2019-2020年高考化學(xué)一輪總復(fù)習(xí) 專題強化訓(xùn)練（10）無機化工生產(chǎn)流程題的解題策略（含解析）.doc

2019-2020年高考化學(xué)一輪總復(fù)習(xí) 專題強化訓(xùn)練（10）無機化工生產(chǎn)流程題的解題策略（含解析）1.(14分)(xx聊城模擬)某化學(xué)興趣小組利用某廢棄的氧化銅鋅礦制取活性ZnO，實驗流程如下：請回答下列問題：(1)加入鐵粉后發(fā)生反應(yīng)的離子方程式為_，_。(2)甲、乙兩同學(xué)選用下列儀器，采用不同的方法制取氨氣。甲同學(xué)使用的藥品是熟石灰與氯化銨，則應(yīng)選用裝置_(填寫裝置代號)，生成氨氣的化學(xué)方程式為_；乙同學(xué)選用了裝置B，則使用的兩種藥品的名稱為_。(3)H2O2的作用是_。(4)除鐵過程中得到的Fe(OH)3可用KClO溶液在堿性環(huán)境下將其氧化，得到一種高效的多功能水處理劑(K2FeO4)，該反應(yīng)中氧化劑與還原劑的物質(zhì)的量之比為_。(5)已知溶液a中含有C、S兩種酸根陰離子，若只允許取用一次樣品，檢驗這兩種離子存在的實驗操作過程為_。【解析】(1)氧化銅鋅礦與稀硫酸發(fā)生反應(yīng)變?yōu)榭扇苄缘腪nSO4、CuSO4；難溶性的物質(zhì)過濾除去；然后向濾液中加入鐵粉，發(fā)生反應(yīng)：Fe+Cu2+Fe2+Cu；Fe+2H+Fe2+H2；過濾得到海綿銅，向濾液中加入H2O2，把Fe2+氧化為Fe3+，然后向溶液中通入氨氣，調(diào)整溶液的pH使Fe3+形成Fe(OH)3沉淀而過濾除去。(2)甲同學(xué)使用的藥品是熟石灰與氯化銨，用固體與固體混合加熱制取氣體，應(yīng)該選擇裝置A；生成氨氣的化學(xué)方程式是2NH4Cl+Ca(OH)22NH3+2H2O+CaCl2；乙同學(xué)選用了裝置B，應(yīng)該是液體與固體不加熱制取氣體，則使用的兩種藥品的名稱為濃氨水和生石灰(或堿石灰、氫氧化鈉固體)。(3)H2O2的作用是作氧化劑，將溶液中的Fe2+氧化成Fe3+；向濾液中加入NH4HCO3并通入氨氣，就會形成Zn2(OH)2CO3沉淀，過濾、洗滌、焙燒就得到ZnO。(4)除鐵過程中得到的Fe(OH)3可用KClO溶液在堿性環(huán)境下將其氧化，得到一種高效的多功能水處理劑(K2FeO4)，根據(jù)氧化還原反應(yīng)中電子轉(zhuǎn)移數(shù)目相等可知2n(KClO)=3nFe(OH)3，所以該反應(yīng)中氧化劑與還原劑的物質(zhì)的量之比為n(KClO)nFe(OH)3=32。(5)已知溶液a中含有C、S兩種酸根陰離子，若只允許取用一次樣品，檢驗這兩種離子存在的實驗操作過程為取少量溶液a置于試管中，滴加足量BaCl2或者Ba(NO3)2溶液，過濾，向所得沉淀中加入過量的稀鹽酸(或者稀硝酸)，沉淀部分溶解，則溶液a中含有C和S。答案：(1)Fe+2H+Fe2+H2Fe+Cu2+Fe2+Cu(2)A2NH4Cl+Ca(OH)22NH3+2H2O+CaCl2濃氨水和生石灰(或堿石灰、氫氧化鈉固體)(3)將溶液中的Fe2+氧化成Fe3+(4)32(5)取少量溶液a置于試管中，滴加足量BaCl2或者Ba(NO3)2溶液，過濾，向所得沉淀中加入過量的稀鹽酸(或者稀硝酸)，沉淀部分溶解，則溶液a中含有C和S2.(14分)(xx西安模擬)高錳酸鉀在實驗室和工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中有廣泛的用途。實驗室以二氧化錳為主要原料制備高錳酸鉀。其部分流程如下：(1)第步加熱熔融應(yīng)在_中進行，而不用瓷坩堝的原因是_(用化學(xué)方程式表示)。(2)第步通入CO2發(fā)生反應(yīng)，生成Mn和MnO2。反應(yīng)的離子方程式為_。則完成反應(yīng)時，轉(zhuǎn)化為KMnO4的K2MnO4占全部K2MnO4的百分率約為_(精確到0.1%)。(3)第步趁熱過濾的目的是_。(4)第步加熱濃縮至液面有細小晶體析出時，停止加熱、冷卻結(jié)晶、_、洗滌、干燥。干燥過程中，溫度不宜過高，其原因是_(用化學(xué)方程式表示)。(5)H2O2和KMnO4都是常用的強氧化劑。若向H2O2溶液中滴加酸性高錳酸鉀溶液，則酸性高錳酸鉀溶液會褪色，寫出該反應(yīng)的離子方程式：_，該反應(yīng)說明H2O2的氧化性比KMnO4的_(填“強”或“弱”)?！窘馕觥?1)由于KOH是強堿，在加熱或高溫時容易與玻璃、陶瓷中的SiO2發(fā)生反應(yīng)：SiO2+2KOHK2SiO3+H2O，所以加熱熔融KClO3和KOH的混合物應(yīng)在鐵坩堝中進行。(2)根據(jù)題意結(jié)合原子守恒和電荷守恒，可得該反應(yīng)為3Mn+2CO2 2Mn+MnO2+2C。由方程式可看出，每有3 mol的K2MnO4發(fā)生反應(yīng)就生成2 mol的KMnO4，所以轉(zhuǎn)化為KMnO4的K2MnO4轉(zhuǎn)化率為23100%=66.7%。(3)由于KMnO4的溶解度隨溫度的升高而增大，隨溫度的降低而減小，趁熱過濾就可以減少過濾過程中KMnO4的損耗(或防止降溫過程中KMnO4析出而損耗)。(4)第步加熱濃縮至液面有細小晶體析出時，停止加熱，冷卻結(jié)晶、過濾、洗滌、干燥。KMnO4受熱容易發(fā)生分解反應(yīng)；2KMnO4K2MnO4+MnO2+O2。為了防止KMnO4的分解，所以在干燥時溫度不宜過高。(5)KMnO4和H2O2都具有強氧化性，但KMnO4的氧化性更強，所以二者發(fā)生反應(yīng)時H2O2作還原劑，把KMnO4還原為無色的Mn2+而使溶液褪色，該反應(yīng)能說明H2O2的氧化性比KMnO4的弱。答案：(1)鐵坩堝SiO2+2KOHK2SiO3+H2O(2)3Mn+2CO22Mn+MnO2+2C(或其他合理答案)66.7%(3)減少過濾的損耗(或防止降溫過程中KMnO4析出而損耗)(4)過濾2KMnO4K2MnO4+MnO2+O2(5)2Mn+6H+5H2O22Mn2+5O2+8H2O弱3.(14分)(xx石家莊模擬)氯酸鎂Mg(ClO3)2常用作催熟劑、除草劑等，實驗室制備少量Mg(ClO3)26H2O的流程如下：已知：鹵塊主要成分為MgCl26H2O，含有MgSO4、FeCl2等雜質(zhì)。四種化合物的溶解度(S)隨溫度(T)變化曲線如圖所示。金屬離子開始沉淀的pH沉淀完全的pHFe3+1.93.2Fe2+7.09.0Mg2+9.611(1)加入BaCl2的目的是除去S，如何檢驗S已沉淀完全？_。(2)加入BaCl2沉淀后需經(jīng)過兩步實驗才進行下步反應(yīng)。請完成下列實驗步驟(可選用的試劑：H2O2、稀硫酸、MgCl2溶液、MgO)：_；_。(3)加入NaClO3飽和溶液發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式為_。再進一步制取Mg(ClO3)26H2O的實驗步驟依次為蒸發(fā)結(jié)晶、趁熱過濾、冷卻結(jié)晶、過濾、洗滌。(4)產(chǎn)品中Mg(ClO3)26H2O含量的測定：步驟1：準(zhǔn)確稱量3.50 g產(chǎn)品配成100.00 mL溶液。步驟2：取10 mL上述溶液于錐形瓶中，加入10 mL稀硫酸和20 mL 1.000 molL-1的FeSO4溶液，微熱。步驟3：冷卻至室溫，用0.100 molL-1K2Cr2O7溶液滴定至終點，此過程中反應(yīng)的離子方程式為Cr2+6Fe2+14H+2Cr3+6Fe3+7H2O。步驟4：將步驟2、3重復(fù)操作兩次，平均消耗K2Cr2O7溶液15.00 mL。步驟1中配成100.00 mL溶液所用的玻璃儀器有燒杯、玻璃棒、膠頭滴管、_；寫出步驟2中發(fā)生反應(yīng)的離子方程式：_；【解析】(1)檢驗硫酸根離子是否除凈的方法：靜置，取上層清液加入BaCl2，若無白色沉淀，則S沉淀完全；(2)先向溶液中加入稍過量的雙氧水，將Fe2+轉(zhuǎn)化為Fe3+后，再向溶液中加入氧化鎂使pH達到3.29.6，將Fe3+轉(zhuǎn)化為Fe(OH)3，過濾即可除去Fe(OH)3；(3)相同溫度下，四種物質(zhì)的溶解度：Mg(ClO3)2>NaClO3>MgCl2>NaCl，因此在MgCl2溶液中加入NaClO3飽和溶液可發(fā)生復(fù)分解反應(yīng)：MgCl2+2NaClO3Mg(ClO3)2+2NaCl；(4)氯酸根離子具有氧化性，可以將Fe2+氧化為Fe3+，離子方程式為Cl+6Fe2+6H+6Fe3+Cl-+3H2O。答案：(1)靜置，取上層清液加入BaCl2，若無白色沉淀，則S沉淀完全(2)向溶液中加入稍過量雙氧水，充分反應(yīng)向溶液中加入氧化鎂調(diào)節(jié)pH為3.29.6，過濾(3)MgCl2+2NaClO3Mg(ClO3)2+2NaCl(4)100 mL容量瓶Cl+6Fe2+6H+6Fe3+Cl-+3H2O4.(14分)實驗室制備甲酸銅晶體Cu(HCOO)24H2O的流程如下：回答下列問題：(1)小蘇打水溶液顯_性(填“酸”“堿”或“中”)，可治療胃酸(0.2%0.4%的鹽酸)過多，反應(yīng)的離子方程式為_。(2)生成堿式碳酸銅Cu2(OH)2CO3的離子方程式為_。(3)操作a的名稱是_，該操作使用的玻璃儀器有_。(4)證明堿式碳酸銅已經(jīng)洗滌充分的實驗操作是_。(5)用無水乙醇洗滌晶體的目的是_?！窘馕觥縉aHCO3俗稱小蘇打，溶液因水解而呈堿性。由題給流程分析可知，NaHCO3和CuSO4發(fā)生水解相互促進反應(yīng)生成CO2和Cu2(OH)2CO3，其對應(yīng)的離子方程式為2Cu2+4HCCu2(OH)2CO3+3CO2+H2O；將Cu2(OH)2CO3從溶液中分離出來的操作是過濾，即操作a為過濾，需要使用的玻璃儀器有漏斗、玻璃棒和燒杯；若堿式碳酸銅已經(jīng)洗滌干凈，則洗滌液中應(yīng)沒有S，加入硝酸酸化的Ba(NO3)2溶液，不會出現(xiàn)白色沉淀；在制取甲酸銅晶體時，用無水乙醇洗滌甲酸銅晶體的目的是在除去甲酸等雜質(zhì)的同時，減少甲酸銅的溶解損失。答案：(1)堿HC+H+CO2+H2O(2)2Cu2+4HCCu2(OH)2CO3+3CO2+H2O(3)過濾玻璃棒、漏斗、燒杯(4)取最后濾出的洗滌液，滴加硝酸酸化的Ba(NO3)2溶液，無明顯現(xiàn)象(5)除去甲酸并減少甲酸銅晶體的損失【方法規(guī)律】無機化工流程題的解題思路這種類型的題目的解答最關(guān)鍵的是“抓住流程圖中每步轉(zhuǎn)化的物質(zhì)變化”來分析解決問題，審題時可以“在方框下面標(biāo)示轉(zhuǎn)化后生成的所有物質(zhì)”，這類題常常設(shè)計與原材料轉(zhuǎn)化有關(guān)的知識點主要有：(1)綠色化學(xué)理念：綠色化學(xué)理念包含原子的經(jīng)濟性及不使用和不產(chǎn)生對環(huán)境有污染的物質(zhì)兩層意思。(2)原料與產(chǎn)品的簡單計算。(3)化學(xué)方程式或離子方程式的書寫。(4)某步轉(zhuǎn)化試劑的選擇。(5)加入某試劑的原因。5.(14分)堿式碳酸銅廣泛用于制油漆顏料、煙火、殺蟲劑、催化劑、其他銅鹽和固體熒光粉激活劑等，也用于種子處理及作殺菌劑等。某化學(xué)興趣小組在實驗室利用Na2CO310H2O跟CuSO45H2O反應(yīng)制備并檢驗堿式碳酸銅，實驗步驟如下：(1)寫出制備堿式碳酸銅的化學(xué)方程式_。(2)用研缽分別研細Na2CO310H2O和CuSO45H2O的目的是_。(3)檢驗藍綠色沉淀是否洗滌干凈的實驗操作是_。(4)堿式碳酸銅可以看成Cu(OH)2CuCO3，該興趣小組同學(xué)選擇下列實驗儀器驗證產(chǎn)物中含有Cu(OH)2、CuCO3。各裝置連接順序為_。裝置B中試劑的名稱是_，裝置C中試劑的名稱是_。證明含有CuCO3的實驗現(xiàn)象是_，證明含有Cu(OH)2的實驗現(xiàn)象是_?！窘馕觥?1)制備堿式碳酸銅是利用了CuSO4和Na2CO3的水解相互促進的性質(zhì)。(2)用研缽分別研細Na2CO310H2O和CuSO45H2O是為了增大反應(yīng)物的接觸面積，使反應(yīng)物充分混合并反應(yīng)。(3)若藍綠色沉淀洗滌干凈，則最后洗滌液中不含S，滴加BaCl2溶液，沒有白色沉淀產(chǎn)生。(4)利用無水硫酸銅可檢驗出加熱后的產(chǎn)物中存在H2O，從而證明含有Cu(OH)2，利用澄清石灰水可檢驗出加熱后的產(chǎn)物中含有CO2，從而證明含有CuCO3。但是檢驗H2O必須在檢驗CO2之前。答案：(1)2CuSO4+2Na2CO3+H2OCu2(OH)2CO3+2Na2SO4+CO2(2)增大反應(yīng)物接觸面積，使反應(yīng)物充分混合并反應(yīng)(3)取最后一次洗滌液少許，滴加BaCl2溶液，若沒有白色沉淀產(chǎn)生，則沉淀已洗滌干凈(4)ACB澄清石灰水無水硫酸銅粉末裝置B中澄清石灰水變渾濁裝置C中白色粉末變?yōu)樗{色【方法規(guī)律】化學(xué)工藝與基本操作類題解題策略解題時首先要明確原料和產(chǎn)品(包括副產(chǎn)品)，即箭頭進出方向，其次依據(jù)流程圖分析反應(yīng)原理，緊扣信息，搞清流程中每一步發(fā)生了什么反應(yīng)知其然，弄清有關(guān)反應(yīng)原理，明確目的(如沉淀反應(yīng)、除雜、分離)可知其所以然，最后聯(lián)系儲存的知識，有效進行信息的利用，準(zhǔn)確表述和工整書寫。由于工藝流程常與溶液的配制、物質(zhì)的分離及定量測定等基本操作有機結(jié)合起來，需要復(fù)習(xí)時牢固掌握實驗基礎(chǔ)知識，才能有效結(jié)合題中的信息，準(zhǔn)確答題。6.(14分)氯化亞銅在工業(yè)上應(yīng)用廣泛。氯化亞銅(CuCl)為白色晶體，微溶于水，能溶于氨水、濃鹽酸，并生成配合物，不溶于硫酸、稀硝酸和醇。實驗藥品：銅絲20 g、氯化銨20 g、65%硝酸10 mL、36%鹽酸15 mL、水。(1)反應(yīng)的化學(xué)方程式為_，用95%乙醇代替蒸餾水洗滌的主要目的是_(寫出一條即可)。(2)工業(yè)化生產(chǎn)時，95%乙醇可通過_的方法回收并循環(huán)利用，而NH4Cl、_(填化學(xué)式)可直接循環(huán)利用。(3)實驗室用如圖裝置制備CuCl。實驗時通入O2的速率不宜過大，為便于觀察和控制產(chǎn)生O2的速率，最宜選擇下列裝置中的_(填字母序號)。實驗開始時，溫度計顯示反應(yīng)液溫度低于室溫，主要原因是_。電爐加熱升溫至50時停止加熱，反應(yīng)快速進行，燒瓶上方氣體顏色逐漸由無色變?yōu)榧t棕色，從環(huán)保角度考慮，當(dāng)_時才能停止通入氧氣；待冷卻至室溫后，再打開瓶塞，沿_(填字母)口傾出棕色反應(yīng)液于1 000 mL大燒杯，加水500 mL，即有大量白色沉淀析出。【解析】(1)注意反應(yīng)的反應(yīng)物和生成物即可確定該反應(yīng)的化學(xué)方程式為NH4CuCl2CuCl+NH4Cl。用95%乙醇代替蒸餾水洗滌的主要目的是洗去晶體表面的雜質(zhì)離子及水分，減少CuCl的溶解損失，同時可以加快固體的干燥。(2)將乙醇與水分離的操作是蒸餾，根據(jù)殘液濃縮后的補充物質(zhì)可知，可直接循環(huán)利用的有NH4Cl和HNO3。(3)在題給的三個裝置中，能觀察到產(chǎn)生O2速率的只有B。實驗開始時，溫度計顯示反應(yīng)液溫度低于室溫的主要原因是氯化銨溶于水時吸熱，造成反應(yīng)液溫度降低。為使反應(yīng)產(chǎn)生的氮氧化物完全轉(zhuǎn)化為硝酸，消除氮氧化物對環(huán)境的影響，因此需到燒瓶上方紅棕色氣體逐漸變?yōu)闊o色時才能停止通入氧氣。將三頸燒瓶中液體倒出時利用左口或右口，即從a口或c口傾出棕色反應(yīng)液。答案：(1)NH4CuCl2CuCl+NH4Cl避免CuCl溶于水而造成損耗(洗去晶體表面的雜質(zhì)離子及水分)(2)蒸餾HNO3(3)B氯化銨溶于水吸收大量的熱，造成反應(yīng)液溫度降低燒瓶上方紅棕色氣體逐漸變?yōu)闊o色a(或c)7.(16分)(xx南京模擬)硫鐵礦燒渣的主要成分為Fe2O3、Fe3O4，以及少量SiO2、Al2O3等。由硫鐵礦燒渣制備鐵紅(Fe2O3)的一種工藝流程如下：已知：還原焙燒時，大部分Fe2O3、Fe3O4轉(zhuǎn)化為FeO。幾種離子開始沉淀和完全沉淀時的pH如下表所示：離子開始沉淀時的pH完全沉淀時的pHFe2+7.09.0Fe3+1.93.2Al3+3.75.2(1)“酸浸、過濾”步驟中所得濾液中的金屬陽離子有_(填離子符號)。(2)Fe粉除調(diào)pH外，另一個作用是_；Fe粉調(diào)節(jié)溶液的pH為_。(3)“沉淀、過濾”步驟中生成FeCO3的離子方程式為_；所得濾液的主要溶質(zhì)是(填化學(xué)式)_。(4)高溫條件下，“氧化”步驟中發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式為_?！窘馕觥?1)在硫鐵礦燒渣中含有Fe2O3、Fe3O4，以及少量SiO2、Al2O3等，當(dāng)加酸時，F(xiàn)e2O3、Fe3O4、Al2O3發(fā)生反應(yīng)變?yōu)镕e2+、Fe3+、Al3+存在于溶液中；而SiO2不能溶解在酸中，被過濾除去。(2)由于Fe3+、Al3+形成沉淀時的溶液的pH接近，不容易分離，所以加Fe粉除調(diào)pH外，另一個作用是將溶液中Fe3+還原為Fe2+，便于與Al3+分離；由于Al3+沉淀完全的溶液的pH=5.2，而Fe2+開始沉淀時的pH=7.0，所以Fe粉調(diào)節(jié)溶液的pH為5.27.0或其之間的任意數(shù)值。(3)根據(jù)題意在“沉淀、過濾”步驟中生成FeCO3的離子方程式為Fe2+2HCFeCO3+CO2+H2O；由于在過程中加的是硫酸和NH4HCO3，所以所得濾液的主要溶質(zhì)是(NH4)2SO4。(4)高溫條件下，F(xiàn)eCO3和O2發(fā)生反應(yīng)產(chǎn)生Fe2O3和CO2，根據(jù)電子守恒和元素的原子個數(shù)守恒可得該“氧化”步驟中發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式為4FeCO3+O22Fe2O3+4CO2。答案：(1)Fe2+、Fe3+、Al3+(2)將溶液中Fe3+還原為Fe2+，便于與Al3+分離6(5.27.0或其之間的任意數(shù)值)(3)Fe2+2HCFeCO3+CO2+H2O(NH4)2SO4(4)4FeCO3+O22Fe2O3+4CO2