2018高考必考題型-工藝流程專(zhuān)題

1、 2018高考專(zhuān)題工藝流程綜合題型探究河南省淮陽(yáng)縣第一高級(jí)中學(xué) 高三復(fù)習(xí)部 【備考策略】在全國(guó)近幾年的高考中，主要考查物質(zhì)的制備和提純的工藝流程，其中涉及元素及其化合物的性質(zhì)、離子反應(yīng)、氧化還原反應(yīng)、電池反應(yīng)等。在2018年的備考中，應(yīng)關(guān)注元素化合物知識(shí)與生產(chǎn)、生活的聯(lián)系，善于從基本概念和反應(yīng)原理的角度分析流程圖試題中的元素化合物知識(shí)。解答這類(lèi)試題要注意循環(huán)經(jīng)濟(jì)、原子經(jīng)濟(jì)、節(jié)能環(huán)保等要求?！究记榉治觥磕攴菰囶}知識(shí)點(diǎn)分值2013第27題電極反應(yīng)式、化學(xué)方程式、電池總反應(yīng)式的書(shū)寫(xiě)，物質(zhì)的回收，環(huán)境保護(hù)15分2015第27題化學(xué)方程式的書(shū)寫(xiě)，加快浸出速率的措施，物質(zhì)的分離提純，電子式的書(shū)寫(xiě)15分20

2、16第26題物質(zhì)的制備、實(shí)驗(yàn)基本操作、鹽類(lèi)水解、實(shí)驗(yàn)方案的設(shè)計(jì)與評(píng)價(jià)、元素及其化合物的性質(zhì)14分2017第27題反應(yīng)速率，離子、化學(xué)方程式，沉淀溶解平衡，計(jì)算14分化學(xué)工藝流程題的解題要領(lǐng)解題時(shí)首先要粗讀試題，盡量弄懂流程圖。要明確流程圖中箭頭方向和代表的含義。流程圖中箭頭進(jìn)入的是反應(yīng)物(投料)，箭頭出去的是生成物(產(chǎn)物、副產(chǎn)物)，返回的箭頭一般是“循環(huán)利用”的物質(zhì)。圖中一般會(huì)出現(xiàn)超綱知識(shí)，要讀懂流程圖以外的文字描述、表格信息、后續(xù)設(shè)問(wèn)中的提示性信息，并在下一步分析和解題中隨時(shí)進(jìn)行聯(lián)系和調(diào)用。所以一定要關(guān)注題目的每一個(gè)字眼，但不必將每一個(gè)物質(zhì)都推出，問(wèn)什么推什么。其次要帶著問(wèn)題去精心研究某一步

3、或某一個(gè)物質(zhì)。在答題時(shí)應(yīng)注意前后問(wèn)題往往沒(méi)有連帶效應(yīng)，即前一問(wèn)不能回答沒(méi)關(guān)系，不影響后面回答問(wèn)題。遇到做不出來(lái)的問(wèn)題要及時(shí)放棄，以免影響其他問(wèn)題的作答。最后，作答時(shí)一定要看清所提問(wèn)題，不能答非所問(wèn)，注意語(yǔ)言表達(dá)的科學(xué)性。 1. 常見(jiàn)的化工術(shù)語(yǔ)關(guān)鍵詞釋 義研磨、霧化將塊狀或顆粒狀的物質(zhì)磨成粉末或?qū)⒁后w霧化，增大反應(yīng)物接觸面積，以加快反應(yīng)速率或使反應(yīng)更充分灼燒(煅燒)使固體在高溫下分解或改變結(jié)構(gòu)、使雜質(zhì)高溫氧化、分解等。如煅燒石灰石、高嶺土、硫鐵礦浸取向固體中加入適當(dāng)溶劑或溶液，使其中可溶性的物質(zhì)溶解，包括水浸取、酸溶、堿溶、醇溶等浸出率固體溶解后，離子在溶液中的含量的多少酸浸在酸性溶液中使可溶性

4、金屬離子進(jìn)入溶液，不溶物通過(guò)過(guò)濾除去的過(guò)程水浸與水接觸反應(yīng)或溶解過(guò)濾固體與液體的分離滴定定量測(cè)定，可用于某種未知濃度物質(zhì)的物質(zhì)的量濃度的測(cè)定蒸發(fā)結(jié)晶蒸發(fā)溶劑，使溶液由不飽和變?yōu)轱柡停^續(xù)蒸發(fā)，過(guò)剩的溶質(zhì)就會(huì)呈晶體析出蒸發(fā)濃縮蒸發(fā)除去部分溶劑，提高溶液的濃度水洗用水洗去可溶性雜質(zhì)，類(lèi)似的還有酸洗、醇洗等酸作用溶解、去氧化物(膜)、抑制某些金屬離子的水解、除去雜質(zhì)離子等堿作用去油污，去鋁片氧化膜，溶解鋁、二氧化硅，調(diào)節(jié)pH、促進(jìn)水解(沉淀) 2. 常見(jiàn)的操作與答題常見(jiàn)的操作答題要考慮的角度加過(guò)量試劑使反應(yīng)完全進(jìn)行(或增大轉(zhuǎn)化率、產(chǎn)率)等加氧化劑氧化某物質(zhì)，生成目標(biāo)產(chǎn)物或除去某些離子判斷能否加其他物

5、質(zhì)要考慮是否引入雜質(zhì)(或影響產(chǎn)物的純度)等分離、提純過(guò)濾、蒸發(fā)、萃取、分液、蒸餾等常規(guī)操作；從溶液中得到晶體的方法：蒸發(fā)濃縮冷卻結(jié)晶過(guò)濾(洗滌、干燥)提高原子利用率綠色化學(xué)(物質(zhì)的循環(huán)利用、廢物處理、原子利用率、能量的充分利用)在空氣中或在其他氣體中進(jìn)行的反應(yīng)或操作要考慮O2、H2O、CO2或其他氣體是否參與反應(yīng)或能否達(dá)到隔絕空氣，防氧化、水解、潮解等目的判斷沉淀是否洗滌干凈取最后洗滌液少量，檢驗(yàn)其中是否還有某種離子存在等控制溶液的pH調(diào)節(jié)溶液的酸堿性，抑制水解(或使其中某些金屬離子形成氫氧化物沉淀)“酸作用”還可除去氧化物(膜)“堿作用”還可除去油污，除去鋁片氧化膜，溶解鋁、二氧化硅等特定的

6、氧化還原反應(yīng)需要的酸性條件(或堿性條件)控制溫度(常用水浴、冰浴或油浴 )防止副反應(yīng)的發(fā)生使化學(xué)平衡移動(dòng)；控制化學(xué)反應(yīng)的方向控制固體的溶解與結(jié)晶(如趁熱過(guò)濾能防止某物質(zhì)降溫時(shí)析出)控制反應(yīng)速率；使催化劑達(dá)到最大活性升溫：促進(jìn)溶液中的氣體逸出，使某物質(zhì)達(dá)到沸點(diǎn)揮發(fā)加熱煮沸：促進(jìn)水解，聚沉后利于過(guò)濾分離趁熱過(guò)濾：減少因降溫而析出的溶質(zhì)的量降溫：防止物質(zhì)高溫分解或揮發(fā)；降溫(或減壓)可以減少能源成本，降低對(duì)設(shè)備的要求洗滌晶體水洗：通常是為了除去晶體表面水溶性的雜質(zhì)“冰水洗滌”：能洗去晶體表面的雜質(zhì)離子，且防止晶體在洗滌過(guò)程中的溶解損耗用特定有機(jī)試劑清洗晶體：洗去晶體表面的雜質(zhì)，降低晶體的溶解度、有利

7、于析出，減少損耗等洗滌沉淀方法：往漏斗中加入蒸餾水至浸沒(méi)沉淀，待水自然流下后，重復(fù)以上操作23次表面處理用水洗除去表面可溶性雜質(zhì)，金屬晶體可用機(jī)械法(打磨)或化學(xué)法除去表面氧化物、提高光潔度等如何確定有關(guān)工藝流程中的重要物質(zhì)?【問(wèn)題引出】化工生產(chǎn)技術(shù)的“工藝流程題”已成為高考的新亮點(diǎn)和主流題型，其中“循環(huán)物質(zhì)、副產(chǎn)品、濾渣和濾液”是?？贾R(shí)點(diǎn)，具有一定的難度和區(qū)分度。1(1) 解題策略解題步驟 解題策略首尾呼應(yīng)、找出主線1. 對(duì)照原料和產(chǎn)品，確定核心反應(yīng)和核心輔料2. 依核心反應(yīng)，明確流程主線、支線和除雜任務(wù)分段剖析、明析細(xì)節(jié)3. 以核心輔助原料為準(zhǔn)，把流程劃分為原料預(yù)處理、核心反應(yīng)和產(chǎn)品分離

8、提純?nèi)齻€(gè)階段4. 依箭頭指向，分析每一環(huán)節(jié)中物質(zhì)流入和流出的意義、控制反應(yīng)條件的作用，融通對(duì)流程的整體分析5. 某些暫時(shí)琢磨不透的環(huán)節(jié)，可“跳過(guò)去”而“難得糊涂”，如有必要，可“順藤摸瓜”或帶著問(wèn)題回頭來(lái)進(jìn)行有針對(duì)性的分析 由易到難、破解答案6. 先易后難：先回答與工藝流程非密切相關(guān)的問(wèn)題，確保易拿的分?jǐn)?shù)先拿，增強(qiáng)答題信心7. 變換角度：從基本理論、綠色化學(xué)觀點(diǎn)、經(jīng)濟(jì)角度、安全生產(chǎn)等多角度答題8. 對(duì)棘手問(wèn)題：不忘嘗試從題給信息中尋找答案 (2) 物質(zhì)判斷：主線主產(chǎn)品，副線副產(chǎn)品，回頭為循環(huán)。2. 循環(huán)物質(zhì)的確定3. 副產(chǎn)品的判斷4. 濾渣、濾液成分的確定要考慮樣品中原料和雜質(zhì)中的每一種成分在

9、每一步與每一種試劑的反應(yīng)情況：(1) 哪些物質(zhì)(離子)消失了。(2) 所加試劑是否過(guò)量或離子間發(fā)生化學(xué)反應(yīng)又產(chǎn)生了哪些新離子；再考慮這些離子間是否會(huì)發(fā)生反應(yīng)。(3) 去除主產(chǎn)品和副產(chǎn)品，原料中的相關(guān)成分存在于何處。1(2013·新課標(biāo)卷)鋰離子電池的應(yīng)用很廣，其正極材料可再生利用。某鋰離子電池正極材料有鈷酸鋰(LiCoO2)，導(dǎo)電劑乙炔黑和鋁箔等。充電時(shí)，該鋰離子電池負(fù)極發(fā)生的反應(yīng)為6C+xLi+xe-LixC6?，F(xiàn)欲利用以下工藝流程回收正極材料中的某些金屬資源(部分條件未給出)?；卮鹣铝袉?wèn)題：(1) LiCoO2中，Co元素的化合價(jià)為。(2) 寫(xiě)出“正極堿浸”中發(fā)生反應(yīng)的離子方程式

10、： 。(3) “酸浸”一般在80 下進(jìn)行，寫(xiě)出該步驟中發(fā)生的所有氧化還原反應(yīng)的化學(xué)方程式：可用鹽酸代替H2SO4和H2O2的混合液，但缺點(diǎn)是 (4) 寫(xiě)出“沉鈷”過(guò)程中發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式： (5) 充放電過(guò)程中發(fā)生LiCoO2與Li1-xCoO2之間的轉(zhuǎn)化，寫(xiě)出放電時(shí)電池反應(yīng)方程式： (6) 上述工藝中“放電處理”有利于鋰在正極的回收，其原因是 在整個(gè)回收工藝中，可回收的金屬化合物有(填化學(xué)式)。答案(1) +3 (2) 2Al+2OH-+2H2O2Al+3H2(3) 2LiCoO2+3H2SO4+H2O2Li2SO4+2CoSO4+O2+4H2O、2H2O22H2O+O2有氯氣生成，污染較

11、大(4) CoSO4+2NH4HCO3CoCO3+(NH4)2SO4+CO2+H2O(5) Li1-xCoO2+LixC6LiCoO2+6C(6) Li+從負(fù)極中脫出，經(jīng)由電解質(zhì)向正極移動(dòng)并進(jìn)入正極材料中Al(OH)3、CoCO3、Li2SO4解析(1) 根據(jù)化合物化合價(jià)代數(shù)和為0，LiCoO2中Co元素的化合價(jià)為+3價(jià)。(2) 電池正極材料，有鈷酸鋰(LiCoO2)，導(dǎo)電劑乙炔黑和鋁箔等，“正極堿浸”即是鋁和氫氧化鈉溶液反應(yīng)：2Al+2OH-+2H2O2Al+3H2。(3) 鋰離子電池正極材料中的鈷酸鋰(LiCoO2)，導(dǎo)電劑乙炔黑和鋁箔經(jīng)過(guò)堿浸后剩余LiCoO2，結(jié)合流程圖中后面生成的是L

12、i2SO4、CoSO4，“酸浸”發(fā)生的氧化還原反應(yīng)的化學(xué)方程式為2LiCoO2+3H2SO4+H2O2Li2SO4+2CoSO4+O2+4H2O、2H2O22H2O+O2；若用鹽酸代替H2SO4和H2O2的混合液，氯離子被氧化會(huì)有氯氣生成，污染較大。(4) 用NH4HCO3沉淀CoSO4生成CoCO3，結(jié)合質(zhì)量守恒寫(xiě)出反應(yīng)的化學(xué)方程式：CoSO4+2NH4HCO3CoCO3+(NH4)2SO4+CO2+H2O。(5) 由LiCoO2轉(zhuǎn)化成Li1-xCoO2得到電子，電極反應(yīng)式為L(zhǎng)ixC6-xe-6C+xLi+，正極是Li1-xCoO2得電子轉(zhuǎn)化成LiCoO2，總的電池反應(yīng)方程式+LixC6Li

13、CoO2+6C。(6) 放電時(shí)Li+從負(fù)極中脫出，經(jīng)由電解質(zhì)向正極移動(dòng)并進(jìn)入正極材料中，有利于鋰在正極的回收。在整個(gè)回收工藝中，可回收的金屬化合物有Al(OH)3、CoCO3、Li2SO4。2(2015·新課標(biāo)卷)硼及其化合物在工業(yè)上有許多用途。以鐵硼礦(主要成分為Mg2B2O5·H2O和Fe3O4，還有少量Fe2O3、FeO、CaO、Al2O3和SiO2等)為原料制備硼酸(H3BO3)的工藝流程如下：回答下列問(wèn)題：(1) 寫(xiě)出Mg2B2O5·H2O與硫酸反應(yīng)的化學(xué)方程式： 。為提高浸出速率，除適當(dāng)增加硫酸濃度外，還可采取的措施有(寫(xiě)出兩條)。(2) 利用的磁性，

14、可將其從“浸渣”中分離。“浸渣”中還剩余的物質(zhì)是 (填化學(xué)式)。(3) “凈化除雜”需先加H2O2溶液，作用是；然后再調(diào)節(jié)溶液的pH約為5，目的是。(4) “粗硼酸”中的主要雜質(zhì)是(填名稱(chēng))。(5) 以硼酸為原料可制得硼氫化鈉(NaBH4)，它是有機(jī)合成中的重要還原劑，其電子式為。(6) 單質(zhì)硼可用于生成具有優(yōu)良抗沖擊性能的硼鋼。以硼酸和金屬鎂為原料可制備單質(zhì)硼，用 化學(xué)方程式表示制備過(guò)程： 。答案(1) Mg2B2O5·H2O+2H2SO42MgSO4+2H3BO3粉碎鐵硼礦、充分?jǐn)嚢?、適當(dāng)升高溫度等(任寫(xiě)兩條)(2) Fe3O4SiO2和CaSO4(3) 氧化溶液中的Fe2+使溶

15、液中的Al3+和Fe3+變成Al(OH)3、Fe(OH)3沉淀，然后除去(4) (七水)硫酸鎂(5) Na+ (6) 2H3BO3B2O3+3H2O、B2O3+3Mg3MgO+2B解析(1) 根據(jù)題干信息可知硼酸難溶于水，Mg2B2O5·H2O與硫酸反應(yīng)的化學(xué)方程式為Mg2B2O5·H2O+2H2SO42MgSO4+2H3BO3；提高浸出速率常用的方法有：適當(dāng)提高酸的濃度、粉碎鐵硼礦、充分?jǐn)嚢?、適當(dāng)升高溫度等。(2) 常見(jiàn)的有磁性的物質(zhì)有Fe3O4；“浸渣”中還剩余的是不溶于硫酸的SiO2和微溶于水的硫鈣。(3) 結(jié)合流程圖，酸浸后溶液中的離子主要有Mg2+、Fe2+、Al

16、3+、Fe3+，能夠和H2O2溶液反應(yīng)的是Fe2+，加入H2O2溶液的作用是氧化溶液中的Fe2+；再調(diào)節(jié)溶液的pH約為5，目的是除去溶液中的Al3+和Fe3+。(4) “粗硼酸”中的主要雜質(zhì)是未除去的鎂形成的(七水)硫酸鎂。(5) 硼氫化鈉(NaBH4)是離子化合物，電子式為Na+。(6) H3BO3不穩(wěn)定，分解生成B2O3和H2O，B2O3和Mg反應(yīng)生成MgO和B?！究碱}分析】化學(xué)工藝流程和物質(zhì)的制備典題演示1(2015·河南焦作一模)高錳酸鉀是錳的重要化合物和常用的氧化劑。以下是工業(yè)上用軟錳礦(主要成分MnO2)制備高錳酸鉀的流程圖。(1) KMnO4稀溶液是一種常用的消毒劑。其

17、消毒機(jī)理與下列(填字母)物質(zhì)相似。A. 75%酒精B. 雙氧水 C. 苯酚D. 84消毒液(NaClO溶液)(2) 軟錳礦粉碎的目的是。寫(xiě)出MnO2、KOH的熔融混合物中通入空氣時(shí)發(fā)生的主要反應(yīng)的化學(xué)方程式： 。(3) 該生產(chǎn)中需要純凈的CO2氣體。若實(shí)驗(yàn)室要直接制備出純凈的CO2，所需試劑最好選擇(填字母)。a. 石灰石 b. 稀鹽酸c. 稀硫酸d. 純堿所需氣體發(fā)生裝置是(填字母)。(4) 上述流程中反應(yīng)：向K2MnO4溶液中通入CO2以制備KMnO4，該反應(yīng)中的還原劑是。(5) 上述流程中可以循環(huán)使用的物質(zhì)有Ca(OH)2、CO2、和(填化學(xué)式)。(6) 若不考慮物質(zhì)循環(huán)與制備過(guò)程中的損

18、失，則每1 mol MnO2可制得mol KMnO4。答案(1) BD(2) 增大反應(yīng)物接觸面積，加快反應(yīng)速率，使反應(yīng)物反應(yīng)完全2MnO2+4KOH+O22K2MnO4+2H2O(3) cdA(4) K2MnO4(5) KOHMnO2(6) 0.67解析(1) KMnO4有強(qiáng)氧化性，利用其強(qiáng)氧化性殺菌消毒，消毒原理與NaClO溶液、雙氧水一樣，苯酚、75%酒精消毒的原理是使病毒的成分蛋白質(zhì)發(fā)生變性進(jìn)行消毒。(2) 軟錳礦粉碎的目的是增大反應(yīng)物接觸面積，加快反應(yīng)速率，使反應(yīng)物反應(yīng)完全；MnO2、KOH的熔融混合物中通入空氣，反應(yīng)生成K2MnO4，反應(yīng)的化學(xué)方程式為2MnO2+4KOH+O22K2

19、MnO4+2H2O。(3) HCl有揮發(fā)性，會(huì)導(dǎo)致CO2不純，因此酸最好選擇稀硫酸，碳酸鈣與稀硫酸反應(yīng)生成的CaSO4在水中的溶解性很小，反應(yīng)過(guò)程中沉積在石灰石表面，會(huì)阻止反應(yīng)的繼續(xù)進(jìn)行，所以所需試劑最好為稀硫酸和純堿。稀硫酸與純堿是液體與固體發(fā)生反應(yīng)，不能選用裝置B，由于純堿溶于水，也不能使用啟普發(fā)生器，只有A裝置符合氣體發(fā)生裝置的要求。(4) 向K2MnO4溶液中通入CO2制備KMnO4發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式為3K2MnO4+2CO22KMnO4+2K2CO3+MnO2，K2MnO4中一部分Mn元素由+6價(jià)升高到+7價(jià)，另一部分Mn元素由+6價(jià)降低到+4價(jià)，電子只在Mn元素之間轉(zhuǎn)移，K2Mn

20、O4既是氧化劑又是還原劑。(5) 由轉(zhuǎn)化關(guān)系圖知，除Ca(OH)2、二氧化碳外，K2MnO4溶液中通入CO2以制備KMnO4生成的MnO2及最后由母液加入Ca(OH)2生成的KOH，會(huì)在MnO2、KOH熔融制備K2MnO4中被循環(huán)利用。(6) 若不考慮物質(zhì)循環(huán)與制備過(guò)程中的損失，1 mol MnO2可制得1 mol K2MnO4，由方程式可知，3K2MnO4+2CO22KMnO4+2K2CO3+MnO2，1 mol K2MnO4可以制備 mol KMnO4，在上述條件下，1 mol MnO2可制得 mol KMnO4。變式訓(xùn)練1(2015·江西師大附中、鷹潭一中聯(lián)考)Na2S2O3&

21、#183;5H2O可作為高效脫氯劑，工業(yè)上用硫鐵礦(FeS2) 為原料制備該物質(zhì)的流程如下：硫鐵礦氣體A溶液C溶液DNa2S2O3·5H2O已知：氣體A可以使品紅溶液褪色，與硫化氫(H2S) 混合能獲得單質(zhì)硫。pH約為11的條件下，單質(zhì)硫與亞硫酸鹽可以共熱生成硫代硫酸鹽?；卮鹣铝袉?wèn)題：(1) 沸騰爐中將粉碎的硫鐵礦用空氣吹動(dòng)使之達(dá)到“沸騰”狀態(tài)，其目的是 。(2) 吸收塔中的原料B可以選用(填字母) 。A. NaCl溶液B. Na2CO3溶液C. Na2SO4溶液(3) 某小組同學(xué)用右圖裝置模擬制備N(xiāo)a2S2O3的過(guò)程(加熱裝置已略去) 。A中使用70%的硫酸比用98%的濃硫酸反應(yīng)速

22、率快，其原因是；裝置B的作用是。C中制備N(xiāo)a2S2O3發(fā)生的連續(xù)反應(yīng)有Na2S+H2O+SO2Na2SO3+H2S、和Na2SO3+SNa2S2O3。(4) 工程師設(shè)計(jì)了從硫鐵礦獲得單質(zhì)硫的工藝，將粉碎的硫鐵礦用過(guò)量的稀鹽酸浸取，得到單質(zhì)硫和硫化氫氣體，該反應(yīng)的化學(xué)方程式為。答案(1) 使固體與氣體充分接觸，加快反應(yīng)速率(2) B(3) 該反應(yīng)的實(shí)質(zhì)是H+與S反應(yīng)，70%的硫酸中含水較多，c(H+)和c(S)都較大，生成SO2速率更快防止倒吸2H2S+SO23S+2H2O(4) FeS2+2HClFeCl2+H2S+S解析(1) 將硫鐵礦進(jìn)行粉碎的目的在于增大接觸面積，使固體與氣體充分接觸，從

23、而加快反應(yīng)速率。(2) 根據(jù)提示信息“pH約為11的條件下，單質(zhì)硫與亞硫酸鹽可以共熱生成硫代硫酸鹽”可知，使用原料B的目的在于吸收SO2，故原料B應(yīng)是堿性溶液，NaCl、Na2SO4溶液呈中性，Na2CO3溶液呈堿性。(3) 該反應(yīng)的實(shí)質(zhì)是H+與S反應(yīng)，70%的硫酸中含水較多，c(H+)和c(S)都較大，生成SO2速率更快；裝置B為安全瓶，作用是防止倒吸。在制備N(xiāo)a2S2O3發(fā)生的連續(xù)反應(yīng)中，第一步利用Na2S與SO2反應(yīng)生成Na2SO3和H2S，第二步利用H2S與SO2反應(yīng)得到單質(zhì)硫，第三步利用單質(zhì)硫與亞硫酸鈉化合生成產(chǎn)物Na2S2O3，故第二步反應(yīng)的化學(xué)方程式為2H2S+SO23S+2H2

24、O。(4) 硫鐵礦和過(guò)量的稀鹽酸反應(yīng)得到單質(zhì)硫和硫化氫，故反應(yīng)的化學(xué)方程式為FeS2+2HClFeCl2+H2S+S?；瘜W(xué)工藝流程與實(shí)驗(yàn)技術(shù)典題演示2(2015·江西贛州模擬)高鐵酸鉀(K2FeO4)具有很強(qiáng)的氧化性，是一種新型的高效水處理劑。(1) 高鐵酸鉀具有強(qiáng)氧化性的原因是。(2) 高鐵酸鉀是一種理想的水處理劑，其處理水的原理為，。(3) 制備K2FeO4可以采用干式氧化法或濕式氧化法。干式氧化法的初始反應(yīng)是2FeSO4+6Na2O22Na2FeO4+2Na2O+2Na2SO4+O2，該反應(yīng)中每生成2 mol Na2FeO4時(shí)轉(zhuǎn)移電子mol。1 濕式氧化法的流程如下圖：上述流程

25、中制備N(xiāo)a2FeO4的化學(xué)方程式是 (4) 高鐵電池是正在研制中的可充電電池，右圖為該電池和常用的高能堿性電池的放電曲線，由此可得出的高鐵電池的優(yōu)點(diǎn)有 、 。答案(1) 其中的鐵元素為+6價(jià)，易得電子(2) 高鐵酸鉀有強(qiáng)氧化性，能殺菌消毒產(chǎn)生的Fe(OH)3膠體有吸附性，有絮凝作用(3) 102Fe(NO3)3+3NaClO+10NaOH2Na2FeO4+3NaCl+6NaNO3+5H2O(4) 放電時(shí)間長(zhǎng)工作電壓穩(wěn)定解析(1) 高鐵酸鉀中的鐵是+6價(jià)，處于高價(jià)態(tài)，具有強(qiáng)氧化性。(2) 高鐵酸鉀具有強(qiáng)氧化性，還原產(chǎn)物鐵離子水解生成氫氧化鐵膠體有吸附性，有絮凝作用。(3) 由反應(yīng)方程式2FeSO

26、4+6Na2O22Na2FeO4+2Na2O+2Na2SO4+O2可知，6 mol Na2O2中12 mol的-1價(jià)的氧，有2 mol變?yōu)?價(jià)，還有10 mol變?yōu)?2價(jià)，而鐵是+2價(jià)變?yōu)?6價(jià)，所以每生成2 mol Na2FeO4時(shí)轉(zhuǎn)移電子10 mol。Fe(NO3)3被NaClO氧化成Na2FeO4，反應(yīng)方程式為2Fe(NO3)3+3NaClO+10NaOH2Na2FeO4+3NaCl+6NaNO3+5H2O。(4) 由圖中高鐵電池和常用的高能堿性電池的放電曲線，可以得出高鐵電池具有放電時(shí)間長(zhǎng)、工作電壓穩(wěn)定等優(yōu)點(diǎn)。變式訓(xùn)練2氯化亞銅(CuCl)是白色粉末，微溶于水，不溶于乙醇，在空氣中會(huì)被

27、迅速氧化成綠色堿式鹽。從酸性電鍍廢液(主要含Cu2+、Fe3+)中制備氯化亞銅的工藝流程圖如下：已知：金屬離子濃度為1 mol·L-1時(shí)，F(xiàn)e(OH)3開(kāi)始沉淀和沉淀完全的pH分別為1.4和3.0，Cu(OH)2開(kāi)始沉淀和沉淀完全的pH分別為4.2和6.7。金屬離子含量、CuCl產(chǎn)率與混合液pH的關(guān)系如右圖。請(qǐng)回答下列問(wèn)題：(1) 酸浸時(shí)發(fā)生反應(yīng)的離子方程式是；析出CuCl晶體時(shí)的最佳pH在左右。(2) 鐵粉、氯化鈉、硫酸銅在溶液中反應(yīng)生成CuCl的離子方程式為。(3) 析出的CuCl晶體要立即用無(wú)水乙醇洗滌，在真空干燥機(jī)內(nèi)于70 干燥2 h、冷卻、密封包裝。70 真空干燥、密封包裝

28、的目的是。(4) 產(chǎn)品濾出時(shí)所得濾液的主要成分是，若想從濾液中獲取FeSO4·7H2O晶體，我們還需要知道的是。(5) 若將鐵粉換成亞硫酸鈉也可得到氯化亞銅，試寫(xiě)出該反應(yīng)的化學(xué)方程式：。為提高CuCl的產(chǎn)率，常在該反應(yīng)體系中加入稀堿溶液，調(diào)節(jié)pH至3.5，這樣做的目的是  。答案(1) Cu(OH)2+2H+Cu2+2H2O3(2) 2Cu2+2Cl-+Fe2CuCl+Fe2+(3) 加快乙醇和水的蒸發(fā)，防止CuCl被空氣氧化(4) Na2SO4和FeSO4不同溫度下硫酸鈉和硫酸亞鐵的溶解度(5) 2CuSO4+Na2SO3+2NaCl+H2O2CuCl+2Na2SO4+H

29、2SO4OH-中和了反應(yīng)中的H+，有利于反應(yīng)向右進(jìn)行，提高CuCl的產(chǎn)率，但當(dāng)OH-濃度過(guò)大時(shí)，Cu+能與OH-結(jié)合，生成氫氧化亞銅，從而降低了CuCl的產(chǎn)率解析(1) 電鍍液中加入堿得到Fe(OH)3和Cu(OH)2沉淀，酸浸且控制溶液的pH4時(shí)，Cu(OH)2溶解，即Cu(OH)2+2H+Cu2+2H2O。從圖中可以看出當(dāng)pH=3時(shí)，CuCl的產(chǎn)率最大，故析出CuCl時(shí)pH最好控制在3左右。(2) 根據(jù)氧化還原反應(yīng)中轉(zhuǎn)移電子數(shù)目相等可寫(xiě)出該反應(yīng)的離子方程式：2Cu2+2Cl-+Fe2CuCl+Fe2+。(3) 在70 真空干燥便于加快乙醇和水的蒸發(fā)，密封包裝是防止CuCl被空氣氧化。(4)

30、 結(jié)合題中流程可確定所得濾液的主要成分是Na2SO4和FeSO4，要從濾液中得到FeSO4·7H2O晶體，需知道不同溫度下Na2SO4和FeSO4的溶解度，便于控制溫度使FeSO4·7H2O晶體析出。 2018歷年模擬強(qiáng)化卷精選1. (2015·河南鄭州質(zhì)檢)利用生產(chǎn)磷銨(NH4)3PO4排放的廢渣磷灰石Ca3(PO4)2制取硫酸并聯(lián)產(chǎn)水泥的工藝流程如下：(1) 操作a的名稱(chēng) ，實(shí)驗(yàn)室中進(jìn)行此操作時(shí)用到的玻璃儀器有 。(2) 在實(shí)驗(yàn)室中操作b包括 、冷卻結(jié)晶。(3) 干燥機(jī)中發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式為 。(4) 水泥常用作建筑材料，是利用了水泥的 性質(zhì)。(5) SO2

31、的催化氧化反應(yīng)為2SO2(g)+O2(g)2SO3(g)。實(shí)驗(yàn)測(cè)得壓強(qiáng)及溫度對(duì)SO2轉(zhuǎn)化率的影響如下表(原料氣各成分的體積分?jǐn)?shù)為SO2：7%、O2：11%、N2：82%)。壓強(qiáng)/MPa轉(zhuǎn)化率/%溫度/0.10.511040099.299.699.799.950093.596.997.899.360073.785.889.594.4實(shí)際生產(chǎn)中，SO2的催化氧化反應(yīng)是在常壓、400500 條件下進(jìn)行。采用常壓的主要原因是 ；該反應(yīng)化學(xué)平衡常數(shù)大小關(guān)系：Ksp(400 )(填“>”、“<”或“=”)Ksp(500 )。催化氧化時(shí)使用熱交換器的原因是 。(6) 制硫酸所產(chǎn)生的尾氣除了含有N

32、2、O2外，還含有SO2、微量的SO3和酸霧。下列能用于測(cè)定硫酸尾氣中SO2含量的試劑組是 (填字母)。a. NaOH溶液、酚酞試液b. Na2CO3溶液、酚酞試液c. 碘水、淀粉溶液d. KMnO4溶液、稀硫酸2. (2015·河北邯鄲質(zhì)檢)工業(yè)上利用電解污泥(主要含有Fe2O3、CuO、Cr2O3及部分難溶雜質(zhì)) 回收銅和鉻等金屬，回收流程如下：已知部分物質(zhì)沉淀的pH及CaSO4的溶解度曲線如下：Fe3+Cu2+Cr3+開(kāi)始沉淀的pH2.14.74.3完全沉淀的pH3.26.7a(1) 在浸出過(guò)程中除了生成Fe2(SO4)3、Cr2(SO4)3外，主要還有 。(2) 在除鐵操作中

33、，需要除去Fe3+和CaSO4，請(qǐng)完成相關(guān)操作：加入石灰乳調(diào)節(jié)pH范圍為 ；將濁液加熱到80 ， 。(3) 寫(xiě)出還原步驟中加入NaHSO3生成Cu2O固體的離子方程式：，此步驟中加入NaHSO3得到Cu2O的產(chǎn)率為95%，若NaHSO3過(guò)量，除了浪費(fèi)試劑外，還會(huì)出現(xiàn)的問(wèn)題是 。3. (2015·河北五校聯(lián)考)將海水淡化與濃海水資源化結(jié)合起來(lái)是綜合利用海水的重要途徑之一。一般是先將海水淡化獲得淡水，再?gòu)氖Ｓ嗟臐夂Ｋ型ㄟ^(guò)一系列工藝提取其他產(chǎn)品?；卮鹣铝袉?wèn)題：(1) 下列改進(jìn)和優(yōu)化海水綜合利用工藝的設(shè)想和做法可行的是 (填序號(hào))。用混凝法獲取淡水提高部分產(chǎn)品的質(zhì)量?jī)?yōu)化提取產(chǎn)品的品種改進(jìn)鉀

34、、溴、鎂的提取工藝(2) 采用“空氣吹出法”從濃海水中吹出Br2， 并用純堿吸收。堿吸收溴的主要反應(yīng)是3Br2+6Na2CO3+3H2O5NaBr+NaBrO3+6NaHCO3，吸收1 mol Br2時(shí)，轉(zhuǎn)移的電子數(shù)為 mol。(3) 海水提鎂的一段工藝流程如下：濃海水的主要成分如下：離子Na+Mg2+Cl-S濃度/g·L-163.728.8144.646.4該工藝過(guò)程中，脫硫階段主要反應(yīng)的離子方程式為 ，產(chǎn)品2的化學(xué)式為 ，1 L濃海水最多可得到產(chǎn)品2的質(zhì)量為 g。(4) 采用石墨陽(yáng)極、不銹鋼陰極電解熔融的氯化鎂，發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式為 ；電解時(shí)，若有少量水存在會(huì)造成產(chǎn)品鎂的消耗，

35、寫(xiě)出有關(guān)反應(yīng)的化學(xué)方程式：。4. (2015·河北冀中中學(xué)月考)氯化鐵是常見(jiàn)的水處理劑，無(wú)水FeCl3的熔點(diǎn)為555 K、沸點(diǎn)為588 K。工業(yè)上制備無(wú)水FeCl3的一種工藝如下：(1) 取0.5 mL三氯化鐵溶液滴入50 mL沸水中，再煮沸片刻得紅褐色透明膠體，該過(guò)程可用離子方程式表示為 。(2) 已知六水合氯化鐵在水中的溶解度如下：溫度/01020305080100溶解度(g/100 g H2O)74.481.991.8106.8315.1525.8535.7從FeCl3溶液中獲得FeCl3·6H2O的方法是 。(3) 室溫時(shí)在FeCl3溶液中滴加NaOH溶液，當(dāng)溶液p

36、H為2.7時(shí)，F(xiàn)e3+開(kāi)始沉淀；當(dāng)溶液pH為4時(shí)，c(Fe3+)= mol·L-1(已知：KspFe(OH)3=1.1×10-36)。(4) 吸收劑X是 ；吸收塔中吸收劑X的作用是 。(5) FeCl3的質(zhì)量分?jǐn)?shù)通?？捎玫饬糠y(cè)定：稱(chēng)取m g無(wú)水氯化鐵樣品，溶于稀鹽酸，再轉(zhuǎn)移到100 mL容量瓶中，用蒸餾水定容；取出10.00 mL，加入稍過(guò)量的KI溶液，充分反應(yīng)后，用淀粉作指示劑并用c mol·L-1 Na2S2O3溶液滴定(I2+2S22I-+S4)，共用去V mL。則樣品中氯化鐵的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為 。5. (2015·山西晉商四校聯(lián)考)焦亞硫酸鈉(Na2

37、S2O5)常用作食品漂白劑。其制備工藝流程如下：已知：反應(yīng)包含2NaHSO3Na2S2O5+H2O等多步反應(yīng)。(1) 反應(yīng)的化學(xué)方程式為 ，反應(yīng)所得副產(chǎn)物的用途是 (填一項(xiàng)即可)。(2) 硫黃燃燒前先加熱成液態(tài)并通過(guò)噴嘴噴入焚硫爐中，目的是 ，在上述工藝流程中可循環(huán)使用的物質(zhì)是 。(3) 反應(yīng)中需控制參加反應(yīng)的氣體與固體的物質(zhì)的量之比接近 ，若氣體量不足，則會(huì)導(dǎo)致 。(4) Na2S2O5與稀硫酸反應(yīng)放出SO2，其離子方程式為 。6. (2015·唐山一模)對(duì)工業(yè)廢水和生活污水進(jìn)行處理是防止水體污染的主要措施。(1) 水的凈化和軟化的區(qū)別是 。(2) 在實(shí)驗(yàn)室中過(guò)濾操作需要用到的玻璃

38、儀器有 。下列試劑能夠用來(lái)對(duì)自來(lái)水進(jìn)行殺菌消毒，且不會(huì)造成二次污染的是 (填字母)。a. 福爾馬林b. 漂白粉c. 臭氧d. 氯氣(3) Na2FeO4是一種新型水處理劑，工業(yè)上可用FeSO4制備N(xiāo)a2FeO4，其工藝流程如下：工業(yè)上常用硫酸亞鐵作混凝劑除去天然水中含有的懸浮物和膠體， 為了達(dá)到更好的效果， 要將待處理水的pH調(diào)到9左右， 再加入綠礬。請(qǐng)解釋這一做法的原因： (用必要的離子方程式和文字描述)。假設(shè)每步反應(yīng)均是完全的，若制取3 mol Na2FeO4，需要NaClO固體g。寫(xiě)出第一步在酸性環(huán)境下加入H2O2反應(yīng)的離子方程式： 。(4) 石灰純堿法是常用的硬水軟化方法，已知25 時(shí)

39、Ksp(CaCO3)=2.8×10-9，現(xiàn)將等體積的Ca(OH)2溶液與Na2CO3溶液混合(假設(shè)溶液體積具有加和性)，若Na2CO3溶液的濃度為5.6×10-5 mol·L-1，則生成沉淀所需Ca(OH)2溶液的最小濃度為 。7. 下面是利用工業(yè)冶煉硫酸銅(含有Fe2+、As、Ca2+等雜質(zhì))提純制備電鍍硫酸銅的生產(chǎn)流程。已知：Fe3+、Cu2+開(kāi)始沉淀的pH分別2.7、5.4，完全沉淀的pH分別為3.7、6.4。KspCu(OH)2=2×10-20(1) 溶解操作中需要配制含銅64 g·L-1的硫酸銅溶液100 L，需要稱(chēng)量冶煉級(jí)硫酸銅的質(zhì)

40、量至少為 kg。(2) 氧化步驟中發(fā)生反應(yīng)的離子方程式為 ，As +H2O2+H+H3AsO4H3AsO4+Fe3+FeAsO4+3H+(3) 若要檢驗(yàn)調(diào)節(jié)pH后溶液中的Fe3+是否除盡，方法是 ；氧化后需要將溶液進(jìn)行稀釋?zhuān)♂尯蟮娜芤褐秀~離子濃度最大不能超過(guò) mol·L-1(4) 固體的主要成分除 FeAsO4外還有 ，操作為 。(5) 利用以上電鍍級(jí)硫酸銅作為電解質(zhì)溶液，電解粗銅(含鐵、銀雜質(zhì))制備純銅，寫(xiě)出陽(yáng)極發(fā)生的電極反應(yīng)式：。8. NiSO4·6H2O是一種綠色易溶于水的晶體，廣泛用于化學(xué)鍍鎳、生產(chǎn)電池等?？梢噪婂儚U渣(除含鎳外，還含有Cu、Zn、Fe、Cr等雜質(zhì)

41、)為原料獲得。工藝流程如下：(1) 用稀硫酸溶解廢渣時(shí)，為了提高浸取率可采取的措施有 (任寫(xiě)一點(diǎn))。(2) 向?yàn)V液中滴入適量的Na2S溶液， 目的是除去Zn2+， 寫(xiě)出除去Zn2+的離子方程式： 。(3) 上述流程中濾液的主要成分是 。(4) 確定步驟四中Na2CO3溶液足量，碳酸鎳已完全沉淀的簡(jiǎn)單實(shí)驗(yàn)方法是 。(5) 操作的實(shí)驗(yàn)步驟依次為(實(shí)驗(yàn)中可選用的試劑：6 mol·L-1 H2SO4溶液、蒸餾水、pH試紙)： ； ；蒸發(fā)濃縮、冷卻結(jié)晶，過(guò)濾得NiSO4·6H2O晶體；用少量乙醇洗滌NiSO4·6H2O晶體并晾干。9(2015·河北衡水中學(xué)五模)某

42、化學(xué)小組通過(guò)查閱資料，設(shè)計(jì)了如下圖所示的方法以含鎳廢催化劑為原料來(lái)制備N(xiāo)iSO4·7H2O。已知某化工廠的含鎳廢催化劑主要含有Ni，還含有Al(31%)、Fe(1.3%)的單質(zhì)及氧化物，其他不溶雜質(zhì)(3.3%)。部分陽(yáng)離子以氫氧化物形式沉淀時(shí)的pH如下：沉淀物開(kāi)始沉淀時(shí)的pH完全沉淀時(shí)的pHAl(OH)33.85.2Fe(OH)32.73.2Fe(OH)27.69.7Ni(OH)27.19.2(1) “堿浸”過(guò)程中發(fā)生反應(yīng)的離子方程式是 。(2) “酸浸”時(shí)所加入的酸是(填化學(xué)式)。(3) 加入H2O2時(shí)發(fā)生反應(yīng)的離子方程式為。(4) 操作b為調(diào)節(jié)溶液的pH，你認(rèn)為pH的調(diào)控范圍是。

43、(5) 產(chǎn)品晶體中有時(shí)會(huì)混有少量綠礬(FeSO4·7H2O)，其原因可能是 (寫(xiě)出一點(diǎn)即可)。(6) NiSO4·7H2O可用于制備鎳氫電池(NiMH)，鎳氫電池目前已經(jīng)成為混合動(dòng)力汽車(chē)的一種主要電池類(lèi)型，NiMH中的M表示儲(chǔ)氫金屬或合金。該電池在充電過(guò)程中總反應(yīng)的化學(xué)方程式是Ni(OH)2+MNiOOH+MH，則NiMH電池放電過(guò)程中，正極的電極反應(yīng)式為 。10(2015·江西重點(diǎn)學(xué)校協(xié)助體九校聯(lián)考)重鉻酸鉀是工業(yè)生產(chǎn)和實(shí)驗(yàn)室的重要氧化劑，工業(yè)上常用鉻鐵礦(主要成分為FeO·Cr2O3，雜質(zhì)為SiO2、Al2O3)為原料生產(chǎn)，實(shí)驗(yàn)室模擬工業(yè)法

44、用鉻鐵礦制K2Cr2O7的主要工藝如下圖。涉及的主要反應(yīng)是6(FeO·Cr2O3)+24NaOH+7KClO312Na2CrO4+3Fe2O3+7KCl+12H2O。(1) 堿浸前將鉻鐵礦粉碎的作用是。(2) 反應(yīng)器中除發(fā)生題中所給反應(yīng)外，請(qǐng)寫(xiě)出其他兩個(gè)化學(xué)方程式(要求兩個(gè)反應(yīng)中反應(yīng)物均不相同)：、。中調(diào)節(jié)pH=78所得濾渣為、。(3) 從平衡角度分析中酸化的原理： 。(4) 用簡(jiǎn)要的文字說(shuō)明操作加入KCl能得到K2Cr2O7晶體的原因： 。(5) 稱(chēng)取重鉻酸鉀試樣2.500 g配成250 mL溶液，取出25.00 mL于碘量瓶中，向其中加入10 mL 2 mol·L-1 H2SO4和足量碘化鉀(鉻的還原產(chǎn)物為Cr3+)，放于暗處5 min。然后加入100 mL水，加入3 mL淀粉指示劑，用0.120 0 mol·L-1 Na2S2O3標(biāo)準(zhǔn)溶液滴定(I2+2S22I-+S4)。判斷達(dá)到滴定