1、温馨提示： 此套题为Word版，请按住Ctrl,滑动鼠标滚轴，调节合适的观看比例，答案解析附后。关闭Word文档返回原板块。高考非选择题专项练(六)工艺流程综合题A【题型特点】工艺流程与无机知识综合题是安徽高考必考的热点试题,能力层面以流程图的形式考查学生获取相关信息,对化学问题进行分析综合,从而得出正确结论的能力,知识层面考查化学实验基本操作、计算、离子方程式的书写等。实验目的解题策略以分离、提纯为目的这种题型考查的是对混合物的分离、提纯等实验基本操作,解题的基本思路是先浏览流程及需解决的问题有哪些,其次分析原料的组成含哪些物质,这些物质有着什么性质,当加入一些物质时它们发生了哪些反应,它们
2、的去向如何,即该反应造成了什么后果,然后带着问题结合基础知识和题目信息解答以制备某物质为目的这种题型其实是利用某些原料来制备物质的过程,它可能包含分离、提纯等实验基本操作,解题的基本思路是先浏览流程及需解决的问题有哪些,其次要明白制备什么物质,这些物质有着什么性质,通过什么方法制备,该反应造成了什么后果,制备过程中产生了什么杂质,杂质如何去除,然后带着问题结合基础知识和题目信息解答总之不管是什么目的,要抓住一个关键点:一切反应或操作都是为了获得产品。平时要加强训练,善于归纳总结,并熟记一些实验操作如过滤、萃取与分液、蒸馏、结晶、沉淀的洗涤等,答题时要规范、准确使用化学用语。1.(2014蚌埠一
3、模)工业上用菱锌矿(ZnCO3,还含少量Fe2+、Fe3+、SiO2及不溶于酸的杂质)为原料制取硫酸锌,其工艺流程如下所示:已知金属离子在溶液中开始沉淀和沉淀完全时的pH:开始沉淀时的pH沉淀完全时的pHFe2+7.69.7Fe3+2.73.2Zn2+6.29.7(1)操作a的名称是,该实验操作中所需的玻璃仪器有。(2)请用离子方程式表示加入H2O2的作用 。 (3)加入ZnO调节溶液pH的范围为 。【解析】(1)由于操作a得到滤渣和溶液,因此操作a是过滤,用到烧杯、玻璃棒、漏斗。(2)加过氧化氢的作用是将Fe2+氧化为Fe3+,然后调节pH使其沉淀而除去,否则在沉淀Fe2+同时沉淀Zn2+,
4、反应为H2O2+2H+2Fe2+2Fe3+2H2O。(3)加ZnO的目的是调节pH,沉淀Fe3+(相当于促进Fe3+的水解),但不能沉淀Zn2+,因此调节pH的范围是3.26.2。答案:(1)过滤烧杯、漏斗、玻璃棒(2)H2O2+2H+2Fe2+2Fe3+2H2O(3)3.26.22.(2014淮南一模)我国钴资源相对比较贫乏,某研究小组以一种含锂、铝和钴的新型电子材料的废料为原料回收金属钴,设计了如下实验方案:已知:该废料中铝以金属铝箔的形式存在;钴以Co2O3CoO的形式存在,吸附在铅箔的单面或双面;微量的锂混杂于其中。请回答下列问题:(1)已知60Co原子中含有33个中子,试写出基态钴原
5、子的核外电子排布式: 。(2)第步操作中在钴渣中加入稀硫酸,再加入Na2S2O3溶液可将钴渣溶解,请完成该过程的离子方程式:(3)为确保产品的纯度,步骤过滤后还需对CoCO3沉淀进行洗涤,简述洗涤过程的操作方法: 。(4)锂铝渣的主要成分是Al(OH)3和LiF,步骤和中均用到碳酸钠溶液,则碳酸钠溶液在这两个步骤中所起的主要作用分别是 。(5)废料中Co2O3CoO的含量为96.4%,处理1吨上述废料,理论上可以得到纯CoO吨。【解析】(1)Co是27号元素,基态原子的电子排布式为3d74s2。(2)Co化合价由+3+2,S的化合价由+2+6,根据得失电子相等,Co2O3CoO与S2的比为41
6、,再根据电荷守恒、质量守恒配平。(3)洗涤的方法是沿玻璃棒向漏斗中加蒸馏水浸没沉淀,让水自然流下,重复操作23次。(4)步骤中主要是消耗H+调节pH,沉淀Al3+,步骤中主要是沉淀Co2+。(5)Co2O3CoO3CoO241 2250.964 t xx=0.9 t。答案:(1)3d74s2(2)4122H+12211(3)沿玻璃棒向漏斗中加蒸馏水浸没沉淀,让水自然流下,重复操作23次(4)步骤中主要是消耗H+调节pH,步骤中主要是沉淀Co2+(5)0.93.工业上从废铅酸电池的铅膏中回收铅,可用碳酸盐溶液与铅膏(主要成分为PbSO4)发生反应:PbSO4(s)+C(aq)PbCO3(s)+S
7、(aq)。某化学兴趣小组用铅膏原料模拟该过程回收铅,其工艺流程如下:试回答以下问题:(1)水洗的目的是 。(2)实验室里加热沉淀A使其分解,除了必要的热源和三脚架以外,还需要的仪器有 等。(3)已知在碱性溶液中,用NaClO能将+2价铅的化合物氧化成PbO2,试完成以下离子方程式:Pb(OH)2+ClO- 。(4)若沉淀A实际为碱式碳酸铅,请结合水解的相关原理和离子方程式简要叙述其原因: 。(5)已知一定量的沉淀A受热完全分解生成6.69 g的PbO,同时收集到448 mL的CO2(已换算成标准状况),则沉淀A的化学式为。【解析】(1)铅膏表面吸附酸性物质,水洗的目的是除去废酸液,减少后面碳酸
8、钠的用量。(2)沉淀A热分解在坩埚中进行,因此还需用到坩埚、坩埚钳、泥三角。(3)该反应是氧化还原反应,ClO-被还原为Cl-,铅元素被氧化为PbO2:Pb(OH)2+ClO-PbO2+Cl-+H2O。(4)沉淀A为碱式碳酸铅,是因为碳酸钠水解使溶液呈碱性,C+H2OHC+OH-,产生Pb(OH)2和PbCO3沉淀。(5)二氧化碳的物质的量为0.02 mol,PbO的物质的量为6.69 g/223 gmol-1=0.03 mol,则根据原子守恒:PbCO3为0.02 mol,Pb(OH)2为0.03 mol-0.02 mol=0.01 mol,因此A的化学式为Pb(OH)22PbCO3。答案:
9、(1)洗去废酸液,节约碳酸钠的用量(2)坩埚、坩埚钳、泥三角(3)PbO2+Cl-+H2O(4)C+H2OHC+OH-,产生Pb(OH)2和PbCO3沉淀(5)Pb(OH)22PbCO3【易错提醒】(1)固体物质的灼烧或固体强热分解用坩埚,不能用蒸发皿;(2)水解反应方程式的“”易错写成“”。4.(2014合肥一模)高锰酸钾在饮用水和工业污水处理领域的消费增长较快,实验室可用软锰矿(主要成分MnO2)为原料制备高锰酸钾。其部分流程如下:已知:流程中所加软锰矿中含50 g MnO2;生成墨绿色浸出液的反应为KClO3+3MnO2+6KOH3K2MnO4+KCl+3H2O。回答下列问题:(1)实验
10、中采用铁坩埚而不用瓷坩埚的原因是 。(2)写出通入CO2,可使Mn发生反应,生成Mn及MnO2的离子方程式: ;若通入CO2太多,则在加热浓缩时,会有晶体和KMnO4晶体一起析出。(3)在加热、浓缩、烘干的过程中温度不宜过高,其原因是 ;趁热过滤的目的 ;加热时用玻璃棒不断搅拌溶液的目的是 ;洗涤KMnO4晶体用冷水洗涤较好的原因是 。(4)计算12.25 g KClO3固体经过上述转化,最多可制得KMnO4的质量为(结果保留一位小数)。【解析】(1)用坩埚加热氢氧化钾,若用瓷坩埚,则瓷坩埚中的二氧化硅在加热条件下与氢氧化钾反应。(2)通入二氧化碳,Mn发生歧化反应:3Mn+2CO22Mn+M
11、nO2+2C,若通入二氧化碳太多,则二氧化碳与C反应生成HC,加热结晶时会析出KHCO3。(3)加热、浓缩温度过高,会使高锰酸钾分解;若冷却后过滤,则会析出高锰酸钾,最终得到的高锰酸钾量减少,因此要趁热过滤;加热时不断搅拌是使液体受热均匀,防止液体飞溅;洗涤高锰酸钾用冷水是减少其溶解。(4)根据KClO33K2MnO42KMnO4 122.5 g 2158 g 12.25 g mm=31.6 g。答案:(1)在高温下,瓷坩埚可以和KOH发生化学反应(或SiO2+2KOHK2SiO3+H2O)(2)3Mn+2CO22Mn+MnO2+2CKHCO3(3)高温会导致高锰酸钾分解防止高锰酸钾结晶析出受
12、热均匀利于蒸发溶剂减少高锰酸钾的溶解(4)31.6 g【方法规律】流程题中的氧化还原反应的书写与计算技巧(1)氧化还原反应的配平分三步走,如本题的(2):写出主要的物质,氧化剂、还原剂、氧化产物、还原产物并配平,3Mn2Mn+MnO2;根据电荷守恒配平,3Mn2Mn+MnO2的左边比右边多4个单位负电荷,因此结合题意应该在右边加2C,即3Mn2Mn+MnO2+2C;根据质量守恒定律整体配平,显然左边加2CO2。(2)解答流程题中的计算一般用守恒法(原子守恒和得失电子守恒等)、关系式法,如本题的(4)。5.(2014马鞍山三模)Mn3O4是生产软磁铁氧体材料的主要原料。以硫酸工业的尾气联合制备化
13、肥X和Mn3O4。(1)几种盐的溶解度见下图1,则化肥X为(填化学式);为获得固体X,加入KCl溶液后需对混合溶液进行蒸发浓缩,当析出大量晶体后,应,再洗涤、干燥晶体。(2)检验X样品是否含有氯化物杂质的实验操作是 。(3)图2是煅烧MnSO4H2O时剩余固体质量与温度的变化曲线,实验时应将药品放在(填仪器名称)中煅烧,A转化为B的反应中仅有两种元素化合价发生变化,其化学方程式为 。(4)为了测定产品中Mn3O4的纯度,取2.500 g样品与浓盐酸共热(杂质不与盐酸反应),将产生的气体通入足量淀粉碘化钾溶液中,稀释至250 mL,从中取25.00 mL用0.100 0 molL-1Na2S2O
14、3标准溶液滴定至终点时,消耗20.00 mL标准溶液(2Na2S2O3+I22NaI+Na2S4O6),样品与浓盐酸发生反应的离子方程式为 ,该样品的纯度为。【解析】(1)根据流程知二氧化硫在反应中生成硫酸钙,反应中生成的硫酸铵在反应中与KCl反应生成NH4Cl和K2SO4,即X是K2SO4。析出晶体后应该是过滤,根据溶解度图知K2SO4的溶解度随温度变化不大,因此欲得到K2SO4晶体,应该是趁热过滤,若降到室温过滤,则会析出其他物质。(2)检验K2SO4是否含氯化物,应该先用Ba(NO3)2沉淀掉S,否则在加AgNO3时,AgNO3与K2SO4作用生成Ag2SO4而干扰Cl-的检验,即取少量
15、样品于试管中配成溶液,滴加过量Ba(NO3)2溶液,再取上层清液滴加AgNO3溶液。(3)固体物质的煅烧应该在坩埚中进行,根据流程知MnSO4煅烧生成Mn3O4,即3 mol的MnSO4分解失去电子2 mol,又由于AB只有两种元素的化合价发生变化,则应该是S的化合价降低,根据得失电子相等知生成二氧化硫1 mol,从而写出反应方程式。(4)样品与浓盐酸反应主要生成氯气和MnCl2:Mn3O4+8H+2Cl-3Mn2+Cl2+4H2O,根据Mn3O4Cl2I22Na2S2O3,可求出样品含Mn3O4的质量为22920.0010-30.100 0250/25.00 g=2.290 g。样品纯度:2
16、.290 g/2.500100%=91.6%。答案:(1)K2SO4趁热过滤(或立即过滤)(2)取少量样品于试管中配成溶液,滴加过量Ba(NO3)2溶液,再取上层清液滴加AgNO3溶液(其他合理答案均可)(3)坩埚3MnSO4Mn3O4+SO2+2SO3(4)Mn3O4+8H+2Cl-3Mn2+Cl2+4H2O91.6%【加固训练】铈(Ce)是一种稀土元素,可用作催化剂和制备特种玻璃等。CeO2是最优质的玻璃抛光粉。用酸溶-萃取法由氟碳铈矿(主要成分是CeCO3F和LaCO3F,杂质为Al2O3和难溶于酸的物质等)制备CeO2的主要生产流程如下:(1)氧化焙烧前将矿石粉碎成细颗粒的目的是 。(
17、2)写出矿石中LaCO3F固体与稀硫酸反应的离子方程式: 。酸溶过程中,Al2O3与反应生成的氢氟酸作用,其离子方程式: 。(3)用TBP萃取剂从溶液中萃取出Ce4+的分液操作是 。(4)反萃取所用的试剂是3% H2O2和1.0 molL-1H2SO4,其中H2O2的作用是,若处理含1 mol Ce4+TBP的萃取液,理论上消耗3% H2O2的质量为g(结果保留一位小数)。【解析】(1)矿石粉碎的目的是增大反应速率,提高原料利用率。(2)该反应是盐与酸的反应,生成弱酸HF、CO2,Al2O3与HF反应生成Al。(3)萃取分液操作打开分液漏斗上口的玻璃塞,再打开分液漏斗下面的旋塞,使下层液体沿烧
18、杯内壁流下。(4)反萃取过程中Ce的化合价降低,因此H2O2发生了氧化反应。根据得失电子相等1 mol Ce4+得到1 mol电子,则消耗H2O20.5 mol,质量为0.5 mol34 gmol-13%=566.7 g。答案:(1)增大固体与空气的接触面积,增大反应速率,提高原料的利用率(2)LaCO3F+3H+La3+HF+CO2+H2OAl2O3+12HF2Al+3H2O+6H+(3)打开分液漏斗上口的玻璃塞(或使塞上的凹槽或小孔对准漏斗上的小孔),再打开分液漏斗下面的旋塞,使下层液体沿烧杯内壁流下(4)作还原剂(或将Ce4+还原为Ce3+)566.76.(2014绵阳三模)尿素可作为H
19、2O2的稳定载体,生产一种固态、耐贮存、易运输的新型氧化剂和消毒剂过氧化尿素,其合成工艺流程如下:请回答下列问题:(1)操作、的名称分别是、。CO(NH2)2H2O2分子中尿素和过氧化氢之间以结合,其结合力较弱,具有尿素和过氧化氢的双重性质。(2)工业上生产尿素所需的原料气可由天然气与水反应制备,已知:甲烷、氢气的燃烧热分别为890.3 kJmol-1、285.8 kJmol-1H2O(l)H2O(g)H=+44.0 kJmol-1写出CH4与水蒸气作用生成CO2和H2的热化学方程式: 。(3)合成过氧化尿素加入的稳定剂可以是水杨酸、酒石酸等。酒石酸分子式为C4H6O6,其核磁共振氢谱只有3种
20、峰,只含羟基和羧基两种官能团,则酒石酸的结构简式为。(4)为测定产品中H2O2的含量,称取干燥样品12.0 g配成250 mL溶液,取25.00 mL于锥形瓶中,加入适量硫酸酸化,用0.20 molL-1KMnO4标准溶液滴定,三次滴定平均消耗KMnO4溶液20.00 mL(KMnO4溶液与尿素不反应)。完成并配平方程式:Mn+H2O2+Mn2+O2+;计算出产品中H2O2的质量分数为。(5)电解含尿素的废水既可处理废水,又可制得纯氢,电解原理如图所示。电解池中隔膜仅阻止气体通过,A、B两极均为惰性电极。B极连接电源的极(填“正”或“负”),阳极电极反应方程式为 。【解析】(1)操作得到母液,
21、之后的操作是洗涤,因此该操作是过滤,则操作是结晶(低温蒸发,高温下过氧化氢会分解),尿素的结构是,因此与过氧化氢之间形成了氢键。(2)根据燃烧热可写出CH4、H2的燃烧方程式:CH4(g)+2O2(g)CO2(g)+2H2O(l) H=-890.3 kJmol-1,H2(g)+1/2O2(g)H2O(l) H=-285.8 kJmol-1,根据盖斯定律-2-4得CH4(g)+2H2O(g)CO2(g)+4H2(g)H=+164.9 kJmol-1。(3)酒石酸的不饱和度是2,应该有2个羧基,余下的O在2个羟基上,只有3种H,则结构简式为。(4)Mn的化合价变化了5,O的化合价变化了1,因此Mn
22、与H2O2的化学计量数之比是25,由此可写出反应方程式2Mn+5H2O2+6H+2Mn2+5O2+8H2O;2Mn5H2O2 2 mol 534 0.20 molL-1 20.0010-3L mm=0.34 g,则质量分数为100%=28.3%。(5)B电极生成氢气,则发生了还原反应,即B是阴极,与电源的负极连接,阳极上生成氮气,反应为CO(NH2)2-6e-+8OH-N2+C+6H2O。答案:(1)低温蒸发过滤氢键(2)CH4(g)+2H2O(g)CO2(g)+4H2(g) H=+164.9 kJmol-1(3)(4)256H+258H2O28.3%(5)负CO(NH2)2-6e-+8OH-
23、N2+C+6H2O7.(2014六安模拟)某工厂的电镀污泥中含有铜、铁等金属化合物。为实现资源的回收利用并有效防止环境污染,设计如下工艺流程:沉淀物Fe(OH)3Fe(OH)2Cu(OH)2开始沉淀的pH2.37.64.4完全沉淀的pH3.29.76.4(1)酸浸后加入H2O2的目的是 。调pH步骤中加入的试剂最好是 (填化学式)。实验室进行过滤操作所用到的玻璃仪器有 。(2)煮沸CuSO4溶液的原因是 。向CuSO4溶液中加入一定量的NaCl、Na2SO3,可以生成白色的CuCl沉淀,写出该反应的化学方程式 。(3)称取所制备的CuCl样品0.250 0 g置于一定量的0.5 molL-1F
24、eCl3溶液中,待样品完全溶解后,加水20 mL,用0.100 0 molL-1的Ce(SO4)2溶液滴定,到达终点时消耗Ce(SO4)2溶液25.00 mL。有关的化学反应为Fe3+CuClFe2+Cu2+Cl-,Ce4+Fe2+Fe3+Ce3+。计算该CuCl样品的质量分数。(4)Fe3+发生水解反应Fe3+3H2OFe(OH)3+3H+,该反应的平衡常数表达式为。【解析】(1)加过氧化氢的目的是氧化Fe2+便于与其他物质分离,根据流程首先是沉淀铁离子,因此用于调节pH的是氧化铜或氢氧化铜或碱式碳酸铜等,过滤用到的玻璃仪器有漏斗、烧杯、玻璃棒。(2)滤液煮沸的目的是除去过氧化氢,防止氧化C
25、uCl,生成CuCl的反应是氧化还原反应。(3)根据CuClFe2+Ce4+ 99.5 g 1 mol x 0.100 0 molL-125.00 10-3Lx=0.248 75 g,质量分数为100%=99.50%。答案:(1)将Fe2+氧化成Fe3+,便于调整pH使其与Cu2+分离CuO漏斗、烧杯、玻璃棒(2)除净溶液中的H2O2,避免影响下一步CuCl的生成2CuSO4+2NaCl+Na2SO3+H2O2CuCl+2Na2SO4+H2SO4(3)99.50%(4)K=【讲评建议】本题较难,学生答题时可能出现下列错误:第(1)小题由于缺乏一定的分析问题的能力对加入过氧化氢的意图不明确而答错
26、或没有答;由于没有看懂流程:需分离铁与铜,而且不能引入新杂质,因此调节pH加入的物质可能答成氢氧化钠或氨水等;过滤操作可能将漏斗答成分液漏斗或长颈漏斗,也可能没有看清“玻璃仪器”而答成滤纸、铁架台等,教学中要培养学生认真审题的习惯。第(2)小题由于缺乏一定的分析问题的能力,对煮沸溶液的目的不清楚而没有答或答成提高反应速率等,反应方程式的书写时没有配平或沉淀符号没有写或反应物和生成物判断不出而没有答,教学中应该加强对学生分析问题解决问题的能力的培养,教学中需加强对化学方程式的书写技能的培养与训练。第(3)小题对测定的方法不清楚及不能运用关系式法解题而答错,或计算错误,教学中要加强对学生计算方法的指导与训练。第(4)小题由于不清楚纯液体如水(液态)和固体物质不列入平衡常数表达式而答错或忽视浓度的幂。关闭Word文档返回原板块
