2020版高考化学二轮复习 题型一 化工流程综合分析题课件

题型一化工流程综合分析题真题·考情『全国卷』1．[2019·全国卷Ⅰ，26]硼酸(H3BO3)是一种重要的化工原料，广泛应用于玻璃、医药、肥料等工业。一种以硼镁矿(含Mg2B2O5·H2O、SiO2及少量Fe2O3、Al2O3)为原料生产硼酸及轻质氧化镁的工艺流程如下：回答下列问题：(1)在95℃“溶浸”硼镁矿粉，产生的气体在“吸收”中反应的化学方程式为____________________________。(2)“滤渣1”的主要成分有__________________________。为检验“过滤1”后的滤液中是否含有Fe3＋离子，可选用的化学试剂是____________。(3)根据H3BO3的解离反应：H3BO3＋H2OH＋＋B(OH)－4，Ka＝5.81×10－10，可判断H3BO3是________________酸；在“过滤2”前，将溶液pH调节至3.5，目的是________________。NH4HCO3＋NH3===(NH4)2CO3SiO2、Fe2O3、Al2O3KSCN一元弱转化为H3BO3，促进析出(4)在“沉镁”中生成Mg(OH)2·MgCO3沉淀的离子方程式为________________，母液经加热后可返回_____工序循环使用。由碱式碳酸镁制备轻质氧化镁的方法是____________。2Mg2＋＋3CO2－3＋2H2O===Mg(OH)2·MgCO3↓＋2HCO－3[或2Mg2＋＋2CO2－3＋H2O===Mg(OH)2·MgCO3↓＋CO2↑]溶浸高温焙烧解析：本题涉及的考点有离子方程式的书写、Fe3＋的检验、化学平衡常数的应用，考查了学生解读化学工艺流程，将题给信息与已学知识相结合分析、解决化学问题的能力。(1)“溶浸”步骤产生的“气体”是NH3，用NH4HCO3溶液吸收NH3的化学方程式为NH3＋NH4HCO3===(NH4)2CO3。(2)根据流程图可知，Fe2O3、Al2O3在“过滤1”步骤中除去，SiO2不溶于(NH4)2SO4溶液，故“滤渣1”的主要成分有SiO2、Fe2O3、Al2O3；检验Fe3＋通常选用KSCN溶液。(3)根据H3BO3的解离反应以及电离平衡常数，可判断H3BO3是一元弱酸；在“过滤2”操作前B元素主要以B2O4－5的形式存在，调节pH至3.5后生成了H3BO3沉淀，由此可推断调节pH的目的是将B2O4－5转化成H3BO3。(4)反应物有Mg2＋、CO2－3，生成物有Mg(OH)2·MgCO3沉淀，再结合电荷守恒、原子守恒可写出反应的离子方程式；“沉镁”后的母液的主要成分为(NH4)2SO4，可供“溶侵”工序循环使用；Mg(OH)2、MgCO3在高温条件下均易分解生成MgO，故高温焙烧碱式碳酸镁可以制备轻质氧化镁。2．[2019·全国卷Ⅱ，26]立德粉ZnS·BaSO4(也称锌钡白)，是一种常用白色颜料。回答下列问题：(1)利用焰色反应的原理既可制作五彩缤纷的节日烟花，亦可定性鉴别某些金属盐。灼烧立德粉样品时，钡的焰色为________(填标号)。A．黄色B．红色C．紫色D．绿色D(2)以重晶石(BaSO4)为原料，可按如下工艺生产立德粉：①在回转炉中重晶石被过量焦炭还原为可溶性硫化钡，该过程的化学方程式为______________________。回转炉尾气中含有有毒气体，生产上可通过水蒸气变换反应将其转化为CO2和一种清洁能源气体，该反应的化学方程式为__________________________。BaSO4＋4C===BaS＋4CO↑CO＋H2O===CO2＋H2②在潮湿空气中长期放置的“还原料”，会逸出臭鸡蛋气味的气体，且水溶性变差，其原因是“还原料”表面生成了难溶于水的________(填化学式)。③沉淀器中反应的离子方程式为__________________________________。BaCO3S2－＋Ba2＋＋Zn2＋＋SO2－4===BaSO4·ZnS↓(3)成品中S2－的含量可以用“碘量法”测得。称取mg样品，置于碘量瓶中，移取25.00mL0.1000mol·L－1的I2­KI溶液于其中，并加入乙酸溶液，密闭，置暗处反应5min，有单质硫析出。以淀粉为指示剂，过量的I2用0.1000mol·L－1Na2S2O3溶液滴定，反应式为I2＋2S2O2－3===2I－＋S4O2－6。测定时消耗Na2S2O3溶液体积VmL。终点颜色变化为______________，样品中S2－的含量为________(写出表达式)。浅蓝色至无色25.00－12V×0.1000×32m×1000×100%解析：本题涉及的知识点有焰色反应、陌生氧化还原反应方程式及离子方程式的书写、定量实验的数据处理；考查了学生对化学基础知识的记忆，将提供的信息与已有知识结合利用的能力；同时考查了学生掌握化学实验的基本方法并对实验中的数据进行处理的能力；体现了通过分析、推理认识研究对象的本质特征(证据推理与模型认知)、运用化学实验进行实验探究(科学探究与创新意识)的学科核心素养。(1)重要金属的焰色反应的颜色平时要注意识记。(2)①已知反应物有BaSO4、C，生成物有BaS，因焦炭过量则生成CO，根据得失电子守恒、原子守恒写出化学方程式；CO与H2O(g)反应生成CO2与一种清洁能源气体，不难推测该气体为H2。②“还原料”的主要成分为BaS，长期放置发生水解生成Ba(OH)2与H2S，Ba(OH)2吸收空气中的CO2生成了难溶于水的BaCO3。③沉淀器中溶液的成分为Ba2＋、S2－、Zn2＋、SO2－4，反应生成了BaSO4·ZnS沉淀，根据电荷守恒、原子守恒写出离子方程式。(3)滴定前，溶液含I2和淀粉，呈蓝色，随着Na2S2O3溶液的滴入，I2不断被消耗，溶液颜色逐渐变浅，当加入最后一滴Na2S2O3溶液时(滴定终点)，溶液恰好褪色；样品中的S2－与I2发生反应：S2－＋I2===S↓＋2I－，参与该反应的I2的物质的量为25.00×10－3×0.1000－V×10－3×0.1000×12mol＝25.00－12V×0.1000×10－3mol＝n(S2－)，则样品中S2－的含量为25.00－12V×0.1000×32m×1000×100%。3．[2019·全国卷Ⅲ，26]高纯硫酸锰作为合成镍钴锰三元正极材料的原料，工业上可由天然二氧化锰粉与硫化锰矿(还含Fe、Al、Mg、Zn、Ni、Si等元素)制备，工艺如下图所示。回答下列问题：相关金属离子[c0(Mn＋)＝0.1mol·L－1]形成氢氧化物沉淀的pH范围如下：金属离子Mn2＋Fe2＋Fe3＋Al3＋Mg2＋Zn2＋Ni2＋开始沉淀的pH8.16.31.53.48.96.26.9沉淀完全的pH10.18.32.84.710.98.28.9(1)“滤渣1”含有S和________；写出“溶浸”中二氧化锰与硫化锰反应的化学方程式________________。SiO2MnO2＋MnS＋2H2SO4===2MnSO4＋S＋2H2O(2)“氧化”中添加适量的MnO2的作用是____________________。(3)“调pH”除铁和铝，溶液的pH范围应调节为________～6之间。(4)“除杂1”的目的是除去Zn2＋和Ni2＋，“滤渣3”的主要成分是________。(5)“除杂2”的目的是生成MgF2沉淀除去Mg2＋。若溶液酸度过高，Mg2＋沉淀不完全，原因是_____________________________________。将Fe2＋氧化为Fe3＋4.7NiS和ZnSF－与H＋结合形成弱电解质HF，MgF2Mg2＋＋2F－平衡向右移动(6)写出“沉锰”的离子方程式__________________________________________________。(7)层状镍钴锰三元材料可作为锂离子电池正极材料，其化学式为LiNixCoyMnzO2，其中Ni、Co、Mn的化合价分别为＋2、＋3、＋4。当x＝y＝13时，z＝________。Mn2＋＋2HCO－3===MnCO3↓＋CO2↑＋H2O13解析：本题涉及元素化合物知识的综合应用，通过工艺流程形式给出信息，考查分析和解决化学工艺流程问题的能力，根据题给信息书写相应的化学方程式和离子方程式，体现了证据推理与模型认知的学科核心素养。(1)由题干信息可知，滤渣有生成的S和不与H2SO4反应的SiO2(或写不溶性硅酸盐)；依据氧化还原反应原理可知，MnO2作氧化剂，MnS作还原剂，由此可写出化学方程式。(2)Fe溶于H2SO4中得到Fe2＋，为了去除方便，需将Fe2＋氧化为Fe3＋。(3)由相关金属离子形成氢氧化物沉淀的pH范围可知除铁和铝时溶液pH范围应调节为4.7～6之间。(4)NiS和ZnS是难溶于水的硫化物。(5)MgF2(s)Mg2＋(aq)＋2F－(aq)，若增大H＋浓度，F－与H＋会结合成弱电解质HF而使沉淀溶解平衡正向移动，导致溶液中Mg2＋沉淀不完全。(6)由于HCO－3H＋＋CO2－3，CO2－3与Mn2＋可形成MnCO3沉淀，使HCO－3电离平衡正向移动，H＋浓度增大，H＋与HCO－3反应生成H2O和CO2，所以离子方程式为Mn2＋＋2HCO－3===MnCO3↓＋CO2↑＋H2O。(7)根据化合物中各元素正、负化合价的代数和为0，可知＋1＋(＋2)×x＋(＋3)×y＋(＋4)×z＋(－2)×2＝0，将x＝y＝13代入计算，可得z＝13。4．[2018·全国卷Ⅰ，27]焦亚硫酸钠(Na2S2O5)在医药、橡胶、印染、食品等方面应用广泛，回答下列问题：(1)生产Na2S2O5，通常是由NaHSO3过饱和溶液经结晶脱水制得。写出该过程的化学方程式____________________。2NaHSO3===Na2S2O5＋H2O(2)利用烟道气中的SO2生产Na2S2O5的工艺为：①pH＝4.1时，I中为______________________溶液(写化学式)。②工艺中加入Na2CO3固体、并再次充入SO2的目的是____________________。NaHSO3得到NaHSO3过饱和溶液(3)制备Na2S2O5也可采用三室膜电解技术，装置如图所示，其中SO2碱吸收液中含有NaHSO3和Na2SO3。阳极的电极反应式为____________________。电解后，________室的NaHSO3浓度增加。将该室溶液进行结晶脱水，可得到Na2S2O5。2H2O－4e－===4H＋＋O2↑(或4OH－－4e－===2H2O＋O2↑)a(4)Na2S2O5可用作食品的抗氧化剂。在测定某葡萄酒中Na2S2O5残留量时，取50.00mL葡萄酒样品，用0.01000mol·L－1的碘标准液滴定至终点，消耗10.00mL。滴定反应的离子方程式为________________________________________，该样品中Na2S2O5的残留量为______g·L－1(以SO2计)。S2O2－5＋2I2＋3H2O===2SO2－4＋4I－＋6H＋0.128解析：(1)NaHSO3结晶脱水生成Na2S2O5。(2)①向Na2CO3饱和溶液中通入SO2，可能生成Na2SO3、NaHSO3，因Na2SO3溶液呈碱性，Ⅰ中溶液呈弱酸性，所以生成的是NaHSO3。②审题时抓住“生产Na2S2O5，通常是由NaHSO3过饱和溶液经结晶脱水制得”，则工艺中加入Na2CO3固体，并再次充入SO2的目的是得到NaHSO3过饱和溶液。(3)阳极发生氧化反应：2H2O－4e－===4H＋＋O2↑(或4OH－－4e－===2H2O＋O2↑)，阳极室H＋向a室迁移，a室中的Na2SO3转化成NaHSO3。阴极发生还原反应，析出H2，OH－增多，Na＋由a室向b室迁移，则b室中Na2SO3浓度增大。(4)I2作氧化剂，将S2O2－5氧化成SO2－4。计算样品中Na2S2O5的残留