2021年高考化学真题和模拟题分类汇编专题20 工业流程题(含答案解析)
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1、2021高考化学真题和模拟题分类汇编专题20 工业流程题2021年化学高考题一、单选题1(2021年山东省高考化学试题(山东卷)工业上以SO2和纯碱为原料制备无水NaHSO3的主要流程如图,下列说法错误的是A吸收过程中有气体生成B结晶后母液中含有NaHCO3C气流干燥湿料时温度不宜过高D中和后溶液中含Na2SO3和NaHCO3【答案】B【分析】根据工艺流程逆向分析可知,以二氧化硫和纯碱为原料,得到结晶成分为NaHSO3,则母液为饱和NaHSO3和过量的二氧化硫形成的亚硫酸,溶液呈酸性,所以加入纯碱进行中和,涉及的反应为:H2SO3+2Na2CO3= Na2SO3+ 2NaHCO3,NaHSO3
2、+ Na2CO3= Na2SO3+ NaHCO3,所以调节pH为8进行中和后得到Na2SO3和NaHCO3,通入二氧化硫气体进行混合吸收,此时吸收过程中发生反应为:Na2SO3+SO2+H2O=2NaHSO3,SO2+ NaHCO3= CO2+ NaHSO3,此时会析出大量NaHSO3晶体,经过离心分离,将得到的湿料再进行气流干燥,最终得到NaHSO3产品,据此分析解答。【解析】A根据上述分析可知,吸收过程中有二氧化碳生成,A正确;B结晶后母液中含饱和NaHSO3和过量的二氧化硫形成的亚硫酸,没有NaHCO3,假设产物中存在NaHCO3,则其会与生成的NaHSO3发生反应,且NaHCO3溶解度
3、较低,若其残留于母液中,会使晶体不纯,假设不成立,B错误;CNaHSO3高温时易分解变质,所以气流干燥过程中温度不宜过高,C正确;D结合上述分析可知,中和后溶液中含Na2SO3和NaHCO3,D正确;故选B。2(2021年河北省普通高中学业水平选择性考试化学试题(河北卷)BiOCl是一种具有珠光泽的材料,利用金属Bi制备BiOCl的工艺流程如图:下列说法错误的是A酸浸工序中分次加入稀HNO3可降低反应剧烈程度B转化工序中加入稀HCl可抑制生成BiONO3C水解工序中加入少量CH3COONa(s)可提高Bi3+水解程度D水解工序中加入少量NH4NO3(s)有利于BiOCl的生成【答案】D【解析】
4、A硝酸为强氧化剂,可与金属铋反应,酸浸工序中分次加入稀,反应物硝酸的用量减少,可降低反应剧烈程度,A正确;B金属铋与硝酸反应生成的硝酸铋会发生水解反应生成,水解的离子方程式为,转化工序中加入稀,使氢离子浓度增大,根据勒夏特列原理分析,硝酸铋水解平衡左移,可抑制生成,B正确;C氯化铋水解生成的离子方程式为,水解工序中加入少量,醋酸根会结合氢离子生成弱电解质醋酸,使氢离子浓度减小,根据勒夏特列原理分析,氯化铋水解平衡右移,促进水解,C正确;D氯化铋水解生成的离子方程式为,水解工序中加入少量,铵根离子水解生成氢离子,使氢离子浓度增大,根据勒夏特列原理分析,氯化铋水解平衡左移,不利于生成,且部分铋离子
5、与硝酸根、水也会发生反应,也不利于生成,综上所述,D错误;故选D。3(2021年湖南省普通高中学业水平选择性考试化学试题(湖南卷)已二酸是一种重要的化工原料,科学家在现有工业路线基础上,提出了一条“绿色”合成路线:下列说法正确的是A苯与溴水混合,充分振荡后静置,下层溶液呈橙红色B环己醇与乙醇互为同系物C已二酸与溶液反应有生成D环己烷分子中所有碳原子共平面【答案】C【解析】A.苯的密度比水小,苯与溴水混合,充分振荡后静置,有机层在上层,应是上层溶液呈橙红色,故A错误;B环己醇含有六元碳环,和乙醇结构不相似,分子组成也不相差若干CH2原子团,不互为同系物,故B错误;C己二酸分子中含有羧基,能与Na
6、HCO3溶液反应生成CO2,故C正确;D环己烷分子中的碳原子均为饱和碳原子,与每个碳原子直接相连的4个原子形成四面体结构,因此所有碳原子不可能共平面,故D错误;答案选C。4(2021年湖南省普通高中学业水平选择性考试化学试题(湖南卷)一种工业制备无水氯化镁的工艺流程如下:下列说法错误的是A物质X常选用生石灰B工业上常用电解熔融制备金属镁C“氯化”过程中发生的反应为D“煅烧”后的产物中加稀盐酸,将所得溶液加热蒸发也可得到无水【答案】D【分析】海水经一系列处理得到苦卤水,苦卤水中含Mg2+,苦卤水中加物质X使Mg2+转化为Mg(OH)2,过滤除去滤液,煅烧Mg(OH)2得MgO,MgO和C、Cl2
7、经“氯化”得无水MgCl2。【解析】A物质X的作用是使Mg2+转化为Mg(OH)2,工业上常采用CaO,发生CaO+H2O=Ca(OH)2,Ca(OH)2+Mg2+=Mg(OH)2+Ca2+,A正确;BMg是较活泼金属,工业上常用电解熔融制备金属镁,B正确;C由图可知“氯化”过程反应物为MgO、氯气、C,生成物之一为MgCl2,C在高温下能将二氧化碳还原为CO,则“气体”为CO,反应方程式为,C正确;D“煅烧”后得到MgO,MgO和盐酸反应得到MgCl2溶液,由于MgCl2在溶液中水解为氢氧化镁和HCl,将所得溶液加热蒸发HCl会逸出,MgCl2水解平衡正向移动,得到氢氧化镁,得不到无水MgC
8、l2,D错误;选D。二、元素或物质推断题5(2021年1月浙江省普通高校招生选考化学试题)某兴趣小组对化合物X开展探究实验。其中:X是易溶于水的强酸盐,由3种元素组成;A和B均为纯净物;B可使品红水溶液褪色。请回答:(1)组成X的3种元素是_(填元素符号),X的化学式是_。(2)将固体X加入温热的稀H2SO4中,产生气体B,该反应的离子方程式是_。(3)步骤I,发生反应的化学方程式是_。(4)步骤II,某同学未加H2O2溶液,发现也会缓慢出现白色浑浊,原因是_。(5)关于气体B使品红水溶液褪色的原因,一般认为:B不能使品红褪色,而是B与水反应的生成物使品红褪色。请设计实验证明_。【答案】Cu、
9、S、O CuS2O6 S2OSO+ SO2 + Cu(OH)2 + 2H2O SO2与水反应生成H2SO3; H2SO3能被氧气氧化为H2SO4,与BaCl2反应生成BaSO4 配制品红无水乙醇溶液(其他非水溶剂亦可),通入SO2,不褪色;品红水溶液中加入亚硫酸钠(亚硫酸氢钠)固体,褪色更快 【分析】将固体隔绝空气加热,能生成一种固体和一种气体,其中将固体溶于水分成两等分,一份加入盐酸酸化的氯化钡溶液,能生成白色沉淀,说明固体中有硫酸根的存在,另一份溶液加入适量的NaOH溶液,出现蓝色悬浊液,加入甘油后能形成绛蓝色溶液,说明固体中存在Cu,则固体A为CuSO4;将气体B通入足量的BaCl2溶液
10、和H2O2溶液中,出现白色沉淀,说明该气体可以被H2O2氧化,则该气体为SO2,再根据产生沉淀C和固体X的质量计算固体X的化学式。【解析】(1)根据分析,固体X中含有的元素是C、S、O;加入盐酸酸化的氯化钡溶液,生成1.165g硫酸钡沉淀,则该份硫酸铜的质量为0.005mol,则固体CuSO4的物质的量为0.010mol,质量为1.6g,根据质量守恒的气体SO2的质量为0.640g,该物质中三种元素的质量比m(Cu):m(S):m(O)=0.640g:0.640g:0.960g,则这三种原子的物质的量的比 n(Cu):n(S):n(O)=1:2:6,故固体X的化学式为CuS2O6;(2)根据题
11、目,固体X与温热的稀硫酸反应可以生成SO2气体,根据原子守恒和电荷守恒配平,则该过程的离子方程式为S2OSO + SO2;(3)步骤为甘油和氢氧化铜发生反应,反应的化学方程式为+Cu(OH)2+2H2O;(4)步骤中未加入过氧化氢,也可以出现白色沉淀,说明SO2溶于水后可以被空气中的氧气氧化,故答案为:SO2与水反应生成H2SO3;H2SO3能被氧气氧化为H2SO4,与BaCl2反应生成BaSO4;(5)SO2可以使品红溶液褪色,SO2溶液中存在SO2分子和H2SO3,欲知道是哪一种物质能够使品红溶液褪色,可以利用如下实验验证:配制品红无水乙醇溶液(其他非水溶剂亦可),通入SO2,不褪色;品红
12、水溶液中加入亚硫酸钠(亚硫酸氢钠)固体,褪色更快。三、工业流程题6(2021年高考全国乙卷化学试题)磁选后的炼铁高钛炉渣,主要成分有、以及少量的。为节约和充分利用资源,通过如下工艺流程回收钛、铝、镁等。该工艺条件下,有关金属离子开始沉淀和沉淀完全的见下表金属离子开始沉淀的2.23.59.512.4沉淀完全的3.24.711.113.8回答下列问题:(1)“焙烧”中,、几乎不发生反应,、转化为相应的硫酸盐,写出转化为的化学方程式_。(2)“水浸”后“滤液”的约为2.0,在“分步沉淀”时用氨水逐步调节至11.6,依次析出的金属离子是_。(3)“母液中浓度为_。(4)“水浸渣”在160“酸溶”最适合
13、的酸是_。“酸溶渣”的成分是_、_。(5)“酸溶”后,将溶液适当稀释并加热,水解析出沉淀,该反应的离子方程式是_。(6)将“母液”和“母液”混合,吸收尾气,经处理得_,循环利用。【答案】 硫酸 【分析】由题给流程可知,高钛炉渣与硫酸铵混合后焙烧时,二氧化钛和二氧化硅不反应,氧化铝、氧化镁、氧化钙、氧化铁转化为相应的硫酸盐,尾气为氨气;将焙烧后物质加入热水水浸,二氧化钛、二氧化硅不溶于水,微溶的硫酸钙部分溶于水,硫酸铁、硫酸镁和硫酸铝铵溶于水,过滤得到含有二氧化钛、二氧化硅、硫酸钙的水浸渣和含有硫酸铁、硫酸镁、硫酸铝铵和硫酸钙的滤液;向pH约为2.0的滤液中加入氨水至11.6,溶液中铁离子、铝离
14、子和镁离子依次沉淀,过滤得到含有硫酸铵、硫酸钙的母液和氢氧化物沉淀;向水浸渣中加入浓硫酸加热到160酸溶,二氧化硅和硫酸钙与浓硫酸不反应,二氧化钛与稀硫酸反应得到TiOSO4,过滤得到含有二氧化硅、硫酸钙的酸溶渣和TiOSO4溶液;将TiOSO4溶液加入热水稀释并适当加热,使TiOSO4完全水解生成TiO2x H2O沉淀和硫酸,过滤得到含有硫酸的母液和TiO2x H2O。【解析】(1)氧化铝转化为硫酸铝铵发生的反应为氧化铝、硫酸铵在高温条件下反应生成硫酸铝铵、氨气和水,反应的化学方程式为Al2O3+4(NH4)2SO4NH4Al(SO4)2+4NH3+3H2O,故答案为:Al2O3+4(NH4
15、)2SO4NH4Al(SO4)2+4NH3+3H2O;(2)由题给开始沉淀和完全沉淀的pH可知,将pH约为2.0的滤液加入氨水调节溶液pH为11.6时,铁离子首先沉淀、然后是铝离子、镁离子,钙离子没有沉淀,故答案为:Fe3+、Al3+、Mg2+;(3)由镁离子完全沉淀时,溶液pH为11.1可知,氢氧化镁的溶度积为1105(1102.9)2=11010.8,当溶液pH为11.6时,溶液中镁离子的浓度为=1106mol/L,故答案为:1106;(4)增大溶液中硫酸根离子浓度,有利于使微溶的硫酸钙转化为沉淀,为了使微溶的硫酸钙完全沉淀,减少TiOSO4溶液中含有硫酸钙的量,应加入浓硫酸加热到160酸
16、溶;由分析可知,二氧化硅和硫酸钙与浓硫酸不反应,则酸溶渣的主要成分为二氧化硅和硫酸钙,故答案为:硫酸;SiO2、CaSO4;(5)酸溶后将TiOSO4溶液加入热水稀释并适当加热,能使TiOSO4完全水解生成TiO2x H2O沉淀和硫酸,反应的离子方程式为TiO2+(x+1)H2OTiO2xH2O+2H+,故答案为:TiO2+(x+1)H2OTiO2xH2O+2H+;(6)由分析可知,尾气为氨气,母液为硫酸铵、母液为硫酸,将母液和母液混合后吸收氨气得到硫酸铵溶液,可以循环使用,故答案为:(NH4)2SO4。7(2021年高考全国甲卷化学试题)碘(紫黑色固体,微溶于水)及其化合物广泛用于医药、染料
17、等方面。回答下列问题:(1)的一种制备方法如下图所示:加入粉进行转化反应的离子方程式为_,生成的沉淀与硝酸反应,生成_后可循环使用。通入的过程中,若氧化产物只有一种,反应的化学方程式为_;若反应物用量比时,氧化产物为_;当,单质碘的收率会降低,原因是_。(2)以为原料制备的方法是:先向溶液中加入计量的,生成碘化物;再向混合溶液中加入溶液,反应得到,上述制备的总反应的离子方程式为_。(3)溶液和溶液混合可生成沉淀和,若生成,消耗的至少为_。在溶液中可发生反应。实验室中使用过量的与溶液反应后,过滤,滤液经水蒸气蒸馏可制得高纯碘。反应中加入过量的原因是_。【答案】2AgI+Fe=2Ag+ Fe2+2
18、I- AgNO3 FeI2+Cl2= I2+FeCl2 I2、FeCl3 I2被过量的进一步氧化 4 防止单质碘析出 【解析】(1) 由流程图可知悬浊液中含AgI ,AgI可与Fe反应生成FeI2和Ag,FeI2易溶于水,在离子方程式中能拆,故加入粉进行转化反应的离子方程式为2AgI+Fe=2Ag+ Fe2+2I-,生成的银能与硝酸反应生成硝酸银参与循环中,故答案为:2AgI+Fe=2Ag+ Fe2+2I-;AgNO3;通入的过程中,因I-还原性强于Fe2+,先氧化还原性强的I-,若氧化产物只有一种,则该氧化产物只能是I2,故反应的化学方程式为FeI2+Cl2= I2+FeCl2,若反应物用量
19、比时即过量,先氧化完全部I-再氧化Fe2+,恰好将全部I-和Fe2+氧化,故氧化产物为I2、FeCl3,当即过量特别多,多余的氯气会与生成的单质碘以及水继续发生氧化还原反应,单质碘的收率会降低,故答案为:FeI2+Cl2= I2+FeCl2;I2、FeCl3;I2被过量的进一步氧化;(2)先向溶液中加入计量的,生成碘化物即含I-的物质;再向混合溶液中(含I-)加入溶液,反应得到,上述制备的两个反应中I-为中间产物,总反应为与发生氧化还原反应,生成和,根据得失电子守恒、电荷守恒及元素守恒配平离子方程式即可得:,故答案为:; (3) 溶液和溶液混合可生成沉淀和,化学方程式为4KI+2CuSO4=2
20、CuI +I2+2K2SO4,若生成,则消耗的至少为4mol;反应中加入过量,I-浓度增大,可逆反应平衡右移,增大溶解度,防止升华,有利于蒸馏时防止单质碘析出,故答案为:4;防止单质碘析出。8(2021年山东省高考化学试题(山东卷)工业上以铬铁矿(FeCr2O4,含Al、Si氧化物等杂质)为主要原料制备红矾钠(Na2Cr2O72H2O)的工艺流程如图。回答下列问题:(1)焙烧的目的是将FeCr2O4转化为Na2CrO4并将Al、Si氧化物转化为可溶性钠盐,焙烧时气体与矿料逆流而行,目的是_。(2)矿物中相关元素可溶性组分物质的量浓度c与pH的关系如图所示。当溶液中可溶组分浓度c1.010-5m
21、olL-1时,可认为已除尽。中和时pH的理论范围为_;酸化的目的是_;Fe元素在_(填操作单元的名称)过程中除去。(3)蒸发结晶时,过度蒸发将导致_;冷却结晶所得母液中,除Na2Cr2O7外,可在上述流程中循环利用的物质还有_。(4)利用膜电解技术(装置如图所示),以Na2CrO4为主要原料制备Na2Cr2O7的总反应方程式为:4Na2CrO4+4H2O2Na2Cr2O7+4NaOH+2H2+O2。则Na2Cr2O7在_(填“阴”或“阳”)极室制得,电解时通过膜的离子主要为_。【答案】增大反应物接触面积,提高化学反应速率 使平衡正向移动,提高Na2Cr2O7的产率 浸取 所得溶液中含有大量Na
22、2SO410H2O H2SO4 阳 Na 【分析】以铬铁矿(FeCr2O4,含Al、Si氧化物等杂质)为主要原料制备红矾钠(Na2Cr2O72H2O)过程中,向铬铁矿中加入纯碱和O2进行焙烧,FeCr2O4转化为Na2CrO4,Fe(II)被O2氧化成Fe2O3,Al、Si氧化物转化为NaAlO2、Na2SiO3,加入水进行“浸取”,Fe2O3不溶于水,过滤后向溶液中加入H2SO4调节溶液pH使、转化为沉淀过滤除去,再向滤液中加入H2SO4,将Na2CrO4转化为Na2Cr2O7,将溶液蒸发结晶将Na2SO4除去,所得溶液冷却结晶得到Na2Cr2O72H2O晶体,母液中还含有大量H2SO4。据
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