专题升级训练十五 化学工艺流程题题型训练
(时间：45分钟 满分：100分)
1．(18分)海水是巨大的资源宝库，从海水中提取食盐和溴的过程如下：
(1)请列举海水淡化的两种方法：______、________。
(2)将NaCl溶液进行电解，在电解槽中可直接得到的产品有H2、____、____或H2、____。
(3)步骤Ⅰ中已获得Br2，步骤Ⅱ中又将Br2还原为Br－，其目的为______________。
(4)步骤Ⅱ用SO2水溶液吸收Br2，吸收率可达95%，有关反应的离子方程式为________，由此反应可知，除环境保护外，在工业生产中应解决的主要问题是________________。
(5)某化学研究性学习小组为了解从工业溴中提纯溴的方法，查阅了有关资料，Br2的沸点为59 ℃，微溶于水，有毒性和强腐蚀性。他们参观生产过程后，设计了如下装置简图：
请你参与分析讨论：
①图中仪器B的名称：____________________。
②整套实验装置中仪器连接均不能用橡胶塞和橡胶管，其原因是____________________。
③实验装置气密性良好，要达到提纯溴的目的，操作中如何控制关键条件：________________________________________________________________________。
④C中液体的颜色为________。为除去该产物中仍残留的少量Cl2，可向其中加入NaBr溶液，充分反应后，再进行的分离操作是________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
2．(20分)重铬酸钠(Na2Cr2O7·2H2O)俗称红矾钠，在工业方面有广泛用途。我国目前主要是以铬铁矿(主要成分为FeO·Cr2O3，还含有Al2O3、MgO、SiO2等杂质)为主要原料进行生产，其主要工艺流程如下：
①中涉及的主要反应有：
主反应：4FeO·Cr2O3＋8Na2CO3＋7O28Na2CrO4＋2Fe2O3＋8CO2
副反应：SiO2＋Na2CO3Na2SiO3＋CO2↑、Al2O3＋Na2CO32NaAlO2＋CO2↑
部分阳离子以氢氧化物形式完全沉淀时溶液的pH：
沉淀物
Al(OH)3
Fe(OH)3
Mg(OH)2
Cr(OH)3
完全沉淀
时溶液pH
4.7
3.7
11.2
5.6
试回答下列问题：
(1)“①”中反应是在回转窑中进行，反应时需不断搅拌，其作用是____________。两个副反应均为吸热反应，但在高温下均能自发进行，其原因是____________________。
(2)“③”中调节pH至4.7，目的是________。
(3)“⑤”中加硫酸酸化的目的是使CrO转化为Cr2O，请写出该平衡转化的离子方程式：______________________________。
(4)“⑦”中采用冷却结晶的方法析出红矾钠，依据是__________________。
3．(16分)亚氯酸钠(NaClO2)主要用于棉纺、造纸业的漂白剂，也用于食品消毒、水处理等，亚氯酸钠受热易分解。以氯酸钠等为原料制备亚氯酸钠的工艺流程如下：
(1)提高“反应1”反应速率的措施有______________、______________等。
(2)“反应2”的氧化剂是__________，该反应的化学方程式为__________________。
(3)采取“减压蒸发”而不用“常压蒸发”，原因是____________________________。
(4)从“母液”中可回收的主要物质是__________。
(5)“冷却结晶”后经______________(填操作名称)即可获得粗产品。
4．(16分)我国某大型电解铜生产企业，其冶炼工艺中铜、硫回收率达到97%、87%。下图表示其冶炼加工的流程：
冶炼中的主要反应：Cu2S＋O22Cu＋SO2
(1)烟气中的主要废气是________，从提高资源利用率和减排考虑，其综合利用方式是________。
(2)电解法精炼铜时，阳极是________(填“纯铜板”或“粗铜板”)；粗铜中含有的金、银以单质的形式沉淀在电解槽______(填“阳极”或“阴极”)的槽底，阴极的电极反应式是______________________。
(3)在精炼铜的过程中，电解质溶液中c(Fe2＋)、c(Zn2＋)会逐渐增大而影响进一步电解。
几种物质的溶度积常数(Ksp)
物质
Fe(OH)2
Fe(OH)3
Zn(OH)2
Cu(OH)2
Ksp
8.0×10－16
4.0×10－38
3.0×10－17
2.2×10－20
①调节电解液的pH是除去杂质离子的常用方法。根据上表中溶度积数据判断，含有等物质的量浓度Fe2＋、Zn2＋、Fe3＋、Cu2＋的溶液，随pH升高最先沉淀下来的离子是________。
②一种方案是先加入过量的H2O2，再调节pH到4左右，加入H2O2的目的是__________。加入H2O2后发生反应的离子方程式为______________________。
5．(15分)印刷电路的废腐蚀液含有大量CuCl2、FeCl2和FeCl3，任意排放将导致环境污染及资源的浪费。用FeCl3溶液浸泡印刷电路板制备CuCl2·2H2O，实验室模拟回收过程如下：
(1)证明步骤1所加FeCl3溶液过量的方法是___________________________________。
(2)步骤2中所加的氧化剂最适宜的是________________________________________。
A．HNO3 B．H2O2 C．KMnO4
(3)步骤3的目的是使溶液的pH升高到4.2，此时Fe3＋完全沉淀，可选用的“试剂1”是________。(写出一种即可)
(4)已知下表数据：
物质
Fe(OH)2
Cu(OH)2
Fe(OH)3
Ksp/25 ℃
8.0×10－16
2.2×10－20
4.0×10－38
完全沉淀时的pH范围
≥9.6
≥6.4
3～4
对含等物质的量的CuCl2、FeCl2、FeCl3的混合溶液的说法，不科学的是________。
A．向该混合溶液中逐滴加入NaOH溶液，最先看到红褐色沉淀
B．该溶液中c(Cl－):[c(Cu2＋)＋c(Fe2＋)＋c(Fe3＋)]＞7:3
C．向该溶液中加入适量氯水，并调节pH到3～4后过滤，可获得纯净的CuCl2溶液
D．在pH等于5的溶液中Fe2＋不能大量存在
(5)蒸发浓缩CuCl2溶液时，要滴加浓盐酸，目的是______________________(用化学方程式并结合简要的文字说明)，再经冷却、结晶、过滤，得到CuCl2·2H2O。
6．(15分)KNO3是重要的化工产品，下面是一种已获得专利的KNO3制备方法的主要步骤：
(1)反应Ⅰ中，CaSO4与NH4HCO3的物质的量之比为1:2，该反应的化学方程式为________________________________________________________________________。
(2)反应Ⅱ需在干态、加热的条件下进行，加热的目的是____________________；从反应Ⅳ所得混合物中分离出CaSO4的方法是趁热过滤，趁热过滤的目的是________________________________________________________________________。
(3)检验反应Ⅱ所得K2SO4中是否混有KCl的方法是：取少量K2SO4样品溶解于水，________________________________________________________________________。
(4)整个流程中，可循环利用的物质除(NH4)2SO4外，还有________(填化学式)。
(5)将硝酸与浓KCl溶液混合，也可得到KNO3，同时生成等体积的气体A和气体B。B是三原子分子，B与O2反应生成1体积气体A和2体积红棕色气体C。B的分子式为________。
参考答案
1．答案：(1)蒸馏法、电渗析法、离子交换法及其他合理答案中的任意两种
(2)Cl2 NaOH NaClO
(3)富集溴元素
(4)Br2＋SO2＋2H2O===4H＋＋SO＋2Br－ 强酸对设备的严重腐蚀
(5)①冷凝管 ②溴腐蚀橡胶 ③控制温度计b的温度，并收集59 ℃时的馏分 ④深红棕色 分液(或蒸馏)
解析：本题考查海水中提取溴的实验。电解NaCl溶液的化学方程式为：2NaCl＋2H2O2NaOH＋H2↑＋Cl2↑，其中Cl2有可能与NaOH生成NaClO。步骤Ⅰ中的Br2的浓度很小，多次用SO2反复吸收，最终用Cl2处理，则可获得大量的工业溴。溴具有强氧化性可以氧化SO2，生成H2SO4，因此要注意酸对设备的腐蚀问题。溴具有腐蚀性，可以腐蚀橡胶。蒸馏的目的，就是通过沸点不同而提纯Br2，所以要通过温度计控制好Br2沸腾的温度，尽可能使制得的Br2纯净。
2．答案：(1)使反应物接触更充分，加快反应速率 ΔS＞0
(2)除去溶液中的AlO、SiO
(3)2CrO＋2H＋Cr2O＋H2O
(4)红矾钠的溶解度随温度的降低而减小
解析：(1)搅拌的目的是增大反应物的接触机会，从而加快反应速率。由于这两个副反应是在高温下才自发进行，所以必然是一个ΔS＞0的反应。(2)溶液中存在的主要阴离子有CrO、AlO、SiO，pH调至4.7，是为了除去其中的AlO、SiO。(3)由流程图可知通过冷却结晶得到红矾钠晶体，说明红矾钠的溶解度随温度的降低而减小。
3．答案：(1)适当升高反应温度，增大吸收液浓度，增大SO2与吸收液的接触面积(合理即可，任答两条)
(2)ClO2 H2O2＋2ClO2＋2NaOH===2NaClO2＋2H2O＋O2
(3)常压蒸发温度过高，亚氯酸钠容易分解
(4)Na2SO4
(5)过滤
解析：(1)在溶液中加快反应速率的措施一般有升高反应温度、增大反应物浓度、振荡、搅拌等。(2)由流程图可知，“反应2”的反应物是ClO2、H2O2和NaOH，ClO2转化为NaClO2时氯元素化合价由＋4下降为＋3，化合价降低说明ClO2作氧化剂，H2O2作还原剂。(3)由题头所给信息可知亚氯酸钠受热易分解，为防止亚氯酸钠受热分解必须控制反应温度，“减压蒸发”可以在较低的温度使亚氯酸钠分解。(4)由流程图可知，“反应1”的反应方程式为：2NaClO3＋SO2===2ClO2＋Na2SO4，由此可以确定从“母液”中可回收的主要物质是Na2SO4。(5)冷却结晶后形成固液混合物，固液混合物分离的方法是过滤。
4．答案：(1)SO2 制硫酸
(2)粗铜板 阳极 Cu2＋＋2e－===Cu
(3)①Fe3＋ ②将Fe2＋氧化为Fe3＋ 2Fe2＋＋2H＋＋H2O2===2Fe3＋＋2H2O
解析：(1)由冶炼中的主要反应可知烟气中的主要废气是SO2，从提高资源利用率和减排考虑，其综合利用方式是变废为宝，用催化氧化法生产硫酸。(2)电解法精炼铜时，阳极是粗铜板，粗铜中含有的锌、铁等活泼金属与铜一起放电转化为离子进入溶液中，不活泼金属金、银以单质的形式沉淀在电解槽的底部，形成阳极泥，Cu2＋在阴极放电形成Cu，从而达到精炼的目的。(3)①根据上表中溶度积数据，依据溶度积计算公式，可以粗略估算出等物质的量浓度Fe2＋、Zn2＋、Fe3＋、Cu2＋产生沉淀时，pH的大小顺序为Fe3＋＜Cu2＋＜Zn2＋＜Fe2＋。②加入过量的H2O2，目的是使Fe2＋氧化为Fe3＋，调节pH到4左右的目的是使Fe3＋完全转化为氢氧化铁沉淀。
5．答案：(1)取少量充分反应后的溶液于试管中，滴加KSCN溶液，若溶液变为红色，证明所加FeCl3溶液过量
(2)B
(3)CuO或Cu(OH)2
(4)D (5)CuCl2在溶液中可以发生水解反应，CuCl2＋2H2OCu(OH)2＋2HCl，滴加浓盐酸，可以抑制水解
解析：(1)检验Fe3＋的试剂为KSCN溶液。(2)所加的氧化剂的作用是将Fe2＋氧化为Fe3＋，但是不能引进新的杂质离子，所以最适合的是H2O2。(3)溶液显酸性，加CuO或者Cu(OH)2或者CuCO3与H＋反应，促进Fe3＋的水解，生成Fe(OH)3。(4)根据溶度积常数可判断选项A正确；由于Cu2＋、Fe2＋和Fe3＋在溶液中均能发生水解反应使得金属阳离子浓度减小，B正确。由表中数据知Fe2＋在pH＞9.6的环境中才沉淀完全，D错误。(5)加盐酸的目的是抑制Cu2＋的水解。
6．答案：(1)CaSO4＋2NH4HCO3===CaCO3↓＋(NH4)2SO4＋H2O＋CO2↑
(2)加快化学反应速率，分离NH4Cl与K2SO4 防止KNO3结晶，提高KNO3的产率
(3)加入Ba(NO3)2溶液至不再产生沉淀，静置，向上层清液中滴加AgNO3溶液，若有沉淀生成，说明K2SO4中混有KCl (4)CaSO4、KNO3 (5)NOCl
解析：反应Ⅰ中，饱和(NH4)2SO4母液不参与反应，仅是循环利用；反应Ⅱ中的反应物除加入的KCl外，还有上一步过滤所得(NH4)2SO4晶体；最后一步过滤除得到KNO3固体外，还有饱和KNO3溶液，也被循环利用。
高考资源网
w。w-w*k&s%5￥u
高考资源网
w。w-w*k&s%5￥u
【点此下载】