高考化学工艺流程专题精品复习化学工艺流程二.docx

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高考化学工艺流程专题精品复习化学工艺流程二

化学工艺流程专题

1.氨的工业合成

（1）原理：

N2＋3H2

2NH3

（2）合成氨适宜条件的选择

根据化学反应的速率理论和平衡理论，工业上一般采用10～30MPa的压强、400℃～500℃的温度和铁触媒。

（3）原料气体的制备

氮气：

空气液态空气N2（先逸出）

氢气：

C＋H2O（g）CO＋H2或CH4＋H2O（g）

CO＋3H2或CO＋H2O（g）CO2＋H2

（4）原料气的净化

①除H2S：

NH3·H2O＋H2S===NH4HS＋H2O

②除CO：

CO＋H2O（g）CO2＋H2

③除CO2：

K2CO3＋CO2＋H2O===2KHCO3

2．硫酸工业

（1）化学原理与硫酸工业生产流程

（2）化学原理在硫酸工业生产中的应用

①增大反应速率的措施

a．升高温度；b.使用催化剂；c.在沸腾炉中燃料燃烧时，将原料粉碎，增大与空气的接触面积。

②提高SO2转化率，提高生产效率的措施

a．采用逆流原理；b.采用热交换原理；c.采用循环利用原理。

（3）尾气的处理

H2SO4工业的尾气主要是SO2

SO2+Ca（OH）2===CaSO3↓+H2O

CaSO3+H2SO4===CaSO4+SO2↑+H2O

3．纯碱工业

（1）索尔维制碱法（氨碱法）

此法所用的原料为食盐、氨和二氧化碳（石灰石经煅烧生成生石灰和二氧化碳），生产过程如下：

①食盐水的精制；

②食盐水氨化；

③氨盐水碳酸化（先将氨气通入饱和食盐水中得氨盐水；再通入二氧化碳生成溶解度较小的碳酸氢钠沉淀和氯化铵溶液）其反应原理为：

NaCl＋NH3＋CO2＋H2O===NaHCO3↓＋NH4Cl；

④过滤出碳酸氢钠后煅烧得纯碱，同时回收二氧化碳再利用：

2NaHCO3Na2CO3＋H2O↑＋CO2↑；

⑤将氯化铵加石灰乳反应，生成氨回收利用：

CaO＋H2O===Ca（OH）2,2NH4Cl＋Ca（OH）2CaCl2＋2H2O＋2NH3↑

（2）侯氏制碱法

①原理

NH3＋CO2＋H2O===NH4HCO3

NaCl＋NH4HCO3===NaHCO3↓＋NH4Cl

2NaHCO3Na2CO3＋H2O＋CO2↑

②优点

保留了氨碱法的优点，消除了它的缺点，使食盐的利用率提高到96%；NH4Cl可作氮肥；可与合成氨厂联合。

4．金属的冶炼

（1）炼铁

①主要原料：

铁矿石、焦炭、石灰石、空气。

②反应原理

C＋O2CO2，CO2＋C2CO，Fe2O3＋3CO2Fe＋3CO2。

③环境污染的防治：

高炉煤气：

CO、CO2、N2，回收CO作燃料。

（2）电解法炼铝

①主要原料：

铝土矿

②反应原理

a．由铝土矿精制Al2O3

Al2O3＋2NaOH===2NaAlO2＋H2O

NaAlO2＋CO2＋2H2O===Al（OH）3↓＋NaHCO3

2Al（OH）3Al2O3＋3H2O

b．电解Al2O3

2Al2O34Al＋3O2↑

题组一　以陌生无机物为载体的综合考查

答案及评分标准]　

（1）Mg2B2O5·H2O＋2H2SO4△,2H3BO3＋2MgSO4（2分）　提高反应温度、减小铁硼矿粉粒径（2分）

（2）Fe3O4（1分）　SiO2和CaSO4（2分）

（3）将Fe2＋氧化成Fe3＋（1分）　使Fe3＋与Al3＋形成氢氧化物沉淀而除去（1分）　（4）（七水）硫酸镁（1分）

（5）

（2分）

（6）2H3BO3B2O3＋3H2O、B2O3＋3Mg2B＋3MgO（2分）

阅卷]　

（1）元素符号错、不规范、看不清的不得分，方程式不写“△”扣分。

（2）SiO2和CaSO4少写，或错写其他杂质均不得分。

（3）名称写成化学式不得分。

（4）电子式漏掉离子符号或不写“　]”均不得分。

1．铜是与人类关系非常密切的有色金属。

已知常温下，在溶液中Cu2＋稳定，Cu＋易在酸性条件下发生反应：

2Cu＋===Cu2＋＋Cu。

大多数＋1价铜的化合物是难溶物，如Cu2O、CuI、CuCl、CuH等。

（1）在新制Cu（OH）2悬浊液中滴入葡萄糖溶液，加热生成不溶物的颜色为________，某同学实验时却有黑色物质出现，该黑色物质的化学式为________________。

（2）在CuCl2溶液中逐滴加入过量KI溶液可能发生：

a．2Cu2＋＋4I－===2CuI↓（白色）＋I2

b．2Cu2＋＋2Cl－＋2I－===2CuCl↓（白色）＋I2

①若a反应是主要反应，需要查询的数据是_________________________________________。

②为顺利观察到白色沉淀可以加入的最佳试剂是_____________________________________。

A．SO2B．四氯化碳

C．NaOHD．乙醇

（3）一定条件下，在CuSO4中加入NH5反应生成氢化亚铜（CuH）。

①已知NH5的所有原子都达到稀有气体的稳定结构，NH5是________（填“离子化合物”或“共价化合物”），在上述反应中NH5作________（填“氧化剂”、“还原剂”或“既不是氧化剂也不是还原剂”）。

②写出CuH在过量稀盐酸中有气体生成的离子方程式：

______________________。

③将CuH溶解在适量的稀硝酸中，完成下列化学方程式。

CuH＋HNO3===Cu（NO3）2＋H2↑＋＋

（4）将实验制得的CuCl样品2.000g（杂质不参与反应）溶于一定量的0.5000mol·L－1FeCl3溶液中，加水稀释至200mL，取20.00mL所得溶液用0.1000mol·L－1的Ce（SO4）2溶液滴定到终点，消耗20.00mLCe（SO4）2溶液。

有关反应离子方程式：

Fe3＋＋CuCl===Fe2＋＋Cu2＋＋Cl－、Ce4＋＋Fe2＋===Fe3＋＋Ce3＋，则样品中CuCl的质量分数为________。

答案　

（1）砖红色　CuO　

（2）①Ksp（CuCl）与Ksp（CuI）　②B　（3）①离子化合物　还原剂　②2CuH＋2H＋===Cu2＋＋Cu＋2H2↑　③6CuH＋16HNO3===6Cu（NO3）2＋3H2↑＋4NO↑＋8H2O　（4）99.50%

解析　

（1）葡萄糖分子中的醛基被新制Cu（OH）2氧化，Cu（OH）2则被还原为砖红色的Cu2O，由于反应需加热，故Cu2O有可能被氧化为黑色的CuO。

（2）①CuCl2溶液与过量的KI反应，生成的沉淀与CuCl和CuI的Ksp的相对大小有关。

②由于a反应和b反应在生成白色沉淀的同时，均有I2生成，而CCl4可萃取其中的I2，且与水不互溶，故反应后加CCl4可顺利观察到白色沉淀。

（3）①NH5的所有原子均达到稀有气体的稳定结构，故NH5可写成NH4H（氢化铵），氢化铵中－1价的氢将CuSO4溶液中＋2价的铜还原为＋1价。

③将CuH溶解在适量的稀HNO3中发生氧化还原反应，有Cu（NO3）2、H2、NO、H2O四种产物生成。

（4）根据反应关系式：

CuCl～Fe2＋～Ce4＋，得n（CuCl）＝0.1000mol·L－1×0.02L×＝0.02mol，则2.000g样品中CuCl的质量分数w（CuCl）＝×100%＝99.50%。

2．亚磷酸（H3PO3）是二元酸，与足量NaOH溶液反应生成Na2HPO3。

（1）PCl3水解可制取亚磷酸：

PCl3＋3H2O===H3PO3＋________。

（2）H3PO3溶液中存在电离平衡：

H3PO3H＋＋H2PO。

①某温度下，0.10mol·L－1的H3PO3溶液的pH＝1.6，即溶液中c（H＋）＝2.5×10－2mol·L－1。

求该温度下上述电离平衡的平衡常数K，写出计算过程。

（H3PO3的第二步电离忽略不计，结果保留两位有效数字）

②根据H3PO3的性质可推测常温下Na2HPO3稀溶液的pH________7（填“>”、“＝”或“<”）。

（3）亚磷酸具有强还原性，可使碘水褪色。

该反应的化学方程式为________________________。

（4）电解Na2HPO3溶液也可得到亚磷酸，装置示意图如下：

①阴极的电极反应式为__________________________________________________________。

②产品室中反应的离子方程式为__________________________________________________。

答案　

（1）3HCl

（2）

①　　　　　　　H3PO3　　H＋　＋　H2PO

K＝＝

≈8.3×10－3

②>

（3）H3PO3＋I2＋H2O===2HI＋H3PO4

（4）①2H＋＋2e－===H2↑

②HPO＋2H＋===H3PO3

解析　

（1）根据质量守恒定律来补充完整该化学方程式。

（2）①利用化学平衡的三段式求解，注意题目对有效数字的要求。

（3）根据题目信息确定还原剂、氧化剂，根据化合价变化规律确定氧化产物、还原产物，最后配平化学方程式。

（4）①根据电解原理知氢离子在阴极放电生成H2，由此写出阴极的电极方程式。

②紧扣题目信息“电解Na2HPO3溶液也可得到亚磷酸”，再结合装置示意图、电极上离子放电情况推测要在产品室得到产品，阳极室的氢离子要向产品室移动，原料室的HPO也要向产品室移动，由此可写出产品室中反应的离子方程式。

题组二　以化工流程为载体的综合题

典例剖析

（12分）工业上由黄铜矿（主要成分为CuFeS2）冶炼铜的主要流程如下：

（1）气体A中的大气污染物可选用下列试剂中的________吸收。

a．浓硫酸　b．稀硝酸　c．NaOH溶液　d．氨水

（2）用稀硫酸浸泡熔渣B，取少量所得溶液，滴加KSCN溶液后呈血红色，说明溶液中存在________（填离子符号），检验溶液中还存在Fe2＋的方法是________________________（注明试剂、现象）。

（3）由泡铜冶炼粗铜的化学方程式为________________________。

（4）以CuSO4溶液为电解质溶液进行粗铜（含Al、Zn、Ag、Pt、Au等杂质）的电解精炼，下列说法正确的是________。

a．电能全部转化为化学能

b．粗铜接电源正极，发生氧化反应

c．溶液中Cu2＋向阳极移动

d．利用阳极泥可回收Ag、Pt、Au等金属

（5）利用反应2Cu＋O2＋2H2SO4===2CuSO4＋2H2O可制备CuSO4，若将该反应设计为原电池，其正极电极反应为____________________________。

答案及评分标准]　

（1）cd（2分）　

（2）Fe3＋（2分）　取少量溶液，滴加酸性KMnO4溶液（1分），酸性KMnO4溶液褪色（1分）　（3）3Cu2O＋2AlAl2O3＋6Cu（2分）

（4）bd（2分）　（5）4H＋＋O2＋4e－===2H2O（2分）

阅卷]　

（1）必须小写，大写不得分；对而不全得1分，错选得0分。

（2）①滴加“酸性KMnO4溶液”或“酸性高锰酸钾溶液”或“MnO溶液”均对得1分，“KMnO4”化学式有错不得分；现象答“KMnO4褪色”或“紫色褪去”或“紫红色褪去”或“红色褪去”得1分；若现象答“溶液变为红色”不得分；注“不变紫色、变色”都不给分，“不呈紫色、无紫色、不显紫色、褪色、褪去”都得分。

②本空2分，若试剂对现象错，得1分；试剂错现象对，不得分。

（3）①分子式错、不配平，不得分；②“===”、“―→”、“”得分；③反应条件不考虑。

（4）对而不全得1分，有错选得0分。

（5）①分子式错、不配平，不得分，但系数成倍得分。

②“===”、“―→”、“”得分；电子符号“e”不得分。

1．目前，新能源不断被利用到现代汽车中，高铁电池技术就是科研机构着力研究的一个方向。

（1）高铁酸钾—锌电池（碱性介质）是一种典型的高铁电池，则该种电池负极材料是________（填化学式）。

（2）工业上常采用NaClO氧化法生产高铁酸钾（K2FeO4），K2FeO4在碱性环境中稳定，在中性和酸性条件下不稳定。

反应原理为

Ⅰ.在碱性条件下，利用NaClO氧化Fe（NO3）3制得Na2FeO4：

3NaClO＋2Fe（NO3）3＋10NaOH===2Na2FeO4↓＋3NaCl＋6NaNO3＋5H2O。

Ⅱ.Na2FeO4与KOH反应生成K2FeO4：

Na2FeO4＋2KOH===K2FeO4＋2NaOH。

主要的生产流程如下：

①写出反应①的离子方程式：

_____________________________________________________。

②流程图中反应③是在某低温下进行的，且此温度无NaOH析出，说明此温度下Ksp（K2FeO4）________Ksp（Na2FeO4）（填“>”、“<”或“＝”）。

（3）已知K2FeO4在水溶液中可以发生：

4FeO＋10H2O4Fe（OH）3↓＋8OH－＋3O2↑，则K2FeO4在水处理中的作用是______________________________________________________。

（4）FeO在水溶液中的存在形态如图所示。

①若向pH＝10的这种溶液中加硫酸至pH＝2，HFeO的分布分数的变化情况是________________________________________________________________________。

②若向pH＝6的这种溶液中滴加KOH溶液，则溶液中含铁元素的微粒中，________转化为________________（填化学式）。

答案　

（1）Zn　

（2）①Cl2＋2OH－===Cl－＋ClO－＋H2O　②<　（3）净水剂和消毒剂　（4）①先增大后减小

②HFeO　FeO

解析　

（1）高铁酸钾是氧化剂，作电源正极，而锌为还原剂，在电池中失电子，作电源负极。

（2）①根据框图中反应①的反应物为Cl2和NaOH知，发生反应的离子方程式为Cl2＋2OH－===Cl－＋ClO－＋H2O。

②根据题意分析可知，Na2FeO4的溶度积大于K2FeO4的溶度积。

（3）FeO与水反应生成的Fe（OH）3具有吸附性，可作净水剂，FeO具有强氧化性，可作消毒剂。

（4）①加入硫酸，将溶液pH由10调节到2，由图中HFeO的变化曲线可知，HFeO的分布分数先增大后减小。

②由图可知，pH＝6时，溶液中存在的含铁元素的微粒为HFeO和FeO，加入KOH，溶液pH逐渐增大，HFeO的分布分数逐渐减小，而FeO的分布分数逐渐增大，故HFeO逐渐转化为FeO。

2．硼及其化合物在工农业生产中应用广泛。

已知：

硼镁矿的主要成分为Mg2B2O5·H2O，硼砂的化学式为Na2B4O7·10H2O。

利用硼镁矿制取金属镁及粗硼的工艺流程为

回答下列有关问题：

（1）硼砂中B的化合价为________价；溶于热水后，常用稀硫酸调pH至2～3制取H3BO3，该反应的离子方程式为____________________。

X为H3BO3晶体加热脱水的产物，其与Mg反应制取粗硼的化学方程式为________________________。

（2）MgCl2·7H2O在HCl氛围中加热的原因是__________________________________________。

若用惰性电极电解MgCl2溶液，其阴极反应式为_____________________________________。

（3）镁—H2O2酸性燃料电池的反应机理为Mg＋H2O2＋2H＋===Mg2＋＋2H2O，则其正极反应式为__________________。

常温下，若起始电解质溶液pH＝1，则pH＝2时，溶液中Mg2＋的浓度为______________________。

已知KspMg（OH）2]＝5.6×10－12，当溶液pH＝6时，________（填“有”或“没有”）Mg（OH）2沉淀析出。

（4）制得的粗硼在一定条件下生成BI3，BI3加热分解可以得到纯净的单质硼。

现将0.020g粗硼制成的BI3完全分解，生成的I2用0.30mol·L－1Na2S2O3（H2S2O3为弱酸）溶液滴定至终点，消耗Na2S2O3溶液18.00mL。

滴定时用到的指示剂是________________。

该粗硼样品的纯度为________。

（提示：

I2＋2S2O===2I－＋S4O）

答案　

（1）＋3　B4O＋2H＋＋5H2O===4H3BO3　3Mg＋B2O32B＋3MgO　

（2）防止MgCl2水解　2H2O＋Mg2＋＋2e－===H2↑＋Mg（OH）2↓

（3）H2O2＋2H＋＋2e－===2H2O　0.045mol·L－1　没有　（4）淀粉　99%

解析　

（1）硼砂的化学式为Na2B4O7·10H2O，钠元素化合价为＋1价，氧元素化合价为－2价，依据化合价代数和为零计算得到硼元素化合价为＋3价；用H2SO4调pH至2～3，硼砂中的Na2B4O7在酸溶液中生成H3BO3，反应的离子方程式为B4O＋2H＋＋5H2O===4H3BO3；X为H3BO3晶体加热脱水的产物，为B2O3，与Mg反应生成粗硼和氧化镁，反应的化学方程式为3Mg＋B2O3高温,2B＋3MgO。

（2）MgCl2·7H2O需要在HCl氛围中加热，是为了防止氯化镁水解生成氢氧化镁；若用惰性电极电解MgCl2溶液，阴极氢离子得到电子生成氢气，水的电离平衡被破坏，水电离生成的氢氧根离子浓度增大，和镁离子形成氢氧化镁沉淀，合并写出阴极反应式为2H2O＋Mg2＋＋2e－===H2↑＋Mg（OH）2↓。

（3）镁H2O2酸性燃料电池的反应机理为Mg＋H2O2＋2H＋===Mg2＋＋2H2O，正极上是过氧化氢得到电子生成水的反应，正极反应式为H2O2＋2H＋＋2e－===2H2O；若起始电解质溶液pH＝1，则pH＝2时，溶液中氢离子浓度减小0.1mol·L－1－0.01mol·L－1＝0.09mol·L－1，依据反应方程式得到Mg2＋浓度为0.045mol·L－1；KspMg（OH）2]＝5.6×10－12，当溶液pH＝6时，c（OH－）＝10－8mol·L－1，则Qc＝c（Mg2＋）·c2（OH－）＝0.045×10－16＝4.5×10－18

（4）碘遇淀粉变蓝，终点时蓝色褪去；硫代硫酸钠的物质的量为0.30mol·L－1×0.018L＝0.0054mol，根据关系式：

B～BI3～3/2I2～3S2O，n（B）＝n（S2O）＝0.0018mol，硼的质量为11g·mol－1×0.0018mol＝0.0198g，粗硼中硼的含量为0.0198g/0.020g×100%＝99%。

3．污染物的有效去除和资源的充分利用是化学造福人类的重要研究课题。

某研究小组利用软锰矿（主要成分为MnO2，另含有少量铁、铝、铜、镍等金属化合物）作脱硫剂，通过如下简化流程既脱除燃煤尾气中的SO2，又制得电池材料MnO2（反应条件已省略）。

请回答下列问题：

（1）上述流程中多次涉及到过滤操作，实验室进行过滤操作时需要用到的硅酸盐仪器有玻璃棒、烧杯、________；其中玻璃棒的作用是__________________________。

（2）用MnCO3能除去溶液中的Al3＋和Fe3＋，其原理是____________________（只用文字表述）。

（3）已知Ksp（CuS）＝1.3×10－36，Ksp（NiS）＝1.0×10－24；在除铜镍的过程中，当Ni2＋恰好完全沉淀此时溶液中c（Ni2＋）＝1.0×10－5mol·L－1]，溶液中Cu2＋的浓度是________mol·L－1。

（4）工业上采用电解K2MnO4水溶液的方法来生产KMnO4，其中隋性电极作阳极，铁作阴极，请写出阳极的电极反应式：

_____________________________________________________。

（5）下列各组试剂中，能准确测定一定体积燃煤尾气中SO2含量的是________（填编号）。

a．NaOH溶液、酚酞溶液

b．稀H2SO4酸化的KMnO4溶液

c．碘水、淀粉溶液

d．氨水、酚酞溶液

（6）废气中SO2与稀硫酸酸化的软锰矿反应的化学方程式为___________________________；

已知废气中SO2的浓度为6.4g·m－3，软锰矿浆对SO2的吸收率可达90%，则处理1000m3燃煤尾气，可得到硫酸锰晶体（MnSO4·H2O，相对分子质量为169）的质量为________kg（结果保留3位有效数字）。

答案　

（1）漏斗　引流（防止液体溅出）　

（2）MnCO3消耗溶液中的酸，促进Al3＋和Fe3＋水解生成氢氧化物沉淀

（3）1.3×10－17　（4）MnO－e－===MnO　（5）bc

（6）MnO2＋SO2===MnSO4　15.2

4.用含有A12O3、SiO2和少量FeO·xFe2O3的铝灰制备A12（SO4）3·18H2O。

工艺流程如下（部分操作和条件略）：

Ⅰ.向铝灰中加入过量稀H2SO4，过滤；

Ⅱ.向滤液中加入过量KMnO4溶液，调节溶液的pH约为3；

Ⅲ.加热，产生大量棕色沉淀，静置，上层溶液呈紫红色；

Ⅳ.加入MnSO4至紫红色消失，过滤；

Ⅴ.浓缩、结晶、分离，得到产品。

（1）H2SO4溶解A12O3的离子方程式是_________________________________________。

（2）KMnO4－氧化Fe2+的离子方程式补充完整：

_____MnO4－+____Fe2++________________＝_____Mn2++_____Fe3++______________

（3）已知：

生成氢氧化物沉淀的pH

Al（OH）3

Fe（OH）2

Fe（OH）3

开始沉淀时

3.4

6.3

1.5

完全沉淀时

4.7

8.3

2.8

注：

金属离子的起始浓度为0.1mol·L-1

根据表中数据解释步骤Ⅱ的目的：

__________________________________________。

（4）己知：

一定条件下，MnO4－可与Mn2+反应生成MnO2。

①向Ⅲ的沉淀中加入浓HCl并加热，能说明沉淀中存在MnO2的现象是____________。

②Ⅳ中加入MnSO4的目的是__________________________________________________。

参考答案：

（1）6H++A12O3=3H2O+2A13+

（2）58H+54H2O

（3）把Fe2+完全氧化为Fe3+，pH约为3不生成Al（OH）3和Fe（OH）2，使Fe3+完全生成Fe（OH）3沉淀

（4）产生黄绿色气体（5）除去过量的MnO4－离子

5.

5、（15分）某工业废料中主要含有Al2O3、Co2O3·CoO、少量Fe3O4等金属氧化物（Co2O3·CoO不与强碱反应）。

实验室科技人员欲将之分离并制备相关物质，设计流程如下：

（1）过程Ⅰ中的操作名称是，写出过程Ⅰ发生反应的化学方程式。

（2）溶液a中含有金属离子有。

（3）溶液a中逸出的黄绿色气体是氯气，下列说法不正确的是。

①氯气是有漂白性的酸性气体

②液氯和氯水均为液体，且都含有氯分子

③将氯气通入碱液时，氯气既是氧化剂，又是还原剂

④次氯酸见光易分解，说明次氯酸是弱酸