高考化学一轮复习专题突破训练化学工艺流程试题的突破方略

专题突破训练(一) 化学工艺流程试题的突破方略1．(2016·全国Ⅲ卷，T 26节选)过氧化钙微溶于水，溶于酸，可用作分析试剂、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：过氧化钙的制备CaCO 3――――――――――→稀盐酸、煮沸、过滤①滤液――――――→氨水和双氧水冰浴②过滤,白色结晶 (1)步骤①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________________。

(2)步骤②中反应的化学方程式为____________________________________ ________________________________________________________________， 该反应需要在冰浴下进行，原因是__________________________________。

(3)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______________________________________________________________。

(4)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________。

【解析】 (1)步骤①中逐滴加入稀盐酸，至溶液中尚存有少量固体，该固体为CaCO 3，溶液中含有CaCl 2，由于溶解了生成的CO 2，溶液呈弱酸性。

将溶液煮沸，可排出溶解的CO 2，防止与后续加入的氨水及生成的CaO 2反应。

(2)滤液中含有CaCl 2，加入氨水和双氧水在冰浴条件下反应，经过滤得到白色晶体(CaO 2)，结合元素守恒推知步骤②中反应还生成NH 4Cl 和H 2O ，化学方程式为CaCl 2＋2NH 3·H 2O ＋H 2O 2＋6H 2O===CaO 2·8H 2O↓＋2NH 4Cl 或CaCl 2＋2NH 3·H 2O ＋H 2O 2===CaO 2↓＋2NH 4Cl ＋2H 2O 。

H 2O 2不稳定，受热易分解生成H 2O 和O 2，故该反应在冰浴条件下进行，其目的是防止H 2O 2受热分解。

(3)过氧化钙微溶于水，能溶于酸，白色结晶(CaO 2)可依次使用蒸馏水、乙醇洗涤，使用乙醇洗涤的目的是去除结晶表面水分。

(4)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。

与第一种方法相比，其优点是工艺简单、操作方便；产品的缺点是纯度较低。

【答案】 (1)酸 除去溶液中的CO 2 (2)CaCl 2＋2NH 3·H 2O ＋H 2O 2＋6H 2O===CaO 2·8H 2O↓＋2NH 4Cl 或CaCl 2＋2NH 3·H 2O ＋H 2O 2===CaO 2↓＋2NH 4Cl ＋2H 2O 温度过高时双氧水易分解(3)去除结晶表面水分 (4)工艺简单、操作方便 纯度较低2．(2018·长郡中学学生选拔考试)某工厂对工业污泥中的铬元素回收与再利用的工艺如图(已知硫酸浸取液中的金属离子主要是Cr 3＋，其次是少量的Fe 2＋、Fe 3＋、Al 3＋、Ca 2＋、Mg 2＋)：部分阳离子常温下以氢氧化物形式沉淀时溶液的pH如表所示：阳离子Fe3＋Fe2＋Mg2＋Al3＋Cr3＋开始沉淀时的pH1.9 7 ———沉淀完全时的pH3.2 9 11.1 8 9(>9溶解)－3－1配制时需要量取98%的浓硫酸的体积为____________mL(保留小数点后一位小数)，所用的玻璃仪器除烧杯、玻璃棒、量筒外，还需____________。

(2)过滤操作时，需要对沉淀进行洗涤，洗涤沉淀的方法是__________________________________________________________________________________。

(3)加入H2O2的作用一方面是氧化＋3价Cr使之转变成＋6价Cr(CrO2－4或Cr2O2－7)，以便于与杂质离子分离；另一方面是________________________。

(用离子方程式表示)(4)调节溶液的pH＝8除去的杂质离子是________。

(5)钠离子交换树脂的原理为M n＋＋n NaR―→MR n＋n Na＋，被交换的杂质离子是________。

(6)通SO2气体时，还原过程发生以下反应(填写缺项物质并配平)：______Na2Cr2O7＋________SO2＋________________===________Cr(OH)(H2O)5SO4＋________Na2SO4。

【解析】(1)由于实验室中没有200 mL的容量瓶，故配制200 mL4.8 mol·L－1的硫酸溶液时需要用250 mL的容量瓶，根据题中数据可求出浓硫酸的物质的量浓度为1 000×1.84×98%98mol·L－1＝18.4 mol·L－1，设配制该硫酸溶液时需要量取的浓硫酸的体积为V，则18.4 mol·L－1×V＝4.8 mol·L－1×250 mL，解得V≈65.2 mL。

(3)加入H2O2不仅能氧化Cr3＋，还能将Fe2＋氧化成Fe3＋：2Fe2＋＋H2O2＋2H＋===2Fe3＋＋2H2O。

(4)根据表格中数据可知当调节溶液的pH＝8时，Al3＋和Fe3＋均完全转化成沉淀除去。

(5)根据硫酸浸取液中含有Cr3＋、Fe2＋、Fe3＋、Al3＋、Ca2＋、Mg2＋及题给流程图可知，被交换的杂质离子应为Ca2＋和Mg2＋。

(6)根据得失电子守恒和原子守恒可配平该反应的化学方程式。

【答案】(1)65.2 250 mL容量瓶、胶头滴管(2)沿玻璃棒向漏斗中注入蒸馏水，至刚好浸没沉淀物，等蒸馏水自然流尽后，再重复操作2～3次(3)2Fe2＋＋H2O2＋2H＋===2Fe3＋＋2H2O(4)Fe3＋、Al3＋(5)Ca2＋、Mg2＋(6)1 3 11 H2O 2 13．氧化锌为白色粉末，可用于湿疹、癣等皮肤病的治疗。

纯化工业级氧化锌[含有Fe2＋、Mn2＋、Ni2＋等杂质]的流程如下：提示：在本实验条件下，Ni2＋不能被氧化；高锰酸钾的还原产物是MnO2。

回答下列问题：(1)反应②中除掉的杂质离子是____________，发生反应的离子方程式为_________________________________________________________________；在加高锰酸钾溶液前，若pH较低，对除杂的影响是_______________________________________________________________________________________。

(2)反应③的反应类型为________，过滤得到的滤渣中，除了过量的锌外还有________。

(3)反应④形成的沉淀要用水洗，检验沉淀是否洗涤干净的方法是___________________________________________________________________________________________________________________________________。

(4)反应④中产物的成分可能是ZnCO3·x Zn(OH)2。

取干燥后的滤饼11.2 g，煅烧后可得到产品8.1 g，则x等于________。

【解析】从分析整个流程图入手，明确每步发生的反应，从而解决相关问题。

(1)在反应②中，通过调节溶液的pH，高锰酸钾能将溶液中的Fe2＋氧化为Fe3＋，将Mn2＋氧化为MnO2而除去；若开始溶液的pH过低，Fe2＋、Mn2＋将很难生成沉淀而除去。

(2)第一次过滤后的滤液中含有的阳离子有Zn2＋、Ni2＋、H＋等，加入锌后可将Ni置换出来，故滤渣中还含有金属镍。

(3)反应④生成的沉淀为ZnCO3，同时生成Na2SO4，若沉淀未洗涤干净，洗涤液中应含有SO2－4和Na＋，故只要对洗涤液中是否含有SO2－4进行检验即可。

(4)煅烧过程中ZnCO3、Zn(OH)2均发生分解反应生成ZnO，根据关系式ZnCO3·x Zn(OH)2～(x ＋1)ZnO ，可得125＋99x 81x ＋1＝11.2 g 8.1 g，故x ＝1。

【答案】 (1)Fe 2＋和Mn 2＋ MnO －4＋3Fe 2＋＋7H 2O===3Fe(OH)3↓＋MnO 2↓＋5H ＋，2MnO －4＋3Mn 2＋＋2H 2O===5MnO 2↓＋4H ＋ 铁离子和锰离子不能生成沉淀，从而无法除去铁和锰杂质(2)置换反应 镍(3)取少量水洗液于试管中，滴入1～2滴稀硝酸，再滴入硝酸钡溶液，若无白色沉淀生成，则说明沉淀已经洗涤干净 (4)14．合成氨是将空气变成“面包”的反应。

某合成氨厂为了综合利用另一生产过程中的副产品CaSO 4，设计了以下制备(NH 4)2SO 4的工艺流程：(1)煤的气化是生产合成氨原料气的重要方法，若a g 焦炭与足量水蒸气反应，放出Q kJ 的热量，则该反应的热化学方程式为________________________。

(2)合成氨反应为N 2(g)＋3H 2(g) 2NH 3(g) ΔH <0。

在实际生产中，为了提高氢气的转化率而采取的措施是________(填序号)。

A ．降低温度B ．升高温度C ．增大压强D ．减小压强E ．及时移出氨(3)沉淀池中生成了碳酸钙，该反应能够发生的原因是____________________________________________________________________________________。

(4)提纯滤液以获得(NH 4)2SO 4晶体，必要的操作步骤是________(填序号)。

A ．萃取B ．蒸发浓缩C ．冷却结晶D ．蒸馏(5)该生产过程中可以循环使用的物质X 是________(填化学式)。

【解析】 (1)a g 焦炭与足量水蒸气反应，放出Q kJ 的热量，则12 g 焦炭完全反应放出的热量是12Q akJ 。

(2)提高氢气的转化率即要使平衡正向移动，该反应是气体体积减小的放热反应，则增大压强可以提高氢气的转化率，移去生成物也可以，但不能降低温度，因为实际生产中要考虑催化剂的催化效果。