人教版2020届高考化学大一轮复习讲义：专题突破训练1 Word版含解析

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专题突破训练(一)
化学工艺流程试题的解题策略
1．(2015·福建高考节选)无水氯化铝在生产、生活中应用广泛。 【导学号：95812105】
(1)氯化铝在水中形成具有净水作用的氢氧化铝胶体，其反应的离子方程式 为______________________________________________________。
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(1)酸浸时反应的化学方程式为_________________________________； 滤渣Ⅰ的主要成分为________(填化学式)。 (2)加 CaCO3 调节溶液的 pH 至 3.6，其目的是中和溶液中的酸，并使 Al2(SO4)3 转化为 Al2(SO4)x(OH)6－2x。 滤渣Ⅱ的主要成分为________(填化学式)；若溶液的 pH 偏高，将会导致溶 液中铝元素的含量降低，其原因是_______________(用离子方程式表示)。 (3)上述流程中经完全热分解放出的 SO2 量总是小于吸收的 SO2 量，其主要 原因是__________________________________； 与吸收 SO2 前的溶液相比，热分解后循环利用的溶液的 pH 将________(填 “增大”“减小”或“不变”)。 [解析] (1)酸浸时能与 H2SO4 反应的是 Al2O3，H2SO4 与 Al2O3 反应生成盐 和水，SiO2 不和 H2SO4 反应，成为滤渣。(2)CaCO3 和溶液中的 H2SO4 反应生成 CaSO4；如果 pH 偏高，一部分 Al3＋会转化为 Al(OH)3 沉淀，离子方程式为 3CaCO3＋2Al3＋＋3SO2－4 ＋3H2O===2Al(OH)3＋3CaSO4＋3CO2↑。(3)热分解时， 一部分亚硫酸盐被氧化为硫酸盐，不能分解成为 SO2；SO2 溶于水生成 H2SO3， 会中和溶液中的部分 OH－，使溶液的 pH 减小。 [答案] (1)Al2O3＋3H2SO4===Al2(SO4)3＋3H2O SiO2 (2)CaSO4 3CaCO3＋2Al3＋＋3SO2－4 ＋3H2O===2Al(OH)3＋3CaSO4＋3CO2↑ (3)溶液中的部分 SO 2－3 被氧化成 SO2－4 减小 4．(2017·黄冈质检)硼镁泥是硼镁矿生产硼砂(Na2B4O7·10H2O)时的废渣， 其主要成分是 MgO，还含有 CaO、Al2O3、Fe2O3、FeO、MnO、B2O3、SiO2 等 杂质。以硼镁泥为原料制取的七水硫酸镁在印染、造纸和医药等工业上都有广 泛的应用。硼镁泥制取七水硫酸镁的工艺流程如下：
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(1)滤渣 A 能溶于氢氟酸，写出其反应的化学方程式__________________。 (2)滤渣 B 中含有不溶于稀盐酸的黑色固体，则滤渣 B 含有的成分有 ____________________，加 MgO 并煮沸的目的是_______________________。 (3)写出加 NaClO 过程中发生反应的离子方程式 _______________________。 (4)趁热过滤的目的是_______________________________。 (5)因 B2O3 溶于硫酸，所以此法制备的七水硫酸镁含有少量硼酸(H3BO3)， 硼酸与 NaOH 溶液反应可制得硼砂，写出该反应的化学方程式____________。 失去结晶水的硼砂与金属钠、氢气及石英砂一起反应可制备有机化学中的 “万能还原剂——NaBH4”和另一种钠盐，写出其反应的化学方程式______。 [解析] (1)硼镁泥是硼镁矿生产硼砂(Na2B4O7·10H2O)时的废渣，其主要成
回答下列问题： (1)LiCoO2 中，Co 元素的化合价为________。 (2)写出“正极碱浸”中发生反应的离子方程式______________________。 (3)“酸浸”一般在 80 ℃下进行，写出该步骤中发生的所有氧化还原反应 的化学方程式__________________________________；
[答案] (1)SiO2＋4HF===SiF4↑＋2H2O (2)Al(OH)3、Fe(OH)3、MnO2 调高溶液 pH，促进 Al3＋、Fe3＋完全水解成 氢氧化物沉淀而除去 (3) Mn2＋＋ClO－＋H2O===MnO2↓＋Cl－＋2H＋、2Fe2＋＋ClO－＋2H＋===2Fe3＋＋C l－＋H2O (4)防止 MgSO4 在温度降低时结晶析出 (5) 4H3BO3＋2NaOH＋3H2O===Na2B4O7·10H2O Na2B4O7＋16Na＋8H2＋7SiO2===4NaBH4＋7Na2SiO3 5．(2015·山东高考)工业上利用氨氧化获得的高浓度 NOx 气体(含 NO、NO2)制 备 NaNO2、NaNO3，工艺流程如下：
(3)母液Ⅰ进行转化时加入稀 HNO3 的目的是______________________。 母液Ⅱ需回收利用，下列处理方法合理的是________。
a．转入中和液
B．转入结晶Ⅰ操作
c．转入转化液
D．转入结晶Ⅱ操作
(4)若将 NaNO2、NaNO3 两种产品的物质的量之比设为 2∶1，则生产 1.38 吨 NaNO2 时，Na2CO3 的理论用量为________吨(假设 Na2CO3 恰好完全反应)。
铝离子转化为氢氧化铁和氢氧化铝的沉淀除去，滤渣 B 中含有不溶于稀盐酸的
黑色固体是二氧化锰，所以滤渣 B 的成分为：Al(OH)3、Fe(OH)3、MnO2。(3)
加 NaClO
过程中发生反应的离子方程式为
源自文库
Mn2＋＋ClO－＋H2O===MnO2↓＋Cl－＋2H＋、2Fe2＋＋ClO－＋2H＋===2Fe3＋＋C
(2)工业上用铝土矿(主要成分为 Al2O3，含有 Fe2O3、SiO2 等杂质)制取无水 氯化铝的一种工艺流程示意如下：
已知：
物质 SiCl4 沸点/℃ 57.6
AlCl3 180(升华)
FeCl3 300(升华)
FeCl2 1 023
①步骤Ⅰ中焙烧使固体水分挥发、气孔数目增多，其作用是_________(只
[解析] (1)Al3＋水解生成 Al(OH)3 胶体和 H＋。
(2)①水分减少可防止 Al3＋的水解，气孔数目增多，增大了接触面积，可以
加快反应速率；②焦炭能还原矿石中的铁；③尾气中存在 Cl2 和 CO2，故与
NaOH 溶液反应生成 NaCl、NaClO、Na2CO3；④根据工艺流程示意图可知液态
已知：Na2CO3＋NO＋NO2===2NaNO2＋CO2 (1)中和液所含溶质除 NaNO2 及少量 Na2CO3 外，还有________(填化学式)。
(2)中和液进行蒸发Ⅰ操作时，应控制水的蒸发量，避免浓度过大，目的是
________________。蒸发Ⅰ产生的蒸汽中含有少量 NaNO2 等有毒物质，不能直 接排放，将其冷凝后用于流程中的________(填操作名称)最合理。
l－＋H2O。(4)蒸发浓缩、趁热过滤是为了除去硫酸钙，温度降低后，即冷却结
晶后析出了硫酸镁，所以趁热过滤是为了防止硫酸镁析出。(5)
4H3BO3＋2NaOH＋3H2O===Na2B4O7·10H2O；失去结晶水的硼砂(Na2B4O7)与金
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属钠、氢气及石英砂(主要成分是 SiO2)一起反应可制备有机化学中的“万能还 原剂——NaBH4”和另一种钠盐，这种钠盐应该是硅酸钠，反应的方程式为 Na2B4O7＋16Na＋8H2＋7SiO2===4NaBH4＋7Na2SiO3。
混合物中含有 FeCl3 杂质，因此加入铝粉可除去 FeCl3，提高 AlCl3 的纯度。
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[答案] (1)Al3＋＋3H2OAl(OH)3(胶体)＋3H＋ (2)①防止后续步骤生成的 AlCl3 水解或增大反应物的接触面积，加快反应 速率 ②铁或 Fe ③NaCl、NaClO、Na2CO3 ④除去 FeCl3，提高 AlCl3 纯度 2．(2015·安徽高考改编)硼氢化钠(NaBH4)在化工等领域具有重要的应用价 值，某研究小组采用偏硼酸钠(NaBO2)为主要原料制备 NaBH4，其流程如下：
已知：NaBH4 常温下能与水反应，可溶于异丙胺(沸点：33 ℃)。 (1)在第①步反应加料之前，需要将反应器加热至 100 ℃以上并通入氩气， 该操作的目的是___________________________________， 原料中的金属钠通常保存在________中，实验室取用少量金属钠需要用到 的实验用品有________、________、玻璃片和小刀等。 (2)第②步分离采用的方法是________；第③步分出 NaBH4 并回收溶剂，采 用的方法是________。 (3)写出第①步反应的化学方程式_______________________________。 [解析] (1)通入氩气后排净反应器中的水蒸气和空气，防止 Na、NaBH4 与 水和空气中的 O2 反应；金属钠通常保存在煤油中；在取用钠时，应用镊子将钠 从煤油中取出，并用滤纸吸干表面的煤油。 (2)经过第②步后得到溶液和固体，故该操作为过滤；由于异丙胺的沸点较 低，故第③步可以采用蒸馏的方法分离出 NaBH4 并回收溶剂。 [答案] (1)除去反应器中的水蒸气和空气 煤油 镊子 滤纸 (2)过滤 蒸馏 (3)NaBO2＋2SiO2＋4Na＋2H2===NaBH4＋2Na2SiO3 3．(2014·江苏高考)烟气脱硫能有效减少二氧化硫的排放。实验室用粉煤灰 (主要含 Al2O3、SiO2 等)制备碱式硫酸铝[Al2(SO4)x(OH)6－2x]溶液，并用于烟气 脱硫研究。
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[解析] (1)NO2 与碱液反应可生成 NaNO3。 (2)蒸发Ⅰ操作的目的是使 NaNO2 结晶析出，使 NaNO3 留在母液中，当 H2O 蒸发量太大时，可能会造成 NaNO3 的浓度过大，从而形成饱和溶液而结晶 析出。NaNO2 冷凝后用于流程中的溶碱操作，以达到原料循环利用的目的。 (3)酸性条件下，NaNO2 易被氧化，加入 HNO3 可提供酸性环境。母液Ⅱ中 含有 NaNO3，将其转入转化液，或转入结晶Ⅱ操作，以达到原料循环利用的目 的。 (4)设 Na2CO3 理论用量为 x，根据 Na 元素守恒得 x 1.38 t 1 1.38 t 2×106＝ 69 ＋2× 69 ，解得 x＝1.59 t。 [答案] (1)NaNO3 (2)防止 NaNO3 的析出 溶碱 (3)将 NaNO2 转化为 NaNO3 c、d (4)1.59 6．(2013·全国卷Ⅰ)锂离子电池的应用很广，其正极材料可再生利用。某锂 离子电池正极材料有钴酸锂(LiCoO2)、导电剂乙炔黑和铝箔等。充电时，该锂 离子电池负极发生的反应为 6C＋xLi＋＋xe－===LixC6。现欲利用以下工艺流程 回收正极材料中的某些金属资源(部分条件未给出)。
分是 MgO，还含有 CaO、Al2O3、Fe2O3、FeO、MnO、B2O3、SiO2 等杂质，在
硼镁泥中加硫酸，二氧化硅不溶，所以过滤后的滤渣 A 为二氧化硅，二氧化硅
和氢氟酸反应的方程式为 SiO2＋4HF===SiF4↑＋2H2O。(2)加次氯酸钠的目的
是为了将亚铁离子和 Mn2＋氧化，氧化后加氧化镁是为了调节 pH，让铁离子和
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可用盐酸代替 H2SO4 和 H2O2 的混合液，但缺点是 ____________________。
(4)写出“沉钴”过程中发生反应的化学方程式 ___________________。 (5)充放电过程中，发生 LiCoO2 与 Li1－xCoO2 之间的转化，写出放电时电池 反应方程式_________________________。 (6)上述工艺中，“放电处理”有利于锂在正极的回收，其原因是______。 在整个回收工艺中，可回收到的金属化合物有___________(填化学式)。 [解析] 从工艺流程入手，结合元素化合物性质、氧化还原反应原理分析
要求写出一种)。
②步骤Ⅱ中若不通入氯气和氧气，则反应生成相对原子质量比硅大的单质
是________。
③步骤Ⅲ的尾气经冷却至室温后，气体用足量的 NaOH 冷溶液吸收，生成
的盐主要有 3 种，其化学式分别为___________________________。
④结合流程及相关数据分析，步骤Ⅴ中加入铝粉的目的是___________。