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，