专题12  工艺流程选择题
【母题来源】2022年山东卷
【母题题文】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。
开始沉淀pH
1.9
4.2
6.2
沉淀完全pH
3.2
6.7
8.2
下列说法错误的是
A．固体X主要成分是和S；金属M为Zn
B．浸取时，增大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
【答案】D
【试题解析】
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。
【母题来源】2022年河北卷
【母题题文】溶液可作为替代氟利昂的绿制冷剂。合成工艺流程如下：
下列说法错误的是
A．还原工序逸出的用溶液吸收，吸收液直接返回还原工序
B．除杂工序中产生的滤渣可用煤油进行组分分离
C．中和工序中的化学反应为
D．参与反应的为1∶1∶1备战高考
【答案】A
【试题解析】
由流程可知，氢溴酸中含有少量的溴，加入硫化钡将溴还原生成溴化钡和硫，再加入硫酸除杂，得到的滤渣为硫酸钡和硫；加入碳酸锂进行中和，得到的溴化锂溶液经浓缩等操作后得
到产品溴化锂。
A．还原工序逸出的Br2用NaOH溶液吸收，吸收液中含有溴化钠和次溴酸钠等物质，若直接返回还原工序，则产品中会有一定量的溴化钠，导致产品的纯度降低，A说法错误；
B．除杂工序中产生的滤渣为硫酸钡和硫，硫属于非极性分子形成的分子晶体，而硫酸钡属于离子晶体，根据相似相溶原理可知，硫可溶于煤油，而硫酸钡不溶于煤油，因此可用煤油进行组分分离，B说法正确；
C．中和工序中，碳酸锂和氢溴酸发生反应生成溴化锂、二氧化碳和水，该反应的化学方程式为 Li2CO3+2HBr=CO2↑ +2LiBr +H2O，C说法正确；
D．根据电子转化守恒可知，溴和硫化钡反应时物质的量之比为1:1；根据硫酸钡的化学组成及钡元素守恒可知，n(BaS):n(H2SO4)为1:1，因此，参与反应的n(Br2): n(BaS):n(H2SO4)为1:1:1，D说法正确；
综上所述，本题选A。
【命题意图】
主要是考查物质制备的工艺流程分析，涉及方程式书写、实验操作、试剂作用分析、溶液的酸碱性等知识。
【命题方向】
化学工艺流程题是近几年高考的热点，将化工生产过程中的主要生产阶段即生产流程用框图的形式表示出来，并根据生产流程中有关的化学知识步步设问，形成与化工生产紧密联系的化工工艺试题；主要涉及物质的性质、分离提纯、反应原理、实验操作、产率计算等知识点。由于此类试题陌生度高，对学生的能力要求也大，加上有的试题文字信息量大，所以这类题的得分不是很理想。
（1）金属冶炼类，如冶炼铁、铜、锰和钨等金属，针对产品纯度测定、冶炼条件控制以及混合物的分离和提纯等设问。
（2）中学重要化工产品的制备类，如胆矾、绿矾、明矾、氧化铁、硝酸铜等物质的制备。
（3）模拟化工原理，设计实验类。如海水资源综合应用、石化工业、接触法制硫酸、合成氨、氨催化氧化法制硝酸和硅的精炼等原理。
预计2023年高考将继续以生产、生活或以陌生元素为背景，基于化工工艺流程考查其他物质的制备，涉及物质的分离、提纯以及物质检验的思路和方法，综合考查考生运用化学知识解决实际生产、生活中问题的能力。
【得分要点】
工艺流程题，就是将化工生产过程中的主要生产阶段即生产流程用框图形式表示出来，并根据生产流程中有关的化学知识步步设问，形成与化工生产紧密联系的化工工艺试题。
(1)常用思考方法。
①反应原理；②提高原料利用率；③快速反应；④提高产率；⑤提高产品纯度；⑥绿环保；⑦工业成本低。
(2)控制反应条件。
①调节pH值的目的：控制溶液的酸碱性使某些金属离子形成氢氧化物沉淀。调pH值所加试剂：一般是含被提纯物质中的金属阳离子对应的金属、金属氧化物、金属氢氧化物或金属碳酸盐(总之，这些物质要能与H+反应，又难溶于水，这样可即使过量而又不会引入新的杂质离子)，有时候也可能加NaOH或氨水来调pH值，要据题意具体分析(一般是加的Na+、NH4+不会在后续的程序中难以分离)。pH值的调节范围：据题意告知的某离子完全沉淀或开始沉淀的pH值数据来选择，不能随意更改，应该是题目中原始数据的组合。
(3)物质的分离和提纯的方法。①结晶(重结晶)；②过滤；③趁热过滤；④洗涤(水洗，冰水洗涤，醇洗)；⑤蒸馏：液、液分离(主要仪器：蒸馏烧瓶、温度计、冷凝管、尾接管)；⑥蒸发(实验仪器：蒸发皿、铁架台、玻璃棒、坩埚钳、酒精灯)；⑦萃取；⑧分液(主要仪器：分液漏斗)；⑨升华；⑩盐析：加无机盐使溶质的溶解度降低而析出。⑪灼烧：高温条件下固体物质的燃烧(主要仪器：坩埚)；⑫煮沸：目的通常是除去溶解在水中的气体(通常为O2)，或是为了促进水解，聚沉后便于过滤分离。
1．（2022·四川攀枝花·模拟预测）由含硒废料(主要 含S、Se 、Fe2O3、CuO 、ZnO 、SiO2等)制取硒的流程如图：
下列有关说法正确的是
A．“分离”时得到含硫煤油的方法是蒸馏
B．“酸溶”时能除去废料中的全部氧化物杂质
C．“酸化”的离子反应为：+2H+=Se↓+SO2↑+H2O
D．若向“酸溶”所得的滤液中加入少量铜，铜不会溶解
【答案】C
【解析】由流程可知，煤油溶解S后，过滤分离出含硫的煤油，分离出Se、Fe2O3、CuO、ZnO、SiO2后，加硫酸溶解、过滤，滤液含硫酸铜、硫酸锌、硫酸铁，滤渣含Se、SiO2，再加亚硫酸钠浸取Se生成Na2SeSO3，最后酸化生成粗硒。
A． 煤油溶解S后，过滤分离出含硫的煤油，滤渣为Se、Fe2O3、CuO、ZnO、SiO2，“分
离”时得到含硫煤油的方法是过滤，故A错误；
B．加硫酸溶解、过滤，滤液含硫酸铜、硫酸锌、硫酸铁，滤渣含Se、SiO2，“酸溶”时能除去废料中的部分氧化物杂质，二氧化硅不溶于硫酸，故B错误；
C． Na2SeSO3酸化生成粗硒，“酸化”的离子反应为：+2H+=Se↓+SO2↑+H2O，故C正确；
D． 若向“酸溶”所得的滤液中加入少量铜，滤液含硫酸铁，铜会溶解，2Fe3++Cu=Cu2++2Fe2+，故D错误；
故选C。
2．（2022·山东师范大学附中模拟预测）实验室以含锌废液(主要成分为ZnSO4，含少量的Fe2+、Mn2+)为原料制备ZnCO3·2Zn(OH)2的实验流程如下：
下列说法正确的是
A．过二硫酸钠(Na2S2O8)中硫元素的化合价为+7价
B．氧化除锰后的溶液中存在：Na+、Zn2+、Fe2+、
C．调节pH时试剂X可以选用Zn、ZnO、ZnCO3等物质
D．沉锌时的离子方程式为3Zn2++6=ZnCO3·2Zn(OH)2↓+5CO2↑+H2O
【答案】D【解析】由题给流程可知，向含锌废液中加入过二硫酸钠溶液，将溶液中的亚铁离子氧化为铁离子，锰离子氧化为二氧化锰，过滤得到二氧化锰和滤液1；向滤液1中加入氧化锌或碳酸锌等调节溶液pH，将铁离子转化为氢氧化铁沉淀，过滤得到氢氧化铁和滤液2；向滤液2中加入碳酸氢铵溶液，将锌离子转化为ZnCO3·2Zn(OH)2沉淀，过滤得到滤液和ZnCO3·2Zn(OH)2。
A．过二硫酸钠中含有过氧链，分子中硫元素的化合价为+6价，故A错误；
B．由分析可知，氧化除锰后的溶液中存在的离子为Na+、Zn2+、Fe3+、，故B错误；
C．溶液中铁离子能与锌反应生成氯化亚铁和氯化锌，所以调节溶液pH时试剂X不能选用锌，故C错误；
D．沉锌时发生的反应为溶液中锌离子与碳酸氢根离子反应生成ZnCO3·2Zn(OH)2沉淀、二氧化碳和水，反应的离子方程式为3Zn2++6=ZnCO3·2Zn(OH)2↓+5CO2↑+H2O，故D正确；
故选D。
3．（2022·山东省实验中学模拟预测）微生物法浸出黄铜矿(CuFeS2，其中Cu为+2价)中铜元素的过程如图。下列说法错误的是
A．该方法的原料只有黄铜矿和氧气
B．Fe2(SO4)3和H2SO4可以循环利用
C．微生物在整个转化过程中起催化作用
D．当黄铜矿中的铁元素全部转化为Fe3+时，生成2mol SO同时消耗4.25mol O2
【答案】A
【解析】由微生物法浸出黄铜矿中铜元素的过程示意图可知，黄铜矿与氢离子、铁离子反应生成铜离子、亚铁离子和H2Sn，亚铁离子在微生物作用下与氧气反应生成铁离子；铁离子与H2Sn反应生成亚铁离子、氢离子和S8，亚铁离子在微生物作用下与氧气反应生成铁离子；S8与氧气和水反应生成硫酸根离子和氢离子，则微生物是浸出过程的催化剂，总反应的方程式为4CuFeS2+17O2+2H2SO44CuSO4+2Fe2(SO4)3+2H2O，浸出过程中硫酸和硫酸铁可循环使用。
A．由分析可知，该方法的原料为黄铜矿、硫酸和氧气，故A错误；
B．由分析可知，出过程中硫酸和硫酸铁可循环使用，故B正确；
C．由分析可知，微生物是浸出过程的催化剂，故C正确；
D．由分析可知，当黄铜矿中的铁元素全部转化为铁离子时，生成2mol硫酸根时，反应消耗氧气的物质的量为17mol×=4.25，故D正确；
故选A。4．（2022·重庆八中模拟预测）某研究团队提出的SO2烟气脱硫工艺流程如图所示，该流程中脱硫剂反复循环，可实现对烟气中SO2的持续脱除。已知：脱硫塔中发生的主要反应为2CaS+3SO2=2CaSO3+3S，2CaSO3+O2=2CaSO4。下列有关说法正确的是