2017年高考化学备考优生百日闯关系列专题09工艺流程题含解析

专题09 工艺流程题

1．【2016年高考四川卷】 资源的高效利用对保护环境、促进经济持续健康发展具有重要作用。磷尾矿主要含Ca 5(PO4) 3F 和CaCO 3·MgCO3 。某研究小组提出了磷尾矿综合利用的研究方案，制备具有重要工业用途的CaCO 3、Mg(OH)2、P 4和H 2，其简化流程如下：

已知：①Ca 5(PO4) 3F 在950℃不分解；

②4Ca 5(PO4) 3F+18SiO2+30C

请回答下列问题：

（1）950℃煅烧磷尾矿生成气体的主要成分是___________。

（2）实验室过滤所需的玻璃仪器是_____________。

（3）NH 4NO 3溶液能从磷矿I 中浸取出Ca 的原因是__________。

（4）在浸取液II 中通入NH 3，发生反应的化学方程式是____________。

（5）工业上常用磷精矿Ca 5(PO4) 3F]和硫酸反应制备磷酸。已知25℃，101kPa 时： CaO(s)+H2SO 4(l)=CaSO4(s)+H2O(l) △H=-271kJ/mol

5 CaO(s)+H3PO 4(l)+HF(g)= Ca5(PO4) 3F (s)+5H2O(l) △H=-937kJ/mol

则Ca 5(PO4) 3F 和硫酸反应生成磷酸的热化学方程式是_________________。

（6）在一定条件下CO(g)+H2O(g) CO 2(g)+H2(g)，当CO 与H 2O(g)的起始物质的量之比2+2CaF 2+30CO+18CaSiO3+3P4 为1:5，达平衡时，CO 转化了5/6.若akg 含Ca 5(PO4) 3F （相对分子质量为504）的质量分数为10%的磷尾矿，在上述过程中有b%的Ca 5(PO4) 3F 转化为P 4，将产生的CO 与H 2O(g)按起始物质的量之比1:3混合，则相同条件下达平衡时能产生H 2________kg。

【答案】（1）CO 2 （2）漏斗、烧杯、玻璃棒。

（3）NH 4水解使溶液呈酸性，与CaO 、Ca(OH)2反应生成Ca

（4）MgSO 4+2NH3+2H2O===Mg(OH)2↓+(NH4) 2SO 4 。

（5）Ca 5(PO4) 3F (s)+ 5H 2SO 4(l)=5CaSO4(s) +H3PO 4(l)+HF(g) △H=-418kJ/mol （6） ＋2＋

2．【2016年高考新课标Ⅲ卷】以硅藻土为载体的五氧化二钒（V 2O 5）是接触法生成硫酸的催化剂。从废钒催化剂中回收V 2O 5既避免污染环境又有利于资源综合利用。废钒催化剂的主要成分为：

以下是一种废钒催化剂回收工艺路线：

回答下列问题：

（1）“酸浸”时V 2O 5转化为VO 2，反应的离子方程式为___________，同时V 2O 4转成VO 。“废渣1”的主要成分是__________________。

（2）“氧化”中欲使3 mol的VO 变为VO 2，则需要氧化剂KClO 3至少为______mol。

（3）“中和”作用之一是使钒以V 4O 12形式存在于溶液中。“废渣2”中含有_______。

（4）“离子交换”和“洗脱”可简单表示为：4ROH+ V4O 124−4−2+++2+ R4V 4O 12+4OH（以ROH 为−

强碱性阴离子交换树脂）。为了提高洗脱效率，淋洗液应该呈_____性（填“酸”“碱”“中”）。

（5）“流出液”中阳离子最多的是________。

（6）“沉钒”得到偏钒酸铵（NH 4VO 3）沉淀，写出“煅烧”中发生反应的化学方程式____________。

【答案】（1）V 2O 5＋2H =2VO2＋H 2O ；SiO 2；（2）0.5；（3）Fe(OH)3、Al(OH)3；（4）碱；（5）K ；

（6）2NH 4VO 3高温 ＋＋＋V 2O 5＋H 2O ＋2NH

3↑。

【考点定位】考查物质制备工艺流程图分析

【名师点睛】本题是工艺流程问题，涉及氧化还原反应方程式的书写、步骤的分析、氧化还原

反应的计算、元素及其化合物的性质等知识，发挥理论对实践的指导作用，将其应用于实践来解决实际问题，达到学以致用的目的。充分体现了“源于教材又不拘泥于教材”的指导思想，在一定程度上考查了学生的知识的灵活运用能力和分析问题解决问题的能力。书

写离子反应方程式，首先找出反应物和生成物，然后判断此反应是否属于氧化还原反应，最后根据原子守恒、反应前后电荷守恒配平其他；工艺流程中充分把握题目所给数据，如本题中SiO 2的质量分数在60%～65%，因此滤渣1的主要成分是SiO 2，因为SiO 2属于酸性氧化物，不与硫酸反应；氧化还原反应实质是电子的得失或偏移，即得失电子数目守恒，氧化还原反应的计算常常采用得失电子数目守恒进行计算，即氧化剂的物质的量×变价原子个数×化合价的变化值=还原剂的物质的量×变价原子个数×化合价的变化值，本题是3×1×1=n(KClO3) ×1×6，解得x=0.5mol；化学平衡原理适用于任何化学平衡，如果改变影响平衡的一个条件，化学平衡会向能够减弱这种改变的方向移动。本题难度适中。

从化学原理的角度、用化学语言作答；要抓住主要问题，针对具体问题作具体分析。具体答题要点如下：

（1）答是所问：要看清题目要求，按要求答题。如：写离子方程式还是化学方程式；写物质的名称还是化学式等方程；式中反应物、产物的分子式书写要正确；尤其是化学方程式要配平，电极反应式和化学方程式一定要书写正确；正确使用等号或可逆符号；沉淀、气体、水溶液等符号要标明。

（2）准确、规范：回答问题的要准确全面，注意语言表达的规范性，例如评价或比较实验方案时要全面考虑：反应物种类多少、是否易得、是否对环境有污染；反应产物的种类多少，对目标产物的分离和提纯是否有影响；反应条件是否苛刻；仪器、设备是否要求高；工艺流程、实验步骤的多少。

（3）注意答题的完整性：要答到对产品生产的影响这一步！

①除杂：除去„„中的„„（只写“除杂”一类是不给分的）

②干燥：除去„„气体中的水蒸气，防止„„

（4）注意归纳答题的套路：

①增大原料浸出率（离子在溶液中的含量多少）的措施：搅拌、升高温度、延长浸出时间、增大气体的流速（浓度、压强），增大气液或固液接触面积

②加热的目的：加快反应速率或促进平衡向某个方向（一般是有利于生成物生成的方向）移动

③温度不高于××℃的原因 适当加快反应速率, 但温度过高会造成（如浓硝酸）挥发//（如H 2O 2、NH 4HCO 3）分解//(如Na 2SO 3) 氧化或促进（如AlCl 3）水解等，影响产品的生成 ④从滤液中提取一般晶体（溶解度随温度升高而增大的晶体）的方法【蒸发浓缩、冷却结晶、过滤、洗涤（冰水洗、热水洗、乙醇洗）、干燥】

⑤从滤液中提取溶解度受温度影响较小或随温度升高而减小的晶体的方法（蒸发浓缩、趁热过滤 、洗涤、干燥）

⑥溶液配制、灼烧、蒸发、过滤用到的仪器

⑦控制某反应的pH 值使某些金属离子以氢氧化物的形式沉淀（调节pH 所用试剂为主要元素对应的氧化物、碳酸盐、碱，以避免引入新的杂质；pH 分离时的范围确定、范围过小的后果或过大的后果）

⑧减压蒸馏（减压蒸发）的原因：减小压强，使液体沸点降低，防止（如H 2O 2、浓硝酸、NH 4HCO 3）受热分解\挥发

⑨检验溶液中离子是否沉淀完全的方法：将溶液静置一段时间后，向上层清夜中滴入沉淀剂，若无沉淀生成，则离子沉淀完全

⑩洗涤沉淀：沿玻璃棒往漏斗中加蒸馏水至液面浸没沉淀，待水自然流下后，重复操作2-3次

⑪检验沉淀是否洗涤干净的方法：取少量最后一次的洗涤液于试管中，向其中滴入某试剂，若-----------，则沉淀洗涤干净

⑬冰水洗涤的目的：洗去晶体表面的杂质离子并降低被洗涤物质的溶解度，减少其在洗涤过程中的溶解损耗

⑭乙醇洗涤的目的：降低被洗涤物质的溶解度，减少其在洗涤过程中的溶解损耗，得到较干燥的产物

⑮蒸发、反应时的气体氛围：抑制某离子的水解，如加热蒸发AlCl 3溶液时为获得AlCl 3需在HCl 气流中进行

⑯事先煮沸溶液的原因：除去溶解在溶液中的（如氧气）防止某物质被氧化

1、选取无机化工流程的片段，结合中学化学知识设计问题，一般需要用化学反应原理解释、分析化工问题。

2、流程与实验相结合的模式，即以制备某物质的流程为载体，将中学教材中的气体制备联系起来命题。

3、考查课本中重要的化工原理。

4、结合实际生产和流程图设计问题，考查元素及化合物知识等。

可归纳为：

1．锶（Sr ）为第五周期IIA 族元素，其化合物六水氯化锶（SrCl 2·6H2O ）是实验室重要的分析

试剂，工业上常以天青石（主要成分为SrSO 4）为原料制备，生产流程如下：

（1）工业上天青石焙烧前先研磨粉碎，其目的是_________________________________________。

（2）工业上天青石隔绝空气高温焙烧，若0.5 mol SrSO4中只有S 被还原，转移了4 mol

电子。写出该反应的化学方程式：_____________________________________________。

（3）加入硫酸的目的是______________________。为了提高原料的利用率，滤液中Sr 的浓度应不高于_________ mol/L（注：此时滤液中Ba 浓度为1×10mol/L）。

（4）产品纯度检测：称取1.000 g 产品溶解于适量水中，向其中加入含AgNO 31.100×10mol 的AgNO 3溶液（溶液中除Cl 外，不含其它与Ag 反应的离子），待Cl 完全沉淀后，用含Fe

+-+-3+-22+-52+的溶液作指示剂，用0.2000 mol/L的NH 4SCN 标准溶液滴定剩余的AgNO 3，使剩余的Ag 以

AgSCN 白色沉淀的形式析出。

①滴定反应达到终点的现象是_________________________________________。

②若滴定过程用去上述浓度的NH 4SCN 溶液20.00 mL，则产品中SrCl 2·6H2O 的质量百分含量为______________（保留4位有效数字）。

（5）工业上常用电解熔融SrCl 2制锶单质。由SrCl 2·6H 2O 制取无水氯化锶的方法是____________。

【答案】增加反应物的接触面积，提高化学反应速率SrSO 4+4CSrS+4CO↑除去溶液中Ba 2+

杂质0.03加1滴NH 4SCN 溶液溶液由无色变为红色，且30 s 内不褪色93.45%加热SrCl 2·6H2O 失去结晶水至恒重（或灼烧等）

点睛：本题考查制备实验方案的设计，把握制备流程中发生的化学反应及物质分离方法为解答的关键。以天青石(主要成分为SrSO 4) 为原料制备六水氯化锶(SrCl2•6H2O) ，由流程可知，天青石和碳隔绝空气高温焙烧生成CO 、SrS ，SrS 加盐酸后溶液中除含有Sr 和Cl 外，还含有少量Ba 杂质，然后加硫酸生成硫酸钡沉淀，所以过滤后滤渣为硫酸钡，滤液中含SrSO 4、SrCl 2，最后蒸发、冷却结晶得到SrCl 2•6H2O 。

2．以炼锌厂的烟道灰（主要成分为ZnO ，另含少量Fe 2O 3、CuO 、SiO 2、MnO 等）为原料可生产草

酸锌晶体（ZnC 2O 4·2H2O ）。

2+2+-

有关氢氧化物开始沉淀和沉淀完全的pH 如下表：

请问答下列问题：

（1）滤渣A 的主要成分为________，滤渣B 的主要成分为________。

（2）除锰过程中产生MnO(OH)2沉淀的离子方程式为____________________。

（3）①除铁（部分Cu 可能被除去）时加入ZnO 控制反应液pH 的范围为________。 ②上述流程中除铁与除铜的顺序不能颠倒，否则除铁率会减小，其原因是__________。

（4）沉淀后要获得干燥纯净草酸锌晶体，需进行的操作是_____________。

（5）将草酸锌晶体加热分解可得到一种纳米材料。加热过程中固体残留率随温度的变化如下图所示，300 ℃~460 ℃范围内，发生反应的化学方程式为_______。

2+

【答案】SiO 2Fe(OH)3Mn ＋H 2O 2＋H 2O ＝ MnO(OH)2↓＋2H 3.3～5.4先加入MnS 会将Fe 还原为Fe ，

使铁元素难以除去过滤 洗涤 干燥（或烘干）ZnC 2O 4ZnO+CO↑+CO2↑

2++3+2+

方程式为：ZnC 2O 4

ZnO+CO↑+CO2↑，故答案为：ZnC 2O 4

ZnO+CO↑+CO2↑。

3．过氧化钙微溶于水，溶于酸，可作分析试剂、医用防腐剂、消毒剂。以下是一种制备过氧化

钙的实验方法。回答下列问题：

（一）碳酸钙的制备

（1）步骤①加入氨水的目的是_______。小火煮沸的作用是使沉淀颗粒长大，有利于____。 （2）右图是某学生的过滤操作示意图，其操作不规范的是______（填标号）。

a ． 漏斗末端颈尖未紧靠烧杯壁 b ．玻璃棒用作引流

c ．将滤纸湿润，使其紧贴漏斗壁 d ．滤纸边缘高出漏斗

e ．用玻璃棒在漏斗中轻轻搅动以加快过滤速度 (二) 过氧化钙的制备

稀盐酸、煮沸、过滤氨水和双氧水

→ 白色晶体 CaCO 3−−−−−−→滤液−−−−−→ −−−②冰浴③

过滤

（3）步骤②的具体操作为逐滴加入稀盐酸，至溶液中尚存有少量固体，此时溶液呈____性（填“酸”、“碱”或“中”。将溶液煮沸，趁热过滤。将溶液煮沸的作用是___________。 （4）步骤③中反应的化学方程式为________，该反应需要在冰浴下进行，原因是_________。 （5）将过滤得到的白色结晶依次使用蒸馏水、乙醇洗涤，使用乙醇洗涤的目的是_______。 （6）制备过氧化钙的另一种方法是：将石灰石煅烧后，直接加入双氧水反应，过滤后可得到过氧化钙产品。该工艺方法的优点是______，产品的缺点是_______。

【答案】（1）调节溶液pH 使Fe(OH)3沉淀；过滤分离；（2）ade ；（3）酸；除去溶液中溶解的CO 2；

（4）CaCl 2＋2NH 3·H2O ＋H 2O 2=CaO2↓＋2NH 4Cl ＋2H 2O ；温度过高时过氧化氢分解；（5）去除结晶表面水分；（6）工艺简单、操作简单；纯度较低。

【考点定位】考查物质制备实验设计

4．工业上“中温焙烧——钠化氧化法”回收电镀污泥中的铬已获技术上的突破。其工艺流程如

下：

【查阅资料】

①电镀污泥中含有Cr(OH)3、Al 203、ZnO 、CuO 、NiO 等物质；水浸后溶液中含有Na 2CrO 4、NaAlO 2、Na 2ZnO 2等物质；

②Na 2CrO 4转化成Na 2Cr 2O 7离子反应方程式为：2 CrO4+2H=Cr2O 7+H2O ；③Na 2SO 4、Na 2Cr 2O 7、Na 2CrO 4在不同温度下的溶解度如下表：

2-+

2-

请回答：

（1）操作①的名称是_____, “水浸”后的溶液呈_______性；

（2）“焙烧氧化”过程中Cr(OH)3转化成Na 2CrO 4的化学方程式为___________； （3）滤渣II 的主要成分有Zn(OH)2和X ，生成X 的离子反应方程式__________； （4）“酸化浓缩”时，需继续加入H 2SO 4，然后_____、结晶、过滤。继续加入H 2SO 4目的是__________；

（5）以铬酸钠为原料，电化学法制备重铬酸钠的实验装置如右图所示

。

①阴极发生的电极反应式为：_____________；

②若测定阳极液中Na 与Cr 的物质的量之比值为d ，则此时铬酸钠的转化率为___________。 【答案】过滤碱4Cr(OH)3+ 4 Na2CO 3+ 3O2

发浓缩促使反应2CrO 4+2H2H +2e=H2↑)2

-d

+

-2-+

2-

4Na 2CrO 4+4CO2+6H2OAlO 2+H+ H2O

-

–+

Al(OH)3↓蒸

-

Cr 2O 7+H2O 平衡向正方向移动2H 2O+2e=2OH+H2↑(或

点睛：电解过程中钠离子通过阳离子交换膜进入阴极室，所以右侧阳极室中钠离子减少。 5．铬是一种具有战略意义的金属，它具有多种价态，单质铬熔点为1857 ℃。

（1）工业上以铬铁矿主要成分是Fe(CrO2) 2］为原料冶炼铬的流程如图所示：

①Fe(CrO2) 2中各元素化合价均为整数，则铬为_______价。 ②高温氧化时反应的化学方程式为_____________________。

③操作a 由两种均发生了化学反应的过程构成的，其内容分别是_______________、铝热反应。

（2）Cr(OH)3是两性氢氧化物，请写出其分别与NaOH 、稀硫酸反应时生成的两种盐的化学式_______。

（3）铬元素能形成含氧酸及含氧酸盐，若测得初始浓度为1 mol·L的铬酸(H2CrO 4) 溶液中各种含铬元素的微粒浓度分别为：c

(mol·L、c

(

−1

−1

−1

)=0.0005 mol·L、c

(

−

−1

)=0.1035

+

)=a mol ·L、则a =______，KHCrO 4溶液中c (OH)______c (H) （填

“>”、“<”或“=”）。

（4）水中的铬元素对水质及环境均有严重的损害作用，必须进行无害化处理。 ①处理含有

的污水方法通常为：用铁作电极电解污水，

被阳极区生成的离子

还原成为Cr ，生成的Cr 与阴极区生成的OH 结合生成Cr(OH)3沉淀除去。则阴极上的电极反应式为_______，若要处理含10 mol

的污水，则至少需要消耗的铁为_______g。

的污水中加入适量的硫酸及硫酸

3+3+−

②转化为重要产品磁性铁铬氧体(Crx Fe y O z ) ：先向含

2+

亚铁，待充分反应后再通入适量空气（氧化部分Fe ）并加入NaOH ，就可以使铬、铁元素

全部转化为磁性铁铬氧体。写出

在酸性条件下被Fe 还原为Cr 的离子方程式：

（不考虑其它含铬微粒）的污水时恰好消耗

3+

2+

3+

___________________，若处理含1 mol

2+

10 mol FeSO 4，则当铁铬氧体中n (Fe)∶n (Fe)=3∶2时，铁铬氧体的化学式为__________。 【答案】+34Fe(CrO2) 2+7O2+8Na2CO 3＝2Fe 2O 3+8Na2CrO 4+8CO2灼烧使 Cr(OH)3分解NaCrO 2、

Cr 2(SO4) 30.448<2H2O+2e＝2OH +H2 ↑（或者2H +2e＝H 2↑） 3360 3Fe+

2+

−

−

+

−

+8H＝3Fe +Cr+4H2OCr 2Fe 20O 27

+3+3+

6．MnO 2是一种重要的无机功能材料，粗MnO 2的提纯是工业生产的重要环节．某研究性学习小组

设计了将粗MnO 2（含有较多的MnO 和MnCO 3）样品转化为纯MnO 2实验，其流程如下

（1）第①步加稀H 2SO 4时，粗MnO 2样品中的_____________（写化学式）转化为可溶性物质．

（2）第②步反应的离子方程式：_______________________

（3）流程中得到MnO 2固体操作必需的玻璃仪器有玻璃棒、烧杯、_______________。 （4）已知第③步蒸发得到的固体中有NaClO 3和NaOH ，则一定还有含有_________（写化学式）．其中用到Cl 2的实验室制法的反应离子方程式：_______________________。 （5）若粗MnO 2样品的质量为50.76g ，第①步反应后，经过滤得到34.8g MnO 2，并收集到0.896LCO 2（标准状况下），则在第②步反应中至少需要____________ g NaClO 3．M (NaClO3)=106.5]

（6）第①步酸溶产生的CO 2与NH 3反应可合成化肥尿素化学式为CO(NH2) 2]。己知： ①2NH3(g)＋CO 2(g)=NH2CO 2NH 4(s); ΔH=－159.5kJ·mol ②NH2CO 2NH 4(s)=CONH2) 2(s)＋H 2O(g); ΔH=＋116.5kJ·mol ③H2O(l)=H2O(g) ΔH=＋44.0kJ·mol

写出CO 2与NH 3合成尿素和液态水的热化学反应方程式______________。 【答案】MnO 、MnCO 32ClO 3+4H2O+5Mn=5MnO2↓+Cl2↑+8H漏斗

NaCl4H + MnO 2+2Cl

–87.0kJ·mol

－1

+

--2+

+

－1

－1－1

Cl2↑+Mn+2H2O8.522NH 3(g)+CO2(g)=CO(NH2) 2(s)+H2O(l)ΔH ＝

2+