广东省中山市古镇高级中学2022届高三化学 专题训练4 化工流程

广东省中山市古镇高级中学2022届高三化学专题训练4化工流程【考纲要求】1．常见金属元素（如Na、Al、Fe、Cu等）和常见非金属元素（如H、C、N、O、Si、S、Cl等）知识的综合应用。2．能对常见的物质进行检验、分离和提纯。3．了解化学实验室常用仪器的主要用途和使用方法。4．掌握化学实验的基本操作。【真题解读】由此可见，化工流程题重在考查学生对元素化合物知识、化学反应原理、实验中分离提纯相关知识的掌握程度，年年必考而又常考常新。“新”主要体现在情境新，试题总是希望通过生产实际、社会现实和研究前沿等背景给出一定容量的信息，融入相关的知识与考点，考查学生对知识的掌握和运用能力。故此在平时的训练中，我们不仅要注重对理论和实验两方面知识的强化与巩固，更需注重解决此类题型方法与经验的总结。【要点回顾】1、看图要有高度——明确整个流程及每一部分的目的。2、读图要有深度——仔细分析每步发生的反应及得到的产物。《专题八》例1、例2133、当遇到特殊反应体系、陌生物质的工业制备，需保持冷静，因为问题的设置往往是“高起点，低落点”，只需紧紧扣住相关的已知信息，即可解答。【精炼精讲】一、核心反应（复分解反应、氧化还原反应）1．高岭土化学组成为：Al2O3（25%～34%）、SiO2（40%～50%）、Fe2O3（0.5%～3.0%）以及少量杂质和水分。已知氧化铝有多种不同的结构，化学性质也有差异，且一定条件下可相互转化；高岭土中的氧化铝难溶于酸。聚合氯化铝是一种新型、高效絮凝剂和净水剂，其单体是液态的碱式氯化铝［Al2(OH)nCl6－n］。用高岭土制备碱式氯化铝的工艺流程如下：根据流程图回答下列问题：（1）“煅烧”的目的是__________________________________________________________。（2）实验室用36.5％的浓盐酸（密度约为1.2g/cm3）配制4.00mol/L950mL的盐酸，需要用到的仪器有烧杯、玻璃棒、量筒、酸式滴定管、______________、______________等。（3）“溶解”过程反应的离子方程式有_____________________、_____________________。（4）加适量铝粉的主要作用是_____________________________。（5）“蒸发浓缩”需保持温度在90～100℃，可采用的加热方法是____________________。（6）经蒸发浓缩即可制得碱式氯化铝，写出该反应的化学方程式_____________________。上一步加入适量CaCO3的目的是__________________________________________________。2．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。13二、分离提纯（沉淀法、结晶法、萃取法、蒸馏法）3．从含镍废催化剂中可回收镍，其流程如下：某油脂化工厂的含镍催化剂主要含有Ni，还含有Al（31%）、Fe（1.3%）的单质及氧化物，其他不溶杂质（3.3%）。部分阳离子以氢氧化物形式沉淀时溶液的pH：沉淀物Al(OH)3Fe(OH)3Fe(OH)2Ni(OH)2开始沉淀3.82.37.56.7完全沉淀5.23.29.79.2回答下列问题：（1）“碱浸”的目的是除去____________________________。（2）“酸浸”时所加入的酸是________________（填化学式）。酸浸后，滤液②中可能含有的金属离子是____________________。（3）“调pH为2～3”的目的是___________________________________。（4）产品晶体中有时会混有少量绿矾（FeSO4·7H2O），可能是由于生产过程中____________________________________________________________，导致Fe2＋未被完全氧化造成的。（5）某同学在查阅资料时发现，“工业原料氯化铵中含杂质氯化铁，使其溶入水，再加入氨水调节pH至7～8，可使铁元素完全沉淀而除去。”该同学认为该工艺也应该将溶液pH调至7～8，你认为乙同学的建议是否正确？________（填“是”或“否”），理由是______________________________________________________________________________________。（6）NiSO4在强碱溶液中用NaClO氧化，可制得碱性镍镉电池电极材料——NiOOH。该反应的离子方程式是__________________________________________________。4．硫酸铜是一种应用极其广泛的化工原料。以下是某工厂用含铁废铜为原料生产胆矾（CuSO4·5H2O）的生产流程示意图：13胆矾和石膏在不同温度下的溶解度（g/100g水）见下表。温度（℃）20406080100石膏0.30.260.150.110.07胆矾3244.661.883.8114请回答下列问题：（1）写出浸出过程中生成硫酸铜的化学方程式_____________________________________；（2）“取样检验”不合格需重复上一步操作，该步骤的目的是________________________，“取样检验”的实验方法是______________________________________________________________________________________________________________________________________。（3）操作Ⅰ的操作温度应该控制在___________℃左右；（4）从溶液中分离出硫酸铜晶体的操作Ⅱ应为_________________________、洗涤、干燥；（5）反应产物中的NO可以循环使用，用化学方程式表示循环使用的方案_____________。5．现代社会中铜在电气、交通、机械和冶金、能源及石化工业、高科技等领域有广泛的应用。某铜矿石含CuO、Cu2O、Fe2O3和脉石（SiO2），现采用酸浸法从矿石中提取铜，其工艺流程图如下。其中铜的萃取（铜从水层进人有机层的过程）和反萃取（铜从有机层进人水层的过程）是现代湿法炼铜的重要工艺手段。已知：①Cu2O+2H+==Cu2++Cu+H2O；②当矿石中三氧化二铁含量太低时，可用硫酸和硫酸铁的混合液浸出铜；③反萃取后的水层2是硫酸铜溶液。回答下列问题：（1）矿石用稀硫酸处理过程中发生反应的离子方程式为：Cu2O+2H+==Cu2++Cu+H2O、________________________________、________________________________（写其中2个）。13（2）“循环Ⅰ”经多次循环后的水层1不能继续循环使用，但可分离出一种重要的硫酸盐晶体。若水层1暴露在空气中一段时间后，可以得到另一种重要的硫酸盐，写出水层l暴露在空气中发生反应的离子方程式___________________________________________________。（3）“循环Ⅱ”中萃取剂是一类称作肟类的有机化合物，如N－510、N－530等。某肟类化合物A的分子结构中仅含n1个—CH3、n2个—OH和n3个三种基团，无环状结构，三种基团的数目关系为n3=_______________。若A的相对分子质量为116，上述基团连接时碳原子跟碳原子相连，则A的结构简式是___________________________。（4）写出电解过程中阳极（惰性电极）发生反应的电极反应式_______________________。（5）该工艺最大亮点是它符合下列原理_______________。A．化学平衡B．绿色化学C．质量守恒D．能量守恒E．相似相溶F．酸碱中和G．氧化还原反应6．过氧化氢（H2O2）有广泛的用途，工业上制备H2O2常用下面两种方法。（Ⅰ）工业上用电解硫酸氢铵水溶液的方法制备过氧化氢，其反应原理是：2NH4HSO4===(NH4)2S2O8+H2↑，(NH4)2S2O8+2H2O==2NH4HSO4+H2O2。其流程如下：（Ⅱ）用2-乙基蒽醌、碳、水、空气按以下原理反应得到H2O2。请回答下列问题：13（1）方法Ⅰ中电解硫酸氢铵溶液时，阳极的电极反应方程式为_______________________。（2）方法Ⅱ的总反应方程式为___________________________________。（3）在方法Ⅰ的流程图中，采用减压蒸馏的原因是：_______________________________。可循环利用的物质是_______________（写化学式）。（4）对比两种方法你认为哪种方法更好_______________，该方法的优点有_____________________________________________________________________________（至少写出两点）。（5）硫酸铜酸性溶液中混有少量硫酸亚铁，为除去杂质，用过氧化氢把硫酸亚铁氧化，反应的离子方程式是_________________________________________________。（6）过氧化氢具有的化学性质是_______________。A．不稳定性B．弱碱性C．氧化性D．还原性三、反应体系（水体系、非水体系）7．往有机聚合物中添加阻燃剂，可增加聚合物的使用安全性，扩大其应用范围。例如，在某聚乙烯树脂中加入等质量由特殊工艺制备的阻燃型Mg(OH)2，树脂可燃性大大降低。该Mg(OH)2的生产工艺如下：（1）精制卤水中的MgCl2与适量石灰乳反应合成碱式氯化镁［Mg(OH)2－xClx·mH2O］，反应的化学方程式为______________________________________________________________。（2）合成反应后，继续在393K～523K下水热处理8h，发生反应：［Mg(OH)2－xClx·mH2O］==(1－)Mg(OH)2+MgCl2+mH2O水热处理后，过滤、水洗。水洗的目的是__________________________________________。（3）阻燃型Mg(OH)2具有晶粒大，易分散、与高分子材料相容性好等特点。上述工艺流程中与此有关的步骤是____________________________________。（4）已知热化学方程式：Mg(OH)2(s)==MgO(s)+H2O(g)；△H1=+81.5kJ·mol－1Al(OH)3(s)==Al2O3(s)+H2O(g)；△H2=+87.7kJ·mol－1①Mg(OH)2和Al(OH)3起阻燃作用的主要原因是__________________________________。②等质量Mg(OH)2和Al(OH)3相比，阻燃效果较好的是_____________，原因是______________________________________________________________________________________。（5）常用阻燃剂主要有三类：A．卤系，如四溴乙烷；B．磷系，如磷酸三苯酯；C．无机类，主要是Mg(OH)2和Al(OH)3。从环保的角度考虑，应用时较理想的阻燃剂是________（填代号），理由是_____________________________________________________________。138．从含银、铜、金和铂的金属废料中提取金、银、铂的一种工艺如下：根据以上工艺回答下列问题：（1）电解时，以金属废料为阳极，纯铜为阴极，CuSO4溶液为电解液，写出电极反应式：阳极：_______________________________，阴极：_______________________________。若工作一段时间后测得导线上通过了3.01×1024个e－，则阴极有_________g铜析出。（2）AgCl溶于氨水后所得的溶液含有的一种阳离子，在碱性条件下也可用葡萄糖将其还原为银，写出该反应的离子方程式：__________________________________________________；（3）步骤（4）中SO2被氧化成H2SO4，试写出该步骤的离子反应方程式：____________________________________________________；（4）配平以下化学方程式：□(NH4)2PtCl6——□NH4Cl+□N2↑+□_______+□_______（5）金和浓硝酸反应的化学方程式为：Au+6HNO3(浓)Au(NO3)3+3NO2↑+3H2O，但该反应的平衡常数很小，所以金和浓硝酸几乎不反应，但金却可以溶于王水，试简要解释之：____________________________________________________________________________。【强化训练】1．金属钛（Ti）因其硬度大、熔点高、常温时耐酸碱腐蚀而被广泛用作高新科技材料，被誉为“未来金属”。以钛铁矿（主要成分FeTiO3，钛酸亚铁）为主要原料冶炼金属钛同时获得副产品甲的工业生产流程如下：回答下列问题：（1）钛铁矿和浓硫酸反应的产物之一是TiOSO4，反应中无气体生成。此步反应的化学方程式为_______________________________________________。副产品甲是_______________（产品含结晶水）。13（2）上述生产流程中加入Fe屑的目的是______________________，检验副产品甲是否变质的实验方法是___________________________________________________________________。（3）上述生产流程中所得到的金属钛中混有少量杂质，可加入___________溶解后除去。（4）最近，用熔融法直接电解中间产品乙制取金属钛获得成功。写出电解乙制取金属钛的化学方程式____________________________________________。2．广东省有着丰富的海洋资源。海水提取食盐和Br2以后的盐卤可以用来制备纯净的MgCl2或MgO。盐卤中含有Mg2+、Cl－，还含有少量Na+、Fe2+、Fe3+、SO42－和CO(NH2)2等。制备流程如下图：（1）滤渣的成分是_________________（写化学式）；滤液Ⅱ中所含主要的杂质离子是________（写离子符号）。（2）用NaClO除去尿素CO(NH2)2时，生成物除盐外，都是能参与大气循环的物质，则该反应的化学方程式为________________________________________________________；加入NaClO的另一个作用是____________。（3）温度和压强P(HCl)g对MgCl2·6H2O晶体热分解产物的影响如图所示。请回答下列问题：①写出P(HCl)g=0.25MPa，温度从300℃升高到550℃时反应的化学方程式____________________________________________；②实际生产中，将MgCl2·6H2O晶体加热到600℃的过程中几乎得不到无水MgCl2，13其原因是_______________________________________________________________________；若要得到无水MgCl2须采取的措施是_______________________________________________。3．重晶石矿（主要成分为硫酸钡）因为含有Fe2O3、MnO及炭质等杂质而常呈深褐色。工业上将重晶石矿粉碎后与硫酸、铝粉在反应槽中混合加热（即“漂白”），再经水洗等一系列工序制得白色的重晶石填料，广泛用作纸张、油漆等的填充剂。重晶石填料的生产工艺流程为：（1）在该流程中，为加快“漂白”速度，采取的措施有_____________________________。（2）硫酸起到了“漂白”的作用。请写出硫酸直接起到该作用时的化学方程式：_____________________________________________________________________________。（3）铝粉也起到了“漂白”的作用。你认为，铝粉是如何起到该作用的？_____________。（4）有同学认为，既然两次水洗，那么铝粉的作用就不大。你的解释是：____________________________________________________________________________________________。（5）煅烧的主要目的是_______________________________________。（6）将煅烧后的固体磨细，使用的是加有刚玉（氧化铝）球的振动磨。这说明刚玉具有很高的_____________________。4．一工厂用软锰矿（含MnO2约70%及Al2O3）和闪锌矿（含ZnS约80%及FeS）共同生产MnO2和Zn（干电池原料）：已知：①A是MnSO4、ZnSO4、Fe2(SO4)3、Al2(SO4)3的混合液。②IV中的电解反应式为MnSO4+ZnSO4+2H2O===MnO2+Zn+2H2SO4。13（1）A中属于还原产物的是____________________。（2）MnCO3、Zn2(OH)2CO3的作用是_____________________________________________；Ⅱ需要加热的原因是__________________________________；C的化学式是____________。（3）该生产中除得到MnO2和Zn以外，还可得到的副产品是______________。（4）如果不考虑生产中的损耗，除矿石外，需购买的化工原料是___________。（5）要从Na2SO4溶液中得到芒硝（Na2SO4·10H2O），需进行的操作有蒸发浓缩、______________、过滤、洗涤、干燥等。（6）从生产MnO2和Zn的角度计算，软锰矿和闪锌矿的质量比大约是_________。13131313