苏教版化学高考一轮复习版 专题突破训练1 化学工艺流程试题的突破方略.docx

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苏教版化学高考一轮复习版专题突破训练1化学工艺流程试题的突破方略

专题突破训练

（一）　

化学工艺流程试题的突破方略

（对应学生用书第267页）

1．（2016·全国Ⅲ卷，T26节选）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：

过氧化钙的制备

CaCO3

滤液

白色结晶

（1）步骤①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________________。

（2）步骤②中反应的化学方程式为_____________________________________

________________________________________________________________，

该反应需要在冰浴下进行，原因是__________________________________。

（3）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______________________________________________________________。

（4）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________。

【解析】　

（1）步骤①中逐滴加入稀盐酸，至溶液中尚存有少量固体，该固体为CaCO3，溶液中含有CaCl2，由于溶解了生成的CO2，溶液呈弱酸性。

将溶液煮沸，可排出溶解的CO2，防止与后续加入的氨水及生成的CaO2反应。

（2）滤液中含有CaCl2，加入氨水和双氧水在冰浴条件下反应，经过滤得到白色晶体（CaO2），结合元素守恒推知步骤②中反应还生成NH4Cl和H2O，化学方程式为CaCl2＋2NH3·H2O＋H2O2＋6H2O===CaO2·8H2O↓＋2NH4Cl或CaCl2＋2NH3·H2O＋H2O2===CaO2↓＋2NH4Cl＋2H2O。

H2O2不稳定，受热易分解生成H2O和O2，故该反应在冰浴条件下进行，其目的是防止H2O2受热分解。

（3）过氧化钙微溶于水，能溶于酸，白色结晶（CaO2）可依次使用蒸馏水、乙醇洗涤，使用乙醇洗涤的目的是去除结晶表面水分。

（4）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。

与第一种方法相比，其优点是工艺简单、操作方便；产品的缺点是纯度较低。

【答案】　

（1）酸　除去溶液中的CO2　

（2）CaCl2＋2NH3·H2O＋H2O2＋6H2O===CaO2·8H2O↓＋2NH4Cl或CaCl2＋2NH3·H2O＋H2O2===CaO2↓＋2NH4Cl＋2H2O　温度过高时双氧水易分解　（3）去除结晶表面水分　（4）工艺简单、操作方便　纯度较低

2．（2018·长郡中学学生选拔考试）某工厂对工业污泥中的铬元素回收与再利用的工艺如图（已知硫酸浸取液中的金属离子主要是Cr3＋，其次是少量的Fe2＋、

Fe3＋、Al3＋、Ca2＋、Mg2＋）：

部分阳离子常温下以氢氧化物形式沉淀时溶液的pH如表所示：

阳离子

Fe3＋

Fe2＋

Mg2＋

Al3＋

Cr3＋

开始沉淀时的pH

1.9

7

—

—

—

沉淀完全时的pH

3.2

9

11.1

8

9（>9溶解）

（1）实验室用98%（密度为1.84g·cm－3）的浓硫酸配制200mL4.8mol·L－1的硫酸溶液，配制时需要量取98%的浓硫酸的体积为____________mL（保留小数点后一位小数），所用的玻璃仪器除烧杯、玻璃棒、量筒外，还需____________。

（2）过滤操作时，需要对沉淀进行洗涤，洗涤沉淀的方法是_______________

_________________________________________________________________。

（3）加入H2O2的作用一方面是氧化＋3价Cr使之转变成＋6价Cr（CrO

或Cr2O

），以便于与杂质离子分离；另一方面是_________________________

（用离子方程式表示）。

（4）调节溶液的pH＝8除去的杂质离子是________。

（5）钠离子交换树脂的原理为Mn＋＋nNaR―→MRn＋nNa＋，被交换的杂质离子是________。

（6）通SO2气体时，还原过程发生以下反应（填写缺项物质并配平）：

______Na2Cr2O7＋________SO2＋________　________===________Cr（OH）（H2O）5SO4＋________Na2SO4。

【解析】　

（1）由于实验室中没有200mL的容量瓶，故配制200mL

4.8mol·L－1的硫酸溶液时需要用250mL的容量瓶，根据题中数据可求出浓硫酸的物质的量浓度为

mol·L－1＝18.4mol·L－1，设配制该硫酸溶液时需要量取的浓硫酸的体积为V，则18.4mol·L－1×V＝

4.8mol·L－1×250mL，解得V≈65.2mL。

（3）加入H2O2不仅能氧化Cr3＋，还能将Fe2＋氧化成Fe3＋：

2Fe2＋＋H2O2＋2H＋===2Fe3＋＋2H2O。

（4）根据表格中数据可知当调节溶液的pH＝8时，Al3＋和Fe3＋均完全转化成沉淀除去。

（5）根据硫酸浸取液中含有Cr3＋、Fe2＋、Fe3＋、Al3＋、Ca2＋、Mg2＋及题给流程图可知，被交换的杂质离子应为Ca2＋和Mg2＋。

（6）根据得失电子守恒和原子守恒可配平该反应的化学方程式。

【答案】　

（1）65.2　250mL容量瓶、胶头滴管

（2）沿玻璃棒向漏斗中注入蒸馏水，至刚好浸没沉淀物，等蒸馏水自然流尽后，再重复操作2～3次

（3）2Fe2＋＋H2O2＋2H＋===2Fe3＋＋2H2O

（4）Fe3＋、Al3＋

（5）Ca2＋、Mg2＋

（6）1　3　11　H2O　2　1

3．氧化锌为白色粉末，可用于湿疹、癣等皮肤病的治疗。

纯化工业级氧化锌[含有Fe2＋、Mn2＋、Ni2＋等杂质]的流程如下：

【导学号：

91720142】

提示：

在本实验条件下，Ni2＋不能被氧化；高锰酸钾的还原产物是MnO2。

回答下列问题：

（1）反应②中除掉的杂质离子是____________，发生反应的离子方程式为________________________________________________________________；

在加高锰酸钾溶液前，若pH较低，对除杂的影响是_____________________

________________________________________________________________。

（2）反应③的反应类型为________，过滤得到的滤渣中，除了过量的锌外还有________。

（3）反应④形成的沉淀要用水洗，检验沉淀是否洗涤干净的方法是________________________________________________________________

_______________________________________________________________。

（4）反应④中产物的成分可能是ZnCO3·xZn（OH）2。

取干燥后的滤饼11.2g，煅烧后可得到产品8.1g，则x等于________。

【解析】　从分析整个流程图入手，明确每步发生的反应，从而解决相关问题。

（1）在反应②中，通过调节溶液的pH，高锰酸钾能将溶液中的Fe2＋氧化为

Fe3＋，将Mn2＋氧化为MnO2而除去；若开始溶液的pH过低，Fe2＋、Mn2＋将很难生成沉淀而除去。

（2）第一次过滤后的滤液中含有的阳离子有Zn2＋、Ni2＋、H＋等，加入锌后可将Ni置换出来，故滤渣中还含有金属镍。

（3）反应④生成的沉淀为ZnCO3，同时生成Na2SO4，若沉淀未洗涤干净，洗涤液中应含有SO

和Na＋，故只要对洗涤液中是否含有SO

进行检验即可。

（4）煅烧过程中ZnCO3、Zn（OH）2均发生分解反应生成ZnO，根据关系式ZnCO3·xZn（OH）2～（x＋1）ZnO，可得

＝

，故x＝1。

【答案】　

（1）Fe2＋和Mn2＋　MnO

＋3Fe2＋＋7H2O===3Fe（OH）3↓＋MnO2↓＋5H＋，2MnO

＋3Mn2＋＋2H2O===5MnO2↓＋4H＋　铁离子和锰离子不能生成沉淀，从而无法除去铁和锰杂质

（2）置换反应　镍

（3）取少量水洗液于试管中，滴入1～2滴稀硝酸，再滴入硝酸钡溶液，若无白色沉淀生成，则说明沉淀已经洗涤干净　（4）1

4．合成氨是将空气变成“面包”的反应。

某合成氨厂为了综合利用另一生产过程中的副产品CaSO4，设计了以下制备（NH4）2SO4的工艺流程：

（1）煤的气化是生产合成氨原料气的重要方法，若ag焦炭与足量水蒸气反应，放出QkJ的热量，则该反应的热化学方程式为________________________。

（2）合成氨反应为N2（g）＋3H2（g）

2NH3（g）　ΔH<0。

在实际生产中，为了提高氢气的转化率而采取的措施是________（填序号）。

A．降低温度　B．升高温度　C．增大压强　

D．减小压强　E．及时移出氨

（3）沉淀池中生成了碳酸钙，该反应能够发生的原因是___________________

________________________________________________________________。

（4）提纯滤液以获得（NH4）2SO4晶体，必要的操作步骤是________（填序号）。

A．萃取　B．蒸发浓缩　C．冷却结晶　D．蒸馏

（5）该生产过程中可以循环使用的物质X是________（填化学式）。

【解析】　

（1）ag焦炭与足量水蒸气反应，放出QkJ的热量，则12g焦炭完全反应放出的热量是

kJ。

（2）提高氢气的转化率即要使平衡正向移动，该反应是气体体积减小的放热反应，则增大压强可以提高氢气的转化率，移去生成物也可以，但不能降低温度，因为实际生产中要考虑催化剂的催化效果。

（3）NH3和CO2通入溶液中可以生成（NH4）2CO3，而CaSO4微溶，CaCO3难溶，所以CaSO4可转化为CaCO3。

（4）（NH4）2SO4易溶于水，从其盐溶液中分离出（NH4）2SO4的方法是蒸发结晶。

（5）沉淀池中的CaCO3经过高温煅烧后得到生石灰和CO2，CO2可循环使用。

【答案】　

（1）C（s）＋H2O（g）===CO（g）＋H2（g）

ΔH＝－

kJ·mol－1

（2）CE

（3）生成的CaCO3溶解度小于CaSO4，有利于反应向正反应方向进行

（4）BC

（5）CO2

5．过氧化钙（CaO2）难溶于水，常温下稳定，在潮湿空气及水中缓慢分解放出氧气，因而广泛应用于渔业、农业、环保等许多方面。

如图所示是以大理石（主要杂质是氧化铁）为原料制取过氧化钙（CaO2）的流程。

生成氢氧化物的pH：

难溶电解质

溶度积Ksp

开始沉淀时pH

沉淀完全

时pH

Fe（OH）2

1.30×10－33

7.6

9.6

Fe（OH）3

2.64×10－39

1.5

3.2

请回答下列问题：

（1）操作①应包括下列操作中的________（填字母）。

A．溶解　B．过滤　C．蒸馏　D．分液

E．蒸发结晶

（2）用氨水调节pH至8～9的目的：

__________