2016年高考化学真题分类汇编-专题15-工艺流程.docx

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1、 专题十五 工艺流程1【2016年高考北京卷】(12分)以废旧铅酸电池中的含铅废料(Pb、PbO、PbO2、PbSO4及炭黑等)和H2SO4为原料,制备高纯PbO,实现铅的再生利用。其工作流程如下: (1)过程中,在Fe2+催化下,Pb和PbO2反应生成PbSO4的化学方程式是_。(2)过程中,Fe2+催化过程可表示为:i:2Fe2+ PbO2+4H+SO422Fe3+PbSO4+2H2Oii: 写出ii的离子方程式:_。下列实验方案可证实上述催化过程。将实验方案补充完整。a.向酸化的FeSO4溶液中加入KSCN溶液,溶液几乎无色,再加入少量PbO2,溶液变红。b._。(3)PbO溶解在NaO

2、H溶液中,存在平衡:PbO(s)+NaOH(aq)NaHPbO2(aq),其溶解度曲线如图所示。过程的目的是脱硫。滤液1经处理后可在过程中重复使用,其目的是_(选填序号)。A减少PbO的损失,提高产品的产率B重复利用氢氧化钠,提高原料的利用率C增加Na2SO4浓度,提高脱硫效率过滤的目的是提纯,综合上述溶解度曲线,简述过程的操作_。【答案】(1)Pb + PbO2 + 2H2SO4=2PbSO4+ 2H2O。 (2)2Fe3+Pb+SO42=PbSO4+2Fe2;取a中红色溶液少量,加入过量Pb,充分反应后,红色褪去。(3)A、B;将粗PbO溶解在一定量35%NaOH溶液中,加热至110,充分

3、溶解后,趁热过滤,冷却结晶,过滤、洗涤并干燥得到PbO固体。根据PbO的溶解度曲线,提纯粗Pb的方法为将粗PbO溶解在35%NaOH溶液中配成高温下的饱和溶液,降温结晶、过滤,洗涤并干燥即可得到PbO。【考点定位】本题主要是考查化学工艺流程分析,催化剂,离子方程式书写,化学实验方案的设计,物质的分离、提纯,平衡移动原理的应用等。【名师点晴】化学高考试题的发展趋势必然是重视与生产、生活的紧密联系,但不管如何灵活多变,工业生产离不开反应原理中的方向、速率和限度问题。该题以铅的再生利用为载体,考查了陌生方程式书写、元素化合物性质、速率平衡、转化率等问题,综合性较强。第(3)问不太好分析,需要结合图像

4、及题目的前后信息来解决。2【2016年高考海南卷】(8分)KAl(SO4)212H2O(明矾)是一种复盐,在造纸等方面应用广泛。实验室中,采用废易拉罐(主要成分为Al,含有少量的Fe、Mg杂质)制备明矾的过程如下图所示。回答下列问题:(1)为尽量少引入杂质,试剂应选用_(填标号)。AHCl溶液 BH2SO4溶液 C氨水 DNaOH溶液(2)易拉罐溶解过程中主要反应的化学方程式为_。(3)沉淀B的化学式为_;将少量明矾溶于水,溶液呈弱酸性,其原因是_。(4)已知:Kw=1.010-14,Al(OH)3AlO2-+H+H2O K=2.010-13。Al(OH)3溶于NaOH溶液反应的平衡常数等于_

5、。【答案】(8分)(1)d (2分)(2)2Al+2NaOH+2H2O=2NaAlO2+3H2 (2分)(3)Al(OH)3 Al3+水解,使溶液中H+浓度增大 (每空1分,共2分)(4)20 (2分)式是AlO2-+2H2O+NH4+= Al(OH)3+NH3H2O,所以沉淀B化学式为Al(OH)3;将少量明矾溶于水,溶液呈弱酸性,其原因是该盐是强酸弱碱盐,Al3+发生水解反应,消耗水电离产生的H+,当最终达到平衡时溶液中c(H+)c(OH-),所以溶液显酸性。(4)已知:Kw=1.010-14,Al(OH)3AlO2-+H+H2O K=2.010-13。Al(OH)3溶于NaOH溶液反应的

6、平衡常数K=。考点:考查铝的性质及物质制备工艺流程的知识。3【2016年高考江苏卷】(12分)以电石渣主要成分为Ca(OH)2和CaCO3为原料制备KClO3的流程如下: (1)氯化过程控制电石渣过量,在75左右进行。氯化时存在Cl2与Ca(OH)2作用生成Ca(ClO)2的反应,Ca(ClO)2进一步转化为Ca(ClO3)2,少量Ca(ClO)2 分解为CaCl2和O2。生成Ca(ClO)2的化学方程式为 。提高Cl2转化为Ca(ClO3)2的转化率的可行措施有 (填序号)。A适当减缓通入Cl2速率 B充分搅拌浆料 C加水使Ca(OH)2完全溶解(2)氯化过程中Cl2 转化为Ca(ClO3)

7、2的总反应方程式为6Ca(OH)2+6Cl2Ca(ClO3)2+5CaCl2+6H2O氯化完成后过滤。滤渣的主要成分为 (填化学式)。滤液中Ca(ClO3)2与CaCl2的物质的量之比nCa(ClO3)2 nCaCl2 15(填“”、“”或“”)。(3)向滤液中加入稍过量KCl固体可将Ca(ClO3)2转化为KClO3,若溶液中KClO3的含量为100gL-1,从该溶液中尽可能多地析出KClO3固体的方法是 。 【答案】(1)2Cl22Ca(OH)2=Ca(ClO)2CaCl22H2O;AB (2)CaCO3、Ca(OH)2 ;(3)蒸发浓缩、冷却结晶【考点定位】本题主要是考查物质制备工艺流程

8、分析4【2016年高考四川卷】 (16分)资源的高效利用对保护环境、促进经济持续健康发展具有重要作用。磷尾矿主要含Ca5(PO4)3F和CaCO3MgCO3 。某研究小组提出了磷尾矿综合利用的研究方案,制备具有重要工业用途的CaCO3、Mg(OH)2、P4和H2,其简化流程如下:已知:Ca5(PO4)3F在950不分解;4Ca5(PO4)3F+18SiO2+30C2CaF2+30CO+18CaSiO3+3P4请回答下列问题:(1)950煅烧磷尾矿生成气体的主要成分是_。(2)实验室过滤所需的玻璃仪器是_。(3)NH4NO3溶液能从磷矿I中浸取出Ca2+的原因是_。(4)在浸取液II中通入NH3

9、,发生反应的化学方程式是_。(5)工业上常用磷精矿Ca5(PO4)3F和硫酸反应制备磷酸。已知25,101kPa时:CaO(s)+H2SO4(l)=CaSO4(s)+H2O(l) H=-271kJ/mol5 CaO(s)+H3PO4(l)+HF(g)= Ca5(PO4)3F (s)+5H2O(l) H=-937kJ/mol则Ca5(PO4)3F和硫酸反应生成磷酸的热化学方程式是_。(6)在一定条件下CO(g)+H2O(g) CO2(g)+H2(g),当CO与H2O(g)的起始物质的量之比为1:5,达平衡时,CO转化了5/6.若akg含Ca5(PO4)3F(相对分子质量为504)的质量分数为10

10、%的磷尾矿,在上述过程中有b%的Ca5(PO4)3F转化为P4,将产生的CO与H2O(g)按起始物质的量之比1:3混合,则相同条件下达平衡时能产生H2_kg。【答案】(1)CO2 (2)漏斗、烧杯、玻璃棒。(3)NH4 水解使溶液呈酸性,与CaO、Ca(OH)2反应生成Ca2(4)MgSO4+2NH3+2H2O=Mg(OH)2+(NH4)2SO4 。(5)Ca5(PO4)3F (s)+ 5H2SO4(l)=5CaSO4(s) +H3PO4(l)+HF(g) H=-418kJ/mol 。(6)(6)根据题给数据利用三行式分析。设CO的起始浓度为1mol/L,则水蒸气的起始浓度为5mol/LCO(

11、g)+H2O(g) CO2(g)+H2(g),起始浓度(mol/L)1 5 0 0转化浓度(mol/L)5/6 5/6 5/6 5/6平衡浓度(mol/L)1/6 25/6 5/6 5/6则K=c(CO2)c(H2)/c(CO)c(H2O)=1。相同条件下当CO与H2O(g)的起始物质的量之比为1:3,平衡常数不变,设转化的CO为x。CO(g)+H2O(g) CO2(g)+H2(g),起始浓度(mol/L)1 3 0 0转化浓度(mol/L)x x x x平衡浓度(mol/L)(1-x) (3-x) x x则x2/(1-x)(3-x)=1,解得x=3/4,即达平衡时,CO转化了3/4。转化为P

12、4的Ca5(PO4)3F质量为a10%b%kg,根据反应4Ca5(PO4)3F+18SiO2+30C2CaF2+30CO+18CaSiO3+3P4知生成CO的质量为(3028a10%b%)/(4504)kg,则转化的CO的质量为3(3028a10%b%)/4(4504)kg,根据反应:CO(g)+H2O(g) CO2(g)+H2(g)知相同条件下达平衡时能产生H23(3028a10%b%)/56(4504)kg=kg。【考点定位】考查化学工艺流程分析,化学实验基本操作,化学方程式和热化学方程式的书写,盖斯定律,化学平衡和化学计算。5【2016年高考新课标卷】(14分)过氧化钙微溶于水,溶于酸,

13、可作分析试剂、医用防腐剂、消毒剂。以下是一种制备过氧化钙的实验方法。回答下列问题:(一)碳酸钙的制备 (1)步骤加入氨水的目的是_。小火煮沸的作用是使沉淀颗粒长大,有利于_。(2)右图是某学生的过滤操作示意图,其操作不规范的是_(填标号)。a 漏斗末端颈尖未紧靠烧杯壁b玻璃棒用作引流c将滤纸湿润,使其紧贴漏斗壁d滤纸边缘高出漏斗e用玻璃棒在漏斗中轻轻搅动以加快过滤速度(二)过氧化钙的制备CaCO3滤液 白色晶体(3)步骤的具体操作为逐滴加入稀盐酸,至溶液中尚存有少量固体,此时溶液呈_性(填“酸”、“碱”或“中”。将溶液煮沸,趁热过滤。将溶液煮沸的作用是_。(4)步骤中反应的化学方程式为_,该反

14、应需要在冰浴下进行,原因是_。(5)将过滤得到的白色结晶依次使用蒸馏水、乙醇洗涤,使用乙醇洗涤的目的是_。(6)制备过氧化钙的另一种方法是:将石灰石煅烧后,直接加入双氧水反应,过滤后可得到过氧化钙产品。该工艺方法的优点是_,产品的缺点是_。【答案】(1)调节溶液pH使Fe(OH)3沉淀;过滤分离;(2)ade ;(3)酸;除去溶液中溶解的CO2;(4)CaCl22NH3H2OH2O2=CaO22NH4Cl2H2O;温度过高时过氧化氢分解;(5)去除结晶表面水分;(6)工艺简单、操作简单;纯度较低。(3)步骤的具体操作为逐滴加入稀盐酸,至溶液中尚存有少量固体,溶液中有二氧化碳生成,因此溶液呈酸性

15、。容易含有二氧化碳,而过氧化钙能与酸反应,因此将溶液煮沸的作用是除去溶液中溶解的CO2。【考点定位】考查物质制备实验设计【名师点睛】本试题考查物质的制备、实验基本操作、盐类水解、实验方案的设计与评价、元素及其化合物的性质等知识,这些问题属于基础知识的应用,考查考生的知识运用能力,同时注意信息的运用。制备碳酸钙,需要除去石灰石中的杂质,铁的氧化物和盐酸反应产生铁离子,然后利用过氧化氢,把Fe2氧化成Fe3,利用氢氧化铁在pH=2出现沉淀,当pH=3.7时沉淀完全,加入氨水调节pH,让Fe3转化成Fe(OH)3,然后进行过滤,除去杂质,做题过程中注意题目中信息,信息会告诉你解题的思路,“沉淀颗粒长

16、大”,便于得到沉淀,便于过滤分离;实验操作中实验获得成功,一定要注意操作的规范性, 如过滤的注意事项:“一贴”“二低”“三靠”;物质的制备为了得到纯净的物质,一定要把杂质除去,但不能引入新的杂质,把有可能引入杂质的情况考虑进去,CaCO32HCl=CaCl2CO2H2O,但CO2能溶于水,会有一部分CO2溶解,加入氨水时会产生(NH4)2CO3,制备的过氧化钙不纯净,需要除去溶解CO2,加热煮沸,除去溶解CO2;在实验题目中往往以元素及其化合物的性质为基础进行考查,过氧化氢不稳定受热易分解,在冰浴中进行,为防止过氧化氢的分解;在物质的制备中也要注意题给信息,因为这往往解某题的关键,过氧化钙微溶

17、于水,用蒸馏水洗涤中会有部分溶解,为了减少溶解,利用过氧化钙难溶于乙醇进行洗涤,本试题难度适中。6【2016年高考新课标卷】(14分)以硅藻土为载体的五氧化二钒(V2O5)是接触法生成硫酸的催化剂。从废钒催化剂中回收V2O5既避免污染环境又有利于资源综合利用。废钒催化剂的主要成分为:物质V2O5V2O4K2SO4SiO2Fe2O3Al2O3质量分数/%2.22.92.83.122286065121以下是一种废钒催化剂回收工艺路线:回答下列问题:(1)“酸浸”时V2O5转化为VO2+,反应的离子方程式为_,同时V2O4转成VO2+。“废渣1”的主要成分是_。(2)“氧化”中欲使3 mol的VO2

18、+变为VO2+,则需要氧化剂KClO3至少为_mol。(3)“中和”作用之一是使钒以V4O124形式存在于溶液中。“废渣2”中含有_。(4)“离子交换”和“洗脱”可简单表示为:4ROH+ V4O124 R4V4O12+4OH(以ROH为强碱性阴离子交换树脂)。为了提高洗脱效率,淋洗液应该呈_性(填“酸”“碱”“中”)。(5)“流出液”中阳离子最多的是_。(6)“沉钒”得到偏钒酸铵(NH4VO3)沉淀,写出“煅烧”中发生反应的化学方程式_。【答案】(1)V2O52H=2VO2H2O;SiO2;(2)0.5;(3)Fe(OH)3、Al(OH)3;(4)碱;(5)K ;(6)2NH4VO3V2O5H2O2NH3。(4)根据方程式可知为了提高洗脱效率,反应应该向逆反应方向进行,因此淋洗液应该呈碱性。(5)由于前面加入了氯酸钾和氢氧化钾,则“流出液”中阳离子最多的是钾离子。(6)根据原子守恒可知偏钒酸铵(NH4VO3 “煅烧”生成七氧化二钒、氨气和水,发生反应的化学方程式为2NH4VO3V2O5H2O2NH3。【考点定位】考查物质制备工艺流程图分析10

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