高考化学热点专练7 以“工艺流程”为背景的综合实验题(解析版)

热点7 以“工艺流程”为背景的综合实验题

【命题规律】

化学工艺生产主要解决的问题，归纳起来主要有六个方面：一是解决将原料转化为产品的生产原理；二是除去杂质并分离、提纯产品；三是提高产量与产率；四是减少污染，考虑“绿色化学”生产；五是原料的选择既要考虑来源丰富，还要考虑成本问题；六是生产设备简单，生产工艺简便、可行等。本专题的考查点主要是利用元素化合物知识结合化学实验和无机化工流程分析图进行分析，考查的面比较广，而且考查频率较高；题型以填空题为主，难度中等偏上。考查的核心素养以宏观辨识与微观探析为主。

【备考建议】

2020年高考备考的重点除了必须要掌握物质的性质和物质之间相互作用的基本知识及分离、提纯物质的基本技能外，还要掌握分析化工流程题的方法。

【限时检测】（建议用时：45分钟）

1.（2019·安徽省六安市第一中学高考模拟）利用废蚀刻液(含FeCl2、CuCl2及FeCl3)制备碱性蚀刻液

[Cu(NH3)4Cl2溶液和FeCl3•6H2O的主要步骤：用H2O2氧化废蚀刻液，制备氨气，制备碱性蚀刻液

[CuCl2+4NH3=Cu(NH3)4Cl2]、固液分离，用盐酸溶解沉淀并制备FeCl3•6H2O。下列有关实验说法正确的是（）

A. 用H2O2氧化废蚀刻液的离子方程式为：2H++2Fe2++H2O2=2Fe3++2H2O

B. 用装置甲可以制备Cu(NH3)4Cl2并沉铁

C. 用装置乙可以分离Cu(NH3)4Cl2溶液和Fe(OH)3

D. 用装置丁由FeCl3溶液制备FeCl3•6H2O需要经蒸发浓缩、冷却结晶、过滤洗涤等步骤

【答案】A

【分析】用H2O2氧化废蚀刻液，使亚铁离子生成铁离子，用甲装置制备氨气，生成的氨气通入乙装置，制备碱性蚀刻液[CuCl2+4NH3=Cu(NH3)4Cl2]，用丙装置过滤分离，用盐酸溶解氢氧化铁沉淀，将溶液在蒸发皿

中进行蒸发，且应通入氯化氢防止铁离子水解，以达到制备FeCl3·6H2O的目的，以此解答该题。

【详解】A.H2O2具有强的氧化性，可用H2O2氧化废蚀刻液中的Fe2+，反应的离子方程式为：2H++2Fe2++H2O2=2Fe3++2H2O，A正确；

B.氨气易溶于水，注意防止倒吸，所以要选用乙装置，氨气与溶液反应生成Cu (NH3)4Cl2和氢氧化铁，B错误；

C.用装置丙可以分离可溶性Cu(NH3)4Cl2溶液和难溶性的固态Fe(OH)3，C错误；

D.由FeCl3溶液制备FeCl3•6H2O需要在蒸发皿中蒸干，不能再烧杯中进行，D错误。

2.（2019·黑龙江省大庆一中高考模拟）钴元素由于其良好的物理化学性质，被广泛应用于生产生活中。从含钴废料(含CoO、Co2O3、单质Al、Li等)中制取粗CoCl2·6H2O的流程如下所示。

请回答下列问题：

（1）步骤I中主要发生的化学反应方程式为______。

（2）已知Co2O3具有强氧化性，若步骤II中浸出剂为盐酸，造成的后果是_______。

（3）步骤Ⅲ中①的目的是除去Al3+，写出该步反应的离子方程式______。

（4）若在实验室煅烧CoCO3，所需的硅酸盐质仪器除酒精灯和玻璃棒外，还有______、______(填仪器名称)。

（5）操作①是在HCl氛围中进行的，其步骤是______、_____、过滤、洗涤、干燥。洗涤过程中可以用工业酒精代替水，其优点是_____。

（6）某同学用标准硝酸银溶液滴定未知浓度的CoCl2溶液，下列可作为指示剂的是____(填选项，忽略亚钴离子的颜色干扰)

A．KCl B．KSCN C．K2CrO4 D．K2S

已知几种物质在20℃时的颜色及K sp值如下表：

化学式AgCl AgSCN Ag2S Ag2CrO4

颜色白色浅黄色黑色红色

【答案】（1）2Al + 2NaOH +2H2O=2NaAlO2 + 3H2↑、2Li + 2H2O=2 Li OH + H2↑

（2）会产生有毒气体氯气

（3）2Al3+ + 3CO32- + 3H2O=2Al(OH)3↓ + 3CO2↑

（4）坩埚泥三角

（5）蒸发浓缩冷却结晶减少晶体的溶解损失

（6）C

【分析】含钴废料(含CoO、Co2O3、单质Al、Li)加入碱液，Al能溶于强碱溶液生成偏铝酸盐和氢气，锂能够被水溶解，过滤得到钴渣和含铝溶液；钴渣中加入浸出剂得到含有Co2+及微量Li+、Al3+溶液，向该溶液中加入20%碳酸钠溶液调节溶液的pH为4.5-5之间，然后加入NaF，过滤得到铝锂渣和滤液，滤液中加入30%碳酸钠溶液调节溶液的pH为8-8.5，得到CoCO3沉淀，煅烧碳酸钴得到CoO，CoO与盐酸反应生成CoCl2，蒸发浓缩、冷却结晶、过滤分离出CoCl2·6H2O结晶水合物，据此分析解答。

【详解】（1）步骤I中Al能溶于强碱溶液生成偏铝酸盐和氢气，锂能够被水溶解，发生的主要化学反应方程式有2Al + 2NaOH +2H2O=2NaAlO2 + 3H2↑、2Li + 2H2O=2 Li OH + H2↑，故答案为：2Al + 2NaOH +2H2O=2NaAlO2 + 3H2↑、2Li + 2H2O=2 Li OH + H2↑；

（2）Co2O3具有强氧化性，若步骤II中浸出剂为盐酸，盐酸中的氯元素可能被氧化生成氯气，污染环境，故答案为：会产生有毒气体氯气(或生成氯气，污染环境)；

（3）步骤Ⅲ中①的目的是除去Al3+，与加入的碳酸钠能够发生双水解反应，反应的离子方程式为2Al3+ + 3CO32- + 3H2O=2Al(OH)3↓ + 3CO2↑，故答案为：2Al3+ + 3CO32- + 3H2O=2Al(OH)3↓ + 3CO2↑；

（4）实验室煅烧CoCO3需要在坩埚中进行，所需的硅酸盐质仪器除酒精灯和玻璃棒外，还有坩埚、泥三角，故答案为：坩埚；泥三角；

（5）CoCl2能够水解，生成的氯化氢容易挥发，因此操作①是需要在HCl氛围中进行，从CoCl2溶液中获得CoCl2·6H2O晶体，需要经过蒸发浓缩、冷却结晶、过滤、洗涤、干燥。洗涤过程中可以用工业酒精代替水，减少晶体的溶解损失，且酒精更加容易挥发，便于晶体干燥，故答案为：蒸发浓缩、冷却结晶；减少晶体的溶解损失；

（6）某同学用标准硝酸银溶液滴定未知浓度的CoCl2溶液，根据几种物质在20℃时的颜色及K sp值，滴定过程中需要有明显的现象，应该选用K2CrO4为指示剂，故答案为：C。

3．（2020·广东惠州市高三第三次调研）KMnO4在实验室、生活、科学研究、工业生产中有广泛的应用。已