2022年高考化学真题分项解析 专题15《工艺流程》

2022年高考化学真题分项解析 专题15工艺流程1【xx浙江理综化学】某同学采用硫铁矿焙烧取硫后的烧渣(主要成分为Fe2O3、SiO2、Al2O3，不考虑其他杂质)制取七水合硫酸亚铁(FeSO47H2O)，设计了如下流程：下列说法不正确的是（ ）A溶解烧渣选用足量硫酸，试剂X选用铁粉B固体1中一定含有SiO2，控制pH是为了使Al3+转化为Al(OH)3，进入固体2C从溶液2得到FeSO47H2O产品的过程中，须控制条件防止其氧化和分解D若改变方案，在溶液1中直接加NaOH至过量，得到的沉淀用硫酸溶解，其溶液经结晶分离也可得到FeSO47H2O【答案】D【考点定位】本题以流程图的形式考查离子反应、物质分离、实验流程、实验评价、实验条件控制等。涉及试剂的选择、溶液pH控制、硫酸亚铁性质、实验条件选择和控制等。【名师点晴】离子推断题的发展主要以离子反应为前提，主要考查学生在熟练掌握阴阳离子性质的基础上，进行定性推断，考查方式为离子的判断、离子间的反应方程式，在此基础上会结合相关化学量的计算，还有综合推断型，主要考查学生定性分析和定量分析的综合能力，还会出现与元素化合物知识相结合。考查学生的综合解题能力。考查了学生对知识理解、综合运用能力及阅读材料接受信息的能力和思维能力，对相关知识的掌握情况，能够很好地考查考生所掌握的化学知识结构。这道高考题为一道中高档题，能力要求较高。【注】本题分类与专题5、152【xx上海化学】实验室回收废水中苯酚的过程如右图所示。下列分析错误的是（ ）A操作I中苯作萃取剂B苯酚钠在苯中的溶解度比在水中的大C通过操作II苯可循环使用D三步操作均需要分液漏斗【答案】B【解析】A苯酚容易溶于有机溶剂苯，而难溶于水，水与苯互不相溶，因此 可用苯作萃取剂将含有苯酚的废水中的苯萃取出来，操作I中苯作萃取剂，正确。B苯酚钠容易溶于水，而难溶于苯，因此在苯中的溶解度比在水中的小，错误。C向萃取分液后的含有苯酚的溶液中加入NaOH溶液，发生反应：NaOH+C6H5OH=C6H5ONa+H2O，C6H5ONa容易溶于水，而与苯互不相溶，然后分液，得到的苯可再应用于含有苯酚的废水的处理，故通过操作II苯可循环使用，正确。D再向含有苯酚钠的水层加入盐酸，发生 ：C6H5ONa+HCl=C6H5OH+NaCl，苯酚难溶于水，密度比水大，在下层，通过分液与水分离开，通过上述分析可知在三步操作中都要进行分液操作，因此要使用分液漏斗，正确。【考点定位】考查废水中的物质回收利用的知识。【名师点睛】化学是一门实验性学科。进行混合物的分离、提纯、物质的纯度的检验是化学经常要进行的化学实验。混合物分离方法有过滤、蒸馏、萃取、分液、热分解方法等。要根据被提纯的物质的性质及杂质的性质的不同，采用不同的方法分离结合分离方法确定仪器的使用及操作的步骤及先后。3【xx天津理综化学】（18分）废旧印刷电路板是一种电子废弃物，其中铜的含量达到矿石中的几十倍。湿法技术是将粉碎的印刷电路板经溶解、萃取、电解等操作得到纯铜等产品。某化学小组模拟该方法回收铜和制取胆矾，流程简图如下：回答下列问题：（1）反应是将Cu转化为Cu(NH3 )42+，反应中H2O2 的作用是 。写出操作的名称： 。（2）反应II是铜氨溶液中的Cu(NH3 )42+与有机物RH反应，写出该反应的离子方程式： 。操作用到的主要仪器名称为 ，其目的是（填序号） 。a富集铜元素 b使铜元素与水溶液中的物质分离c增加Cu2在水中的溶解度（3）反应是有机溶液中的CuR2与稀硫酸反应生成CuSO4和 。若操作使用右图装置，图中存在的错误是 。（4）操作以石墨作电极电解CuSO4 溶液。阴极析出铜，阳极产物是 。操作由硫酸铜溶液制胆矾的主要步骤是 。（5）流程中有三次实现了试剂的循环使用，已用虚线标出两处，第三处的试剂是 。循环使用的NH4Cl在反应中的主要作用是 。【答案】（1）作氧化剂 过滤（2）Cu(NH3 )42+2RH=2NH4+2NH3+CuR2 分液漏斗 a b（3）RH 分液漏斗尖端未紧靠烧杯内壁 液体过多（4）O2 H2SO4 加热浓缩 冷却结晶 过滤（5）H2SO4 防止由于溶液中的c（OH-）过高，生成Cu（OH）2沉淀【解析】（1）反应是将Cu转化为Cu(NH3 )42+，Cu被氧化，则反应中H2O2 的作用是作氧化剂；操作是把滤渣和液体分离，所以该操作为过滤； （2）根据流程图可知，Cu(NH3 )42+与有机物RH反应生成CuR2和氨气、氯化铵，所以该反应的离子方程式是Cu(NH3 )42+2RH=2NH4+2NH3+CuR2 ；操作是把水层与有机层分离，所以为分液操作，需要的主要仪器为分液漏斗；Cu元素富集在有机层，所以该操作的目的是富集Cu元素，使铜元素与水溶液中的物质分离，答案选ab； （3）CuR2中R元素为-1价，所以反应是有机溶液中的CuR2与稀硫酸反应生成CuSO4和RH；操作使用的过滤操作中分液漏斗尖端未紧靠烧杯内壁，且分液漏斗内的液体太多；（4）以石墨作电极电解CuSO4 溶液。阴极析出铜，则阳极为阴离子氢氧根放电，生成氧气，导致氢离子浓度增大，所以阳极的产物有O2 、H2SO4；由溶液得到晶体的操作步骤一般为加热浓缩 冷却结晶 过滤；（5）操作中得到的硫酸可用在反应III中，所以第三种循环的试剂为H2SO4 ；氯化铵溶液为酸性，可降低溶液中氢氧根离子的浓度，防止由于溶液中的c（OH-）过高，生成Cu（OH）2沉淀。4【xx四川理综化学】（16分）为了保护环境，充分利用资源，某研究小组通过如下简化流程，将工业制硫酸的硫铁矿烧渣（铁主要以Fe2O3存在）转变成重要的化工原料FeSO4（反应条件略）。活化硫铁矿还原Fe3+的主要反应为：FeS2+7Fe2(SO4)3+8H2O=15FeSO4+8H2SO4，不考虑其他反应。请回答下列问题：（1）第步H2SO4与Fe2O3反应的离子方程式是 。（2）检验第步中Fe3+是否完全还原，应选择 （填字母编号）。 AKMnO4溶液 BK3Fe(CN)6溶液 CKSCN溶液（3）第步加FeCO3调溶液pH到5.8左右，然后在第步通入空气使溶液pH降到5.2，此时Fe2+不沉淀，滤液中铝、硅杂质除尽。通入空气引起溶液pH降低的原因是 。（4）FeSO4可转化为FeCO3，FeCO3在空气中加热反应可制得铁系氧化物材料。已知25，101kPa时：4Fe(s) + 3O2 (g) =2Fe2O3(s) =-1648kJ/mol C(s)+O2(g)=CO2(g) =-393kJ/mol 2Fe(s)+2C(s)+3O2(g)=2FeCO3(s) =-1480kJ/molFeCO3在空气中加热反应生成Fe2O3的热化学方程式是 。（5）FeSO4在一定条件下可制得FeS2(二硫化亚铁)纳米材料。该材料可用于制造高容量锂电池，电池放电时的总反应为4Li+ FeS2= Fe +2Li2S，正极反应式是 。（6）假如烧渣中的铁全部视为Fe2O3，其含量为50%。将a kg质量分数为b%的硫酸加入到c kg烧渣中浸取，铁的浸取率为96%，其他杂质浸出消耗的硫酸以及调pH后溶液呈微酸性所残留的硫酸忽略不计。按上述流程，第步应加入FeCO3 kg。【答案】（1）Fe2O3+6H+2Fe3+3H2O（2）C（3）Fe2+被氧化为Fe3+，Fe3+水解产生H+。（4）4FeCO3(s)+O2(g) =2Fe2O3(s)+ 4CO2(g) =260kJ/mol。（5）FeS2+4e= Fe +2S2（6）kg。【解析】（1）Fe2O3+6H+2Fe3+3H2O（2）若Fe3+没有完全还原，则可以用KSCN检验。（3）部分Fe2+被氧化为Fe3+。（4）根据盖斯定律可得：4FeCO3(s)+O2(g) =2Fe2O3(s)+ 4CO2(g) =-260kJ/mol。（5）正极得电子，化合价降低，可得正极方程式：FeS2+4e- = Fe +2S2-（6）由于最终得到FeSO4，根据元素守恒，n(Fe)=n(S)，Fe来自于Fe2O3、FeS2、FeCO3；S来自于FeS2、H2SO4则有：( 2 + 2)96% + = + 22 96%则得答案：kg。5【xx山东理综化学】（19分）毒重石的主要成分BaCO3（含Ca2+、Mg2+、Fe3+等杂质），实验室利用毒重石制备BaCl22H2O的流程如下:（1）毒重石用盐酸浸取前需充分研磨，目的是 。实验室用37%的盐酸配置15%的盐酸，除量筒外还需使用下列仪器中的 。a烧杯 b容量瓶 c玻璃棒 d滴定管（2）Ca2+Mg2+Fe3+开始沉淀时的pH11.99.11.9完全沉淀时的pH13.911.13.2加入NH3H2O调节pH=8可除去 （填离子符号），滤渣中含 （填化学式）。加入H2C2O4时应避免过量，原因是 。已知：Ksp（BaC2O4）=1.610-7，Ksp（CaC2O4）=2.310-9（3）利用简洁酸碱滴定法可测定Ba2+的含量，实验分两步进行。已知：2CrO42+2H+=Cr2O72+H20 Ba2+CrO42=BaCrO4步骤 移取xml一定浓度的Na2CrO4溶液与锥形瓶中，加入酸碱指示剂，用b molL1盐酸标准液滴定至终点，测得滴加盐酸体积为V0mL。步骤：移取y mLBaCl2溶液于锥形瓶中，加入x mL与步骤 相同浓度的Na2CrO4溶液，待Ba2+完全沉淀后，再加入酸碱指示剂，用b molL1盐酸标准液滴定至终点，测得滴加盐酸的体积为V1mL。滴加盐酸标准液时应用酸式滴定管，“0”刻度位于滴定管的 （填“上方”或“下方”）。BaCl2溶液的浓度为 molL1，若步骤中滴加盐酸时有少量待测液溅出，Ba2+浓度测量值将 （填“偏大”或“偏小”）。【答案】（1）增大接触面积从而使反应速率加快；ac（2）Fe3+；Mg(OH)2、Ca(OH)2；H2C2O4过量会导致生成BaC2O4沉淀，产品的产量减少。（3）上方；（V0bV1b）/y；偏小。6【xx福建理综化学】(15分)无水氯化铝在生产、生活中应用广泛。（1）氯化铝在水中形成具有净水作用的氢氧化铝胶体，其反应的离子方程式为 。（2）工业上用铝土矿（主要成分为Al2O3，含有Fe2O3、SiO2等杂质）制取无水氯化铝的一种工艺流程示意如下：已知：物质SiCl4AlCl3FeCl3FeCl2沸点/57.6180（升华）300（升华）1023步骤中焙烧使固体水分挥发、气孔数目增多，其作用是 （只要求写出一种）。步骤中若不通入氯气和氧气，则反应生成相对原子质量比硅大的单质是 。已知：Al2O3(s)+3C(s)=2Al(s)+3CO(g) H1=+1344.1kJ mol-12AlCl3(g)=2Al(s)+3Cl2(g) H2=+1169.2kJ mol-1由Al2O3、C和Cl2反应生成AlCl3的热化学方程式为 。步骤经冷却至室温后，气体用足量的NaOH冷溶液吸收，生成的盐主要有3种，其化学式分别为 _。 结合流程及相关数据分析，步骤中加入铝粉的目的是 。【答案】（15分）（1）Al3+3H2OAl(OH)3+3H+（2）防止后续步骤生成的AlCl3水解或增大反应物的接触面积，加快反应速率。Fe或铁 ；Al2O3(s)+3C(s)+2Cl2(g)=2AlCl3(g)+3CO(g) H=+174.9kJ/mol；NaCl、NaClO、NaClO3 ；除去FeCl3，提高AlCl3纯度。【解析】（1）氯化铝是强酸弱碱盐，在溶液中Al3+发生水解反应产生氢氧化铝胶体，其反应的离子方程式为Al3+3H2OAl(OH)3+3H+；（2）步骤中焙烧使固体中的水分挥发，导致气孔数目增多，其作用是可以防止后续步骤生成的AlCl3水解。同时由于增大反应物的接触面积，使反应速率加快。根据物质中含有的元素组成可知：若在步骤中不通入氯气和氧气，则反应生成相对原子质量比硅大的单质是铁。第一个式子减去第二个式子，整理可得：Al2O3(s)+3C(s)+2Cl2(g)=2AlCl3(g)+3CO(g) H=+174.9kJ/mol；步骤经冷却至室温后，气体用足量的NaOH冷溶液吸收，生成的盐主要有3种，Cl2与浓 NaOH溶液发生反应产生NaCl、NaClO3和水，随着反应的进行，溶液变稀。这时Cl2与稀的NaOH溶液发生反应，形成NaCl、NaClO。因此得到的三种盐的化学式分别为NaCl、NaClO、NaClO3 。由于Al的活动性比Fe强，在步骤中加入铝粉，就可以将铁置换出来，达到除去除去FeCl3，提高AlCl3纯度的目的。【考点定位】考查盐的水解、反应条件的控制、热化学方程式的书写、物质反应充分的确定及化学试剂的作用的判断的知识。7【xx安徽理综化学】（14分）硼氢化钠（NaBH4）在化工等领域具有重要的应用价值，某研究小组采用偏硼酸钠NaBO2为主要原料制备NaBH4，其流程如下：NaBO2（s）SiO2（s）Na（s）H2（g）NaBH4（s）Na2SiO3（s）Na2SiO3（s）溶液异丙酸（l）NaBH4（s）循环使用已知：NaBH4常温下能与水反应，可溶于异丙酸（沸点：13）。（1）在第步反应加料之前，需要将反应器加热至100以上并通入氩气，该操作的目的是_，原料中的金属钠通常保存在_中，实验室取用少量金属钠需要用到的实验用品有_，_，玻璃片和小刀等。（2）请配平第步反应的化学方程式：NaBO2+SiO2+Na+H2=NaBH4+Na2SiO3（3）第步分离采用的方法是_；第步分离（NaBH4）并回收溶剂，采用的方法是_。（4）NaBH4（s）与水（l）反应生成NaBO2（s）和氢气（g），在25，101KPa下，已知每消耗3.8克NaBH4（s）放热21.6KJ，该反应的热化学方程式是_。【答案】（1）除去反应器中的水蒸气和空气，煤油，镊子、滤纸（2）系数为：1、2、4、2；（3）过滤，蒸馏（4）NaBH4（s）+H2O(l) = NaBO2（s）+H2(g) H=-216KJ/mol；【解析】（1）由于NaBH4常温下能与水反应，且Na比较活泼，加热到100度以上，充入氩气，是除去反应器中的水蒸气和空气，避免影响反应；少量金属钠保存在煤油里；取用钠时，用镊子夹取，滤纸吸干表面的煤油；（2）根据氧化还原反应原理，得失电子总相同，可以配平此反应为：NaBO2+2SiO2+4Na+2H2=NaBH4+2Na2SiO3；（3）从流程图中可以看出第步分离的是固体和液体混合物，所以选用过滤的方法；第步分离（NaBH4）并回收溶剂，只能先将溶剂蒸发再冷凝回收，即蒸馏的方法分离；（4）根据物质的量计算，n(NaBH4)=0.1mol，故热方程式为：NaBH4（s）+H2O(l) = NaBO2（s）+H2(g) H=-216KJ/mol；【考点定位】本题属于工艺流程题，重点考查化学实验基础，如物质的保存、取用方法；混合物的分离提纯方法，如过滤，蒸馏等；此题还考查了氧化还原反应的配平和热化学方程式的书写。【名师点睛】工艺流程题往往题目字数较多，给学生造成畏惧心理，其实只要冷静应对，并不是太难。流程题主要考两点，一个是从混合物中分离和提纯物质，另一个就是从一种物质制取另一种物质，解决此题关键是掌握物质分离和提纯的实验原理和方法，同时掌握物质间的转化规律。解决此题关键还在于从题目中筛选有效信息，比如题目第三小问，因为题目要求回收溶剂，所以我们采用的分离方法应该是蒸馏，而不是蒸发结晶；在书写热化学方程式时应该注意以下几点：1.反应物和生成物的状态要注明；2.正确判断吸热反应和放热反应，即H的正负；3.反应热的计算要和化学计量数相关；3.反应热的单位等。8【xx广东理综化学】（16分）七铝十二钙（12CaO7Al2O3)是新型的超导材料和发光材料，用白云石（主要含CaCO3和MgCO3)和废Al片制备七铝十二钙的工艺如下：（1）煅粉主要含MgO和 ，用适量的NH4NO3溶液浸取煅粉后，镁化合物几乎不溶， 若溶液I中c(Mg2+)小于510-6molL-1,则溶液pH大于 （Mg(OH)2的Ksp=510-12)；该工艺中不能用（NH4)2SO4代替NH4NO3，原因是 。（2）滤液I中的阴离子有 （忽略杂质成分的影响）；若滤液I中仅通入CO2，会生成 ，从而导致CaCO3产率降低。（3）用NaOH溶液可除去废Al片表面的氧化膜，反应的离子方程式为 。（4）电解制备Al(OH)3时，电极分别为Al片和石墨，电解总反应方程式为 。（5）一种可超快充电的新型铝电池，充放电时AlCl4和Al2Cl7两种离子在Al电极上相互转化，其它离子不参与电极反应，放电时负极Al的电极反应式为 。【答案】（1）CaO；11；加入（NH4)2SO4会生成CaSO4微溶物，在过滤时会被除去，造成生成的CaCO3减少。（2）NO3、OH；Ca(HCO3)2 （3）2OH+Al2O32AlO2+H2O（4）2Al+6H20 2Al(OH)3+3H2 （5） Al3e7 AlCl44 Al2Cl7【解析】（1）煅烧时CaCO3会发生分解生成CaO和CO2；煅烧MgCO3分解生成MgO和CO2；故煅粉主要含MgO和CaO；Ksp= c(Mg2+)c2(OH)，510-12=510-6 c2(OH)，得c(OH)= 10-3molL-1， pH=11。由于溶液I中c(Mg2+)小于510-6molL-1，所以溶液pH大于11；不能用（NH4)2SO4代替NH4NO3的原因是加入（NH4)2SO4会生成CaSO4微溶物，在过滤时会被除去，从而造成生成的CaCO3减少。（2）从流程中看出NO3没有被除去，故滤液I中的阴离子有NO3，CaO溶于水生成Ca(OH)2，故溶液中还有OH；若滤液I中仅通入CO2，过量的CO2会与CaCO3生成Ca(HCO3)2 从而导致CaCO3产率降低。（3）Al表面的氧化膜的成分是Al2O3，该物质是两性氧化物，NaOH可以与之发生反应。NaOH溶液与Al2O3反应的离子方程式为：2OH+Al2O32AlO2+H2O；（4）电解制备Al(OH)3时，电极分别为Al片和石墨，Al作阳极，石墨作阴极。Al在阳极放电，溶液中的H+在阴极放电，破坏了水的电离平衡，使的溶液中的OH浓度增大，与产生的Al3+结合生成Al(OH)3，总反应方程式为：2Al+6H2O 2Al(OH)3+3H2。（5）根据题意，充电和放电时AlCl4和Al2Cl7两种离子在Al电极上相互转化，放电时负极Al失去电子变为Al3+，与溶液中的AlCl4结合，发生反应产生的Al2Cl7电极反应式为：Al3e7 AlCl44 Al2Cl7。【考点定位】本题主要考查学生对利用物质的性质和物料守恒进行对化工流程的分析，涉及到溶度积的应用、物质的分离、物质的性质电极、电极反应的书写等。【名师点睛】在解化工流程题是关键要利用物质的性质，分析流程中发生的反应，弄清楚每个环节物质的去向。流程只是一个载体，考查的落脚点是元素及其化合物的性质，如铝及其化合物、铁及其化合物等，基本化学理论，如化学平衡、电化学等，实验操作如：过滤、分液、蒸发、萃取等。此题的综合性强，知识的涉及面广，要求有较好的基础知识和知识的运用能力。9【xx江苏化学】（12分）以磷石膏(只要成分CaSO4，杂质SiO2、Al2O3等)为原料可制备轻质CaCO3。（1）匀速向浆料中通入CO2，浆料清液的pH和c(SO42)随时间变化见由右图。清液pH11时CaSO4转化的离子方程式_；能提高其转化速率的措施有_(填序号)A搅拌浆料 B加热浆料至100 C增大氨水浓度 D 减小CO2通入速率（2）当清液pH接近65时，过滤并洗涤固体。滤液中物质的量浓度最大的两种阴离子为_和_(填化学式)；检验洗涤是否完全的方法是_。（3）在敞口容器中，用NH4Cl溶液浸取高温煅烧的固体，随着浸取液温度上升，溶液中c(Ca2)增大的原因_。【答案】（1）CaSO42NH3H2OCO2=CaCO32NH4或CaSO4CO32=CaCO3SO42，AC；（2）SO42、HCO3，取少量最后一次的洗涤过滤液于试管中，向其中滴加盐酸酸化的BaCl2溶液，若不产生白色沉淀，则表明已洗涤完全；（3）浸取液温度上升，溶液中c(H)增大，促进固体中Ca2浸出。【考点定位】考查工艺流程、影响化学反应速率因素、沉淀洗涤、沉淀转化等方面的知识。【名师点睛】本题考查工艺流程问题，在分析中首先要有很好的基本功，无论是基础知识还是审题方面，在工艺流程中，注重分析过程，知道哪些步骤发生什么样的反应，或者此实验操作怎样等，然后注重书写，书写要规范；此试题考查溶度积方面的知识，反应向着更难溶的方向进行，同时也考查了影响反应速率的因素，考查学生分析问题的能力。