高考模拟试题安徽省高考化学二轮复习热点例析专题六 化学工艺流程.docx
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高考模拟试题安徽省高考化学二轮复习热点例析专题六化学工艺流程
专题六 化学工艺流程
真题试做
1．（2012安徽理综，27）亚硫酸盐是一种常见食品添加剂。
为检测某食品中亚硫酸盐含量（通常以1kg样品中含SO2的质量计），某研究小组设计了如下两种实验流程：
（1）气体A的主要成分是______。
为防止煮沸时发生暴沸，必须先向烧瓶中加入______；通入N2的目的是______。
（2）写出甲方案第①步反应的离子方程式：
__________________________。
（3）甲方案第②步滴定前，滴定管需用NaOH标准溶液润洗。
其操作方法是________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
（4）若用盐酸代替稀硫酸处理样品，则按乙方案实验测定的结果______（填“偏高”“偏低”或“无影响”）。
（5）若取样品wg，按乙方案测得消耗0.01000mol·L－1I2溶液VmL，则1kg样品中含SO2的质量是______g（用含w、V的代数式表示）。
2．（2011安徽理综，27）MnO2是一种重要的无机功能材料，粗MnO2的提纯是工业生产的重要环节。
某研究性学习小组设计了将粗MnO2（含有较多的MnO和MnCO3）样品转化为纯MnO2的实验，其流程如下：
（1）第①步加稀硫酸时，粗MnO2样品中的________（写化学式）转化为可溶性物质。
（2）第②步反应的离子方程式是
________＋
ClO
＋
________===
MnO2↓＋
Cl2↑＋
________。
（3）第③步蒸发操作必需的仪器有铁架台（含铁圈）、________、________、________，已知蒸发得到的固体中有NaClO3和NaOH，则一定还含有________（写化学式）。
（4）若粗MnO2样品的质量为12.69g，第①步反应后，经过滤得到8.7gMnO2，并收集到0.224LCO2（标准状况下），则在第②步反应中至少需要________molNaClO3。
3．（2010安徽理综，27）锂离子电池的广泛应用使回收利用锂资源成为重要课题。
某研究性学习小组对废旧锂离子电池正极材料（LiMn2O4、碳粉等涂覆在铝箔上）进行资源回收研究，设计实验流程如下：
（1）第②步反应得到的沉淀X的化学式为_______________________________________。
（2）第③步反应的离子方程式是____________________。
（3）第④步反应后，过滤Li2CO3所需的玻璃仪器有______________________。
若过滤时发现滤液中有少量浑浊，从实验操作的角度给出两种可能的原因：
__________________________、__________________________________。
（4）若废旧锂离子电池正极材料含LiMn2O4的质量为18.1g，第③步反应中加入20.0mL3.0mol·L－1的H2SO4溶液，假定正极材料中的锂经反应③和④完全转化为Li2CO3，则至少有______gNa2CO3参加了反应。
考向分析
化学工艺流程试题是安徽高考中的一种必考题型。
化学工艺流程试题就是将化工生产过程中的主要生产阶段即生产流程用框图形式表示出来，并根据生产流程中有关的化学知识步步设问，形成与化工生产紧密联系的化工工艺试题。
高考中“化学工艺流程试题”命题内容广泛，密切联系生产、生活实际，设问方式灵活，充分体现了“化学是真实的”的命题指导思想，主要特征是以化工生产为背景，用框图的形式表述生产流程，主题内容广泛，密切联系生产、生活实际，题材丰富。
主要考查学生对已学知识的掌握、理解、迁移、转换、重组和解决实际问题的能力。
热点例析
热点一、以物质转化构建流程
【例1】以钛铁矿（主要成分是钛酸亚铁FeTiO3）为主要原料冶炼金属钛，生产的工艺流程图如下，其中钛铁矿与浓硫酸反应的化学方程式为：
FeTiO3＋2H2SO4===TiOSO4＋FeSO4＋2H2O。
试回答下列问题：
（1）钛铁矿和浓硫酸反应属于____________________（选填“氧化还原反应”或“非氧化还原反应”）。
（2）上述生产流程中加入物质A的目的是防止Fe2＋被氧化，物质A是__________；上述制备TiO2的过程中，所得到的副产物和可回收利用的物质分别是______________________。
（3）反应TiCl4＋2Mg===2MgCl2＋Ti在Ar气氛中进行的理由是______________________。
（4）如果取钛铁矿At，生产出钛Bt（不考虑损耗），计算钛铁矿中钛的含量（用A、B字母表示）________________。
归纳总结一、化工生产主要解决的问题
1．解决将原料转化为产品的生产原理；
2．除去所有杂质并分离提纯产品；
3．提高产量与产率；
4．减少污染，考虑“绿色化学”生产；
5．原料的来源既要考虑丰富，还要考虑成本问题；
6．生产设备简单，生产工艺简便可行等工艺生产问题。
二、工业流程常用名词
1．浸出：
固体加入水或酸溶解得到离子。
2．酸浸：
指在酸溶液中反应使可溶金属离子进入溶液，不溶物通过过滤除去溶解的过程。
3．水浸：
指与水接触反应或溶解。
水浸时采用加热和搅拌操作的目的是使指定物质尽可能多和尽可能快地溶解在溶液中。
4．水洗：
水洗通常是为了除去水溶性的杂质。
（滤液淋洗——减少沉淀的溶解；冷水洗涤——减少沉淀的溶解；酒精洗涤——减少晶体溶解，得到较干燥的沉淀）
5．酸洗：
通常指清洁金属表面的一种方法。
一般指将制件浸入硫酸等的水溶液，以除去金属表面的氧化物等薄膜。
是电镀、搪瓷、轧制等工艺的前处理或中间处理。
三、化学工业流程类试题中的关键词及目的
1．灼烧（煅烧）：
原料的预处理，不易转化的物质转化为容易提取的物质：
如海带中提取碘等。
2．酸：
溶解、去氧化物（膜）、调节pH促进水解（沉淀）。
3．碱：
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）。
4．氧化剂：
氧化某物质，转化为易于被除去（沉淀）的离子，如除去Fe2＋，通常加入氧化剂（如H2O2）将其氧化成Fe3＋，再调节pH使之沉淀。
5．氧化物：
调节pH促进水解（沉淀），如在酸性溶液中可加入CuO，使pH上升。
6．控制pH：
促进某离子水解，使其沉淀，利于过滤分离。
7．煮沸：
促进水解，聚沉后利于过滤分离；除去溶解在溶液中的气体，如氧气。
8．趁热过滤：
减少结晶损失，提高纯度。
热点二、化学资源的开发利用
【例2】空气吹出法工艺，是目前“海水提溴”的最主要方法之一。
其工艺流程如下：
（1）溴在周期表中位于第______周期________族。
（2）步骤①中用硫酸酸化可提高Cl2的利用率，理由是__________________________。
（3）步骤④利用了SO2的还原性，反应的离子方程式为________________________。
（4）步骤⑥的蒸馏过程中，温度应控制在80～90℃。
温度过高或过低都不利于生产，请解释原因____________________________________________________。
（5）步骤⑧中溴蒸气冷凝后得到液溴与溴水的混合物，可利用它们的相对密度相差很大的特点进行分离。
分离仪器的名称是____________。
（6）步骤①、②之后并未直接用“含Br2的海水”进行蒸馏得到液溴，而是经过“空气吹出”、“SO2吸收”、“氯化”后再蒸馏，这样操作的意义是________________________。
规律方法从海水中提取矿物质最重要的一步就是矿物质的富集，如食盐（蒸发）、Mg[Mg2＋→Mg（OH）2→MgCl2]、Br2（Br－→Br2→Br－→Br2）。
热点三、化学与工农业生产
【例3】（2012湖北武汉四月调研，36）化学肥料在农业生产中有重要作用。
农业生产中，大量施用的化肥主要是氮肥、磷肥、钾肥。
（1）普钙是磷肥，它的有效成分是________________________（写化学式）。
（2）尿素是一种含氮量较高的氮肥，工业生产尿素是将氨气与二氧化碳在加压、加热的条件下反应生成氨基甲酸铵（H2NCOONH4），再使氨基甲酸铵脱水得到尿素。
反应的化学方程式为__________________、__________________。
（3）农谚说的“粪和肥，肥料飞”指的是粪尿与草木灰搅和在一起会降低肥效。
请你说明其中的化学原理：
__________________________。
（4）某化肥厂用NH3制备NH4NO3，已知由NH3制NO的产率是96%、NO制HNO3的产率是92%，则制HNO3所用去NH3的质量占耗用全部NH3质量的____________%。
（5）合成氨气是生产氮肥的重要环节。
合成氨生产简易流程示意图如下：
从示意图可知其存在循环操作。
简要说明为什么在化工生产中经常采用循环操作？
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
名师点拨
（1）常见的工业生产流程的主线和核心
规律：
主线主产品、分支副产品、回头为循环。
核心考点：
物质的分离操作、除杂试剂的选择、生产条件的控制、三废处理及能量的综合利用等。
（2）解题思路：
明确整个流程及每一部分的目的→仔细分析每步发生的反应及得到的产物→结合基础理论与实际问题思考→注意答题模式与要点。
即时训练1下图表示某些化工生产的流程（部分反应条件和产物略去）。
（1）反应Ⅰ需在400～500℃进行，其主要原因是________________________________。
（2）H转化为N的过程中，需要不断补充空气，其原因是______________________。
（3）写出反应Ⅲ的化学方程式________________________________________________。
（4）工业上，向析出K的母液中通氨气，加入细小食盐颗粒，冷却后可析出副产品。
通入氨气的作用是____________（填序号）。
a．增大NH
的浓度，使J更多地析出
b．使K更多地析出
c．使K转化为M，提高析出的J的纯度
（5）写出上述流程所涉及的化学工业的名称_____________________________________。
热点四、化学与材料的发展
【例4】（2012湖北黄冈等八校一次联考，36）近年来我国光纤光缆快速发展产生了对光纤预制棒的迫切需求。
光纤预制棒是光缆生产的最“源头”项目，是制造石英系列光纤的核心原材料。
（1）光纤预制棒的主要成分是__________________，如果把光缆裸露在碱性土壤中，结果会短路，用离子方程式说明原因________________________________________。
（2）石英用途广泛，下列说法正确的是（ ）
A．制备石英玻璃用来制造耐高温的化学仪器
B．可用作吸附剂或催化剂载体
C．工艺师用盐酸刻蚀石英制作艺术品
D．制备各种各样的陶瓷制品，如坩埚、蒸发皿、氮化硅高温结构陶瓷等
（3）晶体硅是电子工业的重要材料，工业上大量的晶体硅通常是由石英为原料制备得到
第一步 碳在高温下还原二氧化硅制得粗硅（含铁、铝、硼、磷等杂质）
第二步 粗硅与氯气反应生成四氯化硅（反应温度450～500℃）
第三步 四氯化硅经提纯后用氢气还原可得高纯硅
相关信息如下：
a．硼、铝、铁、磷在高温下均能与氯气直接反应生成相应的氯化物；
b．有关物质的物理常数见下表：
物质
SiCl4
BCl3
AlCl3
FeCl3
PCl5
沸点/℃
57.7
12.8
—
315
—
熔点/℃
－70.0
－107.2
—
—
—
升华温度/℃
—
—
180
300
162
①写出获得粗硅的化学方程式____________________________________。
②第二步获得的粗产品经冷却后再通过精馏（类似多次蒸馏）得到高纯度四氯化硅，精馏后的残留物中，除铁元素外可能还含有的杂质元素是______________（填写元素符号）。
③第三步中用SiCl4与过量干燥的H2反应制备纯硅，为保证制备纯硅实验的成功，操作的关键是检查实验装置的气密性，控制好反应温度以及__________________________，原因是________________________________________。
归纳总结炼铁、炼铝比较
炼铁
炼铝
原理
在高温下用还原剂将铁从其氧化物中还原出来
电解熔融的氧化铝
阳极：
6O2－－12e－===3O2↑
阴极：
4Al3＋＋12e－===4Al
原料
铁矿石、焦炭、石灰石和空气
冰晶石（Na3AlF6）、氧化铝
设备
炼铁高炉
电解槽
主要化
学反应
Fe2O3＋3CO
2Fe＋3CO2
2Al2O3
4Al＋3O2↑
即时训练2钢铁工业对促进经济和社会发展起了重要作用。
（1）炼铁高炉分为五部分，铁矿石与高温煤气主要在________部分发生反应，在____________部分开始生成生铁和炉渣。
（2）炼钢时，除磷的化学方程式为________________________；加入硅、锰和铝的目的是______________________。
（3）不锈钢含有的铬元素是在炼钢过程的氧吹________（填“前”或“后”）加入，原因是________________________。
（4）炼铁和炼钢生产中，尾气均含有的主要污染物是________。
从环保和经济角度考虑，上述尾气经处理可用作________。
误区警示
1．石油分馏是物理变化，石油裂化、裂解及煤的干馏、液化、气化都属于化学变化。
2．在吸收塔内常用98.3%的浓硫酸而不用水吸收SO3，是由于水与SO3反应易形成酸雾，吸收速度慢，腐蚀设备。
3．电解冶炼Al，阳极碳需要定期更换，因为阳极生成氧气会与碳反应。
4．混淆纯碱的生产原理：
氨碱法生产纯碱与联合制碱法（侯氏制碱法）生产纯碱反应原理相同，均是NaCl＋NH3＋CO2＋H2O===NaHCO3↓＋NH4Cl，只是原料气的来源不同。
5．混淆硬水、软水、蒸馏水的区别：
硬水与软水中Ca2＋、Mg2＋浓度不同，可以用肥皂水、纯碱鉴别；而蒸馏水与软水的区别是水中电解质的浓度不同，可以导电能力的大小进行鉴别。
6．不重视审题素养的培养。
要加强对题目中物质的转化、过程的实现认真分析，按要求答题，不能审题不清，答非所问。
7．不能准确地进行文字描述。
条理不清，关键性的文字说明没有，如没有表述“各取少量”、“加水溶解”、“加试剂，说操作”等现象的发生。
平时练习中要注意语言表达的科学性，如不能将离子方程式写成化学方程式、方程式要配平、分清实验操作名称还是具体操作步骤等等。
1．（2012河南开封二模，36）过氧化氢常用作氧化剂、漂白剂和消毒剂，可用于甲型H1N1流感消毒，为了贮存运输和使用的方便，工业上采用“醇析法”，将它转化为固态的过碳酸钠晶体（2Na2CO3·3H2O2），该晶体具有Na2CO3和Na2O2的双重性质，工业“醇析法”的生产工艺过程如下：
回答下列问题：
（1）过氧化氢溶液加入二氧化锰的反应化学方程式为______________________________。
（2）反应温度控制在0～5℃时进行的理由是____________________________________。
（3）稳定剂能相互反应，生成一种不溶物将过碳酸钠粒子包住，该反应的化学方程式为__________________。
（4）加入异丙醇的作用是_______________________________________。
（5）下列物质不能使过碳酸钠较快失效的是________。
a．FeCl3b．Na2S
c．CH3COOHd．NaHCO3
（6）根据题中有关信息，请你提出贮存、运输过碳酸钠晶体中应注意（至少两项）：
__________________________________________________________________________________________。
（7）某同学向酸性高锰酸钾溶液中滴入过量过氧化氢溶液，观察到高锰酸钾溶液褪色，则发生反应的离子方程式为________________________________________________________。
有同学认为：
溶液褪色的原因是过氧化氢溶液具有强氧化性将高锰酸钾溶液漂白。
你认为该结论是否正确______。
理由是____________________________________________。
2．（2012安徽皖南八校联考，27）高铁酸钾（K2FeO4）是一种集氧化、吸附、絮凝于一体的新型多功能水处理剂。
利用Fe（NO3）3、NaClO和KOH等为原料制备高铁酸钾的生产流程如下：
已知：
NaOH和NaClO的混合液是通过氯气和烧碱溶液反应制取的。
（1）第①步所加入的混合液中仅含三种溶质，除NaOH和NaClO外，还含有________（填化学式）。
（2）写出第①步中NaOH、NaClO与Fe（NO3）3发生反应的离子方程式：
______________________________。
（3）Fe（NO3）3溶液的浓度对产品的产率有较大的影响，现要配制1000mL5mol·L－1Fe（NO3）3溶液，需要的玻璃仪器有量筒、烧杯、________、________、________。
第③步说明此温度下K2FeO4的溶解度________（填“＞”“＜”或“＝”）Na2FeO4的溶解度。
（4）若第②步所加NaOH溶液中含有160gNaOH。
实验结束后，将第②、③步所得滤液以及第④步所得洗涤液全部收集，恰好可得8L混合液，测得其中Na＋浓度为2.5mol·L－1，则理论上制得的纯K2FeO4的质量为________。
（假定各步均恰好反应完全）
3．（2012山东青岛质检，31）碘酸钾是一种白色结晶，无臭无味，酸性条件下碘酸钾是一种较强的氧化剂，与氢碘酸、二氧化硫等还原性物质作用，被还原为单质碘；在碱性介质中，碘酸钾能被氯气、次氯酸盐等氧化为高碘酸钾。
碘酸钾在常温下稳定，加热至560℃开始分解。
工业生产碘酸钾的流程如下，在反应器中发生反应的化学方程式为：
6I2＋11KClO3＋3H2O===6KH（IO3）2＋5KCl＋3Cl2↑。
试回答下列问题：
（1）步骤①反应器发生的反应中，转移电子总数为______；
（2）步骤②中，用硝酸而不用HI，其原因可能是________________________；
（3）步骤③要保持溶液微沸1小时以完全排出氯气，排出氯气的原因为________________；
（4）步骤⑧用氢氧化钾调节溶液的pH，反应的化学方程式为_______________________。
4．（2012安徽六校教育研究会测试，26）“细菌冶金”是利用某些细菌的特殊代谢功能开采金属矿石，例如溶液中亚铁硫杆菌能利用空气中的氧气将黄铁矿（主要成分FeS2）氧化为Fe2（SO4）3，并使溶液酸性增强；利用Fe2（SO4）3作氧化剂溶解辉铜矿石（主要成分Cu2S），然后加入铁屑进一步得到铜，其流程如图：
（1）黄铁矿氧化过程的化学反应方程式为________________________________________。
（2）完成溶解辉铜矿石（Cu2S）和进一步得到铜的离子反应方程式：
①__Cu2S＋__Fe3＋＋__H2O
__Cu2＋＋__Fe2＋＋__（ ）＋__SO
；
②________________________________。
（3）工业上以辉铜矿为原料，采取火法熔炼工艺生产铜。
该过程中有如下反应：
2Cu2S（s）＋3O2（g）===2Cu2O（s）＋2SO2（g） ΔH＝mkJ·mol－1
2Cu2O（s）＋Cu2S（s）===6Cu（s）＋SO2（g） ΔH＝nkJ·mol－1
则Cu2S（s）＋O2（g）===2Cu（s）＋SO2（g） ΔH＝________；
该工艺炼铜的副产品SO2用于制硫酸，SO2转化为SO3的反应为：
2SO2（g）＋O2（g）
2SO3（g），该反应的平衡常数表达式为K＝________；
工业上用氨水吸收硫酸厂尾气中的SO2，反应的化学方程式为_____________________。
（4）请评价细菌冶金的优点________________________________。
（说一点即可）
5．我国有丰富的天然气资源。
以天然气为原料合成尿素的主要步骤如图所示（图中某些转化步骤及生成物未列出）：
请填写下列空白：
（1）已知0.5mol甲烷和0.5mol水蒸气在t℃、pkPa时，完全反应生成一氧化碳和氢气（合成气），吸收了akJ热量。
该反应的热化学方程式是____________。
（2）上述流程中，工业上分离H2、CO2合理的方法是____________。
A．混合气先通入氢氧化钠溶液，再在溶液中加盐酸
B．混合气加压冷却，使CO2液化
C．混合气用氨水洗涤
D．混合气先通入到石灰浆，然后高温煅烧固体
（3）为了保证氨气顺利合成，在空气进入合成塔之前必须对空气进行________，目的是________；在合成氨的实际生产过程中，常采取将生成的氨从混合气体中分离出来，分离出氨的方法：
________。
（4）合理地利用资源不仅可以提高经济效益，而且也是对社会、对全人类负责的表现，请用线段和箭头画出图中的两处合理利用资源情况。
参考答案
命题调研·明晰考向
真题试做
1．答案：
（1）N2和SO2 碎瓷片（或沸石） 使产生的SO2全部逸出
（2）SO2＋H2O2===2H＋＋SO
（3）向滴定管注入少量标准液，倾斜转动滴定管润洗全部内壁后从尖嘴放出液体，重复操作2～3次
（4）无影响 （5）
解析：
（1）亚硫酸盐与稀硫酸反应生成SO2气体，因同时通入了N2，所以气体A的主要成分为N2和SO2。
为防止煮沸时发生暴沸，必须先向烧瓶中加入碎瓷片；为了减小实验操作误差，通入N2可使生成的SO2全部逸出，保证被吸收液全部吸收。
（2）SO2具有还原性，可被氧化剂H2O2氧化，反应的离子方程式应为SO2＋H2O2===2H＋＋SO
。
（3）用NaOH标准溶液润洗滴定管的操作为：
滴定管用蒸馏水洗涤干净后，加入少量NaOH标准液，将滴定管横放，轻轻转动，均匀润洗滴定管内壁，然后将润洗液从下端尖嘴处放出，重复操作2～3次。
（4）若用盐酸代替硫酸，生成的SO2气体中混有少量HCl，因SO2用碱液吸收后需再用盐酸调节溶液至弱酸性，因此混合气体中含有HCl，对实验结果无影响。
（5
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