1、【 精品教育资源文库 】 专题突破训练 (二 ) 化学工艺流程试题的突破方略 1 (2016 全国 卷， T26节选 )过氧化钙微溶于水，溶于酸，可用作分析试剂、医用防腐剂、消毒剂。以下是一种制备过氧化钙的实验方法。回答下列问题： 【导学号： 95160088】 过氧化钙的制备 CaCO3 稀盐酸、煮沸、过滤 滤液 氨水和双氧水 冰浴 过滤 ,白色结晶 (1)步骤 的具体操作为逐滴加入稀盐酸，至溶液中尚存有少量固体，此时溶液呈_性 (填 “ 酸 ” “ 碱 ” 或 “ 中 ”) 。将溶液煮沸，趁热过滤。将溶液煮沸的作用是_。 (2)步骤 中反应的化学方程式为 _ _， 该反应需要在冰浴下进行
2、，原因是 _。 (3)将过滤得到的白色结晶依次使用蒸馏水、乙醇洗涤，使用乙醇洗涤的目的是_。 (4)制备过氧化钙的另一种方法是：将石灰石煅烧后，直接加入双氧水反应，过滤后可得到过氧化钙产品。该工艺方法的优点是 _， 产品的缺点是 _。 【解析】 (1)步骤 中逐滴加入稀盐酸，至溶液中尚存有少量固体，该固体为 CaCO3，溶液中含有 CaCl2，由于溶解了生成的 CO2，溶液呈弱酸性。将溶液煮沸，可排出溶解的 CO2，防止与后续加入的氨水及生成的 CaO2反应。 (2)滤液中含有 CaCl2，加入氨水和双氧水在冰浴条件下反应，经过滤得到白色晶体 (CaO2)，结合元素守恒推知步骤 中反应还生成
3、NH4Cl和 H2O，化学方程式为 CaCl2 2NH3H 2O H2O2 6H2O=CaO28H 2O 2NH4Cl 或 CaCl22NH3H 2O H2O2=CaO2 2NH4Cl 2H2O。 H2O2不稳定，受热易分解生成 H2O和 O2，故该反应在冰浴条件下进行，其目的是防止 H2O2受热分解。 (3)过氧化钙微溶于水，能溶于酸，白色结晶 (CaO2)可依次使用蒸馏水、乙醇 洗涤，使用乙醇洗涤的目的是去除结晶表面水分。 (4)将石灰石煅烧后，直接加入双氧水反应，过滤后可得到过氧化钙产品。与第一种方法相比，其优点是工艺简单、操作方便；产品的缺点是纯度较低。 【答案】 (1)酸 除去溶液中
4、的 CO2 (2)CaCl2 2NH3H 2O H2O2 6H2O=CaO28H 2O 2NH4Cl或 CaCl2 2NH3H 2O H2O2=CaO2 2NH4Cl 2H2O 温度过高时双氧水易分解 (3)去除结晶表面水分 (4)工艺简单、操作方便 纯度较低 2 (2018 长郡中学学生选 拔考试 )某工厂对工业污泥中的铬元素回收与再利用的工艺如图 (已知硫酸浸取液中的金属离子主要是 Cr3 ，其次是少量的 Fe2 、 Fe3 、 Al3 、 Ca2 、 Mg2【 精品教育资源文库 】 )： 部分阳离子常温下以氢氧化物形式沉淀时溶液的 pH如表所示： 阳离子 Fe3 Fe2 Mg2 Al3
5、 Cr3 开始沉淀 时的 pH 1.9 7 沉淀完全 时的 pH 3.2 9 11.1 8 9(9溶解 ) (1)实验室用 98%(密度为 1.84 gcm 3)的浓硫酸配制 200 mL 4.8 molL 1的硫酸溶液，配 制时需要量取 98%的浓硫酸的体积为 _mL(保留小数点后一位小数 )，所用的玻璃仪器除烧杯、玻璃棒、量筒外，还需 _。 (2)过滤操作时，需要对沉淀进行洗涤，洗涤沉淀的方法是 _ _。 (3)加入 H2O2的作用一方面是氧化 3价 Cr 使之转变成 6价 Cr(CrO24 或 Cr2O27 )，以便于与杂质离子分离；另一方面是 _。 (用离子方程式表示 ) (4)调节溶
6、液的 pH 8除去的杂质离子是 _。 (5)钠离子交换树脂的原理为 Mn nNaR MR n nNa ，被交换的杂质离子是 _。 (6)通 SO2气体时，还原过程发生以下反应 (填写缺项物质并配平 )： _Na2Cr2O7 _SO2 _ _=_Cr(OH)(H2O)5SO4 _Na2SO4。 【解析】 (1)由于实验室中没有 200 mL的容量瓶，故配制 200 mL 4.8 molL 1的硫酸溶液时需要用 250 mL 的容量瓶，根据题中数据可求出浓硫酸的物质的量浓度为1 0001.8498%98 molL 1 18.4 molL 1，设配制该硫酸溶液时需要量取的浓硫酸的体积为 V，则 18
7、.4 molL 1 V 4.8 molL 1250 mL ，解得 V65.2 mL 。 (3)加入 H2O2不仅能氧化 Cr3 ，还能将 Fe2 氧化成 Fe3 ： 2Fe2 H2O2 2H =2Fe3 2H2O。 (4)根据表格中数据可知当调节溶液的 pH 8 时， Al3 和 Fe3 均完全转化成沉淀除去。 (5)根据硫酸浸取液中含有 Cr3 、 Fe2 、 Fe3 、 Al3 、 Ca2 、 Mg2 及题给流程图可知，被交换的杂质离子应为 Ca2 和 Mg2 。 (6)根据得失电子守恒和原子守恒可配平该反应的化学方程式。 【 精品教育资源文库 】 【答案】 (1)65.2 250 mL
8、容量瓶、胶头滴管 (2)沿玻璃棒向漏斗中注入蒸馏水，至刚好浸没沉淀物，等蒸馏水自然流尽后，再重复操作 2 3次 (3)2Fe2 H2O2 2H =2Fe3 2H2O (4)Fe3 、 Al3 (5)Ca2 、 Mg2 (6)1 3 11 H2O 2 1 3 (2013 全国 卷 )氧化锌为白色粉末，可用于湿疹、癣等皮肤病的治疗。纯化工业级氧化锌 含有 Fe2 、 Mn2 、 Ni2 等杂质 的流程如下： 工业 ZnO 稀硫酸 浸出液 调 pH约为 5适量高锰酸钾溶液 过滤 滤液 Zn 过滤 滤液 Na2CO3 过滤 滤饼 煅烧 ZnO 提示：在本实验条件下， Ni2 不能被氧化；高锰酸钾的还原
9、产物是 MnO2。 回答下列问题： 【导学号： 95160089】 (1)反应 中除掉的杂质离子是 _，发 生反应的离子方程式为_； 在加高锰酸钾溶液前，若 pH较低，对除杂的影响是 _ _。 (2)反应 的反应类型为 _，过滤得到的滤渣中，除了过量的锌外还有 _。 (3)反应 形成的沉淀要用水洗，检验沉淀是否洗涤干净的方 法是 _ _。 (4)反应 中产物的成分可能是 ZnCO3 xZn(OH)2。取干燥后的滤饼 11.2 g，煅烧后可得到产品 8.1 g，则 x等于 _。 【解析】 从分析整个流程图入手，明确每步发生的反应，从而解决相关问题。 (1)在反应 中，通过调节溶液的 pH，高锰酸
10、钾能将溶液中的 Fe2 氧化为 Fe3 ，将 Mn2 氧化为 MnO2而除去；若开始 溶液的 pH 过低， Fe2 、 Mn2 将很难生成沉淀而除去。 (2)第一次过滤后的滤液中含有的阳离子有 Zn2 、 Ni2 、 H 等，加入锌后可将 Ni 置换出来，故滤渣中还含有金属镍。 (3)反应 生成的沉淀为 ZnCO3，同时生成 Na2SO4，若沉淀未洗涤干净，洗涤液中应含有SO24 和 Na ，故只要对洗涤液中是否含有 SO24 进行检验即可。 (4)煅烧过程中 ZnCO3、 Zn(OH)2均发生分解反应生成 ZnO，根据关系式 ZnCO3 xZn(OH)2【 精品教育资源文库 】 (x 1)
11、ZnO，可得 125 99xx 11.2 g8.1 g，故 x 1。 【答案】 (1)Fe2 和 Mn2 MnO4 3Fe2 7H2O=3Fe(OH)3 MnO2 5H ， 2MnO4 3Mn2 2H2O=5MnO2 4H 铁离子和锰离子不能生成沉淀，从而无法除去铁和锰杂质 (2)置换反应 镍 (3)取少量水洗液于试管中，滴入 1 2滴稀硝酸，再滴入硝酸钡溶液，若无白色沉淀生成，则说明沉淀已经洗 涤干净 (4)1 4合成氨是将空气变成 “ 面包 ” 的反应。某合成氨厂为了综合利用另一生产过程中的副产品 CaSO4，设计了以下制备 (NH4)2SO4的工艺流程： 【导学号： 95160090】
12、(1)煤的气化是生产合成氨原料气的重要方法，若 a g焦炭与足量水蒸气反应，放出 Q kJ的热量，则该反应的热化学方程式为 _。 (2)合成氨反应为 N2(g) 3H2 3(g) H0。在实际生产中，为了提高氢气的转化率而采取的措施是 _(填序号 )。 A降低温度 B升高温度 C增大压强 D减小压强 E及时移出氨 (3)沉淀池中生成了碳酸钙，该反应能够发生的原因是 _ _。 (4)提纯滤液以获得 (NH4)2SO4晶体，必要的操作步骤是 _(填序号 )。 A萃取 B蒸发浓缩 C冷却结晶 D蒸馏 (5)该生产过程中可以循环使用的物质 X是 _(填化 学式 )。 【解析】 (1)a g 焦炭与足量
13、水蒸气反应，放出 Q kJ 的热量，则 12 g 焦炭完全反应放出的热量是 12Qa kJ。 (2)提高氢气的转化率即要使平衡正向移动，该反应是气体体积减小的放热反应，则增大压强可以提高氢气的转化率，移去生成物也可以，但不能降低温度，因为实际生产中要考虑催化剂的催化效果。 (3)NH3和 CO2通入溶液中可以生成 (NH4)2CO3，而 CaSO4微溶， CaCO3难溶，所以 CaSO4可转化为 CaCO3。 (4)(NH4)2SO4易溶于水，从其盐溶液中分离出 (NH4)2SO4的方法是蒸发结晶。 【 精品教育资源文库 】 (5)沉淀池中的 CaCO3经过高温煅烧后得到生石灰和 CO2， CO2可循环使用。 【答案】 (1)C(s) H2O(g)=CO(g) H2(g) H 12Qa kJmol 1 (2)CE (3)生成的 CaCO3溶解度小于 CaSO4，有利于反应向正反应方向进行 (4)BC (5)CO2 5过氧化钙 (CaO2)难溶于水，常温下稳定，在潮湿空气及水中缓慢分解放出氧气，因而广泛应用于渔业、农业、环保等许多方面
