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04 考向4 无机化工流程微型化设计（附答案解析）-备战2023年高考化学大二轮专题突破系列（全国通用）
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这是一份04 考向4 无机化工流程微型化设计（附答案解析）-备战2023年高考化学大二轮专题突破系列（全国通用），共12页。
无机化工流程微型化设计
【知识网络•悉考点】
【研析真题•明方向】
1．(2022·湖南卷)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Na3AlF6和CO2 D．滤液可回收进入吸收塔循环利用
2．(2022·山东卷)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( )
Fe(OH)3
Cu(OH)2
Zn(OH)2
开始沉淀pH
1.9
4.2
6.2
沉淀完全pH
3.2
6.7
8.2
A．固体X主要成分是和S；金属M为Zn B．浸取时，增大O2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
3．(2021·河北卷)BiOCl是一种具有珍珠光泽的材料，利用金属Bi制备BiOCl的工艺流程如图，下列说法错误的是( )
A．酸浸工序中分次加入稀HNO3可降低反应剧烈程度
B．转化工序中加入稀HCl可抑制生成BiONO3
C．水解工序中加入少量CH3COONa(s)可提高Bi3＋水解程度
D．水解工序中加入少量NH4NO3(s)有利于BiOCl的生成
【重温知识•固基础】
1．化工流程题的结构
化工流程选择题的结构
流程图三部分
原料预处理、核心化学反应、产品的分离与提纯
呈现模式
识图方法
箭头的意义
图1：箭头进入的是反应物(投料)，箭头出去的是生成物(产物、副产物)
图2：箭头表示反应物分步加入和生成物出来
图3：返回的箭头一般是“循环利用”的物质
2．原料处理的方法和作用
释义
研磨、雾化
将块状或颗粒状的物质磨成粉末或将液体分散成微小液滴，增大反应物接触面积，以加快反应速率或使反应更充分
目的：提高原料转化率、利用率、浸取率，提高产品的产率等
增大接触面积：固体——粉碎、研磨； 液体——喷洒； 气体——用多孔分散器等
浸取(即浸出/溶解)
向固体中加入适当溶剂或溶液，使其中可溶性的物质溶解，包括水浸取、酸溶、碱溶、醇溶等
水浸
与水接触反应或溶解，使原料变成离子进入溶液中
酸浸
在酸性溶液中使可溶性金属离子进入溶液，不溶物通过过滤除去的过程
如：用硫酸、盐酸、浓硫酸等，与酸接触反应或溶解，使可溶性金属离子进入溶液，不溶物通过过滤除去
碱浸
在碱性溶液中使两性化合物(Al2O3、ZnO等)溶解，不溶物通过过滤除去的过程
醇浸
提取有机物，常采用有机溶剂(乙醚，二氯甲烷等)浸取的方法提取有机物
浸出率
固体溶解后，离子在溶液中的含量的多少
提高浸出率的方法：适当升温(加热)、搅拌、粉碎(研磨)、增大反应物(酸、碱)的浓度
灼烧(煅烧)
改变结构和组成，使一些物质能溶解；并使一些杂质在高温下氧化、分解
如：金属(多)硫化物，使S元素SO2↑ (再钙基固硫除)；煅烧高岭土和石灰石
如：从海带中提取碘时的灼烧就是为了除去可燃性杂质，将有机碘转化为碘盐
酸作用
溶解、去氧化物(膜)、抑制某些金属离子的水解、除去杂质离子等
碱作用
去油污、去铝片氧化膜，溶解铝、二氧化硅、调节pH、促进水解(沉淀)
3．物质分离或提纯的方法
(1)调pH除杂：控制溶液的酸碱性使其中某些金属离子形成氢氧化物沉淀
①调节pH所需的物质一般应满足两点：能与H＋反应，使溶液pH值增大；不引入新杂质
②实例
a．除去CuSO4溶液中少量Fe3+，可向溶液中加入CuO、Cu(OH)2、Cu2(OH)2CO3、CuCO3，调节pH至3~4，使Fe3+转化为Fe(OH)3沉淀除去。离子方程式为：Fe3＋＋3H2OFe(OH)3＋3H＋、CuO＋2H＋===Cu2＋＋H2O
b．Mg2+ (Fe3+)：MgO、Mg(OH) 2、MgCO3
c．已知下列物质开始沉淀和沉淀完全时的pH如下表所示
物质
开始沉淀
沉淀完全
Fe(OH)3
2.7
3.7
Fe(OH)2
7.6
9.6
Mn(OH)2
8.3
9.8
若要除去Mn2＋溶液中含有的Fe2＋：先用氧化剂把Fe2＋氧化为Fe3＋，再调溶液的pH至3.7~8.3
(2)蒸发结晶：提取溶解度随温度变化不大的溶质(NaCl)
①蒸发结晶的标志：当有大量晶体出现时，停止加热，利用余热蒸干
②实例1：从NaCl溶液中获取NaCl固体
a．方法：蒸发结晶
b．具体操作：加热蒸发，当析出大量NaCl晶体时，停止加热，利用余热蒸干
③实例2：NaCl溶液中混有少量的 KNO3溶液
a．方法：蒸发结晶、趁热过滤、洗涤、干燥
b．具体操作：若将混合溶液加热蒸发一段时间，析出的固体主要是NaCl，母液中是KNO3和少量NaCl，这样就可以分离出大部分NaCl
c．趁热过滤的目的：防止KNO3溶液因降温析出，影响NaCl的纯度
(3)冷却结晶
①适用范围：提取溶解度随温度变化较大的物质(KNO3)、易水解的物质(FeCl3)或结晶水化合物(CuSO4·5H2O)
②蒸发浓缩的标志：当有少量晶体(晶膜)出现时
③实例：KNO3溶液中混有少量的 NaCl溶液
a．方法：蒸发浓缩、冷却结晶、过滤、洗涤、干燥
b．具体操作：若将混合溶液加热蒸发后再降温，则析出的固体主要是KNO3，母液中是NaCl和少量KNO3，
这样就可以分离出大部分KNO3
(4)溶解法：利用特殊溶剂把杂质溶解而除去，如Fe(Al)可用过量的NaOH溶液而除去Al
(5)晶体干燥的方法：自然晾干、滤纸吸干、在干燥器中干燥、烘干(热稳定性较好)，低温减压干燥(热稳定性差)
(6)洗涤法——常用的洗涤剂
①蒸馏水洗涤：主要适用于除去沉淀吸附的可溶性杂质
②冰水洗涤：既能洗去晶体表面的杂质离子，且能防止晶体在洗涤过程中的溶解损耗
③乙醇、有机溶剂洗涤：既能洗去晶体表面的杂质离子，且能防止晶体在洗涤过程中的溶解损耗，此外又利用有机溶剂的挥发性，除去固体表面的水分，产品易干燥
4．可循环物质的判断
(1)流程图中回头箭头的物质
(2)生产流程中后面新生成或新分离的物质(不要忽视结晶后的母液)，可能是前面某一步反应的相关物质
【题型突破•查漏缺】
1．铝一种工业制备无水氯化镁的工艺流程如下，下列说法错误的是( )
A．物质X常选用生石灰
B．工业上常用电解熔融MgCl2制备金属镁
C．“氯化”过程中发生的反应为MgO＋C＋Cl2MgCl2＋CO
D．“煅烧”后的产物中加稀盐酸，将所得溶液加热蒸发也可得到无水MgCl2
2．制取纯净CuCl2·2H2O的生产过程：用粗CuO(含少量铁)溶解在足量的稀盐酸中加热、过滤，得到CuCl2(含FeCl2)的溶液Ⅰ，对该溶液按下列步骤进行提纯。下列说法错误的是( )
A．加入的氧化剂X最好选用H2O2溶液，发生反应的离子方程式为2Fe2＋＋H2O2＋2H＋===2Fe3＋＋2H2O
B．加入的物质Y可以是氧化铜、氢氧化铜、碳酸铜、碱式碳酸铜中的任意一种
C．溶液Ⅲ在干燥的HCl氛围中加热可获得较纯净的晶体CuCl2·2H2O
D．可用KSCN溶液检验溶液Ⅰ中的Fe2＋是否完全转化为Fe3＋
3．重质二氧化锰具有优良的电化学性能，广泛应用于各类化学电源中。以硫酸锰为原料制备重质二氧化锰的工艺流程如图。下列说法错误的是( )
A．“沉锰”的主要反应为Mn2＋＋HCO===MnCO3↓＋H＋
B．“焙烧”过程在敞开、低压容器中进行效率更高
C．用少量氨水吸收“焙烧”产生的气体，所得溶液可用于“沉锰”
D．工艺中的硫酸表现酸性，高锰酸钾作氧化剂
4．亚氯酸钠(NaClO2)是一种重要的含氯消毒剂。以下是过氧化氢法生产亚氯酸钠的工艺流程图，空气起到稀释ClO2的作用，防止ClO2浓度大发生爆炸。有关说法不正确的是( )
A．加入的H2O2起氧化作用
B．吸收塔中氧化剂与还原剂的物质的量之比为2∶1
C．ClO2发生器中发生反应的离子方程式为2ClO＋SO2===2ClO2＋SO
D．操作②实验方法是重结晶
5．用TiOSO4溶液生产纳米TiO2的工艺流程如下，下列说法错误的是( )
A．在实验室中进行“操作Ⅰ”，需要的玻璃仪器有烧杯、玻璃棒、漏斗
B．“沉钛”时反应的离子方程式为TiO2＋＋2NH3·H2O===TiO(OH)2↓＋2NH
C．回收“滤液”中的(NH4)2SO4，应采用蒸发结晶法
D．纳米TiO2形成分散系时，具有较好的光线散射能力
6．从粗铜精炼的阳极泥(主要含有Cu2Te)中提取粗碲的一种工艺流程如图(已知TeO2微溶于水，易溶于强酸和强碱)，下列有关说法正确的是( )
A．“氧化浸出”时为使碲元素沉淀充分，应加入过量的硫酸
B．“过滤”用到的玻璃仪器：分液漏斗、烧杯、玻璃棒
C．“还原”时发生的离子方程式为2SO＋Te4＋＋4OH－===Te↓＋2SO＋2H2O
D．判断粗碲洗净的方法：取少量最后一次洗涤液，加入BaCl2溶液，没有白色沉淀生成
7．化工行业常用硒(Se)作催化剂，该催化剂具有反应条件温和、成本低、环境污染小、用后处理简便等优点。以铜阳极泥(主要成分为Cu2Se、Ag2Se，还含有少量Ag、Au、Pt等)为原料制备纯硒的工艺流程如图。下列说法错误的是( )
已知：①“净化除杂”时采用真空蒸馏的方法提纯硒(沸点为685 ℃)；
②焙烧后，Cu、Ag均以硫酸盐形式存在，Ksp(Ag2SO4)＝1.4×10－5；
③“浸出液”中溶质的饱和浓度不小于0.01 mol·L－1。
A．“加硫酸并焙烧”时使用的硫酸应为浓硫酸
B．“水吸收”过程得到的溶液呈酸性
C．在实验室蒸馏时，需要用到直形冷凝管
D．“浸出液”中的溶质成分不可能含有Ag2SO4
8．铈是稀土元素，氢氧化铈[Ce(OH)4]是一种重要的氢氧化物。平板电视显示屏生产过程中会产生大量的废玻璃粉末(含SiO2、Fe2O3、CeO2)，某课题组以此粉末为原料回收铈，设计实验流程如下，下列说法正确的是( )
A．过程①中发生的反应是：Fe2O3＋6H＋===2Fe2＋＋3H2O
B．过程②的反应中H2O2作氧化剂
C．CeO2是碱性氧化物，可以与盐酸反应生成盐和水
D．过程④中发生的反应为：4Ce(OH)3＋O2＋2H2O===4Ce(OH)4
9．某镍矿的主要成分为硫化镍(NiS)，含少量杂质CuS、FeS，以该镍矿制粗镍的简化流程如图，下列说法不正确的是( )
A．“废气”过量排放可引起酸雨
B．石英砂熔炼的目的是造渣除铁
C．电解制粗镍时，阳极发生的主要电极反应式为NiS－2e－===Ni2＋＋S
D．粗镍中的少量铜可用硝酸除去
【题型特训•练高分】
1．用硼镁矿(主要成分为2MgO·B2O3·H2O，含SiO2、CaCO3、铁和铝的氧化物等杂质)生产硼酸并回收硫酸镁的工艺流程如图。下列叙述不正确的是( )
A．滤渣1的主要成分为SiO2、CaSO4
B．试剂a可选用MgO
C．滤渣2仅含Fe(OH)3
D．母液经系列操作分离出晶体后，乙醇洗涤干燥可得MgSO4·H2O
2．钡盐生产过程中排出大量的钡泥[主要含有BaCO3、BaSiO3、BaSO3、Ba(FeO2)2等]，由该钡泥制取硝酸钡[Ba(NO3)2]的工艺流程如下，下列说法错误的是( ) 已知废渣中含有Fe(OH)3
A．“酸溶”时的不溶物成分主要为硅酸和硫酸钡
B．为了加快反应速率，“酸溶”时，可采取搅拌、高温等措施
C．“中和Ⅰ”加入的X可选用BaCO3
D. 废渣经过加工可用来生产油漆或涂料
3．锂离子电池的正极材料为LiMn2O4、碳粉及铝箔，某小组设计下列室温下的流程处理废旧锂离子电池的正极材料，下列离子反应方程式书写错误的是( )
A．加入过量NaOH溶液：2Al＋2OH－＋2H2O===2AlO＋3H2↑
B．LiMn2O4被氧化：4Mn2O＋O2＋4H＋===8MnO2＋2H2O
C．滤液Ⅱ加入饱和碳酸钠溶液：CO＋2Li＋===Li2CO3↓
D．滤液Ⅰ加入过量CO2：OH－＋CO2===HCO，AlO＋2H2O＋CO2===HCO＋Al(OH)3↓
4．化学工程师以湿法磷酸(含杂质 Fe3＋，Al3＋及H2SiF6等)为原料制取氯化磷酸三钠(Na3PO4·12H2O)4·NaClO产品的工艺流程如下图，下列说法不正确的是( )
A．“过程Ⅰ”需保温20 min使沉淀颗粒长大，目的是便于过滤分离
B．“过程Ⅱ”不继续用Na2CO3中和，可能是因为 Ka3(H3PO4)>Ka2(H2CO3)
C．“过程Ⅲ”水浴加热的目的是防止NaClO溶液因温度过高放出氧气
D．母液可导入至“过程Ⅲ”中循环使用
5．工业以软锰矿(主要成分是MnO2，含有SiO2、Fe2O3等少量杂质)为主要原料制备高性能的磁性材料碳酸锰(MnCO3)，其工业流程如图。下列说法错误的是( )
A．浸锰过程中Fe2O3与SO2反应的离子方程式为Fe2O3＋SO2＋2H＋===2Fe2＋＋SO＋H2O
B．过滤Ⅰ所得滤液中主要存在的金属阳离子为Mn2＋、Fe3＋和Fe2＋
C．滤渣Ⅱ的主要成分含有Fe(OH)3
D．过滤Ⅱ所得的滤液中加入NH4HCO3溶液发生反应的主要离子方程式为
Mn2＋＋2HCO===MnCO3↓＋CO2↑＋H2O
6．某同学采用硫铁矿焙烧取硫后的烧渣(主要成分为Fe2O3、SiO2、Al2O3，不考虑其他杂质)制取七水合硫酸亚铁(FeSO4·7H2O)，设计了如图流程。下列说法不正确的是( )
A．溶解烧渣时，控制适当反应温度并不断搅拌，有利于提高铁、铝浸取率
B．加入试剂X，可能发生反应的离子方程式：Fe＋2H＋===Fe2＋＋H2↑
C．加入试剂X后的溶液中可能含有离子：Fe2＋、SO、Al3＋
D．若改变方案，在溶液1中直接加NaOH至过量，得到的沉淀用硫酸溶解，其溶液经结晶分离也可得到FeSO4·7H2O
7．以铜银合金(含少量铁)废料为原料回收银和铜的工艺流程如下，下列说法正确的是( )
A．粗铜溶于过量稀硝酸，过滤、低温干燥得纯铜
B．电解时用粗银作阴极，硝酸银溶液为电解质溶液
C．用稀硫酸处理渣料时主要发生了氧化还原反应
D．从滤液B中可以提取绿矾(FeSO4·7H2O)
8．工业上，常从铜阳极泥(主要成分是Cu2Te，含少量的Ag、Au)中回收碲，其工艺流程如下(已知TeO2微溶于水，易与浓强碱、浓强酸反应)，下列叙述错误的是( )
A．合理处理阳极泥有利于保护环境和资源再利用 B．操作1、2、3均为过滤
C．上述流程中用浓硝酸代替浓盐酸可提高碲的回收率 D．可由滤渣2提取金属Ag、Au
9．钯是航天、航空高科技领域的重要材料。工业用粗钯制备高纯度钯的流程如图所示。下列说法错误的是( )
A．“酸浸”时反应的化学方程式是Pd＋6HCl(浓)＋4HNO3(浓)===H2PdCl6＋4NO2↑＋4H2O
B．“热还原”中每生成1 mol Pd，同时生成的气体的物质的量为8 mol
C．化学实验中可利用氯钯酸根离子检验溶液中是否含有NH
D．在“酸浸”过程中为加快反应速率可用浓硫酸代替浓盐酸
10．如图是实验室中制取KMnO4的流程图，已知K2MnO4呈墨绿色，下列说法中错误的是( )
A．第①步在瓷坩埚中进行，第⑥步中加热浓缩在蒸发皿中进行
B．第②步加入的MnO2做还原剂，第④步通CO2发生反应：3MnO＋2CO2===2MnO＋MnO2↓＋2CO
C．第③步分批浸取可提高浸取率
D．第⑤步加热趁热过滤，说明KMnO4的溶解度随温度变化比较大
11．某铁矿石(主要含有FeO，还含有少量Al2O3、SiO2)是我国一种重要的铁矿资源，以该铁矿石为原料制备纯度较高的铁红，其流程如图所示。下列说法错误的是( )
A．滤渣Ⅰ的主要成分为SiO2
B．酸浸液遇K3[Fe(CN)6]溶液生成蓝色沉淀的化学式为Fe[Fe(CN)6]
C．氧化时选用的试剂可以是H2O2 或NaClO溶液
D．滤渣Ⅱ转化为铁红的反应不属于氧化还原反应
12．废旧印刷电路板是一种电子废弃物，某科研小组设计如图工艺流程回收铜并制取胆矾(流程中RH为萃取剂)。下列说法正确的是( )
A．反应Ⅰ的离子方程式为Cu＋H2O2＋2NH3＋2NH===[Cu(NH3)4]2＋
B．操作②用到的主要仪器为蒸馏烧瓶
C．操作④以石墨为电极电解硫酸铜溶液，阳极产物为O2和H2SO4
D．操作⑤为蒸发浓缩、冷却结晶、过滤、热水洗涤、干燥
13．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
14．以菱镁矿(主要成分为MgCO3，含少量SiO2、Fe2O3和Al2O3)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MgO＋2NH4Cl===MgCl2＋2NH3↑＋H2O
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
【无机化工流程微型化设计】答案
【研析真题•明方向】
1．C。解析：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。
2．D。解析：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。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．D。解析：酸浸工序中分次加入稀HNO3可控制反应物浓度，降低反应剧烈程度，A说法正确；转化工序中加入NaCl可生成BiCl3，Bi3＋会水解生成BiOCl和BiONO3，加入稀HCl可抑制BiONO3的生成，提高BiOCl的产率，B说法正确；水解工序中加入少量CH3COONa(s)可使水解平衡Bi3＋＋Cl－＋H2OBiOCl＋2H＋正向移动，有利于Bi3＋水解生成BiOCl，C说法正确；水解工序中加入少量NH4NO3(s)可使C选项中的水解平衡逆向移动，不利于BiOCl的生成，D说法错误。
【题型突破•查漏缺】
1．D。解析：苦卤水中含有大量镁离子，加入生石灰，生石灰与水反应生成氢氧化钙，氢氧化钙再与镁离子反应生成氢氧化镁，生石灰来源丰富、价格便宜，常用来做沉镁的沉淀剂，A说法正确；镁为活泼金属，工业上常用电解熔融氯化镁的方法来制备金属镁，B说法正确；根据题给流程图可知，“煅烧”氢氧化镁得到氧化镁，“氯化”过程中，加入碳和氯气与氧化镁反应，生成无水氯化镁和一种气体，根据原子守恒和化合价升降可得反应的化学方程式为MgO＋C＋Cl2MgCl2＋CO，C说法正确；向“煅烧”后所得氧化镁中加稀盐酸，得到氯化镁溶液，由于镁离子会发生水解反应Mg2＋＋2H2OMg(OH)2＋2H＋，直接蒸发MgCl2溶液，生成的HCl挥发，最终得到的是氢氧化镁，而不是无水氯化镁，D说法错误。
2．D。解析：无论Fe2＋是否完全转化为Fe3＋，只要有Fe3＋生成，加入KSCN溶液后，溶液就变为红色，故D错误。
3．A。解析：“沉锰”的主要反应为Mn2＋＋2HCO===MnCO3↓＋H2O＋CO2↑，故A错误；高密度碳酸锰在焙烧时生成二氧化碳，在敞开、低压容器中可使反应充分进行，效率更高，故B正确；焙烧生成的气体为二氧化碳，用氨水吸收可生成碳酸氢铵，所得溶液可用于“沉锰”，故C正确；粗品二氧化锰中混有碳酸锰，可用硫酸溶解，被高锰酸钾氧化生成二氧化锰，故D正确。
4．A。解析：在吸收塔里二氧化氯生成亚氯酸钠，氯元素化合价由＋4变为＋3，化合价降低做氧化剂，有氧化必有还原，H2O2做还原剂起还原作用，过程中1 mol二氧化氯失去1 mol电子，H2O2生成氧气，氧元素化合价由－1价变为0价，化合价升高做还原剂，过程中1 mol H2O2得2 mol电子，根据得失电子守恒，得1 mol电子，需0.5 mol H2O2参与反应，则氧化剂与还原剂的物质的量之比为2∶1，故A错误，B正确；ClO2发生器中发生反应的离子方程式为2ClO＋SO2===2ClO2＋SO，故C正确；将粗晶体进行精制，可采用重结晶，故D正确。
5．C。解析：根据流程，沉钛时的反应为TiO2＋＋2NH3·H2O===TiO(OH)2↓＋2NH，滤液的主要成分为硫酸铵，操作Ⅰ为过滤，需要的玻璃仪器为烧杯、玻璃棒和漏斗，故A、B正确；硫酸铵溶解度随温度的变化较大，用加热浓缩、冷却结晶的方法，故C错误；纳米TiO2形成分散系时，形成胶体，胶体具有较好的光线散射能力，故D正确。
6．D。解析 由题中信息可知，TeO2微溶于水，易溶于强酸和强碱，是两性氧化物。Cu2Te与硫酸、氧气反应，生成硫酸铜和TeO2，硫酸若过量，会导致TeO2的溶解，造成原料的利用率降低，A项错误；“过滤”用到的玻璃仪器有漏斗、烧杯、玻璃棒，B项错误；Na2SO3加入溶液中进行还原得到固态碲，同时生成Na2SO4，该反应的离子方程式是2SO2－3＋Te4＋＋2H2O===Te↓＋2SO＋4H＋，C项错误；通过过滤从反应后的混合物中获得粗碲，粗碲表面附着液中含有SO，取少量最后一次洗涤液，加入BaCl2溶液，若没有白色沉淀生成，则说明洗涤干净，D项正确。
7．D。解析：稀硫酸不能将Cu2Se氧化成CuSO4和SeO2，所以用浓硫酸，故A正确；二氧化硫为酸性氧化物，溶于水后能与水反应生成亚硫酸，使溶液呈酸性，故B正确；为便于馏分的收集，所以在实验室蒸馏时，选用直形冷凝管，故C正确；当“浸出液”中溶质的饱和浓度等于0.01 mol·L－1时，c2(Ag＋)×c(SO)＝0.022×0.01＝4×10－6<1.4×10－5，“浸出液”中溶质成分含有Ag2SO4，故D错误。
8．D。解析：过程①正确的反应为Fe2O3＋6H＋===2Fe3＋＋3H2O，A错误；过程②的反应中铈的化合价降低，H2O2作还原剂生成O2，B错误；CeO2与盐酸不反应，C错误。
9．D。解析：由流程可知，高镍矿研磨浮选后得到NiS，含有CuS，可知石英砂熔炼的目的是造渣除铁；电解时阳极发生氧化反应，发生NiS－2e－===Ni2＋＋S；镍可与硝酸反应，不能用硝酸除杂，故选D。
【题型特训•练高分】
1．C。解析：加硫酸溶解只有SiO2不溶，CaCO3转化为微溶于水的CaSO4，趁热过滤，得到滤渣1的主要成分为SiO2、CaSO4，故A正确；试剂a可以是MgO调节溶液pH，除去铁离子和铝离子，不引入杂质离子，则滤渣2含Al(OH)3、Fe(OH)3，故B正确，C错误；母液经系列操作分离出晶体后，为避免晶体损耗，同时洗涤表面的杂质离子，选用乙醇洗涤干燥，减少晶体的溶解，得到MgSO4·H2O，故D正确。
2．B。解析：“酸溶”时BaSiO3与硝酸反应生成硅酸，BaSO3与硝酸反应生成BaSO4，A说法正确；由于硝酸易挥发和分解，所以不能采用高温的措施加快反应速率，B说法错误；利用BaCO3调节pH可以使溶液pH增大且不引入新的杂质，C说法正确；废渣中含有Fe(OH)3，Fe(OH)3分解得到的Fe2O3可用来生成油漆或涂料，D说法正确。
3．B。解析：正极材料中加入过量NaOH溶液，铝与NaOH溶液反应生成偏铝酸钠和氢气，离子方程式正确，故A正确；LiMn2O4难溶于水，不能拆开，正确的离子方程式为4LiMn2O4＋O2＋4H＋===8MnO2＋2H2O＋4Li＋，故B错误；滤液Ⅱ为Li2SO4溶液，加入饱和碳酸钠溶液，发生反应生成溶解度更小的碳酸锂而析出固体，离子方程式正确，故C正确；滤液Ⅰ为偏铝酸钠和NaOH的混合溶液，滤液Ⅰ中通入过量的CO2，与NaOH反应生成碳酸氢钠，与偏铝酸钠反应生成碳酸氢钠和氢氧化铝，故D正确。
4．B。解析：磷酸的酸性强于碳酸，根据流程得到Na2HPO4，因此反应方程式为H3PO4＋Na2CO3===Na2HPO4＋CO2↑＋H2O；“一次中和”后进行过滤，因此保温20 min，使沉淀颗粒长大，其目的是便于沉淀过滤除去，A正确；“二次中和”不继续用Na2CO3，可能原因是Na2CO3不与Na2HPO4反应生成Na3PO4，即Ka3(H3PO4)
6．D。解析：溶解烧渣时，适当升温和搅拌，都可加快反应速率，有利于提高铁、铝浸取率，故A正确；试剂X为铁粉，加入铁粉后，铁粉可与过量的稀硫酸发生反应，离子方程式：Fe＋2H＋===Fe2＋＋H2↑，故B正确；加入铁粉后，三价铁被还原为二价铁离子，所以溶液中可能含有离子：Fe2＋、SO、Al3＋，故C正确；溶液1中含有铁离子和铝离子，加NaOH至过量，铝离子转化为偏铝酸根，铁离子转化为氢氧化铁沉淀，所以最终得到的是硫酸铁，而不是硫酸亚铁，故D错误。
7．D。解析：流程中物质的转化如下：
铜能溶于稀硝酸，过滤、低温干燥不能得到纯铜，A项错误；电解精炼银时，粗银为阳极，纯银为阴极，B项错误；CuO、Fe2O3与稀硫酸的反应均为非氧化还原反应，C项错误；滤液B中主要含有硫酸亚铁，可用于提取FeSO4·7H2O，D项正确。
8．C。解析：阳极泥中含有贵重金属，合理处理阳极泥有利于环境保护和资源利用，A项叙述正确；根据题给流程图可知，进行操作1、2、3后得到的都是滤液和滤渣，所以操作1、2、3均为过滤，B项叙述正确；因为浓硝酸能与Ag反应，所以流程中用浓硝酸代替浓盐酸会降低碲的回收率，C项叙述错误；因为TeO2易与浓强酸反应，滤渣2中主要含有Ag、Au，故可由滤渣2提取金属Ag、Au，D项叙述正确。
9．D。解析：据题图可知，“酸浸”时反应物有Pd、浓HNO3和浓HCl，产物有NO2，“中和”过程为非氧化还原过程，说明“酸浸”后Pd的化合价应为＋4价，故Pd的存在形式为PdCl，结合电子守恒和原子守恒可知“酸浸”时反应的化学方程式为Pd＋6HCl(浓)＋4HNO3(浓)===H2PdCl6＋4NO2↑＋4H2O，故A说法正确；根据原子守恒可知，生成的气体应为HCl和NH3，每生成1 mol Pd，需消耗1 mol 氯钯酸铵，故可生成2 mol NH3和6 mol HCl，共8 mol 气体，故B说法正确；氯钯酸铵为红色沉淀，所以若某溶液中含有铵根离子，向其中滴入含有氯钯酸根离子的溶液可以生成红色沉淀，有明显现象，可以检验溶液中是否存在NH，故C说法正确；“酸浸”过程中盐酸电离出的Cl－与Pd4＋生成络合物，促使Pd转化为Pd4＋的反应正向移动，从而使Pd溶解，若换成硫酸，无法生成络合物，会使“酸浸”的效率降低，故D说法错误。
10．A。解析：瓷坩埚中含SiO2，不能用瓷坩埚加热熔融碱性物质，A项错误。
11．B。解析：铁矿石中的SiO2不与硫酸反应，故滤渣Ⅰ的主要成分为SiO2，A项正确；酸浸液中含有Fe2＋，遇K3[Fe(CN)6]溶液生成蓝色沉淀Fe3[Fe(CN)6]2，B项错误；氧化Fe2＋时可选用H2O2或NaClO溶液作氧化剂，反应原理分别为2Fe2＋＋H2O2＋2H＋===2Fe3＋＋2H2O,2Fe2＋＋ClO－＋2H＋===2Fe3＋＋Cl－＋H2O，C项正确；滤渣Ⅱ为氢氧化铁，氢氧化铁转化为铁红(Fe2O3)的反应没有化合价发生变化，属于非氧化还原反应，D项正确。
12．C。解析：双氧水具有氧化性，能氧化还原性物质Cu，反应的离子方程式为Cu＋H2O2＋2NH3＋2NH===[Cu(NH3)4]2＋＋2H2O，故A错误；操作②为萃取、分液，主要仪器为分液漏斗，故B错误；以石墨为电极电解硫酸铜溶液时，阳极上氢氧根离子放电、阴极上铜离子放电，所以阳极上生成O2，同时有大量的H＋生成，SO向阳极移动，因此阳极产物还有H2SO4，故C正确；从溶液中获取晶体采用的操作为蒸发浓缩、冷却结晶、过滤、冷水洗涤、干燥，故D错误。
13．B。解析：根据题意分析可知，吸收过程中有二氧化碳生成，A项正确；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项错误；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项正确；结合上述分析可知，中和后溶液中含Na2SO3和NaHCO3，D项正确。
14．B。解析：氯化铵溶液显酸性，与MgO反应，相当于MgO促进了氯化铵的水解，生成氨气，A项正确；氨水易分解，故沉镁时温度不可太高，B项错误；由流程图可知氨气可循环使用，沉镁过程中产生氯化铵，故氯化铵也可循环使用，C项正确；浸出过程中产生Fe(OH)3和Al(OH)3，沉镁过程中加氨水调节pH产生Mg(OH)2，利用三种离子氢氧化物Ksp的不同，使其先后沉淀而分离，D项正确。
无机化工流程微型化设计
【知识网络•悉考点】
【研析真题•明方向】
1．(2022·湖南卷)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Na3AlF6和CO2 D．滤液可回收进入吸收塔循环利用
2．(2022·山东卷)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( )
Fe(OH)3
Cu(OH)2
Zn(OH)2
开始沉淀pH
1.9
4.2
6.2
沉淀完全pH
3.2
6.7
8.2
A．固体X主要成分是和S；金属M为Zn B．浸取时，增大O2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
3．(2021·河北卷)BiOCl是一种具有珍珠光泽的材料，利用金属Bi制备BiOCl的工艺流程如图，下列说法错误的是( )
A．酸浸工序中分次加入稀HNO3可降低反应剧烈程度
B．转化工序中加入稀HCl可抑制生成BiONO3
C．水解工序中加入少量CH3COONa(s)可提高Bi3＋水解程度
D．水解工序中加入少量NH4NO3(s)有利于BiOCl的生成
【重温知识•固基础】
1．化工流程题的结构
化工流程选择题的结构
流程图三部分
原料预处理、核心化学反应、产品的分离与提纯
呈现模式
识图方法
箭头的意义
图1：箭头进入的是反应物(投料)，箭头出去的是生成物(产物、副产物)
图2：箭头表示反应物分步加入和生成物出来
图3：返回的箭头一般是“循环利用”的物质
2．原料处理的方法和作用
释义
研磨、雾化
将块状或颗粒状的物质磨成粉末或将液体分散成微小液滴，增大反应物接触面积，以加快反应速率或使反应更充分
目的：提高原料转化率、利用率、浸取率，提高产品的产率等
增大接触面积：固体——粉碎、研磨； 液体——喷洒； 气体——用多孔分散器等
浸取(即浸出/溶解)
向固体中加入适当溶剂或溶液，使其中可溶性的物质溶解，包括水浸取、酸溶、碱溶、醇溶等
水浸
与水接触反应或溶解，使原料变成离子进入溶液中
酸浸
在酸性溶液中使可溶性金属离子进入溶液，不溶物通过过滤除去的过程
如：用硫酸、盐酸、浓硫酸等，与酸接触反应或溶解，使可溶性金属离子进入溶液，不溶物通过过滤除去
碱浸
在碱性溶液中使两性化合物(Al2O3、ZnO等)溶解，不溶物通过过滤除去的过程
醇浸
提取有机物，常采用有机溶剂(乙醚，二氯甲烷等)浸取的方法提取有机物
浸出率
固体溶解后，离子在溶液中的含量的多少
提高浸出率的方法：适当升温(加热)、搅拌、粉碎(研磨)、增大反应物(酸、碱)的浓度
灼烧(煅烧)
改变结构和组成，使一些物质能溶解；并使一些杂质在高温下氧化、分解
如：金属(多)硫化物，使S元素SO2↑ (再钙基固硫除)；煅烧高岭土和石灰石
如：从海带中提取碘时的灼烧就是为了除去可燃性杂质，将有机碘转化为碘盐
酸作用
溶解、去氧化物(膜)、抑制某些金属离子的水解、除去杂质离子等
碱作用
去油污、去铝片氧化膜，溶解铝、二氧化硅、调节pH、促进水解(沉淀)
3．物质分离或提纯的方法
(1)调pH除杂：控制溶液的酸碱性使其中某些金属离子形成氢氧化物沉淀
①调节pH所需的物质一般应满足两点：能与H＋反应，使溶液pH值增大；不引入新杂质
②实例
a．除去CuSO4溶液中少量Fe3+，可向溶液中加入CuO、Cu(OH)2、Cu2(OH)2CO3、CuCO3，调节pH至3~4，使Fe3+转化为Fe(OH)3沉淀除去。离子方程式为：Fe3＋＋3H2OFe(OH)3＋3H＋、CuO＋2H＋===Cu2＋＋H2O
b．Mg2+ (Fe3+)：MgO、Mg(OH) 2、MgCO3
c．已知下列物质开始沉淀和沉淀完全时的pH如下表所示
物质
开始沉淀
沉淀完全
Fe(OH)3
2.7
3.7
Fe(OH)2
7.6
9.6
Mn(OH)2
8.3
9.8
若要除去Mn2＋溶液中含有的Fe2＋：先用氧化剂把Fe2＋氧化为Fe3＋，再调溶液的pH至3.7~8.3
(2)蒸发结晶：提取溶解度随温度变化不大的溶质(NaCl)
①蒸发结晶的标志：当有大量晶体出现时，停止加热，利用余热蒸干
②实例1：从NaCl溶液中获取NaCl固体
a．方法：蒸发结晶
b．具体操作：加热蒸发，当析出大量NaCl晶体时，停止加热，利用余热蒸干
③实例2：NaCl溶液中混有少量的 KNO3溶液
a．方法：蒸发结晶、趁热过滤、洗涤、干燥
b．具体操作：若将混合溶液加热蒸发一段时间，析出的固体主要是NaCl，母液中是KNO3和少量NaCl，这样就可以分离出大部分NaCl
c．趁热过滤的目的：防止KNO3溶液因降温析出，影响NaCl的纯度
(3)冷却结晶
①适用范围：提取溶解度随温度变化较大的物质(KNO3)、易水解的物质(FeCl3)或结晶水化合物(CuSO4·5H2O)
②蒸发浓缩的标志：当有少量晶体(晶膜)出现时
③实例：KNO3溶液中混有少量的 NaCl溶液
a．方法：蒸发浓缩、冷却结晶、过滤、洗涤、干燥
b．具体操作：若将混合溶液加热蒸发后再降温，则析出的固体主要是KNO3，母液中是NaCl和少量KNO3，
这样就可以分离出大部分KNO3
(4)溶解法：利用特殊溶剂把杂质溶解而除去，如Fe(Al)可用过量的NaOH溶液而除去Al
(5)晶体干燥的方法：自然晾干、滤纸吸干、在干燥器中干燥、烘干(热稳定性较好)，低温减压干燥(热稳定性差)
(6)洗涤法——常用的洗涤剂
①蒸馏水洗涤：主要适用于除去沉淀吸附的可溶性杂质
②冰水洗涤：既能洗去晶体表面的杂质离子，且能防止晶体在洗涤过程中的溶解损耗
③乙醇、有机溶剂洗涤：既能洗去晶体表面的杂质离子，且能防止晶体在洗涤过程中的溶解损耗，此外又利用有机溶剂的挥发性，除去固体表面的水分，产品易干燥
4．可循环物质的判断
(1)流程图中回头箭头的物质
(2)生产流程中后面新生成或新分离的物质(不要忽视结晶后的母液)，可能是前面某一步反应的相关物质
【题型突破•查漏缺】
1．铝一种工业制备无水氯化镁的工艺流程如下，下列说法错误的是( )
A．物质X常选用生石灰
B．工业上常用电解熔融MgCl2制备金属镁
C．“氯化”过程中发生的反应为MgO＋C＋Cl2MgCl2＋CO
D．“煅烧”后的产物中加稀盐酸，将所得溶液加热蒸发也可得到无水MgCl2
2．制取纯净CuCl2·2H2O的生产过程：用粗CuO(含少量铁)溶解在足量的稀盐酸中加热、过滤，得到CuCl2(含FeCl2)的溶液Ⅰ，对该溶液按下列步骤进行提纯。下列说法错误的是( )
A．加入的氧化剂X最好选用H2O2溶液，发生反应的离子方程式为2Fe2＋＋H2O2＋2H＋===2Fe3＋＋2H2O
B．加入的物质Y可以是氧化铜、氢氧化铜、碳酸铜、碱式碳酸铜中的任意一种
C．溶液Ⅲ在干燥的HCl氛围中加热可获得较纯净的晶体CuCl2·2H2O
D．可用KSCN溶液检验溶液Ⅰ中的Fe2＋是否完全转化为Fe3＋
3．重质二氧化锰具有优良的电化学性能，广泛应用于各类化学电源中。以硫酸锰为原料制备重质二氧化锰的工艺流程如图。下列说法错误的是( )
A．“沉锰”的主要反应为Mn2＋＋HCO===MnCO3↓＋H＋
B．“焙烧”过程在敞开、低压容器中进行效率更高
C．用少量氨水吸收“焙烧”产生的气体，所得溶液可用于“沉锰”
D．工艺中的硫酸表现酸性，高锰酸钾作氧化剂
4．亚氯酸钠(NaClO2)是一种重要的含氯消毒剂。以下是过氧化氢法生产亚氯酸钠的工艺流程图，空气起到稀释ClO2的作用，防止ClO2浓度大发生爆炸。有关说法不正确的是( )
A．加入的H2O2起氧化作用
B．吸收塔中氧化剂与还原剂的物质的量之比为2∶1
C．ClO2发生器中发生反应的离子方程式为2ClO＋SO2===2ClO2＋SO
D．操作②实验方法是重结晶
5．用TiOSO4溶液生产纳米TiO2的工艺流程如下，下列说法错误的是( )
A．在实验室中进行“操作Ⅰ”，需要的玻璃仪器有烧杯、玻璃棒、漏斗
B．“沉钛”时反应的离子方程式为TiO2＋＋2NH3·H2O===TiO(OH)2↓＋2NH
C．回收“滤液”中的(NH4)2SO4，应采用蒸发结晶法
D．纳米TiO2形成分散系时，具有较好的光线散射能力
6．从粗铜精炼的阳极泥(主要含有Cu2Te)中提取粗碲的一种工艺流程如图(已知TeO2微溶于水，易溶于强酸和强碱)，下列有关说法正确的是( )
A．“氧化浸出”时为使碲元素沉淀充分，应加入过量的硫酸
B．“过滤”用到的玻璃仪器：分液漏斗、烧杯、玻璃棒
C．“还原”时发生的离子方程式为2SO＋Te4＋＋4OH－===Te↓＋2SO＋2H2O
D．判断粗碲洗净的方法：取少量最后一次洗涤液，加入BaCl2溶液，没有白色沉淀生成
7．化工行业常用硒(Se)作催化剂，该催化剂具有反应条件温和、成本低、环境污染小、用后处理简便等优点。以铜阳极泥(主要成分为Cu2Se、Ag2Se，还含有少量Ag、Au、Pt等)为原料制备纯硒的工艺流程如图。下列说法错误的是( )
已知：①“净化除杂”时采用真空蒸馏的方法提纯硒(沸点为685 ℃)；
②焙烧后，Cu、Ag均以硫酸盐形式存在，Ksp(Ag2SO4)＝1.4×10－5；
③“浸出液”中溶质的饱和浓度不小于0.01 mol·L－1。
A．“加硫酸并焙烧”时使用的硫酸应为浓硫酸
B．“水吸收”过程得到的溶液呈酸性
C．在实验室蒸馏时，需要用到直形冷凝管
D．“浸出液”中的溶质成分不可能含有Ag2SO4
8．铈是稀土元素，氢氧化铈[Ce(OH)4]是一种重要的氢氧化物。平板电视显示屏生产过程中会产生大量的废玻璃粉末(含SiO2、Fe2O3、CeO2)，某课题组以此粉末为原料回收铈，设计实验流程如下，下列说法正确的是( )
A．过程①中发生的反应是：Fe2O3＋6H＋===2Fe2＋＋3H2O
B．过程②的反应中H2O2作氧化剂
C．CeO2是碱性氧化物，可以与盐酸反应生成盐和水
D．过程④中发生的反应为：4Ce(OH)3＋O2＋2H2O===4Ce(OH)4
9．某镍矿的主要成分为硫化镍(NiS)，含少量杂质CuS、FeS，以该镍矿制粗镍的简化流程如图，下列说法不正确的是( )
A．“废气”过量排放可引起酸雨
B．石英砂熔炼的目的是造渣除铁
C．电解制粗镍时，阳极发生的主要电极反应式为NiS－2e－===Ni2＋＋S
D．粗镍中的少量铜可用硝酸除去
【题型特训•练高分】
1．用硼镁矿(主要成分为2MgO·B2O3·H2O，含SiO2、CaCO3、铁和铝的氧化物等杂质)生产硼酸并回收硫酸镁的工艺流程如图。下列叙述不正确的是( )
A．滤渣1的主要成分为SiO2、CaSO4
B．试剂a可选用MgO
C．滤渣2仅含Fe(OH)3
D．母液经系列操作分离出晶体后，乙醇洗涤干燥可得MgSO4·H2O
2．钡盐生产过程中排出大量的钡泥[主要含有BaCO3、BaSiO3、BaSO3、Ba(FeO2)2等]，由该钡泥制取硝酸钡[Ba(NO3)2]的工艺流程如下，下列说法错误的是( ) 已知废渣中含有Fe(OH)3
A．“酸溶”时的不溶物成分主要为硅酸和硫酸钡
B．为了加快反应速率，“酸溶”时，可采取搅拌、高温等措施
C．“中和Ⅰ”加入的X可选用BaCO3
D. 废渣经过加工可用来生产油漆或涂料
3．锂离子电池的正极材料为LiMn2O4、碳粉及铝箔，某小组设计下列室温下的流程处理废旧锂离子电池的正极材料，下列离子反应方程式书写错误的是( )
A．加入过量NaOH溶液：2Al＋2OH－＋2H2O===2AlO＋3H2↑
B．LiMn2O4被氧化：4Mn2O＋O2＋4H＋===8MnO2＋2H2O
C．滤液Ⅱ加入饱和碳酸钠溶液：CO＋2Li＋===Li2CO3↓
D．滤液Ⅰ加入过量CO2：OH－＋CO2===HCO，AlO＋2H2O＋CO2===HCO＋Al(OH)3↓
4．化学工程师以湿法磷酸(含杂质 Fe3＋，Al3＋及H2SiF6等)为原料制取氯化磷酸三钠(Na3PO4·12H2O)4·NaClO产品的工艺流程如下图，下列说法不正确的是( )
A．“过程Ⅰ”需保温20 min使沉淀颗粒长大，目的是便于过滤分离
B．“过程Ⅱ”不继续用Na2CO3中和，可能是因为 Ka3(H3PO4)>Ka2(H2CO3)
C．“过程Ⅲ”水浴加热的目的是防止NaClO溶液因温度过高放出氧气
D．母液可导入至“过程Ⅲ”中循环使用
5．工业以软锰矿(主要成分是MnO2，含有SiO2、Fe2O3等少量杂质)为主要原料制备高性能的磁性材料碳酸锰(MnCO3)，其工业流程如图。下列说法错误的是( )
A．浸锰过程中Fe2O3与SO2反应的离子方程式为Fe2O3＋SO2＋2H＋===2Fe2＋＋SO＋H2O
B．过滤Ⅰ所得滤液中主要存在的金属阳离子为Mn2＋、Fe3＋和Fe2＋
C．滤渣Ⅱ的主要成分含有Fe(OH)3
D．过滤Ⅱ所得的滤液中加入NH4HCO3溶液发生反应的主要离子方程式为
Mn2＋＋2HCO===MnCO3↓＋CO2↑＋H2O
6．某同学采用硫铁矿焙烧取硫后的烧渣(主要成分为Fe2O3、SiO2、Al2O3，不考虑其他杂质)制取七水合硫酸亚铁(FeSO4·7H2O)，设计了如图流程。下列说法不正确的是( )
A．溶解烧渣时，控制适当反应温度并不断搅拌，有利于提高铁、铝浸取率
B．加入试剂X，可能发生反应的离子方程式：Fe＋2H＋===Fe2＋＋H2↑
C．加入试剂X后的溶液中可能含有离子：Fe2＋、SO、Al3＋
D．若改变方案，在溶液1中直接加NaOH至过量，得到的沉淀用硫酸溶解，其溶液经结晶分离也可得到FeSO4·7H2O
7．以铜银合金(含少量铁)废料为原料回收银和铜的工艺流程如下，下列说法正确的是( )
A．粗铜溶于过量稀硝酸，过滤、低温干燥得纯铜
B．电解时用粗银作阴极，硝酸银溶液为电解质溶液
C．用稀硫酸处理渣料时主要发生了氧化还原反应
D．从滤液B中可以提取绿矾(FeSO4·7H2O)
8．工业上，常从铜阳极泥(主要成分是Cu2Te，含少量的Ag、Au)中回收碲，其工艺流程如下(已知TeO2微溶于水，易与浓强碱、浓强酸反应)，下列叙述错误的是( )
A．合理处理阳极泥有利于保护环境和资源再利用 B．操作1、2、3均为过滤
C．上述流程中用浓硝酸代替浓盐酸可提高碲的回收率 D．可由滤渣2提取金属Ag、Au
9．钯是航天、航空高科技领域的重要材料。工业用粗钯制备高纯度钯的流程如图所示。下列说法错误的是( )
A．“酸浸”时反应的化学方程式是Pd＋6HCl(浓)＋4HNO3(浓)===H2PdCl6＋4NO2↑＋4H2O
B．“热还原”中每生成1 mol Pd，同时生成的气体的物质的量为8 mol
C．化学实验中可利用氯钯酸根离子检验溶液中是否含有NH
D．在“酸浸”过程中为加快反应速率可用浓硫酸代替浓盐酸
10．如图是实验室中制取KMnO4的流程图，已知K2MnO4呈墨绿色，下列说法中错误的是( )
A．第①步在瓷坩埚中进行，第⑥步中加热浓缩在蒸发皿中进行
B．第②步加入的MnO2做还原剂，第④步通CO2发生反应：3MnO＋2CO2===2MnO＋MnO2↓＋2CO
C．第③步分批浸取可提高浸取率
D．第⑤步加热趁热过滤，说明KMnO4的溶解度随温度变化比较大
11．某铁矿石(主要含有FeO，还含有少量Al2O3、SiO2)是我国一种重要的铁矿资源，以该铁矿石为原料制备纯度较高的铁红，其流程如图所示。下列说法错误的是( )
A．滤渣Ⅰ的主要成分为SiO2
B．酸浸液遇K3[Fe(CN)6]溶液生成蓝色沉淀的化学式为Fe[Fe(CN)6]
C．氧化时选用的试剂可以是H2O2 或NaClO溶液
D．滤渣Ⅱ转化为铁红的反应不属于氧化还原反应
12．废旧印刷电路板是一种电子废弃物，某科研小组设计如图工艺流程回收铜并制取胆矾(流程中RH为萃取剂)。下列说法正确的是( )
A．反应Ⅰ的离子方程式为Cu＋H2O2＋2NH3＋2NH===[Cu(NH3)4]2＋
B．操作②用到的主要仪器为蒸馏烧瓶
C．操作④以石墨为电极电解硫酸铜溶液，阳极产物为O2和H2SO4
D．操作⑤为蒸发浓缩、冷却结晶、过滤、热水洗涤、干燥
13．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
14．以菱镁矿(主要成分为MgCO3，含少量SiO2、Fe2O3和Al2O3)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MgO＋2NH4Cl===MgCl2＋2NH3↑＋H2O
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
【无机化工流程微型化设计】答案
【研析真题•明方向】
1．C。解析：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。
2．D。解析：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。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．D。解析：酸浸工序中分次加入稀HNO3可控制反应物浓度，降低反应剧烈程度，A说法正确；转化工序中加入NaCl可生成BiCl3，Bi3＋会水解生成BiOCl和BiONO3，加入稀HCl可抑制BiONO3的生成，提高BiOCl的产率，B说法正确；水解工序中加入少量CH3COONa(s)可使水解平衡Bi3＋＋Cl－＋H2OBiOCl＋2H＋正向移动，有利于Bi3＋水解生成BiOCl，C说法正确；水解工序中加入少量NH4NO3(s)可使C选项中的水解平衡逆向移动，不利于BiOCl的生成，D说法错误。
【题型突破•查漏缺】
1．D。解析：苦卤水中含有大量镁离子，加入生石灰，生石灰与水反应生成氢氧化钙，氢氧化钙再与镁离子反应生成氢氧化镁，生石灰来源丰富、价格便宜，常用来做沉镁的沉淀剂，A说法正确；镁为活泼金属，工业上常用电解熔融氯化镁的方法来制备金属镁，B说法正确；根据题给流程图可知，“煅烧”氢氧化镁得到氧化镁，“氯化”过程中，加入碳和氯气与氧化镁反应，生成无水氯化镁和一种气体，根据原子守恒和化合价升降可得反应的化学方程式为MgO＋C＋Cl2MgCl2＋CO，C说法正确；向“煅烧”后所得氧化镁中加稀盐酸，得到氯化镁溶液，由于镁离子会发生水解反应Mg2＋＋2H2OMg(OH)2＋2H＋，直接蒸发MgCl2溶液，生成的HCl挥发，最终得到的是氢氧化镁，而不是无水氯化镁，D说法错误。
2．D。解析：无论Fe2＋是否完全转化为Fe3＋，只要有Fe3＋生成，加入KSCN溶液后，溶液就变为红色，故D错误。
3．A。解析：“沉锰”的主要反应为Mn2＋＋2HCO===MnCO3↓＋H2O＋CO2↑，故A错误；高密度碳酸锰在焙烧时生成二氧化碳，在敞开、低压容器中可使反应充分进行，效率更高，故B正确；焙烧生成的气体为二氧化碳，用氨水吸收可生成碳酸氢铵，所得溶液可用于“沉锰”，故C正确；粗品二氧化锰中混有碳酸锰，可用硫酸溶解，被高锰酸钾氧化生成二氧化锰，故D正确。
4．A。解析：在吸收塔里二氧化氯生成亚氯酸钠，氯元素化合价由＋4变为＋3，化合价降低做氧化剂，有氧化必有还原，H2O2做还原剂起还原作用，过程中1 mol二氧化氯失去1 mol电子，H2O2生成氧气，氧元素化合价由－1价变为0价，化合价升高做还原剂，过程中1 mol H2O2得2 mol电子，根据得失电子守恒，得1 mol电子，需0.5 mol H2O2参与反应，则氧化剂与还原剂的物质的量之比为2∶1，故A错误，B正确；ClO2发生器中发生反应的离子方程式为2ClO＋SO2===2ClO2＋SO，故C正确；将粗晶体进行精制，可采用重结晶，故D正确。
5．C。解析：根据流程，沉钛时的反应为TiO2＋＋2NH3·H2O===TiO(OH)2↓＋2NH，滤液的主要成分为硫酸铵，操作Ⅰ为过滤，需要的玻璃仪器为烧杯、玻璃棒和漏斗，故A、B正确；硫酸铵溶解度随温度的变化较大，用加热浓缩、冷却结晶的方法，故C错误；纳米TiO2形成分散系时，形成胶体，胶体具有较好的光线散射能力，故D正确。
6．D。解析 由题中信息可知，TeO2微溶于水，易溶于强酸和强碱，是两性氧化物。Cu2Te与硫酸、氧气反应，生成硫酸铜和TeO2，硫酸若过量，会导致TeO2的溶解，造成原料的利用率降低，A项错误；“过滤”用到的玻璃仪器有漏斗、烧杯、玻璃棒，B项错误；Na2SO3加入溶液中进行还原得到固态碲，同时生成Na2SO4，该反应的离子方程式是2SO2－3＋Te4＋＋2H2O===Te↓＋2SO＋4H＋，C项错误；通过过滤从反应后的混合物中获得粗碲，粗碲表面附着液中含有SO，取少量最后一次洗涤液，加入BaCl2溶液，若没有白色沉淀生成，则说明洗涤干净，D项正确。
7．D。解析：稀硫酸不能将Cu2Se氧化成CuSO4和SeO2，所以用浓硫酸，故A正确；二氧化硫为酸性氧化物，溶于水后能与水反应生成亚硫酸，使溶液呈酸性，故B正确；为便于馏分的收集，所以在实验室蒸馏时，选用直形冷凝管，故C正确；当“浸出液”中溶质的饱和浓度等于0.01 mol·L－1时，c2(Ag＋)×c(SO)＝0.022×0.01＝4×10－6<1.4×10－5，“浸出液”中溶质成分含有Ag2SO4，故D错误。
8．D。解析：过程①正确的反应为Fe2O3＋6H＋===2Fe3＋＋3H2O，A错误；过程②的反应中铈的化合价降低，H2O2作还原剂生成O2，B错误；CeO2与盐酸不反应，C错误。
9．D。解析：由流程可知，高镍矿研磨浮选后得到NiS，含有CuS，可知石英砂熔炼的目的是造渣除铁；电解时阳极发生氧化反应，发生NiS－2e－===Ni2＋＋S；镍可与硝酸反应，不能用硝酸除杂，故选D。
【题型特训•练高分】
1．C。解析：加硫酸溶解只有SiO2不溶，CaCO3转化为微溶于水的CaSO4，趁热过滤，得到滤渣1的主要成分为SiO2、CaSO4，故A正确；试剂a可以是MgO调节溶液pH，除去铁离子和铝离子，不引入杂质离子，则滤渣2含Al(OH)3、Fe(OH)3，故B正确，C错误；母液经系列操作分离出晶体后，为避免晶体损耗，同时洗涤表面的杂质离子，选用乙醇洗涤干燥，减少晶体的溶解，得到MgSO4·H2O，故D正确。
2．B。解析：“酸溶”时BaSiO3与硝酸反应生成硅酸，BaSO3与硝酸反应生成BaSO4，A说法正确；由于硝酸易挥发和分解，所以不能采用高温的措施加快反应速率，B说法错误；利用BaCO3调节pH可以使溶液pH增大且不引入新的杂质，C说法正确；废渣中含有Fe(OH)3，Fe(OH)3分解得到的Fe2O3可用来生成油漆或涂料，D说法正确。
3．B。解析：正极材料中加入过量NaOH溶液，铝与NaOH溶液反应生成偏铝酸钠和氢气，离子方程式正确，故A正确；LiMn2O4难溶于水，不能拆开，正确的离子方程式为4LiMn2O4＋O2＋4H＋===8MnO2＋2H2O＋4Li＋，故B错误；滤液Ⅱ为Li2SO4溶液，加入饱和碳酸钠溶液，发生反应生成溶解度更小的碳酸锂而析出固体，离子方程式正确，故C正确；滤液Ⅰ为偏铝酸钠和NaOH的混合溶液，滤液Ⅰ中通入过量的CO2，与NaOH反应生成碳酸氢钠，与偏铝酸钠反应生成碳酸氢钠和氢氧化铝，故D正确。
4．B。解析：磷酸的酸性强于碳酸，根据流程得到Na2HPO4，因此反应方程式为H3PO4＋Na2CO3===Na2HPO4＋CO2↑＋H2O；“一次中和”后进行过滤，因此保温20 min，使沉淀颗粒长大，其目的是便于沉淀过滤除去，A正确；“二次中和”不继续用Na2CO3，可能原因是Na2CO3不与Na2HPO4反应生成Na3PO4，即Ka3(H3PO4)
6．D。解析：溶解烧渣时，适当升温和搅拌，都可加快反应速率，有利于提高铁、铝浸取率，故A正确；试剂X为铁粉，加入铁粉后，铁粉可与过量的稀硫酸发生反应，离子方程式：Fe＋2H＋===Fe2＋＋H2↑，故B正确；加入铁粉后，三价铁被还原为二价铁离子，所以溶液中可能含有离子：Fe2＋、SO、Al3＋，故C正确；溶液1中含有铁离子和铝离子，加NaOH至过量，铝离子转化为偏铝酸根，铁离子转化为氢氧化铁沉淀，所以最终得到的是硫酸铁，而不是硫酸亚铁，故D错误。
7．D。解析：流程中物质的转化如下：
铜能溶于稀硝酸，过滤、低温干燥不能得到纯铜，A项错误；电解精炼银时，粗银为阳极，纯银为阴极，B项错误；CuO、Fe2O3与稀硫酸的反应均为非氧化还原反应，C项错误；滤液B中主要含有硫酸亚铁，可用于提取FeSO4·7H2O，D项正确。
8．C。解析：阳极泥中含有贵重金属，合理处理阳极泥有利于环境保护和资源利用，A项叙述正确；根据题给流程图可知，进行操作1、2、3后得到的都是滤液和滤渣，所以操作1、2、3均为过滤，B项叙述正确；因为浓硝酸能与Ag反应，所以流程中用浓硝酸代替浓盐酸会降低碲的回收率，C项叙述错误；因为TeO2易与浓强酸反应，滤渣2中主要含有Ag、Au，故可由滤渣2提取金属Ag、Au，D项叙述正确。
9．D。解析：据题图可知，“酸浸”时反应物有Pd、浓HNO3和浓HCl，产物有NO2，“中和”过程为非氧化还原过程，说明“酸浸”后Pd的化合价应为＋4价，故Pd的存在形式为PdCl，结合电子守恒和原子守恒可知“酸浸”时反应的化学方程式为Pd＋6HCl(浓)＋4HNO3(浓)===H2PdCl6＋4NO2↑＋4H2O，故A说法正确；根据原子守恒可知，生成的气体应为HCl和NH3，每生成1 mol Pd，需消耗1 mol 氯钯酸铵，故可生成2 mol NH3和6 mol HCl，共8 mol 气体，故B说法正确；氯钯酸铵为红色沉淀，所以若某溶液中含有铵根离子，向其中滴入含有氯钯酸根离子的溶液可以生成红色沉淀，有明显现象，可以检验溶液中是否存在NH，故C说法正确；“酸浸”过程中盐酸电离出的Cl－与Pd4＋生成络合物，促使Pd转化为Pd4＋的反应正向移动，从而使Pd溶解，若换成硫酸，无法生成络合物，会使“酸浸”的效率降低，故D说法错误。
10．A。解析：瓷坩埚中含SiO2，不能用瓷坩埚加热熔融碱性物质，A项错误。
11．B。解析：铁矿石中的SiO2不与硫酸反应，故滤渣Ⅰ的主要成分为SiO2，A项正确；酸浸液中含有Fe2＋，遇K3[Fe(CN)6]溶液生成蓝色沉淀Fe3[Fe(CN)6]2，B项错误；氧化Fe2＋时可选用H2O2或NaClO溶液作氧化剂，反应原理分别为2Fe2＋＋H2O2＋2H＋===2Fe3＋＋2H2O,2Fe2＋＋ClO－＋2H＋===2Fe3＋＋Cl－＋H2O，C项正确；滤渣Ⅱ为氢氧化铁，氢氧化铁转化为铁红(Fe2O3)的反应没有化合价发生变化，属于非氧化还原反应，D项正确。
12．C。解析：双氧水具有氧化性，能氧化还原性物质Cu，反应的离子方程式为Cu＋H2O2＋2NH3＋2NH===[Cu(NH3)4]2＋＋2H2O，故A错误；操作②为萃取、分液，主要仪器为分液漏斗，故B错误；以石墨为电极电解硫酸铜溶液时，阳极上氢氧根离子放电、阴极上铜离子放电，所以阳极上生成O2，同时有大量的H＋生成，SO向阳极移动，因此阳极产物还有H2SO4，故C正确；从溶液中获取晶体采用的操作为蒸发浓缩、冷却结晶、过滤、冷水洗涤、干燥，故D错误。
13．B。解析：根据题意分析可知，吸收过程中有二氧化碳生成，A项正确；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项错误；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项正确；结合上述分析可知，中和后溶液中含Na2SO3和NaHCO3，D项正确。
14．B。解析：氯化铵溶液显酸性，与MgO反应，相当于MgO促进了氯化铵的水解，生成氨气，A项正确；氨水易分解，故沉镁时温度不可太高，B项错误；由流程图可知氨气可循环使用，沉镁过程中产生氯化铵，故氯化铵也可循环使用，C项正确；浸出过程中产生Fe(OH)3和Al(OH)3，沉镁过程中加氨水调节pH产生Mg(OH)2，利用三种离子氢氧化物Ksp的不同，使其先后沉淀而分离，D项正确。
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