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1、最新教学资料高考化学高考非选择题专项练(六)工艺流程综合题A【题型特点】工艺流程与无机知识综合题是安徽高考必考的热点试题,能力层面以流程图的形式考查学生获取相关信息,对化学问题进行分析综合,从而得出正确结论的能力,知识层面考查化学实验基本操作、计算、离子方程式的书写等。实验目的解题策略以分离、提纯为目的这种题型考查的是对混合物的分离、提纯等实验基本操作,解题的基本思路是先浏览流程及需解决的问题有哪些,其次分析原料的组成含哪些物质,这些物质有着什么性质,当加入一些物质时它们发生了哪些反应,它们的去向如何,即该反应造成了什么后果,然后带着问题结合基础知识和题目信息解答以制备某物质为目的这种题型其实
2、是利用某些原料来制备物质的过程,它可能包含分离、提纯等实验基本操作,解题的基本思路是先浏览流程及需解决的问题有哪些,其次要明白制备什么物质,这些物质有着什么性质,通过什么方法制备,该反应造成了什么后果,制备过程中产生了什么杂质,杂质如何去除,然后带着问题结合基础知识和题目信息解答总之不管是什么目的,要抓住一个关键点:一切反应或操作都是为了获得产品。平时要加强训练,善于归纳总结,并熟记一些实验操作如过滤、萃取与分液、蒸馏、结晶、沉淀的洗涤等,答题时要规范、准确使用化学用语。1.(2014蚌埠一模)工业上用菱锌矿(ZnCO3,还含少量Fe2+、Fe3+、SiO2及不溶于酸的杂质)为原料制取硫酸锌,
3、其工艺流程如下所示:已知金属离子在溶液中开始沉淀和沉淀完全时的pH:开始沉淀时的pH沉淀完全时的pHFe2+7.69.7Fe3+2.73.2Zn2+6.29.7(1)操作a的名称是,该实验操作中所需的玻璃仪器有。(2)请用离子方程式表示加入H2O2的作用 。 (3)加入ZnO调节溶液pH的范围为 。【解析】(1)由于操作a得到滤渣和溶液,因此操作a是过滤,用到烧杯、玻璃棒、漏斗。(2)加过氧化氢的作用是将Fe2+氧化为Fe3+,然后调节pH使其沉淀而除去,否则在沉淀Fe2+同时沉淀Zn2+,反应为H2O2+2H+2Fe2+2Fe3+2H2O。(3)加ZnO的目的是调节pH,沉淀Fe3+(相当于
4、促进Fe3+的水解),但不能沉淀Zn2+,因此调节pH的范围是3.26.2。答案:(1)过滤烧杯、漏斗、玻璃棒(2)H2O2+2H+2Fe2+2Fe3+2H2O(3)3.26.22.(2014淮南一模)我国钴资源相对比较贫乏,某研究小组以一种含锂、铝和钴的新型电子材料的废料为原料回收金属钴,设计了如下实验方案:已知:该废料中铝以金属铝箔的形式存在;钴以Co2O3CoO的形式存在,吸附在铅箔的单面或双面;微量的锂混杂于其中。请回答下列问题:(1)已知60Co原子中含有33个中子,试写出基态钴原子的核外电子排布式: 。(2)第步操作中在钴渣中加入稀硫酸,再加入Na2S2O3溶液可将钴渣溶解,请完成
5、该过程的离子方程式:(3)为确保产品的纯度,步骤过滤后还需对CoCO3沉淀进行洗涤,简述洗涤过程的操作方法: 。(4)锂铝渣的主要成分是Al(OH)3和LiF,步骤和中均用到碳酸钠溶液,则碳酸钠溶液在这两个步骤中所起的主要作用分别是 。(5)废料中Co2O3CoO的含量为96.4%,处理1吨上述废料,理论上可以得到纯CoO吨。【解析】(1)Co是27号元素,基态原子的电子排布式为3d74s2。(2)Co化合价由+3+2,S的化合价由+2+6,根据得失电子相等,Co2O3CoO与S2的比为41,再根据电荷守恒、质量守恒配平。(3)洗涤的方法是沿玻璃棒向漏斗中加蒸馏水浸没沉淀,让水自然流下,重复操
6、作23次。(4)步骤中主要是消耗H+调节pH,沉淀Al3+,步骤中主要是沉淀Co2+。(5)Co2O3CoO3CoO241 2250.964 t xx=0.9 t。答案:(1)3d74s2(2)4122H+12211(3)沿玻璃棒向漏斗中加蒸馏水浸没沉淀,让水自然流下,重复操作23次(4)步骤中主要是消耗H+调节pH,步骤中主要是沉淀Co2+(5)0.93.工业上从废铅酸电池的铅膏中回收铅,可用碳酸盐溶液与铅膏(主要成分为PbSO4)发生反应:PbSO4(s)+C(aq)PbCO3(s)+S(aq)。某化学兴趣小组用铅膏原料模拟该过程回收铅,其工艺流程如下:试回答以下问题:(1)水洗的目的是
7、。(2)实验室里加热沉淀A使其分解,除了必要的热源和三脚架以外,还需要的仪器有 等。(3)已知在碱性溶液中,用NaClO能将+2价铅的化合物氧化成PbO2,试完成以下离子方程式:Pb(OH)2+ClO- 。(4)若沉淀A实际为碱式碳酸铅,请结合水解的相关原理和离子方程式简要叙述其原因: 。(5)已知一定量的沉淀A受热完全分解生成6.69 g的PbO,同时收集到448 mL的CO2(已换算成标准状况),则沉淀A的化学式为。【解析】(1)铅膏表面吸附酸性物质,水洗的目的是除去废酸液,减少后面碳酸钠的用量。(2)沉淀A热分解在坩埚中进行,因此还需用到坩埚、坩埚钳、泥三角。(3)该反应是氧化还原反应,
8、ClO-被还原为Cl-,铅元素被氧化为PbO2:Pb(OH)2+ClO-PbO2+Cl-+H2O。(4)沉淀A为碱式碳酸铅,是因为碳酸钠水解使溶液呈碱性,C+H2OHC+OH-,产生Pb(OH)2和PbCO3沉淀。(5)二氧化碳的物质的量为0.02 mol,PbO的物质的量为6.69 g/223 gmol-1=0.03 mol,则根据原子守恒:PbCO3为0.02 mol,Pb(OH)2为0.03 mol-0.02 mol=0.01 mol,因此A的化学式为Pb(OH)22PbCO3。答案:(1)洗去废酸液,节约碳酸钠的用量(2)坩埚、坩埚钳、泥三角(3)PbO2+Cl-+H2O(4)C+H2
9、OHC+OH-,产生Pb(OH)2和PbCO3沉淀(5)Pb(OH)22PbCO3【易错提醒】(1)固体物质的灼烧或固体强热分解用坩埚,不能用蒸发皿;(2)水解反应方程式的“”易错写成“”。4.(2014合肥一模)高锰酸钾在饮用水和工业污水处理领域的消费增长较快,实验室可用软锰矿(主要成分MnO2)为原料制备高锰酸钾。其部分流程如下:已知:流程中所加软锰矿中含50 g MnO2;生成墨绿色浸出液的反应为KClO3+3MnO2+6KOH3K2MnO4+KCl+3H2O。回答下列问题:(1)实验中采用铁坩埚而不用瓷坩埚的原因是 。(2)写出通入CO2,可使Mn发生反应,生成Mn及MnO2的离子方程
10、式: ;若通入CO2太多,则在加热浓缩时,会有晶体和KMnO4晶体一起析出。(3)在加热、浓缩、烘干的过程中温度不宜过高,其原因是 ;趁热过滤的目的 ;加热时用玻璃棒不断搅拌溶液的目的是 ;洗涤KMnO4晶体用冷水洗涤较好的原因是 。(4)计算12.25 g KClO3固体经过上述转化,最多可制得KMnO4的质量为(结果保留一位小数)。【解析】(1)用坩埚加热氢氧化钾,若用瓷坩埚,则瓷坩埚中的二氧化硅在加热条件下与氢氧化钾反应。(2)通入二氧化碳,Mn发生歧化反应:3Mn+2CO22Mn+MnO2+2C,若通入二氧化碳太多,则二氧化碳与C反应生成HC,加热结晶时会析出KHCO3。(3)加热、浓
11、缩温度过高,会使高锰酸钾分解;若冷却后过滤,则会析出高锰酸钾,最终得到的高锰酸钾量减少,因此要趁热过滤;加热时不断搅拌是使液体受热均匀,防止液体飞溅;洗涤高锰酸钾用冷水是减少其溶解。(4)根据KClO33K2MnO42KMnO4 122.5 g 2158 g 12.25 g mm=31.6 g。答案:(1)在高温下,瓷坩埚可以和KOH发生化学反应(或SiO2+2KOHK2SiO3+H2O)(2)3Mn+2CO22Mn+MnO2+2CKHCO3(3)高温会导致高锰酸钾分解防止高锰酸钾结晶析出受热均匀利于蒸发溶剂减少高锰酸钾的溶解(4)31.6 g【方法规律】流程题中的氧化还原反应的书写与计算技巧(1)氧化还原反应的配平分三步走,如本题的(2):写出主要的物质,氧化剂、还原剂、氧化产物、还原产物并配平,3Mn2Mn+MnO2;根据电荷守恒配平,3Mn2Mn+MnO2的左边比右边多4个单位负电荷,因此结合题意应该在右边加2C,即3Mn2Mn+MnO2+2C;根
