高考化学工业流程题汇编2.doc

高考化学工业流程题汇编2
【例1】 （11分）某工厂用CaSO4、NH3、CO2制备(NH4)2SO4，其工艺流程如下。
回答下列问题：
（1）硫酸铵在农业生产中的用途是(一种即可) ，写出利用该流程制备(NH4)2SO4的总化学方程： 。
（2）a和b分别是 （填序号）。
A．足量CO2、适量NH3 B．足量NH3、适量CO2
C．适量CO2、足量NH3 D．适量NH3、足量CO2
（3）上述流程中，可以循环使用的物质有 （写化学式）。
（4）从滤液中获得(NH4)2SO4晶体，必要的操作步骤是 。
（5）上述流程中，有关NH3作用的说法正确的是 。
A．提供制备所需的氮元素 B．增大CO的浓度促进反应发生
C．作反应的催化剂　　　 D．生产1 mol (NH4)2SO4，至少消耗2 mol NH3
答案、（11分）
（1）肥料 （1分）
CaSO4＋2NH3＋CO2+ H2O＝CaCO3＋(NH4)2SO4（2分，CaCO3加或不加“↓”，均不扣分）
（2）B （2分），
（3） CO2、NH3 （各1分，共2分）
（4） 蒸发浓缩 冷却结晶 过滤（2分，答对一点得0分，答对二点得1分）
（5）ABD（2分，选对一项得0分，选对二项且不见错得1分）
【例2】 （12分）医用氯化钙可用于生产补钙、抗过敏和消炎等药物。以工业碳酸钙（含有少量Na+、Al3+、Fe3+等杂质）生产医药级二水合氯化钙（CaCl2·2H2O的质量分数为97.0%~103.0%）的主要流程如下：

（1）除杂操作是加入Ca(OH)2，调节溶液pH为8.0~8.5，以除去溶液中的少量Al3+、Fe3+。检验Fe(OH)3是否沉淀完全的实验操作是 。
（2）酸化操作是加入盐酸，调节溶液的pH约为4.0，其目的有：①防止Ca2+在蒸发时水解；② 。
（3）测定样品中Cl-含量的方法是：a.称取0.7500 g样品，溶解，在250 mL容量瓶中定容；b.量取25.00 mL待测溶液于锥形瓶中；c.用0.05000 mol·L-1 AgNO3溶液滴定至终点，消耗AgNO3溶液体积的平均值为20.39 mL。
①上述测定过程中需用溶液润洗的仪器有 。
②计算上述样品中CaCl2·2H2O的质量分数为 。
③若用上述方法测定的样品中CaCl2·2H2O的质量分数偏高（测定过程中产生的误差可忽略），其可能原因有 ； 。
答案．(12分)
（1）取上层清液，滴加KSCN溶液，若不出现血红色，表明Fe(OH)3沉淀完全
（2）中和Ca(OH)2；防止溶液吸收空气中的CO2，（只答对前一条即可）
（3）①酸式滴定管
②99.9%
③样品中存在少量的NaCl； 少量CaCl2·2H2O失水
【例3】 （11分）海水是巨大的资源宝库，从海水中提取食盐和溴的过程如下：


（1）从海水中可以得到食盐。为了除去粗盐中的Ca2+、Mg2+、SO2-4及泥沙，可将粗盐溶于水，然后进行下列五项操作：①过滤，②加过量NaOH溶液，③加适量盐酸，④加过量NaCO3溶液，⑤加过量BaCl2溶液。正确的操作顺序是 。
A．①④②⑤③ B．④①②⑤③ C．②⑤④①③ D．②④⑤①③
（2）电解 NaCl溶液是氯碱工业的核心反应，请写出其化学方程式
。
（3）步骤Ⅰ中已获得Br2，步骤Ⅱ中又将Br2还原为Br-，其目的为 。
（4）步骤Ⅱ用SO2水溶液吸收Br2，吸收率可达95％，有关反应的离子方程式为
，由此反应可知，除环境保护外，在工业生产中应解决的主要问题是 。
（5）某化学研究性学习小组为了解从工业溴中提纯溴的方法，查阅了有关资料，Br2的沸点为59℃。微溶于水，有毒性和强腐蚀性。他们参观生产过程后，绘制了如右装置简图，请你参与分析讨论：
①整套实验装置中仪器连接均不能用橡胶塞和橡胶管，其原因是 。
②实验装置气密性良好，要达到提纯溴的目的，操作中如何控制关键条件：
。
③C中液体产生颜色为 。为除去该产物中仍残留的少量Cl2，可向其中加入NaBr溶液，充分反应后，再进行的分离操作是 。
答案 （11分）（1）C（1分）
（2）2NaCl+2H2O====== 2NaOH+H2↑+Cl2↑（2分）
（3）富集溴元素（1分）
（4）Br2+SO2+2H2O=4H++2Br-+SO2-4（2分）强酸对设备的严重腐蚀（1分）
（5）①Br2腐蚀橡胶（1分）②控制温度计b的温度，并收集59℃时的馏分（1分）③深红棕色（1分） 分液（或蒸馏）（1分）
【例4】 （11分）某厂排放的废液中含有大量的K+、Cl-、Br-，还含有少量的Ca2+、Mg2+、SO2-4。某研究性学习小组拟取这种工业废水来制取较纯净的氯化钾晶体及液澳，他们设计了如下的流程：

可供试剂a、b、c选择的试剂：饱和Na2CO3溶液、饱和K2CO3溶液、KOH溶液BaCl2溶液、Ba(NO3)2溶液、苯、CCl4、H2O2溶液、KMnO4(H+)溶液。
根据以上流程回答相关问题：
（1）试剂a、b分别是 、 。
（2）操作①、②、③、④的名称是（填字母序号）
a过滤、分液、过滤、蒸发结晶 b分液、蒸馏、过滤、蒸发结晶
c分液、过滤、过滤、蒸发结晶 d分渣、分液、过滤、蒸发结晶
（3）除去无色液体I中的Ca2+、Mg2+、SO-24离子，选出e所代表的试剂，按滴加顺序依次是 （只填化学式）。
（4）调节pH的作用是 ；操作方法是 。
（5）操作④中用到的瓷质仪器名称是____ 。
答案
【例5】 (12分)高铁酸钾是一种高效的多功能水处理剂，具有氧化、吸附、絮凝、、助凝、杀菌、除臭等作用，高铁酸钾的开发和利用正日益显示出其广阔的应用前景。其制备路线如下：

试回答下列问题
(1)操作①搅拌的目的是： 。
(2) 操作②与操作③相同，该操作名称是：___________________。
(3)反应器中，NaOH、NaClO及Fe(NO3)3反应的离子方程式为： _______________________。
(4)次氯酸钠浓度对高铁酸钾产率有一定影响，当高铁酸钾产率最高时，NaClO的物质的量浓度约为_________。（计算结果保留一位小数）

(5)从环境保护的角度看，制备中间产物Na2FeO4较好的方法为电化学法，其装置如图乙所示，则阳极的电极反应式为 。
答案（1）为了加速反应物之间的接触，加快化学反应速率。（2分）
（2）过滤（2分）
(3)2Fe3+ + 3ClO─ + 10OH─ == 2FeO42─ + 3Cl─ + 5H2O（3分）
(4)3.6mol/L（2分）；
(5) Fe + 8OH─ ─6e─ == FeO42─ + 4H2O（3分）

【例6】 (8分)某化学兴趣小组为探索工业废料的再利用，在实验室中用含有铝、铁、铜的合金制取氯化铝溶液、绿矾晶体(FeSO4·7H2O)和胆矾晶体。其实验方案如下：

(1)所加试剂①、②分别是__________________。
(2)从滤液E中得到绿矾晶体的实验操作是
________________________________________________________________________；
从滤渣F制取胆矾的第一步操作最好采用
________________________________________________________________________。
(3)上述实验方案中，有一步设计明显不合理，请你予以指出，并说明理由________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。

答案　(1)NaOH溶液和稀硫酸　(2)在隔绝空气的条件下，蒸发浓缩、冷却结晶　将滤渣F在空气中灼烧
(3)由滤液A制得氯化铝溶液不合理，所得氯化铝溶液中含有大量NaCl杂质　
【例7】 （1 1分）某工厂用CaS04、NH2、CO2制备（NH4）2SO4，其工艺流程如下。

回答下列问题：
（1）硫酸铵在农业生产中的用途是（一种即可） ，写出利用该流程制备（NH4）2SO4的总化学方程： 。
（2）a和b分别是 （填序号）。
A．足量CO2、适量NH3 B．足量NH3、适量CO2
C．适量CO2、足量NH3 D．适量NH3、足量CO2
（3）上述流程中，可以循环使用的物质有 （写化学式）。
（4）从滤液中获得（NH4）2S04晶体，必要的操作步骤是 。
（5）上述流程中，有关NH3作用的说法正确的是 。
A．提供制备所需的氮元素 B．增大CO2-3的浓度促进反应发生
C．作反应的催化剂 D．生产l mol （NH4）2SO4，至少消耗2 mol NH3
答案（11分）
（1）肥料 （1分）
CaSO4＋2NH3＋CO2+ H2O＝CaCO3＋(NH4)2SO4
（2分，CaCO3加或不加“↓”，均不扣分）
（2）B （2分），
（3） CO2、NH3 （各1分，共2分）
（4） 蒸发浓缩 冷却结晶 过滤（2分，答对一点得0分，答对二点得1分）
（5）ABD（2分，选对一项得0分，选对二项且不见错得1分）

【例8】 （12分）某固体混合物可能由Si、NH4C1、MgCl2、 FeC12、Al2（SO4）3中的一种或几种组成，现对该混合物作如下实验，所得现象和有关数据如图所示（气体体积数据已换算成标准状况
下的体积）。

回答下列问题：
（1）发生反应⑤后，仍存在的白色沉淀的化学式为 。
（2）填写下表中的空白（若混合物中不存在该成分，则“质量”栏中填“0”；画斜线的空格不需填写）。
成分
质量
计算过程
Si

NH4C1

MgC12

FeC12

A12(SO4)3

答案（1）H2SiO3（或H4SiO4） （2分）
（2）
成分
质量（各1分）
判断依据或计算推理过程
Si

0.70 g

由Si～2H2可知
n(Si)＝0.5n(H2)＝0.5×0.05 mol＝0.025 mol
m(Si)＝0.025 mol×28 g/mol＝0.7 g （2分）
NH4Cl
5.35 g

MgCl2
4.75 g

FeCl2

12.70 g

由Fe(OH)2～ Fe(OH)3 △m
1 mol 17 g
n[Fe(OH)3] 13.60 g－11.90 g＝1.70 g
n[Fe(OH)3]＝0.1 mol
由FeCl2～Fe(OH)2～Fe(OH)3可知
n(FeCl2)＝n[Fe(OH)3]＝0.1 mol
m(FeCl2)＝0.1 mol×127 g/mol＝12.7 g （3分）
Al2 (SO4)3
10.10 g

【例9】 工业上由二氧化锰制备高锰酸钾可分为两步进行：
（1）二氧化锰与氢氧化钾共熔并通入氧气：
（2）电解锰酸钾溶液：
下列说法正确的是 （ ）
A．根据（1）可推知，MnO2氧化性强于O2
B．根据上述过程，每生成1 mol KMnO4共转移6 mol电子
C．第二步电解时，KMnO4在阳极区生成 D．第二步电解时阴极周围pH减小
【解析】反应（1）中氧气是氧化剂，二氧化锰是还原剂，因此氧气氧化性强于二氧化锰；每生成l mol高锰酸钾转移3 mol电子；高锰酸钾是氧化产物，在阳极产生；阴极产物是氢气， 破坏了水的电离平衡，故阴极周围pH增大。
【答案】C
【例10】 （12分）随着人类社会的发展，氮氧化物（NOx）已成为大气中的主要气态污染物之一。
（1）超音速飞机排放的尾气是平流层中NOx的主要来源。它们破坏臭氧层的机理为：

上述反应的总反应式为　　　　　　，其中　　　　　　是催化剂。
（2）汽车尾气中含有NOx 、CO和碳氢化合物等。
①汽车尾气净化装置里装有Pd等过渡元素的催化剂，气体在催化剂表面吸附与解吸作用的机理如图所示。

尾气净化装置中发生的总反应化学方程式为　　　　　　　　　　　　　。
②NOx和碳氢化合物在阳光照射下发生光化学反应产生二次污染物的现象，称为“光化学烟雾”。有学者对某城市一天中光化学烟雾的变化情况进行测定，实验结果如图所示。由图象可知，二次污染物有　　　　　　等，醛和O3的峰值出现在14：00左右的主要原因是　　　　　　。

③测定汽车尾气中NOx的方法之一是用3％的H2O2溶液吸收尾气中的NOx生成HNO3，再用NaOH标准溶液滴定HNO3。若要测定标准状况下尾气中NOx的体积分数，所需的数据有　　　　　（选填序号）。
A．所测尾气的总体积
B．两种氮氧化物的体积比
C．NaOH标准溶液的物质的量浓度
D．所消耗NaOH标准溶液的体积
E．从滴定开始到指示剂变色所需的时间
（3）硝酸工业尾气中的NOx可用纯碱溶液吸收，有关的化学反应为：

现用0．5 L 2 mol·L－1的纯碱溶液恰好吸收一定量硝酸工业尾气中的NOx，吸收液质量增加44 g（设CO2全部排出）。则NO2和NO的体积比为　　　　　　。
【解析】 （2）③因NO，转化为HNO3后再用NaOH标准溶液滴定，由N元素守恒知n（NOx）=n（HNO3），所以要测尾气中NOx的体积分数，需要所测尾气的总体积、滴定消耗NaOH标准溶液的体积及其物质的量浓度。（3）结合反应方程式知吸收NOx的物质的量为2 mol（形成的钠盐中Na～N），同时产生1 mol CO2，由质量变化可推知2 mol NOx的质量为88 g，故可求出尾气中NO2与NO的体积比为7：1。
【答案】（除标明外，每空2分）（1）2O3＝3O2（1分） NO（1分）
（2）①
②醛与O3 此时日光照射较强，光化学反应速率较快　③ACD
（3）7：l
【例11】 （10分）过度排放CO2会造成“温室效应”，科学家正在研究如何将CO2转化为可以利用的资源，其中一种方案就是将CO2转化为可再生燃料甲醇（CH3OH）。其化学方程式为：

请填空：
（1）写出上述反应的平衡常数表达式K=　　　　　　　　。
（2）在容积为2 L的密闭容器中，用一定量二氧化碳与一定量氢气在一定条件下合成甲醇，实验结果如图所示。下列说法正确的是（填序号） 　　　　。

A．在300℃，从反应开始到平衡，甲醇的平均反应速率
B．反应体系从300 ℃升温到500℃，平衡常数K 变大
C．该反应的正反应为放热反应
D．处于C点的反应体系从300℃升温到500℃ n（H2）／n（CH3OH）增大
（3）25℃、1．01×105Pa时16 g液态甲醇完全燃烧，当恢复至原状态时，放出362．9 kJ热量，此反应的热化学方程式为　　　　　　　　　　　　　　　。

（4）选用合适的合金为电极，以氢氧化钠、甲醇、水、氧气为原料，可以制成一种以甲醇为原料的燃料电池，此燃料电池负极应加入或通入的物质是　　　，正极的电极反应式为　　　　　　　　。
【解析】（1）略。（2）由图知升温，甲醇的物质的量减少，说明反应向左移动，正反应（生成甲醇）是放热反应；升高温度，反应进行的程度减小，则平衡常数K变小；在300℃甲醇从反应开始到平衡的平均反应速率；处于C点的体系（300℃时的平衡态）升温到500℃，平衡左移，使反应混合物中n（H2）变大，n（CH3OH）变小，故n（H2）／n（CH3OH）增大。（3）在25 ℃时，H2O为液态，16 g甲醇（0．5 mo1）燃烧放热362．9 kJ，所以甲醇燃烧的热化学方程式为：
（4）甲醇燃料电池负极应通入甲醇、NaOH、H2O（只答出燃料甲醇也可以）；正极上O2发生还原反应：O2 + 2H2O + 4e- == 4OH-。
【答案】（每空2分）（1）
（2）CD

（4）甲醇、氢氧化钠、水（答出甲醇即给2分） O2 + 2H2O + 4e- == 4OH-
【例12】 （10分）氢溴酸在医药和石化工业上有广泛用途。下图是模拟工业制备氢溴酸粗品并精制流程：
粗品
SO2 Br2
操作Ⅰ
操作Ⅱ
Na2SO3
混合②
少量Ba(OH)2
H2SO4
BaSO4
无色溶液
操作Ⅲ
混合溶液
精制的
氢溴酸
冰水
混合①

根据上述流程回答下列问题：
（1）混合①中发生反应的化学方程式为__________。
（2）混合①中使用冰水的目的是_______________。
（3）操作Ⅱ和操作Ⅲ的名称分别是_________、________。
操作Ⅲ一般适用于分离____________混合物。（选填编号）
a．固体和液体 b．固体和固体 c．互不相溶的液体 d．互溶的液体
（4）混合②中加入Na2SO3的目的是________________________________。
（5）纯净的氢溴酸应为无色液体，但实际工业生产中制得的氢溴酸（工业氢溴酸）带有淡淡的黄色。于是甲乙两同学设计了简单实验加以探究：
甲同学假设工业氢溴酸呈淡黄色是因为含Fe3＋，则用于证明该假设所用的试剂为_____________，若假设成立可观察到的现象为__________________。
乙同学假设工业氢溴酸呈淡黄色是因为_______，其用于证明该假设所用的试剂为_____________。
答案．（10分）
（1）SO2＋Br2＋2H2O== 2HBr＋H2SO4。(1分）
（2）降低体系温度，防止溴蒸发，使反应完全。(1分）
（3）过滤、(1分）蒸馏(1分） d (1分）
（4）除去粗品中未反应完的溴。(1分）
（5）KSCN溶液，(1分）溶液变成血红色。(1分) 含有Br2，(1分）CCl4。(1分）
【例13】 （8分）烟气的脱硫（除SO2）技术和脱硝（除NOx）技术都是环境科学研究的热点。
（1）选择性催化还原法的脱硝原理为：[来源:学。科。网]
6NOx＋4x NH3 (3＋2x)N2＋6xH2O
①上述反应中每转移3mol电子，生成标准状况下N2的体积为________L。
②已知：2H2(g)＋O2(g) ＝2H2O (g) ΔH＝-483.6 kJ·mol-1
N2(g)＋3H2(g)＝2NH3(g) ΔH＝-92.4 kJ·mol-1
N2(g)＋O2(g)＝2NO(g) ΔH＝-180.5kJ·mol-1
则反应6NO(g)＋4NH3(g)＝5N2(g)＋6H2O(g)的ΔH＝__________。
（2）目前，科学家正在研究一种以乙烯作为还原剂的脱硝（NO）原理，其脱硝机理示意图如下图1，脱硝率与温度、负载率（分子筛中催化剂的质量分数）的关系如图2所示。
200℃ 300℃ 400℃ 500℃ 600℃
脱硝率／%
100
80
60
40
20
0
a
b
c
d
负载率
a 0.5%
b 3.0%
c 5.0%
d 8.0%
Cu＋
O2
Cu＋(O2)
Cu＋(NO2)
C2H4
H2O、CO2、N2
NO

图1 图2
①出该脱硝原理总反应的化学方程式：____________。
②为达到最佳脱硝效果，应采取的条件是____________。
答案．（共8分）
⑴① （2分） ②－724.5kJ·mol－1 （2分）
⑵①6NO＋3O2＋2C2H4催化剂

3N2＋4CO2＋4H2O （2分）
②约为350℃、负载率3.0 %（2分）
【例14】 （10分）铝是一种重要金属：
（1）生产中曾用铝热反应焊接钢轨，则铝与氧化铁发生反应的化学方程式为：　　　 　　
（2）工业上用铝土矿（主要成分为A12O3，还有少量的Fe2O3 ,SiO2等杂质）提取氧化铝作冶炼铝的原料，提取的操作过程如下：

①I和II步骤中分离溶液和沉淀的操作是；                    ；
②沉淀M中除含有泥沙外，一定还含有              ，固体N是             ；
③滤液X中，含铝元素的溶质的化学式为                  ，它属于      （填“酸”、“碱”或“盐”）类物质；
④实验室里常往AlCl3溶液中加入              （填“氨水”或“NaOH溶液”）来制取
A1（OH）3。其反应的离子方程式为：___________________________________________。
答案．（10分）（1）：2 Al +Fe2O3 Al2O3+2Fe　　　　　　
（2）：①过滤 ②Fe2O3 , Al2O3 ③NaAlO2 盐
④氨水 Al3++3NH3·H2O === Al(OH)3↓+3NH4+

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