2026届高考化学专题复习：无机化工微流程分析

专题二

常见无机物的性质与转化(热点)——无机化工微流程分析1.化工微流程中的“四线”分析(1)试剂线:分清各步加入试剂的作用,一般是为了除去杂质或进行目标元素及其化合物间的转化等。(2)操作线:分离杂质和产品需要进行的分离、提纯操作等。(3)杂质线:分清各步去除杂质的种类,杂质的去除顺序、方法及条件等。(4)产品线:工艺流程主线,关注目标元素及其化合物在各步发生的反应或进行分离、提纯的操作方法,实质是目标元素及其化合物的转化。2.化工微流程中的常见试剂与杂质(1)试剂需要掌握常见试剂的类型、作用和相关反应,也可称为反应线。常见试剂及其作用如表所示。类别常见试剂作用氧化剂KMnO4、K2Cr2O7、Cl2、HNO3、Fe3+、空气(O2)、H2O2氧化某物质以除去杂质或获得产品还原剂还原某物质以除去杂质或获得产品类别常见试剂作用酸H2SO4、HCl、HNO3利用酸溶解或除去某物质或获得产品碱NaOH、NH3·H2O利用碱溶解或除去某物质或获得产品其他氧化物(CuO、MgO)、NaF等除去某物质或得到产品

(2)杂质对于矿物质而言,测定元素组成后,即可确定杂质。常见杂质及其除杂方式如表所示。杂质的核心元素去除方式Fe、Al等金属元素调pHSiO2直接过滤除去或转化为H2SiO3Mg、Ca等金属元素利用NaF溶液,转化为氟化物沉淀Mn可以转化为氟化物沉淀,也可以转化为MnO23.原料预处理阶段各操作的目的研磨、粉碎等增大反应物的接触面积,增大反应速率,提高原料转化率、利用率、浸取率灼烧(煅烧、焙烧)除去有机物;使无机物分解为金属氧化物等,便于后续浸取、溶解浸取水浸:分离水溶性和非水溶性的物质酸浸:溶解金属、金属氧化物、调节pH促进某离子的水解而转化为沉淀碱浸:除去油污、溶解酸性氧化物、溶解铝及其化合物、调节pH等1.(2025·广东汕头一模)为解决大气污染物SO2的排放问题,某实验小组模拟工业烟气脱硫步骤,设计如下工艺流程,下列有关说法正确的是(

)A.吸收塔内发生的反应为氧化还原反应B.沉淀室内发生主要反应:Na2SO4+Ca(OH)2═2NaOH+CaSO4↓C.氧化室内每生成136gCaSO4时理论上可消耗1molO2D.流程中可循环利用的物质为NaOH溶液D

2.(2025·广东湛江二模)碘是国防、工业、农业、医药等部门和行业所依赖的重要原料,海带中含有丰富的碘元素,其以碘离子的形式存在,海带提碘的工艺流程如图所示,下列说法正确的是(

)A.“灼烧”用到的主要仪器有蒸发皿B.“氧化”时H2O2作还原剂C.“萃取”时有色层出现在下层D.“反萃取”发生的主要反应的化学方程式可能为3I2+6NaOH═5NaI+NaIO3+3H2OD

【解析】“灼烧”用到的主要仪器有坩埚,选项A不正确;“氧化”时H2O2作氧化剂,选项B不正确;苯的密度比水小,“萃取”时有色层出现在上层,选项C不正确;“反萃取”时发生歧化反应,选项D正确。3.(2025·广州阶段练习)二氧化氯(ClO2)是一种黄绿色气体,可用作无毒的绿色消毒剂。二氧化氯的制备以及由二氧化氯制备一种重要的含氯消毒剂——亚氯酸钠(NaClO2)的工艺流程如图:已知:①NaClO2的溶解度随温度升高而增大,适当条件下可结晶析出NaClO2·3H2O;②纯ClO2易分解爆炸,一般用稀有气体或空气稀释到10%以下以保证安全。下列说法正确的是(

)A.工业上的氯碱工业(制备烧碱和氯气)用的是阴离子交换膜B.“ClO2发生器”中鼓入空气的作用是将NaClO3氧化成ClO2C.上述工艺流程中,理论制备的NaClO2·3H2O与获取的H2物质的量之比为1∶3D.对NaClO2·3H2O晶体进行提纯可采取溶解、蒸发结晶、过滤、洗涤操作C

【解析】工业上的氯碱工业(制备烧碱和氯气),为防止生成的氯气与OH-接触反应,应用阳离子交换膜,A错误;由已知②可知,纯二氧化氯易分解爆炸,一般用稀有气体或空气稀释到10%以下安全,则发生器中鼓入空气的作用应是稀释二氧化氯以防止爆炸,B错误;根据电解反应:NaCl+3H2ONaClO3+3H2↑,和氯原子守恒可知,理论制备的NaClO2·3H2O与获取的H2物质的量之比为1∶3,C正确;粗晶体经过重结晶可得到纯度更高的晶体,则要得到更纯的NaClO2·3H2O晶体必须进行的操作是重结晶,D错误;故选C。4.(2024·重庆三模)氮化硅可用作耐高温、耐腐蚀材料。由石英砂和原料气(含N2和少量O2)制备Si3N4(粗硅中含Fe、Cu的单质及化合物,高温氮化时杂质未参加反应)的一种工艺流程如下图所示。下列叙述正确的是(

)A.“还原”时焦炭主要被氧化为CO2B.“高温氮化”时N2作为还原剂C.“操作X”可将原料气通过灼热的铜粉D.“酸洗”时,稀酸Y选用稀硫酸C

【解析】“还原”时SiO2与焦炭在高温下发生反应SiO2+2CSi+2CO↑,焦炭主要被氧化为CO,A错误;“高温氮化”时粗硅与氮气反应生成Si3N4,N元素的化合价降低,N2作为氧化剂,B错误;原料气中含有N2和少量的O2,O2能与Cu

反应生成CuO,N2不与Cu

反应,“操作X”可将原料气通过灼热的铜粉得到纯净的氮气,C正确;粗硅中含有少量Fe、Cu,即Si3N4

中也含有少量Fe、Cu,Cu不溶于稀硫酸,故不能用稀硫酸“酸洗”,D错误。5.(2024·合肥三模)某种以辉铜矿[Cu2S,含Fe3O4、SiO2杂质]为原料制备[Cu(NH3)4]SO4·H2O的流程如下图所示。下列说法错误的是(

)A.向溶液D中加入无水乙醇并用玻璃棒摩擦试管壁可析出目标产物B.向溶液C中加入KSCN溶液后,溶液呈红色C.煅烧过程中涉及主要反应的化学方程式为2Cu2S+5O2 4CuO+2SO3D.[Cu(NH3)4]SO4·H2O中配位原子为N原子 C

【解析】向辉铜矿中通入氧气进行煅烧,发生反应Cu2S+2O22CuO+SO2,固体B为CuO、Fe3O4和SiO2,加入硫酸,然后过滤得到含有Cu2+、Fe3+、Fe2+的溶液C,向溶液C中加入过量氨水,得到氢氧化铁沉淀、氢氧化亚铁沉淀和[Cu(NH3)4]SO4

溶液。向溶液D中加入无水乙醇,可减小溶液的极性、降低产物的溶解性,用玻璃棒摩擦试管壁可析出目标产物,A项正确;溶液C中含有Fe3+,加入KSCN

溶液后,溶液呈红色,B项正确;向辉铜矿中通入氧气进行煅烧,发生反应Cu2S+2O22CuO+SO2,C项错误;[Cu(NH3)4]SO4·H2O中配体是NH3,配位原子为N原子,D项正确。6.(2024·浙江嘉兴联考)一水硫酸四氨合铜(Ⅱ)的化学式为[Cu(NH3)4]SO4·H2O是一种重要的染料及农药中间体。某学习小组以废铜料(含少量铁及难溶性杂质)为主要原料合成该物质,合成路线如下:下列说法不正确的是(

)A.操作Ⅰ中发生的主要反应为Fe+H2O2+2H+═Fe2++2H2OB.操作Ⅱ中趁热过滤除去的是难溶性杂质和氢氧化铁C.操作Ⅲ中洗涤可用乙醇和水的混合液,干燥可采用减压干燥方式D.设计操作Ⅳ的目的是提高乙醇的利用率A

【解析】含铜废料加硫酸和双氧水,铜被氧化为硫酸铜,铁被氧化为硫酸铁,加氧化铜调节pH=4生成氢氧化铁沉淀除去铁,滤液得硫酸铜溶液,滤液中加氨水生成深蓝色硫酸四氨合铜溶液,加入乙醇,硫酸四氨合铜溶解度降低,析出[Cu(NH3)4]SO4·H2O。操作Ⅰ中铜被氧化为硫酸铜,发生的主要反应为Cu+H2O2+2H+═Cu2++2H2O,2Fe+3H2O2+6H+═2Fe3++6H2O,A错误;加氧化铜调节pH=4生成氢氧化铁沉淀,操作Ⅱ中趁热过滤除去的是难溶性杂质和氢氧化铁,B正确;硫酸四氨合铜在乙醇中的溶解度远小于在水中的溶解度,操作Ⅲ中洗涤可用乙醇和水的混合液,干燥可采用减压干燥方式,C正确;设计操作Ⅳ,乙醇循环利用,目的是提高乙醇的利用率,D正确。7.(2024·浙江镇海中学调研)以工业废铜泥[主要成分为CuS、Cu2S、Cu2(OH)2CO3,含少量Fe]为主要原料制备CuCl产品的工艺流程如下。下列说法错误的是(

)A.除杂时,应在加入稀NaOH溶液前加入稍过量的过氧化氢溶液B.在“除杂”后、“过滤”前应适当加热以保证除杂效果C.由核外电子排布知Cu(Ⅰ)比Cu(Ⅱ)稳定,但水相中少见Cu(Ⅰ)化合物的原因是Cu(Ⅰ)在水相中易歧化D.洗涤时,应当用浓盐酸洗涤以减少CuCl产品在洗涤过程中的损失D

【解析】废铜泥灼烧后将金属元素转化为可与硫酸反应的氧化物,酸浸后先加H2O2氧化Fe2+,再加NaOH稀溶液,过滤除去Fe(OH)3,往滤液中加入Na2SO3、NaCl还原后经系列操作得到氯化亚铜产品。H2O2氧化Fe2+,A正确;除杂的目的是使铁元素转化成Fe(OH)3而转化成滤渣,①H2O2目的是将Fe2+转化成Fe3+,②加NaOH稀溶液,调节溶液的pH,使Fe3+转化成Fe(OH)3沉淀,但只加入稀溶液容易形成Fe(OH)3胶体更难除杂,所以还应加热,B正确;由核外价电子排布知Cu(Ⅰ)3d10比Cu(Ⅱ)3d9稳定,但水相中少见Cu(Ⅰ)化合物的原因是Cu(Ⅰ)在水相中易歧化,C正确;CuCl在浓盐酸中易歧化,D错误。1.(2025·甘肃卷)处理某酸浸液(主要含Li+、Fe2+、Cu2+、Al3+)的部分流程如下:下列说法正确的是(

)A.“沉铜”过程中发生反应的离子方程式:2Fe+3Cu2+═3Cu+2Fe3+B.“碱浸”过程中NaOH固体加入量越多,Al(OH)3沉淀越完全C.“氧化”过程中铁元素化合价降低D.“沉锂”过程利用了Li2CO3的溶解度比Na2CO3小的性质D

2.(2025·黑吉辽蒙卷)某工厂利用生物质(稻草)从高锰钴矿(含MnO2、Co3O4和少量Fe2O3)中提取金属元素,流程如下图。已知“沉钴”温度下Ksp(CoS)=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c(Co2+)·c(S2-)=10-20.4C

【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CoS的沉淀溶解平衡,满足Q=Ksp=c(Co2+)·c(