物(产物、副产物) 图2：箭头表示反应物分步加入和生成物出来 图3：返回的箭头一般是“循环利用”的物质 2．原料处理的方法和作用 释义 研磨、雾化 将块状或颗粒状的物质磨成粉末或将液体分散成微小液滴，增大反应物接触面积，以加快反应速率或使反应更充分 目的：提高原料转化率、利用率、浸取率，提高产品的产率等 增大接触面积：固体——粉碎、研磨； 液体——喷洒； 气体——用多孔分散器等 浸取(即浸出/溶解) 向固体中加入适当溶剂或溶液，使其中可溶性的物质溶解，包括水浸取、酸溶、碱溶、醇溶等 水浸 与水接触反应或溶解，使原料变成离子进入溶液中 酸浸 在酸性溶液中使可溶性金属离子进入溶液，不溶物通过过滤除去的过程 如：用硫酸、盐酸、浓硫酸等，与酸接触反应或溶解，使可溶性金属离子进入溶液，不溶物通过过滤除去 碱浸 在碱性溶液中使两性化合物(Al2O3、ZnO等)溶解，不溶物通过过滤除去的过程 醇浸 提取有机物，常采用有机溶剂(乙醚，二氯甲烷等)浸取的方法提取有机物 浸出率 固体溶解后，离子在溶液中的含量的多少 提高浸出率的方法：适当升温(加热)、搅拌、粉碎(研磨)、增大反应物(酸、碱)的浓度 灼烧(煅烧) 改变结构和组成，使一些物质能溶解；并使一些杂质在高温下氧化、分解 如：金属(多)硫化物，使S元素SO2↑ (再钙基固硫除)；煅烧高岭土和石灰石 如：从海带中提取碘时的灼烧就是为了除去可燃性杂质，将有机碘转化为碘盐 酸作用 溶解、去氧化物(膜)、抑制某些金属离子的水解、除去杂质离子等 碱作用 去油污、去铝片氧化膜，溶解铝、二氧化硅、调节pH、促进水解(沉淀) 3．物质分离或提纯的方法 (1)调pH除杂：控制溶液的酸碱性使其中某些金属离子形成氢氧化物沉淀 ①调节pH所需的物质一般应满足两点：能与H＋反应，使溶液pH值增大；不引入新杂质 ②实例 a．除去CuSO4溶液中少量Fe3+，可向溶液中加入CuO、Cu(OH)2、Cu2(OH)2CO3、CuCO3，调节pH至3~4，使Fe3+转化为Fe(OH)3沉淀除去。离子方程式为：Fe3＋＋3H2OFe(OH)3＋3H＋、CuO＋2H＋===Cu2＋＋H2O b．Mg2+ (Fe3+)：MgO、Mg(OH) 2、MgCO3 c．已知下列物质开始沉淀和沉淀完全时的pH如下表所示 物质 开始沉淀 沉淀完全 Fe(OH)3 2.7 3.7 Fe(OH)2 7.6 9.6 Mn(OH)2 8.3 9.8 若要除去Mn2＋溶液中含有的Fe2＋：先用氧化剂把Fe2＋氧化为Fe3＋，再调溶液的pH至3.7~8.3 (2)蒸发结晶：提取溶解度随温度变化不大的溶质(NaCl) ①蒸发结晶的标志：当有大量晶体出现时，停止加热，利用余热蒸干 ②实例1：从NaCl溶液中获取NaCl固体 a．方法：蒸发结晶 b．具体操作：加热蒸发，当析出大量NaCl晶体时，停止加热，利用余热蒸干 ③实例2：NaCl溶液中混有少量的 KNO3溶液 a．方法：蒸发结晶、趁热过滤、洗涤、干燥 b．具体操作：若将混合溶液加热蒸发一段时间，析出的固体主要是NaCl，母液中是KNO3和少量NaCl，这样就可以分离出大部分NaCl c．趁热过滤的目的：防止KNO3溶液因降温析出，影响NaCl的纯度 (3)冷却结晶 ①适用范围：提取溶解度随温度变化较大的物质(KNO3)、易水解的物质(FeCl3)或结晶水化合物(CuSO4·5H2O) ②蒸发浓缩的标志：当有少量晶体(晶膜)出现时 ③实例：KNO3溶液中混有少量的 NaCl溶液 a．方法：蒸发浓缩、冷却结晶、过滤、洗涤、干燥 b．具体操作：若将混合溶液加热蒸发后再降温，则析出的固体主要是KNO3，母液中是NaCl和少量KNO3， 这样就可以分离出大部分KNO3 (4)溶解法：利用特殊溶剂把杂质溶解而除去，如Fe(Al)可用过量的NaOH溶液而除去Al (5)晶体干燥的方法：自然晾干、滤纸吸干、在干燥器中干燥、烘干(热稳定性较好)，低温减压干燥(热稳定性差) (6)洗涤法——常用的洗涤剂 ①蒸馏水洗涤：主要适用于除去沉淀吸附的可溶性杂质 ②冰水洗涤：既能洗去晶体表面的杂质离子，且能防止晶体在洗涤过程中的溶解损耗 ③乙醇、有机溶剂洗涤：既能洗去晶体表面的杂质离子，且能防止晶体在洗涤过程中的溶解损耗，此外又利用有机溶剂的挥发性，除去固体表面的水分，产品易干燥 4．可循环物质的判断 (1)流程图中回头箭头的物质 (2)生产流程中后面新生成或新分离的物质(不要忽视结晶后的母液)，可能是前面某一步反应的相关物质 【题型突破•查漏缺】 1．铝一种工业制备无水氯化镁的工艺流程如下，下列说法错误的是(　　) A．物质X常选用生石灰 B．工业上常用电解熔融MgCl2制备金属镁 C．“氯化”过程中发生的反应为MgO＋C＋Cl2MgCl2＋CO D．“煅烧”后的产物中加稀盐酸，将所得溶液加热蒸发也可得到无水MgCl2 2．制取纯净CuCl2·2H2O的生产过程：用粗CuO(含少量铁)溶解在足量的稀盐酸中加热、过滤，得到CuCl2(含FeCl2)的溶液Ⅰ，对该溶液按下列步骤进行提纯。下列说法错误的是(　　) A．加入的氧化剂X最好选用H2O2溶液，发生反应的离子方程式为2Fe2＋＋H2O2＋2H＋===2Fe3＋＋2H2O B．加入的物质Y可以是氧化铜、氢氧化铜、碳酸铜、碱式碳酸铜中的任意一种 C．溶液Ⅲ在干燥的HCl氛围中加热可获得较纯净的晶体CuCl2·2H2O D．可用KSCN溶液检验溶液Ⅰ中的Fe2＋是否完全转化为Fe3＋ 3．重质二氧化锰具有优良的电化学性能，广泛应用于各类化学电源中。以硫酸锰为原料制备重质二氧化锰的工艺流程如图。下列说法错误的是(　　) A．“沉锰”的主要反应为Mn2＋＋HCO===MnCO3↓＋H＋ B．“焙烧”过程在敞开、低压容器中进行效率更高 C．用少量氨水吸收“焙烧”产生的气体，所得溶液可用于“沉锰” D．工艺中的硫酸表现酸性，高锰酸钾作氧化剂 4．亚氯酸钠(NaClO2)是一种重要的含氯消毒剂。以下是过氧化氢法生产亚氯酸钠的工艺流程图，空气起到稀释ClO2的作用，防止ClO2浓度大发生爆炸。有关说法不正确的是(　　) A．加入的H2O2起氧化作用 B．吸收塔中氧化剂与还原剂的物质的量之比为2∶1 C．ClO2发生器中发生反应的离子方程式为2ClO＋SO2===2ClO2＋SO D．操作②实验方法是重结晶 5．用TiOSO4溶液生产纳米TiO2的工艺流程如下，下列说法错误的是(　　) A．在实验室中进行“操作Ⅰ”，需要的玻璃仪器有烧杯、玻璃棒、漏斗 B．“沉钛”时反应的离子方程式为TiO2＋＋2NH3·H2O===TiO(OH)2↓＋2NH C．回收“滤液”中的(NH4)2SO4，应采用蒸发结晶法 D．纳米TiO2形成分散系时，具有较好的光线散射能力 6．从粗铜精炼的阳极泥(主要含有Cu2Te)中提取粗碲的一种工艺流程如图(已知TeO2微溶于水，易溶于强酸和强碱)，下列有关说法正确的是(　　) A．“氧化浸出”时为使碲元素沉淀充分，应加入过量的硫酸 B．“过滤”用到的玻璃仪器：分液漏斗、烧杯、玻璃棒 C．“还原”时发生的离子方程式为2SO＋Te4＋＋4OH－===Te↓＋2SO＋2H2O D．判断粗碲洗净的方法：取少量最后一次洗涤液，加入BaCl2溶液，没有白色沉淀生成 7．化工行业常用硒(Se)作催化剂，该催化剂具有反应条件温和、成本低、环境污染小、用后处理简便等优点。以铜阳极泥(主要成分为Cu2Se、Ag2Se，还含有少量Ag、Au、Pt等)为原料制备纯硒的工艺流程如图。下列说法错误的是(　　) 已知：①“净化除杂”时采用真空蒸馏的方法提纯硒(沸点为685 ℃)； ②焙烧后，Cu、Ag均以硫酸盐形式存在，Ksp(Ag2SO4)＝1.4×10－5； ③“浸出液”中溶质的饱和浓度不小于0.01 mol·L－1。 A．“加硫酸并焙烧”时使用的硫酸应为浓硫酸 B．“水吸收”过程得到的溶液呈酸性 C．在实验室蒸馏时，需要用到直形冷凝管 D．“浸出液”中的溶质成分不可能含有Ag2SO4 8．铈是稀土元素，氢氧化铈[Ce(OH)4]是一种重要的氢氧化物。平板电视显示屏生产过程中会产生大量的废玻璃粉末(含SiO2、Fe2O3、CeO2)，某课题组以此粉末为原料回收铈，设计实验流程如下，下列说法正确的是(　　) A．过程①中发生的反应是：Fe2O3＋6H＋===2Fe2＋＋3H2O B．过程②的反应中H2O2作氧化剂 C．CeO2是碱性氧化物，可以与盐酸反应生成盐和水 D．过程④中发生的反应为：4Ce(OH)3＋O2＋2H2O===4Ce(OH)4 9．某镍矿的主要成分为硫化镍(NiS)，含少量杂质CuS、FeS，以该镍矿制粗镍的简化流程如图，下列说法不正确的是(　　) A．“废气”过量排放可引起酸雨 B．石英砂熔炼的目的是造渣除铁 C．电解制粗镍时，阳极发生的主要电极反应式为NiS－2e－===Ni2＋＋S D．粗镍中的少量铜可用硝酸除去 【题型特训•练高分】 1．用硼镁矿(主要成分为2MgO·B2O3·H2O，含SiO2、CaCO3、铁和铝的氧化物等杂质)生产硼酸并回收硫酸镁的工艺流程如图。下列叙述不正确的是(　　) A．滤渣1的主要成分为SiO2、CaSO4 B．试剂a可选用MgO C．滤渣2仅含Fe(OH)3 D．母液经系列操作分离出晶体后，乙醇洗涤干燥可得MgSO4·H2O 2．钡盐生产过程中排出大量的钡泥[主要含有BaCO3、BaSiO3、BaSO3、Ba(FeO2)2等]，由该钡泥制取硝酸钡[Ba(NO3)2]的工艺流程如下，下列说法错误的是(　　) 已知废渣中含有Fe(OH)3 A．“酸溶”时的不溶物成