2015年高考化学真题分项解析 专题15《工艺流程》

专题专题 1515 工艺流程 工艺流程 1 2015 浙江理综化学 某同学采用硫铁矿焙烧取硫后的烧渣 主要成分为 Fe2O3 SiO2 Al2O3 不考虑其他杂质 制取七水合硫酸亚铁 FeSO4 7H2O 设计了如 下流程 NaOH 溶液 控制 pH试剂 X 足量酸 烧渣 固体 1 溶液 2 固体 2 FeSO4 7H2O 溶液 1 下列说法不正确的是 A 溶解烧渣选用足量硫酸 试剂 X 选用铁粉 B 固体 1 中一定含有 SiO2 控制 pH 是为了使 Al3 转化为 Al OH 3 进入固体 2 C 从溶液 2 得到 FeSO4 7H2O 产品的过程中 须控制条件防止其氧化和分解 D 若改变方案 在溶液 1 中直接加 NaOH 至过量 得到的沉淀用硫酸溶解 其溶液经 结晶分离也可得到 FeSO4 7H2O 答案 D 考点定位 本题以流程图的形式考查离子反应 物质分离 实验流程 实验评价 实验条件控制等 涉及试剂的选择 溶液 pH 控制 硫酸亚铁性质 实验条件选择和控 制等 名师点晴 离子推断题的发展主要以离子反应为前提 主要考查学生在熟练掌握阴阳离 子性质的基础上 进行定性推断 考查方式为离子的判断 离子间的反应方程式 在 此基础上会结合相关化学量的计算 还有综合推断型 主要考查学生定性分析和定量 分析的综合能力 还会出现与元素化合物知识相结合 考查学生的综合解题能力 考 查了学生对知识理解 综合运用能力及阅读材料接受信息的能力和思维能力 对相关 知识的掌握情况 能够很好地考查考生所掌握的化学知识结构 这道高考题为一道中 高档题 能力要求较高 注 本题分类与专题 5 15 2 2015 上海化学 实验室回收废水中苯酚的过程如右图所示 下列分析错误的是 A 操作 I 中苯作萃取剂 B 苯酚钠在苯中的溶解度比在水中的大 C 通过操作 II 苯可循环使用 D 三步操作均需要分液漏斗 答案 B 解析 A 苯酚容易溶于有机溶剂苯 而难溶于水 水与苯互不相溶 因此 可用苯作萃取剂将含有苯酚的废水中的苯萃取出来 操作 I 中苯作萃取剂 正确 B 苯酚钠容易溶于水 而难溶于苯 因此在苯中的溶解度比在水中的小 错 误 C 向萃取分液后的含有苯酚的溶液中加入 NaOH 溶液 发生反应 NaOH C6H5OH C6H5ONa H2O C6H5ONa 容易溶于水 而与苯互不相溶 然后分液 得到的 苯可再应用于含有苯酚的废水的处理 故通过操作 II 苯可循环使用 正确 D 再向 含有苯酚钠的水层加入盐酸 发生 C6H5ONa HCl C6H5OH NaCl 苯酚难溶于水 密度 比水大 在下层 通过分液与水分离开 通过上述分析可知在三步操作中都要进行分 液操作 因此要使用分液漏斗 正确 考点定位考点定位 考查废水中的物质回收利用的知识 名师点睛名师点睛 化学是一门实验性学科 进行混合物的分离 提纯 物质的纯度的检验是化 学经常要进行的化学实验 混合物分离方法有过滤 蒸馏 萃取 分液 热分解方法 等 要根据被提纯的物质的性质及杂质的性质的不同 采用不同的方法分离结合分离 方法确定仪器的使用及操作的步骤及先后 3 2015 天津理综化学 18 分 废旧印刷电路板是一种电子废弃物 其中铜的含量达到 矿石中的几十倍 湿法技术是将粉碎的印刷电路板经溶解 萃取 电解等操作得到纯 铜等产品 某化学小组模拟该方法回收铜和制取胆矾 流程简图如下 回答下列问题 1 反应 是将 Cu 转化为 Cu NH3 42 反应中 H2O2 的作用是 写出操作 的 名称 2 反应 II 是铜氨溶液中的 Cu NH3 42 与有机物 RH 反应 写出该反应的离子方程 式 操作 用到的主要仪器名称为 其目的是 填序号 a 富集铜元素 b 使铜元素与水溶液中的物质分离 c 增加 Cu2 在水中的溶解度 3 反应 是有机溶液中的 CuR2与稀硫酸反应生成 CuSO4和 若操作 使用右图 装置 图中存在的错误是 4 操作 以石墨作电极电解 CuSO4 溶液 阴极析出铜 阳极产物是 操 作 由硫酸铜溶液制胆矾的主要步骤是 5 流程中有三次实现了试剂的循环使用 已用虚线标出两处 第三处的试剂是 循环使用的 NH4Cl 在反应 中的主要作用是 答案 1 作氧化剂 过滤 2 Cu NH3 42 2RH 2NH4 2NH3 CuR2 分液漏斗 a b 3 RH 分液漏斗尖端未紧靠烧杯内壁 液体过多 4 O2 H2SO4 加热浓缩 冷却结晶 过滤 5 H2SO4 防止由于溶液中的 c OH 过高 生成 Cu OH 2沉淀 解析 1 反应 是将 Cu 转化为 Cu NH3 42 Cu 被氧化 则反应中 H2O2 的作用是作氧 化剂 操作 是把滤渣和液体分离 所以该操作为过滤 2 根据流程图可知 Cu NH3 42 与有机物 RH 反应生成 CuR2和氨气 氯化铵 所以 该反应的离子方程式是 Cu NH3 42 2RH 2NH4 2NH3 CuR2 操作 是把水层与有机 层分离 所以为分液操作 需要的主要仪器为分液漏斗 Cu 元素富集在有机层 所 以该操作的目的是富集 Cu 元素 使铜元素与水溶液中的物质分离 答案选 ab 3 CuR2中 R 元素为 1 价 所以反应 是有机溶液中的 CuR2与稀硫酸反应生成 CuSO4和 RH 操作 使用的过滤操作中分液漏斗尖端未紧靠烧杯内壁 且分液漏斗内 的液体太多 4 以石墨作电极电解 CuSO4 溶液 阴极析出铜 则阳极为阴离子氢氧根放电 生 成氧气 导致氢离子浓度增大 所以阳极的产物有 O2 H2SO4 由溶液得到晶体的操 作步骤一般为加热浓缩 冷却结晶 过滤 5 操作 中得到的硫酸可用在反应 III 中 所以第三种循环的试剂为 H2SO4 氯化 铵溶液为酸性 可降低溶液中氢氧根离子的浓度 防止由于溶液中的 c OH 过高 生成 Cu OH 2沉淀 4 2015 四川理综化学 16 分 为了保护环境 充分利用资源 某研究小组通过如下简 化流程 将工业制硫酸的硫铁矿烧渣 铁主要以 Fe2O3存在 转变成重要的化工原料 FeSO4 反应条件略 活化硫铁矿还原 Fe3 的主要反应为 FeS2 7Fe2 SO4 3 8H2O 15FeSO4 8H2SO4 不考虑其他反 应 请回答下列问题 1 第 步 H2SO4与 Fe2O3反应的离子方程式是 2 检验第 步中 Fe3 是否完全还原 应选择 填字母编号 A KMnO4溶液 B K3 Fe CN 6 溶液 C KSCN 溶液 3 第 步加 FeCO3调溶液 pH 到 5 8 左右 然后在第 步通入空气使溶液 pH 降到 5 2 此时 Fe2 不沉淀 滤液中铝 硅杂质除尽 通入空气引起溶液 pH 降低的原 因是 4 FeSO4可转化为 FeCO3 FeCO3在空气中加热反应可制得铁系氧化物材料 已知 25 101kPa 时 4Fe s 3O2 g 2Fe2O3 s H 1648kJ mol C s O2 g CO2 g H 393kJ mol 2Fe s 2C s 3O2 g 2FeCO3 s H 1480kJ mol FeCO3在空气中加热反应生成 Fe2O3的热化学方程式是 5 FeSO4在一定条件下可制得 FeS2 二硫化亚铁 纳米材料 该材料可用于制造高容 量锂电池 电池放电时的总反应为 4Li FeS2 Fe 2Li2S 正极反应式是 6 假如烧渣中的铁全部视为 Fe2O3 其含量为 50 将 a kg 质量分数为 b 的硫酸加 入到 c kg 烧渣中浸取 铁的浸取率为 96 其他杂质浸出消耗的硫酸以及调 pH 后溶液呈微酸性所残留的硫酸忽略不计 按上述流程 第 步应加入 FeCO3 kg 答案 1 Fe2O3 6H 2Fe3 3H2O 2 C 3 Fe2 被氧化为 Fe3 Fe3 水解产生 H 4 4FeCO3 s O2 g 2Fe2O3 s 4CO2 g 260kJ mol H 5 FeS2 4e Fe 2S2 6 kg 29ab 2450 1131c 1750 解析 1 Fe2O3 6H 2Fe3 3H2O 2 若 Fe3 没有完全还原 则可以用 KSCN 检验 3 部分 Fe2 被氧化为 Fe3 4 根据盖斯定律可得 4FeCO3 s O2 g 2Fe2O3 s 4CO2 g H 260kJ mol 5 正极得电子 化合价降低 可得正极方程式 FeS2 4e Fe 2S2 6 由于最终得到 FeSO4 根据元素守恒 n Fe n S Fe 来自于 Fe2O3 FeS2 FeCO3 S 来自于 FeS2 H2SO4则有 2 2 96 c kg 50 160g mol c kg 50 160g mol 1 14 m FeCO3 kg 116g mol a b kg 98g mol 2 2 96 c kg 50 160g mol 1 14 则得答案 kg 29ab 2450 1131c 1750 5 2015 山东理综化学 19 分 毒重石的主要成分 BaCO3 含 Ca2 Mg2 Fe3 等杂质 实验室利用毒重石制备 BaCl2 2H2O 的流程如下 1 毒重石用盐酸浸取前需充分研磨 目的是 实验室用 37 的盐酸配置 15 的盐酸 除量筒外还需使用下列仪器中的 a 烧杯 b 容量瓶 c 玻璃棒 d 滴定管 2 Ca2 Mg2 Fe3 开始沉淀时的 pH 11 99 11 9 完全沉淀时的 pH 13 911 13 2 加入 NH3 H2O 调节 pH 8 可除去 填离子符号 滤渣 中含 填化学式 加入 H2C2O4时应避免过量 原因是 已知 Ksp BaC2O4 1 6 10 7 Ksp CaC2O4 2 3 10 9 3 利用简洁酸碱滴定法可测定 Ba2 的含量 实验分两步进行 已知 2CrO42 2H Cr2O72 H20 Ba2 CrO42 BaCrO4 步骤 移取 xml 一定浓度的 Na2CrO4溶液与锥形瓶中 加入酸碱指示剂 用 b mol L 1盐酸标准液滴定至终点 测得滴加盐酸体积为 V0mL 步骤 移取 y mLBaCl2溶液于锥形瓶中 加入 x mL 与步骤 相同浓度的 Na2CrO4溶液 待 Ba2 完全沉淀后 再加入酸碱指示剂 用 b mol L 1盐酸 标准液滴定至终点 测得滴加盐酸的体积为 V1mL 滴加盐酸标准液时应用酸式滴定管 0 刻度位于滴定管的 填 上 方 或 下方 BaCl2溶液的浓度为 mol L 1 若步骤 中滴加盐酸时 有少量待测液溅出 Ba2 浓度测量值将 填 偏大 或 偏小 答案 1 增大接触面积从而使反应速率加快 ac 2 Fe3 Mg OH 2 Ca OH 2 H2C2O4过量会导致生成 BaC2O4沉淀 产品的产量减少 3 上方 V0b V1b y 偏小 6 2015 福建理综化学 15 分 无水氯化铝在生产 生活中应用广泛 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 6 180 升华 300 升华 1023 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 已知 Al2O3 s 3C s 2Al s 3CO g H1 1344 1kJ mol 1 2AlCl3 g 2Al s 3Cl2 g H2 1169 2kJ mol 1 由 Al2O3 C 和 Cl2反应生成 AlCl3的热化学方程式为 步骤 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 答案 15 分 1 Al3 3H2OAl OH 3 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 Fe 或铁 Al2O3 s 3C s 2Cl2 g 2AlCl3 g 3CO g H 174 9kJ mol NaCl NaClO NaClO3 除去 FeCl3 提高 AlCl3纯度 解析 1 氯化铝是强酸弱碱盐 在溶液中 Al3 发生水解反应产生氢氧化铝胶体 其反 应的离子方程式为 Al3 3H2OAl OH 3 3H 2 步骤 中焙烧使固体中的水分 挥发 导致气孔数目增多 其作用是可以防止后续步骤生成的 AlCl3水解 同时由于 增大反应物的接触面积 使反应速率加快 根据物质中含有的元素组成可知 若在 步骤 中不通入氯气和氧气 则反应生成相对原子质量比硅大的单质是铁 第一个 式子减去第二个式子 整理可得 Al2O3 s 3C s 2Cl2 g 2AlCl3 g 3CO g H 174 9kJ mol 步骤 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 Cl2与浓 NaOH 溶液发生反应产生 NaCl NaClO3和水 随着反应的进 行 溶液变稀 这时 Cl2与稀的 NaOH 溶液发生反应 形成 NaCl NaClO 因此得到的 三种盐的化学式分别为 NaCl NaClO NaClO3 由于 Al 的活动性比 Fe 强 在步骤 中加入铝粉 就可以将铁置换出来 达到除去除去 FeCl3 提高 AlCl3纯度的目的 考点定位考点定位 考查盐的水解 反应条件的控制 热化学方程式的书写 物质反应充分的确 定及化学试剂的作用的判断的知识 7 2015 安徽理综化学 14 分 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 NaBO2 s SiO2 s Na s H2 g NaBH4 s Na2SiO3 s Na2SiO3 s 溶液 异丙酸 l NaBH4 s 循环使用 已知 NaBH4常温下能与水反应 可溶于异丙酸 沸点 13 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 请配平第 步反应的化学方程式 NaBO2 SiO2 Na H2 NaBH4 Na2SiO3 3 第 步分离采用的方法是 第 步分离 NaBH4 并回收溶剂 采用的方 法是 4 NaBH4 s 与水 l 反应生成 NaBO2 s 和氢气 g 在 25 101KPa 下 已 知每消耗 3 8 克 NaBH4 s 放热 21 6KJ 该反应的热化学方程式是 答案 1 除去反应器中的水蒸气和空气 煤油 镊子 滤纸 2 系数为 1 2 4 2 3 过滤 蒸馏 4 NaBH4 s H2O l NaBO2 s H2 g H 216KJ mol 解析 1 由于 NaBH4常温下能与水反应 且 Na 比较活泼 加热到 100 度以上 充入氩 气 是除去反 应器中的水蒸气和空气 避免影响反应 少量金属钠保存在煤油里 取用钠时 用镊 子夹取 滤纸吸 干表面的煤油 2 根据氧化还原反应原理 得失电子总相同 可以配平此反应为 NaBO2 2SiO2 4Na 2H2 NaBH4 2Na2SiO3 3 从流程图中可以看出第 步分离的是固 体和液体混合物 所以选用过滤的方法 第 步分离 NaBH4 并回收溶剂 只能先将 溶剂蒸发再冷凝回收 即蒸馏的方法分离 4 根据物质的量计算 n NaBH4 0 1mol 故热方程式为 NaBH4 s H2O l NaBO2 s H2 g H 216KJ mol 考点定位 本题属于工艺流程题 重点考查化学实验基础 如物质的保存 取用方法 混合物的分离提纯方法 如过滤 蒸馏等 此题还考查了氧化还原反应的配平和热化 学方程式的书写 名师点睛 工艺流程题往往题目字数较多 给学生造成畏惧心理 其实只要冷静应对 并不是太难 流 程题主要考两点 一个是从混合物中分离和提纯物质 另一个就是从一种物质制取另 一种物质 解决此题关键是掌握物质分离和提纯的实验原理和方法 同时掌握物质间 的转化规律 解决此题关键还在于从题目中筛选有效信息 比如题目第三小问 因为 题目要求回收溶剂 所以我们采用的分离方法应该是蒸馏 而不是蒸发结晶 在书写 热化学方程式时应该注意以下几点 1 反应物和生成物的状态要注明 2 正确判断吸 热反应和放热反应 即 H 的正负 3 反应热的计算要和化学计量数相关 3 反应热 的单位等 8 2015 广东理综化学 16 分 七铝十二钙 12CaO 7Al2O3 是新型的超导材料和发光 材料 用白云石 主要含 CaCO3和 MgCO3 和废 Al 片制备七铝十二钙的工艺如下 1 煅粉主要含 MgO 和 用适量的 NH4NO3溶液浸取煅粉后 镁化合物几乎不溶 若溶液 I 中 c Mg2 小于 5 10 6mol L 1 则溶液 pH 大于 Mg OH 2的 Ksp 5 10 12 该工艺中不能用 NH4 2SO4代替 NH4NO3 原因是 2 滤液 I 中的阴离子有 忽略杂质成分的影响 若滤液 I 中仅通入 CO2 会生成 从而导致 CaCO3产率降低 3 用 NaOH 溶液可除去废 Al 片表面的氧化膜 反应的离子方程式为 4 电解制备 Al OH 3时 电极分别为 Al 片和石墨 电解总反应方程式为 5 一种可超快充电的新型铝电池 充放电时 AlCl4 和 Al2Cl7 两种离子在 Al 电极 上相互转化 其它离子不参与电极反应 放电时负极 Al 的电极反应式为 答案 1 CaO 11 加入 NH4 2SO4会生成 CaSO4微溶物 在过滤时会被除去 造成生 成的 CaCO3减少 2 NO3 OH Ca HCO3 2 3 2OH Al2O3 2AlO2 H2O 4 2Al 6H20 2Al OH 3 3H2 5 Al 3e 7 AlCl4 4 Al2Cl7 解析 1 煅烧时 CaCO3会发生分解生成 CaO 和 CO2 煅烧 MgCO3分解生成 MgO 和 CO2 故煅粉主要含 MgO 和 CaO Ksp c Mg2 c2 OH 5 10 12 5 10 6 c2 OH 得 c OH 10 3mol L 1 pH 11 由于溶液 I 中 c Mg2 小于 5 10 6mol L 1 所以溶 液 pH 大于 11 不能用 NH4 2SO4代替 NH4NO3的原因是加入 NH4 2SO4会生成 CaSO4微 溶物 在过滤时会被除去 从而造成生成的 CaCO3减少 2 从流程中看出 NO3 没有 被除去 故滤液 I 中的阴离子有 NO3 CaO 溶于水生成 Ca OH 2 故溶液中还有 OH 若滤液 I 中仅通入 CO2 过量的 CO2会与 CaCO3生成 Ca HCO3 2 从而导致 CaCO3产率降 低 3 Al 表面的氧化膜的成分是 Al2O3 该物质是两性氧化物 NaOH 可以与之发生 反应 NaOH 溶液与 Al2O3反应的离子方程式为 2OH Al2O3 2AlO2 H2O 4 电解 制备 Al OH 3时 电极分别为 Al 片和石墨 Al 作阳极 石墨作阴极 Al 在阳极放电 溶液中的 H 在阴极放电 破坏了水的电离平衡 使的溶液中的 OH 浓度增大 与产生 的 Al3 结合生成 Al OH 3 总反应方程式为 2Al 6H2O 2Al OH 3 3H2 5 根据题意 充电和放电时 AlCl4 和 Al2Cl7 两种离子在 Al 电极上相互转化 放电时负 极 Al 失去电子变为 Al3 与溶液中的 AlCl4 结合 发生反应产生的 Al2Cl7 电极反应 式为 Al 3e 7 AlCl4 4 Al2Cl7 考点定