高考化学工艺流程题汇总.docx
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高考化学工艺流程题汇总
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）
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
【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_____________。
（4）Ⅳ中，通过检验-24SO来判断沉淀是否洗涤干净。
检验-24SO的操作是_____________。
（5）已知煅烧FeCO3的化学方程式是4FeCO3+O22Fe2O3+4CO2。
现煅烧464.0kg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:
FeCO3116
Fe2O3160FeO72）
【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NH＋4和NH3·H2O的形式存在，
该废水的处理流程如下：
3HNOI∏I∏
−−→−−→−−→氨氮废水低浓度氨氮废水含废水达标废水（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，NH4+
经过两步反应被氧化成NO3-
。
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________。
②1molNH4+
（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32gCH3OH转移6mol电子，则参加反应的还原剂和氧化剂的物质的量之比是________。
【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3mole－,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：
已知：
①Li2O·Al2O3·4SiO2+H2SO4
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______。
（2）已知滤渣2的主要成分有Mg（OH2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）。
滤渣Al2O3
锂辉石1
2
23①石灰乳调pH至11
饱和Na2CO3溶液
②Na2CO溶液
℃
（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。
①a中，阳极的电极反应式是。
②b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2.2kgCO2与足量H2恰好完全反应，生成气态的水和甲醇，可放出2473.5kJ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“正极”或“负极”），负极发生的电极反应是。
6
【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：
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）。
（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=0.125mol/L。
则2NO2（g
N2O4（g的平衡常数K。
若NO2起始浓度为2mol/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（NO33+10NaOH＝2Na2FeO4↓+3NaCl+6NaNO3+5H2ONa2FeO4＋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（K2FeO4Ksp（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（NO33不同质量浓度对K2FeO4生成率的影响；
Na2CO3溶液
冷水
a气体
7
图2为一定温度下，Fe（NO33质量浓度最佳．．时，NaClO浓度对K2FeO4生成率的影响。
②若NaClO加入过量，氧化过程中会生成Fe（OH3，写出该反应的离子方程式：
。
若Fe（NO33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A．H2OB．CH3COONa、异丙醇C．NH4Cl、异丙醇D．Fe（NO33、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。
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。
8
【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：
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。
A
9
【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。
（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】６14-2．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。
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（SO43、Al2（SO43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。
硫酸2SO4
2
Zn
（OH3
10
【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：
（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/molB．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____________________。
【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：
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10-5mol·L-1时通常认为该离子沉淀完全。
（1某厂排出的废水中含有Cu2+
和Fe3+
，测得其浓度均小于0.1mol·L-l
。
为除去其中的Fe3+
，回收铜，需控制的pH范围是__________________________。
（2为了处理含有Cr2O72-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（OH3和Fe（OH3沉淀生成排出，从而使废水中铬含量低于排放标准。
①Cr2O72-转变为Cr3+
的离子方程式为________________________。
②pH对废水中Cr2072-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Cr2O72-的浓度，c—处理后废水中Cr2O72-
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
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=＋180.5kJ/mol2C（s+O2（g=2CO（g△H=-221.0kJ/mol
C（s+O2（g=CO2（g△H=-393.5kJ/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
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中自由
移动。
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bC．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
CO
气
020
40
6080
100
空燃比
NOx
碳氢化合物
转
化率％a
c
b
d
【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（NO33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。
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