高考真題 專(zhuān)題工藝流程題Word含解析

1、1【2017新課標(biāo)1卷】（14分）Li4Ti5O12和LiFePO4都是鋰離子電池的電極材料，可利用鈦鐵礦（主要成分為FeTiO3，還含有少量MgO、SiO2等雜質(zhì)）來(lái)制備，工藝流程如下：回答下列問(wèn)題：（1）“酸浸”實(shí)驗(yàn)中，鐵的浸出率結(jié)果如下圖所示。由圖可知，當(dāng)鐵的浸出率為70%時(shí)，所采用的實(shí)驗(yàn)條件為_(kāi)。（2）“酸浸”后，鈦主要以形式存在，寫(xiě)出相應(yīng)反應(yīng)的離子方程式_。（3）TiO2·xH2O沉淀與雙氧水、氨水反應(yīng)40 min所得實(shí)驗(yàn)結(jié)果如下表所示：溫度/3035404550TiO2·xH2O轉(zhuǎn)化率%9295979388分析40 時(shí)TiO2·xH2O轉(zhuǎn)化率最高的原因

2、_。（4）Li2Ti5O15中Ti的化合價(jià)為+4，其中過(guò)氧鍵的數(shù)目為_(kāi)。（5）若“濾液”中，加入雙氧水和磷酸（設(shè)溶液體積增加1倍），使恰好沉淀完全即溶液中，此時(shí)是否有Mg3(PO4)2沉淀生成？（列式計(jì)算）。FePO4、Mg3(PO4)2的Ksp分別為。（6）寫(xiě)出“高溫煅燒”中由FePO4制備LiFePO4的化學(xué)方程式?！敬鸢浮浚?）100、2h，90，5h （2）FeTiO3+ 4H+4Cl = Fe2+ + 2H2O（3）低于40，TiO2·xH2O轉(zhuǎn)化反應(yīng)速率隨溫度升高而增加；超過(guò)40，雙氧水分解與氨氣逸出導(dǎo)致TiO2·xH2O轉(zhuǎn)化反應(yīng)速率下降 （4）4（5）Fe3+

3、恰好沉淀完全時(shí)，c()=mol·L1=1.3×1017 mol·L1，c3(Mg2+)×c2()(0.01)3×(1.3×1017)2=1.7×1040Ksp ，因此不會(huì)生成Mg3(PO4)2沉淀。（6）2FePO4 + Li2CO3+ H2C2O42LiFePO4+ H2O+ 3CO2（4）Li2Ti5O15中Li為+1價(jià)，O為2價(jià)，Ti為+4價(jià)，過(guò)氧根()中氧元素顯1價(jià)，設(shè)過(guò)氧鍵的數(shù)目為x，根據(jù)正負(fù)化合價(jià)代數(shù)和為0，可知(+1)×2+(+4)×5+(2)×(152x)+(1)×2x

4、=0，解得：x=4；（5）Ksp=c(Fe3+)×c()=1.3×102，則c()1.3×1017 mol/L，Qcc3(Mg2+)×c2()(0.01)3×(1.3×1017)2=1.69×10401.0×1024，則無(wú)沉淀。（6）高溫下FePO4與Li2CO3和H2C2O4混合加熱可得LiFePO4，根據(jù)電子守恒和原子守恒可得此反應(yīng)的化學(xué)方程式為2FePO4 + Li2CO3+ H2C2O42LiFePO4+ H2O+ 3CO2?！久麕燑c(diǎn)睛】工藝流程題，就是將化工生產(chǎn)過(guò)程中的主要生產(chǎn)階段即生產(chǎn)流程用框圖形式表示

5、出來(lái)，并根據(jù)生產(chǎn)流程中有關(guān)的化學(xué)知識(shí)步步設(shè)問(wèn)，形成與化工生產(chǎn)緊密聯(lián)系的化工工藝試題。制備類(lèi)工藝流程題一般由多步連續(xù)的操作組成，每一步操作都有其具體的目標(biāo)、任務(wù)。審題的重點(diǎn)要放在與題設(shè)有關(guān)操作的目標(biāo)、任務(wù)上，分析時(shí)要從成本角度(原料是否廉價(jià)易得)、環(huán)保角度(是否符合綠色化學(xué)的要求)、現(xiàn)實(shí)角度等方面考慮；解答時(shí)要看框內(nèi)，看框外，里外結(jié)合；邊分析，邊思考，易處著手；先局部，后全盤(pán)，逐步深入。而且還要看清問(wèn)題，不能答非所問(wèn)。要求用理論回答的試題應(yīng)采用“四段論法”：本題改變了什么條件(或是什么條件)根據(jù)什么理論所以有什么變化結(jié)論。2【2017新課標(biāo)3卷】（15分）重鉻酸鉀是一種重要的化工原料，一般由鉻鐵

6、礦制備，鉻鐵礦的主要成分為FeO·Cr2O3，還含有硅、鋁等雜質(zhì)。制備流程如圖所示：回答下列問(wèn)題：（1）步驟的主要反應(yīng)為：FeO·Cr2O3+Na2CO3+NaNO3 Na2CrO4+ Fe2O3+CO2+ NaNO2上述反應(yīng)配平后FeO·Cr2O3與NaNO3的系數(shù)比為_(kāi)。該步驟不能使用陶瓷容器，原因是_。（2）濾渣1中含量最多的金屬元素是_，濾渣2的主要成分是_及含硅雜質(zhì)。（3）步驟調(diào)濾液2的pH使之變_（填“大”或“小”），原因是_（用離子方程式表示）。（4）有關(guān)物質(zhì)的溶解度如圖所示。向“濾液3”中加入適量KCl，蒸發(fā)濃縮，冷卻結(jié)晶，過(guò)濾得到K2Cr2O7固

7、體。冷卻到_（填標(biāo)號(hào)）得到的K2Cr2O7固體產(chǎn)品最多。a80b60c40d10步驟的反應(yīng)類(lèi)型是_。（5）某工廠用m1 kg 鉻鐵礦粉（含Cr2O3 40%）制備K2Cr2O7，最終得到產(chǎn)品 m2 kg，產(chǎn)率為_(kāi)。【答案】（1）27 陶瓷在高溫下會(huì)與Na2CO3反應(yīng) （2）鐵 Al(OH)3（3）小 2+2H+H2O （4）d 復(fù)分解反應(yīng) （5）×100%（3）濾液2調(diào)節(jié)pH的目的是提高溶液的酸性，pH變?。灰?yàn)槿芤褐写嬖?CrO42-+2H+Cr2O72-+H2O，增大溶液中H+濃度，可促進(jìn)平衡正向移動(dòng)，提高溶液中Cr2O72-的濃度。（4）由圖示可知，在10 左右時(shí)，得到K2Cr

8、2O7的固體最多；2KCl+Na2Cr2O7=K2Cr2O7+2NaCl的反應(yīng)類(lèi)型為復(fù)分解反應(yīng)。（5）樣品中Cr2O3的質(zhì)量為m1×40% kg，則生成K2Cr2O7的理論質(zhì)量為m1×40% kg×，則所得產(chǎn)品的產(chǎn)率為m2 kg÷（m1×40% kg×）×100%=×100%?！久麕燑c(diǎn)睛】考查無(wú)機(jī)制備的工藝流程，涉及氧化還原反應(yīng)、離子方程式配平、鹽類(lèi)水解的應(yīng)用及混合物的分離與提純等，解題時(shí)要求對(duì)整個(gè)流程進(jìn)行認(rèn)識(shí)分析，對(duì)流程中每一個(gè)反應(yīng)的原理和操作的目的要理解清楚。3【2017北京卷】（13分）TiCl4是由鈦精礦（

9、主要成分為T(mén)iO2）制備鈦（Ti）的重要中間產(chǎn)物，制備純TiCl4的流程示意圖如下：資料：TiCl4及所含雜質(zhì)氯化物的性質(zhì)化合物SiCl4TiCl4AlCl3FeCl3MgCl2沸點(diǎn)/58136181（升華）3161412熔點(diǎn)/6925193304714在TiCl4中的溶解性互溶微溶難溶（1）氯化過(guò)程：TiO2與Cl2難以直接反應(yīng)，加碳生成CO和CO2可使反應(yīng)得以進(jìn)行。已知：TiO2(s)+2 Cl2(g)= TiCl4(g)+ O2(g) H1=+175.4 kJ·mol-12C(s)+O2(g)=2CO(g) H2=-220.9 kJ·mol-1 沸騰爐中加碳氯化生成T

10、iCl4(g)和CO(g)的熱化學(xué)方程式：_。 氯化過(guò)程中CO和CO2可以相互轉(zhuǎn)化，根據(jù)如圖判斷：CO2生成CO反應(yīng)的H_0（填“”“”或“=”），判斷依據(jù)：_。 氯化反應(yīng)的尾氣須處理后排放，尾氣中的HCl和Cl2經(jīng)吸收可得粗鹽酸、FeCl3溶液，則尾氣的吸收液依次是_。 氯化產(chǎn)物冷卻至室溫，經(jīng)過(guò)濾得到粗TiCl4混合液，則濾渣中含有_。（2）精制過(guò)程：粗TiCl4經(jīng)兩步蒸餾得純TiCl4。示意圖如下：物質(zhì)a是_，T2應(yīng)控制在_?！敬鸢浮浚?）TiO2(s)+2Cl2(g)+2C(s)=TiCl4(g)+2CO(g) H=-45.5 kJ/mol> 隨溫度升高，CO含量增大，說(shuō)明生成CO

11、的反應(yīng)是吸熱反應(yīng)H2O、FeCl2溶液、NaOH溶液 MgCl2、AlCl3、FeCl3（2）SiCl4 高于136，低于181中，最后用氫氧化鈉溶液吸收剩余酸性氣體。資料中已經(jīng)給出“TiCl4及所含雜質(zhì)氯化物的性質(zhì)”一覽表，因此氯化過(guò)程中生成的MgCl2、AlCl3、FeCl3只有少量溶解在液態(tài)TiCl4中，而SiCl4完全溶解在TiCl4中，因此過(guò)濾得到粗TiCl4混合液時(shí)濾渣中含有上述難溶物和微溶物。濾渣應(yīng)為MgCl2、AlCl3、FeCl3。（2）根據(jù)資料，SiCl4的沸點(diǎn)最低，先蒸餾出來(lái)，因此物質(zhì)a為SiCl4，根據(jù)流程目的，為了得到純凈的TiCl4，后續(xù)溫度需控制在稍微大于136，

12、但小于181?！久麕燑c(diǎn)睛】本題以鈦精礦制備純TiCl4的流程為素材，主要考查蓋斯定律和熱化學(xué)方程式、化學(xué)平衡移動(dòng)、HCl及Cl2尾氣的利用和吸收、制備流程中物質(zhì)關(guān)系、過(guò)濾、蒸餾實(shí)驗(yàn)等基礎(chǔ)化學(xué)知識(shí)，考查考生對(duì)化學(xué)反應(yīng)原理知識(shí)的綜合應(yīng)用能力和對(duì)已知信息的綜合應(yīng)用能力。制備類(lèi)工藝流程題一般由多步連續(xù)的操作組成，每一步操作都有其具體的目標(biāo)、任務(wù)。審題的重點(diǎn)要放在與題設(shè)有關(guān)操作的目標(biāo)、任務(wù)上，分析時(shí)要從成本角度(原料是否廉價(jià)易得)、環(huán)保角度(是否符合綠色化學(xué)的要求)、現(xiàn)實(shí)角度等方面考慮；解答時(shí)要看框內(nèi)，看框外，里外結(jié)合；邊分析，邊思考，易處著手；先局部，后全盤(pán)，逐步深入。而且還要看清問(wèn)題，不能答非所問(wèn)。

13、要求用理論回答的試題應(yīng)采用“四段論法”：本題改變了什么條件(或是什么條件)根據(jù)什么理論所以有什么變化結(jié)論。另外需要注意題干信息的提取和篩選，例如本題中：溶解性決定溶液中溶質(zhì)及沉淀的成分，表格中信息則可以得到TiCl4液體中溶解的溶質(zhì)及同時(shí)存在的沉淀成分。工業(yè)過(guò)程中有毒、有污染的尾氣都需要進(jìn)行處理防止污染。4【2017江蘇卷】(12分)鋁是應(yīng)用廣泛的金屬。以鋁土礦(主要成分為Al2O3，含SiO2和Fe2O3等雜質(zhì))為原料制備鋁的一種工藝流程如下：注：SiO2在“堿溶”時(shí)轉(zhuǎn)化為鋁硅酸鈉沉淀。（1）“堿溶”時(shí)生成偏鋁酸鈉的離子方程式為_(kāi)。 （2）向“過(guò)濾”所得濾液中加入NaHCO3溶液，溶液的pH

14、_ (填“增大”、“不變”或“減小”)。（3）“電解”是電解熔融Al2O3，電解過(guò)程中作陽(yáng)極的石墨易消耗，原因是_。 （4）“電解”是電解Na2CO3溶液，原理如圖所示。陽(yáng)極的電極反應(yīng)式為_(kāi)，陰極產(chǎn)生的物質(zhì)A的化學(xué)式為_(kāi)。（5）鋁粉在1000時(shí)可與N2反應(yīng)制備AlN。在鋁粉中添加少量NH4Cl固體并充分混合，有利于AlN的制備，其主要原因是_。 【答案】（1）Al2O3+2OH=2AlO2+H2O （2）減?。?）石墨電極被陽(yáng)極上產(chǎn)生的O2氧化（4）4CO32+2H2O4e=4HCO3+O2 H2（5）NH4Cl分解產(chǎn)生的HCl能夠破壞Al表面的Al2O3薄膜（2）為了提高鋁土礦的浸取率，氫氧

15、化鈉溶液必須過(guò)量，所以過(guò)濾I所得濾液中含有氫氧化鈉，加入碳酸氫鈉溶液后，氫氧化鈉與碳酸氫鈉發(fā)生反應(yīng)生成碳酸鈉和水，所以溶液的pH減小。（3）電解I過(guò)程中，石墨陽(yáng)極上氧離子被氧化為氧氣，在高溫下，氧氣與石墨發(fā)生反應(yīng)生成氣體，所以，石墨電極易消耗的原因是被陽(yáng)極上產(chǎn)生的氧氣氧化。（4）由圖中信息可知，生成氧氣的為陽(yáng)極室，溶液中水電離的OH放電生成氧氣，破壞了水的電離平衡，碳酸根結(jié)合H+轉(zhuǎn)化為HCO3，所以電極反應(yīng)式為4CO32+2H2O4e=4HCO3+O2，陰極室氫氧化鈉溶液濃度變大，說(shuō)明水電離的H+放電生成氫氣而破壞水的電離平衡，所以陰極產(chǎn)生的物質(zhì)A為H2。（5）鋁在常溫下就容易與空氣中的氧氣反

16、應(yīng)生成一層致密的氧化膜。氯化銨受熱分解產(chǎn)生的氯化氫能夠破壞鋁表面的氧化鋁薄膜，所以加入少量的氯化銨有利于AlN的制備?！久麕燑c(diǎn)睛】本題通過(guò)化工流程考查了課本上學(xué)過(guò)的從鋁土礦提取鋁的元素化合物的知識(shí)，在問(wèn)題中又結(jié)合原料的循環(huán)利用考查了電解原理。制備類(lèi)工藝流程題一般由多步連續(xù)的操作組成，每一步操作都有其具體的目標(biāo)、任務(wù)。審題的重點(diǎn)要放在與題設(shè)有關(guān)操作的目標(biāo)、任務(wù)上，分析時(shí)要從成本角度(原料是否廉價(jià)易得)、環(huán)保角度(是否符合綠色化學(xué)的要求)、現(xiàn)實(shí)角度等方面考慮；解答時(shí)要先看框內(nèi)，后看框外，里外結(jié)合；邊分析，邊思考，易處著手；先局部，后全盤(pán)，逐步深入。而且還要看清問(wèn)題，不能答非所問(wèn)。要求用理論回答的試

17、題應(yīng)采用“四段論法”：本題改變了什么條件(或是什么條件)根據(jù)什么理論或性質(zhì)所以有什么變化結(jié)論，如本題最后一個(gè)問(wèn)題，只要注意了鋁表面易生成氧化膜和氯化銨受熱易分解這兩條性質(zhì)，即可想到分解產(chǎn)物對(duì)氧化膜的作用，所以備考時(shí)，要多看課本上元素化合物方面內(nèi)容，知道學(xué)了哪些，大多數(shù)的試題的根都在課本上。5【2017江蘇卷】(15分)某科研小組采用如下方案回收一種光盤(pán)金屬層中的少量Ag(金屬層中其他金屬含量過(guò)低，對(duì)實(shí)驗(yàn)的影響可忽略)。已知：NaClO溶液在受熱或酸性條件下易分解，如：3NaClO2NaCl+NaClO3AgCl可溶于氨水：AgCl+2NH3·H2OAg(NH3) 2+ Cl +2H2

18、O常溫時(shí)N2H4·H2O(水合肼)在堿性條件下能還原Ag(NH3)2+：4Ag(NH3) 2+N2H4·H2O4Ag+N2+4NH4+4NH3+H2O（1）“氧化”階段需在80條件下進(jìn)行，適宜的加熱方式為_(kāi)。（2）NaClO溶液與Ag反應(yīng)的產(chǎn)物為AgCl、NaOH和O2，該反應(yīng)的化學(xué)方程式為_(kāi)。 HNO3也能氧化Ag，從反應(yīng)產(chǎn)物的角度分析，以HNO3代替NaClO的缺點(diǎn)是_。（3）為提高Ag的回收率，需對(duì)“過(guò)濾”的濾渣進(jìn)行洗滌，并_。（4）若省略“過(guò)濾”，直接向冷卻后的反應(yīng)容器中滴加10%氨水，則需要增加氨水的用量，除因過(guò)量NaClO與NH3·H2O反應(yīng)外(該條件

19、下NaClO3與NH3·H2O不反應(yīng))，還因?yàn)開(kāi)。（5）請(qǐng)?jiān)O(shè)計(jì)從“過(guò)濾”后的濾液中獲取單質(zhì)Ag的實(shí)驗(yàn)方案：_(實(shí)驗(yàn)中須使用的試劑有：2 mol·L1水合肼溶液，1 mol·L1H2SO4)?！敬鸢浮浚?）水浴加熱 （2）4Ag+4NaClO+2H2O4AgCl+4NaOH+O2會(huì)釋放出氮氧化物(或 NO、NO2 )，造成環(huán)境污染 （3）將洗滌后的濾液合并入過(guò)濾的濾液中 （4）未過(guò)濾掉的溶液會(huì)稀釋加入的氨水，且其中含有一定濃度的Cl，不利于AgCl與氨水反應(yīng) （5）向?yàn)V液中滴加2 mol·L1水合肼溶液，攪拌使其充分反應(yīng)，同時(shí)用1 mol·L1

20、H2SO4溶液吸收反應(yīng)中放出的NH3，待溶液中無(wú)氣泡產(chǎn)生，停止滴加，靜置，過(guò)濾、洗滌，干燥。 該反應(yīng)的化學(xué)方程式為4Ag+4NaClO+2H2O4AgCl+4NaOH+O2。 HNO3也能氧化Ag，硝酸做氧化劑 時(shí)通常被還原為有毒的氮的氧化物而污染環(huán)境，所以以HNO3代替NaClO的缺點(diǎn)是會(huì)釋放出氮氧化物(或 NO、NO2 )，造成環(huán)境污染。（3）為提高Ag的回收率，需對(duì)“過(guò)濾”的濾渣進(jìn)行洗滌，洗滌的目的是為了把濾渣表面殘存的銀氨配離子洗滌下來(lái)，并將洗滌后的濾液合并入過(guò)濾的濾液中。 （4）若省略“過(guò)濾”，直接向冷卻后的反應(yīng)容器中滴加10%氨水，則需要增加氨水的用量，除因過(guò)量NaClO與NH3·H2O反應(yīng)外，還因?yàn)槲催^(guò)濾掉的溶液會(huì)稀釋加入的氨水，氨水的濃度變小，且其中含有一定濃度的Cl，不利于AgCl與氨水發(fā)生AgCl+2NH3·H2OAg(NH3)