高考化学题型二十 注重应用的工艺流程题.docx

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高考化学题型二十注重应用的工艺流程题

[题型专练]

角度

（一）　突出实验基本操作的工艺流程题

1．（2016·江苏化学，16节选）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“＝”）。

解析　

（1）①Cl2与Ca（OH）2反应生成Ca（ClO）2和CaCl2，配平。

②适当缓慢通氯气，气液充分接触，提高Cl2的吸收率，A正确；充分搅拌，增大气液接触面积，提高Cl2的吸收率，B正确；由于Ca（OH）2溶解度小，加水使Ca（OH）2溶解，生成Ca（ClO3）2浓度小，无法提高Cl2的转化率，错误。

（2）①电石渣中含有不溶于水的CaCO3及溶解度小的Ca（OH）2，滤渣为CaCO3、Ca（OH）2。

②因为Ca（OH）2与Cl2还可以发生反应生成Ca（ClO）2和CaCl2，Ca（ClO）2少量分解也会生成CaCl2，所以Ca（ClO3）2含量偏低。

答案　

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

（2）①CaCO3、Ca（OH）2　②＜

2．（2016·海南化学，17）某废催化剂含58.2%的SiO2、21.0%的ZnO、4.5%的ZnS和12.8%的CuS。

某同学用15.0g该废催化剂为原料，回收其中的锌和铜。

采用的实验方案如下：

回答下列问题：

（1）在下列装置中，第一次浸出必须用________，第二次浸出应选用________。

（填标号）

（2）第二次浸出时，向盛有滤液1的反应器中加入稀硫酸，后滴入过氧化氢溶液。

若顺序相反，会造成________。

滤渣2的主要成分是________。

（3）浓缩硫酸锌、硫酸铜溶液使用的器皿名称是________。

（4）某同学在实验完成之后，得到1.5gCuSO4·5H2O，则铜的回收率为________。

答案　

（1）D　A　

（2）H2O2与固体颗粒接触分解　SiO2（和S）　（3）蒸发皿　（4）30%

3．（2015·天津节选）废旧印刷电路板是一种电子废弃物，其中铜的含量达到矿石中的几十倍。

湿法技术是将粉碎的印刷电路板经溶解、萃取、电解等操作得到纯铜等产品。

某化学小组模拟该方法回收铜和制取胆矾，流程简图如下：

回答下列问题：

（1）写出操作①的名称：

________。

（2）操作②用到的主要仪器名称为________，其目的是（填序号）________。

a．富集铜元素

b．使铜元素与水溶液中的物质分离

c．增加Cu2＋在水中的溶解度

（3）反应Ⅲ是有机溶液中的CuR2与稀硫酸反应生成CuSO4和________。

若操作③使用右图装置，图中存在的错误是_______________________________________________________

_______________________________________________________。

（4）操作⑤由硫酸铜溶液制胆矾的主要步骤是______________________________________________________。

解析　

（1）废电路板中含有Cu单质，加入H2O2的目的是将Cu氧化为Cu2＋；将溶液和固体分离的方法是过滤，所以操作①是过滤。

（2）由流程图知，铜氨溶液中的Cu（NH3）

与有机物RH反应后得到CuR2和NH3、NH4Cl，所以该反应的离子方程式为Cu（NH3）

＋2RH===2NH

＋2NH3＋CuR2；操作②是萃取分液，所以用到的主要仪器是分液漏斗；通过操作②，可以富集铜元素，同时使铜元素与水溶液中其他物质分离，故选a、b。

（3）CuR2中R为－1价，再结合流程图可知反应Ⅲ是有机溶液中的CuR2与稀硫酸发生反应生成CuSO4和RH；操作③是分液，图中出现的错误主要有分液漏斗颈尖嘴一侧未紧靠烧杯内壁及所加液体过多。

（4）操作⑤由硫酸铜溶液制胆矾的主要步骤为加热浓缩、冷却结晶、过滤。

答案　

（1）过滤　

（2）分液漏斗　ab

（3）RH　分液漏斗下端尖嘴未紧靠烧杯内壁、液体过多

（4）加热浓缩、冷却结晶、过滤

4．绿矾（FeSO4·7H2O）是治疗缺铁性贫血药品的重要成分。

下面是以市售铁屑（含少量锡、氧化铁等杂质）为原料生产纯净绿矾的一种方法：

已知：

室温下饱和H2S溶液的pH约为3.9，SnS沉淀完全时溶液的pH为1.6；FeS开始沉淀时溶液的pH为3.0，沉淀完全时的pH为5.5。

（1）操作Ⅱ中，通入硫化氢至饱和的目的是________；在溶液中用硫酸酸化至pH＝2的目的是________。

（2）检验制得的绿矾晶体中是否含有Fe3＋的实验操作是________________________________________________________________

_________________________________________________________________。

解析　

（1）通入硫化氢至饱和的目的是：

硫化氢具有强还原性，可以防止亚铁离子被氧化，已知：

在H2S饱和溶液中，SnS沉淀完全时溶液的pH为1.6；FeS开始沉淀时溶液的pH为3.0，沉淀完全时的pH为5.5，操作Ⅱ在溶液中用硫酸酸化至pH＝2的目的是，在溶液pH＝2时，Sn2＋完全沉淀，亚铁离子不沉淀，

（2）Fe3＋遇硫氰酸根离子会反应生成硫氰酸铁血红色，证明Fe3＋的存在。

因此取少量晶体溶于水，滴加KSCN溶液，若溶液变红，说明含有Fe3＋，若溶液不变红，说明不含Fe3＋。

答案　

（1）除去溶液中的Sn2＋离子，并防止Fe2＋被氧化

防止Fe2＋离子生成沉淀

（2）取少量晶体溶于水，滴加KSCN溶液，若溶液变红，说明含有Fe3＋，若溶液不变红，说明不含Fe3＋

角度

（二）　突出元素和化合物性质的工艺流程题

1．（2016·浙江，26节选）磁性材料A是由两种元素组成的化合物，某研究小组按如图流程探究其组成：

请回答：

（1）A的组成元素为________（用元素符号表示），化学式为___________________________________________________________________。

（2）溶液C可溶解铜片，例举该反应的一个实际应用________。

（3）写出F→G反应的化学方程式__________________________________________________________________。

设计实验方案探究溶液G中的主要微粒（不考虑H2O、H＋、K＋、I－）_________________________________________________________________

__________________________________________________________________。

解析　

（1）根据题中的探究过程，红棕色固体B为氧化铁，与盐酸反应后生成黄色溶液C为氯化铁，氯化铁与硫氰化钾显血红色，溶液D为硫氰化铁。

无色气体溶于水后为酸性，与碘反应后生成无色溶液，酸性变强，说明原酸为弱酸，且具有还原性，为亚硫酸，则无色气体为二氧化硫。

则原化合物中含有铁和硫元素。

由2Fe～Fe2O3，得n（Fe）＝

×2＝0.03mol，m（Fe）＝1.680g；所以A中硫元素的质量为m（S）＝2.960g－1.680g＝1.280g，故n（S）＝

＝0.04mol；n（Fe）∶n（S）＝0.03mol∶0.04mol＝3∶4，可知A的化学式为Fe3S4。

（2）因溶液C为氯化铁溶液，工业上常用于制印刷电路板；（3）H2SO3与I2反应生成H2SO4和HI，反应的化学方程式为H2SO3＋I2＋H2O===H2SO4＋2HI；检验G中主要微粒，目的在于检验SO

和H2SO3的存在。

方法是：

取溶液G，加入过量BaCl2溶液，若产生白色沉淀，则有SO

；过滤后取滤液，滴加H2O2溶液，若再产生白色沉淀，则有H2SO3。

答案　

（1）S、Fe　Fe3S4　

（2）制印刷电路板

（3）H2SO3＋I2＋H2O===H2SO4＋2HI　取溶液G，加入过量BaCl2溶液，若产生白色沉淀，则有SO

；过滤后取滤液，滴加H2O2溶液，若再产生白色沉淀，则有H2SO3

2．[2015·全国卷Ⅰ，27

（1）

（2）（3）]硼及其化合物在工业上有许多用途。

以铁硼矿（主要成分为Mg2B2O5·H2O和Fe3O4，还有少量Fe2O3、FeO、CaO、Al2O3和SiO2等）为原料制备硼酸（H3BO3）的工艺流程如图所示：

回答下列问题：

（1）写出Mg2B2O5·H2O与硫酸反应的化学方程式________________。

为提高浸出速率，除适当增加硫酸浓度外，还可采取的措施有________________________________________________________________

_______________________________________________________（写出两条）。

（2）利用________的磁性，可将其从“浸渣”中分离。

“浸渣”中还剩余的物质是_____________________________________________________（写化学式）。

（3）“净化除杂”需先加H2O2溶液，作用是___________________________________________________________________。

然后再调节溶液的pH约为5，目的是___________________________________________________________________。

解析　

（1）Mg2B2O5·H2O与硫酸反应生成H3BO3、MgSO4，配平即可。

为提高浸出速率，可以从温度（升高温度）、浓度、增大接触面积（将矿石粉碎）等角度分析。

（2）Fe3O4具有磁性，可以利用铁块将其从“浸渣”中吸出。

SiO2不溶于H2SO4，CaO与H2SO4生成CaSO4微溶于水，所以“浸渣”中还有SiO2和CaSO4。

此时溶液中除H3BO3外还有MgSO4[（由

（1）中反应生成）]、Fe2（SO4）3、FeSO4、Al2（SO4）3。

（3）“净化除杂”先加H2O2的目的是将Fe2＋氧化为Fe3＋，然后再通过调节pH促进Fe3＋、Al3＋水解生成Fe（OH）3、Al（OH）3沉淀而除去。

答案　

（1）Mg2B2O5·H2O＋2H2SO4

2MgSO4＋2H3BO3　提高反应温度、减小铁硼矿粉粒径

（2）Fe3O4　SiO2和CaSO4

（3）将Fe2＋氧化为Fe3＋　使Al3＋和Fe3＋形成氢氧化物沉淀而除去

3．化工生产中常利用硫酸厂煅烧黄铁矿石的烧渣（主要成分为铁的氧化物及少量FeS、SiO2等）来制备聚铁（碱式硫酸铁的聚合物）和绿矾（FeSO4·7H2O），流程如下：

（1）将过程②中产生的气体通入下列溶液中，溶液会褪色的是________（填选项序号）。

a．品红溶液b．紫色石蕊溶液

c．酸性KMnO4溶液d．溴水

（2）过程①中，FeS和O2、H2SO4反应的离子方程式为___________________________________________________________________

________________________________________________________________。

（3）过程③中，需加入的物质是________；反应的化学方程式为__________________________________________________________________

________________________________________________________________。

用溶液Y制绿矾时，可取少量Y溶液于试管中，向试管内加入少量的________溶液，观察溶液是否变为________色，以验证其中是否含有Fe3＋。

解析　由题中信息可知，过程①向烧渣中加稀硫酸并同时通入氧气，铁的氧化物、硫化亚铁均会溶解，生成硫酸铁、单质硫和水，所以溶液X是硫酸铁溶液，过程②灼烧固体，其中的硫被氧化成二氧化硫。

（1）二氧化硫能分别使品红溶液、酸性KMnO4溶液和溴水褪色。

（2）过程①中，FeS和O2、H2SO4反应的离子方程式为4FeS＋3O2＋12H＋===4Fe3＋＋6H2O＋4S。

（3）由产物绿矾逆推可知过程③是将硫酸铁转化为硫酸亚铁的过程，应加入铁粉还原硫酸铁，有关反应的化学方程式为Fe2（SO4）3＋Fe===3FeSO4。

验证硫酸亚铁溶液中是否含有Fe3＋，可用含SCN－的溶液检验，若溶液变为红色，证明溶液中含有Fe3＋，若溶液不变色，证明溶液中不含Fe3＋。

答案　

（1）acd　

（2）4FeS＋3O2＋12H＋===4Fe3＋＋6H2O＋4S　（3）Fe（或铁）　Fe2（SO4）3＋Fe===3FeSO4　硫氰化钾（或其他合理答案）　红　

角度（三）　突出物质的分离和提纯的工艺流程题

1．（2016·全国Ⅲ，26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。

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________。

解析　反应混合液中盐酸过量，加入氨水可以中和盐酸，调节溶液的pH使Fe3＋转化为Fe（OH）3沉淀而除去。

小火煮沸的作用是使沉淀颗粒长大，有利于过滤分离。

答案　调节溶液pH使Fe（OH）3沉淀　过滤分离

2．[2015·全国卷Ⅱ，26，（3）（4）]酸性锌锰干电池是一种一次性电池，外壳为金属锌，中间是碳棒，其周围是由碳粉、MnO2、ZnCl2和NH4Cl等组成的填充物。

该电池放电过程产生MnOOH。

回收处理该废电池可得到多种化工原料。

有关数据如下表所示

溶解度/（g/100g水）

　　　温度/℃

化合物　　　

0

20

40

60

80

100

NH4Cl

29.3

37.2

45.8

55.3

65.6

77.3

ZnCl2

343

395

452

488

541

614

化合物

Zn（OH）2

Fe（OH）2

Fe（OH）3

Ksp近似值

10－17

10－17

10－39

回答下列问题：

（1）废电池糊状填充物加水处理后，过滤，滤液中主要有ZnCl2和NH4Cl，二者可通过________分离回收；滤渣的主要成分是MnO2、________和________，欲从中得到较纯的MnO2，最简便的方法为________，其原理是___________________________________________________________________

___________________________________________________________________。

（2）用废电池的锌皮制备ZnSO4·7H2O的过程中，需除去锌皮中的少量杂质铁，其方法是：

加稀H2SO4和H2O2溶解，铁变为________，加碱调节至pH为________时，铁刚好沉淀完全（离子浓度小于1×10－5mol·L－1时，即可认为该离子沉淀完全）；继续加碱至pH为________时，锌开始沉淀（假定Zn2＋浓度为0.1mol·L－1）。

若上述过程不加H2O2后果是_________________________________________________________________，

原因是_________________________________________________________。

解析　

（1）由于ZnCl2的溶解度受温度影响较大，而NH4Cl的溶解度受温度影响较小，所以可采用加热浓缩、冷却结晶的方法分离氯化锌和氯化铵混合物；根据废电池糊状填充物中碳粉和MnO2及正极放电产生的MnOOH都不溶于水，可确定滤渣的主要成分；碳粉在足量氧气中燃烧转变为CO2，MnOOH在足量氧气中燃烧转变为MnO2，因此得到较纯的二氧化锰最简便的方法是在足量空气或氧气中燃烧滤渣。

（2）铁溶于稀硫酸生成Fe2＋，Fe2＋被双氧水氧化为Fe3＋。

Ksp[Fe（OH）3]＝c（Fe3＋）·c3（OH－）＝10－39，则铁刚好完全沉淀时，c（OH－）＝

≈4.64×10－12mol·L－1，则c（H＋）＝

＝

≈2.15×10－3mol·L－1，pH＝2.7；Ksp[Zn（OH）2]＝c（Zn2＋）·c2（OH－）＝10－17，锌开始沉淀时，c（OH－）＝

＝10－8mol·L－1，则，c（H＋）＝

＝

＝10－6mol·L－1，pH＝6；Zn（OH）2和Fe（OH）2的Ksp相近，若不加双氧水，沉淀Zn2＋的同时Fe2＋也会沉淀，从而使Zn2＋和Fe2＋不能分离。

答案　

（1）加热浓缩、冷却结晶　碳粉　MnOOH　在足量的空气或氧气中加热　碳粉转变为CO2，MnOOH氧化为MnO2

（2）Fe3＋　2.7　6　Zn2＋和Fe2＋不能分离　Fe（OH）2和Zn（OH）2的Ksp相近

角度（四）　突出化学反应原理应用的工艺流程题

1．（2015·广东节选）七铝十二钙（12CaO·7Al2O3）是新型的超导材料和发光材料，用白云石（主要含CaCO3和MgCO3）和废Al片制备七铝十二钙的工艺如下：

（1）煅粉主要含MgO和________，用适量NH4NO3溶液浸取煅粉后，镁化合物几乎不溶，若滤液Ⅰ中c（Mg2＋）小于5×10－6mol·L－1，则溶液pH大于________[Mg（OH）2的Ksp＝5×10－12]；该工艺中不能用（NH4）2SO4代替NH4NO3，原因是_________________________________________________________

________________________________________________________________。

（2）滤液Ⅰ中的阴离子有____________（忽略杂质成分的影响）；若滤液Ⅰ中仅通入CO2，会生成__________，从而导致CaCO3产率降低。

（3）电解制备Al（OH）3时，电极分别为Al片和石墨，电解总反应方程式为_______________________________________________________________。

（4）一种可超快充电的新型铝电池，充放电时AlCl

和Al2Cl

两种离子在Al电极上相互转化，其它离子不参与电极反应，放电时负极Al的电极反应式为_________________________________________________________________

__________________________________________________________________。

解析　

（1）白云石高温煅烧，CaCO3和MgCO3受热分解生成CaO和MgO，煅粉主要含有CaO和MgO。

若滤液Ⅰ中c（Mg2＋）小于5×10－6mol·L－1，根据Ksp＝c（Mg2＋）·c2（OH－）得：

c（OH－）＞

＝

mol·L－1＝1×10－3mol·L－1，c（H＋）＜

＝1×10－11mol·L－1，即pH＞11。

若用（NH4）2SO4代替NH4NO3，则（NH4）2SO4会与CaO反应生成CaSO4微溶物，在过滤时会被除去，造成生成的CaCO3减少。

（2）煅粉的主要成分是CaO和MgO，加入适量NH4NO3溶液浸取煅粉后，由于镁化合物几乎不溶，则溶液中溶质主要为生成的Ca（NO3）2，故滤液Ⅰ中的主要阴离子为NO

。

由于滤液Ⅰ的pH大于11，溶液中含有Ca（NO3）2和少量的NH4NO3与Ca（OH）2，若仅通入CO2会生成Ca（HCO3）2，从而导致CaCO3产率降低。

（3）电解制备Al（OH）3时，电极分别为Al片和石墨，电解总反应方程式为2Al＋6H2O

2Al（OH）3↓＋3H2↑。

（4）由题意可知，放电时负极Al失去电子与AlCl

结合生成Al2Cl

，其电极反应式为Al－3e－＋7AlCl

===4Al2Cl

。

答案　

（1）CaO　11　加入（NH4）2SO4会生成CaSO4微溶物，在过滤时会被除去，造成生成的CaCO3减少

（2）NO

、OH－　Ca（HCO3）2

（3）2Al＋6H2O

2Al（OH）3↓＋3H2↑

（4）Al－3e－＋7AlCl

===4Al2Cl

角度（五）　突出信息迁移的工艺流程题

1．（2016·四川理综，11节选）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

__________________________________________________________________。

解析　

（1）磷尾矿中除Ca5（PO4）3F外还有CaCO3·MgCO3，950℃时Ca5（PO4）3F不分解，CaCO3·MgCO3分解生成CaO、MgO和CO2。

（2）过滤需要的玻璃仪器有烧杯、漏斗和玻璃棒。

（3）NH4NO3溶液因NH

水解使溶液呈酸性，溶解