高考化学工艺流程真题及专题讲解.docx
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高考化学工艺流程真题及专题讲解
2017年高考化学《工艺流程》试题汇编
1.以工业生产硼砂所得废渣硼镁泥为原料制取MgSOr7比0的过程如图所示:
Ca(C10)2>MgO
I
硼镁泥一酸解过滤|除杂|f「过滤缩过滤|f依缩结晶]—►MgSOq■7H2O
Is
硼镁泥的主要成分如下表:
MgOSiOc
FeOxFe:
03
CaO
Al:
03
BO
30%"40%20%"25%
5%"15%
2%"3%
1%"2%
1%"2%
回答下列问题:
(1)“酸解”时应该加入的酸是,“滤渣1”中主要含有(写化学式)。
(2)“除杂”时加入次氯酸钙、氧化镁的作用分别是、
(3)判断“除杂”基本完成的检验方法是。
(4)分离滤渣3应趁热过滤的原因是。
2・(13分)
TiCL是由钛精矿(主要成分为TiO:
)制备钛(Ti)的重要中间产物,制备纯TiCl:
的流程示意图如下:
钛精矿
氯化过巽
沸腾炉”
粗TiCLj
精制过程.蒸脩塔,
纯TiCL
资料:
TiCl:
及所含杂质氯化物的性质
化合物
SiCli
TiCh
A1CL
FeCL
MgCL
沸点/°c
58
136
181(升华)
316
1412
熔点厂C
-69
€5
193
304
714
在TiClt中的溶解性
互溶
微溶
难溶
(1)氯化过程:
TiO:
与C1:
难以直接反应,加碳生成CO和CO:
可使反应得以进行。
已知:
TiO:
(s)+2Cl3(g)=TiCl4(g)+0:
(g)AHf+175.4kJ•mof1
2C(s)+0=(g)=2C0(g)AH:
=-220.9kJ•mol'1
1沸腾炉中加碳氯化生成TiCh(g)和CO(g)的热化学方程式:
2氯化过程中C0和C0:
可以相互转化,根据如图判断:
g生成C0反应的AH0(填
或“二”),判断依据:
°
3氯化反应的尾气须处理后排放,尾气中的HC1和Cl:
经吸收可得粗盐酸、FeCl,溶液,则尾气的吸
收液依次是.
④氯化产物冷却至室温,经过滤得到粗TiCl,混合液,则滤渣中含有
控制泯度71
控制温度互
粗TiCL
(2)精制过程:
粗TiCl,经两步蒸镭得纯TiCl,.示意图如下:
物质a是,T:
应控制在o
3・(15分)
重铭酸钾是一种重要的化工原料,一般由路铁矿制备,絡铁矿的主要成分为FeO・Crd还含有硅.铝等杂质。
制备流程如图所示:
協铁矿r
①熔融、氧化片
Na2CO3.NaNO3
滤渣2
回答下列问题:
(1)步骤①的主要反应为:
FeO-Cr:
03+Na:
C03+NaN03A;u>Na:
Cr0,+Fe:
(VC0=+NaNO:
上述反应配平后FeO-Cr:
05与NaNO,的系数比为°该步骤不能使用陶瓷容器,原因是
(2)滤渣1中含虽:
最多的金属元素是,滤渣2的主要成分是及含硅
杂质。
(3)步骤④调滤液2的pH使之变(填“大”或“小”),原因是
(用离子方程式表示)。
(4)有关物质的溶解度如图所示。
向“滤液3”中加入适MKC1,蒸发浓缩,冷却结晶,过滤得到
K心:
0個体。
冷却到(填标号)得到的K:
Cr=O;固体产品最多。
(Qss®^龍
KC1
a.80°Cb.60°Cc・40°Cd・10°C
步骤⑤的反应类型是O
(5)某工厂用m:
kg锯铁矿粉(含CrsOs40%)制备K=Cr3(K,最终
得到产品nkg,产率为o
4・(14分)
水泥是重要的建筑材料。
水泥熟料的主要成分为CaO.SiOc,并含
有一圧量的铁、铝和镁等金属的氧化物。
实验室测定水泥样品中钙含虽的过程如图所示
回答下列问题:
(1)在分解水泥样品过程中,以盐酸为溶剂,氯化钱为助溶剂,还需加入几滴硝酸"加入硝酸的目
的是,还可使用代替硝酸。
(2)沉淀A的主要成分是,其不溶于强酸但可与一种弱酸反应,该反应的化学方程式为
(3)加氨水过程中加热的目的是c沉淀B的主要成分为、
(填化学式)。
(4)草酸钙沉淀经稀H:
S(L处理后,用KMnO:
标准溶液滴左,通过测左草酸的量可间接获知钙的含量,
滴左反应为:
MnO;+H>H:
C:
O1-Mnc+COc+H:
O.实验中称取0.400g水泥样品,滴泄时消耗了0・0500
mol・I?
的KMnO:
溶液36.00mL,则该水泥样品中钙的质量分数为■
5.(14分)LiJiB015和LiFePO。
都是锂离子电池的电极材料,可利用钛铁矿(主要成分为FeTiO”还含有少量MgO、SiO:
等杂质)来制备,工艺流程如下:
TdxHQ双氣水
沉淀氮水
反应
过滤
滤渣
水解
双氣水
W
过滤FcPO4L迎匚翠
」沉淀為温瞬②
LiFePO4
回答下列问题:
(1)“酸浸”实验中,铁的浸出率结果如下图所示。
由图可知,当铁的净出率为70%时,所采用的
实验条件为
(2)“酸浸”后,钛主要以TiOCl厂形式存在,写出
相应反应的离子方程式°
(3)Ti0:
-xH:
0沉淀与双氧水、氨水反应40min所得
OO
实验结果如下表所示:
分析40°C时TiO:
•xH:
0
转化率最髙的原因
温度厂C303540
TiO:
-xH:
0转化率%
9295
97
4550
9388
th
元素溶液,并回收利用。
回答I和II中的问题*
图2
a.温度b.CT的浓度
(3)0.1molCL与焦炭、TiO:
完全&化合物,放热4.28kJ.该反应的热件II.含銘元素溶液的分离和利用
(4)用惰性电极电解时,CrO;-能从:
是:
阴极室生成的物质为_
7.(6分)为探究黑色固体X(仅含两种
产气体(能使带:
隔翌空气
篩L固体甲迪
(28.8g)
X
(32.0g)
c.溶液的酸度
生成一种还原性气体和一种易水解成TiO八xH=0的液态
方程式为「
友中分离岀来的原因是,分离后含铭元素的粒子
(写化学式)。
素)的组成和性质,设汁并完成如下实验:
言木条复燃)
A溶酒稀NaOH滚淋沉淀迦卷固体a。
劝
(蓝色)(蓝鱼)(黑鱼)
»固体乙(12陀)
请回答:
(1)X的化学式是。
(2)固体甲与稀硫酸反应的离子方程式
(3)加热条件下氨气被固体X氧化成
气体单质,写岀该反应的化学方程式
8.(15分)某科研小组采用如下方案回对实验的影响可忽略)。
-种光盘金属层中的少量Ag(金属层中其他金属含量过低,
0%氮水
预处理后的光盘碎片
NaOH溶,夜调pH滤滋
方分解,如:
3NaC10^=2NaCl+NaC105
已知:
(DNaC10溶液在受热或酸性条件
(紫红色)
®AgCl可溶于氨水:
AgCl+2NH5•Ag(NIL)「+Cf+2比0
③常温时已:
・比0(水制井)在碱性条件下能还原Ag(IU);:
4Ag(NH3)Z+NzH,•H:
0^=4Ag/+Nj+4NH:
+4NHU+H:
0
(1)“氧化”阶段需在80°C条件下进行,适宜的加热方式为.
<2)NaC10溶液与Ag反应的产物为AgCl.NaOH和0:
该反应的化学方程式为.
HN0,也能氧化Ag,从反应产物的角度分析,以HN03代替NaClO的缺点是
(3)为提髙Ag的回收率,需对“过滤1「的滤渣进行洗涤,并°
(4)若省略“过滤I”,直接向冷却后的反应容器中滴加10%氨水,则需要增加氨水的用量,除因过MNaClO与NH3-H:
0反应外(该条件下NaClO:
与NH3-H:
0不反应),还因为
(5)请设计从“过滤后的滤液中获取单质Ag的实验方案:
(实验中
须使用的试剂有:
2mol•I?
水合月井溶液,1mol•I?
H=S0j°
•••
9.(12分)碱式氯化铜是重要的无机杀菌剂。
(1)碱式氯化铜有多种制备方法
1方法1:
45~50°C时,向CuCl悬浊液中持续通入空气得到Cu=(OH):
Cl=•3比0,该反应的化学方
程式为a
2方法2:
先制得CuCL,再与石灰乳反应生成碱式氯化铜。
Cu与稀盐酸在持续通入空气的条件下反
应生成CuCh,Fe『对该反应有催化作用,其催化原理如图所示。
W的化学式为。
(2)碱式氯化铜有多种组成,可表示为CujOHhClc・xH:
0o为测左某碱式氯化铜的组成,进行下列实验:
①称取样品1.1160g,用少量稀HNOs溶解后配成100.00mL溶液A;②取25.00mL溶液A,加入足量AgNOs溶液,得AgCl0.1722g;③另取25.00mL溶液A,调节pH4~5,用浓度为0.08000mol・I?
的EDTA(NaAY・2比0)标准溶液滴定Cf(离子方程式为Cf+H:
F^=CuY=_+2H*),滴左至终点,消耗标准溶液30.00mL。
通过计算确泄该样品的化学式(写岀计算过程)。
10.(12分)铝是应用广泛的金属。
以铝上矿(主要成分为A1A,含SiO:
和Fe:
O,等杂质)为原料制备铝的一种工艺流程如下:
注:
SiO:
在“碱溶”时转化为铝硅酸钠沉淀。
(1)“碱溶”时生成偏铝酸钠的离子方程式为-
(2)向“过滤I”所得滤液中加入NaHCO,溶液,溶液的pH(填“增大”、“不变”或“减
小”)。
(3)“电解I”是电解熔融ALOs,电解过程中作阳极的石墨易消耗,原因是o
(4)“电解II"是电解Na:
C0,溶液,原理如图所示。
NallCO?
涿液
—极…
NaOH溶液
Na2CO3溶液一>
阳离子
厂—#NaOH*
阳极的电极反应式为,阴极产生的物质A的化学式为,
(5)铝粉在1000C时可与心反应制备A1N。
在铝粉中添加少^NH.Cl固体并充分混合,有利于A1N
的制备,其主要原因是。
11.(14分)^i(As)是一些工厂和矿山废水中的污染元素,使用吸附剂是去除水中确的有效措施之一。
(1)将硫酸镭、硝酸轮与氢氧化钠溶液按一立比例混合,搅拌使其充分反应,可获得一种确的髙效吸附
剂X,吸附剂X中含有CO;-,其原因是.
(2)IUsO,和IMsO冰溶液中含呻的物种的分布分数(平衡时某物种的浓度占各物种浓度之和的分数)与pH的关系分别如题20图-1题20图-2所示。
2V8642O••••♦•1ooooO
pH题20图-1
086420•••••
1oooO-
①以酚駄为指示剂(变色范用pH8.010.0),将NaOH溶液逐滴加入到H3AsO3溶液中,当溶液由无色
变为浅红色时停止滴加。
该过程中主走应的离子方程式为"
^H^sOi第一步电离方程式HsAsO尸fAsO「+I<的电离常数为K小贝ijpK庐(pKal=-lg
Kal)o
(3)溶液的pH对吸附剂X表而所带电荷有影响。
pH=7.1时,吸附剂X表面不带电荷;pH>7.1时带负电荷,pH越髙,表而所带负电荷越多;pH<7.1时带正电荷,pH越低,表而所带正电荷越多。
pH不同时吸附剂X对三价碑和五价碑的平衡吸附疑(吸附达平衡时单位质量吸附剂X吸附碎的质量)如题20图-3所示。
学科&网
亠五价坤亠三价坤
359
题201
①在pH7~9之间,吸附剂\对五价<1申的平衡吸附量随pH升高而迅速下降,其原因是
②在pHC?
之间,吸附剂X对水中三价碎的去除能力远比五价呻的弱,这是因为.提髙
吸附剂X对三价0申去除效果可采取的措施逼o
参考答案
1.
(1)H=SO.,SiO=:
(2)将氧化为F「;调节溶液pH,使F』、A严以氢氧化物的形式沉淀除去:
(3)取滤液将其酸化后滴加KSCN溶液,若溶液未变红,则说明除杂完全;(4)防止MgSOi-7H=0结晶析出。
【解析】
(1)流程制备的是MgSO,・7H:
0,为了不引入杂质,因此所用的酸是硫酸,化学式为H:
SO1;根据硼镁泥的成分,SiO:
不与硫酸反应,因此滤渣1为SiO:
;
(2)硼镁泥中含有FeO,与硫酸反应后生成FeSO.,次氯酸钙具有强氧化性,能把Be*氧化成Fe5\氧化镁的作用是调节pH,使A严和Fe‘'以氢氧化物形式沉淀出来,除去Fe°和Al3^(3)除杂是除去的Fe‘‘和Als,,因此验ilEFes,就行,方法是取滤液将其酸化后滴加KSCN溶液,若溶液未变红,则说明除杂完全:
(4)防止MgSO:
-71L0结晶析出。
2.
(1)®TiO:
(g)+2C1=(g)+2C(s)=TiClt(g)+2C0(g)AH=-45.5kJ/mol②〉、温度越高,CO的
物质的量越多(或CO:
的物质的量越少),说明CO:
生成CO的反应是吸热反应,所以△H>0°③饱和食盐水、FeCL溶液、NaOH溶液。
④MgCL、A1CL、FeCL。
(2)四氯化硅、136°C~181°C
【解析】
(1)①生成TiCh和CO的反应方程式为Ti03-l-2Cls+2C=TiCl1+2C0,根据盖斯定律,两式相加,得到Ti03(g)+2C13(g)+2C(s)=TiCl4(g)+2C0(g)AH=AHt+AHo=(-220.9kJ・mo广)+(+175.4kJ・mo")=-45.5kJ-mol1,正确答案:
TiO:
(g)+2C1:
(g)+2C(s)=TiCl<(g)+2C0(g)△
H=-45.5kJ/molo②根据图像,随着温度的升高,CO的浓度增加,CO:
浓度降低,说明升高温度,平衡向正反应方向移动,即△H>0。
正确答案:
>、温度越髙,CO的物质的量越多(或CO:
的物质的量越少),说明C0=生成CO的反应是吸热反应,所以△H>0。
③除去氯气中混有HC1—般采用将气体通过饱和食盐水,结合操作目的,因此先通过饱和食盐水,然后在通入F亡Ch溶液中,最后用氢氧化钠溶液吸收剩余的Cl:
o正确答案:
饱和食盐水FeCl=溶液、NaOH溶液。
④资料中已经给出"TiCl,及所含杂质氯化物的性质”一览表,因此氯化过程中生成的MgCl:
.A1C15.FeCL只有少量溶解在液态TiCl.中,而SiCl.完全溶解在TiCl.中,因此过滤得到粗TiCl:
混合液时滤渣中含有上述难溶物和微溶物。
正确答案:
MgCl=.A1C1,、FeCl30
(2)根据资料,SiCl,的沸点最低,先蒸憾出来,因此物质a为SiCl(,根据流程目的,为了得到纯净的TiCl;,后续温度需控制在稍微大于136°C,但小于181OCO正确答案:
四氯化硅、136°C~18「C。
3.
(1)2:
7陶瓷在髙温下会与Na£C03反应
(2)铁Al(0H)3
(3)小增大溶液中H\促进平衡2CrO厂+2M=4:
0广+比0正向移动
(4)d复分解反应
(5)型巴x100%
147m.
【解析]
(1)FeO-Cr=Oa是还原剂,完全氧化为Na:
CrO.和Fed每摩转移7mol电子,而NaNG是氧化剂,还原产物为NaNO”每摩转移2mol电子,根据电子守恒可知,FeO・CrO和NaNO,的系数比为2:
7;陶瓷在高温下会与Na:
C05反应,则熔融时不能使用陶瓷容器:
(2)熔块中氧化铁不溶于水,过滤后进入滤渣1,则滤渣1中含量最多的金属元素是铁;滤液1中含有A10=\SiO广及CrO厂,调节溶液pH并过滤后得滤渣2为Al(OH)9:
(3)滤液2调YjpH的目的是提髙溶液的酸性,pH变小:
因为溶液中存在2Cr0.^2H*^Cr:
0r+H:
0,增大溶液中g浓度,可促进平衡正向移动,提高溶液中CrO>的浓度;
(4)由图示可知,在10°C左右时,得到K:
CrA的固体最多,故答案为d:
2KCl+Na5Cr3()7=K5CrAI+2NaCl的反应类型为复分解反应:
(5)样品中CrQ的质量为miX40%Kg,则生成K心O的理论质量为miX40%KgX152t则所得产品
294190®
的产率为mzKgF(miX40%KgX152)X100%=147mlX100%o
4.
(1)将样品中可能存在的Fe”氧化为Fe「双氧水(比0»
(2)Si02(或H:
SiO3):
SiO寸4HF=SiFJ+2HQ
(3)防止胶体生成,易沉淀分离:
Fe(0H)s、川(0H),
(4)5Cf〜5H=Cc0t-2KMn0:
n(KMn0,)=0.0500mol/LX36.00X105mL=l.80X10"mol
n(CaH=4.50X10mol
水泥中钙的质量分数为4.50X10molX40.0g/mol/0.400gX100%=45.0%
【解析】
(1)Fe"容易在pH较小时转换为沉淀,所以需要将F』氧化为Fe5\
双氧水可以将F』氧化为Ff且不会引入杂质。
(2)二氧化硅不溶于一般酸溶液,所以沉淀A是二氧化硅。
SiOc+4HF=:
SiF1t+2H:
0
(3)加热可以促进F』、Al84水解转换为Fe(0H),、^(0H)so
pH4〜5时Ca=、『不沉淀,Fe3\Al"沉淀,所以沉淀B为Fe(OH),、用(0H),。
(4)5Cf〜5H:
C:
0t-2KMn0;
n(KMn0,)=0.0500mol/LX36.00X103mL=l.80X10'mol
n(Ca^)=4.50X10mol
水泥中钙的质量分数为4.50X10molX40.0g/mol/0・400gX100%=45.0%。
5・
(1)溫度应控制在90°C-100°C
(2)FeTiO,+4H>4CK=F/+TiOClr+2H:
0
(3)低于40°C,Ti0:
・xHoO转化反应速率随温度升髙而增加:
超过40°C,双氧水分解与氨气逸出导致Ti0=-xH:
0转化反应速率下降
(4)4
13x10"22
(5)FJ恰好沉淀完全时,c(PO:
)二 l.OxlO"5 =(0.01)3X(l・3X10m・7Xl(T°V心[Mg3(P0i)3],因此不会生成Mg3(POi): 沉淀。 (6)2FePO;+Li: CO,+HCO: 二斗丄2LiFeP0i+H: 0t+3C0: t 【解析】 (1)由图示可知,“酸浸”时铁的净岀率为70弔时所需要的时间最短,速率最快,贝9应选择在100°C、2h,90°C,5h下进行: (2)“酸浸”时用盐酸溶解FeTiO,生成TiOCir时,发生反应的离子方程式为FeTiO5+4H+4CK=Fe3*+TiOCir+2比0: (3)温度是影响速率的主要因素,但HQ: 在髙温下易分解、氨水易挥发,即原因是低于40°C,TiO: ・xH: O转化反应速率随温度升高而增加: 超过40°C,双氧水分解与氨气逸出导致TiO: ・xH: O转化反应速率下降: (4)LisTisOis中Li为+1价,0为-2价,Ti为+4价,过氧根(0厂)中氧元素显-1价,设过氧键的数 目为x,根据正负化合价代数和为0,可知(+1)X2+(+4)X5+C-2)X(15-2x)+(-l)X2x=0,解得: x=4; (5)Ksp[FePOi]=c(Fes+)Xc(POH=1.3X10-3,则c(PO,9-)=c(^3+)=1.3X10_Kmol/L,Qc[Mg3(P0t)3]=cs(Mg3+)Xc: (P0: 3_)=(0.01)3X(1.3X10_iT): =l.69X10_,0<1.OX10”,则无沉淀。 (6)高温下FePO: 与Li: CO,和H: CQ混合加热可得LiFePO,,根拯电子守恒和原子守恒可得此反应的 化学方程式为2FeP0: +Li=C03+H2C2O1°'2LiFePQ<+H: 0t+3C0: t. 6.(14分) NiT[: 6: h|' (1)1-J加热(或锻烧)电解法 (2)ac (3)2Cl: (g)+TiO: (s)+2C(s)===TiCL⑴+2C0(g)AH=-85.6kJ•moK1 (4)在直流电场作用下,CrO广通过阴离子交换膜向阳极室移动,脱离浆液 CrO广和CrA2"NaOH和昆 【解析】惰性电极电解混合物浆液时,Na•移向阴极,CrOL移向阳极。 Al(OH),、MnO: 在固体混合物中。 固体混合物加入NaOH时,Al(0H)3转化为A10;,通入C0: 转化为A1(OH)S沉淀,再加热分解为A1A,最后熔融电解的A1。 (1)NaOH的电子式为许: M': 根据上述分析,B-C的条件为加热或懒烧,C->A1的制备方法称为电解法。 (2)根据实验方案可知,影响该反应的因素有温度和溶液的酸度,故选ac。 (3)该反应的热化学方程式为2Cl3(g)+TiO2(s)+2C(s)==TiCh⑴+2C0(g)AH=-85.6kJ・moK1。 (4)用惰性电极电解时,CrO厂能从浆液中分离出来的原因是在直流电场作用下,CrO厂通过阴离子交换膜向阳极室移动,脱离浆液: 分离后含珞元素的粒子是CrO"和Cr: O=;阴极室生成的物质为NaOH和比。 7.CuOCu2O+2H=Cu2'+Cu+H: ONH3+3CuO=N: +3Cu+3H: 0 【解析】 (1)隔绝空气高温分解生成气体和固体甲,气体能使带火星的木条复燃,说明是氧气,氧气的质量是32.Og-28.8g=3.2g,物质的量是0.lmol: 甲和稀硫酸反应达到蓝色溶液和紫红色固体,溶液中加入氢氧化钠得到蓝色沉淀,说明是氢氧化铜,分解生成氧化铜,物质的量是16g^-80g/mol=0.2mol;紫红色固体是铜,物质的量是0.2mol,所以X中铜和氧的个数之比是0.4: 0.2=2: 1,因此是50。 (2)固体甲与稀硫酸反应的离子方程式是Cu: O+2H-=Cu: "+Cu+H: O.(3)加热条件下氨气被固体X氧化成一种气体单质,单质是氮气,该反应的化学方程式为NH3+3CuO=^=N: +3Cu+3H: Ou点睹: 该题难度较大,首先根搦实验现象进行定性分析,然后依据质疑借助于质绘守恒泄律进行立量分析。 【答案】 (1)水浴加热 ⑵4Ag+4NaCIO+2H2O^=4AgCI+4NaOH+O2个 会释放岀氮氧化物(或NO、NO2),造成环境污染 (3)将洗涤后的滤液合并入过滤II的滤液中 (4)未过滤掉的溶液会稀释加入的氨水,且英中含有一立浓度的Cl;不利于AgCI与氨水反应 (5)向滤液中滴加2mol-L1水合月井溶液,搅拌使英充分反应,同时用1mol-L-1H2SO4溶液吸收反应中放出的NH-待溶液中无气泡产生,停止滴加,静置,过滤、洗涤,干燥。 【解析】 分析题中的实验流程可知,第一步氧化是为了把光盘中的少量银转化为氯化银,
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