人教版高三化学一轮复习讲练测试题及答案第十二章　第54讲　无机化工流程题的解题策略(一)

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1.常考无机化工流程的呈现形式
2.读图要领
(1)箭头：进入的是投料(反应物)，出去的是含产品中元素的物质(流程方向)、副产物或杂质(支线方向)。
(2)三线：出线和进线均表示物料流向或操作流程，可逆线表示物质循环。
3.流程图中主要环节的分析
(1)原料的预处理
①溶解：通常用酸溶，如用硫酸、盐酸等。
②灼烧、焙烧、煅烧：改变结构，使一些物质能溶解，并使一些杂质在高温下氧化、分解。
③审题时要“瞻前顾后”，注意物质性质及反应原理的前后联系。
(2)核心反应——陌生方程式的书写
①氧化还原反应：熟练应用氧化还原反应规律判断产物，并根据化合价升降相等原则配平。
②非氧化还原反应：结合物质性质和反应实际判断产物。
(3)常用的分离方法
①过滤：分离难溶物和易溶物，根据特殊需要采用趁热过滤或者抽滤等方法。
②萃取和分液：利用溶质在互不相溶的溶剂里的溶解度不同提取、分离物质，如用CCl4或苯萃取溴水中的溴。
③蒸发结晶：提取溶解度随温度变化不大的溶质，如从溶液中提取NaCl。
④冷却结晶：提取溶解度随温度变化较大的溶质、易水解的溶质或结晶水合物，如KNO3、FeCl3、CuCl2、CuSO4·5H2O、FeSO4·7H2O等。
⑤蒸馏或分馏：分离沸点不同且互溶的液体混合物，如分离乙醇和甘油。
⑥冷却法：利用气体液化的特点分离气体，如合成氨工业采用冷却法分离平衡体系混合气体中的NH3。
一、调控化学反应速率提高效率
1.向铬铁矿(FeCr2O4)中通入O2进行焙烧，焙烧时气体与矿料逆流而行，目的是 。
答案 增大反应物接触面积，提高化学反应速率
2.将催化剂负载在玻璃棉上而不直接平铺在玻璃管中，目的是 。
答案 增大接触面积，提高催化效果，加快反应速率
3.向金属Bi中加入稀HNO3酸浸，过程中分次加入稀HNO3可降低反应剧烈程度，其原理是
。
答案 控制稀HNO3的用量，防止放热反应温度过高，降低反应剧烈程度，使HNO3充分反应，防止挥发
解析 强调分次加入对反应的影响：①控制用量，防止过量发生副反应；②降低反应剧烈程度；③防止放热反应温度过高，造成副反应的发生，以及物质的挥发、分解。
4.[2024·新课标卷，27(1)(2)]钴及其化合物在制造合金、磁性材料、催化剂及陶瓷釉等方面有着广泛应用。一种从湿法炼锌产生的废渣(主要含C、Zn、Pb、Fe的单质或氧化物)中富集回收得到含锰高钴成品的工艺如下：
(1)“酸浸”前废渣需粉碎处理，目的是 ；“滤渣1”中金属元素主要为 。
(2)“过滤1”后的溶液中加入MnO2的作用是 。取少量反应后的溶液，加入化学试剂 检验 ，若出现蓝色沉淀，需补加MnO2。
答案 (1)增大固液接触面积，加快酸浸速率，提高浸取效率 Pb (2)将溶液中的Fe2+氧化为Fe3+，以便在后续调pH时除去Fe元素 K3[Fe(CN)6]溶液 Fe2+
解析 由题中信息可知，用硫酸处理含有C、Zn、Pb、Fe的单质或氧化物的废渣，得到含有C2+、Zn2+、Fe2+、Fe3+、SO42−等离子的溶液，Pb的单质或氧化物与硫酸反应生成难溶的PbSO4，则“滤渣1”为PbSO4；向滤液中加入MnO2将Fe2+氧化为Fe3+，MnO2被还原为Mn2+，加入ZnO调节pH=4，Fe3+完全转化为Fe(OH)3沉淀，“滤渣2”的主要成分为Fe(OH)3，滤液中的金属离子主要是C2+、Zn2+和Mn2+；最后“氧化沉钴”，加入强氧化剂KMnO4，将溶液中C2+氧化为C3+，在pH=5时C3+形成C(OH)3沉淀，而KMnO4则被还原为MnO2，KMnO4还会与溶液中的Mn2+发生归中反应生成MnO2，得到C(OH)3和MnO2的混合物，“除钴液”中主要含有ZnSO4、K2SO4，据此解答。
5.[2024·北京，18(1)(2)]利用黄铜矿(主要成分为CuFeS2，含有SiO2等杂质)生产纯铜，流程示意图如下。
(1)矿石在焙烧前需粉碎，其作用是 。
(2)(NH4)2SO4的作用是利用其分解产生的SO3使矿石中的铜元素转化为CuSO4。(NH4)2SO4发生热分解的化学方程式是 。
答案 (1)增大接触面积，加快反应速率，使反应更充分 (2)(NH4)2SO42NH3↑+SO3↑+H2O
解析 (2)(NH4)2SO4不稳定，易分解，产物中有NH3和SO3，发生热分解的化学方程式为(NH4)2SO42NH3↑+SO3↑+H2O。
二、结晶与分离提纯操作应用
6.由硫酸铁与硫酸铵的混合溶液，通过 操作，经干燥得到硫酸铁铵晶体[NH4Fe(SO4)2·12H2O]样品。
答案 加热浓缩、冷却结晶、过滤、洗涤
7.过滤得到乙酰水杨酸结晶粗品，该固体经纯化得白色的乙酰水杨酸晶体，采用的“纯化”方法为 。
答案 重结晶
8.以碳酸氢铵和氯化钠为原料制备碳酸钠，并测定产品中少量碳酸氢钠的含量，过程如下：
已知：(i)当温度超过35 ℃时，NH4HCO3开始分解。
(ii)相关盐在不同温度下的溶解度(g/100 g H2O)如表所示：
晶体A的化学式为 ，晶体A能够析出的原因是 。
答案 NaHCO3 在30~35 ℃时NaHCO3的溶解度最小(答案合理即可)
9.(2026·内蒙古包头模拟)碘化镍(NiI2)在二维形式上具有“多铁性”，某小组以废镍催化剂(主要成分是Ni，含少量Zn、Fe、CaO、SiO2等杂质)为原料制备碘化镍的流程如下：
(1)滤渣1的成分是CaSO4、 (填化学式)。滤渣2经过洗涤、干燥、 (填操作名称)可制铁红。
(2)“萃取”中，萃取剂的密度小于1 g·cm-3，若在实验室中分离萃取液，具体操作是 。
答案 (1)SiO2 灼烧
(2)取下分液漏斗塞子，旋开活塞，放出下层液体，待下层液体刚好放完，立即关闭活塞，从上口倒出萃取液
解析 (1)SiO2不溶于硫酸，CaSO4微溶于水，所以滤渣1的成分是CaSO4、SiO2。“除铁”时，加入NaClO溶液将Fe2+氧化为Fe(OH)3除去，故滤渣2是Fe(OH)3，经过洗涤、干燥、灼烧可制铁红。(2)“萃取”中，萃取剂的密度小于1 g·cm-3，萃取液在上层，若在实验室中分离萃取液，具体操作是取下分液漏斗塞子，旋开活塞，放出下层液体，待下层液体刚好放完，立即关闭活塞，从上口倒出萃取液。
三、温度控制与归因分析
10.(2025·上海，四节选)工业从低品位锗矿中提取精锗，使用分步升温的方法：
锗矿中含有H2O、煤焦油、As2O3等杂质，相关物质的熔沸点如表所示：
(3)使用分步升温的原因是 。
(4)如图为在不同温度下，使用不同浓度的NaH2PO2·H2O真空还原时，Ge元素的萃出率变化，真空还原采用的最佳温度及浓度为 。
A.1 000 ℃，2.5%B.1 000 ℃，5.0%
C.1 100 ℃，2.5%D.1 200 ℃，2.5%
答案 (3)氧化焙烧阶段：选择600~700 ℃可以将煤焦油等杂质尽可能除去的同时将Ge元素转化为GeO2，便于后续得到纯净的GeO气体；真空还原阶段：选择1 000~1 200 ℃能将GeO2转化为较纯净的GeO气体升华蒸出，以便得到高纯度的Ge
(4)C
解析 (4)1 100 ℃、NaH2PO2·H2O浓度为2.5%时，Ge元素的萃出率已经较高，再升高温度或增大浓度，Ge元素的萃出率变化不大，故采用的最佳温度及浓度为1 100 ℃、2.5%。
11.[2025·安徽，15(2)(4)(5)]某含锶(Sr)废渣主要含有SrSO4、SiO2、CaCO3、SrCO3和MgCO3等，一种提取该废渣中锶的流程如下所示。
已知25 ℃时，Ksp(SrSO4)=10-6.46，Ksp(BaSO4)=10-9.97。回答下列问题：
(2)“浸出液”中主要的金属离子有Sr2+、 (填离子符号)。
(4)其他条件相同时，盐浸2 h，浸出温度对锶浸出率的影响如图甲所示。随温度升高锶浸出率增大的原因是 。
(5)“浸出渣2”中主要含有SrSO4、 (填化学式)。
答案 (2)Ca2+、Mg2+
(4)温度升高，SrSO4溶解度增大，反应速率加快 (5)SiO2、BaSO4
解析 (2)稀盐酸“酸浸”时，该废渣中的碳酸盐溶解，故“浸出液”中的金属离子除Sr2+外，还有Ca2+、Mg2+。(5)“酸浸”“盐浸”两个操作中，SiO2均不能被浸出，“盐浸”时生成BaSO4，故“浸出渣2”中包括SrSO4、SiO2、BaSO4。
12.[2022·福建，11(3)]以某电厂的粉煤灰为原料(主要含SiO2、Al2O3和CaO等)提铝的部分工艺流程如下：
“沉铝”时，体系中三种物质的溶解度曲线如下图所示，加入K2SO4沉铝的目的是 ，
“沉铝”的最佳方案为 。
答案 使更多的铝元素转化为晶体析出，同时保证晶体纯度 加热溶解再冷却结晶
解析 根据“沉铝”体系中低温下KAl(SO4)2·12H2O溶解度最小，更容易析出，加入K2SO4沉铝的目的是使更多的铝元素转化为KAl(SO4)2·12H2O析出，同时保证晶体纯度；KAl(SO4)2·12H2O溶解度受温度影响较大，“沉铝”的最佳方案为加热溶解再冷却结晶。
13.Li4Ti5O12和LiFePO4都是锂离子电池的电极材料，可利用钛铁矿(主要成分为FeTiO3，还含有少量MgO、SiO2等杂质)来制备，工艺流程如图：
(1)“酸浸”实验中，铁的浸出率结果如图所示。由图可知，当铁的浸出率为70%时，所采用的实验条件为 。
(2)TiO2·xH2O沉淀与双氧水、氨水反应40 min所得实验结果如下表所示：
分析40 ℃时TiO2·xH2O转化率最高的原因 。
答案 (1)100 ℃、2 h，90 ℃、5 h
(2)低于40 ℃，TiO2·xH2O转化反应速率随温度升高而增加，超过40 ℃，双氧水分解与氨气逸出导致TiO2·xH2O转化反应速率下降
四、调pH或加沉淀剂沉淀金属离子问题
14.[2025·湖北，16(3)(4)(5)(6)]氟化钠是一种用途广泛的氟化试剂，通过以下两种工艺制备：
Ⅰ.
Ⅱ.
已知：室温下，TiO2是难溶酸性氧化物，CaTiO3的溶解度极低。20 ℃时，NaF的溶解度为4.06 g/100 g水，温度对其溶解度影响不大。
回答下列问题：
(3)工艺Ⅰ中研磨引起的固相反应为CaF2+2NaOH===Ca(OH)2+2NaF。分析沉淀的成分，测得反应的转化率为78%。水浸分离，NaF的产率仅为8%。
①工艺Ⅰ的固相反应 (填“正向”或“逆向”)进行程度大。
②分析以上产率变化，推测溶解度S(CaF2) (填“>”或“