卷15 工艺流程型选择题——【备考2023】高考化学小题集训（全国通用）（原卷版+解析版）

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工艺流程题
以元素化合物知识为依托
以现代工业生产为基础，与化工生产成本、产品提纯、环境保护等相融合，考查物质的制备、检验、分离或提纯等基本实验原理在化工生产中的实际应用
一、选择题：本题共16小题，每小题只有一个选项符合题意。
1．（2022·福建·统考高考真题）用铬铁合金(含少量单质)生产硫酸铬的工艺流程如下：
下列说法错误的是
A．“浸出”产生的气体含有B．“除杂”的目的是除去元素
C．流程中未产生六价铬化合物D．“滤渣2”的主要成分是
【答案】D
【分析】由流程可知，加入稀硫酸溶解，生成气体为氢气，溶液中含加入Na2S分离出滤渣1含CS和NiS，不会沉淀，再加入草酸除铁生成FeC2O4，过滤分离出硫酸铬，以此来解答。
【详解】A．四种金属均与稀硫酸反应生成H2，A正确；
B．共有四种金属，由流程可知，沉铁后分离出硫酸铬，则“除杂"的目的是除去Ni、C元素，B正确；
C．由上述分析可知，流程中未产生六价铬化合物，C正确；
D．“滤渣2”的主要成分是FeC2O4，D错误；
故本题选D。
2．（2022·山东·高考真题）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A．固体X主要成分是和S；金属M为Zn
B．浸取时，增大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
【答案】D
【分析】CuS精矿(含有杂质Zn、Fe元素)在高压O2作用下，用硫酸溶液浸取，CuS反应产生为CuSO4、S、H2O，Fe2+被氧化为Fe3+，然后加入NH3调节溶液pH，使Fe3+形成Fe(OH)3沉淀，而Cu2+、Zn2+仍以离子形式存在于溶液中，过滤得到的滤渣中含有S、Fe(OH)3；滤液中含有Cu2+、Zn2+；然后向滤液中通入高压H2，根据元素活动性：Zn＞H＞Cu，Cu2+被还原为Cu单质，通过过滤分离出来；而Zn2+仍然以离子形式存在于溶液中，再经一系列处理可得到Zn单质。
【详解】A．经过上述分析可知固体X主要成分是S、Fe(OH)3，金属M为Zn，A正确；
B．CuS难溶于硫酸，在溶液中存在沉淀溶解平衡CuS(s)Cu2+(aq)+S2-(aq)，增大O2的浓度，可以反应消耗S2-，使之转化为S，从而使沉淀溶解平衡正向移动，从而可促进金属离子的浸取，B正确；
C．根据流程图可知：用NH3调节溶液pH时，要使Fe3+转化为沉淀，而Cu2+、Zn2+仍以离子形式存在于溶液中，结合离子沉淀的pH范围，可知中和时应该调节溶液pH范围为3.2～4.2，C正确；
D．在用H2还原Cu2+变为Cu单质时，H2失去电子被氧化为H+，与溶液中OH-结合形成H2O，若还原时增大溶液的酸度，c(H+)增大，不利于H2失去电子还原Cu单质，因此不利于Cu的生成，D错误；
故合理选项是D。
3．（2022·湖南·高考真题）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和
D．滤液可回收进入吸收塔循环利用
【答案】C
【分析】烟气(含HF)通入吸收塔，加入过量的碳酸钠，发生反应，向合成槽中通入NaAlO2，发生反应，过滤得到和含有的滤液。
【详解】A．陶瓷的成分中含有SiO2，SiO2能与烟气中的HF发生反应，因此不宜用陶瓷作吸收塔内衬材料，故A正确；
B．采用溶液喷淋法可增大反应物的接触面积，提高吸收塔内烟气吸收效率，故B正确；
C．由上述分析可知，合成槽内发生反应，产物是和，故C错误；
D．由上述分析可知，滤液的主要成分为，可进入吸收塔循环利用，故D正确；
答案选C。
4．（2021·福建·统考高考真题）明代《徐光启手迹》记载了制备硝酸的方法，其主要流程(部分产物已省略)如下：
下列说法错误的是
A．FeSO4的分解产物X为FeOB．本流程涉及复分解反应
C．HNO3的沸点比H2SO4的低D．制备使用的铁锅易损坏
【答案】A
【详解】A．据图可知FeSO4分解时生成SO2和SO3，部分S元素被还原，则Fe元素应被氧化，X为Fe2O3，A错误；
B．H2SO4与KNO3在蒸馏条件下生成HNO3和K2SO4，为复分解反应，B正确；
C．H2SO4与KNO3混合后，蒸馏过程中生成HNO3，说明HNO3的沸点比H2SO4的低，C正确；
D．硫酸、硝酸均可以和铁反应，所以制备使用的铁锅易损坏，D正确；
综上所述答案为A。
5．（2021·辽宁·统考高考真题）含S元素的某钠盐a能发生如图转化。下列说法错误的是
A．a可能为正盐，也可能为酸式盐B．c为不溶于盐酸的白色沉淀
C．d为含极性键的非极性分子D．反应②中还可能生成淡黄色沉淀
【答案】C
【分析】由题干信息可知，盐a与足量的稀盐酸产生刺激性气味气体d，d能使KMnO4溶液褪色，故d为SO2，则盐a为Na2SO3或者NaHSO3，也可能是Na2S2O3，盐a与足量Cl2反应后将生成，与BaCl2溶液反应得到沉淀c，故c为BaSO4，据此分析解题。
【详解】A．由分析可知，盐a为Na2SO3或者NaHSO3，也可能是Na2S2O3，故a可能为正盐，也可能为酸式盐，A正确；
B．由分析可知，c为BaSO4，故c为不溶于盐酸的白色沉淀，B正确；
C．由分析可知，d为SO2，由SO2易溶于水并根据“相似相溶”原理可知，d是含有极性键的极性分子，C错误；
D．由分析可知，盐a为Na2SO3或者NaHSO3，也可能是Na2S2O3，当Na2S2O3+2HCl=2NaCl+S↓+SO2↑+H2O，反应②中还可能生成淡黄色沉淀，D正确；
故答案为：C。
6．（2021·山东·统考高考真题）工业上以SO2和纯碱为原料制备无水NaHSO3的主要流程如图，下列说法错误的是
A．吸收过程中有气体生成B．结晶后母液中含有NaHCO3
C．气流干燥湿料时温度不宜过高D．中和后溶液中含Na2SO3和NaHCO3
【答案】B
【分析】根据工艺流程逆向分析可知，以二氧化硫和纯碱为原料，得到结晶成分为NaHSO3，则母液为饱和NaHSO3和过量的二氧化硫形成的亚硫酸，溶液呈酸性，所以加入纯碱进行中和，涉及的反应为：H2SO3+2Na2CO3= Na2SO3+ 2NaHCO3，NaHSO3+ Na2CO3= Na2SO3+ NaHCO3，所以调节pH为8进行中和后得到Na2SO3和NaHCO3，通入二氧化硫气体进行混合吸收，此时吸收过程中发生反应为：Na2SO3+SO2+H2O=2NaHSO3↓，SO2+ NaHCO3= CO2+ NaHSO3↓，此时会析出大量NaHSO3晶体，经过离心分离，将得到的湿料再进行气流干燥，最终得到NaHSO3产品，据此分析解答。
【详解】A．根据上述分析可知，吸收过程中有二氧化碳生成，A正确；
B．结晶后母液中含饱和NaHSO3和过量的二氧化硫形成的亚硫酸，没有NaHCO3，假设产物中存在NaHCO3，则其会与生成的NaHSO3发生反应，且NaHCO3溶解度较低，若其残留于母液中，会使晶体不纯，假设不成立，B错误；
C．NaHSO3高温时易分解变质，所以气流干燥过程中温度不宜过高，C正确；
D．结合上述分析可知，中和后溶液中含Na2SO3和NaHCO3，D正确；
故选B。
7．（2020·山东·高考真题）以菱镁矿(主要成分为MgCO3，含少量SiO2，Fe2O3和A12O3)为原料制备高纯镁砂的工艺流程如下：
已知浸出时产生的废渣中有SiO2，Fe(OH)3和Al(OH)3。下列说法错误的是
A．浸出镁的反应为
B．浸出和沉镁的操作均应在较高温度下进行
C．流程中可循环使用的物质有NH3、NH4Cl
D．分离Mg2+与Al3+、Fe3+是利用了它们氢氧化物Ksp的不同
【答案】B
【分析】菱镁矿煅烧后得到轻烧粉，MgCO3转化为MgO，加入氯化铵溶液浸取，浸出的废渣有SiO2、Fe(OH)3、Al(OH)3，同时产生氨气，则此时浸出液中主要含有Mg2+，加入氨水得到Mg(OH)2沉淀，煅烧得到高纯镁砂。
【详解】A．高温煅烧后Mg元素主要以MgO的形式存在，MgO可以与铵根水解产生的氢离子反应，促进铵根的水解，所以得到氯化镁、氨气和水，化学方程式为MgO+2NH4Cl=MgCl2+2NH3↑+H2O，故A正确；
B．一水合氨受热易分解，沉镁时在较高温度下进行会造成一水合氨大量分解，挥发出氨气，降低利用率，故B错误；
C．浸出过程产生的氨气可以回收制备氨水，沉镁时氯化镁与氨水反应生成的氯化铵又可以利用到浸出过程中，故C正确；
D．Fe(OH)3、Al(OH)3的Ksp远小于Mg(OH)2的Ksp，所以当pH达到一定值时Fe3+、Al3+产生沉淀，而Mg2+不沉淀，从而将其分离，故D正确；
故答案为B。
8．（2023·福建漳州·统考模拟预测）四水合磷酸锌[，难溶于水]是一种性能优良的绿色环保防锈颜料。实验室以锌灰(含、、、、、、等)为原料制备的流程如下：
下列说法错误的是
A．滤渣Ⅰ的主要成分是、
B．“除铁”中，用试剂x凋节溶液的pH约5.1后加的目的是将氧化为
C．若试剂y选择ZnS将溶液中转化为CuS除去，说明
D．沉锌后的母液可回收利用的物质有、
【答案】C
【详解】A．含Zn、ZnO、PbO、CuO、FeO、、等物质的锌灰经稀硫酸充分浸取后，Zn、ZnO、CuO、FeO、溶解，浸出液中含有、、、及过量、，PbO与稀硫酸反应生成难溶物和不溶于稀硫酸的一并滤出，故滤渣Ⅰ主要是、，A正确；
B．除铁工序中，用试剂x(可以选择ZnO、等)调整溶液pH约5.1后，加，可将氧化为，发生反应的离子方程式为，B正确；
C．物质结构相似时，溶液中沉淀转化由大的向小的方向转化(转化为更难溶的物质)，故，C错误；
D．根据锌灰的组成元素、每一步所加试剂及流程中反应后各元素的走向，可知沉锌工序后母液中含有、、，故母液中可回收利用的物质有、，D正确。
故选C。
9．（2023·山东济南·统考一模）工业上可通过“酸性歧化法”和“电解法”制备。“酸性歧化法”中，利用软锰矿(主要成分为)先生成，进而制备的流程如下所示。
实验室中模拟“酸性歧化法”制备。下列说法正确的是
A．为加快“熔融”反应速率，可将矿石粉碎，并用玻璃棒不断翻炒固体
B．“酸化”时若改用盐酸，则反应为
C．“结晶”获取晶体时采用蒸发结晶
D．该流程中涉及到的氧化还原反应至少有2个
【答案】D
【分析】制备的流程如下：、和在熔融状态下反应生成，反应后加水溶浸，使等可溶性物质溶解，并过滤，除去不溶性杂质，向滤液中通入过量使溶液酸化，并使发生歧化反应，生成和，过滤除去，滤液进行结晶、过滤、洗涤、干燥等操作后可得到晶体。
【详解】A．玻璃中含有，高温下能与强碱反应，因此不能用玻璃棒翻炒固体，A错误；
B．酸化时发生歧化反应生成，具有强氧化性，能与盐酸反应生成，因此酸化时不能改用盐酸，B错误；
C．酸化反应完成后过滤，因为高锰酸钾加热易分解，故通过“结晶”获取晶体时应采用蒸发浓缩，冷却结晶的方法，C错误；
D．“熔融”、“酸化”过程均发生氧化还原反应，因此该流程中涉及到的氧化还原反应至少有2个，D正确；
故选D。
10．（2022·辽宁沈阳·沈阳市法库县高级中学校考模拟预测）以二氧化锰为原料制取高锰酸钾晶体的工艺流程如图所示。下列说法正确的是
A．“灼烧”可在石英坩埚中进行
B．“母液”中的溶质仅有、
C．“结晶”过程宜采用蒸发结晶的方法
D．“转化”过程中的反应方程式为
【答案】D
【分析】灼烧过程中氯酸钾将氧化为，浸取，向溶液中通入足量二氧化碳，发生歧化反应生成和，过滤，得到滤液，再加热浓缩、冷却结晶，得到晶体。
【详解】A．能与反应，会腐蚀石英坩埚，故B错误；
B．“结晶”过程中析出，但不可能完全析出，则“母液”中的溶质有、、，故B错误；
C．由于受热容易分解，“结晶”过程宜采用加热浓缩、冷却结晶的方法，故C错误；
D． “转化”过程中发生歧化反应生成和，二氧化碳足量，生成碳酸氢钾，根据得失电子守恒、元素守恒配平反应方程式为，故D正确；
故选D。
11．（2023·山东临沂·统考一模）实验室以工业废渣(主要含CaSO4•2H2O，还含少量SiO2)为原料制取轻质CaCO3和(NH4)2SO4晶体，其实验流程如图。下列说法正确的是
A．为提高浸取效率，浸取时需在高温下进行
B．浸取时，需向(NH4)2CO3溶液中加入适量浓氨水，抑制水解
C．滤渣经洗涤和干燥后得纯净的轻质CaCO3
D．对滤液进行蒸发浓缩、冷却结晶可得到纯净的(NH4)2SO4晶体
【答案】B
【分析】工业废渣(主要含CaSO4•2H2O，还含少量SiO2)中加入(NH4)2CO3溶液，将CaSO4转化为CaCO3和(NH4)2SO4；过滤后，滤渣中除含有CaCO3、SiO2外，可能还含有未反应的CaSO4；滤液中含有(NH4)2SO4及过量的(NH4)2CO3。
【详解】A．为提高浸取效率，浸取时可适当加热，但不能在高温下进行，否则会造成(NH4)2CO3大量分解，A不正确；
B．(NH4)2CO3为弱酸弱碱盐，会发生双水解反应，浸取时，向(NH4)2CO3溶液中加入适量浓氨水，可抑制水解，从而增大溶液中浓度，有利于提高CaSO4的转化率，B正确；
C．由分析可知，滤渣经洗涤和干燥后，所得沉淀中含有CaCO3、SiO2等，C不正确；
D．浸取时，加入的(NH4)2CO3是过量的，对滤液进行蒸发浓缩、冷却结晶，得到的(NH4)2SO4晶体中可能混有(NH4)2CO3，D不正确；
故选B。
12．（2023·河北邢台·统考模拟预测）钛(熔点为1668℃)广泛应用于生活和科技等各领域，用镁还原制取金属钛是钛生产的重要方法，其简化工艺流程如下，下列说法错误的是
A．工业上，一般选择电解熔融制备金属
B．“高温还原”时，发生反应的化学方程式为
C．“真空蒸馏”的目的是为了降低单质和的沸点，使其气化分离出去
D．“电解”时，阴极上生成单质a，可用作其他联产过程的氧化剂
【答案】D
【分析】工业生产一般采用电解熔融的方法制镁，则a为氯气，所得Mg通过“高温还原” 、发生反应制取金属钛，再经过真空蒸馏提纯钛等步骤得到钛产品。
【详解】A．由于的熔点高，电解制备金属能耗大，工业生产一般采用电解熔融的方法，A项正确；
B．还原时，发生反应的化学方程式为，B项正确；
C．真空蒸馏时，需要将金属、分离除去，由于金属钛的熔点很高，因此真空蒸馏的目的是为了降低单质和的沸点，C项正确；
D．工业生产中，阳极上发生反应为：，可用作其他联产过程的氧化剂，D项错误；
答案选D。
13．（2023·辽宁沈阳·统考一模）明代《徐光启手迹》记载了制备王水的方法，其主要流程如图所示(水蒸气等部分产物已省略)，下列说法中正确的是
A．X不能使酸性溶液褪色B．操作1的名称为蒸馏
C．流程中涉及的均为非氧化还原反应D．步骤ⅱ能在铁容器中进行
【答案】B
【详解】A．由题意，Fe元素化合价升高，故部分硫元素化合价降低，X的化学式应为SO2，SO2具有还原性能使酸性溶液褪色，故A错误；
B．操作1后得到硝酸，该过程中制取硝酸是利用了硝酸易挥发的性质，则操作1的名称为蒸馏，故B正确；
C．步骤i中煅烧绿矾生成SO2过程中，S、Fe的化合价发生变化，属于氧化还原反应，故C错误；
D．王水是浓硝酸和浓盐酸按体积比=1:3的混合物，会腐蚀铁容器，步骤ⅱ不能在铁容器中进行，故D错误；
故选B。
14．（2023·广东江门·校联考模拟预测）柠檬酸铁铵是一种常见的补铁剂，其制备流程如下：
下列说法错误的是
A．基态Fe原子的价层电子排布式为3d64s2
B．可用铁氰化钾检验Fe2+是否完全转化为Fe3+
C．碳酸根离子和硫酸根离子的空间结构均为正四面体形
D．步骤⑤一系列操作包括蒸发浓缩，冷却结晶，过滤、洗涤，干燥
【答案】C
【详解】A．Fe原子序数为26，核外电子排布为，价电子排布式为3d64s2，故A正确；
B．检验Fe2+是否完全转化为Fe3+，需要检验亚铁离子是否剩余，可用在待测溶液中加入铁氰化钾观察是否有蓝色沉淀，故B正确；
C．碳酸根离子的空间结构为平面三角形，C项错误；
D．步骤⑤是从柠檬酸亚铁铵中得到晶体的操作，应进行蒸发浓缩，再冷却结晶，然后过滤晶体，洗涤晶体后干燥，故D正确；
故选：C。
15．（2023·广东佛山·统考一模）碳酸盐约占海水盐分的0.34%，一种海水脱硫的新工艺如图所示。下列说法错误的是
A．排入大气易引起酸雨B．海水吸收二氧化硫时可能有逸出
C．处理后的海水增大D．海水脱硫工艺简单，投资及运行费用低
【答案】C
【详解】A．SO2排入大气易引起硫酸型酸雨，原理为：SO2+H2OH2SO3、2H2SO3+O22H2SO4，A正确；
B．由于SO2溶于水后形成的H2SO3的酸性强于H2CO3，海水中含有碳酸盐，故海水中吸收二氧化硫时可能有CO2逸出，B正确；
C．天然海水中由于含有碳酸盐而呈碱性，处理后的海水中碳酸盐的量减少变成了硫酸盐，硫酸盐呈中性，故处理后海水的减小，C错误；
D．海水脱硫是利用天然海水的碱度中和烟气中的酸性气体SO2，将大气中的SO2转化为硫酸盐直接送入大海，该工艺简单，投资及运行费用低，D正确；
故答案为：C。
16．（2023·江苏南通·统考一模）无水常用作芳烃氯代反应的催化剂。以废铁屑(主要成分Fe，还有少量、C和)制取无水的流程如下，下列说法正确的是
A．“过滤”所得滤液中大量存在的离子有：、、、
B．“氧化”时可使用新制氯水作氧化剂
C．将“氧化”后的溶液蒸干可获得
D．“脱水”时加入能抑制的水解，原因是与水反应生成和HCl
【答案】B
【分析】废铁屑加入盐酸酸溶，碳、二氧化硅不反应，铁转化为盐溶液，过滤滤液加入新制氯水将亚铁离子氧化为铁离子，处理得到，加入脱水得到；
【详解】A．铁屑中主要成分Fe ，铁和铁离子生成亚铁离子，故“过滤”所得滤液中大量存在的离子有：、、，A错误；
B．氯气具有氧化性，且不引入新杂质，故“氧化”时可使用新制氯水作氧化剂，B正确；
C．铁离子水解生成氢氧化铁，故不能将“氧化”后的溶液蒸干来获得，C错误；
D．是与水反应生成和HCl，D错误；
故选B。开始沉淀pH
1.9
4.2
6.2
沉淀完全pH
3.2
6.7
8.2