版高考化学江苏版二轮专题复习配套文档专题四 化学工艺流程题型研究 Word版含答案.docx
- 文档编号:22878524
- 上传时间:2023-04-28
- 格式:DOCX
- 页数:38
- 大小:366.15KB
版高考化学江苏版二轮专题复习配套文档专题四 化学工艺流程题型研究 Word版含答案.docx
《版高考化学江苏版二轮专题复习配套文档专题四 化学工艺流程题型研究 Word版含答案.docx》由会员分享,可在线阅读,更多相关《版高考化学江苏版二轮专题复习配套文档专题四 化学工艺流程题型研究 Word版含答案.docx(38页珍藏版)》请在冰豆网上搜索。
版高考化学江苏版二轮专题复习配套文档专题四化学工艺流程题型研究Word版含答案
[题型特点]
工艺流程题是江苏高考必考题型,工艺流程题的结构分题头、题干和题尾三部分。
题头一般是简单介绍该工艺生产的原材料和工艺生产的目的(包括副产品);题干主要用流程图形式将原料到产品的主要生产工艺流程表示出来;题尾主要是根据生产过程中涉及的化学知识设计成一系列问题,构成一道完整的化学试题。
此类试题集综合性、真实性、开放性于一体,包含必要的操作名称、化工术语或文字说明,考查知识面广、综合性强、思维容量大。
题干的呈现形式多为流程图、表格和图像;设问角度一般为操作措施、物质成分、化学反应、条件控制的原因和产率计算等,能力考查侧重于获取信息的能力、分析问题的能力、语言表达能力和计算能力;涉及到的化学知识有基本理论、元素化合物和实验基础知识。
1.(2017·江苏化学,16)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_______________________。
解析
(1)“碱溶”时,Al2O3与NaOH反应生成NaAlO2和H2O,注意离子方程式。
(2)“过滤I”所得滤液为NaAlO2,加入NaHCO3溶液,过滤Ⅱ后电解的是Na2CO3溶液,说明溶液的溶质由NaAlO2变为Na2CO3,发生反应AlO
+HCO
+H2O===Al(OH)3↓+CO
,说明AlO
结合H+能力强于CO
,即其水解能力强,说明碱性NaAlO2>Na2CO3,溶液的pH减小。
(3)电解Al2O3,阳极O2-放电生成O2,石墨(C)电极会被O2氧化。
(4)阳极溶液中的阴离子即水中的OH-放电生成O2(图示)及H+(2H2O-4e-===O2↑+4H+),H+与CO
结合生成HCO
(CO
+H+===HCO
,由图阳极区Na2CO3生成NaHCO3),写出总反应:
4CO
+2H2O-4e-===4HCO
+O2↑。
阴极,水中的H+放电生成H2。
(5)NH4Cl加热时分解生成HCl和NH3,HCl可以破坏铝表面的氧化膜,有利于反应进行。
答案
(1)Al2O3+2OH-===2AlO
+H2O
(2)减小
(3)石墨电极被阳极上产生的O2氧化
(4)4CO
+2H2O-4e-===4HCO
+O2↑ H2
(5)NH4Cl分解产生的HCl能够破坏Al表面的Al2O3薄膜
2.(2016·江苏化学,16)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________。
解析
(1)①Cl2与Ca(OH)2反应生成Ca(ClO)2和CaCl2,配平。
②适当缓慢通氯气,气液充分接触,提高Cl2的吸收率,A正确;充分搅拌,增大气液接触面积,提高Cl2的吸收率,B正确;由于Ca(OH)2溶解度小,加水使Ca(OH)2溶解,生成Ca(ClO3)2浓度小,无法提高Cl2的转化率,错误。
(2)①电石渣中含有不溶于水的CaCO3及溶解度小的Ca(OH)2,滤渣为CaCO3、Ca(OH)2。
②因为Ca(OH)2与Cl2还可以发生反应生成Ca(ClO)2和CaCl2,Ca(ClO)2少量分解也会生成CaCl2,所以Ca(ClO3)2含量偏低。
(3)由溶解度图可知,KClO3随温度变化溶解度变化大,可以采用蒸发浓缩,冷却结晶的方法生成沉淀。
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
3.(2015·江苏化学,16)以磷石膏(主要成分CaSO4,杂质SiO2、Al2O3等)为原料可制备轻质CaCO3。
(1)匀速向浆料中通入CO2,浆料清液的pH和c(SO
)随时间变化如图。
清液pH>11时CaSO4转化的离子方程式为____________;能提高其转化速率的措施有____________________________________________________________
___________________________________________________________(填序号)。
A.搅拌浆料 B.加热浆料至100℃
C.增大氨水浓度D.减小CO2通入速率
(2)当清液pH接近6.5时,过滤并洗涤固体。
滤液中物质的量浓度最大的两种阴离子为________和________(填化学式);检验洗涤是否完全的方法是
____________________________________________________________
____________________________________________________________。
(3)在敞口容器中,用NH4Cl溶液浸取高温煅烧的固体,随着浸取液温度上升,溶液中c(Ca2+)增大的原因是__________________________________________
______________________________________________________________。
解析
(1)注意题目中的原料是磷石膏粉和氨水浆料。
由图所示当pH>11时,溶液中的c(SO
)增大,说明有更多的SO
生成,反应物为CaSO4、氨水、CO2,生成SO
,还有CaCO3,相当于氨水和CO2反应生成(NH4)2CO3,(NH4)2CO3和CaSO4生成(NH4)2SO4和CaCO3。
A项,搅拌浆料,增大反应物的接触面积,加快反应速率,正确;B项,加热到100℃,氨水挥发、CO2溶解度减小,则生成的(NH4)2CO3的量减少,无法实现CaSO4转化为CaCO3,错误;C项,增大氨水浓度可以提高反应速率,正确;D项,减小CO2通入速率,则转化速率降低,错误。
(2)当pH接近6.5时,由图可知c(SO
)接近0.1mol·L-1,溶液呈酸性,通入的CO2主要以NH4HCO3存在,故滤液中物质的量浓度最大的两种阴离子为SO
和HCO
。
可通过检验洗涤液中是否含有SO
来判断沉淀是否洗涤完全。
(3)温度升高,能促进NH
的水解,增大溶液酸性,促进固体中Ca2+的浸出。
答案
(1)CaSO4+2NH3·H2O+CO2===CaCO3+2NH
+SO
+H2O(或CaSO4+CO
===CaCO3+SO
) AC
(2)SO
HCO
取少量最后一次的洗涤过滤液于试管中,向其中滴加盐酸酸化的BaCl2溶液,若不产生白色沉淀,则表明已洗涤完全
(3)浸取液温度上升,溶液中c(H+)增大,促进固体中Ca2+浸出
4.(2014·江苏化学,16)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”)。
解析
(1)酸浸时粉煤灰中Al2O3与H2SO4反应生成可溶性Al2(SO4)3,SiO2不与H2SO4反应,过滤,滤渣Ⅰ是SiO2。
(2)加CaCO3调节pH,CaCO3与H+反应生成Ca2+,Ca2+遇SO
生成CaSO4沉淀(滤渣Ⅱ)。
若溶液pH偏高,即碱性偏强,则部分Al3+生成沉淀Al(OH)3而导致溶液中铝元素的含量降低。
其反应可以理解为:
反应物有Al2(SO4)3、CaCO3,CaCO3在SO
溶液中发生沉淀转化:
CaCO3+SO
CaSO4+CO
,生成的CO
与Al3+发生水解相互促进反应生成Al(OH)3和CO2,则生成物有Al(OH)3、CaSO4、CO2,配平即可。
(3)溶液中的SO
具有较强的还原性,易被氧化生成SO
从而导致完全分解放出的SO2量小于吸收的SO2量。
碱式硫酸铝溶液吸收SO2,可以理解为2OH-+SO2===SO
+H2O,相当于碱式硫酸铝转化为Al2(SO4)3和Al2(SO3)3,加热又促进了Al2(SO3)3的水解(SO
与Al3+水解相互促进)放出SO2,进而又转化为碱式硫酸铝,但在加热的过程中由于部分SO
被氧化成SO
留在溶液,代替了碱式硫酸铝中OH-,所以使碱式硫酸铝中x不断增大,则c(OH-)减小,pH减小。
答案
(1)Al2O3+3H2SO4===Al2(SO4)3+3H2O SiO2
(2)CaSO4 3CaCO3+2Al3++3SO
+3H2O===2Al(OH)3+3CaSO4+3CO2↑
(3)溶液中的部分SO
被氧化成SO
减小
5.(2013·江苏化学,16)氧化镁在医药、建筑等行业应用广泛。
硫酸镁还原热解制备高纯氧化镁是一种新的探索。
以菱镁矿(主要成分为MgCO3,含少量FeCO3)为原料制备高纯氧化镁的实验流程如下:
(1)MgCO3与稀硫酸反应的离子方程式为__________________________________________________
__________________________________________________。
(2)加入H2O2氧化时,发生反应的化学方程式为
___________________________________________________。
(3)滤渣2的成分是________(填化学式)。
(4)煅烧过程存在以下反应:
2MgSO4+C
2MgO+2SO2↑+CO2↑
MgSO4+C
MgO+SO2↑+CO↑
MgSO4+3C
MgO+S↑+3CO↑
利用下图装置对煅烧产生的气体进行分步吸收或收集。
①D中收集的气体是________(填化学式)。
②B中盛放的溶液可以是________(填字母)。
a.NaOH溶液b.Na2CO3溶液
c.稀硝酸d.KMnO4溶液
③A中得到的淡黄色固体能与热的NaOH溶液反应,产物中元素的最高价态为
+4,写出该反应的离子方程式:
_______________________________________________________。
解析
(1)MgCO3微溶于水写离子方程式时不能拆成离子形式,硫酸是强酸能拆成离子形式。
(2)由于菱镁矿中含有FeCO3,所以溶液中存在FeSO4,要除去杂质Fe2+可先将其氧化成Fe3+,再调节pH除去,因此H2O2是氧化剂,发生反应:
2FeSO4+H2O2+H2SO4===Fe2(SO4)3+2H2O。
(3)用氨水调节pH=4除去Fe3+,滤渣2为Fe(OH)3。
(4)题目中要求利用图中装置进行气体的分步吸收或收集。
煅烧后存在四种气体:
S、SO2、CO2和CO。
由③可知A中得淡黄色固体,即S,B吸收SO2,C吸收CO2,D中收集CO。
B吸收SO2但不吸收CO2,可选用KMnO4溶液,注意不能用NaOH溶液或Na2CO3溶液,因为它们吸收SO2的同时也吸收CO2,题目要求是分步吸收。
③中发生S与热的NaOH溶液反应,产生+4价硫的化合物即Na2SO3,说明另外有硫元素的化合价降低,即有-2价硫的化合物生成,其离子方程式为:
3S+6OH-
2S2-+SO
+3H2O。
答案
(1)MgCO3+2H+===Mg2++CO2↑+H2O
(2)2FeSO4+H2O2+H2SO4===Fe2(SO4)3+2H2O
(3)Fe(OH)3
(4)①CO ②d ③3S+6OH-
2S2-+SO
+3H2O
备考策略
对“元素化合物及其转化”的专题复习,要重视以化学反应原理为指导,理解掌握元素化合物的性质及应用;要认识有效实现物质转化的原理和方法,掌握真实而有意义的应用情境中分析问题的方法,整体理解“流程”所给予的信息,弄清流程中每一步的原理和目的,明确其中发生的反应和反应前后物质的组成,并结合已有知识准确获取并解释相关图形中的题示信息;要充分关注物质的转化过程中反应条件的控制;要不断提高学生获取和加工题给信息的能力和化学语言的表达能力。
[考点精要]
1.原料预处理的5种常用方法
看方法
想目的
研磨
减小固体的颗粒度,增大固体与液体或气体间的接触面积,加快反应速率
水浸
与水接触反应或溶解
酸浸
与酸接触反应或溶解,使可溶性金属离子进入溶液,不溶物通过过滤除去
灼烧
除去可燃性杂质或使原料初步转化,如从海带中提取碘时的灼烧就是为了除去可燃性杂质
煅烧
改变结构,使一些物质能溶解,并使一些杂质在高温下氧化、分解,如煅烧高岭土
2.制备过程中控制反应条件的6种方法
看方法
想目的
调节溶液的pH
常用于使某些金属离子形成氢氧化物沉淀
控制温度
根据需要升温或降温,改变反应速率或使平衡向需要的方向移动
控制压强
改变速率,影响平衡
使用合适的催化剂
改变反应速率,控制达到平衡所需要的时间
趁热过滤
防止某物质降温时析出
冰水洗涤
洗去晶体表面的杂质离子,并减少晶体在洗涤过程中的溶解损耗
[注意] 调节pH所需的物质一般应满足两点:
①能与H+反应,使溶液pH变大;
②不引入新杂质。
例如若要除去Cu2+中混有的Fe3+,可加入CuO、Cu(OH)2或Cu2(OH)2CO3等物质来调节溶液的pH,不可加入NaOH溶液、氨水等。
3.把握物质提纯的“6种”常用方法
看目的
选方法
除去可溶性杂质
水溶法
除去碱性杂质
酸溶法
除去酸性杂质
碱溶法
除去还原性或氧化性杂质
氧化还原法
除去受热易分解或易挥发的杂质
加热灼烧法
除去酸性Cu2+溶液中的Fe3+等
调pH法
4.正确选择物质分离的“6种”常用方法
看目的
选方法
分离难溶物质和易溶物,根据特殊需要采用趁热过滤或者抽滤等方法
过滤
(热滤或抽滤)
利用溶质在互不相溶的溶剂里的溶解度不同提取分离物质,如用CCl4或苯萃取溴水中的溴
萃取和分液
提取溶解度随温度变化不大的溶质,如NaCl
蒸发结晶
提取溶解度随温度变化较大的溶质,易水解的溶质或结晶水合物。
如KNO3、FeCl3、CuCl2、CuSO4·5H2O、FeSO4·7H2O等
冷却结晶
分离沸点不同且互溶的液体混合物,如分离乙醇和甘油
蒸馏与分馏
利用气体易液化的特点分离气体,如合成氨工业采用冷却法分离氨气与氮气、氢气
冷却法
5.工艺流程中重要物质的确定
(1)循环物质的确定
(2)副产品的判断
(3)滤渣、滤液成分的确定
要考虑样品中原料和杂质的成分在每一步骤中与每一种试剂反应的情况:
①反应过程中哪些物质(离子)消失了;
②所加试剂是否过量或离子间发生化学反应,又产生了哪些新离子,要考虑这些离子间是否会发生反应。
[考法指导]
工艺流程与物质的制备
【考法训练1】(2017·苏锡常镇二模)软锰矿的主要成分是MnO2,还含有少量重金属化合物等杂质。
黄铁矿的主要成分是FeS2,还含有硅、铝的氧化物等杂质。
工业上采用同槽酸浸工艺制备碳酸锰并回收硫酸铵,其主要流程如下:
(1)为了提高锰元素的浸出率,在“浸取”时可采取的措施有:
①适当升高温度;②搅拌;③________等。
(2)“氧化”中加入MnO2发生反应的离子方程式为_________________________________________________________
_________________________________________________________。
(3)“滤渣2”中主要成分的化学式为________。
(4)“除重金属”时使用(NH4)2S而不使用Na2S的原因是
_________________________________________________________。
(5)“50℃碳化”得到碳酸锰,反应的化学方程式为
_________________________________________________________。
(6)生成的碳酸锰产品需经充分洗涤,检验产品完全洗净的方法是_________________________________________________________
_________________________________________________________。
解析
(1)为了提高锰元素的浸出率还可以适当增加浸取的时间或采用更高一点浓度的硫酸及将矿石充分粉碎等措施。
(2)氧化的目的是将Fe2+氧化为Fe3+,便于在后面调节溶液pH时将它除去,反应的离子方程式见答案。
(3)滤渣3是除去的重金属,滤渣2除了Fe(OH)3沉淀外,还有Al(OH)3沉淀。
(4)因为本工艺除了制备碳酸锰还要回收硫酸铵,故如果用Na2S,则回收到的硫酸铵的量减少。
(5)由图示可知反应物是MnSO4和NH4HCO3,生成物有CO2、(NH4)2SO4和MnCO3,反应的化学方程式见答案。
(6)检验产品是否洗净可通过检验是否残留(NH4)2SO4,即取最后一次洗涤滤液,加入盐酸酸化的BaCl2溶液,若无沉淀,则已洗净。
答案
(1)适当增大硫酸浓度(或将矿石研成粉末或延长浸泡时间等)
(2)MnO2+2Fe2++4H+===2Fe3++Mn2++2H2O
(3)Fe(OH)3、Al(OH)3
(4)Na2S会增大回收的(NH4)2SO4中Na+含量
(5)MnSO4+2NH4HCO3
(NH4)2SO4+MnCO3↓+CO2↑+H2O
(6)取最后一次洗涤滤液,加入盐酸酸化的BaCl2溶液,若无沉淀,则已洗净
【考法训练2】(2017·南京盐城连云港二模)ZnSO4可用于制造锌钡白、印染媒染剂等。
用锌白矿(主要成分为ZnO,还含有Fe2O3、CuO、SiO2等杂质)制备ZnSO4·7H2O的流程如下:
相关金属离子生成氢氧化物沉淀的pH(开始沉淀的pH按金属离子浓度为1.0mol·L-1计算)如下表表示。
金属离子
开始沉淀的pH
沉淀完全的pH
Fe3+
1.1
3.2
Fe2+
5.8
8.8
Zn2+
6.4
8.0
(1)“滤渣1”的主要成分为________(填化学式)。
“酸浸”过程中,提高锌元素浸出率的措施有:
适当提高酸的浓度、________(填一种)。
(2)“置换”过程中,加入适量的锌粉,除与溶液中的Fe3+、H+反应外,另一主要反应的化学方程式为___________________________________________。
(3)“氧化”一步中,发生反应的离子方程式为____________________
_____________________________________________________________。
溶液pH控制在(3.2,6.4)之间的目的是___________________________
_____________________________________________________________。
(4)“母液”中含有的盐类物质有________(填化学式)。
解析
(1)锌白矿中的ZnO、Fe2O3和CuO均溶于硫酸,只有SiO2不溶于硫酸,故滤渣1是SiO2。
酸浸时为提高锌元素浸出率可采用将锌白矿充分粉碎、或适当加热及酸浸时充分搅拌等措施。
(2)置换时锌可与H+、Fe3+和Cu2+反应,则另一主要的化学方程式见答案。
(3)氧化时主要将Fe2+氧化为Fe3+,便于在后面调pH时将它除去,离子方程式见答案。
溶液pH控制在(3.2,6.4)之间的目的是使Fe3+沉淀完全,而Zn2+不沉淀。
答案
(1)SiO2 粉碎锌白矿(或充分搅拌浆料、适当加热等)
(2)Zn+CuSO4===Cu+ZnSO4
(3)3Fe2++MnO
+7ZnO+9H+===3Fe(OH)3+MnO2+7Zn
- 配套讲稿:
如PPT文件的首页显示word图标,表示该PPT已包含配套word讲稿。双击word图标可打开word文档。
- 特殊限制:
部分文档作品中含有的国旗、国徽等图片,仅作为作品整体效果示例展示,禁止商用。设计者仅对作品中独创性部分享有著作权。
- 关 键 词:
- 版高考化学江苏版二轮专题复习配套文档专题四 化学工艺流程题型研究 Word版含答案 高考 化学 江苏 二轮 专题 复习 配套 文档 工艺流程 题型 研究 Word 答案