三年高考化学试题分项版解析专题19 工艺流程题原卷版doc.docx
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三年高考化学试题分项版解析专题19工艺流程题原卷版doc
专题19工艺流程题
1.【2018新课标1卷】焦亚硫酸钠(Na2S2O5)在医药、橡胶、印染、食品等方面应用广泛。
回答下列问题:
(1)生产Na2S2O5,通常是由NaHSO3过饱和溶液经结晶脱水制得。
写出该过程的化学方程式__________。
(2)利用烟道气中的SO2生产Na2S2O5的工艺为:
①pH=4.1时,Ⅰ中为__________溶液(写化学式)。
②工艺中加入Na2CO3固体、并再次充入SO2的目的是__________。
(3)制备Na2S2O5也可采用三室膜电解技术,装置如图所示,其中SO2碱吸收液中含有NaHSO3和Na2SO3。
阳极的电极反应式为_____________。
电解后,__________室的NaHSO3浓度增加。
将该室溶液进行结晶脱水,可得到Na2S2O5。
(4)Na2S2O5可用作食品的抗氧化剂。
在测定某葡萄酒中Na2S2O5残留量时,取50.00mL葡萄酒样品,用0.01000mol·L−1的碘标准液滴定至终点,消耗10.00mL。
滴定反应的离子方程式为_____________,该样品中Na2S2O5的残留量为____________g·L−1(以SO2计)。
2.【2018新课标2卷】我国是世界上最早制得和使用金属锌的国家,一种以闪锌矿(ZnS,含有SiO2和少量FeS、CdS、PbS杂质)为原料制备金属锌的流程如图所示:
相关金属离子[c0(Mn+)=0.1mol·L-1]形成氢氧化物沉淀的pH范围如下:
金属离子
Fe3+
Fe2+
Zn2+
Cd2+
开始沉淀的pH
1.5
6.3
6.2
7.4
沉淀完全的pH
2.8
8.3
8.2
9.4
回答下列问题:
(1)焙烧过程中主要反应的化学方程式为_______________________。
(2)滤渣1的主要成分除SiO2外还有___________;氧化除杂工序中ZnO的作用是____________,若不通入氧气,其后果是________________。
(3)溶液中的Cd2+可用锌粉除去,还原除杂工序中反应的离子方程式为_________________。
(4)电解硫酸锌溶液制备单质锌时,阴极的电极反应式为______________;沉积锌后的电解液可返回_______工序继续使用。
3.【2018新课标3卷】KIO3是一种重要的无机化合物,可作为食盐中的补碘剂。
回答下列问题:
(1)KIO3的化学名称是_______。
(2)利用“KClO3氧化法”制备KIO3工艺流程如下图所示:
“酸化反应”所得产物有KH(IO3)2、Cl2和KCl。
“逐Cl2”采用的方法是________。
“滤液”中的溶质主要是_______。
“调pH”中发生反应的化学方程式为__________。
(3)KIO3也可采用“电解法”制备,装置如图所示。
①写出电解时阴极的电极反应式______。
②电解过程中通过阳离子交换膜的离子主要为_________,其迁移方向是_____________。
③与“电解法”相比,“KClO3氧化法”的主要不足之处有______________(写出一点)。
4.【2018北京卷】磷精矿湿法制备磷酸的一种工艺流程如下:
已知:
磷精矿主要成分为Ca5(PO4)3(OH),还含有Ca5(PO4)3F和有机碳等。
溶解度:
Ca5(PO4)3(OH) (1)上述流程中能加快反应速率的措施有__________。 (2)磷精矿粉酸浸时发生反应: 2Ca5(PO4)3(OH)+3H2O+10H2SO4 10CaSO4·0.5H2O+6H3PO4 ①该反应体现出酸性关系: H3PO4__________H2SO4(填“>”或“<”)。 ②结合元素周期律解释①中结论: P和S电子层数相同,__________。 (3)酸浸时,磷精矿中Ca5(PO4)3F所含氟转化为HF,并进一步转化为SiF4除去。 写出生成HF的化学方程式: __________。 (4)H2O2将粗磷酸中的有机碳氧化为CO2脱除,同时自身也会发生分解。 相同投料比、相同反应时间,不同温度下的有机碳脱除率如图所示。 80℃后脱除率变化的原因: ____________________。 (5)脱硫时,CaCO3稍过量,充分反应后仍有SO42−残留,原因是__________;加入BaCO3可进一步提高硫的脱除率,其离子方程式是____________________。 (6)取ag所得精制磷酸,加适量水稀释,以百里香酚酞作指示剂,用bmol·L−1NaOH溶液滴定至终点时生成Na2HPO4,消耗NaOH溶液cmL,精制磷酸中H3PO4的质量分数是________。 (已知: H3PO4摩尔质量为98g·mol−1) 5.【2018江苏卷】以高硫铝土矿(主要成分为Al2O3、Fe2O3、SiO2,少量FeS2和金属硫酸盐)为原料,生产氧化铝并获得Fe3O4的部分工艺流程如下: (1)焙烧过程均会产生SO2,用NaOH溶液吸收过量SO2的离子方程式为______________________。 (2)添加1%CaO和不添加CaO的矿粉焙烧,其硫去除率随温度变化曲线如题16图所示。 已知: 多数金属硫酸盐的分解温度都高于600℃ 硫去除率=(1— )×100% ①不添加CaO的矿粉在低于500℃焙烧时,去除的硫元素主要来源于__________________。 ②700℃焙烧时,添加1%CaO的矿粉硫去除率比不添加CaO的矿粉硫去除率低,其主要原因是______________________________________________________。 (3)向“过滤”得到的滤液中通入过量CO2,铝元素存在的形式由_______________(填化学式)转化为_______________(填化学式)。 (4)“过滤”得到的滤渣中含大量的Fe2O3。 Fe2O3与FeS2混合后在缺氧条件下焙烧生成Fe3O4和SO2,理论上完全反应消耗的n(FeS2)∶n(Fe2O3)=__________________。 6.【2018江苏卷】以Cl2、NaOH、(NH2)2CO(尿素)和SO2为原料可制备N2H4·H2O(水合肼)和无水Na2SO3,其主要实验流程如下: 已知: ①Cl2+2OH− ClO−+Cl−+H2O是放热反应。 ②N2H4·H2O沸点约118℃,具有强还原性,能与NaClO剧烈反应生成N2。 (1)步骤Ⅰ制备NaClO溶液时,若温度超过40℃,Cl2与NaOH溶液反应生成NaClO3和NaCl,其离子方程式为____________________________________;实验中控制温度除用冰水浴外,还需采取的措施是____________________________________。 (2)步骤Ⅱ合成N2H4·H2O的装置如题19图−1所示。 NaClO碱性溶液与尿素水溶液在40℃以下反应一段时间后,再迅速升温至110℃继续反应。 实验中通过滴液漏斗滴加的溶液是_____________;使用冷凝管的目的是_________________________________。 (3)步骤Ⅳ用步骤Ⅲ得到的副产品Na2CO3制备无水Na2SO3(水溶液中H2SO3、 、 随pH的分布如题19图−2所示,Na2SO3的溶解度曲线如题19图−3所示)。 ①边搅拌边向Na2CO3溶液中通入SO2制备NaHSO3溶液。 实验中确定何时停止通SO2的实验操作为_________________。 ②请补充完整由NaHSO3溶液制备无水Na2SO3的实验方案: _______________________,用少量无水乙醇洗涤,干燥,密封包装。 7.【2017新课标1卷】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,当铁的浸出率为70%时,所采用的实验条件为___________________。 (2)“酸浸”后,钛主要以 形式存在,写出相应反应的离子方程式__________________。 (3)TiO2·xH2O沉淀与双氧水、氨水反应40min所得实验结果如下表所示: 温度/℃ 30 35 40 45 50 TiO2·xH2O转化率% 92 95 97 93 88 分析40℃时TiO2·xH2O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②”中 ,加入双氧水和磷酸(设溶液体积增加1倍),使 恰好沉淀完全即溶液中 ,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 。 (6)写出“高温煅烧②”中由FePO4制备LiFePO4的化学方程式。 8.【2017新课标3卷】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FeO·Cr2O3,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①的主要反应为: FeO·Cr2O3+Na2CO3+NaNO3 Na2CrO4+Fe2O3+CO2+NaNO2 上述反应配平后FeO·Cr2O3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④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.80℃b.60℃c.40℃d.10℃ 步骤⑤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_____________。 9.【2017北京卷】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 SiCl4 TiCl4 AlCl3 FeCl3 MgCl2 沸点/℃ 58 136 181(升华) 316 1412 熔点/℃ −69 −25 193 304 714 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)ΔH1=+175.4kJ·mol-1 2C(s)+O2(g)=2CO(g)ΔH2=-220.9kJ·mol-1 ①沸腾炉中加碳氯化生成TiCl4(g)和CO(g)的热化学方程式: _______________________。 ②氯化过程中CO和CO2可以相互转化,根据如图判断: CO2生成CO反应的ΔH_____0(填“>”“<”或“=”),判断依据: _______________。 ③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__________________________。 ④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_________。 10.【2017江苏卷】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Ⅰ”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Ⅰ”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Ⅱ”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_____________________。 NH4ClHClAlAl2O311.【2017江苏卷】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↑+4NH4++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: 2mol·L−1水合肼溶液,1mol·L−1H2SO4)。 12.【2016新课标1卷】NaClO2是一种重要的杀菌消毒剂,也常用来漂白织物等,其一种生产工艺如下: 回答下列问题: (1)NaClO2中Cl的化合价为_______。 (2)写出“反应”步骤中生成ClO2的化学方程式_______。 (3)“电解”所用食盐水由粗盐水精制而成,精制时,为除去Mg2+和Ca2+,要加入的试剂分别为________、________。 “电解”中阴极反应的主要产物是______。 (4)“尾气吸收”是吸收“电解”过程排出的少量ClO2。 此吸收反应中,氧化剂与还原剂的物质的量之比为________,该反应中氧化产物是_________。 (5)“有效氯含量”可用来衡量含氯消毒剂的消毒能力,其定义是: 每克含氯消毒剂的氧化能力相当于多少克Cl2的氧化能力。 NaClO2的有效氯含量为____。 (计算结果保留两位小数) 13.【2016新课标3卷】以硅藻土为载体的五氧化二钒(V2O5)是接触法生成硫酸的催化剂。 从废钒催化剂中回收V2O5既避免污染环境又有利于资源综合利用。 废钒催化剂的主要成分为: 物质 V2O5 V2O4 K2SO4 SiO2 Fe2O3 Al2O3 质量分数/% 2.2~2.9 2.8~3.1 22~28 60~65 1~2 <1 以下是一种废钒催化剂回收工艺路线: 回答下列问题: (1)“酸浸”时V2O5转化为VO2+,反应的离子方程式为___________,同时V2O4转成VO2+。 “废渣1”的主要成分是__________________。 (2)“氧化”中欲使3mol的VO2+变为VO2+,则需要氧化剂KClO3至少为______mol。 (3)“中和”作用之一是使钒以V4O124−形式存在于溶液中。 “废渣2”中含有_______。 (4)“离子交换”和“洗脱”可简单表示为: 4ROH+V4O124− R4V4O12+4OH−(ROH为强碱性阴离子交换树脂)。 为了提高洗脱效率,淋洗液应该呈_____性(填“酸”、“碱”或“中”)。 (5)“流出液”中阳离子最多的是________。 (6)“沉钒”得到偏钒酸铵(NH4VO3)沉淀,写出“煅烧”中发生反应的化学方程式____________。 14.【2016北京卷】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___________。 15.【2016海南卷】KAl(SO4)2·12H2O(明矾)是一种复盐,在造纸等方面应用广泛。 实验室中,采用废易拉罐(主要成分为Al,含有少量的Fe、Mg杂质)制备明矾的过程如下图所示。 回答下列问题: (1)为尽量少引入杂质,试剂①应选用___(填标号)。 a.HCl溶液b.H2SO4溶液c.氨水d.NaOH溶液 (2)易拉罐溶解过程中主要反应的化学方程式为________。 (3)沉淀B的化学式为___;将少量明矾溶于水,溶液呈弱酸性,其原因是_____。 (4)已知: Kw=1.0×10-14,Al(OH)3 AlO2-+H++H2OK=2.0×10-13。 Al(OH)3溶于NaOH溶液反应的平衡常数等于_________。 16.【2016江苏卷】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。 17.【2016江苏卷】实验室以一种工业废渣(主要成分为MgCO3、Mg2SiO4和少量Fe、Al的氧化物)为原料制备MgCO3·3H2O。 实验过程如下: (1)酸溶过程中主要反应的热化学方程式为 MgCO3(s)+2H+(aq)===Mg2+(aq)+CO2(g)+H2O(l)ΔH=-50.4kJ·mol–1 Mg2SiO4(s)+4H+(aq)===2Mg2+(aq)+H2SiO3(s)+H2O(l)ΔH=-225.4kJ·mol–1 酸溶需加热的目的是______;所加H2SO4不宜过量太多的原因是_______。 (2)加入H2O2氧化时发生发应的离子方程式为___________。 (3)用下图所示的实验装置进行萃取分液,以除去溶液中的Fe3+。 ①实验装置图中仪器A的名称为_______。 ②为使Fe3+尽可能多地从水相转移至有机相,采取的操作: 向装有水溶液的仪器A中加入一定量的有机萃取剂,______、静置、分液,并重复多次。 (4)请补充完整由萃取后得到的水溶液制备MgCO3·3H2O的实验方案: 边搅拌边向溶液中滴加氨水,______,过滤、用水洗涤固体2~3次,在50℃下干燥,得到MgCO3·3H2O。 [已知该溶液中pH=8.5时Mg(OH)2开始沉淀;pH=5.0时Al(OH)3沉淀完全]。 18.【2016四川卷】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+30C 2CaF2+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)ΔH=-271kJ/mol 5CaO(s)+3H3PO4(l)+HF(g)=Ca5(PO4)3F(s)+5H2O(l)ΔH=-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)+H
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