高考化学一轮复习 课时跟踪检测十三 化学微工艺流程金属及其化合物的转化题型课.docx

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高考化学一轮复习课时跟踪检测十三化学微工艺流程金属及其化合物的转化题型课

课时跟踪检测（十三）　化学微工艺流程——金属及其化合物的转化（题型课）

1．（2021·郑州模拟）某学习小组以废催化剂（主要成分SiO2、ZnO、ZnS和CuS）为原料，制备锌和铜的硫酸盐晶体。

设计的实验方案如下：

下列说法不正确的是（　　）

A．步骤①中能溶于稀硫酸的是ZnO、ZnS

B．步骤①、③中发生的反应均为氧化还原反应

C．步骤③涉及的离子反应可能为CuS＋H2O2＋2H＋

Cu2＋＋S＋2H2O

D．步骤②和④，采用蒸发浓缩、冷却结晶，过滤后均可获取粗晶体

解析：

选B　ZnO、ZnS可与稀硫酸反应，CuS不溶于稀硫酸，故A不符合题意；①中发生的反应ZnO＋H2SO4===ZnSO4＋H2O、ZnS＋H2SO4===ZnSO4＋H2S↑不是氧化还原反应，故B符合题意；③中发生反应：

CuS＋H2O2＋H2SO4

CuSO4＋S＋2H2O，离子反应为CuS＋H2O2＋2H＋

Cu2＋＋S＋2H2O，故C不符合题意；步骤②和④均为溶液结晶得到含结晶水的晶体，则均采用蒸发浓缩、冷却结晶、过滤获得晶体，故D不符合题意。

2．（2021·烟台模拟）如今环境保护越来越受重视，某化工集团为减少环境污染，提高资源的利用率，将钛厂、氯碱厂、甲醇厂进行联合生产。

其主要生产工艺如下（FeTiO3中Ti为＋4价）：

下列叙述正确的是（　　）

A．该流程中只有“电解”“氯化”涉及氧化还原反应

B．“合成”反应中氧化剂与还原剂的物质的量之比为1∶1

C．“氯化”时反应方程式为7Cl2＋2FeTiO3＋6C===2FeCl3＋2TiCl4＋6CO（条件省略）

D．上述流程中“Mg，Ar”可用“Mg，CO2”代替

解析：

选C　由氢气合成甲醇的过程中也涉及氧化还原反应，A项错误；根据CO＋2H2―→CH3OH可以看出，氧化剂和还原剂的物质的量之比为1∶2，B项错误；根据工艺图不难看出“氯化”即氯气、钛铁矿和焦炭反应得到四氯化钛、一氧化碳和氯化铁的过程，C项正确；二氧化碳和镁会发生反应，因此不能用二氧化碳来作保护气，D项错误。

3．（2021·青岛模拟）铜的氯化物是重要的化工原料，常用作有机合成催化剂。

实验室用粗铜（含杂质Fe）制备氯化亚铜、氯化铜晶体的流程如下：

下列说法错误的是（　　）

A．固体1和固体2中Fe元素的价态相同

B．检验溶液2中的杂质离子是否除尽可以选用KSCN溶液或铁氰化钾溶液

C．试剂X可能是CuO，操作②中结晶时需要通入HCl气体

D．反应②的离子方程式为2Cu2＋＋SO2＋2H2O＋2Cl－===2CuCl↓＋SO

＋4H＋

解析：

选B　粗铜与足量的氯气反应生成氯化铜、氯化铁，即固体1；在盐酸中固体溶解，得到氯化铜和氯化铁的混合液，即溶液1；加入氧化铜或氢氧化铜调节溶液的pH，使铁离子变为氢氧化铁沉淀，则固体2为氢氧化铁、试剂X为氧化铜或氢氧化铜；氯化铜与二氧化硫反应制取氯化亚铜；通过蒸发浓缩、冷却结晶的方法得到二水合氯化铜晶体。

分析可知，固体1为氯化铜、氯化铁，固体2为氢氧化铁，其中Fe元素的价态均为＋3价，A正确；检验溶液2中的杂质Fe3＋是否除尽可以选用KSCN溶液，不能用铁氰化钾溶液，B错误；试剂X可能是CuO或氢氧化铜，操作②中结晶时防止水解程度增大，需要通入HCl气体，C正确；反应②的离子方程式为2Cu2＋＋SO2＋2H2O＋2Cl－===2CuCl↓＋SO

＋4H＋，D正确。

4．（2021·合肥模拟）工业上用铝土矿（主要成分为Al2O3，含SiO2、Fe2O3等杂质）为原料冶炼铝的工艺流程如下，对下述流程中的判断正确的是（　　）

A．试剂X为稀硫酸，沉淀中含有硅的化合物

B．反应Ⅱ中生成Al（OH）3的反应为CO2＋AlO

＋2H2O===Al（OH）3↓＋HCO

C．结合质子（H＋）的能力由弱到强的顺序是OH－>CO

>AlO

D．Al2O3熔点很高，工业上还可采用电解熔融AlCl3的方法冶炼Al

解析：

选B　由溶液乙通入过量的Y生成氢氧化铝沉淀、碳酸氢钠可知，溶液乙为偏铝酸钠溶液、气体Y为二氧化碳，故试剂X为氢氧化钠溶液，不可能为硫酸，故A错误；过量的二氧化碳与偏铝酸钠反应生成氢氧化铝沉淀与碳酸氢钠，离子方程式为CO2＋AlO

＋2H2O===Al（OH）3↓＋HCO

，故B正确；结合质子的能力越强，相应的酸提供质子的能力就越弱，其对应的酸的酸性就越弱，提供质子的能力：

HCO

>Al（OH）3>H2O，则结合质子的能力：

OH－>AlO

>CO

，故C错误；氯化铝是共价化合物，熔融时不导电，不能采用电解熔融氯化铝的方法冶炼铝，故D错误。

5．（2021·南昌模拟）轻质氧化镁和硼酸（H3BO3）都是重要的化工原料，可采用硼镁矿（含Mg2B2O5·H2O、SiO2及少量Fe2O3、Al2O3）为原料生产硼酸和轻质氧化镁，其工艺流程如图：

下列叙述错误的是（　　）

A．Fe2O3、Al2O3都不能溶于（NH4）2SO4溶液

B．进入“吸收”工序中的气体为NH3

C．若“过滤2”时调节溶液的碱性越强得到的硼酸越多

D．“沉镁”中得到的母液经加热后可返回“溶浸”工序循环使用

解析：

选C　SiO2、Fe2O3、Al2O3都不与（NH4）2SO4溶液反应，A正确；Mg2B2O5·H2O与（NH4）2SO4溶液反应，其反应方程式为2（NH4）2SO4＋Mg2B2O5·H2O＋2H2O===2MgSO4＋2NH4B（OH）4＋2NH3↑，即进入“吸收”工序中的气体为NH3，B正确；在“过滤2”时，将溶液pH调节至3.5，目的是得到硼酸，促进硼酸的析出，C错误；沉镁时，母液主要含（NH4）2SO4，还有少量的NH4HCO3，故经加热后主要成分为硫酸铵，可返回“溶浸”工序中循环使用，D正确。

6．（2021·杭州模拟）某企业以辉铜矿为原料生产碱式碳酸铜，工艺流程如下所示：

已知：

[Cu（NH3）4]2＋（aq）Cu2＋（aq）＋4NH3（aq）

根据以上工艺流程，下列说法不正确的是（　　）

A．为实现溶液C到溶液D的转化，加入过量NH3·H2O后过滤即可

B．溶液E和碳酸钠混合方式不同对产品的成分没有影响

C．在制备产品时，溶液D中不直接加入Na2CO3溶液的原因是游离的Cu2＋浓度太低

D．蒸氨过程发生总反应的化学方程式为[Cu（NH3）4]Cl2＋H2O

CuO＋2HCl↑＋4NH3↑

解析：

选B　为实现溶液C到溶液D的转化，加入过量的NH3·H2O，Cu2＋和过量的氨水形成[Cu（NH3）4]2＋，Fe3＋和氨水生成Fe（OH）3沉淀，过滤即可，故A正确；溶液E中含Cu2＋，Cu2＋和碳酸钠溶液混合制取碱式碳酸铜，若将含Cu2＋的溶液加入碳酸钠溶液中，由于碳酸钠溶液是碱性的，可生成大量的氢氧化铜而不能得到纯净的碱式碳酸铜，所以混合方式不同对产品的成分有影响。

制取碱式碳酸铜通常用碳酸钠溶液和硝酸铜溶液，控制两者的比例和反应温度以及溶液的pH，最后可得到比较纯的碱式碳酸铜，故B错误；在制备产品时，溶液D中主要含的离子是[Cu（NH3）4]2＋，游离的Cu2＋浓度太低，直接加入Na2CO3溶液，不能得到较多的产品，故C正确；溶液D中主要含有[Cu（NH3）4]2＋和Cl－，蒸氨后得到氧化铜，所以蒸氨过程发生总反应的化学方程式为[Cu（NH3）4]Cl2＋H2O

CuO＋2HCl↑＋4NH3↑，故D正确。

7．（2021·潍坊模拟）某工厂的一个生产工艺流程如图所示，下列叙述正确的是（　　）

A.该工艺流程是用来制备Fe2（SO4）3的

B．气体M是H2S

C．气体M参加的反应是化合反应

D．SO2参加反应时氧化剂和还原剂的物质的量之比是1∶1

解析：

选D　由工艺流程中的箭头指向可知，该过程中硫酸亚铁和硫酸铁可循环使用，气体M和SO2为反应物，指向流程之外的箭头只有硫酸（部分硫酸又参与循环），即硫酸铁和二氧化硫作用生成硫酸和硫酸亚铁，气体M和硫酸、硫酸亚铁作用生成硫酸铁。

根据上述分析知，该工艺流程是用来制备硫酸的，故A错误；根据反应关系知，气体M、H2SO4和FeSO4作用生成Fe2（SO4）3，Fe元素的化合价升高，M是具有氧化性的气体，如O2等，H2S具有还原性，故B错误；气体M、FeSO4溶液和硫酸作用除生成Fe2（SO4）3外，还有H2O生成，气体M参加的反应不是化合反应，故C错误；SO2参加反应时的化学方程式为SO2＋Fe2（SO4）3＋2H2O===2FeSO4＋2H2SO4，参加反应的氧化剂和还原剂的物质的量之比是1∶1，故D正确。

8．（2021·合肥模拟）某酸性工业废水中含有一定量的Fe3＋、Cu2＋、Au3＋等离子。

利用常用的酸、碱和工业生产中的废铁屑，设计如下工艺流程，从废水中回收金，并生产一定量的铁红和氧化铜。

下列说法不正确的是（　　）

A．标号①②③处发生的反应均为氧化还原反应

B．标号③处加入的相应物质是稀硝酸

C．标号①处发生的离子反应最多有三个

D．铁红的化学式为Fe2O3，工业上常用作红色颜料

解析：

选C　由工艺流程图示知，E为铁元素的离子，而A为铜、金的混合物，通过过滤将铁元素与活泼性比它弱的铜、金分离出来，因此①处加入的物质为铁屑，发生的反应为Fe＋2H＋===Fe2＋＋H2↑，2Fe3＋＋Fe===3Fe2＋，Cu2＋＋Fe===Cu＋Fe2＋，2Au3＋＋3Fe===2Au＋3Fe2＋；②处发生反应：

Fe＋2H＋===Fe2＋＋H2↑，加入稀硫酸以除去铜、金中过量的铁屑，并将过滤后的硫酸亚铁溶液与含Fe2＋的E溶液相混合；③处发生反应：

3Cu＋8H＋＋2NO

===3Cu2＋＋2NO↑＋4H2O，利用金不溶于硝酸的性质将铜与金分离开；④处发生反应：

Cu2＋＋2OH－===Cu（OH）2↓，将得到的铜离子用氢氧化钠转化为氢氧化铜沉淀，从而再受热分解为氧化铜；⑤处发生反应：

Fe2＋＋2OH－===Fe（OH）2↓，加入氢氧化钠将亚铁离子转化为氢氧化亚铁沉淀，再利用空气将其转化为氢氧化铁沉淀，最终受热分解为铁红（氧化铁）。

根据上述分析可知，①为铁屑，②为稀硫酸，③为稀硝酸，④为NaOH，⑤为NaOH。

A中含有Fe、Cu、Au，B中含有Cu、Au，C为Cu（NO3）2，D为Cu（OH）2，E中含有FeSO4，F中为Fe（OH）3。

由以上分析可知，标号①②③处发生的反应均有元素化合价的变化，均为氧化还原反应，A正确；标号③处加入的相应物质是稀硝酸，目的是分离铜和金单质，B正确；由以上分析可知，标号①处发生的离子反应有Fe＋2H＋===Fe2＋＋H2↑，2Fe3＋＋Fe===3Fe2＋，Cu2＋＋Fe===Cu＋Fe2＋，2Au3＋＋3Fe===2Au＋3Fe2＋，最多有四个，C错误；Fe2O3的俗名是铁红，工业上常用作红色颜料，D正确。

9．以硫铁矿（主要成分为FeS2）为原料制备氯化铁晶体（FeCl3·6H2O）的工艺流程如下。

下列说法不正确的是（　　）

A．酸溶过程使用的酸也可以是硝酸，且过量

B．为了防止污染，焙烧过程中产生的SO2要回收利用

C．通氯气的目的是氧化Fe2＋

D．由FeCl3·6H2O制取无水FeCl3需要在氯化氢的气流中加热

解析：

选A　本题考查氯化铁晶体的制备流程分析。

若酸溶过程用过量硝酸，则会引入NO

，A错误；SO2是一种污染气体，必须回收利用，B正确；通入Cl2的目的是将Fe2＋全部氧化为Fe3＋，C正确；为了防止Fe3＋水解，由FeCl3·6H2O制取无水FeCl3时需要在HCl的气流中加热，D正确。

10．（2021·烟台模拟）MnO2和Zn是制造普通干电池的重要原料，现用软锰矿（主要成分为MnO2）和闪锌矿（主要成分为ZnS）制备MnO2和Zn的工艺流程如图。

下列说法错误的是（　　）

A．干电池是一种将化学能转变为电能的装置

B．原料硫酸可以循环使用，且可用盐酸代替硫酸进行酸溶

C．酸溶时ZnS作还原剂，操作1为过滤

D．通电电解时MnO2在阳极处生成，电极反应为Mn2＋－2e－＋2H2O===MnO2＋4H＋

解析：

选B　干电池是一次电池，能将化学能转变为电能，A正确；盐酸具有还原性，电离产生的Cl－会被MnO2氧化生成有毒气体Cl2，影响Mn2＋的电解，因此不能用盐酸代替硫酸使用，B错误；ZnS、MnO2、H2SO4发生氧化还原反应，生成ZnSO4、MnSO4、S及H2O，ZnS作还原剂，反应中S被氧化生成难溶于水的S单质，ZnSO4、MnSO4溶解在水中，所以操作1是分离难溶性固体与可溶性液体混合物的操作，名称为过滤，C正确；通电时Mn2＋在阳极失去电子被氧化成MnO2，电极反应为Mn2＋－2e－＋2H2O===MnO2＋4H＋，D正确。

11．从银铜合金切割废料中回收银并制备铜化工产品的工艺流程如下：

注：

Al（OH）3和Cu（OH）2开始分解的温度分别为450℃和80℃。

（1）加快渣料（含少量银）溶于稀H2SO4的速率的措施有_______________________

_________________________________________________（写出两种）。

（2）滤渣A与稀HNO3反应，产生的气体在空气中迅速变为红棕色，滤渣A与稀HNO3反应的离子方程式为____________________________________________。

（3）固体B的组成为________________；在生成固体B的过程中，需控制NaOH的加入量，若NaOH过量，则因过量发生的反应的离子方程式为___________________________

_________________________________________________________。

（4）完成煅烧过程中一个反应的化学方程式：

CuO＋____Al2O3

____CuAlO2＋____↑。

（5）硫酸铜溶液可用于浸取硫铁矿中的铁元素，浸取时发生复杂的氧化还原反应。

反应体系中除CuSO4和FeS2外，还有H2SO4、Cu2S、FeSO4和H2O，下列对该反应的分析不正确的是________（填字母）。

A．氧化剂为CuSO4和FeS2

B．反应后溶液的pH降低

C．每转移2mol电子消耗3molCuSO4

D．被氧化的FeS2只占总量的30%

解析：

（1）提高酸浸速率的方法有搅拌、将渣料粉碎、适当升温、适当增大稀硫酸浓度等。

（2）滤渣A与稀硝酸反应生成的气体在空气中迅速变成红棕色，说明滤渣A与稀硝酸反应生成了NO气体，由流程图可知A为银，反应的离子方程式为3Ag＋4H＋＋NO

===3Ag＋＋NO↑＋2H2O。

（3）NaOH与Al2（SO4）3、CuSO4反应生成Al（OH）3、Cu（OH）2，由Al（OH）3、Cu（OH）2的分解温度可知，煮沸时Cu（OH）2分解，Al（OH）3不分解，则固体B的组成为CuO和Al（OH）3；若NaOH过量，则Al（OH）3会与NaOH反应生成NaAlO2和H2O。

（4）反应前CuO中Cu的化合价为＋2，反应后CuAlO2中Cu为＋1价，反应过程中铝元素的化合价不变，则只能是氧元素被氧化生成O2，根据得失电子守恒、原子守恒可知，反应的化学方程式为4CuO＋2Al2O3

4CuAlO2＋O2↑。

（5）由题意可知，硫酸铜得电子，作氧化剂，FeS2一部分被氧化成FeSO4，作还原剂，一部分被还原成Cu2S，作氧化剂，化学方程式为14CuSO4＋5FeS2＋12H2O===7Cu2S＋5FeSO4＋12H2SO4，氧化剂为CuSO4、FeS2，A项正确；反应后有H2SO4生成，溶液pH降低，B项正确；反应中每消耗14molCuSO4，转移21mol电子，则每转移2mol电子消耗

mol硫酸铜，C项错误；5molFeS2参加反应，被氧化的FeS2为1.5mol，占总量的30%，D项正确。

答案：

（1）搅拌、将渣料粉碎、适当升温、适当增大稀H2SO4的浓度等（任写两条）

（2）3Ag＋4H＋＋NO

===3Ag＋＋NO↑＋2H2O

（3）Al（OH）3和CuO　Al（OH）3＋OH－===AlO

＋2H2O

（4）4　2　4　O2　（5）C

12．（2021·昆明模拟）我国是世界上最早制得和使用金属锌的国家，一种以闪锌矿（ZnS，含有SiO2和少量FeS、CdS、PbS杂质）为原料制备金属锌的流程如图所示：

相关金属离子[c0（Mn＋）＝0.1mol·L－1]形成氢氧化物沉淀的pH范围如下：

金属离子

Fe3＋

Fe2＋

Zn2＋

Cd2＋

开始沉淀的pH

1.5

6.3

6.2

7.4

沉淀完全的pH

2.8

8.3

8.2

9.4

回答下列问题：

（1）焙烧过程中主要反应的化学方程式为___________________________________

________________________________________________________________________。

（2）滤渣1的主要成分除SiO2外还有________；氧化除杂工序中ZnO的作用是________________________________________________________________________，

若不通入氧气，其后果是___________________________________________________。

（3）溶液中的Cd2＋可用锌粉除去，还原除杂工序中反应的离子方程式为____________

____________________________________________________________。

（4）电解硫酸锌溶液制备单质锌时，阴极的电极反应式为________________________

________________________________________________；

沉积锌后的电解液可返回________工序继续使用。

解析：

（1）由于闪锌矿的主要成分是ZnS，因此焙烧过程中主要反应的化学方程式为2ZnS＋3O2

2ZnO＋2SO2。

（2）由于硫酸铅不溶于水，因此滤渣1的主要成分除SiO2外还有PbSO4；要除去铁离子，需要调节溶液的pH，又因为不能引入新杂质，所以需要利用氧化锌调节pH，即氧化除杂工序中ZnO的作用是调节溶液的pH。

根据表中数据可知沉淀亚铁离子的pH较大，所以若不通入氧气，其后果是无法除去杂质Fe2＋。

（3）溶液中的Cd2＋可用锌粉除去，反应的离子方程式为Zn＋Cd2＋===Zn2＋＋Cd。

（4）电解硫酸锌溶液制备单质锌时，阴极发生得到电子的还原反应，因此阴极是锌离子放电，则阴极的电极反应式为Zn2＋＋2e－===Zn；阳极是氢氧根离子放电，破坏水的电离平衡，产生氢离子，所以电解后还有硫酸产生，因此沉积锌后的电解液可返回溶浸工序继续使用。

答案：

（1）2ZnS＋3O2

2ZnO＋2SO2　

（2）PbSO4　调节溶液的pH　无法除去杂质Fe2＋　（3）Zn＋Cd2＋===Zn2＋＋Cd　（4）Zn2＋＋2e－===Zn　溶浸