2011-2015全国一卷汇编---工业流程题

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1(2011全国理综Ⅰ27).(15分)(注意:在试卷上作答无效........)下图中,A、B、C、D、E是单质,G、H、I、F是B、C、D、E分别和A形成的二元化合物。已知:①反应能放出大量的热,该反应曾应用于铁轨的焊接;②I是一种常见的温室气体,它和E可以发生反应:,F中E元素的质量分数为60%。回答问题:⑴①中反应的化学方程式为;⑵化合物I的电子式为,它的空间结构是;⑶1.6gG溶于盐酸,得到的溶液与铜粉完全反应,计算至少所需的铜粉的质量(写出离子方程式和计算过程);⑷C与过量NaOH溶液反应的离子方程式为,反应后溶于与过量化合物I反应的离子方程式为;⑸E在I中燃烧观察到的现象是。解析:该题有多处“题眼”。依据题目信息C、B是单质,G、H是二元化合物,反应曾应用于铁轨的焊接,知C为Al、G为Fe2O3、B为Fe、H为Al2O3;由于I是一种常见的温室气体,知其为CO2,而Mg能在CO2中燃烧,且MgO中Mg元素的质量分数为60%。知D为碳单质,A为氧气。答案:⑴Al+Fe2O3Fe+Al2O3⑵⑶2Fe3++Cu=2Fe2++Cu2+n(Fe2O3)=0.01mol,依据离子方程式,则n(Cu)=0.01mol,m(Cu)=0.64g.。⑷2Al+2OH-+2H2O=2AlO2-+3H2↑AlO2-+CO2+2H2O=Al(OH)3↓+HCO3-⑸剧烈燃烧,放出热量,生成黑色固体和白色固体。36.【2012.化学——选修2化学与技术】(15分)由黄铜矿(主要成分是CuFeS2)炼制精铜的工艺流程示意图如下:(1)在反射炉中,把铜精矿砂和石英砂混合加热到l000℃左右,黄铜矿与空气反应生成Cu和Fe的低价硫化物,且部分Fe的硫化物转变为低价氧化物。该过程中两个主要反应的化学方程式分别是__________、__________,反射炉内生成炉渣的主要成分是__________;(2)冰铜(Cu2S和FeS互相熔合而成)含Cu量为20%~50%。转炉中,将冰铜加熔剂(石英砂)在1200℃左右吹入空气进行吹炼。冰铜中的Cu2S被氧化为Cu2O。生成的Cu2O与Cu2S反应,生成含Cu量约为98.5%的粗铜,该过程发生反应的化学方程式分别是__________、__________。(3)粗铜的电解精炼如右图所示。在粗铜的电解过程中,粗铜板应是图中电2极_____(填图中的字母);在电极d上发生的电极反应式为____________;若粗铜中还含有Au、Ag、Fe,它们在电解槽中的存在形式和位置为______。答案:[来源:学|科|网Z|X|X|K][来源:学,科,网Z,X,X,K]⑴Cu2FeS2+O2错误!未找到引用源。Cu2S+2FeS+SO22FeS+3O2错误!未找到引用源。2FeO+2SO2FeSiO3⑵2Cu2S+3O2错误!未找到引用源。2Cu2O+2SO22Cu2O+Cu2S错误!未找到引用源。6Cu+SO2↑⑶cCu2++2e-=CuAu、Ag以单质的形式沉积在c(阳极)下方,Fe以Fe2+的形式进入电解液中26.(2012.14分)铁是应用最广泛的金属,铁的卤化物、氧化物以及高价铁的含氧酸盐均为重要化合物。(1)要确定铁的某氯化物FeClx的化学式,可用离子交换和漓定的方法。实验中称取0.54g的FeClx样品,溶解后先进行阳离子交换预处理,再通过含有饱和OH-的阴离子交换柱,使Cl-和OH-发生交换。交换完成后,流出溶液的OH-用0.40mol/L的盐酸滴定,滴至终点时消耗盐酸25.0mL。计算该样品中氯的物质的量,并求出FeClx中,x值:(列出计算过程);(2)现有一含有FeCl2和FeCl3的混合物样品,采用上述方法测得n(Fe):n(Cl)=1:2.1,则该洋品中FeCl3的物质的量分数为__________。在实验室中,FeCl2可用铁粉和__________反应制备,FeCl3可用铁粉和__________反应制备;(3)FeCl3与氢碘酸反应时可生成棕色物质,该反应的离子方程式为________________;(4)高铁酸钾(K2FeO4)是一种强氧化剂,可作为水处理剂和高容量电池材料。FeCl3与KClO在强碱性条件下反应可制取K2FeO4,其反应的离子方程式为________________。与MnO2-Zn电池类似,K2FeO4-Zn也可以组成碱性电池,K2FeO4在电池中作为正极材料,其电极反应式为________________,该电池总反应的离子方程式为________________。答案:解析:此题为中档题,(1)—(3)比较简单,在计算(1)X值的时候,完全可以把x=2或者x=3代入,这样可以节省时间。(2)第一问可用十字交叉或方程法求得。(3)的离子方程式比较简单(4)第四小问考查化学基本功,第一个方程式多次书写过,第二个方程式,很多同学觉得无法书写,其实首先写大体物质,高铁酸根被还原为Fe3+,然后再写出转移的电子数,根据电荷守衡,因为溶液是碱性的,所以3产物只能写成8个OH,一个Fe3+结合3个OH生成Fe(OH)3,因为负极反应式为Zn-2e=Zn2+最后一个方程式只需要综合得失电子守衡就可以得出正确答案。27.(2013课标全国Ⅰ,27)(15分)锂离子电池的应用很广,其正极材料可再生利用。某锂离子电池正极材料有钴酸锂(LiCoO2)、导电剂乙炔黑和铝箔等。充电时,该锂离子电池负极发生的反应为6C+xLi++xe-LixC6。现欲利用以下工艺流程回收正极材料中的某些金属资源(部分条件未给出)。回答下列问题:(1)LiCoO2中,Co元素的化合价为。(2)写出“正极碱浸”中发生反应的离子方程式。(3)“酸浸”一般在80℃下进行,写出该步骤中发生的所有氧化还原反应的化学方程式;可用盐酸代替H2SO4和H2O2的混合液,但缺点是。(4)写出“沉钴”过程中发生反应的化学方程式。(5)充放电过程中,发生LiCoO2与Li1-xCoO2之间的转化,写出放电时电池反应方程式。(6)上述工艺中,“放电处理”有利于锂在正极的回收,其原因是。在整个回收工艺中,可回收到的金属化合物有(填化学式)。答案:(1)+3(2)2Al+2OH-+6H2O2[Al(OH)4]-+3H2↑(3)2LiCoO2+3H2SO4+H2O2Li2SO4+2CoSO4+O2↑+4H2O,2H2O22H2O+O2↑有氯气生成,污染较大(4)CoSO4+2NH4HCO3CoCO3↓+(NH4)2SO4+H2O+CO2↑(5)Li1-xCoO2+LixC6LiCoO2+6C(6)Li+从负极中脱出,经由电解质向正极移动并进入正极材料中Al(OH)3、CoCO3、Li2SO4解析:(2)正极材料中含有与强碱溶液反应的Al;(3)LiCoO2经酸浸生成CoSO4,Co化合价由+3降低为+2,化合价升高的只能为H2O2,H2O2中的O化合价由-1升高为0,生成O2,据此配平即可;注意题干中有对温度的要求,可知H2O2会发生分解;抓住信息“用盐酸代替H2SO4和H2O2的混合液”,把还原剂H2O2去掉了,所以作为还原剂的只能为盐酸,盐酸被氧化生成Cl2,Cl2有毒,污染环境;(5)正极发生得电子的反应,Co的化合价降低,由Li1-xCoO2生成LiCoO2化合价由+(3+x)降低到+3,降低了x,故正极反应式为Li1-xCoO2+xe-+xLi+LiCoO2,由充电时电池负极反应式可知放电时负极反应式为LixC6-xe-6C+xLi+,两电极反应式相加可得电池反应式;(6)注意信息“有利于锂在正极的回收”结合原电池的工作原理,阳离子向正极移动即可分析;沉淀有Al(OH)3、CoCO3,水相为Li2SO4溶液,可知回收的金属化合物。36.(2013课标全国Ⅰ,36)[化学——选修2:化学与技术](15分)4草酸(乙二酸)可作还原剂和沉淀剂,用于金属除锈、织物漂白和稀土生产。一种制备草酸(含2个结晶水)的工艺流程如下:回答下列问题:(1)CO和NaOH在一定条件下合成甲酸钠、甲酸钠加热脱氢的化学反应方程式分别为、。(2)该制备工艺中有两次过滤操作,过滤操作①的滤液是,滤渣是;过滤操作②的滤液是和,滤渣是。(3)工艺过程中③和④的目的是。(4)有人建议甲酸钠脱氢后直接用硫酸酸化制备草酸。该方案的缺点是产品不纯,其中含有的杂质主要是。(5)结晶水合草酸成品的纯度用高锰酸钾法测定。称量草酸成品0.250g溶于水,用0.0500mol·L-1的酸性KMnO4溶液滴定,至浅粉红色不消褪,消耗KMnO4溶液15.00mL,反应的离子方程式为;列式计算该成品的纯度。答案:(1)CO+NaOHHCOONa2HCOONaNa2C2O4+H2↑(2)NaOH溶液CaC2O4H2C2O4溶液H2SO4溶液CaSO4(3)分别循环利用氢氧化钠和硫酸(降低成本),减小污染(4)Na2SO4(5)5C2+2Mn+16H+2Mn2++8H2O+10CO2↑×100%=94.5%解析:(1)由“甲酸钠加热脱氢”生成Na2C2O4,依据原子守恒可知有H2生成;(2)Na2C2O4中加入Ca(OH)2生成CaC2O4和NaOH,过滤①后得CaC2O4沉淀和NaOH溶液,NaOH溶液经③可循环利用;向CaC2O4沉淀中加入H2SO4,生成H2C2O4和CaSO4,过滤②后得CaSO4沉淀和H2C2O4溶液,溶液中还有过量的H2SO4;(3)NaOH溶液和H2SO4可循环利用,是该流程的优点;(4)Na2C2O4和H2SO4反应生成的H2C2O4和Na2SO4均可溶,故会使草酸中混有Na2SO4;(5)草酸被氧化为CO2,Mn被还原为Mn2+,依据化合价升降总数相等和电子得失守恒配平即可;n(Mn)=0.015L×0.0500mol·L-1,依据离子方程式n(C2)=n(Mn)=0.015L×0.0500mol·L-1×,m(H2C2O4·2H2O)=0.015L×0.0500mol·L-1××126g·mol-1。27、(2014.15分)次磷酸(H3PO2)是一种精细化工产品,具有较强还原性,回答下列问题:(1)H3PO2是一元中强酸,写出其电离方程式:(2)H3PO2及NaH2PO2)均可将溶液中的银离子还原为银单质,从而可用于化学镀银。5①(H3PO2)中,磷元素的化合价为②利用(H3PO2)进行化学镀银反应中,氧化剂与还原剂的物质的量之比为4︰1,则氧化产物为:(填化学式)③NaH2PO2是正盐还是酸式盐?其溶液显性(填弱酸性、中性、或者弱碱性)(3)(H3PO2)的工业制法是:将白磷(P4)与氢氧化钡溶液反应生成PH3气体和Ba(H2PO2),后者再与硫酸反应,写出白磷与氢氧化钡溶液反应的化学方程式:(4)(H3PO2)也可以通过电解的方法制备。工作原理如图所示(阳膜和阴膜分别只允许阳离子、阴离子通过):①写出阳极的电极反应式②分析产品室可得到H3PO2的原因③早期采用“三室电渗析法”制备H3PO2,将“四室电渗析法”中阳极室的稀硫酸用H3PO2稀溶液代替,并撤去阳极室与产品室之间的阳膜,从而合并了阳极室与产品室,其缺点是杂质。该杂质产生的原因是:636、〔2014.化学—选修2:化学与技术〕(15分)磷矿石主要以磷酸钙〔Ca3(PO4)2·H2O〕和磷灰石〔Ca3(OH)(PO4)3〕等形式存在。图(a)为目前国际上磷矿石利用的大致情况,其中湿法磷酸是指磷矿石用过量硫酸分解制备磷酸。图(b)是热法磷酸生产过各中由磷灰石制单质磷的流程。部分物质的相关性质如下:熔点/℃沸点/℃备注白磷44280.5PH3-133.8-87.8难溶于水,具有还原性SiF4-90-86易水解回答下列问题:(1)世界上磷矿石最主要的用途是生产含磷肥料,约占磷矿石使用量的℅。(2)以磷灰石为原料,湿法磷酸过程中Ca3F(PO4)3反应的化学方程式为:。现有1吨折合含有五氧化二磷约30%的磷灰石,7最多可制得85℅的商品磷酸吨。(3)如图(b)所示,热法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