2020届高考化学人教第二轮复习专题强化练：化学工艺流程题(含解析)
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2020届高考化学人教第二轮复习专题强化练：化学工艺流程题（含解析）
1 / 15 2020届高考化学人教第二轮复习专题强化练
化学工艺流程题
1、磷酸铁锂电池是新型的绿色能源电池，其简化的生产工艺流程如下。
(1)反应釜中反应的化学方程式为____________________，该反应体现出非金属性关系：P________(填“>”或“<”)C。
(2)室温下，LiH2PO4溶液的pH随c(H2PO－4)的变化如图1所示，H3PO4溶液中H2PO－4的分布分数δ随pH的变化如图2所示[δ＝cH2PO－4c总(含P元素的粒子)]。
①由图1知，低浓度时LiH2PO4溶液的pH小于7，且随着c初始(H2PO－4)的增大而减小，其合理的解释为____________________。
②综合上图分析，若用浓度大于1mol·L－1的H3PO4溶液溶解Li2CO3，要使反应釜中的H3PO4几乎全部转化成LiH2PO4，反应釜中需要控制溶2020届高考化学人教第二轮复习专题强化练：化学工艺流程题（含解析）
2 / 15 液的pH＝________。
(3)磷酸铁锂电池总反应为：LiFePO4＋6CLi1－xFePO4＋LixC6，电池中的固体电解质可传导Li＋。充电时，Li＋移向________(填“阳极”或“阴极”)；放电时，正极反应式为___________________________________________________。
(4)磷酸铁锂电池中铁的含量可通过如下方法测定：称取1.60g试样用盐酸溶解，在溶液中加入稍过量的SnCl2溶液，再加入HgCl2饱和溶液，用二苯胺磺酸钠作指示剂，用0.030mol·L－1重铬酸钾溶液滴定至溶液由浅绿色变为蓝紫色，消耗重铬酸钾溶液50.00mL。
已知：2Fe3＋＋Sn2＋＋6Cl－===SnCl2－6＋2Fe2＋
4Cl－＋Sn2＋＋2HgCl2===SnCl2－6＋Hg2Cl2
6Fe2＋＋Cr2O2－7＋14H＋===6Fe3＋＋2Cr3＋＋7H2O
①实验中加入HgCl2饱和溶液的目的是___________________。
②铁的百分含量Fe(%)＝________。
答案 (1)2H3PO4＋Li2CO3===2LiH2PO4＋H2O＋CO2↑ >
(2)①H2PO－4在溶液中既存在电离平衡，也存在水解平衡。电离作用产生H＋使溶液显酸性，水解产生OH－使溶液显碱性，由于H2PO－4的电离程度大于水解程度，所以溶液显酸性，故pH<7；若在开始时溶液c(H2PO－4)越大，则单位体积内H2PO－4电离产生的H＋的数目越多，c(H＋)就越大，2020届高考化学人教第二轮复习专题强化练：化学工艺流程题（含解析）
3 / 15 溶液的pH就越小 ②4.66
(3)阴极 Li1－xFePO4＋xLi＋＋xe－===LiFePO4
(4)①将溶液中过量的Sn2＋转化为稳定的SnCl2－6络离子，防止干扰Fe2＋的测定 ②31.5%
解析 (1)由于酸性：H3PO4>H2CO3，所以在反应釜中发生复分解反应：2H3PO4＋Li2CO3===2LiH2PO4＋H2O＋CO2↑；元素的非金属性越强，其最高价氧化物对应水化物的酸性就越强，由于酸性：H3PO4>H2CO3，所以元素的非金属性：P>C。
(2)②若用浓度大于1mol·L－1的H3PO4溶液溶解Li2CO3，当pH达到4.66时，根据图2知δ＝cH2PO－4c总＝0.994，根据图1知c初始(H2PO－4)接近1mol·L－1，则H3PO4几乎全部转化为LiH2PO4。故要使H3PO4几乎全部转化成LiH2PO4，溶液的pH控制在pH＝4.66。
(4)①实验中加入HgCl2饱和溶液，可以发生反应：4Cl－＋Sn2＋＋2HgCl2===SnCl2－6＋Hg2Cl2，这样就可以使溶液中过量的Sn2＋转化为稳定的SnCl2－6络离子，从而防止用重铬酸钾溶液滴定溶液中的Fe2＋时干扰实验结果的测定，造成实验误差。
②根据6Fe2＋＋Cr2O2－7＋14H＋===6Fe3＋＋2Cr3＋＋7H2O可知，n(Fe2＋)＝6n(Cr2O2－7)＝6×
0.030mol·L－1×0.0500L＝9×10－3mol，m(Fe)＝n·M＝9×10－2020届高考化学人教第二轮复习专题强化练：化学工艺流程题（含解析）
4 / 15 3mol×56g·mol－1＝0.504g，所以铁的百分含量＝mFem总×100%＝0.504g1.60g×100%＝31.5%。
2、过碳酸钠(2Na2CO3·3H2O2)广泛用于化工、造纸、纺织、食品等行业，一种以芒硝(Na2SO4·10H2O)、H2O2等为原料制备过碳酸钠的工艺流程如下：
已知2CrO2－4＋2H＋===Cr2O2－7＋H2O , pH小于5时几乎均以Cr2O2－7形式存在，pH大于8.5时几乎均以CrO2－4形式存在。
回答下列问题：
(1)Na2CrO4中Cr元素的化合价为________。
(2)Ksp(CaCrO4)________(填“＞”或“＜”)Ksp(CaSO4)。
(3)流程中循环物质X为________(填化学式)。
(4)步骤Ⅱ中发生反应的化学方程式为__________________。
(5)步骤Ⅰ～Ⅲ是为了制得纯碱，从环境保护的角度看，可能的不足之处是________________________________。 2020届高考化学人教第二轮复习专题强化练：化学工艺流程题（含解析）
5 / 15 (6)步骤Ⅴ合成时，加入95%的乙醇的目的是__________。
(7)测定产品活性氧的实验步骤如下：准确称取mg产品，用硫酸溶解后，用cmol·L－1的KMnO4标准溶液滴定至终点，消耗KMnO4标准溶液VmL。
①滴定到终点时，溶液呈__________(填“无色”或“浅红色”)。
②过氧化物的活性氧是指过氧化物单独用催化剂催化分解时放出氧气的质量与样品的质量之比。该实验测得的产品中活性氧为________(列出计算表达式)。
答案 (1)＋6
(2)>
(3)Na2Cr2O7
(4)2Na2CrO4＋2CO2＋H2O===Na2Cr2O7＋2NaHCO3
(5)六价铬有毒，易造成环境污染 (6)减小过碳酸钠的溶解度，提高产率 (7)①浅红色
②4cVm%
解析 (2)分析过程可知步骤Ⅰ加入Na2CrO4生成CaSO4，说明反应向更难溶的方向进行，证明Ksp(CaCrO4)＞Ksp(CaSO4)。
(3)已知2CrO2－4＋2H＋Cr2O2－7＋H2O，pH小于5时几乎均以Cr2O2－7形式存在，pH大于8.5时几乎均以CrO2－4形式存在，酸溶液中平衡向正2020届高考化学人教第二轮复习专题强化练：化学工艺流程题（含解析）
6 / 15 方向移动，流程中循环物质X为Na2Cr2O7。
(7)②准确称取mg产品，用硫酸溶解后，用cmol·L－1的KMnO4标准溶液滴定至终点，消耗KMnO4标准溶液VmL，反应为：
5H2O2＋3H2SO4＋2KMnO4===K2SO4＋2MnSO4＋8H2O＋5O2↑，n(H2O2)＝5cV×10－32mol＝2.5×10－3cVmol,2H2O2===2H2O＋O2↑，分解生成氧气质量为2.5×10－3cVmol×32g·mol－1×12＝0.04cVg，过氧化物的活性氧是指过氧化物单独用催化剂催化分解时放出氧气的质量与样品的质量之比＝0.04cVgmg×100%＝4cVm%。
3、某矿渣的成分为Cu2O、Al2O3、Fe2O3、SiO2，工业上用该矿渣获取铜和胆矾的操作流程如下：
已知：①Cu2O＋2H＋===Cu＋Cu2＋＋H2O
②部分阳离子以氢氧化物形式沉淀时溶液的pH见下表：
沉淀物 Cu(OH)2 Al(OH)3 Fe(OH)3 Fe(OH)2
开始沉淀pH 5.4 4.0 2.7 5.8 2020届高考化学人教第二轮复习专题强化练：化学工艺流程题（含解析）
7 / 15 沉淀完全pH 6.7 5.2 3.7 8.8
请回答下列问题：操作1主要包括：__________、____________、_______。洗涤CuSO4·5H2O粗产品不能用大量水洗，而用冰水洗涤。原因是________________________________________
____________________。
答案 蒸发浓缩 冷却结晶 过滤 冰水既可以洗去晶体表面的杂质离子，又可以减少晶体的损失
解析 从硫酸铜溶液中制取硫酸铜晶体的操作1主要包括：蒸发浓缩、冷却结晶、过滤。洗涤CuSO4·5H2O粗产品不能用大量水洗，而用冰水洗涤。原因是CuSO4晶体溶解于水，而且温度越高，溶解度越大。若用冰水既可以洗去晶体表面的杂质离子，又可以减少晶体的损失。
4、软锰矿中含MnO2约70%，SiO2约20%，Al2O3约4%，其余为水分；闪锌矿中含ZnS约80%，FeS、CuS、SiO2共约7%，其余为水分。科研人员开发了综合利用这两种资源的同槽酸浸工艺，制取Zn、MnO2和Na2SO4。其工艺流程如下： 2020届高考化学人教第二轮复习专题强化练：化学工艺流程题（含解析）
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Na2SO4和Na2SO4·10H2O的溶解度曲线(g/100g水)如图，则Ⅳ中得到Na2SO4固体的操作是：将分离出MnCO3和ZnCO3后的滤液升温结晶、___________、用乙醇洗涤后干燥。用乙醇洗涤而不用水洗的原因是_____________________。
答案 趁热过滤 防止形成Na2SO4·10H2O
解析 读图，硫酸钠的溶解度随温度的降低逐渐增大，而十水硫酸钠的溶解度随温度的降低明显减小，由此说明从Ⅳ溶液中制取硫酸钠固体的方法是蒸发浓缩、趁热过滤、洗涤、干燥；用乙醇洗涤硫酸钠固体时，不会析出十水硫酸钠，用水洗涤硫酸钠固体时，随着温度的降低，硫酸钠溶解度增大，容易析出十水硫酸钠固体。
5、绿矾(FeSO4·7H2O)可用于色谱分析剂、净水、照相制版等方面。下面是以铁屑(含少量锡等杂质)生产绿矾的一种方法： 2020届高考化学人教第二轮复习专题强化练：化学工艺流程题（含解析）
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已知：在H2S饱和溶液中，SnS沉淀完全时的pH为1.6；FeS开始沉淀时溶液的pH为3.0，沉淀完全时溶液的pH为5.5。
(1)操作Ⅳ的顺序依次为：________________、冷却结晶、__________________。
(2)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________________________________________________________________________。
答案 (1)蒸发浓缩 过滤 (2)降低绿矾的溶解度，减少绿矾的损失
解析 FeSO4溶液通过蒸发浓缩、冷却结晶、过滤、洗涤、干燥得到FeSO4·7H2O晶体。
6、二草酸合铜(Ⅱ)酸钾晶体{K2[Cu(C2O4)2]·2H2O}制备流程如下：
