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2019年高考化學(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。 考點模型 (1)原料處理的方法和作用 ①研磨：增大接觸面積，加快溶解或加快反應(yīng)速率。 ②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。 ③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。可通過適當(dāng)增大酸的濃度、升溫和強力攪拌等加快反應(yīng)速率。 ④灼燒：除去可燃性雜質(zhì)或使原料初步轉(zhuǎn)化。 ⑤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 ①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。 ②控制體系的溫度 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 ①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。 ②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。 ③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 ①流程圖中回頭箭頭的物質(zhì) ②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②、③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②中萃取時必須加入適量堿，其原因是__________________________________。 步驟③中X試劑為_______________________________________________________。 (2)步驟④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Ⅰ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①______________ __________________________________ 乙小組 ②____ 濃氨水、氫氧化鈉固體 分析產(chǎn)生氨氣的原因③______________ ________________________________ 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)ClO＋6VO2＋＋9H2O===Cl－＋6VO＋18H＋ (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)①2NH4Cl＋Ca(OH)2CaCl2＋2H2O＋2NH3↑ ②B ③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ClO＋6VO2＋＋9H2O===Cl－＋6VO＋18H＋。(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Ⅰ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2NH4Cl＋Ca(OH)22NH3↑＋2H2O＋CaCl2，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：①溫度升高；②c(OH－)增大；③NaOH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(FeCl36H2O)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。 ①C儀器的名稱是________，該裝置的作用是________________________________________。 ②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?jǐn)?shù)。你認(rèn)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。 ①加入過量氯化鋇溶液的目的是____________________________________________。 ②進行沉淀洗滌的方法是__________________________________________________。 ③SO2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FeCl36H2O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)2Fe2＋＋Cl2===2Cl－＋2Fe3＋　KSCN溶液 (2)方案一：①球形干燥管　防止空氣中的水蒸氣、CO2被B裝置吸收 ②否　尾氣中的CO2也能被B裝置吸收使所測質(zhì)量分?jǐn)?shù)偏大 方案二：①使生成的SO完全轉(zhuǎn)化為沉淀 ②在漏斗中加蒸餾水至恰好沒過沉淀，待水流下后再重復(fù)2～3次此操作 ③% (3)蒸發(fā)濃縮　Fe3＋＋3H2OFe(OH)3＋3H＋，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―→FeCl36H2O (1)Cl2把Fe2＋氧化成Fe3＋，檢驗Fe3＋應(yīng)選用KSCN溶液。 (2)①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； ②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； ③100%。 (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： Fe3＋ Cu2＋ Cr3＋ 開始沉淀pH 2.1 4.7 4.3 完全沉淀pH 3.2 6.7 a (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：①加入石灰乳調(diào)節(jié)pH到約__________，檢驗Fe3＋已經(jīng)除盡的操作是____________________________________； ②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110－5 molL－1時可認(rèn)為沉淀完全，若要使Cr3＋完全沉淀則要保持c(OH－)≥______。[已知：Ksp[Cr(OH)3]＝6.310－31，≈4.0] 答案　(1)CuSO4 (2)①3.2　取適量濾液，加KSCN溶液，若不變紅，則說明Fe3＋已除盡　②趁熱過濾 (3)2H2O＋HSO＋2Cu2＋===Cu2O↓＋SO＋5H＋ 產(chǎn)生SO2，污染環(huán)境 (4)4.010－9 molL－1 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2H2O＋HSO＋2Cu2＋===Cu2O↓＋SO＋5H＋ 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－)＝ ＝＝ ≈4.010－9 molL－1。 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： ①操作Ⅰ、Ⅱ的名稱分別是__________、__________。 ②寫出在空氣中煅燒FeCO3的化學(xué)方程式____________________________________； ③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(rèn)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(FeSO47H2O)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 molL－1 KMnO4溶液滴定至終點，消耗KMnO4溶液體積的平均值為20.00 mL。 ①寫出酸性KMnO4溶液與FeSO4溶液反應(yīng)的離子方程式_______________________。 ②計算上述樣品中FeSO47H2O的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為________________________________ [已知M(FeSO47H2O)＝278 gmol－1] ③滴定達到終點時錐形瓶中溶液顏色變化為__________________________________。 ④下列操作會導(dǎo)致樣品中FeSO47H2O的質(zhì)量分?jǐn)?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)①過濾　洗滌 ②4FeCO3＋O22Fe2O3＋4CO2 ③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)①5Fe2＋＋MnO＋8H＋===5Fe3＋＋Mn2＋＋4H2O ②0.975 4 ③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 ④bc 解析　(1)①分析流程可知操作Ⅰ、Ⅱ的名稱分別是過濾、洗滌。 ②在空氣中煅燒FeCO3的化學(xué)方程式為4FeCO3＋O22Fe2O3＋4CO2。 ③Fe3＋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)②根據(jù)反應(yīng)關(guān)系式 KMnO4　　　　　　～　　　　　　5FeSO47H2O 0.010 00 molL－12010－3L 110－3 mol 則樣品中FeSO47H2O的質(zhì)量分?jǐn)?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。 ④a.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)39H2O在工業(yè)上用細(xì)鐵屑與稀硝酸反應(yīng)制備，主要流程如下： ①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______________________________________ ________________________________________________________________________。 ②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)。 ①該實驗中對圓底燒瓶加熱的最佳方式用____________________________________加熱； ②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)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 ②氮氧化物　形成酸雨和光化學(xué)煙霧 (2)①水浴 ②(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)39H2O需要控制的溫度為40～50 ℃，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)＝8.110－17，F(xiàn)eS飽和溶液中c(H＋)與c(S2－)之間存在關(guān)系：c2(H＋)c(S2－)＝1.010－22，為了使溶液里c(Fe2＋)達到1 molL－1，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)。 A．2 B．3 C．4 D．5 (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： ①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____________________________________________。 ②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＋______ ③氧化過程中，O2、NaOH與Fe2＋反應(yīng)的離子方程式為 ________________________________________________________________________。 ④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3.2～3.8。 沉淀物 Fe(OH)3 Al(OH)3 Fe(OH)2 Mg(OH)2 開始沉淀pH 2.7 3.8 7.6 9.4 完全沉淀pH 3.2 5.2 9.7 12.4 如果pH過大，可能引起的后果是__________________________________(幾種離子沉淀的pH見上表)。 ⑤濾液B可以回收的物質(zhì)有________(填序號)。 A．Na2SO4 B．Al2(SO4)3 C．Na2SiO3 D．MgSO4 答案　(1)B (2)①Fe2O3＋6H＋===2Fe3＋＋3H2O　SiO2 ②FeS2＋14Fe3＋＋8H2O===15Fe2＋＋2SO＋16H＋ ③4Fe2＋＋O2＋2H2O＋8OH－===4Fe(OH)3↓[或Fe2＋＋2OH－===Fe(OH)2↓、4Fe(OH)2＋O2＋2H2O===4Fe(OH)3] ④Al3＋、Mg2＋形成沉淀，使制得的鐵紅不純　ABD 解析　(1)c(Fe2＋)＝＝ 即c2(H＋)＝＝＝ c(H＋)＝ ≈1.1110－3 molL－1 pH≈3 (2)①SiO2不溶于H2SO4，所以濾渣A的主要成分是SiO2；④調(diào)節(jié)pH到3.2～3.8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；⑤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。