化工流程图解题指导 练习 届高三化学一轮复习重点专题.docx
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化工流程图解题指导练习届高三化学一轮复习重点专题
2021届高三化学一轮复习——化工流程图解题指导
考纲分析
1.从试题提供的新信息中，准确地提取实质性内容，并经与已有知识块整合，重组为新知识块的能力。
2.将实际问题分解，通过运用相关知识，采用分析、综合的方法，解决简单化学问题的能力。
3.将分析和解决问题的过程及成果，用正确的化学术语及文字、图表、模型、图形等表达，并做出解释的能力。
策略解读
一、工业流程题的结构
二、工业流程题分类
题型一 物质制备类化工流程题
例1
NaClO2是一种重要的杀菌消毒剂，也常用来漂白织物等，其一种生产工艺如下：
回答下列问题：
（1）NaClO2中Cl的化合价为________。
（2）写出“反应”步骤中生成ClO2的化学方程式_______________________________________
_______________________________________________________________________________。
（3）“电解”所用食盐水由粗盐水精制而成，精制时，为除去Mg2＋和Ca2＋，要加入的试剂分别为________、________。
“电解”中阴极反应的主要产物是________。
（4）“尾气吸收”是吸收“电解”过程排出的少量ClO2。
此吸收反应中，氧化剂与还原剂的物质的量之比为______，该反应中氧化产物是________。
（5）“有效氯含量”可用来衡量含氯消毒剂的消毒能力，其定义是：
每克含氯消毒剂的氧化能力相当于多少克Cl2的氧化能力。
NaClO2的有效氯含量为________。
（计算结果保留两位小数）
[解题流程]
第一步：
读题目，明确目的——制备NaClO2
第二步：
审流程，分块破题——拆分工艺流程
第三步：
看设问，结合题中的问题，回到流程图中找答案。
[得分秘籍]
（1）设问一般相对独立，无连带效应，一个问题解决不了不会影响下一个问题的解决。
（2）题中基本上都有与流程无关的问题，可直接作答；对于超纲知识，题目中要么有信息提示，要么与解答题目无关。
答案
（1）＋3
（2）2NaClO3＋H2SO4＋SO2===2NaHSO4＋2ClO2
（3）NaOH溶液 Na2CO3溶液 ClO
（或NaClO2） （4）2∶1 O2 （5）1.57
题型二 提纯类化工流程题
例2
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%
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）浓硫酸 SiO2
（2）氧化亚铁离子 促进铁离子、铝离子水解转化为沉淀 （3）溶液接近无色 （4）温度对硫酸镁、硫酸钙的溶解度影响不同，温度越高，硫酸钙溶解度越小，可以采用蒸发浓缩，趁热过滤的方法除去硫酸钙
强化训练
1．Cu2S是火法炼铜的重要原料之一，下面是由Cu2S冶炼铜及制取CuSO4·5H2O的流程图：
Cu2S
Cu
Cu2O、CuO
A
B
胆矾
（1）Cu2S中铜元素的化合价为________，火法炼铜的反应原理是__________________________
_____________________（用化学方程式表示）。
（2）向Cu2O、CuO中加入足量稀硫酸得到的体系A中溶液呈蓝色，且有红色物质生成，请写出生成红色物质的离子方程式：
____________________________________________________。
（3）若将A中红色物质反应掉，操作Ⅰ中加入的试剂最好是________（填字母）。
A．适量的NaNO3B．适量的HNO3C．适量的H2O2
答案
（1）＋1 Cu2S＋O2
2Cu＋SO2
（2）Cu2O＋2H＋===Cu2＋＋Cu＋H2O
（3）C
2、（2020年北京高考题）用如图方法回收废旧CPU中的单质Au（金），Ag和Cu。
已知：
①浓硝酸不能单独将Au溶解。
②HAuCl4=H++AuCl
（1）酸溶后经____操作，将混合物分离。
（2）浓、稀HNO3均可作酸溶试剂。
溶解等量
Cu消耗HNO3的物质的量不同，写出消耗HNO3物质的量少的反应的化学方程式：
____。
（3）HNO3-NaCl与王水[V（浓硝酸）：
V（浓盐酸）=1：
3溶金原理相同。
①将溶金反应的化学方程式补充完整：
Au+____NaCl+____HNO3=HAuCl4+____+____+____NaNO3
②关于溶金的下列说法正确的是____。
A．用到了HNO3的氧化性
B．王水中浓盐酸的主要作用是增强溶液的酸性
C．用浓盐酸与NaNO3也可使Au溶解
（4）若用Zn粉将溶液中的1molHAuCl4完全还原，则参加反应的Zn的物质的量是____mol。
（5）用适当浓度的盐酸、NaCl溶液、氨水与铁粉，可按照如图方法从酸溶后的的溶液中回收Cu和Ag（图中标注的试剂和物质均不同）。
试剂1是____，试剂2是____。
答案
（1）过滤
（2）3Cu+8HNO3=3Cu（NO3）3+2NO↑+4H2O
（3）①Au+4NaCl+5HNO3=HAuCl4+NO↑+2H2O+4NaNO3
②AC
（4）2
（5）氯化钠溶液盐酸
3、（2020新课标Ⅰ）钒具有广泛用途。
黏土钒矿中，钒以+3、+4、+5价的化合物存在，还包括钾、镁的铝硅酸盐，以及SiO2、Fe3O4。
采用以下工艺流程可由黏土钒矿制备NH4VO3。
该工艺条件下，溶液中金属离子开始沉淀和完全沉淀的pH如下表所示：
金属离子
Fe3+
Fe2+
Al3+
Mn2+
开始沉淀pH
1.9
7.0
3.0
8.1
完全沉淀pH
3.2
9.0
4.7
10.1
回答下列问题：
（1）“酸浸氧化”需要加热，其原因是___________。
（2）“酸浸氧化”中，VO+和VO2+被氧化成
，同时还有___________离子被氧化。
写出VO+转化为
反应的离子方程式___________。
（3）“中和沉淀”中，钒水解并沉淀为
，随滤液②可除去金属离子K+、Mg2+、Na+、___________，以及部分的___________。
（4）“沉淀转溶”中，
转化为钒酸盐溶解。
滤渣③的主要成分是___________。
（5）“调pH”中有沉淀生产，生成沉淀反应的化学方程式是___________。
（6）“沉钒”中析出NH4VO3晶体时，需要加入过量NH4Cl，其原因是___________。
【答案】
（1）加快酸浸和氧化反应速率（促进氧化完全）
（2）Fe2+VO++MnO2+2H+=
+Mn2++H2O
（3）Mn2+Al3+和Fe3+
（4）Fe（OH）3
（5）NaAl（OH）4+HCl=Al（OH）3↓+NaCl+H2O
（6）利用同离子效应，促进NH4VO3尽可能析出完全
4．工业以软锰矿（主要成分是MnO2，含有SiO2、Fe2O3等少量杂质）为主要原料制备高性能的磁性材料碳酸锰（MnCO3）。
其工业流程如下：
（1）浸锰过程中Fe2O3与SO2反应的化学方程式为Fe2O3+SO2+2H+=2Fe2++SO42－+H2O，该反应是经历以下两步反应实现的。
写出ⅱ的离子方程式：
。
ⅰ：
Fe2O3+6H+=2Fe3++3H2O
ⅱ：
……
（2）过滤Ⅰ所得滤液中主要存在的两种金属阳离子为（填离子符号）。
（3）写出氧化过程中MnO2与SO2反应的化学方程式：
。
（4）“浸锰”反应中往往有副产物MnS2O6生成，温度对“浸锰”反应的影响如图所示，为减少MnS2O6的生成，“浸锰”的适宜温度是；向过滤Ⅱ所得的滤液中加入NH4HCO3溶液时温度不宜太高的原因是。
（5）加入NH4HCO3溶液后，生成MnCO3沉淀，同时还有气体生成，写出反应的离子方程式：
。
（6）生成的MnCO3沉淀需经充分洗涤，检验洗涤是否完全的方法是
。
答案
（1）2Fe3++SO2+2H2O=2Fe2++SO42－+4H+（2分）
（2）Mn2+Fe2+（2分）
（3）MnO2+SO2=MnSO4（2分）
（4）90℃（1分）防止NH4HCO3受热分解，提高原料利用率（1分）
（5）Mn2++2HCO3-=MnCO3↓+CO2↑+H2O（2分）
（6）取1-2mL最后一次洗液于试管，滴加盐酸酸化BaCl2溶液，若无白沉淀产生，则洗涤干净（2分）
5．（2019·山东德州一模）金属Co、Ni性质相似，在电子工业以及金属材料上应用十分广泛。
现以含钴、镍、铝的废渣（含主要成分为CoO、Co2O3、Ni，少量杂质Al2O3）提取钴、镍的工艺如下：
（1）酸浸时SO2的作用是___________________________________________________________。
（2）除铝时加入碳酸钠产生沉淀的离子方程式：
_______________________________________。
（3）有机层提取出的Ni2＋可用于制备氢镍电池，该电池工作原理：
NiOOH＋MH
Ni（OH）2＋M，电池放电时正极的电极反应式为______________________________________________。
（4）用CoCO3为原料采用微波水热法和常规水热法均可制得H2O2分解的高效催化剂CoxNi（1－x）Fe2O4（其中Co、Ni均为＋2价）。
如图是用两种不同方法制得的CoxNi（1－x）Fe2O4在10℃时催化分解6%的H2O2溶液的相对初始速率随x变化曲线。
①H2O2的电子式________________。
②由图中信息可知：
________法制取的催化剂活性更高。
③Co2＋、Ni2＋两种离子中催化效果更好的是________。
（5）已知煅烧CoCO3时，温度不同，产物不同。
在400℃充分煅烧CoCO3，得到固体氧化物的质量为2.41g，CO2的体积为0.672L（标准状况下），则此时所得固体氧化物的化学式为__________。
答案
（1）作还原剂（或将Co3＋还原为Co2＋）
（2）2Al3＋＋3CO
＋3H2O===2Al（OH）3↓＋3CO2↑
（3）NiOOH＋e－＋H2O===Ni（OH）2＋OH－
（4）①
②微波水热 ③Co2＋
（5）Co3O4
6．锂离子电池正极材料需要纯度较高的硫酸锰，目前工业硫酸锰中杂质（钙、镁、铁等）含量高，利用下图流程可制取纯度较高的硫酸锰溶液。
反应①使杂质生成氟化物的沉淀，对反应①前后的杂质含量检测结果（以350g/LMnSO4计）如下：
杂质
净化前/g
净化后/g
去除率/%
Fe2+、Fe3+
0.001275
0.001275
—
Ca2+
0.490000
0.021510
95.61
Mg2+
0.252000
0.025100
90.04
（1）滤渣x中含有的物质是。
（2）试分析钙镁去除结果不同的原因：
。
（3）在滤液中加入KMnO4可以将Fe2+氧化为Fe3+，同时生成Mn2+。
该反应的离子方程式为。
（4）已知：
生成氢氧化物沉淀的pH
Fe（OH）2
Fe（OH）3
Mn（OH）2
开始沉淀时
6.3
1.5
8.3
完全沉淀时
8.3
2.8
9.8
注：
金属离子的起始浓度为0.1mol/L
根据表中数据解释流程中②的目的：
。
（5）进一步研究表明，如果反应①后不过滤直接加入KMnO4，同时控制加入的量，反应后调节pH，然后再过滤，可以进一步提高钙镁的去除率。
对钙镁去除率提高的原因有如下假设：
假设Ⅰ：
Fe2+与生成了Fe3+，Fe3+水解生成的Fe（OH）3吸附了沉淀物；
假设Ⅱ：
Mn2+与反应生成的活性MnO2吸附了沉淀物。
选择适当的无机试剂，设计实验验证假设是否成立。
（6）锂离子电池充放电过程中，锂离子在正极和负极之间来回移动，就像一把摇椅，称“摇椅式电池”。
典型的锂离子电池工作原理如下图所示。
①放电时Li+的移动方向从极到极（填“a”或“b”）
②已知电极总反应：
LiCoO2＋C
Li1－xCoO2＋CLix，
写出放电时正极的电极反应式。
答案
（1）CaF2MgF2（2分）
（2）CaF2比MgF2更难溶（2分）
（3）MnO4－＋5Fe2＋＋8H＋
5Fe3＋＋Mn2＋＋4H2O（2分）
（4）将Fe3＋转化为Fe（OH）3达到分离铁元素与锰元素的目的（2分）
（5）取工业硫酸锰废水，加入MnF2，将所得样品分成两份，其中一份加入Fe（OH）3胶体，另一份加入活性MnO2，分别检测Ca2+、Mg2+的去除率，若去除率提高（大于95.61%、90.04%），则说明假设成立。
（2分）
（6）①ba（2分）
②Li1-xCoO2+xLi++xe－
LiCoO2（2分）
7、以废旧锌锰电池初步处理分选出的含锰废料（MnO2、MnOOH、MnO及少量Fe、Pb等）为原料制备高纯MnCl2·xH2O，实现锰的再生利用。
其工作流程如下：
资料a．Mn的金属活动性强于Fe；
Mn2+在酸性条件下比较稳定，pH高于5.5时易被O2氧化。
资料b．
生成氢氧化物沉淀的pH
Mn（OH）2
Pb（OH）2
Fe（OH）3
开始沉淀时
8.1
6.5
1.9
完全沉淀时
10.1
8.5
3.2
注：
金属离子的起始浓度为0.1mol·L-1
（1）过程Ⅰ的目的是浸出锰。
经检验滤液1中含有的阳离子为Mn2+、Fe3+、Pb2+和H+。
①MnO2与浓盐酸反应的离子方程式是。
②检验滤液1中只含Fe3+不含Fe2+的操作和现象是：
取少量滤液1于试管中，滴入铁氰化钾溶液，无蓝色沉淀生成；另取少量滤液1于试管中，。
③Fe3+由Fe2+转化而成，可能发生的反应有：
a．2Fe2++Cl2=2Fe3++2Cl－
b．4Fe2++O2+4H+=2Fe3++2H2O
c．写出c的离子方程式：
。
（2）过程Ⅱ的目的是除铁。
有如下两种方法：
ⅰ.氨水法：
将滤液1先稀释，再加适量10%的氨水，过滤。
ⅱ.焙烧法：
将滤液1浓缩得到的固体于290℃焙烧，冷却，取焙烧物......。
已知：
焙烧中发生的主要反应为2FeCl3+3O2=2Fe2O3+3Cl2，MnCl2和PbCl2不发生变化。
①氨水法除铁时，溶液pH应控制在之间。
②补全ⅱ中的操作：
。
③两种方法比较，氨水法除铁的缺点是。
（3）过程Ⅲ的目的是除铅。
加入的试剂是。
（4）过程Ⅳ所得固体中的x的测定如下：
取m1g样品，置于氮气氛围中加热至失去全部结晶水时，质量变为m2g。
则x=。
答案：
（1）①MnO2+4H++2Cl－
Mn2++Cl2↑+2H2O
②滴加KSCN溶液，变红
③MnO2+4H++2Fe2+=Mn2++2Fe3++2H2O
或MnOOH+3H++Fe2+=Mn2++Fe3++2H2O
（2）①3.2~5.5
②加水溶解，过滤，再加盐酸酸化至pH小于5.5
③引入杂质NH4+
（3）锰
（4）7（m1-m2）/m2
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