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精品文档高考化学高考非选择题专项练(六)工艺流程综合题B【题型特点】化学工艺流程试题已成为高考考查的热点试题,要解决好这类试题,最重要的是带着问题认真审题,找到该实验的目的。一般来说,流程题只有两个目的:一是从混合物中分离、提纯某一物质;二是利用某些物质制备另一物质。实验目的解题策略以分离、提纯某一物质为实验目的这类试题其实就是对混合物的除杂、分离、提纯操作的考查。解题思路是:先认真在试题中找出要得到的主要物质是什么,混有的杂质有哪些,认真分析当加入某一试剂后,能与什么物质反应,生成什么产物,要用什么操作方法才能将杂质除去(注重信息的提取与加工),然后带着问题去各个击破并找出合理答案,最后要对答案结合基础知识和题目信息进行验证以制备某一物质为实验目的这类试题其实就是用某些原料来制备某一产品的过程,它可能会包含除杂、分离和提纯实验。解题思路是:先明确制备什么物质,了解产品的性质,从题干或问题中获取有用信息;然后在明确实验目的后,寻找制备过程所需的原料,写出主要反应的化学方程式或制备原理,观察有没有副产品,如果有,最后的步骤就是分离提纯了解决此类问题的基本步骤是:抓住一个关键点一切反应或操作都是为获得产品服务的,提取题干信息,了解生产的产品(要明确性质、结构、特点);分析流程步骤,全方位了解流程(要明白反应物是什么、发生了什么反应、反应带来了哪些结果);明确试题设问及要求,从问题中提炼答题信息(要清楚是用简洁的文字表述,还是用规范的化学用语作答,或者是用图形图表作答)。1.(2014蚌埠三模)镧是重要的稀土元素,应用非常广泛,如应用于压电材料、催化剂等领域。已知:镧是较活泼金属,在空气中易被氧化;氢氧化镧是难溶于水的弱碱;金属熔点()沸点()钙8411 487镧9203 470(1)操作1、3是相同操作,其名称是。(2)操作2要在HCl气体的氛围内加热的原因是 。(3)电解制镧的尾气要用碱液吸收,请写出反应的离子方程式 。(4)真空、高温过程中的反应方程式为 。(5)粗镧精制过程中温度控制范围。(6)重熔蒸馏制得的镧中仍然混有极少量的钙。某批次产品69.709 g,经分析含钙0.209 g,该产品的等级为(化工产品等级标准:优级纯99.8%,分析纯99.7%,化学纯99.5%)。【解析】(1)操作1得到滤液和碱饼,因此是过滤操作。(2)操作2在HCl氛围中加热是防止LaCl3水解。(3)电解熔融的LaCl3,显然阳极生成氯气,可用氢氧化钠溶液吸收:Cl2+2OH-Cl-+ClO-+H2O。(4)真空、高温下制取La,是利用Ca置换出La:3Ca+2LaF33CaF2+2La。(5)根据Ca、La的熔沸点,采取蒸馏法得到La,应该使钙变成气体,而La不能变成气体,因此温度范围在1 4873 470。(6)La的含量为(69.709 g-0.209 g)69.709 g100%=99.7%,因此是分析纯。答案:(1)过滤(2)防止LaCl3水解(3)Cl2+2OH-Cl-+ClO-+H2O(4)3Ca+2LaF33CaF2+2La(5)1 4873 470(6)分析纯2.NiSO47H2O(相对分子质量281)是一种重要的化工原料,主要用于电镀、镍电池、催化剂以及制取其他镍盐等。下图是一种某化工厂用镍废催化剂为原料来制备NiSO47H2O的设计流程。已知镍废催化剂除Ni外还含有Al(31%)、Fe(1.3%)、不溶性杂质(3.3%)等。回答下列问题:(1)流程中步操作中相同的有(写操作序号),实验室中该操作所需玻璃仪器的有;(2)“碱浸”时发生反应的离子方程式是 ;加入H2O2后发生反应的离子方程式是 ;(3)在溶液中通入足量的二氧化碳时出现的的现象是 ;(4)步骤“调pH为23”的目的是 。(5)为了测定产品(NiSO4nH2O)中的结晶水含量,准确称取所得晶体2.90 g,缓缓加热使其失去全部结晶水,准确称得剩余固体质量为1.55 g,则n=;如果测得n7,请在上述流程中分析可能的原因 。【解析】流程主要过程依次是碱溶解除铝、过滤、酸溶解得溶液、过滤除不溶物、保温氧化Fe2+、调节pH沉淀氢氧化铁、过滤后再调节pH抑制Ni2+水解、结晶后过滤可得产品;都是过滤操作;沉淀氢氧化铁而不沉淀氢氧化镍,pH大于3.2、小于9.2即可;(5)计算过程:NiSO4nH2O1 mol n1.55 g/155 gmol-1 (2.90 g-1.55 g)/18 gmol-1解得n=7.5测得结晶水含量偏高,说明产品中有含水量比NiSO47H2O较高的杂质,分析几种金属元素易知为FeSO47H2O。答案:(1)烧杯、玻璃棒、漏斗(2)2Al+2OH+2H2O2Al+3H22Fe2+H2O2+2H+2Fe3+2H2O(3)产生白色沉淀,且不溶解(4)防止在浓缩结晶过程中Ni2+水解(5)7.5保温氧化过程中,H2O2的用量不足(或H2O2失效)、保温时间不足等导致Fe2+未被完全氧化,产品中含有结晶水含量较高的FeSO47H2O3.(2014黄山二模)溴化钙可用作阻燃剂、制冷剂,具有易溶于水、易吸潮等性质。实验室用工业大理石(含有少量Al3+、Fe3+等杂质)制备溴化钙的主要流程如下:完成下列填空:(1)上述流程需要配制500 mL一定物质的量浓度的氢溴酸,配制之前需要检查一种玻璃仪器是否漏液,请写出检查的操作过程 。(2)已知步骤的滤液中不含N。步骤加入的试剂a是,控制溶液的pH约为8.0的目的是 。(3)请画出步骤的实验装置图(夹持固定仪器省略)。(4)步骤所含的操作依次是、。(5)制得的溴化钙可以通过如下步骤测定其纯度:称取4.00 g无水溴化钙样品;溶解;滴加足量Na2CO3溶液,充分反应后过滤;洗涤;称量。若得到1.88 g碳酸钙,则溴化钙的质量分数为(保留两位小数)。若实验操作规范而测定结果偏低,其原因是 。【解析】(1)容量瓶在使用之前需检验是否漏液,具体操作是在容量瓶内装入少量水,盖上瓶塞,用一只手按住瓶塞,另一只手托住瓶底,将容量瓶倒立,观察瓶口是否有水漏出,若不漏水,把容量瓶正立后,将瓶塞旋转180,再倒立一次,观察是否漏水,若仍不漏水,证明容量瓶不漏液。(2)步骤的滤液中不含N,则步骤的试剂a不是氨水,是氢氧化钙,也不选用氢氧化钠。因为最后的产品是CaBr2。控制溶液的pH显然是沉淀Al3+、Fe3+而将Al3+、Fe3+除去。(3)步骤是过滤装置,图为,注意漏斗下端管口紧靠烧杯内壁,玻璃棒引流。(4)步骤是从溶液中得到CaBr26H2O,因此是蒸发浓缩、冷却结晶,若采取直接加热蒸发,会失去结晶水。(5)洗涤后的操作是干燥,根据CaBr2CaCO3 200100 m 1.88 gm=3.76 g,则CaBr2的质量分数为(3.764.00)100%=94.00%,若测定结果偏低,可能是碳酸钙质量有损失,即洗涤时有少量碳酸钙溶解。答案:(1)在容量瓶内装入少量水,盖上瓶塞,用一只手按住瓶塞,另一只手托住瓶底,将容量瓶倒立,观察瓶口是否有水漏出,若不漏水,把容量瓶正立后,将瓶塞旋转180,再倒立一次,观察是否漏水,若仍不漏水,证明容量瓶不漏液(2)石灰水使Al3+、Fe3+沉淀完全(3)(4)蒸发浓缩冷却结晶(5)干燥94.00%洗涤时,有少量的碳酸钙溶解4.(2014宣城二模)硫酸亚铁片在医药上作补血剂,除主要成分硫酸亚铁晶体(FeSO47H2O)外,还含有少量Fe2O3以及不溶于水和酸的填充剂。某课外活动小组想测定该补血剂中不同价态铁元素的含量。实验步骤如下:请回答下列问题:(1)为减小实验误差,步骤中不溶物必须清洗干净,而且清洗液需要并入步骤之前的滤液中。为检验步骤中固体有没有清洗干净,请写出简要的实验方案: 。(2)步骤的离子反应方程式是 。(3)若甲方案中的a=0.8 g,而每片药片的质量为0.3克,则根据该实验方案计算出该药品中铁元素的含量为。(4)已知:5Fe2+Mn+8H+5Fe3+Mn2+4H2O,乙方案中用KMnO4标准溶液滴定时,判断达到滴定终点的现象是 ;按照该方案测定三次,平均消耗KMnO4溶液18.00 mL,则该药片每片含亚铁离子毫克。(5)滴定过程中,滴定前滴定管尖嘴部分有气泡,滴定后气泡消失,其他操作均正确,则测定结果与药片中亚铁实际含量相比(填“偏高”“偏低”或“不变”)。【解析】(1)步骤的固体表面吸附Fe3+,而Fe3+的检验可用KSCN,即取最后一次清洗液12 mL于试管中,然后滴加KSCN溶液,若溶液变红色,则没有洗干净。(2)步骤是用过氧化氢氧化Fe2+,离子方程式是2Fe2+H2O2+2H+2Fe3+2H2O。(3)ag物质是Fe2O3,含铁0.7a=0.56 g,则药品中铁元素质量分数是0.56 g(0.310)100%=18.7%。(4)用高锰酸钾滴定时的终点现象是当滴入最后一滴高锰酸钾,溶液呈紫红色,而且半分钟内不褪色,5Fe2+Mn556 gmol-1 1m 18.0010-30.01 molm=0.050 4 g,则10片药品含铁0.050 4 g250/25=0.504 g,则每片药品含铁0.504 g10=0.050 4 g,为50.4 mg。(5)若滴定前尖嘴部分有气泡,滴定后消失,则消耗的高锰酸钾量偏大,滴定结果偏高。答案:(1)取最后一次清洗液12 mL于试管中,然后滴加KSCN溶液,若溶液变红色,则没有洗干净(2)2Fe2+H2O2+2H+2Fe3+2H2O(3)18.7%(4)当滴入最后一滴高锰酸钾,溶液呈紫红色,而且半分钟内不褪色50.4(5)偏高【易错提醒】解答第(3)小题的计算时需注意流程中所用的是10片药片,即ag氧化铁对应的药品是10片,而题给药片的质量0.3 g是一片药品的质量;第(4)小题还需注意流程中的溶液用高锰酸钾滴定时是从250 mL溶液中取出25 mL做实验。5.(2014宣城一模)过碳酸钠(2Na2CO33H2O2)俗称固体双氧水,是一种性能优良、用途广泛的消毒剂和供氧剂,实验室中制备过碳酸钠的流程如下图所示。回答下列问题:(1)工业纯碱中常含有Fe3+,加入稳定剂的主要目的是_ 。(2)由实验测定反应温度对产物的影响如下表:温度/活性氧百分含量/%产率/%51013.9485.49101514.0285.78152015.0588.38202514.4683.01根据上表数据,选择反应的最佳温度范围是。(3)下列物质(括号内为主要成分)能与过碳酸钠混用的是(填字母)。A.洁厕灵(盐酸)B.石炭酸(苯酚)C.福尔马林溶液(甲醛)D.NaHCO3溶液上述物质中不能与过碳酸钠混用的理由是(选择一种说明即可) 。(4)过碳酸钠易分解,如果分解产生6.72 L的氧气(标准状况下),则需过碳酸钠g。【解析】(1)本题的目的是制备过碳酸钠,因此要防止过氧化氢的分解,而加稳定剂就是防止Fe3+催化过氧化氢的分解。(2)据表分析产率最高的是88.38%,其对应温度是1520。(3)过碳酸钠有碳酸钠和过氧化氢的双重性质,既可与盐酸反应,又可氧化甲醛和苯酚,因此可与碳酸氢钠混用,选D。(4)2Na2CO33H2O21.5O2314 g 1.522.4 L=33.6 Lm 6.72 Lm=62.8 g。答案:(1)防止Fe3+催化过氧化氢的分解(2)1520(3)D苯酚有还原性,能与过氧化氢反应使之失效(答案合理即可)(4)62.86.(2014安庆模拟)为测定氯化亚铁和氯化铁的混合物中铁元素的质量分数,某研究小组设计了如下两种实验流程:(1)操作、是否完全相同?(填“是”或“否”);操作使用的一种主要成分是硅酸盐材料的仪器名称是。(2)甲方案中沉淀A是(填化学式);如何判断沉淀A洗涤干净? 。(3)乙方案中能否用铁粉做还原剂,请用文字说明理由_ 。(4)写出乙方案中滴入KMnO4溶液后发生反应的离子方程式 。(5)若甲方案中红棕色固体质量为bg,乙方案滴定时消耗cmolL-1KMnO4溶液dmL,哪个方案测定出来的铁元素含量更准确?(填“甲方案”或“乙方案”);据此方案测出的铁元素的质量分数为(用字母表示)。【解析】(1)操作含有过滤操作,操作没有,操作是灼烧,用到的主要成分是硅酸盐材料的仪器是坩埚。(2)甲方案是用氧化剂氧化Fe2+,而后生成Fe(OH)3沉淀,Fe(OH)3沉淀表面吸附氯离子,因此要洗涤,判断沉淀A洗涤干净的方法是取最后一次洗涤液少量,滴加硝酸酸化的硝酸银溶液,若无沉淀生成,则证明洗涤干净。(3)乙方案中不能用铁粉做还原剂,若用了则测定的铁的质量分数偏大。(4)乙方案是利用反应5Fe2+Mn+8H+5Fe3+Mn2+4H2O测定铁元素的质量分数。(5)由于Fe3+溶液是黄色,即乙方案终点溶液颜色变化不明显,所以甲方案测定出来的铁元素含量更准确,70%b10/a=7b/a。答案:(1)否坩埚(2)Fe(OH)3取最后一次洗涤液少量,滴加硝酸酸化的硝酸银溶液,若无沉淀生成,则证明洗涤干净(其他合理答案均可)(3)不能用铁粉做还原剂,铁粉与溶液反应生成Fe2+,影响铁元素含量的测定(4)5Fe2+Mn+8H+5Fe3+Mn2+4H2O(5)甲方案7b/a7.(2014安庆模拟)硫酸亚锡(SnSO4)是一种重要的能溶于水的硫酸盐,广泛应用于镀锡工业。某研究小组设计SnSO4制备路线如下:查阅资料:.酸性条件下,锡在水溶液中有Sn2+、Sn4+两种主要存在形式,Sn2+易被氧化。.SnCl2易水解生成碱式氯化亚锡。回答下列问题:(1)操作的步骤为、过滤、洗涤、干燥。对沉淀进行洗涤的方法是 。(2)SnCl2粉末需加浓盐酸进行溶解,请结合必要的化学方程式用平衡移动原理解释原因: 。(3)加入Sn粉的作用有两个:调节溶液pH;。(4)酸性条件下,SnSO4还可以用作双氧水去除剂,发生反应的离子方程式是 。(5)该小组通过下列方法测定所用锡粉的纯度(杂质不参与反应):取ag锡粉溶于盐酸中,向生成的SnCl2中加入过量的FeCl3溶液,用bmolL-1K2Cr2O7滴定生成的Fe2+(已知酸性环境下,Cr2可被还原为Cr3+),共用去K2Cr2O7溶液mmL。则锡粉中锡的质量分数是。(Sn的摩尔质量为Mgmol-1,用含a、b、m、M的代数式表示)【解析】(1)操作1最终得到SnSO4晶体,而过滤之前是加热浓缩、冷却结晶,沉淀的洗涤方法是将沉淀置于漏斗中,让蒸馏水浸没沉淀,使水自然流下,重复操作23次;(2)SnCl2加盐酸的目的是防止其水解:SnCl2+H2OSn(OH)Cl+HCl;(3)根据资料的信息可知,酸溶后的溶液含Sn4+,加Sn的目的还有防止Sn2+被氧化或还原Sn4+的作用;(4)SnSO4有还原性,可还原过氧化氢:Sn2+H2O2+2H+Sn4+2H2O;(5)根据3Sn3SnCl26FeCl3Cr2 3M 1 x bm10-3x=3Mbm10-3,则质量分数为100%=。答案:(1)加热浓缩冷却结晶将沉淀置于漏斗中,让蒸馏水浸没沉淀,使水自然流下,重复操作23次(2)SnCl2+H2OSn(OH)Cl+HCl,加入盐酸,使该平衡向左移动,抑制Sn2+水解(3)防止Sn2+被氧化(4)Sn2+H2O2+2H+Sn4+2H2O(5)【讲评建议】本题较难,学生答题时可能出现下列错误:解答第(1)小题,学生可能会由于没有做过相关实验而对洗涤的操作方法没有掌握而乱答,如答题不严密,描述不规范,缺少“将沉淀置于漏斗中,让蒸馏水浸没沉淀,使水自然流下,重复操作23次”的必要的文字叙述。解答第(2)小题,水解反应方程式没有写可逆符号、没有从平衡移动的角度分析而只是写出反应方程式。解答第(3)小题,缺少对流程的分析能力(加Sn的目的还有还原Sn4+的作用)而答不出或答错。解答第(5)小题,不能利用关系式法进行计算或没有100%或没有写单位或计算错误等,教学中要加强对学生计算方法的指导与训练。
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