2019-2020年高考化學真題分項解析 專題15《工藝流程》.doc

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2019-2020年高考化學真題分項解析 專題15《工藝流程》 1．【xx浙江理綜化學】某同學采用硫鐵礦焙燒取硫后的燒渣(主要成分為Fe2O3、SiO2、Al2O3，不考慮其他雜質)制取七水合硫酸亞鐵(FeSO47H2O)，設計了如下流程： 下列說法不正確的是（ ） A．溶解燒渣選用足量硫酸，試劑X選用鐵粉 B．固體1中一定含有SiO2，控制pH是為了使Al3+轉化為Al(OH)3，進入固體2 C．從溶液2得到FeSO47H2O產品的過程中，須控制條件防止其氧化和分解 D．若改變方案，在溶液1中直接加NaOH至過量，得到的沉淀用硫酸溶解，其溶液經結晶分離也可得到FeSO47H2O 【答案】D 【考點定位】本題以流程圖的形式考查離子反應、物質分離、實驗流程、實驗評價、實驗條件控制等。涉及試劑的選擇、溶液pH控制、硫酸亞鐵性質、實驗條件選擇和控制等。 【名師點晴】離子推斷題的發(fā)展主要以離子反應為前提，主要考查學生在熟練掌握陰陽離子性質的基礎上，進行定性推斷，考查方式為離子的判斷、離子間的反應方程式，在此基礎上會結合相關化學量的計算，還有綜合推斷型，主要考查學生定性分析和定量分析的綜合能力，還會出現與元素化合物知識相結合?？疾閷W生的綜合解題能力?？疾榱藢W生對知識理解、綜合運用能力及閱讀材料接受信息的能力和思維能力，對相關知識的掌握情況，能夠很好地考查考生所掌握的化學知識結構。這道高考題為一道中高檔題，能力要求較高。 【注】本題分類與專題5、15 2．【xx上?；瘜W】實驗室回收廢水中苯酚的過程如右圖所示。下列分析錯誤的是（ ） A．操作I中苯作萃取劑 B．苯酚鈉在苯中的溶解度比在水中的大 C．通過操作II苯可循環(huán)使用 D．三步操作均需要分液漏斗 【答案】B 【解析】A．苯酚容易溶于有機溶劑苯，而難溶于水，水與苯互不相溶，因此 可用苯作萃取劑將含有苯酚的廢水中的苯萃取出來，操作I中苯作萃取劑，正確。B．苯酚鈉容易溶于水，而難溶于苯，因此在苯中的溶解度比在水中的小，錯誤。C．向萃取分液后的含有苯酚的溶液中加入NaOH溶液，發(fā)生反應：NaOH+C6H5OH=C6H5ONa+H2O，C6H5ONa容易溶于水，而與苯互不相溶，然后分液，得到的苯可再應用于含有苯酚的廢水的處理，故通過操作II苯可循環(huán)使用，正確。D．再向含有苯酚鈉的水層加入鹽酸，發(fā)生 ：C6H5ONa+HCl=C6H5OH+NaCl，苯酚難溶于水，密度比水大，在下層，通過分液與水分離開，通過上述分析可知在三步操作中都要進行分液操作，因此要使用分液漏斗，正確。 【考點定位】考查廢水中的物質回收利用的知識。 【名師點睛】化學是一門實驗性學科。進行混合物的分離、提純、物質的純度的檢驗是化學經常要進行的化學實驗?；旌衔锓蛛x方法有過濾、蒸餾、萃取、分液、熱分解方法等。要根據被提純的物質的性質及雜質的性質的不同，采用不同的方法分離結合分離方法確定儀器的使用及操作的步驟及先后。 3．【xx天津理綜化學】（18分）廢舊印刷電路板是一種電子廢棄物，其中銅的含量達到礦石中的幾十倍。濕法技術是將粉碎的印刷電路板經溶解、萃取、電解等操作得到純銅等產品。某化學小組模擬該方法回收銅和制取膽礬，流程簡圖如下： 回答下列問題： （1）反應Ⅰ是將Cu轉化為Cu(NH3 )42+，反應中H2O2 的作用是 。寫出操作①的名稱： 。 （2）反應II是銅氨溶液中的Cu(NH3 )42+與有機物RH反應，寫出該反應的離子方程式： 。操作②用到的主要儀器名稱為 ，其目的是（填序號） 。 a．富集銅元素 b．使銅元素與水溶液中的物質分離 c．增加Cu2＋在水中的溶解度 （3）反應Ⅲ是有機溶液中的CuR2與稀硫酸反應生成CuSO4和 。若操作③使用右圖裝置，圖中存在的錯誤是 。 （4）操作④以石墨作電極電解CuSO4 溶液。陰極析出銅，陽極產物是 。操作⑤由硫酸銅溶液制膽礬的主要步驟是 。 （5）流程中有三次實現了試劑的循環(huán)使用，已用虛線標出兩處，第三處的試劑是 。循環(huán)使用的NH4Cl在反應Ⅰ中的主要作用是 。 【答案】（1）作氧化劑 過濾 （2）Cu(NH3 )42++2RH=2NH4++2NH3+CuR2 分液漏斗 a b （3）RH 分液漏斗尖端未緊靠燒杯內壁 液體過多 （4）O2 H2SO4 加熱濃縮 冷卻結晶 過濾 （5）H2SO4 防止由于溶液中的c（OH-）過高，生成Cu（OH）2沉淀 【解析】（1）反應Ⅰ是將Cu轉化為Cu(NH3 )42+，Cu被氧化，則反應中H2O2 的作用是作氧化劑；操作①是把濾渣和液體分離，所以該操作為過濾； （2）根據流程圖可知，Cu(NH3 )42+與有機物RH反應生成CuR2和氨氣、氯化銨，所以該反應的離子方程式是Cu(NH3 )42++2RH=2NH4++2NH3+CuR2 ；操作②是把水層與有機層分離，所以為分液操作，需要的主要儀器為分液漏斗；Cu元素富集在有機層，所以該操作的目的是富集Cu元素，使銅元素與水溶液中的物質分離，答案選ab； （3）CuR2中R元素為-1價，所以反應Ⅲ是有機溶液中的CuR2與稀硫酸反應生成CuSO4和RH；操作③使用的過濾操作中分液漏斗尖端未緊靠燒杯內壁，且分液漏斗內的液體太多； （4）以石墨作電極電解CuSO4 溶液。陰極析出銅，則陽極為陰離子氫氧根放電，生成氧氣，導致氫離子濃度增大，所以陽極的產物有O2 、H2SO4；由溶液得到晶體的操作步驟一般為加熱濃縮 冷卻結晶 過濾； （5）操作④中得到的硫酸可用在反應III中，所以第三種循環(huán)的試劑為H2SO4 ；氯化銨溶液為酸性，可降低溶液中氫氧根離子的濃度，防止由于溶液中的c（OH-）過高，生成Cu（OH）2沉淀。 4．【xx四川理綜化學】（16分）為了保護環(huán)境，充分利用資源，某研究小組通過如下簡化流程，將工業(yè)制硫酸的硫鐵礦燒渣（鐵主要以Fe2O3存在）轉變成重要的化工原料FeSO4（反應條件略）。 活化硫鐵礦還原Fe3+的主要反應為：FeS2+7Fe2(SO4)3+8H2O=15FeSO4+8H2SO4，不考慮其他反應。請回答下列問題： （1）第Ⅰ步H2SO4與Fe2O3反應的離子方程式是 。 （2）檢驗第Ⅱ步中Fe3+是否完全還原，應選擇 （填字母編號）。 A．KMnO4溶液 B．K3[Fe(CN)6]溶液 C．KSCN溶液 （3）第Ⅲ步加FeCO3調溶液pH到5.8左右，然后在第Ⅳ步通入空氣使溶液pH降到5.2，此時Fe2+不沉淀，濾液中鋁、硅雜質除盡。通入空氣引起溶液pH降低的原因是 。 （4）FeSO4可轉化為FeCO3，FeCO3在空氣中加熱反應可制得鐵系氧化物材料。 已知25℃，101kPa時：4Fe(s) + 3O2 (g) =2Fe2O3(s) =-1648kJ/mol C(s)+O2(g)=CO2(g) =-393kJ/mol 2Fe(s)+2C(s)+3O2(g)=2FeCO3(s) =-1480kJ/mol FeCO3在空氣中加熱反應生成Fe2O3的熱化學方程式是 。 （5）FeSO4在一定條件下可制得FeS2(二硫化亞鐵)納米材料。該材料可用于制造高容量鋰電池，電池放電時的總反應為4Li+ FeS2= Fe +2Li2S，正極反應式是 。 （6）假如燒渣中的鐵全部視為Fe2O3，其含量為50%。將a kg質量分數為b%的硫酸加入到c kg燒渣中浸取，鐵的浸取率為96%，其他雜質浸出消耗的硫酸以及調pH后溶液呈微酸性所殘留的硫酸忽略不計。按上述流程，第Ⅲ步應加入FeCO3 kg。 【答案】 （1）Fe2O3+6H+＝2Fe3++3H2O （2）C （3）Fe2+被氧化為Fe3+，Fe3+水解產生H+。 （4）4FeCO3(s)+O2(g) =2Fe2O3(s)+ 4CO2(g) =－260kJ/mol。 （5）FeS2+4e－= Fe +2S2－ （6）－kg。 【解析】（1）Fe2O3+6H+＝2Fe3++3H2O （2）若Fe3+沒有完全還原，則可以用KSCN檢驗。 （3）部分Fe2+被氧化為Fe3+。 （4）根據蓋斯定律可得：4FeCO3(s)+O2(g) =2Fe2O3(s)+ 4CO2(g) =-260kJ/mol。 （5）正極得電子，化合價降低，可得正極方程式：FeS2+4e- = Fe +2S2- （6）由于最終得到FeSO4，根據元素守恒，n(Fe)=n(S)，Fe來自于Fe2O3、FeS2、FeCO3；S來自于FeS2、H2SO4則有： ( 2 + 2)96% + = + 22 96% 則得答案：－kg。 5．【xx山東理綜化學】（19分）毒重石的主要成分BaCO3（含Ca2+、Mg2+、Fe3+等雜質），實驗室利用毒重石制備BaCl22H2O的流程如下: （1）毒重石用鹽酸浸取前需充分研磨，目的是 。實驗室用37%的鹽酸配置15%的鹽酸，除量筒外還需使用下列儀器中的 。 a．燒杯 b．容量瓶 c．玻璃棒 d．滴定管 （2） Ca2+ Mg2+ Fe3+ 開始沉淀時的pH 11.9 9.1 1.9 完全沉淀時的pH 13.9 11.1 3.2 加入NH3H2O調節(jié)pH=8可除去 （填離子符號），濾渣Ⅱ中含 （填化學式）。加入H2C2O4時應避免過量，原因是 。 已知：Ksp（BaC2O4）=1.610-7，Ksp（CaC2O4）=2.310-9 （3）利用簡潔酸堿滴定法可測定Ba2+的含量，實驗分兩步進行。 已知：2CrO42—+2H+=Cr2O72—+H20 Ba2++CrO42—=BaCrO4↓ 步驟Ⅰ 移取xml一定濃度的Na2CrO4溶液與錐形瓶中，加入酸堿指示劑，用b molL－1鹽酸標準液滴定至終點，測得滴加鹽酸體積為V0mL。 步驟Ⅱ：移取y mLBaCl2溶液于錐形瓶中，加入x mL與步驟Ⅰ 相同濃度的Na2CrO4溶液，待Ba2+完全沉淀后，再加入酸堿指示劑，用b molL－1鹽酸標準液滴定至終點，測得滴加鹽酸的體積為V1mL。 滴加鹽酸標準液時應用酸式滴定管，“0”刻度位于滴定管的 （填“上方”或“下方”）。BaCl2溶液的濃度為 molL－1，若步驟Ⅱ中滴加鹽酸時有少量待測液濺出，Ba2+濃度測量值將 （填“偏大”或“偏小”）。 【答案】（1）增大接觸面積從而使反應速率加快；ac （2）Fe3+；Mg(OH)2、Ca(OH)2；H2C2O4過量會導致生成BaC2O4沉淀，產品的產量減少。 （3）上方；（V0b—V1b）/y；偏小。 6．【xx福建理綜化學】(15分)無水氯化鋁在生產、生活中應用廣泛。 （1）氯化鋁在水中形成具有凈水作用的氫氧化鋁膠體，其反應的離子方程式為 。 （2）工業(yè)上用鋁土礦（主要成分為Al2O3，含有Fe2O3、SiO2等雜質）制取無水氯化鋁的一種工藝流程示意如下： 已知： 物質 SiCl4 AlCl3 FeCl3 FeCl2 沸點/℃ 57.6 180（升華） 300（升華） 1023 ①步驟Ⅰ中焙燒使固體水分揮發(fā)、氣孔數目增多，其作用是 （只要求寫出一種）。 ②步驟Ⅱ中若不通入氯氣和氧氣，則反應生成相對原子質量比硅大的單質是 。 ③已知： Al2O3(s)+3C(s)=2Al(s)+3CO(g) ΔH1=+1344.1kJ mol-1 2AlCl3(g)=2Al(s)+3Cl2(g) ΔH2=+1169.2kJ mol-1 由Al2O3、C和Cl2反應生成AlCl3的熱化學方程式為 。 ④步驟Ⅲ經冷卻至室溫后，氣體用足量的NaOH冷溶液吸收，生成的鹽主要有3種，其化學式分別為 ________。 ⑤結合流程及相關數據分析，步驟Ⅴ中加入鋁粉的目的是 。 【答案】（15分）（1）Al3++3H2OAl(OH)3+3H+ （2）①防止后續(xù)步驟生成的AlCl3水解或增大反應物的接觸面積，加快反應速率。 ②Fe或鐵 ；③Al2O3(s)+3C(s)+2Cl2(g)=2AlCl3(g)+3CO(g) ΔH=+174.9kJ/mol； ④NaCl、NaClO、NaClO3 ；⑤除去FeCl3，提高AlCl3純度。 【解析】（1）氯化鋁是強酸弱堿鹽，在溶液中Al3+發(fā)生水解反應產生氫氧化鋁膠體，其反應的離子方程式為Al3++3H2OAl(OH)3+3H+；（2）①步驟Ⅰ中焙燒使固體中的水分揮發(fā)，導致氣孔數目增多，其作用是可以防止后續(xù)步驟生成的AlCl3水解。同時由于增大反應物的接觸面積，使反應速率加快。②根據物質中含有的元素組成可知：若在步驟Ⅱ中不通入氯氣和氧氣，則反應生成相對原子質量比硅大的單質是鐵。③第一個式子減去第二個式子，整理可得：Al2O3(s)+3C(s)+2Cl2(g)=2AlCl3(g)+3CO(g) ΔH=+174.9kJ/mol；④步驟Ⅲ經冷卻至室溫后，氣體用足量的NaOH冷溶液吸收，生成的鹽主要有3種，Cl2與濃 NaOH溶液發(fā)生反應產生NaCl、NaClO3和水，隨著反應的進行，溶液變稀。這時Cl2與稀的NaOH溶液發(fā)生反應，形成NaCl、NaClO。因此得到的三種鹽的化學式分別為NaCl、NaClO、NaClO3 。⑤由于Al的活動性比Fe強，在步驟Ⅴ中加入鋁粉，就可以將鐵置換出來，達到除去除去FeCl3，提高AlCl3純度的目的。 【考點定位】考查鹽的水解、反應條件的控制、熱化學方程式的書寫、物質反應充分的確定及化學試劑的作用的判斷的知識。 7．【xx安徽理綜化學】（14分）硼氫化鈉（NaBH4）在化工等領域具有重要的應用價值，某研究小組采用偏硼酸鈉NaBO2為主要原料制備NaBH4，其流程如下： ② NaBO2（s） SiO2（s）Na（s） H2（g） NaBH4（s） Na2SiO3（s） Na2SiO3（s） 溶液 異丙酸（l） NaBH4（s） 循環(huán)使用 ① ③ 已知：NaBH4常溫下能與水反應，可溶于異丙酸（沸點：13℃）。 （1）在第①步反應加料之前，需要將反應器加熱至100℃以上并通入氬氣，該操作的目的是_____，原料中的金屬鈉通常保存在____中，實驗室取用少量金屬鈉需要用到的實驗用品有_____，_____，玻璃片和小刀等。 （2）請配平第①步反應的化學方程式： □NaBO2+□SiO2+□Na+□H2==□NaBH4+□Na2SiO3 （3）第②步分離采用的方法是______；第③步分離（NaBH4）并回收溶劑，采用的方法是______。 （4）NaBH4（s）與水（l）反應生成NaBO2（s）和氫氣（g），在25℃，101KPa下，已知每消耗3.8克NaBH4（s）放熱21.6KJ，該反應的熱化學方程式是_______。 【答案】（1）除去反應器中的水蒸氣和空氣，煤油，鑷子、濾紙（2）系數為：1、2、4、2；（3）過濾，蒸餾（4）NaBH4（s）+H2O(l) = NaBO2（s）+H2(g) △H=-216KJ/mol； 【解析】（1）由于NaBH4常溫下能與水反應，且Na比較活潑，加熱到100度以上，充入氬氣，是除去反 應器中的水蒸氣和空氣，避免影響反應；少量金屬鈉保存在煤油里；取用鈉時，用鑷子夾取，濾紙吸 干表面的煤油；（2）根據氧化還原反應原理，得失電子總相同，可以配平此反應為：NaBO2+2SiO2+4Na+2H2==NaBH4+2Na2SiO3；（3）從流程圖中可以看出第②步分離的是固體和液體混合物，所以選用過濾的方法；第③步分離（NaBH4）并回收溶劑，只能先將溶劑蒸發(fā)再冷凝回收，即蒸餾的方法分離；（4）根據物質的量計算，n(NaBH4)=0.1mol，故熱方程式為：NaBH4（s）+H2O(l) = NaBO2（s）+H2(g) △H=-216KJ/mol； 【考點定位】本題屬于工藝流程題，重點考查化學實驗基礎，如物質的保存、取用方法；混合物的分離提純方法，如過濾，蒸餾等；此題還考查了氧化還原反應的配平和熱化學方程式的書寫。 【名師點睛】工藝流程題往往題目字數較多，給學生造成畏懼心理，其實只要冷靜應對，并不是太難。流 程題主要考兩點，一個是從混合物中分離和提純物質，另一個就是從一種物質制取另一種物質，解決此題關鍵是掌握物質分離和提純的實驗原理和方法，同時掌握物質間的轉化規(guī)律。解決此題關鍵還在于從題目中篩選有效信息，比如題目第三小問，因為題目要求回收溶劑，所以我們采用的分離方法應該是蒸餾，而不是蒸發(fā)結晶；在書寫熱化學方程式時應該注意以下幾點：1.反應物和生成物的狀態(tài)要注明；2.正確判斷吸熱反應和放熱反應，即△H的正負；3.反應熱的計算要和化學計量數相關；3.反應熱的單位等。 8．【xx廣東理綜化學】（16分）七鋁十二鈣（12CaO7Al2O3)是新型的超導材料和發(fā)光材料，用白云石（主要含CaCO3和MgCO3)和廢Al片制備七鋁十二鈣的工藝如下： （1）煅粉主要含MgO和 ，用適量的NH4NO3溶液浸取煅粉后，鎂化合物幾乎不溶， 若溶液I中c(Mg2+)小于510-6molL-1,則溶液pH大于 （Mg(OH)2的Ksp=510-12)；該工藝中不能用（NH4)2SO4代替NH4NO3，原因是 。 （2）濾液I中的陰離子有 （忽略雜質成分的影響）；若濾液I中僅通入CO2，會生成 ，從而導致CaCO3產率降低。 （3）用NaOH溶液可除去廢Al片表面的氧化膜，反應的離子方程式為 。 （4）電解制備Al(OH)3時，電極分別為Al片和石墨，電解總反應方程式為 。 （5）一種可超快充電的新型鋁電池，充放電時AlCl4—和Al2Cl7—兩種離子在Al電極上相互轉化，其它離子不參與電極反應，放電時負極Al的電極反應式為 。 【答案】（1）CaO；11；加入（NH4)2SO4會生成CaSO4微溶物，在過濾時會被除去，造成生成的CaCO3減少。（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）煅燒時CaCO3會發(fā)生分解生成CaO和CO2；煅燒MgCO3分解生成MgO和CO2；故煅粉主要含MgO和CaO；Ksp= c(Mg2+)?c2(OH—)，510-12=510-6 c2(OH—)，得c(OH—)= 10-3molL-1， pH=11。由于溶液I中c(Mg2+)小于510-6molL-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會生成CaSO4微溶物，在過濾時會被除去，從而造成生成的CaCO3減少。（2）從流程中看出NO3—沒有被除去，故濾液I中的陰離子有NO3—，CaO溶于水生成Ca(OH)2，故溶液中還有OH—；若濾液I中僅通入CO2，過量的CO2會與CaCO3生成Ca(HCO3)2 從而導致CaCO3產率降低。（3）Al表面的氧化膜的成分是Al2O3，該物質是兩性氧化物，NaOH可以與之發(fā)生反應。NaOH溶液與Al2O3反應的離子方程式為：2OH—+Al2O3＝2AlO2—+H2O；（4）電解制備Al(OH)3時，電極分別為Al片和石墨，Al作陽極，石墨作陰極。Al在陽極放電，溶液中的H+在陰極放電，破壞了水的電離平衡，使的溶液中的OH—濃度增大，與產生的Al3+結合生成Al(OH)3，總反應方程式為：2Al+6H2O 2Al(OH)3↓+3H2↑。（5）根據題意，充電和放電時AlCl4—和Al2Cl7—兩種離子在Al電極上相互轉化，放電時負極Al失去電子變?yōu)锳l3+，與溶液中的AlCl4—結合，發(fā)生反應產生的Al2Cl7—電極反應式為：Al－3e－＋7 AlCl4—＝4 Al2Cl7—。 【考點定位】本題主要考查學生對利用物質的性質和物料守恒進行對化工流程的分析，涉及到溶度積的應用、物質的分離、物質的性質電極、電極反應的書寫等。 【名師點睛】在解化工流程題是關鍵要利用物質的性質，分析流程中發(fā)生的反應，弄清楚每個環(huán)節(jié)物質的去向。流程只是一個載體，考查的落腳點是元素及其化合物的性質，如鋁及其化合物、鐵及其化合物等，基本化學理論，如化學平衡、電化學等，實驗操作如：過濾、分液、蒸發(fā)、萃取等。此題的綜合性強，知識的涉及面廣，要求有較好的基礎知識和知識的運用能力。 9．【xx江蘇化學】（12分）以磷石膏(只要成分CaSO4，雜質SiO2、Al2O3等)為原料可制備輕質CaCO3。 （1）勻速向漿料中通入CO2，漿料清液的pH和c(SO42－)隨時間變化見由右圖。清液pH>11時CaSO4轉化的離子方程式_____________；能提高其轉化速率的措施有____(填序號) A．攪拌漿料 B．加熱漿料至100℃ C．增大氨水濃度 D． 減小CO2通入速率 （2）當清液pH接近6．5時，過濾并洗滌固體。濾液中物質的量濃度最大的兩種陰離子為______和________(填化學式)；檢驗洗滌是否完全的方法是_________。 （3）在敞口容器中，用NH4Cl溶液浸取高溫煅燒的固體，隨著浸取液溫度上升，溶液中c(Ca2＋)增大的原因___________。 【答案】（1）CaSO4＋2NH3H2O＋CO2=CaCO3＋2NH4＋或CaSO4＋CO32－=CaCO3＋SO42－，AC；（2）SO42－、HCO3－，取少量最后一次的洗滌過濾液于試管中，向其中滴加鹽酸酸化的BaCl2溶液，若不產生白色沉淀，則表明已洗滌完全；（3）浸取液溫度上升，溶液中c(H＋)增大，促進固體中Ca2＋浸出。 【考點定位】考查工藝流程、影響化學反應速率因素、沉淀洗滌、沉淀轉化等方面的知識。 【名師點睛】本題考查工藝流程問題，在分析中首先要有很好的基本功，無論是基礎知識還是審題方面，在工藝流程中，注重分析過程，知道哪些步驟發(fā)生什么樣的反應，或者此實驗操作怎樣等，然后注重書寫，書寫要規(guī)范；此試題考查溶度積方面的知識，反應向著更難溶的方向進行，同時也考查了影響反應速率的因素，考查學生分析問題的能力。