高考化学解题模板工艺流程题.docx

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高考化学解题模板工艺流程题

高考化学工艺流程题解题模板

原料预处理的各种方法

1、粉碎或研磨：

增大固液（或固气或固固）接触面积，加快反应（溶解）速率，增大原料的转化率（或浸取率）。

2、煅烧或灼烧：

不易转化的物质转为容易提取的物质；其他矿转化为氧化物；除去有机物；除去热不稳定的杂质

3、酸浸：

溶解、去氧化物（膜）、调节pH促进水解（沉淀）

4、碱溶：

去油污，去铝片氧化膜，溶解铝、二氧化硅，调节pH促进水解（沉淀）

例题1．【2015全国Ⅰ卷】硼及其化合物在工业上有许多用途。

以铁硼矿（主要成分为Mg2B2O5·H2O和Fe3O4，还有少量Fe2O3、FeO、CaO、Al2O3和SiO2等）为原料制备硼酸（H3BO3）的工艺流程如图所

回答下列问题：

（1）写出Mg2B2O5·H2O与硫酸反应的化学方程式_____________。

为提高浸出速率，除适当增加硫酸浓度浓度外，还可采取的措施有_________（写出两条）

【对点练习】

1、步骤I前，

-锂辉石要粉碎成细颗粒的目的是

2．MgSO4·7H2O可用于造纸、纺织、陶瓷、油漆工业，也可在医疗上用作泻盐。

某工业废渣主要成分是MgCO3，另外还有CaCO3、SiO2等杂质。

从此废渣中回收MgSO4·7H2O的工艺如下：

第一不用硫酸浸出。

（1）“浸出”步骤中，为提高镁的浸出率，可采取的措施有（要求写出任意一条）。

调节溶液的PH:

1、目的：

使溶液中的。

。

金属阳离子形成氢氧化物完全沉淀下来而除去

2、需要的物质：

含主要阳离子的难溶性氧化物或氢氧化物或碳酸盐，即能与H+反应，是PH增大的物质如用MgO、Mg（OH）2等等。

3、原理：

加入的物质能与溶液中的H+反应，降低了的浓度，增大PH

4、PH控制的范围：

大于除去离子的完全沉淀值，小于主要离子的开始沉淀的PH

例题2、碳酸锂广泛应用于陶瓷和医药等领域。

以

-锂辉石（主要成分为Li2O·Al2O3·4SiO2）为原料制备Li2CO3的工艺流程如下：

已知：

Fe3＋、Al3＋、Fe2＋和Mg2＋以氢氧化物形式完全沉淀时，溶液的pH分别为3.2、5.2、9.7和12.4；Li2SO4、LiOH和Li2CO3在303K下的溶解度分别为34.2g、12.7g和1.3g。

（2）步骤I中，酸浸后得到酸性溶液中含有Li＋、SO42-，另含有Al3＋、Fe3＋、Fe2＋、Mg2＋、Ca2＋、Na＋等杂质，需在搅拌下加入（填“石灰石”、“氯化钙”或“稀硫酸”）以调节溶液的pH到6.0～6.5，沉淀部分杂质离子，然后分离得到浸出液。

例题3、稀土元素是周期表中ⅢB族钪、钇和镧系元素之总称。

他们都是很活泼的金属，性质极为相似，常见化合价为＋3价。

其中钇（Y）元素是激光和超导的重要材料。

我国蕴藏着丰富的含钇矿石（Y2FeBe2Si2O10），工业上通过如下生产流程可获得氧化钇。

已知：

①该流程中有关金属离子形成氢氧化物沉淀时的pH见下表：

离子

开始沉淀时的pH

完全沉淀时的pH

Fe3＋

2.7

3.7

Y3＋

6.0

8.2

（3）为使Fe3＋沉淀完全，用氨水调节pH＝a时，a应控制在________范围内，

【对点练习】

3、欲降低废水中重金属元素铬的毒性，可以将Cr2O72-转化为Cr（OH）3沉淀除去。

已知Cr3＋的氢氧化物开始沉淀的pH和完全沉淀的pH分别为5.0和7.0，Fe3+的氢氧化物开始沉淀的pH和完全沉淀的pH分别为2.7和3.7，Fe2+的氢氧化物开始沉淀的pH和完全沉淀的pH分别为7.6和9.6。

（1）某含铬废水处理的主要流程如图所示：

调节溶液pH至，可使得到的金属阳离子Fe3+和Cr3+沉淀完全。

4、锶（Sr）为第五周期ⅡA族元素。

高纯六水氯化锶晶体（SrCl2·6H2O）具有很高的经济价值，61℃时晶体开始失去结晶水，100℃时失去全部结晶水。

用工业碳酸锶粉末（含少量Ba、Fe的化合物）制备高纯六水氯化锶的过程如下图。

（3）步骤③中调节溶液pH至8一1O，宜选用的试剂为_______________。

A．稀硫酸B．氢氧化锶粉末C．氢氧化钠D．氧化锶粉末

5、硫酸工业中废渣的成分为

SiO2、Fe2O3、Al2O3、MgO。

某探究性学习小组的同学设计以下方案，进行硫酸渣中金属元素的提取实验。

已知：

阳离子以氢氧化物形式完全沉淀时溶液的pH：

沉淀物

Fe（OH）3

Al（OH）3

Mg（OH）2

3．4

5．2

12．4

一水合氨电离常数Kb=1.8×10－5，其饱和溶液中c（OH－）约为1×10-3mol·L-1。

（2）上述流程中两次使用试剂X，推测试剂X是　　　　（填以下字母编号）

　　A．水　　　　B．氧化铝　　　C．氨水　　　D．氢氧化钠

除杂、实验操作类

一、盐溶液的分离提纯方法：

结晶法

1、纯物质溶液得到晶体：

蒸发结晶（NaCl型）；蒸发浓缩（至有晶膜出现为止），冷却结晶（KNO3型和含有结晶水的晶体）

2、混合溶液（分离A和B）：

蒸发结晶，趁热过滤（得NaCl型），将滤液冷却结晶，过滤（得KNO3型）

3、由FeCl3、AlCl3、CuCl2、MgCl2等溶液获取对应晶体，采取的措施是：

在干燥的HCl气氛中加热蒸干

模板：

加热浓缩→冷却结晶→过滤→洗涤→干燥

仪器：

蒸发皿、玻璃棒、烧杯

二、沉淀洗涤

（1）沉淀洗涤的目的：

除去沉淀表面附着或沉淀中包夹的可溶性离子。

（2）洗涤方法：

向漏斗内加蒸馏水至浸没沉淀，待水自然流出后，重复操作2～3次。

（3）误差分析：

若沉淀不洗涤或洗涤不干净，则使沉淀的质量偏高。

若沉淀洗涤次数过多，则会使部分沉淀溶解而使其质量偏低。

（4）沉淀是否洗涤干净的判断方法

答题模板　

取最后一次洗涤液，滴加……（试剂），若没有……现象，证明沉淀已洗净

三、实验操作

四、终点现象的描述：

例4、锂被誉为“金属味精”，以LiCoO2为正极材料的锂离子电池已被广泛用作便携式电源。

工业上常以β锂辉矿（主要成分为LiAlSi2O6，还含有FeO、MgO、CaO等杂质）为原料来制取金属锂。

其中一种工艺流程如下：

Li2CO3在不同温度下的溶解度如下表：

温度/℃

100

Li2CO3的溶解度/g

1．539

1．406

1．329

1．181

0．866

0．728

请回答下列问题：

（4）反应Ⅳ生成Li2CO3沉淀，写出在实验室中得到Li2CO3沉淀的操作名称　　　　　，洗涤所得Li2CO3沉淀要使用　　　　　（选填“热水”或“冷水”），你选择的理由是_____________________________________________________________________。

【对点练习】

6、以氯化钠和硫酸铵为原料制备氯化铵及副产品硫酸钠，工艺流程如下：

氯化铵和硫酸钠的溶解度随温度变化如上图所示。

回答下列问题：

（2）实验室进行蒸发浓缩用到的主要仪器有、烧杯、玻璃棒、酒精灯等。

（4）不用其它试剂，检查NH4Cl产品是否纯净的方法及操作是。

7．MgSO4·7H2O可用于造纸、纺织、陶瓷、油漆工业，也可在医疗上用作泻盐。

某工业废渣主要成分是MgCO3，另外还有CaCO3、SiO2等杂质。

从此废渣中回收MgSO4·7H2O的工艺如下：

已知CaSO4和MgSO4的溶解度（S）随温度（T）变化曲线如右图所示，试回答下列问题：

（3）操作I的名称是，操作II的名称

是。

（4）操作I和操作II都需要用到玻璃棒，操作I中玻璃棒的主要作用是，操作II中玻璃棒的主要作用是。

8、镍电池电极材料由Ni（OH）2、碳粉、氧化铁等涂覆在铝箔上制成。

由于电池使用后电材料对环境有危害，某兴趣小组对该电池电极材料进行资源回收研究，设计实验流程如下：

已知：

①NiCl2易溶于水，Fe3＋不能氧化Ni2＋。

②已知实验温度时的溶解度：

NiC2O4＞NiC2O4·H2O＞NiC2O4·2H2O

③某温度下一些金属氢氧化物的Ksp及沉淀析出的pH如下表所示：

M（OH）n

Ksp

开始沉淀时pH

沉淀完全时的pH

Al（OH）3

1.9×10－23

3.4

4.2

Fe（OH）3

3.8×10－38

2.5

2.9

Ni（OH）2

1.6×10－14

7.6

9.8

（3）检验电解滤液时阳极产生的气体的方是：

。

（5）如何检验Ni（OH）3是否洗

涤干净？

。

9、取20.00mL富碘卤水放入＿＿＿（填仪器名称）中，将0.1mol·L－1的酸性高锰酸钾溶液装入滴定管中，达到滴定终点的标志是＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿。

10、

（1）“除杂”操作是加入适量过氧化氢，用氨水调节溶液的pH约为8.0，以除去硫酸铵溶液中的少量Fe2＋。

检验Fe2＋是否除尽的实验操作是_______________。

滤液和滤渣的成分判断

熟记常见难溶于水微溶于水的物质

盐酸盐：

AgCl、HgCl、CuCl；硫酸盐：

BaSO4、PbSO4、CaSO4、Ag2SO4。

碳酸盐、亚硫酸盐：

除K、Na、NH4+外均难溶；氢氧化物：

除KOH、NaOH、Ba（OH）2、NH3.H2O外均难溶。

例题5、难溶性杂卤石（K2SO4·MgSO4·2CaSO4·2H2O）属于“呆矿”，在水中存在如下平衡

为能充分利用钾资源，用饱和Ca（OH）2溶液溶浸杂卤石制备硫酸钾，工艺流程如下：

（1）滤渣主要成分有和以及未溶杂卤石。

例题6、某工厂生产硼砂过程中产生的固体废料，主要含有MgCO3、MgSiO3、CaMg（CO3）2、Al2O3和Fe2O3等，回收其中镁的工艺流程如下：

沉淀物

Fe（OH）3

Al（OH）3

Mg（OH）2

完全沉淀pH

3．4

5．2

12．4

（2）滤渣I的主要成分有。

【对点练习】

11、高铁酸钾广泛应用于净水、电池工业等领域。

工业上以钛白粉生产的副产品FeSO4制备高铁酸钾的生产流程如下：

查资料得知K2FeO4的一些性质：

①在碱性环境中稳定，在中性和酸性条件下不稳定

②溶解度很大，难溶于无水乙醇等有机溶剂

③具有强氧化性，能氧化有机烃、苯胺和80%以下乙醇溶液

（2）氧化Ⅱ中，试剂A为（填“H2O2”或“HNO3”或“NaClO”）；过滤操作中，得到的滤渣B中除NaCl还有

12、工业上利用硫铁矿烧渣（主要成分为Fe2O3、FeO、SiO2等）为原料制备高档颜料铁红（Fe2O3），具体生产流程如下：

试回答下列问题：

（1）滤液X中含有的金属阳离子是（填离子符号）。

13、

是一种重要的化工原料。

某研究性学习小组设计了利用菱镁矿石（主耍成分是

，并含有

杂质）制取

的实验，流程如下：

（1）第①步研磨的目的是______________所得滤液主要含______________,______________等溶质。

温度的控制

1、加热：

加快反应速率或溶解速率；促进平衡向吸热方向移动；除杂，除去热不稳定的杂质，如NaHCO3、Ca（HCO3）2、KMnO4、I2、NH4Cl等物质；使沸点相对较低或易升华的原料气化。

2、降温：

防止某物质在高温时会溶解（或分解）；使化学平衡向着题目要求的方向移动（放热方向）；使某个沸点较高的产物液化，使其与其他物质分离；降低晶体的溶解度，减少损失。

3、控温：

（用水浴带温度计便于控温且受热均匀）防止某种物质温度过高时会分解或挥发；为了使某物质达到沸点挥发出来；使催化剂的活性达到最好；防止副反应的发生。

4、降温或减压可以减少能源成本，降低对设备的要求，达到绿色化学的要求。

例7、医用氯化钙可用于补钙、抗过敏和消炎等，以工业碳酸钙（含少量Na+、Al3+、Fe3+等杂质）生产医用二水合氯化钙工艺流程为：

（5）为什么蒸发结晶要保持在160℃：

。

例8、实验室用硫酸厂烧渣（主要成分为Fe2O3及少量FeS、SiO2等）制备聚铁（碱式硫酸铁的聚合物）和绿矾（FeSO4·7H2O），过程如下：

（5）在⑥中，将溶液Z控制到70～80℃的方法是_________；为什么需要控制温度到70～80℃。

【对点练习】

14、空气吹出法工艺，是目前“海水提溴”的最主要方法之一。

其工艺流程如下：

（4）步骤⑥的蒸馏过程中，温度应控制在80—90℃。

温度过高或过低都不利于生产，请解释原因。

如何控制温度。

氧化还原反应和反应方程式的相关信息

1、选择合适的氧化剂:

不引入新的杂质，无污染等等

2、离子方程式的书写

3、氧化还原反应方程式的书写

思路:

（1）、判断出氧化剂、还原剂、氧化产物和还原产物

（2）三步配平法配平

①根据化合价升降法配平这四种物质

②根据电荷守恒补充H+和OH-,并配平

③根据原子个数左右相等配平并配上H2O

例题9、硫铁矿烧渣是一种重要的化学化工产业中间产物,主要成分是Fe3O4、Fe2O3、FeO和二氧化硅等。

下面是以硫铁矿烧渣制备高效净水剂聚合硫酸铁[Fe2（OH）n（SO4）3-n/2]m流程图：

（2）“酸溶”过程中Fe3O4溶解的化学反应方程式：

。

（5）加入适量H2O2的目的是氧化Fe2+，写出H2O2氧化Fe2+为Fe3+的离子方程式。

【对点练习】

15、铁氧体可用于隐形飞机上吸收雷达波涂料。

一种以废旧锌锰电池为原料制备锰

锌铁氧体的主要流程如下：

（1）酸浸时，二氧化锰被双氧水还原的化学方程式为___________________________。

（2）活性铁粉除汞时，铁粉的作用是_____（填“氧化剂”或“还原剂”或“吸附剂”）。

16、高铁酸钾广泛应用于净水、电池工业等领域。

工业上以钛白粉生产的副产品FeSO4制备高铁酸钾的生产流程如下：

查资料得知K2FeO4的一些性质：

①在碱性环境中稳定，在中性和酸性条件下不稳定

②溶解度很大，难溶于无水乙醇等有机溶剂

③具有强氧化性，能氧化有机烃、苯胺和80%以下乙醇溶液

回答下列问题：

（1）写出“氧化I”中，生成Fe3+的离子反应方程式

（2）氧化Ⅱ中，试剂A为（填“H2O2”或“HNO3”或“NaClO”）；

（4）净水时高铁酸钾能逐渐与水反应生成絮状的Fe（OH）3，请补充并配平该反应方程式

K2FeO4+H2O=Fe（OH）3↓+

KOH+

17、镍电池电极材料由Ni（OH）2、碳粉、氧化铁等涂覆在铝箔上制成。

由于电池使用后电极材料对环境有危害，某兴趣小组对该电池电极材料进行资源回收研究，设计实验流程如下：

已知：

①NiCl2易溶于水，Fe3＋不能氧化Ni2＋。

②已知实验温度时的溶解度：

NiC2O4＞NiC2O4·H2O＞NiC2O4·2H2O

③某温度下一些金属氢氧化物的Ksp及沉淀析出的pH如下表所示：

M（OH）n

Ksp

开始沉淀时pH

沉淀完全时的pH

Al（OH）3

1.9×10－23

3.4

4.2

Fe（OH）3

3.8×10－38

2.5

2.9

Ni（OH）2

1.6×10－14

7.6

9.8

（2）写出加入Na2C2O4溶液的反应的化学方程式：

。

（4）写出“氧化”反应的离子方程式：

。