高考化学一轮复习精品导学案专题105 化工流程型实验题解析版Word文件下载.docx

高考化学一轮复习精品导学案专题105 化工流程型实验题解析版Word文件下载.docx

《高考化学一轮复习精品导学案专题105 化工流程型实验题解析版Word文件下载.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《高考化学一轮复习精品导学案专题105 化工流程型实验题解析版Word文件下载.docx（23页珍藏版）》请在冰点文库上搜索。

去油污、去铝片氧化膜，溶解铝、二氧化硅，调节pH、促动水解（沉淀）

考点二、常见的操作与答题角度

常见的操作

答题要考虑的角度

加过量试剂

使反应完全实行（或增大转化率、产率）等

加氧化剂

氧化某物质，生成目标产物或除去某些离子

判断能否加其他物质

要考虑是否引入杂质（或影响产物的纯度）等

分离、提纯

过滤、蒸发、萃取、分液、蒸馏等常规操作

提升原子利用率

绿色化学（经济性或环保性）

在空气中或在其他气体中实行的反应或操作

要考虑O2、H2O、CO2或其他气体是否参与反应或能否达到隔绝空气，防氧化、水解、潮解等目的

判断沉淀是否洗涤干净

取最后洗涤液少量，检验其中是否还有某种离子存有等

控制溶液的pH

①调节溶液的酸碱性，抑制水解（或使其中某些金属离子形成氢氧化物沉淀）

②“酸作用”还可除去氧化物（膜）

③“碱作用”还可除去油污，除去铝片氧化膜，溶解铝、二氧化硅等

④特定的氧化还原反应需要的酸性条件（或碱性条件）

控制温度（常用水浴、冰浴或油浴）

①防止副反应的发生

②使化学平衡移动；

控制化学反应的方向

③控制固体的溶解与结晶（如趁热过滤能防止某物质降温时析出）

④控制反应速率；

使催化剂达到最大活性

⑤升温：

促动溶液中的气体逸出，使某物质达到沸点挥发

⑥加热煮沸：

促动水解，聚沉后利于过滤分离

⑦趁热过滤：

减少因降温而析出的溶质的量

⑧降温：

防止物质高温分解或挥发；

降温（或减压）能够减少能源成本，降低对设备的要求

洗涤晶体

①水洗：

通常是为了除去晶体表面水溶性的杂质

②“冰水洗涤”：

能洗去晶体表面的杂质离子，且防止晶体在洗涤过程中的溶解损耗

③用特定有机试剂清洗晶体：

洗去晶体表面的杂质，降低晶体的溶解度、有利于析出，减少损耗等

表面处理

用水洗除去表面可溶性杂质，金属晶体可用机械法（打磨）或化学法除去表面氧化物、提升光洁度等

高频考点一、化工流程与物质制备

例1．锂离子电池的应用很广，其正极材料可再生利用。

某锂离子电池正极材料有钴酸锂（LiCoO2）、导电剂乙炔黑和铝箔等。

充电时，该锂离子电池负极发生的反应为6C＋xLi＋＋xe－===LixC6。

现欲利用以下工艺流程回收正极材料中的某些金属资源（部分条件未给出）。

回答下列问题：

（1）LiCoO2中，Co元素的化合价为__________。

（2）写出“正极碱浸”中发生反应的离子方程式____________________。

（3）“酸浸”一般在80℃下实行，写出该步骤中发生的所有氧化还原反应的化学方程式________________________；

可用盐酸代替H2SO4和H2O2的混合液，但缺点是______________________。

（4）写出“沉钴”过程中发生反应的化学方程式______________________。

（5）充放电过程中，发生LiCoO2与Li1－xCoO2之间的转化，写出放电时电池反应方程式________________________。

（6）上述工艺中，“放电处理”有利于锂在正极的回收，其原因是______________________________。

在整个回收工艺中，可回收到的金属化合物有____________________（填化学式）。

【答案】

（1）＋3

（2）2Al＋2OH－＋2H2O===2AlO

＋3H2↑

（3）2LiCoO2＋3H2SO4＋H2O2

Li2SO4＋2CoSO4＋O2↑＋4H2O2H2O2

2H2O＋O2↑有氯气生成污染较大

（4）CoSO4＋2NH4HCO3===CoCO3↓＋（NH4）2SO4＋H2O＋CO2↑

（5）Li1－xCoO2＋LixC6===LiCoO2＋6C

（6）Li＋从负极中脱出，经由电解质向正极移动并进入正极材料中Al（OH）3、CoCO3、Li2SO4

【解析】

（5）依据充电时正极的物质变化，可写出放电时的电极反应：

Li1－xCoO2＋xe－＋xLi＋===LiCoO2

依据负极充电的电极反应，写出放电时电极反应

LixC6－xe－===6C＋xLi＋，以上两个电极反应相加，即得总方程式。

（6）“放电处理”的一个重要目的是“回收锂”，Li＋要沉积正极。

解答这个问题的关键是Li＋怎样沉积在正极上的。

放电时，离子运动的方向是“正向正，负向负”。

从流程的最终产物上很容易找到回收的金属化合物：

Al（OH）3、CoCO3、Li2SO4。

【变式探究】某工厂利用褐煤烟灰（主要成分为碳、二氧化锗，还有少量氧化铝和二氧化硅）制取纯GeO2的主要流程如下：

已知：

GeO2是一种难溶于水的偏弱酸性的两性氧化物，GeCl4的沸点是83.1℃。

（1）写出二氧化锗与碳酸钠焙烧时发生反应的化学方程式：

_____________________________。

（2）用水浸取焙烧物长达2h的目的是_____________________________________________。

（3）“酸化”至溶液中盐酸浓度为5.3mol·

L－1时有利于生成四氯化锗，写出该反应的化学方程式：

________________________________________________________________________

________________________________________________________________________。

（4）若滤液“酸化”时酸度不够，溶液会出现明显的浑浊，原因是________。

（5）操作“X”的名称为________。

（6）四氯化锗与高纯水反应的化学方程式为_________________________________________。

【答案】

（1）Na2CO3＋GeO2

Na2GeO3＋CO2↑

（2）为了提升含锗化合物的浸出率

（3）Na2GeO3＋6HCl===GeCl4＋2NaCl＋3H2O（4）生成了H2GeO3（或GeO2或GeO2·

nH2O）沉淀

（5）蒸馏（6）GeCl4＋（2＋n）H2O===GeO2·

nH2O＋4HCl

高频考点二、化工流程与物质的分离

例2．氧化锌为白色粉末，可用于湿疹、癣等皮肤病的治疗。

纯化工业级氧化锌[含有Fe（Ⅱ）、Mn（Ⅱ）、Ni（Ⅱ）等杂质]的流程如下：

工业ZnO

浸出液

滤液

滤饼

ZnO

提示：

在本实验条件下，Ni（Ⅱ）不能被氧化；

高锰酸钾的还原产物是MnO2。

（1）反应②中除掉的杂质离子是__________，发生反应的离子方程式为__________；

在加高锰酸钾溶液前，若pH较低，对除杂的影响是________________。

（2）反应③的反应类型为____________，过滤得到的滤渣中，除了过量的锌外还有______________。

（3）反应④形成的沉淀要用水洗，检验沉淀是否洗涤干净的方法是________________。

（4）反应④中产物的成分可能是ZnCO3·

xZn（OH）2，取干燥后的滤饼11.2g，煅烧后可得到产品8.1g，则x等于__________。

（1）Fe2＋和Mn2＋MnO

＋3Fe2＋＋7H2O===3Fe（OH）3↓＋MnO2↓＋5H＋、2MnO

＋3Mn2＋＋2H2O===5MnO2↓＋4H＋铁离子和锰离子不能生成沉淀，从而无法除去铁和锰杂质

（2）置换反应镍

（3）取少量的最后一次水洗液于试管中，滴入1～2滴稀硝酸，再滴入硝酸钡溶液，若无白色沉淀生成，则说明沉淀已经洗涤干净（4）1

【变式探究】平板电视显示屏生产过程中产生大量的废玻璃粉末，其中含有SiO2、Fe2O3、CeO2以及其他少量可溶于稀酸的物质。

二氧化铈（CeO2）是一种重要的稀土氧化物，某课题组以此粉末为原料回收铈，设计实验流程如下：

（1）第①步反应的化学方程式是______________________________________________________，

检验滤渣A是否洗净的方法是____________________________________________________。

（2）第②步反应的离子方程式是______________________________________________________。

（3）萃取是分离稀土元素的常用方法，化合物TBP作为萃取剂能将铈离子从水溶液中萃取出来。

实验室实行萃取操作需要用到分液漏斗，分液漏斗在使用前需要实行的操作是________；

TBP是一种磷酸三丁酯，产物应该从分液漏斗的________（填“上口倒出”或“下口倒出”）。

（4）取上述流程中得到的Ce（OH）4产品0.5g，加硫酸溶解后，用0.1000mol·

L－1FeSO4标准溶液滴定终点时（铈被还原为Ce3＋），消耗20.00mL标准溶液，该产品中Ce（OH）4的质量分数为________（保留小数点后一位）。

【答案】

（1）Fe2O3＋6HCl===2FeCl3＋3H2O取最后一次洗涤液，滴加KSCN溶液，若不出现红色，则已洗净，反之，未洗净

（2）2CeO2＋H2O2＋6H＋===2Ce3＋＋O2↑＋4H2O

（3）检查是否漏液上口倒出（4）83.2%

【解析】

1．【2019年高考北京卷】

（12分）以废旧铅酸电池中的含铅废料（Pb、PbO、PbO2、PbSO4及炭黑等）和H2SO4为原料，制备高纯PbO，实现铅的再生利用。

其工作流程如下：

（1）过程Ⅰ中，在Fe2+催化下，Pb和PbO2反应生成PbSO4的化学方程式是__________。

（2）过程Ⅰ中，Fe2+催化过程可表示为：

i：

2Fe2++PbO2+4H++SO42−＝2Fe3++PbSO4+2H2O

ii：

……

①写出ii的离子方程式：

________________。

②下列实验方案可证实上述催化过程。

将实验方案补充完整。

a.向酸化的FeSO4溶液中加入KSCN溶液，溶液几乎无色，再加入少量PbO2，溶液变红。

b.______________。

（3）PbO溶解在NaOH溶液中，存有平衡：

PbO（s）+NaOH（aq）

NaHPbO2（aq），其溶解度曲线如图所示。

①过程Ⅱ的目的是脱硫。

滤液1经处理后可在过程Ⅱ中重复使用，其目的是_____（选填序号）。

A．减少PbO的损失，提升产品的产率

B．重复利用氢氧化钠，提升原料的利用率

C．增加Na2SO4浓度，提升脱硫效率

②过滤Ⅲ的目的是提纯，综合上述溶解度曲线，简述过程Ⅲ的操作_______________________。

（1）Pb+PbO2+2H2SO4==2PbSO4+2H2O。

（2）①2Fe3＋+Pb+SO42—==PbSO4+2Fe2＋；

②取a中红色溶液少量，加入过量Pb，充分反应后，红色褪去。

（3）①A、B；

②将粗PbO溶解在一定量35%NaOH溶液中，加热至110℃，充分溶解后，趁热过滤，冷却结晶，过滤、洗涤并干燥得到PbO固体。

5．【2019年高考新课标Ⅲ卷】

（14分）过氧化钙微溶于水，溶于酸，可作分析试剂、医用防腐剂、消毒剂。

以下是一种制备过氧化钙的实验方法。

（一）碳酸钙的制备

（1）步骤①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____。

（2）右图是某学生的过滤操作示意图，其操作不规范的是______（填标号）。

a．漏斗末端颈尖未紧靠烧杯壁

b．玻璃棒用作引流

c．将滤纸湿润，使其紧贴漏斗壁

d．滤纸边缘高出漏斗

e．用玻璃棒在漏斗中轻轻搅动以加快过滤速度

（二）过氧化钙的制备

CaCO3

白色晶体

（3）步骤②的具体操作为逐滴加入稀盐酸，至溶液中尚存有少量固体，此时溶液呈____性（填“酸”、“碱”或“中”。

将溶液煮沸，趁热过滤。

将溶液煮沸的作用是___________。

（4）步骤③中反应的化学方程式为________，该反应需要在冰浴下实行，原因是_________。

（5）将过滤得到的白色结晶依次使用蒸馏水、乙醇洗涤，使用乙醇洗涤的目的是_______。

（6）制备过氧化钙的另一种方法是：

将石灰石煅烧后，直接加入双氧水反应，过滤后可得到过氧化钙产品。

该工艺方法的优点是______，产品的缺点是_______。

（1）调节溶液pH使Fe（OH）3沉淀；

过滤分离；

（2）ade；

（3）酸；

除去溶液中溶解的CO2；

（4）CaCl2＋2NH3·

H2O＋H2O2=CaO2↓＋2NH4Cl＋2H2O；

温度过高时过氧化氢分解；

（5）去除结晶表面水分；

（6）工艺简单、操作简单；

纯度较低。

（3）步骤②的具体操作为逐滴加入稀盐酸，至溶液中尚存有少量固体，溶液中有二氧化碳生成，所以溶液呈酸性。

溶液中含有二氧化碳，而过氧化钙能与酸反应，所以将溶液煮沸的作用是除去溶液中溶解的CO2。

1．【2019新课标Ⅱ卷理综化学】

（15分）二氧化氯（ClO2，黄绿色易溶于水的气体）是高效、低毒的消毒剂，回答下列问題：

（1）工业上可用KC1O3与Na2SO3在H2SO4存有下制得ClO2，该反应氧化剂与还原剂物质的量之比为。

（2）实验室用NH4Cl、盐酸、NaClO2（亚氯酸钠）为原料，通过以下过程制备ClO2：

①电解时发生反应的化学方程式为。

②溶液X中大量存有的阴离子有__________。

③除去ClO2中的NH3可选用的试剂是（填标号）。

a．水b．碱石灰C．浓硫酸d．饱和食盐水

（3）用下图装置能够测定混合气中ClO2的含量：

Ⅰ．在锥形瓶中加入足量的碘化钾，用50mL水溶解后，再加入3mL稀硫酸：

Ⅱ．在玻璃液封装置中加入水，使液面没过玻璃液封管的管口；

Ⅲ．将一定量的混合气体通入锥形瓶中吸收；

Ⅳ．将玻璃液封装置中的水倒入锥形瓶中：

Ⅴ．用0.1000mol·

L-1硫代硫酸钠标准溶液滴定锥形瓶中的溶液

（I2+2S2O32-＝2I－+S4O62-），指示剂显示终点时共用去20.00mL硫

代硫酸钠溶液。

在此过程中：

①锥形瓶内ClO2与碘化钾反应的离子方程式为。

②玻璃液封装置的作用是。

③V中加入的指示剂通常为，滴定至终点的现象是。

④测得混合气中ClO2的质量为g。

（4）用ClO2处理过的饮用水会含有一定最的亚氯酸盐。

若要除去超标的亚氯酸盐，下列物质最适宜的是_______（填标号）。

a．明矾b．碘化钾c．盐酸d．硫酸亚铁

（1）2：

1

（2）①NH4Cl＋2HCl

3H2↑＋NCl3②Cl—、OH—③c

（3）①2ClO2＋10I－＋8H＋＝2Cl－＋5I2＋4H2O②吸收残余的二氧化氯气体（避免碘的逸出）

③淀粉溶液；

溶液由蓝色变为无色，且半分钟内溶液颜色不再改变④0.02700（4）d

②因为二氧化氯是气体，容易挥发到空气中，所以玻璃液封装置的作用是吸收残余的二氧化氯气体。

2．【2019天津理综化学】

（18分）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：

（1）反应Ⅰ是将Cu转化为Cu（NH3）42+，反应中H2O2的作用是。

写出操作①的名称：

。

（2）反应II是铜氨溶液中的Cu（NH3）42+与有机物RH反应，写出该反应的离子方程式：

操作②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Cu2＋在水中的溶解度

（3）反应Ⅲ是有机溶液中的CuR2与稀硫酸反应生成CuSO4和。

若操作③使用右图装置，图中存有的错误是。

（4）操作④以石墨作电极电解CuSO4溶液。

阴极析出铜，阳极产物是。

操作⑤由硫酸铜溶液制胆矾的主要步骤是。

（5）流程中有三次实现了试剂的循环使用，已用虚线标出两处，第三处的试剂是。

循环使用的NH4Cl在反应Ⅰ中的主要作用是。

（1）作氧化剂过滤

（2）Cu（NH3）42++2RH=2NH4++2NH3+CuR2分液漏斗ab

（3）RH分液漏斗尖端未紧靠烧杯内壁液体过多

（4）O2H2SO4加热浓缩冷却结晶过滤

（5）H2SO4防止因为溶液中的c（OH-）过高，生成Cu（OH）2沉淀

3．【2019安徽理综化学】

（14分）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：

②

NaBH4常温下能与水反应，可溶于异丙酸（沸点：

13℃）。

（1）在第①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_____，原料中的金属钠通常保存有____中，实验室取用少量金属钠需要用到的实验用品有_____，_____，玻璃片和小刀等。

（2）请配平第①步反应的化学方程式：

□NaBO2+□SiO2+□Na+□H2==□NaBH4+□Na2SiO3

（3）第②步分离采用的方法是______；

第③步分离（NaBH4）并回收溶剂，采用的方法是______。

（4）NaBH4（s）与水（l）反应生成NaBO2（s）和氢气（g），在25℃，101KPa下，已知每消耗3.8克NaBH4（s）放热21.6KJ，该反应的热化学方程式是_______。

（1）除去反应器中的水蒸气和空气，煤油，镊子、滤纸

（2）系数为：

1、2、4、2；

（3）过滤，蒸馏（4）NaBH4（s）+H2O（l）=NaBO2（s）+H2（g）△H=-216KJ/mol；

1.（2019·

安徽理综，27）LiPF6是锂离子电池中广泛应用的电解质。

某工厂用LiF、PCl5为原料，低温反应制备LiPF6，其流程如下：

HCl的沸点是－85.0℃，HF的沸点是19.5℃。

（1）第①步反应中无水HF的作用是______、______。

反应设备不能用玻璃材质的原因是________（用化学方程式表示）。

无水HF有腐蚀性和毒性，工厂安全手册提示：

如果不小心将HF沾到皮肤上，可立即用2%的________溶液冲洗。

（2）该流程需在无水条件下实行，第③步反应中PF5极易水解，其产物为两种酸，写出PF5水解的化学方程式____________________________________________________。

（3）第④步分离采用的方法是___________________________________________；

第⑤步分离尾气中的HF、HCl采用的方法是____________________。

（4）LiPF6产品中通常混有少量LiF。

取样品wg，测得Li的物质的量为nmol，则该样品中LiPF6的物质的量为________mol（用含w、n的代数式表示）。

【答案】

（1）反应物溶剂SiO2＋4HF===SiF4↑＋2H2ONaHCO3

（2）PF5＋4H2O===H3PO4＋5HF

（3）过滤冷凝（4）

2.（2019·

山东理综，32）工业上用重铬酸钠（Na2Cr2O7）结晶后的母液（含少量杂质Fe3＋）生产重铬酸钾（K2Cr2O7）。

工艺流程及相关物质溶解度曲线如图：

（1）由Na2Cr2O7生产K2Cr2O7的化学方程式为_________________________________________

通过冷却结晶析出大量K2Cr2O7的原因是_________________________________________

（2）向Na2Cr2O7母液中加碱液调pH的目的是________________________________________。

（3）固体A主要为________________（填化学式），固体B主要为______________（填化学式）。

（4）用热水洗涤固体A，回收的洗涤液转移到母液________（填“Ⅰ”、“Ⅱ”或“Ⅲ”）中，既能提升产率又可使能耗最低。

【答案】

（1）Na2Cr2O7＋2KCl===2NaCl＋K2Cr2O7低温下K2Cr2O7溶解度远小于其他组分，随温度的降低，K2Cr2O7溶解度明显减小（合理即可）

（2）除去Fe3＋（3）NaClK2Cr2O7（4）Ⅱ

3．（2019·

江苏，16）烟气脱硫能有效减少二氧化硫的排放。

实验室用粉煤灰（主要含Al2O3、SiO2等）制备碱式硫酸铝[Al2（SO4）x（OH）6－2x]溶液，并用于烟气脱硫研究。

（1）酸浸时反应的化学方程式为_____________________________________________________；

滤渣Ⅰ的主要成分为_________________________________________________________（填化学式）。

（2）加CaCO3调节溶液的pH至3.6，其目的是中和溶液中的酸，并使Al2（SO4）3转化为Al2（SO4）x（OH）6－2x。

滤渣Ⅱ的主要成分为________（填化学式）；

若溶液的pH偏高，将会导致溶液中铝元素的含量降低，其原因是______________________________________________________