2020届高三化学12月各地模拟试题分类汇编:化学实验综合题(考点12-15).doc
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1、 1 2020 届高三新题速递 化学 考点 1215 考点考点 12 工艺流程题工艺流程题 考点考点 13 化学实验综合题化学实验综合题 考点考点 14 物质结构与性质(选修)物质结构与性质(选修) 考点考点 15 有机化学基础(选修)有机化学基础(选修) 考点考点 12 工艺流程题工艺流程题 1 (安徽省江淮十校 2020 届高三第二次联考)某废旧电池材料的主要成分为钴酸锂(LiCoO2),还含有一定 量的铁、铝、铜等元素的化合物,其回收工艺如图所示,最终可得到 Co2O3和锂盐。 已知:CoC2O4 2H2O微溶于水,它的溶解度随温度升高而逐渐增大,且能与过量的 C2O42离子生成 Co(
2、C2O4)n2(n1)而溶解。 (1)“还原酸浸”过程中,LiCoO2发生反应的离子方程式为:_,该过程温度通常控制在 40以下的原因是:_。 (2)“除铝铁”过程的两种试剂的作用分别是_,_。 (3)“除铜”所用试剂 X为 H2S,试写出该反应的离子方程式:_。并计算室温下该反应的平 衡常数 K_,已知:25时 Kap(CuS)8.5 1045,已知 H2S 在水中的的电离常数:K11.3 107, K27.l 1015 (4)“沉钴”过程中,(NH4)2C2O4的加入量(图 a)、沉淀反应的温度(图 b)与钴的沉淀率关系如图所示: 随 n(C2O42):N(Co2)比值的增加,钴的沉淀率先
3、逐渐增大后又逐渐减小的原因_。 2 沉淀反应时间为 10 min,温度在 50以上时,随温度升高而钴的沉淀率下降的可能原因是 _。 (5)已知“沉锂”过程中,滤液 a 中的 c(Li)约为 101mol L1,部分锂盐的溶解度数据如下表所示。 结合数据分析,沉锂过程所用的试剂 b是_(写化学式),相应的操作方法:向滤液 a中加入略过 量的试剂 b,搅拌,_,_,洗涤干燥。检验沉淀洗净的方法是_。 【答案】 (1)2LiCoO2+H2O2+6H+=2Li+2Co2+O2+4H2O 防止 H2O2受热分解 (2)将 Fe2+氧化为 Fe3+ 调节 pH,促进水解除去 Fe3+和 Al3+ (3)C
4、u2+H2SCuS+2H+ 1.1 1023 (4)过量的 C2O42与 Co2+反应生成 Co(C2O4)n2(n1)而溶解 它的溶解度随温度升高而逐渐增大 (5)Na2CO3 加热浓缩 趁热过滤 取最后一次洗涤液,加稀盐酸酸化,再加溶液,如无沉淀 则已洗净 【解析】 (1) LiCoO2为电极材料,故不能拆写,结合流程分析需要将三价钴还原为二价,故 H2O2被氧 化生成氧气,反应的离子方程式为:2LiCoO2+H2O2+6H+=2Li+2Co2+O2+4H2O;该过程温度通常控制 在 40以下的原因是:防止 H2O2受热分解; (2) “除铝铁”过程的两种试剂的作用分别是:氯酸钠将 Fe2
5、+氧化为 Fe3+,碳酸钠调节 pH,促进水解除 去 Fe3+和 Al3+; (3)Cu2+H2CuS+2H+,K= 2 2 2 H CuH S c cc () = 2 1 sp aa KK K = 715 45 1.3 107.1 10 8.5 10 =1.1 1023; (4) 随 n(C2O42):N(Co2)比值的增加,过量的 C2O42与 Co2+反应生成 Co(C2O4)n2(n1)而溶解,钴的 沉淀率先逐渐增大后又逐渐减小; 沉淀反应时间为 10 min,温度在 50以上时,溶解度随温度升高而逐渐增大; (5)由于 Li2CO3的溶解度更小,故应加入 Na2CO3将 Li+转化为
6、 Li2CO3,因为滤液 a 中 Li+浓度较小, 故最佳方法应在高于室温时进行结晶以提高产率; 沉淀洗涤时应针对 SO42检验而不能采用焰色反应的方 法去检验。相应的操作方法:向滤液 a 中加入略过量的试剂 b,搅拌,加热浓缩,趁热过滤,洗涤干燥。 检验沉淀洗净的方法是取最后一次洗涤液,加稀盐酸酸化,再加溶液,如无沉淀则已洗净。 【点睛】本题考查化工流程的问题,注意化学平衡及溶度积的应用,易错点为, (3)利用反应的平衡常 3 数及公式推断进行分析 Cu2+H2SCuS+2H+,K= 2 2 2 H CuH S c cc () = 2 1 sp aa KK K 。 2 (昆明一中 2020
7、届高三第三次双基检测)二硫化钼(MoS2, 其中 Mo的化合价为+4)被誉为“固体润滑剂 之王”, 利用低品质的辉钼矿(含 MoS2、 SiO2 以及 CuFeS2等杂质)制备高纯二硫化钼的一种生产工艺如下: 回答下列问题: (1)“酸浸”中加入氢氟酸是为了除去杂质 SiO2,该反应的化学方程式为_。 (2)在“氧化焙烧”过程中主要是将 MoS2转化为 MoO3,在该反应中氧化剂与还原剂的物质的量之比为 _。 (3)若氧化焙烧产物产生烧结现象,在“氨浸”前还需进行粉碎处理,其目的是_,“氨浸”后生 成( NH4)2 MoO4反应的化学方程式为_。 (4) 向“氨浸”后的滤液中加入 Na2S 后
8、, 钼酸铵转化为硫代钼酸铵(NH4)2MoS4, 加入盐酸后, (NH4)2 MoS4 与盐酸反应生成 MoS3沉淀,沉淀反应的离子方程式为_。 (5)高纯 MoS2中仍然会存在极微量的非整比晶体 MoS2.8等杂质,在该杂质中为保持电中性,Mo 元素 有+4、+6两种价态,则 MoS2中 Mo4+所占 Mo 元素的物质的量分数 4 n Mo n Mo 为_。 (6)钼酸钠晶体( Na2 MoO4 2H2O)是一种无公害型冷却水系统金属缓蚀剂,可以由 MoS2制备。在制备 过程中需加入 Ba(OH)2固体除去 SO42,若溶液中 c(MoO42)=0.4 mol/L,c(SO42)=0. 05
9、 mol/L,常温下, 当 BaMoO4即将开始沉淀时,SO42的去除率为_ 忽略溶液体积变化。已知:259, Ksp( BaMoO4)=4.0 108 , Ksp(BaSO4)=1.1 1010。 【答案】 (1)SiO2+4HF=SiF4+2H2O (2)7:2 (3)增大反应物的接触面积,提高浸出速率 MoO3+2NH3H2O=(NH4)2MoO4+H2O (4)MoS42+2H+=MoS3+H2S (5)1:5 (6)97.8% 4 【解析】 (1) 杂质 SiO2与氢氟酸反应产生 SiF4、H2O,反应方程式为 SiO2+4HF=SiF4+2H2O; (2)高温焙烧,MoS2与 O2
10、反应产生 MoO3和 SO2,反应方程式为:2MoS2+7O2 2MoO3+4SO2,在 该反应中 Mo、S 元素化合价升高,失去电子,所以 MoS2作还原剂,O元素化合价降低,获得电子,被 还原,O2作氧化剂,则在该反应中氧化剂与还原剂的物质的量之比为 7:2; (3)“氧化培烧”进行“氨浸”前需对焙烧物进行粉碎,目的是增大反应物的接触面积,使反应充分,提高 浸出速率;氨浸后生成(NH4)2MoO4和 H2O,该反应的化学方程式是 MoO3+2NH3H2O=(NH4)2MoO4+H2O; (4)(NH4)2MoS4在溶液中应该电离出 NH4+和 MoS42,MoS42在酸性环境下生成 MoS
11、3沉淀,另外的生 成物只能是 H2S气体,所以离子方程式为:MoS42+2H+=MoS3+H2S; (5) 设在 1mol的 MoS2.8中 Mo4+与 Mo6+的物质的量分别是 x 和 y, 则 x+y=1, 根据化合价代数之和为 0, 则有 4x+6y=2.8 2,解得 x=0.2,y=0.8,所以该杂质中 Mo4+与 Mo6+的物质的量之比 4 n Mo n Mo =0.2: (0.2+0.8)=1:5; (6)当 BaMoO4即将开始沉淀时,溶液中 c(Ba2+)= 8 sp4 2 4 KBaMoO 4.0 10 0.4c MoO =1.0 107mol/L,由于 Ksp(BaSO4)
12、=1.1 1010,则此时溶液中 SO42的浓度为 c(SO42)= 10 sp4 7 2 KBaSO 1.1 10 1.0 10c Ba mol/L=1.1 103mol/L,所以 SO42的去除率为 3 0.05mol/ L 1.1 10 mol/ L 0.05mol/ L 100%=97.8%。 3 (惠州市 2020 届高三二调)高铁酸钾(K2FeO4)具有高效的消毒作用,为一种新型非氯高效消毒剂。以 废铁屑(含有少量 Ni)为主要原料制备高铁酸钾的流程如下: 资料显示:一些金属氢氧化物开始沉淀和完全沉淀的 pH 如下: M(OH)n pH 开始沉淀 沉淀完全 5 Fe(OH)3 2.
13、53 2.94 Ni(OH)2 7.60 9.75 (1)高铁酸钾具有高效消毒主要是因其具有_性所致。 (2)步骤反应的离子方程式是_。 (3)步骤不能引入新杂质,调节 pH所用的某种氧化物的化学式是_,调节 pH的范围是 _。 (4)步骤发生反应的离子方程式是_。 (5)该流程中可循环利用的物质是:_(写化学式) 。 (6)步骤中,由 Na2FeO4 得到粗 K2FeO4的原理可能是_。 (7)测定产品纯度:将 wg 粗产品,溶入过量的碱性亚铬酸盐溶液中,充分反应后,加入稀硫酸酸化至 pH 为 2, 在所得的重铬酸盐溶液中加入 5 滴二苯胺磺酸钠溶液作指示剂, 然后用 c mol L1 (N
14、H4)2Fe(SO4)2 溶液滴定至终点,消耗滴定液 V mL。有关滴定反应有: Cr(OH)4FeO423H2OFe(OH)3 3H2OCrO42 +OH 2 2 4 CrO 2H 2 27 Cr O H2O 2 27 Cr O 6Fe2+14H2Cr3+6Fe3+7H2O 该粗产品中 K2FeO4的纯度为_(用含 w、c、V的代数式表示) 。若滴定管没有用待装液润洗, 则测得结果_(“偏高”“偏低”或“无影响”) 。 【答案】 (1)强氧化性 (2)2Fe2+Cl2=2Fe3+2Cl (3)Fe2O3 2.94pH7.60 (4)2Fe(OH)3 + 3ClO+4OH=2FeO42+3Cl
15、+ 5H2O (5)NaOH (6)K2FeO4的溶解度比 Na2FeO4的小,加饱和 KOH,析出更多 Na2FeO4晶体 (7)(33cv/5w) 偏高 【解析】 (1)高铁酸钾中铁化合价处于最高价,具有高效消毒特性主要是因其具有强氧化性所致,故答 案为强氧化性; (2)步骤反应的离子方程式是 2Fe2+Cl2 = 2Fe3+2Cl,故答案为 2Fe2+ + Cl2 = 2Fe3+ +2Cl; (3)步骤不能引入新杂质,需要保留铁离子到氢氧化铁,而溶液中的镍离子,因此调节 pH所用的某 6 种氧化物的化学式是 Fe2O3,使其余氢离子反应来调节,要让铁离子全部水解完,而镍离子不能水解沉 淀
16、,所有调节 pH的范围是 2.94 pH7.60,故答案为 Fe2O3;2.94 pH7.60; (4)步骤是氢氧化铁和次氯酸钠发生氧化还原反应,因此发生反应的离子方程式是 2Fe(OH)3 + 3ClO +4OH= 2FeO42+3Cl+ 5H2O,故答案为 2Fe(OH)3 + 3ClO+4OH= 2FeO42+3Cl+ 5H2O; (5)该流程中高铁酸钠和氢氧化钾反应生成高铁酸钾和氢氧化钠,因此可循环利用的物质是氢氧化钠, 故答案为 NaOH; (6)步骤中,由于 K2FeO4的溶解度小于 Na2FeO4 的溶解度,加饱和 KOH,析出更多 Na2FeO4晶体, 故答案为 K2FeO4的
17、溶解度比 Na2FeO4的小,加饱和 KOH,析出更多 Na2FeO4晶体; (7)根据三个方程分析 Cr(OH)4FeO423H2OFe(OH)3 3H2OCrO42 +OH 2 2 4 CrO 2H 2 27 Cr O H2O 2 27 Cr O 6Fe2+14H2Cr3+6Fe3+7H2O 根据反应得出以下关系: -1-3 1mol3mol = xcmol10LVL -3 c10 x=mol 3 V -3 -1 c10 mol 198g mol 33c 3 =100%=% wg5w V V 该粗产品中 K2FeO4的纯度为 33c % 5w V ,若滴定管没有用待装液润洗,消耗的(NH4
18、)2Fe(SO4)2溶液体积偏 高,测得结果偏高,故答案为 33c % 5w V ;偏高。 【点睛】调节溶液中的 pH值来除掉杂质不能直接加碱,那样会引入新的杂质。 4 (安徽省三人行名校联盟 2020 届高三联考)硫酸镍(NiSO4)是一种重要的化工原料,广泛应用于电镀、医 药、印染等工业。以含镍废催化剂(主要含 Ni及少量的 Al、Al2O3、Fe 和其它不溶于酸、碱的杂质)为原 料生产 NiSO4 7H2O晶体的两种工艺流程如下: 7 流程一: 流程二: 已知:部分金属氢氧化物的 Ksp近似值如下表所示: 化学式 Fe(OH)2 Fe(OH)3 Al(OH)3 Ni(OH)2 Ksp近似
19、值 1017 1039 1034 1015 回答下列问题: (1)流程一中所用酸 A和流程二中所用酸 X_(填“相同”或“不相同”);流程一中滤渣 C 和流 程二中滤渣 II_(填“相同”或“不相同”)。流程二中滤渣 I是_。 (2)流程一中“碱浸”时发生反应的离子方程式为_、_。 (3)流程二中“净化除杂”包含了两步操作过程:第一步,加入氧化剂 H2O2,发生反应的离子方程式是 _;第二步,调节溶液的 pH。 (4)分析比较流程一中操作 B 和流程二中操作 Y后,回答操作 Y 是_、_、过滤、 洗涤、干燥,即得产物。 (5)由己知信息列式计算:常温下,Ni2完全沉淀时的 pH值_。 【答案】
20、 (1)相同 不相同 其它不溶于酸、碱的杂质 (2)2Al + 2OH +2H2O=2AlO2 + 3H2 Al2O3 + 2OH =2AlO2 + H2O (3)2Fe2+ H2O2+2H+= 2Fe3+2H2O (4)蒸发浓缩 冷却结晶 (5)9 【解析】流程一:由流程可知,某化工厂的含镍催化剂主要含有 Ni,还含有 Al、Al2O3、Fe 和其它不溶 于酸、碱的杂质,用 NaOH 碱浸时溶解 Al和 Al2O3,过滤得到固体是 Ni、Fe 和不溶于酸、碱的杂质, 加入稀硫酸酸浸过滤,所得滤液主要含有 Fe2+和 Ni2+,加入过氧化氢氧化亚铁离子为铁离子,调节溶液 pH 使铁离子全部生成
21、 Fe(OH)3沉淀,镍离子不沉淀,过滤后调节溶液 pH:23,以防止镍离子水解,通 8 过蒸发浓缩,冷却结晶,过滤洗涤得到 NiSO47H2O晶体; 流程二:某含镍(Ni)废催化剂中主要含有 Ni,还含有 Al、Al2O3、Fe 及其它不溶于酸、碱的杂质,工艺 流程的目的是用含镍废催化剂制备 NiSO47H2O晶体,分析工艺流程,将含 Ni废催化剂用稀硫酸酸浸, 则 Ni、Al、Fe 和 Al2O3均溶于酸,得到 Al3+、Fe2+和 Ni2+,进行过滤操作,则不溶于酸的杂质被过滤出, 滤液中主要含有 Al3+、Fe2+和 Ni2+,净化除杂主要除去 Al3+、Fe2+,得到 Ni2+的溶液
22、,经过后续处理得到 NiSO47H2O 晶体,以此解答该题。 (1) 由流程分析知: 目标产物均为 NiSO47H2O, 则流程一中所用酸 A 和流程二中所用酸 X 均为稀硫酸; 流程一中滤渣 C为 Fe(OH)3沉淀,而流程二中滤渣 II 为 Al(OH)3和 Fe(OH)3沉淀,则流程一中滤渣 C和 流程二中滤渣 II不相同;流程二中滤渣 I是其它不溶于酸、碱的杂质; (2)流程一中“碱浸”时用 NaOH溶液溶解 Al和 Al2O3,均生成 NaAlO2,前者还有 H2生成,发生反应的 离子方程式为 2Al + 2OH +2H2O=2AlO2+ 3H2、Al2O3 + 2OH=2AlO2+
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