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文档介绍
北京高考化学试题工艺流程汇编
2013年北京高考化学试题---工艺流程汇编 3.(朝阳区14分)高铁酸钠(Na2FeO4)具有很强的氧化性,是一种新型的绿色净水消毒剂。工业上可以通过次氯酸钠氧化法制备高铁酸钠,生产过程如下:回答下列问题: (1)氢氧化钠的电子式是________。 (2)经过步骤①后,加入NaOH固体的原因是 。 (3)步骤②反应的离子方程式是 。 (4)从溶液Ⅰ中分离出Na2FeO4后,还有副产品Na2SO4 、NaCl,则步骤 ③中反应的离子方程式为 。 (5)将一定量的Na2FeO4投入到pH不同的污水中(污水中其余成分均相同), 溶液中Na2FeO4浓度变化如下图曲线Ⅰ、Ⅱ所示,试推测曲线I比曲线II对应 的污水pH________(填“高”或“低”)。 (6)通过计算得知Na2FeO4的消毒效率(以单位质量得到的电子数表示)比氯气的_____(填“高”或“低”),用高铁酸钠代替氯气作净水消毒剂的优点是 (答两点)。 4. (东城区14分)某小组根据工业生产原理设计如下转化关系,以获取烧碱和金属钛(Ti)。 (1) 燃料电池中通入氧气的电极是 (填“正”或“负”)极,电极反应式是 ;用该电池电解饱和食盐水,若消耗32 g甲醇,理论上Ⅰ中可生成NaOH ________mol。 (2)如图所示,理论上加入Ⅱ中的TiO2和焦炭的物质的量之比是 ;由TiCl4得到金属Ti的化学方程式是 。 (3)根据Ⅲ中合成甲醇的反应,该小组保持温度不变,在两个相同的恒容密闭容器中进行实验,有关实验数据如下: 实验编号 T/℃ 平衡时压强 P/MPa 起始用量/mol 平衡时CO的转化率 放出热量/kJ n(H2) n(CO) Ⅰ 250 2 20 10 90% a Ⅱ 250 P1 40 20 c b ① P1 4MPa(填“>”、“<”或“=”); ② 实验Ⅰ条件下合成甲醇的热化学方程式是 。 5.(房山区)金属钛被称为“21世纪金属”。(1)工业上用钛矿石(含FeTiO3,含FeO、Al2O3、SiO2等杂质)经过以下流程制得TiO2: 其中,步骤Ⅱ发生的反应为: 2H2SO4 + FeTiO3 = TiOSO4 + FeSO4 + 2H2O ①步骤Ⅰ中发生反应的化学方程式: 、 。 ②将步骤Ⅱ所得FeSO4晶体溶于水,在酸性条件下加入H2O2溶液,可制得具有净水作用的铁盐,该反应的离子方程式为 。 ③在步骤Ⅲ中需要控制条件以形成TiO2·nH2O胶体,该分散质颗粒直径大小在____________范围。 (2)可利用TiO2通过下述两种方法制备金属钛: 方法一:将TiO2作阴极,石墨作阳极,熔融CaO为电解液,用碳块作电解槽池,电解TiO2制得钛,其阴极发生的反应: 。 方法二:通过以下反应制备金属钛① TiO2(s) + 2Cl2(g) TiCl4(g) + O2(g);△H= +151kJ/mol ② TiCl4 + 2Mg 2MgCl2 + Ti 在实际生产中,需在反应①过程中加入碳才能顺利制得TiCl4,其原因 是: 。 (3)若已知:C(s) + O2(g) = CO2(g) △H= -394kJ/mol ,则由固体TiO2、固体C与Cl2气反应制取气态TiCl4的热化学方程式为 _。 6.(丰台区15分)(1)A为用惰性电极电解饱和食盐水(含少量Ca2+、Mg2+)的装置。电解一段时间后,B中出现浑浊现象,请用离子方程式表示原因 。 此时电极a附近的现象为 ,因此工业电解用食盐水需精制。 ②随反应的进行,C中溶液红色褪去,主要原因有两种可能。请按要求填写表格。 假设 主要操作 现象 结论 假设1 : 假设2 :可能是H+与OH-中和,导致溶液褪色 (2)电解饱和食盐水所得气体X,可应用于提取溴单质。现有流程图如下: ① 气体X的化学式为 ,反应II的化学方程式为 。 ② 在母液苦卤中含有较多的NaCl、KCl、MgCl2、MgSO4等物质。用沉淀法测定苦卤中镁元素的含量(g/L),实验过程中应测定的数据有 。 ③电解200kg 质量分数为25%的饱和食盐水,当浓度下降到20%时,收集到氯气的物质的量为 (溶于溶液中的氯气忽略不计,计算结果保留一位小数) 。 7.(丰台区15分)近年来,为提高能源利用率,西方提出共生系统。特指为提高经济效益,人类生产活动尽可能多功能化。共生工程将会大大促进化学工业的发展。 (1)由于共生工程的应用,利用发电厂产生的SO2制成自发电池,其电池反应方程式为:2SO2+O2+2H2O=2H2SO4,该电池电动势为1.06V。实际过程中,将SO2通入电池的 极(填“正”或“负”),负极反应式为 。用这种方法处理SO2废气的优点是 。 (2)以硫酸工业的SO2尾气、氨水、石灰石、焦炭、碳酸氢铵和氯化钾等为原料,可以合成有重要应用价值的硫化钙、硫酸钾、亚硫酸铵等物质。合成路线如下: ①生产中,向反应II中的溶液中加入适量还原性很强的对苯二酚等物质,其目的是 。 ②下列有关说法正确的是 。 高温 A.反应Ⅰ中需鼓入足量空气,以保证二氧化硫充分氧化生成硫酸钙 B.反应III中发生反应的化学方程式为CaSO4+4C === CaS+4CO↑ C.反应IV需控制在60~70℃,目的之一是减少碳酸氢铵的分解 D.反应V中的副产物氯化铵可用作氮肥 ③ 反应V中选用了40%的乙二醇溶液,温度控制在25℃,此时硫酸钾的产率超过90%,选用40%的乙二醇溶液原因是 。 ④(NH4)2SO3可用于电厂等烟道气中脱氮,将氮氧化物转化为氮气,同时生成一种氮肥,形成共生系统。写出二氧化氮与亚硫酸铵反应的化学方程式 。 8(海淀区15分)工业上,以钛铁矿为原料制备二氧化钛的工艺流程如下图所示。钛铁矿主要成分为钛酸亚铁(FeTiO3),其中一部分铁元素在风化过程中会转化为+3价。 已知:TiOSO4遇水会水解。 (1)步骤②中,用铁粉将Fe3+转化为Fe2+的反应的离子方程式为 。 (2)步骤③中,实现混合物的分离是利用物质的 (填字母序号)。 a. 熔沸点差异 b. 溶解性差异 c. 氧化性、还原性差异 (3)步骤②、③、④中,均需用到的操作是 (填操作名称)。 (4)请结合化学用语用化学平衡理论解释步骤④中将TiO2+转化为H2TiO3的原理: 。 (5)可以利用生产过程中的废液与软锰矿(主要成分为MnO2)反应生产硫酸锰(MnSO4,易溶于水), 该反应的离子方程式为 。 (6)研究发现,可以用石墨作阳极、钛网作阴极、熔融CaF2-CaO作电解质, 利用下图所示装置获得金属钙,并以钙为还原剂,还原二氧化钛制备金属钛。 ①写出阳极所发生反应的电极反应式: 。 ②在制备金属钛前后,CaO的总量不变,其原因是(请结合化学用语 解释) 。 9.(14分)无水AlCl3易升华,可用作有机合成的催化剂等。工业上由铝土矿(主要成分是Al2O3和Fe2O3)和石油焦(主要成分是C)为原料制备无水AlCl3的工艺(碳氯化法)流程如下。 焙烧炉(800℃) 氯化炉(950℃) 冷却器 升华器 无水AlCl3 铝土矿 石油焦 NaCl固体 Cl2、 Al O2 石油焦 CO、Cl2 (1)氯化炉中Al2O3、C12和C反应的化学方程式为_ 。 (2)用Na2SO3溶液可除去冷却器排出尾气中的Cl2,此反应的离子方程式为 。 (3)升华器中主要含有AlCl3和FeCl3,需加入一定量Al,其目的是 。 (4)为测定制得的无水AlCl3产品(含少量FeCl3杂质)的纯度,称取16.25 g无水AlCl3样品,溶于过量的NaOH溶液,过滤出沉淀物,沉淀物经洗涤、灼烧、冷却、称重,残留固体质量为0.32 g。 ①此过程涉及反应的离子方程式为 、 。 ②AlCl3产品的纯度为_______。 (5)工业上另一种由铝灰为原料制备无水AlCl3工艺中,最后一步是由AlCl3·6H2O在氯化氢的气流中加热脱去结晶 10.(14分)硫酸铝铵常用于水的净化以及工业水的处理。硫酸铝铵是白色透明结晶硬块,易溶于热水,水溶液呈酸性;随温度升高、脱去结晶水,产生晶变。工业用铝土矿(主要成分Al2O3、少量SiO2、Fe2O3、MgO等)为原料制取硫酸铝铵的工艺流程示意图如下: 部分氢氧化物沉淀的pH如下表: 沉淀物 Al(OH)3 Fe (OH)3 Mg (OH)2 开始沉淀pH 3.8 2.7 9.4 完全沉淀pH 5.2 3.2 12.4 请回答下列问题: (1)步骤③中调节pH使Fe (OH)3沉淀完全,检验Fe3+是否沉淀完全的操作是 。 (2)若X为NaOH ,步骤④中发生反应的离子方程式是 。 (3)用化学平衡移动原理解释步骤⑤中加入硫酸的作用 。 (4)硫酸铝铵水溶液呈酸性的原因是 (用离子方程式表示)。浓度均为0.1 mol/L硫酸铝和硫酸铝铵两种水溶液, c(Al3+) 较大的是 (填“硫酸铝铵”或“硫酸铝 ”)溶液。 (5)步骤⑥中,要求温度控制在90—100℃之间至硫酸铵全部溶解,其原因是 。 (6)步骤⑦的操作方法包括 。 1、(2013.西城)硫酸是用途广泛的化工原料,可作脱水剂、吸水剂、氧化剂和催化剂等。 (1)工业制硫酸铜的方法很多。 ① 方法一、用浓硫酸和铜制取硫酸铜。该反应的化学方程式是_______,此法的最大缺点是_______。 ② 方法二、用稀硫酸、铜和氧化铁制取硫酸铜,生产的主要过程如下图所示: 稀硫酸、铜和氧化铁反应的化学方程式是_______;向混合溶液中通入热空气的反应的离子方程式是_______;由滤液得到无水硫酸铜的实验操作是_______。 (2)氨法脱硫技术可吸收硫酸工业尾气中的二氧化硫,同时制得硫酸铵。主要的工艺流程如下图所示: ① 吸收塔中发生反应的化学方程式是_______。 ② 有数据表明,吸收塔中溶液的pH在5.5~6.0之间,生产效率较高。当控制一定流量的尾气时,调节溶液的pH的方法是_______。 2.(2013.西城)工业上用硫碘开路循环联产氢气和硫酸的工艺流程如下图所示: 请回答下列问题: (1)在反应器中发生反应的化学方程式是_______。 (2)在膜反应器中发生反应:2HI(g)H2(g)+I2(g) ∆H>0。若在一定条件密闭容器中加入1 mol HI(g),n(H2)随时间(t)的变化关系如下图所示: ① 该温度下,反应平衡常数K=_______,若升高温度,K值将_______(填“增大”、“减小”或“不变”)。 ② 用化学平衡原理解释使用膜反应器及时分离出H2的目的是_______。 (3)电渗析装置如下图所示: ① 结合电极反应式解释阴极区HIx转化为HI的原理是____。② 该装置中发生的总反应的化学方程式是___。 (4)上述工艺流程中循环利用的物质是_______。 3、(2013.海淀)海洋资源的开发与利用具有广阔的前景。海水的pH一般在7.5~8.6之间。某地海水中主要离子的含量如下表: 成分 Na+ K+ Ca2+ Mg2+ Cl- SO42- HCO3- 含量/mg∙L-1 9360 83 200 1100 16000 1200 118 (1)海水显弱碱性的原因是(用离子方程式表示): ,该海水中Ca2+的物质的量浓度为__________ mol/L 。 (2)电渗析法是近年发展起来的一种较好的海水淡化技术,其原理如下图所示。其中阴(阳)离子交换膜只允许阴(阳)离子通过。 ① 阴极的电极反应式为 。 ② 电解一段时间,阴极区会产生水垢,其成分为CaCO3和Mg(OH)2,写出生成CaCO3的离子方程式 。③ 淡水的出口为a、b、c中的__________出口。 (3)海水中锂元素储量非常丰富,从海水中提取锂的研究极具潜力。锂是制造化学电源的重要原料,如LiFePO4电池某电极的工作原理如下图所示: LiFePO4 FePO4 该电池电解质为能传导 Li+的固体材料。放电时该电极是电池的 极(填“正”或“负”),电极反应式为 。 (4)利用海洋资源可获得MnO2 。MnO2可用来制备高锰酸钾:将MnO2与KOH混合后在空气中加热熔融,得到绿色的锰酸钾(K2MnO4),再利用氯气将锰酸钾氧化成高锰酸钾。该制备过程中消耗相同条件下空气和氯气的体积比为___________________(空气中氧气的体积分数按20%计)。 4.(2013.海淀)PM2.5(可入肺颗粒物)污染跟冬季燃煤密切相关,燃煤还同时排放大量的SO2和NOX。旋转喷雾干燥法是去除燃煤烟气中二氧化硫的方法之一,工艺流程如下图所示: 净化气排空 水 熟化池 石灰浆 高速旋转 雾化器 生石灰 CaSO4 含SO2、O2、N2等的烟气 (1)写出高速旋转雾化器中发生反应的化学方程式_____________________________。 (2)在一定条件下,SO2可被氧气氧化,每生成8 g SO3气体,放出9.83 kJ的热量。写出该反应的热化学方程式 。 (3)500℃时,在催化剂存在条件下,分别将2 mol SO2和1 mol O2置于恒压容器I和恒容容器II中(两容器起始容积相同),充分反应,二者均达到平衡后: ① 两容器中SO3的体积分数关系是I____II(填“>”、“<”或“=”)。若测得容器II中的压强减小了30%,则该容器中SO2的转化率为 。 ② t1时刻分别向两容器的平衡体系中加入2 mol SO3 ,则两容器中SO3的体积分数随时间变化曲线图正确的是_______(填序号)。 A B C D (4)NOx可用强碱溶液吸收产生硝酸盐。在酸性条件下,FeSO4溶液能将NO3-还原为NO,NO能与多余的FeSO4溶液作用生成棕色物质,这是检验NO3-的特征反应。写出该过程中产生NO反应的离子方程式 。 5、(2013.怀柔)绿矾(FeSO4·7H2O)是治疗缺铁性贫血药品的重要成分。下面是以市售铁屑(含少量锡、氧化铁等杂质)为原料生产纯净绿矾的一种方法: 查询资料,得有关物质的数据如下表: 25℃时 pH值 饱和H2S溶液 3.9 SnS沉淀完全 1.6 FeS开始沉淀 3.0 FeS沉淀完全 5.5 (1)检验制得的绿矾晶体中是否含有Fe3+,最好选用的试剂为 。 A.KSCN溶液 B.NaOH溶液 C.KMnO4溶液 D.苯酚溶液 (2)操作II中,通入硫化氢至饱和的目的是 ;在溶液中用硫酸酸化至pH=2的目的是 。 (3)操作IV的顺序依次为 、冷却结晶、 。 (4)操作IV得到的绿矾晶体用少量冰水洗涤,其目的是:①除去晶体表面附着的硫酸等杂质;② 。 (5)测定绿矾产品中Fe2+含量的方法是:a.称取2.850g绿矾产品,溶解,在250mL容量瓶中定容;b.量取25.00mL待测溶液于锥形瓶中;c.用硫酸酸化的0.01000mol/LKMnO4溶液滴定至终点,消耗KMnO4溶液体积的平均值为20.00mL。 ①滴定时盛放KMnO4溶液的仪器为 (填仪器名称)。 ②判断此滴定实验达到终点的方法是 。 ③计算上述样品中FeSO4·7H2O的质量分数为 。 3.(14分) (1) 2)Na2FeO4只在碱性环境中稳定存在,所以加入氢氧化钠可以调节溶液显碱性 (3)2Fe2+ + H2O2 + 2H+ = 2Fe3+ + 2H2O (4)2Fe3+ + 3ClO- + 10OH- = 2FeO42- + 3Cl- + 5H2O (5)高 (6)低 , 既能消毒杀菌又能净水(或无毒或方便保存等) 4. (共14分。每空2分)(1)正 O2 + 4e- + 2H2O = 4OH- 6(2)1﹕2 4Na + TiCl4 4NaCl + Ti (3)① < ② CO(g) + 2H2(g) CH3OH(g) DH = kJ·mol-1 5.(13分)(1)①__ Al2O3_+ 2NaOH = 2NaAlO2 + H2O__ 2分__ SiO2 + 2NaOH = Na2SiO3 + H2O 2分 ② 2Fe2+ +H2O2+2H+ = 2Fe3+ + 2H2O 2分③ 1~100nm 1分 (2)TiO2 + 4e- = Ti + 2O2-_ 2分 利用高温使碳与O2反应减小O2的浓度,并利用反应放热,使生成更多TiCl4 2分(3)TiO2(s) + 2Cl2(g) + C(s) = TiCl4(g) + CO2(g);△H= -243kJ/mol 2分 6.(15分)(1) ① Cl2 + S2-= 2Cl-+ S↓ (2分)有无色气泡产生,溶液出现浑浊(2分)② (4分) 假设 主要操作 现象 结论 假设1: Cl2与水反应生成有强氧化性的HClO,有漂白作用使红色褪去 取少量褪色溶液于试管中,滴加酚酞 显红色 假设1正确 假设2: 假设 主要操作 现象 结论 假设1: Cl2与水反应生成有强氧化性的HClO,有漂白作用使红色褪去 取少量褪色溶液于试管中,加入适量NaOH溶液 显红色 假设2正确 假设2: (2) ① Cl2 (1分) SO2+Br2+2H2O=2HBr+H2SO4(2分) ② 苦卤样品的体积、Mg(OH)2沉淀的质量(2分) ③ 97.7 mol(2分) 7.(15分)(1) 负(2分) SO2+2H2O-2e-=SO42-+4H+ (2分) 利用上述电池,可回收大量有效能,副产品为H2SO4,减少环境污染,实现(能质)共生。(2分) (2) ①防止亚硫酸铵被氧化(1分 ②ABCD(4分) ③ K2SO4在有机溶剂乙二醇中溶解度小,能充分析出(2分) ④ 4(NH4)2SO3+2NO2=4(NH4)2SO4+N2(2分) 8.(15分)(1)2Fe3+ + Fe === 3Fe2+ (2)b (3)过滤 (4)溶液中存在平衡:TiO2+ + 2H2O H2TiO3 + 2H+,当加入热水稀释、升温后,平衡正向移动,生成H2TiO3。 (3分)(说明:写出离子方程式或化学方程式得1分,从稀释和升温角度正确分析平衡移动各得1分。) (5)MnO2 + 2Fe2+ + 4H+ === Mn2+ + 2Fe3+ + 2H2O 通电 一定条件 (6)① 2O2- - 4e- == O2↑(同时写出C + O2 == CO2不扣分)或 C + 2O2- - 4e- == CO2↑ ②制备TiO2时,在电解槽发生如下反应:2CaO === 2Ca + O2↑, 2Ca + TiO2 ====== Ti + 2CaO, 一定条件 由此可见,CaO的量不变。(两个方程式各1分,不写“一定条件”不扣分)或:制备TiO2时,在电解槽发生如下反应:阴极:2Ca2+ + 4e- == 2Ca 阳极:2O2- - 4e- == O2↑ 2Ca + TiO2 ====== Ti + 2CaO, 由此可见,CaO的量不变。(电极反应式和化学方程式各1分,不写“一定条件”不扣分)。 A12O3+3C12+3C 2A1C13+3CO 950℃ (2分) 9.(14分) (1) (2)SO32-+C12+H2O=SO42-+2C1-+2H+(2分) (3)除去FeCl3(2分) (4)①Fe3++3OH-=Fe(OH)3↓ (2分) Al3++4OH-=AlO2-+2H2O(2分)②96%(2分) (5)Al3+ + 3 H2O Al(OH)3 + 3 H+ ,抑制AlCl3水解(2分) 10.(14分)(1)取少量溶液C于试管中,加入2~3滴KSCN溶液,若溶液变成红色,说明Fe3+未沉淀完全;若溶液不变色,说明Fe3+已沉淀完全。 (2分) (2)Al3+ ﹢3OH-= Al (OH)3↓ (2分) (3)由于硫酸电离出氢离子与 氢氧化铝电离出氢氧根离子反应生成水,使Al (OH)3溶解平衡右移,至Al (OH)3溶解。(2分) (4)Al3+﹢3H2O Al (OH)3 ﹢3H+ ; NH4+ + H2O NH3·H2O + H+ (2分) 硫酸铝铵 (2分) (5)因为硫酸铝铵易溶于热水,有利于生成;随温度升高、脱去结晶水,产生晶变。所以温度控制在90—100℃之间。(2分)(6)冷却,结晶、过滤、洗涤、干燥 (2分) 3答案(15分)(1) HCO3-+H2OH2CO3+OH- 5×10-3 (2)①2H2O+2e- = H2↑+ 2OH-(2H++2e-=H2↑)②Ca2++OH-+HCO3-= CaCO3↓+H2O ③ b (1分) (3)正 FePO4+e- +Li+=LiFePO4(4)5:1 答案(12分)(1)2SO2 + 2Ca(OH)2 + O2 = 2CaSO4 +2 H2O (2)2SO2(g) + O2(g) = 2 SO3(g) △H = -196.6 kJ/mol (3)① > 90% ② A(4)3Fe2+ + NO3- + 4H+ = 3Fe3+ + NO↑+2H2O 5、1)AD (2分)(2)除去溶液中的Sn2+离子,并防止Fe2+被氧化(2分);防止Fe2+离子生成沉淀(2分) (3)蒸发浓缩 (1分) ;过滤洗涤(1分) (4)降低洗涤过程中FeSO4·7H2O的损耗(2分) (5)①酸式滴定管 (1分) ②滴加最后一滴KMnO4溶液时,溶液变成浅红色且半分钟内不褪色。(2分)③0.975(2分)查看更多