高考化学二轮复习 无机化学综合应用 工业流程图 专题卷word教师版 123.docx

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高考化学二轮复习无机化学综合应用工业流程图专题卷word教师版123

2018高考化学二轮复习无机化学综合应用专题

1.(2017·全国卷Ⅰ,27)Li4Ti5O12和LiFePO4都是锂离子电池的电极材料,可利用钛铁矿(主要成分为FeTiO3,还含有少量MgO、SiO2等杂质)来制备,工艺流程如下:

回答下列问题:

(1)“酸浸”实验中,铁的浸出率结果如下图所示。

由图可知,当铁的浸出率为70%时,所采用的实验条件为______________________________________________________________

(2)“酸浸”后,钛主要以TiOCl

形式存在,写出相应反应的离子方程式___________________

(3)TiO2·xH2O沉淀与双氧水、氨水反应40min所得实验结果如下表所示:

温度/℃

30

35

40

45

50

TiO2·xH2O转化率/%

92

95

97

93

88

 

分析40℃时TiO2·xH2O转化率最高的原因_________________________________________

(4)Li2Ti5O15中Ti的化合价为+4,其中过氧键的数目为________________。

(5)若“滤液②”中c(Mg2+)=0.02mol·L-1,加入双氧水和磷酸(设溶液体积增加1倍),使Fe3+恰好沉淀完全即溶液中c(Fe3+)=1.0×10-5mol·L-1,此时是否有Mg3(PO4)2沉淀生成?

_______________________________________________________________(列式计算)。

FePO4、Mg3(PO4)2的Ksp分别为1.3×10-22、1.0×10-24

(6)写出“高温煅烧②”中由FePO4制备LiFePO4的化学方程式___________________

答案 

(1)100℃、2h或90℃、5h

(2)FeTiO3+4H++4Cl-===Fe2++TiOCl

+2H2O

(3)低于40℃,TiO2·xH2O转化反应速率随温度升高而增加;超过40℃,双氧水分解与氨气逸出导致TiO2·xH2O转化反应速率下降

(4)4

(5)Fe3+恰好沉淀完全时,c(PO

)=

mol·L-1=1.3×10-17mol·L-1,c3(Mg2+)·c2(PO

)值为0.013×(1.3×10-17)2=1.7×10-40

(6)2FePO4+Li2CO3+H2C2O4

2LiFePO4+H2O↑+3CO2↑

2.(2017·全国卷Ⅱ,26)水泥是重要的建筑材料。

水泥熟料的主要成分为CaO、SiO2,并含有一定量的铁、铝和镁等金属的氧化物。

实验室测定水泥样品中钙含量的过程如图所示:

回答下列问题:

(1)在分解水泥样品过程中,以盐酸为溶剂,氯化铵为助溶剂,还需加入几滴硝酸。

加入硝酸的目的是________________________________________________________________________

________________________________________________________________________,

还可使用________代替硝酸。

(2)沉淀A的主要成分是________,其不溶于强酸但可与一种弱酸反应,该反应的化学方程式为___________________________________________________________________________。

(3)加氨水过程中加热的目的是___________________________________________________。

沉淀B的主要成分为_________________________________________________________、

_________________________________________________________________(写化学式)。

(4)草酸钙沉淀经稀H2SO4处理后,用KMnO4标准溶液滴定,通过测定草酸的量可间接获知钙的含量,滴定反应为MnO

+H++H2C2O4―→Mn2++CO2+H2O。

实验中称取0.400g水泥样品,滴定时消耗了0.0500mol·L-1的KMnO4溶液36.00mL,则该水泥样品中钙的质量分数为________。

 

答案 

(1)将Fe2+氧化为Fe3+ 双氧水

(2)SiO2 SiO2+4HF===SiF4↑+2H2O

(3)防止胶体生成,易沉淀分离 Fe(OH)3 Al(OH)3

(4)45.0%

 

3.(2017·天津理综,7)某混合物浆液含Al(OH)3、MnO2和少量Na2CrO4。

考虑到胶体的吸附作用使Na2CrO4不易完全被水浸出,某研究小组利用设计的电解分离装置(见下图),使浆液分离成固体混合物和含铬元素溶液,并回收利用。

回答Ⅰ和Ⅱ中的问题。

Ⅰ.固体混合物的分离和利用(流程图中的部分分离操作和反应条件未标明)

(1)反应①所加试剂NaOH的电子式为________________________________________,B→C的反应条件为________,C→Al的制备方法称为_____________________________。

(2)该小组探究反应②发生的条件。

D与浓盐酸混合,不加热,无变化;加热有Cl2生成,当反应停止后,固体有剩余,此时滴加硫酸,又产生Cl2。

由此判断影响该反应有效进行的因素有(填序号)________。

a.温度   b.Cl-的浓度   c.溶液的酸度

(3)0.1molCl2与焦炭、TiO2完全反应,生成一种还原性气体和一种易水解成TiO2·xH2O的液态化合物,放热4.28kJ,该反应的热化学方程式为______________________________。

Ⅱ.含铬元素溶液的分离和利用

(4)用惰性电极电解时,CrO

能从浆液中分离出来的原因是________________,分离后含铬元素的粒子是________________;阴极室生成的物质为_________________(写化学式)。

 

答案 

(1)

 加热(或煅烧) 电解法

(2)ac

(3)2Cl2(g)+TiO2(s)+2C(s)===TiCl4(l)+2CO(g) ΔH=-85.6kJ·mol-1

(4)在直流电场作用下,CrO

通过阴离子交换膜向阳极室移动,脱离浆液 CrO

和Cr2O

 NaOH和H2

热点题型一 以化工流程为载体的综合题

类型一 物质转化型

1.有关化工工艺流程题的考查特点

(1)围绕核心反应推断陌生物质。

(2)围绕核心反应或负反应考物质变化及定量关系,陌生方程式与计算是化工流程题的重要组成部分。

(3)围绕产品纯度考物质的分离提纯(调pH、结晶、过滤、洗涤)。

(4)围绕原料的预处理考影响速率的因素。

(5)围绕经济原则考循环利用。

2.解决工业流程题的一般思路

(1)读题干,找信息和目的。

(2)看问号,根据具体的问题,找出流程中需重点分析的步骤或环节。

(3)局部隔离分析,分析加入什么物质,得到什么物质,发生什么反应(或起到什么作用)。

(4)特别提醒:

每个题中基本上都有与流程无关的问题,可直接作答。

1.钼酸钠晶体(Na2MoO4·2H2O)是一种无公害型冷却水系统的金属缓蚀剂。

工业上利用钼精矿(主要成分是不溶于水的MoS2)制备钼酸钠的两种途径如图所示:

(1)NaClO的电子式是______________。

(2)为了提高焙烧效率,除增大空气的量之外还可以采用的措施是____________________。

(3)途径Ⅰ碱浸时发生反应的化学方程式为________________________________________

(4)途径Ⅱ氧化时发生反应的离子方程式为________________________________________

(5)分析纯的钼酸钠常用四钼酸铵[(NH4)2MoO4]和氢氧化钠反应来制取,若将该反应产生的气体与途径Ⅰ所产生的尾气一起通入水中,得到的正盐的化学式是______________________

(6)钼酸钠和月桂酰肌氨酸的混合液常作为碳素钢的缓蚀剂。

常温下,碳素钢在三种不同介质中的腐蚀速率实验结果如图:

①要使碳素钢的缓蚀效果最优,钼酸钠和月桂酰肌氨酸的浓度之比应为____________。

②当硫酸的浓度大于90%时,腐蚀速率几乎为零,原因是

________________________________________________________________________。

③试分析随着盐酸和硫酸浓度的增大,碳素钢在两者中腐蚀速率产生明显差异的主要原因是________________________________________________________________________

答案 

(1)

(2)充分粉碎(或逆流焙烧)

(3)MoO3+Na2CO3===Na2MoO4+CO2↑

(4)MoS2+9ClO-+6OH-===MoO

+9Cl-+2SO

+3H2O

(5)(NH4)2CO3、(NH4)2SO3

(6)①1∶1 ②常温下浓硫酸会使铁钝化 ③Cl-有利于碳素钢的腐蚀,SO

不利于碳素钢的腐蚀

2.白炭黑(SiO2·nH2O)广泛用于硅橡胶、塑料、油漆涂料等,制备白炭黑的方法主要有两种。

(1)向硅酸钠溶液中通入热的HCl气体来制取白炭黑。

①氯化氢的电子式为__________。

常温下Na2SiO3溶液的pH________(填“>”“<”或“=”)7。

②用化学方程式表示该制备原理:

_______________________________________________

________________________________________________________________________。

(2)以红土镍矿(含SiO2、MgO、Fe2O3、NiO等)为原料制取白炭黑,其工艺流程如图所示。

①步骤Ⅰ熔融反应器适宜的材质是________(填“陶瓷”“玻璃”或“不锈钢”)。

②步骤Ⅱ在稍低于100℃时进行水浸的目的是________________________________

________________________________________________________________________。

③步骤Ⅳ通入过量二氧化碳并控制pH8~9,碳酸化时发生反应的离子方程式为________________________________________________________________________。

④向步骤Ⅴ过滤得到的滤液中加入石灰乳,发生苛性化反应,会重新生成NaOH,该反应的化学方程式为_______________________________________________________________。

⑤步骤Ⅵ酸洗后再进行水洗,某同学为加快洗涤速率,将水洗换为用无水酒精洗涤,该同学的操作____________(填“正确”或“不正确”)。

答案 

(1)①

 > ②2HCl+Na2SiO3+(n-1)H2O===SiO2·nH2O↓+2NaCl

(2)①不锈钢 ②加快浸取速率 ③SiO

+2CO2+(n+1)H2O===SiO2·nH2O↓+2HCO

④NaHCO3+Ca(OH)2===CaCO3↓+NaOH+H2O ⑤不正确

类型二 分离提纯型

1.铁、铜单质及其化合物应用范围很广。

现有含氯化亚铁杂质的氯化铜晶体(CuCl2·2H2O),为制取纯净的CuCl2·2H2O,首先将其制成水溶液,然后按如图步骤进行提纯:

已知Cu2+、Fe3+和Fe2+的氢氧化物开始沉淀和沉淀完全时的pH如表所示

Fe3+

Fe2+

Cu2+

氢氧化物开始沉淀时的pH

1.9

7.0

4.7

氢氧化物完全沉淀时的pH

3.2

9.0

6.7

请回答下列问题。

(1)最适合作氧化剂X的是________(填字母,下同)。

A.K2Cr2O7B.NaClO

C.H2O2D.KMnO4

 

(2)加入的物质Y是________。

A.CuOB.NaOH

C.Cu2(OH)2CO3D.NH3

(3)由溶液Ⅲ获得CuCl2·2H2O,需要经过__________、____________、过滤操作。

(4)测定溶液Ⅰ中Fe2+的浓度,可用KMnO4标准溶液滴定,取用KMnO4溶液应使用________(“酸式”或“碱式”)滴定管。

反应的离子方程式:

________________________

________________________________________________________________________。

答案 

(1)C 

(2)AC (3)蒸发浓缩 冷却结晶

(4)酸式 MnO

+8H++5Fe2+===Mn2++5Fe3++4H2O

2.[2016·全国卷Ⅲ,26

(2)(3)(4)(5)(6)]过氧化钙微溶于水,溶于酸,可用作分析试剂、医用防腐剂、消毒剂。

以下是一种制备过氧化钙的实验方法。

回答下列问题:

(一)碳酸钙的制备

(2)下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

滤液

白色结晶

(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_______(填“酸”“碱”或“中”)性。

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进行,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________________________________________________________

答案 

(2)ade

(3)酸 除去溶液中的CO2

(4)CaCl2+2NH3·H2O+H2O2===CaO2↓+2NH4Cl+2H2O(或CaCl2+2NH3·H2O+H2O2+6H2O===CaO2·8H2O↓+2NH4Cl) 温度过高时双氧水易分解

(5)去除晶体表面水分

(6)工艺简单、操作方便 纯度较低

热点题型二 陌生无机物性质的综合考查

1.题型特点

以元素化合物知识为载体,从素材情境中提取化学问题,将不同知识板块的内容整合和关联进行命题。

包括:

物质及其变化的规范表达,物质变化时的定量关系、分析解释、说明理由、概括结论、物质的氧化性和还原性与电化学原理相关联、溶液中的粒子成分与平衡常数相关联等。

2.认识陌生物质的性质的一般思路

特别提醒 认识陌生物质时要特别注意以下三点:

(1)物质变化是复杂的、有条件的,但是可认识的,有规律的。

(2)概念、原理是严谨的,但不能僵化机械地套用。

(3)要善于多角度、系统、辨证地看问题;善于用“分类与比较”、“定性与定量”、“宏观与微观”、“量变与质变”、“一般与特殊”等重要化学思想方法分析相关联的问题。

1.铜是与人类关系密切的有色金属。

已知:

常温下,在溶液中Cu2+稳定,Cu+易在酸性条件下发生反应:

2Cu+===Cu2++Cu。

大多数+1价铜的化合物是难溶物,如Cu2O、CuI、CuCl、CuH等。

(1)在新制Cu(OH)2悬浊液中滴入葡萄糖溶液,加热生成不溶物的颜色为__________________,某同学实验时却发现有黑色物质出现,这种黑色物质的化学式为_______________________

________________________________________________________________________。

(2)在CuCl2溶液中逐滴加入过量KI溶液可能发生:

a.2Cu2++4I-===2CuI↓(白色)+I2

b.2Cu2++2Cl-+2I-===2CuCl↓(白色)+I2

为顺利观察到白色沉淀可以加入的最佳试剂是________(填字母)。

A.SO2B.苯C.NaOH溶液D.乙醇

(3)一定条件下,在CuSO4中加入NH5反应生成氢化亚铜(CuH)。

①已知NH5是离子化合物且所有原子都达到稀有气体的稳定结构,请写出NH5的电子式:

________________________________________________________________________

________________________________________________________________________。

②写出CuH在过量稀盐酸中有气体生成的反应的离子方程式:

_________________。

③将CuH溶解在适量的稀硝酸中,完成以下化学方程式:

______CuH+______HNO3===________Cu(NO3)2+______H2↑+______+______

(4)常温下,向0.20mol·L-1的硫酸铜溶液中加入氢氧化钠溶液,生成浅蓝色氢氧化铜沉淀,当溶液的pH=6时,c(Cu2+)=________[已知:

Ksp[Cu(OH)2]=2.2×10-20]。

答案 

(1)砖红色 CuO

(2)B

(3)①

②2CuH+2H+===Cu2++Cu+2H2↑

③6 16 6 3 4NO↑ 8H2O

(4)2.2×10-4mol·L-1

2.过二硫酸(结构如图)是一种白色晶体,其酸及盐均为强氧化剂。

(1)(NH4)2S2O8在水溶液中的电离方程式为____________________________________

________________________________________________________________________。

(2)在Ag+及加热的条件下,S2O

可将溶液中的Mn2+氧化为MnO

,该反应的离子方程式为________________________________________________________________________

观察到的现象是_________________________________________________________。

(3)由氯磺酸(ClSO3H)与过氧化氢作用可得固态的过二硫酸,该反应的化学方程式为

________________________________________________________________________。

(4)工业上制备过二硫酸溶液的流程之一如下:

电解时阳极的电极反应式为__________________________________________________,阳极材料能否用铜丝代替铂丝?

______(填“能”或“不能”),说明理由:

___________。

答案 

(1)(NH4)2S2O8===2NH

+S2O

(2)2Mn2++5S2O

+8H2O

2MnO

+10SO

+16H+ 溶液颜色变为紫色

(3)2ClSO3H+H2O2===H2S2O8↓+2HCl↑

(4)2SO

-2e-===S2O

 不能 铜是活性电极,铜作阳极时本身会失去电子

高考12题逐题特训

A组

1.一种用磁铁矿制取高纯铁红的工艺流程如下:

(已知磁铁矿主要成分为Fe3O4,含Al2O3和SiO2杂质等)

(1)酸浸时,硫酸与四氧化三铁生成两种硫酸盐的化学方程式是_______________________

____________________________________________________________________________;

铁粉的作用是__________________。

(2)滴加氨水产生氢氧化铝的离子方程式为_________________________________________

__________________;图中“滤渣”的成分为________。

(3)FeSO4溶液与NH4HCO3合成FeCO3的化学方程式为_____________________________

________________________________________________________________________。

(4)采用图示装置(加热仪器已略去)在约600~650℃煅烧30min。

通入的气体A是________。

图中使用石英玻璃反应管,而不使用普通玻璃反应管,其原因是______________________

________________________________________________________________________。

答案 

(1)Fe3O4+4H2SO4

Fe2(SO4)3+FeSO4+4H2O 将Fe3+还原为Fe2+(或作还原剂)

(2)Al3++3NH3·H2O===Al(OH)3↓+3NH

 SiO2、Al(OH)3、Fe

(3)FeSO4+2NH4HCO3===FeCO3↓+(NH4)2SO4+CO2↑+H2O

(4)氧气(或空气) 普通玻璃高温下容易软化

2.亚氯酸钠(NaClO2)是一种高效氧化剂和漂白剂,主要用于棉纺、纸张漂白、食品消毒、水处理等。

已知:

NaClO2饱和溶液在温度低于38℃时析出的晶体是NaClO2·3H2O,高于38℃时析出的晶体是NaClO2,高于60℃时NaClO2分解成NaClO3和NaCl。

纯ClO2易分解爆炸。

一种制备亚氯酸钠粗产品的工艺流程如下:

(1)ClO2发生器中的离子方程式为_________________________________________________,发生器中鼓入空气的作用可能是________(填字母)。

a.将SO2氧化成SO3,增强酸性

b.稀释ClO2以防爆炸

c.将NaClO3还原

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