2022年考前爭(zhēng)分特訓(xùn)壓軸題二化學(xué)工藝流程題含解析

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1、學(xué)習(xí)必備歡迎下載壓軸題二化學(xué)工藝流程題題型模型化學(xué)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(jiǎn)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(jiǎn)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(xué)知識(shí)命題者精心設(shè)計(jì)的系列問題。對(duì)于學(xué)生解題需要的未學(xué)過的信息在三個(gè)部分都有可能出現(xiàn)，審題時(shí)須全盤考慮。考點(diǎn)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(yīng)速率。水浸：與水接觸溶解或反應(yīng)，可通過延長(zhǎng)時(shí)間、攪拌或適當(dāng)升溫來加速，以提高浸出率。酸浸：與酸接觸反應(yīng)而溶解，使可溶性離子進(jìn)入溶液

2、，不溶物通過過濾除去?？赏ㄟ^適當(dāng)增大酸的濃度、升溫和強(qiáng)力攪拌等加快反應(yīng)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(jī)物)在高溫下氧化、分解。(2)實(shí)驗(yàn)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_(dá)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?？刂企w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(yīng)物的溶解度，使其被充分吸收。b采取加

3、熱：加速某固體的溶解，加快反應(yīng)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(dòng)；趁熱過濾，防止某物質(zhì)降溫時(shí)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(jì)效益，防止副反應(yīng)發(fā)生等。(3)物質(zhì)分離或提純常用的化學(xué)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(xué)習(xí)資料 -名師歸納總結(jié)-第 1 頁，共 9 頁學(xué)習(xí)必備歡迎下載續(xù)步驟中易除去)。b.調(diào)節(jié)溶液的

4、酸堿性。洗滌法：a.水洗，b.冰水洗，c.有機(jī)溶劑洗，其目的是：洗去目標(biāo)物表面的雜質(zhì)離子；減少目標(biāo)物的溶解損耗或增大有機(jī)雜質(zhì)的溶解量；防止目標(biāo)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(yīng)的相關(guān)物質(zhì)。1 高錳酸鉀是中學(xué)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(yàn)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(jià))，寫出反應(yīng)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(hào))。a

5、84 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(xué)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(shí)驗(yàn)室制取CO2的化學(xué)方程式 _，所需氣體產(chǎn)生裝置是 _(選填代號(hào))。(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(xué)習(xí)資料 -名師歸納總結(jié)

6、-第 2 頁，共 9 頁學(xué)習(xí)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(shí)，應(yīng)保留其化學(xué)式。(2)KMnO4作為消毒劑，是利用其強(qiáng)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(shí)驗(yàn)室制

7、CO2氣體，應(yīng)選用CaCO3和稀鹽酸(或稀 HNO3)，可選用A、C 裝置。(6)操作 應(yīng)使KMnO4、K2CO3、MnO2分離開，應(yīng)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(yù)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L(zhǎng)iAlSi2O6，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(shí)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

8、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(xué)習(xí)資料 -名師歸納總結(jié)-第 3 頁，共 9 頁學(xué)習(xí)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(qǐng)回答下列問題：(1)用氧化物形式表示LiAlSi2O6的組成：_。(2)反應(yīng)加入碳酸鈣的作用是_。(3)寫出反應(yīng)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(shí)，陽 極 產(chǎn) 生 的 氯 氣 中 會(huì) 混

9、有 少 量 氧 氣，原 因 是_。答案(1)Li2O Al2O3 4SiO2(2)除去反應(yīng)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(shí)，LiCl 有少量水解生成LiOH，受熱分解生成Li2O，電解時(shí)產(chǎn)生O2(其他合理答案均可)解析(1)用氧化物表示LiAlSi2O6時(shí)，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(yīng) 中過量的H2SO4，降低溶液中c(H)，根據(jù)pH5，可使Fe3

10、、Al3完全沉淀。(3)在反應(yīng) 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(yīng)用熱水洗滌Li2CO3。(5)由于在加熱蒸干LiCl 溶液時(shí)，會(huì)產(chǎn)生少量的LiOH，受熱分解生成Li2O，所以電解時(shí)會(huì)產(chǎn)生 O2。3 聚合硫酸鐵又稱聚鐵，化學(xué)式為Fe2(OH)n(SO4)30.5nm，廣泛用于污水處理。實(shí)驗(yàn)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(yàn)證固體W 焙燒后產(chǎn)生的氣體含有SO2的方法是 _。(2)實(shí)驗(yàn)室制備、收集干燥的SO2，所需儀器如下。裝置A

11、產(chǎn)生 SO2，按氣流方向連接各精選學(xué)習(xí)資料 -名師歸納總結(jié)-第 4 頁，共 9 頁學(xué)習(xí)必備歡迎下載儀器接口，順序?yàn)閍_ _f。裝置 A 中發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式為_。(3)制備綠礬時(shí)，向溶液X 中加入過量 _，充分反應(yīng)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(cè)定溶液Y 中 Fe2的濃度，需要用容量瓶配制KMnO4標(biāo)準(zhǔn)溶液，用KMnO4標(biāo)準(zhǔn)溶液滴定時(shí)應(yīng)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?jǐn)?shù)。若溶液 Z 的 pH 偏小，將導(dǎo)致聚鐵中鐵的質(zhì)量分?jǐn)?shù) _(填“偏大”、“偏小”或“無影響”)。答案(1)將氣體通入

12、品紅溶液，溶液褪色，加熱恢復(fù)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(yàn)證SO2，使品紅溶液褪色，加熱恢復(fù)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(yīng)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(shí)，應(yīng)加入Fe 粉，使 Fe3還原成 Fe2。此處審題應(yīng)注意玻璃儀器。(4)KMnO4溶液具有強(qiáng)氧化性，應(yīng)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(dǎo)致聚鐵中鐵的質(zhì)量分?jǐn)?shù)偏

13、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(qiáng)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(xué)習(xí)資料 -名師歸納總結(jié)-第 5 頁，共 9 頁學(xué)習(xí)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(duì)分子質(zhì)量是197；BaCl2 2H2O 的相對(duì)分子質(zhì)量是244 回答下列問題：(1)SiCl4發(fā)生水解反應(yīng)的化學(xué)方程式為_。(2)用 H2還原 SiCl4蒸氣可制取純度很高的硅，當(dāng)反應(yīng)

14、中有1 mol 電子轉(zhuǎn)移時(shí)吸收59 kJ 熱量，則該反應(yīng)的熱化學(xué)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(jì)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)Mg22O

15、H=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(dāng)有 4 mol 電子轉(zhuǎn)移時(shí)，吸收熱量為236 kJ，所以熱化學(xué)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(yīng)BaCO32HCl=CO2H2OBaCl2，并降低 c(H)，使 Fe3完全水解生成Fe(OH)3沉淀。精選學(xué)習(xí)資料 -名師歸納總結(jié)-第 6 頁，共 9 頁學(xué)習(xí)必備歡迎下載(4)c(OH)107 mol L1c(Fe3)2.

16、21038107 32.21017 mol L1(5)根據(jù)信息，當(dāng)pH12.5 時(shí)，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(qiáng)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(xué)查閱資料后設(shè)計(jì)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(yīng)的還原劑是_(填化學(xué)式)。(2)中反應(yīng)的離子方程式是_。(3)A 的化學(xué)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

17、稀鹽酸為原料制備。寫出該反應(yīng)的化學(xué)方程式_。研究表明：若反應(yīng)開始時(shí)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(yīng)時(shí)，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

18、。精選學(xué)習(xí)資料 -名師歸納總結(jié)-第 7 頁，共 9 頁學(xué)習(xí)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(yīng)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(yīng)ClO23Cl4H=2Cl2 2H2O(5)3NaClO2=2NaClO3NaCl 3 mol 2 mol 1 mol ClO24Fe24H=Cl4Fe32H2O 3 mol 12 mol ClO36Fe26H=Cl6F

19、e33H2O 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(diǎn)高、常溫時(shí)耐酸堿腐蝕而被廣泛用作高新科技材料，被譽(yù)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(shí)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(yīng)的產(chǎn)物之一是TiOSO4，反應(yīng)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(shí)溶液中含有Fe2、TiO2和少量 Mg2等陽離子。常溫下，其對(duì)應(yīng)氫氧化物的Ksp如下表所示。精選學(xué)習(xí)資料 -名師歸納總結(jié)-第 8 頁，共 9 頁學(xué)習(xí)必備歡迎下載氫氧化物Fe(OH)

20、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(dāng)溶液的pH 等于_時(shí)，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(yīng)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(jìn)行，你認(rèn)為還應(yīng)該控制的反應(yīng)條件是_。(5)在 8001 000 時(shí)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(yīng)式_。答案(1)Fe2(2)防止 Fe2氧化(3)10TiO22H2O=TiO(O

21、H)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(dāng) pH10 時(shí)，Mg(OH)2開始沉淀。由 于TiO(OH)2的Ksp很 小，所 以 加 水 稀 釋 時(shí)，TiO2強(qiáng) 烈 水 解，TiO22H2O=TiO(OH)22H。(4)由于 Ti 易和 O2反應(yīng)生成TiO2，所以在用Mg 還原 TiCl4時(shí)，應(yīng)隔絕空氣。(5)TiO2應(yīng)作陰極，所以a 為負(fù)極，b 為正極，電極反應(yīng)式為陰極：TiO24e=Ti 2O2陽極：2O24e=O2。精選學(xué)習(xí)資料 -名師歸納總結(jié)-第 9 頁，共 9 頁