（全国通用）2019版高考化学一轮复习 专题突破训练1 化学工艺流程试题的突破方略.doc

专题突破训练(一)化学工艺流程试题的突破方略1(2016全国卷，t26节选)过氧化钙微溶于水，溶于酸，可用作分析试剂、医用防腐剂、消毒剂。以下是一种制备过氧化钙的实验方法。回答下列问题：过氧化钙的制备caco3滤液 过滤,白色结晶(1)步骤的具体操作为逐滴加入稀盐酸，至溶液中尚存有少量固体，此时溶液呈_性(填“酸”、“碱”或“中”)。将溶液煮沸，趁热过滤。将溶液煮沸的作用是_。(2)步骤中反应的化学方程式为_，该反应需要在冰浴下进行，原因是_。(3)将过滤得到的白色结晶依次使用蒸馏水、乙醇洗涤，使用乙醇洗涤的目的是_。(4)制备过氧化钙的另一种方法是：将石灰石煅烧后，直接加入双氧水反应，过滤后可得到过氧化钙产品。该工艺方法的优点是_，产品的缺点是_。【解析】(1)步骤中逐滴加入稀盐酸，至溶液中尚存有少量固体，该固体为caco3，溶液中含有cacl2，由于溶解了生成的co2，溶液呈弱酸性。将溶液煮沸，可排出溶解的co2，防止与后续加入的氨水及生成的cao2反应。(2)滤液中含有cacl2，加入氨水和双氧水在冰浴条件下反应，经过滤得到白色晶体(cao2)，结合元素守恒推知步骤中反应还生成nh4cl和h2o，化学方程式为cacl22nh3h2oh2o26h2o=cao28h2o2nh4cl或cacl22nh3h2oh2o2=cao22nh4cl2h2o。h2o2不稳定，受热易分解生成h2o和o2，故该反应在冰浴条件下进行，其目的是防止h2o2受热分解。(3)过氧化钙微溶于水，能溶于酸，白色结晶(cao2)可依次使用蒸馏水、乙醇洗涤，使用乙醇洗涤的目的是去除结晶表面水分。(4)将石灰石煅烧后，直接加入双氧水反应，过滤后可得到过氧化钙产品。与第一种方法相比，其优点是工艺简单、操作方便；产品的缺点是纯度较低。【答案】(1)酸除去溶液中的co2(2)cacl22nh3h2oh2o26h2o=cao28h2o2nh4cl或cacl22nh3h2oh2o2=cao22nh4cl2h2o温度过高时双氧水易分解(3)去除结晶表面水分(4)工艺简单、操作方便纯度较低2(2018长郡中学学生选拔考试)某工厂对工业污泥中的铬元素回收与再利用的工艺如图(已知硫酸浸取液中的金属离子主要是cr3，其次是少量的fe2、fe3、al3、ca2、mg2)：部分阳离子常温下以氢氧化物形式沉淀时溶液的ph如表所示：阳离子fe3fe2mg2al3cr3开始沉淀时的ph1.97沉淀完全时的ph3.2911.189(9溶解)(1)实验室用98%(密度为1.84 gcm3)的浓硫酸配制200 ml 4.8 moll1的硫酸溶液，配制时需要量取98%的浓硫酸的体积为_ml(保留小数点后一位小数)，所用的玻璃仪器除烧杯、玻璃棒、量筒外，还需_。(2)过滤操作时，需要对沉淀进行洗涤，洗涤沉淀的方法是_。(3)加入h2o2的作用一方面是氧化3价cr使之转变成6价cr(cro或cr2o)，以便于与杂质离子分离；另一方面是_。(用离子方程式表示)(4)调节溶液的ph8除去的杂质离子是_。(5)钠离子交换树脂的原理为mnnnarmrnnna，被交换的杂质离子是_。(6)通so2气体时，还原过程发生以下反应(填写缺项物质并配平)：_na2cr2o7_so2_=_cr(oh)(h2o)5so4_na2so4。【解析】(1)由于实验室中没有200 ml的容量瓶，故配制200 ml 4.8 moll1的硫酸溶液时需要用250 ml的容量瓶，根据题中数据可求出浓硫酸的物质的量浓度为 moll118.4 moll1，设配制该硫酸溶液时需要量取的浓硫酸的体积为v，则18.4 moll1v4.8 moll1250 ml，解得v65.2 ml。(3)加入h2o2不仅能氧化cr3，还能将fe2氧化成fe3：2fe2h2o22h=2fe32h2o。(4)根据表格中数据可知当调节溶液的ph8时，al3和fe3均完全转化成沉淀除去。(5)根据硫酸浸取液中含有cr3、fe2、fe3、al3、ca2、mg2及题给流程图可知，被交换的杂质离子应为ca2和mg2。(6)根据得失电子守恒和原子守恒可配平该反应的化学方程式。【答案】(1)65.2250 ml容量瓶、胶头滴管(2)沿玻璃棒向漏斗中注入蒸馏水，至刚好浸没沉淀物，等蒸馏水自然流尽后，再重复操作23次(3)2fe2h2o22h=2fe32h2o(4)fe3、al3(5)ca2、mg2(6)1311h2o213氧化锌为白色粉末，可用于湿疹、癣等皮肤病的治疗。纯化工业级氧化锌含有fe2、mn2、ni2等杂质的流程如下：提示：在本实验条件下，ni2不能被氧化；高锰酸钾的还原产物是mno2。回答下列问题：(1)反应中除掉的杂质离子是 _，发生反应的离子方程式为_；在加高锰酸钾溶液前，若ph较低，对除杂的影响是_。(2)反应的反应类型为_，过滤得到的滤渣中，除了过量的锌外还有_。(3)反应形成的沉淀要用水洗，检验沉淀是否洗涤干净的方法是_。(4)反应中产物的成分可能是znco3xzn(oh)2。取干燥后的滤饼11.2 g，煅烧后可得到产品8.1 g，则x等于_。【解析】从分析整个流程图入手，明确每步发生的反应，从而解决相关问题。(1)在反应中，通过调节溶液的ph，高锰酸钾能将溶液中的fe2氧化为fe3，将mn2氧化为mno2而除去；若开始溶液的ph过低，fe2、mn2将很难生成沉淀而除去。(2)第一次过滤后的滤液中含有的阳离子有zn2、ni2、h等，加入锌后可将ni置换出来，故滤渣中还含有金属镍。(3)反应生成的沉淀为znco3，同时生成na2so4，若沉淀未洗涤干净，洗涤液中应含有so和na，故只要对洗涤液中是否含有so进行检验即可。(4)煅烧过程中znco3、zn(oh)2均发生分解反应生成zno，根据关系式znco3xzn(oh)2(x1)zno，可得，故x1。【答案】(1)fe2和mn2mno3fe27h2o=3fe(oh)3mno25h，2mno3mn22h2o=5mno24h铁离子和锰离子不能生成沉淀，从而无法除去铁和锰杂质(2)置换反应镍(3)取少量水洗液于试管中，滴入12滴稀硝酸，再滴入硝酸钡溶液，若无白色沉淀生成，则说明沉淀已经洗涤干净(4)14合成氨是将空气变成“面包”的反应。某合成氨厂为了综合利用另一生产过程中的副产品caso4，设计了以下制备(nh4)2so4的工艺流程：(1)煤的气化是生产合成氨原料气的重要方法，若a g焦炭与足量水蒸气反应，放出q kj的热量，则该反应的热化学方程式为_。(2)合成氨反应为n2(g)3h2(g) 2nh3(g)h0。在实际生产中，为了提高氢气的转化率而采取的措施是_(填序号)。a降低温度b升高温度c增大压强d减小压强e及时移出氨(3)沉淀池中生成了碳酸钙，该反应能够发生的原因是_。(4)提纯滤液以获得(nh4)2so4晶体，必要的操作步骤是_(填序号)。a萃取b蒸发浓缩c冷却结晶d蒸馏(5)该生产过程中可以循环使用的物质x是_(填化学式)。【解析】(1)a g焦炭与足量水蒸气反应，放出q kj的热量，则12 g焦炭完全反应放出的热量是 kj。(2)提高氢气的转化率即要使平衡正向移动，该反应是气体体积减小的放热反应，则增大压强可以提高氢气的转化率，移去生成物也可以，但不能降低温度，因为实际生产中要考虑催化剂的催化效果。(3)nh3和co2通入溶液中可以生成(nh4)2co3，而caso4微溶，caco3难溶，所以caso4可转化为caco3。(4)(nh4)2so4易溶于水，从其盐溶液中分离出(nh4)2so4的方法是蒸发结晶。(5)沉淀池中的caco3经过高温煅烧后得到生石灰和co2，co2可循环使用。【答案】(1)c(s)h2o(g)=co(g)h2(g)h kjmol1(2)ce(3)生成的caco3溶解度小于caso4，有利于反应向正反应方向进行 (4)bc(5)co25过氧化钙(cao2)难溶于水，常温下稳定，在潮湿空气及水中缓慢分解放出氧气，因而广泛应用于渔业、农业、环保等许多领域。如图所示是以大理石(主要杂质是氧化铁)为原料制取过氧化钙(cao2)的流程。生成氢氧化物的ph：难溶电解质溶度积ksp开始沉淀时ph沉淀完全时phfe(oh)21.3010337.69.6fe(oh)32.6410391.53.2请回答下列问题： 【导学号：97500062】(1)操作应包括下列操作中的_(填字母)。a溶解b过滤c蒸馏d分液e蒸发结晶(2)用氨水调节ph至89的目的：_。(3)若测得滤液c中c(co)103 moll1，则ca2_(填“是”或“否”)沉淀完全。已知c(ca2)105 moll1可视为沉淀完全；ksp(caco3)4.96109(4)操作是在低温下，往过氧化氢浓溶液中投入无水氯化钙进行反应，写出该反应的化学方程式：_；一段时间后，再加入氢氧化钠溶液，当调节溶液ph至911才出现大量沉淀，用简要的文字解释需用氢氧化钠调节ph至911的原因：_。【解析】(1)操作加盐酸溶解碳酸钙，最后蒸发结晶得到纯净的cacl22h2o晶体。(2)在滤液a中加氨水，调节ph至89的目的是使fe3全部转化为fe(oh)3沉淀。(3)根据碳酸钙的溶度积表达式：ksp(caco3)c(ca2)c(co)，c(ca2) moll14.96106 moll1105 moll1，认为ca2沉淀完全。(4)在无水cacl2中加入h2o2，生成cao2，反应的化学方程式为cacl2h2o2cao22hcl。反应一段时间后加入naoh调节溶液ph至911，目的是使反应向右移动，从而生成cao2沉淀。【答案】(1)ae(2)除去fe3(3)是(4)cacl2h2o2cao22hcl加入naoh溶液使上述反应向正反应方向移动，有利于cao2沉淀的生成6(2017济宁二模)碱性锌锰电池是日常生活中消耗量最大的电池，其构造如图所示。碱性锌锰电池构造放电时总反应为zn2h2o2mno2=zn(oh)22mnooh。从废旧碱性锌锰电池中回收zn和mno2的工艺如下：回答下列问题：(1)“还原焙烧”过程中，高价金属化合物被还原为低价氧化物或金属单质(其中mnooh、mno2被还原成mno)，主要原因是“粉料”中含有_。(2)“净化”是为了除去浸出液中的fe2，方法是：加入_(填化学式)溶液将fe2氧化为fe3，再调节ph使fe3完全沉淀。已知浸出液中mn2、zn2的浓度约为0.1 moll1，根据下列数据计算，调节ph的合理范围是_至_。化合物mn(oh)2zn(oh)2fe(oh)3ksp近似值101310171038(离子浓度小于1105 moll1即为沉淀完全)(3)“电解”时，阳极的电极反应式为_。本工艺中应循环利用的物质是_(填化学式)。(4)若将“粉料”直接与盐酸共热反应后过滤，滤液的主要成分是zncl2和mncl2。“粉料”中的mnooh与盐酸反应的化学方程式为_。(5)某碱性锌锰电池维持电流强度0.5a(相当于每秒通过5106 mol电子)，连续工作80min即接近失效。如果制造一节电池所需的锌粉为6 g，则电池失效时仍有_%的金属锌未参加反应。【解析】(1)粉料中含有碳，碳具有还原性。(2)根据fe2被氧化为fe3，且不引入杂质，可加入具有氧化性的h2o2溶液。设fe3沉淀完全所需的oh浓度为x mol/l，则x3110511038，x1011，故c(h)103 mol/l，ph3，设zn2开始沉淀的c(oh)为y mol/l，则y20.11017，y108，故c(h)106 mol/l，ph6。(3)电解时mn2mno2，zn2zn，同时生成h。(4)mnooh与盐酸反应类似mno2与盐酸的反应，配平即可。(5)80分钟电路中通过的电子：80605106 mol0.024 mol，故100%13%，故仍有113%87%未参加反应。【答案】(1)c(2)h2o236(3)mn22e2h2o=mno24hh2so4(4)2mnooh6hclcl22mncl24h2o(5)877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原料(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2al2oh2h2o=2alo3h2。(3)由流程知：正极碱浸过滤滤渣，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：2licoo23h2so4h2o2li