人教版高考化学二轮复习专题题型17 无机化工流程综合试卷（有答案）

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目录
第一部分 题型解码 高屋建瓴，掌握全局
第二部分 考向破译 微观解剖，精细教学
典例引领 方法透视 变式演练
考向01 物质制备类微化工流程
考向02 物质分离提纯类微化工流程
考向03 以图像图表为信息的化工流程【重难】
考向04 以矿石为载体的物质制备类化工流程【重难】
考向05 以废弃物为载体的物质分离提纯类化工流程【重难】
第三部分 综合巩固 整合应用，模拟实战
工艺流程是高考必考题型，试题紧密联系工业生产实际和科研前沿，不孤立考查知识点，而是将元素化合物、反应原理、实验操作等多个模块内容深度融合，着重考查信息处理与逻辑推理能力。情境更趋新颖与真实，试题背景将更多源于资源回收、新能源、环境治理等国家战略相关领域，提供陌生信息，考查知识迁移能力。解题时需构建跨模块的知识网络，综合运用物质性质、反应原理分析流程。解题时将流程划分为"原料预处理 → 核心反应 → 产品分离"三个阶段进行析。对信息整合、逻辑推理、陌生方程式书写等关键能力的要求会只增不减。复习时需有意识打破教材模块界限，形成完整知识体系。
考向01 物质制备类微化工流程
【例1】（2025·四川卷）一种主要成分为Ca3PO42和KAlSi3O8的高钾磷矿，通过如下流程可制得重要的化工产品白磷(P4)、K2CO3、Al2O3。其中，电炉煅烧发生的反应为：2Ca3PO42+2KAlSi3O8+10C煅烧6CaSiO3+2KAlO2+P4↑+10CO↑。
下列说法错误的是
A．“电炉煅烧”必须隔绝空气B．浸渣的主要成分是CaSiO3
C．“炉气水洗”使P4溶于水而与CO分离D．“中和沉淀”需要控制溶液的pH
【答案】C
【分析】主要成分为Ca3PO42和KAlSi3O8的高钾磷矿，与焦炭经电炉煅烧生成CaSiO3、KAlO2、P4气体、CO气体，炉气水洗，磷蒸气通过冷水冷凝成固态白磷，尾气为不溶于水的CO，燃烧生成CO2，用于中和沉淀；炉渣经水浸，浸渣主要成分为不溶于水的CaSiO3，浸液中通入CO2，生成K2CO3、AlOH3，过滤AlOH3经燃烧得Al2O3；滤液主要成分为K2CO3，据此分析；
【解析】“电炉煅烧”时生成P4，P4可与氧气反应，故必须隔绝空气，A正确；根据分析可知，浸渣的主要成分是CaSiO3，B正确；“炉气水洗”因P4、CO均不溶于水，磷蒸气通过冷水冷凝成固态白磷，使P4与CO分离，C错误；“中和沉淀”时通入的二氧化碳形成的弱酸，不会溶解生成的AlOH3（只溶于强酸强碱中），但需要控制溶液的pH，防止生成KHCO3，D正确；故选C。
1.原料预处理的方法及目的
2.常见的流程中的条件控制
【变式1-1】（2025·江西·模拟预测）水溶性聚磷酸铵NH4n+2PnO3n+1(10≥n>2)是一种含有氮、磷营养元素的新型肥料，一种制备聚磷酸铵的流程如图所示，聚合反应器中的温度控制在180~220℃。下列说法正确的是
A．“中和反应器”中发生反应的离子方程式为H++NH3=NH4+
B．“聚合反应器”中发生了氧化还原反应
C．实验室可以利用烧杯和玻璃棒模拟破碎机
D．水溶性聚磷酸铵不属于高分子
【答案】D
【解析】中和反应器中，磷酸溶液(H3PO4)与NH3反应生成NH4H2PO4，反应的离子方程式为H3PO4 + NH3=NH4++H2PO4-，H3PO4为中强酸离子方程式书写时不拆写为H+，A错误；聚合反应器中，NH4H2PO4与尿素反应生成聚磷酸铵，P始终为+5价，N为-3价，O为-2价，无元素化合价变化，非氧化还原反应，B错误；破碎机用于固体破碎，实验室需用研钵和研杵，烧杯和玻璃棒无法模拟破碎功能，C错误；高分子化合物相对分子质量通常过万，聚磷酸铵中10≥n>2，n=10时相对分子质量为1022，远小于1万，不属于高分子，D正确；故选D。
【变式1-2】（2025·陕西宝鸡·一模）PH3常作为一种熏蒸剂，在贮粮中用于防治害虫，一种制备PH3的流程如图所示：
下列说法正确的是
A．上述流程中每一步均属于氧化还原反应B．流程中，PH3都属于还原产物
C．次磷酸钠NaH2PO2属于酸式盐D．1ml次磷酸分解时转移4ml电子
【答案】B
【分析】白磷与过量的浓NaOH溶液反应，生成PH3和次磷酸钠；次磷酸钠与硫酸反应，生成次磷酸和硫酸钠；次磷酸受热分解，生成PH3和H3PO4，据此分析；
【解析】上述流程中，次磷酸钠与硫酸反应，生成次磷酸和硫酸钠，属于复分解反应，A错误；反应P4+3NaOH(浓)+3H2O=ΔPH3↑+3NaH2PO2中，P元素的化合价由0价降至PH3中的-3价，PH3为还原产物，H3PO2中P的化合价为+1价，PH3的化合价为-3价，所以H3PO2分解生成PH3为还原反应，PH3属于还原产物，B正确；因H3PO2为一元酸，只能电离出一个H+，NaH2PO2中无法电离出H+，NaH2PO2为正盐，C错误；H3PO2分解方程式为2H3PO2=PH3↑+H3PO4，P从+1价升高到+5价，同时，P从+1价降低到-3价，在该反应中，2mlH3PO2，转移4ml电子，1mlH3PO2分解时转移2ml电子，D错误；故选B。
考向02 物质分离提纯类微化工流程
【例2-1】（2025·黑吉辽蒙卷）某工厂利用生物质(稻草)从高锰钴矿(含MnO2、C3O4和少量Fe2O3)中提取金属元素，流程如图。已知“沉钴”温度下KspCS=10−20.4，下列说法错误的是
A．硫酸用作催化剂和浸取剂
B．使用生物质的优点是其来源广泛且可再生
C．“浸出”时，3种金属元素均被还原
D．“沉钴”后上层清液中cC2+⋅cS2−=10−20.4
【答案】C
【分析】矿石(含MnO2、C3O4、Fe2O3)经过硫酸和稻草浸出过滤得到滤液，滤液含有Fe3+、Mn2+、C2+，加入Na2CO3沉铁得到FeOOH，过滤，滤液再加入Na2S沉钴得到CS，过滤最后得到硫酸锰溶液。
【解析】根据分析可知，加入硫酸和稻草浸出，硫酸作催化剂和浸取剂，A正确；生物质(稻草)是可再生的，且来源广泛，B正确；根据图示可知，“浸出”时，Fe的化合价没有变化，Fe元素没有被还原，C错误；“沉钴”后的上层清液存在CS的沉淀溶解平衡，满足Q=Ksp=c(C2+)·c(S2-)=10-20.4，D正确；故选C。
【例2-2】（2025·山东卷）钢渣中富含CaO、SiO2、FeO、Fe2O3等氧化物，实验室利用酸碱协同法分离钢渣中的Ca,Si,Fe元素，流程如下。已知：Fe2C2O43能溶于水；KspCaC2O4=2.3×10−9，KspFeC2O4=3.2×10−7。下列说法错误的是
A．试剂X可选用Fe粉
B．试剂Y可选用盐酸
C．“分离”后Fe元素主要存在于滤液Ⅱ中
D．“酸浸”后滤液Ⅰ的pH过小会导致滤渣Ⅱ质量减少
【答案】A
【分析】钢渣通过盐酸酸浸，得到滤液I中含有Fe2+、Fe3+、Ca2+等，滤渣I为SiO2，滤渣I加入NaOH溶液碱浸，得到含有Na2SiO3的浸取液，加入试剂Y(可以是盐酸)生成硅酸沉淀，最后得到SiO2，滤液I加入试剂X和H2C2O4分离，由于Fe2(C2O4)3能溶于水，试剂X将Fe2+氧化为Fe3+，再加入H2C2O4，使CaC2O4先沉淀，滤渣II为CaC2O4，滤液II中有Fe3+，依次解题。
【解析】根据分析，加入试剂X的目的是将Fe2+氧化为Fe3+，试剂X应该是氧化剂，不可以是Fe粉，A错误；加入试剂Y，将Na2SiO3转化为H2SiO3沉淀，最后转化为SiO2，试剂Y可以是盐酸，B正确；根据分析，“分离”后Fe元素主要存在于滤液II中，C正确；“酸浸”后滤液I中pH过小，酸性强，造成C2O42−浓度小，使Ca2+(aq)+ C2O42−(aq)⇌ CaC2O4(s)平衡逆向移动，得到CaC2O4沉淀少，滤渣II质量减少，D正确；故选A。
1．物质分离提纯四原则
2．常用的提纯方法
3．常用分离、提纯的方法及操作
(1)从溶液中获取晶体的方法及实验操作
①溶解度受温度影响较小的(如NaCl)采取蒸发结晶的方法，实验过程为：蒸发浓缩、趁热过滤(如果温度下降，杂质也会以晶体的形式析出来)、洗涤、干燥。
②溶解度受温度影响较大、带有结晶水的盐或可水解的盐，采取冷却结晶的方法，实验过程为：蒸发浓缩(至少有晶膜出现)、冷却结晶、过滤、洗涤(冰水洗、热水洗、乙醇洗等)、干燥。
(2)固体物质的洗涤
(3)减压蒸发的原因：减压蒸发降低了蒸发温度，可以防止某物质分解(如H 2O2、浓硝酸、NH4HCO3)或失去结晶水(如题目要求制备结晶水合物产品)。
(4)萃取与反萃取
①萃取：利用物质在两种互不相溶的溶剂中的溶解度不同，将物质从一种溶剂转移到另一种溶剂的过程。如用CCl4萃取溴水中的Br2。
②反萃取：反萃取是利用反萃取剂使被萃取物从负载有机相返回水相的过程，为萃取的逆过程。反萃取剂主要起破坏有机相中被萃组分结构的作用，使被萃组分生成易溶于水的化合物，或生成既不溶于水也不溶于有机相的沉淀。经过反萃取及所得反萃液经过进一步处理后，便得到被分离物的成品。反萃后经洗涤不含或少含萃合物的有机相称再生有机相，继续循环使用。
【变式2-1】（2025·云南·模拟预测）废旧铅蓄电池的铅膏中主要含PbSO4、PbO2和Pb。从铅膏中回收铅的一种工业流程如图所示，已知常温下KspPbOH2=1×10−20。
下列说法错误的是
A．操作1中需要使用漏斗
B．KspPbSO4>KspPbCO3
C．PbO2过量，加入H2O2和醋酸，会放出H2
D．常温下，加入NaOH，应调节溶液的pH≥6.5
【答案】C
【解析】操作1为过滤，需要使用漏斗，故A正确；加入碳酸钠溶液后PbSO4转化为PbCO3，说明KspPbSO4 >KspPbCO3，故B正确；PbO2过量，PbO2会氧化H2O2生成O2，无H2放出，故C错误；加入NaOH的目的是使Pb2+沉淀完全，即铅离子浓度9.16×10-5；氢氟酸为弱酸，溶液pH过低，溶液中氢离子会与氟离子生成氢氟酸，导致钙离子不能沉淀完全，所以除钙步骤时溶液pH不能过低；
（4）“萃取”时发生反应Ni2+2RH⇌NiR2+2H+(RH为萃取剂)，一定条件下，萃取平衡时，nNiR2nNi2+=4，被萃取的Ni2+即形成NiR2的Ni2+的物质的量是残留在溶液中Ni2+的4倍，则Ni2+的萃取率为44+1×100%=80%。反萃取，使Ni2+2RH⇌NiR2+2H+逆向移动，需加入H+，为了不引入杂质，所以加入稀硫酸，得到NiSO4溶液。
【变式5-2】（2025·广东深圳·模拟预测）铟烟灰渣[含In2S3、In2O3、ZnO、PbO、FeAsO4、SiO2等]为主要原料制备In和活性ZnO的工艺流程如下：
已知：①常温下，一些金属离子开始沉淀与完全沉淀时的pH:
②在酸性溶液中H2A2可萃取三价金属离子：M3++3H2A2⇌MHA23+3H+。
回答下列问题：
(1)“浸渣1”的主要成分是 (填化学式)。
(2)“还原除砷时，可将溶液中的H3AsO4转化，发生反应的化学方程式是 。
(3)加入铁粉“还原”的目的是 。
(4)“反萃取”中，可通过 提高萃取率。
(5)“滤液2”可在 (填操作单元)再利用。
(6)“调pH”中可选用的试剂X为 。使用H2O2的目的有 ，H2O2的使用量远大于理论计算量，可能的原因是 ；pH应控制的范围是 。
(7)“灼烧”时，发生反应的化学方程式是 。
【答案】(1)PbSO4、SiO2
(2)2H3AsO4+2SO2=As2O3+2H2SO4+H2O
(3)将Fe3+转化为Fe2+，防止Fe3+进入有机相
(4)适当提高酸的浓度、多次萃取
(5)沉锌
(6) ZnO、ZnCO3 氧化Fe2+为Fe3+，便于生成沉淀除去，同时不引入新杂质且无污染 产生的Fe3+催化H2O2分解 2.8≤pH＜6.5
(7)ZnCO3·2Zn(OH)2Δ3ZnO+CO2↑+2H2O
【分析】热溶解时得到In3+、Zn2+、Fe3+、H3AsO4、SiO2、PbSO4、SO2等，水浸得到浸渣1为SiO2、PbSO4，还原除砷时，H3AsO4与SO2生成As2O3，加入铁粉还原Fe3+，在酸性溶液中H2A2可萃取三价金属离子，再加入稀硫酸反萃取，得到In3+，加入锌粉置换得到粗In，电解精炼得到纯In；萃取后的水相中含有Zn2+、Fe2+等，加入H2O2氧化Fe2+，加入ZnO或者ZnCO3调pH得到氢氧化铁沉淀，加入碳酸氢铵溶液沉锌，再经灼烧得到活性氧化锌。
【解析】（1）根据分析知，“浸渣1”的主要成分是SiO2、PbSO4；
（2）H3AsO4转化发生反应的化学方程式是2H3AsO4+2SO2=As2O3+2H2SO4+H2O；
（3）根据分析知，加入铁粉“还原”的目的是将Fe3+转化为Fe2+，防止Fe3+进入有机相；
（4）“反萃取”中，可通过适当提高酸的浓度、多次萃取提高萃取率；
（5）“滤液2”主要成分是硫酸锌，最好进入沉锌再利用；
（6）锌与铁可以还原Fe3+，为了不引入新杂质，加入ZnO或者ZnCO3调pH得到氢氧化铁沉淀；加入H2O2的目的是将Fe2+氧化为Fe3+，便于后续通过调节pH使其沉淀除去；H2O2的使用量远大于理论计算量，可能的原因是产生的Fe3+催化H2O2分解；控制pH使Fe3+沉淀，而Zn2+不沉淀，则pH应控制的范围是2.8≤pH＜6.5；
（7）“灼烧”时，发生反应的化学方程式是ZnCO3·2Zn(OH)2Δ3ZnO+CO2↑+2H2O。
1.（2025·辽宁丹东·模拟预测）铁是人体必需的微量元素。某研究小组通过设计实验以检验菠菜中是否含有铁元素，其实验流程如图所示。下列说法错误的是
已知：固体1的主要成分是FeC2O4。
A．上述实验流程中操作①②都是过滤
B．向溶液2中加入HNO3再滴入KSCN溶液无现象，说明菠菜中的铁元素都存在于固体1中
C．向溶液3中滴加KSCN溶液后变红，说明菠菜中存在铁元素
D．反应③的离子方程式为FeC2O4+4H++NO3−=Fe3++2CO2↑+NO↑+2H2O
【答案】B
【分析】由题给流程可知，去根后的菠菜剪碎、研磨、水浸、过滤得到含有草酸亚铁的固体1和溶液1；加热溶液1得到绿色聚沉物，过滤得到固体2和溶液2；向溶液2中加入硝酸后再滴入硫氰化钾溶液无现象说明溶液2中没有铁元素；向草酸亚铁中加入稀硝酸后滴加硫氰化钾溶液，溶液变为红色说明草酸亚铁与稀硝酸反应转化为硝酸铁溶液。
【解析】上述实验流程中操作①②都是固液分离，都是过滤，故A正确；向溶液2中加入HNO3再滴入KSCN溶液无现象，说明菠菜中的铁元素不是以水溶性物质存在的，则菠菜中的铁元素可能存在于固体1和固体2中，故B错误；Fe3+遇KSCN溶液变红，向溶液3中滴加KSCN溶液后变红，说明菠菜中存在铁元素，故C正确；向草酸亚铁中加入稀硝酸后滴加硫氰化钾溶液，溶液变为红色说明草酸亚铁与稀硝酸反应转化为硝酸铁溶液，反应的离子方程式为FeC2O4+4H++NO3−=Fe3++2CO2↑+NO↑+2H2O，故D正确；故选B。
2.（2025·河南·模拟预测）以海水为原料制备的粗盐中含杂质离子Ca2+、Mg2+、SO42−，实验室中采用下列工艺流程对粗盐进行精制。下列说法正确的是
A．步骤③、④加入试剂的顺序不能调换
B．“沉淀”的主要成分为4种盐的混合物
C．该粗盐提纯的流程中最多用到3种玻璃仪器
D．步骤②、③中BaCl2溶液、NaOH溶液可以用一种试剂BaOH2溶液代替
【答案】D
【分析】粗盐加水溶解后，用稍过量的BaCl2溶液除掉SO42−，再用NaOH溶液除掉Mg2+，继续用Na2CO3溶液除掉Ca2+以及剩余的Ba2+，过滤后，向滤液中加入盐酸除掉剩余的NaOH和Na2CO3，最后通过蒸发结晶等操作得到NaCl；
【解析】步骤③、④加入试剂的顺序能调换，只要Na2CO3在BaCl2之后加入，都可以除掉剩余的Ba2+，故A错误；“沉淀”的主要成分为BaSO4、CaCO3、BaCO3和Ma(OH)2，前三者是盐，故B错误；溶解、过滤用到玻璃棒、烧杯、漏斗，蒸发结晶用到酒精灯，故C错误；BaCl2溶液、NaOH溶液可以用一种试剂BaOH2溶液代替，可以除掉Mg2+和SO42−，可以达到除杂目的，故D正确；故选D。
3.（2025·河北衡水·模拟预测）从碘的CCl4溶液中回收固体碘的流程如图所示。下列说法不正确的是
A．生成I−的反应为6OH−+3I2=5I−+IO3−+3H2O
B．操作①的分离原理与用甲苯从水中提取I2相同
C．水层中2nNa+=nI−+nIO3−
D．向滤液中加入甲苯，振荡、静置后有机层显紫色
【答案】C
【解析】碘在碱性条件下发生歧化反应生成I-和IO3-，反应方程式为6OH−+3I2=5I−+IO3−+3H2O，A正确；操作①为萃取分液，用甲苯从碘水中提取I2的分离原理也是萃取分液，B正确；由电荷守恒可知，nNa++nH+=nI-+nIO3-+nOH-，溶液呈碱性，则nNa++nH+−nOH-=nI-+nIO3-7
B．中和后的溶液中的溶质不止两种
C．实验室模拟分离湿料和母液时仅需要用到玻璃棒和漏斗
D．工业上用黄铁矿在高温下和氧气反应制备SO2时可生成磁铁矿
【答案】B
【解析】母液是结晶NaHSO3后的溶液，NaHSO3溶液中HSO3−电离大于水解显酸性（pH