2022届高三化学一轮复习 工艺流程题专题周练12 制备类无机化学流程综合题(含解析).docx
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- 2022届高三化学一轮复习 工艺流程题专题周练12 制备类无机化学流程综合题含解析 2022 届高三 化学 一轮 复习 工艺流程 专题 12 制备 无机化学 流程 综合 解析
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1、制备类无机化学流程综合题一、单选题(本大题共14小题,共42分)1. 某实验小组采用废铁屑来制备硫酸铁铵晶体NH4Fe(SO4)212H2O,具体流程如下:下列说法不正确的是( )A. 步骤可采用热的纯碱处理B. 步骤中加铁屑至将稀硫酸恰好反应完全C. 步骤中5的H2O2应适当过量,目的是确保将Fe2+完全氧化和过氧化氢催化分解消耗问题D. 步骤的操作方法是蒸发浓缩,冷却结晶,过滤,洗涤,干燥2. 从某含有FeCl2、FeCl3、CuCl2的工业废液中回收铜并制备氯化铁晶体的流程如下: 则下列说法不正确的是A. 试剂a是铁粉、试剂b是稀盐酸B. 试剂c是氯气,相应的反应为2Fe2+Cl2=2F
2、e3+2Cl-C. 操作、操作所用仪器相同D. 取少量溶液W于试管中,滴入几滴NaOH溶液可以得到Fe(OH)3胶体3. 重铬酸钾是一种重要的化工原料,工业上由铬铁矿(主要成分为FeOCr2O3、SiO2等)制备,制备流程如图所示: 已知:a.步骤的主要反应为:2FeOCr2O3+4Na2CO3+7NaNO34Na2CrO4+Fe2O3+4CO2+7NaNO2b.Cr2O42-+2H+Cr2O72-+H2O,下列说法不正确的是A. 步骤反应中Na2CrO4和Fe2O3为氧化产物B. 步骤熔融、氧化可以在石英坩埚中进行C. 滤渣2中含有H2SiO3D. 步骤调滤液2的pH使之变小有利于Cr2O7
3、2-生成4. 工业上制备高纯硅有多种方法,其中的一种工艺流程如下: 已知:流化床反应的产物中,除SiCl4外,还有SilCl3、SiH2Cl2、SiH3Cl、FeCl3等。 下列说法正确的是()A. 电弧炉中发生的反应为:B. SiCl4进入还原炉之前需要经过蒸馏提纯C. 每生产1mol高纯硅,需要44.8LCl2(标准状况)D. 该工艺Si的产率高,符合绿色化学要求5. 某学习小组以废催化剂(主要成分SiO2、ZnO、ZnS和CuS)为原料,制备锌和铜的硫酸盐晶体。设计的实验方案如下:下列说法正确的是()A. 步骤中能溶于稀硫酸的是ZnO、ZnS和CuSB. 步骤、中发生的反应均为氧化还原反
4、应C. 步骤涉及的离子反应可能为CuS+H2O2+2H+=Cu2+S+2H2OD. 步骤和,采用蒸发结晶,过滤后均可获取粗晶体6. 某小组以石膏(CaSO42H2O)为主要原料制备(NH4)2SO4的流程如下: 下列说法正确的是A. 气体A是CO2,气体B是NH3B. 操作中,所用的主要玻璃仪器为烧杯、玻璃棒、分液漏斗C. 操作中,将滤液加热蒸干并灼烧可以得到纯净的(NH4)2SO4D. 整个过程的总反应方程式为CaSO4+CO2+2NH3+H2O=CaCO3+(NH4)2SO47. 以氯酸钠(NaClO3)等为原料制备亚氯酸钠(NaClO2)的工艺流程如图所示,下列说法中,不正确的是()A.
5、 反应1中,每生成ClO2有0.5molSO2被氧化B. 从母液中可以提取Na2SO4C. 反应2中,H2O2做氧化剂D. 采用减压蒸发可能是为了防止NaClO2受热分解8. 实验室用含有杂质(FeO、Fe2O3)的废CuO制备胆矾晶体,经历了下列过程(已知 Fe3+在 pH=5时沉淀完全).其中分析错误的是( )A. 步骤发生的主要反应为:2Fe2+H2O2+2H+=2Fe3+2H2OB. 步骤不能用氯水、硝酸等强氧化剂代替H2O2C. 步骤用 CuCO3代替CuO也可调节溶液的pHD. 步骤为过滤,步骤蒸发结晶9. 化工生产上有广泛用途的疏松多空的轻质碱式碳酸镁MgCO3Mg(OH)23H
6、2O是以卤块(主要成分为MgCl2,含Fe2+、Fe3+等杂质离子)为原料制备。工艺流程如下: 注:氢氧化亚铁沉淀絮状,不易从溶液中除去 下列说法正确的是()A. 沉淀的成分是Fe(OH)2和Fe(OH)3的混合物B. “”的操作步骤只有氧化C. “热解”产生的CO2对生成轻质碱式碳酸镁MgCO3Mg(OH)23H2O有重要的作用D. “料液II”呈酸性10. 碲(Te)广泛用于彩色玻璃和陶瓷。工业上用精炼铜的阳极泥(含有质量分数为8%的TeO2、少量Ag、Au)为原料制备单质碲的一种工艺流程如下:(已知TeO2微溶于水,易溶于强酸和强碱)下列有关说法不正确的是A. “沉碲”时为使碲元素沉淀充
7、分,应加入过量的硫酸B. 将阳极泥研磨、反应适当加热都有利于提高“碱浸”的速率和效率C. “碱浸”时发生主要反应的离子方程式为TeO2+2OH-=TeO32-+H2OD. 若提取过程碲元素的回收率为90%,则处理1kg这种阳极泥最少需通入标准状况下SO220.16L11. 海水中含有丰富的镁资源。某同学设计了从模拟海水中制备MgO的实验方案: 模拟海水中的离子浓度/(molL-1)Na+Mg2+Ca2+Cl-HCO3- 0.4390.0500.0110.5600.001注:溶液中某种离子的浓度小于1.010-5molL-1,可认为该离子不存在。实验过程中,假设溶液体积不变。已知:Ksp(CaC
8、O3)=2.810-9,Ksp(MgCO3)=6.810-6,KspCa(OH)2=4.710-6,KspMg(OH)2=1.810-11。下列说法正确的是 ( )A. 沉淀X为CaCO3B. 滤液M中存在Mg2+,不存在Ca2+C. 滤液N中存在Mg2+、Ca2+D. 步骤中若改为加入4.2gNaOH固体,沉淀Y为Ca(OH)2和Mg(OH)2的混合物12. (NH4)2SO4是一种常见的化肥,某工厂用石膏、NH3、H2O和CO2制备(NH4)2SO4的工艺流程如下:下列说法正确的是( )A. 通入NH3和CO2的顺序可以互换B. 步骤中反应的离子方程式为Ca2+2NH3+CO2+H2O=C
9、aCO3+2NH4+C. 操作2为将滤液加热浓缩、冷却结晶、过滤,可得(NH4)2SO4D. 通入的NH2和CO2均应过量,且工艺流程中CO2可循环利用13. 工业上制备高纯硅有多种方法,其中的一种工艺流程如下:已知:流化床反应的产物中,除SiCl4外,还有SiHCl3、SiH2Cl2、SiH3Cl、FeCl3等。下列说法正确的是()A. 电弧炉中发生的反应为:B. SiCl4进入还原炉之前需要经过蒸馏提纯C. 每生产1mol高纯硅,需要44.8LCl2(标准状况)D. 该工艺Si的产率高,符合绿色化学要求14. NiSO46H2O易溶于水,其溶解度随温度升高明显增大以电镀废渣(主要成分是Ni
10、O,还有CuO、FeO等少量杂质)为原料制备该晶体的流程如图所示下列说法错误的是( )A. 溶解废渣时不能用稀盐酸代替稀硫酸B. 除去Cu2+可采用FeSC. 流程中ab的目的是富集NiSO4D. “操作”为蒸发浓缩、冷却结晶二、流程题(本大题共6小题,共58分)15. 二氧化铈(CeO2)是一种重要的稀土化合物。以氟碳铈矿(主要含CeCO3F)为原料制备CeO2的一种工艺流程如图:已知:i.Ce4+能与F-结合成CeFx(4-x)+,也能与SO42-结合成CeSO42+;.在硫酸体系中Ce4+能被萃取剂(HA)2萃取,而Ce3+不能.常温下,Ce2(CO3)3饱和溶液浓度为1.010-6mo
11、lL-1。回答下列问题:(1)“氧化焙烧”过程中可以加快反应速率和提高原料利用率的方法是_、_(写出2种即可)。(2)写出“氧化焙烧”产物CeO2与稀H2SO4反应的离子方程式:_。(3)“萃取”时存在反应:Ce4+n(HA)2Ce(H2n-4A2n)+4H+.D表示Ce4+分别在有机层中与水层中存在形式的浓度之比(D=Ce(H2n-4A2n)c(CeSO42+)。保持其它条件不变,在起始料液中加入不同量的Na2SO4以改变水层中的c(SO42-),D随起始料液中c(SO42-)增大而减小的原因是_。(4)浸渣经处理可得Ce(BF4)3,加入KCl溶液发生如下反应:Ce(BF4)3(s)+3K
12、+(aq)3KBF4(s)+Ce3+(aq)。若一定温度时,Ce(BF4)3、KBF4的Ksp分别为a、b,则该反应的平衡常数K=_(用a、b表示)。(5)“反萃取”中加H2O2的主要反应离子方程式为_。在“反萃取”后所得水层中加入1.0molL-1的NH4HCO3溶液,产生Ce2(CO3)3沉淀,当Ce3+沉淀完全时c(Ce3+)=110-5molL-1,溶液中c(CO32-)约为_。(6)CeO2是汽车尾气净化催化剂的关键成分,它能在还原气氛中供氧,在氧化气氛中耗氧。在尾气消除过程中发生着CeO2CeO2(1-x)+xO2(0x0.25)的循环。写出CeO2消除CO尾气的化学方程式:_。1
13、6. 氯化亚铜(CuCl)是微溶于水但不溶于乙醇的白色粉末,溶于浓盐酸会生成HCuCl2,常用作催化剂。一种由海绵铜(Cu和少量CuO等)为原料制备CuCl的工艺流程如下:(1)“溶解浸取”时,需将海绵铜粉碎成细颗粒,其目的是_。(2)“还原,氯化”时,Na2SO3和NaCl的用量对CuCl产率的影响如图1、图2所示:CuSO4与Na2SO3、NaCl在溶液中反应生成CuCl的离子方程式为_。当n(Na2SO3)/n(CuSO4)1.33时,比值越大CuCl产率越小,其原因是_。当1.0n(NaCl)/n(CuSO4)1.5时,比值越大CuCl产率越大,其原因是_。(3)“粗产品”用pH=2的
14、H2SO4水洗,若不慎用稀硝酸进行稀释,则对产品有何影响_。(4)用“醇洗”可快速去除滤渣表面的水,防止滤渣被空气氧化为Cu2(OH)3Cl。CuCl被氧化为Cu2(OH)3Cl的化学方程式为_。(5)某同学拟测定产品中氯化亚铜的质量分数。实验过程如下:准确称取制备的氯化亚铜产品1.600g,将其置于足量的FeCl3溶液中,待样品全部溶解后,加入适量稀硫酸,用0.2000molL-1的KMnO4标准溶液滴定到终点,消耗KMnO4溶液15.00mL,反应中MmO4-被还原为Mn2+,则产品中氯化亚铜的质量分数为_。17. CoCO3在有机工业用于制造催化剂、伪装涂料和化学温度指示剂,也是制造钴锂
15、电池的重要原料。以含钴废渣(主要成CoO、Co2O3,还含有Al2O3、ZnO等杂质)为原料制备CoCO3的一种工艺流程如下: 下表是相关金属离子生成氢氧化物沉淀的pH。(开始沉淀的pH按金属离子浓度为1.0mol/L-1计算): 金属离子 开始沉淀的pH 沉淀完全的pH Co2+ 7.6 9.4 Al3+ 3.0 5.0 Zn2+ 5.4 8.0 (1)写出“酸浸”时发生氧化还原反应的化学方程式_。 (2)“除铝”过程中需要调节溶液pH的范围为_,形成沉渣时发生反应的离子方程式为_。(3)“萃取”操作中需要玻璃仪器主要有_;(4)“沉钴”时,需缓慢滴加Na2CO3溶液,请解释原因_。若要得到
16、高纯CoCO3,需对“沉钴”步骤所得的固体进行洗涤,检验固体已洗净的方法是_。(5)用纯碱沉淀转化法也可以从草酸钴(CoC2O4)废料得到CoCO3,原理是向含有CoC2O4固体的溶液中滴加Na2CO3溶液,当有CoCO3沉淀生成时,溶液中12=_。已知Ksp(CoC2O4)=6.310-8 Ksp(CoCO3)=1.410-1318. 硒(Se)及其化合物在工农业生产中有许多用途,以铜阳极泥(主要成分为Ag2Se、Cu2Se和银、金、铂等)为原料制备纯硒的工艺流程如图所示: 回答下列问题: (1)“焙烧”时的硫酸最好为 _(填“浓硫酸”或“稀硫酸”) (2)“焙烧”过程中Cu2Se参与反应时
17、的氧化产物是_。 (3)“水吸收”所发生的化学方程式为_。 (4)“过滤”所得粗硒可采用真空蒸馏的方法进行提纯,获得纯硒。真空蒸馏的挥发物中硒含量与温度的关系如图所示 蒸馏操作中控制的最佳温度是 _(填标号) A.455C B.462C C.475C D.515C (5)“水浸出”中的炉渣需粉碎,且加温水进行浸泡,目的是 _,“浸渣”中含有的金属单质是 _。 (6)若“浸出液”中c(Ag+)=3.010-2molL-1,则溶液中c(SO42-)最大为 _。(已知:Ksp(Ag2SO4)=1.410-5,计算结果保留2位有效数字)19. 磷精矿湿法制备磷酸的一种工艺流程如下 已知:磷精矿主要成分
18、为Ca5(PO4)3(OH),还含有Ca5(PO4)3F和有机碳等。溶解度:Ca5(PO4)3(OH)”或“”)。结合元素周期律解释中结论:P和S电子层数相同,_。(3)酸浸时,磷精矿中Ca5(PO4)3F所含氟转化为HF,并进一步转化为SiF4除去。写出生成HF的化学方程式:_。 (4)H2O2将粗磷酸中的有机碳氧化为CO2脱除,同时自身也会发生分解。相同投料比、相同反应时间,不同温度下的有机碳脱除率如图所示。80后脱除率变化的原因: 。 (5)脱硫时,CaCO3稍过量,充分反应后仍有SO42-残留,原因是_;加入BaCO3可进一步提高硫的脱除率,其离子方程式是_。 (6)取ag所得精制磷酸
19、,加适量水稀释,以百里香酚酞作指示剂,用bmolL-1NaOH溶液滴定至终点时生成Na2HPO4,消耗NaOH溶液cmL,精制磷酸中H3PO4的质量分数是_。(已知:H3PO4摩尔质量为98gmol-1)20. 氯化铵焙烧菱锰矿制备高纯度碳酸锰的工艺流程如下:已知:菱锰矿石主要成分是MnCO3,还含有少量Fe、Al、Ca、Mg等元素;相关金属离子形成氯氧化物沉淀时的pH如下:金属离子Al3+Fe3+Fe2+Ca2+Mn2+Mg2+开始沉淀的pH3.81.56.310.68.89.6沉淀完全的pH5.22.88.312.610.811.6常温下,的溶度积分别为1.4610-10、7.3010-1
20、1回答下列问题:(1)“焙烧”时发生的主要化学反应方程式为_。(2)分析下列图1、图2、图3,氯化铵焙烧菱镁矿的最佳条件是:焙烧温度_,氯化铵与菱镁矿粉的质量之比为_,焙烧时间为_(3)浸出液“净化除杂”过程如下:首先加入氧化为Fe3+,反应的离子方程式为_;然后调节溶液pH使Fe3+、Al3+沉淀完全,此时溶液的pH范围为_。再加入NH4F沉淀Ca2+、Mg2+,当cCa2+=1.010-5mo1L-1时,cMg2+=_mo1L-1(4)碳化结晶时,发生反应的离子方程式为_。(5)流程中能循环利用的固态物质是_。答案和解析1.【答案】B【解析】【分析】本题考查化学物质的制取流程、混合物的分离
21、方法、盐类的水解应用等,题目难度中等,熟练掌握反应过程中物质变化是解题的关键。【解答】A.热的纯碱溶液呈碱性,油污等在碱性条件下水解而除去,故A正确;B.步骤中稀硫酸应加过量,一是后续步骤需要消耗H+,二是抑制后续反应生成Fe3+的水解,故B错误;C.步骤中过氧化氢催化分解消耗,且必须确保将Fe2+完全氧化,所以5的H2O2应适当过量,故C正确;D.从溶液中获取晶体采用蒸发浓缩、冷却结晶、过滤、洗涤、干燥的方法,所以步骤中从溶液中获取晶体的步骤为蒸发浓缩、冷却结晶、过滤、洗涤、干燥,故D正确。故选B。2.【答案】D【解析】【分析】本题考查元素化合物推断,难度不大,推断物质是关键,主要依靠学生对
22、基础知识的掌握熟练程度。【解答】从某含有FeCl2、FeCl3、CuCl2的工业废液中回收铜,工业废水中加入试剂a为过量的铁,操作为过滤,得到滤渣Y为Fe、Cu,滤液氯化亚铁溶液,滤渣Y中加入试剂b为盐酸溶解过量的铁生成氯化亚铁溶液,铜不溶,操作过滤得到铜和滤液Z为氯化亚铁溶液,滤液Z和X合并通入氯气,氧化亚铁离子为氯化铁溶液,蒸发结晶,过滤洗涤干燥得到氯化铁晶体,据此回答。A.由最终得到FeCl3及其流程图可知,b为盐酸,这样不会引入杂质离子,故A正确;B. 滤液X、滤液Z中均含有FeCl2,c为氯气氧化亚铁离子为铁离子反应为:2Fe2+Cl2=2Fe3+2Cl-,故B正确;C.上述分析可知
23、,操作、是过滤,所用仪器相同,故C正确;D.氢氧化铁胶体的制备方法是,向热水中逐滴加入饱和氯化铁溶液,而不是向氯化铁中加入氢氧化钠溶液,故D错误。故选D。3.【答案】B【解析】【分析】本题考查混合物的分离、提纯,明确流程中操作的目的是解答的关键,注意利用反应方程式中各物质之间的关系计算,题目难度中等,侧重于考查学生对基础知识的综合应用能力。【解答】A.步骤反应中铁、铬元素化合价升高被氧化,Na2CrO4和Fe2O3为氧化产物,故A正确;B.石英成分含二氧化硅,高温与碳酸钠反应,故B错误;C.二氧化硅高温与碳酸钠反应生成硅酸钠和二氧化碳,硅酸钠溶于水水解生成硅酸,滤渣2中含有H2SiO3,故C正
24、确;D.根据已知b,酸性条件下有利于Cr2O72-离子生成,故D正确。故选B。4.【答案】B【解析】【分析】本题考查工业制备高纯硅的方法,涉及到的知识点为粗硅的制备、化学方程式的计算及绿色化学等知识点,掌握基础是关键,题目难度不大。【解答】由流程可知,石英砂和焦炭在电弧炉中反应生成粗硅,通入氯气反应生成物除SiCl4外,还有SilCl3、SiH2Cl2、SiH3Cl、FeCl3等,通过蒸馏得到SiCl4,通入氢气,可生成Si和HCl,以此可制得高纯度硅。A.电弧炉中发生的反应为粗硅的制备,反应方程式为:2C+SiO2=高温2CO+Si,故A错误;B.由题意知,流化床反应的产物中,除SiCl4外
25、,还有SiHCl3、SiH2Cl2、SiH3Cl、FeCl3等,所以SiCl4进入还原炉之前需要经过蒸馏提纯,故B正确;C.由题意知,流化床反应的产物中,除SiCl4外,还有SiHCl3、SiH2Cl2、SiH3Cl、FeCl3等,所以每生产1mol高纯硅,需要消耗大于44.8LCl2(标准状况),故C错误;D.该工艺生成HCl等副产品,不符合绿色化学的要求,故D错误。故选B。5.【答案】C【解析】【分析】本题考查混合物分离提纯,为高频考点,把握流程中发生的反应、物质的性质、混合物分离提纯方法为解答的关键,侧重分析与实验能力的考查,注意元素化合物知识与实验的结合,题目难度不大。【解答】A.Zn
26、O、ZnS可与硫酸反应,CuS不溶于硫酸,故A错误;B.中发生ZnO+H2SO4=ZnSO4+H2O、ZnS+H2SO4=ZnSO4+H2S,不是氧化还原反应,故B错误;C.中发生CuS+H2O2+H2SO4=CuSO4+S+2H2O,离子反应为CuS+H2O2+2H+=Cu2+S+2H2O,故C正确;D.步骤和均为溶液结晶得到含结晶水的晶体,则均采用蒸发浓缩、冷却结晶法获得晶体,故D错误。故选C。6.【答案】D【解析】【分析】本题考查混合物分离提纯综合应用,为高频考点,把握制备流程中的反应、混合物分离方法为解答的关键,侧重分析与实验能力的考查,注意元素化合物与实验的结合,题目难度不大。【解答
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