2021、2022年高考化学真题:工业流程题.pdf
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1、2021、2022年高考化学真题:工业流程题2021 年一、单选题1.(2021年山东卷)工业上以SCh和纯碱为原料制备无水NaHSCh的主要流程如图,下列说法错误的是SO2一|吸 收1|结晶|一 湿料|气流干燥|一 N a H S03园一母液纯碱、水A.吸收过程中有气体生成C.气流干燥湿料时温度不宜过高【答案】B【解析】B.结晶后母液中含有NaHCChD.中和后溶液中含Na2sO3和 NaHCChA.根据上述分析可知,吸收过程中有二氧化碳生成,A 正确;B.结晶后母液中含饱和NaHSCh和过量的二氧化硫形成的亚硫酸,没有NaHCCh,假设产物中存在NaHCCh,则其会与生成的NaHSCh发生
2、反应,且 NaHCCh溶解度较低,若其残留于母液中,会使晶体不纯,假设不成立,B 错误;C.NaHSCh高温时易分解变质,所以气流干燥过程中温度不宜过高,C 正确;D.结合上述分析可知,中和后溶液中含Na2so3和 NaHCCh,D 正确;故选B,2.(2021年河北卷)BiOCl是一种具有珠光泽的材料,利用金属Bi制 备 BiOCl的工艺流程如图:金属BiBiOCl下列说法错误的是A.酸浸工序中分次加入稀HNO3可降低反应剧烈程度B.转化工序中加入稀HC1可抑制生成BiONO3C.水解工序中加入少量CH3COONa(s)可提高Bi3+水解程度D.水解工序中加入少量NH4NO3G)有利于BiO
3、Cl的生成【答案】D【解析】A.硝酸为强氧化剂,可与金属钮反应,酸浸工序中分次加入稀H N O 3,反应物硝酸的用量减少,可降低反应剧烈程度,A 正确;B.金属秘与硝酸反应生成的硝酸钿会发生水解反应生成BiONO、,水解的离子方程式为Biu+NO;+H2O BiONO3+2H+,转化工序中加入稀HC1,使氢离子浓度增大,根据勒夏特列原理分析,硝酸秘水解平衡左移,可抑制生成BiONO-B 正确;C.氯化秘水解生成BiOCl的离子方程式为B i+c r+H q u B io c i+2 H+,水解工序中加入少量CH 3coONa(s),醋酸根会结合氢离子生成弱电解质醋酸,使氢离子浓度减小,根据勒夏
4、特列原理分析,氯化钿水解平衡右移,促进Bi3+水解,C 正确;D.氯化铀水解生成BiOCl的离子方程式为Bi3+C1+H2()U B iO C l+2H*,水解工序中加入少量 NH4NCVS),钱根离子水解生成氢离子,使氢离子浓度增大,根据勒夏特列原理分析,氯化钮水解平衡左移,不利于生成B iO C l,且部分钿离子与硝酸根、水也会发生反应Bi,+NO3+H2O BiONO3+2Ht,也不利于生成B iO C/,综上所述,D 错误;故选D。3.(2021年湖南卷)已二酸是一种重要的化工原料,科学家在现有工业路线基础上,提出了一条“绿色”合成路线:工业路线0H硝酸催 化 剂,“绿 色”合成路线广
5、COOH _ 空气U cO O H r催 化 剂,O下列说法正确的是A.苯与滨水混合,充分振荡后静置,下层溶液呈橙红色B.环己醇与乙醇互为同系物C.已二酸与NaH C O,溶液反应有C 0?生成D.环己烷分子中所有碳原子共平面【答案】C【解析】A.苯的密度比水小,苯与溟水混合,充分振荡后静置,有机层在上层,应是上层溶液呈橙红色,故 A错误;B.环己醇含有六元碳环,和乙醇结构不相似,分子组成也不相差若干C H 2 原子团,不互为同系物,故 B 错误;C.己二酸分子中含有竣基,能与NaH C C h溶液反应生成C O 2,故 C正确;D.环己烷分子中的碳原子均为饱和碳原子,与每个碳原子直接相连的4
6、个原子形成四面体结构,因此所有碳原子不可能共平面,故 D错误;答案选C。4.(2 0 2 1 年湖南卷)一种工业制备无水氯化镁的工艺流程如下:物质X 碳、氯气II海水-A 苦卤水T 沉镁占|煨烧/叵 研 一*无水MgCl2千 千滤液 气体下列说法错误的是A.物质X 常选用生石灰B.工业上常用电解熔融M g C L 制备金属镁高温C.“氯化”过程中发生的反应为MgO+C+C U=MgC l,+C OD.“燃烧”后的产物中加稀盐酸,将所得溶液加热蒸发也可得到无水MgC l?【答案】D【解析】A.物质X的作用是使M g 2+转化为M g(0 H)2,工业上常采用C a O,发生C a O+H 2 O
7、=C a(O H)2,C a(O H)2+M g 2+=M g(O H)2+C a 2+,A 正确;B.Mg是较活泼金属,工业上常用电解熔融M g C l?制备金属镁,B正确;C.由图可知“氯化”过程反应物为M g O、氯气、C,生成物之一为M g C h,C在高温下能将二高温氧化碳还原为CO,则“气体”为 CO,反应方程式为M g O+C+C L =M g C l2+C。,C正确;D.“煨烧”后得到M g O,MgO和盐酸反应得到M g C L 溶液,由于M g C b 在溶液中水解为氢氧化镁和H C 1,将所得溶液加热蒸发H C 1 会逸出,M g C L 水解平衡正向移动,得到氢氧化镁,
8、得不到无水M g C L,D 错误;选 D。二、元素或物质推断题5.(2 0 2 1 年 1 月浙江省普通高校招生选考化学试题)某兴趣小组对化合物X 开展探究实验。其中:X 是易溶于水的强酸盐,由 3 种元素组成;A和 B 均为纯净物;B 可使品红水溶液褪色。请回答:(1)组成X 的 3 种 元 素 是(填 元 素 符 号),X 的化学式是 o(2)将固体X 加入温热的稀H 2 S O4 中,产生气体B,该 反 应 的 离 子 方 程 式 是.步 骤 L发生反应的化学方程式是 o(4)步骤I I,某同学未加H 2 O2 溶液,发现也会缓慢出现白色浑浊,原因是。(5)关于气体B 使品红水溶液褪色
9、的原因,一般认为:B 不能使品红褪色,而 是 B 与水反应的生成物使品红褪色。请 设 计 实 验 证 明.H2C-OH【答案】C u、S、0 C U S 2 O 6 S 2 O;里 S O:+S(M H C-O 1 1 +CU(O H)2IH2C-OHH2C-O.ICut H C-0+2H2OIH,C-OHS O 2 与水反应生成H 2 so 3:H 2 S O 3 能被氧气氧化为H 2 so 4,与B a C h反应生成B a S C h 配制品红无水乙醇溶液(其他非水溶剂亦可),通入S0 2,不褪色;品红水溶液中加入亚硫酸钠(亚硫酸氢钠)固体,褪色更快【解析】(1)根据分析,固体X 中含有
10、的元素是C、S、0;加入盐酸酸化的氯化钢溶液,生 成 1.1 6 5g 硫酸铁沉淀,则该份硫酸铜的质量为0.0 0 5m o L 则固体Cu SOa 的物质的量为O.Ol Om o l,质量为1.6 g,根据质量守恒的气体SO2的质量为0.6 40 g,该物质中三种元素的质量比/n(Cu):WI(S):/7 i(0)=0.6 40 g:0.6 40 g:0.9 6 0 g,则这三种原子的物质的量的比 M(Cu):n(S):(O)=l:2:6,故固体X 的化学式为C1 1 S2O6;(2)根据题目,固体X 与温热的稀硫酸反应可以生成SO?气体,根据原子守恒和电荷守恒配平,里A则该过程的离子方程式
11、为S20::一 +SCh T;(3)步 骤 I 为甘油和氢氧化铜发生反应,反应的化学方程式为H,C-OH吃 一 、-I I/C uH-OH +Cu(OH)2T H C-O +2比0;H H2C-OH(4)步骤n中未加入过氧化氢,也可以出现白色沉淀,说明s o?溶于水后可以被空气中的氧气氧化,故答案为:SO2与水反应生成H 2s o 3;H 2s 0 3能被氧气氧化为H 2s o 4,与 Ba CL 反应生成 Ba S0 4;(5)SO2可以使品红溶液褪色,S0 2溶液中存在SC)2分子和H 2s o 3,欲知道是哪一种物质能够使品红溶液褪色,可以利用如下实验验证:配制品红无水乙醇溶液(其他非水
12、溶剂亦可),通入SO2,不褪色;品红水溶液中加入亚硫酸钠(亚硫酸氢钠)固体,褪色更快。三、工业流程题6.(2021年高考全国乙卷化学试题)磁选后的炼铁高钛炉渣,主要成分有Ti O?、Si O?、AI Q 3、MgO、C a O 以及少量的FQO,。为节约和充分利用资源,通过如下工艺流程回收钛、铝、镁等。(NH4)2so4 热水 氨水高钛炉渣焙烧尾气酸 酸 溶 渣 热 水 母 液 该工艺条件下,有关金属离子开始沉淀和沉淀完全的p H 见下表金属离子F e3+Al3+M g2+Ca2+开始沉淀的p H2.23.59.512.4沉淀完全(c=l .0 x 1 CT m o l L)的 p H3.24
13、.711.113.8回答下列问题:(1)“焙烧 中,Ti O2,Si C 2几乎不发生反应,AI 2O3、MgO、C a o、F e Q,转化为相应的硫酸盐,写出Al2c)3转化为N H 4Al(SO。?的 化 学 方 程 式。(2)“水浸”后“滤液”的p H 约为2.0,在“分步沉淀”时用氨水逐步调节p H 至 U.6,依次析出的金属离子是(3)“母液 中M g”浓度为 m o l .L .(4)“水浸渣”在 1 6 0“酸溶”最 适 合 的 酸 是。“酸溶渣”的成分是、。(5)“酸溶”后,将溶液适当稀释并加热,Ti O?+水解析出T i C x H Q 沉淀,该反应的离子方程式是。(6)将
14、“母液”和“母液”混合,吸收尾气,经处理得,循环利用。【答案】A12O3+4(N H4),SO4 2 N H4A1 (SO4)2+6 N H,T+3H2O T F e3 A 产、M g2+l.Oxl O6 硫酸 Si O2 Ca SO4 Ti O2+(x+l)H,O=Ti O,xH,O+2H(N H4)2SO4【解析】(1)氧化铝转化为硫酸铝镂发生的反应为氧化铝、硫酸钱在高温条件下反应生成硫酸铝镂、氨气和水,反应的化学方程式为A L O 什为N H M S O 4 焙烧N H 4Al (SO4)?+4N H 3 t +3H 2O,故答案为:Al2O3+4(N H4)2 S O 4 NH4A1
15、(SO4)2+4N H 3 t +3H2O;(2)由题给开始沉淀和完全沉淀的p H 可知,将 p H 约为2.0 的滤液加入氨水调节溶液p H 为 1 1.6时,铁离子首先沉淀、然后是铝离子、镁离子,钙离子没有沉淀,故答案为:F e 3+、AP+、M g 2+;(3)由镁离子完全沉淀时,溶液p H 为 1 1 可知,氢氧化镁的溶度积为1 X1 0 节义(1 义 0-2.9)2=1 X 1 0 I%当溶液p H 为 1 1 0 时,溶液中镁离子的浓度为1x10-108/2八2=1 X 1 0 6 m oi/L,故答案为:1 X 1 0 6(1 X 1 0 2 4)2(4)增大溶液中硫酸根离子浓度
16、,有利于使微溶的硫酸钙转化为沉淀,为了使微溶的硫酸钙完全沉淀,减少T i O S C U 溶液中含有硫酸钙的量,应加入浓硫酸加热到1 6 0 酸溶;由分析可知,二氧化硅和硫酸钙与浓硫酸不反应,则酸溶渣的主要成分为二氧化硅和硫酸钙,故答案为:硫酸;S i C h、C a S O 4;酸溶后将T i O S C U 溶液加入热水稀释并适当加热,能使T i O S C U 完全水解生成T i O z -x H2O沉淀和硫酸,反应的离子方程式为T i O 2+(x+1)H2O AT i O 2 -XH2O+2H+,故答案为:T i O2+(x+l)H2O AT i O 2 x H2O+2 H+;(6)
17、由分析可知,尾气为氨气,母液为硫酸筱、母液为硫酸,将母液和母液混合后吸收氨气得到硫酸镀溶液,可以循环使用,故答案为:(N H 4)2 S C 4。7.(2021年高考全国甲卷化学试题)碘(紫黑色固体,微溶于水)及其化合物广泛用于医药、染料等方面。回答下列问题:(1)12的一种制备方法如下图所示:AgNO;F 型 ,净化除氯后含 海水一 M 悬浊液一一唾 1,沉淀加入Fe粉进行转化反应的离子方程式为,生成的沉淀与硝酸反应,生成 后可循环使用。通入C l?的过程中,若氧化产物只有一种,反 应 的 化 学 方 程 式 为;若反应物用量比n(C l j/n(F e l 2)=1.5时,氧化产物为;当
18、!(。2)/1俨叫)1.5 ,单质碘的收率会降低,原因是。以N a l O,为原料制备L的方法是:先向N a l O、溶液中加入计量的N a H S O、,生成碘化物;再向混合溶液中加入N a l O,溶液,反应得到12,上述制备12的总反应的离子方程式为 o K I溶液和C u S O”溶液混合可生成C u i沉淀和匕,若生成1 m ol l 2,消耗的K I至少为m ol e I?在K I溶液中可发生反应h+r U U。实验室中使用过量的K I与C u S O,溶液反应后,过滤,滤液经水蒸气蒸播可制得高纯碘。反应中加入过量K I的原因是。【答案】2 Ag I+F e=2 Ag+F e 2+
19、2 A g N O3 F e L+C L=L+F e C L h,F e C h 上被过量的3进一步氧化 2 1 0;+5 H S O-=I2+5 S O +3 Hf+H,O 4 防止单质碘析出【解析】(1)由流程图可知悬浊液中含Ag l ,Ag l可与F e反应生成F e k和A g,F e k易溶于水,在离子方程式中能拆,故加入F e粉进行转化反应的离子方程式为2A g I+F e=2A g+F e 2+2I,生成的银能与硝酸反应生成硝酸银参与循环中,故答案为:2A g I+F e=2A g+F e 2+21;A g N O3;通入C l?的过程中,因1-还原性强于F e 2+,C l?先
20、氧化还原性强的,若氧化产物只有一种,则该氧化产物只能是L,故反应的化学方程式为F e k+C L=L+F e C L,若反应物用量比n(C 1 2)/n(F e U)=1.5时即C 1?过量,先氧化完全部 再氧化F e?+,恰好将全部 和F e?+氧化,故氧化产物为1 2、F e C 1 3,当n(C 1 2)/n(F e 1 2)1.5即C 1,过量特别多,多余的氯气会与生成的单质碘以及水继续发生氧化还原反应,单质碘的收率会降低,故答案为:F e l2+C 1 2=h+F e C h;卜、F e C h;I 2被过量的C l?进一步氧化;先向N a l O,溶液中加入计量的N a H S O
21、3,生成碘化物即含r的物质:再向混合溶液中(含)加入N a l O s溶液,反应得到匕,上述制备L的两个反应中r为中间产物,总反应为1 0;与H S O:发生氧化还原反应,生成S O:和k,根据得失电子守恒、电荷守恒 及元素守恒配平离子方程式即可得:2I O;+5H S O-=I2+5S O i +3 H+H2O ,故答案为:ZI O:+S H S O k+S S O j+B H+H q ;KI溶液和CuSO4溶液混合可生成Cui沉淀和L,化学方程式为4KI+2CUSO4=2CUI1+I2+2K2SO4,若生成Im ol,则消耗的KI至少为4mol;反应中加入过量K I,浓度增大,可逆反应i2
22、+r U 4 平衡右移,增大L 溶解度,防止k 升华,有利于蒸储时防止单质碘析出,故答案为:4;防止单质碘析出。8.(2021年山东省高考化学试题(山东卷)工业上以铝铁矿(FeC oC h,含 Al、Si氧化物等杂质)为主要原料制备红矶钠(Na2Cr252H2O)的工艺流程如图。回答下列问题:母液蒸发结晶冷却结晶副产品NazCr2。?*2H2。(1)焙烧的目的是将FeCnCh转化为NazCrCh并将Al、Si氧化物转化为可溶性钠盐,焙烧时气体与矿料逆流而行,目的是一。(2)矿物中相关元素可溶性组分物质的量浓度c 与 pH 的关系如图所示。当溶液中可溶组分浓度 cW 1.0Xl()FmolL r
23、时,可认为已除尽。(ToluF)g一中和时pH 的理论范围为一;酸化的目的是一;Fe元素在一(填操作单元的名称)过程中除(3)蒸发结晶时,过度蒸发将导致一;冷却结晶所得母液中,除 NazCmCh外,可在上述流程中循环利用的物质还有.(4)利用膜电解技术(装置如图所示),以 NazCrO 为主要原料制备NazCrzCh的总反应方程式通电为:4Na2CrO4+4H2Oz=2Na2Cr2O7+4NaOH+2H2 t+O2 t 则 NazCnCh 在(填 阴”或“阳”)极室制得,电解时通过膜的离子主要为一。【答案】增大反应物接触面积,提高化学反应速率 4.5 pH 9.3 时,H2SQ3会再溶解生成S
24、 i O j,因此中和时pH的理论范围为4.5 4 pH 4 9.3;将 A1元素和Si元素除去后,溶液中C r元素主要以CrQ;和CrO:存在,溶液中存在平衡:2CrO:+2H*C r2O;-+H2O,降低溶液pH,平衡正向移动,可提高NazSCh的产率;由上述分析可知,Fe元素在“浸取”操作中除去,故答案为:4.5pH过量8工沉铝滤液n a -过滤 BaMoOJS)L-淀液HI已知:25C时,H 2 c 的 K 4.5xl0-7,Ka2=4.7x10-Ksp(BaMoO4)=3.5xl0;Ksp(BaCO,)=2.6xlO-9;该工艺中,pH 6.0时,溶液中M o元素以MoO:的形态存在
25、。“焙烧”中,有 NazMoO4生成,其中M o元 素 的 化 合 价 为。(2)“沉铝”中,生成的沉淀X 为 o(3)“沉铝”中,pH为 7.0。生成BaMoO.,的 离 子 方 程 式 为。若条件控制不当,BaCO,也会沉淀。为避免BaMoO,中混入BaCO,沉淀,溶液中c(HCO;):c(MoO;)=(列出算式)时,应停止加入BaQ?溶液。(4)滤液m 中,主要存在的钠盐有NaCl和 Y,Y 为。往滤液HI中添加适量NaCl固体后,通入足量_ _ _ _ _ _(填化学式)气体,再通入足量C O,可析出Y。(5)高纯AlAs(碎化铝)可用于芯片制造。芯片制造中的一种刻蚀过程如图所示,图中
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