化学高考重点难点突破第4题B 化学物质回收纯化及制备.docx

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化学高考重点难点突破第4题B化学物质回收纯化及制备

第4题（B）　化学物质回收、纯化及制备

复习建议：

2课时（题型突破1课时　习题1课时）

命题调研　（2017～2019三年大数据）

2017～2019三年考点分布图

核心素养与考情预测

核心素养：

科学精神与社会责任

考情解码：

化学实验室制备及化学物质回收工艺，属于高考新题型，此题型符合核心素养下考查，属于“大题小做”型题目，也符合新课改下的考查衔接，预计在2020年高考中，仍会以物质制备装置分析的形式考查实验基础；以浓缩的工艺流程题的形式考查学生元素化合物的相关内容及学生解决实际问题的能力。

1．（2019·课标全国Ⅲ，10）离子交换法净化水过程如图所示。

下列说法中错误的是（　　）

A．经过阳离子交换树脂后，水中阳离子的总数不变

B．水中的NO

、SO

、Cl－通过阴离子树脂后被除去

C．通过净化处理后，水的导电性降低

D．阴离子树脂填充段存在反应H＋＋OH－===H2O

解析　离子交换法净化水是利用离子交换树脂活性基团上具有离子交换能力的H＋和OH－与水中阳、阴离子杂质进行交换，将水中阳、阴离子杂质截留在树脂上，进入水中的H＋和OH－重新结合成水而达到纯化水的目的。

凡能与阳离子起交换作用的树脂称为阳离子交换树脂，与阴离子起交换作用的树脂称为阴离子交换树脂。

结合上述分析及电荷守恒可知，经过阳离子交换树脂后，水中阳离子总数增多，A错误；水中的NO

、SO

、Cl－被阴离子树脂吸附除去，B正确；经过净化处理后，水中的离子浓度降低，水的导电性减弱，C正确；阳离子交换树脂吸附交换时产生的H＋通过阴离子交换树脂时与OH－反应生成H2O，离子方程式为：

H＋＋OH－===H2O，D正确。

答案　A

2．（2018·课标全国Ⅰ，7）磷酸亚铁锂（LiFePO4）电池是新能源汽车的动力电池之一。

采用湿法冶金工艺回收废旧磷酸亚铁锂电池正极片中的金属，其流程如下：

下列叙述错误的是（　　）

A．合理处理废旧电池有利于保护环境和资源再利用

B．从“正极片”中可回收的金属元素有Al、Fe、Li

C．“沉淀”反应的金属离子为Fe3＋

D．上述流程中可用硫酸钠代替碳酸钠

解析　废旧电池中含有的金属、电解质溶液会对水体和土壤等造成污染，处理废旧电池有利于资源再利用，同时能够降低环境污染，保护环境，A项正确；从流程图看出，正极材料涉及了铝、铁、锂等金属，B项正确；因流程中加入的有HNO3，故在含Li、P、Fe等元素的滤液中加碱液，发生“沉淀”反应的金属离子为Fe3＋，C项正确；因为锂及其化合物的性质与镁相似，由硫酸镁易溶于水推知，硫酸锂易溶于水，由碳酸镁微溶于水推知，碳酸锂微溶于水，所以不能用硫酸钠代替碳酸钠，D项错误。

答案　D

3．（2018·课标全国Ⅰ，9）在生成和纯化乙酸乙酯的实验过程中，下列操作未涉及的是（　　）

解析　A项装置用于制备乙酸乙酯，B项装置用于除去乙酸乙酯中的乙酸、乙醇（纯化），C项装置用于分离乙酸乙酯，D项装置用于蒸发浓缩或蒸发结晶。

只有D项操作在制备和纯化乙酸乙酯的实验中未涉及。

答案　D

4．（2017·课标全国Ⅰ，10）实验室用H2还原WO3制备金属W的装置如图所示（Zn粒中往往含有硫等杂质，焦性没食子酸溶液用于吸收少量氧气）。

下列说法正确的是（　　）

A．①、②、③中依次盛装KMnO4溶液、浓H2SO4、焦性没食子酸溶液

B．管式炉加热前，用试管在④处收集气体并点燃，通过声音判断气体纯度

C．结束反应时，先关闭活塞K，再停止加热

D．装置Q（启普发生器）也可用于二氧化锰与浓盐酸反应制备氯气

解析　A项，气体从溶液中逸出易带出水蒸气，所以浓硫酸应放在③中，错误；B项，先通H2以排除空气，加热前应先检验H2的纯度，正确；C项，若先停止通H2，在较高温度下空气有可能重新将W氧化，应先停止加热，再关闭活塞K，错误；D项，MnO2和浓盐酸反应需要加热，不能用启普发生器制备氯气，错误。

答案　B

5．[借鉴题]（2018·浙江高考4月）某同学通过如下流程制备氧化亚铜：

已知CuCl难溶于水和稀硫酸；Cu2O＋2H＋===Cu2＋＋Cu＋H2O

下列说法不正确的是（　　）

A．步骤②中的SO2可用Na2SO3替换

B．步骤③中为防止CuCl被氧化，可用SO2水溶液洗涤

C．步骤④发生反应的离子方程式为2CuCl＋2OH－===Cu2O＋2Cl－＋H2O

D．如果Cu2O试样中混有CuCl和CuO杂质，用足量稀硫酸与Cu2O试样充分反应，根据反应前、后固体质量可计算试样纯度

解析　A项，步骤②中的SO2主要目的是将CuCl2还原为CuCl，Na2SO3同样具有还原性，正确；B项，SO2水溶液具有还原性可以防止CuCl被氧化；D项，如果Cu2O试样中混有CuCl和CuO杂质，用足量稀硫酸与试样充分反应得到的固体中有CuCl和Cu，无法计算试样纯度。

答案　D

智能点一　化学制备工艺选择题中的分离和提纯

1．制备工艺中常用的分离方法

方法

使用范围

结晶

固体物质从溶液中析出的过程（蒸发冷却热饱和溶液、蒸发浓缩）

过滤

固、液分离

蒸馏

液、液分离

分液

互不相溶的液体间的分离

萃取

用一种溶剂将溶质从另一种溶剂中提取出来

升华

将可直接气化的固体分离出来

盐析

加无机盐使溶质的溶解度降低而析出

2.制备工艺中提纯实例

制备过程及工艺

提纯方案

含硫锌粒与稀盐酸反应制备纯净氢气（用于作还原剂）

气体产物先通过盛有焦性没食子酸溶液的洗气瓶除去少量氧气同时除去挥发出的氯化氢气体，再通过盛有酸性高锰酸钾溶液的洗气瓶除去硫化氢气体，最后通过盛有浓硫酸的洗气瓶除去水蒸气。

“含硫锌粒”是指锌粒中含有杂质硫化锌，硫化锌与稀硫酸反应会产生硫化氢气体。

潮湿的二氧化碳与过氧化钠反应制备纯净氧气

气体产物通过盛有碱石灰（或新制生石灰）的干燥管或U形管除去未反应完的二氧化碳和水蒸气。

加热分解碳酸氢铵制备纯净氨气

气体产物通过盛有碱石灰（或新制生石灰）的干燥管或U形管除去碳酸氢铵分解产生的二氧化碳和水蒸气。

注意：

用于干燥氨气的干燥剂可以选择碱石灰或新制生石灰，不能用无水氯化钙，因为CaCl2＋8NH3===CaCl2·8NH3。

用硫化亚铁与稀盐酸反应制备纯净的硫化氢

气体产物先通过盛有饱和硫氢化钠溶液的洗气瓶除去氯化氢，后通过盛有五氧化二磷的球形干燥管或U形管除去水蒸气。

除去铜粉中混有的氧化铜

加入稀硫酸或稀盐酸溶液，充分反应后，再过滤、洗涤、干燥。

不能加入稀硝酸，因为稀硝酸具有强氧化性，既能溶解氧化铜，又能溶解铜粉。

工业上以粉碎、筛选后的铝土矿为原料制备较高纯度Al2O3的主要工艺流程

先加入过量氢氧化钠溶液溶解、过滤，再向滤液中通入过量CO2，过滤出沉淀，进行煅烧。

除去MgCl2（或CuCl2、ZnCl2等）溶液中的FeCl3、FeCl2

先向混合溶液中加入H2O2（把亚铁离子氧化为铁离子），再加入过量MgO或Mg（OH）2（或过量CuO、ZnO）、使铁离子完全沉淀。

智能点二　制气装置分析

1．固液不加热装置选择

制备气体

反应物状态及反应条件

实验装置

H2

Zn＋H2SO4（稀）===H2↑＋ZnSO4

CO2

CaCO3＋2HCl===CO2↑＋CaCl2＋H2O

H2S

FeS＋H2SO4（稀）===H2S↑＋FeSO4

NO2

Cu＋4HNO3（浓）===2NO2↑＋Cu（NO3）2＋2H2O

NO

3Cu＋8HNO3（稀）===2NO↑＋3Cu（NO3）2＋4H2O

NH3

浓氨水与碱石灰（或生石灰）反应

Cl2

2KMnO4＋16HCl（浓）===5Cl2↑＋2MnCl2＋2KCl＋8H2O

O2

2H2O2

O2↑＋2H2O

CH≡CH

CaC2＋2H2O―→CH≡CH↑＋Ca（OH）2

SO2

Na2SO3＋H2SO4（浓）===SO2↑＋Na2SO4＋H2O

ClO2

2NaClO3＋H2O2＋H2SO4===2ClO2↑＋O2↑＋Na2SO4＋2H2O

2.固液（固）加热制气

制备气体

反应物状态或条件

实验装置

Cl2

MnO2＋4HCl（浓）

MnCl2＋Cl2↑＋2H2O

SO2

Cu＋2H2SO4（浓）

CuSO4＋SO2↑＋2H2O

HF

CaF2＋H2SO4（浓）

CaSO4＋2HF↑

HCl

2NaCl＋H2SO4（浓）

2HCl↑＋Na2SO4

HBr

NaBr＋H3PO4（浓）

HBr↑＋NaH2PO4

HI

KI＋H3PO4

HI↑＋KH2PO4

NH3

2NH4Cl＋Ca（OH）2

CaCl2＋2NH3↑＋2H2O

O2

2KMnO4

K2MnO4＋MnO2＋O2↑

O2

2KClO3

2KCl＋3O2↑

CH4

CH3COONa＋NaOH

CH4↑＋Na2CO3

酒精喷灯：

需要较高温度的实验可用酒精喷灯，温度一般可达700℃，高于酒精灯的400℃，如煤的干馏、碳还原氧化铜。

智能点三　制备实例

目标

主体反应

实验装置

H2还原WO3制备W

WO3＋3H2

W＋3H2O

无水FeCl3

2Fe（铁粉）＋3Cl2

2FeCl3

无水AlCl3

2Al（铝粉）＋3Cl2

2AlCl3

CO还原CuO制备Cu

CuO＋CO

Cu＋CO2

铁与水蒸气制Fe3O4

3Fe＋4H2O（g）

Fe3O4＋4H2

说明：

1．生成物若易发生水解反应，需要在装置的末端增加防止空气中的水蒸气进入装置的干燥装置（一般加盛有碱石灰的球形干燥管即可）。

2．生成物若易与空气中的氧气发生氧化还原反应时，则反应结束时应继续通入气体，待生成物冷却后，再停止通气，以防止生成物与空气中的氧气发生氧化还原反应（如氢气还原氧化铜生成的铜需要在通入氢气的环境中冷却）。

微题型1　化学物质实验室制备

[典例演示1]某学习小组设计实验制备供氢剂氢化钙（CaH2），实验装置如下图所示。

已知：

氢化钙遇水剧烈反应。

下列说法正确的是（　　）

A．相同条件下，粗锌（含少量铜）比纯锌反应速率慢

B．酸R为浓盐酸，装置b中盛装浓硫酸

C．实验时先点燃酒精灯，后打开活塞K

D．装置d的作用是防止水蒸气进入硬质玻璃管

解析　相同条件下，粗锌（含少量铜）比纯锌反应速率快，因为铜锌和电解质溶液形成原电池，反应速率加快，故A错误；酸R为稀硫酸，装置b中盛装浓硫酸，故B错误；实验时先打开活塞K，后点燃酒精灯，用氢气赶走装置中的空气后，才能加热，故C错误；氢化钙遇水剧烈反应，装置d的作用是防止水蒸气进入硬质玻璃管，故D正确。

答案　D

[题型训练1]钼（Mo）的主要用途是制造特种钢，用CO还原MoO3（白色粉末，加热时变黄）制备单质Mo的装置如图所示，下列说法正确的是（　　）

A．装置②中盛有饱和碳酸钠溶液，装置③中盛有浓硫酸，均起到净化CO2的作用

B．装置①中的稀盐酸可用稀硫酸代替，石灰石可用碳酸钠粉末代替

C．装置④的作用是制备CO，装置⑤的作用是CO还原MoO3

D．装置⑥能达到检验MoO3是否被CO还原的目的

解析　选项A，盐酸与碳酸钙反应制备的CO2中含HCl杂质，除去HCl杂质，用饱和NaHCO3溶液，而不是饱和Na2CO3溶液，错误；选项B，启普发生器中的固体反应物不能呈粉末状，错误；选项C，装置④中CO2与炽热的C反应生成CO，装置⑤中CO与MoO3发生氧化还原反应，正确；选项D，装置④中未反应的CO2也能使装置⑥中澄清石灰水变浑浊，错误。

答案　C

[题型训练2]某兴趣小组设计如下装置制取盐酸，下列