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【备战2017】高考化学一轮复习同步(精讲+精练+精析):专题17 工艺流程试题(含解析)

资料类别: 化学/同步

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专题17  工艺流程
工艺流程题近几年是高考的热点,所占的分值也相当重,但由于此类试题陌生度高,对学生的能力要求也大,加上有的试题文字量大,学生在没做之前往往就会产生畏惧感,所以这类题的得分不是很理想。综合近几年的考查情况来看,预测2017年工艺流程在大部分省市卷中均会考查,这类题型一般有,从混合物中分离、提纯某一物质、利用某些物质制备另一物质、化工新技术类。

☆★考点一:物质分离提纯类
对于实验目的为一的题目,其实就是对混合物的除杂、分离、提纯。当遇到这一类题时,要求学生一定要认真在题目中找出要得到的主要物质是什么,混有的杂质有哪些,认真分析当加入某一试剂后,能与什么物质发生反应,生成了什么产物,要用什么样的方法才能将杂质除去。只有这样才能明白每一步所加试剂或操作的目的。这里特别提一提蒸发与结晶 。蒸发与结晶方法都可以将溶液中的溶质以固体形式析出,具体采用何种方法,主要取决于溶质的溶解度。
有的物质它的溶解度随温度的升高变化比较大,如NH4NO3、KNO3等物质,在蒸发过程中比较难析出来,所以要用冷却法使它结晶。而有的物质它的溶解度随温度的升高变化比较小,如NaCl、KCl等,有少数物质的溶解度随温度的升高而减小,如Ca(OH)2要使它们析出较多固体溶质时,则要用蒸发浓缩的方法。例如NaCl 和KNO3 混合溶液,如果将混合溶液蒸发一段时间,析出的固体主要是NaCl,母液中是KNO3 和少量NaCl 。如果将混合溶液加热后再降温,则析出的固体主要是KNO3,母液中是NaCl 和少量KNO3。如果是除杂,杂质所含的量比较少,一般是让主要物质析出来。如KNO3溶液中含少量NaCl,常用升温冷却结晶法,再经过过滤、洗涤、烘干(不同的物质在烘干时采取的方法不同),就可得到 KNO3固体了。如果NaCl溶液中含少量 KNO3,则用蒸发浓缩结晶法,这种方法一般要经过趁热过滤才能得到主要物质,主要原因是如果温度下降,杂质也会以晶体的形式析出来。
1.【2015天津理综化学】(18分)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)反应Ⅰ是将Cu转化为Cu(NH3 )42+,反应中H2O2 的作用是      。写出操作①的名称:          。

(2)反应II是铜氨溶液中的Cu(NH3 )42+与有机物RH反应,写出该反应的离子方程式:  。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④以石墨作电极电解CuSO4 溶液。阴极析出铜,阳极产物是        。操作⑤由硫酸铜溶液制胆矾的主要步骤是             。
(5)流程中有三次实现了试剂的循环使用,已用虚线标出两处,第三处的试剂是   。循环使用的NH4Cl在反应Ⅰ中的主要作用是    。
【答案】(1)作氧化剂   过滤
(2)Cu(NH3 )42++2RH=2NH4++2NH3+CuR2    分液漏斗     a b
(3)RH    分液漏斗尖端未紧靠烧杯内壁   液体过多
(4)O2    H2SO4    加热浓缩  冷却结晶   过滤
(5)H2SO4    防止由于溶液中的c(OH-)过高,生成Cu(OH)2沉淀

【考点定位】本题主要考查物质的制备流程的分析判断,离子方程式的书写,基本操作的判断等
【名师点睛】对于工业流程的分析是该问题的难点。将该工业流程转化为化学的问题及掌握基本的化学知识是解题的关键。包括反应原理的判断、基本操作的判断、仪器的选择、物质或操作作用的分析、电解反应原理的应用、操作方案的设计、误差分析、物质质量分数的计算等。这类题目距离生活较远,因此学生会感到无从下手。从流程图中可分析问题的答案,如经过操作1将溶液与残渣分离,则该操作一定是过滤,从溶液中得到固体的操作一定需蒸发浓缩的步骤等,根据加入某物质前后反应物质的成分变化判断发生的化学反应及该物质的作用,所以本题以化学工业为载体,考查学生的分析问题与解决问题的能力为主。

☆★考点二:制备某一物质的流程题
1、明确题目目的是制什么物质,从题干或问题中获取有用信息,了解产品的性质。
只有知道了实验目的,才能非常清楚的知道整个流程的意义所在,题目中的信息往往是制备该物质的关键所在。而产物如果具有某些特殊性质(由题目信息获得或根据所学知识判断),则要采取必要的措施来避免在生产过程中产生其它杂质。一般来说主要有如下几种情况:
(1)如果在制备过程中出现一些受热易分解的物质或产物,则要注意对温度的控制。如:侯德榜制碱中的NaHCO3;还有如H2O2、Ca(HCO3)、KMnO4、AgNO3、HNO3(浓)等物质。
(2)如果产物是一种会水解的盐,且水解产物中有挥发性的酸产生时,则要加相对应的酸来防止水解。如:制备FeCl3、AlCl3、MgCl2、Cu(NO3)2等物质时,要蒸干其溶液得到固体溶质时,都要加相应的酸或在酸性气流中干燥来防止它水解,否则得到的产物分别是Fe2O3 、Al2O3 、MgO、CuO;而像Al2 (SO4)3 、NaAlO2 、Na2CO3等盐溶液,虽然也发生水解,但产物中Al(OH)3 、H2SO4 、NaHCO3、NaOH 都不是挥发性物质,在蒸发时,抑制了盐的水解,最后得到的还是溶质本身。 
(3)如果产物是一种强的氧化剂或强的还原剂,则要防止它们发生氧化还原的物质,如:含Fe2+、SO32-等离子的物质,则要防止与氧化性强的物质接触。
(4)如果产物是一种易吸收空气中的CO2或水(潮解或发生反应)而变质的物质(如NaOH固体等物质),则要注意防止在制备过程中对CO2或水的除去,也要防止空气中的CO2或水进入装置中。
(5)如果题目中出现了包括产物在内的各种物质的溶解度信息,则要注意对比它们的溶解度随温度升高而改变的情况,根据它们的不同变化,找出合适的分离方法。
2、寻找在制备过程中所需的原料,写出主要的化学反应文程式或制备原理,从中了解流程图。
从近几年的高考题目中会发现,大多数题目都会给出制备物质时所需的原料,但一般会涉及到物质的分离、提纯的操作。所以在明确了实验目的之后,再写出主要的反应方程式,观察有没有副产品,如果有,剩余的步骤就是分离提纯了。
2.【2016年高考北京卷】(12分)以废旧铅酸电池中的含铅废料(Pb、PbO、PbO2、PbSO4及炭黑等)和H2SO4为原料,制备高纯PbO,实现铅的再生利用。其工作流程如下:
 
(1)过程Ⅰ中,在Fe2+催化下,Pb和PbO2反应生成PbSO4的化学方程式是__________。
(2)过程Ⅰ中,Fe2+催化过程可表示为:
i:2Fe2++ PbO2+4H++SO42−=2Fe3++PbSO4+2H2O
ii: ……
①写出ii的离子方程式:________________。
②下列实验方案可证实上述催化过程。将实验方案补充完整。
a.向酸化的FeSO4溶液中加入KSCN溶液,溶液几乎无色,再加入少量PbO2,溶液变红。
b.______________。
(3)PbO溶解在NaOH溶液中,存在平衡:PbO(s)+NaOH(aq)NaHPbO2(aq),其溶解度曲线如图所示。

①过程Ⅱ的目的是脱硫。滤液1经处理后可在过程Ⅱ中重复使用,其目的是_____(选填序号)。
A.减少PbO的损失,提高产品的产率
B.重复利用氢氧化钠,提高原料的利用率
C.增加Na2SO4浓度,提高脱硫效率
②过滤Ⅲ的目的是提纯,综合上述溶解度曲线,简述过程Ⅲ的操作_______________________。
【答案】(1)Pb + PbO2 + 2H2SO4==2PbSO4+ 2H2O。 (2)①2Fe3++Pb+SO42—==PbSO4+2Fe2+;
②取a中红色溶液少量,加入过量Pb,充分反应后,红色褪去。
(3)①A、B;②将粗PbO溶解在一定量35%NaOH溶液中,加热至110℃,充分溶解后,趁热过滤,冷却结晶,过滤、洗涤并干燥得到PbO固体。

【考点定位】本题主要是考查化学工艺流程分析,催化剂,离子方程式书写,化学实验方案的设计,物质的分离、提纯,平衡移动原理的应用等。
【名师点晴】化学高考试题的发展趋势必然是重视与生产、生活的紧密联系,但不管如何灵活多变,工业生产离不开反应原理中的方向、速率和限度问题。该题以铅的再生利用为载体,考查了陌生方程式书写、元素化合物性质、速率平衡、转化率等问题,综合性较强。第(3)②问不太好分析,需要结合图像及题目的前后信息来解决。


1.【2016年高考江苏卷】(12分)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“=”)。
(3)向滤液中加入稍过量KCl固体可将Ca(ClO3)2转化为KClO3,若溶液中KClO3的含量为100g▪L-1,从该溶液中尽可能多地析出KClO3固体的方法是     ▲  。 
【答案】(1)①2Cl2+2Ca(OH)2=Ca(ClO)2+CaCl2+2H2O;②AB  (2)①CaCO3、Ca(OH)2 ②<;
(3)蒸发浓缩、冷却结晶
【解析】
【考点定位】本题主要是考查物质制备工艺流程分析
【名师点晴】无机工业流程题能够以真实的工业生产过程为背景,体现能力立意的命题为指导思想,能够综合考查学生各方面的基础知识及将已有知识灵活应用在生产实际中解决问题的能力,所以这类题成为近年来高考的必考题型。流程题的解题思路为:明确整个流程及每一部分的目的→仔细分析每步反应发生的条件以及得到的产物的物理或化学性质→结合基础理论与实际问题思考→注意答题的模式与要点。解决本类题目的基本方法和步骤为:(1)从题干中获取有用信息,了解生产的产品。(2)然后整体浏览一下流程,基本辨别出预处理、反应、提纯、分离等阶段。(3)分析流程中的每一步骤,从以下几个方面了解流程:①反应物是什么;②发生了什么反应;③该反应造成了什么后果,对制造产品有什么作用。抓住一个关键点:一切反应或操作都是为获得产品而服务。
2.【2016年高考四川卷】 (16分)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+30C2CaF2+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____________。
(5)工业上常用磷精矿[Ca5(PO4)3F]和硫酸反应制备磷酸。已知25℃,101kPa时:
CaO(s)+H2SO4(l)=CaSO4(s)+H2O(l)                  △H=-271kJ/mol
5 CaO(s)+H3PO4(l)+HF(g)= Ca5(PO4)3F (s)+5H2O(l)     △H=-937kJ/mol
则Ca5(PO4)3F和硫酸反应生成磷酸的热化学方程式是_________________。
(6)在一定条件下CO(g)+H2O(g) CO2(g)+H2(g),当CO与H2O(g)的起始物质的量之比为1:5,达平衡时,CO转化了5/6.若akg含Ca5(PO4)3F(相对分子质量为504)的质量分数为10%的磷尾矿,在上述过程中有b%的Ca5(PO4)3F转化为P4,将产生的CO与H2O(g)按起始物质的量之比1:3混合,则相同条件下达平衡时能产生H2________kg。
【答案】(1)CO2 
(2)漏斗、烧杯、玻璃棒。
(3)NH4+ 水解使溶液呈酸性,与CaO、Ca(OH)2反应生成Ca2+
(4)MgSO4+2NH3+2H2O===Mg(OH)2↓+(NH4)2SO4 。
(5)Ca5(PO4)3F (s)+ 5H2SO4(l)=5CaSO4(s) +H3PO4(l)+HF(g)   △H=-418kJ/mol 。
(6)
 【考点定位】考查化学工艺流程分析,化学实验基本操作,化学方程式和热化学方程式的书写,盖斯定律,化学平衡和化学计算。
【名师点睛】本题以化学实验基本操作,化学方程式和热化学方程式的书写,盖斯定律,化学平衡和化学计算。
3.【2015四川理综化学】(16分)为了保护环境,充分利用资源,某研究小组通过如下简化流程,将工业制硫酸的硫铁矿烧渣(铁主要以Fe2O3存在)转变成重要的化工原料FeSO4(反应条件略)。

活化硫铁矿还原Fe3+的主要反应为:FeS2+7Fe2(SO4)3+8H2O=15FeSO4+8H2SO4,不考虑其他反应。请回答下列问题:
(1)第Ⅰ步H2SO4与Fe2O3反应的离子方程式是        。
(2)检验第Ⅱ步中Fe3+是否完全还原,应选择         (填字母编号)。
     A.KMnO4溶液     B.K3[Fe(CN)6]溶液     C.KSCN溶液
(3)第Ⅲ步加FeCO3调溶液pH到5.8左右,然后在第Ⅳ步通入空气使溶液pH降到5.2,此时Fe2+不沉淀,滤液中铝、硅杂质除尽。通入空气引起溶液pH降低的原因是       。
(4)FeSO4可转化为FeCO3,FeCO3在空气中加热反应可制得铁系氧化物材料。
已知25℃,101kPa时:4Fe(s) + 3O2 (g) =2Fe2O3(s)             =-1648kJ/mol
                          C(s)+O2(g)=CO2(g)                  =-393kJ/mol
                          2Fe(s)+2C(s)+3O2(g)=2FeCO3(s)       =-1480kJ/mol
FeCO3在空气中加热反应生成Fe2O3的热化学方程式是                     。
(5)FeSO4在一定条件下可制得FeS2(二硫化亚铁)纳米材料。该材料可用于制造高容量锂电池,电池放电时的总反应为4Li+ FeS2= Fe +2Li2S,正极反应式是                。
(6)假如烧渣中的铁全部视为Fe2O3,其含量为50%。将a kg质量分数为b%的硫酸加入到c kg烧渣中浸取,铁的浸取率为96%,其他杂质浸出消耗的硫酸以及调pH后溶液呈微酸性所残留的硫酸忽略不计。按上述流程,第Ⅲ步应加入FeCO3              kg。
【答案】
(1)Fe2O3+6H+=2Fe3++3H2O
(2)C
(3)Fe2+被氧化为Fe3+,Fe3+水解产生H+。
(4)4FeCO3(s)+O2(g) =2Fe2O3(s)+ 4CO2(g)  =-260kJ/mol。
(5)FeS2+4e-= Fe +2S2-
(6)-kg。

【考点定位】化学工艺流程  化学反应与能量  元素及化合物 化学计算
【名师点睛】近几年高考化学工艺流程题属于热点体系。工艺流程题,顾名思议,就是将化工生产过程中的主要生产阶段即生产流程用框图形式表示出来,并根据生产流程中有关的化学知识步步设问,形成与化工生产紧密联系的化工工艺试题。只要明确实验目的,理解装置的作用以及工艺流程的原理,吸收题目新信息并且能加以灵活运用,在高考中就一定会大获全胜。工艺流程题设问的地方:反应速率与平衡理论的运用;氧化还原反应的判断、方程式书写;利用控制PH分离除杂;利用溶解度分离;常用的分离方法、实验操作;流程中的物质转化和循环;绿色化学评价;电化学;计算产量、产率、产品纯度等。
4.【2015山东理综化学】(19分)毒重石的主要成分BaCO3(含Ca2+、Mg2+、Fe3+等杂质),实验室利用毒重石制备BaCl2·2H2O的流程如下:

(1)毒重石用盐酸浸取前需充分研磨,目的是       。实验室用37%的盐酸配置15%的盐酸,除量筒外还需使用下列仪器中的      。
a.烧杯    b.容量瓶    c.玻璃棒      d.滴定管
(2)
	Ca2+	Mg2+	Fe3+		开始沉淀时的pH	11.9	9.1	1.9		完全沉淀时的pH	13.9	11.1	3.2		加入NH3·H2O调节pH=8可除去        (填离子符号),滤渣Ⅱ中含      (填化学式)。加入H2C2O4时应避免过量,原因是                      。
已知:Ksp(BaC2O4)=1.6×10-7,Ksp(CaC2O4)=2.3×10-9
(3)利用简洁酸碱滴定法可测定Ba2+的含量,实验分两步进行。
已知:2CrO42—+2H+=Cr2O72—+H20     Ba2++CrO42—=BaCrO4↓
步骤Ⅰ 移取xml一定浓度的Na2CrO4溶液与锥形瓶中,加入酸碱指示剂,用b  mol·L-1盐酸标准液滴定至终点,测得滴加盐酸体积为V0mL。
步骤Ⅱ:移取y mLBaCl2溶液于锥形瓶中,加入x mL与步骤Ⅰ 相同浓度的Na2CrO4溶液,待Ba2+完全沉淀后,再加入酸碱指示剂,用b mol·L-1盐酸标准液滴定至终点,测得滴加盐酸的体积为V1mL。
滴加盐酸标准液时应用酸式滴定管,“0”刻度位于滴定管的       (填“上方”或“下方”)。BaCl2溶液的浓度为       mol·L-1,若步骤Ⅱ中滴加盐酸时有少量待测液溅出,Ba2+浓度测量值将      (填“偏大”或“偏小”)。
【答案】(1)增大接触面积从而使反应速率加快;ac
(2)Fe3+;Mg(OH)2、Ca(OH)2;H2C2O4过量会导致生成BaC2O4沉淀,产品的产量减少。
(3)上方;(V0b—V1b)/y;偏小。
浓度为(V0b—V1b)/y;根据计算式,若步骤Ⅱ中滴加盐酸时有少量待测液溅出,V1减小,则Ba2+浓度测量值将偏大。
【考点定位】本题通过化学流程的分析,考查了基本操作和基本仪器、离子的去除、溶液的配制和酸碱中和滴定,包含了实验数据的分析和处理、和误差的分析。
【名师点睛】本题为化学流程题,往年的流程题信息量大,题目较长,本年的化学流程属于简短型,题目涉及的知识也不难,同时与化学实验相结合,突出了实验在化学学科中的重要地位,题目通过表格给出了相关信息,考生应运用题目所给信息,与所学基础知识相结合,分析化学流程的有关问题,关于酸碱中和滴定,问题设计全面,难度梯度设计合理,既有滴定管的结构、又有数据的计算和误差的分析,不同层次的考生都能展现出各自的水平。
5.【2015福建理综化学】(15分)无水氯化铝在生产、生活中应用广泛。
(1)氯化铝在水中形成具有净水作用的氢氧化铝胶体,其反应的离子方程式为     。
(2)工业上用铝土矿(主要成分为Al2O3,含有Fe2O3、SiO2等杂质)制取无水氯化铝的一种工艺流程示意如下:

已知:
物质	SiCl4	AlCl3	FeCl3	FeCl2		沸点/℃	57.6	180(升华)	300(升华)	1023		①步骤Ⅰ中焙烧使固体水分挥发、气孔数目增多,其作用是    (只要求写出一种)。
②步骤Ⅱ中若不通入氯气和氧气,则反应生成相对原子质量比硅大的单质是    。
③已知:
Al2O3(s)+3C(s)=2Al(s)+3CO(g)  ΔH1=+1344.1kJ ·mol-1
2AlCl3(g)=2Al(s)+3Cl2(g)      ΔH2=+1169.2kJ ·mol-1
由Al2O3、C和Cl2反应生成AlCl3的热化学方程式为      。
④步骤Ⅲ经冷却至室温后,气体用足量的NaOH冷溶液吸收,生成的盐主要有3种,其化学式分别为   ________。 
⑤结合流程及相关数据分析,步骤Ⅴ中加入铝粉的目的是     。
【答案】(15分)(1)Al3++3H2OAl(OH)3+3H+
(2)①防止后续步骤生成的AlCl3水解或增大反应物的接触面积,加快反应速率。
②Fe或铁 ;③Al2O3(s)+3C(s)+2Cl2(g)=2AlCl3(g)+3CO(g)  ΔH=+174.9kJ/mol;
④NaCl、NaClO、NaClO3 ;⑤除去FeCl3,提高AlCl3纯度。

【考点定位】考查盐的水解、反应条件的控制、热化学方程式的书写、物质反应充分的确定及化学试剂的作用的判断的知识。
【名师点睛】离子方程式、热化学方程式都是化学用语,是学习化学的基础。要掌握反应规律。在分析该题目,书写盐水解的离子方程式时,要知道,盐水解的程度是微弱的,水解产生的物质很少,不能形成沉淀或气体,因此写离子方程式应该不能写沉淀符号或气体符号,要用可逆号“”,不能使用等号“==”,要掌握盐的水解规律是:有弱才水解,谁弱谁水解,谁强显谁性。在进行热化学方程式书写时,要注意物质的存在状态、物质的多少与能量相对应。注意热化学方程式的系数只表示物质的量,因此可以用分数系数,也可以用整数系数。反应放出的热量多少,只与反应物质 起始状态和终了状态有关,与反应的物质多少有关,而与反应途径无关。利用盖斯定律进行反应热的计算,不仅可以计算能够直接发生反应的物质的反应热,也可以计算不能直接反应的或不容易测定的反应的反应热。在进行反应条件的控制、化学试剂的选择使用时,从固体物质的表面积的大小、盐的水解等多个对化学反应速率影响的角度分析,从参加反应的物质及可能发生的反应判断溶液的成分。掌握物质的化学性质、盐的水解规律、化学反应速率的影响因素是解决本题的关键。
6.【2015安徽理综化学】(14分)硼氢化钠(NaBH4)在化工等领域具有重要的应用价值,某研究小组采用偏硼酸钠NaBO2为主要原料制备NaBH4,其流程如下:

已知:NaBH4常温下能与水反应,可溶于异丙酸(沸点:13℃)。
(1)在第①步反应加料之前,需要将反应器加热至100℃以上并通入氩气,该操作的目的是_____,原料中的金属钠通常保存在____中,实验室取用少量金属钠需要用到的实验用品有_____,_____,玻璃片和小刀等。
(2)请配平第①步反应的化学方程式:
□NaBO2+□SiO2+□Na+□H2==□NaBH4+□Na2SiO3
(3)第②步分离采用的方法是______;第③步分离(NaBH4)并回收溶剂,采用的方法是______。
(4)NaBH4(s)与水(l)反应生成NaBO2(s)和氢气(g),在25℃,101KPa下,已知每消耗3.8克NaBH4(s)放热21.6KJ,该反应的热化学方程式是_______。
【答案】(1)除去反应器中的水蒸气和空气,煤油,镊子、滤纸(2)系数为:1、2、4、2;(3)过滤,蒸馏(4)NaBH4(s)+H2O(l) = NaBO2(s)+H2(g) △H=-216KJ/mol;

【考点定位】本题属于工艺流程题,重点考查化学实验基础,如物质的保存、取用方法;混合物的分离提纯方法,如过滤,蒸馏等;此题还考查了氧化还原反应的配平和热化学方程式的书写。
【名师点睛】工艺流程题往往题目字数较多,给学生造成畏惧心理,其实只要冷静应对,并不是太难。流
程题主要考两点,一个是从混合物中分离和提纯物质,另一个就是从一种物质制取另一种物质,解决此题关键是掌握物质分离和提纯的实验原理和方法,同时掌握物质间的转化规律。解决此题关键还在于从题目中筛选有效信息,比如题目第三小问,因为题目要求回收溶剂,所以我们采用的分离方法应该是蒸馏,而不是蒸发结晶;在书写热化学方程式时应该注意以下几点:1.反应物和生成物的状态要注明;2.正确判断吸热反应和放热反应,即△H的正负;3.反应热的计算要和化学计量数相关;3.反应热的单位等。
7.【2014年高考天津卷第10题】(14分)合成氨是人类科学技术上的一项重大突破,其反应原理为:
    N2(g)+3H2(g)2NH3(g)  ∆H=—92.4kJ•mol‾1 
    一种工业合成氨的简易流程图如下:

(1)天然气中的H2S杂质常用常用氨水吸收,产物为NH4HS。一定条件下向NH4HS溶液中通入空气,得到单质硫并使吸收液再生,写出再生反应的化学方程式:                      。
(2)步骤II中制氯气原理如下:

  对于反应①,一定可以提高平衡体系中H2百分含量,又能加快反应速率的是            。
 a.升高温度  b.增大水蒸气浓度   c.加入催化剂   d.降低压强
     利用反应②,将CO进一步转化,可提高H2产量。若1mol CO和H2的混合气体(CO的体积分数为20%)与H2O反应,得到1.18mol CO、CO2和H2的混合气体,则CO转化率为             。
(3)图1表示500℃、60.0MPa条件下,原料气投料比与平衡时NH3体积分数的关系。根据图中a点数据计算N2的平衡体积分数:            。
(4)依据温度对合成氨反应的影响,在图2坐标系中,画出一定条件下的密闭容器内,从通入原料气开始,随温度不断升高,NH3物质的量变化的曲线示意图。

(5)上述流程图中,使合成氨放出的热量得到充分利用的主要步骤是(填序号)             ,简述本流程中提高合成氨原料总转化率的方法:                                      。
【答案】(1)2NH4HS +O2 = 2NH3•H2O+2S↓
(2)a         90%
(3)14.5%
(4)
(5)IV; 对原料气加压;分离液氨后。未反应的N2、H2循环使用。
【命题意图】本题考查化学反应速率和化学平衡的移动、化学计算、化学图像、化学流程的分析,体现了学科内综合,综合性较强,另外本题需要根据信息来推测未学过反应的方程式,这也体现了新课标的重要思想,通过学过的理论来推测未知的知识,这也是化学研究的重要步骤,考查了学生解决实际问题的能力。 
8.【2014年高考江苏卷第16题】(12分)烟气脱硫能有效减少二氧化硫的排放。实验室用粉煤灰(主要含Al2O3、SiO2等)制备碱式硫酸铝[Al2(SO4)x(OH)6—2x]溶液,并用于烟气脱硫研究。

(1)酸浸时反应的化学方程式为                  ;滤渣Ⅰ的主要成分为      (填化学式)。
(2)加CaCO3调节溶液的pH至3.6,其目的是中和溶液中的酸,并使Al2(SO4)3转化为Al2(SO4)x(OH)6—2x。滤渣Ⅱ的主要成分为       (填化学式);若溶液的pH偏高,将会导致溶液中铝元素的含量降低,其原因是                      (用离子方程式表示)。
(3)上述流程中经完全热分解放出的SO2量总是小于吸收的SO2量,其主要原因是        ;与吸收SO2前的溶液相比,热分解后循环利用的溶液的pH将        (填“增大”、“减小”或“不变”)。
【答案】
Al2O3+3H2SO4= Al2(SO4)3+3H2O     SiO2
CaSO4   3CaCO3+2Al3++3SO42-+3H2O=2Al(OH)3+3 CaSO4 +3CO2↑
溶液中的部分亚硫酸根离子被氧化为SO42-    减少
【解析】本题的解题要点为化工流程中化学原理的理解及化学用语书写,做题时要理解流程中各步的原理,准确书写有关反应方程式及化学式,避免不必要的失分。
(1)酸浸时氧化铝与硫酸反应;二氧化硅不与硫酸反应,过滤得到;(2)加入了钙离子,生成微溶于水的CaSO4沉淀;若pH偏高,将会生成氢氧化铝,导致该结果;(3)空气是氧化性氛围,亚硫酸具有较强的还原性易被氧气氧化为硫酸,使溶液酸性增强。
【命题意图】本题考查工业流程中化学原理有关问题,涉及反应原理方程式的书写、流程中反应产物的判断等内容,考察学生对元素化合物性质的掌握和应用所学知识进行必要的分析、类推或计算一些具体的化学问题的能力。



1.【2016届湖南六校联考】(14分)一种工业制备SrCl·6H2O的生产流程如下:

已知:①M(SrCl2·6H2O)=267 g/mol;
② Kap(SrSO4)= 3.3×10-7、Kap(BaSO4)=1.1×10-10;
③经盐酸浸取后,溶液中除含有Sr2+和Cl-外,还含有少量Ba2+杂质。
(1)隔绝空气高温焙烧,若2 mol SrSO4中只有S被还原,转移了16mol电子。写出该反应的化学方程式:_____________________________________________。(2)过滤2后还需进行的两步操作是______、_________。
(3)加入硫酸的目的是_________________;为了提高原料的利用率,滤液中Sr2+的浓度应不高于_________ mol/L(注:此时滤液中Ba2+浓度为1×10-5 mol/L)。
(4)产品纯度检测:称取1.000 g产品溶解于适量水中,向其中加入含AgNO3 1.100×10-2 mol的AgNO3溶液(溶液中除Cl―外,不含其它与Ag+反应的离子),待Cl―完全沉淀后,用含Fe3+的溶液作指示剂,用0.2000 mol/L的NH4SCN标准溶液滴定剩余的AgNO3,使剩余的Ag+ 以AgSCN白色沉淀的形式析出。
①滴定反应达到终点的现象是_______________________________。
②若滴定过程用去上述浓度的NH4SCN溶液20.00 mL,则产品中SrCl2·6H2O的质量百分含量为____________(保留4位有效数字)。
(14分,每空2分)
(1)SrSO4+4CSrS+4CO↑;(2)洗涤干燥(3)除去Ba2+杂质0.03;
(4)①加入最后一滴标准液,溶液由无色变为红色,且30s不褪色   ②93.45%考点:考查物质制备工艺流程的知识。
(15分)硫酸亚铁铵[(NH4)2Fe(S4)2]是一种重要的工业原料,能溶于水,不溶于乙醇,其工业制法如下。请回答:

(1)步骤①中碱液洗涤的目的是   ▲   。若将碱液换为酸液,可能产生的问题是_▲ 。
(2)步骤②中B可以是   ▲   (填字母),加少量B的目的是   ▲   。a.CuCl2    b.CuO    c.Cu(NO3)2    d.CuSO4 
(3)步骤⑥中要用到少量乙醇洗涤,其目的是   ▲   。(4)用硫酸亚铁按晶体配制溶液时,需加入一定量硫酸,目的是   ▲   。工业上常用酸性KMnO4溶液通过滴定的方法测定硫酸亚铁铵样品的纯度,反应的离子方程式为   ▲   。准确量取硫酸亚铁铵溶液时,硫酸亚铁溶液应盛放于   ▲   (填“酸式”或“碱式”)滴定管中。(5)硫酸亚铁晶体的样品中可能含有的杂质离子是   ▲   ,实验室的检验方法是   ▲   。 
(15分)(1)除去油污和锌层(2分)铁部分损失(或油污未除净)(1分)  
(2) b、d(2分)加快铁与稀硫酸的反应速率(1分)     
(3)除去少量水并避免硫酸亚铁铵晶体因溶解而损失(2分)
(4)避免样品水解(1分)MnO4-+5Fe2++8H+ =Mn2++5Fe3++4H2O(2分)酸式(1分)(5)Fe3+(或铁离子)(1分)取少许样品加入到KSCN溶液中,观察是否有血红色出现(2分)考点:考查物质制备工艺流程的知识。
(14分)利用酸性含锰废水(主要含Mn2+、Cl-、H+、Fe2+、Cu2+)可制备高性能磁性材料(MnCO3)及纯净的氯化铜晶体(CuCl2•2H2O)。工业流程如下:

已知:几种金属离子沉淀的pH如表
金属离子	Fe2+	Fe3+	Cu2+	Mn2+		开始沉淀的pH	7.5	3.2	5.2	8.8		完全沉淀的pH	9.7	3.7	6.4	10.4		回答下列问题:
(1)过程①中,MnO2在酸性条件下可将Fe2+氧化为Fe3+,反应的离子方程式为                  
(2)过程②中,所得滤渣W的成分是                          。
(3)过程③中,调pH=6.4目的是                              。
(4)过程④中,若生成的气体J可使澄清的石灰水变浑浊,则生成MnCO3反应的离子方程式是           。
(5)将滤渣Q溶解在过量的盐酸中,经过        ,过滤、洗涤、低温烘干,即可获得纯净的氯化铜晶体(CuCl2•2H2O)。
(6)过程④中,298K、c(Mn2+)为1.05mol/L时,实验测得MnCO3的产率与溶液pH、反应时间关系如右图。据图中信息,你选择的最佳pH是     ;理由是                              。
(7)从滤液C可得到的副产品是         (填化学式)。
(14分)(每空2分)  
(1)MnO2+2Fe2++4H+=Mn2++2Fe3++2H2O;  (2)Fe(OH)3和过量的MnO2
(3)使Cu2+ 完全沉淀为Cu(OH)2      
(4)Mn2++2HCO3-= MnCO3 ↓+ CO2↑+H2O 
(5)加热浓缩,降温   (其它合理答案也给分)
(6)7.0(1分) pH等于7.0时反应速率最快,且MnCO3产率最高 (7)NH4Cl(1分)考点:考查物质制备工艺流程的知识。2015届高三上学期期中考试】(11分)铬是一种银白色的坚硬金属,铬的工业用途很广,主要有金属加工、电镀、制革行业,这些行业排放的废水和废气是环境中的主要污染源,请回答下列问题。
(1)工业上冶炼铬的主要步骤如图1所示:
①已知步骤II的反应方程式为:8Na2CrO4 +6Na2S +23H2O = 8Cr(OH)3↓+3Na2S2O3 +22NaOH该反应中氧化剂是_____(填化学式),生成lmolCr(OH)3时转移电子的物质的量为____ mol
②步骤IV冶炼制铬的化学方程式为____________________________。
(2)某工厂采用电解法处理含铬废水,耐酸电解槽用铁板作阴、阳极,槽中盛放含铬废水,原理示意如图2,A为电源的_____  (填“正极” “负极”),阳极区溶液中发生的氧化还原反应为__________。

(3)化学需氧量(COD)可量度水体受有机物污染的程度。它是在强酸并加热条件下,用K2Cr2O7作强氧化剂处理水样时所消耗的K2Cr2O7的量,换算成相当于O2的含量(以mg/L计)。某研究性学习小组测定某水样的化学需氧量,过程如下:
I.取Va mL水样于锥形瓶,加入l0.00mL0.2500mol/L K2Cr2O7溶液;
II.加碎瓷片少许,然后慢慢加入少量硫酸,混合均匀,加热;
III.反应完毕后,冷却,加指示剂,用c mol/L的硫酸亚铁铵(NH4)2Fe(SO4)2溶液滴定.终点时消耗硫酸亚铁铵溶液Vb mL(此步操作的目的是用Fe2+把多余的Cr2O72-反应成Cr3+)
①I中,量取K2Cr2O7溶液的仪器是__________________。
②II中,碎瓷片的作用是____________________。
③该水样的化学需氧量(COD)= ______________________(用含c、Va、Vb的表达式表示).
【答案】(1)①Na2CrO4 (1分),3(1分)②Cr2O3+2Al=Al2O3+2Cr(2分)
(2)①正极(1分)②Cr2O72―+6Fe2++14H+=2Cr3++6Fe3++7H2O(2分)
(3)①酸式滴定管(或移液管)(1分)  ②防止暴沸(1分)③8000(15-cVb)/Va(2分)
+,由电子守恒可知,1mol废液中失去的电子为,由电子守恒转化为相当于O2的含量n(O2)=mol,则COD=。
考点:化学工艺流程。
5.【浙江省金丽衢十二校2014学年高三第一次联考】(15分)高铁酸钾(K2FeO4)是一种集氧化、吸附、絮凝于一体的新型多功能水处理剂。高铁酸钾为暗红色粉末状晶体,干燥的晶体80℃以下十分稳定,它极易溶于水,难溶于异丙醇。实验室模拟生产工艺流程如下:

已知:①2KOH+Cl2=KCl+KClO+H2O(条件:较低温度)②6KOH+3Cl2=5KCl+KClO3+3H2O(条件:较高温度)
          ③K2FeO4 在水溶液中易水解:4FeO42-+10H2O4Fe(OH)3(胶体)+8OH-+3O2↑
回答下列问题:
  
实验室可利用右图装置完成流程①和②
(1)仪器a的名称是    ▲    ,恒压滴液漏斗支管的作用是    ▲    ,两水槽中的水为    ▲    (填“热水”或“冷水”)。
(2)反应一段时间后,停止通氯气,再往仪器a中加入浓KOH溶液的目的是   ▲   ;判断浓KOH溶液已过量的实验依据是    ▲  。
(3)从溶液II中分离出K2FeO4后,还会有副产品KNO3、KCl,则反应③中发生的离子方程式为:    ▲    。
(4)用重结晶法提纯粗产品:将粗产品先用KOH稀溶液溶解,再加入饱和的KOH溶液,冷却结晶,过滤,用少量异丙醇洗涤,最后低温真空干燥。
       ① 粗产品用KOH溶解的目的是    ▲    。
       ② 如何判断K2FeO4晶体已经洗涤干净    ▲    。
(5)从环境保护的角度看,制备K2FeO4较好的方法为电解法,其装置如右图。电解过程中阳极的电极反应式为    ▲    。
【答案】(1)三颈烧瓶;平衡压强;冷水  (2)与过量的氯气继续反应,生成更多的KClO,并提供碱性环境;三颈烧瓶内颜色彻底变为无色,再加适量的浓KOH溶液
(3)2Fe3++3ClO-+10OH-=2FeO42-+3Cl-+5H2O   (4)①增大c(0H—)浓度,抑制FeO42-的水解
②取最后一次洗涤液,加硝酸酸化的硝酸银溶液,若无白色沉淀,则已洗涤干净
(5)Fe—6e—+80H-=FeO42-+4H2O

考点:考查物质制备工艺流程图的分析与应用
5.【江苏省南通中学2014-2015年度第一学期期中考试】(13分)钡盐行业生产中排出大量的钡泥,主要含有BaCO3、BaSiO3、BaSO3、Ba(FeO2)2等。某主要生产BaCl2、BaCO3、BaSO4的化工厂利用钡泥制取Ba(NO3)2,其部分工艺流程如下(已知溶液中Fe3+沉淀完全的pH=3.7):

(1)酸溶后溶液中pH=1,Ba(FeO2)2与HNO3的反应化学方程式为      ▲           。
(2)酸溶时通常控制反应温度不超过70℃,且不使用浓硝酸,原因是     ▲           。
(3)该厂结合本厂实际,选用的X为    ▲     (填化学式);中和Ⅰ使溶液中  ▲   (填离子符号)的浓度减少(中和Ⅰ引起的溶液体积变化可忽略)。
【答案】(1) Ba(FeO2)2+8HNO3=Ba(NO3)2+2Fe(NO3)3+4H2O   (3分)
(2) 防止反应速度过快(2分)  浓HNO3易挥发、分解  (2分)
(3) BaCO3 (3分)     Fe3+  H+(3分)
考点:考查对工艺流程的分析,化学方程式的判断与书写
6.【福建省莆田一中、漳州一中、泉州五中2015届高三三校联考】(13分)工业上用重晶石(BaSO4)制备其他钡盐的常用方法主要有高温煅烧还原法、沉淀转化法等。
I. 高温煅烧还原法
工业上利用重晶石高温煅烧还原法制备BaCl2的工艺流程图如下: 

某研究小组在实验室用重晶石(主要成分BaSO4)对工业过程进行模拟实验。查表得:
BaSO4(s) + 4C(s)4CO(g) + BaS(s)   △H1 = + 571.2 kJ·mol-1     ①
BaSO4(s) + 2C(s)2CO2(g) + BaS(s)   △H2 = + 226.2 kJ·mol-1     ②
(1)气体用过量NaOH溶液吸收,得到硫化钠。Na2S水解的离子方程式为:              。
(2)反应C(s) + CO2(g)2CO(g)的△H=                    kJ·mol-1。
(3)实际生产中必须加入过量的炭,同时还要通入空气,其目的可能是                      。
II.沉淀转化法(4)已知KSP(BaSO4) =1.0×10-10,KSP(BaCO3)=2.5×10-9。某同学设想用饱和Na2CO3溶液和盐酸将   BaSO4转化成BaCl2,若用10 L Na2CO3溶液一次性溶解并完全转化1.0 mol BaSO4(溶液体积变化可忽略不计), 则该转化过程的离子方程式为              ; 反应的平衡常数K=           ;Na2CO3溶液的最初浓度不得低于                  。 
【答案】(1)S2- + H2O  HS- +OH-;HS- + H2O  H2S +OH-(写第一步即可)(2分)
(2)+ 172.5 ;(2分) (3)使BaSO4得到充分的还原(或提高BaS的产量);①②为吸热反应,炭和氧气反应放热维持反应所需高温。(其他合理答案也给分)(2分)
(4)BaSO4(s) + CO32-(aq)BaCO3(s) + SO42-(3分)  0.04(2分);2.6 mol/L(2分)

考点:考查物质制备工艺流程图的分析以及溶解平衡的应用


1. (10分)电子级钴的氧化物用于半导体工业和电子陶瓷等领域,是一种纯度很高的氧化物。其工业制取流程如下:

(1) 滤渣A的成分除过量的Co3(PO4)2和Fe(OH)3外还有               (填化学式)。
(2)加入Co3(PO4)2的目的是__________________。
(3)Co与稀硝酸反应生成Co2+的离子方程式为                               。
(4)滤渣B经过反复洗涤、干燥后,进行灼烧,其热重分析图如下:

写出B点物质的化学式:__________,C点物质的化学式:________________。
【答案】(10分)(1) Si(2分) 
(2)调节溶液pH,保证Co2+不沉淀,而使铁离子全部沉淀(2分)
(3)3Co+8H++2NO===3Co2++4H2O+2NO↑(2分)
(4)①CoO (2分)   ②Co3O4(2分)
考点:元素化合物知识
2.(13分)锌元素与人的智力有密切关系,如ZnSO4·7H2O、ZnO等均具有药物价值。
(1)工业上制备ZnSO4·7H2O的方法很多,可由粗ZnO(含Fe2+、Mn2+、Cd2+、Ni2+)通过以下流程完成:

①试写出加入稀高锰酸钾溶液时的离子方程式                                     、
                                    。
②流程③中的金属可以用(   )
A.Na             B.Al            C.Zn             D.Cu
③流程④中调pH=1目的为                 。
(2)氧化锌的制备:取精制的硫酸锌溶液慢慢加入碳酸钠溶液,边加边搅拌使气体完全逸出,并使pH约为6.8左右,煮沸至沉淀析出,倾去上层清液,用热水洗涤到无SO42-为止,过滤干燥后得固体ZnCO3·2Zn(OH)2·2H2O转至仪器A中,煅烧至完全分解,冷却得固体ZnO。
①仪器A名称为             。
②写出硫酸锌溶液中慢慢加入碳酸钠溶液时的化学方程式                          。
③如何证明固体ZnCO3·2Zn(OH)2·2H2O已煅烧至完全分解                    。
【答案】(1)①MnO4-+3Fe2++7H2O=3Fe(OH)3↓+MnO2↓+5H+、2MnO4-+3Mn2++2H2O=5MnO2↓
+4H+(各2分,共4分)②C(1分)③抑制Zn2+的水解(2分)
(2)①坩埚(1分,错别字不给分)
②3ZnSO4+3Na2CO3+4H2O=ZnCO3·2Zn(OH)2·2H2O↓+3Na2SO4+2CO2↑(2分)
③取少量煅烧的固体,加入稀硫酸,观察是否有气泡产生,若无气泡产生,则可说明已完全分解(3分
考点:工业流程中的实验操作和物质性质
3.(18分)以氯化钾和钛白厂的副产品硫酸亚铁为原料生产硫酸钾、过二硫酸钠和氧化铁红颜料,原料的综合利用率较高。其主要流程如下:

(1)反应I前需在溶液中加入      (填字母),目的是                         。
A.锌粉              B.铁屑                C.KI溶液            D.
(2)用化学反应方程式表示反应Ⅰ原理:                                         。
(3)反应Ⅰ需控制反应温度低于35℃,其目的是                                  ,检验沉淀池I中Fe2+沉淀是否完全的方法是                                。
(4)反应Ⅱ中加H2SO4目的是                                                    。
(5)工业生产上常在反应Ⅲ的过程中加入一定量的醇类溶剂,其目的是               。
(6)反应Ⅳ常被用于电解生产(过二硫酸铵)。电解时均用惰性电极,阳极发生电极反应可表示为                                          。
(7)FeCO3在空气中煅烧的反应方程式                               。
【答案】(1)B(2分)除去溶液中的Fe3+(2分)
(2)FeSO4+2NH4HCO3=CO2+FeCO3+(NH4)2SO4+H2O(2分)
(3)防止NH4HCO3分解(或减少Fe2+的水解)(2分)取沉淀池I的滤液,滴加KSCN溶液后滴加氯水,若无红色出现,说明沉淀完全(2分)
(4)除去过量的NH4HCO3  (2分)          (5)降低K2SO4 的溶解度,有利于K2SO4 析出。(2分)
(6)2SO42- -2e-2S2O82- (2分)           (7)4FeCO3+O2=2Fe2O3+4CO2(2分)
考点:本题考查化学流程的分析、化学方程式的书写、离子的检验、电解原理。 
 














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液氨

Ⅳ

冷却

 N2

 水蒸气

Ⅴ

Ⅳ

Ⅲ

Ⅱ

Ⅰ

合成氨

热交换

N2、H2加压

制氢气

天然气脱硫

③

①

循环使用

NaBH4(s)


异丙酸(l)

溶液

Na2SiO3(s)

NaBH4(s)
Na2SiO3(s)

H2(g)

NaBO2(s)
SiO2(s)Na(s)

②






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