届二轮复习 化学工艺流程综合题命题分析 学案全国通用.docx

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届二轮复习化学工艺流程综合题命题分析学案全国通用

【命题分析】化学工艺流程题是高考的必考题型，题目综合性强，难度大，通常以化工生产中流程图的形式，以陌生元素或陌生化合物知识为载体，综合考查元素化合物知识、氧化还原反应方程式的书写、实验基本操作、实验步骤的分析、实验方案的评价、产率的计算、Ksp的应用、绿色化学思想的体现等，可以说是真正的学科内综合题，无所不考。

此类试题集综合性、真实性、开放性于一体，包含必要的操作名称、化工术语或文字说明，考查知识面广、综合性强、思维容量大。

题干的呈现形式多为流程图、表格和图像；设问角度一般为操作措施、物质成分、化学反应、条件控制的原因和产率计算等，能力考查侧重于获取信息的能力、分析问题的能力、语言表达能力和计算能力；涉及到的化学知识有基本理论、元素化合物和实验基础知识等。

年份

2017

2016

2015

考查内容

以钛铁矿制备电极材料为题材考查反应条件的选择和分析、离子方程式的书写、化学方程式的书写、转化率的影响因素、化合价的计算、沉淀溶解平衡常数的计算等

以NaClO2为题材，以工艺流程的形式，考查陌生氧化还原反应方程式的书写、除杂，电解池，氧化还原反应相关计算和新概念的接受与应用

以制备硼酸的工艺流程为题材考查化合物的性质、反应条件的控制和分析、信息型化学方程式的书写

【解题策略】审题时要弄懂流程图中涉及的反应原理、反应条件的控制以及物质的分离等。

明确流程图中箭头方向和含义。

流程图中箭头进入的是反应物（投料），箭头出去的是生成物（产物、副产物），返回的箭头一般是“循环利用”的物质。

图中一般会出现陌生知识，要读懂题给文字、表格信息以及设问中的提示性信息，并分析和解题中随时进行联系、调用。

1.术语简答

术语

思考角度

研磨

减小固体的颗粒度，增大固体与液体或气体间的接触面积，加快反应速率

搅拌

使反应物充分接触，提高反应或溶解速率

水浸

与水接触反应或溶解

酸浸

与酸接触反应或溶解，使可溶性金属离子进入溶液，不溶物通过过滤除去

碱浸

除去油污，溶解酸性氧化物、铝及其氧化物

灼烧

除去可燃性杂质或使原料初步转化，如从海带中提取碘时的灼烧就是为了除去可燃性杂质

煅烧

改变结构，使一些物质能溶解，并使一些杂质在高温下氧化、分解，如煅烧高岭土

调节pH

常用于使某些金属离子形成氢氧化物沉淀而除去

控制温度

根据需要升温或降温，改变反应速率或使平衡向需要的方向移动

控制压强

改变速率，影响平衡

使用催化剂

加快反应速率，缩短达到平衡所需要的时间

趁热过滤

提高纯度，减少结晶损失

冰水洗涤

洗去晶体表面的杂质离子，并减少晶体在洗涤过程中的溶解损耗

有机物洗涤

减少晶体损失，降低因溶质的溶解而引起的损耗

加热煮沸

排除溶液中溶解的气体

2．解题策略

解题步骤

解题策略

明确目的找出两料

仔细阅读题头，明确工艺流程的目的；对照流程找出原料和辅料。

细审流程分段剖析

以核心辅助原料为准，把流程分为原料预处理、核心化学反应、产品分离提纯三个阶段；依据箭头指向，分析每一环节中物质流入和流出的意义、控制反应条件的作用，融通对流程的整体分析；某些暂时琢磨不透的环节，可先“淡化处理”，不必过多在此占用时间，如在解题过程需要用到此知识，再回头看看。

规范答题先易后难

结合题目要求，充分利用题给信息，分析每问，规范解答；先易后难：

确保易拿的分数先拿，最后难拿的题目，再带着问题回看流程进行有针对的分析。

【题型归类】

题型一物质制备类工艺流程

例题1硼镁泥是一种工业废料，主要成分是MgO（占40%），还有CaO、MnO、Fe2O3、FeO、Al2O3、SiO2等杂质，以此为原料制取的硫酸镁，可用于印染、造纸、医药等工业。

从硼镁泥中提取MgSO4·7H2O的流程如图所示。

已知，某些氢氧化物沉淀的pH如表所示。

氢氧化物

开始沉淀时的pH

完全沉淀时的pH

Mg（OH）2

9.3

10.8

Fe（OH）2

7.6

9.6

Fe（OH）3

2.7

3.7

Al（OH）3

3.7

4.7

请回答下列问题：

（1）在“酸解”过程中，欲加快“酸解”时的化学反应速率，请提出两种可行的措施：

______。

（2）加入的NaClO可与Mn2＋反应：

Mn2＋＋ClO－＋H2O===MnO2↓＋2H＋＋Cl－，还有一种离子也会被NaClO氧化，并发生水解，该反应的离子方程式为_________________________。

（3）“滤渣”的主要成分除Fe（OH）3、Al（OH）3、MnO2外，还有____________。

（4）已知不同温度下MgSO4、CaSO4的溶解度如表所示。

温度/℃

40

50

60

70

MgSO4的溶解度/g

30.9

33.4

35.6

36.9

CaSO4的溶解度/g

0.210

0.207

0.201

0.193

“除钙”是将MgSO4和CaSO4混合溶液中的CaSO4除去，根据表中数据，简要说明操作步骤：

蒸发浓缩、______。

“操作Ⅰ”是将滤液继续蒸发浓缩、冷却结晶、________，便可得到MgSO4·7H2O。

（5）实验中提供的硼镁泥共100g，得到的MgSO4·7H2O为172.2g，计算MgSO4·7H2O的产率：

________。

（6）金属镁可用于自然水体中铁件的电化学防腐，完成防腐示意图，并作相应标注。

【解析】

（1）加快“酸解”过程是化学反应速率问题，故可采用增大浓度、升高温度、增大反应物的接触面积等。

（2）在酸性条件下，ClO－可将Fe2＋氧化为Fe3＋，而ClO－被还原为Cl－；生成的Fe3＋水解生成Fe（OH）3，其离子方程式可写为2Fe2＋＋ClO－＋5H2O===2Fe（OH）3↓＋Cl－＋4H＋。

（3）由于该硼镁泥中有MgO、CaO、MnO、Fe2O3、FeO、Al2O3、SiO2等物质，所以“酸解”后生成的阳离子有Mg2＋、Ca2＋、Mn2＋、Fe3＋、Fe2＋、Al3＋等，不溶物为SiO2，Mn2＋被氧化为MnO2，Fe2＋被氧化为Fe3＋，根据第一个表格中数据可知，Fe（OH）3、Al（OH）3完全沉淀的pH均小于5，所以调节溶液pH为5～6时，Fe3＋、Al3＋分别生成沉淀Fe（OH）3、Al（OH）3，

是用相对活泼的金属作负极，铁作正极；另一种是外接电源的保护法，也就是将铁连接电源的负极，作为电解池的阴极。

【答案】

（1）适当升高温度、把硼镁泥粉碎（或搅拌、适当增大硫酸浓度）　

（2）2Fe2＋＋ClO－＋5H2O===2Fe（OH）3↓＋Cl－＋4H＋　（3）SiO2　（4）趁热过滤　过滤洗涤（或过滤）　（5）70%（6）

或

题型二物质提纯类工艺流程

例题2以硅藻土为载体的五氧化二钒（V2O5）是接触法生产硫酸的催化剂。

从废钒催化剂中回收V2O5既避免污染环境又有利于资源综合利用。

废钒催化剂的主要成分为：

物质

V2O5

V2O4

K2SO4

SiO2

Fe2O3

Al2O3

质量分

数/%

2.2～2.9

2.8～3.1

22～28

60～65

1～2

＜1

以下是一种废钒催化剂回收工艺路线：

回答下列问题：

（1）“酸浸”时V2O5转化为VO

，反应的离子方程式为_______________________，同时V2O4转化成VO2＋。

“废渣1”的主要成分是________。

（2）“氧化”中欲使3mol的VO2＋变为VO

，则需要氧化剂KClO3至少为________mol。

（3）“中和”作用之一是使钒以V4O

形式存在于溶液中。

“废渣2”中含有________。

（4）“离子交换”和“洗脱”可简单表示为：

4ROH＋V4O

R4V4O12＋4OH－（ROH为强碱性阴离子交换树脂）。

为了提高洗脱效率，淋洗液应该呈________性（填“酸”“碱”或“中”）。

（5）“流出液”中阳离子最多的是________。

（6）“沉钒”得到偏钒酸铵（NH4VO3）沉淀，写出“煅烧”中发生反应的化学方程式：

____________。

形式存在，而铁、铝则在“中和”过程中转化为沉淀，所以“流出液”中最多的阳离子是钾离子。

（6）由NH4VO3转化为V2O5，V的化合价未发生变化，该反应为非氧化还原反应，所以N的化合价仍为－3，一种生成物是NH3，另一种生成物必定是H2O。

【答案】

（1）V2O5＋2H＋===2VO

＋H2O　SiO2

（2）0.5　（3）Fe（OH）3和Al（OH）3　（4）碱（5）K＋　（6）2NH4VO3

V2O5＋2NH3↑＋H2O

【题型演练】

1．铬渣（铬主要以Cr2O3形式存在，同时含有Al2O3、SiO2等杂质）是铬电镀过程中产生的含铬污泥，实现其综合利用，可减少铬产生的环境污染。

铬渣综合利用工艺流程如下：

请回答下列问题：

（1）焙烧得到的产物含有Na2CrO4和一种无污染的气体，则生成Na2CrO4的反应方程式为____。

（2）除去铝元素的离子方程式为__________________________________________。

（3）理论上加入醋酸铅、硝酸铅均可以得到铬酸铅沉淀，工艺流程中不选用醋酸铅的原因是___________。

（4）铬酸铅是一种用于水彩和油彩的筑色颜料，遇到空气中的硫化物颜色会变黑，该过程的化学反应方程式为___________________________。

（5）实验室常利用Cr3+在碱性溶液中的还原性，使其转化为CrO42-，从而实现与Al3+的分离，这个过程中需要加入的两种试剂是__________、__________（填化学式），分离操作是______。

2.二氧化铈（CeO2）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、FeO等物质）。

某课题组以此粉末为原料，设计如下工艺流程对资源进行回收，得到纯净的CeO2和硫酸铁铵晶体。

已知：

CeO2不溶于稀硫酸，也不溶于NaOH溶液。

回答下列问题：

（1）稀酸A的分子式是_______________。

（2）滤液1中加入H2O2溶液的目的是_______________________。

（3）设计实验证明滤液1中含有Fe2+_____________________。

（4）在酸性溶液中，已知Fe2+溶液可以和难溶于水的FeO（OH）反应生成Fe3O4，书写该反应的离子方程式________________________________。

（5）由滤液2生成Ce（OH）4的离子方程式________________________。

（6）硫酸铁铵晶体[Fe2（SO4）3·2（NH4）2SO4·3H2O]广泛用于水的净化处理，但其在去除酸性废水中的悬浮物时效率降低，其原因是______________________。

（7）取上述流程中得到的Ce（OH）4产品0.531g，加硫酸溶解后，用浓度为0.l000mol·L-1的FeSO4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______________（结果保留两位有效数字），Mr（Ce）＝140。

3．钨是熔点最高的金属，是重要的战略物资。

自然界中钨主要存在于黑钨矿中，其主要成分是铁和锰的钨酸盐（FeWO4、MnWO4），还含少量Si、As的化合物。

由黑钨矿冶炼钨的工艺流程如下：

已知：

①滤渣I的主要成份是Fe2O3、MnO2。

②上述流程中，钨的化合价只有在最后一步发生改变。

③常温下钨酸难溶于水。

（1）钨酸盐（FeWO4、MnWO4）中钨元素的化合价为____，请写出FeWO4在熔融条件下发生碱分解反应生成Fe2O3的化学方程式：

______________________________________。

（2）上述流程中向粗钨酸钠溶液中加硫酸中和至pH=10后，溶液中的杂质阴离子为SiO32-、HAsO32-、HAsO42-等，则“净化”过程中，加入H2O2时发生反应的离子方程式为___________，滤渣Ⅱ的主要成分是______________。

（3）已知氢氧化钙和钨酸钙（CaWO4）都是微溶电解质，两者的溶解度均随温度升高而减小。

下图为不同温度下Ca（OH）2、CaWO4的沉淀溶解平衡曲线。

①T1_____T2（填“>”或“<”）T1时Ksp（CaWO4）=______________。

②将钨酸钠溶液加入石灰乳得到大量钨酸钙，发生反应的离子方程式为____________。

4.锑（Sb）及其化合物在工业上有许多用途。

以辉锑矿（主要成分为Sb2S3，还含有PbS、As2S3、CuO、SiO2等）为原料制备金属锑的工艺流程如图所示：

已知：

①浸出液中除含过量盐酸和SbCl5之外，还含有SbCl3、PbCl2、AsCl3、CuCl2等；

②常温下：

Ksp（CuS）=1.27×10-36，Ksp（PbS）=9.04×10-29；

③溶液中离子浓度≤1.0×10-5mol·L-1时，认为该离子沉淀完全。

（1）滤渣1中除了S之外，还有___________（填化学式）。

（2）“还原”时，被Sb还原的物质为_____________（填化学式）。

（3）常温下，“除铜、铅”时，Cu2+和Pb2+均沉淀完全，此时溶液中的c（S2-）不低于_________；所加Na2S也不宜过多，其原因为___________________________。

（4）“除砷”时有H3PO3生成，该反应的化学方程式为______________________________。

（5）“电解”时，被氧化的Sb元素与被还原的Sb元素的质量之比为______________。

（6）一种突破传统电池设计理念的镁-锑液态金属储能电池工作原理如图所示：

该电池由于密度的不同，在重力作用下分为三层，工作时中间层熔融盐的组成不变。

充电时，C1-向_____（填“上”或“下”）移动；放电时，正极的电极反应式为______________________。

5.钒钛磁铁矿炼钢后剩余的尾渣中含有V2O3、MgO、Al2O3、Fe2O3、SiO2等，现从该钒渣中回收V2O3的工艺流程如下：

（1）滤液I的成分是NaVO3、NaAlO3和_________（写化学式）。

（2）检验滤渣I中是否含有Fe2O3的方法是_______________________________。

（3）用离子方程式表示NaAlO2溶液具有碱性的原因：

_______________________________。

（4）加入硫酸铵溶液后溶液的pH会有所降低，已知常温时氨水的电离平衡常数Ka=2×10-5；则0.1mol·L-1的（NH4）2SO4溶液的PH约为__________。

（5）在沉钒操作中，选择使用（NH4）2SO4比使用（NH4）2CO3的沉钒效率高，其原因为________。

（6）NH4VO3和Na2SO4的混合液需要经过蒸发浓缩、趁热过滤、冷却结晶和过滤等操作得到NH4VO3晶体，结合下图，分析为了得到较纯净的NH4VO3晶体和较高的晶体析出率，应选择最适宜的结晶温度，为a、b、c、d四点中______点对应的温度。

（7）最后制备V2O3时煅烧的温度不宜过高，当温度在1000℃时，偏钒酸铵（NH4VO3）会分解生成V2O3>和N2以及其他常见的氧化物，写出偏钒酸铵在1000℃时分解的化学方程式：

______。

6.草酸钴是制作氧化钴和金属钴的原料。

一种利用含钴废料（主要成分为Co2O3，含少量Fe2O3、Al2O3、CaO、MgO、碳及有机物等）制取CoC2O4的工艺流程如下：

：

（1）“550℃焙烧”的目的是____________________________________；

（2）“浸出液”的主要成分是__________________________________；

（3）“钴浸出”过程中Co3+转化为Co2+，反应的离子方程式为_________________；

（4）“净化除杂1”过程中，先在40~50℃加入H2O2，其作用是____________（用离子方程式表示）；再升温至80~85℃，加入Na2CO3溶液，调pH至4.5，“滤渣1”主要成分的是_____________________________。

（5）“净化除杂2”可将钙、镁离子转化为沉淀过滤除去，若所得滤液中c（Ca2+）=1.0×l0-5mol/L，则滤液中c（Mg2+）为________________[已知Ksp（MgF2）=7.35×10-11、Ksp（CaF2）=1.05×10-10]。

（6）为测定制得样品的纯度，现称取1.00g样品，将其用适当试剂转化，得到草酸铵[（NH4）2C2O4]溶液，再用过量稀硫酸酸化，用0.1000mol/L的KMnO4溶液滴定，达到滴定终点时，共用去KMnO4溶液26.00mL，则草酸钴样品的纯度为__________________。

7.我国每年产生的废旧铅蓄电池约330万吨。

从含铅废料（PbSO4、PbO2、PbO等）中回收铅，实现铅的再生，意义重大。

一种回收铅的工作流程如下：

（1）铅蓄电池放电时，PbO2作__极。

铅蓄电池充电时，阳极附近溶液pH的变化是____（填“升高”“降低”或“不变”）。

（2）过程Ⅰ，已知：

PbSO4、PbCO3的溶解度（20℃）见图1；Na2SO4、Na2CO3的溶解度见图2。

①根据图1写出过程Ⅰ的离子方程式：

________________________________________。

②生产过程中的温度应保持在40℃，若温度降低，PbSO4的转化速率下降。

根据图2，解释可能原因：

ⅰ.温度降低，反应速率降低；ⅱ.__________________（请你提出一种合理解释）。

③若生产过程中温度低于40℃，所得固体中，含有较多的Na2SO4杂质，结合必要的化学用语和文字说明原因：

__________________________________________________。

（3）过程Ⅱ，发生反应2PbO2＋H2C2O4===2PbO＋H2O2＋2CO2↑。

实验中检测到有大量O2放出，推测PbO2氧化了H2O2，通过实验证实了这一推测，实验方案是_____________。

（已知：

PbO2为棕黑色固体；PbO为橙黄色固体）

（4）过程Ⅲ，将PbO粗品溶解在HCl和NaCl的混合溶液中，得到含Na2PbCl4的电解液，电解Na2PbCl4溶液，生成Pb，如图3。

①阴极的电极反应式是________________________________。

②电解一段时间后，PbCl

浓度极大下降，为了恢复其浓度且实现物质的循环利用，阴极区采取的方法是________________________。

8.锰的用途非常广泛，在钢铁工业中，锰的用量仅次于铁，90%的锰消耗于钢铁工业，10%的锰消耗于有色冶金、化工、电子、电池、农业等部门。

以碳酸锰矿（主要成分为MnCO3，还含有铁、镍、钴等碳酸盐杂质）为原料生产金属锰的工艺流程如下：

已知25℃，部分物质的溶度积常数如下：

物质

Mn（OH）2

Co（OH）2

Ni（OH）2

MnS

CoS

NiS

Ksp

2.1×

10－13

3.0×

10－16

5.0×

10－16

1.0×

10－11

5.0×

10－22

1.0×

10－22

（1）步骤Ⅰ中，MnCO3与硫酸反应的化学方程式是________________________________。

（2）步骤Ⅰ中需要加入稍过量的硫酸，其目的有3点：

①使矿物中的物质充分反应；②提供第Ⅱ步氧化时所需要的酸性环境；③_________________________________________。

（3）步骤Ⅱ中，MnO2在酸性条件下可将Fe2＋氧化为Fe3＋，该反应的离子方程式是__________；加氨水调节溶液的pH为5.0～6.0，以除去Fe3＋。

（4）步骤Ⅲ中，需要用到的玻璃仪器除玻璃棒、漏斗外，还有________；滤渣2的主要成分是________________________________________________________________________。

（5）电解后的废水中还含有Mn2＋，常用石灰乳进行一级沉降得到Mn（OH）2沉淀，过滤后再向滤液中加入适量Na2S，进行二级沉降。

欲使溶液中c（Mn2＋）≤1.0×10－5mol·L－1，则应保持溶液中c（S2－）≥_____mol·L－1。

9.工业上回收利用某合金废料（主要含Fe、Cu、Al、Co、Li等）的工艺流程如图所示。

已知：

Co、Fe都是中等活泼金属。

已知：

Ksp[Cu（OH）2]＝4.0×10－21，Ksp[Al（OH）3]＝1.0×10－32，Ksp[Fe（OH）3]＝1.0×10－38，Ksp[Fe（OH）2]＝8.0×10－19。

常温下，pH＝7.3时Li＋或Co3＋开始沉淀。

（1）金属M为________。

（2）①加入H2O2的作用是________________________（用离子方程式表示）。

②氨水的作用是调节溶液的pH，常温下，使溶液中杂质离子刚好沉淀完全而全部除去（浓度小于1.0×10－5mol·L－1认为完全沉淀）。

需调节溶液的pH范围为__________。

（3）充分焙烧的化学方程式为_______________________________________________。

（4）已知Li2CO3微溶于水，其饱和溶液的浓度与温度的关系如表所示。

操作2中，蒸发浓缩后必须趁热过滤，其原因是__________________________________________。

温度/℃

10

30

60

90

浓度/（mol·L－1）

0.21

0.17

0.14

0.10

（5）用惰性电极电解熔融Li2CO3制取锂，阳极生成两种气体，则阳极的电极反应式为____。

（6）①Li、Co形成的某锂离子电池的正极是LiCoO2，含Li＋导电固体为电解质。

充电时，Li＋被还原为Li，并以原子形式嵌入电池负极材料C6中（如图a所示）。

电池反应为LixC6＋Li1－xCoO2

C6＋LiCoO2，写出该电池放电时的负极反应式：

_________________。

②锂硫电池的总反应为2Li＋S

Li2S，图b表示用锂硫电池给锂电池充电，请在图b两电极边的“（　　）”中填写“Li”或“S”，以达到给锂电池充电的目的。

10.以某菱锰矿（含MnCO3、SiO2、FeCO3和少量Al2O3等）为原料通过以下方法可获得碳酸锰粗产品。

已知Ksp（MnCO3）＝2.2×10－11，Ksp[Mn（OH）2]＝1.9×10－13，Ksp[Al（OH）3]＝1.3×10－33。

（1）滤渣中，含铁元素的物质主要是________（填化学式，下同）；加NaOH调节溶液的pH约为5，如果pH过大，可能导致滤渣中________含量减少。

（2）滤液中，＋1价阳离子除了H＋外还有_______