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莲山 课件 w w
w.5 Y k J.COm

专题突破练(十二) 突破高考常考题型——化学工艺流程题
1.(2017•江苏化学,19)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:①NaClO溶液在受热或酸性条件下易分解,如:3NaClO===2NaCl+NaClO3
②AgCl可溶于氨水:AgCl+2NH3•H2O Ag(NH3)+2+Cl-+2H2O
③常温时N2H4•H2O(水合肼)在碱性条件下能还原Ag(NH3)+2:
4Ag(NH3)+2+N2H4•H2O===4Ag↓+N2↑+4NH+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Ⅱ”的滤渣进行洗涤,并
________________________________________________________________________。
(4)若省略“过滤Ⅰ”,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NH3•H2O反应外(该条件下NaClO3与NH3•H2O不反应),还因为________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
(5)请设计从“过滤Ⅱ”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:2 mol•L-1水合肼溶液,1 mol•L-1H2SO4)。
解析: (1)加热温度为80 ℃,适宜的加热方式为水浴加热。
(2)根据题意可大致列出反应式:Ag+NaClO―→AgCl+NaOH+O2,该反应是一个氧化还原反应,“―→”的左边缺少氢元素。根据得失电子守恒和原子守恒可写出化学方程式。浓HNO3被Ag还原的产物是NO2,稀HNO3被Ag还原的产物是NO。NO2与NO都能造成环境污染。
(3)该洗涤操作所得滤液里含有Ag+,对其回收的目的是提高Ag的回收率。
(4)氨水的作用是AgCl+2NH3•H2O Ag(NH3)+2+Cl-+2H2O。根据平衡移动原理,减小氨水的浓度不利于AgCl与氨水反应。
若省略“过滤Ⅰ”则“溶解”环节反应体系中Cl-浓度较大,根据沉淀溶解平衡:AgCl(s)  Ag+(aq)+Cl-(aq)及平衡移动原理,Cl-的浓度增大不利于AgCl与氨水反应。
(5)设计实验方案应注意:①必须使用的试剂是2 mol•L-1水合肼溶液和1 mol•L-1 H2SO4溶液;②水合肼和Ag(NH3)+2能发生反应:4Ag(NH3)+2+N2H4•H2O===4Ag↓+N2↑+4NH+4+4NH3↑+H2O;③溶液中生成的Ag是粉状固体;④作为一个回收Ag的方案,所得产品(Ag)应是纯净、干燥的。
答案: (1)水浴加热
(2)4Ag+4NaClO+2H2O===4AgCl+4NaOH+O2↑ 会释放出氮氧化物(或NO、NO2),造成环境污染
(3)将洗涤后的滤液合并入过滤Ⅱ的滤液中
(4)未过滤掉的溶液会稀释加入的氨水,且其中含有一定浓度的Cl-,不利于AgCl与氨水反应
(5)向滤液中滴加2 mol•L-1水合肼溶液,搅拌使其充分反应,同时用1 mol•L-1 H2SO4溶液吸收反应中放出的NH3,待溶液中无气泡产生,停止滴加,静置,过滤、洗涤,干燥
2.(2017•银川模拟)氮、磷是植物生长所需的重要营养元素。以磷矿石(有效成分为磷酸钙)为原料,生成纯度较高的复合肥磷酸氢二铵,其工艺流程如图所示:  
 
已知:磷酸氢二铵较为稳定,是一种速效肥料,水溶液呈弱碱性,pH=8.0。
回答下列问题:
(1)将磷矿石粉碎、用较浓的硫酸浸取的理论依据是
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
(2)实验室中进行操作a时,必须用到下列仪器中的________(填字母)。为了得到目标产物,要将装置a中溶液的pH控制在________左右。
 
(3)操作b为 ____________。
(4)操作c为过滤、洗涤、干燥,在洗涤过程中可选用________(填字母)进行洗涤,其优点是________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
所得磷酸氢二铵产品中混有的主要杂质(不包括磷酸盐)是________(填化学式)。
A.冷的纯水           B.自来水 
C.稀硫酸     D.氨水
(5)本工艺流程中操作d的目的是________________________________________________________________________。
(6)磷酸氢二铵有一定的吸湿性,在潮湿空气中易分解,实际使用时,宜________(填“表面施肥”或“深度施肥”);用所学知识,简要分析磷酸氢二铵水溶液呈弱碱性的原因________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
解析: (1)从影响化学反应速率的因素去考虑。(2)操作a为过滤,玻璃棒、烧杯、普通漏斗为必需仪器;磷酸氢二铵水溶液的pH=8.0。(3)从溶液中提取可溶性盐的一般操作为蒸发浓缩、冷却结晶、过滤,洗涤、干燥等。(4)用自来水、硫酸、氨水洗涤均增加产品中的杂质,用冷的纯水洗涤,既能洗去可溶性杂质且不引入新杂质,又能降低产品的溶解损耗;由于反应液中有SO2-4,故产品中的主要杂质为(NH4)2SO4。(5)通过操作c,分离出磷酸氢二铵晶体后的滤液和洗涤液中均含有NH4H2PO4,最后通过操作d循环利用,能大大提高原料的利用率。(6)从铵根离子的水解和HPO2-4的水解强弱来分析。
答案: (1)增大固体表面积、增大反应物浓度都能提高化学反应速率
(2)DE 8.0
(3)蒸发浓缩、冷却结晶
(4)A 能洗去可溶性杂质且不引入新杂质,同时能降低产品的溶解损耗 (NH4)2SO4
(5)循环利用滤液,提高原料的利用率
(6)深度施肥 铵根离子的水解程度小于HPO2-4的水解程度
3.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,可溶于异丙胺(沸点:33 ℃)。
(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步分出NaBH4并回收溶剂,采用的方法是________。
(4)NaBH4(s)与H2O(l)反应生成NaBO2(s)和H2(g)。在25 ℃、101 kPa下,已知每消耗3.8 g NaBH4(s)放热21.6 kJ,该反应的热化学方程式是
________________________________________________________________________。
解析: (1)由流程图可判断NaBO2、SiO2、Na和H2相互作用生成NaBH4和Na2SiO3,为了防止副反应的发生,加料前须将反应器中的水蒸气和空气除去。金属钠通常保存在煤油中。在实验室里应用镊子取金属钠并用滤纸吸去其表面的煤油,放在玻璃片上用小刀切割,所以实验用品还缺少镊子、滤纸。
(2)根据氧化还原反应中得失电子守恒配平化学方程式。(3)第②步分离得到溶液和固体,故采用的方法是过滤;第③步分离出NaBH4并回收溶剂异丙胺,由异丙胺的沸点为33 ℃知可采用蒸馏法。(4)根据题中“每消耗3.8 g NaBH4(s)放热21.6 kJ”可得出此反应的热化学方程式为:NaBH4(s)+2H2O(l)===NaBO2(s)+4H2(g) 
ΔH=-216.0 kJ•mol-1。
答案: (1)除去反应器中的水蒸气和空气 煤油 镊子 滤纸
(2)1 NaBO2+2SiO2+4Na+2H2===1NaBH4+2Na2SiO3
(3)过滤 蒸馏
(4)NaBH4(s)+2H2O(l)===NaBO2(s)+4H2(g) ΔH=-216.0 kJ•mol-1
4.(2017•黑龙江五校模拟)某工业含铜废料含有Cu、CuO、CuS、CuSO4等成分,利用该含铜废料可生产硝酸铜晶体
[Cu(NO3)2•3H2O],生产的工艺流程如图所示:
 
回答下列问题:
(1)“焙烧”过程中除生成SO2的反应外,另外一个反应的化学方程式是
________________________________________________________________________。
(2)“酸化”过程为加快反应速率,可采用的措施有__________(写出一条即可),“酸化”的目的是
________________________________________________________________________。
(3)若试剂a为Zn,则“置换”的离子方程式为
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________,
滤液中溶质的化学式是
________________________________________________________________________。
(4)“淘洗”的作用是
________________________________________________________________________,
若图中淘洗液的主要溶质与滤液的溶质相同,则试剂b是
________________________________________________________________________。
(5)“反应”一步中使用20%HNO3和10%H2O2,整个过程无红棕色气体产生,则发生反应的化学方程式为
________________________________________________________________________;
若该步骤只使用20%HNO3,随着反应的进行,温度升高,出现大量红棕色气体,则还原剂与氧化剂的物质的量之比为______________。
(6)“一系列操作”是指化学实验操作,这些操作的名称是
________________________________________________________________________。
解析: (1)加热条件下,Cu被O2氧化为CuO。(2)将焙烧物粉碎可增大固体物质与硫酸的接触面积;升高反应温度、增大反应物浓度均能加快化学反应速率。“酸化”的目的是使CuO溶解转化为Cu2+。(3)Zn的还原性比Cu强,故Zn与Cu2+反应生成Cu和Zn2+;过滤后滤渣为Cu(含有Zn),滤液为硫酸锌溶液。(4)淘洗的目的是除去前面加入的过量锌,因此试剂b为稀硫酸。(5)反应过程中无红棕色气体产生,由此推知反应不生成NO或NO2,则反应的化学方程式为Cu+H2O2+2HNO3===Cu(NO3)2+2H2O。根据生成大量红棕色气体可知生成的是NO2,因还原剂为Cu,化合价由0升高至+2,氧化剂为HNO3,其中N的化合价由+5降低为+4,由氧化还原反应中得失电子守恒可知该反应中还原剂与氧化剂的物质的量之比为1∶2。(6)“反应”后的溶液为Cu(NO3)2溶液,经过蒸发、结晶、过滤可得到目标产物。
答案: (1)2Cu+O2=====△2CuO
(2)将焙烧物粉碎、升高酸化温度、适当提高硫酸浓度(任写一条) 将CuO转化为Cu2+
(3)Zn+Cu2+===Zn2++Cu ZnSO4
(4)除去过量的Zn 稀硫酸
(5)Cu+H2O2+2HNO3===Cu(NO3)2+2H2O 1∶2
(6)蒸发、结晶、过滤
5.(2017•长沙模拟)亚氯酸钠(NaClO2)是一种重要的消毒剂,主要用于水、砂糖、油脂的漂白与杀菌。以下是制取亚氯酸钠的工艺流程:
 
已知:ClO2气体在中性和碱性溶液中不能稳定存在,且只能保持在浓度较低状态下以防止爆炸性分解。需现合成现用。
(1)在无隔膜电解槽中持续电解一段时间后,生成氢气和NaClO3,请写出阳极的电极反应式________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
(2)反应生成ClO2气体需要X酸酸化,X酸可以为________。
A.稀硫酸     B.盐酸   
C.硝酸  D.H2C2O4溶液
(3)ClO2吸收塔内的温度不能过高,其原因为
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
(4)ClO2对污水中Fe2+、Mn2+、S2-和CN-等有明显的去除效果。某工厂污水中含CN- a mg•L-1,现用ClO2将CN-氧化,生成了两种无毒无害的气体,则反应的离子方程式为
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________;
处理100 m3这种污水,反应过程转移的电子数为
________________________________________________________________________。
解析:  (1)阳极上Cl-发生氧化反应,转化为ClO-3,电极反应式为:Cl--6e-+3H2O===ClO-3+6H+。(2)ClO2具有氧化性,不能用还原性酸酸化,故盐酸和草酸不合适,酸化时SO2参与反应,硝酸能氧化SO2,故不能选用硝酸,应选择稀硫酸。
(3)H2O2不稳定,温度过高,H2O2容易分解,因此吸收塔内的温度不能过高。(4)生成的两种无毒无害的气体为CO2和N2,根据得失电子守恒、电荷守恒和原子守恒,配平离子方程式:2ClO2+2CN-===2Cl-+2CO2+N2。该反应转移10e-,则1  mol CN-参与反应转移5 mol电子,故反应过程转移的电子数为a×10-3 g•L-1×100 ×103 L26 g•mol-1×5×NA mol-1=250aNA13。
答案: (1)Cl--6e-+3H2O===ClO-3+6H+
(2)A
(3)温度过高H2O2将分解
(4)2ClO2+2CN-===2Cl-+2CO2+N2 250aNA13
6.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Fe(Ⅱ)、Mn(Ⅱ)、Ni(Ⅱ)等杂质]的流程如下:
工业ZnO――→稀硫酸①浸出液―――――――→调pH约为5适量高锰酸钾溶液②――→过滤滤液――→Zn③――→过滤滤液――→Na2CO3④――→过滤滤饼――→煅烧⑤ZnO
提示:在本实验条件下,Ni(Ⅱ)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________________________;在加入高锰酸钾溶液前,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11.2 g,煅烧后可得到产品8.1 g,则x等于____________________。
解析: 本题考查氧化锌的工业制备流程,意在考查考生对元素化合物性质及其转化关系的理解和应用能力以及对新信息的处理能力。第①步酸浸,得到Zn2+、Fe2+、Mn2+、Ni2+;第②步氧化,MnO-4将Fe2+氧化为Fe3+而易于形成Fe(OH)3沉淀,同时MnO-4与Mn2+发生归中反应生成MnO2沉淀;第③步加Zn,Zn与滤液中的Ni2+、H+发生置换反应,Ni经过滤而除去;第④步加碳酸钠沉淀Zn2+;第⑤步煅烧ZnCO3。(4)11.2 g ZnCO3•xZn(OH)2煅烧后得到8.1 g ZnO,可求得x=1。
答案: (1)Fe2+和Mn2+ MnO-4+3Fe2++7H2O===3Fe(OH)3↓+MnO2↓+5H+、2MnO-4+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
7.(2017•湖北四校联考)重铬酸钾(K2Cr2O7)是一种重要的氧化剂。某Cr2O3样品中含有少量Al2O3、MgO等杂质。实验室以此样品为主要原料制取K2Cr2O7,相关流程及物质溶解度曲线如下:
 
已知:2CrO2-4+2H+ Cr2O2-7+H2O
(1)煅烧后残留固体包含Na2CrO4、NaAlO2、MgO等,试写出Cr2O3被氧化的化学方程式________________________________________________________________________。
(2)滤渣X的化学式为________,酸化1中发生反应的离子方程式为
________________________________________________________________________。
(3)酸化2的目的是
________________________________________________________________________,
加入KCl固体,生成K2Cr2O7晶体的反应类型是
________________________________________________________________________。
(4)操作X包含
________________________________________________________________________。
(5)K2Cr2O7标准溶液常用于植物样品中有机碳的测定。其步骤如下:
①准确称取某植物样品a g。
②在较高的温度下,向上述样品中加入V1 mL b mol•L-1稍过量K2Cr2O7标准溶液充分反应。[2K2Cr2O7+3C+8H2SO4===2K2SO4+2Cr2(SO4)3+3CO2↑+8H2O]
③剩余的K2Cr2O7用c mol•L-1 FeSO4标准溶液(H2SO4酸化)进行返滴定,共消耗V2 mL FeSO4标准溶液。
[K2Cr2O7+6FeSO4+7H2SO4===K2SO4+Cr2(SO4)3+3Fe2(SO4)3+7H2O]
则该植物样品中有机碳的质量分数为
________________________________________________________________________。
解析: (1)抓住流程信息,找出反应物(Cr2O3、Na2CO3、O2)和生成物(Na2CrO4、CO2),然后利用得失电子守恒配平方程式。(2)~(3)水浸、酸化1除去MgO、NaAlO2,酸化2则为使CrO2-4转化为Cr2O2-7。(4)加热煮沸即蒸发浓缩,结合K2Cr2O7等物质的溶解度曲线,采用冷却结晶的方式获得K2Cr2O7。(5)本题可采用得失电子守恒法计算。由K2Cr2O7~6FeSO4可得:剩余的K2Cr2O7为(cV2×10-3)/6 mol,与C反应的K2Cr2O7为[bV1×10-3-(cV2×10-3)/6] mol,再由2K2Cr2O7~3C得C的质量分数为18bV1-3cV2a×10-3。
答案: (1)2Cr2O3+4Na2CO3+3O2===4CO2+4Na2CrO4
(2)MgO AlO-2+H++H2O===Al(OH)3↓
(3)使CrO2-4转化为Cr2O2-7 复分解反应
(4)冷却结晶、过滤、冰水洗涤、干燥
(5)18bV1-3cV2a×10-3
8.(2017•太原期末)医用氯化钙可用于生产补钙、抗过敏和消炎等药物。以工业碳酸钙(含有少量Na+、Al3+、Fe3+等杂质)生产医药级二水合氯化钙(CaCl2•2H2O的质量分数为97.0%~103.0%)的主要流程如下:
 
已知:

氢氧化物 Fe(OH)3 Al(OH)3 Al(OH)3
开始沉淀时的pH 2.3 4.0 开始溶解时的pH 7.8
完全沉淀时的pH 3.7 5.2 完全溶解时的pH 10.8
(1)写出CaCO3与盐酸反应的离子方程式:
________________________________________________________________________。
(2)“除杂”操作是加入氢氧化钙,调节溶液的pH范围为________,目的是除去溶液中少量的Al3+、Fe3+。
(3)过滤时需用的玻璃仪器有
________________________________________________________________________。
(4)“酸化”操作是加入盐酸,调节溶液的pH约为4.0,其目的有:①防止氢氧化钙吸收空气中的二氧化碳;②防止Ca2+在蒸发时水解;③__________________________________
____________________________________。
(5)蒸发结晶要保持在160 ℃的原因是
________________________________________________________________________。
(6)测定样品中Cl-含量的方法是:称取0.750 0 g CaCl2•2H2O样品,溶解,在250 mL容量瓶中定容;量取25.00 mL待测溶液于锥形瓶中;用0.050 00 mol•L-1 AgNO3溶液滴定至终点(用K2CrO4作指示剂),消耗AgNO3溶液体积的平均值为20.39 mL。
①上述测定过程中需用溶液润洗的仪器有
________________________________________________________________________。
②计算上述样品中CaCl2•2H2O的质量分数为
________________________________________________________________________。
(保留四位有效数字)
③若用上述方法测定的样品中CaCl2•2H2O的质量分数偏高(测定过程中产生的误差可忽略),则可能的原因是
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
解析: (2)根据表中氢氧化物完全沉淀时的pH可知,除去溶液中少量铁离子和铝离子应使溶液pH介于5.2~7.8之间。(3)过滤属于化学实验基本操作,也是混合物分离与提纯的常用方法,主要使用烧杯、玻璃棒、普通漏斗等仪器。(5)结晶水化合物受热可 能失去结晶水,蒸发结晶要控制温度在160 ℃的原因是,温度太高,二水合氯化钙会失去结晶水。(6)①滴定实验中,需润洗的仪器有滴定管、移液管,该实验是用AgNO3溶液滴定待测液,所以需要润洗的仪器一定有酸式滴定管;②设CaCl2•2H2O的质量分数为2,根据关系式:
CaCl2•2H2O   ~   2AgNO3
1  2
α×0.750 0×25250147  0.050 00×0.020 39
解得:α=0.999 1=99.91%;
③根据关系式:CaCl2•2H2O~2Cl- ~2AgNO3可知,若Cl-偏多,则滴定的结果就会偏高,所以样品中若混有含氯量高于CaCl2的杂质或CaCl2•2H2O晶体失去一部分结晶水都能使CaCl2•2H2O的质量分数偏高。
答案: (1)CaCO3+2H+===Ca2++CO2↑+H2O
(2)5.2≤pH<7.8 (3)烧杯、玻璃棒、普通漏斗
(4)将溶液中的少量Ca(OH)2转化为CaCl2(或其他合理答案)
(5)温度太高,CaCl2•2H2O会失水
(6)①滴定管 ②99.91%  ③样品中存在少量的NaCl(或少量CaCl2•2H2O失水等其他合理答案)

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