高三理化生高考工业流程实验题专题.docx

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高三理化生高考工业流程实验题专题

2010高考工业流程实验题专题

1、（2010龙岩质检）TiO2在工业生产和日常生活中有重要用途。

I、工业上用钛矿石（FeTiO3，含FeO、Al2O3、SiO2等杂质）经过下述反应制得：

其中，步骤②发生的反应为：

2H2SO4+FeTiO3=TiOSO4+FeSO4+2H2O。

（1）净化钛矿石时，是否需要除去杂质FeO？

答：

_________（填“需要”或“不需要”）

（2）净化钛矿石时，需用浓氢氧化钠溶液来处理，写出该过程中发生反应的化学方程式。

答：

                                                     。

II、TiO2可通过下述两种方法制备金属钛：

方法一是电解TiO2来获得Ti（同时产生O2）：

将处理过的TiO2作阴极，石墨为阳极，熔融CaCl2为电解液，用碳块作电解槽池。

（3）阴极反应的电极反应式为___________________________________。

（4）电解过程中需定期向电解槽池中加入碳块的原因是______________________。

方法二是先将TiO2与Cl2、C反应得到TiCl4，再用镁还原得到Ti。

因下述反应难于发生：

TiO2（s）+2Cl2（g）

TiCl4（l）+O2（g）  △H=+151kJ·mol-1

所以不能直接由TiO2和Cl2反应（即氯化反应）来制取TiCl4。

当往氯化反应体系中加入碳后，碳与上述反应发生耦合，使得反应在高温条件下能顺利进行。

（5）已知：

C（s）+O2（g）=CO2（g）  △H=-394kJ·mol-1。

请填空：

TiO2（s）+C（s）+2Cl2（g）=TiCl4（l）+CO2（g）  △H=______________

（6）从化学平衡的角度解释：

往氯化反应体系中加入碳时，氯化反应能顺利进行的原因。

答：

____________________________________________________________。

2、某化学兴趣小组在实验室进行模拟侯氏制碱法的实验探究，请你参与并协助他们完成相关的实验任务。

【实验目的】制取纯碱。

【实验原理】NaCl+NH3+CO2+H2O==NaHCO3↓+NH4Cl    ①

2NaHCO3 ==Na2CO3+CO2↑+H2O↑          ②

【实验流程】该小组设计了如下图所示的实验流程。

【问题讨论】

（1）操作I、II可否颠倒？

答：

     （填“能”或“不能”）；操作III的名称是     。

（2）写出向晶体X的水溶液中滴加NaOH溶液时发生反应的离子方程式：

        。

（3）在实验室反应②可在下图所示装置中进行，该装置可进行多个化学反应，如实验室制取少量氧气也可利用该装置，请再写出一种利用该装置制取的常见气体的名称。

答：

        。

3、（2010广州调研）硫酸亚铁铵晶体[（NH4）2Fe（SO4）2·6H2O]在空气中比一般亚铁盐稳定，是分析化学中常见的还原剂，其实验室制备流程如下：

回答下列问题：

（1）Na2CO3溶液可以除油污，原因是（用离子方程式表示）_______________________。

（2）判断铁屑与硫酸基本反应完全的现象是_____________________________________。

（3）某同学认为铁屑与硫酸反应不需精确温度，因此不使用热水浴加热，改用酒精灯断断续续加热维持温度，该做法的不妥之处是_________________________________。

（4）“趁热过滤”后的滤液有时略显黄色，分析其原因是（用离子方程式表示）_______________________________________。

（5）忽略油污质量，本实验中应称量（NH4）2SO4固体的质量为_______g。

（6）若上述流程用于大量生产，“冷却结晶”后的母液最佳处理方法是_______________。

4、（2009福建高考）从铝土矿（主要成分是Al2O3，含SiO2、Fe2O3、MgO等杂质）中提取两种工艺品的流程如下：

请回答下列问题：

（1）流程甲加入盐酸后生成Al3+的方程式为_________.

（2）流程乙加入烧碱后生成SiO32-的离子方程式为________.

（3）验证滤液B含Fe3+，可取少量滤液并加入________（填试剂名称）。

（4）滤液E、K中溶质的主要成份是________（填化学式），写出该溶液的一种用途________

（5）已知298K时，Mg（OH）2的容度积常数Ksp=5.6×10-12,取适量的滤液B,加入一定量的烧碱达到沉淀溶液平衡，测得pH=13.00，则此温度下残留在溶液中的c（Mg2+）=_______.

5、（2009山东高考）孔雀石主要含Cu2（OH）2CO3,还含少量Fe、Si的化合物，实验室以孔雀石为原料制备CuSO4·5H2O及CaCO3，步骤如下：

请回答下列问题：

（1）溶液A的金属离子有Cu2+、Fe2+、Fe3+：

从下列所给试剂中选择：

实验步骤中试剂①为　　　　（填代号），检验溶液A中Fe3+的最佳试剂为　　　　（填代号）。

a.KMnO4　　　　　b.（NH4）2S　  c.H2O2　   d.KSCN

（2）由溶液C获得CuSO4·5H2O，需要经过加热蒸发，　　　　。

过滤等操作。

除烧杯、漏斗外，过滤操作还用到另一玻璃仪器，该仪器在此操作中的主要作用是　　　　。

（3）制备CaCO3时，应向CaCl2溶液中选通入（或先加入）　　　　（填化学式）。

若实验过程中有氨气逸出、应选用下列　　　　装置回收（填代号）。

（4）欲测定溶液A中Fe2+的浓度，需要用容量瓶配制某标准溶液，定容时视线应　　，直到　　　　。

用KMnO4标准溶液滴定时应选用　　　　滴定管（填“酸式”或“碱式”）。

6、（2009广东高考）某工厂生产硼砂过程中产生的固体废料，主要含有MgCO3、MgSiO3、CaMg（CO3）2、Al2O3和Fe2O3等，回收其中镁的工艺流程如下：

沉淀物

Fe（OH）3

Al（OH）3

Mg（OH）2

PH

3.2

5.2

12.4

部分阳离子以氢氧化物形式完全深沉时溶液的pH由见上表，请回答下列问题：

（1）“浸出”步骤中，为提高镁的浸出率，可采取的措施有         （要求写出两条）。

（2）滤渣I的主要成分有      。

（3）从滤渣Ⅱ中可回收利用的主要物质有      。

（4）Mg（ClO3）2在农业上可用作脱叶剂、催熟剂，可采用复分解反应制备：

MgCl2+2NaClO3===Mg（ClO3）2+2NaCl

已知四种化合物的溶解度（S）随温度（T）变化曲线如下图所示：

①将反应物按化学反应方程式计量数比混合制备Mg（ClO3）2。

简述可制备Mg（ClO3）2的原因：

        。

②按①中条件进行制备实验。

在冷却降温析出Mg（ClO3）2过程中，常伴有NaCl析出，原因是：

           。

除去产品中该杂质的方法是：

            。

7、（2009上海高考）实验室用大理石等原料制取安全无毒的杀菌剂过氧化钙．大理石的主要杂质是氧化铁．以下是提纯大理石的实验步骤:

（1）溶解大理石时，用硝酸而不用硫酸的原因是                            。

（2）操作Ⅱ的目的是                 ，溶液A（溶质是共价化合物）是              。

（3）写出检验滤液中是否含铁离子的方法：

（4）写出加入碳酸铵所发生反应的离子方程式：

   写出滤液B的一种用途：

（5）CaO2中一般含CaO。

试按下列提示完成CaO2含量分析的实验设计。

   试剂：

氢氧化钠标准溶液、盐酸标准溶液、酚酞仪器：

电子天平、锥形瓶、滴定管

   实验步骤：

   ①                   ；②加入                ；③加入酚酞，用氢氧化钠标准溶液滴定。

（6）若理论上滴定时耗用标准溶液20．00mL恰好完全反应，实际操作中过量半滴（1mL溶液为25滴），则相对误差为                        

8、（2009江苏高考）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：

（1）除杂操作是加入氢氧化钙，调节溶液的pH为8.0~8.5，以除去溶液中的少量Al3+、Fe3+。

检验Fe（OH）3是否沉淀完全的实验操作是__________。

（2）酸化操作是加入盐酸，调节溶液的pH约为4.0，其目的有：

①将溶液中的少量Ca（OH）2转化为CaCl2；②防止Ca2+在蒸发时水解；③__________。

  （3）测定样品中Cl－含量的方法是：

a．称取0.7500g样品，溶解，在250mL容量瓶中定容；b．量取25．00mL待测溶液于锥形瓶中；c．用0.05000mol·L－1AgNO3溶液滴定至终点，消耗AgNO3溶液体积的平均值为20.39mL。

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__________。

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），其可能原因有__________；__________。

9、（2009江苏高考）以氯化钾和钛白厂的副产品硫酸业铁为原料生产硫酸钾、过二硫酸铵和氧化铁红颜料，原料的综合利用率较高。

其主要流程如下：

（1）反应I前需在FeSO4溶液中加入__________（填字母），以除去溶液中的Fe3+。

　　　　A．锌粉           B．铁屑                  C．KI溶液             D．H2

（2）反应Ⅰ需控制反应温度低于35℃，其目的是　　　　。

  （3）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　　　　。

  （4）反应Ⅳ常被用于电解生产（NH4）2S2O8（过二硫酸铵）。

电解时均用惰性电极，阳极发生的电极反应可表示为　　　　。

10、（2009年天津高考）海水是巨大的资源宝库，在海水淡化及综合利用方面，天津市位居全国前列；从海水中提取食盐和溴的过程如下：

（1）请列举海水淡化的两种方法：

　　　　、　　　　。

（2）将NaCl溶液进行电解，在电解槽中可直接得到的产品有H2、　　、　　、或H2、　　。

（3）步骤Ⅰ中已获得Br2，步骤Ⅱ中又将Br2还原为Br，其目的为　　　　　　　。

（4）步骤Ⅱ用SO2水溶液吸收Br2，吸收率可达95％，有关反应的离子方程式为　　，由此反应可知，除环境保护外，在工业生产中应解决的主要问题是　　　。

（5）某化学研究性学习小组为了解从工业溴中提纯溴的方法，查阅了有关资料，Br2的沸点为59℃。

微溶于水，有毒性和强腐蚀性。

他们参观生产过程后，了如下装置简图：

      请你参与分析讨论：

      ①图中仪器B的名称：

　　　　　　　　　　。

      ②整套实验装置中仪器连接均不能用橡胶塞和橡胶管，其原因是　　　　　　　　。

      ③实验装置气密性良好，要达到提纯溴的目的，操作中如何控制关键条件：

　　　　。

      ④C中液体产生颜色为　　　　。

为除物中仍残留的少量Cl2，可向其中加入NaBr溶液，充分反应后，再进行的分离操作是　　　　　　　　　。

11、（2009海南高考）下图表示从固体混合物中分离X的2种方案，请回答有关问题。

（1）选用方案I时，X应该具有的性质是         ，残留物应该具有的性质是         ；

（2）选用方案Ⅱ从某金属粉末（含有Au、Ag和Cu）中分离Au，加入的试剂是       ，有关反应的化学方程式为              ；

（3）为提纯某Fe2O3样品（主要杂质有SiO2、A12O3），参照方案I和Ⅱ，请设计一种以框图形式表示的实验方案（注明物质和操作）                          。

12、（2009安徽高考）某厂废水中含5.00×10－3mol·L－1的Cr2O72－，其毒性较大。

某研究性学习小组为了变废为宝，将废水处理得到磁性材料Cr0.5Fe1.5FeO4（Fe的化合价依次为+3、+2），设计了如下实验流程：

（1）第①步反应的离子方程式是                                                 

（2）第②步中用PH试纸测定溶液PH的操作是：

（3）第②步过滤得到的滤渣中主要成分除Cr（OH）3外，还有                      

（4）欲使1L该废水中的Cr2O72－完全转化为Cr0.5Fe1.5FeO4。

理论上需要加入          g FeSO4·7H2O。

13、（2009南平质检）减少SO2的排放、回收利用SO2成为世界性的研究课题。

我国研究人员研制的，利用低品位软锰矿浆（主要成分是MnO2）吸收废渣高温焙烧产生的SO2，制备硫酸锰的生产流程如下：

  浸出液的pH＜2，其中的金属离子主要是Mn2＋，还含有少量的Fe2＋、Al3＋、Ca2＋、  Pb2＋等其他金属离子。

（提示：

①在工业上，用沉淀法不能完全除去的离子还可以用　　吸附法除去②有关金属离子的半径以及形成氢氧化物沉淀时的pH见下表③阳离子 吸附剂吸附金属离子的效果见下图。

④已知PbO2的氧化性大于MnO2。

）

离子

离子半径（pm）

开始沉淀pH

完全沉淀pH

Fe2＋

74

7.6

9.7

Fe3＋

64

2.7

3.7

Al3＋

50

3.8

4.7

Mn2＋

80

8.3

9.8

Pb2＋

121

8.0

8.8

Ca2＋

99

－

－

　请回答下列问题：

（1）写出浸出过程中主要反应的一个化学反应方程式　　　　　　　　  ，

　 氧化过程中主要反应的一个离子反应方程式　　　　　　　　　　  。

（2）在氧化后的液体中加入石灰浆，用于调节pH，pH应调节至　　　　　 。

（3）决定阳离子吸附剂吸附效果的因素是　　　 （填写序号）。

a．溶液的pH  b．金属离子的电荷　c．金属离子的半径　 d．吸附时间

（4）操作a包括　　　　　　　　　　  过滤、洗涤等过程。

14、（2009三明质检）氯化亚铜（CuCl）在石油工业生产中常用作脱硫剂和脱色剂。

工业生产氯化亚铜的一种工艺流程如下图所示：

　　已知：

①CuCl难溶于水和乙醇，干燥的CuCl在空气中比较稳定，但湿的CuCl在空气中易发生水解和氧化；②CuCl溶于氯化钠的浓溶液可生成CuCl2－，CuCl2－的溶液用水稀释可生成CuCl沉淀，反应式为CuCl2－

CuCl↓＋Cl―。

（1）往CuSO4和NaCl混合液中通入SO2可生成CuCl2－和硫酸，请写出反应的离子方程式：

＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿。

（2）在反应⑴中，温度升至70～80℃，并使用NaCl浓溶液，主要目的是＿＿＿＿＿＿。

（3）在反应⑴中，还原剂除了可用SO2外，还可选用＿＿＿＿＿＿（填标号）。

A．Na2SO3          B．Cu                  C．Ag

（4）过滤所得沉淀须迅速用＿＿＿＿（填“水”或“95%乙醇”）洗涤、干燥得CuCl成品。

（5）合成氨工业生产中的CO会使催化剂中毒，可通过下列反应除去。

[Cu（NH3）2]Ac（aq）＋CO（g）＋NH3（g）＝[Cu（NH3）3]Ac·CO（aq）　△H＜0，生产中为了提高CO的吸收率，可采用的措施是＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿。

⑹．CuOH不稳定易分解为Cu2O。

298K时，CuOH的Ksp＝1.0×10－14，CuCl的Ksp＝1.2×10－6。

把CuCl固体和NaOH溶液混合，加热，得到红色沉淀，该沉淀的化学式为＿＿＿＿＿＿。

15、（2009泉州质检）钛铁矿（主要成分是FeTiO3，钛酸亚铁）为主要原料冶炼金属钛的工业生产流程如下图所示。

（1）上述生产流程中加入铁屑的目的是　　　　　　　　　　　　　　　　　。

（2）副产品是　　　　　　　　　。

（3）写出由TiO2+水解生成H2TiO3的离子方程式　　　　　　　　　　　　　　　　。

该步骤中，加热的目的是　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。

（4）由TiO2转化为TiCl4的反应方程式是：

TiO2（s）+2Cl2（g）+2C（s）

TiCl4（g）+2CO（g），

该反应的平衡常数表达式K＝　　　　　　　　　　。

　　TiCl4的百分含量随温度的变化如右图所示，升高温度时，K值　　　　　　（填“增大”、“减小”或“不变”）

（5）己知：

①Mg（s）+Cl2（g）＝MgCl2（s）；△H=－642kJ·mol－1

②Ti（s）+2Cl2（g）＝TiCl4（g）；△H=－815kJ·mol－1

  　写出由TiCl4和镁制取金属钛的热化学方程式　　　　　　　　　　　　　　　　　。

16、（2009东城二模）

（1）工业上以粗铜为原料采取如图17所示流程制备硝酸铜晶体：

 ①在步骤a中，还需要通入氧气和水，其目的是　　　。

②在保温去铁的过程中，为使Fe3+沉淀完全，可以向溶液中加入CuO，调节溶液的pH，根据下表数据，溶液的pH应保持在　　　范围。

氢氧化物开始沉淀时的pH

氢氧化物沉淀完全时的pH

Fe3+

Cu2+

1.9

4.7

3.2

6.7

不用加水的方法调节溶液pH的原因是　　　。

③进行蒸发浓缩时，要用硝酸调节溶液的pH=1，其目的是（结合离子方程式说明）　　　。

（2）工业上常利用硝酸铜溶液电镀铜，电镀时阴极的电极反应式是　　　。

（3）图18是某小组同学查阅资料所绘出的硝酸铜晶体[Cu（NO3）2·nH2O]的溶解度曲线（温度在30℃前后对应不同的晶体），下列说法正确的是　　　（填字母）。

　a.A点时的溶液为不饱和溶液

　b.B点时两种晶体可以共存

　c.按上述流程最终得到的晶体是Cu（NO3）2·3H2O

　d.若将C点时的溶液降温至30℃以下，可以析出Cu（NO3）2·6H2O晶体

（4）某些共价化合物（如H2O、NH3、N2O4等）在液态时有微弱的导电性，主要是因为发生了电离，如：

2NH3

NH4＋+NH2－，由此制备无水硝酸铜的方法之一是用Cu与液态N2O4反应。

液态N2O4电离得到的两种离子所含电子数相差18，则液态N2O4电离的方程式是　　　；Cu与液态N2O4反应制得无水硝酸铜的化学方程式是　　　。

17、（2007南京二研）回收的废旧锌锰干电池经过处理后得到锰粉（含MnO2、MnOOH、Fe、乙炔黑和炭等），由锰粉制取MnO2的步骤如下图所示。

根据上图所示步骤并参加右表数据，回答下列问题：

（1）有加热条件下用浓盐酸浸取猛粉，所得溶液中含有Mn2+、Fe2+等。

MnO2与浓盐酸反应的离子方程式为    　　    。

（2）锰粉经浓相加酸浸取，过滤I除去不溶杂质后，向滤液中加入足量H2O2溶液，其作用是    　　　　　　     。

（3）过滤I所得滤液经氧化后，需加入NaOH溶液调节pH约为5.1，其目的是    　

　　　　　  。

（4）过滤Ⅱ所得滤液加入足量H2O2溶液并加入NaOH溶液调节pH约为9，使Mn2+氧化得到MnO2，反应的离子方程式为    　　    。

（5）实验室进行过滤操作时，需要用到的玻璃仪器有    　　    。

18．（2010深圳二模）（16分）铝土矿的主要成分是

，还含有

、

等杂质。

Ⅰ．从铝土矿中提取氧化铝的流程如下图所示：

氧化铝

（1）试剂A是；溶液b与试剂B反应的离子方程式为。

（2）向溶液a中通入过量的CO2，将得到的不溶物煅烧后也可得到Al2O3，该方案的缺点是。

Ⅱ．电解熔融的氧化铝可制备金属铝

（3）电解时，阳极的电极反应方程式为；每生产0.324吨铝，理论上转移电子的物质的量为mol。

Ⅲ．新型陶瓷氮化铝可用以下两种方法制备

（4）①氧化铝高温还原法：

CO（请配平）

②氯化铝与氨气高温合成法：

（5）方法②比方法①在生产上更具优势。

下列说法中，正确的是。

A．方法①中的Al2O3、C、N2结构稳定，反应时破坏化学键需要消耗更多的能量

B．方法①中的Al2O3和C容易残留在氮化铝中

C．两种方法中氮化铝均为还原产物

19、（2010揭阳市二模拟）工业上制取CuCl2的生产流程如下：

请结合下表数据，回答问题：

物质

Fe（OH）2

Cu（OH）2

Fe（OH）3

溶度积／25℃

8.0×10－16

2.2×10－20

4.0×10－38

完全沉淀时的pH范围

≥9.6

≥6.4

3～4

（1）写出下列离子方程式：

A→B；B→C+D。

（2）溶液A中加入NaClO的目的是。

（3）在溶液B中加入CuO的作用是。

（4）操作①应控制的pH范围是：

；操作②的目的是。

（5）由Cu（OH）2加入盐酸使Cu（OH）2转变为CuCl2。

采用“稍多量盐酸”和“低温蒸干”的目的是 。

20、（2010茂名二模）（16分）从粗产品硫酸锌固体除去铁、铜、镉等可溶性硫酸盐，从而得到纯净的硫酸锌，实验流程如下：

滤液I

沉淀物

Zn（OH）2

Fe（OH）2

Fe（OH）3

Cu（OH）2

Cd（OH）2

Mn（OH）2

pH值

8.0

9.7

3.2

6.7

9.4

10.4

部分阳离子以氢氧化物形式完全沉淀时溶液的pH参见上表，请回答下列问题：

（１）“酸浸”步骤中，为提高锌的浸出率，可采取的措施有。

“酸浸”时适当补充少量水的原因是。

（２）滤液I加入酸性KMnO4所发生反应的离子方程式为。

加入ZnO的原因是。

（３）滤渣III的成份主要是。

（４）从滤液III得到晶体的操作过程为、冷却结晶、过滤冼涤、小心干燥。