北京高考化学试题工艺流程汇编.pdf

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1、2013 年北京高考化学试题-工艺流程汇编 3.（朝阳区 14 分）高铁酸钠（Na2FeO4）具有很强的氧化性，是一种新型的绿色净水消毒剂。工业上可以通过次氯酸钠氧化法制备高铁酸钠，生产过程如下：回答下列问题：（1）氢氧化钠的电子式是_。（2）经过步骤后，加入 NaOH 固体的原因是 。（3）步骤反应的离子方程式是 。（4）从溶液中分离出 Na2FeO4后，还有副产品 Na2SO4、NaCl，则步骤 中反应的离子方程式为 。（5）将一定量的 Na2FeO4投入到 pH 不同的污水中（污水中其余成分均相同），溶液中 Na2FeO4浓度变化如下图曲线、所示，试推测曲线 I 比曲线 II 对应 的污

2、水 pH_（填“高”或“低”）。（6）通过计算得知 Na2FeO4的消毒效率（以单位质量得到的电子数表示）比氯气的_（填“高”或“低”），用高铁酸钠代替氯气作净水 消 毒剂的优点是 （答两点）。4.(东城区 14 分)某小组根据工业生产原理设计如下转化关系，以获取 烧 碱和金属钛(Ti)。（1）燃料电池中通入氧气的电极是 （填“正”或“负”）极，电极反应式是 ；用该电池电解饱和食盐水，若消耗 32 g 甲醇，理论上中可生成 NaOH _mol。（2）如图所示，理论上加入中的 TiO2和焦炭的物质的量之比是 ；由 TiCl4得到金属 Ti 的化学方程式是 。（3）根据中合成甲醇的反应，该小组保持

3、温度不变，在两个相同的恒容密闭容器中进行实验，有关实验数据如下：实验编号 T/平衡时压强 P/MPa 起始用量/mol 平衡时 CO的转化率 放出热量/kJ n(H2)n(CO)250 2 20 10 90%a 250 P1 40 20 c b P1 4MPa（填“”、“”或“”）；实验条件下合成甲醇的热化学方程式是 。5（房山区）金属钛被称为“21 世纪金属”。（1）工业上用钛矿石(含 FeTiO3,含 FeO、Al2O3、SiO2等杂质）经过以下流程制得TiO2：其中，步骤发生的反应为：2H2SO4+FeTiO3=TiOSO4+FeSO4+2H2O 步骤中发生反应的化学方程式：、。将步骤所

4、得 FeSO4晶体溶于水，在酸性条件下加入 H2O2溶液，可制得具有净水作用的铁盐，该反应的离子方程式为 。在步骤中需要控制条件以形成 TiO2nH2O 胶体，该分散质颗粒直径大小在_范围。（2）可利用 TiO2通过下述两种方法制备金属钛：方法一：将 TiO2作阴极，石墨作阳极，熔融 CaO 为电解液，用碳块作电解槽池，电解 TiO2制得钛，其阴极发生的反应：。方法二：通过以下反应制备金属钛 TiO2(s)+2Cl2(g)TiCl4(g)+O2(g)；H=+151kJ/mol TiCl4+2Mg 2MgCl2+Ti 在实际生产中，需在反应过程中加入碳才能顺利制得 TiCl4，其原因 是：。（3

5、）若已知：C(s)+O2(g)=CO2(g)H=394kJ/mol，则由固体 TiO2、固体 C 与 Cl2气反应制取气态 TiCl4的热化学方程式为 _。6（丰台区 15 分）（1）A 为用惰性电极电解饱和食盐水（含少量 Ca2+、Mg2+）的装置。电解一段时间后，B 中出现浑浊现象，请用离子方程式表示原因 。此时电极 a 附近的现象为 ，因此工业电解用食盐水需精制。随反应的进行，C 中溶液红色褪去，主要原因有两种可能。请按要求填写表格。假设 主要操作 现象 结论 假设 1：假设 2：可能是 H+与 OH中和，导致溶液褪色（2）电解饱和食盐水所得气体 X，可应用于提取溴单质。现有流程图如下：

6、气体 X 的化学式为 ，反应 II 的化学方程式为 。在母液苦卤中含有较多的 NaCl、KCl、MgCl2、MgSO4等物质。用沉淀法测定苦卤中镁元素的含量（g/L），实验过程中应测定的数据有 。电解 200kg 质量分数为 25%的饱和食盐水，当浓度下降到 20%时，收集到氯气的物质的量为 (溶于溶液中的氯气忽略不计，计算结果保留一位小数)。7（丰台区 15 分）近年来，为提高能源利用率，西方提出共生系统。特指为提高经济效益，人类生产活动尽可能多功能化。共生工程将会大大促进化学工业的发展。（1）由于共生工程的应用，利用发电厂产生的 SO2制成自发电池，其电池反应方程式为：2SO2O22H2O

7、2H2SO4，该电池电动势为 1.06V。实际过程中，将 SO2通入电池的 极（填“正”或“负”），负极反应式为 。用这种方法处理 SO2废气的优点是 。（2）以硫酸工业的 SO2尾气、氨水、石灰石、焦炭、碳酸氢铵和氯化钾等为原料，可以合成有重要应用价值的硫化钙、硫酸钾、亚硫酸铵等物质。合成路线如下：生产中，向反应 II 中的溶液中加入适量还原性很强的对苯二酚等物质，其目的是 。下列有关说法正确的是 。A.反应中需鼓入足量空气，以保证二氧化硫充分氧化生成硫酸钙 B.反应 III 中发生反应的化学方程式为 CaSO44C=CaS4CO C反应 IV 需控制在 6070,目的之一是减少碳酸氢铵的分

8、解 D反应 V 中的副产物氯化铵可用作氮肥 反应 V 中选用了 40%的乙二醇溶液，温度控制在 25，此时硫酸钾的产率超过 90%，选用 40%的乙二醇溶液原因是 。（NH4)2SO3可用于电厂等烟道气中脱氮，将氮氧化物转化为氮气，同时生成一种氮肥，形成共生系统。写出二氧化氮与亚硫酸铵反应的化学方程式 。8（海淀区 15 分）工业上，以钛铁矿为原料制备二氧化钛的工艺流程如下图所示。钛铁矿主要成分为钛酸亚铁（FeTiO3），其中一部分铁元素在风化过程中会转化为+3 价。已知：TiOSO4遇水会水解。（1）步骤中，用铁粉将 Fe3+转化为Fe2+的反应的离子方程式为 。（2）步骤中，实现混合物的分

9、离是利用物质的 （填 字 母 序号）。a.熔沸点差异 b.溶解性差异 c.氧化性、还原性差异 （3）步骤、中，均需用到的操作是 （填操作名称）。（4）请结合化学用语用化学平衡理论解释步骤中将 TiO2+转化为 H2TiO3的原理：。（5）可以利用生产过程中的废液与软锰矿（主要成分为 MnO2）反应生产硫酸锰（MnSO4，易溶于水），该反应的离子方程式为 。（6）研究发现，可以用石墨作阳极、钛网作阴极、熔融 CaF2-CaO 作电解质，利用下图所示装置获得金属钙，并以钙为还原剂，还原二氧化钛制备金属钛。写出阳极所发生反应的电极反应式：。在制备金属钛前后，CaO 的总量不变，其原因是（请结合化学用

10、语 解释）。9（14 分）无水 AlCl3易升华，可用作有机合成的催化剂等。工业上由铝土矿(主要成分是 Al2O3和 Fe2O3)和石油焦(主要成分是C)为原料制备无水 AlCl3的工艺（碳氯化法）流程如下。（1）氯化炉中 Al2O3、C12和 C 反应的化学方程式为_ 。（2）用 Na2SO3溶液可除去冷却器排出尾气中的 Cl2，此反应的离子方程式为 。（3）升华器中主要含有 AlCl3和 FeCl3，需加入一定量 Al，其目的是 。（4）为测定制得的无水 AlCl3产品（含少量 FeCl3杂质）的纯度，称取 16.25 g 无水 AlCl3样品，溶于过量的 NaOH 溶液，过滤出沉淀物，沉

11、淀物经洗涤、灼烧、冷却、称重，残留固体质量为 0.32 g。此过程涉及反应的离子方程式为 、。AlCl3产品的纯度为_。（5）工业上另一种由铝灰为原料制备无水 AlCl3工艺中，最后一步是由 AlCl36H2O 在氯化氢的气流中加热脱去结晶 高温 焙烧炉(800)氯化炉(950)冷却器 升华器 无水 AlCl3 铝土矿 石油焦 NaCl 固体 Cl2、Al O2 石油焦 CO、Cl2 10.（14 分）硫酸铝铵常用于水的净化以及工业水的处理。硫酸铝铵是白色透明结晶硬块，易溶于热水，水溶液呈酸性；随温度升高、脱去结晶水，产生晶变。工业用铝土矿（主要成分 Al2O3、少量 SiO2、Fe2O3、M

12、gO 等）为原料制取硫酸铝铵的工艺流程示意图如下：部分氢氧化物沉淀的 pH 如下表：沉淀物 Al(OH)3 Fe(OH)3 Mg(OH)2 开始沉淀 pH 3.8 2.7 9.4 完全沉淀 pH 5.2 3.2 12.4 请回答下列问题：（1）步骤中调节 pH 使 Fe(OH)3沉淀完全，检验 Fe3+是否沉淀完全的操作是 。（2）若 X 为 NaOH，步骤中发生反应的离子方程式是 。（3）用化学平衡移动原理解释步骤中加入硫酸的作用 。（4）硫酸铝铵水溶液呈酸性的原因是 （用离子方程式表示）。浓度均为 0.1 mol/L 硫酸铝和硫酸铝铵两种水溶液，c(Al3+)较大的是 （填“硫酸铝铵”或“

13、硫酸铝”）溶液。（5）步骤中，要求温度控制在 90100之间至硫酸铵全部溶解，其原因是 。（6）步骤的操作方法包括 。1、（2013.西城）硫酸是用途广泛的化工原料，可作脱水剂、吸水剂、氧化剂和催化剂等。（1）工业制硫酸铜的方法很多。方法一、用浓硫酸和铜制取硫酸铜。该反应的化学方程式是_，此法的最大缺点是_。方法二、用稀硫酸、铜和氧化铁制取硫酸铜，生产的主要过程如下图所示：稀硫酸、铜和氧化铁反应的化学方程式是_；向混合溶液中通入热空气的反应的离子方程式是_；由滤液得到无水硫酸铜的实验操作是_。（2）氨法脱硫技术可吸收硫酸工业尾气中的二氧化硫，同时制得硫酸铵。主要的工艺流程如下图所示：吸收塔中发

14、生反应的化学方程式是_。有数据表明，吸收塔中溶液的 pH 在 5.56.0 之间，生产效率较高。当控制一定流量的尾气时，调节溶液的 pH 的方法是_。2（2013.西城）工业上用硫碘开路循环联产氢气和硫酸的工艺流程如下图所示：请回答下列问题：（1）在反应器中发生反应的化学方程式是_。（2）在膜反应器中发生反应：2HI(g)H2(g)I2(g)H0。若在一定条件密闭容器中加入 1 mol HI(g)，n(H2)随时间(t)的变化关系如下图所示：该温度下，反应平衡常数 K_，若升高温度，K 值将_（填“增大”、“减小”或“不变”）。用化学平衡原理解释使用膜反应器及时分离出 H2的目的是_。（3）电

15、渗析装置如下图所示：结合电极反应式解释阴极区 HIx转化为 HI 的原理是_。该装置中发生的总反应的化学方程式是_。（4）上述工艺流程中循环利用的物质是_。3、（2013.海淀）海洋资源的开发与利用具有广阔的前景。海水的 pH 一般在 7.58.6 之间。某地海水中主要离子的含量如下表：成分 Na+K+Ca2+Mg2+Cl-SO42-HCO3-含量/mgL-1 9360 83 200 1100 16000 1200 118 （1）海水显弱碱性的原因是（用离子方程式表示）：，该海水中 Ca2+的物质的量浓度为_ mol/L。（2）电渗析法是近年发展起来的一种较好的海水淡化技术，其原理如下图所示。

16、其中阴（阳）离子交换膜只允许阴（阳）离子通过。阴极的电极反应式为 。电 解 一 段 时 间，阴 极 区 会 产 生 水 垢，其 成 分 为 CaCO3和 Mg(OH)2，写 出 生 成 CaCO3的 离 子 方 程式 。淡水的出口为 a、b、c 中的_出口。（3）海水中锂元素储量非常丰富，从海水中提取锂的研究极具潜力。锂是制造化学电源的重要原料，如 LiFePO4电池某电极的工作原理如下图所示：该电池电解质为能传导 Li+的固体材料。放电时该电极是电池的 极（填“正”或“负”），电极反应式为 。（4）利用海洋资源可获得 MnO2。MnO2可用来制备高锰酸钾：将 MnO2与 KOH 混合后在空气

17、中加热熔融，得到绿色的锰酸钾（K2MnO4），再利用氯气将锰酸钾氧化成高锰酸钾。该制备过程中消耗相同条件下空气和氯气的体积比为_（空气中氧气的体积分数按 20%计）。4.（2013.海淀）PM2.5（可入肺颗粒物）污染跟冬季燃煤密切相关，燃煤还同时排放大量的 SO2和 NOX。旋转喷雾干燥法是去FePO4 LiFePO4 除燃煤烟气中二氧化硫的方法之一，工艺流程如下图所示：（1）写出高速旋转雾化器中发生反应的化学方程式_。（2）在一定条件下，SO2可被氧气氧化，每生成 8 g SO3气体，放出 9.83 kJ 的热量。写出该反应的热化学方程式 。（3）500时，在催化剂存在条件下，分别将 2

18、mol SO2和 1 mol O2置于恒压容器 I 和恒容容器 II 中（两容器起始容积相同），充分反应，二者均达到平衡后：两容器中 SO3的体积分数关系是 I_II（填“”、“”或“=”）。若测得容器 II 中的压强减小了 30%，则该容器中 SO2的转化率为 。t1时刻分别向两容器的平衡体系中加入 2 mol SO3，则两容器中 SO3的体积分数随时间变化曲线图正确的是_（填序号）。A B C D（4）NOx可用强碱溶液吸收产生硝酸盐。在酸性条件下，FeSO4溶液能将 NO3-还原为 NO，NO 能与多余的 FeSO4溶液作用生成棕色物质，这是检验 NO3-的特征反应。写出该过程中产生 N

19、O 反应的离子方程式 。5、（2013.怀柔）绿矾（FeSO47H2O）是治疗缺铁性贫血药品的重要成分。下面是以市售铁屑（含少量锡、氧化铁等杂质）为原料生产纯净绿矾的一种方法：铁屑稀硫酸操作II滤渣I滤渣II通H2S至饱和酸化(pH=2)，冷却操作III操作IV操作I溶解稀硫酸FeSO4 7H2O.查询资料，得有关物质的数据如下表：25时 pH 值 饱和 H2S 溶液 3.9 SnS 沉淀完全 1.6 FeS 开始沉淀 3.0 FeS 沉淀完全 5.5（1）检验制得的绿矾晶体中是否含有 Fe3+，最好选用的试剂为 。AKSCN 溶液 BNaOH 溶液 CKMnO4溶液 D苯酚溶液（2）操作 I

20、I 中，通入硫化氢至饱和的目的是 ；在溶液中用硫酸酸化至 pH=2 的目的是 。（3）操作 IV 的顺序依次为 、冷却结晶、。（4）操作 IV 得到的绿矾晶体用少量冰水洗涤，其目的是：除去晶体表面附着的硫酸等杂质；。（5）测定绿矾产品中 Fe2+含量的方法是：a.称取 2.850g 绿矾产品，溶解，在 250mL 容量瓶中定容；b.量取 25.00mL 待测溶液于锥形瓶中；c.用硫酸酸化的 0.01000mol/LKMnO4溶液滴定至终点，消耗 KMnO4溶液体积的平均值为 20.00mL。滴定时盛放 KMnO4溶液的仪器为 （填仪器名称）。熟化池 生石灰 CaSO4 高速旋转 雾化器 水 含

21、 SO2、O2、N2等的烟气 净化气排空 石灰浆 判断此滴定实验达到终点的方法是 。计算上述样品中 FeSO47H2O 的质量分数为 。3（14 分）（1）2）Na2FeO4只在碱性环境中稳定存在，所以加入氢氧化钠可以调节溶液显碱性（3）2Fe2+H2O2+2H+=2Fe3+2H2O（4）2Fe3+3ClO-+10OH-=2FeO42-+3Cl-+5H2O （5）高（6）低 ，既能消毒杀菌又能净水（或无毒或方便保存等）4.（共 14 分。每空 2 分）（1）正 O2+4e+2H2O=4OH 6（2）12 4Na+TiCl4 4NaCl+Ti CH3OH(g)H=9a-kJmol-1（3）CO(

22、g)+2H2(g)5（13 分）（1）_ Al2O3_+2NaOH=2NaAlO2+H2O_ 2 分_ SiO2 +2NaOH=Na2SiO3+H2O 2 分 2Fe2+H2O2+2H+=2Fe3+2H2O 2 分 1100nm 1 分（2）TiO2+4e-=Ti+2O2-_ 2 分 利用高温使碳与 O2反应减小 O2的浓度，并利用反应放热，使生成更多 TiCl4 2 分（3）TiO2(s)+2Cl2(g)+C(s)=TiCl4(g)+CO2(g)；H=243kJ/mol 2 分 6（15 分）（1）Cl2+S2=2Cl+S （2 分）有无色气泡产生，溶液出现浑浊（2 分）（4 分）假设 主要

23、操作 现象 结论 假设 1：Cl2与水反应生成有强氧化性的HClO，有漂白作用使红色褪去 取少量褪色溶液于试管中，滴加酚酞 显红色 假设 1 正确 假设 2：假设 主要操作 现象 结论 假设 1：Cl2与水反应生成有强氧化性的HClO，有漂白作用使红色褪去 取少量褪色溶液于试管中，加入适量 NaOH 溶液 显红色 假设 2 正确 假设 2：（2）Cl2 （1 分）SO2Br22H2O=2HBrH2SO4（2 分）苦卤样品的体积、Mg(OH)2沉淀的质量（2 分）97.7 mol（2 分）7（15 分）（1）负（2 分）SO22H2O2eSO424H （2 分）利用上述电池，可回收大量有效能，副

24、产品为 H2SO4，减少环境污染，实现（能质）共生。（2 分）（2）防止亚硫酸铵被氧化（1 分 ABCD（4 分）K2SO4在有机溶剂乙二醇中溶解度小，能充分析出（2 分）4(NH4)2SO32NO24(NH4)2SO4N2（2 分）8（15 分）（1）2Fe3+Fe=3Fe2+（2）b （3）过滤（4）溶液中存在平衡：TiO2+2H2O H2TiO3+2H+，当加入热水稀释、升温后，平衡正向移动，生成 H2TiO3。（3 分）（说明：写出离子方程式或化学方程式得 1 分，从稀释和升温角度正确分析平衡移动各得 1 分。）（5）MnO2+2Fe2+4H+=Mn2+2Fe3+2H2O（6）2O2-

25、4e-=O2（同时写出 C+O2=CO2 不扣分）或 C+2O2-4e-=CO2 制备 TiO2时，在电解槽发生如下反应：2CaO=2Ca+O2，2Ca+TiO2=Ti+2CaO，由此可见，CaO 的量不变。（两个方程式各 1 分，不写“一定条件”不扣分）或：制备 TiO2时，在电解槽发生如下反应：阴极：2Ca2+4e-=2Ca 阳极：2O2-4e-=O2 2Ca+TiO2=Ti+2CaO，由此可见，CaO 的量不变。（电极反应式和化学方程式各 1 分，不写“一定条件”不扣分）。9（14 分）（1）（2）SO32-C12H2OSO42-2C1-2H+（2 分）（3）除去 FeCl3（2 分）（

26、4）Fe3+3OH-=Fe(OH)3(2 分)Al3+4OH-=AlO2-+2H2O（2 分）96%（2 分）（5）Al3+3 H2O Al(OH)3+3 H+，抑制 AlCl3水解（2 分）10(14 分)（1）取少量溶液 C 于试管中，加入 23 滴 KSCN 溶液，若溶液变成红色，说明 Fe3+未沉淀完全；若溶液不变色，一定条件 一定条件 通电 A12O33C123C 2A1C133CO 950 （2 分）说明 Fe3+已沉淀完全。（2 分）（2）Al3+3OH Al(OH)3 （2 分）（3）由于硫酸电离出氢离子与 氢氧化铝电离出氢氧根离子反应生成水，使 Al(OH)3溶解平衡右移，至

27、 Al(OH)3溶解。（2 分）（4）Al3+3H2O Al(OH)3 3H+；NH4+H2O NH3H2O+H+（2 分）硫酸铝铵 （2 分）（5）因为硫酸铝铵易溶于热水，有利于生成；随温度升高、脱去结晶水，产生晶变。所以温度控制在 90100之间。（2 分）（6）冷却，结晶、过滤、洗涤、干燥 （2 分）3 答案（15 分）（1）HCO3-+H2OH2CO3+OH-510-3（2）2H2O+2e-=H2+2OH-（2H+2e-=H2）Ca2+OH-+HCO3-=CaCO3+H2O b （1 分）（3）正 FePO4+e-+Li+=LiFePO4（4）5:1 答案（12 分）（1）2SO2+2Ca(OH)2+O2=2CaSO4+2 H2O（2）2SO2(g)+O2(g)=2 SO3(g)H=-196.6 kJ/mol （3）90%A（4）3Fe2+NO3-+4H+=3Fe3+NO+2H2O 5、1）AD（2 分）（2）除去溶液中的 Sn2+离子，并防止 Fe2被氧化(2 分)；防止 Fe2离子生成沉淀(2 分)（3）蒸发浓缩(1 分)；过滤洗涤(1 分)（4）降低洗涤过程中 FeSO47H2O 的损耗(2 分)（5）酸式滴定管 (1 分)滴加最后一滴 KMnO4溶液时，溶液变成浅红色且半分钟内不褪色。(2 分)0.975(2 分)