高考化學21題等值模擬【第17題】及答案

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1、精品文檔精品文檔 精品文檔精品文檔 第十七題　化工流程與實驗基礎 題組一　化工流程與化學反應原理 1． 輝銅礦主要成分Cu2S，軟錳礦主要成分MnO2，它們都含有少量SiO2、Fe2O3等雜質。工業(yè)上綜合利用這兩種礦物質制備硫酸錳和堿式碳酸銅的主要工藝流程如下： 已知：①MnO2能將金屬硫化物中的硫氧化為單質硫； ②[Cu(NH3)4]SO4常溫穩(wěn)定，在熱水中會分解生成NH3； ③部分金屬陽離子生成氫氧化物沉淀的pH范圍如下表所示(開始沉淀的pH按金屬離子濃度為1.0 molL－1計算)： 開始沉淀的pH 沉淀完全的pH Fe3＋ 1.1 3.2

2、 Mn2＋ 8.3 9.8 Cu2＋ 4.4 6.4 (1)酸浸時，為了提高浸取率可采取的措施有__________________________________ ________________________________________________________________(任寫一點)。 (2)酸浸時，得到的浸出液中主要含有CuSO4、MnSO4等。 寫出該反應的化學方程式__________________________________________________。 (3)調節(jié)浸出液pH的范圍為________，其目的是____________

3、__________________。 (4)本工藝中可循環(huán)使用的物質是_______________________________________________ (寫化學式)。 (5)在該工藝的“加熱驅氨”環(huán)節(jié)，若加熱的溫度過低或過高，都將造成的結果是________________________________________________________________________。 (6)用標準BaCl2溶液測定樣品中MnSO4H2O質量分數時，發(fā)現樣品純度大于100%(測定過程中產生的誤差可忽略)，其可能原因是___________________________

4、____________ (任寫一種)。 答案　(1)粉碎礦石或適當升高溫度或攪拌(其他合理答案也可) (2)Cu2S＋2MnO2＋4H2SO4===2CuSO4＋2MnSO4＋S↓＋4H2O (3)3.2≤pH＜4.4　使Fe3＋轉化為Fe(OH)3沉淀而除去 (4)NH3(多寫CO2也可) (5)堿式碳酸銅產量減少 (6)混有硫酸鹽雜質或部分晶體失去結晶水 2． (2013新課標全國卷Ⅰ，27)鋰離子電池的應用很廣，其正極材料可再生利用。某鋰離子電池正極材料有鈷酸鋰(LiCoO2)、導電劑乙炔黑和鋁箔等。充電時，該鋰離子電池負極發(fā)生的反應為6C＋xLi＋＋xe－===Lix

5、C6?，F欲利用以下工藝流程回收正極材料中的某些金屬資源(部分條件未給出)： 回答下列問題： (1)LiCoO2中，Co元素的化合價為__________。 (2)寫出“正極堿浸”中發(fā)生反應的離子方程式____________________。 (3)“酸浸”一般在80℃下進行，寫出該步驟中發(fā)生的所有氧化還原反應的化學方程式_______________；可用鹽酸代替H2SO4和H2O2的混合液，但缺點是_________________。 (4)寫出“沉鈷”過程中發(fā)生反應的化學方程式______________________。 (5)充放電過程中，發(fā)生LiCoO2與Li1－x

6、CoO2之間的轉化，寫出放電時電池反應方程式________________________。 (6)上述工藝中，“放電處理”有利于鋰在正極的回收，其原因是___________________。在整個回收工藝中，可回收到的金屬化合物有________________(填化學式)。 答案　(1)＋3 (2)2Al＋2OH－＋2H2O===2AlO＋3H2↑ (3)2LiCoO2＋3H2SO4＋H2O2Li2SO4＋2CoSO4＋O2↑＋4H2O、2H2O22H2O＋O2↑　有氯氣生成，污染較大 (4)CoSO4＋2NH4HCO3===CoCO3↓＋(NH4)2SO4＋H2O＋CO2↑

7、 (5)Li1－xCoO2＋LixC6===LiCoO2＋6C (6)Li＋從負極中脫出，經由電解質向正極移動并進入正極材料中　Al(OH)3、CoCO3、Li2SO4 解析　(1)依據化合價代數和等于零可計算Co的化合價為＋3價。 (2)由正極“堿浸”后的物質變化流程可知，濾液中獲取Al(OH)3，濾渣再經一系列變化得Li2SO4、CoSO4，可推知正極“堿浸”時只有鋁被NaOH溶解。 (3)“堿浸”后所得濾渣LiCoO2中Co的化合價為＋3價，而“酸浸”后生成CoSO4中Co的化合價為＋2價，顯然H2O2是還原劑，氧化產物只能是O2；又H2O2具有不穩(wěn)定性，受熱易分解，也屬于氧化

8、還原反應。 (4)“沉鈷”這一步，反應物為CoSO4、NH4HCO3，生成物中有CoCO3，必然產生大量 H＋，而HCO與H＋又不能大量共存，繼續(xù)反應產生CO2。此題容易忽視HCO與H＋的繼續(xù)反應，澄清了這些問題，再利用質量守恒定律，就能順利寫出化學方程式。 (5)依據充電時正極的物質變化，可寫出放電時的電極反應： Li1－xCoO2＋xe－＋xLi＋===LiCoO2 依據負極充電的電極反應，寫出放電時電極反應： LixC6－xe－===6C＋xLi＋，以上兩個電極反應相加，即得總方程式。 (6)“放電處理”的一個重要目的是回收鋰，Li＋要沉積在正極。解答這一問題的關鍵是Li＋

9、怎樣沉積在正極上。放電時，離子運動的方向是“正向正，負向負”。 從流程的最終產物上很容易找到回收的金屬化合物：Al(OH)3、CoCO3、Li2SO4。 3． 軟錳礦的主要成分是二氧化錳，用軟錳礦漿吸收工業(yè)廢氣中的二氧化硫，可以制備高純度的硫酸錳晶體，其流程如下所示： 已知：浸出液中的金屬陽離子主要是Mn2＋，還含有少量的Fe2＋、Al3＋等，且pH<2。幾種離子開始沉淀和完全沉淀時的pH如表所示： 離子 開始沉淀時的pH 完全沉淀時的pH Fe2＋ 7.6 9.7 Fe3＋ 2.7 3.7 Al3＋ 3.8 4.7 Mn2＋ 8.3 9.8 根據上述

10、流程，回答下列問題： (1)寫出二氧化錳與二氧化硫反應的化學方程式：______________________________。 (2)浸出液的pH<2，從上述流程看，可能的原因為_____________________________ (用化學用語和必要的文字說明)。 (3)用離子方程式表示加入二氧化錳的作用：__________________________________。 從表中數據來看，能不能取消“加入二氧化錳”的步驟？原因是________________。 下列試劑能替代二氧化錳的是__________(填序號)。 A．雙氧水 B．氯水 C．高

11、錳酸鉀溶液 D．次氯酸鈉 (4)有同學認為可以用碳酸錳(MnCO3)或氫氧化錳[Mn(OH)2]替代石灰乳，你是否同意此觀 點？簡述理由： ________________________________________________________________________。 (5)從含硫酸錳的濾液中提取硫酸錳晶體的操作是______。利用濾渣能提取高純度的鐵紅，簡述其操作過程：____________________________________________________。 答案　(1)SO2＋MnO2===MnSO4 (2)二氧化硫溶于水生成H2SO3

12、，H2SO3部分電離：SO2＋H2OH2SO3H＋＋HSO (3)MnO2＋2Fe2＋＋4H＋===Mn2＋＋2Fe3＋＋2H2O　不能，pH＝9.7時Fe2＋才完全沉淀，而pH＝8.3時Mn2＋已經開始沉淀　A (4)同意，Fe3＋、Al3＋的水解程度比Mn2＋的大，Fe3＋＋3H2OFe(OH)3＋3H＋，Al3＋＋3H2OAl(OH)3＋3H＋，加入的碳酸錳或氫氧化錳能與H＋反應，促進鐵離子、鋁離子水解，進而轉化為沉淀，通過過濾除去雜質 (5)蒸發(fā)濃縮、降溫結晶、過濾　將濾渣溶于足量氫氧化鈉溶液中，過濾、洗滌、烘干、灼燒 解析　(1)從最終產物為硫酸錳晶體來看，二

13、氧化硫與二氧化錳反應生成硫酸錳。(2)二氧化硫溶于水生成亞硫酸，亞硫酸屬于中強酸，部分電離。(3)從表中數據看，二價鐵離子完全沉淀時，錳離子已部分沉淀，必須用氧化劑將二價鐵離子氧化成三價鐵離子。選擇使用的氧化劑不能引入新雜質。(4)利用鹽類水解，促進三價鐵離子和鋁離子完全水解。(5)濾渣的主要成分是氫氧化鐵、氫氧化鋁，用足量氫氧化鈉溶液溶解氫氧化鋁，過濾后得到氫氧化鐵，灼燒后得到鐵紅(氧化鐵)。 4． 從鋁土礦(主要成分是Al2O3，含SiO2、Fe2O3、MgO等雜質)中提取氧化鋁的兩種流程 如下： 請回答下列問題： (1)給濾液E中通入過量的NH3，其反應的離子方程式是____

14、________________________。 (2)流程Ⅱ中加入燒堿溶液后，生成SiO的離子方程式是_________________________。 (3)驗證濾液A中含Fe3＋，可取少量濾液并加入__________________(填寫試劑名稱)。 (4)濾液C中溶質的主要成分是________________(填化學式)，寫出該溶質的一種用途________________________________________________________________________。 (5)濾液F中離子電荷守恒的關系式為________________________

15、________________。 (6)濾液C和濾液F共同的溶質為G，用惰性電極電解500 mL 0.1 molL－1的G溶液，若陽極得到56 mL氣體(標準狀況)，則所得溶液在常溫下的pH為______________(忽略電解前后溶液體積的變化)。 (7)已知25 ℃時Mg(OH)2的溶度積常數Ksp＝1.810－11。取適量的濾液A，加入一定量的燒堿溶液至達到沉淀溶解平衡，測得該溶液的pH＝13.00，則25 ℃時殘留在溶液中的c(Mg2＋)＝________ molL－1。 答案　(1)H＋＋NH3H2O===NH＋H2O、Al3＋＋3NH3H2O===Al(OH)3↓＋3NH

16、 (2)SiO2＋2OH－===SiO＋H2O (3)硫氰化鉀(或硫氰酸鉀、苯酚等) (4)NaHCO3、NaCl　制純堿(或作發(fā)酵粉、食用鹽等) (5)c(NH)＋c(Na＋)＋c(H＋)＝c(Cl－)＋c(OH－) (6)12 (7)1.810－9 解析　(1)濾液E為NaCl、AlCl3和HCl的混合溶液，通入過量NH3，離子反應有：H＋＋NH3H2O===NH＋H2O、Al3＋＋3NH3H2O===Al(OH)3↓＋3NH。 (2)生成SiO的離子反應為SiO2＋2OH－===SiO＋H2O。 (3)濾液A為FeCl3、MgCl2、AlCl3和HCl的混合溶液，可以利

17、用KSCN溶液或苯酚溶液檢驗Fe3＋的存在。 (5)濾液F為NaCl、NH4Cl和NH3H2O的混合溶液，其中電荷守恒關系式為c(Na＋)＋c(NH)＋c(H＋)＝c(Cl－)＋c(OH－)。 (6)G為NaCl，根據2NaCl＋2H2O2NaOH＋H2↑＋Cl2↑，陽極得到標準狀況下的56 mL Cl2時，電解質溶液中n(OH－)＝2＝0.005 mol，c(OH－)＝＝0.01 molL－1，常溫下溶液的pH＝12。 (7)pH＝13，則c(OH－)＝0.1 molL－1，c(Mg2＋)＝＝1.810－9 molL－1。 5． 利用化學原理可以對工廠排放的廢水、廢渣等進行有效檢測與

18、合理處理。某工廠對制革工業(yè)污泥中Cr(Ⅲ)的處理工藝如下： 其中硫酸浸取液中的金屬離子主要是Cr3＋，其次是Fe3＋、Al3＋、Ca2＋和Mg2＋。 (1)H2O2的作用是將濾液Ⅰ中的Cr3＋轉化為Cr2O，寫出此反應的離子方程式： ________________________________________________________________________。 (2)常溫下，部分陽離子以氫氧化物形式開始沉淀和完全沉淀時溶液的pH如下： 陽離子 Fe3＋ Mg2＋ Al3＋ Cr3＋ 開始沉淀時的pH 2.7 — — — 完全沉淀時的pH 3

19、.7 11.1 8(>9溶解) 9 加入NaOH溶液使溶液呈堿性，Cr2O轉化為CrO。濾液Ⅱ中陽離子主要有________；但溶液的pH不能超過8，其理由是_________________________________________。 (3)鈉離子交換樹脂的反應原理為Mn＋＋nNaR―→MRn＋nNa＋，利用鈉離子交換樹脂除去的濾液Ⅱ中的金屬陽離子是________________________________________________。 (4)寫出上述流程中用SO2作還原劑進行還原的化學方程式______________________。 答案　(1)2Cr3＋

20、＋3H2O2＋H2O===Cr2O＋8H＋ (2)Na＋、Mg2＋、Ca2＋ pH超過8會使部分Al(OH)3溶解生成AlO，最終影響Cr(Ⅲ)的回收與再利用 (3)Ca2＋、Mg2＋ (4)3SO2＋2Na2CrO4＋12H2O===2CrOH(H2O)5SO4↓＋Na2SO4＋2NaOH 題組二　化工生產與實驗基本操作 6． 鎳電池廣泛應用于混合動力汽車系統(tǒng)，電極材料由Ni(OH)2、碳粉和氧化鐵等涂在鋁箔上制成。由于電池使用后電極材料對環(huán)境有危害，某興趣小組對該電池電極材料進行回收研究，設計實驗流程如下： 已知：a.NiCl2易溶于水，Fe3＋不能氧化Ni2＋。 b．

21、某溫度下一些金屬氫氧化物的Ksp及開始沉淀和完全沉淀時的理論pH如表所示： M(OH)n Ksp pH 開始沉淀 沉淀完全 Al(OH)3 1.910－23 3.43 4.19 Fe(OH)3 3.910－28 2.53 2.94 Ni(OH)2 1.610－14 7.60 9.75 回答下列問題： (1)根據表中數據判斷步驟②依次析出沉淀Ⅱ________和沉淀Ⅲ________(填化學式)，則pH1_______pH2(填“>”、“＝”或“<”)，控制兩種沉淀析出可利用________(填序號)。 A．pH試紙　　　　 B．石蕊指示劑　　　　　 C．

22、pH計 (2)已知溶解度：NiC2O4>NiC2O4H2O>NiC2O42H2O，則步驟③的化學方程式是 ________________________________________________________________________。 步驟③后，過濾沉淀所需的玻璃儀器有____________。若過濾時發(fā)現濾液中有少量渾濁，從實驗操作的角度給出兩種可能的原因：____________________________________。 (3)④中陽極反應產生的氣體E為________，驗證該氣體的試劑為 ________________________________

23、________________________________________。 (4)試寫出步驟⑥的離子方程式：____________________________________________。 答案　(1)Fe(OH)3　Al(OH)3　<　C (2)NiCl2＋Na2C2O4＋2H2O===NiC2O42H2O↓＋2NaCl 漏斗、玻璃棒和燒杯　玻璃棒劃破濾紙、濾液超過濾紙邊緣 (3)Cl2　濕潤的淀粉KI試紙 (4)2Ni(OH)2＋2OH－＋Cl2===2Ni(OH)3＋2Cl－ 7． 鉬是一種過渡金屬元素，通常用作合金及不銹鋼的添加劑，這種元素可增強合金的強

24、度、硬度、可焊性及韌性，還可增強其耐高溫及耐腐蝕性能。下圖是化工生產中制備金屬鉬的實驗流程圖： (1)鉬酸銨溶液中陽離子的檢驗方法：________________________________________。 (2)寫出反應①的化學方程式：______________________________________________。 (3)反應①的尾氣可以用NH3H2O溶液吸收用于合成肥料，寫出反應的離子方程式 ________________________________________________________________________。 (4)操作1中使

25、用的主要玻璃儀器有__________________________________________。 (5)某同學利用下面裝置來制備氫氣，利用氫氣還原三氧化鉬，根據要求回答問題。 ①請設計一個實驗方案驗證H2的還原性并檢驗其氧化產物，其裝置連接順序是________。 ②在燒瓶A中加入少量的硫酸銅目的是______________________________________。 ③兩次使用D裝置，其中所盛的藥品依次是________、________。 答案　(1)取少量鉬酸銨溶液于試管中，加入NaOH溶液加熱，在試管口放一張潤濕的紅色石蕊試紙，若試紙變藍，則證明鉬酸銨溶液

26、中含有銨根離子 (2)2MoS2＋7O22MoO3＋4SO2 (3)2NH3H2O＋SO2===2NH＋SO＋H2O (4)燒杯、漏斗、玻璃棒 (5)①A—C—B—D—D?、诩涌旎瘜W反應速率?、蹮o水硫酸銅　堿石灰 解析　(1)考查NH的檢驗方法。(2)可使用奇數配偶法配平化學方程式。(4)操作Ⅰ是過濾，注意是讓填寫玻璃儀器。(5)①檢驗H2的氧化產物H2O，要用無水CuSO4，顯然要用D裝置，應特別注意排除A中水蒸氣以及空氣中的水蒸氣對檢驗結果的干擾。②形成銅、鋅原電池加快化學反應速率。 8． 1乙氧基萘是一種無色液體，密度比水大，不溶于水，易溶于醇、醚，熔點5.5 ℃，沸點267

27、.4 ℃。1乙氧基萘常用作香料，也可作為合成其他香料的原料。 實驗室制備1乙氧基萘的過程如下： 按要求回答下列問題： (1)將72 g 1萘酚溶于100 mL無水乙醇中，加入5 mL濃硫酸混合，將混合液置于如圖所示的容器中加熱使其充分反應。實驗中使用過量乙醇的原因是________________。 (2)燒瓶上連接長直玻璃管的主要作用是______________________________________ ________________________________________________________________________。 (3)反應結束

28、，將燒瓶中的液體倒入冷水中，經處理得到有機層。為提純產物有以下四步操作：①蒸餾；②水洗并分液；③用10%的NaOH溶液堿洗并分液；④用無水氯化鈣干燥并過濾。正確的順序是________(填字母代號)。(資料表明1萘酚呈酸性，能與NaOH溶液反應生成可溶性的) A．③②④① B．①②③④ C．②①③④ (4)蒸餾時所用的玻璃儀器除了酒精燈、冷凝管、接收器、錐形瓶外還有 ________________________________________________________________________。 (5)用金屬鈉可檢驗1乙氧基萘是否純凈，簡述實驗現象與結論： ___

29、_____________________________________________________________________。 答案　(1)提高1萘酚的轉化率 (2)冷凝回流，提高原料的利用率 (3)A (4)溫度計、蒸餾燒瓶 (5)加入金屬鈉有氣泡生成則產物不純，無氣泡生成則產物純凈 解析　(1)有機反應一般為可逆反應，加入過量乙醇使生成1乙氧基萘的平衡向正反應方向移動，提高1萘酚的轉化率。 (3)用10%的NaOH溶液堿洗除去1萘酚和硫酸，水洗洗去NaOH及生成的可溶性鹽，再用無水氯化鈣吸水，最后1乙氧基萘中還溶解有乙醇，只能用蒸餾的方法獲取純凈的1乙氧基萘。

30、 (4)蒸餾時要用蒸餾燒瓶，測餾分的溫度必須用到溫度計。 (5)1乙氧基萘中可能含有的雜質是水、乙醇和1萘酚，都能與Na反應產生氫氣，而1乙氧基萘沒有羥基，不能與Na反應。 9． 鐵及其化合物在日常生活中應用廣泛。已知Fe(NO3)39H2O易溶于水，微溶于硝酸，主要用作催化劑和媒染劑。工業(yè)上用細鐵屑與稀硝酸反應制備，主要流程如下： 請回答下列問題： (1)Na2CO3溶液可以除油污，原因是(用離子方程式表示) ________________________________________________________________________。 (2)耐酸反應器中可

31、以觀察到的現象是________________；制備過程中需控制加入鐵屑的量，當觀察到____________________________________________________________ 的現象時應停止加入鐵屑。 (3)制得的Fe(NO3)39H2O用20% HNO3洗滌，其原因是________________________ ________________________________________________________________________。 (4)若在實驗中進行蒸發(fā)濃縮、降溫結晶的操作，則所需的儀器有鐵架臺(帶鐵圈)(或三腳架)、

32、酒精燈、蒸發(fā)皿、______________。 答案　(1)CO＋H2OHCO＋OH－ (2)鐵屑溶解，溶液變?yōu)闇\黃色，有無色氣體產生，在液面上氣體變?yōu)榧t棕色(后又變?yōu)闊o色)　反應器中產生氣泡的速率明顯變慢(其他合理答案也可以) (3)洗去晶體表面附著的雜質且降低洗滌過程中晶體的損耗 (4)玻璃棒、坩堝鉗 解析　鐵屑經Na2CO3溶液除去表面油污后進入耐酸反應器中與HNO3反應生成Fe(NO3)3，經過濾、蒸發(fā)濃縮、降溫結晶、吸濾、洗滌，得到Fe(NO3)39H2O晶體；由于Fe能與Fe3＋反應，所以要控制鐵屑的量；由于晶體易溶于水而微溶于硝酸，所以不能用水洗滌而用硝酸洗滌。

33、10．乙酰苯胺為無色晶體，具有退熱鎮(zhèn)痛作用，實驗室可用苯胺和冰醋酸制得，反應的化學方程式及裝置圖(部分裝置省略)如下： 制備原理： 相關物質的物理常數： 物質 相對分子質量 狀態(tài) 熔點 沸點 溶解度(g) ℃ ℃ 水 乙醇 苯胺 93 無色液體 －6 184 3.42(20 ℃) 任意比混溶 冰醋酸 60 無色液體 17 118 任意比混溶 任意比混溶 乙酰 苯胺 135 白色片狀固體 114 304 0.56(20 ℃) 3.45(50 ℃) 5.20(100 ℃) 36.9(20 ℃) 制備方法： 已知：①

34、苯胺易被氧化，加入少量鋅可防止氧化； ②韋氏分餾柱作用與原理類似于冷凝管。 請回答下列問題： (1)寫出圖中玻璃儀器a的名稱：____________________________________________。 (2)步驟1中保持柱頂溫度為105 ℃，則錐形瓶中收集到的餾分主要是________，選擇此溫度的主要理由是________________________________________________________ ________________________________________________________________________。

35、(3)步驟2中將反應液倒入水中的目的是______________________________________。 (4)步驟3中洗滌劑最好選擇________。 A．冷水 B．熱水 C．15%的乙醇溶液 D．NaOH溶液 (5)步驟4重結晶的過程：粗產品溶于沸水中配制成飽和溶液→再加入少量蒸餾水→加入活性炭脫色→加熱煮沸→________→冷卻結晶→抽濾→洗滌→干燥。下列裝置在步驟4中肯定用不到的是________________________________________________________ _______________________

36、_________________________________________________。 (6)本實驗中產品的產率為__________。若制得的晶體顆粒較小，分析可能的原因 ________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。 答案　(1)圓底燒瓶 (2)水　溫度過低不能將水蒸餾出來，降低了產率，溫度過高冰醋酸也被蒸出，降低了原料的利用率 (3)洗去未反應的乙酸和苯胺，同時降低乙酰苯胺的溶解度，促使其析出 (4)A (5)趁熱過濾?、佗? (6)35.3%　溶液溫度過高，冷卻結晶時速度過快，產物溶解度較小