高考化学《工艺操作规范》真题及专题讲解.docx

1、高考化学工艺操作规范真题及专题讲解2017年高考化学工艺流程试题汇编1以工业生产硼砂所得废渣硼镁泥为原料制取MgSO47H2O的过程如图所示：硼镁泥的主要成分如下表：MgOSiO2FeO、Fe2O3CaOAl2O3B2O330%40%20%25%5%15%2%3%1%2%1%2%回答下列问题：（1）“酸解”时应该加入的酸是_，“滤渣1”中主要含有_（写化学式）。（2）“除杂”时加入次氯酸钙、氧化镁的作用分别是_、_。（3）判断“除杂”基本完成的检验方法是_。（4）分离滤渣3应趁热过滤的原因是_。2（13分）TiCl4是由钛精矿（主要成分为TiO2）制备钛（Ti）的重要中间产物，制备纯TiCl4

2、的流程示意图如下：资料：TiCl4及所含杂质氯化物的性质化合物SiCl4TiCl4AlCl3FeCl3MgCl2沸点/58136181（升华）3161412熔点/?69?25193304714在TiCl4中的溶解性互溶微溶难溶（1）氯化过程：TiO2与Cl2难以直接反应，加碳生成CO和CO2可使反应得以进行。已知：TiO2(s)+2Cl2(g)=TiCl4(g)+O2(g)H1=+175.4kJmol-12C(s)+O2(g)=2CO(g)H2=-220.9kJmol-1沸腾炉中加碳氯化生成TiCl4(g)和CO(g)的热化学方程式：_。氯化过程中CO和CO2可以相互转化，根据如图判断：CO2

3、生成CO反应的H_0（填“”“”或“=”），判断依据：_。氯化反应的尾气须处理后排放，尾气中的HCl和Cl2经吸收可得粗盐酸、FeCl3溶液，则尾气的吸收液依次是_。氯化产物冷却至室温，经过滤得到粗TiCl4混合液，则滤渣中含有_。（2）精制过程：粗TiCl4经两步蒸馏得纯TiCl4。示意图如下：物质a是_，T2应控制在_。3（15分）重铬酸钾是一种重要的化工原料，一般由铬铁矿制备，铬铁矿的主要成分为FeOCr2O3，还含有硅、铝等杂质。制备流程如图所示：回答下列问题：（1）步骤的主要反应为：FeOCr2O3+Na2CO3+NaNO3Na2CrO4+Fe2O3+CO2+NaNO2上述反应配平后

4、FeOCr2O3与NaNO3的系数比为_。该步骤不能使用陶瓷容器，原因是_。（2）滤渣1中含量最多的金属元素是_，滤渣2的主要成分是_及含硅杂质。（3）步骤调滤液2的pH使之变_（填“大”或“小”），原因是_（用离子方程式表示）。（4）有关物质的溶解度如图所示。向“滤液3”中加入适量KCl，蒸发浓缩，冷却结晶，过滤得到K2Cr2O7固体。冷却到_（填标号）得到的K2Cr2O7固体产品最多。a.80b.60c.40d.10步骤的反应类型是_。（5）某工厂用m1kg铬铁矿粉（含Cr2O340%）制备K2Cr2O7，最终得到产品m2kg，产率为_。4（14分）水泥是重要的建筑材料。水泥熟料的主要成分

5、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_、_（填化学式）。（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：+H+H2C2O4Mn2+CO2+H2O。实验中称取0.400g水泥样品，滴定时消耗了0.0500m

6、olL-1的KMnO4溶液36.00mL，则该水泥样品中钙的质量分数为_。5（14分）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，当铁的净出率为70%时，所采用的实验条件为_。（2）“酸浸”后，钛主要以TiOCl42-形式存在，写出相应反应的离子方程式_。温度/3035404550TiO2xH2O转化率%9295979388（3）TiO2xH2O沉淀与双氧水、氨水反应40min所得实验结果如下表所示：分析40时Ti

7、O2xH2O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”中c(Mg2+)=0.02mol/L，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+)=110-5mol/L，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1.310-22、1.010-24。（6）写出“高温煅烧”中由FePO4制备LiFePO4的化学方程式。6（14分）某混合物浆液含有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

8、小组利用设计的电解分离装置（见图2），使浆液分离成固体混合物和含铬元素溶液，并回收利用。回答和中的问题。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）反应所加试剂NaOH的电子式为_。BC的反应条件为_，CAl的制备方法称为_。（2）该小组探究反应发生的条件。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bCl-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TiO2xH2O的液态化合物，放热4.28kJ，该

9、反应的热化学方程式为_。含铬元素溶液的分离和利用（4）用惰性电极电解时，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）。7(6分)为探究黑色固体X(仅含两种元素)的组成和性质，设计并完成如下实验：请回答：(1)X的化学式是_。(2)固体甲与稀硫酸反应的离子方程式是_。(3)加热条件下氨气被固体X氧化成一种气体单质，写出该反应的化学方程式_。8(15分)某科研小组采用如下方案回收一种光盘金属层中的少量Ag(金属层中其他金属含量过低,对实验的影响可忽略)。已知:NaClO溶液在受热或酸性条件下易分解,如:3NaClO2NaCl+NaClO3AgCl可溶于氨

10、水:AgCl+2NH3H2OAg(NH3)2+Cl-+2H2O常温时N2H4H2O(水合肼)在碱性条件下能还原Ag(NH3)2+:4Ag(NH3)2+N2H4H2O4Ag+N2+4+4NH3+H2O（1）“氧化”阶段需在80条件下进行,适宜的加热方式为_。（2）NaClO溶液与Ag反应的产物为AgCl、NaOH和O2,该反应的化学方程式为_。HNO3也能氧化Ag,从反应产物的角度分析,以HNO3代替NaClO的缺点是_。（3）为提高Ag的回收率,需对“过滤”的滤渣进行洗涤,并_。（4）若省略“过滤”,直接向冷却后的反应容器中滴加10%氨水,则需要增加氨水的用量,除因过量NaClO与NH3H2O

11、反应外(该条件下NaClO3与NH3H2O不反应),还因为_。（5）请设计从“过滤”后的滤液中获取单质Ag的实验方案:_(实验中须使用的试剂有:2molL-1水合肼溶液,1molL-1H2SO4)。9(12分)碱式氯化铜是重要的无机杀菌剂。（1）碱式氯化铜有多种制备方法方法1:4550时,向CuCl悬浊液中持续通入空气得到Cu2(OH)2Cl23H2O,该反应的化学方程式为_。方法2:先制得CuCl2,再与石灰乳反应生成碱式氯化铜。Cu与稀盐酸在持续通入空气的条件下反应生成CuCl2,Fe3+对该反应有催化作用,其催化原理如图所示。M的化学式为_。（2）碱式氯化铜有多种组成,可表示为Cua(O

12、H)bClcxH2O。为测定某碱式氯化铜的组成,进行下列实验:称取样品1.1160g,用少量稀HNO3溶解后配成100.00mL溶液A;取25.00mL溶液A,加入足量AgNO3溶液,得AgCl0.1722g;另取25.00mL溶液A,调节pH45,用浓度为0.08000molL-1的EDTA(Na2H2Y2H2O)标准溶液滴定Cu2+(离子方程式为Cu2+H2Y2-CuY2-+2H+),滴定至终点,消耗标准溶液30.00mL。通过计算确定该样品的化学式(写出计算过程)。10(12分)铝是应用广泛的金属。以铝土矿(主要成分为Al2O3，含SiO2和Fe2O3等杂质)为原料制备铝的一种工艺流程如

13、下:注:SiO2在“碱溶”时转化为铝硅酸钠沉淀。（1）“碱溶”时生成偏铝酸钠的离子方程式为_。（2）向“过滤”所得滤液中加入NaHCO3溶液，溶液的pH_(填“增大”、“不变”或“减小”)。（3）“电解”是电解熔融Al2O3，电解过程中作阳极的石墨易消耗，原因是_。（4）“电解”是电解Na2CO3溶液，原理如图所示。阳极的电极反应式为_，阴极产生的物质A的化学式为_。（5）铝粉在1000时可与N2反应制备AlN。在铝粉中添加少量NH4Cl固体并充分混合，有利于AlN的制备，其主要原因是_。11(14分)砷(As)是一些工厂和矿山废水中的污染元素,使用吸附剂是去除水中砷的有效措施之一。(1)将硫

14、酸锰、硝酸钇与氢氧化钠溶液按一定比例混合,搅拌使其充分反应,可获得一种砷的高效吸附剂X,吸附剂X中含有,其原因是_。（2）H3AsO3和H3AsO4水溶液中含砷的各物种的分布分数(平衡时某物种的浓度占各物种浓度之和的分数)与pH的关系分别如题20图-1和题20图-2所示。以酚酞为指示剂(变色范围pH8.010.0),将NaOH溶液逐滴加入到H3AsO3溶液中,当溶液由无色变为浅红色时停止滴加。该过程中主要反应的离子方程式为_。H3AsO4第一步电离方程式H3AsO4H2AsO4-+H+的电离常数为Ka1,则pKa1=_(pKa1=-lgKa1)。（3）溶液的pH对吸附剂X表面所带电荷有影响。p

15、H=7.1时,吸附剂X表面不带电荷;pH7.1时带负电荷,pH越高,表面所带负电荷越多;pH、温度越高，CO的物质的量越多(或CO2的物质的量越少)，说明CO2生成CO的反应是吸热反应，所以H0。饱和食盐水、FeCl2溶液、NaOH溶液。MgCl2、AlCl3、FeCl3。（2）四氯化硅、136181【解析】（1）生成TiCl4和CO的反应方程式为TiO22Cl22C=TiCl42CO，根据盖斯定律，两式相加，得到TiO2(g)+2Cl2(g)+2C(s)=TiCl4(g)+2CO(g)H=H1+H2=（-220.9kJmol-1）+（+175.4kJmol-1）=-45.5kJmol1，正确

16、答案：TiO2(g)+2Cl2(g)+2C(s)=TiCl4(g)+2CO(g)H=-45.5kJ/mol。根据图像，随着温度的升高，CO的浓度增加，CO2浓度降低，说明升高温度，平衡向正反应方向移动，即H0。正确答案：、温度越高，CO的物质的量越多(或CO2的物质的量越少)，说明CO2生成CO的反应是吸热反应，所以H0。除去氯气中混有HCl一般采用将气体通过饱和食盐水，结合操作目的，因此先通过饱和食盐水，然后在通入FeCl2溶液中，最后用氢氧化钠溶液吸收剩余的Cl2。正确答案：饱和食盐水FeCl2溶液、NaOH溶液。资料中已经给出“TiCl4及所含杂质氯化物的性质”一览表，因此氯化过程中生成

17、的MgCl2、AlCl3、FeCl3只有少量溶解在液态TiCl4中，而SiCl4完全溶解在TiCl4中，因此过滤得到粗TiCl4混合液时滤渣中含有上述难溶物和微溶物。正确答案：MgCl2、AlCl3、FeCl3。(2)根据资料，SiCl4的沸点最低，先蒸馏出来，因此物质a为SiCl4，根据流程目的，为了得到纯净的TiCl4，后续温度需控制在稍微大于136，但小于181。正确答案：四氯化硅、136181。3（1）2:7陶瓷在高温下会与Na2CO3反应（2）铁Al(OH)3(3)小增大溶液中H+，促进平衡2CrO42-+2H+Cr2O72-+H2O正向移动（4）d复分解反应（5）【解析】（1）Fe

18、OCr2O3是还原剂，完全氧化为Na2CrO4和Fe2O3，每摩转移7mol电子，而NaNO3是氧化剂，还原产物为NaNO3，每摩转移2mol电子，根据电子守恒可知，FeOCr2O3和NaNO3的系数比为2:7；陶瓷在高温下会与Na2CO3反应，则熔融时不能使用陶瓷容器；（2）熔块中氧化铁不溶于水，过滤后进入滤渣1，则滤渣1中含量最多的金属元素是铁；滤液1中含有AlO2-、SiO32-及CrO42-，调节溶液pH并过滤后得滤渣2为Al（OH）3；（3）滤液2调节pH的目的是提高溶液的酸性，pH变小；因为溶液中存在2CrO42-+2H+Cr2O72-+H2O，增大溶液中H+浓度，可促进平衡正向移

19、动，提高溶液中Cr2O72-的浓度；（4）由图示可知，在10左右时，得到K2Cr2O7的固体最多，故答案为d；2KCl+Na2Cr2O7=K2Cr2O7+2NaCl的反应类型为复分解反应；（5）样品中Cr2O3的质量为m140%Kg，则生成K2Cr2O7的理论质量为m140%Kg，则所得产品的产率为m2Kg（m140%Kg）100%=100%。4（1）将样品中可能存在的Fe2+氧化为Fe3+；双氧水(H2O2)（2）SiO2(或H2SiO3)；SiO2+4HFSiF4+2H2O（3）防止胶体生成，易沉淀分离；Fe(OH)3、(OH)3（4）5Ca2+5H2C2O42KMnO4n(KMnO4)=

20、0.0500mol/L36.00103mL=1.80103moln(Ca2+)=4.50103mol水泥中钙的质量分数为4.50103mol40.0g/mol/0.400g100%=45.0%【解析】（1）Fe3+容易在pH较小时转换为沉淀，所以需要将Fe2+氧化为Fe3+。双氧水可以将Fe2+氧化为Fe3+且不会引入杂质。（2）二氧化硅不溶于一般酸溶液，所以沉淀A是二氧化硅。SiO2+4HFSiF4+2H2O（3）加热可以促进Fe3+、Al3+水解转换为Fe(OH)3、(OH)3。pH45时Ca2+、Mg2+不沉淀，Fe3+、Al3+沉淀，所以沉淀B为Fe(OH)3、(OH)3。（4）5Ca

21、2+5H2C2O42KMnO4n(KMnO4)=0.0500mol/L36.00103mL=1.80103moln(Ca2+)=4.50103mol水泥中钙的质量分数为4.50103mol40.0g/mol/0.400g100%=45.0%。5（1）温度应控制在90-100（2）FeTiO3+4H+4Cl?=Fe2+TiOCl42?+2H2O（3）低于40，TiO2xH2O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TiO2xH2O转化反应速率下降（4）4（5）Fe3+恰好沉淀完全时，c()=molL?1=1.310-17molL?1，c3(Mg2+)c2(PO43-)(0

22、.01)3(1.310-17)2=1.710-40KspMg3(PO4)2，因此不会生成Mg3(PO4)2沉淀。（6）2FePO4+Li2CO3+H2C2O42LiFePO4+H2O+3CO2【解析】（1）由图示可知，“酸浸”时铁的净出率为70%时所需要的时间最短，速率最快，则应选择在100、2h，90，5h下进行；（2）“酸浸”时用盐酸溶解FeTiO3生成TiOCl42?时，发生反应的离子方程式为FeTiO3+4H+4Cl?=Fe2+TiOCl42?+2H2O；（3）温度是影响速率的主要因素，但H2O2在高温下易分解、氨水易挥发，即原因是低于40，TiO2xH2O转化反应速率随温度升高而增加

23、；超过40，双氧水分解与氨气逸出导致TiO2xH2O转化反应速率下降；（4）Li2Ti5O15中Li为+1价，O为-2价，Ti为+4价，过氧根(O22-)中氧元素显-1价，设过氧键的数目为x，根据正负化合价代数和为0，可知(+1)2+(+4)5+(-2)(15-2x)+(-1)2x=0，解得：x=4；（5）KspFePO4=c(Fe3+)c(PO43-)=1.310-2，则c(PO43-)=1.310-17mol/L，QcMg3(PO4)2c3(Mg2+)c2(PO43-)(0.01)3(1.310-17)2=1.6910-401.01034，则无沉淀。（6）高温下FePO4与Li2CO3和H

24、2C2O4混合加热可得LiFePO4，根据电子守恒和原子守恒可得此反应的化学方程式为2FePO4+Li2CO3+H2C2O42LiFePO4+H2O+3CO2。6（14分）（1）加热（或煅烧）电解法（2）ac（3）2Cl2(g)+TiO2(s)+2C(s)=TiCl4(l)+2CO(g)H=?85.6kJmol?1（4）在直流电场作用下，CrO42-通过阴离子交换膜向阳极室移动，脱离浆液CrO42-和Cr2O72-NaOH和H2【解析】惰性电极电解混合物浆液时，Na+移向阴极，CrO42-移向阳极。Al(OH)3、MnO2在固体混合物中。固体混合物加入NaOH时，Al(OH)3转化为AlO2-

25、，通入CO2转化为Al(OH)3沉淀，再加热分解为Al2O3，最后熔融电解的Al。（1）NaOH的电子式为；根据上述分析，BC的条件为加热或煅烧，CAl的制备方法称为电解法。（2）根据实验方案可知，影响该反应的因素有温度和溶液的酸度，故选ac。（3）该反应的热化学方程式为2Cl2(g)+TiO2(s)+2C(s)=TiCl4(l)+2CO(g)H=?85.6kJmol?1。（4）用惰性电极电解时，CrO42-能从浆液中分离出来的原因是在直流电场作用下，CrO42-通过阴离子交换膜向阳极室移动，脱离浆液；分离后含铬元素的粒子是CrO42-和Cr2O72-；阴极室生成的物质为NaOH和H2。7CuOCu2O+2H+=Cu2+Cu+H2ONH3+3CuO=N2+3Cu+3H2O【解析】（1）隔绝空气高温分解生成气体和固体甲，气体能使带火星的木条复燃，说明是氧气，氧气的质量是32.0g-28.8g3.2g，物质的量是0.1mol；甲和稀硫酸反应达到蓝色溶液和紫红色固体，溶液