新教材高考化学21题+等值模拟第17题及答案.docx

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新教材高考化学21题+等值模拟第17题及答案

新教材适用·高考化学

第十七题　化工流程与实验基础

题组一　化工流程与化学反应原理

1．辉铜矿主要成分Cu2S，软锰矿主要成分MnO2，它们都含有少量SiO2、Fe2O3等杂质。

工业上综合利用这两种矿物质制备硫酸锰和碱式碳酸铜的主要工艺流程如下：

已知：

①MnO2能将金属硫化物中的硫氧化为单质硫；

②[Cu（NH3）4]SO4常温稳定，在热水中会分解生成NH3；

③部分金属阳离子生成氢氧化物沉淀的pH范围如下表所示（开始沉淀的pH按金属离子浓度为1.0mol·L－1计算）：

开始沉淀的pH

沉淀完全的pH

Fe3＋

1.1

3.2

Mn2＋

8.3

9.8

Cu2＋

4.4

6.4

（1）酸浸时，为了提高浸取率可采取的措施有_________

_________________________

________________________________________________________________（任写一点）。

（2）酸浸时，得到的浸出液中主要含有CuSO4、MnSO4等。

写出该反应的化学方程式__________________________________________________。

（3）调节浸出液pH的范围为________，其目的是______________________________。

（4）本工艺中可循环使用的物质是_______________________________________________

（写

化学式）。

（5）在该工艺的“加热驱氨”环节，若加热的温度过低或过高，都将造成的结果是________________________________________________________________________。

（6）用标准BaCl2溶液测定样品中MnSO4·H2O质量分数时，发现样品纯度大于100%（测定过程中产生的误差可忽略），其可能原因是_______________________________________

（任写一种）。

答案　

（1）粉碎矿石或适当升高温度或搅拌（其他合理答案也可）

（2）Cu2S＋2MnO2＋4H2SO4===2CuSO4＋2MnSO4＋S↓＋4H2O

（3）3.2≤pH＜4.4　使Fe3＋转化为Fe（OH）3沉淀而除去

（4）NH3（多写CO2也可）

（5）碱式碳酸铜产量减少

（6）混有硫酸盐杂质或部分晶体失去结晶水

2．（2013·新课标全国卷Ⅰ，27）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℃下进行，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↑＋4H2O、2H2O2

2H2O＋O2↑　有氯气生成，污染较大

（4）CoS

O4＋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　

（1）依据化合价代数和等于零可计算Co的化合价为＋3价。

（2）由正极“碱浸”后的物质变化流程可知，滤液中获取Al（OH）3，滤渣再经一系列变化得Li2SO4、CoSO4，可推知正极“碱浸”时只有铝被NaOH溶解。

（3）“碱浸”后所得滤渣LiCoO2中Co的化合价为＋3价，而“酸浸”后生成CoSO4中Co的化合价为＋2价，显然H2O2是还原剂，氧化产物只能是O2；又H2O2具有不稳定性，受热易分解，也属于氧化还原反应。

（4）“沉钴”这一步，反应物为CoSO4、NH4HCO3，生成物中有CoCO3，必然产生大量

H＋，而HCO

与H＋又不能大量共存，继续反应产生CO2。

此题容易忽视HCO

与H＋的继续反应，澄清了这些问题，再利用质量守恒定律，就能顺利写出化学方程式。

（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＋要沉积在正极。

解答这一问题的关键是Li＋怎样沉积在正极上。

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。

3．软锰矿的主要成分是二氧化锰，用软锰矿浆吸收工业废气中的二氧化硫，可以制备高纯度的硫酸锰晶体，其流程如下所示：

已知：

浸出液中的金属阳离子主要是Mn2＋，还含有少量的Fe2＋、Al3＋等，且pH<2。

几种离子开始沉淀和完全沉淀时的pH如表所示：

离子

开始沉淀时的pH

完全沉淀时的pH

Fe2＋

7.6

9.7

Fe3＋

2.7

3.7

Al3＋

3.8

4.7

Mn2＋

8.3

9.8

根据上述流程，回答下列问题：

（1）写出二氧化锰与二氧化硫反应的化学方程式：

______________________________。

（2）浸出液的pH<2，从上述流程看，可能的原因为_____________________________

（用化学用语和必要的文字说明）。

（3）用离子方程式表示加入二氧化锰的作用：

__________________________________。

从表中数据来看，能不能取消“加入二氧化锰”的步骤？

原因是________________。

下列试剂能替代二氧化锰的是__________（填序号）。

A．双氧水B．氯水

C．高锰酸钾溶液D．次氯酸钠

（4）有同学认为可以用碳酸锰（MnCO3）或氢氧化锰[Mn（OH）2]替代石灰乳，你是否

同意此观点？

简述理由：

________________________________________________________________________。

（5）从含硫酸锰的滤液中提取硫酸锰晶体的操作是______。

利用滤渣能提取高纯度的铁红，简述其操作过程：

____________________________________________________。

答案　

（1）SO2＋MnO2===MnSO4

（2）二氧化硫溶于水生成H2SO3，H2SO3部分电离：

SO2＋H2OH2SO3H＋＋HSO

（3）MnO2＋2Fe2＋＋4H＋===Mn2＋＋2Fe3＋＋2H2O　不能，pH＝9.7时Fe2＋才完全沉淀，而pH＝8.3时Mn2＋已经开始沉淀　A

（4）同意，Fe3＋、Al3＋的水解程度比Mn2＋的大，Fe3＋＋3H2OFe（OH）3＋3H＋，Al3＋＋3H2OAl（OH）3＋3H＋，加入的碳酸锰或氢氧化锰能与H＋反应，促进铁离

子、铝离子水解，进而转化为沉淀，通过过滤除去杂质

（5）蒸发浓缩、降温结晶、过滤　将滤渣溶于足量氢氧化钠溶液中，过滤、洗涤、烘干、灼烧

解析　

（1）从最终产物为硫酸锰晶体来看，二氧化硫与二氧化锰反应生成硫酸锰。

（2）二氧化硫溶于水生成亚硫酸，亚硫酸属于中强酸，部分电离。

（3）从表中数据看，二价铁离子完全沉淀时，锰离子已部分沉淀，必须用氧化剂将二价铁离子氧化成三价铁离子。

选择使用的氧化剂不能引入新杂质。

（4）利用盐类水解，促进三价铁离子和铝离子完全水解。

（5）滤渣的主要成分是氢氧化铁、氢氧化铝，用足量氢氧化钠溶液溶解氢氧化铝，过滤后得到氢氧化铁，灼烧后得到铁红（氧化铁）。

4．从铝土矿（主要成分是Al2O3，含SiO2、Fe2O3、MgO等杂质）中提取氧化铝的两种流程

如下：

请回答下列问题：

（1）给滤液E中通入过量的NH3，其反应的离子方程式是____________________________。

（2）流程Ⅱ中加入烧碱溶液后，生成SiO

的离子方程式是_________________________。

（3）验证滤液A中含Fe3＋，可取少量滤液并加入__________________（填写试剂名称）。

（4）滤液C中溶质的主要成分是________________（填化学式），写出该溶质的一种用途________________________________________________________________________。

（5）滤液F中离子电荷守恒的关系式为________________________________________。

（6）滤液C和滤液F共同的溶质为G，用惰性电极电解500mL0.1mol·L－1的G溶液，若阳极得到56mL气体（标准状况），则所得溶液在常温下的pH为______________（忽略电解前后溶液体积的变化）。

（7）已知25℃时Mg（OH）2的溶度积常数Ksp＝1.8×10－11。

取适量的滤液A，加入一定量的烧碱溶液至达到沉淀溶解平衡，测得该溶液的pH＝13.00，则25℃时残留在溶液中的c（Mg2＋）＝________mol·L－1。

答案　

（1）H＋＋NH3·H2O===NH

＋H2O、Al3＋＋3NH3·H2O===Al（OH）3↓＋3NH

（2）Si

O2＋2OH－===SiO

＋H2O

（3）硫氰化钾（或硫氰酸钾、苯酚等）

（4）NaHCO3、NaCl　制纯碱（或作发酵粉、食用盐等）

（5）c（NH

）＋c（Na＋）＋c（H＋）＝c（Cl－）＋c（OH－）

（6）12

（7）1.8×10－9

解析　

（1）滤液E为NaCl、AlCl3和HCl的混合溶液，通入过量NH3，离子反应有：

H＋＋NH3·H2O===NH

＋H2O、Al3＋＋3NH3·H2O===Al（OH）3↓＋3NH

。

（2）生成SiO

的离子反应为SiO2＋2OH－===SiO

＋H2O。

（3）滤液A为FeCl3、MgCl2、AlCl3和HCl的混合溶液，可以利用KSCN溶液或苯酚溶液检验Fe3＋的存在。

（5）滤液F为NaCl、NH4Cl和NH3·H2O的混合溶液，其中电荷守恒关系式为c（Na＋）＋c

（NH

）＋c（H＋）＝c（Cl－）＋c（OH－）。

（6）G为NaCl，根据2NaCl＋2H2O

2NaOH＋H2↑＋Cl2↑，阳极得到标准状况下的56mLCl2时，电解质溶液中n（OH－）＝

×2＝0.005mol，c（OH－）＝

＝0.01mol·L－1，常温下溶液的pH＝12。

（7）pH＝13，则c（OH－）＝0.1mol·L－1，c（Mg2＋）＝

＝1.8×10－9mol·L－1。

5．利用化学原理可以对工厂排放的废水、废渣等进行有效检测与合理处理。

某工厂对制革工业污泥中Cr（Ⅲ）的处理工艺如下：

其中硫酸浸取液中的金属离子主要是Cr3＋，其次是Fe3＋、Al3＋、Ca2＋和Mg2＋。

（1）H2O2的作用是将滤液Ⅰ中的Cr3＋转化为Cr2O

，写出此反应的离子方程式：

________________________________________________________________________。

（2）常温下，部分阳离子以氢氧化物形式开始沉淀和完全沉淀时溶液的pH如下：

阳离子

Fe3＋

Mg2＋

Al3＋

Cr3＋

开始沉淀时的pH

2.7

—

完全沉淀时的pH

3.7

11.1

8（>9溶解）

加入NaO

H溶液使溶液呈碱性，Cr2O

转化为CrO

。

滤液Ⅱ中阳离子主要有________；但溶液的pH不能超过8，其理由是_________________________________________。

（3）钠离子交换树脂的反应原理为Mn＋＋nNaR―→MRn＋nNa＋，利用钠离子交换树脂除去的滤液Ⅱ中的金属阳离子是________________________________________________。

（4）写出上述流程中用SO2作还原剂进行还原的化学方程式______________________。

答案　

（1）2Cr3＋＋3H2O2＋H2O===Cr2O

＋8H＋

（2）Na＋、Mg2＋、Ca2＋

pH超过8会使部分Al（OH）3溶解生成AlO

，最终影响Cr（Ⅲ）的回收与再利用

（3）Ca2＋、Mg2＋

（4）3SO2＋2Na2CrO4＋12H2O===2CrOH（H2O）5SO4↓＋Na2SO4＋2NaOH

题组二　化工生产与实验基本操作

6．镍电池广泛应用于混合动力汽车系统，电极材料由Ni（OH）2、碳粉和氧化铁等涂在铝箔上制成。

由于电池使用后电极材料对环境有危害，某兴趣小组对该电池电极材料进行回收研究，设计实验流程如下：

已知：

a.NiCl2易溶于水，Fe3＋不能氧化Ni2＋。

b．某温度下一些金属氢氧化物的Ksp及开始沉淀和完全沉淀时的理论pH如表所示：

M（OH）n

Ksp

开始沉淀

沉淀完全

Al（OH）3

1.9×10－23

3.43

4.19

Fe（OH）3

3.9×10－28

2.53

2.94

Ni（OH）2

1.6×10－14

7.60

9.75

回答下列问题：

（1）根据表中数据判断步骤②依次析出沉淀Ⅱ________和沉淀Ⅲ________（填化学式），则pH1_______pH2（填“>”、“＝”或“<”），控制两种沉淀析出可利用________（填序号）。

A．pH试纸　　　　B．石蕊指示剂　　　　　C．pH计

（2）已知溶解度：

NiC2O4>NiC2O4·H2O>NiC2O4·2H2O，则步骤③的化学方程式是

________________________________________________________________________。

步骤③后，过滤沉淀所需的玻璃仪器有____________。

若过滤时发现滤液中有少量浑浊，从实验操作的角度给出两种可能的原因：

____________________________________。

（3）④中阳极反应产生的气体E为________，验证该气体的试剂为

________________________________________________________________________。

（4）试写出步骤⑥的离子方程式：

____________________________________________。

答案　

（1）Fe（OH）3　Al（OH）3　<　C

（2）NiCl2＋Na2C2O4＋2H2O===NiC2O4·2H2O↓＋2NaCl

漏斗、玻璃棒和烧杯　玻璃棒划破滤纸、滤液超过滤纸边缘

（3）Cl2　湿润的淀粉KI试纸

（4）2Ni（OH）2＋2OH－＋Cl2===2Ni（OH）3＋2Cl－

7．钼是一种过渡金属元素，通常用作合金及不锈钢的添加剂，这种元素可增强合金的强度、硬度、可焊性及韧性，还可增强其耐高温及耐腐蚀性能。

下图是化工生产中制备金属钼的实验流程图：

（1）钼酸铵溶液中阳离子的检验方法：

________________________________________。

（2）写出反应①的化学方程式：

______________________________________________。

（3）反应①的尾气可以用NH3·H2O溶液吸收用于合成肥料，写出反应的离子方程式

______________________________________________________________________

__。

（4）操作1中使用的主要玻璃仪器有__________________________________________。

（5）某同学利用下面装置来制备氢气，利用氢气还原三氧化钼，根据要求回答问题。

①请设计一个实验方案验证H2的还原性并检验其氧化产物，其装置连接顺序是________。

②在烧瓶A中加入少量的硫酸铜目的是______________________________________。

③两次使用D装置，其中所盛的药品依次是________、________。

答案　

（1）取少量钼酸铵溶液于试管中，加入NaOH溶液加热，在试管口放一张润湿的红色石蕊试纸，若试纸变蓝，则证明钼酸铵溶液中含有铵根离子

（2）2MoS2＋7O2

2MoO3＋4SO2

（3）2NH3·H2O＋SO2===2NH

＋SO

＋H2O

（4）烧杯、漏斗、玻璃棒

（5）①A—C—B—D—

D　②加快化学反应速率　③无水硫酸铜　碱石灰

解析　

（1）考查NH

的检验方法。

（2）可使用奇数配偶法配平化学方程式。

（4）操作Ⅰ是过滤，注意是让填写玻璃仪器。

（5）①检验H2的氧化产物H2O，要用无水CuSO4，显然要用D装置，应特别注意排除A中水蒸气以及空气中的水蒸气对检验结果的干扰。

②形成铜、锌原电池加快化学反应速率。

8．1乙氧基萘是一种无色液体，密度比水大，不溶于水，易溶于醇、醚，熔点5.5℃，沸点267.4℃。

1乙氧基萘常用作香料，也可作为合成其

他香料的原料。

实验室制备1乙氧基萘的过程如下：

按要求回答下列问题：

（1）将72g1萘酚溶于100mL无水乙醇中，加入5mL浓硫酸混合，将混合液置于如图所示的容器中加热使其充分反应。

实验中使用过量乙醇的原因是________________。

（2）烧瓶上连接长直玻璃管的主要作用是______________________________________

________________________________________________________________________。

（3）反应结束，将烧瓶中的液体倒入冷水中，经处理得到有机层。

为提纯产物有以下四步操作：

①蒸馏；②水洗并分液；③用10%的NaOH溶液碱洗并分液；④用无水氯化钙干燥并过滤。

正确的顺序是________（填字母代号）。

（资料表明1萘酚呈酸性，能与NaOH溶液反应生成可溶性的

）

A．③②④①B．①②③④C．②①③④

（4）蒸馏时所用的玻璃仪器除了酒精灯、冷凝管、接收器、锥形瓶外还有

________________________________________________________________________。

（5）用金属钠可检验1乙氧基萘是否纯净，简述实验现象与结论：

________________________________________________________________________。

答案　

（1）提高1萘酚的转化率

（2）冷凝回流，提高原料的利用率

（3）A

（4）温度计、蒸馏烧瓶

（5）加入金属钠有气泡生成则产物不纯，无气泡生成则产物纯净

解析　

（1）有机反应一般为可逆反应，加入过量乙醇使生成1乙氧基萘的平衡向正反应方向移动，提高1萘酚的转化率。

（3）用10%的NaOH溶液碱洗除去1萘酚和硫酸，水洗洗去NaOH及生成的可溶性盐，再用无水氯化钙吸水，最后1乙氧基萘中还溶解有乙醇，只能用蒸馏的方法获取纯净的1乙氧基萘。

（4）蒸馏时要用蒸馏烧瓶，测馏分的温度必须用到温度计。

（5）1乙氧基萘中可能含有的杂质是水、乙醇和1萘酚，都能与Na反应产生氢气，而1乙氧基萘没有羟基，不能与Na反应。

9．铁及其化合物在日常生活中应用广泛。

已知Fe（NO3）3·9H2O易溶于水，微溶于硝酸，主要用作催化剂和媒染剂。

工业上用细铁屑与稀硝酸反应制备，主要流程如下：

请回答下列问题：

（1）Na2CO3溶液可以除油污，原因是（用离子方程式表示）

________________________________________________________________________。

（2）耐酸反应器中可以观察到的现象是________________；制备过程中需控制加入铁屑的量，当观察到____________________________________________________________

的现象时应停止加入铁屑。

（3）制得的Fe（NO3）3·9H2O用20%HNO3洗涤，其原因是________________________

________________________________________________________________________。

（4）若在实验中进行蒸发浓缩、降温结晶的操作，则所需的仪器有铁架台（带铁圈）（或三脚架）、酒精灯、蒸发皿、______________。

答案　

（1）CO

＋H2OHCO

＋OH－

（2）铁屑溶解，溶液变为浅黄色，有无色气体产生，在液面上气体变为红棕色（后又变为无色）　反应器中产生气泡的速率明显变慢（其他合理答案也可以）

（3）洗去晶体表面附着的杂质且降低洗涤过程中晶体的损耗

（4）玻璃棒、坩埚钳

解析　铁屑经Na2CO3溶液除去表面油污后进入耐酸反应器中与HNO3反应生成Fe（NO3）3，经过滤、蒸发浓缩、降温结晶、吸滤、洗涤，得到Fe（NO3）3·9H2O晶体；由于Fe能与Fe3＋反应，所以要控制铁屑的量；由于晶体易溶于水而微溶于硝酸，所以不能用水洗涤而用硝酸洗涤。

10．乙酰苯胺为无色晶体，具有退热镇痛作用，实验室可用苯胺和冰醋酸制得，反应的化学方程式及装置图（部分装置省略）如下：

制备原理：