化学高考真题分类汇编专题15工艺流程.docx

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化学高考真题分类汇编专题15工艺流程

专题十五工艺流程

1．【2019年高考北京卷】（12分）以废旧铅酸电池中的含铅废料（Pb、PbO、PbO2、PbSO4及炭黑等）和H2SO4为原料，制备高纯PbO，实现铅的再生利用。

其工作流程如下：

（1）过程Ⅰ中，在Fe2+催化下，Pb和PbO2反应生成PbSO4的化学方程式是__________。

（2）过程Ⅰ中，Fe2+催化过程可表示为：

i：

2Fe2++PbO2+4H++SO42−＝2Fe3++PbSO4+2H2O

ii:

……

①写出ii的离子方程式：

________________。

②下列实验方案可证实上述催化过程。

将实验方案补充完整。

a.向酸化的FeSO4溶液中加入KSCN溶液，溶液几乎无色，再加入少量PbO2，溶液变红。

b.______________。

（3）PbO溶解在NaOH溶液中，存在平衡：

PbO（s）+NaOH（aq）

NaHPbO2（aq），其溶解度曲线如图所示。

①过程Ⅱ的目的是脱硫。

滤液1经处理后可在过程Ⅱ中重复使用，其目的是_____（选填序号）。

A．减少PbO的损失，提高产品的产率

B．重复利用氢氧化钠，提高原料的利用率

C．增加Na2SO4浓度，提高脱硫效率

②过滤Ⅲ的目的是提纯，综合上述溶解度曲线，简述过程Ⅲ的操作_______________________。

【答案】

（1）Pb+PbO2+2H2SO4==2PbSO4+2H2O。

（2）①2Fe3＋+Pb+SO42—==PbSO4+2Fe2＋；

②取a中红色溶液少量，加入过量Pb，充分反应后，红色褪去。

（3）①A、B；②将粗PbO溶解在一定量35%NaOH溶液中，加热至110℃，充分溶解后，趁热过滤，冷却结晶，过滤、洗涤并干燥得到PbO固体。

②根据PbO的溶解度曲线，提纯粗Pb的方法为将粗PbO溶解在35%NaOH溶液中配成高温下的饱和溶液，降温结晶、过滤，洗涤并干燥即可得到PbO。

【考点定位】本题主要是考查化学工艺流程分析，催化剂，离子方程式书写，化学实验方案的设计，物质的分离、提纯，平衡移动原理的应用等。

【名师点晴】化学高考试题的发展趋势必然是重视与生产、生活的紧密联系，但不管如何灵活多变，工业生产离不开反应原理中的方向、速率和限度问题。

该题以铅的再生利用为载体，考查了陌生方程式书写、元素化合物性质、速率平衡、转化率等问题，综合性较强。

第（3）②问不太好分析，需要结合图像及题目的前后信息来解决。

2．【2019年高考海南卷】（8分）KAl（SO4）2·12H2O（明矾）是一种复盐，在造纸等方面应用广泛。

实验室中，采用废易拉罐（主要成分为Al，含有少量的Fe、Mg杂质）制备明矾的过程如下图所示。

回答下列问题：

（1）为尽量少引入杂质，试剂①应选用___（填标号）。

A．HCl溶液B．H2SO4溶液C．氨水D．NaOH溶液

（2）易拉罐溶解过程中主要反应的化学方程式为________。

（3）沉淀B的化学式为________；将少量明矾溶于水，溶液呈弱酸性，其原因是__________。

（4）已知：

Kw=1.0×10-14，Al（OH）3

AlO2-+H++H2OK=2.0×10-13。

Al（OH）3溶于NaOH溶液反应的平衡常数等于_________。

【答案】（8分）

（1）d（2分）

（2）2Al+2NaOH+2H2O==2NaAlO2+3H2↑（2分）

（3）Al（OH）3Al3+水解，使溶液中H+浓度增大（每空1分，共2分）

（4）20（2分）

式是AlO2-+2H2O+NH4+=Al（OH）3↓+NH3·H2O，所以沉淀B化学式为Al（OH）3；将少量明矾溶于水，溶液呈弱酸性，其原因是该盐是强酸弱碱盐，Al3+发生水解反应，消耗水电离产生的H+，当最终达到平衡时溶液中c（H+）>c（OH-），所以溶液显酸性。

（4）已知：

Kw=1.0×10-14，Al（OH）3

AlO2-+H++H2OK=2.0×10-13。

Al（OH）3溶于NaOH溶液反应的平衡常数K=

。

考点：

考查铝的性质及物质制备工艺流程的知识。

3．【2019年高考江苏卷】（12分）以电石渣[主要成分为Ca（OH）2和CaCO3]为原料制备KClO3的流程如下：

（1）氯化过程控制电石渣过量，在75℃左右进行。

氯化时存在Cl2与Ca（OH）2作用生成Ca（ClO）2的反应，Ca（ClO）2进一步转化为Ca（ClO3）2，少量Ca（ClO）2分解为CaCl2和O2。

①生成Ca（ClO）2的化学方程式为▲。

②提高Cl2转化为Ca（ClO3）2的转化率的可行措施有▲（填序号）。

A．适当减缓通入Cl2速率B．充分搅拌浆料C．加水使Ca（OH）2完全溶解

（2）氯化过程中Cl2转化为Ca（ClO3）2的总反应方程式为6Ca（OH）2+6Cl2＝Ca（ClO3）2+5CaCl2+6H2O

氯化完成后过滤。

①滤渣的主要成分为▲（填化学式）。

②滤液中Ca（ClO3）2与CaCl2的物质的量之比n[Ca（ClO3）2]∶n[CaCl2]▲1∶5（填“＞”、“＜”或“＝”）。

（3）向滤液中加入稍过量KCl固体可将Ca（ClO3）2转化为KClO3，若溶液中KClO3的含量为100g▪L-1，从该溶液中尽可能多地析出KClO3固体的方法是▲。

【答案】

（1）①2Cl2＋2Ca（OH）2=Ca（ClO）2＋CaCl2＋2H2O；②AB

（2）①CaCO3、Ca（OH）2②＜；

（3）蒸发浓缩、冷却结晶

【考点定位】本题主要是考查物质制备工艺流程分析

4．【2019年高考四川卷】（16分）资源的高效利用对保护环境、促进经济持续健康发展具有重要作用。

磷尾矿主要含Ca5（PO4）3F和CaCO3·MgCO3。

某研究小组提出了磷尾矿综合利用的研究方案，制备具有重要工业用途的CaCO3、Mg（OH）2、P4和H2，其简化流程如下：

已知：

①Ca5（PO4）3F在950℃不分解；

②4Ca5（PO4）3F+18SiO2+30C

2CaF2+30CO+18CaSiO3+3P4

请回答下列问题：

（1）950℃煅烧磷尾矿生成气体的主要成分是___________。

（2）实验室过滤所需的玻璃仪器是_____________。

（3）NH4NO3溶液能从磷矿I中浸取出Ca2+的原因是__________。

（4）在浸取液II中通入NH3，发生反应的化学方程式是____________。

（5）工业上常用磷精矿[Ca5（PO4）3F]和硫酸反应制备磷酸。

已知25℃，101kPa时：

CaO（s）+H2SO4（l）=CaSO4（s）+H2O（l）△H=-271kJ/mol

5CaO（s）+H3PO4（l）+HF（g）=Ca5（PO4）3F（s）+5H2O（l）△H=-937kJ/mol

则Ca5（PO4）3F和硫酸反应生成磷酸的热化学方程式是_________________。

（6）在一定条件下CO（g）+H2O（g）

CO2（g）+H2（g），当CO与H2O（g）的起始物质的量之比为1:

5，达平衡时，CO转化了5/6.若akg含Ca5（PO4）3F（相对分子质量为504）的质量分数为10%的磷尾矿，在上述过程中有b%的Ca5（PO4）3F转化为P4，将产生的CO与H2O（g）按起始物质的量之比1:

3混合，则相同条件下达平衡时能产生H2________kg。

【答案】

（1）CO2

（2）漏斗、烧杯、玻璃棒。

（3）NH4＋水解使溶液呈酸性，与CaO、Ca（OH）2反应生成Ca2＋

（4）MgSO4+2NH3+2H2O===Mg（OH）2↓+（NH4）2SO4。

（5）Ca5（PO4）3F（s）+5H2SO4（l）=5CaSO4（s）+H3PO4（l）+HF（g）△H=-418kJ/mol。

（6）

（6）根据题给数据利用三行式分析。

设CO的起始浓度为1mol/L，则水蒸气的起始浓度为5mol/L

CO（g）+H2O（g）

CO2（g）+H2（g），

起始浓度（mol/L）1500

转化浓度（mol/L）5/65/65/65/6

平衡浓度（mol/L）1/625/65/65/6

则K=c（CO2）c（H2）/c（CO）c（H2O）=1。

相同条件下当CO与H2O（g）的起始物质的量之比为1:

3，平衡常数不变，设转化的CO为x。

CO（g）+H2O（g）

CO2（g）+H2（g），

起始浓度（mol/L）1300

转化浓度（mol/L）xxxx

平衡浓度（mol/L）（1-x）（3-x）xx

则x2/（1-x）（3-x）=1,解得x=3/4，即达平衡时，CO转化了3/4。

转化为P4的Ca5（PO4）3F质量为a×10%×b%kg，根据反应4Ca5（PO4）3F+18SiO2+30C

2CaF2+30CO+18CaSiO3+3P4知生成CO的质量为（30×28×a×10%×b%）/（4×504）kg，则转化的CO的质量为3（30×28×a×10%×b%）/4（4×504）kg，根据反应：

CO（g）+H2O（g）

CO2（g）+H2（g）知相同条件下达平衡时能产生H23（30×28×a×10%×b%）/56（4×504）kg=

kg。

【考点定位】考查化学工艺流程分析，化学实验基本操作，化学方程式和热化学方程式的书写，盖斯定律，化学平衡和化学计算。

5．【2019年高考新课标Ⅲ卷】（14分）过氧化钙微溶于水，溶于酸，可作分析试剂、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

（1）步骤①加入氨水的目的是_______。

小火煮沸的作用是使沉淀颗粒长大，有利于____。

（2）右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

白色晶体

（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____性（填“酸”、“碱”或“中”。

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】

（1）调节溶液pH使Fe（OH）3沉淀；过滤分离；

（2）ade；（3）酸；除去溶液中溶解的CO2；

（4）CaCl2＋2NH3·H2O＋H2O2=CaO2↓＋2NH4Cl＋2H2O；温度过高时过氧化氢分解；（5）去除结晶表面水分；（6）工艺简单、操作简单；纯度较低。

（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，溶液中有二氧化碳生成，因此溶液呈酸性。

容易含有二氧化碳，而过氧化钙能与酸反应，因此将溶液煮沸的作用是除去溶液中溶解的CO2。

【考点定位】考查物质制备实验设计

【名师点睛】本试题考查物质的制备、实验基本操作、盐类水解、实验方案的设计与评价、元素及其化合物的性质等知识，这些问题属于基础知识的应用，考查考生的知识运用能力，同时注意信息的运用。

制备碳酸钙，需要除去石灰石中的杂质，铁的氧化物和盐酸反应产生铁离子，然后利用过氧化氢，把Fe2＋氧化成Fe3＋，利用氢氧化铁在pH=2出现沉淀，当pH=3.7时沉淀完全，加入氨水调节pH，让Fe3＋转化成Fe（OH）3，然后进行过滤，除去杂质，做题过程中注意题目中信息，信息会告诉你解题的思路，“沉淀颗粒长大”，便于得到沉淀，便于过滤分离；实验操作中实验获得成功，一定要注意操作的规范性，如过滤的注意事项：

“一贴”“二低”“三靠”；物质的制备为了得到纯净的物质，一定要把杂质除去，但不能引入新的杂质，把有可能引入杂质的情况考虑进去，CaCO3＋2HCl=CaCl2＋CO2↑＋H2O，但CO2能溶于水，会有一部分CO2溶解，加入氨水时会产生（NH4）2CO3，制备的过氧化钙不纯净，需要除去溶解CO2，加热煮沸，除去溶解CO2；在实验题目中往往以元素及其化合物的性质为基础进行考查，过氧化氢不稳定受热易分解，在冰浴中进行，为防止过氧化氢的分解；在物质的制备中也要注意题给信息，因为这往往解某题的关键，过氧化钙微溶于水，用蒸馏水洗涤中会有部分溶解，为了减少溶解，利用过氧化钙难溶于乙醇进行洗涤，本试题难度适中。

6．【2019年高考新课标Ⅲ卷】（14分）

以硅藻土为载体的五氧化二钒（V2O5）是接触法生成硫酸的催化剂。

从废钒催化剂中回收V2O5既避免污染环境又有利于资源综合利用。

废钒催化剂的主要成分为：

物质

V2O5

V2O4

K2SO4

SiO2

Fe2O3

Al2O3

质量分数/%

2.2~2.9

2.8~3.1

22~28

60~65

1~2

<1

以下是一种废钒催化剂回收工艺路线：

回答下列问题：

（1）“酸浸”时V2O5转化为VO2+，反应的离子方程式为___________，同时V2O4转成VO2+。

“废渣1”的主要成分是__________________。

（2）“氧化”中欲使3mol的VO2+变为VO2+，则需要氧化剂KClO3至少为______mol。

（3）“中和”作用之一是使钒以V4O124−形式存在于溶液中。

“废渣2”中含有_______。

（4）“离子交换”和“洗脱”可简单表示为：

4ROH+V4O124−

R4V4O12+4OH−（以ROH为强碱性阴离子交换树脂）。

为了提高洗脱效率，淋洗液应该呈_____性（填“酸”“碱”“中”）。

（5）“流出液”中阳离子最多的是________。

（6）“沉钒”得到偏钒酸铵（NH4VO3）沉淀，写出“煅烧”中发生反应的化学方程式____________。

【答案】

（1）V2O5＋2H＋=2VO2＋＋H2O；SiO2；

（2）0.5；（3）Fe（OH）3、Al（OH）3；（4）碱；（5）K＋；（6）2NH4VO3

V2O5＋H2O＋2NH3↑。

（4）根据方程式可知为了提高洗脱效率，反应应该向逆反应方向进行，因此淋洗液应该呈碱性。

（5）由于前面加入了氯酸钾和氢氧化钾，则“流出液”中阳离子最多的是钾离子。

（6）根据原子守恒可知偏钒酸铵（NH4VO3“煅烧”生成七氧化二钒、氨气和水，发生反应的化学方程式为2NH4VO3

V2O5＋H2O＋2NH3↑。

【考点定位】考查物质制备工艺流程图分析