5.无机化工“微流程”及分析
1.(2024·湖南邵阳二模)利用废铝箔(主要成分为Al,含少量Mg、Fe等)制明矾[KAl(SO)·12H O]的一
4 2 2
种工艺流程如图:
下列说法错误的是( )
A.该工艺步骤①与步骤②顺序互换会更节约生产成本
B.②中发生的反应有:Al(OH) +NaOH Na[Al(OH)]
3 4
C.③中稀硫酸酸化的目的是将Al(OH) 转化成Al3+
3
D.由④可知,室温下明矾的溶解度小于Al (SO ) 和KSO 的溶解度
2 4 3 2 4
2.(2024·吉林白山二模)以含镓废料[主要成分为Ga(CH )]为原料制备半导体材料GaN的工艺如图所
3 3
示。已知:Ga和Al的性质相似。下列叙述错误的是( )
A.操作X不宜温度过高
B.用NH Cl固体可替代“脱水”中的SOCl
4 2
C.用酸性KMnO 溶液可检验“脱水”产生的气体含SO
4 2
D.不能用如图装置吸收“合成”中尾气
3.(2024·辽宁沈阳一模)清华大学等重点高校为解决中国“芯”——半导体芯片问题,成立了“芯片
学院”。某小组拟在实验室制造硅,其流程如图。
已知:Mg Si+4HCl 2MgCl +SiH ↑。
2 2 4
下列说法中错误的是( )
A.点燃镁条引发反应的过程中,涉及两种晶体类型的变化
B.CO 氛围是为了阻止Si被二次氧化和SiH 自燃
2 4
C.操作2为用去离子水洗涤并烘干D.1 mol镁粉生成MgO和MgSi的混合物,转移2 mol电子
2
4.(2024·陕西渭南质检Ⅰ)以下是在实验室模拟“侯氏制碱法”生产流程的示意图:
下列说法错误的是( )
A.向饱和食盐水中先通入氨气的目的主要是提高CO 吸收量
2
B.结合图示信息,可在较低温时采取降温结晶方式将氯化钠和氯化铵分离,以获取副产品铵态氮肥
C.煅烧滤渣时需要在瓷坩埚中进行
D.操作b用到的主要玻璃仪器有烧杯、漏斗、玻璃棒
5.(2024·吉林省吉林地区三模)二氧化锗常用作有机反应的催化剂以及制备半导体的原料。某大型化
工厂提纯二氧化锗废料(主要含GeO 、As O)的工艺如图,下列有关说法正确的是( )
2 2 3
已知:①GeO 与碱反应生成NaGeO ;AsO 与碱反应生成NaAsO;
2 2 3 2 3 2
②GeCl 的熔点为-49.5 ℃,沸点为85 ℃,极易发生水解。
4
A.Ge在周期表中位于第四周期第ⅥA族
B.“氧化”时,离子反应为AsO-
+H O+2OH-
AsO3-
+2H O
2 2 2 4 2
C.“操作1”是蒸馏,“操作2”所用仪器主要为玻璃棒、漏斗、烧杯
D.“操作1”加入的盐酸为7 mol·L-1,若改成1 mol·L-1可节省原料同时不影响产率
6.(2024·江苏盐城一模)室温下,用含少量Ca2+的FeSO 溶液制备FeCO 的过程如图所示。已知:
4 3
K (CaF )=5.3×10-9,K(HF)=6.3×10-4,
sp 2 a
K (H CO)=4.5×10-7、K (H CO)=4.7×10-11。下列说法正确的是( )
a 2 3 a 2 3
1 2
A.0.1 mol·L-1
NHF溶液中:c(F-)=c(NH+
)+c(NH ·H O)
4 4 3 2K (CaF )
sp 2
B.“除钙”得到的上层清液中:c(Ca2+)<
c2(F-)
C.pH=10的氨水-NH HCO
溶液:c(CO2- )<c(HCO-
)
4 3 3 3
D.“沉铁”反应的离子方程式:Fe2++2HCO-
FeCO↓+CO ↑+H O
3 3 2 2
7.(2024·辽宁锦州质检)锰主要用于钢铁工业生产锰合金钢,工业上由碳酸锰矿粉(主要成分为MnCO ,
3
另含Fe O、MgO、SiO 杂质)制备锰的工艺流程如图所示。下列说法错误的是( )
3 4 2
A.“浸渣”的主要成分为SiO
2
B.“沉铁”时发生反应的离子方程式为3MnCO +2Fe3++3H O 3Mn2++2Fe(OH) +3CO ↑
3 2 3 2
C.“电解”过程中增大溶液中的c(H+),电解效率增大
D.该工艺流程中,H SO 溶液可循环使用
2 4
8.(2024·辽宁省实验中学高考适应性测试二)某工厂废液经简易处理后的沉淀泥浆中含有大量废铜丝
和少量V、Ti、Fe、Si元素的氯化物及复杂化合物,一种以该沉淀泥浆为原料回收铜与钒的工艺流
程如图所示。
已知:常温下K [Fe(OH) ]=2.79×10-39,
sp 3
K [Cu(OH) ]=2.2×10-20,溶液中的离子浓度在10-5 mol·L-1时可以认为已经除尽。下列说法错误的是(
sp 2
)
A.泥浆在空气中堆放后由灰色变为疏松的绿色粉状,是因为铜被氧化,便于后续酸浸时铜进入溶液
B.流程中利用Cu (OH) Cl+OH- 2Cu(OH) +Cl-除氯,可以减少酸浸时含氯化合物的挥发
2 3 2
C.若浸出液中Cu2+的浓度为0.1 mol·L-1,则酸浸时可调pH=5
D.焙烧加入NaCO 的目的是使V元素转化成可溶性的钒酸盐
2 3
9.(2024·山东滨州二模)实验室分离苯甲酸乙酯、苯甲酸和环己烷的混合物,流程如下。已知:苯甲酸乙酯的沸点为212.6 ℃;“乙醚-环己烷-水共沸物”的沸点为62.1 ℃。下列说法错误的是
( )
A.“操作b”为水蒸气蒸馏,“操作d”为重结晶
B.乙醚不可用丙酮代替
C.操作c需要用到的仪器主要有酒精灯、蒸发皿、玻璃棒
D.“水相Ⅱ”主要成分有苯甲酸钠、碳酸氢钠和碳酸钠
5.无机化工“微流程”及分析
1.(2024·湖南邵阳二模)利用废铝箔(主要成分为Al,含少量Mg、Fe等)制明矾[KAl(SO)·12H O]的一
4 2 2
种工艺流程如图:
下列说法错误的是( )
A.该工艺步骤①与步骤②顺序互换会更节约生产成本
B.②中发生的反应有:Al(OH) +NaOH Na[Al(OH)]
3 4
C.③中稀硫酸酸化的目的是将Al(OH) 转化成Al3+
3
D.由④可知,室温下明矾的溶解度小于Al (SO ) 和KSO 的溶解度
2 4 3 2 4
答案:C
解析:废铝箔(主要成分为Al,含少量Mg、Fe等)与稀硫酸反应,生成Al3+、Mg2+、Fe2+,过滤除去不溶
于酸的杂质,再用NaOH溶液调节pH,将Mg2+、Fe2+转化为沉淀析出,Al3+转化为[Al(OH) ]-,过滤固体,
4
继续向滤液中加入适量稀硫酸得到Al (SO ) 溶液,最后加饱和KSO 溶液结晶得到溶解度更小的明
2 4 3 2 4
矾。由于Mg、Fe不与氢氧化钠溶液反应,步骤①与步骤②顺序互换后,通过操作a(过滤)即可得到
Na[Al(OH)]溶液,再加稀硫酸可得到硫酸铝溶液,调换顺序后,酸碱的浪费更少,可节约生产成本,A正
4
确;②中Al3+转化为[Al(OH) ]-,发生的反应方程式为Al (SO )+6NaOH
4 2 4 3
2Al(OH) ↓+3Na SO ,Al(OH) +NaOH Na[Al(OH)],B正确;③中稀硫酸酸化的目的是将[Al(OH) ]-
3 2 4 3 4 4
转化为Al3+,C错误;④是根据溶解度差异来制取明矾,即室温下明矾的溶解度小于Al (SO ) 和KSO
2 4 3 2 4
的溶解度,D正确。
2.(2024·吉林白山二模)以含镓废料[主要成分为
Ga(CH )]为原料制备半导体材料GaN的工艺如图所示。已知:Ga和Al的性质相似。下列叙述错误
3 3
的是( )A.操作X不宜温度过高
B.用NH Cl固体可替代“脱水”中的SOCl
4 2
C.用酸性KMnO 溶液可检验“脱水”产生的气体含SO
4 2
D.不能用如图装置吸收“合成”中尾气
答案:C
解析:镓废料加盐酸酸溶后,生成GaCl ,蒸发结晶得GaCl ·nHO,含结晶水,在SOCl 的存在下进行脱水
3 3 2 2
得无水GaCl ,无水GaCl 与氨气反应得GaN。操作X是析出GaCl ·nHO的步骤,Ga3+易水解,温度过
3 3 3 2
高易生成Ga(OH) ,A项正确;亚硫酰氯(SOCl )与水反应生成SO 和HCl,“脱水”中总反应为
3 2 2
GaCl ·nHO+nSOCl GaCl +nSO ↑+2nHCl↑,HCl抑制GaCl 水解,氯化铵固体受热分解产生氯化氢,
3 2 2 3 2 3
也能抑制氯化镓水解,可以用氯化铵替代亚硫酰氯,达到相同目的,B项正确;“脱水”中产生的气体含
SO 、HCl,二者都能还原酸性高锰酸钾溶液使其褪色,应用品红溶液检验SO ,C项错误;“合成”中反
2 2
应为GaCl +NH GaN+3HCl,尾气含NH 和HCl,而NH 和HCl均易溶于水,直接通入水中易引起
3 3 3 3
倒吸,应考虑防倒吸措施,D项正确。
3.(2024·辽宁沈阳一模)清华大学等重点高校为解决中国“芯”——半导体芯片问题,成立了“芯片
学院”。某小组拟在实验室制造硅,其流程如图。
已知:Mg Si+4HCl 2MgCl +SiH ↑。
2 2 4
下列说法中错误的是( )
A.点燃镁条引发反应的过程中,涉及两种晶体类型的变化
B.CO 氛围是为了阻止Si被二次氧化和SiH 自燃
2 4
C.操作2为用去离子水洗涤并烘干
D.1 mol镁粉生成MgO和MgSi的混合物,转移2 mol电子
2
答案:A
解析:点燃镁条引发反应的过程中发生的反应为2Mg+SiO 2MgO+Si,2Mg+Si MgSi,镁粉为
2 2
金属晶体、石英砂和硅为共价晶体、氧化镁和硅化镁为离子晶体,涉及三种类型晶体变化,A错
误;CO 氛围是为了阻止Si被二次氧化和SiH 自燃,B正确;操作2为用去离子水洗涤并烘干,C正确;1
2 4
mol镁粉生成MgO和MgSi的混合物,Mg由0价全部变为+2价,转移2 mol电子,D正确。
2
4.(2024·陕西渭南质检Ⅰ)以下是在实验室模拟“侯氏制碱法”生产流程的示意图:下列说法错误的是( )
A.向饱和食盐水中先通入氨气的目的主要是提高CO 吸收量
2
B.结合图示信息,可在较低温时采取降温结晶方式将氯化钠和氯化铵分离,以获取副产品铵态氮肥
C.煅烧滤渣时需要在瓷坩埚中进行
D.操作b用到的主要玻璃仪器有烧杯、漏斗、玻璃棒
答案:C
解析:氨气的溶解度极大,先通入氨气形成弱碱性环境提高二氧化碳的吸收量,A正确;氯化铵的溶解
度受温度影响较大,氯化钠的溶解度受温度变化影响较小,可在较低温时采取降温结晶方式将氯化钠
和氯化铵分离,以获取副产品铵态氮肥,B正确;碳酸钠在高温条件下和陶瓷中的二氧化硅发生反应腐
蚀瓷坩埚,因此煅烧滤渣不能在瓷坩埚中进行,C错误;操作b为过滤,用到的主要玻璃仪器有烧杯、漏
斗、玻璃棒,D正确。
5.(2024·吉林省吉林地区三模)二氧化锗常用作有机反应的催化剂以及制备半导体的原料。某大型化
工厂提纯二氧化锗废料(主要含GeO 、As O)的工艺如图,下列有关说法正确的是( )
2 2 3
已知:①GeO 与碱反应生成NaGeO ;AsO 与碱反应生成NaAsO;
2 2 3 2 3 2
②GeCl 的熔点为-49.5 ℃,沸点为85 ℃,极易发生水解。
4
A.Ge在周期表中位于第四周期第ⅥA族
B.“氧化”时,离子反应为AsO-
+H O+2OH-
AsO3-
+2H O
2 2 2 4 2
C.“操作1”是蒸馏,“操作2”所用仪器主要为玻璃棒、漏斗、烧杯
D.“操作1”加入的盐酸为7 mol·L-1,若改成1 mol·L-1可节省原料同时不影响产率
答案:B解析:废料碱浸后生成NaGeO 、NaAsO,加入过氧化氢溶液氧化除砷,加入盐酸蒸馏得到GeCl ,加入
2 3 2 4
纯水GeCl 水解,经过蒸发浓缩、冷却结晶、过滤、洗涤、干燥,过滤得到GeO ·nHO,烘干得到
4 2 2
GeO 。Ge在周期表中位于第四周期第ⅣA族,A错误;“氧化”时,+3价砷转化为+5价砷,离子反应为
2
AsO- +H O+2OH- AsO3- +2H O,B正确;“操作1”是蒸馏,“操作2”为蒸发浓缩、冷却结晶、过滤、
2 2 2 4 2
洗涤、干燥,所用仪器主要为蒸发皿、铁架台(带铁圈)、酒精灯、玻璃棒、漏斗、烧杯,C错误;GeCl
4
极易发生水解,若改成1 mol·L-1的盐酸,可能造成GeCl 水解,产率降低,D错误。
4
6.(2024·江苏盐城一模)室温下,用含少量Ca2+的FeSO 溶液制备FeCO 的过程如图所示。已知:
4 3
K (CaF )=5.3×10-9,K(HF)=6.3×10-4,
sp 2 a
K (H CO)=4.5×10-7、K (H CO)=4.7×10-11。下列说法正确的是( )
a 2 3 a 2 3
1 2
A.0.1 mol·L-1
NHF溶液中:c(F-)=c(NH+
)+c(NH ·H O)
4 4 3 2
K (CaF )
sp 2
B.“除钙”得到的上层清液中:c(Ca2+)<
c2(F-)
C.pH=10的氨水-NH HCO
溶液:c(CO2- )<c(HCO-
)
4 3 3 3
D.“沉铁”反应的离子方程式:Fe2++2HCO-
FeCO↓+CO ↑+H O
3 3 2 2
答案:C
解析:含少量Ca2+的FeSO 溶液中,加入NH F溶液将Ca2+转化为CaF 沉淀除去,所得滤液主要含有
4 4 2
Fe2+、SO2- 和NH+
,再加入氨水-NH HCO 溶液“沉铁”得到FeCO
沉淀。因F-、NH+
均能水解生
4 4 4 3 3 4
成HF、NH ·H O,则0.1 mol·L-1
NHF溶液中,由元素守恒得:c(F-)+c(HF)=c(NH+
)+c(NH ·H O),A错误;
3 2 4 4 3 2
K (CaF )
sp 2
“除钙”得到的上层清液为CaF 的饱和溶液,则c(Ca2+)= ,B错误;pH=10的氨水-
2 c2(F-)
c(CO2-) K (H CO ) 4.7×10-11
NH HCO 溶液中,因 3 = a 2 2 3 = =0.47<1,则c(CO2- )<c(HCO- ),C正
4 3 c(HCO-) c(H+) 10-10 3 3
3
确;Fe2+与HCO-
反应生成FeCO
沉淀,HCO-
电离出的H+与NH ·H
O结合生成NH+
和HO,则“沉
3 3 3 3 2 4 2
铁”反应的离子方程式为Fe2++HCO-
+NH·H O
FeCO↓+NH+
+H O,D错误。
3 3 2 3 4 2
7.(2024·辽宁锦州质检)锰主要用于钢铁工业生产锰合金钢,工业上由碳酸锰矿粉(主要成分为MnCO ,
3
另含Fe O、MgO、SiO 杂质)制备锰的工艺流程如图所示。下列说法错误的是( )
3 4 2
A.“浸渣”的主要成分为SiO
2
B.“沉铁”时发生反应的离子方程式为3MnCO +2Fe3++3H O 3Mn2++2Fe(OH) +3CO ↑
3 2 3 2C.“电解”过程中增大溶液中的c(H+),电解效率增大
D.该工艺流程中,H SO 溶液可循环使用
2 4
答案:C
解析:本题为从碳酸锰矿粉中制备单质锰的过程,首先用硫酸溶解矿粉,过滤后得到的滤液中含有锰离
子、二价铁、三价铁、镁离子,加入过氧化氢将二价铁氧化为三价铁,用碳酸锰沉铁,随后用氟化锰沉
镁后,再通过电解得到单质锰。碳酸锰矿中只有SiO 不溶于HSO 溶液,故可知“浸渣”的主要成分
2 2 4
为SiO,A正确;根据流程可知,“沉铁”时发生反应的离子方程式为3MnCO +2Fe3++3H O 3Mn2+
2 3 2
+2Fe(OH) +3CO ↑,B正确;“电解”过程中增大溶液中的c(H+),H+会在阴极放电,导致电解效率减小,C
3 2
错误;电解后得到的“电解液”为HSO 溶液,“酸浸”时需要向碳酸锰矿粉中加入HSO 溶液,故可知
2 4 2 4
该工艺流程中,H SO 溶液可循环使用,D正确。
2 4
8.(2024·辽宁省实验中学高考适应性测试二)某工厂废液经简易处理后的沉淀泥浆中含有大量废铜丝
和少量V、Ti、Fe、Si元素的氯化物及复杂化合物,一种以该沉淀泥浆为原料回收铜与钒的工艺流
程如图所示。
已知:常温下K [Fe(OH) ]=2.79×10-39,
sp 3
K [Cu(OH) ]=2.2×10-20,溶液中的离子浓度在10-5 mol·L-1时可以认为已经除尽。下列说法错误的是(
sp 2
)
A.泥浆在空气中堆放后由灰色变为疏松的绿色粉状,是因为铜被氧化,便于后续酸浸时铜进入溶液
B.流程中利用Cu (OH) Cl+OH- 2Cu(OH) +Cl-除氯,可以减少酸浸时含氯化合物的挥发
2 3 2
C.若浸出液中Cu2+的浓度为0.1 mol·L-1,则酸浸时可调pH=5
D.焙烧加入NaCO 的目的是使V元素转化成可溶性的钒酸盐
2 3
答案:C
解析:泥浆堆放后由灰色变为疏松的绿色粉状可以得出是铜被氧化,酸浸时可以进入溶液便于后期制
备胆矾,A正确;常温下除氯,可以在酸浸时减少HCl挥发,更加环保,B正确;pH=5时,c(OH-)=10-9
K [Fe(OH) ] 2.79×10-39
mol·L-1,经计算c(Fe3+)= sp 3 = mol·L-1=2.79×10-12 mol·L-1,能使Fe3+除尽,
c3(OH-) (1×10-9)3
K [Cu(OH) ] 2.2×10-20
但c(Cu2+)= sp 2 = mol·L-1=2.2×10-2 mol·L-1,也会随之沉淀,C错误;焙烧加
c2(OH-) (1×10-9)2
入NaCO,可以使V元素转化成可溶性的钒酸盐进入溶液,水浸除掉杂质元素,更好地回收钒,D正确。
2 3
9.(2024·山东滨州二模)实验室分离苯甲酸乙酯、苯甲酸和环己烷的混合物,流程如下。已知:苯甲酸乙酯的沸点为212.6 ℃;“乙醚-环己烷-水共沸物”的沸点为62.1 ℃。下列说法错误的是
( )
A.“操作b”为水蒸气蒸馏,“操作d”为重结晶
B.乙醚不可用丙酮代替
C.操作c需要用到的仪器主要有酒精灯、蒸发皿、玻璃棒
D.“水相Ⅱ”主要成分有苯甲酸钠、碳酸氢钠和碳酸钠
答案:C
解析:由题给流程可知:向混合物中加入饱和碳酸钠溶液,将苯甲酸转化为苯甲酸钠,分液得到含有苯
甲酸乙酯和环己烷的有机相和水相Ⅰ,水相Ⅰ中含有苯甲酸钠、碳酸氢钠和碳酸钠;向水相Ⅰ中加入
乙醚,萃取水相Ⅰ中的苯甲酸乙酯和环己烷,分液得到有机相和萃取液;有机相混合得到有机相Ⅰ,有
机相Ⅰ经蒸馏得到共沸物和有机相Ⅱ,向有机相Ⅱ中加入无水硫酸镁除去水分,干燥、过滤、蒸馏得
到苯甲酸乙酯,向萃取液中加入稀硫酸,将苯甲酸钠转化为苯甲酸,过滤得到苯甲酸粗品,经重结晶得
到苯甲酸。“操作b”为水蒸气蒸馏,“操作d”为重结晶,A正确;乙醚和丙酮都是良好的有机溶剂,乙醚
可用丙酮代替,B正确;操作c为过滤,需要用到的仪器主要有漏斗、玻璃棒、烧杯,C错误;“水相Ⅱ”
主要成分有苯甲酸钠、碳酸氢钠和碳酸钠,D正确。
