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1、题型八工艺流程题高考命题规律2015 年2016 年2017 年2018 年2019 年2020 年高考必备 卷 卷卷 卷 卷 卷 卷 卷卷卷卷卷 卷 卷命题角度废弃物中提取物质工艺28271流程命题角度物质制备工艺流程27282726272726272626262命题角度 1 废弃物中提取物质工艺流程高考真题体验 对方向1.(2019 全国 ,27)硫酸铁铵 NH 4Fe(SO4)2 xH2 O是一种重要铁盐。为充分利用资源,变废为宝 ,在实验室中探究采用废铁屑来制备硫酸铁铵,具体流程如下 :回答下列问题 :(1)步骤的目的是去除废铁屑表面的油污,方法是。(2)步骤需要加热的目的是,温度保持
2、8095 ,采用的合适加热方式是。铁屑中含有少量硫化物 ,反应产生的气体需要净化处理,合适的装置为(填标号 )。(3)步骤中选用足量的 H2O2,理由是。分批加入 H 2O2,同时为了,溶液要保持 pH 小于 0.5。(4)步骤的具体实验操作有,经干燥得到硫酸铁铵晶体样品。(5)采用热重分析法测定硫酸铁铵晶体样品所含结晶水数,将样品加热到150 时失掉 1.5 个结晶水 ,失重 5.6%。硫酸铁铵晶体的化学式为。答案(1) 碱煮水洗(2)加快反应热水浴C(3)将 Fe2+全部氧化为 Fe3+; 不引入杂质抑制 Fe3+水解(4)加热浓缩、冷却结晶、过滤(洗涤 )(5)NH 4Fe(SO4)21
3、2H 2O解析(1) 油污在碱性溶液中发生水解反应生成可溶于水的物质,因此可使用碱煮水洗的方法去除废铁屑表面的油污。(2)加热可以增大溶解速率;温度低于 100 ,因此可用水浴加热;硫化氢可与碱反应,因此可用碱溶液来吸收 ,为了防止倒吸 ,应选用的装置为 C。2+3+3+2+(3)为了将 Fe 全部转化为Fe,应选用足量的 H2O2;生成的 Fe 能发生水解反应 ,H2O2 与 Fe 反应消耗 H+,为了抑制 Fe3+发生水解反应 ,应保持溶液的 pH 小于 0.5。(4)由溶液得到晶体的操作为加热浓缩、冷却结晶、过滤(洗涤 )。(5)设硫酸铁铵晶体的物质的量为1 mol, 则失去水的物质的量
4、为1.5 mol, 质量为 27 g, 由此可知 ,硫酸铁铵晶体的相对分子质量为482,NH 4Fe(SO4)2 的相对分子质量为266,则所含水分子的个数为-=12,所以硫酸铁铵晶体的化学式为NH 4Fe(SO4 )212H 2O。2.(2019 江苏 ,19)实验室以工业废渣(主要含 CaSO42H2O,还含少量 SiO 2、 Al 2 O3、 Fe2O3 )为原料制取轻质 CaCO3 和 (NH 4)2SO4 晶体 ,其实验流程如下 :-(1)- =室温下 ,反应 CaSO4(s)+C (aq)CaCO3(s)+S(aq)达到平衡 ,则溶液中Ksp(CaSO4)=4.8 10-5 ,K
5、sp(CaCO 3)=3 10-9。(2)将氨水和 NH 4HCO 3 溶液混合 ,可制得 (NH 4)2CO3 溶液 ,其离子方程式为;浸取废渣时 ,向 (NH 4)2CO3 溶液中加入适量浓氨水的目的是。(3)废渣浸取在下图所示的装置中进行。控制反应温度在6070 ,搅拌 ,反应 3 小时。温度过高将会导致 CaSO4 的转化率下降 ,其原因是;保持温度、反应时间、反应物和溶剂的量不变 ,实验中提高 CaSO4 转化率的操作有。(4) 滤渣水洗后 ,经多步处理得到制备轻质CaCO3 所需的 CaCl2 溶液。设计以水洗后的滤渣为原料,制取 CaCl 2 溶液的实验方案 :已知 pH=5 时
6、 Fe(OH) 3 和Al(OH) 3 沉淀完全 ;pH=8.5 时 Al(OH)3 开始溶解。实验中必须使用的试剂:盐酸和 Ca(OH) 2 。答案 (1)1.6104-+NH 3 H2ON +C-(2)HC+H 2O-(或 HC+NH 3H 2ON+C+H 2O)增加溶液中 C- 的浓度 ,促进 CaSO4 的转化(3)温度过高 ,(NH 4)2CO3 分解加快搅拌速率(4)在搅拌下向足量稀盐酸中分批加入滤渣,待观察不到气泡产生后,过滤 ,向滤液中分批加入少量Ca(OH) 2,用 pH 试纸测量溶液pH, 当 pH 介于 58.5 时 ,过滤-解析(1) 反应 CaSO4(s)+C(aq)
7、达到平衡 ,则溶液中(aq)CaCO3(s)+S-4。-=1.6 10(2)此过程类似酸式盐转化为正盐,其离子方程式为-N+C-HC +NH 3H2O+H2O 或HC-N +C-(NH 4)2CO3 水解 ,+NH 3H 2O+H2O; 从流程看 ,浸取废渣时 ,加入适量浓氨水可抑制增大 c(C-),促进 CaSO4 的转化。(3)温度超过 70 时 ,(NH 4)2CO3 发生分解 ,C-浓度降低 ,导致 CaSO4 转化率下降 ;在其他条件不变时 ,加快搅拌速率、增大反应物接触面积等,均可大大加快反应速率,提高 CaSO4 的转化率。(4)根据题给条件 ,设计实验流程为稀盐酸 (足量 )无
8、气泡产生滤液过滤。不溶物3.(2016 全国 ,28)以硅藻土为载体的五氧化二钒(V 2O5)是接触法生产硫酸的催化剂。从废钒催化剂中回收 V 2O5 既避免污染环境又有利于资源综合利用。废钒催化剂的主要成分为:物V 2O5V 2 O4K 2SO4 SiO 2 Fe2O3 Al 2 O3质质量分 2.22.9 2.83.1 2228 6065 121数/%以下是一种废钒催化剂回收工艺路线:回答下列问题 :(1)“酸浸 ”时 V 2O5 转化为 V ,反应的离子方程式为,同时 V2O4 转化成 VO 2+。 “废渣 1”的主要成分是。(2)“氧化 ”中欲使 3 mol 的 VO 2+变为 V,则
9、需要氧化剂KClO 3 至少为mol 。(3)“中和 ”作用之一是使钒以 V 4- 形式存在于溶液中。“废渣 2”中含有。(4)-R4 V4O12+4OH -(ROH 为强碱性阴离子“离子交换 ”和 “洗脱 ”可简单表示为 :4ROH+V 4交换树脂 )。为了提高洗脱效率,淋洗液应该呈性 (填 “酸 ”“碱”或 “中 ”)。(5) “流出液 ”中阳离子最多的是。(6) “沉钒 ”得到偏钒酸铵 (NH 4VO 3) 沉淀 ,写出 “煅烧 ”中发生反应的化学方程式。答案(1)V 2O5+2H+H2O SiO22V(2)0.5(3)Fe(OH) 3 、Al(OH) 3(4) 碱+(5)K(6)2NH
10、4VO32 53+H2OV O +2NH解析(1)V 2O5、 V中 V 均为 +5 价 ,因此 “酸浸 ”时的反应为非氧化还原反应,由电荷守恒和原子守恒可知反应的离子方程式为V 2O5+2H +2V+H 2O。 SiO2 不与 H2SO4 反应 ,“废渣 1”的主要成分是 SiO 2。(2)VO2+ V,V 由 +4价升高到 +5 价 ,由 Cl- Cl -可知 ,Cl 由 +5 价降低到 -1 价 ,根据化合价升降总数相等 ,则 n(VO 2+) n(Cl-)=6 1,n(VO2+)=3 mol, 则 n(KClO 3)=0.5 mol 。(3)加入 KOH 进行中和时 ,溶液中的 Fe3+ 、Al 3+转化为 Fe(OH) 3、 Al(OH) 3 沉淀而除去 ,则滤渣 2中含有 Fe(OH) 3、 Al(OH) 3。
