鲁科版化学高考一轮复习 专题突破训练二 化学工艺流程试题的突破方略.docx

1、鲁科版化学高考一轮复习 专题突破训练二 化学工艺流程试题的突破方略专题突破训练(二)化学工艺流程试题的突破方略(对应学生用书第282页)1(2016全国卷，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： 【导学号：95160088】过氧化钙的制备CaCO3滤液过滤,白色结晶(1)步骤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

2、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中反应还生成NH4Cl和H2O，化学方程式为CaCl22NH3H2OH2O26H2O=CaO2

3、8H2O2NH4Cl或CaCl22NH3H2OH2O2=CaO22NH4Cl2H2O。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)CaCl22NH3H2OH2O26H2O=CaO28H2O2NH4Cl或CaCl22NH3H2OH2O2=CaO22N

4、H4Cl2H2O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Fe3Fe2Mg2Al3Cr3开始沉淀时的pH1.97沉淀完全时的pH3.2911.189(9溶解)(1)实验室用98%(密度为1.84 gcm3)的浓硫酸配制200 mL 4.8 molL1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

5、)，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pH8除去的杂质离子是_。(5)钠离子交换树脂的原理为MnnNaRMRnnNa，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200 mL的容量瓶，故配制200 mL 4.8 molL1

6、的硫酸溶液时需要用250 mL的容量瓶，根据题中数据可求出浓硫酸的物质的量浓度为molL118.4 molL1，设配制该硫酸溶液时需要量取的浓硫酸的体积为V，则18.4 molL1V4.8 molL1250 mL，解得V65.2 mL。(3)加入H2O2不仅能氧化Cr3，还能将Fe2氧化成Fe3：2Fe2H2O22H=2Fe32H2O。(4)根据表格中数据可知当调节溶液的pH8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

7、式。【答案】(1)65.2250 mL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23次(3)2Fe2H2O22H=2Fe32H2O(4)Fe3、Al3(5)Ca2、Mg2(6)1311H2O213(2013全国卷)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：工业ZnO浸出液滤液滤液滤饼ZnO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： 【导学号：95160089】(1)反应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

8、液前，若pH较低，对除杂的影响是_。(2)反应的反应类型为_，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)反应中产物的成分可能是ZnCO3xZn(OH)2。取干燥后的滤饼11.2 g，煅烧后可得到产品8.1 g，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

9、换出来，故滤渣中还含有金属镍。(3)反应生成的沉淀为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ZnCO3xZn(OH)2(x1)ZnO，可得，故x1。【答案】(1)Fe2和Mn2MnO3Fe27H2O=3Fe(OH)3MnO25H，2MnO3Mn22H2O=5MnO24H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12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(

10、4)14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： 【导学号：95160090】(1)煤的气化是生产合成氨原料气的重要方法，若a g焦炭与足量水蒸气反应，放出Q kJ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)H0。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

11、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)a g焦炭与足量水蒸气反应，放出Q kJ的热量，则12 g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Ca

12、CO3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)HkJmol1(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)CO25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pHFe(OH)21.301033 mol3L37.69.6Fe(OH)32.641039 mol4L

13、-41.53.2请回答下列问题： 【导学号：95160091】(1)操作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89的目的：_。(3)若测得滤液C中c(CO)103 molL1，则Ca2_(填“是”或“否”)沉淀完全。已知Ca2105 molL1可视为沉淀完全；Ksp(CaCO3)4.96109 mol2L2(4)操作是在低温下，往过氧化氢浓溶液中投入无水氯化钙进行反应，写出该反应的化学方程式：_；一段时间后，再加入氢氧化钠溶液，当调节溶液pH至911才出现大量沉淀，用简要的文字解释需用氢氧化钠调节pH至911的原因：_。【解析】(1)操作加盐酸

14、溶解碳酸钙，最后蒸发结晶得到纯净的CaCl22H2O晶体。(2)在滤液A中加氨水，调节pH至89的目的是使Fe3全部转化为Fe(OH)3沉淀。(3)根据碳酸钙的溶度积表达式：Ksp(CaCO3)Ca2CO，Ca2molL14.96106 molL1105 molL1，认为Ca2沉淀完全。(4)在无水CaCl2中加入H2O2，生成CaO2，反应的化学方程式为CaCl2H2O2 CaO22HCl。反应一段时间后加入NaOH调节溶液pH至911，目的是使反应向右移动，从而生成CaO2沉淀。【答案】(1)AE(2)除去Fe3(3)是(4)CaCl2H2O2 CaO22HCl加入NaOH溶液使上述反应向

15、正反应方向移动，有利于CaO2沉淀的生成6(2017济宁二模)碱性锌锰电池是日常生活中消耗量最大的电池，其构造如图所示。碱性锌锰电池构造放电时总反应为Zn2H2O2MnO2=Zn(OH)22MnOOH。从废旧碱性锌锰电池中回收Zn和MnO2的工艺如下：回答下列问题：(1)“还原焙烧”过程中，高价金属化合物被还原为低价氧化物或金属单质(其中MnOOH、MnO2被还原成MnO)，主要原因是“粉料”中含有_。(2)“净化”是为了除去浸出液中的Fe2，方法是：加入_(填化学式)溶液将Fe2氧化为Fe3，再调节pH使Fe3完全沉淀。已知浸出液中Mn2、Zn2的浓度约为0.1 molL1，根据下列数据计算

16、，调节pH的合理范围是_至_。化合物Mn(OH)2Zn(OH)2Fe(OH)3Ksp近似值1013 mol3L31017 mol3L31038 mol4L4(离子浓度小于1105 molL1即为沉淀完全)(3)“电解”时，阳极的电极反应式为_。本工艺中应循环利用的物质是_(填化学式)。(4)若将“粉料”直接与盐酸共热反应后过滤，滤液的主要成分是ZnCl2和MnCl2。“粉料”中的MnOOH与盐酸反应的化学方程式为_。(5)某碱性锌锰电池维持电流强度0.5A(相当于每秒通过5106 mol电子)，连续工作80分钟即接近失效。如果制造一节电池所需的锌粉为6 g，则电池失效时仍有_%的金属锌未参加反

17、应。【解析】(1)粉料中含有碳，碳具有还原性。(2)根据Fe2被氧化为Fe3，且不引入杂质，可加入具有氧化性的H2O2溶液。设Fe3沉淀完全所需的OH浓度为x mol/L，则x3110511038，x1011，故H103 mol/L，pH3，设Zn2开始沉淀的OH为y mol/L，则y20.11017，y108，故H106 mol/L，pH6。(3)电解时Mn2MnO2，Zn2Zn，同时生成H。(4)MnOOH与盐酸反应类似MnO2与盐酸的反应，配平即可。(5)80分钟电路中通过的电子：80605106 mol0.024 mol，故100%13%，故仍有113%87%未参加反应。【答案】(1)

18、C(2)H2O236(3)Mn22e2H2O=MnO24HH2SO4(4)2MnOOH6HClCl22MnCl24H2O(5)877锂离子电池的应用很广，其正极材料可再生利用。某锂离子电池正极材料有钴酸锂(LiCoO2)、导电剂乙炔黑和铝箔等。充电时，该锂离子电池负极发生的反应为6CxLixe=LixC6。现欲利用以下工艺流程回收正极材料中的某些金属资源(部分条件未给出)。回答下列问题： 【导学号：95160092】(1)LiCoO2中，Co元素的化合价为_。(2)写出“正极碱浸”中发生反应的离子方程式_。(3)“酸浸”一般在80 下进行，写出该步骤中发生的所有氧化还原反应的化学方程式_；可用

19、盐酸代替H2SO4和H2O2的混合液，但缺点是_。(4)写出“沉钴”过程中发生反应的化学方程式 _。(5)充放电过程中，发生LiCoO2与Li1xCoO2之间的转化，写出放电时电池反应方程式_。(6)上述工艺中，“放电处理”有利于锂在正极的回收，其原因是_。在整个回收工艺中，可回收到的金属化合物有_(填化学式)。【解析】从工艺流程入手，结合元素化合物性质、氧化还原反应原理分析解答问题。(1)LiCoO2中Li为1价，O为2价，故Co元素的化合价为3价。(2)正极碱浸过程中，导电剂中Al箔与NaOH溶液反应，离子方程式为2Al2OH6H2O=2Al(OH)43H2。(3)由流程知：正极碱浸过滤滤

20、渣，反应物LiCoO2加入H2SO4、H2O2后，产物有Li2SO4、CoSO4，分析该反应知Co由32(CoSO4中Co显2价)，化合价降低，则只能是H2O2中O元素化合价升高生成O2。配平(电子守恒、原子守恒)该化学方程式得：2LiCoO23H2SO4H2O2Li2SO42CoSO4O24H2O，反应温度在80 ，H2O2易发生分解反应2H2O22H2OO2；盐酸既具有酸性又具有还原性，盐酸中的Cl被氧化生成氯气，氯气有毒，能污染空气。(4)由流程知“沉钴”反应物为CoSO4和NH4HCO3，产物有CoCO3，CoCO3中CO来自HCO的电离(HCO HCO)，由于Co2结合CO使HCO电

21、离平衡正向移动，溶液中c(H)增大，一部分HCO发生反应：HCOH=H2OCO2。故反应方程式为CoSO42NH4HCO3=CoCO3(NH4)2SO4CO2H2O。(5)根据题干信息，充电时负极发生反应6CxLixe=LixC6，放电时负极发生LixC6xe=6CxLi，结合LiCoO2与Li1xCoO2的转化可知放电总反应为Li1xCoO2LixC6=LiCoO26C。(6)由于Li带正电荷，放电时Li向正极移动，进入正极材料，便于回收。从流程图可看出，可回收到的金属化合物有Al(OH)3、CoCO3和Li2SO4。【答案】(1)3(2)2Al2OH6H2O=2Al(OH)43H2(3)2LiCoO23H2SO4H2O2Li2SO42CoSO4O24H2O、2H2O22H2OO2有氯气生成，污染较大(4)CoSO42NH4HCO3=CoCO3(NH4)2SO4H2OCO2(5)Li1xCoO2LixC6=LiCoO26C(6)Li从负极中脱出，经由电解质向正极移动并进入正极材料中Al(OH)3、CoCO3、Li2SO4