2019-2020年高考化学一轮复习 第10章 综合课时5 化工流程型实验题限时训练（含解析）.doc

2019-2020年高考化学一轮复习 第10章 综合课时5 化工流程型实验题限时训练（含解析）1(xx江苏，16)烟气脱硫能有效减少二氧化硫的排放。实验室用粉煤灰(主要含Al2O3、SiO2等)制备碱式硫酸铝Al2(SO4)x(OH)62x溶液，并用于烟气脱硫研究。(1)酸浸时反应的化学方程式为_；滤渣的主要成分为_(填化学式)。(2)加CaCO3调节溶液的pH至3.6，其目的是中和溶液中的酸，并使Al2(SO4)3转化为Al2(SO4)x(OH)6 2x。滤渣的主要成分为_(填化学式)；若溶液的pH偏高，将会导致溶液中铝元素的含量降低， 其原因是_(用离子方程式表示)。 (3)上述流程中经完全热分解放出的SO2量总是小于吸收的SO2量，其主要原因是_；与吸收SO2前的溶液相比，热分解后循环利用的溶液的pH将_(填“增大”、“减小”或“不变”)。解析(1)酸浸时粉煤灰中Al2O3与H2SO4反应生成可溶性Al2(SO4)3，SiO2不与H2SO4反应，过滤，滤渣是SiO2。(2)加CaCO3调节pH，CaCO3与H反应生成Ca2，Ca2遇SO生成CaSO4沉淀(滤渣)。若溶液pH偏高，即碱性偏强，则部分Al3生成沉淀Al(OH)3而导致溶液中铝元素的含量降低。其反应可以理解为：反应物有Al2(SO4)3、CaCO3，Al3水解生成Al(OH)3，溶液显酸性，促进CaCO3溶解生成Ca2和CO2，Ca2再和溶液中的SO结合成CaSO4沉淀，由此可写出其反应的离子方程式。(3)溶液中的SO具有较强的还原性，易被氧化生成SO从而导致完全分解放出的SO2量小于吸收的SO2量。碱式硫酸铝溶液吸收SO2，可以理解为2OHSO2=SOH2O，相当于碱式硫酸铝转化为Al2(SO4)3和Al2(SO3)3，加热又促进了Al2(SO3)3的水解(SO与Al3水解相互促进)放出SO2，进而又转化为碱式硫酸铝，但在加热的过程中由于部分SO被氧化成SO留在溶液，代替了碱式硫酸铝中OH，所以使碱式硫酸铝中x不断增大，则c(OH)减小，pH减小。答案(1)Al2O33H2SO4=Al2(SO4)33H2OSiO2(2)CaSO43CaCO32Al33SO3H2O=2Al(OH)33CaSO43CO2(3)溶液中的部分SO被氧化成SO减小2(xx广东理综，32)石墨在材料领域有重要应用，某初级石墨中含SiO2(7.8%)、Al2O3(5.1%)、Fe2O3 (3.1%)和MgO(0.5%)等杂质，设计的提纯与综合利用工艺如下：(注：SiCl4的沸点为57.6 ，金属氯化物的沸点均高于150 )(1)向反应器中通入Cl2前，需通一段时间N2，主要目的是_。 (2)高温反应后，石墨中氧化物杂质均转变为相应的氯化物，气体中的碳氧化物主要为_，由气体中某物质得到水玻璃的化学反应方程式为_。(3)步骤为：搅拌、_、所得溶液中的阴离子有_。 (4)由溶液生成沉淀的总反应的离子方程式为_，100 kg初级石墨最多可获得的质量为_kg。 (5)石墨可用于自然水体中铜件的电化学防腐，完成如图防腐示意图，并作相应标注。解析(1)向反应器中通入Cl2前，通一段时间N2的主要目的是排净反应器中的空气，作为保护气，防止石墨在高温下被氧化。(2)初级石墨中的氧化物杂质主要是SiO2、Al2O3、Fe2O3和MgO，经高温反应后，均转变为相应的氯化物，则氧元素与碳(过量)在高温下结合为CO，故气体中的碳氧化物主要为CO,80 冷凝气体，由于SiCl4的沸点为57.6 ，金属氯化物的沸点均高于150 ，故气体为SiCl4。SiCl4与NaOH溶液反应得到Na2SiO3、NaCl和H2O，其化学方程方式为SiCl46NaOH=Na2SiO34NaCl3H2O。(3)由(2)知，固体为AlCl3、FeCl3、MgCl2，加入过量NaOH溶液，Al3转变为AlO，而Fe3、Mg2转化为Fe(OH)3、Mg(OH)2沉淀，故步骤为：搅拌、过滤，所得溶液中的阴离子有AlO、OH、Cl。(4)溶液中加入乙酸乙酯，消耗了OH，促进AlO的水解，最终转化为Al(OH)3沉淀，反应的离子方程式为CH3COOCH2CH3AlO2H2OAl(OH)3CH3COOCH3CH2OH,100 kg石墨中含Al2O3为5.1 kg，根据原子守恒Al(OH)3的质量为278 gmol17 800 g7.8 kg。答案(1)排出装置中的氧气，防止初级石墨被氧化(2)COSiCl46NaOH=Na2SiO34NaCl3H2O(3)过滤OH、AlO和Cl(4)CH3COOCH2CH3AlO2H2OAl(OH)3CH3COOCH3CH2OH7.8(5)3(xx长沙模拟)三氧化二镍主要用作陶瓷、玻璃、搪瓷等的着色颜料，也经常用于制造镍电池。现欲利用以下工艺流程回收某废旧含镍催化剂(主要成分为NiO，另含Fe2O3、CaO、CuO、BaO等)以生产Ni2O3(部分条件未给出)。(1)NiOOH中，Ni元素的化合价为_价。(2)“浸出渣”含有三种主要成分：CaSO42H2O、Ni(OH)2、物质a，其中“物质a”为_。(3)工艺流程中“副产品”的化学式为_，酸浸过滤所得的滤液中通入H2S发生的氧化还原反应的离子方程式为_。(4)已知有关氢氧化物开始沉淀和沉淀完全的pH如下表：氢氧化物Fe(OH)3Fe(OH)2Ni(OH)2开始沉淀的pH1.56.57.7沉淀完全的pH3.79.79.2操作B是为了除去滤液中的铁元素，某同学设计了如下实验方案：向操作A所得的滤液中加入NaOH溶液，调节溶液pH为3.77.7，静置，过滤。请对该实验方案进行评价：_(若原方案正确，请说明理由；若原方案错误，请说明如何改正)。解析(1)NiOOH中，O元素的化合价为2价，H元素的化合价为1价，则Ni元素的化合价为3价；(2)含镍催化剂中含有BaO，因此加入稀硫酸肯定会生成BaSO4沉淀；(3)工艺流程中“副产品”是由CuS经灼烧、硫酸酸浸、结晶转化得到，故最终生成物为CuSO45H2O；酸浸过滤所得的滤液中含有Fe3，Fe3与H2S发生氧化还原反应。(4)由于操作A所得的滤液中铁元素以Fe2的形式存在，故在调节pH前，应先在滤液中加入H2O2，使溶液中的Fe2氧化为Fe3。答案(1)3(2)BaSO4(3)CuSO45H2O2Fe3H2S=2Fe22HS(4)方案错误。在调节pH前，应先在滤液中加入H2O2，使溶液中的Fe2氧化为Fe34(xx江苏，16)氧化镁在医药、建筑等行业应用广泛。硫酸镁还原热解制备高纯氧化镁是一种新的探索。以菱镁矿(主要成分为MgCO3，含少量FeCO3)为原料制备高纯氧化镁的实验流程如下： 菱镁矿 MgO (1)MgCO3与稀硫酸反应的离子方程式为_。(2)加入H2O2氧化时，发生反应的化学方程式为_。(3)滤渣2的成分是_(填化学式)。(4)煅烧过程存在以下反应：2MgSO4C2MgO2SO2CO2MgSO4CMgOSO2COMgSO43CMgOS3CO利用下图装置对煅烧产生的气体进行分步吸收或收集。D中收集的气体是_(填化学式)。B中盛放的溶液可以是_(填字母)。aNaOH溶液bNa2CO3溶液c稀硝酸dKMnO4溶液A中得到的淡黄色固体能与热的NaOH溶液反应，产物中元素的最高价态为4，写出该反应的离子方程式：_。解析(4)题目中要求利用图中装置进行气体的分步吸收或收集。煅烧后存在四种气体：S、SO2、CO2和CO。由可知A中得淡黄色固体，即S，B吸收SO2，C吸收CO2，D中收集CO。B吸收SO2但不吸收CO2，可选用KMnO4溶液，注意不能用NaOH溶液或Na2CO3溶液，因为它们吸收SO2的同时也吸收CO2，题目要求是分步吸收。中发生S与热的NaOH溶液反应，产生4价硫的化合物即Na2SO3，说明另外有硫元素的化合价降低，即有2价硫的化合物生成，其离子方程式为：3S6OH2S2SO3H2O。答案(1)MgCO32H=Mg2CO2H2O(2)2FeSO4H2O2H2SO4=Fe2(SO4)32H2O(3)Fe(OH)3(4)COd3S6OH2S2SO3H2O5(xx新余二模)氯酸镁Mg(ClO3)2常用作催熟剂、除草剂等，实验室制备少量Mg(ClO3)26H2O的流程如下：已知：卤块主要成分为MgCl26H2O，含有MgSO4、FeCl2等杂质。四种化合物的溶解度(S)随温度(T)变化曲线如图所示。(1)过滤所需要的主要玻璃仪器有_。(2)加入BaCl2的目的是_，加MgO后过滤所得滤渣的主要成分为_。(3)加入NaClO3饱和溶液后发生反应的化学方程式为_。(4)产品中Mg(ClO3)26H2O含量的测定：步骤1：准确称量3.50 g产品配成100 mL溶液。步骤2：取10.00 mL于锥形瓶中，加入10.00 mL稀硫酸和20.00 mL 1.000 molL1的FeSO4溶液，微热。步骤3：冷却至室温，用0.100 molL1 K2Cr2O7溶液滴定剩余的Fe2至终点，此过程中反应的离子方程式为：Cr2O6Fe214H=2Cr36Fe37H2O。步骤4：将步骤2、3重复两次，平均消耗K2Cr2O7溶液15.00 mL。写出步骤2中发生反应的离子方程式：_；产品中Mg(ClO3)26H2O的质量分数为_。解析(1)过滤所需要的主要玻璃仪器有漏斗、烧杯和玻璃棒。(2)卤块中加入H2O2把其中的杂质FeCl2氧化为FeCl3，加入BaCl2的目的是使SO转化为BaSO4沉淀而除去，加入MgO调节pH4是为了促进Fe3水解转化为Fe(OH)3沉淀而除去，所以加MgO后过滤所得滤渣的主要成分为BaSO4、Fe(OH)3，此时滤液的主要成分是MgCl2。(3)根据图中信息，可知Mg(ClO3)2的溶解度较大，而NaCl的溶解度较小，而NaClO3和MgCl2的溶解度居于二者中间，即MgCl2和NaClO3发生反应生成易溶的Mg(ClO3)2和溶解度更小的NaCl，由此可写出加入NaClO3饱和溶液后发生反应的化学方程式：MgCl22NaClO3=Mg(ClO3)22NaCl。(4)根据Cr2O6Fe214H=2Cr36Fe37H2O，可计算出反应后剩余的Fe2的物质的量为0.100 molL10.015 L60.009 mol，则参加步骤2反应的Fe2的物质的量为1.000 molL10.02 L0.009 mol0.011 mol，根据步骤2反应的离子方程式ClO6Fe26H=Cl6Fe33H2O，可计算出10.00 mL样品溶液中含有Mg(ClO3)2的物质的量为0.011 mol9.17104 mol，则产品中Mg(ClO3)26H2O的质量分数为100%78.3%。答案(1)漏斗、玻璃棒、烧杯(2)除去SOBaSO4和Fe(OH)3(3)MgCl22NaClO3=Mg(ClO3)22NaCl(4)ClO6Fe26H=6Fe3Cl3H2O78.3%6(xx合肥预测)我国制碱专家侯德榜先生潜心研究制碱技术，发明了侯氏制碱法。制碱过程中重要的一步反应为NaClCO2NH3H2O=NaHCO3NH4Cl。工业上以侯氏制碱法为基础生产焦亚硫酸钠(Na2S2O5)的工艺流程如下：已知：反应包含2NaHSO3Na2S2O5H2O等多步反应。(1)在进行反应时，往NaCl溶液中是先通入CO2还是先通入NH3？_(填“CO2”或“NH3”)。(2)“灼烧”时发生反应的化学方程式为_。(3)已知Na2S2O5与稀硫酸反应放出SO2，反应的离子方程式为_。(4)副产品X的化学式是_。生产中可循环利用的物质为_(填化学式)。(5)为了减少产品Na2S2O5中的杂质含量，理论上需控制反应中气体与固体反应物的物质的量之比为_。检验产品中是否含有碳酸钠杂质，所需试剂是_(填编号)。酸性高锰酸钾溶液品红溶液澄清石灰水饱和碳酸氢钠溶液NaOH溶液稀盐酸解析(1)CO2在氨水中的溶解度较大，在水中的溶解度较小，所以应先通入氨气，以增大CO2的溶解量。(2)在空气中“灼烧”CuS时，生成CuO和SO2。(3)S2O中的硫显4价，与H发生非氧化还原反应生成SO2和H2O。(4)黑色固体是CuO，与硫酸反应得到CuSO4溶液，结晶后得到CuSO45H2O。反应消耗CO2，反应产生CO2，故CO2可循环利用。(5)反应中，气体反应物是SO2，固体反应物是Na2CO3，产物是Na2S2O5，根据物料守恒原理，可知理论上二者的物质的量之比为2:1时，产物中杂质含量较小。检验产品中是否含有碳酸钠杂质时，应先加入稀盐酸，将产生的气体通过足量酸性高锰酸钾溶液以除去SO2，再将剩余气体通过澄清的石灰水，看是否有沉淀生成。答案(1)NH3(2)2CuS3O22CuO2SO2(3)S2O2H=2SO2H2O(4)CuSO45H2OCO2(5)2:1(或)