2022年考前爭分特訓壓軸題二化學工藝流程題含解析

學習必備歡迎下載壓軸題二化學工藝流程題題型模型化學工藝流程題結(jié)構(gòu)一般包括題頭、題干和題尾三部分。題頭一般簡單介紹以何種物質(zhì)(主要成分是什么、含什么雜質(zhì)等，要注意一些關(guān)鍵信息)為原料制備哪種物質(zhì)，以及物質(zhì)的性質(zhì)和用途。題干部分則是工業(yè)制備的簡化工藝流程圖。題尾部分則是根據(jù)工業(yè)生產(chǎn)流程中涉及到的化學知識命題者精心設(shè)計的系列問題。對于學生解題需要的未學過的信息在三個部分都有可能出現(xiàn)，審題時須全盤考慮。考點模型(1)原料處理的方法和作用研磨：增大接觸面積，加快溶解或加快反應速率。水浸：與水接觸溶解或反應，可通過延長時間、攪拌或適當升溫來加速，以提高浸出率。酸浸：與酸接觸反應而溶解，使可溶性離子進入溶液，不溶物通過過濾除去?？赏ㄟ^適當增大酸的濃度、升溫和強力攪拌等加快反應速率。灼燒：除去可燃性雜質(zhì)或使原料初步轉(zhuǎn)化。煅燒：改變結(jié)構(gòu)，使一些物質(zhì)在后續(xù)過程中易溶解，并可使一些雜質(zhì)(如有機物)在高溫下氧化、分解。(2)實驗條件的控制和目的調(diào)節(jié)溶液的pH 值：使某些離子轉(zhuǎn)變?yōu)槌恋矶_到分離的目的，抑制某些離子的水解，防止某些離子的氧化等。在題目中常以表格形式給出信息。控制體系的溫度a控制低溫：防止物質(zhì)的分解，如NaHCO3、NH4HCO3、H2O2、HNO3(濃)等；防止物質(zhì)的揮發(fā)，如鹽酸、醋酸等；抑制物質(zhì)的水解，如冰水洗滌，以防止洗滌過程中的溶解損耗；增大氣體反應物的溶解度，使其被充分吸收。b采取加熱：加速某固體的溶解，加快反應速率；減少氣體生成物的溶解并使其逸出；使平衡向需要的方向移動；趁熱過濾，防止某物質(zhì)降溫時因析出而損耗或帶入新的雜質(zhì)。c控制范圍：確保催化劑的催化效果，兼顧速率和轉(zhuǎn)化率，追求更好的經(jīng)濟效益，防止副反應發(fā)生等。(3)物質(zhì)分離或提純常用的化學方法溶解法：利用特殊溶劑把雜質(zhì)溶解而除去，如 Fe(Al)可用過量的NaOH 溶液而除去Al，CO2(HCl、H2O)先通過飽和食鹽水，再通過濃H2SO4。沉淀法：a.加合適的沉淀劑(要使雜質(zhì)離子充分沉淀，加入的沉淀劑必須過量，且在后精選學習資料 -名師歸納總結(jié)-第 1 頁，共 9 頁學習必備歡迎下載續(xù)步驟中易除去)。b.調(diào)節(jié)溶液的酸堿性。洗滌法：a.水洗，b.冰水洗，c.有機溶劑洗，其目的是：洗去目標物表面的雜質(zhì)離子；減少目標物的溶解損耗或增大有機雜質(zhì)的溶解量；防止目標物形成結(jié)晶水合物；使晶體快速干燥。(4)可循環(huán)物質(zhì)的判斷流程圖中回頭箭頭的物質(zhì)生產(chǎn)流程中后面新生成或新分離的物質(zhì)(不要忽視結(jié)晶后的母液)，可能是前面某一步反應的相關(guān)物質(zhì)。1 高錳酸鉀是中學常用的試劑。工業(yè)上用軟錳礦制備高錳酸鉀流程如下。(1)鉍酸鈉(不溶于水)用于定性檢驗酸性溶液中Mn2的存在(鉍的還原產(chǎn)物為Bi3，Mn 的氧化產(chǎn)物為 7 價)，寫出反應的離子方程式_。(2)KMnO4稀溶液是一種常用的消毒劑。其消毒原理與下列物質(zhì)相同的是_(填代號)。a84 消毒液(NaClO 溶液)b雙氧水c苯酚d75%酒精(3)上述流程中可以循環(huán)使用的物質(zhì)有_、_(寫化學式)。(4)理論上(若不考慮物質(zhì)循環(huán)與制備過程中的損失)1 mol MnO2可制得 _ mol KMnO4。(5)該生產(chǎn)中需要純凈的CO2氣體。寫出實驗室制取CO2的化學方程式 _，所需氣體產(chǎn)生裝置是 _(選填代號)。(6)操作的名稱是_；操作根據(jù)KMnO4和 K2CO3兩物質(zhì)在 _(填性質(zhì))上的差異，采用 _(填操作步驟)、趁熱過濾得到KMnO4粗晶體。答案(1)2Mn25NaBiO314H=2MnO4 5Bi35Na7H2O(2)ab(3)MnO2KOH 精選學習資料 -名師歸納總結(jié)-第 2 頁，共 9 頁學習必備歡迎下載(4)23(5)CaCO32HCl=CaCl2H2OCO2AC(6)過濾溶解度濃縮結(jié)晶解析(1)由于 NaBiO3不溶于水，在寫離子方程式時，應保留其化學式。(2)KMnO4作為消毒劑，是利用其強氧化性，與84 消毒液、H2O2的消毒原理相同。(3)在流程圖中，一開始用到MnO2和 KOH，通入 CO2后，又產(chǎn)生MnO2；加入石灰苛化，生成 KOH，所以 MnO2、KOH 可循環(huán)利用。(4)MnO2K2MnO4KMnO4MnO21 1 x1x根據(jù)電子守恒得：x2(1 x)解得：x23故理論上1 mol MnO2可制得23mol KMnO4。(5)實驗室制CO2氣體，應選用CaCO3和稀鹽酸(或稀 HNO3)，可選用A、C 裝置。(6)操作 應使KMnO4、K2CO3、MnO2分離開，應采取過濾的方法，KMnO4、K2CO3兩種物質(zhì)溶解度不同，采取濃縮結(jié)晶使KMnO4晶體析出，然后再趁熱過濾。2 鋰被譽為“金屬味精”，以LiCoO2為正極材料的鋰離子電池已被廣泛用作便攜式電源。工業(yè)上常以-鋰輝礦(主要成分為LiAlSi2O6，還含有FeO、MgO、CaO 等雜質(zhì))為原料來制取金屬鋰。其中一種工藝流程如下：已知：部分金屬氫氧化物開始沉淀和完全沉淀時的pH：氫氧化物Fe(OH)3Al(OH)3Mg(OH)2開始沉淀pH 2.7 3.7 9.6 完全沉淀pH 3.7 4.7 11 Li2CO3在不同溫度下的溶解度如下表：溫度/0 10 20 50 75 100 精選學習資料 -名師歸納總結(jié)-第 3 頁，共 9 頁學習必備歡迎下載Li2CO3的溶解度/g 1.539 1.406 1.329 1.181 0.866 0.728 請回答下列問題：(1)用氧化物形式表示LiAlSi2O6的組成：_。(2)反應加入碳酸鈣的作用是_。(3)寫出反應中生成沉淀A 的離子方程式：_。(4)洗滌所得Li2CO3沉淀要使用_(選填“熱水”或“冷水”)，你選擇的理由是_。(5)電 解 熔 融 氯 化 鋰 生 產(chǎn) 鋰 時，陽 極 產(chǎn) 生 的 氯 氣 中 會 混 有 少 量 氧 氣，原 因 是_。答案(1)Li2O Al2O3 4SiO2(2)除去反應中過量的H2SO4；控制 pH，使 Fe3、Al3完全沉淀(3)Mg22OH=Mg(OH)2、Ca2CO23=CaCO3(4)熱水Li2CO3在較高溫度下溶解度小，用熱水洗滌可減少Li2CO3的損耗(5)加熱蒸干LiCl 溶液時，LiCl 有少量水解生成LiOH，受熱分解生成Li2O，電解時產(chǎn)生O2(其他合理答案均可)解析(1)用氧化物表示LiAlSi2O6時，活潑的金屬氧化物在前，不活潑的在后，水放在最后。(2)加入 CaCO3，可除去反應 中過量的H2SO4，降低溶液中c(H)，根據(jù)pH5，可使Fe3、Al3完全沉淀。(3)在反應 中，加入Ca(OH)2、Na2CO3沉淀的是Mg2和 Ca2。(4)由于溫度越高，Li2CO3的溶解度越小，所以應用熱水洗滌Li2CO3。(5)由于在加熱蒸干LiCl 溶液時，會產(chǎn)生少量的LiOH，受熱分解生成Li2O，所以電解時會產(chǎn)生 O2。3 聚合硫酸鐵又稱聚鐵，化學式為Fe2(OH)n(SO4)30.5nm，廣泛用于污水處理。實驗室利用硫酸廠燒渣(主要成分為鐵的氧化物及少量FeS、SiO2等)制備聚鐵和綠礬(FeSO4 7H2O)，過程如下：(1)驗證固體W 焙燒后產(chǎn)生的氣體含有SO2的方法是 _。(2)實驗室制備、收集干燥的SO2，所需儀器如下。裝置A 產(chǎn)生 SO2，按氣流方向連接各精選學習資料 -名師歸納總結(jié)-第 4 頁，共 9 頁學習必備歡迎下載儀器接口，順序為a_ _f。裝置 A 中發(fā)生反應的化學方程式為_。(3)制備綠礬時，向溶液X 中加入過量 _，充分反應后，經(jīng)過濾操作得到溶液Y，再經(jīng)濃縮、結(jié)晶等步驟得到綠礬。過濾所需的玻璃儀器有_。(4)欲測定溶液Y 中 Fe2的濃度，需要用容量瓶配制KMnO4標準溶液，用KMnO4標準溶液滴定時應選用_滴定管(填“酸式”或“堿式”)。(5)溶液 Z 的 pH 影響聚鐵中鐵的質(zhì)量分數(shù)。若溶液 Z 的 pH 偏小，將導致聚鐵中鐵的質(zhì)量分數(shù) _(填“偏大”、“偏小”或“無影響”)。答案(1)將氣體通入品紅溶液，溶液褪色，加熱恢復原色(2)decbCu 2H2SO4(濃)=CuSO4SO2 2H2O(3)鐵屑燒杯、漏斗、玻璃棒(4)酸式(5)偏小解析(1)利用品紅溶液驗證SO2，使品紅溶液褪色，加熱恢復紅色。(2)由于裝置A 中有加熱裝置，所以是利用Cu 和濃硫酸反應制SO2，C 為干燥裝置，B 為收集裝置，D、E 為尾氣處理裝置。(3)由于 X 中含有 Fe3，所以制備綠礬時，應加入Fe 粉，使 Fe3還原成 Fe2。此處審題應注意玻璃儀器。(4)KMnO4溶液具有強氧化性，應選擇酸式滴定管。(5)Fe33H2OFe(OH)33H，pH 越小，F(xiàn)e3的水解程度越小，導致聚鐵中鐵的質(zhì)量分數(shù)偏小。4 多晶硅(硅單質(zhì)的一種)被稱為“微電子大廈的基石”，制備中副產(chǎn)物以SiCl4為主，它環(huán)境污染很大，能遇水強烈水解，放出大量的熱。研究人員利用SiCl4水解生成的鹽酸和鋇礦粉(主要成分為BaCO3，且含有鐵、鎂等離子)制備 BaCl2 2H2O，工藝流程如下：精選學習資料 -名師歸納總結(jié)-第 5 頁，共 9 頁學習必備歡迎下載已知：常溫下Fe3、Mg2完全沉淀的pH 分別是 3.4、12.4 BaCO3的相對分子質(zhì)量是197；BaCl2 2H2O 的相對分子質(zhì)量是244 回答下列問題：(1)SiCl4發(fā)生水解反應的化學方程式為_。(2)用 H2還原 SiCl4蒸氣可制取純度很高的硅，當反應中有1 mol 電子轉(zhuǎn)移時吸收59 kJ 熱量，則該反應的熱化學方程式為_。(3)加鋇礦粉并調(diào)節(jié)pH7 的目的是 _，_。(4)過濾后的濾液中Fe3濃度為 _(濾液溫度25，KspFe(OH)32.21038)。(5)生成濾渣A 的離子方程式_。(6)列式計算出10 噸含 78.8%BaCO3的鋇礦粉理論上最多能生成BaCl2 2H2O 的質(zhì)量為多少噸？答案(1)SiCl44H2O=H4SiO4 4HCl(2)SiCl4(g)2H2(g)=Si(s)4HCl(g)H 236 kJ mol1(3)使 BaCO3轉(zhuǎn)化為 BaCl2使 Fe3完全沉淀(4)2.21017 mol L1(5)Mg22OH=Mg(OH)2(6)m10t78.8%197 g mol1244 gmol19.76 t 解析(1)SiCl4水解生成H4SiO4和 HCl。(2)SiCl42H2=高溫Si4HCl，當有 4 mol 電子轉(zhuǎn)移時，吸收熱量為236 kJ，所以熱化學方程式為SiCl4(g)2H2(g)=Si(s)4HCl(g)H 236 kJ mol1。(3)加入 BaCO3，可發(fā)生反應BaCO32HCl=CO2H2OBaCl2，并降低 c(H)，使 Fe3完全水解生成Fe(OH)3沉淀。精選學習資料 -名師歸納總結(jié)-第 6 頁，共 9 頁學習必備歡迎下載(4)c(OH)107 mol L1c(Fe3)2.21038107 32.21017 mol L1(5)根據(jù)信息，當pH12.5 時，Mg2完全沉淀，Mg22OH=Mg(OH)2。(6)根據(jù) Ba2守恒得：m(BaCl2 2H2O)10 t78.8%197 g mol1244 g mol19.76 t。5 亞氯酸鈉(NaClO2)是一種強氧化性漂白劑，廣泛用于紡織、印染和食品工業(yè)。它在堿性環(huán)境中穩(wěn)定存在。某同學查閱資料后設(shè)計生產(chǎn)NaClO2的主要流程如下。(1)雙氧水的結(jié)構(gòu)式為_；中發(fā)生反應的還原劑是_(填化學式)。(2)中反應的離子方程式是_。(3)A 的化學式是 _，裝置中A 在_極區(qū)產(chǎn)生。(4)ClO2是一種高效水處理劑，可用亞氯酸鈉和稀鹽酸為原料制備。寫出該反應的化學方程式_。研究表明：若反應開始時鹽酸濃度較大，則氣體產(chǎn)物中有Cl2，用離子方程式解釋產(chǎn)生Cl2的原因 _。(5)NaClO2變質(zhì)可分解為NaClO3和 NaCl。取等質(zhì)量變質(zhì)前后的NaClO2試樣均配成溶液，分別與足量FeSO4溶液反應時，消耗Fe2的物質(zhì)的量 _(填“相同”、“不相同”或“無法判斷”)。答案(1)H OOHNa2SO3(2)2ClO2H2O22OH=2ClO2O2 2H2O(3)H2SO4陽(4)5NaClO24HCl=5NaCl 4ClO2 2H2O ClO23Cl4H=2Cl2 2H2O(5)相同解析(1)Na2SO3具有還原性，作還原劑。精選學習資料 -名師歸納總結(jié)-第 7 頁，共 9 頁學習必備歡迎下載(2)在 中，ClO2氣體把 H2O2氧化，離子方程式為2ClO2H2O22OH=2ClO2O22H2O(3)裝置 中發(fā)生的電極反應式為陽極：4OH 4e=2H2OO2陰極：4H4e=2H2所以在陽極附近生成H2SO4。(4)5NaClO24HCl=5NaCl 4ClO22H2O 若鹽酸的濃度過大，則發(fā)生反應ClO23Cl4H=2Cl2 2H2O(5)3NaClO2=2NaClO3NaCl 3 mol 2 mol 1 mol ClO24Fe24H=Cl4Fe32H2O 3 mol 12 mol ClO36Fe26H=Cl6Fe33H2O 2 mol 12 mol 所以消耗Fe2的物質(zhì)的量相同。6 金屬鈦(Ti)因其硬度大、熔點高、常溫時耐酸堿腐蝕而被廣泛用作高新科技材料，被譽為“未來金屬”。以鈦鐵礦(主要成分FeTiO3，鈦酸亞鐵)為主要原料冶煉金屬鈦同時獲得副產(chǎn)品甲的工業(yè)生產(chǎn)流程如下：回答下列問題：(1)鈦鐵礦和濃硫酸反應的產(chǎn)物之一是TiOSO4，反應中無氣體生成。副產(chǎn)品甲陽離子是_。(2)上述生產(chǎn)流程中加入鐵屑的目的是_。(3)此時溶液中含有Fe2、TiO2和少量 Mg2等陽離子。常溫下，其對應氫氧化物的Ksp如下表所示。精選學習資料 -名師歸納總結(jié)-第 8 頁，共 9 頁學習必備歡迎下載氫氧化物Fe(OH)2TiO(OH)2Mg(OH)2Ksp8.010161.010291.81011常溫下，若所得溶液中Mg2的物質(zhì)的量濃度為0.001 8 mol L1，當溶液的pH 等于_時，Mg(OH)2開始沉淀。若將含有Fe2、TiO2和 Mg2的溶液加水稀釋，立即析出大量白色沉淀，寫出該反應的離子方程式：_。(4)Mg 還原 TiCl4過程中必須在1 070 K 的溫度下進行，你認為還應該控制的反應條件是_。(5)在 8001 000 時電解 TiO2也可制得海綿鈦，裝置如下圖所示。圖中 b 是電源的 _極，陰極的電極反應式_。答案(1)Fe2(2)防止 Fe2氧化(3)10TiO22H2O=TiO(OH)2(或 H2TiO3)2H(4)隔絕空氣(或惰性氣氛中)(5)正TiO24e=Ti 2O2解析(1)FeTiO32H2SO4=TiOSO4 FeSO4 2H2O，所以副產(chǎn)品甲陽離子為Fe2。(2)Fe2易被氧化，加入Fe可防止 Fe2氧化。(3)c(OH)1.810110.001 8mol L1104 mol L1。所以當 pH10 時，Mg(OH)2開始沉淀。由 于TiO(OH)2的Ksp很 小，所 以 加 水 稀 釋 時，TiO2強 烈 水 解，TiO22H2O=TiO(OH)22H。(4)由于 Ti 易和 O2反應生成TiO2，所以在用Mg 還原 TiCl4時，應隔絕空氣。(5)TiO2應作陰極，所以a 為負極，b 為正極，電極反應式為陰極：TiO24e=Ti 2O2陽極：2O24e=O2。精選學習資料 -名師歸納總結(jié)-第 9 頁，共 9 頁