高考化学工艺流程题精讲专练.docx

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高考化学工艺流程题精讲专练

化学工艺流程题精讲

化学工艺流程题以化工生产、能源、材料、环境等方面的常见化学事物为背景，要求明确，设问层次清晰，以无机或有机化合物的组成、性质、变化等内容为载体，要求考生运用所学化学知识、原理和技能从化学视角看待、分析或解决生产、生活实际中的简单化学问题。

解答所需知识、方法都是化学的核心内容。

一、题设探究

1、呈现形式

资料卡：

物质的理化性质，如易潮解、易水解、易与某些物质反应等；

流程图：

生产工艺流程；

表格：

熔沸点、溶解度、Ksp等；

图像：

溶解度、反应速率等。

2、设问方式：

设问方式

考查内容

考查方式

将原料转化为产

品的生产原理

元素化合物性质、离子反应、氧化还原反应、热化学、水解、平衡移动、溶解度、电解

方程式书写、与原理文字叙述

除杂、分离和提纯产品

实验操作

仪器名称、实验方法选择、操作过程描述、滴定计算

提高产量和效率

化学反应平衡、溶解平衡

计算转化率、产率、纯度

节能减排，循环利用

元素化合物性质

选择尾气处理的药品、找出循环利用的物质

综合利用

原电池、电解池

电极方程式书写，转移电子计算、恢复电解质溶液

3、能力考查：

获取信息的能力、分析解决问题的能力、表达能力。

4、知识落点：

基本理论、元素化合物、实验。

因此，我们需要运用有关物质的性质和反应原理的基本知识，还要掌握一些分离提纯物质的基本实验技能，关键是还要具有分析生产工艺流程的方法和能力。

二、解题思路

1、解题步骤

第一，浏览全题，确定该流程的目的（即由何原料获得何产物,有何副产物），记住资料卡中给出的理化性质；

第二，粗读流程图，尽量弄懂流程图每部的目的,宏观把握整个流程，但不必将每一种物质都推出；

第三，精读试题，根据问题去精心研究某一步或某一种物质。

第四，要看清所问题，不能答非所问，并注意语言表达的科学性。

2、注意事项:

答题时，不要力求把生产流程图中的每个细节都弄清楚，只要把握住主要的考查方向，理清每个环节的目的和结果，再根据题中的具体设问，结合题中提取的信息和头脑中原有的知识和技能，进行针对性作答即可，切不可拘泥于流程图中的每个细节，把时间和精力过多用于流程分析，使解题误入歧途。

前一问回答不了，并不一定会影响回答后面的问题。

三、解题方法

1、工艺流程模板

2、预处理的方法及目的

（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）

（5）控制温度：

操作

目的

加热

①加快反应速率或溶解速率；

②促进平衡向吸热方向移动；

③除去热不稳定的杂质，如NaHCO3、Ca（HCO3）2、KMnO4、I2、NH4Cl等物质；

④使沸点相对较低的原料气化或升华。

降温

①防止某物质在高温时会溶解（或分解）；

②使化学平衡向着题目要求的方向移动（放热方向）；

③使某个沸点较高的产物液化，使其与其他物质分离；

④降低晶体的溶解度，减少损失。

控温

方法：

用水浴或油浴控温

①防止某种物质温度过高时会分解或挥发；

②为了使某物质达到沸点挥发出来；

③使催化剂的活性达到最好；

④防止副反应的发生；

⑤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。

3、分离提纯的方法及目的

①盐溶液的分离提纯方法：

结晶法结晶法有蒸发结晶和冷却结晶两种方法，大多数同学通过一轮的复习已经明白纯物质溶液要得到晶体的方法，难点在于混合溶液得到晶体的操作。

a、纯物质溶液得到晶体：

蒸发结晶（NaCl型：

溶解度随温度变化小的物质）

蒸发浓缩，冷却结晶（KNO3型：

溶解度随温度变化大的物质和含有结晶水的晶体）

b、混合溶液（分离A和B）：

要得到溶解度受温度变化小的溶质：

蒸发结晶，趁热过滤    

要得到溶解度受温度变化大的物质和含有结晶水的晶体：

 蒸发浓缩，冷却结晶，过滤 

②过滤——固、液分离

③蒸馏——液、液分离

④分液——互不相溶的液体间的分离

⑤萃取——用一种溶剂将溶质从另一种溶剂中提取出来。

⑥升华——将可直接气化的固体分离出来。

⑦盐析——加无机盐使溶质的溶解度降低而析出

4、循环利用的物质

目的：

节能减排，“绿色化学”，降低成本等

可以用于循环的物质：

辅助试剂、母液；一定不会用于循环的物质：

目标产物，杂质

5、高频问题及答题技巧（注重文字叙述的规范性）

（1）洗涤沉淀：

往漏斗中加入蒸馏水至浸没沉淀，待水自然流下后，重复以上操作2～3次。

（2）从溶液中得到晶体：

蒸发浓缩—冷却结晶—过滤—洗涤—干燥。

（3）在写某一步骤是为了除杂时，应该注明“是为了除去××杂质”，只写“除杂”不给分。

（4）检验沉淀是否洗涤干净：

取最后一次洗涤液少许于试管中，逐滴滴加××试剂，振荡，若没有……现象，则沉淀洗涤干净。

（5）检验是否沉淀完全：

表达一：

静置，往上层清夜中继续滴加××试剂；或者表达二：

过滤，取滤液少许于试管中，滴加××试剂。

（6）“浸出”步骤中，为提高镁的浸出率，可采取的措施有：

答：

适当提高反应温度、增加浸出时间，加入过量硫酸，边加硫酸边搅拌

（7）如何提高吸收液和SO2反应速率：

答：

适当提高温度、增大吸收液或NaClO3的浓度、增大SO2与吸收液的接触面积或搅拌

（8）过滤用到的三个玻璃仪器：

答：

普通漏斗、玻璃棒、烧杯

（9）过滤后滤液仍然浑浊的可能的操作原因：

答：

玻璃棒下端靠在滤纸的单层处，导致滤纸破损；漏斗中液面高于滤纸边缘

（10）如何从MgCl2·6H2O中得到无水MgCl2：

答：

在干燥的HCl气流中加热，干燥的HCl气流中抑制了MgCl2的水解，且带走MgCl2·6H2O受热产生的水汽

（11）调pH值使得Cu2+（4.7-6.2）中的Fe3+（2.1-3.2）沉淀，pH值范围是：

答：

3.2-4.7。

原因：

调节溶液的pH值至3.2-4.7，使Fe3+全部以Fe（OH）3沉淀的形式析出而Cu2+不沉淀，且不会引入新杂质

（12）产品进一步提纯的操作：

答：

重结晶

（13）趁热过滤的原因及操作：

答：

减少过滤时间、保持过滤温度，防止××杂质析出或防止降温过程中××析出而损耗；

（14）水浴加热的好处：

答：

受热均匀，温度可控，且温度不超过100℃

（15）减压蒸发（小心烘干）：

答：

常压蒸发温度过高，××易分解；或者减压蒸发降低了蒸发温度，可以防止××分解

（16）Mg（OH）2沉淀中混有Ca（OH）2应怎样除去：

答：

加入MgCl2溶液，充分搅拌，过滤，沉淀用蒸馏水水洗涤

（17）蒸发浓缩用到的主要仪器有蒸发皿、玻璃棒、烧杯、酒精灯、坩埚钳。

（18）不用其它试剂，检查NH4Cl产品是否纯净的方法及操作是：

答：

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

（19）检验NH4＋的方法是：

答：

取××少许，加入NaOH溶液后加热，生成的气体能使润湿的红色石蕊试纸变蓝。

（20）过滤的沉淀欲称重之前的操作：

答：

过滤，洗涤，干燥，（在干燥器中）冷却，称重

（21）“趁热过滤”后，有时先往滤液中加入少量水，加热至沸，然后再“冷却结晶”：

答：

稀释溶液，防止降温过程中××析出，提高产品的纯度

（22）苯甲酸的重结晶中粗苯甲酸全部溶解后，再加入少量蒸馏水的目的：

答：

为了减少趁热过滤过程中损失苯甲酸，一般再加入少量蒸馏水

（23）加NaCl固体减低了过碳酸钠的溶解度，原因：

答：

Na+浓度显著增加抑止了过碳酸钠的溶解

（24）检验Fe（OH）3是否沉淀完全的试验操作是：

答：

取少量上层清液或过滤后的滤液，滴加几滴KSCN溶液，若不出现血红色，则表明Fe（OH）3沉淀完全。

（25）CuCl2中混有Fe3+加何种试剂调pH值：

答：

CuO、Cu（OH）2、CuCO3、Cu2（OH）2CO3。

原因：

加CuO消耗溶液中的H+的，促进Fe3+的水解，生成Fe（OH）3沉淀析出

化学工艺流程题专练

1、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：

已知：

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。

（2）该流程需在无水条件下进行，第③步反应中PCl5极易水解，其产物为两种酸，写出PCl5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（用含有w、n的代数式表示）。

2、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）的工艺流程如图所示：

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）。

（2）利用      的磁性，可将其从“浸渣”中分离。

“浸渣”中还剩余的物质是______（写化学式）。

（3）“净化除杂”需先加H2O2溶液，作用是_______。

然后再调节溶液的pH约为5，目的是________。

（4）“粗硼酸”中的主要杂质是                   （填名称）。

（5）以硼酸为原料可制得硼氢化钠（NaBH4），它是有机合成中的重要还原剂，其电子式为_______。

（6）单质硼可用于生成具有优良抗冲击性能硼钢。

以硼酸和金属镁为原料可制备单质硼，用化学方程式表示制备过程___________。

3、无水氯化铝在生产、生活中应用广泛。

（1）氯化铝在水中形成具有净水作用的氢氧化铝胶体，其反应的离子方程式为    。

（2）工业上用铝土矿（主要成分为Al2O3，含有Fe2O3、SiO2等杂质）制取无水氯化铝的一种工艺流程示意如下：

已知：

物质

SiCl4

AlCl3

FeCl3

FeCl2

沸点/℃

7.6

180（升华）

300（升华）

23

①步骤Ⅰ中焙烧使固体水分挥发、气孔数目增多，其作用是   （只要求写出一种）。

②步骤Ⅱ中若不通入氯气和氧气，则反应生成相对原子质量比硅大的单质是    。

③已知：

Al2O3（s）+3C（s）=2Al（s）+3CO（g） ΔH1=+1344.1kJ·mol-1

2AlCl3（g）=2Al（s）+3Cl2（g）     ΔH2=+1169.2kJ·mol-1

由Al2O3、C和Cl2反应生成AlCl3的热化学方程式为     。

④步骤Ⅲ经冷却至室温后，气体用足量的NaOH冷溶液吸收，生成的盐主要有3种，其化学式分别为____。

⑤结合流程及相关数据分析，步骤Ⅴ中加入铝粉的目的是     。

4、为了保护环境，充分利用资源，某研究小组通过如下简化流程，将工业制硫酸的硫铁矿烧渣（铁主要以Fe2O3存在）转变成重要的化工原料FeSO4（反应条件略）。

活化硫铁矿还原Fe3+的主要反应为：

FeS2+7Fe2（SO4）3+8H2O=15FeSO4+8H2SO4，不考虑其他反应。

请回答下列问题：

（1）第Ⅰ步H2SO4与Fe2O3反应的离子方程式是       。

（2）检验第Ⅱ步中Fe3+是否完全还原，应选择        （填字母编号）。

A．KMnO4溶液      B．K3[Fe（CN）6]溶液     C．KSCN溶液

（3）第Ⅲ步加FeCO3调溶液pH到5.8左右，然后在第Ⅳ步通入空气使溶液pH降到5.2，此时Fe2+不沉淀，滤液中铝、硅杂质除尽。

通入空气引起溶液pH降低的原因是      。

（4）FeSO4可转化为FeCO3，FeCO3在空气中加热反应可制得铁系氧化物材料。

已知25℃，101kPa时：

4Fe（s）+3O2（g）=2Fe2O3（s）      

=-1648kJ/mol

C（s）+O2（g）=CO2（g）           

=-393kJ/mol

2Fe（s）+2C（s）+3O2（g）=2FeCO3（s）    

=-1480kJ/mol

FeCO3在空气中加热反应生成Fe2O3的热化学方程式是              。

（5）FeSO4在一定条件下可制得FeS2（二硫化亚铁）纳米材料。

该材料可用于制造高容量锂电池，电池放电时的总反应为4Li+FeS2=Fe+2Li2S，正极反应式是       。

（6）假如烧渣中的铁全部视为Fe2O3，其含量为50%。

将akg质量分数为b%的硫酸加入到ckg烧渣中浸取，铁的浸取率为96%，其他杂质浸出消耗的硫酸以及调pH后溶液呈微酸性所残留的硫酸忽略不计。

按上述流程，第Ⅲ步应加入FeCO3            kg。

5、（13分）实验室以含有少量铁的粗铜粉和硫酸与硝酸的混合溶液为原料制备CuSO4·5H2O（胆矾）晶体。

设计的工艺流程图如下：

请回答下列问题：

（1）根据反应原理，操作①所需的混酸溶液中硝酸和硫酸的理论配比（物质的量之比）为________。

操作②中需要把NO与_____气体混合通入水中，混入该气体的目的是__________________________（用化学方程式表示）。

（2）溶液I中存在一定浓度的Fe3+、Cu2+，在该浓度时生成氢氧化物沉淀的pH如下表。

操作③中某学生设计物质X为H2O，若加水调整溶液pH，则Fe（OH）3开始沉淀的pH_______1.9（填“<”、“＞”或“=”）；而实际操作中一般不用此法调节溶液pH，其主要原因是___________________。

（3）操作④中物质Y为_______。

查阅资料知CuSO4·5H2O的溶解度曲线如图所示，则操作⑤应采取的措施是蒸发浓缩、______________、过滤、洗涤、干燥等。

（4）为测定胆矾中结晶水的数目，称取25.0g胆矾品体在坩埚中加热，固体质量随温度升高而变化的曲线如图。

当固体质量为8.0g时，观察到固体完全呈黑色。

请列式计算开始称取的胆矾中结晶水的数目。

6、铜是与人类关系非常密切的有色金属，已知常温下，在溶液中Cu2+稳定，Cu2+易在酸性条件下发生；2Cu+=Cu2++Cu．大多数+1的价铜的化合物是难溶物，如：

Cu2O、CuI、CuCl、CuH等．

（1）在新制Cu（OH）2悬浊液中滴入葡萄糖溶液，加热生成不溶物的颜色为：

______，某同学实验时却有黑色物质出现，这黑色物质的化学式为：

______．

（2）在CuCl2溶液中逐滴加入过量KI溶液可能发生：

a.2Cu2++4I-═2CuI2↓（白色）+I2，b.2Cu2++2Cl-+2I-═2CuCl↓（白色）+I2，

①若a反应是主要的，需要查询的数据是______．②为顺利观察到白色沉淀可以加入的最佳试剂______．

A．SO2B．四氯化碳    C．NaOH     D．乙醇

（3）一定条件下，在CuSO4中加入NH5反应生成氢化亚铜（CuH）．

①已知NH5在所有原子都达到稀有气体的稳定结构，请写NH5电子式：

______．

②写出CuH在过量稀盐酸中有气体生成的离子方程式______．

③将CuH溶解在适量的稀硝酸中，完成下列化学方程式．______CuH+______HNO3______Cu（NO3）2+______H2↑+____________+____________．

（4）将实验制得的CuCl样品2.000g（杂质不参与反应）溶于一定量的0.5000mol?

L-1FeCl3溶液中，加水稀释至200mL得到溶液，取20.00mL 用0.1000mol?

L-1的Ce（SO4）2溶液滴定到终点，消耗20.00mLCe（SO4）2．有关反应式：

Fe3++CuCl=Fe2++Cu2++Cl-，Ce4++Fe2+=Fe3++Ce3+，则样品中CuCl的质量分数______．

7、某铝土矿中主要含有Al2O3、Al（OH）3、AlO（OH），还含有Fe2O3等杂质。

利用拜耳法生产氧化铝的流程如下图所示：

⑴粉碎后的铝土矿碱浸时应在高温下进行，其目的是     。

⑵AlO（OH）与NaOH反应的化学方程式为     。

⑶在稀释、结晶过程中：

稀释的目的是     ；加Al（OH）3晶核的目的是促进Al（OH）3的析出。

上述“稀释、结晶”工艺，也可用通入足量的     气体的方法来代替。

⑷浓缩所得的NaOH溶液由于吸收了空气中的CO2而含有杂质，该杂质可通过苛化反应除去，写出苛化反应的化学方程式：

     。

⑸该生产流程能实现     （填化学式）的循环利用。

（6）写出用NaF和Al2（SO4）3制备冰晶石（Na3AlF6）

4、（13分）二氧化铈（CeO2，MCe=140g/mol）是一种重要的稀土氧化物．平板电视显示屏生产过程中产生大量的废玻璃粉末（含SiO2、Fe2O3、CeO2以及其他少量可溶于稀酸的物质）．某课题组以此粉末为原料回收铈，设计实验流程如图：

（1）洗涤滤渣A的目的是为了除去______（填离子符号），检验该离子是否洗净的方法是______．

（2）第②步反应的离子方程式是______，滤渣B的主要成分是______．

（3）萃取是分离稀土元素的常用方法．已知化合物TBP作为萃取剂能将铈离子从水溶液中萃取出来，TBP______（填“能”或“不能”）与水互溶．实验室进行萃取操作时用到的主要玻璃仪器有______、烧杯、玻璃棒、量筒等．

（4）取上述流程中得到了Ce（OH）4产品0.536g，加硫酸溶解后，用0.1000mol/L-1FeSO4标准溶液滴定至终点时（铈被还原为Ce3+），消耗25.00mL标准溶液．该产品中Ce（OH）4的质量分数为______．

8、（14分）下面是提纯大理石（主要杂质是氧化铁）的流程图：

按要求回答下列问题：

（1）操作Ⅱ中要随时测定pH，在实验室中用pH试纸测定溶液pH的操作是_________________。

（2）检验Fe3+已完全生成Fe（OH）3沉淀的方法是________________________________。

（3）由滤液B得到晶体B，其主要成分是__________。

II．某化学小组在实验中用浓硝酸和铜反应制取二氧化氮并探究二氧化氮是否能支持木炭的燃烧，其实验装置图如下：

（1）按气流方向连接各仪器接口，顺序为a→______→______→______→______→f。

装置C的作用________________、装置D的试剂是__________________。

（2）已知二氧化氮和碳在点燃条件下反应生成两种物质的量比为2：

1的无毒气体，则该反应的化学方程式为：

___________________________。

（2）12、（17分）工厂中用稀硫酸浸泡某矿石后的溶液中，除了含有大量硫酸外，还含有少量NH4+、Fe3＋、AsO43－、Cl－。

为除去杂质离子，部分操作流程如下：

（3）

（4）请回答问题：

（5）

（1）用稀硫酸浸泡某矿石后的溶液中，硫酸的浓度为4.9g·L－1，则该溶液中的pH约为    。

（6）

（2）NH4+在用稀硫酸浸泡某矿石后的溶液中以（NH4）2SO4和NH4Cl形式存在。

现有一份（NH4）2SO4溶液，一份NH4Cl溶液，（NH4）2SO4溶液中c（NH4＋）恰好是NH4Cl溶液中c（NH4＋）的2倍，则c[（NH4）2SO4]   c（NH4Cl）（填：

＜、=或＞）。

（7）（3）随着向废液中投入生石灰（忽略溶液温度的变化），溶液中

_______（填“增大”、“减小”或“不变”）。

（8）（4）投入生石灰调节pH到2~3时，大量沉淀主要成分为CaSO4·2H2O[含有少量Fe（OH）3]，提纯CaSO4·2H2O的主要操作步骤：

向沉淀中加入过量        ，充分反应后，过滤、洗涤、     。

（9）（5）25℃,H3AsO4电离常数为K1=5.6×10－3，K2=1.7×10－7，K3=4.0×10－12。

当溶液中pH调节到8~9时，沉淀主要成分为Ca3（AsO4）2。

（10）①pH调节到8左右Ca3（AsO4）2才开始沉淀的原因是                。

（11）②Na3AsO4第一步水解的平衡常数数值为：

           。

（12）③已知：

AsO43－+2I－+2H+=AsO33－+I2+H2O，SO2+I2+2H2O=SO42－+2I－+4H+。

上述两个反应中还原性最强的微粒是       。

（13）10、（1

4分）硼氢化钠（NaBH4）在化工等领域具有重要的应用价值，某研究小组采用偏硼酸钠NaBO2为主要原料制备NaBH4，其流程如下：

（14）

（15）已知：

NaBH4常温下能与水反应，可溶于异丙酸（沸点：

13℃）。

（1）在第①步反应加料之前，需要将反应器加热至100℃以上并通入氩气，该操作的目的是_____，原料中的金属钠通常保存在_

___中，实验室取用少量金属钠需要用到的实验用品有_____，_____，玻璃片和小刀等。

（2）请配平第①步反应的化学方程式：

□NaBO2+□SiO2+□Na+□H2---□NaBH4+□Na2SiO3

（3）第②步分离采用的方法是______；第③步分离（NaBH4）并回收溶剂，采用的方法是______。

（4）NaBH4（s）与水（l）反应生成NaBO2（s）和氢气（g），在25℃，101KPa下，已知每消耗3.8克NaBH4（s）放热21.6KJ，该反应的热化学方程式是_______。