2025屆高三高考化學二輪復習+題型突破53　化學流程題中的實驗問題分析含答案

2025屆高三高考化學二輪復習題型突破53化學流程題中的實驗問題分析1.(2023·浙江6月選考)某研究小組用鋁土礦為原料制備絮凝劑聚合氯化鋁{[Al2(OH)aClb]m,a=1~5}按如下流程開展實驗。已知:①鋁土礦主要成分為Al2O3,含少量Fe2O3和SiO2。用NaOH溶液溶解鋁土礦過程中SiO2轉(zhuǎn)變?yōu)殡y溶性的鋁硅酸鹽。②[Al2(OH)aClb]m的絮凝效果可用鹽基度衡量,鹽基度=aa+b,請回答:(1)步驟Ⅰ所得濾液中主要溶質(zhì)的化學式是。

(2)下列說法不正確的是。

A.步驟Ⅰ,反應須在密閉耐高壓容器中進行,以實現(xiàn)所需反應溫度B.步驟Ⅱ,濾液濃度較大時通入過量CO2有利于減少Al(OH)3沉淀中的雜質(zhì)C.步驟Ⅲ,為減少Al(OH)3吸附的雜質(zhì),洗滌時需對漏斗中的沉淀充分攪拌D.步驟中控制Al(OH)3和AlCl3的投料比可控制產(chǎn)品鹽基度(3)步驟Ⅴ采用如圖所示的蒸汽浴加熱,儀器A的名稱是;

步驟Ⅴ不宜用酒精燈直接加熱的原因是

。

2.(2024·上海卷)精鹽中含有SO42?、K+、Ca2+、Mg2+等雜質(zhì)離子,已知:KCl和NaCl的溶解度如圖所示:(1)步驟①中BaCl2要稍過量,請描述檢驗BaCl2是否過量的方法:

。

(2)若加BaCl2后不先過濾就加氫氧化鈉和碳酸鈉,會導致。

A.SO4B.消耗更多NaOHC.Ba2+不能完全去除D.消耗更多Na2CO3(3)過濾操作中需要的玻璃儀器除燒杯和玻璃棒外,還需要。

A.分液漏斗 B.漏斗C.容量瓶 D.蒸發(fā)皿(4)步驟④中用稀鹽酸調(diào)節(jié)pH至3~4,除去的離子有。

(5)“一系列操作”是指。

A.蒸發(fā)至晶膜形成后,趁熱過濾B.蒸發(fā)至晶膜形成后,冷卻結(jié)晶C.蒸發(fā)至大量晶體析出后,趁熱過濾D.蒸發(fā)至大量晶體析出后,冷卻結(jié)晶(6)請用離子方程式表示加入鹽酸后發(fā)生的反應

。

(7)另有兩種方案進行精鹽提純。方案2:向粗鹽水中加入石灰乳[主要成分為Ca(OH)2]除去Mg2+再通入含NH3、CO2的工業(yè)廢氣除去Ca2+;方案3:向粗鹽水中加入石灰乳除去Mg2+,再加入碳酸鈉溶液除去Ca2+。相比于方案3,方案2的優(yōu)點是

。

(8)已知粗鹽水中MgCl2含量為0.38g·L-1,CaCl2含量為1.11g·L-1,現(xiàn)用方案3提純10L該粗鹽水,求需要加入石灰乳(視為CaO)和碳酸鈉的物質(zhì)的量。

考情分析:化工流程中的實驗問題是高考的熱點問題,主要來源于化工生產(chǎn)實際,考查對元素及其化合物掌握情況。考查角度:(1)化學實驗基本操作;(2)物質(zhì)的分離與提純;(3)定量計算等。1.化工生產(chǎn)過程中分離、提純、除雜化工生產(chǎn)過程中分離、提純、除雜等環(huán)節(jié),與高中化學基本實驗的原理緊密聯(lián)系,包括蒸發(fā)濃縮、冷卻結(jié)晶、過濾、洗滌、干燥,或蒸餾、萃取、分液等基本實驗操作及原理,并要熟悉所用到的相關(guān)儀器。2.化工流程中的操作目的及分析(1)加入某一物質(zhì)的目的,一般可從洗滌、除雜、溶解、沉淀等方面考慮。(2)反應前后通入某一氣體的目的,一般可從排除氣體、提供反應物等方面考慮。(3)酸(堿)浸的目的,一般可從某些元素從礦物中溶解出來方面考慮。(4)物質(zhì)洗滌(水洗、有機物洗)的目的,一般可從洗去雜質(zhì)離子和減少損耗方面考慮。(5)趁熱過濾的目的,一般可從“過濾”和“趁熱”兩個方面考慮。(6)控制溫度的目的,一般可從反應速率、平衡移動、溶解度、穩(wěn)定性、揮發(fā)、升華等方面考慮。(7)控制pH的目的,一般可從酸、堿性對反應的影響方面考慮。1.(2024·浙江杭州高三二模)過氧化鈣(CaO2)微溶于水,堿性條件下較穩(wěn)定,可作為醫(yī)用防腐劑和消毒劑,也可作為改良劑為農(nóng)業(yè)、園藝和生物技術(shù)應用提供氧氣。以下是一種實驗室制備較高純度過氧化鈣的流程圖:CaCO3CaO2·8H2OCaO2(1)步驟Ⅰ需要量取8.0mL鹽酸,所用的儀器是。

A.10mL量筒 B.50mL量筒C.25mL堿式滴定管 D.10mL燒杯(2)下列說法正確的是。

A.步驟Ⅰ中應使用過量的鹽酸,以提高碳酸鈣的利用率B.步驟Ⅱ中的煮沸操作的主要目的是加快反應速率C.步驟Ⅲ中的混合操作,應將氯化鈣溶液滴入氨水-雙氧水混合液中D.步驟Ⅴ中可用冰水洗滌(3)寫出步驟Ⅲ發(fā)生反應的化學方程式

,

步驟Ⅲ采用冰水浴可提高產(chǎn)率,其原因有(回答兩點)

。

(4)準確稱取0.72g產(chǎn)品配成250.00mL溶液。取25.00mL溶液,加入5mL6mol·L-1醋酸溶液和2~3滴0.1mol·L-1MnSO4溶液,用0.02mol·L-1KMnO4標準溶液滴定至淺紅色,半分鐘不褪色;平行測定3次,消耗KMnO4標準溶液的平均值為17.60mL。①MnSO4溶液的作用是

。

②CaO2的純度為。

2.(2024·溫州第三次測試)CeO2是優(yōu)良的催化劑和水處理劑,工業(yè)上利用難溶于水的固體陰離子交換樹脂(可表示為R+OH-),采用離子交換法制備超細CeO2,流程如下:已知:Ksp[Ce(OH)3]=1.5×10-20。Ⅰ.合成均勻的納米Ce(OH)3膠體在圖1裝置中加入60mL0.02mol·L-1Ce(NO3)3(純度99%以上)溶液,水浴加熱下分批加入稍過量的陰離子交換樹脂,攪拌,反應結(jié)束后,過濾,得Ce(OH)3膠體。實驗中隨著樹脂的加入,測得剛開始pH值上升較快,pH值達到8.0附近后,上升開始變得極度緩慢,pH值達到9.0附近后,又開始有較明顯小幅上升。(1)圖1中攪拌器的作用為。

(2)下列說法正確的是。

A.步驟②,所得濾渣的主要成分為Ce(OH)3B.步驟①,總反應為3R+OH-+3NO3?+Ce3+3RC.步驟①,當pH=8.0時,交換反應基本完成D.步驟①,水浴溫度過高,離子交換速度過快,可能導致所得膠粒不均勻Ⅱ.Ce(OH)3碎粉焙燒(3)步驟⑤在圖2高溫懸浮煅燒爐中進行。寫出該焙燒反應方程式:;

若煅燒爐下方通入預熱空氣的流速過小,帶來的后果是:。

Ⅲ.實驗并計算陰離子交換樹脂用量本次制備CeO2實驗中,交換樹脂最佳加入量為反應所需用量的1.2倍。采用以下滴定法測定單位質(zhì)量樹脂所能交換的陰離子的量。已知:Ag2CrO4為磚紅色沉淀。實驗過程中,溶液體積變化忽略不計。(4)從下列選項中選擇最佳操作并排序:稱取陰離子交換樹脂2.000g→a→()→()→()→()→重復滴定2~3次→計算a.加入80.00mL0.1mol·L-1鹽酸浸泡,蓋上瓶塞并充分搖勻,靜置、過濾b.向浸泡液中加NaHCO3調(diào)pH,同時稀釋至100mLc.向浸泡液中加稀硝酸調(diào)pH,同時稀釋至100mLd.用移液管移取25.00mL稀釋后的浸泡液于錐形瓶中e.用移液管移取25.00mL0.1mol·L-1AgNO3溶液于錐形瓶中f.滴加2~3滴Na2CrO4溶液g.用稀釋后的浸泡液滴定h.用0.1mol·L-1AgNO3溶液滴定(5)滴定過程中調(diào)pH的目的是;

滴定中平均消耗滴定管中溶液15.00mL。則本次制備CeO2實驗中交換樹脂的最佳加入量為g。

①審信息:題目中一般會告訴若干條信息,這些信息一定會應用在解題中。②看步驟:明確實驗設計中有哪些步驟。③判原理:找出實現(xiàn)實驗目的的原理。④找作用:判斷各個裝置在實驗中的作用。⑤關(guān)注量:在計算時要關(guān)注題目中有哪些已知量,要計算哪些量。參考答案題型突破5化學流程題中的實驗問題分析真題導航1.(1)Na[Al(OH)4](2)BC(3)蒸發(fā)皿酒精燈直接加熱溫度較高且受熱不均勻,會導致[Al2(OH)aClb]m水解,造成產(chǎn)品純度降低解析鋁土礦主要成分為Al2O3,含少量Fe2O3和SiO2,向鋁土礦中加氫氧化鈉溶液,得到難溶性鋁硅酸鹽、四羥基合鋁酸鈉,氧化鐵不與氫氧化鈉溶液反應,過濾,濾液中主要含四羥基合鋁酸鈉,向四羥基合鋁酸鈉溶液中通入二氧化碳,過濾,得到氫氧化鋁沉淀,分為兩份,一份加入鹽酸得到氯化鋁,將兩份混合得到聚合氯化鋁溶液,加熱得到聚合氯化鋁固體。(1)根據(jù)題中信息步驟Ⅰ所得濾液中主要溶質(zhì)的化學式是Na[Al(OH)4];(2)A.步驟Ⅰ,反應所需溫度高于100℃,因此反應須在密閉耐高壓容器中進行,以實現(xiàn)所需反應溫度,故A正確;B.步驟Ⅱ,濾液濃度較大時通入過量CO2生成氫氧化鋁和大量碳酸氫鈉,NaHCO3的溶解度較小而析出雜質(zhì)增多降低了Al(OH)3沉淀的純度,故B錯誤;C.步驟Ⅲ,洗滌時不能對漏斗中的沉淀充分攪拌,故C錯誤;D.[Al2(OH)aClb]m中a、b可通過控制Al(OH)3和AlCl3的投料比來控制產(chǎn)品鹽基度,故D正確。(3)步驟Ⅴ采用如圖所示的蒸汽浴加熱,根據(jù)圖中信息得到儀器A的名稱是蒸發(fā)皿;酒精燈直接加熱溫度較高且受熱不均勻,會導致[Al2(OH)aClb]m水解,造成產(chǎn)品純度降低,而用蒸汽浴加熱,受熱均勻,得到的產(chǎn)品鹽基度均勻。2.(1)靜置后取適量上層清液于試管中,加入幾滴稀硫酸,若產(chǎn)生白色沉淀,則BaCl2過量(2)AD(3)B(4)OH-、CO(5)C(6)H++OH-H2O,CO32?+2H+CO2↑+H2O(7)有害氣體資源化利用產(chǎn)生氮肥,減少了有害氣體的排放(8)n(CaO)=0.04mol,n(Na2CO3)=0.14mol解析(1)根據(jù)溶液中所含離子種類知,可通過檢驗Ba2+來檢驗BaCl2,所選用試劑可為稀硫酸,若加入稀硫酸后有白色沉淀生成,則BaCl2過量。(2)由題圖知,加入BaCl2溶液后會生成BaSO4沉淀,若不過濾直接加入NaOH和Na2CO3,則BaSO4會轉(zhuǎn)化成BaCO3沉淀,SO42?重新進入溶液,消耗更多的CO32?,A、D正確。(3)過濾需要的玻璃儀器有燒杯、玻璃棒和漏斗,故B正確。(4)由流程圖可知,滴加稀鹽酸前濾液中主要含有K+、Na+、Cl-、OH-、CO32?,OH-、CO32?均可與加入的稀鹽酸反應,分別生成H2O與CO2而被除去。(5)由流程圖及上述分析可知,“一系列操作”的目的是分離KCl與NaCl,結(jié)合題給溶解度曲線可知,NaCl的溶解度隨溫度變化較小,KCl的溶解度隨溫度變化較大,故可加熱至有大量晶體析出后趁熱過濾,以得到精鹽,C正確。(6)加入HCl后OH-、CO32?發(fā)生反應,根據(jù)元素守恒和電荷守恒配平。(7)方案2中,通入含NH3、CO2的廢氣后發(fā)生反應的化學方程式為CaCl2+2NH3+H2O+CO2CaCO3↓+2NH4Cl,工業(yè)廢氣轉(zhuǎn)化為氮肥,實現(xiàn)了工業(yè)廢氣的資源化利用,減少了有害氣體的排放。(8)由題意可知,10L粗鹽水中含有3.8gMgCl2(0.04mol)、11.1gCaCl2(0.1mol),加入CaO后發(fā)生反應:CaO+H2O+Mg2+Mg(OH)2+Ca2+,則除去MgCl2需消耗0.04molCaO,同時引入0.04molCa2+,根據(jù)關(guān)系式:Ca2+~C模擬預測1.(1)A(2)CD(3)CaCl2+H2O2+2NH3+8H2OCaO2·8H2O↓+2NH4Cl生成CaO2·8H2O沉淀的反應是放熱反應,降低溫度可以提高產(chǎn)率;CaO2·8H2O受熱易分解(4)①MnSO4能起催化劑的作用,使反應速率加快②88%解析(1)在實驗室量取液體時,因為量程太大,會使區(qū)分度增大,而加大誤差,量程太小,需量取多次,也會加大誤差,采用就近原則,比量取的液體體積大,且最接近的,所以選取10mL量筒,故選A。(2)A項,題給流程可知,氯化鈣溶液要加入氨水營造堿性環(huán)境,步驟Ⅰ中不能使用過量的鹽酸,A錯誤;B項,步驟Ⅱ中的煮沸操作的主要目的是除去溶液中過量的HCl,B錯誤;C項,過氧化鈣(CaO2)微溶于水,堿性條件下較穩(wěn)定,步驟Ⅲ中的混合操作,應將氯化鈣溶液滴入氨水-雙氧水混合液中,保證溶液始終為堿性,C正確;D項,過氧化鈣(CaO2)微溶于水,溫度高時會分解,則步驟Ⅴ中可用冰水洗滌,D正確;故選CD。(3)濃氯化鈣溶液與過氧化氫溶液和氨氣反應生成CaO2·8H2O沉淀和氯化銨,反應的化學方程式為CaCl2+H2O2+2NH3+8H2OCaO2·8H2O↓+2NH4Cl;步驟Ⅲ采用冰水浴可提高產(chǎn)率,其原因有:生成CaO2·8H2O沉淀的反應是放熱反應,降低溫度可以提高產(chǎn)率;CaO2·8H2O受熱易分解。(4)①酸性條件下,CaO2和醋酸反應后生成H2O2,H2O2溶液與高錳酸鉀溶液發(fā)生氧化還原反應時,MnSO4能起催化劑的作用,使反應速率加快;②酸性條件下,CaO2和醋酸反應后生成H2O2,用0.02mol·L-1KMnO4標準溶液滴定H2O2溶液,離子方程式為2MnO4?+5H2O2+6H+2Mn2++5O2↑+8H2O,則n(CaO2)=n(H2O2)=2.5n(KMnO4)=2.5×0.02mol·L-1×0.0176L×25025=0.0088mol,CaO272g·mo2.Ⅰ.(1)攪拌,使固液充分接觸反應(2)BDⅡ.(3)4Ce(OH)3+O24CeO2+6H2O焙燒粉末不能懸浮于空中充分分散、充分焙燒Ⅲ.(4)bdfh(5)防止CrO4解析Ⅰ.(1)攪拌器的作用為攪拌,使固液充分接觸反應;(2)A.Ce(OH)3膠體可以通過濾紙,不能通過過濾得到Ce(OH)3沉淀,故A錯誤;B.Ce(NO3)3在陰離子交換樹脂中40℃水浴加熱得到Ce(OH)3膠體,離子方程式為3R+OH-+3NO3?+Ce3+3R+NO3?+Ce(OH)3,故B正確;C.實驗中隨著樹脂的加入,測得剛開始pH值上升較快,pH值達到8.0附近后,上升開始變得極度緩慢,pH值達到9.0附近后,又開始有較明顯小幅上升,說明當pH=8.0時,交換反應還沒有完成,故C錯誤;D.升高溫度離子交換速率會增大,若步驟①中水浴溫度過高,離子交換速度過快