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2013年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 示)比氯气的_____(填“高”或“低” ) ,用高铁酸钠代替氯气 消毒剂的优点是 (答两点) 。 取烧碱 数 表

作净水

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 和金属钛(Ti)。 (1) 燃料电池中通入氧气的电极是 极反应式是 (填“正”或“负” )

极,电 32 g 甲

;用该电池电解饱和食盐水,若消耗

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 实验编号 Ⅰ Ⅱ ① P1 T/℃ 250 250 平衡时压强 P/MPa 2 P1 。 起始用量/mol n(H2) 20 40 n(CO) 10 20 平衡时 CO 的转化率 90% c 。 放出热量 /kJ a b

(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:

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: 。 TiCl4(g) + O2(g);△ H= +151kJ/mol

方法二:通过以下反应制备金属钛① TiO2(s) + 2Cl2(g) ② TiCl4 + 2Mg 是: 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 。

(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 _。 置。电 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 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 假设 1 : 假设 2 :可能是 H+与 OH 中和,导致溶液褪色


主要操作

现象

结论

(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 。 (溶于溶液中的氯

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 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 法处理 SO2 废气的优点是 。 极(填“正”或“负”) ,负极反应式为 。用这种方

(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 (1)步骤②中,用铁粉 为 Fe2+的反应的离子方程 为 。 合物的分离 (填字母序 解。 将 Fe3+ 转 化 式

(2)步骤③中,实现混 是 利 用 物 质 的

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
2+

(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 TiO 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。 铝土矿 焙烧炉(800℃) 石油焦 Cl2、 O2 氯化炉(950℃) 石油焦 CO、Cl2 冷却器 Al 升华器 NaCl 固体 无水 AlCl3

(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 开始沉淀 pH 完全沉淀 pH 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 水溶液, c(Al3+) 较大的是 。 。 。 Al(OH)3 3.8 5.2 Fe (OH)3 2.7 3.2 Mg (OH)2 9.4 12.4

(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 (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)工业制硫酸铜的方法很多。 。 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 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) 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: 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

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 含量/mg?L-1 Na+ 9360 K+ 83 Ca2+ 200 Mg2+ 1100 Cl16000 SO421200 HCO3118

(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: 水 生石灰 熟化池 石灰浆 净化气排空 高速旋转 雾化器

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:

稀硫酸 铁屑 溶解 操作I 滤渣I

稀硫酸 操作II
酸化(pH=2),冷却

操作III 滤渣II

操作IV FeSO4. 7H2O

通H2S至饱和

查询资料,得有关物质的数据如下表: 25℃时 饱和 H2S 溶液 SnS 沉淀完全 FeS 开始沉淀 FeS 沉淀完全 pH 值 3.9 1.6 3.0 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 。 2+ (5)测定绿矾产品中 Fe 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+ +

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 (5)高

(3)2Fe + H2O2 + 2H = 2Fe3+ + 2H2O (4)2Fe3+ + 3ClO- + 10OH- = 2FeO42- + 3Cl- + 5H2O (6)低 , 既能消毒杀菌又能净水(或无毒或方便保存等) (1)正 O2 + 4e + 2H2O = 4OH
- -

4. (共 14 分。每空 2 分) (3)① <

6(2)1﹕2 4Na + TiCl4 4NaCl + Ti

② CO(g) + 2H2(g)

CH3OH(g) ?H = -

a kJ· mol-1 9
+

5. (13 分) (1)①__ Al2O3_+ 2NaOH = 2NaAlO2 + H2O__ 2 分__ SiO2 ② 2Fe +H2O2+2H = 2Fe + 2H2O
2-

2NaOH = Na2SiO3 + H2O

2分

2+

+

3+

2 分③

1~100nm

1分 2 分(3)

(2)TiO2 + 4e- = Ti + 2O _ 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 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 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 假设 2: 假设 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 假设 2: (2) ① Cl2 (1 分) SO2+Br2+2H2O=2HBr+H2SO4(2 分) ③ 97.7 mol(2 分)


主要操作 取少量褪色溶液于试管中, 滴 加酚酞

现象 显红色

结论 假设 1 正确

主要操作 取少量褪色溶液于试管中, 加 入适量 NaOH 溶液

现象 显红色

结论 假设 2 正确

② 苦卤样品的体积、Mg(OH)2 沉淀的质量(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 (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↑, 极:2Ca2+ + 4e- == 2Ca 阳极:2O2- - 4e- == O2↑
通电 一定条件

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 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) 。 9. ( 14 分) 950℃ 2A1C13+3CO (2 分) A12O3+3C12+3C (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) H2CO3+OH5×10-3 (1) HCO3 +H2O + (2)①2H2O+2e = H2↑+ 2OH (2H +2e =H2↑)②Ca2++OH-+HCO3-= CaCO3↓+H2O (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) (3)① > 90% ② A(4)3Fe2+ + NO3- + 4H+ = 3Fe3+ + NO↑+2H2O
+ +

③ b (1 分) △H = -196.6 kJ/mol

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)



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