高中化学工艺设计流程题目解题技巧.docx

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高中化学工艺设计流程题目解题技巧

化学工艺流程题近几年是高考的热点，所占的分值也相当重，但由于此类试题陌生度高，对学生的能力要求也大，加上有的试题文字量大，学生在没做之前往往就会产生畏惧感，所以这类题的得分不是很理想。

要解好这一类题，学生最重要的是要克服畏惧心理，认真审题，找到该实验的目的。

一般来说，流程题只有两个目的：

一是从混合物中分离、提纯某一物质；另一目的就是利用某些物质制备另一物质。

一、对于实验目的为一的题目，其实就是对混合物的除杂、分离、提纯。

当遇到这一类题时，要求学生一定要认真在题目中找出要得到的主要物质是什么，混有的杂质有哪些，认真分析当加入某一试剂后，能与什么物质发生反应，生成了什么产物，要用什么样的方法才能将杂质除去。

只有这样才能明白每一步所加试剂或操作的目的。

这里特别提一提蒸发与结晶。

蒸发与结晶方法都可以将溶液中的溶质以固体形式析出,具体采用何种方法,主要取决于溶质的溶解度。

有的物质它的溶解度随温度的升高变化比较大，如NH4NO3、KNO3等物质,在蒸发过程中比较难析出来，所以要用冷却法使它结晶。

而有的物质它的溶解度随温度的升高变化比较小，如NaCl、KCl等，有少数物质的溶解度随温度的升高而减小，如Ca（OH）2要使它们析出较多固体溶质时,则要用蒸发浓缩的方法。

例如NaCl和KNO3混合溶液,如果将混合溶液蒸发一段时间,析出的固体主要是NaCl,母液中是KNO3和少量NaCl。

如果将混合溶液加热后再降温,则析出的固体主要是KNO3,母液中是NaCl和少量KNO3。

如果是除杂，杂质所含的量比较少，一般是让主要物质析出来。

如KNO3溶液中含少量NaCl，常用升温冷却结晶法，再经过过滤、洗涤、烘干（不同的物质在烘干时采取的方法不同），就可得到KNO3固体了。

如果NaCl溶液中含少量KNO3，则用蒸发浓缩结晶法.，这种方法一般要经过趁热过滤才能得到主要物质，主要原因是如果温度下降，杂质也会以晶体的形式析出来。

二、对于目的为制备某一物质的流程题，要求学生注意以下几个方面：

1、明确题目目的是制什么物质，从题干或问题中获取有用信息，了解产品的性质。

只有知道了实验目的，才能非常清楚的知道整个流程的意义所在，题目中的信息往往是制备该物质的关键所在。

而产物如果具有某些特殊性质（由题目信息获得或根据所学知识判断），则要采取必要的措施来避免在生产过程中产生其它杂质。

一般来说主要有如下几种情况：

⑴如果在制备过程中出现一些受热易分解的物质或产物，则要注意对温度的控制。

如：

侯德榜制碱中的NaHCO3；还有如H2O2、Ca（HCO3）、KMnO4、AgNO3、HNO3（浓）等物质。

⑵如果产物是一种会水解的盐，且水解产物中有挥发性的酸产生时，则要加相对应的酸来防止水解。

如：

制备FeCl3、AlCl3、MgCl2、Cu（NO3）2等物质时，要蒸干其溶液得到固体溶质时，都要加相应的酸或在酸性气流中干燥来防止它水解，否则得到的产物分别是Fe2O3、Al2O3、MgO、CuO；而像Al2（SO4）3、NaAlO2、Na2CO3等盐溶液,虽然也发生水解,但产物中Al（OH）3、H2SO4、NaHCO3、NaOH都不是挥发性物质,在蒸发时,抑制了盐的水解,最后得到的还是溶质本身。

⑶如果产物是一种强的氧化剂或强的还原剂，则要防止它们发生氧化还原的物质，如：

含Fe2+、SO32-等离子的物质，则要防止与氧化性强的物质接触。

⑷如果产物是一种易吸收空气中的CO2或水（潮解或发生反应）而变质的物质（如NaOH固体等物质），则要注意防止在制备过程中对CO2或水的除去，也要防止空气中的CO2或水进入装置中。

⑸如果题目中出现了包括产物在的各种物质的溶解度信息，则要注意对比它们的溶解度随温度升高而改变的情况，根据它们的不同变化，找出合适的分离方法。

2、寻找在制备过程中所需的原料，写出主要的化学反应文程式或制备原理，从中了解流程图。

从近几年的高考题目中会发现，大多数题目都会给出制备物质时所需的原料，但一般会涉及到物质的分离、提纯的操作。

所以在明确了实验目的之后，再写出主要的反应方程式，观察有没有副产品，如果有，剩余的步骤就是分离提纯了。

工艺流程题解题技巧

无机化工题实际上是考查考生运用化学反应原理及相关知识来解决工业生产中实际问题的能力。

解此类型题目的基本步骤是：

①从题干中获取有用信息，了解生产的产品。

②分析流程中的每一步骤，从几个方面了解流程：

A、反应物是什么B、发生了什么反应C、该反应造成了什么后果，对制造产品有什么作用。

抓住一个关键点：

一切反应或操作都是为获得产品而服务。

③从问题中获取信息，帮助解题。

了解流程后着手答题。

对反应条件的分析可从以下几个方面着手：

1、对反应速率有何影响？

2、对平衡转化率有何影响？

3、对综合生产效益有何影响？

如原料成本，原料来源是否广泛、是否可再生，能源成本，对设备的要求，环境保护（从绿色化学方面作答）。

常见文字叙述套路：

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）。

注意：

①在写某一步骤是为了除杂是，应该注明“是为了除去XX杂质”，只写“除杂”等一类万金油式的回答是不给分的。

②看清楚是写化学反应方程式还是离子方程式，注意配平。

2009-2010学年高考新题型工艺流程题

1、海水的综合利用可以制备金属镁，其流程如下图所示：

（1）若在空气中加热MgCl2·6H2O生成的是Mg（OH）Cl或MgO，写出相应反应的化学方程式；用电解法制取金属镁时，需要无水氯化镁。

写出用电解法制取金属镁的化学方程式。

（2）Mg（OH）2沉淀中混有Ca（OH）2应怎样除去？

写出实验步骤。

________________________________________________________________________

　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。

（3）实验室里将粗盐制成精盐的过程中，在溶解、过滤、蒸发三个步骤的操作中都要用到玻璃棒，分别说明这三种情况下使用玻璃棒的目的：

溶解时：

_________________________________________________________；

过滤时：

_________________________________________________________；

蒸发时：

_________________________________________________________。

1、

（1）MgCl2·6H2O

Mg（OH）Cl+HCl↑+5H2O↑

MgCl2·6H2O

MgO+2HCl↑+5H2O↑

或Mg（OH）Cl

MgO+HCl↑；MgCl2Mg+Cl2↑

（2）加入MgCl2溶液，充分搅拌，过滤，沉淀用蒸馏水水洗涤。

（3）搅拌，加速溶解；使待滤液体沿玻璃棒流入漏斗，防止外洒；

搅拌，防止因局部过热液滴或晶体飞溅。

2、氯碱厂电解饱和食盐水制取NaOH的工艺流程示意图如下：

　　依据上图，完成下列填空：

（1）在电解过程中，与电源正极相连的电极上所发生反应的化学方程式为；与电源负极相连的电极附近，溶液PH（选填：

不变、升高或下降）。

（2）工业食盐含Ca2+、Mg2+等杂质，精制过程发生反应的离子方程式为：

。

（3）如果精盐中SO42-含量较高，必须添加钡试剂除去SO42-，该钡试剂可以是（选填：

a、b、c）；

　　　a．Ba（OH）2　　　b．Ba（NO3）2　　　c．BaCl2

（4）为有效除去Ca2+、Mg2+、SO42-加入试剂的合理顺序为（选填：

a、b、c）；

　　　a．先加NaOH，后加NaCO3，再加钡试剂　　　b．先加NaOH，后加钡试剂，再加Na2CO3

　　　c．先加钡试剂，后加NaOH，再加Na2CO3

　　（5）脱盐工序中利用NaOH和NaCl在溶解度上的差异，通过、冷却、（填操作名称）除去NaCl。

　　（6）在隔膜法电解食盐水时，电解槽分隔为阳极区和阴极区，防止Cl2与NaOH反应；采用无隔膜电解冷的食盐水时，Cl2与NaOH充分接触，产物仅是NaClO和H2，相应的化学方程式为。

2、

（1）2Cl--2e-=Cl2↑升高　　

（2）Ca2++CO32-=CaCO3↓，　Mg2++2OH-=Mg（OH）2↓

（3）a、c　　（4）b、c　　（5）蒸发；过滤

（6）2NaCl+2H2O2NaOH+H2↑+Cl2↑　　Cl2+2NaOH=2NaClO+H2↑

3、（2006卷20）氧化铜有多种用途，如作玻璃着色剂、油类脱硫剂等。

为获得纯净的氧化铜以探究其性质，某同学用工业硫酸铜（含硫酸亚铁等杂质）进行如下实验：

（1）制备氧化铜:

①步骤Ⅰ的目的是除不溶性杂质，操作是：

。

②步骤Ⅱ的目的是除铁，操作是：

滴加H2O2溶液，稍加热；当Fe2+完全转化后，慢慢加入Cu2（OH）2CO3粉末，搅拌，以控制pH=3.5；加热煮沸一段时间，过滤，用稀硫酸酸化滤液至pH=1。

控制溶液pH=3.5的原因是：

。

③步骤Ⅲ的目的是得到CuSO4·5H2O固体，操作是：

、过滤、水浴加热烘干。

水浴加热的特点是：

。

（2）探究氧化铜的性质:

①取A、B两支试管，往A中加入适量的CuO粉末，再分别向A和B加入等体积3%H2O2溶液，只观察到A中有大量气泡，结论是：

。

②为探究试管A中的反应速率，收集气体并测定其体积必需的实验仪器有：

。

3、

（1）①称量、溶解、过滤②促进Fe3+转化Fe（OH）3沉淀，以防止Cu2+的水解。

③蒸发浓缩，冷却结晶，可以控制加热温度，且温度不超过100℃，加热均匀。

（2）①CuO对H2O2的分解有催化作用。

②量筒、水槽、秒表、导管。

4、（2006卷22）往有机聚合物中添加阻燃剂，可增加聚合物的使用安全性，扩大其使用围。

例如，在某聚乙烯树脂中加入等质量由特殊工艺制备的阻燃型Mg（OH）2，树脂可燃性大大降低，该Mg（OH）2的生产工艺如下：

（1）精制卤水中的MgCl2与适量石灰乳反应合成碱式氯化镁[Mg（OH）2－nCln·mH2O]，反应的化学方程式为                               。

（2）合成反应后，继续在393K～523K下水热处理8h，发生发应：

Mg（OH）2－nCln·mH2O＝（1-n/2）Mg（OH）2＋n/2MgCl2＋mH2O

水热处理后，过滤、水洗。

水洗的目的是                     。

（3）阻燃型Mg（OH）2具有晶粒大，易分散、与高分子材料相容性好等特点。

上述工艺流程中与此有关的步骤是                             。

（4）已知热化学方程式：

Mg（OH）2（s）＝MgO（s）＋H2O（g）；ΔH1＝＋81.5kJ/mol

Al（OH）3（s）＝1/2Al2O3（s）＋3/2H2O（g）；ΔH2＝＋87.7kJ/mol

①Mg（OH）2和Al（OH）3起阻燃作用的主要原因是             。

②等质量Mg（OH）2和Al（OH）3相比，阻燃效果最好的是       ，

原因是      。

（5）常用阻燃剂主要有三类：

A．卤系，如四溴乙烷；B．磷系，如磷酸三苯酯；C．无机类，主要是Mg（OH）2和Al（OH）3。

从环保的角度考虑，应用时较理想的阻燃剂是______（填代号），理由是                          。

4、

（1）2MgCl2＋（2－n）Ca（OH）2＋2mH2O＝2Mg（OH）2－n·Cln·mH2O＋（2－n）CaCl2

（2）除去附着在Mg（OH）2表面的含等杂质MgCl2的滤液。

（3）“水热处理”、“表面处理”。

（4）①分解时吸收大量的热量。

②Mg（OH）2，等质量的Mg（OH）2分解时吸收的热量比Al（OH）3大

（5）C；A会破坏臭氧层，B中的P元素会造成藻类生物的大量繁殖。

5、（2007卷21）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：

（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。

5、

（1）11.7

（2）蒸发皿（3）35℃（33℃-40℃均可得分）。

（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。

（5）重结晶。

6、（200819）碳酸钠是造纸、玻璃、纺织、制革等行业的重要原料。

工业碳酸钠（纯度约98％）中含有Ca2+、Mg2+、Fe3+、Cl-和SO42-等杂质，提纯工艺路线如下：

已知碳酸钠的溶解度（S）随温度变化的

曲线如下图所示：

回答下列问题：

（1）滤渣的主要成分为　　　　

　　　。

（2）“趁热过滤”的原因是　　

　　。

（3）若在实验室进行“趁热过滤”，可采取的措施是　　　　

　　　（写出1种）。

（4）若“母液”循环使用，可能出现的问题及其原因是　　

　　　。

（5）已知：

Na2CO3·10H2O（s）=Na2CO3（s）+10H2O（g）ΔH1=+532.36kJ·mol-1

Na2CO3·10H2O（s）=Na2CO3·H2O（s）+9H2O（g）ΔH2=+473.63kJ·mol-1

写出Na2CO3·H2O脱水反应的热化学方程式　　　　　　　。

6、

（1）滤渣的主要成分为Mg（OH）2、Fe（OH）3、CaCO3。

（2） 使析出的晶体为Na2CO3·H2O，防止因温度过低而析出Na2CO3·10H2O晶体，令后续的加热脱水耗时长。

（3）用已预热的布氏漏斗趁热抽滤。

（4）溶解时有大量沉淀生成，使Na2CO3损耗且产物Na2CO3混有杂质；原因：

“母液”中，含有的离子有Ca2+，Na+，Cl-，SO42-，OH-，CO32-，当多次循环后，使用离子浓度不断增大，溶解时会生成CaSO4，Ca（OH）2，CaCO3等沉淀。

（5）Na2CO3·H2O（S）=Na2CO3（s）+H2O（g）ΔH=+58.73kJ/mol

 7、（200823）硅单质及其化合物应用围很广。

请回答下列问题：

石英砂

粗硅

SiHCl3（粗）

高纯硅

SiHCl3（纯）

焦炭

高温

精馏

HCl

>573k

H2

1357K

（1）制备硅半导体材料必须先得到高纯硅。

三氯甲硅烷（SiHCl3）还原法是当前制备高纯硅的主要方法，生产过程示意图如下：

①写出由纯SiHCl3制备高纯硅的化学反应方程式　　。

②整个制备过程必须严格控制无水无氧。

SiHCl3遇水剧烈反应生成H2SiO3、HCl和另一种物质，写出配平的化学反应方程式　　　　；H2还原SiHCl3过程中若混O2，可能引起的后果是。

（2）下列有关硅材料的说确的是（填字母）。

A、碳化硅化学性质稳定，可用于生产耐高温水泥

B、氮化硅硬度大、熔点高，可用于制作高温瓷和轴承

C、高纯度二氧化硅可用于制造高性能通讯材料—光导纤维

D、普通玻璃是由纯碱、石灰石和石英砂制成的，其熔点很高

E、盐酸可以与硅反应，故采用盐酸为抛光液抛光单晶硅

（3）硅酸钠水溶液俗称水玻璃。

取少量硅酸钠溶液于试管中，逐滴加入饱和氯化铵溶液，振荡。

写出实验现象并给予解释　　　

1357K

　。

7、

（1）①SiHCl3+H2Si+3HCl

②3SiHCl3+3H2O=H2SiO3+H2↑+3HCl；高温下，H2遇O2发生爆炸。

（2）ABCD

（3）生成白色絮状沉淀，有刺激性气味的气体生成；SiO32-与NH4+发生双水解反应，

SiO32-+2NH4++2H2O=2NH3·H2O+H2SiO3↓

8、（200817）工业上制备BaCl2的工艺流程图如下：

某研究小组在实验室用重晶石（主要成分BaSO4）对工业过程进行模拟实验。

查表得：

BaSO4（s）+4C（s）

4CO（g）+BaS（s）△H1=+571.2kJ·mol-1①

BaSO4（s）+2C（s）

2CO2（g）+BaS（s）△H2=+226.2kJ·mol-1②

（1）气体用过量NaOH溶液吸收,得到硫化钠。

Na2S水解的离子方程式为：

。

（2）向BaCl2溶液中加入AgNO3和KBr，当两种沉淀共存时，

=。

[Ksp（AgBr）=5.4×10-13，Ksp（AgCl）=2.0×10-10]

（3）反应C（s）+CO2（g）

2CO（g）的△H=kJ·mol-1。

（4）实际生产中必须加入过量的炭，同时还要通入空气，其目的是

，。

8、

（1）S2-+H2O

HS-+OH-；HS-+H2O

H2S+OH-；

（2）2.7×10-3；（3）+172.5；（4）使BaSO4得到充分的还原（或提高BaS的产量）；①②为吸热反应，炭和氧气反应放热维持反应所需高温。

9、（2008年高考27）明矾石是制取钾肥和氢氧化铝的重要原料，明矾石的组成和明矾相似，此外还含有氧化铝和少量氧化铁杂质。

具体实验步骤如下图所示：

根据上述图示，完成下列天空：

（1）明矾石焙烧后用稀氨水浸出。

配制500mL稀氨水（每升含有39.20g氨）需要取浓氨水（每升含有250.28g氨）mL，用规格为mL量筒量取。

（2）氨水浸出后得到固液混合体系，过滤，滤液中除K＋、SO42－外，还有大量的NH4＋。

检验NH4＋的方法是。

（3）写出沉淀物中所有物质的化学式。

（4）滤液I的成分是水和。

（5）为测定混料K2SO4、（NH4）2SO4中钾的含量，完善下列步骤：

①称取钾氮肥试样并溶于水，加入足量溶液，产生白色沉淀。

②、、（依次填写实验操作名称）。

③冷却、称重。

（6）若试样为mg，沉淀的物质的量为nmol，则试样中K2SO4的物质的量为：

mol（用含m、n的代数式表示）。

9、

（1）78.0100

（2）取滤液少许，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。

（3）Al（OH）3Al2O3Fe2O3（4）K2SO4（NH4）2SO4

（5）BaCl2过滤洗涤干燥（6）

10、（08宝安区一模）镉是银白色或有蓝色光泽的软质金属，具延展性，密度：

8.642克/厘米3。

熔点：

320.9℃。

沸点765℃。

常见化合价为+2价。

不溶于水，溶于大多数酸中。

在元素周期表中，锌（30Zn）、镉（48Cd）、汞（80Hg）同属于锌族，锌和汞在自然界中常共生，镉的金属活动性介于锌和汞之间。

湿法炼锌过程中产生的铜镉渣中含有Cu、Cd、Zn等多种金属，可用于生产金属镉。

镉的主要用途可以用作镍—镉电池，以及用于颜料生产，镉化合物还在PVC稳定剂、发光材料、半导体材料、杀菌剂等方面有广泛的应用。

镉的生产流程如图示意如下：

请回答下列问题：

（1）写出步骤①反应的离子方程式。

（2）步骤②所加入的金属的名称是，为了实现绿色化学的目标，应如何处理“溶液1”？

。

（3）步骤④用“溶液2”作电解液，镉在极析出，该电极反应式是

。

（4）“电解废液”中含有镉，不能直接作为污水排放。

目前含镉的废水处理的方式有两种，一种是在含镉污水中加入硫化钠沉淀镉离子，另一种是加入聚合硫酸铁和聚合氯化铝沉淀镉离子。

写出加入硫化钠溶液沉淀镉离子的离子方程式。

10、

（1）Zn+2H+Zn2++H2↑Cd+2H+Cd2++H2↑

（2）锌，电解回收金属Zn（或者加入适量的生石灰，过滤；或者加入适量的氢氧化钡，过滤）（3）阴极Cd2++2e-Cd（4）Cd2++S2-CdS↓

11、（08六校第三次模拟）某化学兴趣小组全体同学进入一家回收含铜电缆废料的工厂做社会调查，工厂负责人向同学们展示两个处理方案，并向同学们提出下列问题：

方案甲：

方案乙：

（1）两个方案哪个符合当前生产的绿色理念，为什么？

。

（2）写出方案甲中的②③步骤反应的离子方程式：

、。

（3）工厂负责人指出，无论是甲还是乙的方案，在“加铁屑”这一步时，应该加入略过量的铁屑，你认为这么说的道理是：

。

（4）用简便方法检验红色粉末中是否含有过量的铁屑

，如果有，请你提出合理的处理方案。

（5）为了增加经济效益,该工厂把最后一步所得浅绿色滤液通过、冷却结晶、、洗涤、自然干燥得到一种俗称“绿矾”的工业产品。

11、

（1）乙；甲方案第一步“灼烧”会产生污染空气的气体、粉尘、烟雾。

（2）CuO+2H+=Cu2++H2OFe+Cu2+=Fe2++Cu（3）确保Cu完全置换出来

（4）可用磁铁检验是否含铁屑（或取样品加入盐酸看有没有气泡产生）；

将所得铜粉用稀盐酸或稀硫酸清洗后再洗涤、干燥。

（5）蒸发浓缩、过滤

12、（2008年调研测试题）实验室以氯化钾和硝酸钠为原料制备硝酸钾的实验流程如下：

硝酸钾等四种物质的溶解度随温度变化如右图所示。

回答下列问题：

（1）为了加速固体溶解，可采取的措施是：

。

（2）实验室进行蒸发浓缩操作时，将蒸发皿置于

铁圈上，用酒精灯加热。

取用蒸发皿应使用（填仪器的名称），为了防止液滴飞溅，进行的操作是。

（3）“趁热过滤”操作中，滤渣的主要成分是（填化学式）。

（4）“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”，目的是。

（5）制得的KNO3产品中常含NaCl，进一步提纯的方法是。

解析：

该题可以说得上是流程题中的经典题目，它很好的考察了物质的分离与提纯中的一些基本操作，也考察了不同性质的物质在分离提纯时所采取的不同方法，特别是考察了温度这一外界因素在制备产品时所起的关键作用，通过前面的分析，我们很快可以得出正确的答案：

12、

（1）搅拌、加热；

（2）坩埚钳，用玻璃棒不断搅拌滤液；（3）NaCl；

（4）稀释溶液，防止降温过程中NaCl析出，提高产品的纯度；（5）重结晶

13、（2009年调研测试题）氯碱厂电解饱和食盐水制取NaOH的工艺流程如下：

（粗盐中杂质离子为：

SO42－、Mg2+、Ca2+）

H2O

化盐

精制

BaCl2NaOHNa2CO3

粗盐

中和

HCl

电解

50％NaOH溶液

10％NaOH

16％NaCl溶液

脱盐

NaCl晶体

沉渣

（1）精制过程中反应的离子方程式为____________________________________________

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