1、1【2017 新课标 1 卷】（14 分）Li4Ti5O12 和 LiFePO4 都是锂离子 电池的电极材料，可利用钛铁矿（主要成分为 FeTiO3，还含有少量 MgO、SiO 2 等杂质）来制备，工艺流程如下：回答下列问题：（1） “酸浸”实验中，铁的浸出率结果如下图所示。由图可知，当铁的浸出率为 70%时，所采用的实验条件为_。（2） “酸浸”后，钛主要以24TiOCl形式存在，写出相应反应的离子方程式_。（3）TiO 2xH2O 沉淀与双氧水、氨水反应 40 min 所得实验结果如下表所示：温度/ 30 35 40 45 50TiO2xH2O 转化率% 92 95 97 93 88分析
2、40 时 TiO2xH2O 转化率最高的原因_。（4）Li 2Ti5O15 中 Ti 的化合价为 +4，其中过氧键的数目为_。（5）若“滤液”中21(Mg)0.molLc，加入双氧水和磷酸（设溶液体积增加 1 倍） ，使3Fe恰好沉淀完全即溶液中351(Fe).0olc，此时是否有 Mg3(PO4)2 沉淀生成？（列式计算） 。FePO 4、Mg 3(PO4)2 的 Ksp 分别为 2241.30.1、 。（6）写出“高温煅烧 ”中由 FePO4 制备 LiFePO4 的化学方程式 。【答案】 （1）100、2h，90 ，5h （2）FeTiO 3+ 4H+4Cl = Fe2+ 24TiOCl
3、+ 2H2O（3）低于 40，TiO 2xH2O 转化反应速率随温度升高而增加；超过 40，双氧水分解与氨气逸出导致 TiO2xH2O 转化反应速率下降 （4）4 （5）Fe 3+恰好沉淀完全时，c(34P)=251.0molL1=1.31017 molL1，c 3(Mg2+)c2(34PO)(0.01) 3(1.31017)2=1.71040K sp ，因此不会生成 Mg3(PO4)2 沉淀。（6）2FePO 4 + Li2CO3+ H2C2O4高 温 2LiFePO4+ H2O+ 3CO2（4）Li 2Ti5O15 中 Li 为+1 价，O 为2 价，Ti 为+4 价，过氧根 (2O)中氧
4、元素显1 价，设过氧键的数目为 x，根据正负化合价代数和为 0，可知(+1)2+(+4)5+(2)(152x )+(1)2x=0，解得：x=4；（5）K sp=c(Fe3+)c(34PO)=1.3102，则 c(34PO) sp3FeKc1.310 17 mol/L，Q cc 3(Mg2+)c2(34PO)(0.01) 3(1.31017)2=1.6910401.010 24，则无沉淀。（6）高温下 FePO4 与 Li2CO3 和 H2C2O4 混合加热可得 LiFePO4，根据电子守恒和原子守恒可得此反应的化学方程式为 2FePO4 + Li2CO3+ H2C2O4高 温 2LiFePO4
5、+ H2O+ 3CO2。【名师点睛】工艺流程题，就是将化工生产过程中的主要生产阶段即生产流程用框图形式表示出来，并根据生产流程中有关的化学知识步步设问，形成与化工生产紧密联系的化工工艺试题。制备类工艺流程题一般由多步连续的操作组成，每一步操作都有其具体的目标、任务。审题的重点要放在与题设有关操作的目标、任务上，分析时要从成本角度(原料是否廉价易得) 、环保角度(是否符合绿色化学的要求)、现实角度等方面考虑；解答时要看框内，看框外，里外结合；边分析，边思考，易处着手；先局部，后全盘，逐步深入。而且还要看清问题，不能答非所问。要求用理论回答的试题应采用“四段论法”：本题改变了什么条件( 或是什么条
6、件)根据什么理论所以有什么变化结论。2【2017 新课标 3 卷】（15 分）重铬酸钾是一种重要的化工原料，一般由铬铁矿制备，铬铁矿的主要成分为 FeOCr2O3，还含有硅、铝等杂质。制备流程如图所示：回答下列问题：（1）步骤 的主要反应为：FeOCr 2O3+Na2CO3+NaNO3 高 温 Na2CrO4+ Fe2O3+CO2+ NaNO2上述反应配平后 FeOCr2O3 与 NaNO3 的系数比为_ 。该步骤不能使用陶瓷容器，原因是_。（2）滤渣 1 中含量最多的金属元素是_，滤渣 2 的主要成分是_及含硅杂质。（3）步骤 调滤液 2 的 pH 使之变_（填“大”或“小” ） ，原因是_
7、（用离子方程式表示） 。（4）有关物质的溶解度如图所示。向“滤液 3”中加 入适量 KCl，蒸发浓缩，冷却结晶，过滤得到 K2Cr2O7 固体。冷却到_（填标号）得到的 K2Cr2O7 固体产品最多。a80 b60 c40 d10步骤 的反应类型是 _。（5）某工厂用 m1 kg 铬铁矿粉（含 Cr2O3 40%）制备 K2Cr2 O7，最终得到产品 m2 kg，产率为_。【答案】 （1）27 陶瓷在高温下会与 Na2CO3 反应 （ 2）铁 Al(OH)3（3）小 2 4CrO+2H+ 27Cr+H2O （4）d 复分解反应 （5） 219047100%（3）滤液 2 调节 pH 的目的是提
8、高溶液的酸性， pH 变小；因为溶液中存在 2CrO42-+2H+ Cr2O72-+H2O，增大溶液中 H+浓度，可促进平衡正向移动，提高溶液中 Cr2O72-的浓度。（4）由图示可知，在 10 左右时，得到 K2Cr2O7 的固体最多；2KCl+Na2Cr2O7=K2Cr2O7+2NaCl 的反应类型为复分解反应。（5）样品中 Cr2O3 的质量为 m140% kg，则生成 K2Cr2O7 的理论质量为 m140% kg 9452，则所得产品的产率为 m2 kg（m 140% kg 2945）100%= 219047m100%。【名师点睛】考查无机制备的工艺流程，涉及氧化还原反应、离子方程式
9、配平、盐类水解的应用及混合物的分离与提纯等，解题时要求对整个流程进行认识分析，对流程中每一个反应的原理和操作的目的要理解清楚。3 【2017 北京卷】（13 分）TiCl 4 是由钛精矿（主要成分为 TiO2）制备钛（Ti ）的重要中间产物，制备纯 TiCl4 的流程示意图如下：资料：TiCl 4 及所含杂质氯化物的性质化合物 SiCl4 TiCl4 AlCl3 FeCl3 MgCl2沸点 / 58 136 181（升华） 316 1412熔点 / 69 25 193 304 714在 TiCl4 中的溶解性互溶 微溶 难溶（1）氯化过程：TiO 2 与 Cl2 难以直接反应，加碳生成 CO
10、和 CO2 可使反应得以进行。已知：TiO 2(s)+2 Cl2(g)= TiCl4(g)+ O2(g) H1=+175.4 kJmol-12C(s)+O2(g)=2CO(g) H2=-220.9 kJmol-1 沸腾炉中加碳氯化生成 TiCl4(g)和 CO(g)的热化学方程式：_。 氯化过程中 CO 和 CO2 可以相互转化，根据如图判断：CO 2 生成 CO 反应的H_0（填“ ”“”或“=”），判断依据：_ 。 氯化反应的尾气须处理后排放，尾气中的 HCl 和 Cl2 经吸收可得粗盐酸、FeCl 3 溶液，则尾气的吸收液依次是_。 氯化产物冷却至室温，经过滤得到粗 TiCl4 混合液，
11、则滤渣中含有_。（2）精制过程：粗 TiCl4 经两步蒸馏得纯 TiCl4。示意图如下：物质 a 是_，T 2 应控制在_。【答案】（1）Ti O2(s)+2Cl2(g)+2C(s)=TiCl4(g)+2CO(g) H=-45.5 kJ/mol 随温度升高，CO 含量增大，说明生成 CO 的反应是吸热反应H2O、 FeCl2 溶液、NaOH 溶液 MgCl2、AlCl 3、FeCl 3（2）SiCl 4 高于 136，低于 181中，最后用氢氧化钠溶液吸收剩余酸性气体。资料中已经给出“TiCl 4 及所含杂质氯化物的性质”一览表，因此氯化过程中生成的 MgCl2、AlCl 3、FeCl 3 只
12、有少量溶解在液态 TiCl4 中，而SiCl4 完全溶解在 TiCl4 中，因此过滤得到粗 TiCl4 混合液时滤渣中含有上述难溶物和微溶物。滤渣应为 MgCl2、AlCl 3、FeCl 3。 （2）根据资料，SiCl 4 的沸点最低，先蒸馏出来，因此物质 a 为SiCl4，根据流程目的，为了得到纯净的 TiCl4，后续温度需控制在稍微大于 136，但小于181。【名师点睛】本题以钛精矿制备纯 TiCl4 的流程为素材，主要考查盖斯定律和热化学方程式、化学平衡移动、HCl 及 Cl2 尾气的利用和吸收、制备流程中物质关系、过滤、蒸馏实验等基础化学知识，考查考生对化学反应原理知识的综合应用能力和
13、对已知信息的综合应用能力。制备类工艺流程题一般由多步连续的操作组成，每一步操作都有其具体的目标、任务。审题的重点要放在与题设有关操作的目标、任务上，分析时要从成本角度(原料是否廉价易得) 、环保角度(是否符合绿色化学的要求)、现实角度等方面考虑；解答时要看框内，看框外，里外结合；边分析，边思考，易处着手；先局部，后全盘，逐步深入。而且还要看清问题，不能答非所问。要求用理论回答的试题应采用“四段论法”：本题改变了什么条件(或是什么条件 )根据什么理论所以有什么变化结论。另外需要注意题干信息的提取和筛选，例如本题中：溶解性决定溶液中溶质及沉淀的成分，表格中信息则可以得到 TiCl4 液体中溶解的溶
14、质及同时存在的沉淀成分。工业过程中有毒、有污染的尾气都需要进行处理防止污染。4 【2017 江苏卷】(12 分)铝是应用广泛的金属。以铝土矿 (主要成分为 Al2O3，含 SiO2 和 Fe2O3 等杂质)为原料制备铝的一种工艺流程如下：注：SiO 2 在“碱溶”时转化为铝硅酸钠沉淀。（1） “碱溶”时生成偏铝酸钠的离子方程式为_。 （2）向“过滤” 所得滤液中加入 NaHCO3 溶液，溶液的 pH_ (填“ 增大”、 “不变”或“减小”)。（3） “电解”是电解熔融 Al2O3，电解过程中作阳极的石墨易消耗，原因是_。 （4） “电解”是电解 Na2CO3 溶液，原理如图所示。阳极的电极反应
15、式为_，阴极产生的物质 A 的化学式为_。（5）铝粉在 1000时可与 N2 反应制备 AlN。在铝粉中添加少量 NH4Cl 固体并充分混合，有利于 AlN 的制备，其主要原因是 _。 【答案】 （1）Al 2O3+2OH=2AlO2 +H2O （2）减小（ 3）石墨电极被阳极上产生的 O2 氧化（4）4CO 32 +2H2O4e=4HCO3 +O2 H2（5）NH 4Cl 分解产生的 HCl 能够破坏 Al 表面的 Al2O3 薄膜（2）为了提高铝土矿的浸取率，氢氧化钠溶液必须过量，所以过滤 I 所得滤液中含有氢氧化钠，加入碳酸氢钠溶液后，氢氧化钠与碳酸氢钠发生反应生成碳酸钠和水，所以溶液的
16、 pH 减小。（3）电解 I 过程中，石墨阳极上氧离子被氧化为氧气，在高温下，氧气与石墨发生反应生成气体，所以，石墨电极易消耗的原因是被阳极上产生的氧气氧化。（4）由图中信息可知，生成氧气的为阳极室，溶液中水电离的 OH放电生成氧气，破坏了水的电离平衡，碳酸根结合 H+转化为 HCO3 ，所以电极反应式为4CO32 +2H2O4e=4HCO3 +O2，阴极室氢氧化钠溶液浓度变大，说明水电离的 H+放电生成氢气而破坏水的电离平衡，所以阴极产生的物质 A 为 H2。（5）铝在常温下就容易与空气中的氧气反应生成一层致密的氧化膜。氯化铵受热分解产生的氯化氢能够破坏铝表面的氧化铝薄膜，所以加入少量的氯化
17、铵有利于 AlN 的制备。【名师点睛】本题通过化工流程考查了课本上学过的从铝土矿提取铝的元素化合物的知识，在问题中又结合原料的循环利用考查了电解原理。制备类工艺流程题一般由多步连续的操作组成，每一步操作都有其具体的目标、任务。审题的重点要放在与题设有关操作的目标、任务上，分析时要从成本角度(原料是否廉价易得 )、环保角度(是否符合绿色化学的要求)、现实角度等方面考虑；解答时要先看框内，后看框外，里外结合；边分析，边思考，易处着手；先局部，后全盘，逐步深入。而且还要看清问题，不能答非所问。要求用理论回答的试题应采用“四段论法”：本题改变了什么条件(或是什么条件 ) 根据什么理论或性质 所以有什么
18、变化结论，如本题最后一个问题，只要注意了铝表面易生成氧化膜和氯化铵受热易分解这两条性质，即可想到分解产物对氧化膜的作用，所以备考时，要多看课本上元素化合物方面内容，知道学了哪些，大多数的试题的根都在课本上。5 【2017 江苏卷】 (15 分)某科研小组采用如下方案回收一种光盘金属层中的少量 Ag(金属层中其他金属含量过低，对实验的影响可忽略)。已知： NaClO 溶液在受热或酸性条件下易分解，如：3NaClO 2NaCl+NaClO3AgCl 可溶于氨水：AgCl+2NH 3H2O Ag(NH3) 2+ Cl +2H2O常温时 N2H4H2O(水合肼)在碱性条件下能还原 Ag(NH3)2+：
19、4Ag(NH3) 2+N2H4H2O 4Ag+N2+4NH4 +4NH3+H2O（1） “氧化”阶段需在 80条件下进行，适宜的加热方式为_。（2）NaClO 溶液与 Ag 反应的产物为 AgCl、NaOH 和 O2，该反应的化学方程式为_。 HNO3 也能氧化 Ag，从反应产物的角度分析，以 HNO3 代替 NaClO的缺点是_。（3） 为提高 Ag 的回收率，需对 “过滤”的滤渣进行洗涤，并_。（4）若省略“过滤” ，直接向冷却后的反应容器中滴加 10%氨水，则需要增加氨水的用量，除因过量 NaClO 与 NH3H2O 反应外( 该条件下 NaClO3 与 NH3H2O 不反应)，还因为_
20、。（5）请设计从“过滤” 后的滤液中获取单质 Ag 的实验方案：_( 实验中须使用的试剂有：2 molL 1水合肼溶液，1 molL 1H2SO4)。【答案】 （1）水浴加热 （2）4Ag+4NaClO+2H 2O 4AgCl+4NaOH+O2会释放出氮氧化物(或 NO、NO 2 )，造成环境污染 （3）将洗涤后的滤液合并入过滤的滤液中 （4）未过滤掉的溶液会稀释加入的氨水，且其中含有一定浓度的 Cl，不利于 AgCl 与氨水反应 （5）向滤液中滴加 2 molL1水合肼溶液，搅拌使其充分反应，同时用 1 molL1 H2SO4 溶液吸收反应中放出的 NH3，待溶液中无气泡产生，停止滴加，静置
21、，过滤、洗涤，干燥。 该反应的化学方程式为 4Ag+4NaClO+2H2O4AgCl+4NaOH+O 2。 HNO3 也能氧化 Ag，硝酸做氧化剂 时通常被还原为有毒的氮的氧化物而污染环境，所以以 HNO3 代替 NaClO 的缺点是会释放出氮氧化物(或 NO、NO 2 )，造成环境污染。（3）为提高 Ag 的回收率，需对 “过滤”的滤渣进行洗涤，洗涤的目的是为了把滤渣表面残存的银氨配离子洗涤下来，并将洗涤后的滤液合并入过滤的滤液中。 （4）若省略“过滤” ，直接向冷却后的反应容器中滴加 10%氨水，则需要增加氨水的用量，除因过量 NaClO 与 NH3H2O 反 应外，还因为未过滤掉的溶液会
22、稀释加入的氨水，氨水的浓度变小，且其中含有一定浓度的 Cl，不利于 AgCl 与氨水发生 AgCl+2NH3H2O Ag(NH3) 2+ Cl +2H2O 反应 ，使得银的回收率变小。 （5） “过滤”后的滤液含有银氨配离子，根据题中信息常温时 N2H4H2O(水合肼)在碱性条件下能还原 Ag(NH3) 2+ ：4 Ag(NH3) 2+N2H4H2O4Ag + N2+ 4NH4 + 4NH3+H2O ，所以首先向该滤液中加入水合肼把银氨配离子充分还原，由于该反应产生所气体中含有氨气，氨气有强烈的刺激性气味会污染空气，所以要设计尾气处理措施，可以用题中提供的、要求必须使用的硫酸作尾气吸收剂把氨气
23、吸收。最后把反应混合物静置、过滤、洗涤、干燥即可得到回收的银。具体方案如下：向滤液中滴加 2molL1水合肼溶液，搅拌使其充分反应，同时用 1 molL1 H2SO4 溶液吸收反应中放出的 NH3 ，待溶液中无气泡产生，停止滴加，静置，过滤、洗涤，干燥。 【名师点睛】本题以回收一种光盘金属层中的少量 Ag 的实验流程为载体，将实验原理的理解、实验试剂和仪器的选用、实验条件的控制、实验操作规范、实验方案的设计等融为一体，重点考查学生对实验流程的理解、实验装置的观察、信息的加工、实验原理和方法运用、实验方案的设计和评价等能力，也考查学生运用比较、分析等科学方法解决实际问题的能力和逻辑思维的严密性。解题的关键是能读懂实验流程，分析实验各步骤的原理、目的、实验条件等。设计实验方案时，根据限定必须使用的试剂，结合题中所给信息， 注意反应条件的控制以及实验试剂的量的控制，按照“核心转化尾气处理产品分离产品提纯”思路，对细节进行耐心的优化，直至得到完美方案。
