高考化学《化工流程》二轮复习Word格式.docx
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某些金属离子的沉淀，控制物质的溶解
控制温度
加快反应速率，促进平衡移动；
物质的溶解、析出、
挥发等
增大某反应物用量
增大另一反应物的转化率（产率）
某种试剂的选择
是否带入杂质、是否影响产品的纯度
分离提纯
不相溶液体
分液
相溶性液体
蒸馏
难溶性固体
过滤
易溶性固体
蒸发结晶、浓缩冷却结晶
趁热过滤
防止温度降低，某物质析出
冰水洗涤
减少晶体的溶解损失
乙醇、有机溶剂洗涤
减少晶体的水溶性损失
3.常见的化工术语：
关键词
释义
研磨、雾化
将块状或颗粒状的物质磨成粉末或将液体雾化，增大反应物接触面积，使反应更充分，加快反应速率
灼烧（煅烧）
使固体在高温下分解、氧化或改变结构等，如煅烧石灰石、高岭土、硫铁矿
浸取
向固体中加入适当溶剂或溶液，使其中可溶性的物质溶解，包括水浸取、酸溶、碱溶、醇溶等
浸出率
溶解的物质占原物质的百分含量
酸浸
在酸性溶液中使可溶性金属离子进入溶液，不溶物通过过滤除去的过程
与水充分反应或溶解
固体与液体的分离
滴定
可用于某种未知浓度物质的物质的量浓度的测定
蒸发结晶
蒸发溶剂，使溶液由不饱和变为饱和，继续蒸发，过剩的溶质就会以晶体析出
蒸发浓缩
蒸发除去部分溶剂，提高溶液的浓度
水洗
用水洗去可溶性杂质，类似的还有酸洗、醇洗等
酸作用
溶解、除去氧化物或氧化膜、抑制某些金属离子的水解、除去杂质离子等
碱作用
去油污、去铝片氧化膜，溶解铝、二氧化硅，调节pH、促进水解使生成沉淀
4.常见的操作与答题角度：
常见的操作
答题要考虑的角度
加过量试剂
使反应完全进行或增大转化率、产率
加氧化剂
氧化某物质，生成目标产物或除去某些离子
判断能否加其他物质
要考虑是否引入杂质或影响产物的纯度等
分离、提纯
过滤、蒸发、萃取、分液、蒸馏等常规操作
在空气中或在其他气体中进行的反应或操作
要考虑O2、H2O、CO2或其他气体是否参与反应或能否达到隔绝空气，防氧化、水解、潮解等目的
判断沉淀是否洗涤干净
取最后洗涤液少量，检验其中是否还有某种离子存在等
控制溶液的pH
①调节溶液的酸碱性，抑制水解或使其中某些金属离子形成氢氧化物沉淀
②“酸作用”还可除去氧化物或氧化膜
③“碱作用”还可除去油污，除去铝片氧化膜，溶解铝、二氧化硅，调节pH、促进水解使生成沉淀
④特定的氧化还原反应需要的酸性条件或碱性条件
控制温度（常用水浴、冰浴或油浴）
①防止副反应的发生
②使化学平衡移动；
控制化学反应的方向
③控制固体的溶解与结晶，如趁热过滤能防止某物质降温时析出
④控制温度可以改变反应速率，如使催化剂达到最大活性
⑤升温：
促进溶液中的气体逸出，使某物质达到沸点挥发
⑥加热煮沸：
促进水解，聚沉后利于过滤分离
⑦趁热过滤：
减少因降温而析出的溶质的量
⑧降温：
防止物质高温分解或挥发；
降温或减压可以减少能源成本，降低对设备的要求
洗涤晶体
①水洗：
通常是为了除去晶体表面水溶性的杂质
②冰水洗涤：
能洗去晶体表面的杂质离子，减少晶体在洗涤过程中的溶解损耗
③用特定有机试剂清洗晶体：
洗去晶体表面的杂质，降低晶体的溶解度、有利于析出，减少损耗等
表面处理
用水洗除去表面可溶性杂质，金属晶体可用机械法（如打磨）或化学法除去表面氧化物、提高光洁度等
例1.（化工流程的分析，解题技巧：
前后呼应，左右对照）
1.（2017海南）以工业生产硼砂所得废渣硼镁泥为原料制取MgSO4·
7H2O的过程如图所示：
硼镁泥的主要成分如下表：
MgO
SiO2
FeO、Fe2O3
CaO
Al2O3
B2O3
30%~40%
20%~25%
5%~15%
2%~3%
1%~2%
回答下列问题：
（1）“酸解”时应该加入的酸是____________，“滤渣1”中主要含有_________（写化学式）。
（2）“除杂”时加入次氯酸钙、氧化镁的作用分别是_________________、________________。
（3）判断“除杂”基本完成的检验方法是_____________________________________。
（4）分离“滤渣3”应趁热过滤的原因是__________________________________________。
【答案】
（1）H2SO4SiO2
（2）将Fe2＋氧化为Fe3＋。
调节溶液pH，使Fe3＋、Al3＋以氢氧化物的形式沉淀除去
（3）取滤液将其酸化后滴加KSCN溶液，若溶液未变红，则说明除杂完全
（4）防止MgSO4·
7H2O结晶析出
【解析】
（1）流程制备的是MgSO4·
7H2O，为了不引入杂质，因此所用的酸是硫酸，化学式为H2SO4；
根据硼镁泥的成分，SiO2不与硫酸反应，因此滤渣1为SiO2；
（2）硼镁泥中含有FeO，与硫酸反应后生成FeSO4，次氯酸钙具有强氧化性，能把Fe2＋氧化成Fe3＋，氧化镁的作用是调节pH，使Al3＋和Fe3＋以氢氧化物形式沉淀出来，除去Fe3＋和Al3＋；
（3）除杂是除去的Fe3＋和Al3＋，因此验证Fe3＋就行，方法是取滤液将其酸化后滴加KSCN溶液，若溶液未变红，则说明除杂完全；
7H2O结晶析出。
例2.（绿色化学思想的应用）
2.写出用铜和浓硫酸制备CuSO4的方程式。
设计一个绿色化学工艺来制备CuSO4，并指出其优点。
解：
Cu+2H2SO4（浓）
CuSO4+SO2↑+2H2O
绿色化学工艺：
先将铜与氧气反应生成氧化铜，氧化铜再与稀硫酸反应生成硫酸铜。
优点：
节约能源、安全、环保。
变式训练：
1.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。
（1）欲制备10.7gNH4Cl，理论上需NaClg。
（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。
（3）“冷却结晶”过程中，析出NH4Cl晶体的合适温度为。
（4）不用其它试剂，检查NH4Cl产品是否纯净的方法及操作是：
__________________________________________________________________________________。
（5）若NH4Cl产品中含有硫酸钠杂质，进一步提纯产品的方法是。
（1）11.7
（2）蒸发皿
（3）33℃-40℃（35℃最佳）。
（4）加热法；
取少量氯化铵产品于试管底部，加热，若试管底部无残留物，表明氯化铵产品纯净（也可用氯化钡溶液检验）。
（5）重结晶。
2.（2014山东）工业上用重铬酸钠（Na2Cr2O7）结晶后的母液（含少量杂质Fe3＋）生产重铬酸钾（K2Cr2O7）。
工艺流程及相关物质溶解度曲线如图：
（1）由Na2Cr2O7生产K2Cr2O7的化学方程式为____________________________________。
通过冷却结晶析出大量K2Cr2O7的原因是______________________________________________。
（2）向Na2Cr2O7母液中加碱液调pH的目的是________________________________________。
（3）固体A主要为____________（填化学式），固体B主要为______________（填化学式）。
（4）用热水洗涤固体A，回收的洗涤液转移到母液________（填“Ⅰ”、“Ⅱ”或“Ⅲ”）中，既能提高产率又可使能耗最低。
答案：
（1）Na2Cr2O7＋2KCl=2NaCl＋K2Cr2O7 低温下K2Cr2O7溶解度远小于其他组分，随温度的降低，K2Cr2O7溶解度明显减小。
（2）除去Fe3＋
（3）NaCl，K2Cr2O7
（4）Ⅱ
解析：
（1）
（2）Na2Cr2O7结晶后的母液中含有Fe3＋，加碱液调节pH＝4的目的就是促使Fe3＋水解转化为Fe（OH）3沉淀除去，则过滤后得到纯的Na2Cr2O7（母液Ⅰ）；
加入KCl并加热至沸腾，冷却结晶得到K2Cr2O7，反应的化学方程式为Na2Cr2O7＋2KCl=2NaCl＋K2Cr2O7；
通过冷却结晶析出大量K2Cr2O7的原因是低温下K2Cr2O7溶解度远小于其他组分，且随着温度的降低，K2Cr2O7的溶解度明显减小。
（3）母液Ⅱ中含有K2Cr2O7和NaCl，因为高温下K2Cr2O7的溶解度大；
则蒸发浓缩得到的固体A是NaCl；
母液Ⅲ中的主要成分是K2Cr2O7，冷却结晶得到固体B是K2Cr2O7。
（4）固体A（NaCl）表面附着K2Cr2O7，由于K2Cr2O7在热水中的溶解度较大而NaCl较小，故固体A用热水洗涤，洗涤液中含有K2Cr2O7，故应将洗涤液转移到母液Ⅱ中，这样，既能提高产率（回收了K2Cr2O7），又可使能耗降低。
3.（2018全国Ⅰ）焦亚硫酸钠（Na2S2O5）在医药、橡胶、印染、食品等方面应用广泛。
（1）生产Na2S2O5，通常是由NaHSO3过饱和溶液经结晶脱水制得。
写出该过程的化学方程式：
_____________________________________。
（2）利用烟道气中的SO2生产Na2S2O5的工艺为：
①pH=4.1时，Ⅰ中为_____________溶液（写化学式）。
②工艺中加入Na2CO3固体、并再次充入SO2的目的是______________________________。
（3）制备Na2S2O5也可采用三室膜电解技术，装置如图所示，其中SO2碱吸收液中含NaHSO3和Na2SO3。
阳极的电极反应式为_________________________。
电解后，_________室（填“a”或“b”）的NaHSO3浓度增加。
将该室溶液进行结晶脱水，可得到Na2S2O5。
（4）Na2S2O5可用作食品的抗氧化剂。
在测定某葡萄酒中Na2S2O5残留量时，取50.00mL葡萄酒样品，用0.01000mol·
L−1的碘标准液滴定至终点，消耗10.00mL。
滴定反应的离子方程式为：
___________________________________________。
（1）2NaHSO3＝Na2S2O5+H2O
（2）①NaHSO3②得到NaHSO3过饱和溶液
（3）.2H2O－4e－＝4H＋+O2↑a
（4）S2O52－+2I2+3H2O＝2SO42－+4I－+6H＋
（1）亚硫酸氢钠过饱和溶液脱水生成焦亚硫酸钠，根据原子守恒可知反应的方程式为2NaHSO3＝Na2S2O5+H2O；
（2）①碳酸钠饱和溶液吸收SO2后的溶液显酸性，说明生成物是酸式盐，即Ⅰ中为NaHSO3；
②要制备焦亚硫酸钠，需要制备亚硫酸氢钠过饱和溶液，因此工艺中加入碳酸钠固体、并再次充入二氧化硫的目的是得到NaHSO3过饱和溶液；
（3）阳极发生失去电子的氧化反应，阳极区是稀硫酸，氢氧根放电，则电极反应式为2H2O－4e－＝4H＋+O2↑。
阳极区氢离子增大，通过阳离子交换膜进入a室与亚硫酸钠结合生成亚硫酸钠。
阴极是氢离子放电，氢氧根浓度增大，与亚硫酸氢钠反应生成亚硫酸钠，所以电解后a室中亚硫酸氢钠的浓度增大。
（4）单质碘具有氧化性，能把焦亚硫酸钠氧化为硫酸钠，反应
的方程式为S2O52－+2I2+3H2O＝2SO42－+4I－+6H＋。
4.已知草酸镍晶体（NiC2O4·
2H2O）难溶于水，工业上从废镍催化剂（主要成分为Ni，含有一定量的Al2O3、FeO、SiO2、CaO等）中制备草酸镍晶体的流程如图所示：
已知：
①相关金属离子生成氢氧化物沉淀的pH见表中数据：
金属离子
Fe3＋
Fe2＋
Al3＋
Ni2＋
开始沉淀的pH
1.1
5.8
3.0
6.8
完全沉淀的pH
3.2
8.8
5.0
9.5
②Ksp（CaF2）＝1.46×
10-10；
③当某物质浓度小于1.0×
10－5mol·
L-1时，视为完全沉淀。
请回答下列问题：
（1）请写出一种能提高“酸浸”速率的措施：
_________________________。
（2）试剂a是一种绿色氧化剂，写出“氧化”时反应的离子方程式：
_____________________。
（3）“调pH”时pH的调控范围为_____________________，试用化学反应原理的相关知识解释滤渣Ⅱ的生成：
__________________________________________________。
（4）写出“沉镍”时发生反应的离子方程式：
___________________________________，
证明Ni2＋已经沉淀完全的实验步骤及现象是________________________________________。
Ca2+沉淀完全时，溶液中c（F－）>
________________mol·
L－1。
（5）操作a的内容是_____________________________。
（1）把废镍催化剂粉碎（或适当加热、适当增大硫酸的浓度或提高搅拌速率等）
（2）2Fe2＋＋2H＋＋H2O2=2Fe3＋＋2H2O
（3）5.0≤pH<
6.8 加入Ni（OH）2消耗溶液中的H＋，促使铁离子、铝离子的水解平衡右移，使铁离子、铝离子转化为相应的沉淀
（4）Ni2＋＋C2O
＋2H2O=NiC2O4·
2H2O↓，取适量上层清液于试管中，继续滴加（NH4）2C2O4溶液，无沉淀生成。
（5）过滤、洗涤、干燥
（1）把废镍催化剂粉碎或适当加热、适当增大硫酸的浓度或提高搅拌速率等都可以提高酸浸速率。
（2）试剂a是过氧化氢，故“氧化”时反应的离子方程式为2Fe2＋＋2H＋＋H2O2=2Fe3＋＋2H2O。
（3）因为铁、铝是以氢氧化铁和氢氧化铝的形式沉淀下来的，并且不能使镍离子形成沉淀，故pH范围为5.0≤pH<
6.8；
其反应的原理为加入Ni（OH）2消耗溶液中的氢离子，促使铁离子、铝离子的水解平衡向右移动，使铁离子、铝离子转化为相应的沉淀而除去。
（4）加入草酸铵后生成的固体是NiC2O4·
2H2O，因此有水参加反应，故反应的离子方程式为Ni2＋＋C2O
2H2O↓。
若镍离子没有完全沉淀，则继续加入草酸铵，仍会有沉淀生成，所以证明Ni2＋已经沉淀完全的操作及实验现象是：
取适量上层清液于试管中，继续滴加（NH4）2C2O4溶液，无沉淀生成。
钙离子沉淀完全的标志是溶液中钙离子的物质的量浓度小于1.0×
L－1，根据Ksp（CaF2）可求出c（F－）>
mol·
（5）从溶液中分离出晶体需要进行过滤、洗涤、干燥。
5.平板电视显示屏生产过程中产生大量的废玻璃粉末，其中含有SiO2、Fe2O3、CeO2以及其他少量可溶于稀酸的物质。
二氧化铈（CeO2）是一种重要的稀土氧化物，某课题组以此粉末为原料回收铈，设计实验流程如下：
（1）第①步反应的化学方程式是____________________________，
检验滤渣A是否洗净的方法是_________________________________________。
（2）第②步反应的离子方程式是_____________________________________。
（3）TBP作为萃取剂能将铈离子从水溶液中萃取出来。
TBP是一种磷酸三丁酯，产物应该从分液漏斗的_______________（填“上口”或“下口”）倒出。
（4）取上述流程中得到的Ce（OH）4产品0.5g，加硫酸溶解后，用0.100mol·
L-1FeSO4标准溶液滴定终点时（铈被还原为Ce3＋），消耗20.00mL标准溶液。
已知Ce的相对原子质量为160，则该产品中Ce（OH）4的质量分数为______________（结果保留一位小数）。
（1）Fe2O3＋6HCl=2FeCl3＋3H2O 取最后一次洗涤液，滴加KSCN溶液，若不出现红色，则已洗净，反之，未洗净
（2）2CeO2＋H2O2＋6H＋=2Ce3＋＋O2↑＋4H2O
（3）上口倒出
（4）83.2%
（1）根据实验流程图知：
第①步加稀盐酸主要是溶解Fe2O3，反应的化学方程式是Fe2O3＋6HCl=2FeCl3＋3H2O；
检验滤渣A是否洗净实质就是检验洗涤液有没有Fe3＋，用KSCN溶液，看是否出现红色；
（2）第②步加稀硫酸和H2O2的目的，就是把CeO2还原为Ce3＋，而H2O2被氧化为O2，反应的离子方程式是2CeO2＋H2O2＋6H＋=2Ce3＋＋O2↑＋4H2O；
（3）萃取剂使用的是磷酸三丁酯，它的密度小于水的密度，应该从分液漏斗的上口倒出；
（4）依题意得
Ce（OH）4 ～ FeSO4
0.002mol 0.1000mol·
L－1×
0.02L
所以m[Ce（OH）4]＝0.002mol×
208g·
mol－1＝0.416g，产品中Ce（OH）4的质量分数为
×
100%＝83.2%。
6.（2014安徽）LiPF6是锂离子电池中广泛应用的电解质。
某工厂用LiF、PCl5为原料，低温反应制备LiPF6，其流程如下：
HCl的沸点是－85.0℃，HF的沸点是19.5℃。
（1）第①步反应中无水HF的作用是_______________________。
反应设备不能用玻璃材质的原因是_____________________________（用化学方程式表示）。
无水HF有腐蚀性和毒性，工厂安全手册提示：
如果不小心将HF沾到皮肤上，可立即用2%的____________溶液冲洗（填化学式）。
（2）该流程需在无水条件下进行，第③步反应中PF5极易水解，其产物为两种酸，写出PF5水解的化学方程式：
_______________________________________。
（3）第④步分离采用的方法是__________________；
第⑤步分离尾气中的HF、HCl采用的方法是____________________。
（4）LiPF6产品中通常混有少量LiF。
取样品wg，测得Li的物质的量为nmol，则该样品中LiPF6的物质的量为________mol（用含w、n的代数式表示）。
（1）作反应物和溶剂，SiO2＋4HF=SiF4↑＋2H2O，NaHCO3
（2）PF5＋4H2O=H3PO4＋5HF
（3）过滤 冷凝
（4）
（1）LiF（s）＋HF（l）=LiHF2（aq），即生成的LiHF2溶于无水液态HF中得饱和LiHF2溶液，故无水HF的作用是作反应物和溶剂；
由于玻璃材质的主要成分是SiO2，SiO2能和HF反应，故反应设备不能用玻璃材质；
由于NaHCO3溶液呈碱性能中和HF，且对皮肤腐蚀性小，故可用2%的NaHCO3溶液冲洗沾到皮肤上的HF。
（2）PF5中P、F元素的化合价分别为＋5价和－1价，故水解产物分别为H3PO4、HF，其水解反应的化学方程式为PF5＋4H2O=H3PO4＋5HF。
（3）第④步分离的是固态LiPF6和液态HF，则采用的方法是过滤；
由于HCl和HF的沸点差别较大，故分离尾气中HF和HCl应采用冷凝液化的方法（HF冷凝为液体时，HCl仍为气体）。
（4）设wg样品中含有LiPF6、LiF的物质的量分别为x、y，则有：
解得：
x＝
mol。
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