精修版高考化學(xué)二輪復(fù)習(xí) 高考非選擇題專項練：工藝流程綜合題A17頁含解析

精品文檔高考化學(xué)高考非選擇題專項練(六)工藝流程綜合題A【題型特點】工藝流程與無機知識綜合題是安徽高考必考的熱點試題,能力層面以流程圖的形式考查學(xué)生獲取相關(guān)信息,對化學(xué)問題進行分析綜合,從而得出正確結(jié)論的能力,知識層面考查化學(xué)實驗基本操作、計算、離子方程式的書寫等。實驗?zāi)康慕忸}策略以分離、提純?yōu)槟康倪@種題型考查的是對混合物的分離、提純等實驗基本操作,解題的基本思路是先瀏覽流程及需解決的問題有哪些,其次分析原料的組成含哪些物質(zhì),這些物質(zhì)有著什么性質(zhì),當(dāng)加入一些物質(zhì)時它們發(fā)生了哪些反應(yīng),它們的去向如何,即該反應(yīng)造成了什么后果,然后帶著問題結(jié)合基礎(chǔ)知識和題目信息解答以制備某物質(zhì)為目的這種題型其實是利用某些原料來制備物質(zhì)的過程,它可能包含分離、提純等實驗基本操作,解題的基本思路是先瀏覽流程及需解決的問題有哪些,其次要明白制備什么物質(zhì),這些物質(zhì)有著什么性質(zhì),通過什么方法制備,該反應(yīng)造成了什么后果,制備過程中產(chǎn)生了什么雜質(zhì),雜質(zhì)如何去除,然后帶著問題結(jié)合基礎(chǔ)知識和題目信息解答總之不管是什么目的,要抓住一個關(guān)鍵點:一切反應(yīng)或操作都是為了獲得產(chǎn)品。平時要加強訓(xùn)練,善于歸納總結(jié),并熟記一些實驗操作如過濾、萃取與分液、蒸餾、結(jié)晶、沉淀的洗滌等,答題時要規(guī)范、準(zhǔn)確使用化學(xué)用語。1.(2014蚌埠一模)工業(yè)上用菱鋅礦(ZnCO3,還含少量Fe2+、Fe3+、SiO2及不溶于酸的雜質(zhì))為原料制取硫酸鋅,其工藝流程如下所示:已知金屬離子在溶液中開始沉淀和沉淀完全時的pH:開始沉淀時的pH沉淀完全時的pHFe2+7.69.7Fe3+2.73.2Zn2+6.29.7(1)操作a的名稱是,該實驗操作中所需的玻璃儀器有。(2)請用離子方程式表示加入H2O2的作用 。 (3)加入ZnO調(diào)節(jié)溶液pH的范圍為 。【解析】(1)由于操作a得到濾渣和溶液,因此操作a是過濾,用到燒杯、玻璃棒、漏斗。(2)加過氧化氫的作用是將Fe2+氧化為Fe3+,然后調(diào)節(jié)pH使其沉淀而除去,否則在沉淀Fe2+同時沉淀Zn2+,反應(yīng)為H2O2+2H+2Fe2+2Fe3+2H2O。(3)加ZnO的目的是調(diào)節(jié)pH,沉淀Fe3+(相當(dāng)于促進Fe3+的水解),但不能沉淀Zn2+,因此調(diào)節(jié)pH的范圍是3.26.2。答案:(1)過濾燒杯、漏斗、玻璃棒(2)H2O2+2H+2Fe2+2Fe3+2H2O(3)3.26.22.(2014淮南一模)我國鈷資源相對比較貧乏,某研究小組以一種含鋰、鋁和鈷的新型電子材料的廢料為原料回收金屬鈷,設(shè)計了如下實驗方案:已知:該廢料中鋁以金屬鋁箔的形式存在;鈷以Co2O3CoO的形式存在,吸附在鉛箔的單面或雙面;微量的鋰混雜于其中。請回答下列問題:(1)已知60Co原子中含有33個中子,試寫出基態(tài)鈷原子的核外電子排布式: 。(2)第步操作中在鈷渣中加入稀硫酸,再加入Na2S2O3溶液可將鈷渣溶解,請完成該過程的離子方程式:(3)為確保產(chǎn)品的純度,步驟過濾后還需對CoCO3沉淀進行洗滌,簡述洗滌過程的操作方法: 。(4)鋰鋁渣的主要成分是Al(OH)3和LiF,步驟和中均用到碳酸鈉溶液,則碳酸鈉溶液在這兩個步驟中所起的主要作用分別是 。(5)廢料中Co2O3CoO的含量為96.4%,處理1噸上述廢料,理論上可以得到純CoO噸?！窘馕觥?1)Co是27號元素,基態(tài)原子的電子排布式為3d74s2。(2)Co化合價由+3+2,S的化合價由+2+6,根據(jù)得失電子相等,Co2O3CoO與S2的比為41,再根據(jù)電荷守恒、質(zhì)量守恒配平。(3)洗滌的方法是沿玻璃棒向漏斗中加蒸餾水浸沒沉淀,讓水自然流下,重復(fù)操作23次。(4)步驟中主要是消耗H+調(diào)節(jié)pH,沉淀Al3+,步驟中主要是沉淀Co2+。(5)Co2O3CoO3CoO241 2250.964 t xx=0.9 t。答案:(1)3d74s2(2)4122H+12211(3)沿玻璃棒向漏斗中加蒸餾水浸沒沉淀,讓水自然流下,重復(fù)操作23次(4)步驟中主要是消耗H+調(diào)節(jié)pH,步驟中主要是沉淀Co2+(5)0.93.工業(yè)上從廢鉛酸電池的鉛膏中回收鉛,可用碳酸鹽溶液與鉛膏(主要成分為PbSO4)發(fā)生反應(yīng):PbSO4(s)+C(aq)PbCO3(s)+S(aq)。某化學(xué)興趣小組用鉛膏原料模擬該過程回收鉛,其工藝流程如下:試回答以下問題:(1)水洗的目的是 。(2)實驗室里加熱沉淀A使其分解,除了必要的熱源和三腳架以外,還需要的儀器有 等。(3)已知在堿性溶液中,用NaClO能將+2價鉛的化合物氧化成PbO2,試完成以下離子方程式:Pb(OH)2+ClO- 。(4)若沉淀A實際為堿式碳酸鉛,請結(jié)合水解的相關(guān)原理和離子方程式簡要敘述其原因: 。(5)已知一定量的沉淀A受熱完全分解生成6.69 g的PbO,同時收集到448 mL的CO2(已換算成標(biāo)準(zhǔn)狀況),則沉淀A的化學(xué)式為。【解析】(1)鉛膏表面吸附酸性物質(zhì),水洗的目的是除去廢酸液,減少后面碳酸鈉的用量。(2)沉淀A熱分解在坩堝中進行,因此還需用到坩堝、坩堝鉗、泥三角。(3)該反應(yīng)是氧化還原反應(yīng),ClO-被還原為Cl-,鉛元素被氧化為PbO2:Pb(OH)2+ClO-PbO2+Cl-+H2O。(4)沉淀A為堿式碳酸鉛,是因為碳酸鈉水解使溶液呈堿性,C+H2OHC+OH-,產(chǎn)生Pb(OH)2和PbCO3沉淀。(5)二氧化碳的物質(zhì)的量為0.02 mol,PbO的物質(zhì)的量為6.69 g/223 gmol-1=0.03 mol,則根據(jù)原子守恒:PbCO3為0.02 mol,Pb(OH)2為0.03 mol-0.02 mol=0.01 mol,因此A的化學(xué)式為Pb(OH)22PbCO3。答案:(1)洗去廢酸液,節(jié)約碳酸鈉的用量(2)坩堝、坩堝鉗、泥三角(3)PbO2+Cl-+H2O(4)C+H2OHC+OH-,產(chǎn)生Pb(OH)2和PbCO3沉淀(5)Pb(OH)22PbCO3【易錯提醒】(1)固體物質(zhì)的灼燒或固體強熱分解用坩堝,不能用蒸發(fā)皿;(2)水解反應(yīng)方程式的“”易錯寫成“”。4.(2014合肥一模)高錳酸鉀在飲用水和工業(yè)污水處理領(lǐng)域的消費增長較快,實驗室可用軟錳礦(主要成分MnO2)為原料制備高錳酸鉀。其部分流程如下:已知:流程中所加軟錳礦中含50 g MnO2;生成墨綠色浸出液的反應(yīng)為KClO3+3MnO2+6KOH3K2MnO4+KCl+3H2O?；卮鹣铝袉栴}:(1)實驗中采用鐵坩堝而不用瓷坩堝的原因是 。(2)寫出通入CO2,可使Mn發(fā)生反應(yīng),生成Mn及MnO2的離子方程式: ;若通入CO2太多,則在加熱濃縮時,會有晶體和KMnO4晶體一起析出。(3)在加熱、濃縮、烘干的過程中溫度不宜過高,其原因是 ;趁熱過濾的目的 ;加熱時用玻璃棒不斷攪拌溶液的目的是 ;洗滌KMnO4晶體用冷水洗滌較好的原因是 。(4)計算12.25 g KClO3固體經(jīng)過上述轉(zhuǎn)化,最多可制得KMnO4的質(zhì)量為(結(jié)果保留一位小數(shù))?！窘馕觥?1)用坩堝加熱氫氧化鉀,若用瓷坩堝,則瓷坩堝中的二氧化硅在加熱條件下與氫氧化鉀反應(yīng)。(2)通入二氧化碳,Mn發(fā)生歧化反應(yīng):3Mn+2CO22Mn+MnO2+2C,若通入二氧化碳太多,則二氧化碳與C反應(yīng)生成HC,加熱結(jié)晶時會析出KHCO3。(3)加熱、濃縮溫度過高,會使高錳酸鉀分解;若冷卻后過濾,則會析出高錳酸鉀,最終得到的高錳酸鉀量減少,因此要趁熱過濾;加熱時不斷攪拌是使液體受熱均勻,防止液體飛濺;洗滌高錳酸鉀用冷水是減少其溶解。(4)根據(jù)KClO33K2MnO42KMnO4 122.5 g 2158 g 12.25 g mm=31.6 g。答案:(1)在高溫下,瓷坩堝可以和KOH發(fā)生化學(xué)反應(yīng)(或SiO2+2KOHK2SiO3+H2O)(2)3Mn+2CO22Mn+MnO2+2CKHCO3(3)高溫會導(dǎo)致高錳酸鉀分解防止高錳酸鉀結(jié)晶析出受熱均勻利于蒸發(fā)溶劑減少高錳酸鉀的溶解(4)31.6 g【方法規(guī)律】流程題中的氧化還原反應(yīng)的書寫與計算技巧(1)氧化還原反應(yīng)的配平分三步走,如本題的(2):寫出主要的物質(zhì),氧化劑、還原劑、氧化產(chǎn)物、還原產(chǎn)物并配平,3Mn2Mn+MnO2;根據(jù)電荷守恒配平,3Mn2Mn+MnO2的左邊比右邊多4個單位負電荷,因此結(jié)合題意應(yīng)該在右邊加2C,即3Mn2Mn+MnO2+2C;根據(jù)質(zhì)量守恒定律整體配平,顯然左邊加2CO2。(2)解答流程題中的計算一般用守恒法(原子守恒和得失電子守恒等)、關(guān)系式法,如本題的(4)。5.(2014馬鞍山三模)Mn3O4是生產(chǎn)軟磁鐵氧體材料的主要原料。以硫酸工業(yè)的尾氣聯(lián)合制備化肥X和Mn3O4。(1)幾種鹽的溶解度見下圖1,則化肥X為(填化學(xué)式);為獲得固體X,加入KCl溶液后需對混合溶液進行蒸發(fā)濃縮,當(dāng)析出大量晶體后,應(yīng),再洗滌、干燥晶體。(2)檢驗X樣品是否含有氯化物雜質(zhì)的實驗操作是 。(3)圖2是煅燒MnSO4H2O時剩余固體質(zhì)量與溫度的變化曲線,實驗時應(yīng)將藥品放在(填儀器名稱)中煅燒,A轉(zhuǎn)化為B的反應(yīng)中僅有兩種元素化合價發(fā)生變化,其化學(xué)方程式為 。(4)為了測定產(chǎn)品中Mn3O4的純度,取2.500 g樣品與濃鹽酸共熱(雜質(zhì)不與鹽酸反應(yīng)),將產(chǎn)生的氣體通入足量淀粉碘化鉀溶液中,稀釋至250 mL,從中取25.00 mL用0.100 0 molL-1Na2S2O3標(biāo)準(zhǔn)溶液滴定至終點時,消耗20.00 mL標(biāo)準(zhǔn)溶液(2Na2S2O3+I22NaI+Na2S4O6),樣品與濃鹽酸發(fā)生反應(yīng)的離子方程式為 ,該樣品的純度為?！窘馕觥?1)根據(jù)流程知二氧化硫在反應(yīng)中生成硫酸鈣,反應(yīng)中生成的硫酸銨在反應(yīng)中與KCl反應(yīng)生成NH4Cl和K2SO4,即X是K2SO4。析出晶體后應(yīng)該是過濾,根據(jù)溶解度圖知K2SO4的溶解度隨溫度變化不大,因此欲得到K2SO4晶體,應(yīng)該是趁熱過濾,若降到室溫過濾,則會析出其他物質(zhì)。(2)檢驗K2SO4是否含氯化物,應(yīng)該先用Ba(NO3)2沉淀掉S,否則在加AgNO3時,AgNO3與K2SO4作用生成Ag2SO4而干擾Cl-的檢驗,即取少量樣品于試管中配成溶液,滴加過量Ba(NO3)2溶液,再取上層清液滴加AgNO3溶液。(3)固體物質(zhì)的煅燒應(yīng)該在坩堝中進行,根據(jù)流程知MnSO4煅燒生成Mn3O4,即3 mol的MnSO4分解失去電子2 mol,又由于AB只有兩種元素的化合價發(fā)生變化,則應(yīng)該是S的化合價降低,根據(jù)得失電子相等知生成二氧化硫1 mol,從而寫出反應(yīng)方程式。(4)樣品與濃鹽酸反應(yīng)主要生成氯氣和MnCl2:Mn3O4+8H+2Cl-3Mn2+Cl2+4H2O,根據(jù)Mn3O4Cl2I22Na2S2O3,可求出樣品含Mn3O4的質(zhì)量為22920.0010-30.100 0250/25.00 g=2.290 g。樣品純度:2.290 g/2.500100%=91.6%。答案:(1)K2SO4趁熱過濾(或立即過濾)(2)取少量樣品于試管中配成溶液,滴加過量Ba(NO3)2溶液,再取上層清液滴加AgNO3溶液(其他合理答案均可)(3)坩堝3MnSO4Mn3O4+SO2+2SO3(4)Mn3O4+8H+2Cl-3Mn2+Cl2+4H2O91.6%【加固訓(xùn)練】鈰(Ce)是一種稀土元素,可用作催化劑和制備特種玻璃等。CeO2是最優(yōu)質(zhì)的玻璃拋光粉。用酸溶-萃取法由氟碳鈰礦(主要成分是CeCO3F和LaCO3F,雜質(zhì)為Al2O3和難溶于酸的物質(zhì)等)制備CeO2的主要生產(chǎn)流程如下:(1)氧化焙燒前將礦石粉碎成細顆粒的目的是 。(2)寫出礦石中LaCO3F固體與稀硫酸反應(yīng)的離子方程式: 。酸溶過程中,Al2O3與反應(yīng)生成的氫氟酸作用,其離子方程式: 。(3)用TBP萃取劑從溶液中萃取出Ce4+的分液操作是 。(4)反萃取所用的試劑是3% H2O2和1.0 molL-1H2SO4,其中H2O2的作用是,若處理含1 mol Ce4+TBP的萃取液,理論上消耗3% H2O2的質(zhì)量為g(結(jié)果保留一位小數(shù))?！窘馕觥?1)礦石粉碎的目的是增大反應(yīng)速率,提高原料利用率。(2)該反應(yīng)是鹽與酸的反應(yīng),生成弱酸HF、CO2,Al2O3與HF反應(yīng)生成Al。(3)萃取分液操作打開分液漏斗上口的玻璃塞,再打開分液漏斗下面的旋塞,使下層液體沿?zé)瓋?nèi)壁流下。(4)反萃取過程中Ce的化合價降低,因此H2O2發(fā)生了氧化反應(yīng)。根據(jù)得失電子相等1 mol Ce4+得到1 mol電子,則消耗H2O20.5 mol,質(zhì)量為0.5 mol34 gmol-13%=566.7 g。答案:(1)增大固體與空氣的接觸面積,增大反應(yīng)速率,提高原料的利用率(2)LaCO3F+3H+La3+HF+CO2+H2OAl2O3+12HF2Al+3H2O+6H+(3)打開分液漏斗上口的玻璃塞(或使塞上的凹槽或小孔對準(zhǔn)漏斗上的小孔),再打開分液漏斗下面的旋塞,使下層液體沿?zé)瓋?nèi)壁流下(4)作還原劑(或?qū)e4+還原為Ce3+)566.76.(2014綿陽三模)尿素可作為H2O2的穩(wěn)定載體,生產(chǎn)一種固態(tài)、耐貯存、易運輸?shù)男滦脱趸瘎┖拖緞┻^氧化尿素,其合成工藝流程如下:請回答下列問題:(1)操作、的名稱分別是、。CO(NH2)2H2O2分子中尿素和過氧化氫之間以結(jié)合,其結(jié)合力較弱,具有尿素和過氧化氫的雙重性質(zhì)。(2)工業(yè)上生產(chǎn)尿素所需的原料氣可由天然氣與水反應(yīng)制備,已知:甲烷、氫氣的燃燒熱分別為890.3 kJmol-1、285.8 kJmol-1H2O(l)H2O(g)H=+44.0 kJmol-1寫出CH4與水蒸氣作用生成CO2和H2的熱化學(xué)方程式: 。(3)合成過氧化尿素加入的穩(wěn)定劑可以是水楊酸、酒石酸等。酒石酸分子式為C4H6O6,其核磁共振氫譜只有3種峰,只含羥基和羧基兩種官能團,則酒石酸的結(jié)構(gòu)簡式為。(4)為測定產(chǎn)品中H2O2的含量,稱取干燥樣品12.0 g配成250 mL溶液,取25.00 mL于錐形瓶中,加入適量硫酸酸化,用0.20 molL-1KMnO4標(biāo)準(zhǔn)溶液滴定,三次滴定平均消耗KMnO4溶液20.00 mL(KMnO4溶液與尿素不反應(yīng))。完成并配平方程式:Mn+H2O2+Mn2+O2+;計算出產(chǎn)品中H2O2的質(zhì)量分數(shù)為。(5)電解含尿素的廢水既可處理廢水,又可制得純氫,電解原理如圖所示。電解池中隔膜僅阻止氣體通過,A、B兩極均為惰性電極。B極連接電源的極(填“正”或“負”),陽極電極反應(yīng)方程式為 ?！窘馕觥?1)操作得到母液,之后的操作是洗滌,因此該操作是過濾,則操作是結(jié)晶(低溫蒸發(fā),高溫下過氧化氫會分解),尿素的結(jié)構(gòu)是,因此與過氧化氫之間形成了氫鍵。(2)根據(jù)燃燒熱可寫出CH4、H2的燃燒方程式:CH4(g)+2O2(g)CO2(g)+2H2O(l) H=-890.3 kJmol-1,H2(g)+1/2O2(g)H2O(l) H=-285.8 kJmol-1,根據(jù)蓋斯定律-2-4得CH4(g)+2H2O(g)CO2(g)+4H2(g)H=+164.9 kJmol-1。(3)酒石酸的不飽和度是2,應(yīng)該有2個羧基,余下的O在2個羥基上,只有3種H,則結(jié)構(gòu)簡式為。(4)Mn的化合價變化了5,O的化合價變化了1,因此Mn與H2O2的化學(xué)計量數(shù)之比是25,由此可寫出反應(yīng)方程式2Mn+5H2O2+6H+2Mn2+5O2+8H2O;2Mn5H2O2 2 mol 534 0.20 molL-1 20.0010-3L mm=0.34 g,則質(zhì)量分數(shù)為100%=28.3%。(5)B電極生成氫氣,則發(fā)生了還原反應(yīng),即B是陰極,與電源的負極連接,陽極上生成氮氣,反應(yīng)為CO(NH2)2-6e-+8OH-N2+C+6H2O。答案:(1)低溫蒸發(fā)過濾氫鍵(2)CH4(g)+2H2O(g)CO2(g)+4H2(g) H=+164.9 kJmol-1(3)(4)256H+258H2O28.3%(5)負CO(NH2)2-6e-+8OH-N2+C+6H2O7.(2014六安模擬)某工廠的電鍍污泥中含有銅、鐵等金屬化合物。為實現(xiàn)資源的回收利用并有效防止環(huán)境污染,設(shè)計如下工藝流程:沉淀物Fe(OH)3Fe(OH)2Cu(OH)2開始沉淀的pH2.37.64.4完全沉淀的pH3.29.76.4(1)酸浸后加入H2O2的目的是 。調(diào)pH步驟中加入的試劑最好是 (填化學(xué)式)。實驗室進行過濾操作所用到的玻璃儀器有 。(2)煮沸CuSO4溶液的原因是 。向CuSO4溶液中加入一定量的NaCl、Na2SO3,可以生成白色的CuCl沉淀,寫出該反應(yīng)的化學(xué)方程式 。(3)稱取所制備的CuCl樣品0.250 0 g置于一定量的0.5 molL-1FeCl3溶液中,待樣品完全溶解后,加水20 mL,用0.100 0 molL-1的Ce(SO4)2溶液滴定,到達終點時消耗Ce(SO4)2溶液25.00 mL。有關(guān)的化學(xué)反應(yīng)為Fe3+CuClFe2+Cu2+Cl-,Ce4+Fe2+Fe3+Ce3+。計算該CuCl樣品的質(zhì)量分數(shù)。(4)Fe3+發(fā)生水解反應(yīng)Fe3+3H2OFe(OH)3+3H+,該反應(yīng)的平衡常數(shù)表達式為?！窘馕觥?1)加過氧化氫的目的是氧化Fe2+便于與其他物質(zhì)分離,根據(jù)流程首先是沉淀鐵離子,因此用于調(diào)節(jié)pH的是氧化銅或氫氧化銅或堿式碳酸銅等,過濾用到的玻璃儀器有漏斗、燒杯、玻璃棒。(2)濾液煮沸的目的是除去過氧化氫,防止氧化CuCl,生成CuCl的反應(yīng)是氧化還原反應(yīng)。(3)根據(jù)CuClFe2+Ce4+ 99.5 g 1 mol x 0.100 0 molL-125.00 10-3Lx=0.248 75 g,質(zhì)量分數(shù)為100%=99.50%。答案:(1)將Fe2+氧化成Fe3+,便于調(diào)整pH使其與Cu2+分離CuO漏斗、燒杯、玻璃棒(2)除凈溶液中的H2O2,避免影響下一步CuCl的生成2CuSO4+2NaCl+Na2SO3+H2O2CuCl+2Na2SO4+H2SO4(3)99.50%(4)K=【講評建議】本題較難,學(xué)生答題時可能出現(xiàn)下列錯誤:第(1)小題由于缺乏一定的分析問題的能力對加入過氧化氫的意圖不明確而答錯或沒有答;由于沒有看懂流程:需分離鐵與銅,而且不能引入新雜質(zhì),因此調(diào)節(jié)pH加入的物質(zhì)可能答成氫氧化鈉或氨水等;過濾操作可能將漏斗答成分液漏斗或長頸漏斗,也可能沒有看清“玻璃儀器”而答成濾紙、鐵架臺等,教學(xué)中要培養(yǎng)學(xué)生認真審題的習(xí)慣。第(2)小題由于缺乏一定的分析問題的能力,對煮沸溶液的目的不清楚而沒有答或答成提高反應(yīng)速率等,反應(yīng)方程式的書寫時沒有配平或沉淀符號沒有寫或反應(yīng)物和生成物判斷不出而沒有答,教學(xué)中應(yīng)該加強對學(xué)生分析問題解決問題的能力的培養(yǎng),教學(xué)中需加強對化學(xué)方程式的書寫技能的培養(yǎng)與訓(xùn)練。第(3)小題對測定的方法不清楚及不能運用關(guān)系式法解題而答錯,或計算錯誤,教學(xué)中要加強對學(xué)生計算方法的指導(dǎo)與訓(xùn)練。第(4)小題由于不清楚純液體如水(液態(tài))和固體物質(zhì)不列入平衡常數(shù)表達式而答錯或忽視濃度的冪。