高考化学真题专题分类汇编专题十五工艺流程解析版Word格式文档下载.docx
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的浓度,促进CaSO4的转化
(3).温度过高,(NH4)2CO3分解加快搅拌速率
(4).在搅拌下向足量稀盐酸中分批加入滤渣,待观察不到气泡产生后,过滤,向滤液中分批加入少量
Ca(OH)2,用pH试纸测量溶液pH,当pH介于5~8.5时,过滤
【解析】
(1)反应CaSO4(s)+CO32-(aq)
CaCO3(s)+SO42-(aq)达到平衡时,溶液中
=
=1.6×
104。
答案:
1.6×
104
(2)NH4HCO3属于酸式盐,与氨水反应生成(NH4)2CO3,反应的化学方程式为NH4HCO3+NH3·
H2O=
(NH4)2CO3+H2O[或NH4HCO3+NH3·
(NH4)2CO3+H2O],离子方程式为HCO3-+NH3·
H2O=NH4++CO32-+H2O(或HCO3-+NH3·
NH4++CO32-+H2O);
浸取废渣时,加入的(NH4)2CO3属于弱酸弱碱盐,溶液中存在水解平衡:
CO32-+NH4++H2O
HCO3-+NH3·
H2O,加入适量浓氨水,水解平衡逆向移动,溶液中CO32-的浓度增大,反应CaSO4(s)+CO32-(aq)
CaCO3(s)+SO42-(aq)正向移动,促进CaSO4的转化。
NH4++CO32-+H2O)增加溶液中CO32-的浓度,促进CaSO4的转化
(3)由于铵盐具有不稳定性,受热易分解,所以温度过高,(NH4)2CO3分解,从而使CaSO4转化率下降;
由于浸取过程中的反应属于固体与溶液的反应(或发生沉淀的转化),保持温度、反应时间、反应物和溶剂的量不变,提高CaSO4转化率即提高反应速率,结合外界条件对化学反应速率的影响,实验过程中提高CaSO4转化率的操作为加快搅拌速率(即增大接触面积,加快反应速率,提高浸取率)。
温度过高,(NH4)2CO3分解加快搅拌速率
(4)工业废渣主要含CaSO4·
2H2O,还含有少量SiO2、Al2O3和Fe2O3,加入(NH4)2CO3溶液浸取,其中CaSO4与(NH4)2CO3反应生成CaCO3和(NH4)2SO4,SiO2、Al2O3和Fe2O3都不反应,过滤后所得滤渣中含CaCO3、SiO2、Al2O3和Fe2O3;
若以水洗后的滤渣为原料制取CaCl2溶液,根据题给试剂,首先要加入足量盐酸将CaCO3完全转化为CaCl2,发生的反应为CaCO3+2HCl=CaCl2+H2O+CO2↑,与此同时发生反应Al2O3+6HCl=2AlCl3+3H2O、Fe2O3+6HCl=2FeCl3+3H2O,SiO2不反应,经过滤除去SiO2;
得到的滤液中含CaCl2、AlCl3、FeCl3,根据“pH=5时Fe(OH)3和Al(OH)3沉淀完全,pH=8.5时Al(OH)3开始溶解”,为了将滤液中Al3+、Fe3+完全除去,应加入Ca(OH)2调节溶液的pH介于5~8.5[加入Ca(OH)2的过程中要边加边测定溶液的pH],然后过滤即可制得CaCl2溶液。
在搅拌下向足量稀盐酸中分批加入滤渣,待观察不到气泡产生后,过滤,向滤液中分批加入少量Ca(OH)2,用pH试纸测得溶液pH,当pH介于5~8.5时,过滤
【点睛】本题以工业废渣为原料制取轻质CaCO3和(NH4)2SO4晶体的实验流程为载体,考查溶度积的计算、影响盐类水解的因素、实验条件的控制、制备实验方案的设计和对信息的处理能力等。
难点是第(4)问实验方案的设计,设计实验方案时首先要弄清水洗后滤渣中的成分,然后结合题给试剂和已知进行分析,作答时要答出关键点,如pH介于5~8.5等。
2.【2019新课标Ⅰ卷】9.硫酸铁铵[NH4Fe(SO4)2·
xH2O]是一种重要铁盐。
为充分利用资源,变废为宝,在实验室中探究采用废铁屑来制备硫酸铁铵,具体流程如下:
回答下列问题:
(1)步骤①的目的是去除废铁屑表面的油污,方法是_________________。
(2)步骤②需要加热的目的是_________________,温度保持80~95℃,采用的合适加热方式是_________________。
铁屑中含有少量硫化物,反应产生的气体需要净化处理,合适的装置为_________________(填标号)。
(3)步骤③中选用足量的H2O2,理由是_________________。
分批加入H2O2,同时为了_________________,溶液要保持pH小于0.5。
(4)步骤⑤的具体实验操作有______________,经干燥得到硫酸铁铵晶体样品。
(5)采用热重分析法测定硫酸铁铵晶体样品所含结晶水数,将样品加热到150℃时,失掉1.5个结晶水,失重5.6%。
硫酸铁铵晶体的化学式为______________。
【答案】
(1).碱煮水洗
(2).加快反应速率水浴加热C(5).将Fe2+全部氧化为Fe3+,不引入新的杂质
(3).因为H2O2本身易分解,所以在加入时需分量加入,同时为了防止Fe3+水解
(4).加热浓缩、冷却结晶、过滤(洗涤)
(5).NH4Fe(SO4)2∙12H2O
(1)步骤①的目的是去除废铁屑表面的油污,油污在碱性条件下容易水解,所以工业上常常用热的碳酸钠溶液清洗,即碱煮水洗;
(2)步骤②需要加热的目的是为了加快反应速率;
温度保持80~95℃,由于保持温度比较恒定且低于水的沸点,故采用的合适加热方式是水浴加热(热水浴);
铁屑中含有少量硫化物,硫化物与硫酸反应生成硫化氢气体,可以用氢氧化钠溶液吸收,为了防止倒吸可以加装倒置的漏斗,故选择C装置;
(3)步骤③中选用足量的H2O2,H2O2可以将Fe2+氧化为Fe3+,且H2O2的还原产物为H2O,不会引入新
的杂质,故理由是:
将Fe2+全部氧化为Fe3+,不引入新的杂质。
因为H2O2本身易分解,所以在加入时需分量加入,同时为了防止Fe3+水解,溶液要保持pH小于0.5;
(4)为了出去可溶性的硫酸铵、铁离子等,需要经过的步骤为:
加热浓缩、冷却结晶、过滤(洗涤)
(5)设硫酸铁铵的化学式为NH4Fe(SO4)2∙xH2O,其相对分子质量为266+18x,1.5个水分子的相对分子质量为1.5×
18=27,则27/(266+18x)=5.6%,解得x=12,则硫酸铁铵的化学式为NH4Fe(SO4)2∙12H2O。
3.【2019新课标Ⅰ卷】8.硼酸(H3BO3)是一种重要的化工原料,广泛应用于玻璃、医药、肥料等工艺。
一种以硼镁矿(含Mg2B2O5·
H2O、SiO2及少量Fe2O3、Al2O3)为原料生产硼酸及轻质氧化镁的工艺流程如下:
(1)在95℃“溶侵”硼镁矿粉,产生的气体在“吸收”中反应的化学方程式为_________。
(2)“滤渣1”的主要成分有_________。
为检验“过滤1”后的滤液中是否含有Fe3+离子,可选用的化学试剂是_________。
(3)根据H3BO3的解离反应:
H3BO3+H2O
H++B(OH)−4,Ka=5.81×
10−10,可判断H3BO3是_______酸;
在“过滤2”前,将溶液pH调节至3.5,目的是_______________。
(4)在“沉镁”中生成Mg(OH)2·
MgCO3沉淀的离子方程式为__________,母液经加热后可返回___________工序循环使用。
由碱式碳酸镁制备轻质氧化镁的方法是_________。
【答案】
(1).NH3+NH4HCO3=(NH4)2CO3;
(2).Fe2O3、Al2O3、SiO2KSCN
(3).一元弱酸目的是将B(OH)−4转化为H3BO3,并促进H3BO3析出
(4).2Mg2++2H2O+3CO32-=Mg(OH)2∙MgCO3↓+2HCO3-
母液加热分解后生成硫酸铵溶液,可以返回“溶浸”工序循环使用高温焙烧
(1)根据流程图知硼镁矿粉中加入硫酸铵溶液产生的气体为氨气,用碳酸氢铵溶液吸收,反应方程式为:
NH
3+NH4HCO3=(NH4)2CO3;
(2)滤渣I为不与硫酸铵溶液反应的Fe2O3、Al2O3、SiO2;
检验Fe3+,可选用的化学试剂为KSCN;
(3)由硼酸的离解方程式知,硼酸在水溶液中是通过与水分子的配位作用产生氢离子,而三价硼原子最多只能再形成一个配位键,且硼酸不能完全解离,所以硼酸为一元弱酸;
在“过滤2”前,将溶液pH调节至3.5,目的是将B(OH)−4转化为H3BO3,并促进H3BO3析出;
(4)沉镁过程中用碳酸铵溶液与Mg2+反应生成Mg(OH)2∙MgCO3,沉镁过程的离子反应为:
2Mg2++2H2O+3CO32-=Mg(OH)2∙MgCO3↓+2HCO3-;
母液加热分解后生成硫酸铵溶液,可以返回“溶浸”工序循环使用;
碱式碳酸镁不稳定,高温下可以分解,故由碱式碳酸镁制备轻质氧化镁的方法是高温焙烧。
4.【2019新课标Ⅱ卷】8.立德粉ZnS·
BaSO4(也称锌钡白),是一种常用白色颜料。
(1)利用焰色反应的原理既可制作五彩缤纷的节日烟花,亦可定性鉴别某些金属盐。
灼烧立德粉样品时,钡的焰色为__________(填标号)。
A.黄色B.红色C.紫色D.绿色
(2)以重晶石(BaSO4)为原料,可按如下工艺生产立德粉:
①在回转窑中重晶石被过量焦炭还原为可溶性硫化钡,该过程的化学方程式为______________________。
回转窑尾气中含有有毒气体,生产上可通过水蒸气变换反应将其转化为CO2和一种清洁能源气体,该反应的化学方程式为______________________。
②在潮湿空气中长期放置的“还原料”,会逸出臭鸡蛋气味的气体,且水溶性变差。
其原因是“还原料”表面生成了难溶于水的___________(填化学式)。
③沉淀器中反应的离子方程式为______________________。
(3)成品中S2−的含量可以用“碘量法”测得。
称取mg样品,置于碘量瓶中,移取25.00mL0.1000mol·
L−1的I2−KI溶液于其中,并加入乙酸溶液,密闭,置暗处反应5min,有单质硫析出。
以淀粉溶液为指示剂,过量的I2用0.1000mol·
L−1Na2S2O3溶液滴定,反应式为I2+2
=2I−+
。
测定时消耗Na2S2O3溶液体积VmL。
终点颜色变化为_________________,样品中S2−的含量为______________(写出表达式)。
【答案】
(1).D
(2).①BaSO4+4C
BaS+4CO↑CO+H2O
CO2+H2
②BaCO3③S2−+Ba2++Zn2++
BaS·
BaSO4↓
(3).浅蓝色至无色
(1)焰色反应不属于化学变化,常用来检验金属元素存在,常见金属元素焰色:
钠Na(黄色)、锂Li(紫红)、钾K(浅紫)、铷Rb(紫色)、钙Ca(砖红色)、锶Sr(洋红)、铜Cu(绿色)、钡Ba(黄绿)、铯Cs(紫红);
(2)流程分析:
重晶石与焦炭在回转炉中反应BaSO4+4C=BaS+4CO↑,生成还原料BaS,硫化钡溶液与硫酸锌发生复分解反应S2-+Ba2++Zn2++SO42-=BaSO4+ZnS↓,得到立德粉。
①注意焦炭过量生成CO,反应物为硫酸钡与焦炭,产物为BaS与CO,写出方程式;
CO与水蒸气反应生成CO2与H2,写出方程式CO+H2O=CO2+H2;
②根据信息臭鸡蛋气味气体为硫化氢气体,强酸制弱酸原理,还原料硫化钡与空气中水,二氧化碳反应生成了碳酸钡与硫化氢气体;
③硫化钡与硫酸锌为可溶性强电解质,写成离子形式,产物硫酸钡与硫化锌为沉淀,不可电离,写出离子方程式;
(3)碘单质与淀粉混合为蓝色,用硫代硫酸钠滴定过量的I2,故终点颜色变化为浅蓝色至无色;
根据氧化还原反应得失电子数相等,利用关系式法解题;
【详解】
(1)焰色反应不是化学变化,常用来检验金属元素存在,常见金属元素焰色:
A.钠的焰色为黄色,故A错误;
B.钙的焰色为红色,故B错误;
C.钾的焰色为紫色,故C错误;
D.钡的焰色为绿色,故D正确;
D
(2)①注意焦炭过量生成CO,反应物为硫酸钡与焦炭,产物为BaS与CO,写出方程式BaSO4+4C=BaS+4CO↑;
CO与水蒸气反应生成CO2与H2,写出方程式:
CO+H2O=CO2+H2;
BaSO4+4C=BaS+4CO↑CO+H2O=CO2+H2
BaCO3
③硫化钡与硫酸锌
可溶性强电解质,写成离子形式,产物硫酸钡与硫化锌为沉淀,不可电离,写出离子方程式:
S2-+Ba2++Zn2++SO42-=BaSO4+ZnS↓;
(3)碘单质与硫离子的反应:
S2-+I2=S+2I-;
碘单质与淀粉混合为蓝色,用硫代硫酸钠滴定过量的I2,故
终点颜色变化为浅蓝色至无色;
根据化合价升降相等列关系式,设硫离子物质的量为nmol:
S2-~I22S2O32-~I2
1mol1mol2mol1mol
nmolnmol0.1V×
10-3mol
0.1V×
10-3mol
n+
10-3mol=25
10-3mol,得n=(25-
V)0.1×
则样品中硫离子含量为:
×
100%=
100%
【点睛】本题难度较低,重点考察学生基础知识运用能力,易错点:
第
(2)小题第①没有注意焦炭过量生成CO;
(3)关系式法的计算。
5.【2019新课标Ⅲ卷】8.高纯硫酸锰作为合成镍钴锰三元正极材料的原料,工业上可由天然二氧化锰粉与硫化锰矿(还含Fe、Al、Mg、Zn、Ni、Si等元素)制备,工艺如下图所示。
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
Mn2+
Fe2+
Fe3+
Al3+
Mg2+
Zn2+
Ni2+
开始沉淀的pH
8.1
6.3
1.5
3.4
8.9
6.2
6.9
沉淀完全的pH
10.1
8.3
2.8
4.7
10.9
8.2
(1)“滤渣1”含有S和__________________________;
写出“溶浸”中二氧化锰与硫化锰反应的化学方程式____________________________________________________。
(2)“氧化”中添加适量的MnO2的作用是将________________________。
(3)“调pH”除铁和铝,溶液的pH范围应调节为_______~6之间。
(4)“除杂1”的目的是除去Zn2+和Ni2+,“滤渣3”的主要成分是______________。
(5)“除杂2”的目的是生成MgF2沉淀除去Mg2+。
若溶液酸度过高,Mg2+沉淀不完全,原因是_____________________________________________________________________。
(6)写出“沉锰”的离子方程式___________________________________________________。
(7)层状镍钴锰三元材料可作为锂离子电池正极材料,其化学式为LiNixCoyMnzO2,其中Ni、Co、Mn的化合价分别为+2、+3、+4。
当x=y=
时,z=___________。
(1).SiO2(不溶性硅酸盐)MnO2+MnS+2H2SO4=2MnSO4+S+2H2O
(2).将Fe2+氧化为Fe3+(3).4.7(4).NiS和ZnS
(5).F−与H+结合形成弱电解质HF,MgF2
Mg2++2F−平衡向右移动
(6).Mn2++2
=MnCO3↓+CO2↑+H2O
(7).
(1)Si元素以SiO2或不溶性硅盐存在,SiO2与硫酸不反应,所以滤渣I中除了S还有SiO2;
在硫酸的溶浸过程中,二氧化锰和硫化锰发生了氧化还原反应,二氧化锰作氧化剂,硫化锰作还原剂,方程式为:
MnO2+MnS+2H2SO4=2MnSO4+S+2H2O;
(2)二氧化锰作为氧化剂,使得MnS反应完全,且将溶液中Fe2+氧化为Fe3+;
(3)由表中数据知pH在4.7时,Fe3+和Al3+沉淀完全,所以应该控制pH在4.7~6之间;
(4)根据题干信息,加入Na2S除杂为了出去锌离子和镍离子,所以滤渣3是生成的沉淀ZnS和NiS;
(5)由HF
H++F-知,酸度过大,F-浓度减低,使得MgF2
Mg2++2F-平衡向沉淀溶解方向移动,Mg2+沉淀不完全;
(6)根据题干信息沉锰的过程是生成了MnCO3沉淀,所以反应离子方程式为:
Mn2++2HCO3-=MnCO3↓+CO2↑+H2O;
(7)根据化合物中各元素化合价代数和为0的规律得:
1+2x+3y+4z=6,已知,x=y=1/3,带入计算得:
z=1/3
6.【2019浙江4月选考】31.某兴趣小组在定量分析了镁渣[含有MgCO3、Mg(OH)2、CaCO3、Al2O3、Fe2O3和SiO2]中Mg含量的基础上,按如下流程制备六水合氯化镁(MgCl2·
6H2O)。
相关信息如下:
①700℃只发生MgCO3和Mg(OH)2的分解反应。
②NH4Cl溶液仅与体系中的MgO反应,且反应程度不大。
③“蒸氨”是将氨从固液混合物中蒸出来,且须控制合适的蒸出量。
请回答:
(1)下列说法正确的是________。
A.步骤Ⅰ,煅烧样品的容器可以用坩埚,不能用烧杯和锥形瓶
B.步骤Ⅲ,蒸氨促进平衡正向移动,提高MgO的溶解量
C.步骤Ⅲ,可以将固液混合物C先过滤,再蒸氨
D.步骤Ⅳ,固液分离操作可采用常压过滤,也可采用减压过滤
(2)步骤Ⅲ,需要搭建合适的装置,实现蒸氨、吸收和指示于一体(用硫酸溶液吸收氨气)。
①选择必须的仪器,并按连接顺序排列(填写代表仪器的字母,不考虑夹持和橡皮管连接):
热源→________。
②为了指示蒸氨操作完成,在一定量硫酸溶液中加指示剂。
请给出并说明蒸氨可以停止时的现象________。
(3)溶液F经盐酸酸化、蒸发、结晶、过滤、洗涤和低温干燥得到产品。
取少量产品溶于水后发现溶液呈碱性。
①含有的杂质是________。
②从操作上分析引入杂质的原因是________。
(4)有同学采用盐酸代替步骤Ⅱ中的NH4Cl溶液处理固体B,然后除杂,制备MgCl2溶液。
已知金属离子形成氢氧化物沉淀的pH范围:
pH
开始沉淀
完全沉淀
3.0
1.1
Ca2+
11.3
-
8.4
请给出合理的操作排序(从下列操作中选取,按先后次序列出字母,操作可重复使用):
固体B→a→()→()→()→()→()→()→MgCl2溶液→产品。
a.用盐酸溶解b.调pH=3.0c.调pH=5.0d.调pH=8.5
e.调pH=11.0f.过滤g.洗涤
【答案】
(1).ABD
(2)①a→d→f→c②甲基橙,颜色由红色变橙色
(3).①碱式氯化镁(氢氧化镁)②过度蒸发导致氯化镁水解
(4).c→f→e→f→g→a
(1)A.煅烧固体样品需用坩埚,烧杯和锥形瓶用来加热液体,A项正确;
B.氯化铵水解方程式为NH4Cl+H2O⇌NH3·
H2O+HCl,氧化镁和HCl反应,蒸氨即一水合氨分解,
平衡向右移动,HCl浓度变大,促进了氧化镁的溶解,B项正确;
C.根据信息②NH4Cl溶液仅与体系中的MgO反应,且反应程度不大,不能先过滤,否则氧化镁损耗很大,C项错误;
D.固液分离操作均可采用常压过滤,使用减压过滤加快过滤速度,也可行,D项正确。
故答案选ABD。
(2)①先选发生装置为a,然后连接回流装置d,生成的氨气有水蒸气,需要干燥,然后连接干燥管f,氨气是碱性气体,需要用酸吸收,最后连接c。
故答案填a→d→f→c。
②硫酸和氨气恰好完全反应生成硫酸铵((NH4)2SO4),硫酸铵显酸性,因而选择在酸性范围内变色的指示剂:
甲基橙,其颜色变化是红色变为橙色。
(3)溶液F经盐酸酸化、蒸发、结晶、过滤、洗涤和低温干燥得到产品。
①溶液仍呈碱性,注意不可能是氨气的影响,由于氯化镁水解使溶液呈酸性,故溶液的碱性是由杂质引起的。
考虑到氯化镁易水解,所以含有的杂质可能是Mg(OH)Cl或者Mg(OH)2。
②升高温度会促进水解的进行,因而必然是蒸发阶段导致,即过度蒸发导致氯化镁水解。
(4)根据各离子完全沉淀的pH值,加酸后溶液呈酸性,可逐步提高pH,同时以沉淀形式除掉不同离子,因而先将pH调至5,除掉Al3+和Fe3+,然后过滤其沉淀,然后将pH调至11.0使得Mg2+变为Mg(OH)2沉淀,过滤并洗涤,得到纯净的Mg(OH)2沉淀,然后加入盐酸得到氯化镁溶液。
故答案依次填cfefga。
7.【2019天津】10.多晶硅是制作光伏电池的关键材料。
以下是由粗硅制备多晶硅的简易过程。
Ⅰ.硅粉与
在300℃时反应生成
气体和
,放出
热量,该反应的热化学方程式为________________________。
的电子式为__________________。
Ⅱ.将
氢化为
有三种方法,对应的反应依次为:
①
②
③
(1)氢化过程中所需的高纯度
可用惰性电极电解
溶液制备,写出产
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- 高考 化学 专题 分类 汇编 十五 工艺流程 解析
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