0第一部分小題各個(gè)擊破題型八

微型化工流程題型分析01題型專練02目錄CONTENTS題型分析【題型分析】此題型以微型化工流程為知識(shí)的載體命題，高考出現(xiàn)頻率較高，主要考查物質(zhì)之間的轉(zhuǎn)化關(guān)系，還涉及物質(zhì)的分離提純等實(shí)驗(yàn)方法，具有較強(qiáng)的綜合性。例1

(2024·湖南卷)中和法生產(chǎn)Na2HPO4·12H2O的工藝流程如下：已知：①H3PO4的電離常數(shù)：Ka1＝6.9×10－3，Ka2＝6.2×10－8，Ka3＝4.8×10－13；②Na2HPO4·12H2O易風(fēng)化。下列說法錯(cuò)誤的是(

)A．“中和”工序若在鐵質(zhì)容器中進(jìn)行，應(yīng)先加入Na2CO3溶液B．“調(diào)pH”工序中X為NaOH或H3PO4C．“結(jié)晶”工序中溶液顯酸性D．“干燥”工序需在低溫下進(jìn)行解析“焙燒”過程中，F(xiàn)eO被氧化，F(xiàn)e元素化合價(jià)升高為＋3價(jià)，則濾渣的主要成分不可能為Fe(OH)2，B錯(cuò)誤。例3

(2023·河北卷)一種以錳塵(主要成分為Mn2O3，雜質(zhì)為鋁、鎂、鈣、鐵的氧化物)為原料制備高純MnCO3的清潔生產(chǎn)新工藝流程如下：已知：室溫下相關(guān)物質(zhì)的Ksp如下表。Al(OH)3Mg(OH)2Ca(OH)2Fe(OH)210－32.910－11.310－5.310－16.3Fe(OH)3Mn(OH)2MgF2CaF210－38.610－12.710－10.310－8.3解析由上述分析可知，A、D正確；結(jié)合題表中數(shù)據(jù)可知，除雜①工序中調(diào)pH為5～6，此時(shí)會(huì)產(chǎn)生Al(OH)3和Fe(OH)3沉淀，B正確；由于Ksp(MgF2)<Ksp(CaF2)，故Ca2＋、Mg2＋濃度接近時(shí)，先析出MgF2沉淀，C錯(cuò)誤。化工流程選擇題的結(jié)構(gòu)流程圖三部分原料預(yù)處理、核心化學(xué)反應(yīng)、產(chǎn)品的分離與提純呈現(xiàn)模式箭頭的意義圖1：箭頭進(jìn)入的是反應(yīng)物(投料)，箭頭出去的是生成物(產(chǎn)物、副產(chǎn)物)圖2：箭頭表示反應(yīng)物分步加入和生成物出來圖3：返回的箭頭一般是“循環(huán)利用”的物質(zhì)常見工藝流程基本模板1．侯氏制堿法2．氯堿工業(yè)3．海水提溴有關(guān)反應(yīng)方程式：①Cl2＋2Br－===2Cl－＋Br2②Br2＋SO2＋2H2O===2HBr＋H2SO44．海水制鎂基本步驟及主要反應(yīng)：(1)沉淀：Mg2＋＋Ca(OH)2===Mg(OH)2↓＋Ca2＋。(2)酸化：Mg(OH)2＋2HCl===MgCl2＋2H2O。(3)濃縮：析出MgCl2·6H2O晶體。(4)脫水：在HCl氣流中使MgCl2·6H2O脫水制得無水氯化鎂。(5)電解：電解熔融氯化鎂制得鎂。2．(2024·吉林、黑龍江高考適應(yīng)性測試)實(shí)驗(yàn)室合成高鐵酸鉀(K2FeO4)的過程如下圖所示。下列說法錯(cuò)誤的是(

)A．氣體a的主要成分為Cl2B．沉淀b的主要成分為KClO3C．K2FeO4中Fe的化合價(jià)為＋6D．反應(yīng)2為2Fe(NO3)3＋10KOH＋3KClO===2K2FeO4＋3KCl＋6KNO3＋5H2O解析：高錳酸鉀和濃鹽酸反應(yīng)生成氯氣，氯氣中混有HCl氣體，通過飽和食鹽水洗氣除去HCl氣體，得到氣體a的主要成分為Cl2，氯氣和飽和KOH溶液在10～15℃條件下反應(yīng)生成KClO，由于KClO的溶解度小于KOH，會(huì)析出KClO白色沉淀，將Fe(NO3)3和KOH加入飽和次氯酸鉀中發(fā)生反應(yīng)生成K2FeO4。解析：若濾液中含碳酸氫根離子，與鹽酸反應(yīng)也能產(chǎn)生氣體，且氣體能與氫氧化鋇溶液反應(yīng)產(chǎn)生沉淀，C錯(cuò)誤。解析：食鹽水經(jīng)過電解產(chǎn)生燒堿、氯氣和氫氣。氫氣與一氧化碳化合產(chǎn)生甲醇，氯氣與鈦鐵礦、焦炭反應(yīng)產(chǎn)生氯化鐵、一氧化碳和氯化鈦，氯化鈦與單質(zhì)鎂在高溫下發(fā)生置換反應(yīng)產(chǎn)生鈦單質(zhì)。該流程中“電解”“氯化”“合成”和TiCl4轉(zhuǎn)化為Ti都涉及氧化還原反應(yīng)，A錯(cuò)誤；“氯化”時(shí)發(fā)生的反應(yīng)為7Cl2＋2FeTiO3＋6C===6CO＋2TiCl4＋2FeCl3，C元素和Fe元素的化合價(jià)均升高，則焦炭和鈦鐵礦都是還原劑，B正確；“合成”反應(yīng)為CO＋2H2===CH3OH，CO中C元素的化合價(jià)降低，得到電子，故CO作氧化劑，氫氣作還原劑，因此氧化劑與還原劑的物質(zhì)的量之比為1∶2，C錯(cuò)誤；高溫下Ar與Mg不反應(yīng)，Mg與N2反應(yīng)生成氮化鎂，所以反應(yīng)條件“Mg，Ar”不可用“Mg，N2”代替，D錯(cuò)誤。5．(2024·陜西省寶雞市高三階段性檢測)工業(yè)上用某種氧化鋁礦石(含F(xiàn)e2O3雜質(zhì))為原料冶煉鋁的工藝流程如下：對(duì)上述流程中的判斷正確的是(

)A．試劑X為強(qiáng)堿溶液，沉淀中含有Fe2O3B．CO2可以用稀硫酸或稀鹽酸代替C．反應(yīng)Ⅱ結(jié)束后，過濾所得溶液Y為Na2CO3溶液D．工業(yè)上還可采用Fe還原Al2O3的方法制Al，成本更低解析：由題給流程可知，向氧化鋁礦石中加入過量的強(qiáng)堿溶液，將氧化鋁轉(zhuǎn)化為[Al(OH)4]－，過濾得到氧化鐵沉淀和溶液；向溶液中通入過量的二氧化碳，將溶液中[Al(OH)4]－轉(zhuǎn)化為氫氧化鋁沉淀，過濾得到氫氧化鋁和碳酸氫鈉溶液；氫氧化鋁受熱分解生成氧化鋁，電解熔融的氧化鋁制得金屬鋁。氫氧化鋁是兩性氫氧化物，能與強(qiáng)酸溶液反應(yīng)，當(dāng)強(qiáng)酸溶液過量時(shí)，氫氧化鋁會(huì)溶解導(dǎo)致產(chǎn)率降低，故B錯(cuò)誤；由分析可知，反應(yīng)Ⅱ結(jié)束后，過濾所得溶液Y為碳酸氫鈉溶液，故C錯(cuò)誤；金屬鋁的金屬性強(qiáng)于金屬鐵，則用金屬鐵無法制得金屬鋁，故D錯(cuò)誤。題型專練1．(2024·遼寧卷)某工廠利用銅屑脫除鋅浸出液中的Cl－并制備Zn，流程如下。“脫氯”步驟僅Cu元素化合價(jià)發(fā)生改變。下列說法正確的是(

)鋅浸出液中相關(guān)成分(其他成分無干擾)A.“浸銅”時(shí)應(yīng)加入足量H2O2，確保銅屑溶解完全B．“浸銅”反應(yīng)：2Cu＋4H＋＋H2O2===2Cu2＋＋H2↑＋2H2OC．“脫氯”反應(yīng)：Cu＋Cu2＋＋2Cl－===2CuCl↓D．脫氯液凈化后電解，可在陽極得到Zn離子Zn2＋Cu2＋Cl－濃度(g·L－1)1450.031解析：銅屑中加入H2SO4和H2O2得到Cu2＋，反應(yīng)的離子方程式為Cu＋2H＋＋H2O2===Cu2＋＋2H2O，再加入鋅浸出液進(jìn)行“脫氯”，“脫氯”步驟中僅Cu元素的化合價(jià)發(fā)生改變，得到CuCl固體，可知“脫氯”步驟發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式為Cu2＋＋Cu＋2Cl－===2CuCl↓，過濾得到脫氯液，脫氯液凈化后電解，Zn2＋可在陰極得到電子生成Zn。由分析得，“浸銅”時(shí)，銅屑不能溶解完全，Cu在“脫氯”步驟還需要充當(dāng)還原劑，A錯(cuò)誤；由上述分析可知，B、D錯(cuò)誤。解析：根據(jù)原理示意圖并結(jié)合得失電子守恒等可知，A正確；反應(yīng)Ⅱ的條件要兼顧平衡轉(zhuǎn)化率和反應(yīng)速率，還要考慮生產(chǎn)成本等，增大壓強(qiáng)或降低溫度可提高反應(yīng)Ⅱ的平衡轉(zhuǎn)化率，Ⅱ中“常壓”是為了降低生產(chǎn)成本，“400～500℃”是為了提高化學(xué)反應(yīng)速率，B錯(cuò)誤；將黃鐵礦換成硫黃，則不再產(chǎn)生Fe3O4，即可以減少廢渣產(chǎn)生，C正確；硫酸工業(yè)產(chǎn)生的尾氣為SO2、SO3，可以用堿液吸收，D正確。3．(2023·福建卷)從煉鋼粉塵(主要含F(xiàn)e3O4、Fe2O3和ZnO)中提取鋅的流程如下：“鹽浸”過程ZnO轉(zhuǎn)化為[Zn(NH3)4]2＋，并有少量Fe2＋和Fe3＋浸出。下列說法錯(cuò)誤的是(

)A．“鹽浸”過程若浸液pH下降，需補(bǔ)充NH3B．“濾渣”的主要成分為Fe(OH)3C．“沉鋅”過程發(fā)生反應(yīng)[Zn(NH3)4]2＋＋4H2O＋S2－===ZnS↓＋4NH3·H2OD．應(yīng)合理控制(NH4)2S用量，以便濾液循環(huán)使用4．(2022·河北高考)LiBr溶液可作為替代氟利昂的綠色制冷劑。合成LiBr工藝流程如下：下列說法錯(cuò)誤的是(

)A．還原工序逸出的Br2用NaOH溶液吸收，吸收液直接返回還原工序B．除雜工序中產(chǎn)生的濾渣可用煤油進(jìn)行組分分離C．中和工序中的化學(xué)反應(yīng)為Li2CO3＋2HBr===CO2↑＋2LiBr＋H2OD．參與反應(yīng)的n(Br2)∶n(BaS)∶n(H2SO4)為1∶1∶1解析：由流程可知，氫溴酸中含有少量的溴，加入硫化鋇將溴還原生成溴化鋇和硫，再加入硫酸除雜，得到的濾渣為硫酸鋇和硫；加入碳酸鋰進(jìn)行中和，得到的溴化鋰溶液經(jīng)濃縮等操作后得到產(chǎn)品溴化鋰。還原工序逸出的Br2用NaOH溶液吸收，吸收液中含有溴化鈉和次溴酸鈉等物質(zhì)，若直接返回還原工序，則產(chǎn)品中會(huì)有一定量的溴化鈉，導(dǎo)致產(chǎn)品的純度降低，A錯(cuò)誤。5．(2022·湖南高考)鋁電解廠煙氣凈化的一種簡單流程如下：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)利用解析：煙氣(含HF)和過量的碳酸鈉在吸收塔中發(fā)生反應(yīng)Na2CO3＋HF===NaF＋NaHCO3，向合成槽中加入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，故C錯(cuò)誤。6．(2022·山東高考)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。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壓強(qiáng)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Fe(OH)3Cu(OH)2Zn(OH)2開始沉淀pH1.94.26.2沉淀完全pH3.26.78.21．(2024·長春市高三質(zhì)量監(jiān)測)正丁醛經(jīng)催化加氫可得到含少量正丁醛的1-丁醇粗品，為提純1-丁醇設(shè)計(jì)如圖路線。已知：①1-丁醇微溶于水，易溶于乙醚；②R—CHO＋NaHSO3(飽和)―→R—CH(OH)SO3Na↓。下列說法錯(cuò)誤的是(

)A．試劑a為飽和NaHSO3溶液，試劑b為乙醚純品B．操作Ⅰ和操作Ⅲ均為過濾C．無水MgSO4的作用是干燥除水D．蒸餾時(shí)冷卻水應(yīng)從球形冷凝管的上口進(jìn)入解析:粗品中加入試劑a(飽和NaHSO3溶液)，正丁醛發(fā)生已知信息②中的反應(yīng)轉(zhuǎn)化為沉淀，經(jīng)操作Ⅰ(過濾)除去沉淀，濾液為1-丁醇和飽和NaHSO3的混合溶液，向其加入試劑b(乙醚)，經(jīng)操作Ⅱ(萃取、分液)得到含1-丁醇的有機(jī)相，然后加入無水MgSO4吸收殘余水分后過濾(操作Ⅲ)除去固體干燥劑，最后采用蒸餾的方法分離得到1-丁醇。由上述分析可得A、B、C正確；為使通過冷凝管的氣體得到充分冷卻，在進(jìn)行蒸餾時(shí)，應(yīng)使冷卻水從冷凝管的下口進(jìn)，上口出，且應(yīng)使用直形冷凝管，D錯(cuò)誤。2．(2024·濟(jì)南市高三摸底考試)鹽泥是氯堿工業(yè)的廢渣，主要成分為Mg(OH)2、CaCO3(含少量的FeO、Fe2O3、Al2O3及SiO2)。實(shí)驗(yàn)室中利用鹽泥制備無水MgSO4的流程如下。已知：硫酸鈣微溶于水，溶解度隨溫度的升高而降低。下列說法正確的是(

)A．“廢渣Ⅰ”的主要成分為SiO2B．調(diào)pH≈5是為了促進(jìn)Al3＋、Fe3＋、Fe2＋水解C．步驟④分離“廢渣Ⅱ”時(shí)需要趁熱過濾D．步驟⑤需要加熱至有大量晶體析出時(shí)才能停止加熱解析：鹽泥中CaCO3與硫酸反應(yīng)生成微溶的CaSO4，SiO2與硫酸不反應(yīng)，則“廢渣Ⅰ”的主要成分為CaSO4、SiO2，A錯(cuò)誤；步驟②中加入H2O2，將Fe2＋氧化為Fe3＋，故步驟③調(diào)pH≈5是為了促進(jìn)Al3＋、Fe3＋水解，轉(zhuǎn)化為Al(OH)3、Fe(OH)3沉淀而除去，B錯(cuò)誤；硫酸鈣是微溶物，濾液Ⅰ中含有CaSO4，根據(jù)CaSO4的溶解度隨溫度的升高而降低知，步驟④分離“廢渣Ⅱ”時(shí)趁熱過濾，可以除去CaSO4，提高產(chǎn)品純度，C正確；步驟⑤的產(chǎn)物是結(jié)晶水合物，故不能加熱至有晶體析出，應(yīng)蒸發(fā)濃縮、降溫結(jié)晶，D錯(cuò)誤。3．(2024·南寧市高三摸底測試)高鐵酸鉀(K2FeO4)是一種新型、高效、無毒的水處理劑。工業(yè)上，利用廉價(jià)的鐵黃(FeOOH)等為原料制備高鐵酸鉀。工藝流程如下：下列說法錯(cuò)誤的是(

)A．高鐵酸鉀在水處理過程中涉及氧化還原反應(yīng)和鹽類水解反應(yīng)B．制備Na2FeO4反應(yīng)中氧化劑和還原劑的物質(zhì)的量之比為2∶3C．根據(jù)流程可以判斷相同溫度下K2FeO4的溶解度小于Na2FeO4的溶解度D．若通過電解法以鐵為原料制備高鐵酸鉀，鐵棒應(yīng)該作陽極解析：高鐵酸鉀(K2FeO4)中Fe為＋6價(jià)，利用＋6價(jià)鐵的強(qiáng)氧化性，可以起到殺菌消毒的作用，在水處理過程中＋6價(jià)鐵轉(zhuǎn)化為＋3價(jià)鐵，發(fā)生氧化還原反應(yīng)，＋3價(jià)鐵發(fā)生水解反應(yīng)生成的Fe(OH)3膠體具有強(qiáng)的吸附能力，可以凈化水，因此高鐵酸鉀在水處理過程中涉及氧化還原反應(yīng)和鹽類水解反應(yīng)，A正確；由流程圖可知制備Na2FeO4的反應(yīng)為2FeOOH＋3NaClO＋4NaOH===2Na2Fe