《工业流程和实验探究》做题指导Word文档下载推荐.docx

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趁热过滤：

减少结晶损失；

提高纯度

解题方法：

（首尾分析法）

流程图的呈现特点：

主要有以物质名称、操作名称和设备名称三种形式。

对工艺流程试题,首先对比分析生产流程示意图中的原材料与产品,从对比分析中找出原料与产品之间的关系,弄清生产流程过程中原料转化为产品的基本原理和除杂分离提纯产品的化工工艺,然后再结合题设的问题,逐一推敲解答.

【练习1】聚合氯化铝是一种新型、高效絮凝剂和净水剂，其单体是液态的碱式氯化铝Al2（OH）nCl6-n]本实验采用铝盐溶液水解絮凝法制备碱式氯化铝。

其制备原料为分布广、价格廉的高岭土，化学组成为：

Al2O3（25%～34%）、SiO2（40%～50%）、Fe2O3（0.5%～3.0%）以及少量杂质和水分。

已知氧化铝有多种不同的结构，化学性质也有差异，且一定条件下可相互转化；

高岭土中的氧化铝难溶于酸。

制备碱式氯化铝的实验流程如下：

根据流程图回答下列问题：

⑴“煅烧”的目的是_______________________________________________。

⑵配制质量分数15％的盐酸需要200mL30％的浓盐酸（密度约为1.15g·

cm－3）和_______g蒸馏水，配制用到的仪器有烧杯、玻璃棒、______________。

⑶“溶解”过程中发生反应的离子方程式为_____________________________________。

⑷加少量铝粉的主要作用是_____________________________________。

⑸“调节溶液pH在4.2～4.5”的过程中，除添加必要的试剂，还需借助的实验用品是______________；

“蒸发浓缩”需保持温度在90～100℃，控制温度的实验方法是__________。

解析：

对比原料与产品可知，该生产的主要工序：

一是除去原料高岭土中的杂质，二是将Al203利用水解絮凝法转化为产品。

再进一步分析，除铁用铝置换后过滤，高岭土中的Al203不溶于酸，必须经煅烧改变结构。

该题经这样分析，题设的所有问题的答案并在分析之中。

参考答案：

（1）改变高岭土的结构，使其能溶于酸。

（2）230；

量筒。

（3）Al203+6H+==2Al3++3H2O 

Fe2O3+6H+==2Fe3++3H2O

（4）除去溶液中的铁离子；

（5）pH计（或精密pH试纸）；

水浴加热

[点评]首尾分析法是一种解工艺流程题的常见方法，这种方法的特点：

简单、直观，很容易抓住解题的关键，用起来方便有效。

使用这一方法解题，关键在于认真对比分析原材料与产品的组成，从中产生将原料转化为产品和除去原材料中所包含的杂质的基本原理和所采用的工艺生产措施。

当把生产的主线弄清楚了，围绕生产主线所设计的系列问题，也就可解答了。

【知识积累五】化工生产的主要操作：

过滤、结晶、重结晶、洗涤、干燥、灼烧、分液、重复操作2-3次等。

其中结晶应注意：

（1）当溶液是单一溶质时

①所得晶体不带结晶水（如NaCl、KNO3）：

蒸发、结晶

②所得晶体带结晶水（如CuSO4.5H2O、摩尔盐即硫酸亚铁铵[（NH4）2SO4·

FeSO4·

6H2O]）：

蒸发浓缩（至有晶膜出现），冷却结晶，过滤

（2）当溶液中有两种或以上溶质时

要得到溶解度受温度影响小的溶质：

浓缩（结晶），趁热过滤

要得到溶解度受温度影响大的：

蒸发浓缩，冷却结晶，过滤

绿色化学理念：

（1）环境污染问题；

（2）原子的经济性；

（3）节约能源（包括使用催化剂）；

（4）原料应是可再生的（或者可循环使用）；

（5）工艺的安全性

【练习2】.胆矾是一种常见的化合物，工业上它也是一种制取其它含铜化合物的原料。

现有废铜（主要杂质为Fe）来制备胆矾。

有人设计了如下流程：

pH值控制可参考下列数据

物质

开始沉淀时的pH值

完全沉淀时的pH值

氢氧化铁

2.7

3.7

氢氧化亚铁

7.6

9.6

氢氧化铜

5.2

6.4

请根据上述流程回答下列问题：

（1）A物质可选用_____（填字母）。

a．稀H2SO4b．浓H2SO4/c．浓FeCl3溶液d．浓HNO3

（2）I中加H2O2的目的_____________________________________________。

（3）II中加Cu2（OH）2CO3的目的是___________________________________________；

其优点是____________________________________________________________。

（4）III加热煮沸时发生的化学反应的离子方程式为________________________。

（5）V中加H2SO4调节pH=1是为了____________________________________________。

（6）V到VI的操作是

（7）某工程师认为上述流程中所加的A物质并不理想，需作改进，其理由是__________。

如何改进___________________。

答案：

.

（1）b；

（2）将亚铁离子氧化为铁离子；

（3）中和过量的硫酸，调节溶液的pH，使Fe3+水解完全而沉淀；

不引入新的杂质；

（4）Fe3++3H2O=Fe（OH）3↓+3H+；

（条件：

加热）（5）抑制Cu2+的水解

（6）蒸发浓缩，冷却结晶，过滤

（7）产生污染环境的二氧化硫，硫酸利用率低；

加热，并在稀硫酸中通入氧气。

（合理答案，酌情给分）

二、《工业生产与工艺流程题型》答题策略：

（一）课本上实验操作：

一、配制一定物质的量浓度的溶液

以配制100mL1.00mol/L的NaOH溶液为例：

1、步骤：

（1）计算

（2）称量：

4.0g（保留一位小数）（3）溶解（4）转移：

待烧杯中溶液冷却至室温后转移（5）洗涤（6）定容：

将蒸馏水注入容量瓶，当液面离刻度线1—2cm时，改用胶头滴管滴加蒸馏水至凹液面最低点与刻度线在同一水平线上（7）摇匀：

盖好瓶塞，上下颠倒、摇匀（8）装瓶贴标签：

标签上注明药品的名称、浓度。

2、所用仪器：

（由步骤写仪器）

托盘天平、药匙、烧杯、玻璃棒、（量筒）、100mL容量瓶、胶头滴管

3、注意事项：

（1）容量瓶：

只有一个刻度线且标有使用温度和量程规格，只能配制瓶上规定容积的溶液。

（另外使用温度和量程规格还有滴定管、量筒）

（2）常见的容量瓶：

50mL、100mL、250mL、500mL、1000mL。

若配制480mL与240mL溶液，应分别用500mL容量瓶和250mL容量瓶。

写所用仪器时，容量瓶必须注明规格，托盘天平不能写成托盘天秤！

（3）容量瓶使用之前必须查漏。

方法：

向容量瓶内加少量水，塞好瓶塞，用食指顶住瓶塞，用另一只手的五指托住瓶底，把瓶倒立过来，如不漏水，正立，把瓶塞旋转1800后塞紧，再倒立若不漏水，方可使用。

（分液漏斗与滴定管使用前也要查漏）

（4）命题角度：

一、计算所需的固体和液体的量，二、仪器的缺失与选择，三、实验误差分析。

二、Fe（OH）3胶体的制备：

向沸水中加入FeCl3的饱和溶液，继续煮沸至溶液呈红褐色，停止加热。

操作要点：

四步曲：

①先煮沸，②加入饱和的FeCl3溶液，③再煮沸至红褐色，④停止加热

2、涉及的化学方程式：

Fe3++3H2O

Fe（OH）3（胶体）+3H+

强调之一是用等号，强调之二是标明胶体而不是沉淀，强调之三是加热。

3、命题角度：

配制步骤及对应离子方程式的书写

三、Fe（OH）2的制备：

1、实验现象：

白色沉淀立即转化灰绿色，最后变成红褐色沉淀。

2、化学方程式为：

Fe2++2OH-=Fe（OH）24e（OH）2+O2+2H2O=4e（OH）3

3、注意事项：

（1）所用亚铁盐溶液必须是新制的，NaOH溶液必须煮沸，

（2）滴定管须插入液以下，

（2）往往在液面加一层油膜，如苯或食物油等（以防止氧气的氧化）。

4、命题角度：

制备过程中的现象、方程式书写及有关采取措施的原因

四、焰色反应：

1、步骤：

洗—烧—蘸—烧—洗—烧2、该实验用铂丝或铁丝

3、焰色反应可以是单质，也可以是化合物，是物理性质

4、Na，K的焰色：

黄色，紫色（透过蓝色的钴玻璃）

5、某物质作焰色反应，有黄色火焰一定有Na，可能有K

6、命题角度：

实验操作步骤及Na，K的焰色

五、硅酸的制备：

在试管中加入3—5mL饱和Na2SiO3溶液，滴入1—2滴酚酞溶液，再用胶头滴管逐滴加入稀盐酸，边加边振荡，至溶液颜色变浅并接近消失时停止。

2、现象：

有透明的硅酸凝胶形成3、化学方程式：

NaSiO3+2HCl=H2SiO3↓+2NaCl（强酸制弱酸）

4、NaSiO3溶液由于SiO32-水解而显碱性，从而使酚酞试液呈红色。

六、重要离子的检验：

1、Cl-的检验：

加入AgNO3溶液，再加入稀硝酸，若生成不溶于稀HNO3的白色沉淀；

或先加硝酸化溶液（排除CO32-干扰），再滴加AgNO3溶液，如有白色沉淀生成，则说明有Cl－存在

2、SO42-的检验：

先加入盐酸，若有白色沉淀，先进行过滤，在滤液中再加入BaCl2溶液，生成白色沉淀即

可证明。

若无沉淀，则在溶液中直接滴入BaCl2溶液进行检验。

命题角度：

检验方法、除杂、沉淀洗涤及相关纯度的计算

七、氨气的实验室制法

1、反应原理：

2NH4Cl+Ca（OH）2

CaCl2+2NH3↑+2H2O

2、收集：

向下排空气法（管口塞一团棉花，避免空气对流）

3、验满：

①将湿润的红色石蕊试纸放在试管口，若试纸变蓝，说明氨气已收集满②将蘸有浓盐酸的玻璃棒靠近试管口，出现大量白烟，则证明氨气已收集满

4、干燥方法：

碱石灰干燥（不能无水氯化钙）

5、装置图：

固体和固体加热制气体的装置，与制氧气的相同

拓展：

浓氨水或浓铵溶液滴到生石灰或烧碱中制氨气，或浓氨水直接加热也可制氨气

因氨气作为中学化学实验制取气体中唯一的实验，其地位不可估量。

主要角度为：

反应原

理、收集、干燥及验满等，并以此基础进行性质探究实验。

八、喷泉实验

1、实验原理：

氨气极易溶于水，挤压胶头滴管，

少量的水即可溶解大量的氨气（1：

700），使烧瓶内压强迅速减小，外界大气压将烧杯中的水压入上面的烧瓶，故NH3、HCl、HBr、HI、SO2等气体均能溶于水形成喷泉。

2、实验现象：

产生红色喷泉（氨气溶于水形成碱性溶液，酚酞遇碱显红色）

3、实验关键：

①氨气应充满②烧瓶应干燥③装置不得漏气

4、实验拓展：

CO2、H2S、Cl2等与水不能形成喷泉，但与NaOH溶液可形成喷泉

九、铜与浓硫酸反应的实验

Cu+2H2SO4（浓）

CuSO4+SO2↑+2H2O

加热之后，试管中的品红溶液褪色，或试管中的紫色石蕊试液变红；

将反应后的溶液倒入盛有水的烧杯中，溶液由黑色变成蓝色。

3、原因解释：

变黑的物质为被浓硫酸氧化生成CuO，CuO与冲稀的硫酸反应生成了CuSO4溶液。

【提示】由于此反应快，利用铜丝，便于及时抽出，减少污染。

SO2的性质及产物的探究、“绿色化学”及尾气的处理等。

十、铝热反应：

1、实验操作步骤：

把少量干燥的氧化铁和适量的铝粉均匀混合后放在纸漏斗中，在混合物上面加少量氯酸钾固体中，中间插一根用砂纸打磨过的镁条，点燃。

立即剧烈反应，发出耀眼的光芒，产生大量的烟，纸漏斗被烧破，有红热状态的液珠，落入蒸发皿内的细沙上，液珠冷却后变为黑色固体。

3、化学反应方程式：

Fe2O3+2Al

2Fe+Al2O3

4、注意事项：

（1）要用打磨净的镁条表面的氧化膜，否则难以点燃。

（2）玻璃漏斗内的纸漏斗要厚一些，并用水润湿，以防损坏漏斗

（3）蒸发皿要垫适量的细沙：

一是防止蒸发皿炸裂，二是防止熔融的液体溅出伤人。

（4）实验装置不要距人太近，防止使人受伤。

5、命题角度：

实验操作步骤及化学方程式。

十一、中和热实验：

1、概念：

酸与碱发生中和反应生成1mol水时所释放的热量

注意：

（1）酸、碱分别是强酸、强碱对应的方程式：

H++OH-=H2O△H=-57.3KJ/mol

（2）数值固定不变，它与燃烧热一样，因具有明确的含义，故文字表达时不带正负号。

2、中和热的测定注意事项：

（1）为了减少误差，必须确保热量尽可能的少损失，实验重复两次，去测量数据的平均值作计算依据

（2）为了保证酸碱完全中和常采用H+或OH-稍稍过量的方法

（3）实验若使用了弱酸或弱碱，引种和过程中电离吸热，会使测得的中和热数值偏小

十二、酸碱中和滴定实验：

（以一元酸与一元碱中和滴定为例）

1、原理：

C酸V酸=C碱V碱2、要求：

①准确测算的体积.②准确判断滴定终点

3、酸式滴定管和碱式滴定管的构造：

①0刻度在滴定管的上端，注入液体后，仰视读数数值偏大②使用滴定管时的第一步是查漏③滴定读数时，记录到小数点后两位④滴定时一般用酚酞、甲基橙作指示剂，不用石蕊试液。

④酸碱式滴定管不能混用，如酸、具有氧化性的物质一定用酸式滴定管盛装。

4、操作步骤（以0.1molL-1的盐酸滴定未知浓度的氢氧化钠溶液为例）

①查漏、洗涤、润洗②装液、赶气泡、调液面、注液（放入锥形瓶中）

③滴定：

眼睛注视锥形瓶中溶液中溶液颜色的变化，当滴到最后一滴，溶液颜色发生明显变化且半分钟内

部不变色即为滴定终点

滴定管的结构、读数及中和滴定原理。

十三、氯碱工业：

电解饱和的食盐水的电极反应为：

2NaCl+2H2O

2NaOH+H2↑+Cl2↑

2、应用：

电解的离子方程式为2Cl-+2H2O

2OH-+H2↑+Cl2↑，阴极产物是H2和NaOH，阴极被电解的H+是由水电离产生的，故阴极水的电离平衡被破坏，阴极区溶液呈碱性。

若在阴极区附近滴几滴酚酞试液，可发现阴极区附近溶液变红。

阳极产物是氯气，将湿润的KI淀粉试纸放在阳极附近，试纸变蓝。

两极上析出产物的判断、产物的性质及相关电解原理

十四、电镀：

（1）电镀的原理：

与电解原理相同。

电镀时，一般用含有镀层金属阳离子的电解质溶液作电镀液，把待镀金属制品浸入电镀液中，与直流电源的负极相连，作阴极；

用镀层金属作阳极，与直流电源的正极相连，阳极金属溶解，成为阳离子，移向阴极，这些离子在阴极上得电子被还原成金属，覆盖在镀件的表面。

（2）电镀池的组成：

待镀金属制品作阴极，镀层金属作阳极，含有镀层金属离子的溶液作电镀液，阳极反应：

M–ne-=Mn+（进入溶液），阴极反应Mn++ne-=M（在镀件上沉积金属）

十五、铜的精炼：

（1）电解法精炼炼铜的原理：

阳极（粗铜）：

Cu-2e-=Cu2+、Fe-2e-=Fe2+

阴极（纯铜）：

Cu2++2e-=Cu

（2）问题的解释：

铜属于活性电极，电解时阳极材料发生氧化反应而溶解。

粗铜中含有Zn、Ni、Fe、Ag、Au等多种杂质，当含有杂质的铜在阳极不断溶解时，位于金属活动性顺序表铜以前的金属杂质，如Zn、Ni、Fe、等也会同时失去电子，但它们的阳离子得电子能力比铜离子弱，难以被还原，所以并不能在阴极上得电子析出，而只能留在电解液里，位于金属活动性表铜之后的银、金等杂质，因失去电子的能力比铜更弱，难以在阳极失去电子变成阳离子溶解，所以以金属单质的形式沉积在电解槽底，形成阳极泥（阳极泥可作为提炼金、银等贵重金属的原料）。

（3）命题角度：

精炼原理及溶液中离子浓度的变化

十六、卤代烃中卤原子的检验方法（取代反应、消去反应）：

1、实验步骤：

2、若为白色沉淀，卤原子为氯；

若浅黄色沉淀，卤原子为溴；

若黄色沉淀，卤原子为碘

3、卤代烃是极性键形成的共价化合物，只有卤原子，并无卤离子，而AgNO3只能与X—产全AgX沉淀，故必须使卤代烃中的—X转变为X—，再根据AgX沉淀的颜色与质量来确定卤烃中卤原子的种类和数目，

4、加入硝酸银溶液之前，须加入硝酸酸化中和掉混合液中的碱液方可。

5、用酸性KMnO4溶液验证消去反应产物乙烯时，要注意先通入水中除去乙醇，再通入酸性KMnO4溶液中；

也可用溴水直接检验（则不用先通入水中）。

十七、乙烯的实验室制法：

1、反应制取原理：

C2H5OH

CH2=CH2↑+H2O

2、液液加热型，与实验室制氯气制法相同。

3．浓硫酸的作用：

催化剂、脱水剂

4．注意事项：

①乙醇和浓硫酸的体积比为1：

3

②向乙醇中注入浓硫酸；

边慢注入，边搅拌

③温度计水银球插到液面以下

④反应温度要迅速升高到170℃

⑤该实验中会产生副产物SO2,故检验乙烯时，一定先用碱液除去SO2，再通入KMnO4或溴水

5．本反应可能发生的副反应：

CH2=CH2↑+H2OC2H5-OH+HO-C2H5

C2H5OC2H5+H2O

C+2H2SO4（浓）

CO2↑+2SO2↑+2H2O

十八、乙酸乙酯的制备

注意事项：

1、先加乙醇，再加浓硫酸和乙酸的混合液；

2、低温加热小心均匀的进行，以防乙酸、乙醇的大量挥发和液体剧烈沸腾；

3、导气管末端不要插入饱和Na2CO3液体中，防液体倒吸。

4、用饱和Na2CO3溶液吸收主要优点：

①吸收乙酸，便于闻于乙酸乙酯的香味②溶解乙醇③降低乙酸乙酯的溶解度，分层，观察乙酸乙酯

5、本反应的副反应：

C2H5-OH+HO-C2H5

C2H5-O-C2H5+H2O

C+2H2SO4（浓）

加入药品顺序、导管的位置、饱和Na2CO3溶液的作用及考查运用化学平衡提高乙酸乙酯转化率的措施。

十九、醛基的检验（以乙醛为例）：

A：

银镜反应

1、银镜溶液配制方法：

在洁净的试管中加入1ml2%的AgNO3溶液

（2）然后边振荡试管边逐滴加入2%稀氨水，至最初产生的沉淀恰好溶解为止，制得银氨溶液。

反应方程式：

AgNO3+NH3·

H2O=AgOH+NH4NO3AgOH+2NH3·

H2O=Ag（NH3）2OH+2H2O

2、银镜实验注意事项：

（1）沉淀要恰好溶解

（2）银氨溶液随配随用，不可久置

（3）加热过程不能振荡试管（4）试管要洁净

3、做过银镜反应的试管用稀HNO3清洗

B：

与新制Cu（OH）2悬浊液反应：

1、Cu（OH）2悬浊液配制方法：

在试管里加入10%的NaOH溶液2ml，滴入2%的CuSO4溶液4—6滴，得到新制的氢氧化铜悬浊液

2、注意事项：

（1）Cu（OH）2必须是新制的

（2）要加热至沸腾（3）实验必须在碱性条件下（NaOH要过量）

二十、蔗糖与淀粉水解及产物的验证：

在一支洁净的试管中加入蔗糖溶液，并加入几滴稀硫酸，将试管放在水浴中加热几分钟，然后用稀的NaOH溶液使其呈弱碱性。

用稀硫酸作催化剂，而酯化反应则是用浓硫酸作催化剂和吸水剂。

在验证水解产物葡萄糖时，须用碱液中和，再进行银镜反应或与新制Cu（OH）2悬浊液的反应。

（二）实验探究题的类型：

【总结】探究型实验设计题是近几年常考的重要题型，首先学生必须根据题意提出几种合理的假设，然后基于假设提出设计实验方案予以验证。

在设计实验方案的过程中考查了学生思维的严密性和语言表达能力，同时要掌握一些常见离子的鉴别方法，注意离子之间的干扰。

学生在平时练习时最好能首先在草稿纸上画出相应的实验流程图，然后将流程图转化成实验过程的描述，在此过程中要注意结合题目所给的仪器、药品，实验过程表述时注意取样、加入药品的浓度、用量，操作过程的逐滴滴加等科学严谨的语言。

1．（10分）某混合粉末一定有Al2O3可能有ZnO、Fe2O3中的一种或几种物质，请设计合理实验探究该混合物中Fe2O3、ZnO的存在﹛提示：

Zn（OH）2类似Al（OH）3也是两性物质，溶于烧碱溶液生成Na2ZnO2；

且Zn（OH）2溶于浓NH3水生成[Zn（NH3）4]（OH）2而Al（OH）3不溶于浓NH3水}。

限选择的仪器和试剂：

烧杯、试管、玻璃棒、酒精灯、漏斗、过滤架、滤纸、量筒、容量瓶、滴管、药匙；

1mol/L硫酸、2mol/L硝酸、2mol/LNaOH溶液、10%KSCN溶液、稀氨水。

完成以下实验探究过程：

（1）提出假设：

假设1该混合物中除Al2O3外还含有；

假设2该混合物中除Al2O3外还含有；

假设3该混合物中除Al2O3外还含有Fe2O3、ZnO。

（2）设计实验方案：

基于假设3，设计出实验方案。

请在下表对应栏目叙述实验操作、预期现象和结论（实验步骤可以不填满、也可以增加）：

实验步聚

实验操作

预期现象和结论

第一步

第二步

第三步

第四步

（10分）

（1）（2分）Fe2O3ZnO（顺序可以颠倒）

（2）（8分）

步聚

取适量样品粉末于的试管中，加入过量的2mol/LNaOH溶液，并不断振荡试管（1分）

试管中固体减少，溶液仍为无色（1分）

装配好过滤装置，过滤试管中的溶液，滤液和滤渣分别置于不同试管中备用（1分）

取滤渣于另外的试管中，滴入1mol/L稀硫酸，再向其中滴入2~3滴10%KSCN溶液（1分）

若滴入KSCN溶液试液变红，则说明固体中含有Fe2O3（1分）

取滤液逐渐滴入1mol/L稀硫酸直至略过量，再向其中滴入浓氨水直至过量（1分

滴入稀硫酸时先有白色沉淀，然后白色沉淀溶解（1分）；

滴入氨水时有白色沉淀生成且部分溶解，说明粉末中含有ZnO（1分）

2.（12分）某校化学实验兴趣小组在“探究卤素单质的氧化性”的系列实验中发现：

在足量的稀氯化亚铁溶液中，加入1-2滴溴水，振荡后溶液呈黄色。

（1）提出问题