2017年度高考.化学《工艺规范流程》真命题及其专栏评论讲解.doc
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1、2017 年高考化学年高考化学工艺流程工艺流程试题汇编试题汇编1以工业生产硼砂所得废渣硼镁泥为原料制取 MgSO47H2O 的过程如图所示:硼镁泥的主要成分如下表:MgOSiO2FeO、Fe2O3CaOAl2O3B2O3 30%40%20%25%5%15%2%3%1%2%1%2% 回答下列问题: (1) “酸解”时应该加入的酸是_, “滤渣 1”中主要含有_(写化学式) 。 (2) “除杂”时加入次氯酸钙、氧化镁的作用分别是_、_。 (3)判断“除杂”基本完成的检验方法是_。 (4)分离滤渣 3 应趁热过滤的原因是_。 2 (13 分) TiCl4是由钛精矿(主要成分为 TiO2)制备钛(Ti
2、)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SiCl4TiCl4AlCl3FeCl3MgCl2 沸点/58136181(升华)3161412熔点/6925193304714 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)+2 Cl2(g)= TiCl4(g)+ O2(g) H1=+175.4 kJmol-12C(s)+O2(g)=2CO(g) H2=-220.9 kJmol-1 沸腾炉中加碳氯化生成 TiCl4(g)和 CO(g)的热
3、化学方程式:_。 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 H_0(填“” “”或“=”),判断依据:_。 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_。 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_。 3 (15 分) 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 FeOCr2O3,还含有硅、铝等杂质。制备流程如图所示:回答下列问题: (
4、1)步骤的主要反应为:FeOCr2O3+Na2CO3+NaNO3 Na2CrO4+ Fe2O3+CO2+ NaNO2 高温上述反应配平后 FeOCr2O3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.4
5、0 d.10 步骤的反应类型是_。 (5)某工厂用 m1 kg 铬铁矿粉(含 Cr2O3 40%)制备 K2Cr2O7,最 终得到产品 m2 kg,产率为_。 4 (14 分) 水泥是重要的建筑材料。水泥熟料的主要成分为 CaO、SiO2,并 含有一定量的铁、铝和镁等金属的氧化物。实验室测定水泥样品中钙含量的过程如图所示:回答下列问题: (1)在分解水泥样品过程中,以盐酸为溶剂,氯化铵为助溶剂,还需加入几滴硝酸。加入硝酸的 目的是_,还可使用_代替硝酸。 (2)沉淀 A 的主要成分是_,其不溶于强酸但可与一种弱酸反应,该反应的化学方程式为 _。 (3)加氨水过程中加热的目的是_。沉淀 B 的主
6、要成分为 _、_(填化学式) 。 (4)草酸钙沉淀经稀 H2SO4处理后,用 KMnO4标准溶液滴定,通过测定草酸的量可间接获知钙的含量,滴定反应为:+H+H2C2O4Mn2+CO2+H2O。实验中称取 0.400 g 水泥样品,滴定时消耗了4MnO0.0500 molL-1的 KMnO4溶液 36.00 mL,则该水泥样品中钙的质量分数为_。 5 (14 分)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,
7、当铁的净出率为 70%时,所采用的 实验条件为_。(2) “酸浸”后,钛主要以 TiOCl42-形式存在,写出 相应反应的离子方程式_。 (3)TiO2xH2O 沉淀与双氧水、氨水反应 40 min 所 得实验结果如下表所示: 分析 40 时 TiO2xH2O 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”中 c(Mg2+)=0.02 mol/L,加入双氧水和磷酸(设溶液体积增加 1 倍) ,使 Fe3+恰 好沉淀完全即溶液中 c(Fe3+)=110-5 mol/L,此时是否有 Mg3(PO4)2沉淀生成?_(列式 计算) 。
8、FePO4、Mg3(PO4)2的 Ksp分别为 1.310-22、1.010-24。 (6)写出“高温煅烧”中由 FePO4制备 LiFePO4的化学方程式 。 6 (14 分)某混合物浆液含有 Al(OH)3、MnO2和少量 Na2CrO4,。考虑到胶体的吸附作用使 Na2CrO4 不易完全被水浸出,某研究小组利用设计的电解分离装置(见图 2) ,使浆液分离成固体混合物和 含铬元素溶液,并回收利用。回答和中的问题。固体混合物的分离和利用(流程图中的部分分离操作和反应条件未标明) (1)反应所加试剂 NaOH 的电子式为_。BC 的反应条件为_,CAl 的制备 方法称为_。 (2)该小组探究反
9、应发生的条件。D 与浓盐酸混合,不加热,无变化,加热有 Cl2生成,当反应温度/3035404550 TiO2xH2O 转化率%9295979388停止后,固体有剩余,此时滴加硫酸,又产生 Cl2。由此判断影响该反应有效进行的因素有(填序 号)_。 a温度 bCl-的浓度 c溶液的酸度 (3)0.1 mol Cl2与焦炭、TiO2完全反应,生成一种还原性气体和一种易水解成 TiO2xH2O 的液态 化合物,放热 4.28 kJ,该反应的热化学方程式为_。 含铬元素溶液的分离和利用(4)用惰性电极电解时,能从浆液中分离出来的原因是_,分离后含铬元素的粒2 4CrO子是_;阴极室生成的物质为_(写
10、化学式) 。 7(6 分)为探究黑色固体 X(仅含两种元素)的组成和性质,设计并完成如下实验:请回答: (1)X 的化学式是_。 (2)固体甲与稀硫酸反应的离子方程式是_。 (3)加热条件下氨气被固体 X 氧化成一种气体单质,写出该反应的化学方程式_。8(15 分)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:NaClO 溶液在受热或酸性条件下易分解,如: 3NaClO2NaCl+NaClO3AgCl 可溶于氨水:AgCl+2NH3H2O Ag(NH3) 2+ Cl- +2H2O 常温时 N2H4H2O(水合肼)在碱性条件下能
11、还原 Ag(NH3) 2+ :4 Ag(NH3) 2+N2H4H2O4Ag+ N2+ 4+ 4NH3+H2O + 4NH(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”的滤渣进行洗涤,并_。 (4)若省略“过滤”,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 NH3H2O 反应外(该条件下 NaC
12、lO3与 NH3H2O 不反应),还因为 _。 (5)请设计从“过滤”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: 2 molL-1水合肼溶液,1 molL-1H2SO4 )。 9(12 分)碱式氯化铜是重要的无机杀菌剂。 (1)碱式氯化铜有多种制备方法 方法 1: 45 50时,向 CuCl 悬浊液中持续通入空气得到 Cu2 (OH)2 Cl23H2O, 该反应的化学 方程式为_。 方法 2: 先制得 CuCl2,再与石灰乳反应生成碱式氯化铜。Cu 与稀盐酸在持续通入空气的条件下反 应生成 CuCl2,Fe3+对该反应有催化作用,其催化原理如图所示。 M的化学式为_。(2
13、)碱式氯化铜有多种组成,可表示为 Cua(OH)bClcxH2O。 为测定某碱式氯化铜的组成, 进行下 列实验: 称取样品 1.1160 g,用少量稀 HNO3溶解后配成 100.00 mL 溶液 A; 取 25. 00 mL 溶液 A,加入足量 AgNO3溶液,得 AgCl 0. 1722 g;另取 25. 00 mL 溶液 A,调节 pH 4 5,用浓度为 0.08000 molL-1的 EDTA(Na2H2Y2H2O)标准溶液滴定 Cu2+ (离子方程式为 Cu2+ H2Y2-CuY2- +2H+),滴定至终点,消耗标准溶液 30.00 mL。通过计算确定该样品的化学式(写出计算过程)。
14、 10(12 分)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”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”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”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
15、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_。 11(14 分)砷(As)是一些工厂和矿山废水中的污染元素,使用吸附剂是去除水中砷的有效措 施之一。 (1)将硫酸锰、硝酸钇与氢氧化钠溶液按一定比例混合,搅拌使其充分反应,可获得一种砷的高效吸附剂 X,吸附剂 X 中含有 ,其原因是_。 2 3CO(2)H3AsO3和 H3AsO4水溶液中含砷的各物种的分布分数(平衡时某物种的浓度占各物种 浓度之和 的分数)与 pH 的关系分别如题 20 图- 1 和题 20 图- 2 所示。 以酚酞为指示剂(变色范围 pH 8.0 10.0),将 NaOH 溶液逐滴加入到 H
16、3AsO3溶液中,当溶液由无 色变为浅红色时停止滴加。该过程中主要反应的离子方程式为_。 H3AsO4第一步电离方程式 H3AsO4H2AsO4-+H+的电离常数为 Ka1,则 pKa1=_(p Ka1 = -lg Ka1 )。 (3)溶液的 pH 对吸附剂 X 表面所带电荷有影响。pH =7. 1 时, 吸附剂 X 表面不带电荷; pH 7.1 时带负电荷,pH 越高,表面所带负电荷越多;pH、 温度越高,CO 的物质的量越多(或 CO2的物质的量越少),说明 CO2生成 CO 的反应是吸热反应,所以H0。饱 和食盐水、FeCl2溶液、NaOH 溶液。MgCl2、AlCl3、FeCl3 。(
17、2)四氯化硅、136181 【解析】(1)生成 TiCl4和 CO 的反应方程式为 TiO22Cl22C=TiCl42CO,根据盖斯定律,两 式相加,得到 TiO2(g)+2Cl2(g)+2C(s)=TiCl4(g)+2CO(g) H=H1+H2=(-220.9 kJmol-1) +(+175.4 kJmol-1)=-45.5kJmol1,正确答案:TiO2(g)+2Cl2(g)+2C(s)=TiCl4(g)+2CO(g) H=-45.5kJ/mol。根据图像,随着温度的升高,CO 的浓度增加,CO2浓度降低,说明升高温度, 平衡向正反应方向移动,即H0。正确答案: 、温度越高,CO 的物质的
18、量越多(或 CO2的物质的 量越少),说明 CO2生成 CO 的反应是吸热反应,所以H0。除去氯气中混有 HCl 一般采用将气 体通过饱和食盐水,结合操作目的,因此先通过饱和食盐水,然后在通入 FeCl2溶液中,最后用氢 氧化钠溶液吸收剩余的 Cl2。正确答案:饱和食盐水 FeCl2溶液、NaOH 溶液。资料中已经给出 “TiCl4及所含杂质氯化物的性质”一览表,因此氯化过程中生成的 MgCl2、AlCl3、FeCl3只有少量 溶解在液态 TiCl4中,而 SiCl4完全溶解在 TiCl4中,因此过滤得到粗 TiCl4混合液时滤渣中含有上 述难溶物和微溶物。正确答案:MgCl2、AlCl3、F
19、eCl3。 (2)根据资料,SiCl4的沸点最低,先蒸馏 出来,因此物质 a 为 SiCl4,根据流程目的,为了得到纯净的 TiCl4,后续温度需控制在稍微大于 136,但小于 181。正确答案:四氯化硅、136181。 3 (1)2:7 陶瓷在高温下会与 Na2CO3反应 (2)铁 Al(OH)3 (3)小 增大溶液中 H+,促进平衡 2CrO42-+2H+Cr2O72-+H2O 正向移动 (4)d 复分解反应(5)21190m100%147m【解析】 (1)FeOCr2O3是还原剂,完全氧化为 Na2CrO4和 Fe2O3,每摩转移 7mol 电子,而 NaNO3是 氧化剂,还原产物为 N
20、aNO3,每摩转移 2mol 电子,根据电子守恒可知,FeOCr2O3和 NaNO3的系数 比为 2:7;陶瓷在高温下会与 Na2CO3反应,则熔融时不能使用陶瓷容器; (2)熔块中氧化铁不溶于水,过滤后进入滤渣 1,则滤渣 1 中含量最多的金属元素是铁;滤液 1 中含有 AlO2-、SiO32-及 CrO42-,调节溶液 pH 并过滤后得滤渣 2 为 Al(OH)3; (3)滤液 2 调节 pH 的目的是提高溶液的酸性,pH 变小;因为溶液中存在 2CrO42-+2H+Cr2O72- +H2O,增大溶液中 H+浓度,可促进平衡正向移动,提高溶液中 Cr2O72-的浓度; (4)由图示可知,在
21、 10左右时,得到 K2Cr2O7的固体最多,故答案为 d;2KCl+Na2Cr2O7=K2Cr2O7+2NaCl 的反应类型为复分解反应;(5)样品中 Cr2O3的质量为 m140%Kg,则生成 K2Cr2O7的理论质量为 m140%Kg,则所得产品的产率为 m2Kg(m140%Kg)100%=100%。4 (1)将样品中可能存在的 Fe2+氧化为 Fe3+ ; 双氧水(H2O2) (2) SiO2 (或 H2SiO3);SiO2+4HFSiF4+2H2O (3)防止胶体生成,易沉淀分离;Fe(OH)3 、 (OH)3 (4) 5Ca2+5H2C2O42KMnO4 n(KMnO4)=0.05
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