2023届新高考化学一轮分层练案(十三)化学微工艺流程-金属及其化合物的转化.docx

一轮分层练案（十三） 化学微工艺流程金属及其化合物的转化（题型课）一、选择题(本题包括10小题，每小题只有1个选项符合题意)1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：下列说法不正确的是()A步骤中能溶于稀硫酸的是ZnO、ZnSB步骤、中发生的反应均为氧化还原反应C步骤涉及的离子反应可能为CuSH2O22HCu2S2H2OD步骤和，采用蒸发浓缩、冷却结晶，过滤后均可获取粗晶体【答案】BZnO、ZnS可与稀硫酸反应，CuS不溶于稀硫酸，故A不符合题意；中发生的反应ZnOH2SO4=ZnSO4H2O、ZnSH2SO4=ZnSO4H2S不是氧化还原反应，故B符合题意；中发生反应：CuSH2O2H2SO4CuSO4S2H2O，离子反应为CuSH2O22HCu2S2H2O，故C不符合题意；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、过滤获得晶体，故D不符合题意。2如今环境保护越来越受重视，某化工集团为减少环境污染，提高资源的利用率，将钛厂、氯碱厂、甲醇厂进行联合生产。其主要生产工艺如下(FeTiO3中Ti为4价)：下列叙述正确的是()A该流程中只有“电解”“氯化”涉及氧化还原反应B“合成”反应中氧化剂与还原剂的物质的量之比为11C“氯化”时反应方程式为7Cl22FeTiO36C=2FeCl32TiCl46CO(条件省略)D上述流程中“Mg，Ar”可用“Mg，CO2”代替【答案】C由氢气合成甲醇的过程中也涉及氧化还原反应，A项错误；根据CO2H2CH3OH可以看出，氧化剂和还原剂的物质的量之比为12，B项错误；根据工艺图不难看出“氯化”即氯气、钛铁矿和焦炭反应得到四氯化钛、一氧化碳和氯化铁的过程，C项正确；二氧化碳和镁会发生反应，因此不能用二氧化碳来作保护气，D项错误。3铜的氯化物是重要的化工原料，常用作有机合成催化剂。实验室用粗铜(含杂质Fe)制备氯化亚铜、氯化铜晶体的流程如下：下列说法错误的是()A固体1和固体2中Fe元素的价态相同B检验溶液2中的杂质离子是否除尽可以选用KSCN溶液或铁氰化钾溶液C试剂X可能是CuO，操作中结晶时需要通入HCl气体D反应的离子方程式为2Cu2SO22H2O2Cl=2CuClSO4H【答案】B粗铜与足量的氯气反应生成氯化铜、氯化铁，即固体1；在盐酸中固体溶解，得到氯化铜和氯化铁的混合液，即溶液1；加入氧化铜或氢氧化铜调节溶液的pH，使铁离子变为氢氧化铁沉淀，则固体2为氢氧化铁、试剂X为氧化铜或氢氧化铜；氯化铜与二氧化硫反应制取氯化亚铜；通过蒸发浓缩、冷却结晶的方法得到二水合氯化铜晶体。分析可知，固体1为氯化铜、氯化铁，固体2为氢氧化铁，其中Fe元素的价态均为3价，A正确；检验溶液2中的杂质Fe3是否除尽可以选用KSCN溶液，不能用铁氰化钾溶液，B错误；试剂X可能是CuO或氢氧化铜，操作中结晶时防止水解程度增大，需要通入HCl气体，C正确；反应的离子方程式为2Cu2SO22H2O2Cl=2CuClSO4H，D正确。4工业上用铝土矿(主要成分为Al2O3，含SiO2、Fe2O3等杂质)为原料冶炼铝的工艺流程如下，对下述流程中的判断正确的是()A试剂X为稀硫酸，沉淀中含有硅的化合物B反应中生成Al(OH)3的反应为CO2AlO2H2O=Al(OH)3HCOC结合质子(H)的能力由弱到强的顺序是OH>CO>AlODAl2O3熔点很高，工业上还可采用电解熔融AlCl3的方法冶炼Al【答案】B由溶液乙通入过量的Y生成氢氧化铝沉淀、碳酸氢钠可知，溶液乙为偏铝酸钠溶液、气体Y为二氧化碳，故试剂X为氢氧化钠溶液，不可能为硫酸，故A错误；过量的二氧化碳与偏铝酸钠反应生成氢氧化铝沉淀与碳酸氢钠，离子方程式为CO2AlO2H2O=Al(OH)3HCO，故B正确；结合质子的能力越强，相应的酸提供质子的能力就越弱，其对应的酸的酸性就越弱，提供质子的能力：HCO>Al(OH)3>H2O，则结合质子的能力：OH>AlO>CO，故C错误；氯化铝是共价化合物，熔融时不导电，不能采用电解熔融氯化铝的方法冶炼铝，故D错误。5轻质氧化镁和硼酸(H3BO3)都是重要的化工原料，可采用硼镁矿(含Mg2B2O5·H2O、SiO2及少量Fe2O3、Al2O3)为原料生产硼酸和轻质氧化镁，其工艺流程如图：(NH4)2SO4溶液滤渣下列叙述错误的是()AFe2O3、Al2O3都不能溶于(NH4)2SO4溶液B进入“吸收”工序中的气体为NH3C若“过滤2”时调节溶液的碱性越强得到的硼酸越多D“沉镁”中得到的母液经加热后可返回“溶浸”工序循环使用【答案】CSiO2、Fe2O3、Al2O3都不与(NH4)2SO4溶液反应，A正确；Mg2B2O5·H2O与(NH4)2SO4溶液反应，其反应方程式为2(NH4)2SO4Mg2B2O5·H2O2H2O=2MgSO42NH4B(OH)42NH3，即进入“吸收”工序中的气体为NH3，B正确；在“过滤2”时，将溶液pH调节至3.5，目的是得到硼酸，促进硼酸的析出，C错误；沉镁时，母液主要含(NH4)2SO4，还有少量的NH4HCO3，故经加热后主要成分为硫酸铵，可返回“溶浸”工序中循环使用，D正确。6某企业以辉铜矿为原料生产碱式碳酸铜，工艺流程如下所示：已知：Cu(NH3)42(aq)Cu2(aq)4NH3(aq)根据以上工艺流程，下列说法不正确的是()A为实现溶液C到溶液D的转化，加入过量NH3·H2O后过滤即可B溶液E和碳酸钠混合方式不同对产品的成分没有影响C在制备产品时，溶液D中不直接加入Na2CO3溶液的原因是游离的Cu2浓度太低D蒸氨过程发生总反应的化学方程式为Cu(NH3)4Cl2H2OCuO2HCl4NH3【答案】B为实现溶液C到溶液D的转化，加入过量的NH3·H2O，Cu2和过量的氨水形成Cu(NH3)42，Fe3和氨水生成Fe(OH)3沉淀，过滤即可，故A正确；溶液E中含Cu2，Cu2和碳酸钠溶液混合制取碱式碳酸铜，若将含Cu2的溶液加入碳酸钠溶液中，由于碳酸钠溶液是碱性的，可生成大量的氢氧化铜而不能得到纯净的碱式碳酸铜，所以混合方式不同对产品的成分有影响。制取碱式碳酸铜通常用碳酸钠溶液和硝酸铜溶液，控制两者的比例和反应温度以及溶液的pH，最后可得到比较纯的碱式碳酸铜，故B错误；在制备产品时，溶液D中主要含的离子是Cu(NH3)42，游离的Cu2浓度太低，直接加入Na2CO3溶液，不能得到较多的产品，故C正确；溶液D中主要含有Cu(NH3)42和Cl，蒸氨后得到氧化铜，所以蒸氨过程发生总反应的化学方程式为Cu(NH3)4Cl2H2OCuO2HCl4NH3，故D正确。7某工厂的一个生产工艺流程如图所示，下列叙述正确的是()A该工艺流程是用来制备Fe2(SO4)3的B气体M是H2SC气体M参加的反应是化合反应DSO2参加反应时氧化剂和还原剂的物质的量之比是11【答案】D由工艺流程中的箭头指向可知，该过程中硫酸亚铁和硫酸铁可循环使用，气体M和SO2为反应物，指向流程之外的箭头只有硫酸(部分硫酸又参与循环)，即硫酸铁和二氧化硫作用生成硫酸和硫酸亚铁，气体M和硫酸、硫酸亚铁作用生成硫酸铁。根据上述分析知，该工艺流程是用来制备硫酸的，故A错误；根据反应关系知，气体M、H2SO4和FeSO4作用生成Fe2(SO4)3，Fe元素的化合价升高，M是具有氧化性的气体，如O2等，H2S具有还原性，故B错误；气体M、FeSO4溶液和硫酸作用除生成Fe2(SO4)3外，还有H2O生成，气体M参加的反应不是化合反应，故C错误；SO2参加反应时的化学方程式为SO2Fe2(SO4)32H2O=2FeSO42H2SO4，参加反应的氧化剂和还原剂的物质的量之比是11，故D正确。8某酸性工业废水中含有一定量的Fe3、Cu2、Au3等离子。利用常用的酸、碱和工业生产中的废铁屑，设计如下工艺流程，从废水中回收金，并生产一定量的铁红和氧化铜。下列说法不正确的是()A标号处发生的反应均为氧化还原反应B标号处加入的相应物质是稀硫酸C标号处发生的离子反应最多有四个D铁红的化学式为Fe2O3，工业上常用作红色颜料【答案】B由工艺流程图示知，E为铁元素的离子，而A为铜、金的混合物，通过过滤将铁元素与活泼性比它弱的铜、金分离出来，因此处加入的物质为铁屑，发生的反应为Fe2H=Fe2H2，2Fe3Fe=3Fe2，Cu2Fe=CuFe2，2Au33Fe=2Au3Fe2；处发生反应：Fe2H=Fe2H2，加入稀硫酸以除去铜、金中过量的铁屑，并将过滤后的硫酸亚铁溶液与含Fe2的E溶液相混合；处加入物质的目的是将Cu和Au分离，Cu和Au与稀硫酸都不反应，不能将二者分离，应加入稀硝酸，利用金不溶于硝酸的性质将铜与金分离开；处发生反应：Cu22OH=Cu(OH)2，将得到的铜离子用氢氧化钠转化为氢氧化铜沉淀，从而再受热分解为氧化铜；处发生反应：Fe22OH=Fe(OH)2，加入氢氧化钠将亚铁离子转化为氢氧化亚铁沉淀，再利用空气将其转化为氢氧化铁沉淀，最终受热分解为铁红(氧化铁)。根据上述分析可知，为铁屑，为稀硫酸，为稀硝酸，为NaOH，为NaOH。A中含有Fe、Cu、Au，B中含有Cu、Au，C为Cu(NO3)2，D为Cu(OH)2，E中含有FeSO4，F中为Fe(OH)3，标号处发生的反应均有元素化合价的变化，均为氧化还原反应，A正确；标号处加入的相应物质是稀硝酸，目的是分离铜和金单质，B错误；由以上分析可知，标号处发生的离子反应有Fe2H=Fe2H2，2Fe3Fe=3Fe2，Cu2Fe=CuFe2，2Au33Fe=2Au3Fe2，最多有四个，C正确；Fe2O3的俗名是铁红，工业上常用作红色颜料，D正确。A酸溶过程使用的酸也可以是硝酸，且过量B为了防止污染，焙烧过程中产生的SO2要回收利用C通氯气的目的是氧化Fe2D由FeCl3·6H2O制取无水FeCl3需要在HCl气流中加热【答案】A本题考查氯化铁晶体的制备流程分析。若酸溶过程用过量硝酸，则会引入NO，A错误；SO2是一种污染气体，必须回收利用，B正确；通入Cl2的目的是将Fe2全部氧化为Fe3，C正确；为了防止Fe3水解，由FeCl3·6H2O制取无水FeCl3时需要在HCl的气流中加热，D正确。10MnO2和Zn是制造普通干电池的重要原料，现用软锰矿(主要成分为MnO2)和闪锌矿(主要成分为ZnS)制备MnO2和Zn的工艺流程如图。下列说法错误的是()A干电池是一种将化学能转变为电能的装置B原料硫酸可以循环使用，且可用盐酸代替硫酸进行酸溶C酸溶时ZnS作还原剂，操作1为过滤D通电电解时MnO2在阳极处生成，电极反应为Mn22e2H2O=MnO24H【答案】B干电池是一次电池，能将化学能转变为电能，A正确；盐酸具有还原性，电离产生的Cl会被MnO2氧化生成有毒气体Cl2，影响Mn2的电解，因此不能用盐酸代替硫酸使用，B错误；ZnS、MnO2、H2SO4发生氧化还原反应，生成ZnSO4、MnSO4、S及H2O，ZnS作还原剂，反应中S被氧化生成难溶于水的S单质，ZnSO4、MnSO4溶解在水中，所以操作1是分离难溶性固体与可溶性液体混合物的操作，名称为过滤，C正确；通电时Mn2在阳极失去电子被氧化成MnO2，电极反应为Mn22e2H2O=MnO24H，D正确。二、非选择题11从银铜合金切割废料中回收银并制备铜化工产品的工艺流程如下：注：Al(OH)3和Cu(OH)2开始分解的温度分别为450 和80 。(1)加快渣料(含少量银)溶于稀硫酸的速率的措施有_(写出两种)。(2)滤渣A与稀硝酸反应，产生的气体在空气中迅速变为红棕色，滤渣A与稀硝酸反应的离子方程式为_。(3)固体B的组成为_；在生成固体B的过程中，需控制NaOH的加入量，若NaOH过量，则因过量发生的反应的离子方程式为_。(4)完成煅烧过程中一个反应的化学方程式：CuO_Al2O3_CuAlO2_。(5)硫酸铜溶液可用于浸取硫铁矿中的铁元素，浸取时发生复杂的氧化还原反应。反应体系中除CuSO4和FeS2外，还有H2SO4、Cu2S、FeSO4和H2O，下列对该反应的分析不正确的是_(填字母)。A氧化剂为CuSO4和FeS2B反应后溶液的pH降低C每转移2 mol电子消耗3 mol CuSO4D被氧化的FeS2只占总量的30%解析：(1)提高酸浸速率的方法有搅拌、将渣料粉碎、适当升温、适当增大稀硫酸浓度等。(2)滤渣A与稀硝酸反应生成的气体在空气中迅速变成红棕色，说明滤渣A与稀硝酸反应生成了NO气体，由流程图可知A为银，反应的离子方程式为3Ag4HNO=3AgNO2H2O。(3)NaOH与Al2(SO4)3、CuSO4反应生成Al(OH)3、Cu(OH)2，由Al(OH)3、Cu(OH)2的分解温度可知，煮沸时Cu(OH)2分解，Al(OH)3不分解，则固体B的组成为CuO和Al(OH)3；若NaOH过量，则Al(OH)3会与NaOH反应生成NaAlO2和H2O。(4)反应前CuO中Cu的化合价为2，反应后CuAlO2中Cu为1价，反应过程中铝元素的化合价不变，则只能是氧元素被氧化生成O2，根据得失电子守恒、原子守恒可知，反应的化学方程式为4CuO2Al2O34CuAlO2O2。(5)由题意可知，硫酸铜得电子，作氧化剂，FeS2一部分被氧化成FeSO4，作还原剂，一部分被还原成Cu2S，作氧化剂，化学方程式为14CuSO45FeS212H2O=7Cu2S5FeSO412H2SO4，氧化剂为CuSO4、FeS2，A项正确；反应后有H2SO4生成，溶液pH降低，B项正确；反应中每消耗14 mol CuSO4，转移21 mol电子，则每转移2 mol电子消耗 mol硫酸铜，C项错误；5 mol FeS2参加反应，被氧化的FeS2为1.5 mol，占总量的30%，D项正确。答案：(1)搅拌、将渣料粉碎、适当升温、适当增大稀H2SO4的浓度等(任写两条)(2)3Ag4HNO=3AgNO2H2O(3)Al(OH)3和CuOAl(OH)3OH=AlO2H2O(4)424O2(5)C12我国是世界上最早制得和使用金属锌的国家，一种以闪锌矿(ZnS，含有SiO2和少量FeS、CdS、PbS杂质)为原料制备金属锌的流程如图所示：相关金属离子c0(Mn)0.1 mol·L1形成氢氧化物沉淀的pH范围如下：金属离子Fe3Fe2Zn2Cd2开始沉淀的pH1.56.36.27.4沉淀完全的pH2.88.38.29.4回答下列问题：(1)焙烧过程中主要反应的化学方程式为_。(2)滤渣1的主要成分除SiO2外还有_；氧化除杂工序中ZnO的作用是_，若不通入氧气，其后果是_。(3)溶液中的Cd2可用锌粉除去，还原除杂工序中反应的离子方程式为_。(4)电解硫酸锌溶液制备单质锌时，阴极的电极反应式为_；沉积锌后的电解液可返回_工序继续使用。解析：(1)由于闪锌矿的主要成分是ZnS，因此焙烧过程中主要反应的化学方程式为2ZnS3O22ZnO2SO2。(2)由于硫酸铅不溶于水，因此滤渣1的主要成分除SiO2外还有PbSO4；要除去铁离子，需要调节溶液的pH，又因为不能引入新杂质，所以需要利用氧化锌调节pH，即氧化除杂工序中ZnO的作用是调节溶液的pH。根据表中数据可知沉淀亚铁离子的pH较大，所以若不通入氧气，其后果是无法除去杂质Fe2。(3)溶液中的Cd2可用锌粉除去，反应的离子方程式为ZnCd2=Zn2Cd。(4)电解硫酸锌溶液制备单质锌时，阴极发生得到电子的还原反应，因此阴极是锌离子放电，则阴极的电极反应式为Zn22e=Zn；阳极是氢氧根离子放电，破坏水的电离平衡，产生氢离子，所以电解后还有硫酸产生，因此沉积锌后的电解液可返回溶浸工序继续使用。答案：(1)2ZnS3O22ZnO2SO2(2)PbSO4调节溶液的pH无法除去杂质 Fe2(3)ZnCd2=Zn2Cd(4)Zn22e=Zn溶浸