2025届高三高考化学二轮复习 题型突破53　化学流程题中的实验问题分析-A4

这是一份2025届高三高考化学二轮复习 题型突破53　化学流程题中的实验问题分析-A4，共10页。试卷主要包含了60~0，8 g MgCl2、11，32等内容，欢迎下载使用。

1.(2023·浙江6月选考)某研究小组用铝土矿为原料制备絮凝剂聚合氯化铝{[Al2(OH)aClb]m,a=1~5}按如下流程开展实验。
已知:①铝土矿主要成分为Al2O3,含少量Fe2O3和SiO2。用NaOH溶液溶解铝土矿过程中SiO2转变为难溶性的铝硅酸盐。
②[Al2(OH)aClb]m的絮凝效果可用盐基度衡量,盐基度=aa+b,当盐基度为0.60~0.85时,絮凝效果较好。
请回答:
(1)步骤Ⅰ所得滤液中主要溶质的化学式是 。
(2)下列说法不正确的是 。
A.步骤Ⅰ,反应须在密闭耐高压容器中进行,以实现所需反应温度
B.步骤Ⅱ,滤液浓度较大时通入过量CO2有利于减少Al(OH)3沉淀中的杂质
C.步骤Ⅲ,为减少Al(OH)3吸附的杂质,洗涤时需对漏斗中的沉淀充分搅拌
D.步骤中控制Al(OH)3和AlCl3的投料比可控制产品盐基度
(3)步骤Ⅴ采用如图所示的蒸汽浴加热,仪器A的名称是 ;
步骤Ⅴ不宜用酒精灯直接加热的原因是
。
2.(2024·上海卷)精盐中含有SO42−、K+、Ca2+、Mg2+等杂质离子,食盐的精制按下面的流程进行精制:
已知:KCl和NaCl的溶解度如图所示:
(1)步骤①中BaCl2要稍过量,请描述检验BaCl2是否过量的方法:

。
(2)若加BaCl2后不先过滤就加氢氧化钠和碳酸钠,会导致 。
A.SO42−不能完全去除
B.消耗更多NaOH
C.Ba2+不能完全去除
D.消耗更多Na2CO3
(3)过滤操作中需要的玻璃仪器除烧杯和玻璃棒外,还需要 。
A.分液漏斗B.漏斗
C.容量瓶D.蒸发皿
(4)步骤④中用稀盐酸调节pH至3~4,除去的离子有 。
(5)“一系列操作”是指 。
A.蒸发至晶膜形成后,趁热过滤
B.蒸发至晶膜形成后,冷却结晶
C.蒸发至大量晶体析出后,趁热过滤
D.蒸发至大量晶体析出后,冷却结晶
(6)请用离子方程式表示加入盐酸后发生的反应

。
(7)另有两种方案进行精盐提纯。
方案2:向粗盐水中加入石灰乳[主要成分为Ca(OH)2]除去Mg2+再通入含NH3、CO2的工业废气除去Ca2+;
方案3:向粗盐水中加入石灰乳除去Mg2+,再加入碳酸钠溶液除去Ca2+。
相比于方案3,方案2的优点是

。
(8)已知粗盐水中MgCl2含量为0.38 g·L-1,CaCl2含量为1.11 g·L-1,现用方案3提纯10 L该粗盐水,求需要加入石灰乳(视为CaO)和碳酸钠的物质的量 。
考情分析:化工流程中的实验问题是高考的热点问题,主要来源于化工生产实际,考查对元素及其化合物掌握情况。
考查角度:(1)化学实验基本操作;(2)物质的分离与提纯;(3)定量计算等。
1.化工生产过程中分离、提纯、除杂
化工生产过程中分离、提纯、除杂等环节,与高中化学基本实验的原理紧密联系,包括蒸发浓缩、冷却结晶、过滤、洗涤、干燥,或蒸馏、萃取、分液等基本实验操作及原理,并要熟悉所用到的相关仪器。
2.化工流程中的操作目的及分析
(1)加入某一物质的目的,一般可从洗涤、除杂、溶解、沉淀等方面考虑。
(2)反应前后通入某一气体的目的,一般可从排除气体、提供反应物等方面考虑。
(3)酸(碱)浸的目的,一般可从某些元素从矿物中溶解出来方面考虑。
(4)物质洗涤(水洗、有机物洗)的目的,一般可从洗去杂质离子和减少损耗方面考虑。
(5)趁热过滤的目的,一般可从“过滤”和“趁热”两个方面考虑。
(6)控制温度的目的,一般可从反应速率、平衡移动、溶解度、稳定性、挥发、升华等方面考虑。
(7)控制pH的目的,一般可从酸、碱性对反应的影响方面考虑。
1.(2024·浙江杭州高三二模)过氧化钙(CaO2)微溶于水,碱性条件下较稳定,可作为医用防腐剂和消毒剂,也可作为改良剂为农业、园艺和生物技术应用提供氧气。以下是一种实验室制备较高纯度过氧化钙的流程图:
CaCO3CaO2·8H2OCaO2
(1)步骤Ⅰ需要量取8.0 mL盐酸,所用的仪器是 。
A.10 mL量筒B.50 mL量筒
C.25 mL碱式滴定管D.10 mL烧杯
(2)下列说法正确的是 。
A.步骤Ⅰ中应使用过量的盐酸,以提高碳酸钙的利用率
B.步骤Ⅱ中的煮沸操作的主要目的是加快反应速率
C.步骤Ⅲ中的混合操作,应将氯化钙溶液滴入氨水-双氧水混合液中
D.步骤Ⅴ中可用冰水洗涤
(3)写出步骤Ⅲ发生反应的化学方程式
,
步骤Ⅲ采用冰水浴可提高产率,其原因有(回答两点)
。
(4)准确称取0.72 g产品配成250.00 mL溶液。取25.00 mL溶液,加入5 mL 6 ml·L-1醋酸溶液和2~3滴0.1 ml·L-1 MnSO4溶液,用0.02 ml·L-1 KMnO4标准溶液滴定至浅红色,半分钟不褪色;平行测定3次,消耗KMnO4标准溶液的平均值为17.60 mL。
①MnSO4溶液的作用是
。
②CaO2的纯度为 。
2.(2024·温州第三次测试)CeO2是优良的催化剂和水处理剂,工业上利用难溶于水的固体阴离子交换树脂(可表示为R+OH-),采用离子交换法制备超细CeO2,流程如下:
已知:Ksp[Ce(OH)3]=1.5×10-20。
Ⅰ.合成均匀的纳米Ce(OH)3胶体
在图1装置中加入60 mL 0.02 ml·L-1 Ce(NO3)3(纯度99%以上)溶液,水浴加热下分批加入稍过量的阴离子交换树脂,搅拌,反应结束后,过滤,得Ce(OH)3胶体。
实验中随着树脂的加入,测得刚开始pH值上升较快,pH值达到8.0附近后,上升开始变得极度缓慢,pH值达到9.0附近后,又开始有较明显小幅上升。
(1)图1中搅拌器的作用为 。
(2)下列说法正确的是 。
A.步骤②,所得滤渣的主要成分为Ce(OH)3
B.步骤①,总反应为3R+OH-+3NO3−+Ce3+3R+NO3−+Ce(OH)3
C.步骤①,当pH=8.0时,交换反应基本完成
D.步骤①,水浴温度过高,离子交换速度过快,可能导致所得胶粒不均匀
Ⅱ.Ce(OH)3碎粉焙烧
(3)步骤⑤在图2高温悬浮煅烧炉中进行。写出该焙烧反应方程式: ;
若煅烧炉下方通入预热空气的流速过小,带来的后果是: 。
Ⅲ.实验并计算阴离子交换树脂用量
本次制备CeO2实验中,交换树脂最佳加入量为反应所需用量的1.2倍。采用以下滴定法测定单位质量树脂所能交换的阴离子的量。已知:Ag2CrO4为砖红色沉淀。实验过程中,溶液体积变化忽略不计。
(4)从下列选项中选择最佳操作并排序:
称取阴离子交换树脂2.000 g→a→( )→( )→( )→( )→重复滴定2~3次→计算
a.加入80.00 mL 0.1 ml·L-1盐酸浸泡,盖上瓶塞并充分摇匀,静置、过滤
b.向浸泡液中加NaHCO3调pH,同时稀释至100 mL
c.向浸泡液中加稀硝酸调pH,同时稀释至100 mL
d.用移液管移取25.00 mL稀释后的浸泡液于锥形瓶中
e.用移液管移取25.00 mL 0.1 ml·L-1 AgNO3溶液于锥形瓶中
f.滴加2~3滴Na2CrO4溶液
g.用稀释后的浸泡液滴定
h.用0.1 ml·L-1 AgNO3溶液滴定
(5)滴定过程中调pH的目的是 ;
滴定中平均消耗滴定管中溶液15.00 mL。则本次制备CeO2实验中交换树脂的最佳加入量为 g。
①审信息:题目中一般会告诉若干条信息,这些信息一定会应用在解题中。
②看步骤:明确实验设计中有哪些步骤。
③判原理:找出实现实验目的的原理。
④找作用:判断各个装置在实验中的作用。
⑤关注量:在计算时要关注题目中有哪些已知量,要计算哪些量。
参考答案
题型突破5 化学流程题中的实验问题分析
真题导航
1.(1)Na[Al(OH)4] (2)BC (3)蒸发皿 酒精灯直接加热温度较高且受热不均匀,会导致[Al2(OH)aClb]m水解,造成产品纯度降低
解析 铝土矿主要成分为Al2O3,含少量Fe2O3和SiO2,向铝土矿中加氢氧化钠溶液,得到难溶性铝硅酸盐、四羟基合铝酸钠,氧化铁不与氢氧化钠溶液反应,过滤,滤液中主要含四羟基合铝酸钠,向四羟基合铝酸钠溶液中通入二氧化碳,过滤,得到氢氧化铝沉淀,分为两份,一份加入盐酸得到氯化铝,将两份混合得到聚合氯化铝溶液,加热得到聚合氯化铝固体。(1)根据题中信息步骤Ⅰ所得滤液中主要溶质的化学式是Na[Al(OH)4];(2)A.步骤Ⅰ,反应所需温度高于100 ℃,因此反应须在密闭耐高压容器中进行,以实现所需反应温度,故A正确;B.步骤Ⅱ,滤液浓度较大时通入过量CO2生成氢氧化铝和大量碳酸氢钠,NaHCO3的溶解度较小而析出杂质增多降低了Al(OH)3沉淀的纯度,故B错误;C.步骤Ⅲ,洗涤时不能对漏斗中的沉淀充分搅拌,故C错误;D.[Al2(OH)aClb]m中a、b可通过控制Al(OH)3和AlCl3的投料比来控制产品盐基度,故D正确。(3)步骤Ⅴ采用如图所示的蒸汽浴加热,根据图中信息得到仪器A的名称是蒸发皿;酒精灯直接加热温度较高且受热不均匀,会导致[Al2(OH)aClb]m水解,造成产品纯度降低,而用蒸汽浴加热,受热均匀,得到的产品盐基度均匀。
2.(1)静置后取适量上层清液于试管中,加入几滴稀硫酸,若产生白色沉淀,则BaCl2过量 (2)AD (3)B (4)OH-、CO32−
(5)C (6)H++OH-H2O,CO32−+2H+CO2↑+H2O
(7)有害气体资源化利用产生氮肥,减少了有害气体的排放
(8)n(CaO)=0.04 ml,n(Na2CO3)=0.14 ml
解析 (1)根据溶液中所含离子种类知,可通过检验Ba2+来检验BaCl2,所选用试剂可为稀硫酸,若加入稀硫酸后有白色沉淀生成,则BaCl2过量。(2)由题图知,加入BaCl2溶液后会生成BaSO4沉淀,若不过滤直接加入NaOH和Na2CO3,则BaSO4会转化成BaCO3沉淀,SO42−重新进入溶液,消耗更多的CO32−,A、D正确。(3)过滤需要的玻璃仪器有烧杯、玻璃棒和漏斗,故B正确。(4)由流程图可知,滴加稀盐酸前滤液中主要含有K+、Na+、Cl-、OH-、CO32−,OH-、CO32−均可与加入的稀盐酸反应,分别生成H2O与CO2而被除去。(5)由流程图及上述分析可知,“一系列操作”的目的是分离KCl与NaCl,结合题给溶解度曲线可知,NaCl的溶解度随温度变化较小,KCl的溶解度随温度变化较大,故可加热至有大量晶体析出后趁热过滤,以得到精盐,C正确。(6)加入HCl后OH-、CO32−发生反应,根据元素守恒和电荷守恒配平。(7)方案2中,通入含NH3、CO2的废气后发生反应的化学方程式为CaCl2+2NH3+H2O+CO2CaCO3↓+2NH4Cl,工业废气转化为氮肥,实现了工业废气的资源化利用,减少了有害气体的排放。(8)由题意可知,10 L粗盐水中含有3.8 g MgCl2(0.04 ml)、11.1 g CaCl2(0.1 ml),加入CaO后发生反应:CaO+H2O+Mg2+Mg(OH)2+Ca2+,则除去MgCl2需消耗0.04 ml CaO,同时引入0.04 ml Ca2+,根据关系式:Ca2+~CO32−可知,需要碳酸钠的物质的量为0.14 ml。
模拟预测
1.(1)A (2)CD (3)CaCl2+H2O2+2NH3+8H2OCaO2·8H2O↓+2NH4Cl 生成CaO2·8H2O沉淀的反应是放热反应,降低温度可以提高产率;CaO2·8H2O受热易分解
(4)①MnSO4能起催化剂的作用,使反应速率加快 ②88%
解析 (1)在实验室量取液体时,因为量程太大,会使区分度增大,而加大误差,量程太小,需量取多次,也会加大误差,采用就近原则,比量取的液体体积大,且最接近的,所以选取10 mL量筒,故选A。(2)A项,题给流程可知,氯化钙溶液要加入氨水营造碱性环境,步骤Ⅰ中不能使用过量的盐酸,A错误;B项,步骤Ⅱ中的煮沸操作的主要目的是除去溶液中过量的HCl,B错误;C项,过氧化钙(CaO2)微溶于水,碱性条件下较稳定,步骤Ⅲ中的混合操作,应将氯化钙溶液滴入氨水-双氧水混合液中,保证溶液始终为碱性,C正确;D项,过氧化钙(CaO2)微溶于水,温度高时会分解,则步骤Ⅴ中可用冰水洗涤,D正确;故选CD。(3)浓氯化钙溶液与过氧化氢溶液和氨气反应生成CaO2·8H2O沉淀和氯化铵,反应的化学方程式为CaCl2+H2O2+2NH3+8H2OCaO2·8H2O↓+2NH4Cl;步骤Ⅲ采用冰水浴可提高产率,其原因有:生成CaO2·8H2O沉淀的反应是放热反应,降低温度可以提高产率;CaO2·8H2O受热易分解。(4)①酸性条件下,CaO2和醋酸反应后生成H2O2,H2O2溶液与高锰酸钾溶液发生氧化还原反应时,MnSO4能起催化剂的作用,使反应速率加快;②酸性条件下,CaO2和醋酸反应后生成H2O2,用0.02 ml·L-1 KMnO4标准溶液滴定H2O2溶液,离子方程式为2MnO4−+5H2O2+6H+2Mn2++5O2↑+8H2O,则n(CaO2)=n(H2O2)=2.5n(KMnO4)=2.5×0.02 ml·L-1×0.017 6 L×25025=0.008 8 ml,CaO2的纯度为
72 g·ml−1×0.008 8 ml0.72 g×100%=88%。
2.Ⅰ.(1)搅拌,使固液充分接触反应 (2)BD Ⅱ.(3)4Ce(OH)3+O24CeO2+6H2O 焙烧粉末不能悬浮于空中充分分散、充分焙烧
Ⅲ.(4)b d f h (5)防止CrO42−与浸泡液中的H+反应生成Cr2O72− 4.32
解析 Ⅰ.(1)搅拌器的作用为搅拌,使固液充分接触反应;(2)A.Ce(OH)3胶体可以通过滤纸,不能通过过滤得到Ce(OH)3沉淀,故A错误;B.Ce(NO3)3在阴离子交换树脂中40 ℃水浴加热得到Ce(OH)3胶体,离子方程式为3R+OH-+3NO3−+Ce3+3R+NO3−+Ce(OH)3,故B正确;C.实验中随着树脂的加入,测得刚开始pH值上升较快,pH值达到8.0附近后,上升开始变得极度缓慢,pH值达到9.0附近后,又开始有较明显小幅上升,说明当pH=8.0时,交换反应还没有完成,故C错误;D.升高温度离子交换速率会增大,若步骤①中水浴温度过高,离子交换速度过快,可能导致所得胶粒不均匀,故D正确;Ⅱ.(3)悬浮煅烧炉中Ce(OH)3和O2反应生成CeO2和H2O,焙烧反应方程式:4Ce(OH)3+O24CeO2+6H2O;若煅烧炉下方通入预热空气的流速过小,带来的后果是焙烧粉末不能悬浮于空中充分分散、充分焙烧;Ⅲ.(4)称取阴离子交换树脂2.000 g后加入80.00 mL 0.1 ml·L-1盐酸浸泡,盖上瓶塞并充分摇匀,静置、过滤,向浸泡液中加NaHCO3调pH,同时稀释至100 mL,用移液管移取25.00 mL 稀释后的浸泡液于锥形瓶中,滴加2~3滴 Na2CrO4溶液作指示剂,用0.1 ml·L-1 AgNO3溶液滴定,重复滴定2~3次后计算;(5)CrO42−在酸性条件下反应生成Cr2O72−,因此滴定过程中调pH的目的是防止CrO42−与浸泡液中剩余的H+反应生成Cr2O72−;称取阴离子交换树脂2.000 g后加入80.00 mL 0.1 ml·L-1盐酸浸泡,盐酸中的Cl-进入阴离子交换树脂中,剩余的Cl-用0.1 ml·L-1 AgNO3溶液滴定,滴定中平均消耗滴定管中溶液15.00 mL,说明剩余Cl-的物质的量为0.1 ml·L-1×0.015 L=0.001 5 ml,则盐酸浸泡过程中交换Cl-为0.08 L×0.1 ml·L-1-0.001 5×10025.00 ml=0.002 ml,即2 g的阴离子交换树脂可以交换0.002 ml阴离子,60 mL 0.02 ml·L-1 Ce(NO3)3溶液中NO3−的物质的量为0.06 L×0.02 ml·L-1×3=0.003 6 ml,则理论上需要阴离子交换树脂2 g×0.003 6ml0.002ml=3.6 g,交换树脂最佳加入量为反应所需用量的1.2倍,则本次制备CeO2实验中交换树脂的最佳加入量为:3.6 g×1.2=4.32 g。