吉林省松原市扶余县高考化学 真题集锦十三 化学与技术

吉林省松原市扶余县高考化学真题集锦十三：化学与技术
1．(2013·高考新课标全国卷Ⅰ)[化学——选修2：化学与技术]草酸(乙二酸)可作还原剂和沉淀剂，用于金属除锈、织物漂白和稀土生产。

一种制备草酸(含2个结晶水)的工艺流程如下：
回答下列问题：
(1) CO 和NaOH 在一定条件下合成甲酸钠、甲酸钠加热脱氢的化学反应方程式分别为__________________、__________________________。

(2)该制备工艺中有两次过滤操作，过滤操作①的滤液是________，滤渣是________；过滤操作②的滤液是______和________，滤渣是________。

(3)工艺过程中③和④的目的是
________________________________________________________________________。

(4)有人建议甲酸钠脱氢后直接用硫酸酸化制备草酸。

该方案的缺点是产品不纯，其中含有的杂质主要是____________。

(5)结晶水合草酸成品的纯度用高锰酸钾法测定。

称量草酸成品0.250 g 溶于水，用
0.050 0 mol·L －1的酸性KMnO 4溶液滴定，至浅粉红色不消褪，消耗KMnO 4溶液15.00 mL, 反
应的离子方程式为____________________；列式计算该成品的纯度：________________________。

解析：以工艺流程为载体分析各步转化的反应实质，反应产物判断，实验操作的目的，试剂选择的原则，滴定实验的计算应用。

(1)依据反应物和生成物组成，结合质量守恒定律，配平书写化学方程式。

CO 和NaOH
在一定条件下合成甲酸钠，反应的化学方程式为CO ＋NaOH ――→200 ℃2 MPa HCOONa ；甲酸钠加热脱氢
生成草酸钠，需要2 mol 甲酸钠去氢生成，反应的化学方程式为2HCOONa Na 2C 2O 4＋H 2↑。

(2)依据流程图分析，草酸钠钙化是加入Ca(OH)2，反应生成草酸钙沉淀和氢氧化钠，过滤①的目的是分离沉淀草酸钙和溶液氢氧化钠，滤液是NaOH 溶液，滤渣是CaC 2O 4；过滤②的目的是将过滤①得到的CaC 2O 4用H 2SO 4酸化溶解，发生反应CaC 2O 4＋H 2SO 4===CaSO 4↓＋H 2C 2O 4，
CaSO 4微溶于水，SO 2－4浓度较大，沉淀转化生成CaSO 4，过滤②得到的滤液是H 2C 2O 4溶液和过
量的H 2SO 4溶液。

(3)根据流程转化图分析可知，步骤③把得到的NaOH 溶液浓缩后循环利用制备甲酸钠；步骤④是把滤液中过量的H 2SO 4分离出来循环利用，减小污染，降低成本。

(4)甲酸钠脱氢后得到的是草酸钠，直接用硫酸酸化，发生反应Na 2C 2O 4＋H 2SO 4===Na 2SO 4＋H 2C 2O 4，溶液结晶过程中草酸晶体中会引入杂质Na 2SO 4。

(5)草酸溶于水形成草酸溶液，用酸性KMnO 4溶液滴定，发生氧化还原反应，草酸被氧
化为CO 2，KMnO 4被还原为Mn 2＋，依据电子守恒、电荷守恒、原子守恒配平反应的离子方程式
为5C 2O 2－4＋2MnO －4＋16H ＋===2Mn 2＋＋8H 2O ＋10CO 2↑，依据反应的定量关系：
5H 2C 2O 4 ～ 2MnO －4
5 2
n (H 2C 2O 4) 0.015 L×0.050 0 mol·L －1
n (H 2C 2O 4)＝5×0.015 L×0.050 0 mol·L －12
成品的纯度＝
0.015×0.050 0 mol·L －1×52×126 g·mol －10.250 g
×100%＝94.5%。

答案：(1)CO ＋NaOH ――→200 ℃2 MPa
HCOONa 2HCOONa Na 2C 2O 4＋H 2↑
(2)NaOH 溶液 CaC 2O 4 H 2C 2O 4溶液 H 2SO 4溶液 CaSO 4
(3)分别循环利用氢氧化钠和硫酸(降低成本)，减小污染
(4)Na 2SO 4
(5)5C 2O 2－4＋2MnO －4＋16H ＋===2Mn 2＋＋8H 2O ＋10CO 2↑
15.00 mL×0.050 0 mol·L －1×52×126 g·mol －11 000 mL·L －1×0.250 g
×100%＝94.5% 2．(2013·高考山东卷) [化学——化学与技术]废旧硬质合金刀具中含碳化钨(WC)、金属钴(Co)及少量杂质铁，利用电解法可回收WC 和Co 。

工艺流程简图如下：
(1)电解时废旧刀具做阳极，不锈钢做阴极，HCl 溶液为电解液。

阴极主要的电极反应式为________________________________________________________________________。

(2)净化步骤所得滤饼的主要成分是________。

回收的洗涤液代替水配制电解液，目的是回收利用其中的________。

(3)溶液Ⅰ的主要成分是________。

洗涤CoC 2O 4不充分对最终产品纯度并无明显影响，但焙烧时会造成环境污染，原因是________________。

(4)将Co 2O 3还原成Co 粉的化学反应方程式为____________________________。

解析：(1)HCl 溶液为电解液，阴极上溶液中阳离子H ＋发生还原反应，电极反应式为2H
＋＋2e －―→H 2。

(2)废旧刀具电解时，得到WC 固体，阳极上Fe 、Co 发生氧化反应，生成Fe 2＋、Co 2＋，
进入电解液。

电解液中加入H 2O 2可将Fe 2＋氧化成Fe 3＋，通入NH 3后析出Fe(OH)3沉淀，过滤
所得滤饼的主要成分为Fe(OH)3。

滤饼洗涤液中含有Co 2＋，回收洗涤液的目的是回收利用Co 2＋(或Co)。

(3)加入(NH 4)2C 2O 4溶液后发生反应：CoCl 2＋(NH 4)2C 2O 4===CoC 2O 4↓＋2NH 4Cl ，溶液Ⅰ中主要含有NH 4Cl ，若CoC 2O 4洗涤不充分，加热过程中，NH 4Cl 发生分解产生NH 3和HCl 气体。

(4)H 2与Co 2O 3发生氧化还原反应，生成Co 和H 2O ，反应的化学方程式为3H 2＋Co 2O 3===2Co ＋3H 2O 。

答案：(1)2H ＋＋2e －―→H 2 (2)Fe(OH)3 Co 2＋(或Co) (3)NH 4Cl 焙烧时NH 4Cl 分解产
生NH 3和HCl (4)3H 2＋Co 2O 3===2Co ＋3H 2O
3．(2013·高考浙江自选模块)[化学与技术]电石浆是氯碱工业中的一种废弃物，其大致组成如下表所示：
用电石浆可生产无水CaCl2，某化工厂设计了以下工艺流程：
已知氯化钙晶体的化学式是CaCl2·6H2O；H2S是一种酸性气体，且具有还原性。

(1)反应器中加入的酸应选用____①____。

(2)脱色槽中应加入的物质X是____②____；设备A的作用是____③____；设备B的名称为____④____；设备C的作用是____⑤____。

(3)为了满足环保要求，需将废气H2S通入吸收池，下列物质中最适合作为吸收剂的是____⑥____。

A．水B．浓硫酸C．石灰乳D．硝酸
(4)将设备B中产生的母液重新引入反应器的目的是____⑦____。

解析：分析电石浆中所含成分的性质，结合工艺流程图进行分析、解决问题。

(1)该工艺的目的是用电石浆生产无水CaCl2，为防止引入杂质阴离子，可向电石浆中加入盐酸，溶解其中的CaO、Al2O3、Fe2O3、MgO、CaS等物质。

(2)沉降池中加入石灰乳，可将Al3＋、Fe3＋、Mg2＋沉淀。

脱色槽的作用是对过滤器中所得滤液进行脱色，可选用吸附性能较强的活性炭。

滤液在设备A中进行蒸发浓缩，在结晶池中降温结晶，然后在设备B中进行过滤，得到氯化钙晶体，最后在设备C中脱水干燥，得到无水CaCl2。

(3)H2S气体在水中的溶解度不大，与浓硫酸反应易产生污染性气体SO2，与硝酸反应易产生污染性气体NO2或NO，这些物质都不能作为H2S的吸收剂。

H2S气体被石灰乳吸收，且石灰乳的价格较低。

(4)设备B中的母液含有CaCl2等物质，对母液进行回收利用，可以提高经济效益，同时降低废弃物的排放量，有助于保护环境。

答案：(1)①盐酸(2)②活性炭③蒸发浓缩④达滤器⑤脱水干燥(3)⑥C(4)⑦对母液回收利用，降低废弃物排放量，提高经济效益。