(DOC)-【步步高】(广东专用)2014版高考化学 考前三个月高考冲刺练 第2题 化工流程题(含答案解析)

(DOC)-【步步高】(广东专用)2014版高考化学 考前三个月高考冲刺练 第2题 化工题(含答案解析) 【步步高】(广东专用)2014版高考化学 考前三个月高考冲刺练 第2题 化工流程题(含答案解析) 第2题 化工流程题 1( 锂被誉为“金属味精”，以LiCoO2为正极材料的锂离子电池已被广泛用作便携式电源。 工业上常以β?锂辉矿(主要成分为LiAlSi2O6，还含有FeO、MgO、CaO等杂质)为原料来制取金属锂。其中一种工艺流程如下: ?Li2CO3 ?LiOH微溶于水。 请回答下列问题: (1)用氧化物形式表示LiAlSi2O6的组成:______________。 (2)反应?加入碳酸钙的作用是 ______________________________________________。 (3)写出反应?中生成沉淀A的离子方程式___________________________________。 (4)洗涤所得Li2CO3沉淀要使用__________(选填“热水”或“冷水”)，你选择的理由是 ________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。 (5)将氯化锂溶液蒸干的过程中还不断通入HCl，其作用是 ________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。 (6)电解熔融氯化锂生产锂时，阳极产生的氯气中会混有少量氧 气，原因是 ________________________________________________________________________。 答案 (1)Li2O?Al2O3?4SiO2 (2)消耗反应?中过量的H2SO4;控制pH，使Fe、Al完全沉淀 (3)Mg， 2OH===Mg(OH)2?、Ca，CO3===CaCO3? (4)热水 Li2CO3在较高温度下溶解度小，用热水洗涤可减少Li2CO3的损 耗 (5)抑制LiCl的水解，防止生成LiOH，同时HCl可带走水蒸气 2， , 2， 2, 3， 3， 1 (6)加热蒸干LiCl溶液时，LiCl有少量水解生成LiOH，受热分解生成 Li2O，电解时 O放电产生O2(其他合理答案均可) 2( (2013?新课标全国卷?，27)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): ，,2, 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，2H2O===2AlO2，3H2? ??(3)2LiCoO2，3H2SO4，H2O2=====Li2SO4，2CoSO4，O2?，4H2O、2H2O2=====2H2O，O2? 有氯 气生成，污染较大 (4)CoSO4，2NH4HCO3===CoCO3?，(NH4)2SO4，H2O，CO2? (5)Li1,xCoO2，LixC6===LiCoO2，6C (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 (1)依据化合价代数和等于零可计算Co的化合价为，3价。 (2)由正极“碱浸”后的物质变化流程可知，滤液中获取Al(OH)3，滤渣再经一系列变化得Li2SO4、CoSO4，可推知正极“碱浸”时只有铝被NaOH溶解。 (3)“碱浸”后所得滤渣LiCoO2中Co的化合价为，3价，而“酸浸”后生成CoSO4中Co 2 ，,, 的化合价为，2价，显然H2O2是还原剂，氧化产物只能是O2;又H2O2具有不稳定性，受热易分解，也属于氧化还原反应。 (4)“沉钴”这一步，反应物为CoSO4、NH4HCO3，生成物中有CoCO3，必然产生大量 H，而HCO3与H又不能大量共存，继续反应产生CO2。此题容易忽视HCO3与H的继续反应，澄清了这些问题，再利用质量守恒定律，就能顺利写出化学方程式。 (5)依据充电时正极的物质变化，可写出放电时的电极反应: Li1,xCoO2，xe，xLi===LiCoO2 依据负极充电的电极反应，写出放电时电极反应: LixC6,xe===6C，xLi，以上两个电极反应相加，即得总方程式。 (6)“放电处理”的一个重要目的是回收锂，Li要沉积在正极。解答这一问题的关键是Li怎样沉积在正极上。放电时，离子运动的方向是“正向正，负向负”。 从流程的最终产物上很容易找到回收的金属化合物:Al(OH)3、CoCO3、Li2SO4。 3( 软锰矿的主要成分是二氧化锰，用软锰矿浆吸收工业废气中的二氧化硫，可以制备高纯 度的硫酸锰晶体，其流程如下所示: ，，,，,，，,，,， 已知:浸出液中的金属阳离子主要是Mn，还含有少量的Fe、Al等，且pH<2。几种 根据上述流程，回答下列问题: (1)写出二氧化锰与二氧化硫反应的化学方程式: ______________________________。 (2)浸出液的pH<2，从上述流程看，可能的原因为 _____________________________ (用化学用语和必要的文字说明)。 (3)用离子方程式表示加入二氧化锰的作用: __________________________________。 从表中数据来看，能不能取消“加入二氧化锰”的步骤,原因是 ________________________________________________________________ ________。 下列试剂能替代二氧化锰的是__________(填序号)。 A(双氧水 B(氯水 D(次氯酸钠 2，2，3，C(高锰酸钾溶液 (4)有同学认为可以用碳酸锰(MnCO3)或氢氧化锰[Mn(OH)2]替代石灰乳，你是否同意此观 3 点,简述理由: ________________________________________________________________ ________。 (5)从含硫酸锰的滤液中提取硫酸锰晶体的操作是______。 利用滤渣能提取高纯度的铁红，简述其操作过程: ____________________________。 答案 (1)SO2，MnO2===MnSO4 (2)二氧化硫溶于水生成H2SO3，H2SO3部分电离:SO2， H2O H2SO3 H，HSO3 (3)MnO2，2Fe，4H===Mn，2Fe，2H2O 不能，pH,9.7时Fe才完全沉淀，而pH,8.3时Mn已经开始沉淀 A (4)同意，Fe、Al的水解程度比Mn的大，Fe，3H2O Fe(OH)3，3H，Al，3H2O Al(OH)3，3H，加入的碳酸锰或氢氧化锰能与H反应，促进铁离子、铝离子水解，进而转化为沉淀，通过过滤除去杂质 (5)蒸发浓缩、降温结晶、过滤 将滤渣溶于足量氢氧化钠溶液中，过滤、洗涤、烘干、灼烧 解析 (1)从最终产物为硫酸锰晶体来看，二氧化硫与二氧化锰反应生成硫酸锰。(2)二氧化硫溶于水生成亚硫酸，亚硫酸属于中强酸，部分电离。(3)从表中数据看，二价铁离子完全沉淀时，锰离子已部分沉淀，必须用氧化剂将二价铁离子氧化成三价铁离子。选择使用的氧化剂不能引入新杂质。(4)利用盐类水解，促进三价铁离子和铝离子完全水解。 (5)滤渣的主要成分是氢氧化铁、氢氧化铝，用足量氢氧化钠溶液溶解氢氧化铝，过滤后得到氢氧化铁，灼烧后得到铁红(氧化铁)。 4( 从铝土矿(主要成分是Al2O3，含SiO2、Fe2O3、MgO等杂质)中提取氧化铝的两种流程 如下: ，，3，3，2，3，，3，2，2，2，，2，3，，, 请回答下列问题: (1)给滤液E中通入过量的NH3，其反应的离子方程式是 ____________________________。 (2)流程?中加入烧碱溶液后，生成SiO3的离子方程式是 ________________________。 (3)验证滤液A中含Fe，可取少量滤液并加入__________________(填写试剂名称)。 (4)滤液C中溶质的主要成分是________________(填化学式)，写出该溶质的一种用途 __________________________________________________________________ ______。 (5)滤液F中离子电荷守恒的关系式为 ___________________________________。 (6)滤液C和滤液F共同的溶质为G，用惰性电极电解500 mL 0.1 mol?L 的G溶液， 4 ,13，2, 若阳极得到56 mL气体(标准状况)，则所得溶液在常温下的pH为______________(忽略电解前后溶液体积的变化)。 (7)已知25 ?时Mg(OH)2的溶度积常数Ksp,1.8×10,11。取适量的滤液A，加入一定量的烧碱溶液至达到沉淀溶解平衡，测得该溶液的pH,13.00，则25 ?时残留在溶液中的c(Mg2，),________ mol?L,1。 答案 (1)H，NH3?H2O===NH4，H2O、Al，3NH3?H2O===Al(OH)3?，3NH4 (2)SiO2，2OH===SiO3，H2O (3)硫氰化钾(或硫氰酸钾、苯酚等) (4)NaHCO3、NaCl 制纯碱(或作发酵粉、食用盐等) (5)c(NH4)，c(Na)，c(H),c(Cl)，c(OH) (6)12 (7)1.8×10 解析 (1)滤液E为NaCl、AlCl3和HCl的混合溶液，通入过量NH3，离子反应有:H，NH3?H2O===NH4，H2O、Al，3NH3?H2O===Al(OH)3?，3NH4。 (2)生成SiO3的离子反应为SiO2，2OH===SiO3，H2O。 (3)滤液A为FeCl3、MgCl2、AlCl3和HCl的混合溶液，可以利用KSCN溶液或苯酚溶液检验Fe的存在。 (5)滤液F为NaCl、NH4Cl和NH3?H2O的混合溶液，其中电荷守恒关系式为c(Na)，c(NH4)，c(H),c(Cl)，c(OH)。 电解(6)G为NaCl，根据2NaCl，2H2O=====2NaOH，H2?，Cl2?，阳极得到标准状况下的56 mL 0.056 L0.005 mol,,Cl2时，电解质溶液中n(OH),,1×2,0.005 mol，c(OH),22.4 L?mol0.5 L 0.01 mol?L，常温下溶液的pH,12。 (7)pH,13，则c(OH),0.1 mol?L，c(Mg),,,12，,1，,,，，3，2,,2,，3，，，,9，，，,,,2,，，3，，Ksp[MgOH c2OH,2],9,1 mol?L。 5( 镍电池广泛应用于混合动力汽车系统，电极材料由Ni(OH)2、碳粉和氧化铁等涂在铝箔 上制成。由于电池使用后电极材料对环境有危害，某兴趣小组对该电池电极材料进行回收研究，实验流程如下: 已知:a.NiCl2易溶于水，Fe不能氧化Ni。 b 如表所示: 3，2， 5 回答下列问题: (1)根据表中数据判断步骤?依次析出沉淀?________和沉淀?________(填化学式)，则pH1_______pH2(填“>”、“,”或“<”)，控制两种沉淀析出可利用________(填序号)。 A(pH试纸 B(石蕊指示剂 C(pH计 (2)已知溶解度:NiC2O4>NiC2O4?H 2O>NiC2O4?2H2O，则步骤?的化学方程式是 ________________________________________________________________ ________。 步骤?后，过滤沉淀所需的玻璃仪器有____________。若过滤时发现滤液中有少量浑浊，从实验操作的角度给出两种可能的原因:____________________________________。 (3)?中阳极反应产生的气体E为________，验证该气体的试剂为 ________________________________________________________________ ________。 (4)试写出步骤?的离子方程式: ____________________________________________。 答案 (1)Fe(OH)3 Al(OH)3 < C (2)NiCl2，Na2C2O4，2H2O===NiC2O4?2H2O?，2NaCl 漏斗、玻璃棒和烧杯 玻璃棒划破滤纸、滤液超过滤纸边缘 (3)Cl2 湿润的淀粉?KI试纸 (4)2Ni(OH)2，2OH，Cl2===2Ni(OH)3，2Cl 6( 钼是一种过渡金属元素，通常用作合金及不锈钢的添加剂，这种元素可增强合金的强度、 硬度、可焊性及韧性，还可增强其耐高温及耐腐蚀性能。下图是化工生产中制备金属钼的实验流程图: ,, (1)钼酸铵溶液中阳离子的检验方法: ________________________________________。 (2)写出反应?的化学方程式: ______________________________________________。 (3)反应?的尾气可以用NH3?H2O溶液吸收用于合成肥料，写出反应的离子方程式 ________________________________________________________________ ________。 (4)操作1中使用的主要玻璃仪器有 __________________________________________。 (5)某同学利用下面装置来制备氢气，利用氢气还原三氧化钼，根据要求回答问题。 6 ?请设计一个实验验证H2的还原性并检验其氧化产物，其装置连接顺序是________。 ?在烧瓶A中加入少量的硫酸铜目的是 ______________________________________。 ?两次使用D装置，其中所盛的药品依次是______、__________________________。 答案 (1)取少量钼酸铵溶液于试管中，加入NaOH溶液加热，在试管口放一张润湿的红色石蕊试纸，若试纸变蓝，则证明钼酸铵溶液中含有铵根离子 高温(2)2MoS2，7O2=====2MoO3，4SO2 (3)2NH3?H2O，SO2===2NH4，SO3，H2O (4)烧杯、漏斗、玻璃棒 (5)?A—C—B—D—D ?加快化学反应速率 ?无水硫酸铜 碱石灰 解析 (1)考查NH4的检验方法。(2)可使用奇数配偶法配平化学方程式。(4)操作?是过滤，注意是让填写玻璃仪器。(5)?检验H2的氧化产物H2O，要用无水CuSO4，显然要用D装置，应特别注意排除A中水蒸气以及空气中的水蒸气对检验结果的干扰。?形成铜、锌原电池加快化学反应速率。 ，，2, 7