高中化学压轴题.pdf

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1、 第 1 页 共 11 页 压轴题二 化学工艺流程题 题型模型 化学工艺流程题结构一般包括题头、题干和题尾三部分。题头一般简单介绍以何种物质(主要成分是什么、含什么杂质等，要注意一些关键信息)为原料制备哪种物质，以及物质的性质和用途。题干部分则是工业制备的简化工艺流程图。题尾部分则是根据工业生产流程中涉及到的化学知识命题者精心设计的系列问题。对于学生解题需要的未学过的信息在三个部分都有可能出现，审题时须全盘考虑。考点模型 (1)原料处理的方法和作用 研磨：增大接触面积，加快溶解或加快反应速率。水浸：与水接触溶解或反应，可通过延长时间、搅拌或适当升温来加速，以提高浸出率。酸浸：与酸接触反应而溶解

2、，使可溶性离子进入溶液，不溶物通过过滤除去。可通过适当增大酸的浓度、升温和强力搅拌等加快反应速率。灼烧：除去可燃性杂质或使原料初步转化。煅烧：改变结构，使一些物质在后续过程中易溶解，并可使一些杂质(如有机物)在高温下氧化、分解。(2)实验条件的控制和目的 调节溶液的 pH 值：使某些离子转变为沉淀而达到分离的目的，抑制某些离子的水解，防止某些离子的氧化等。在题目中常以表格形式给出信息。控制体系的温度 a控制低温：防止物质的分解，如 NaHCO3、NH4HCO3、H2O2、HNO3(浓)等；防止物质的挥发，如盐酸、醋酸等；抑制物质的水解，如冰水洗涤，以防止洗涤过程中的溶解损耗；增大气体反应物的溶

3、解度，使其被充分吸收；b采取加热：加速某固体的溶解，加快反应速率；减少气体生成物的溶解并使其逸出；使平衡向需要的方向移动；趁热过滤，防止某物质降温时因析出而损耗或带入新的杂质；c控制范围：确保催化剂的催化效果，兼顾速率和转化率，追求更好的经济效益，防止副反应发生等。(3)物质分离或提纯常用的化学方法 溶解法：利用特殊溶剂把杂质溶解而除去，如 Fe(Al)可用过量的 NaOH 溶液而除去 Al，CO2(HCl、H2O)先通过饱和食盐水，再通过浓 H2SO4。沉淀法：a.加合适的沉淀剂(要使杂质离子充分沉淀，加入的沉淀剂必须过量，且在后续步骤中容易除去)；b.调节溶液的酸碱性。洗涤法：a.水洗；b

4、.冰水洗；c.有机溶剂洗。其目的是：洗去目标物表面的杂质离子；减少目标物的溶解损耗或增大有机杂质的溶解量；防止目标物形成结晶水合物；使晶体快速干 第 2 页 共 11 页 燥。(4)可循环物质的判断 流程图中回头箭头的物质 生产流程中后面新生成或新分离的物质(不要忽视结晶后的母液)，可能是前面某一步反应的相关物质。1钒有金属“维生素”之称，研究发现钒的某些化合物对治疗糖尿病有很好的疗效。工业上设计将 VOSO4中的 K2SO4、SiO2、CuO 杂质除去并回收得到 V2O5的流程如下：请回答下列问题：(1)步骤、的变化过程可表示为(HM 为有机萃取剂)：VOSO4(水层)2HM(有机层)VOM

5、2(有机层)H2SO4(水层)步骤中萃取时必须加入适量碱，其原因是_。步骤中 X 试剂为_。(2)步骤的离子方程式为_。(3)该工艺流程中，可以循环利用的物质有_和_。(4)操作得到的废渣，用_溶解，充分反应后，_(填写系列操作名称)，称量得到 m g 氧化铜。(5)为了制得氨水，甲、乙两小组选择了不同方法制取氨气，请将实验装置的字母编号和制备原理填写在下表空格中。实验装置 实验药品 制备原理 甲小组 A 氢氧化钙、氯化铵 反应的化学方程式为_ 第 3 页 共 11 页 _ 乙小组 _ 浓氨水、氢氧化钠固体 分析产生氨气的原因_ 答案(1)加入碱中和硫酸，促使平衡正向移动，提高钒的萃取率 H2

6、SO4(2)ClO36VO29H2O=Cl6VO318H(3)氨气(或氨水)有机萃取剂(4)氢氧化钠溶液 过滤、洗涤、干燥(5)2NH4ClCa(OH)2=CaCl22H2O2NH3 B 氢氧化钠溶于水放出大量热，温度升高，使氨的溶解度减小而放出；固体氧氧化钠吸水，促使氨放出；氢氧化钠电离出的 OH增大了氨水中 OH浓度，促使氨水电离平衡左移，导致氨气放出 解析(1)根据平衡移动原理，加碱中和 H2SO4，使平衡正向移动，提高钒的萃取率。根据箭头的指向及名称(反萃取)，得到有机萃取剂，X 应为 H2SO4。(2)KClO3作氧化剂，VO2作还原剂，离子方程式为 ClO36VO29H2O=Cl6

7、VO318H。(3)根据箭头的指向，有机萃取剂和 NH3可循环利用。(4)操作得到的废渣有 SiO2和 CuO，用 NaOH 溶解 SiO2，过滤、洗涤、干燥可得到 CuO。(5)若用 NH4Cl 固体和 Ca(OH)2固体制 NH3，应选用 A 装置，其化学方程式为 2NH4ClCa(OH)2=2NH32H2OCaCl2，若用浓氨水和 NaOH 固体制 NH3，应选用 B 装置，放出 NH3的原因可以从以下几个方面回答：温度升高；c(OH)增大；NaOH 固体吸水。2以硫铁矿(主要成分为 FeS2)为原料制备氯化铁晶体(FeCl36H2O)的工艺流程如下：(1)氧化过程中发生反应的离子方程式

8、是_，检验氧化生成的阳离子的试剂是_。(2)尾气中主要含 N2、O2、SO2和少量的 CO2、H2O，取标准状况下的尾气 V L 测定 SO2含量：方案一：让尾气缓慢通过以下装置。第 4 页 共 11 页 C 仪器的名称是_，该装置的作用是_ _。实验时先通入尾气，再通入一定量氮气。若通过 B 装置的增重来测量 SO2的体积分数。你 认 为 该 方 案 是 否 合 理 _(填“是”或“否”)，请 说 明 理 由_ _(若方案合理该空不必填写)。方案二：将尾气缓慢通过足量溴水，在所得的溶液中加入过量氯化钡溶液后，过滤，将沉淀洗涤、干燥，称得其质量为 m g。加入过量氯化钡溶液的目的是_。进行沉淀

9、洗涤的方法是_。SO2含量的表达式是_(用含 m、V 的代数式表示)。(3)从 FeCl3溶液中得到 FeCl36H2O 晶体的操作包括_、冷却结晶、过滤，该过程需保持盐酸过量，结合必要的离子方程式说明原因_ _。答案(1)2Fe2Cl2=2Cl2Fe3 KSCN 溶液(2)方案一：球形干燥管 防止空气中的水蒸气、CO2被 B 装置吸收 否 尾气中的 CO2也能被 B 装置吸收使所测质量分数偏大 方案二：使生成的 SO24完全转化为沉淀 在漏斗中加蒸馏水至恰好没过沉淀，待水流下后再重复 23 次此操作 2 240m233V%(3)蒸发浓缩 Fe33H2OFe(OH)33H，过量盐酸能够抑制 F

10、e3水解 解析 工艺流程中的物质转化关系是：FeS2 O2 Fe2O3FeO HCl FeCl3FeCl2 Cl2FeCl3溶液 FeCl36H2O(1)Cl2把 Fe2氧化成 Fe3，检验 Fe3应选用 KSCN 溶液。(2)干燥管的作用是为了防止外界 CO2和 H2O(g)进入 B 装置，干扰测定结果；因为 CO2也能被碱石灰所吸收，所以该方案不合理。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，通过 BaSO4沉淀的质量来确定 SO2的含量；第 5 页 共 11 页 m23322.4V100%。(3)因为 FeCl3水解生成具有挥发性的盐酸

11、，所以应保持盐酸过量，抑制 Fe3的水解。3工业上利用电镀污泥(主要含有 Fe2O3、CuO、Cr2O3及部分难溶杂质)回收铜和铬等金属，回收流程如下：已知部分物质沉淀的 pH 及 CaSO4的溶解度曲线如下：Fe3 Cu2 Cr3 开始沉淀 pH 2.1 4.7 4.3 完全沉淀 pH 3.2 6.7 a (1)在浸出过程中除了生成 Fe2(SO4)3、Cr2(SO4)3外，主要还有_。(2)在除铁操作中，需要除去 Fe3和 CaSO4，请完成相关操作：加入石灰乳调节 pH 到约_，检验 Fe3已经除尽的操作是_；将浊液加热到 80，_。(3)写 出 还 原 步 骤 中 加 入NaHSO3生

12、 成Cu2O固 体 反 应 的 离 子 方 程 式_，此步骤中加入 NaHSO3得到 Cu2O 的产率为 95%，若 NaHSO3过量，除了浪费试剂外，还会出现的问题是_。(4)当离子浓度小于或等于 1105 molL1时可认为沉淀完全，若要使 Cr3完全沉淀则要保持 c(OH)_。已知：6.31031，3634.0 答案(1)CuSO4(2)3.2 取适量滤液，加 KSCN 溶液，若不变红，则说明 Fe3已除尽 趁热过滤(3)2H2OHSO32Cu2=Cu2OSO245H 产生 SO2，污染环境(4)4.0109 molL1 解析(1)Fe2O3、CuO、Cr2O3均和 H2SO4反应，分别

13、生成 Fe2(SO4)3、CuSO4和 Cr2(SO4)3。(2)根据表格中的数据，通过调节 pH 值，使 Fe3完全沉淀，而 Cr3、Cu2不沉淀，应调节pH 达到 3.2，检验微量 Fe3，应选用 KSCN 溶液。根据 CaSO4的溶解度曲线特点，应趁热 第 6 页 共 11 页 过滤得到 CaSO4沉淀。(3)Cu2把 HSO3氧化成 SO24，本身还原成 Cu2O，离子方程式为 2H2OHSO32Cu2=Cu2OSO245H 在上述反应中生成 H，若 NaHSO3过量，会产生 SO2，造成空气污染。(4)c(OH)36.31031110536.31026 36310274.0109 m

14、olL1。4铁及其化合物在生产和生活中有着广泛的应用。(1)氧化铁是重要工业颜料，用废铁屑制备它的流程如下：回答下列问题：操作、的名称分别是_、_。写出在空气中煅烧 FeCO3的化学方程式_；煅烧如果不充分，产品中将有 Fe2存在，试设计实验检验产品中有无 Fe2。(2)有些同学认为 KMnO4溶液滴定也能进行铁元素含量的测定。a称取 2.850 g 绿矾(FeSO47H2O)产品，配成 250 mL 溶液；b量取 25.00 mL 待测溶液于锥形瓶中；c 用硫酸酸化的 0.010 00 molL1 KMnO4溶液滴定至终点，消耗 KMnO4溶液体积的平均值为 20.00 mL。写出酸性 KM

15、nO4溶液与 FeSO4溶液反应的离子方程式_。计算上述样品中 FeSO47H2O 的质量分数为_ 已知 滴定达到终点时锥形瓶中溶液颜色变化为_。下列操作会导致样品中 FeSO47H2O 的质量分数的测定结果偏高的有_。a未干燥锥形瓶 b盛装标准液的滴定管没有用标准液润洗 c滴定结束时仰视刻度线读数 d量取待测液的滴定管没有润洗 答案(1)过滤 洗涤 4FeCO3O2=高温2Fe2O34CO2 取固体样品少许放置试管中，加入足量稀硫酸，振荡试管，再加入几滴 KMnO4溶液。如 第 7 页 共 11 页 果溶液褪色，则有 Fe2(2)5Fe2MnO48H=5Fe3Mn24H2O 0.975 4

16、滴加最后一滴溶液，溶液刚好由黄色变成紫红色，且半分钟内不褪去 bc 解析(1)分析流程可知操作、的名称分别是过滤、洗涤。在空气中煅烧 FeCO3的化学方程式为 4FeCO3O2=高温2Fe2O34CO2。Fe3中存在 Fe2，检验方法为取固体样品少许放置试管中，加入足量稀硫酸，振荡试管，再加入几滴 KMnO4溶液。如果溶液褪色，则有 Fe2。(2)根据反应关系式 KMnO4 5FeSO47H2O 0.010 00 molL120103L 1103 mol 则样品中 FeSO47H2O 的质量分数为 10103 mol278 gmol12.850 g0.975 4。滴定达到终点时锥形瓶中溶液颜色

17、变化为滴加最后一滴溶液，溶液刚好由黄色变成紫红色，且半分钟内不褪去。a.未干燥锥形瓶对结果没有影响；b.盛装标准液的滴定管没有用标准液润洗，造成浓度偏低，标准液体积偏大，结果偏大；c.滴定结束时仰视刻度线读数，标准液体积读数偏大，结果偏高；d.量取待测液的滴定管没有润洗，待测液的量偏小，结果偏低。5铁及其化合物在日常生活中应用广泛，请回答下列问题：(1)Fe(NO3)39H2O 在工业上用细铁屑与稀硝酸反应制备，主要流程如下：耐酸反应器中可以观察到的现象是_。制备过程中需对溶液进行蒸发浓缩，注意事项为_ _。从反应器中出来的气体的主要成分是_；直接排放到大气中造成环境污染的后果是_。(2)某兴

18、趣小组在实验室用下图装置制取 Fe(NO3)3(夹持仪器和加热装置未画出)。第 8 页 共 11 页 该实验中对圆底烧瓶加热的最佳方式用_ 加热；请在图中虚线框内画出防止倒吸的尾气吸收装置(提示：碱液可快速、充分吸收产生的氮氧化物气体)。答案(1)铁屑溶解，溶液变为黄色，有无色气体产生，在液面上气体变为红棕色(后又变为无色)边加热边不断搅拌，防止局部过热，液体发生飞溅 氮氧化物 形成酸雨和光化学烟雾(2)水浴(答案合理即可)解析(1)铁和过量稀硝酸反应，产物为 Fe3和 NO，现象是溶液变为黄色，产生无色气体；加热蒸发时应注意搅拌散热。氮氧化物造成的污染主要为酸雨和光化学污染。(2)制取 Fe

19、(NO3)39H2O 需要控制的温度为 4050，水浴加热更容易控制，防倒吸的尾气吸收装置应用 NaOH 溶液。6铁及其化合物在日常生活、生产中应用广泛。(1)在某温度下，Ksp(FeS)8.11017，FeS 饱和溶液中 c(H)与 c(S2)之间存在关系：c2(H)c(S2)1.01022，为了使溶液里 c(Fe2)达到 1 molL1，现将适量 FeS 投入其饱和溶液中，应调节溶液中的 pH 约为_(填字母)。A2 B3 C4 D5(2)氧化铁红颜料跟某些油料混合，可以制成防锈油漆。以黄铁矿为原料制硫酸产生的硫酸渣中含 Fe2O3、SiO2、Al2O3、MgO 等，用硫酸渣制备铁红(Fe

20、2O3)的过程如下：酸溶过程中 Fe2O3发生反应的离子方程式为_；“滤渣 A”主要成分的化学式为_。还原过程中加入 FeS2的目的是将溶液中的 Fe3还原为 Fe2，而本身被氧化为 H2SO4，请完成该反应的离子方程式：FeS2_Fe3_=_Fe2_SO24_ 氧化过程中，O2、NaOH 与 Fe2反应的离子方程式为 _。为了确保铁红的质量和纯度，氧化过程需要调节溶液的 pH 的范围是 3.23.8。第 9 页 共 11 页 沉淀物 Fe(OH)3 Al(OH)3 Fe(OH)2 Mg(OH)2 开始沉 淀 pH 2.7 3.8 7.6 9.4 完全沉 淀 pH 3.2 5.2 9.7 12

21、.4 如果 pH 过大，可能引起的后果是_(几种离子沉淀的pH 见上表)。滤液 B 可以回收的物质有_(填序号)。ANa2SO4 BAl2(SO4)3 CNa2SiO3 DMgSO4 答案(1)B(2)Fe2O36H=2Fe33H2O SiO2 FeS214Fe38H2O=15Fe22SO2416H 4Fe2O22H2O8OH=4Fe(OH)3 或、Al3、Mg2形成沉淀，使制得的铁红不纯 ABD 解析(1)c(Fe2)KspFeScS2KspFeS1.01022c2H 即 c2(H)1.01022cFe2KspFeS1.0102218.110171.01058.1 c(H)1.01058.1

22、1.11103 molL1 pH3(2)SiO2不溶于 H2SO4，所以滤渣 A 的主要成分是 SiO2；调节 pH 到 3.23.8 的目的是使 Fe3完全沉淀，若 pH 过大，会造成 Mg2、Al3 沉淀，使制得的铁红不纯；滤液 B 中含有 Na2SO4、Al2(SO4)3、MgSO4，不含 Na2SiO3，因为在前面的过滤操作中已除去了 SiO2。古今名言 敏而好学，不耻下问孔子 业精于勤，荒于嬉；行成于思，毁于随韩愈 兴于诗，立于礼，成于乐孔子 己所不欲，勿施于人孔子 第 10 页 共 11 页 读书破万卷，下笔如有神杜甫 读书有三到，谓心到，眼到，口到朱熹 立身以立学为先，立学以读书

23、为本欧阳修 读万卷书，行万里路刘彝 黑发不知勤学早，白首方悔读书迟颜真卿 书卷多情似故人，晨昏忧乐每相亲于谦 书犹药也，善读之可以医愚刘向 莫等闲，白了少年头，空悲切岳飞 发奋识遍天下字，立志读尽人间书苏轼 鸟欲高飞先振翅，人求上进先读书李苦禅 立志宜思真品格，读书须尽苦功夫阮元 非淡泊无以明志，非宁静无以致远诸葛亮 熟读唐诗三百首，不会作诗也会吟孙洙唐诗三百首序 书到用时方恨少，事非经过不知难陆游 问渠那得清如许，为有源头活水来朱熹 旧书不厌百回读，熟读精思子自知苏轼 书痴者文必工，艺痴者技必良蒲松龄 声明 访问者可将本资料提供的内容用于个人学习、研究或欣赏，以及其他非商业性或非盈利性用途，但同时应遵守著作权法 第 11 页 共 11 页 及其他相关法律的规定，不得侵犯本文档及相关权利人的合法权利。谢谢合作！