高考化学一轮复习 专题突破训练1 化学工艺流程试题的解题策略 新人教版.doc

专题突破训练(一)化学工艺流程试题的解题策略1(2015福建高考节选)无水氯化铝在生产、生活中应用广泛。 【导学号：95812105】(1)氯化铝在水中形成具有净水作用的氢氧化铝胶体，其反应的离子方程式为_。(2)工业上用铝土矿(主要成分为al2o3，含有fe2o3、sio2等杂质)制取无水氯化铝的一种工艺流程示意如下：已知：物质sicl4alcl3fecl3fecl2沸点/57.6180(升华)300(升华)1 023步骤中焙烧使固体水分挥发、气孔数目增多，其作用是_(只要求写出一种)。步骤中若不通入氯气和氧气，则反应生成相对原子质量比硅大的单质是_。步骤的尾气经冷却至室温后，气体用足量的naoh冷溶液吸收，生成的盐主要有3种，其化学式分别为_。结合流程及相关数据分析，步骤中加入铝粉的目的是_。解析(1)al3水解生成al(oh)3胶体和h。(2)水分减少可防止al3的水解，气孔数目增多，增大了接触面积，可以加快反应速率；焦炭能还原矿石中的铁；尾气中存在cl2和co2，故与naoh溶液反应生成nacl、naclo、na2co3；根据工艺流程示意图可知液态混合物中含有fecl3杂质，因此加入铝粉可除去fecl3，提高alcl3的纯度。答案(1)al33h2oal(oh)3(胶体)3h(2)防止后续步骤生成的alcl3水解或增大反应物的接触面积，加快反应速率铁或fenacl、naclo、na2co3除去fecl3，提高alcl3纯度2(2015安徽高考改编)硼氢化钠(nabh4)在化工等领域具有重要的应用价值，某研究小组采用偏硼酸钠(nabo2)为主要原料制备nabh4，其流程如下：已知：nabh4常温下能与水反应，可溶于异丙胺(沸点：33 )。(1)在第步反应加料之前，需要将反应器加热至100 以上并通入氩气，该操作的目的是_，原料中的金属钠通常保存在_中，实验室取用少量金属钠需要用到的实验用品有_、_、玻璃片和小刀等。(2)第步分离采用的方法是_；第步分出nabh4并回收溶剂，采用的方法是_。(3)写出第步反应的化学方程式_。解析(1)通入氩气后排净反应器中的水蒸气和空气，防止na、nabh4与水和空气中的o2反应；金属钠通常保存在煤油中；在取用钠时，应用镊子将钠从煤油中取出，并用滤纸吸干表面的煤油。(2)经过第步后得到溶液和固体，故该操作为过滤；由于异丙胺的沸点较低，故第步可以采用蒸馏的方法分离出nabh4并回收溶剂。答案(1)除去反应器中的水蒸气和空气煤油镊子滤纸(2)过滤蒸馏(3)nabo22sio24na2h2=nabh42na2sio33(2014江苏高考)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)62x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)62x。滤渣的主要成分为_(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)酸浸时能与h2so4反应的是al2o3，h2so4与al2o3反应生成盐和水，sio2不和h2so4反应，成为滤渣。(2)caco3和溶液中的h2so4反应生成caso4；如果ph偏高，一部分al3会转化为al(oh)3沉淀，离子方程式为3caco32al33so3h2o=2al(oh)33caso43co2。(3)热分解时，一部分亚硫酸盐被氧化为硫酸盐，不能分解成为so2；so2溶于水生成h2so3，会中和溶液中的部分oh，使溶液的ph减小。答案(1)al2o33h2so4=al2(so4)33h2osio2(2)caso43caco32al33so3h2o=2al(oh)33caso43co2(3)溶液中的部分so被氧化成so减小4(2017黄冈质检)硼镁泥是硼镁矿生产硼砂(na2b4o710h2o)时的废渣，其主要成分是mgo，还含有cao、al2o3、fe2o3、feo、mno、b2o3、sio2等杂质。以硼镁泥为原料制取的七水硫酸镁在印染、造纸和医药等工业上都有广泛的应用。硼镁泥制取七水硫酸镁的工艺流程如下：(1)滤渣a能溶于氢氟酸，写出其反应的化学方程式_。(2)滤渣b中含有不溶于稀盐酸的黑色固体，则滤渣b含有的成分有_，加mgo并煮沸的目的是_。(3)写出加naclo过程中发生反应的离子方程式_。(4)趁热过滤的目的是_。(5)因b2o3溶于硫酸，所以此法制备的七水硫酸镁含有少量硼酸(h3bo3)，硼酸与naoh溶液反应可制得硼砂，写出该反应的化学方程式_。失去结晶水的硼砂与金属钠、氢气及石英砂一起反应可制备有机化学中的“万能还原剂nabh4”和另一种钠盐，写出其反应的化学方程式_。解析(1)硼镁泥是硼镁矿生产硼砂(na2b4o710h2o)时的废渣，其主要成分是mgo，还含有cao、al2o3、fe2o3、feo、mno、b2o3、sio2等杂质，在硼镁泥中加硫酸，二氧化硅不溶，所以过滤后的滤渣a为二氧化硅，二氧化硅和氢氟酸反应的方程式为sio24hf=sif42h2o。(2)加次氯酸钠的目的是为了将亚铁离子和mn2氧化，氧化后加氧化镁是为了调节ph，让铁离子和铝离子转化为氢氧化铁和氢氧化铝的沉淀除去，滤渣b中含有不溶于稀盐酸的黑色固体是二氧化锰，所以滤渣b的成分为：al(oh)3、fe(oh)3、mno2。(3)加naclo 过程中发生反应的离子方程式为mn2cloh2o=mno2cl2h、2fe2clo2h=2fe3clh2o。(4)蒸发浓缩、趁热过滤是为了除去硫酸钙，温度降低后，即冷却结晶后析出了硫酸镁，所以趁热过滤是为了防止硫酸镁析出。(5)4h3bo32naoh3h2o=na2b4o710h2o；失去结晶水的硼砂(na2b4o7)与金属钠、氢气及石英砂(主要成分是sio2)一起反应可制备有机化学中的“万能还原剂nabh4”和另一种钠盐，这种钠盐应该是硅酸钠，反应的方程式为na2b4o716na8h27sio2=4nabh47na2sio3。答案(1)sio24hf=sif42h2o(2)al(oh)3、fe(oh)3、mno2调高溶液ph，促进al3、fe3完全水解成氢氧化物沉淀而除去(3)mn2cloh2o=mno2cl2h、2fe2clo2h=2fe3clh2o(4)防止mgso4在温度降低时结晶析出(5)4h3bo32naoh3h2o=na2b4o710h2ona2b4o716na8h27sio2=4nabh47na2sio35(2015山东高考)工业上利用氨氧化获得的高浓度nox气体(含no、no2)制备nano2、nano3，工艺流程如下：已知：na2co3nono2=2nano2co2(1)中和液所含溶质除nano2及少量na2co3外，还有_(填化学式)。(2)中和液进行蒸发操作时，应控制水的蒸发量，避免浓度过大，目的是_。蒸发产生的蒸汽中含有少量nano2等有毒物质，不能直接排放，将其冷凝后用于流程中的_(填操作名称)最合理。(3)母液进行转化时加入稀hno3的目的是_。母液需回收利用，下列处理方法合理的是_。a转入中和液b转入结晶操作c转入转化液 d转入结晶操作(4)若将nano2、nano3两种产品的物质的量之比设为21，则生产1.38吨nano2时，na2co3的理论用量为_吨(假设na2co3恰好完全反应)。解析(1)no2与碱液反应可生成nano3。(2)蒸发操作的目的是使nano2结晶析出，使nano3留在母液中，当h2o蒸发量太大时，可能会造成nano3的浓度过大，从而形成饱和溶液而结晶析出。nano2冷凝后用于流程中的溶碱操作，以达到原料循环利用的目的。(3)酸性条件下，nano2易被氧化，加入hno3可提供酸性环境。母液中含有nano3，将其转入转化液，或转入结晶操作，以达到原料循环利用的目的。(4)设na2co3理论用量为x，根据na元素守恒得2，解得x1.59 t。答案(1)nano3(2)防止nano3的析出溶碱(3)将nano2转化为nano3c、d(4)1.596(2013全国卷)锂离子电池的应用很广，其正极材料可再生利用。某锂离子电池正极材料有钴酸锂(licoo2)、导电剂乙炔黑和铝箔等。充电时，该锂离子电池负极发生的反应为6cxlixe=lixc6。现欲利用以下工艺流程回收正极材料中的某些金属资源(部分条件未给出)。回答下列问题：(1)licoo2中，co元素的化合价为_。(2)写出“正极碱浸”中发生反应的离子方程式_。(3)“酸浸”一般在80 下进行，写出该步骤中发生的所有氧化还原反应的化学方程式_；可用盐酸代替h2so4和h2o2的混合液，但缺点是_。(4)写出“沉钴”过程中发生反应的化学方程式 _。(5)充放电过程中，发生licoo2与li1xcoo2之间的转化，写出放电时电池反应方程式_。(6)上述工艺中，“放电处理”有利于锂在正极的回收，其原因是_。在整个回收工艺中，可回收到的金属化合物有_(填化学式)。解析从工艺流程入手，结合元素化合物性质、氧化还原反应原理分析解答问题。(1)licoo2中li为1价，o为2价，故co元素的化合价为3价。(2)正极碱浸过程中，导电剂中al箔与naoh溶液反应，离子方程式为2al2oh6h2o=2al(oh)3h2。(3)由流程知：正极碱浸过滤滤渣中，反应物licoo2加入h2so4、h2o2后，产物有li2so4、coso4，分析该反应知co由32(coso4中co显2价)，化合价降低，则只能是h2o2中o元素化合价升高生成o2。配平(电子守恒、原子守恒)该化学方程式得：2licoo23h2so4h2o2li2so42coso4o24h2o，反应温度在80 ，h2o2易发生分解反应2h2o22h2oo2；盐酸既具有酸性又具有还原性，盐酸中的cl被氧化生成氯气，氯气有毒，能污染空气。(4)由流程知“沉钴”反应物为coso4和nh4hco3，产物有coco3，coco3中co来自hco的电离(hcohco)，由于co2结合co使hco电离平衡正向移动，溶液中c(h)增大，一部分hco发生反应：hcoh=h2oco2。故反应方程式为coso42nh4hco3=coco3(nh4)2so4co2h2o。(5)根据题干信息，充电时负极发生反应6cxlixe=lixc6，放电时负极发生lixc6xe=6cxli，结合licoo2与li1xcoo2的转化可知放电总反应为li1xcoo2lixc6=licoo26c。(6)由于li带正电荷，放电时li向正极移动，进入正极材料，便于回收。从流程图可看出，可回收到的金属化合物有al(oh)3、coco3和li2so4。答案(1)3(2)2al2oh6h2o=2al(oh)43h2(3)2licoo23h2so4h2o2li2so42coso4o24h2o、2h2o22h2oo2有氯气生成，污染较大(4)coso42nh4hco3=coco3(nh4)2so4h2oco2(5)li1xcoo2lixc6=licoo26c(6)li从负极中脱出，经由电解质向正极移动并进入正极材料中al(oh)3、coco3、li2so47辉铜矿石主要含有硫化亚铜(cu2s)及少量脉石(sio2)。一种以辉铜矿石为原料制备硝酸铜的工艺流程如下所示：(1)写出“浸取”过程中cu2s溶解时发生反应的离子方程式：_。(2)“回收s”过程中温度控制在5060 之间，不宜过高或过低的原因是_。(3)气体nox与氧气混合后通入水中能生成流程中可循环利用的一种物质，该反应的化学方程式为_；向“滤液m”中加入(或通入)_(填字母)，可得到另一种可循环利用的物质。a铁b氯气c高锰酸钾(4)“保温除铁”过程中，加入cuo的目的是_；“蒸发浓缩、冷却结晶”过程中，要用hno3溶液调节溶液的ph，其理由是_。解析(1)fe3作氧化剂，cu2s被氧化，离子方程式为cu2s4fe3=2cu24fe2s。(2)苯的沸点较低，温度过高苯易挥发，温度过低矿渣的溶解速率小，故应控制温度为5060 。(3)nox作还原剂，根据质量守恒和得失