(2017-2019)高考化学真题分类汇编专题16工艺流程题(教师版).pdf
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1、专题 16工艺流程题12019 新课标硼酸(H3BO3)是一种重要的化工原料,广泛应用于玻璃、医药、肥料等工艺。一种以硼镁矿(含Mg2B2O5H2O、SiO2及少量 Fe2O3、Al2O3)为原料生产硼酸及轻质氧化镁的工艺流程如下:回答下列问题:(1)在 95“溶浸”硼镁矿粉,产生的气体在“吸收”中反应的化学方程式为_。(2)“滤渣 1”的主要成分有_。为检验“过滤 1”后的滤液中是否含有 Fe3+离子,可选用的化学试剂是_。垐?(3)根据 H3BO3的解离反应:H3BO3+H2O噲?H+B(OH)4,a=5.811010,可判断 H3BO3是_酸;在“过滤 2”前,将溶液 pH 调节至 3.
2、5,目的是_。(4)在“沉镁”中生成Mg(OH)2MgCO3沉淀的离子方程式为_,母液经加热后可返回_工序循环使用。由碱式碳酸镁制备轻质氧化镁的方法是_。【答案】(1)NH4HCO3+NH3(NH4)2CO3(2)SiO2、Fe2O3、Al2O3SCN(3)一元弱转化为H3BO3,促进析出(4)2Mg2+3CO3+2H2OMg(OH)2MgCO3+2HCO3(或2Mg2+2CO3+H2OMg(OH)2MgCO3+CO2)溶浸高温焙烧【解析】(1)根据流程图知硼镁矿粉中加入硫酸铵溶液产生的气体为氨气,用碳酸氢铵溶液吸收,反应方程式为:NH3+NH4HCO3(NH4)2CO3。(2)滤渣 I 为不
3、与硫酸铵溶液反应的Fe2O3、Al2O3、SiO2;检验 Fe3+,可选用的化学试剂为 SCN,(3)由硼酸的离解方程式知,硼酸在水溶液中是通过与水分子的配位作用产生氢离子,而三价硼原子最多只能再形成一个配位键,且硼酸不能完全解离,所以硼酸为一元弱酸;在“过滤 2”前,将溶液 pH 调节至 3.5,目的是将 B(OH)4转化为 H3BO3,并促进 H3BO3析出,(4)沉镁过程中用碳酸铵溶液与Mg2+反应生成 Mg(OH)2MgCO3,沉镁过程的离子反应为:2Mg2+2H2O+3CO32-Mg(OH)2MgCO3+2HCO3-;母液加热分解后生成硫酸铵溶液,可以返回“溶浸”工序循22环使用;碱
4、式碳酸镁不稳定,高温下可以分解,故由碱式碳酸镁制备轻质氧化镁的方法是高温焙烧。22019新课标立德粉nSBaSO4(也称锌钡白),是一种常用白色颜料。回答下列问题:(1)利用焰色反应的原理既可制作五彩缤纷的节日烟花,亦可定性鉴别某些金属盐。灼烧立德粉样品时,钡的焰色为_(填标号)。A黄色B红色C紫色D绿色(2)以重晶石(BaSO4)为原料,可按如下工艺生产立德粉:在回转炉中重晶石被过量焦炭还原为可溶性硫化钡,该过程的化学方程式为_。回转炉尾气中含有有毒气体,生产上可通过水蒸气变换反应将其转化为CO2和一种清洁能气体,该反应的化学方程式为_。在潮湿空气中长期放置的“还原料”,会逸出臭鸡蛋气味的气
5、体,且水溶性变差。其原因是“还原料”表面生成了难溶于水的_(填化学式)。沉淀器中反应的离子方程式为_。(3)成品中S2的含量可以用“碘量法”测得。称取m g 样品,置于碘量瓶中,移取25.00 mL 0.1000 molL1的 I2I 溶液于其中,并加入乙酸溶液,密闭,置暗处反应5 min,有单质硫析出。以淀粉为L1Na2S2O3溶液滴定,反应式为I2+2S2O32I+S4O6。测定时消指示剂,过量的I2用 0.1000 mol耗 Na2S2O3溶液体积 V mL。终点颜色变化为_,样品中 S2的含量为_(写出表达式)。【答案】(1)D(2)BaSO4+4CBaS+4COBaCO3nSS2+B
6、a2+n2+SO4BaSO4(3)浅蓝色至无色【解析】【分析】(1)焰色反应不属于化学变化,常用检验金属元素存在,常见金属元素焰色:222CO+H2OCO2+H21(25.00V)0.1000322100m1000钠 Na(黄色)、锂 Li(紫红)、钾(浅紫)、铷 Rb(紫色)、钙 Ca(砖红色)、锶 Sr(洋红)、铜 Cu(绿色)、钡 Ba(黄绿)、铯 Cs(紫红);(2)流程分析:重晶石与焦炭在回转炉中反应BaSO4+4CBaS+4CO,生成还原料BaS,硫化钡溶液与硫酸nS,得到立德粉。锌发生复分解反应 S2+Ba2+n2+SO4BaSO4注意焦炭过量生成 CO,反应物为硫酸钡与焦炭,产
7、物为BaS 与 CO,写出方程式;CO 与水蒸气反应生成 CO2与 H2,写出方程式 CO+H2OCO2+H2。根据信息臭鸡蛋气味气体为硫化氢气体,由强酸制弱酸原理,还原料硫化钡与空气中水、二氧化碳反应生成了碳酸钡与硫化氢气体。硫化钡与硫酸锌为可溶性强电解质,写成离子形式,产物硫酸钡与硫化锌为沉淀,不可电离,写出离子方程式。(3)碘单质与淀粉混合为蓝色,用硫代硫酸钠滴定过量的I2,故终点颜色变化为浅蓝色至无色;根据氧化还原反应得失电子数相等,利用关系式法解题。【详解】(1)焰色反应不是化学变化,常用检验金属元素存在,常见金属元素焰色:A钠的焰色为黄色,故 A 错误;B钙的焰色为红色,故B 错误
8、;C钾的焰色为紫色,故C 错误;D钡的焰色为绿色,故D正确;故选 D。注意焦炭过量生成CO,(2)反应物为硫酸钡与焦炭,产物为BaS与CO,写出方程式BaSO4+4CBaS+4CO;CO 与水蒸气反应生成 CO2与 H2,写出方程式:CO+H2OCO2+H2。根据信息臭鸡蛋气味气体为硫化氢气体,由强酸制弱酸原理,还原料硫化钡与空气中水,二氧化碳反应生成了碳酸钡与硫化氢气体。硫化钡与硫酸锌为可溶性强电解质,写成离子形式,产物硫酸钡与硫化锌为沉淀,不可电离,写出离子nS。方程式:S2+Ba2+n2+SO4BaSO4(3)碘单质与硫离子的反应:S2-+I2S+2I-;碘单质与淀粉混合为蓝色,用硫代硫
9、酸钠滴定过量的I2,故终点颜色变化为浅蓝色至无色;根据氧化还原反应得失电子数相等,利用关系式法解题;根据化合价升降相等列关系式,设硫离子物质的量为n mol:S2-I22S2O32-I21 mol1 mol2 mol1 moln moln mol 0.1V10-3mol22110-3mol0.1V211n+0.1V10-3mol=250.1V10-3mol,得 n=(25-V)0.110-3mol221(25.00V)0.100032nM(S2)100%=100%。则样品中硫离子含量为:2mm100032019新课标 高纯硫酸锰作为合成镍钴锰三元正极材料的原料,工业上可由天然二氧化锰粉与硫化锰
10、矿(还含Fe、Al、Mg、n、Ni、Si等元素)制备,工艺如下图所示。回答下列问题:相关金属离子c0(Mn+)=0.1 molL1形成氢氧化物沉淀的 pH 范围如下:金属离子开始沉淀的 pH沉淀完全的 pHMn2+8.110.1Fe2+6.38.3Fe3+1.52.8Al3+3.44.7Mg2+8.910.9n2+6.28.2Ni2+6.98.9(1)“滤渣1”含有S和_;写出“溶浸”中二氧化锰与硫化锰反应的化学方程式_。(2)“氧化”中添加适量的MnO2的作用是_。(3)“调pH”除铁和铝,溶液的pH范围应调节为_6之间。(4)“除杂1”的目的是除去n2+和Ni2+,“滤渣3”的主要成分是_
11、。(5)“除杂2”的目的是生成MgF2沉淀除去Mg2+。若溶液酸度过高,Mg2+沉淀不完全,原因是_。(6)写出“沉锰”的离子方程式_。(7)层状镍钴锰三元材料可作为锂离子电池正极材料,其化学式为LiNiCoyMnO2,其中Ni、Co、Mn的1化合价分别为+2、+3、+4。当=y=时,=_。3【答案】(1)SiO2(不溶性硅酸盐)MnO2+MnS+2H2SO42MnSO4+S+2H2O(2)将Fe2+氧化为Fe3+(3)4.7(4)NiS和nS(5)F与H+结合形成弱电解质HF,MgF2Mg2+2F平衡向右移动(6)Mn2+2HCO3MnCO3+CO2+H2O1(7)3Si元素以 SiO2或不
12、溶性硅盐存在,SiO2与硫酸不反应,【解析】(1)所以滤渣 I中除了 S还有 SiO2;在硫酸的溶浸过程中,二氧化锰和硫化锰发生了氧化还原反应,二氧化锰作氧化剂,硫化锰作还原剂,方程式为:MnO2+MnS+2H2SO42MnSO4+S+2H2O。(2)二氧化锰作为氧化剂,使得 MnS反应完全,且将溶液中 Fe2+氧化为 Fe3+。(3)由表中数据知 pH在 4.7 时,Fe3+和 Al3+沉淀完全,所以应该控制 pH在 4.76 之间。(4)根据题干信息,加入 Na2S除杂为了除去锌离子和镍离子,所以滤渣 3是生成的沉淀 nS和NiS。垐?垐?H+F-知,酸度过大,F-浓度减低,使得 MgF2
13、噲?Mg2+2F-平衡向沉淀溶解方(5)由 HF噲向移动,Mg2+沉淀不完全。(6)根据题干信息沉锰的过程是生成了 MnCO3沉淀,所以反应离子方程式为:Mn2+2HCO3-MnCO3+CO2+H2O。(7)根据化合物中各元素化合价代数和为 0的规律得:1+2+3y+4=6,已知,=y=1/3,带入计算得:=1/3。42019江苏实验室以工业废渣(主要含 CaSO42H2O,还含少量SiO2、Al2O3、Fe2O3)为原料制取轻质CaCO3和(NH4)2SO4晶体,其实验流程如下:(1)室温下,反应CaSO4(s)+CO3(aq)CaCO3(s)+SO4(aq)达到平衡,则溶液中sp(CaSO
14、4)=4.8105,sp(CaCO3)=3109。222cCO3cSO24=(2)将氨水和NH4HCO3溶液混合,可制得(NH4)2CO3溶液,其离子方程式为;浸取废渣时,向(NH4)2CO3溶液中加入适量浓氨水的目的是。(3)废渣浸取在如图所示的装置中进行。控制反应温度在6070,搅拌,反应3小时。温度过高将会导致CaSO4的转化率下降,其原因是;保持温度、反应时间、反应物和溶剂的量不变,实验中提高CaSO4转化率的操作有。(4)滤渣水洗后,经多步处理得到制备轻质 CaCO3所需的CaCl2溶液。设计以水洗后的滤渣为原料,制取CaCl2溶液的实验方案:已知pH=5时Fe(OH)3和Al(OH
15、)3沉淀完全;pH=8.5时Al(OH)3开始溶解。实验中必须使用的试剂:盐酸和Ca(OH)2。104【答案】(1)1.6H2ONH4+CO3+H2O(或HCO3+NH3H2ONH4+CO3+H2O)(2)HCO3+NH3增加溶液中CO3的浓度,促进CaSO4的转化(3)温度过高,(NH4)2CO3分解加快搅拌速率2+2+2(4)在搅拌下向足量稀盐酸中分批加入滤渣,待观察不到气泡产生后,过滤,向滤液中分批加入少量Ca(OH)2,用pH试纸测量溶液pH,当pH介于58.5时,过滤【解析】【分析】2c(SO4)2-2-1CaSOs+COaqCaCOs+SOaqCaSO4()反应4()3()3()4
16、()的平衡常数表达式为2,结合c(CO3)和 CaCO3的sp计算。(2)氨水与 NH4HCO3反应生成(NH4)2CO3;加入氨水抑制(NH4)2CO3的水解。(3)温度过高,(NH4)2CO3分解,使CaSO4转化率下降;保持温度、反应时间、反应物和溶剂的量不变,提高 CaSO4转化率即提高反应速率,结合反应的特点从影响反应速率的因素分析。(4)根据工业废渣中的成分知,浸取、过滤后所得滤渣中含CaCO3、SiO2、Al2O3和 Fe2O3;若以水洗后的滤渣为原料制取 CaCl2溶液,根据题给试剂,首先要加入足量盐酸将CaCO3完全转化为 CaCl2,同时 Al2O3、Fe2O3转化成 Al
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