高考化學(xué)二輪復(fù)習(xí) 壓軸題專練 化學(xué)工藝流程題

高考化學(xué)二輪復(fù)習(xí) 壓軸題專練 化學(xué)工藝流程題題型模型化學(xué)工藝流程題結(jié)構(gòu)一般包括題頭、題干和題尾三部分。題頭一般簡單介紹以何種物質(zhì)(主要成分是什么、含什么雜質(zhì)等，要注意一些關(guān)鍵信息)為原料制備哪種物質(zhì)，以及物質(zhì)的性質(zhì)和用途。題干部分則是工業(yè)制備的簡化工藝流程圖。題尾部分則是根據(jù)工業(yè)生產(chǎn)流程中涉及到的化學(xué)知識精心設(shè)計的系列問題。對于學(xué)生解題需要的未學(xué)過的信息在三個部分都有可能出現(xiàn)，審題時須全盤考慮?？键c模型(1)原料處理的方法和作用研磨：增大接觸面積，加快溶解或加快反應(yīng)速率。水浸：與水接觸溶解或反應(yīng)，可通過延長時間、攪拌或適當(dāng)升溫來加速，以提高浸出率。酸浸：與酸接觸反應(yīng)而溶解，使可溶性離子進入溶液，不溶物通過過濾除去?？赏ㄟ^適當(dāng)增大酸的濃度、升溫和強力攪拌等加快反應(yīng)速率。灼燒：除去可燃性雜質(zhì)或使原料初步轉(zhuǎn)化。煅燒：改變結(jié)構(gòu)，使一些物質(zhì)在后續(xù)過程中易溶解，并可使一些雜質(zhì)(如有機物)在高溫下氧化、分解。(2)實驗條件的控制和目的調(diào)節(jié)溶液的pH值：使某些離子轉(zhuǎn)變?yōu)槌恋矶_到分離的目的，抑制某些離子的水解，防止某些離子的氧化等。在題目中常以表格形式給出信息?？刂企w系的溫度a控制低溫：防止物質(zhì)的分解，如NaHCO3、NH4HCO3、H2O2、HNO3(濃)等；防止物質(zhì)的揮發(fā)，如鹽酸、醋酸等；抑制物質(zhì)的水解，如冰水洗滌，以防止洗滌過程中的溶解損耗；增大氣體反應(yīng)物的溶解度，使其被充分吸收；b采取加熱：加速某固體的溶解，加快反應(yīng)速率；減少氣體生成物的溶解并使其逸出；使平衡向需要的方向移動；趁熱過濾，防止某物質(zhì)降溫時因析出而損耗或帶入新的雜質(zhì)；c控制范圍：確保催化劑的催化效果，兼顧速率和轉(zhuǎn)化率，追求更好的經(jīng)濟效益，防止副反應(yīng)發(fā)生等。(3)物質(zhì)分離或提純常用的化學(xué)方法溶解法：利用特殊溶劑把雜質(zhì)溶解而除去，如Fe(Al)可用過量的NaOH溶液而除去Al，CO2(HCl、H2O)先通過飽和食鹽水，再通過濃H2SO4。沉淀法：a.加合適的沉淀劑(要使雜質(zhì)離子充分沉淀，加入的沉淀劑必須過量，且在后續(xù)步驟中容易除去)；b.調(diào)節(jié)溶液的酸堿性。洗滌法：a.水洗；b.冰水洗；c.有機溶劑洗。其目的是：洗去目標(biāo)物表面的雜質(zhì)離子；減少目標(biāo)物的溶解損耗或增大有機雜質(zhì)的溶解量；防止目標(biāo)物形成結(jié)晶水合物；使晶體快速干燥。(4)可循環(huán)物質(zhì)的判斷流程圖中回頭箭頭的物質(zhì)生產(chǎn)流程中后面新生成或新分離的物質(zhì)(不要忽視結(jié)晶后的母液)，可能是前面某一步反應(yīng)的相關(guān)物質(zhì)。1釩有金屬“維生素”之稱，研究發(fā)現(xiàn)釩的某些化合物對治療糖尿病有很好的療效。工業(yè)上設(shè)計將VOSO4中的K2SO4、SiO2、CuO雜質(zhì)除去并回收得到V2O5的流程如下：請回答下列問題：(1)步驟、的變化過程可表示為(HM為有機萃取劑)：VOSO4(水層)2HM(有機層)VOM2(有機層)H2SO4(水層)步驟中萃取時必須加入適量堿，其原因是_。步驟中X試劑為_。(2)步驟的離子方程式為_。(3)該工藝流程中，可以循環(huán)利用的物質(zhì)有_和_。(4)操作得到的廢渣，用_溶解，充分反應(yīng)后，_(填寫系列操作名稱)，稱量得到m g氧化銅。(5)為了制得氨水，甲、乙兩小組選擇了不同方法制取氨氣，請將實驗裝置的字母編號和制備原理填寫在下表空格中。實驗裝置實驗藥品制備原理甲小組A氫氧化鈣、氯化銨反應(yīng)的化學(xué)方程式為_乙小組_濃氨水、氫氧化鈉固體分析產(chǎn)生氨氣的原因_答案(1)加入堿中和硫酸，促使平衡正向移動，提高釩的萃取率H2SO4(2)ClO6VO29H2O=Cl6VO18H(3)氨氣(或氨水)有機萃取劑(4)氫氧化鈉溶液過濾、洗滌、干燥(5)2NH4ClCa(OH)2CaCl22H2O2NH3B氫氧化鈉溶于水放出大量熱，溫度升高，使氨的溶解度減小而放出；固體氧氧化鈉吸水，促使氨放出；氫氧化鈉電離出的OH增大了氨水中OH濃度，促使氨水電離平衡左移，導(dǎo)致氨氣放出解析(1)根據(jù)平衡移動原理，加堿中和H2SO4，使平衡正向移動，提高釩的萃取率。根據(jù)箭頭的指向及名稱(反萃取)，得到有機萃取劑，X應(yīng)為H2SO4。(2)KClO3作氧化劑，VO2作還原劑，離子方程式為ClO6VO29H2O=Cl6VO18H。(3)根據(jù)箭頭的指向，有機萃取劑和NH3可循環(huán)利用。(4)操作得到的廢渣有SiO2和CuO，用NaOH溶解SiO2，過濾、洗滌、干燥可得到CuO。(5)若用NH4Cl固體和Ca(OH)2固體制NH3，應(yīng)選用A裝置，其化學(xué)方程式為2NH4ClCa(OH)22NH32H2OCaCl2，若用濃氨水和NaOH固體制NH3，應(yīng)選用B裝置，放出NH3的原因可以從以下幾個方面回答：溫度升高；c(OH)增大；NaOH固體吸水。2以硫鐵礦(主要成分為FeS2)為原料制備氯化鐵晶體(FeCl3·6H2O)的工藝流程如下：(1)氧化過程中發(fā)生反應(yīng)的離子方程式是_，檢驗氧化生成的陽離子的試劑是_。(2)尾氣中主要含N2、O2、SO2和少量的CO2、H2O，取標(biāo)準(zhǔn)狀況下的尾氣V L測定SO2含量：方案一：讓尾氣緩慢通過以下裝置。C儀器的名稱是_，該裝置的作用是_。實驗時先通入尾氣，再通入一定量氮氣。若通過B裝置的增重來測量SO2的體積分數(shù)。你認為該方案是否合理_(填“是”或“否”)，請說明理由_(若方案合理該空不必填寫)。方案二：將尾氣緩慢通過足量溴水，在所得的溶液中加入過量氯化鋇溶液后，過濾，將沉淀洗滌、干燥，稱得其質(zhì)量為m g。加入過量氯化鋇溶液的目的是_。進行沉淀洗滌的方法是_。SO2含量的表達式是_(用含m、V的代數(shù)式表示)。(3)從FeCl3溶液中得到FeCl3·6H2O晶體的操作包括_、冷卻結(jié)晶、過濾，該過程需保持鹽酸過量，結(jié)合必要的離子方程式說明原因_。答案(1)2Fe2Cl2=2Cl2Fe3KSCN溶液(2)方案一：球形干燥管防止空氣中的水蒸氣、CO2被B裝置吸收否尾氣中的CO2也能被B裝置吸收使所測質(zhì)量分數(shù)偏大方案二：使生成的SO完全轉(zhuǎn)化為沉淀在漏斗中加蒸餾水至恰好沒過沉淀，待水流下后再重復(fù)23次此操作%(3)蒸發(fā)濃縮Fe33H2OFe(OH)33H，過量鹽酸能夠抑制Fe3水解解析工藝流程中的物質(zhì)轉(zhuǎn)化關(guān)系是：FeS2FeCl3溶液FeCl3·6H2O(1)Cl2把Fe2氧化成Fe3，檢驗Fe3應(yīng)選用KSCN溶液。(2)干燥管的作用是為了防止外界CO2和H2O(g)進入B裝置，干擾測定結(jié)果；因為CO2也能被堿石灰所吸收，所以該方案不合理。方案二的原理是，利用溴水把SO2氧化成H2SO4，再加入BaCl2生成BaSO4沉淀，通過BaSO4沉淀的質(zhì)量來確定SO2的含量；×100%。(3)因為FeCl3水解生成具有揮發(fā)性的鹽酸，所以應(yīng)保持鹽酸過量，抑制Fe3的水解。3工業(yè)上利用電鍍污泥(主要含有Fe2O3、CuO、Cr2O3及部分難溶雜質(zhì))回收銅和鉻等金屬，回收流程如下：已知部分物質(zhì)沉淀的pH及CaSO4的溶解度曲線如下：Fe3Cu2Cr3開始沉淀pH2.14.74.3完全沉淀pH3.26.7a(1)在浸出過程中除了生成Fe2(SO4)3、Cr2(SO4)3外，主要還有_。(2)在除鐵操作中，需要除去Fe3和CaSO4，請完成相關(guān)操作：加入石灰乳調(diào)節(jié)pH到約_，檢驗Fe3已經(jīng)除盡的操作是_；將濁液加熱到 80 ，_。(3)寫出還原步驟中加入NaHSO3生成Cu2O固體反應(yīng)的離子方程式_，此步驟中加入NaHSO3得到Cu2O的產(chǎn)率為95%，若NaHSO3過量，除了浪費試劑外，還會出現(xiàn)的問題是_。(4)當(dāng)離子濃度小于或等于1×105 mol·L1時可認為沉淀完全，若要使Cr3完全沉淀則要保持c(OH)_。已知：KspCr(OH)36.3×1031，4.0答案(1)CuSO4(2)3.2取適量濾液，加KSCN溶液，若不變紅，則說明Fe3已除盡趁熱過濾(3)2H2OHSO2Cu2=Cu2OSO5H產(chǎn)生SO2，污染環(huán)境(4)4.0×109 mol·L1解析(1)Fe2O3、CuO、Cr2O3均和H2SO4反應(yīng)，分別生成Fe2(SO4)3、CuSO4和Cr2(SO4)3。(2)根據(jù)表格中的數(shù)據(jù)，通過調(diào)節(jié)pH值，使Fe3完全沉淀，而Cr3、Cu2不沉淀，應(yīng)調(diào)節(jié)pH達到3.2，檢驗微量Fe3，應(yīng)選用KSCN溶液。根據(jù)CaSO4的溶解度曲線特點，應(yīng)趁熱過濾得到CaSO4沉淀。(3)Cu2把HSO氧化成SO，本身還原成Cu2O，離子方程式為2H2OHSO2Cu2=Cu2OSO5H在上述反應(yīng)中生成H，若NaHSO3過量，會產(chǎn)生SO2，造成空氣污染。(4)c(OH) 4.0×109 mol·L1。4鐵及其化合物在生產(chǎn)和生活中有著廣泛的應(yīng)用。(1)氧化鐵是重要工業(yè)顏料，用廢鐵屑制備它的流程如下：回答下列問題：操作、的名稱分別是_、_。寫出在空氣中煅燒FeCO3的化學(xué)方程式_；煅燒如果不充分，產(chǎn)品中將有Fe2存在，試設(shè)計實驗檢驗產(chǎn)品中有無Fe2。(2)有些同學(xué)認為KMnO4溶液滴定也能進行鐵元素含量的測定。a稱取2.850 g綠礬(FeSO4·7H2O)產(chǎn)品，配成250 mL溶液；b量取25.00 mL待測溶液于錐形瓶中；c用硫酸酸化的0.010 00 mol·L1 KMnO4溶液滴定至終點，消耗KMnO4溶液體積的平均值為20.00 mL。寫出酸性KMnO4溶液與FeSO4溶液反應(yīng)的離子方程式_。計算上述樣品中FeSO4·7H2O的質(zhì)量分數(shù)為_已知M(FeSO4·7H2O)278 g·mol1滴定達到終點時錐形瓶中溶液顏色變化為_。下列操作會導(dǎo)致樣品中FeSO4·7H2O的質(zhì)量分數(shù)的測定結(jié)果偏高的有_。a未干燥錐形瓶b盛裝標(biāo)準(zhǔn)液的滴定管沒有用標(biāo)準(zhǔn)液潤洗c滴定結(jié)束時仰視刻度線讀數(shù)d量取待測液的滴定管沒有潤洗答案(1)過濾洗滌4FeCO3O22Fe2O34CO2取固體樣品少許放置試管中，加入足量稀硫酸，振蕩試管，再加入幾滴KMnO4溶液。如果溶液褪色，則有Fe2(2)5Fe2MnO8H=5Fe3Mn24H2O0.975 4滴加最后一滴溶液，溶液剛好由黃色變成紫紅色，且半分鐘內(nèi)不褪去bc解析(1)分析流程可知操作、的名稱分別是過濾、洗滌。在空氣中煅燒FeCO3的化學(xué)方程式為4FeCO3O22Fe2O34CO2。Fe3中存在Fe2，檢驗方法為取固體樣品少許放置試管中，加入足量稀硫酸，振蕩試管，再加入幾滴KMnO4溶液。如果溶液褪色，則有Fe2。(2)根據(jù)反應(yīng)關(guān)系式KMnO45FeSO4·7H2O 0.010 00 mol·L1×20×103L 1×103 mol則樣品中FeSO4·7H2O的質(zhì)量分數(shù)為0.975 4。滴定達到終點時錐形瓶中溶液顏色變化為滴加最后一滴溶液，溶液剛好由黃色變成紫紅色，且半分鐘內(nèi)不褪去。a.未干燥錐形瓶對結(jié)果沒有影響；b.盛裝標(biāo)準(zhǔn)液的滴定管沒有用標(biāo)準(zhǔn)液潤洗，造成濃度偏低，標(biāo)準(zhǔn)液體積偏大，結(jié)果偏大；c.滴定結(jié)束時仰視刻度線讀數(shù)，標(biāo)準(zhǔn)液體積讀數(shù)偏大，結(jié)果偏高；d.量取待測液的滴定管沒有潤洗，待測液的量偏小，結(jié)果偏低。5鐵及其化合物在日常生活中應(yīng)用廣泛，請回答下列問題：(1)Fe(NO3)3·9H2O在工業(yè)上用細鐵屑與稀硝酸反應(yīng)制備，主要流程如下：耐酸反應(yīng)器中可以觀察到的現(xiàn)象是_。制備過程中需對溶液進行蒸發(fā)濃縮，注意事項為_。從反應(yīng)器中出來的氣體的主要成分是_；直接排放到大氣中造成環(huán)境污染的后果是_。(2)某興趣小組在實驗室用下圖裝置制取Fe(NO3)3(夾持儀器和加熱裝置未畫出)。該實驗中對圓底燒瓶加熱的最佳方式用_加熱；請在圖中虛線框內(nèi)畫出防止倒吸的尾氣吸收裝置(提示：堿液可快速、充分吸收產(chǎn)生的氮氧化物氣體)。答案(1)鐵屑溶解，溶液變?yōu)辄S色，有無色氣體產(chǎn)生，在液面上氣體變?yōu)榧t棕色(后又變?yōu)闊o色)邊加熱邊不斷攪拌，防止局部過熱，液體發(fā)生飛濺氮氧化物形成酸雨和光化學(xué)煙霧(2)水浴(答案合理即可)解析(1)鐵和過量稀硝酸反應(yīng)，產(chǎn)物為Fe3和NO，現(xiàn)象是溶液變?yōu)辄S色，產(chǎn)生無色氣體；加熱蒸發(fā)時應(yīng)注意攪拌散熱。氮氧化物造成的污染主要為酸雨和光化學(xué)污染。(2)制取Fe(NO3)3·9H2O需要控制的溫度為4050 ，水浴加熱更容易控制，防倒吸的尾氣吸收裝置應(yīng)用NaOH溶液。6鐵及其化合物在日常生活、生產(chǎn)中應(yīng)用廣泛。(1)在某溫度下，Ksp(FeS)8.1×1017，F(xiàn)eS飽和溶液中c(H)與c(S2)之間存在關(guān)系：c2(H)·c(S2)1.0×1022，為了使溶液里c(Fe2)達到1 mol·L1，現(xiàn)將適量FeS投入其飽和溶液中，應(yīng)調(diào)節(jié)溶液中的pH約為_(填字母)。A2 B3 C4 D5(2)氧化鐵紅顏料跟某些油料混合，可以制成防銹油漆。以黃鐵礦為原料制硫酸產(chǎn)生的硫酸渣中含F(xiàn)e2O3、SiO2、Al2O3、MgO等，用硫酸渣制備鐵紅(Fe2O3)的過程如下：酸溶過程中Fe2O3發(fā)生反應(yīng)的離子方程式為_；“濾渣A”主要成分的化學(xué)式為_。還原過程中加入FeS2的目的是將溶液中的Fe3還原為Fe2，而本身被氧化為H2SO4，請完成該反應(yīng)的離子方程式：FeS2_Fe3_=_Fe2_SO_氧化過程中，O2、NaOH與Fe2反應(yīng)的離子方程式為_。為了確保鐵紅的質(zhì)量和純度，氧化過程需要調(diào)節(jié)溶液的pH的范圍是3.23.8。沉淀物Fe(OH)3Al(OH)3Fe(OH)2Mg(OH)2開始沉淀pH2.73.87.69.4完全沉淀pH3.25.29.712.4如果pH過大，可能引起的后果是_(幾種離子沉淀的pH見上表)。濾液B可以回收的物質(zhì)有_(填序號)。ANa2SO4 BAl2(SO4)3CNa2SiO3 DMgSO4答案(1)B(2)Fe2O36H=2Fe33H2OSiO2FeS214Fe38H2O=15Fe22SO16H4Fe2O22H2O8OH=4Fe(OH)3或Fe22OH=Fe(OH)2、4Fe(OH)2O22H2O=4Fe(OH)3Al3、Mg2形成沉淀，使制得的鐵紅不純ABD解析(1)c(Fe2)即c2(H)c(H) 1.11×103 mol·L1pH3(2)SiO2不溶于H2SO4，所以濾渣A的主要成分是SiO2；調(diào)節(jié)pH到3.23.8的目的是使Fe3完全沉淀，若pH過大，會造成Mg2、Al3 沉淀，使制得的鐵紅不純；濾液B中含有Na2SO4、Al2(SO4)3、MgSO4，不含Na2SiO3，因為在前面的過濾操作中已除去了SiO2。