2018届二轮复习注重应用的工艺流程题专题卷(全国通用).pdf

注重应用的工艺流程题 题型专练 角度(一)突出实验基本操作的工艺流程题 1以电石渣 主要成分为 Ca(OH)2和 CaCO3为原料制备 KClO3的流程如下： (1)氯化过程控制电石渣过量、在75 左右进行。氯化时存在Cl2与 Ca(OH)2作 用生成 Ca(ClO)2的反应，Ca(ClO)2进一步转化为 Ca(ClO3)2，少量 Ca(ClO)2分解 为 CaCl2和 O2。 生成 Ca(ClO)2的化学方程式为 _ 。 提高 Cl2转化为 Ca(ClO3)2的转化率的可行措施有 _(填序号 )。 A适当减缓通入Cl2速率 B充分搅拌浆料 C加水使 Ca(OH)2完全溶解 (2) 氯 化 过 程 中Cl2转 化 为Ca(ClO3)2的 总 反 应 方 程 式 为 ： 6Ca(OH)2 6Cl2=Ca(ClO3)25CaCl26H2O 氯化完成后过滤。 滤渣的主要成分为 _(填化学式 )。 滤 液 中Ca(ClO3)2与CaCl2的 物 质 的 量 之 比nCa(ClO3)2 nCaCl2_15(填“”、“”或“” )。 解析(1)Cl2与 Ca(OH)2反应生成 Ca(ClO)2和 CaCl2，配平。适当缓慢通氯 气，气液充分接触，提高Cl2的吸收率， A 正确；充分搅拌，增大气液接触面积， 提高 Cl2的吸收率， B 正确；由于 Ca(OH)2溶解度小，加水使Ca(OH)2溶解，生 成 Ca(ClO3)2浓度小，无法提高Cl2的转化率，错误。 (2)电石渣中含有不溶于 水的 CaCO3及溶解度小的 Ca(OH)2，滤渣为 CaCO3、Ca(OH)2。因为 Ca(OH)2 与 Cl2还可以发生反应生成Ca(ClO)2和 CaCl2， Ca(ClO)2少量分解也会生成 CaCl2， 所以 Ca(ClO3)2含量偏低。 答案(1)2Cl22Ca(OH)2=Ca(ClO)2CaCl22H2OAB(2)CaCO3、 Ca(OH)2 2某废催化剂含58.2%的 SiO2、21.0%的 ZnO、4.5%的 ZnS 和 12.8%的 CuS。 某同学用 15.0 g该废催化剂为原料，回收其中的锌和铜。采用的实验方案如下： 回答下列问题： (1)在下列装置中， 第一次浸出必须用 _， 第二次浸出应选用 _。 (填 标号) (2)第二次浸出时，向盛有滤液1 的反应器中加入稀硫酸，后滴入过氧化氢溶液。 若顺序相反，会造成 _。滤渣 2 的主要成分是 _。 (3)浓缩硫酸锌、硫酸铜溶液使用的器皿名称是_。 (4)某同学在实验完成之后，得到1.5 g CuSO4· 5H2O，则铜的回收率为 _。 答案(1)DA(2)H2O2与固体颗粒接触分解SiO2(和 S)(3)蒸发皿(4)30% 3废旧印刷电路板是一种电子废弃物，其中铜的含量达到矿石中的几十倍。湿 法技术是将粉碎的印刷电路板经溶解、萃取、电解等操作得到纯铜等产品。某化 学小组模拟该方法回收铜和制取胆矾，流程简图如下： 回答下列问题： (1)写出操作的名称： _。 (2)操作用到的主要仪器名称为_，其目的是 (填序号 )_。 a富集铜元素 b使铜元素与水溶液中的物质分离 c增加 Cu 2在水中的溶解度 (3)反应 是 有机 溶液 中 的CuR2与稀 硫酸 反应 生 成CuSO4和 _。若操作使用右图装置，图中存在的错误是 _。 (4)操作由硫酸铜溶液制胆矾的主要步骤是 _。 解析(1)废电路板中含有 Cu 单质，加入 H2O2的目的是将 Cu 氧化 为 Cu2 ；将溶液和固体分离的方法是过滤，所以操作是过滤。 (2)由流程图知， 铜氨溶液中的 Cu(NH3)2 4与有机物 RH 反应后得到 CuR2和 NH3、NH4Cl ，所以 该反应的离子方程式为Cu(NH3)2 42RH=2NH 42NH3CuR2； 操作是萃取 分液，所以用到的主要仪器是分液漏斗；通过操作，可以富集铜元素，同时使 铜元素与水溶液中其他物质分离，故选a、b。(3)CuR2中 R 为1 价，再结合流 程图可知反应是有机溶液中的CuR2与稀硫酸发生反应生成CuSO4和 RH；操 作是分液，图中出现的错误主要有分液漏斗颈尖嘴一侧未紧靠烧杯内壁及所加 液体过多。 (4)操作由硫酸铜溶液制胆矾的主要步骤为加热浓缩、冷却结晶、 过滤。 答案(1)过滤(2)分液漏斗ab (3)RH分液漏斗下端尖嘴未紧靠烧杯内壁、液体过多 (4)加热浓缩、冷却结晶、过滤 4绿矾(FeSO4· 7H2O)是治疗缺铁性贫血药品的重要成分。下面是以市售铁屑(含 少量锡、氧化铁等杂质 )为原料生产纯净绿矾的一种方法： 已知：室温下饱和H2S溶液的 pH 约为 3.9，SnS沉淀完全时溶液的pH 为 1.6； FeS开始沉淀时溶液的pH 为 3.0，沉淀完全时的 pH 为 5.5。 (1)操作中，通入硫化氢至饱和的目的是_；在溶液中用硫酸酸化至pH 2 的目的是 _。 (2)检验制得的绿矾晶体中是否含有Fe 3的实验操作是 _。 解析(1)通入硫化氢至饱和的目的是：硫化氢具有强还原性，可以防止亚铁离 子被氧化，已知：在 H2S饱和溶液中， SnS沉淀完全时溶液的pH 为 1.6；FeS开 始沉淀时溶液的pH 为 3.0，沉淀完全时的pH 为 5.5，操作在溶液中用硫酸酸 化至 pH2 的目的是，在溶液pH2 时，Sn2 完全沉淀，亚铁离子不沉淀， (2)Fe 3遇硫氰酸根离子会反应生成硫氰酸铁血红色， 证明 Fe 3的存在。因此取少 量晶体溶于水，滴加KSCN 溶液，若溶液变红，说明含有Fe 3，若溶液不变红， 说明不含 Fe 3。 答案(1)除去溶液中的 Sn 2离子，并防止 Fe2被氧化 防止 Fe2 离子生成沉淀 (2)取少量晶体溶于水，滴加KSCN 溶液，若溶液变红，说明含有Fe 3，若溶液 不变红，说明不含Fe 3 角度(二)突出元素和化合物性质的工艺流程题 1 磁性材料 A 是由两种元素组成的化合物， 某研究小组按如图流程探究其组成： 请回答： (1)A 的组成元素为 _(用元素符号表示 )，化学式为 _ 。 (2)溶液 C 可溶解铜片，例举该反应的一个实际应用_。 (3)写出 FG 反应的化学方程式 _ 。 设计实验方案探究溶液G 中的主要微粒 (不考虑 H2O、H 、K、I) _。 解析(1)根据题中的探究过程，红棕色固体B 为氧化铁，与盐酸反应后生成黄 色溶液 C 为氯化铁，氯化铁与硫氰化钾显血红色，溶液D 为硫氰化铁。无色气 体溶于水后为酸性，与碘反应后生成无色溶液，酸性变强，说明原酸为弱酸，且 具有还原性，为亚硫酸，则无色气体为二氧化硫。 则原化合物中含有铁和硫元素。 由 2FeFe2O3，得 n(Fe) 2.400 g 160 g ·mol 1×20.03 mol，m(Fe)1.680 g；所以 A 中硫元素的质量为m(S) 2.960 g1.680 g1.280 g， 故 n(S) 1.280 g 32 g ·mol 10.04 mol；n(Fe)n(S)0.03 mol0.04 mol34，可知 A 的化学式为 Fe3S4。(2)因 溶液 C为氯化铁溶液，工业上常用于制印刷电路板； (3)H2SO3与 I2反应生成 H2SO4 和 HI，反应的化学方程式为H2SO3I2H2O=H2SO42HI；检验 G 中主要微 粒，目的在于检验SO 2 4和 H2SO3的存在。方法是：取溶液G，加入过量BaCl2 溶液，若产生白色沉淀，则有SO 2 4 ；过滤后取滤液，滴加H2O2溶液，若再产生 白色沉淀，则有 H2SO3。 答案(1)S、FeFe3S4(2)制印刷电路板 (3)H2SO3I2H2O=H2SO42HI取溶液 G，加入过量 BaCl2溶液，若产生白 色沉淀，则有 SO2 4；过滤后取滤液，滴加H2O2溶液，若再产生白色沉淀，则有 H2SO3 2硼及其化合物在工业上有许多用途。以铁硼矿(主要成分为 Mg2B2O5· H2O 和 Fe3O4，还有少量Fe2O3、FeO、CaO、Al2O3和 SiO2等)为原料制备硼酸 (H3BO3) 的工艺流程如图所示： 回答下列问题： (1)写出 Mg2B2O5· H2O 与硫酸反应的化学方程式 _ 。为提高浸出 速率，除适当增加硫酸浓度外，还可采取的措施有 _(写出两条 )。 (2)利用_的磁性，可将其从“浸渣”中分离。 “浸渣”中还剩余的物质是 _(写化学式 )。 (3) “净化除杂”需先加 H2O2溶液， 作用是 _ 。 然后再调节溶液的pH 约为 5，目的是 _ 。 解析(1) Mg2B2O5· H2O 与硫酸反应生成H3BO3、MgSO4，配平即可。为提高浸 出速率，可以从温度 (升高温度 )、浓度、增大接触面积 (将矿石粉碎 )等角度分析。 (2)Fe3O4具有磁性，可以利用铁块将其从“浸渣”中吸出。 SiO2不溶于 H2SO4， CaO 与 H2SO4生成 CaSO4微溶于水，所以 “浸渣”中还有 SiO2和 CaSO4。此时 溶液中除 H3BO3外还有 MgSO4(由(1)中反应生成 )、 Fe2(SO4)3、 FeSO4、 Al2(SO4)3。 (3) “净化除杂 ”先加 H2O2的目的是将 Fe 2氧化为 Fe3，然后再通过调节 pH 促 进 Fe 3、Al3水解生成 Fe(OH) 3、Al(OH)3沉淀而除去。 答案(1)Mg2B2O5· H2O2H2SO4= 2MgSO42H3BO3提高反应温度、减小 铁硼矿粉粒径 (2)Fe3O4SiO2和 CaSO4 (3)将 Fe 2氧化为 Fe3 使 Al 3和 Fe3形成氢氧化物沉淀而除去 3化工生产中常利用硫酸厂煅烧黄铁矿石的烧渣(主要成分为铁的氧化物及少量 FeS 、SiO2等)来制备聚铁 (碱式硫酸铁的聚合物 )和绿矾 (FeSO4· 7H2O)，流程如下： (1)将过程中产生的气体通入下列溶液中，溶液会褪色的是_(填选项序 号)。 a品红溶液b紫色石蕊溶液 c酸性 KMnO4溶液d溴水 (2)过程中， FeS和 O2、H2SO4反应的离子方程式为 _。 (3)过程中，需加入的物质是_；反应的化学方程式为 _。 用溶液 Y 制绿矾时，可取少量Y 溶液于试管中，向试管内加入少量的_ 溶液，观察溶液是否变为_色，以验证其中是否含有Fe 3。 解析由题中信息可知，过程向烧渣中加稀硫酸并同时通入氧气，铁的氧化物、 硫化亚铁均会溶解，生成硫酸铁、单质硫和水，所以溶液X 是硫酸铁溶液，过 程灼烧固体，其中的硫被氧化成二氧化硫。(1)二氧化硫能分别使品红溶液、 酸性 KMnO4溶液和溴水褪色。 (2)过程中， FeS和 O2、H2SO4反应的离子方程 式为 4FeS3O212H =4Fe 36H 2O4S。(3)由产物绿矾逆推可知过程是 将硫酸铁转化为硫酸亚铁的过程，应加入铁粉还原硫酸铁， 有关反应的化学方程 式为 Fe2(SO4)3Fe=3FeSO 4。 验证硫酸亚铁溶液中是否含有 Fe3 ， 可用含 SCN 的溶液检验，若溶液变为红色，证明溶液中含有 Fe 3，若溶液不变色，证明溶 液中不含 Fe 3。 答 案(1)acd(2)4FeS 3O2 12H =4Fe 3 6H2O 4S(3)Fe(或 铁 ) Fe2(SO4)3Fe=3FeSO4硫氰化钾 (或其他合理答案 )红 角度(三)突出物质的分离和提纯的工艺流程题 1过氧化钙微溶于水，溶于酸，可用作分析试剂、医用防腐剂、消毒剂。以下 是一种制备过氧化钙的实验方法。 步骤加入氨水的目的是_ 。 小火煮沸的作用是使沉淀颗粒长大，有利于_。 解析反应混合液中盐酸过量，加入氨水可以中和盐酸，调节溶液的pH 使 Fe 3 转化为 Fe(OH) 3沉淀而除去。小火煮沸的作用是使沉淀颗粒长大，有利于过滤 分离。 答案调节溶液 pH 使 Fe(OH)3沉淀过滤分离 2酸性锌锰干电池是一种一次性电池，外壳为金属锌，中间是碳棒，其周围是 由碳粉、MnO2、 ZnCl2和 NH4Cl 等组成的填充物。 该电池放电过程产生MnOOH。 回收处理该废电池可得到多种化工原料。有关数据如下表所示 溶解度 /(g/100 g水) 温度/ 化合物 0 20 40 60 80 100 NH4Cl 29.3 37.2 45.8 55.3 65.6 77.3 ZnCl2343 395 452 488 541 614 化合物Zn(OH)2Fe(OH)2Fe(OH)3 Ksp近似值10 17 10 17 10 39 回答下列问题： (1)废电池糊状填充物加水处理后，过滤，滤液中主要有ZnCl2和 NH4Cl，二者可 通过_分离回收；滤渣的主要成分是MnO2、_和_，欲从 中得到较纯的 MnO2，最简便的方法为 _，其原理是 _。 (2)用废电池的锌皮制备ZnSO4· 7H2O 的过程中，需除去锌皮中的少量杂质铁， 其 方法是：加稀 H2SO4和 H2O2溶解，铁变为 _，加碱调节至 pH 为_ 时，铁刚好沉淀完全 (离子浓度小于 1×10 5 mol · L 1 时，即可认为该离子沉淀完 全)；继续加碱至 pH 为_时，锌开始沉淀 (假定 Zn2 浓度为 0.1 mol · L 1)。 若上述过程不加 H2O2后果是 原因是 _。 解析(1)由于 ZnCl2的溶解度受温度影响较大，而NH4Cl 的溶解度受温度影响 较小，所以可采用加热浓缩、 冷却结晶的方法分离氯化锌和氯化铵混合物；根据 废电池糊状填充物中碳粉和MnO2及正极放电产生的MnOOH 都不溶于水，可确 定滤渣的主要成分；碳粉在足量氧气中燃烧转变为CO2，MnOOH 在足量氧气中 燃烧转变为 MnO2，因此得到较纯的二氧化锰最简便的方法是在足量空气或氧气 中燃烧滤渣。(2)铁溶于稀硫酸生成Fe 2， Fe2被双氧水氧化为 Fe3。 K spFe(OH)3 c(Fe3 ) · c 3(OH)1039，则铁刚好完全沉淀时， c(OH) 3 10 39 10 54.64×10 12 mol · L 1，则 c(H)Kw c（OH ） 10 14 4.64×10 122.15×10 3 mol · L 1，pH2.7； KspZn(OH)2c(Zn 2) · c 2(OH)1017，锌开始沉淀时， c(OH) 10 17 0.1 10 8 mol· L 1，则， c(H)Kw c（OH ）10 14 10 810 6 mol· L 1，pH6；Zn(OH) 2和 Fe(OH)2的 Ksp相近，若不加双氧水， 沉淀 Zn 2 的同时 Fe 2也会沉淀，从而使 Zn2 和 Fe2不能分离。 答案(1)加热浓缩、冷却结晶碳粉MnOOH在足量的空气或氧气中加热 碳粉转变为 CO2，MnOOH 氧化为 MnO2 (2)Fe 3 2.76Zn2 和 Fe2不能分离 Fe(OH)2和 Zn(OH)2的 Ksp相近 角度(四)突出化学反应原理应用的工艺流程题 1七铝十二钙 (12CaO· 7Al2O3)是新型的超导材料和发光材料，用白云石(主要含 CaCO3和 MgCO3)和废 Al 片制备七铝十二钙的工艺如下： (1)煅粉主要含 MgO 和_，用适量 NH4NO3溶液浸取煅粉后，镁化合物几 乎 不 溶 ， 若 滤 液 中c(Mg 2 ) 小于 5× 10 6mol· L1 ， 则 溶 液 pH 大于 _Mg(OH)2的 Ksp5×10 12；该工艺中不能用 (NH 4)2SO4代替 NH4NO3， 原因是 _ _。 (2)滤液中的阴离子有 _( 忽略杂质成分的影响 )；若滤液中仅通入 CO2，会生成 _ ，从而导致 CaCO3产率降低。 (3)电解制备Al(OH)3时，电极分别为Al片和石墨，电解总反应方程式为 _。 (4)一种可超快充电的新型铝电池，充放电时AlCl 4和 Al2Cl 7两种离子在 Al 电极 上相互转化，其它离子不参与电极反应，放电时负极Al 的电极反应式为 _。 解析(1) 白云石高温煅烧， CaCO3和 MgCO3受热分解生成 CaO 和 MgO，煅粉 主要含有 CaO和 MgO。 若滤液中 c(Mg 2)小于 5×106mol· L1， 根据 K spc(Mg 2 ) · c 2(OH)得：c(OH) Ksp c（Mg 2） 5×10 12 5×10 6mol· L 11×103 mol· L 1， c(H) Kw c（OH ）1×10 11mol· L1， 即 pH11。 若用(NH 4)2SO4代替 NH4NO3， 则(NH4)2SO4会与 CaO反应生成 CaSO4微溶物，在过滤时会被除去， 造成生成的 CaCO3减少。 (2) 煅粉的主要成分是CaO 和 MgO，加入适量 NH4NO3溶液浸取 煅粉后，由于镁化合物几乎不溶，则溶液中溶质主要为生成的Ca(NO3)2，故滤 液中的主要阴离子为NO 3。由于滤液的 pH 大于 11，溶液中含有 Ca(NO3)2 和少量的 NH4NO3与 Ca(OH)2， 若仅通入 CO2会生成 Ca(HCO3)2， 从而导致 CaCO3 产率降低。 (3) 电解制备 Al(OH)3时，电极分别为 Al 片和石墨， 电解总反应方程 式为 2Al6H2O= 通电 2Al(OH)33H2。(4) 由题意可知，放电时负极Al 失 去 电 子 与 AlCl 4结 合 生 成 Al2Cl 7， 其 电 极 反 应式 为 Al 3e 7AlCl 4 =4Al2Cl 7。 答案(1) CaO11 加入(NH4)2SO4会生成 CaSO4微溶物，在过滤时会被除去， 造成生成的 CaCO3减少 (2)NO 3、OH Ca(HCO3)2 (3)2Al6H2O = 通电 2Al(OH)33H2 (4)Al3e 7AlCl 4=4Al2Cl 7 角度(五)突出信息迁移的工艺流程题 1资源的高效利用对保护环境、促进经济持续健康发展具有重要作用。磷尾矿 主要含 Ca5(PO4)3F 和 CaCO3· MgCO3。某研究小组提出了磷尾矿综合利用的研究 方案，制备具有重要工业用途的CaCO3、Mg(OH)2、P4和 H2，其简化流程如下： 已知： Ca5(PO4)3F 在 950 不分解； 4Ca5(PO4)3F18SiO230C= 高温 2CaF230CO18CaSiO33P4。 请回答下列问题： (1)950 煅烧磷尾矿生成气体的主要成分是_。 (2)实验室过滤所需的玻璃仪器是_。 (3)NH4NO3溶液能从磷矿中浸取出Ca 2的原因是 _。 (4)在浸取液中通入NH3，发生反应的化学方程式是 _。 解析(1)磷尾矿中除 Ca5(PO4)3F 外还有 CaCO3· MgCO3， 950 时 Ca5(PO4)3F 不 分解，CaCO3· MgCO3分解生成 CaO、MgO 和 CO2。(2)过滤需要的玻璃仪器有烧 杯、漏斗和玻璃棒。(3)NH4NO3溶液因NH 4水解使溶液呈酸性，溶解CaO、 Ca(OH)2， 使之转化为 Ca 2。 (4)由图可知浸取液中通 NH3将 Mg 2转化为 Mg(OH) 2 沉淀。 答案(1)CO2(2)烧杯、漏斗、玻璃棒 (3)NH 4水解使溶液呈酸性，与 CaO、Ca(OH)2反应生成 Ca 2 (4)MgSO42NH32H2O=Mg(OH)2(NH4)2SO4 2硼氢化钠 (NaBH4)在化工等领域具有重要的应用价值，某研究小组采用偏硼酸 钠 NaBO2为主要原料制备 NaBH4，其流程如下： 已知： NaBH4常温下能与水反应，可溶于异丙胺(沸点： 33 )。 (1)在第步反应加料之前，需要将反应器加热至100 以上并通入氩气，该操 作的目的是 _。 (2)第步分离采用的方法是_；第步分出 NaBH4并回收溶剂，采用的 方法是 _。 解析(1)将反应器加热到100 以上并通入氩气，目的是排出反应器中的水蒸 气和空气，以防止副反应发生。 (2)经过第步分离得到的是溶液和Na2SiO3固体， 故分离方法是过滤； 根据异丙胺沸点， 可通过蒸馏从溶液中分离出异丙胺和硼氢 化钠。 答案(1)除去反应器中的水蒸气和空气 (2)过滤蒸馏 3亚氯酸钠 (NaClO 2 )是一种重要的含氯消毒剂，主要用于水的消毒以及砂糖、 油脂的漂白与杀菌。以下是过氧化氢法生产亚氯酸钠的工艺流程图： 已 知： NaClO 2的溶 解度 随温 度 升 高而增 大 ，适 当条件 下可结 晶 析出 NaClO2· 3H2O。 纯 ClO 2易分解爆炸，一般用稀有气体或空气稀释到10%以下安全。