2026届高考化学一轮复习周测卷 第6周 化学工业流程（含解析）

第6周 化学工业流程
时间：35分钟 总分：50分
单项选择题（每小题3分，共24分。每小题只有一个选项符合题目要求）
1.高磷鲕状赤铁矿(主要含有Fe2O3，含少量Al2O3、CaO、SiO2等)是我国一种重要的沉积型铁矿资源，以高磷鲕状赤铁矿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．铁红可用作油漆、油墨、建筑物的着色剂
B．酸浸液遇K3[Fe(CN)6]溶液生成蓝色沉淀
C．洗涤滤渣时要用玻璃棒不断搅拌
D．氧化时选用的试剂可以是H2O2、NaClO溶液
2.用废铁屑制备磁性氧化铁(Fe3O4)，制取过程如图：
下列说法不正确的是(　　)
A．浸泡过程中适当加热并搅拌效果更好
B．检验溶液A中的Fe3＋可以用KSCN溶液
C．加H2O2时发生反应的离子方程式为H2O2＋2Fe2＋＋2H＋===2Fe3＋ ＋2H2O
D．制备Fe3O4的反应Fe2＋＋2Fe3＋＋8OH－Fe3O4＋4H2O是氧化还原反应
3.工业用铜矿石(主要成分为CuS、CuO)制取胆矾的主要流程如图所示。下列说法错误的是(　　)
A.气体X为SO2
B.操作a为蒸发浓缩、冷却结晶、过滤
C.流程中的反应涉及氧化还原反应
D.用流程中的硫酸浸出铜渣,不需要补充硫酸
4.(2023福建泉州模拟)镓及其化合物可用于制取第三代半导体材料。Ga与Al同主族,化学性质相似。从某金属废渣(主要含Ga2O3、Fe2O3)中提取镓并制备GaN的工艺流程如下:
下列说法错误的是(　　)
A.“碱浸”时发生反应Ga2O3+2NaOH+3H2O2Na[（GaOH）4]
B.滤渣的主要成分为Fe(OH)3
C.“电解”中金属Ga在阴极析出
D.制备GaN的反应中,NH3为氧化剂
5.（2023·河北邯郸十校联考）工厂的工业废水中含有大量的FeSO4和较多的Cu2+。某兴趣小组模拟工业从该废水中回收金属铜,并制备Fe(OH)SO4,流程如下:
下列说法不正确的是 (　)
A.操作1和操作2均为过滤
B.甲为铁粉,乙为稀硫酸
C.往溶液1与溶液2中加入NaNO2反应生成NO,欲制备1.5 mol Fe(OH)SO4,理论上至少需要1.5 mol NaNO2
D.取少量产品Fe(OH)SO4溶于盐酸,滴入酸性KMnO4溶液,若紫红色褪去,则产品中含Fe2+
6.(2023湖北襄阳五校联考)如图是工业利用菱镁矿MgCO3(含杂质Al2O3、FeCO3)制取镁的工艺流程。
下列说法不正确的是(　　)
A.菱镁矿送入酸浸池前需要粉碎,其目的是提高酸浸速率
B.“氧化池”中通入的Cl2可用H2O2溶液代替
C.沉淀混合物的主要成分是Fe(OH)3和Al(OH)3
D.工业上采用电解MgCl2溶液的方法制取金属镁
7.铁是人体不可缺少的微量元素,硫酸亚铁晶体(FeSO4·7H2O)在医药上作补血剂。某课外小组测定该补血剂(每片b g)中铁元素的含量,实验步骤如下:
图K10-3
下列相关说法不正确的是 (　)
A.步骤②中H2O2的作用是使Fe2+完全被氧化为Fe3+
B.步骤③所加氨水量不足,会造成铁元素含量偏低
C.步骤④灼烧不充分,会造成铁元素含量偏低
D.若实验无损耗,则每片补血剂含铁元素的质量分数为×100%
二、非选择题（共26分）
8.（8分）胆矾(CuSO4·5H2O)是一种重要化工原料。某研究小组以生锈的铜屑为原料[主要成分是Cu,含有少量的油污、CuO、CuCO3、Cu(OH)2]制备胆矾。流程如下。
回答问题:
(1)步骤①的目的是　　　　　　。
(2)步骤②中,若仅用浓H2SO4溶解固体B,将生成　　　　(填化学式)污染环境。
(3)步骤②中,在H2O2存在下Cu溶于稀H2SO4,反应的化学方程式为　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。
(4)经步骤④得到的胆矾,不能用水洗涤的主要原因是　 。
(5)实验证明,滤液D能将I-氧化为I2。
ⅰ.甲同学认为不可能是步骤②中过量H2O2将I-氧化为I2,理由是 　 。
ⅱ.乙同学通过实验证实,只能是Cu2+将I-氧化为I2,写出乙同学的实验方案及结果: 　(不要求写具体操作过程)。
9.（10分）某化学小组用部分氧化的FeSO4为原料，以萃取剂X(甲基异丁基甲酮)萃取法制取高纯氧化铁(Fe2O3)，并进行铁含量的测定。主要操作步骤如下：
已知：①在较高的盐酸浓度下，Fe3＋能溶解于甲基异丁基甲酮，当盐酸浓度降低时，该化合物解离。
②3DDTC-NH4＋Fe3＋===(DDTC)3-Fe↓＋3NH。
请回答下列问题：
(1)写出加入试剂a发生反应的离子方程式：________________________________________。
(2)溶液中加入萃取剂X，转移至分液漏斗中，塞上玻璃塞振摇，振摇几次后需打开分液漏斗的______________放气；为提高萃取率和产品产量，实验时应进行的操作是_______________。
(3)可作反萃取的萃取剂Y的最佳试剂是(填试剂名称)________。
(4)操作A为________、________、________。产品处理时，温度对产品的纯度有很大影响。已知温度对产物纯度的影响如图所示，则温度最好控制在________ ℃。
(5)现准确称取4.000 g样品，经酸溶、还原为Fe2＋，在容量瓶中配成100 mL溶液，用____________(填仪器名称)移取25.00 mL溶液于锥形瓶中，用0.100 0 mol·L－1的K2Cr2O7溶液进行滴定，消耗K2Cr2O7溶液20.60 mL。产品中铁的含量为________(假设杂质不与K2Cr2O7反应)。
10.（8分）砷化镓作为二代半导体材料,有半导体贵族之称。从砷化镓废料(主要成分为GaAs、Fe2O3、SiO2、CaCO3)中回收砷和镓的工艺流程如图:
已知镓与铝性质相似。
(1)“碱浸”时温度不能过高的原因是 　。
(2)“滤渣Ⅱ”的成分为　　　　　(写名称)。
(3)写出“碱浸”时砷化镓与氢氧化钠、过氧化氢溶液反应的化学方程式:　 。
(4)写出“中和”沉镓的离子方程式: 　。
(5)由“中和”后的“滤液”得到Na3AsO4·12H2O晶体的操作为　　　　、　　　　　、　　　　　、洗涤、低温干燥。
(6)“旋流电积”时若用惰性电极电解3 L Ga2(SO4)3水溶液得到金属镓0.01 mol,则电解后溶液的pH为　　　　　(假定电解过程中溶液的体积不变)。
第6周 参考答案
1.C　铁红的主要成分是氧化铁，为红棕色，可用作油漆、油墨、建筑物的着色剂，A项正确；酸浸液中含有Fe2＋，遇K3[Fe(CN)6]溶液生成蓝色沉淀，B项正确；氧化时可选用H2O2、NaClO溶液作为氧化剂，将Fe2＋氧化为Fe3＋，反应原理分别为2Fe2＋ ＋H2O2＋2H＋===2Fe3＋ ＋2H2O 、2Fe2＋＋ ClO －＋ 2H＋ ===2Fe3＋ ＋ Cl－ ＋ H2O，D项正确。
2.D　浸泡过程中适当加热并搅拌可以提高反应速率，效果更好，A正确；检验铁离子可以用硫氰酸钾溶液，溶液显红色，B正确；过氧化氢能氧化亚铁离子，离子方程式为H2O2＋2Fe2＋＋2H＋===2Fe3＋ ＋2H2O，C正确；制备Fe3O4的反应为Fe2＋＋2Fe3＋＋8OH－Fe3O4＋4H2O，没有元素化合价变化，不是氧化还原反应，D错误。
3.D CuS在空气中煅烧生成氧化铜和二氧化硫,气体X为SO2,A正确;硫酸铜溶液蒸发浓缩、冷却结晶得到胆矾,所以操作a为蒸发浓缩、冷却结晶、过滤,B正确;流程中CuS在空气中煅烧生成氧化铜和二氧化硫,硫元素、氧元素化合价改变,属于氧化还原反应,用SO2气体制备硫酸,硫元素化合价改变,属于氧化还原反应,C正确;铜矿石的主要成分为CuS、CuO,铜元素、硫元素的物质的量之比大于1∶1,反应生成的硫酸铜中铜元素、硫元素的物质的量之比等于1∶1,根据元素守恒,用流程中的硫酸浸出铜渣,需补充硫酸,D错误。
4.B Ga与Al同主族,化学性质相似,故其氧化物可以和氢氧化钠反应:Ga2O3+2NaOH+3H2O2Na[（GaOH）4],A正确;金属废渣碱浸后Ga2O3溶解,Fe2O3不能参加反应,故滤渣的主要成分是Fe2O3,B错误;NaGaO2中镓为+3价,故电解时应该在阴极析出金属单质,C正确;制备GaN的反应中,Ga由0价变为+3价,为还原剂,故NH3为氧化剂,D正确。
5.D　 由图可知,操作1和操作2均分离得到固体和溶液,故均为过滤操作,A正确;从废水中回收金属铜并制备Fe(OH)SO4,先加入足量铁粉,将Cu2+置换出Cu,固体1是Cu和Fe混合物,再加入稀硫酸溶解Fe生成FeSO4,B正确;溶液1与2是FeSO4溶液,欲制备1.5 mol Fe(OH)SO4,FeSO4失去1.5 mol 电子,加入NaNO2反应生成NO,据得失电子守恒可得,需要1.5 mol NaNO2,C正确;取少量产品Fe(OH)SO4溶于盐酸,溶解液中含有Cl-,滴入酸性KMnO4溶液,Cl-可将Mn还原为Mn2+,紫红色褪去,故不能判断是否含有Fe2+,D错误。
6.D 菱镁矿粉碎,可增大固液接触面积,加快酸浸速率,A正确;通入Cl2是为了将Fe2+(或FeCl2)氧化为Fe3+(或FeCl3),可用H2O2溶液代替Cl2,不引入杂质,B正确;氧化池中存在Al3+、Fe3+、H+,加入MgO后与H+反应使溶液碱性增强,Al3+和Fe3+转化为Al(OH)3和Fe(OH)3,故沉淀池中的沉淀为Al(OH)3和Fe(OH)3,C正确;金属镁比较活泼,一般采用电解熔融MgCl2的方法冶炼,电解MgCl2溶液时阴极上析出H2,D错误。
7.C　 双氧水具有强氧化性,由流程图可知,加入双氧水目的是将Fe2+全部氧化为Fe3+,A正确;步骤③所加氨水的量不足,铁离子沉淀不完全,生成的氢氧化铁减少,氧化铁质量减少,测定结果偏低,B正确;步骤④灼烧不充分,会混有Fe(OH)3,导致氧化铁固体的质量偏大,铁元素质量分数偏大,C错误;10片补血剂中氧化铁的物质的量为 mol,含有的铁元素质量为2××56 g=0.7a g,每片补血剂含铁元素的质量分数为×0.7××100%=×100%,D正确。
8.【答案】(1)除油污　(2)SO2
(3)Cu+H2O2+H2SO4CuSO4+2H2O
(4)胆矾晶体易溶于水
(5)ⅰ.溶液C经步骤③加热浓缩后H2O2已完全分解　
ⅱ.取滤液,向其中加入适量硫化钠溶液,使铜离子恰好完全沉淀,再加入I-,溶液不变色,I-不能被氧化
【解析】由流程中的信息可知,原料经碳酸钠溶液浸洗后过滤,可以除去原料表面的油污;固体B与过量的稀硫酸、双氧水反应,其中的Cu、CuO、CuCO3、Cu(OH)2均转化为CuSO4,溶液C为硫酸铜和稀硫酸的混合液,加热浓缩、冷却结晶、过滤后得到胆矾。
(1)原料表面含有少量的油污,Na2CO3溶液呈碱性,可以除去原料表面的油污。(2)在加热的条件下,铜可以与浓硫酸发生反应生成CuSO4、SO2和H2O,二氧化硫是一种大气污染物。(3)步骤②中,在H2O2存在下Cu溶于稀H2SO4,生成CuSO4和H2O,该反应的化学方程式为Cu+H2O2+H2SO4CuSO4+2H2O。(4)胆矾是一种易溶于水的晶体,用水洗涤会导致胆矾的产率降低,因此,经步骤④得到的胆矾不能用水洗涤。(5)ⅰ.H2O2常温下即能发生分解反应,在加热的条件下,其分解速率更快,溶液C经步骤③加热浓缩后H2O2已完全分解,因此,甲同学认为不可能是步骤②中过量H2O2将I-氧化为I2。ⅱ.I-被氧化为I2时溶液的颜色会发生变化;滤液D中含有CuSO4和H2SO4,乙同学通过实验证实,只能是Cu2+将I-氧化为I2,较简单的方案是除去溶液中的Cu2+,然后再向其中加入含有I-的溶液,观察溶液是否变色;除去溶液中的Cu2+的方法有多种,可以加入适当的沉淀剂将其转化为难溶物,如加入Na2S将其转化为CuS沉淀,因此,乙同学的实验方案为取少量滤液D,向其中加入适量Na2S溶液,直至不再有沉淀生成,静置后向上层清液中加入少量KI溶液;实验结果为上层清液不变色,证明I-不能被除去Cu2+的溶液氧化,故只能是Cu2+将I-氧化为I2。
9.【答案】(1)2Fe2＋＋H2O2＋2H＋===2Fe3＋＋2H2O
(2)活塞　分多次萃取并合并萃取液
(3)蒸馏水(或高纯水)
(4)过滤　洗涤　灼烧　800
(5)酸式滴定管(或移液管)　69.22%
【解析】(4)由分析可知，操作A为过滤、洗涤、灼烧；由图可知，温度为800 ℃时，产品的纯度已经接近94%，则温度最好控制在800 ℃。(5)亚铁离子在溶液中水解使溶液呈酸性，则移取25.00 mL溶液应选用酸式滴定管(或移液管)；酸性条件下，反应的离子方程式为6Fe2＋＋Cr2O＋14H＋===6Fe3＋＋2Cr3＋＋7H2O，由铁原子个数守恒和离子方程式可得6Fe～6Fe2＋～Cr2O，则产品中铁的质量分数为×100%≈69.22%。
10.【解析】(1)温度过高造成过氧化氢分解导致反应物减少影响产率
(2)硅酸、氢氧化镓
(3)GaAs+4H2O2+4NaOHNaGaO2+Na3AsO4+6H2O
(4)H++Ga+H2OGa(OH)3↓
(5)蒸发浓缩　冷却结晶　过滤
(6)2
【解析】砷化镓废料(主要成分为GaAs、Fe2O3、SiO2和CaCO3)中加入NaOH和H2O2碱浸,主要发生反应:GaAs+4NaOH+4H2O2NaGaO2+Na3AsO4+6H2O、SiO2+2NaOHNa2SiO3+H2O,GaAs转化为NaGaO2、Na3AsO4,SiO2转化为Na2SiO3进入溶液,Fe2O3、CaCO3难溶于氢氧化钠溶液形成滤渣Ⅰ;浸出液中加硫酸中和,滤液含Na3AsO4,操作为蒸发浓缩、冷却结晶、过滤、洗涤、低温干燥得到含结晶水的晶体,滤渣Ⅱ中含Ga(OH)3、H2SiO3沉淀,向镓和硅的共沉物中加入硫酸,分离,滤渣Ⅲ为H2SiO3,Ga(OH)3转化为Ga2(SO4)3溶液,电解Ga2(SO4)3溶液生成Ga、氧气、硫酸。
(1)“碱浸”时,温度过低,碱浸速率慢,温度过高易导致H2O2分解,反应物减少会影响产率;
(2)可知“滤渣Ⅱ”,含H2SiO3、Ga(OH)3沉淀,名称分别为硅酸、氢氧化镓;
(4)浸出液中含有NaGaO2与硫酸反应生成氢氧化镓沉淀,反应的离子方程式:H++Ga+H2OGa(OH)3↓;
(5)由溶液变固体一般步骤为蒸发浓缩、冷却结晶、过滤,但是Na3AsO4·12H2O受热易分解,要低温干燥;
(6)“旋流电积”时用惰性电极电解Ga2(SO4)3溶液生成Ga、氧气、硫酸,反应的化学方程式:2Ga2(SO4)3+6H2O4Ga+3O2↑+6H2SO4,可知2Ga~3H2SO4,可得n(H2SO4)=0.01 mol×=0.015 mol,pH=-lg c(H+)=-lg =2。