高考化学一轮复习专题突破训练二化学工艺流程试题的突破方略鲁科版

专题突破训练(二) 化学工艺流程试题的突破方略1．(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．(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：液，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 mL 4.8 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%mol·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98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)2Fe 2＋＋H 2O 2＋2H ＋===2Fe 3＋＋2H 2O(4)Fe 3＋、Al 3＋(5)Ca 2＋、Mg 2＋(6)1 3 11 H 2O 2 13．(全国Ⅱ卷)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Fe 2＋、Mn 2＋、Ni 2＋等杂质]的流程如下：工业ZnO ――→稀硫酸①浸出液――→调pH 约为5适量高锰酸钾溶液②――→过滤滤液――→Zn ③――→过滤滤液――→Na 2CO 3④――→过滤滤饼――→煅烧⑤ZnO 提示：在本实验条件下，Ni 2＋不能被氧化；高锰酸钾的还原产物是MnO 2。

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ZnCO 3·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Fe 2＋氧化为Fe 3＋，将Mn 2＋氧化为MnO 2而除去；若开始溶液的pH 过低，Fe 2＋、Mn 2＋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Zn 2＋、Ni 2＋、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ZnCO 3，同时生成Na 2SO 4，若沉淀未洗涤干净，洗涤液中应含有SO 2－4和Na ＋，故只要对洗涤液中是否含有SO 2－4进行检验即可。

(4)煅烧过程中ZnCO 3、Zn(OH)2均发生分解反应生成ZnO ，根据关系式ZnCO 3·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。

(3)NH 3和CO 2通入溶液中可以生成(NH 4)2CO 3，而CaSO 4微溶，CaCO 3难溶，所以CaSO 4可转化为CaCO 3。