高考化学工艺流程题

高考化学工艺流程题

一、解读考试说明，探究命题思路

1、化学工艺流程题为何取代传统无机框图题？

传统无机框图题多年来一直是高考化学试卷中备受青睐的热门题型，但由于该类试题人为设计成分较多、问题编制模式过于单一、逻辑推理味道浓厚而化学味道淡薄，取而代之的是创新的工业生产流程题。 工业生产流程题取材于真实的、广阔的工业生产和日常生活，问题设计更加灵活，更有化学味，是落实新课程高考对考生素质和能力要求的具体体现，能够考查考生“将与化学相关的实际问题分解，综合运用相关知识和科学方法，解决生产、生活实际和科学研究中的简单化学问题的能力”。正是新课程突出化学是一门实用性、创造性的科学，化学高考试题的发展趋势必然是重视与生产、生活的紧密联系，化学工艺流程题便成为近年来北京高考的新亮点和主流题型。

2、化学工艺流程题考查三维目标

1）知识和技能

(1)由例题分析，初步认识工业生产流程题的特点。 (2)了解工业生产流程题的解题思路和应具备的能力要求。 2）过程和方法采用例举、讨论、演绎、归纳等方式。 3）情感态度和价值观

(l)通过对工业生产流程题“真实性”的分析，培养学生的化学素养。 (2)开展多种形式的讨论交流活动，培养学生的互助合作精神。

3、解流程题的步骤和方法

首先，浏览全题，确定该流程的目的；——由何原料获得何产物（副产物）,对比原料和产物。 其次，精读局部，明确反应原理——确定各步的反应物、生成物。 第三，针对问题再读图，明确要求——科学表述、规范书写。

4、考查要点：

1）物质性质及其相互转化关系 2）元素及其化合物的转化网络 3）物质的分离和提纯的方法

结晶——固体物质从溶液中析出的过程（蒸发溶剂、冷却热饱和溶液、浓缩蒸发）

1

过滤——固、液分离 蒸馏——液、液分离

分液——互不相溶的液体间的分离

萃取——用一种溶剂将溶质从另一种溶剂中提取出来。 升华——将可直接气化的固体分离出来。 盐析——加无机盐使溶质的溶解度降低而析出 4）电解质溶液基本理论

弱酸、弱碱的电离、水的电离、盐类水解、沉淀平衡 5）氧化还原反应 原料→产品

6）方法：应用三大守恒写出陌生方程式，并能够进行简单计算 电子守恒、电荷守恒、元素守恒法

二、高考是怎么样考的？——研究试题，把握标高

2009——2011年北京化学工艺流程题统计

北京 2009高考 2010高考 题号 28 26 题型 赋分 无机 15分 无机 14分 2010西城一模 2010海淀二模 2011西城一模 2011海淀一模

2

考查内容 硫酸的生产流程 氨氮废水的处理流程 工业上以锂辉石为原料生产碳酸锂 从铝＋矿中提取Al2O3的一种工艺流程 以铬铁矿为原料制备重铬酸钾的过程 电镀铜厂有两种废水需要处理 相关考点 化学方程式的书写、离子方程式的书写、热化学方程式的书写、化学计算等 离子方程式的书写、化学平衡原理的应用、热化学方程式的书写、氧化还原原理的应用等 化学方程式的书写、化学平衡原理的应用、电化学、氧化还原原理的应用等 离子方程式的书写、化学平衡原理的应用、电化学、氧化还原原理的应用等 物质的提纯与鉴别、无机物质的推断、离子方程式的书写、化学方程式的书写、物质性质的推断等 离子方程式的书写、水解平衡、沉淀转化原理的应用、氧化还原原理的应用等 26 25 无机 10分 无机 10分 26 无机 14分 27 无机 15分

【例1】 （2009北京理综，26，15分）以富含硫酸亚铁的工业废液为原料生产氧化铁的工艺如下（部分操作和条件略）：

Ⅰ.从废液中提纯并结晶出FeSO4·7H2O。 Ⅱ.将FeSO4·7H2O配制成溶液。

Ⅲ.FeSO4溶液与稍过量的NH4HCO3溶液混合，得到含FeCO3的浊液。 Ⅳ.将浊液过滤，用90℃热水洗涤沉淀，干燥后得到FeCO3固体。 Ⅴ.煅烧FeCO3，得到Fe2O3固体。 已知：NH4HCO3在热水中分解。

（1）Ⅰ中，加足量的铁屑除去废液中的Fe3+，该反应的离子方程式是_________________。 （2）Ⅱ中，需加一定量硫酸。运用化学平衡原理简述硫酸的作用_____________。

（3）Ⅲ中，生成FeCO3的离子方程式是_____________。若FeCO3浊液长时间暴露在空气中，会有部分固体表面变为红褐色，该变化的化学方程式是_____________。

2?2?（4）Ⅳ中，通过检验SO4来判断沉淀是否洗涤干净。检验SO4的操作是_____________。

（5）已知煅烧FeCO3的化学方程式是4FeCO3+O22Fe2O3+4CO2。现煅烧464.0 kg的FeCO3,得到316.8

kg产品。若产品中杂质只有FeO，则该产品中Fe2O3的质量是_________ kg。（摩尔质量/g·mol-1:FeCO3 116 Fe2O3 160 FeO 72）

【例2】 （2010北京理综，26．14分)某氮肥厂氨氮废水中的氮元素多以NH4和NH3·H2O的形式存在，

该废水的处理流程如下：

＋

?低浓度氨氮废水???含HNO3废水???达标废水 氨氮废水??(1)过程Ⅰ：加NaOH溶液，调节pH至9后，升温至30 ℃，通空气将氨赶出并回收。

①用离子方程式表示加NaOH溶液的作用：________。

②用化学平衡原理解释通空气的目的：________________________。

?(2)过程Ⅱ：在微生物作用的条件下，NH?经过两步反应被氧化成NO43。两步反应的能量变化示意图如下：

???? ①第一步反应是________反应(选填“放热”或“吸热”)，判断依据是________。

?②1 mol NH?4(aq)全部氧化成NO3 (aq)的热化学方程式是___________________。

(3)过程Ⅲ：一定条件下，向废水中加入CH3OH，将HNO3还原成N2。若该反应消耗32 g CH3OH转移6 mol电子，则参加反应的还原剂和氧化剂的物质的量之比是________。

3

【例3】 (2010海淀二模25．10分）从铝＋矿（主要成分是Al2O3，含RO2、Fe2O3等杂质）中提取Al2O3

的一种工艺流程如图13所示：

（1）元素R位于周期表中的第三周期，其最高正化合价和负化合价的绝对值相等。RO2的用途有（写

出1条即可） 。

（2）铝土矿加入足量烧碱溶液后主要反应的离子方程式为

① 。 ② 。

（3）工业上通过电解氧化铝和冰晶石的熔融液来冶炼金属铝。已知电极材料为惰性材料，阳极反应式

为 。

（4）氧化铝与焦炭的混合物在氮气中高温加热反应，制得新型非金属材料AIN与一种中学常见气体X。

－

已知每转移3 mol e,有1.5mol化合物X生成，此反应的化学方程式 。

【例4】 （2010、西城一模26．（10分）工业上以锂辉石（Li2O·A12O3·4SiO2，含少量Ca、Mg元素）为

原料生产碳酸锂。其部分工艺流程如下：

锂辉石 250℃ ~ 300℃

93% ~ 98 % 硫酸 研磨 浸出 ①石灰乳调pH至11

②Na2CO3溶液

滤液1 过滤 滤渣1

饱和Na2CO3溶液

滤液2

过滤、热水洗涤 过滤 滤渣2

Li2CO3粗品

250已知：① Li2O·Al2O3·4SiO2 +H2SO4（浓） ℃ ~ 300 ℃ Li2SO4+Al2O3·4SiO2·H2O↓ ② 某些物质的溶解度（S）如下表所示。

（1）从滤渣1中分离出Al2O3的部分流程如下图所示，括号表示加入的试剂，方框表示所得到的物质。

则步骤Ⅱ中反应的离子方程式是______。

滤渣1 （ ） Ｉ （ ） II 灼烧 III Al2O3

T/℃ S(Li2CO3)/g S(Li2SO4)/g 20 1.33 34.2 40 1.17 32.8 60 1.01 31.9 80 0.85 30.7 （2）已知滤渣2的主要成分有Mg(OH)2和CaCO3。

向滤液1中加入石灰乳的作用是（运用化学平衡原理简述） 。

4

（3）向滤液2中加入饱和Na2CO3溶液，过滤后，用“热水洗涤”的原因是 。 （4）工业上，将Li2CO3粗品制备成高纯Li2CO3的部分工艺如下。

a．将Li2CO3溶于盐酸作电解槽的阳极液，LiOH溶液作阴极液，两者用离子选择透过膜隔开，用惰性电极电解。

b．电解后向LiOH溶液中加入过量NH4HCO3溶液，过滤、烘干得高纯Li2CO3。 ① a中，阳极的电极反应式是 。

② b中，生成Li2CO3反应的化学方程式是 。

【例5】 2010崇文一模27．（14分）最近科学家提出“绿色自由”构想：把空气吹入碳酸钾溶液，然后再

把CO2从溶液中提取出来，经化学反应后使空气中的CO2转变为可再生燃料甲醇。“绿色自由”构想技术流程如下：

（1）分解池中发生分解反应的物质是 。

（2）在合成塔中，若有2.2kg CO2与足量H2恰好完全反应，生成气态的水和甲醇，可放出2473.5 kJ的热

量，试写出合成塔中发生反应的热化学方程式 。

（3）①从平衡移动原理分析，低温有利于原料气的转化，而实际生产中采用300℃的温度，原因之一是

考虑到催化剂的催化活性，原因之二是 。

②从合成塔中分离出甲醇的原理与下列哪个相符 （选填字母）。 a.过滤 b.分液 c.蒸馏

③“绿色自由”构想技术流程中常包括物质和能量的“循环利用”，上述流程中能体现“循环利用”的除碳酸钾溶液外，还包括 。

（4）右图是甲醇燃料电池的结构示意图。已知电池总反 应为：

2CH3OH+3O2=2CO2+4H2O。通入a一端的电极是 （填“正极”或“负极”），负极发生的电极反应是 。

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【例6】 2010朝阳一模26．（14分）工业上以氨气为原料制备硝酸的过程如下：

O2 O2 O2 H2O a气体

某课外小组模拟上述部分过程设计了如下实验装置制备硝酸（所有橡胶制品均已被保护）。

冷水

Na2CO3溶液

NH3 NO 吸收塔（1）工业上用氨气制取NO的化学方程式是 。 （2）连接好该装置后，首先进行的操作是 。 （3）通入a气体的目的是 。 （4）盛有Na2CO3溶液的烧杯为尾气处理装置，该装置中反应的化学反应方程式是 2NO2 + Na2CO3 == NaNO2 + + （5）已知：温度低于21.15℃时，NO2几乎全部转变为N2O4。工业上可用N2O4与水反应来提高硝酸产率。N2O4与a气体在冷水中生成硝酸的化学方程式是 。 （6）一定条件下，某密闭容器中N2O4和NO2的混合气体达到平衡时，c(NO2)=0.50mol/L、c(N2O4)=0.125 mol/L。则2NO2(g)

N2O4(g)的平衡常数K= 。若NO2起始浓度为2 mol/L ，相同条件下，

NO2的最大转化率为 。

三、优秀试题模拟与预测

【预测】１ （2011苏锡常镇模拟一）（12分）高铁酸钾是一种高效的多功能的水处理剂。工业上常采用

NaClO氧化法生产，原理为：

3NaClO + 2Fe(NO3)3 + 10NaOH＝2Na2FeO4↓+ 3NaCl + 6NaNO3 + 5H2O Na2FeO4＋2KOH＝K2FeO4＋2NaOH 主要的生产流程如下：

（1）写出反应①的离子方程式 。

（2）流程图中“转化”是在某低温下进行的，说明此温度下Ksp(K2FeO4) Ksp(Na2FeO4)（填“＞”或“＜”

或“＝”）。

（3）反应的温度、原料的浓度和配比对高铁酸钾的产率都有影响。

图1为不同的温度下，Fe(NO3)3不同质量浓度对K2FeO4生成率的影响；

6

图2为一定温度下，Fe(NO3)3质量浓度最佳时，NaClO浓度对K2FeO4生成率的影响。 ．． 图1 图2 ①工业生产中最佳温度为 ℃，此时Fe(NO3)3与NaClO两种溶液最佳质量浓度之比为 。 ②若NaClO加入过量，氧化过程中会生成Fe(OH)3，写出该反应的离子方程式： 。

若Fe(NO3)3加入过量，在碱性介质中K2FeO4与Fe3+发生氧化还原反应生成K3FeO4，此反应的离子方程式： 。 （4）K2FeO4 在水溶液中易水解：4FeO42—+10H2O4Fe(OH)3+8OH—+3O2↑。在“提纯”K2FeO4中采用重结晶、洗涤、低温烘干的方法，则洗涤剂最好选用 溶液（填序号）。 A．H2O B．CH3COONa、异丙醇 C．NH4Cl、异丙醇 D．Fe(NO3)3、异丙醇

【预测】２ （2011常州市1月）（8分）无水AlCl3可用作有机合成的催化剂、食品膨松剂等。工业上由

铝土矿（主要成分是A12O3和Fe2O3）和石油焦（主要成分是C）按下图所示流程进行一系列反

应来制备无水AlCl3。

铝土矿 焙烧炉(800℃) Cl2、 2 O 氯化炉(950℃) CO、 2 Cl冷却器 Al 升华器 无水AlCl3 石油焦 NaCl固体 石油焦 ⑴AlCl3是 晶体。

⑵氯化炉中Al2O3、C12和C反应的化学方程式是 。

⑶冷却器排出的尾气中含有大量CO和少量Cl2，需用Na2SO3溶液除去Cl2，写出此反应的离子方程式是 。

⑷升华器中主要含有AlCl3和FeCl3，需加入少量Al，其作用是 。 ⑸为测定无水AlCl3产品的纯度，现称取16.25g精制后的无水 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，其残留固体质量为0.32g。 则AlCl3产品的纯度为 。

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【预测】３ （10分）以黄铜矿为主要原料来生产铜、铁红颜料和硫单质，原料的综合利用率较高。其主

要流程如下：

Na2CO3 过滤② FeCO3 空气 CuFeS2 、FeCl3 过滤① 反应Ⅱ 反应Ⅲ 铁红 水 反应Ⅰ NaCl溶液 CuCl(s) S(s) 反应Ⅳ 过滤③ Na[CuCl2] 反应Ⅴ Cu 溶液A

⑴过滤③得到的滤渣成分是： 。（填化学式） ⑵反应Ⅰ~Ⅴ中，共有 个反应不属于氧化还原反应。 ⑶溶液A中含有的溶质是 。（填化学式） ⑷写出反应Ⅰ的化学方程式： 。 ⑸反应Ⅲ是是FeCO3在空气中煅烧，写出化学方程式： 。

【预测】４ （2011盐城市2月）（12分）．由磷矿石、石英、氯化氢等为原料生产白炭黑（SiO2·nH2O）、

磷及甲醇，下列工艺过程原料综合利用率高，废弃物少。

（1）上述反应中，属于置换反应的是 ▲ （选填：Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ）。 （2）已知SiHCl3的沸点为33.0℃，提纯SiHCl3适宜的方法是 ▲ 。

（3）高温下进行的反应Ⅱ的化学方程式为： ▲ ；固体废弃物CaSiO3可用于 ▲ 。 （4）反应Ⅲ需在高温、隔绝氧气和无水条件下进行，其原因是 ▲ 。

（5）CH3OH可用作燃料电池的燃料，在强酸性介质中，负极的电极反应式为 ▲ 。

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【预测】５ （2010镇江12月调研）（10分）以黄铁矿为原料制硫酸产生的废渣中含Fe2O3、SiO2、Al2O3、

CaO、MgO等。现以此废渣制备铁红（Fe2O3）的过程如下。此浓度时，部分阳离子以氢氧化物形式沉淀时溶液的pH由见右表。

沉淀物 Al(OH)3 Fe(OH)3 Fe(OH)2 Mg(OH)2 开始沉淀pH 3.0 1.5 7.6 8.0 沉淀完全pH 5.2 2.8 9.7 12.4 （1）酸溶过程中Fe2O3与稀硫酸反应的化学方程式是 。

（2）还原过程中加入FeS2是将溶液中的Fe3+还原为Fe2+，而本身被氧化为SO42-，写出有关的离子方程

式： 。

（3）氧化过程中通入空气和加入NaOH是为了将溶液中的铁元素充分转化为沉淀而析出，写出有关的离

子方程式： 。 （4）为了确保铁红的质量，氧化过程需要调节溶液pH的范围为 ≤pH＜ 。

（5）若NaOH加入过量，所的铁红产品中有其它杂质，但可能无Al2O3，其原因是（用离子方程式表

示）： 。

【预测】６ 14-2．某地有软锰矿和闪锌矿两座矿山，它们的组成如下：软锰矿：MnO2含量≥65%，SiO2

含量约20%，Al2O3含量约4%，其余为水分；闪锌矿：ZnS含量≥80%，FeS、CuS、SiO2含量约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，工艺流程如下图所示。

MnCO3、ZnCO3 软锰矿 闪锌矿 Zn（适量） Na2CO3 MnO2 反应Ⅳ Na2SO4

硫酸 反应Ⅰ S、SiO2 反应Ⅱ Cu 反应Ⅲ Fe(OH)3AlCO2 (OH)3

反应Ⅴ MnO2

Zn

请回答下列问题：

（1）反应Ⅰ后过滤所得滤液中含有MnSO4、ZnSO4、CuSO4、Fe2(SO4)3、Al2(SO4)3等。试写出反应Ⅰ中生

成CuSO4的化学方程式______________________________。

（2）反应Ⅱ加入适量锌的作用是_________________。如果锌过量，还会进一步发生反应的离子方程式为

_______________________________。

（3）反应Ⅴ的条件是电解，电解时均用惰性电极，阳极发生的电极反应可表示为

_______________________________________________________。

（4）本工艺所用的原料除软锰矿、闪锌矿、硫酸外还需要______________等原料。

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【预测】７ （10分）某课外研究小组，用含有较多杂质的铜粉，通过不同的化学反应制取胆矾。 其设计的实验过程为：

浓硫酸，加热

途径Ⅰ

胆矾粗制氧化铜硫酸铜溶液杂铜 CuSO4·5H2O途径Ⅱ

稀硫酸，加热，通氧气

（1）杂铜中含有大量的有机物，可采用灼烧的方法除去有机物，灼烧时将铜粉置 于 内（用以下所给仪器的编号填入，下同），取用该仪器应使用 ，灼烧完成后该仪器应放在 上冷却，不能直接放在桌面上。

所用仪器：a．蒸发皿 b．坩埚 c．石棉网 d．表面皿 e．坩埚钳 f．试管夹

（2）杂铜经灼烧后得到的产物是氧化铜及少量铜的混合物，用以制取胆矾。灼烧后含有少量铜的可能原因是 。

a．灼烧过程中部分氧化铜被还原 b．灼烧不充分铜未被完全氧化 c．氧化铜在加热过程中分解生成铜 d．该条件下铜无法被氧气氧化

（3）通过途径II实现用粗制氧化铜制取胆矾，必须进行的实验操作步骤：酸溶、加热通氧气、 、 、冷却结晶、 、自然干燥。

（4）由粗制氧化铜通过两种途径制取胆矾，与途径I相比，途径II有明显的两个优点是：

、 。

（5）途径II反应的化学方程式为： 。

【预测】８ （10分）钛(Ti)被称为继铁、铝之后的第三金属，四川攀枝花和西昌地区的钒钛磁铁矿储量

十分丰富。如下图所示，将钛厂、氯碱厂和甲醇厂组成产业链可以大大提高资源利用率，减少环境污染。

请填写下列空白：

(1)电解食盐水时，总反应的离子方程式是__________________________________。 (2)写出钛铁矿经氯化法得到四氯化钛的化学方程式：_________________________。

(3)已知: ①Mg(s) + Cl2(g)＝MgCl2(s)；△H=－641kJ/mol ；②Ti(s) + 2Cl2(g)＝TiCl4(s)；△H＝－770kJ/mol。下列说法正确的是 。 A．Mg的燃烧热为641kJ/mol B．Ti的能量一定比TiCl4高

C．等质量的Mg(s)、Ti(s)与足量的氯气反应，前者放出的热量多 D．该冶炼Ti法对环境友好

(4)在上述产业链中，合成192t甲醇理论上需额外补充H2________ t(不考虑生产过程中物质的任何损失)。 (5)以甲醇、空气、氢氧化钾溶液为原料，石墨为电极可构成燃料电池。该电池中负极上的电极反应式是____________________。

10

【预测】９ (10分)从含镍废催化剂中可回收镍，其流程如下：

某油脂化工厂的含镍催化剂主要含有Ni，还含有Al（31%）、Fe（1.3%）的单质及氧化物，其他不溶杂质(3.3%)。部分阳离子以氢氧化物形式完全沉淀时的pH如下： 沉淀物 pH Al(OH)3 5.2 Fe(OH)3 3.2 Fe(OH)2 9.7 Ni(OH)2 9.2 回答下列问题：

⑴“碱浸”的目的是除去_______________________________。 ⑵“酸浸”时所加入的酸是_______________（填化学式）。酸浸后，滤液②中可能含有的金属离子是_________________。

⑶“调pH为2～3”的目的是___________________________。

⑷产品晶体中有时会混有少量绿矾（FeSO4·7H2O），可能是由于生产过程中

＋

___________________________导致Fe2未被完全氧化造成的。

⑸NiSO4在强碱溶液中用NaClO氧化，可制得碱性镍镉电池电极材料——NiOOH。该反应的离子方程式是_______________________________________。

【预测】１０

(10分)随着工业的迅速发展，产生的废水对水体的污染也日趋严重。通过控制溶液的pH

对工业废水中的金属离子进行分离是实际工作中经常使用的方法。下表是常温下金属氢氧化物的Ksp(沉淀溶解平衡常数)和金属离子在某浓度下开始沉淀所需的pH(表中浓度为相应pH时溶液中有关金属离子产生沉淀的最小浓度；当溶液中金属离子浓度小于10 mol·L时通常认为该离子沉淀完全)。

金属离子 Fe Cr Cu Ca 2+

2+2+3+3+-5

-1

Ksp 4.0×10 6.0×10 2.2×10 4.0×10 3+

-5-20-31-38pH(10mol·L) 2.7 4.3 4.7 12.3 -l

-1-lpH(10mol·L) 3.7 5.6 6.7 14.3 3+

-5-l(1)某厂排出的废水中含有Cu和Fe，测得其浓度均小于0.1 mol·L。为除去其中的Fe，回收铜，需控制的pH范围是__________________________。

(2)为了处理含有Cr2O7酸性溶液的工业废水，采用如下方法：向废水中加人适量NaCl，以Fe为电极进行电解，经过一段时间，有Cr(OH)3和Fe(OH)3沉淀生成排出，从而使废水中铬含量低于排放标准。

11

2-

①Cr2O7转变为Cr的离子方程式为________________________。 ②pH对废水中Cr207去除率的影响如右图。你认为电解过程中溶液的pH取值在______范围内对降低废水中的铬含量最有利，请说明理由： ____________________________________________。 [注：去除率(％)=[(c0-c)／co]×100％，

式中：co—理前废水中Cr2O7的浓度， c—处理后废水中Cr2O7的浓度] (3)沉淀转化在生产中也有重要应用。例如，用Na2C03溶液可

以将锅炉水垢中的CaS04转化为较疏松而易清除的CaC03，该沉淀转化达到平衡时，其平衡常数

2-2-2-

2-3+

K＝ (写数值)。[已知Ksp (CaS04)=9.1x10-6，Ksp (CaC03)=2.8x10-9]

【预测】１１

（8分）在汽车上安装三效催化转化器，可使汽车尾气中的主要污染物（CO、NOx、碳

氢化合物）进行相互反应，生成无毒物质，减少汽车尾气污染。

⑴已知：N2(g)+ O2(g)=2NO(g) △H=＋180.5 kJ/mol 2C(s)+ O2(g)=2CO(g) △H=-221.0 kJ/mol

C(s)+ O2(g)=CO2(g) △H=-393.5 kJ/mol 尾气转化的反应之一：2NO(g)+2CO(g)=N2(g)+2CO2(g) △H＝ 。 ⑵某研究性学习小组在技术人员的指导下，按下列流程探究某种催化剂在不同空燃比（空气与燃油气的质量比）条件下对汽车尾气的催化效果。

汽车尾气尾气分析仪催化反应器尾气分析仪100CO碳氢化合物 ①实验过程中除空燃比不同外，其他条件：汽车尾气的流速、 ▲ 等必须相同。

②在一定条件下，测得尾气中的主要污染物的转化率与空燃比的关系如右图所示。空燃比约为 ▲ 时，催化剂对汽车尾气的催化效果最好。

⑶CO分析仪以燃料电池为工作原理，其装置如图所示，该电池中电解质为氧化钇－氧化钠，其中O2-可以在固体介质NASICON由移动。

传感器下列说法错误的是 ▲ 。

A．负极的电极反应式为：CO+O2—―2e-＝CO2 B．工作时电极b作正极，O2-由电极a流向电极b C．工作时电子由电极a通过传感器流向电极b

D．传感器中通过的电流越大，尾气中CO的含量越高

12

转化60率％40200abc80NOxd空燃比多孔电极a CO中自

NASICON 多孔电极b 空气

【预测】１２ (12分)高铁酸钾是一种高效的多功能水处理剂，具有氧化、吸附、絮凝、、助凝、杀菌、

除臭等作用，高铁酸钾的开发和利用正日益显示出其广阔的应用前景。其制备路线如下：

试回答下列问题

(1)操作①搅拌的目的是： 。 (2) 操作②与操作③相同，该操作名称是：___________________。

(3)反应器中，NaOH、NaClO及Fe(NO3)3反应的离子方程式为： _______________________。

(4)次氯酸钠浓度对高铁酸钾产率有一定影响，当高铁酸钾产率最高时，NaClO的物质的量浓度约为_________。（计算结果保留一位小数）

(5)从环境保护的角度看，制备中间产物Na2FeO4较好的方法为电化学法，其装置如图乙所示，则阳极的电极反应式为 。

【预测】１３ （12分）随着人类社会的发展，氮氧化物（NOx）已成为大气中的主要气态污染物之一。 （1）超音速飞机排放的尾气是平流层中NOx的主要来源。它们破坏臭氧层的机理为：

上述反应的总反应式为 ，其中 是催化剂。 （2）汽车尾气中含有NOx 、CO和碳氢化合物等。

①汽车尾气净化装置里装有Pd等过渡元素的催化剂，气体在催化剂表面吸附与解吸作用的机理如图所示。

尾气净化装置中发生的总反应化学方程式为 。

②NOx和碳氢化合物在阳光照射下发生光化学反应产生二次污染物的现象，称为“光化学烟雾”。有学者对某城市一天中光化学烟雾的变化情况进行测定，实验结果如图所示。由图象可知，二次污染物有 等，醛和O3的峰值出现在14：00左右的主要原因是 。

13

③测定汽车尾气中NOx的方法之一是用3％的H2O2溶液吸收尾气中的NOx生成HNO3，再用NaOH标准溶液滴定HNO3。若要测定标准状况下尾气中NOx的体积分数，所需的数据有 （选填序号）。

A．所测尾气的总体积 B．两种氮氧化物的体积比 C．NaOH标准溶液的物质的量浓度

D．所消耗NaOH标准溶液的体积 E．从滴定开始到指示剂变色所需的时间

（3）硝酸工业尾气中的NOx可用纯碱溶液吸收，有关的化学反应为：

－

现用0．5 L 2 mol·L1的纯碱溶液恰好吸收一定量硝酸工业尾气中的NOx，吸收液质量增加44 g（设CO2全部排出）。则NO2和NO的体积比为 。

【预测】１４

（10分）过度排放CO2会造成“温室效应”，科学家正在研究如何将CO2转化为可以利用

的资源，其中一种方案就是将CO2转化为可再生燃料甲醇（CH3OH）。其化学方程式为：

请填空：

（1）写出上述反应的平衡常数表达式K= 。

（2）在容积为2 L的密闭容器中，用一定量二氧化碳与一定量氢气在一定条件下合成甲醇，实验结果

如图所示。下列说法正确的是（填序号） 。 A．在300℃，从反应开始到平衡，甲醇的平均反应速

率

B．反应体系从300 ℃升温到500℃，平衡常数K 变大 C．该反应的正反应为放热反应

D．处于C点的反应体系从300℃升温到500℃ n（H2）／n（CH3OH）增大

（3）25℃、1．01×105Pa时16 g液态甲醇完全燃烧，当恢复

至原状态时，放出362．9 kJ热量，此反应的热化学方程式为 。

（4）选用合适的合金为电极，以氢氧化钠、甲醇、水、氧气为原料，可以制成一种以甲醇为原料的燃

料电池，此燃料电池负极应加入或通入的物质是 ，正极的电极反应式为 。

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【预测】１５ （8分）烟气的脱硫（除SO2）技术和脱硝（除NOx）技术都是环境科学研究的热点。 （1）选择性催化还原法的脱硝原理为：[来源:学。科。网]

6NOx＋4x NH3

(3＋2x)N2＋6xH2O

-

①上述反应中每转移3mol电子，生成标准状况下N2的体积为________L。 ②已知：2H2(g)＋O2(g) ＝2H2O (g) ΔH＝-483.6 kJ·mol1

N2(g)＋3H2(g)＝2NH3(g) ΔH＝-92.4 kJ·mol1

-

N2(g)＋O2(g)＝2NO(g) ΔH＝-180.5kJ·mol1

-

则反应6NO(g)＋4NH3(g)＝5N2(g)＋6H2O(g)的ΔH＝__________。

（2）目前，科学家正在研究一种以乙烯作为还原剂的脱硝（NO）原理，其脱硝机理示意图如下图1，脱硝率与温度、负载率（分子筛中催化剂的质量分数）的关系如图2所示。

100 脱硝率／% H2O、CO2、N2

Cu C2H4 Cu(NO2)

＋

＋＋

80 60 40 20

b c

d a O2 Cu(O2)

负载率

a 0.5% b 3.0% c 5.0% d 8.0%

NO 0

200℃ 300℃ 400℃ 500℃ 600℃

图1 图2

①出该脱硝原理总反应的化学方程式：____________。 ②为达到最佳脱硝效果，应采取的条件是____________。 【预测】１６

成分 质量分数% 粉煤灰是一种火山灰质材料，来源于煤中的无机组成，从粉煤灰中能够获得Al2O3，已

SiO2 50．6 Al2O3 28．9 Fe2O3 8．4 CaO 2．8 CuO 7．8 SO2 1．5 知某火力发电厂的粉煤灰中的化学成分如下表：

请回答下列问题：

（1）上述氧化物中能与水反应的是 。 （2）从粉煤灰中提取Al2O3的一种工艺流程如下：

①固体I中含有的主要物质的化学式为 。

②在溶液Ⅱ中通人过量的CO2，发生反应的离子方程式为

（3）氧化铝和焦炭的混合物与氮气在高温下反应，可制得新型非金属材料A1N与一种中学常见气体x。

已知每转移3 mol-，就有1．5mol化合物X生成，此反应的化学方程式为 。

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【预测】１７ （8分）（2010·漳州一中一检）据新闻报道有全国最“绿”省份之称的福建，近年来却频

频受到酸雨的困扰。在饮用水源地水质状况方面，福建9个设区市的34个集中式生活饮用水源地水质达标率为73．3%，较上年同期有所下降。所以保护环境是我们刻不容缓的责任。

烟气脱硫是控制二氧化硫污染的主要技术手段。

（1）利用海水脱硫是一种有效的方法，其工艺流程如下图所示：

某研究小组为探究提高含硫烟气中SO2的吸收效率的措施，进行了天然海水（pH≈8）吸收含硫烟气的模拟实验，实验结果如下图所示。

①根据图示实验结果，为了提高一定浓度含硫烟气中SO2的吸收效率，下列措施正确的是 。（填字母序号）

A．降低通入含硫烟气的温度 B．减小通入含硫烟气的流速 C．减少天然海水的进入量 D．在天然海水中加入生石灰

②天然海水吸收了含硫烟气后会溶有H2SO3，使用空气中的氧气将其氧化，写出该反应的化学方程式： 。氧化后的“海水”需要用大量的天然海水与之混合后才能排放，该操作的主要目的是 。

（2）石灰石—石膏湿法烟气脱硫工艺技术的工作原理是烟气中的二氧化硫与浆液中的碳酸钙以及鼓入的空气反应生成石膏(CaSO4?2H2O)。写出该反应的化学方程式： 。

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【预测】１８

M根据下列框图回答问题（答题时，方程式中的M、E用所对应的元素符号表示）： H2SO4H2O2MSO4蓝色溶液MZKOHKOHCl2KSCNK2EO4红色金属E金属XH2SO4H2O2Y红色溶液（1）写出M溶于稀H2SO4和H2O2混合液的化学方程式： 。

（2）某同学取X的溶液，酸化后加入KI、淀粉溶液，变为蓝色。写出与上述变化过程相关的离子方程式： 、 。

（3）写出Cl2将Z氧化为K2EO4的化学方程式： 。 （4）由E制备的E(C5H5)2的结构如右图，其中氢原子的化学环境完全相同。但 早期人们却错误地认为它的结构为： 。核磁共振法能够区分这两 E种结构。在核磁共振氢谱中，正确的结构有 种峰，错误的结构有 种峰。

【预测】１９

正极材料为LiCoO2的锂离子电池被广泛用作便携式电源。但钴的资源匮乏限制了其进一

E步发展。

（1）橄榄石型LiFePO4是一种潜在的锂离子电池正极材料，它可以通过(NH4)2Fe(SO4)2、H3PO4与LiOH溶液发生共沉淀反应，所得沉淀经80℃真空干燥、高温成型而制得。

①共沉淀反应投料时，不将(NH4)2Fe(SO4)2和LiOH溶液直接混合的原因是____________。 ②共沉淀反应的化学方程式为 。

③高温成型前，常向LiFePO4中加入少量活性炭黑，其作用除了可以改善成型后的LiFePO4的导电性能外，还能____________。

（2）废旧锂离子电池的正极材料试样（主要含有LiCoO2及少量Al、Fe等）可通过下列实验方法回收钴、锂。

① 在上述溶解过程中，S2O32ˉ被氧化成SO42ˉ，LiCoO2在溶解过程中反应的化学方程式为

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____________ 。

② Co(OH)2在空气中加热时，固体残留率随温度的变化如下图所示。已知钴的氢氧化物加热至290℃

时已完全脱水，则1000℃时，剩余固体成分为____________。（填化学式）；在350~400℃范围内，剩余固体成分为____________ 。（填化学式）。

【预测】２０

以浓硫酸、浓硝酸、粗铜、水和空气为原料可制得硫酸铜（CuSO4·5H2O）。制取硫酸铜

晶体的过程如下图所示。

回答下列问题：

（1）配平在滤液（Ⅲ）中发生反应化学主程式： ____NOx+____H2O+____O2══____HNO3。 （2）写出制取硫酸铜的总反应方程式

_________________________________。

（3）在上述生产过程中，被循环使用的物质是_______________________________。 （4）请你选用下列适宜的装置来模拟上述生产过程。将它们的编号填入方框。

A(Cu、浓硫酸、浓硝酸)(水)(水、空气)

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