2019-2020年高考化學一輪總復習 專題強化訓練（10）無機化工生產流程題的解題策略（含解析）.doc

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2019-2020年高考化學一輪總復習 專題強化訓練（10）無機化工生產流程題的解題策略（含解析） 1.(14分)(xx聊城模擬)某化學興趣小組利用某廢棄的氧化銅鋅礦制取活性ZnO，實驗流程如下： 請回答下列問題： (1)加入鐵粉后發(fā)生反應的離子方程式為________________________________， _______________________________________。 (2)甲、乙兩同學選用下列儀器，采用不同的方法制取氨氣。 ①甲同學使用的藥品是熟石灰與氯化銨，則應選用裝置______(填寫裝置代號)，生成氨氣的化學方程式為_____________________________________________； ②乙同學選用了裝置B，則使用的兩種藥品的名稱為_________。 (3)H2O2的作用是_________________。 (4)除鐵過程中得到的Fe(OH)3可用KClO溶液在堿性環(huán)境下將其氧化，得到一種高效的多功能水處理劑(K2FeO4)，該反應中氧化劑與還原劑的物質的量之比為________。 (5)已知溶液a中含有C、S兩種酸根陰離子，若只允許取用一次樣品，檢驗這兩種離子存在的實驗操作過程為_______________________________。 【解析】(1)氧化銅鋅礦與稀硫酸發(fā)生反應變?yōu)榭扇苄缘腪nSO4、CuSO4；難溶性的物質過濾除去；然后向濾液中加入鐵粉，發(fā)生反應：Fe+Cu2+Fe2++Cu；Fe+2H+Fe2++H2↑；過濾得到海綿銅，向濾液中加入H2O2，把Fe2+氧化為Fe3+，然后向溶液中通入氨氣，調整溶液的pH使Fe3+形成Fe(OH)3沉淀而過濾除去。 (2)①甲同學使用的藥品是熟石灰與氯化銨，用固體與固體混合加熱制取氣體，應該選擇裝置A；生成氨氣的化學方程式是2NH4Cl+Ca(OH)22NH3↑+2H2O+CaCl2；②乙同學選用了裝置B，應該是液體與固體不加熱制取氣體，則使用的兩種藥品的名稱為濃氨水和生石灰(或堿石灰、氫氧化鈉固體)。(3)H2O2的作用是作氧化劑，將溶液中的Fe2+氧化成Fe3+；向濾液中加入NH4HCO3并通入氨氣，就會形成Zn2(OH)2CO3沉淀，過濾、洗滌、焙燒就得到ZnO。(4)除鐵過程中得到的Fe(OH)3可用KClO溶液在堿性環(huán)境下將其氧化，得到一種高效的多功能水處理劑(K2FeO4)，根據(jù)氧化還原反應中電子轉移數(shù)目相等可知2n(KClO)=3n[Fe(OH)3]，所以該反應中氧化劑與還原劑的物質的量之比為n(KClO)∶n[Fe(OH)3]=3∶2。(5)已知溶液a中含有C、S兩種酸根陰離子，若只允許取用一次樣品，檢驗這兩種離子存在的實驗操作過程為取少量溶液a置于試管中，滴加足量BaCl2[或者Ba(NO3)2]溶液，過濾，向所得沉淀中加入過量的稀鹽酸(或者稀硝酸)，沉淀部分溶解，則溶液a中含有C和S。 答案：(1)Fe+2H+Fe2++H2↑ Fe+Cu2+Fe2++Cu (2)①A　2NH4Cl+Ca(OH)22NH3↑+2H2O+CaCl2 ②濃氨水和生石灰(或堿石灰、氫氧化鈉固體) (3)將溶液中的Fe2+氧化成Fe3+ (4)3∶2 (5)取少量溶液a置于試管中，滴加足量BaCl2[或者Ba(NO3)2]溶液，過濾，向所得沉淀中加入過量的稀鹽酸(或者稀硝酸)，沉淀部分溶解，則溶液a中含有C和S 2.(14分)(xx西安模擬)高錳酸鉀在實驗室和工農業(yè)生產中有廣泛的用途。實驗室以二氧化錳為主要原料制備高錳酸鉀。其部分流程如下： (1)第①步加熱熔融應在______________中進行，而不用瓷坩堝的原因是_____ _______________________________(用化學方程式表示)。 (2)第④步通入CO2發(fā)生反應，生成Mn和MnO2。反應的離子方程式為______ _________________________________________。 則完成反應時，轉化為KMnO4的K2MnO4占全部K2MnO4的百分率約為_________(精確到0.1%)。 (3)第⑤步趁熱過濾的目的是_________________________________________。 (4)第⑥步加熱濃縮至液面有細小晶體析出時，停止加熱、冷卻結晶、________________、洗滌、干燥。干燥過程中，溫度不宜過高，其原因是____ ____________________________________________(用化學方程式表示)。 (5)H2O2和KMnO4都是常用的強氧化劑。若向H2O2溶液中滴加酸性高錳酸鉀溶液，則酸性高錳酸鉀溶液會褪色，寫出該反應的離子方程式：__________________ ____________________________________，該反應說明H2O2的氧化性比KMnO4的__________(填“強”或“弱”)。 【解析】(1)由于KOH是強堿，在加熱或高溫時容易與玻璃、陶瓷中的SiO2發(fā)生反應：SiO2+2KOHK2SiO3+H2O，所以加熱熔融KClO3和KOH的混合物應在鐵坩堝中進行。 (2)根據(jù)題意結合原子守恒和電荷守恒，可得該反應為3Mn+2CO2 2Mn+MnO2↓+2C。由方程式可看出，每有3 mol的K2MnO4發(fā)生反應就生成2 mol的KMnO4，所以轉化為KMnO4的K2MnO4轉化率為23100%=66.7%。 (3)由于KMnO4的溶解度隨溫度的升高而增大，隨溫度的降低而減小，趁熱過濾就可以減少過濾過程中KMnO4的損耗(或防止降溫過程中KMnO4析出而損耗)。 (4)第⑥步加熱濃縮至液面有細小晶體析出時，停止加熱，冷卻結晶、過濾、洗滌、干燥。KMnO4受熱容易發(fā)生分解反應；2KMnO4K2MnO4+MnO2+O2↑。為了防止KMnO4的分解，所以在干燥時溫度不宜過高。 (5)KMnO4和H2O2都具有強氧化性，但KMnO4的氧化性更強，所以二者發(fā)生反應時H2O2作還原劑，把KMnO4還原為無色的Mn2+而使溶液褪色，該反應能說明H2O2的氧化性比KMnO4的弱。 答案：(1)鐵坩堝　SiO2+2KOHK2SiO3+H2O (2)3Mn+2CO22Mn+MnO2↓+2C(或其他合理答案)　66.7% (3)減少過濾的損耗(或防止降溫過程中KMnO4析出而損耗) (4)過濾　2KMnO4K2MnO4+MnO2+O2↑ (5)2Mn+6H++5H2O22Mn2++5O2↑+8H2O　弱 3.(14分)(xx石家莊模擬)氯酸鎂[Mg(ClO3)2]常用作催熟劑、除草劑等，實驗室制備少量Mg(ClO3)26H2O的流程如下： 已知：①鹵塊主要成分為MgCl26H2O，含有MgSO4、FeCl2等雜質。 ②四種化合物的溶解度(S)隨溫度(T)變化曲線如圖所示。 金屬離子 開始沉淀的pH 沉淀完全的pH Fe3+ 1.9 3.2 Fe2+ 7.0 9.0 Mg2+ 9.6 11 (1)加入BaCl2的目的是除去S，如何檢驗S已沉淀完全？_____________ ____________________________________________________。 (2)加入BaCl2沉淀后需經過兩步實驗才進行下步反應。請完成下列實驗步驟(可選用的試劑：H2O2、稀硫酸、MgCl2溶液、MgO)： ①________________________________________________________________； ②________________________________________________________________。 (3)加入NaClO3飽和溶液發(fā)生反應的化學方程式為______________________。 再進一步制取Mg(ClO3)26H2O的實驗步驟依次為蒸發(fā)結晶、趁熱過濾、冷卻結晶、過濾、洗滌。 (4)產品中Mg(ClO3)26H2O含量的測定： 步驟1：準確稱量3.50 g產品配成100.00 mL溶液。 步驟2：取10 mL上述溶液于錐形瓶中，加入10 mL稀硫酸和20 mL 1.000 molL-1的FeSO4溶液，微熱。 步驟3：冷卻至室溫，用0.100 molL-1K2Cr2O7溶液滴定至終點，此過程中反應的離子方程式為 Cr2+6Fe2++14H+2Cr3++6Fe3++7H2O。 步驟4：將步驟2、3重復操作兩次，平均消耗K2Cr2O7溶液15.00 mL。 ①步驟1中配成100.00 mL溶液所用的玻璃儀器有燒杯、玻璃棒、膠頭滴管、________； ②寫出步驟2中發(fā)生反應的離子方程式：_____________________________； 【解析】(1)檢驗硫酸根離子是否除凈的方法：靜置，取上層清液加入BaCl2，若無白色沉淀，則S沉淀完全；(2)先向溶液中加入稍過量的雙氧水，將Fe2+轉化為Fe3+后，再向溶液中加入氧化鎂使pH達到3.2～9.6，將Fe3+轉化為Fe(OH)3，過濾即可除去Fe(OH)3；(3)相同溫度下，四種物質的溶解度：Mg(ClO3)2>NaClO3>MgCl2>NaCl，因此在MgCl2溶液中加入NaClO3飽和溶液可發(fā)生復分解反應：MgCl2+2NaClO3Mg(ClO3)2+2NaCl↓；(4)氯酸根離子具有氧化性，可以將Fe2+氧化為Fe3+，離子方程式為Cl+6Fe2++6H+6Fe3++Cl-+3H2O。 答案：(1)靜置，取上層清液加入BaCl2，若無白色沉淀，則S沉淀完全 (2)①向溶液中加入稍過量雙氧水，充分反應?、谙蛉芤褐屑尤胙趸V調節(jié)pH為3.2～9.6，過濾 (3)MgCl2+2NaClO3Mg(ClO3)2+2NaCl↓ (4)①100 mL容量瓶?、贑l+6Fe2++6H+6Fe3++Cl-+3H2O 4.(14分)實驗室制備甲酸銅晶體[Cu(HCOO)24H2O]的流程如下： 回答下列問題： (1)小蘇打水溶液顯________性(填“酸”“堿”或“中”)，可治療胃酸(0.2%～0.4%的鹽酸)過多，反應的離子方程式為________________________________。 (2)生成堿式碳酸銅[Cu2(OH)2CO3]的離子方程式為________________________。 (3)操作a的名稱是________，該操作使用的玻璃儀器有_________________。 (4)證明堿式碳酸銅已經洗滌充分的實驗操作是_________________________。 (5)用無水乙醇洗滌晶體的目的是_____________________________________。 【解析】NaHCO3俗稱小蘇打，溶液因水解而呈堿性。由題給流程分析可知，NaHCO3和CuSO4發(fā)生水解相互促進反應生成CO2和Cu2(OH)2CO3，其對應的離子方程式為2Cu2++4HCCu2(OH)2CO3↓+3CO2↑+H2O；將Cu2(OH)2CO3從溶液中分離出來的操作是過濾，即操作a為過濾，需要使用的玻璃儀器有漏斗、玻璃棒和燒杯；若堿式碳酸銅已經洗滌干凈，則洗滌液中應沒有S，加入硝酸酸化的Ba(NO3)2溶液，不會出現(xiàn)白色沉淀；在制取甲酸銅晶體時，用無水乙醇洗滌甲酸銅晶體的目的是在除去甲酸等雜質的同時，減少甲酸銅的溶解損失。 答案：(1)堿　HC+H+CO2↑+H2O (2)2Cu2++4HCCu2(OH)2CO3↓+3CO2↑+H2O (3)過濾　玻璃棒、漏斗、燒杯 (4)取最后濾出的洗滌液，滴加硝酸酸化的Ba(NO3)2溶液，無明顯現(xiàn)象 (5)除去甲酸并減少甲酸銅晶體的損失 【方法規(guī)律】無機化工流程題的解題思路 這種類型的題目的解答最關鍵的是“抓住流程圖中每步轉化的物質變化”來分析解決問題，審題時可以“在方框下面標示轉化后生成的所有物質”，這類題常常設計與原材料轉化有關的知識點主要有： (1)綠色化學理念：綠色化學理念包含原子的經濟性及不使用和不產生對環(huán)境有污染的物質兩層意思。 (2)原料與產品的簡單計算。 (3)化學方程式或離子方程式的書寫。 (4)某步轉化試劑的選擇。 (5)加入某試劑的原因。 5.(14分)堿式碳酸銅廣泛用于制油漆顏料、煙火、殺蟲劑、催化劑、其他銅鹽和固體熒光粉激活劑等，也用于種子處理及作殺菌劑等。某化學興趣小組在實驗室利用Na2CO310H2O跟CuSO45H2O反應制備并檢驗堿式碳酸銅，實驗步驟如下： (1)寫出制備堿式碳酸銅的化學方程式__________________。 (2)用研缽分別研細Na2CO310H2O和CuSO45H2O的目的是__________________。 (3)檢驗藍綠色沉淀是否洗滌干凈的實驗操作是__________________________。 (4)堿式碳酸銅可以看成Cu(OH)2CuCO3，該興趣小組同學選擇下列實驗儀器驗證產物中含有Cu(OH)2、CuCO3。 ①各裝置連接順序為_____________。 ②裝置B中試劑的名稱是________，裝置C中試劑的名稱是________。 ③證明含有CuCO3的實驗現(xiàn)象是________________________________________， 證明含有Cu(OH)2的實驗現(xiàn)象是________________________________________。 【解析】(1)制備堿式碳酸銅是利用了CuSO4和Na2CO3的水解相互促進的性質。 (2)用研缽分別研細Na2CO310H2O和CuSO45H2O是為了增大反應物的接觸面積，使反應物充分混合并反應。 (3)若藍綠色沉淀洗滌干凈，則最后洗滌液中不含S，滴加BaCl2溶液，沒有白色沉淀產生。 (4)利用無水硫酸銅可檢驗出加熱后的產物中存在H2O，從而證明含有Cu(OH)2，利用澄清石灰水可檢驗出加熱后的產物中含有CO2，從而證明含有CuCO3。但是檢驗H2O必須在檢驗CO2之前。 答案：(1)2CuSO4+2Na2CO3+H2OCu2(OH)2CO3↓+2Na2SO4+CO2↑ (2)增大反應物接觸面積，使反應物充分混合并反應 (3)取最后一次洗滌液少許，滴加BaCl2溶液，若沒有白色沉淀產生，則沉淀已洗滌干凈 (4)①ACB?、诔吻迨宜o水硫酸銅粉末?、垩b置B中澄清石灰水變渾濁　裝置C中白色粉末變?yōu)樗{色 【方法規(guī)律】化學工藝與基本操作類題解題策略 解題時首先要明確原料和產品(包括副產品)，即箭頭進出方向，其次依據(jù)流程圖分析反應原理，緊扣信息，搞清流程中每一步發(fā)生了什么反應——知其然，弄清有關反應原理，明確目的(如沉淀反應、除雜、分離)可知其所以然，最后聯(lián)系儲存的知識，有效進行信息的利用，準確表述和工整書寫。由于工藝流程常與溶液的配制、物質的分離及定量測定等基本操作有機結合起來，需要復習時牢固掌握實驗基礎知識，才能有效結合題中的信息，準確答題。 6.(14分)氯化亞銅在工業(yè)上應用廣泛。氯化亞銅(CuCl)為白色晶體，微溶于水，能溶于氨水、濃鹽酸，并生成配合物，不溶于硫酸、稀硝酸和醇。 實驗藥品：銅絲20 g、氯化銨20 g、65%硝酸10 mL、36%鹽酸15 mL、水。 (1)反應①的化學方程式為________________________，用95%乙醇代替蒸餾水洗滌的主要目的是___________________________________(寫出一條即可)。 (2)工業(yè)化生產時，95%乙醇可通過____________的方法回收并循環(huán)利用，而NH4Cl、____________(填化學式)可直接循環(huán)利用。 (3)實驗室用如圖裝置制備CuCl。 ①實驗時通入O2的速率不宜過大，為便于觀察和控制產生O2的速率，最宜選擇下列裝置中的________(填字母序號)。 ②實驗開始時，溫度計顯示反應液溫度低于室溫，主要原因是______________。 電爐加熱升溫至50℃時停止加熱，反應快速進行，燒瓶上方氣體顏色逐漸由無色變?yōu)榧t棕色，從環(huán)保角度考慮，當____________________時才能停止通入氧氣；待冷卻至室溫后，再打開瓶塞，沿____________(填字母)口傾出棕色反應液于1 000 mL大燒杯，加水500 mL，即有大量白色沉淀析出。 【解析】(1)注意反應①的反應物和生成物即可確定該反應的化學方程式為NH4[CuCl2]CuCl↓+NH4Cl。用95%乙醇代替蒸餾水洗滌的主要目的是洗去晶體表面的雜質離子及水分，減少CuCl的溶解損失，同時可以加快固體的干燥。 (2)將乙醇與水分離的操作是蒸餾，根據(jù)殘液濃縮后的補充物質可知，可直接循環(huán)利用的有NH4Cl和HNO3。(3)在題給的三個裝置中，能觀察到產生O2速率的只有B。實驗開始時，溫度計顯示反應液溫度低于室溫的主要原因是氯化銨溶于水時吸熱，造成反應液溫度降低。為使反應產生的氮氧化物完全轉化為硝酸，消除氮氧化物對環(huán)境的影響，因此需到燒瓶上方紅棕色氣體逐漸變?yōu)闊o色時才能停止通入氧氣。將三頸燒瓶中液體倒出時利用左口或右口，即從a口或c口傾出棕色反應液。 答案：(1)NH4[CuCl2]CuCl↓+NH4Cl 避免CuCl溶于水而造成損耗(洗去晶體表面的雜質離子及水分) (2)蒸餾　HNO3　(3)①B?、诼然@溶于水吸收大量的熱，造成反應液溫度降低　燒瓶上方紅棕色氣體逐漸變?yōu)闊o色　a(或c) 7.(16分)(xx南京模擬)硫鐵礦燒渣的主要成分為Fe2O3、Fe3O4，以及少量SiO2、Al2O3等。由硫鐵礦燒渣制備鐵紅(Fe2O3)的一種工藝流程如下： 已知：還原焙燒時，大部分Fe2O3、Fe3O4轉化為FeO。 幾種離子開始沉淀和完全沉淀時的pH如下表所示： 離子 開始沉淀時的pH 完全沉淀時的pH Fe2+ 7.0 9.0 Fe3+ 1.9 3.2 Al3+ 3.7 5.2 (1)“酸浸、過濾”步驟中所得濾液中的金屬陽離子有__________(填離子符號)。 (2)Fe粉除調pH外，另一個作用是_____________________________________； Fe粉調節(jié)溶液的pH為_________。 (3)“沉淀、過濾”步驟中生成FeCO3的離子方程式為_______________________； 所得濾液的主要溶質是(填化學式)_________________________。 (4)高溫條件下，“氧化”步驟中發(fā)生反應的化學方程式為__________________。 【解析】(1)在硫鐵礦燒渣中含有Fe2O3、Fe3O4，以及少量SiO2、Al2O3等，當加酸時，F(xiàn)e2O3、Fe3O4、Al2O3發(fā)生反應變?yōu)镕e2+、Fe3+、Al3+存在于溶液中；而SiO2不能溶解在酸中，被過濾除去。(2)由于Fe3+、Al3+形成沉淀時的溶液的pH接近，不容易分離，所以加Fe粉除調pH外，另一個作用是將溶液中Fe3+還原為Fe2+，便于與Al3+分離；由于Al3+沉淀完全的溶液的pH=5.2，而Fe2+開始沉淀時的pH=7.0，所以Fe粉調節(jié)溶液的pH為5.2～7.0或其之間的任意數(shù)值。(3)根據(jù)題意在“沉淀、過濾”步驟中生成FeCO3的離子方程式為Fe2++2HCFeCO3↓+CO2↑+H2O；由于在過程中加的是硫酸和NH4HCO3，所以所得濾液的主要溶質是(NH4)2SO4。(4)高溫條件下，F(xiàn)eCO3和O2發(fā)生反應產生Fe2O3和CO2，根據(jù)電子守恒和元素的原子個數(shù)守恒可得該“氧化”步驟中發(fā)生反應的化學方程式為4FeCO3+O22Fe2O3+4CO2。 答案：(1)Fe2+、Fe3+、Al3+ (2)將溶液中Fe3+還原為Fe2+，便于與Al3+分離 6(5.2～7.0或其之間的任意數(shù)值) (3)Fe2++2HCFeCO3↓+CO2↑+H2O (NH4)2SO4　(4)4FeCO3+O22Fe2O3+4CO2