高考化学一轮复习 第4章 材料家族中的元素 高考专题讲座二化学工艺流程试题的突破方Word格式.docx

1、是写离子方程式还是写化学方程式？是写物质的名称还是写化学式？（2）准确规范：回答问题要准确全面，注意语言表达的规范性，例如评价或比较实验方案时要全面考虑：反应物的种类、是否易得、是否对环境有污染；反应产物的种类，各种反应产物对目标产物的分离和提纯是否有影响，反应条件是否苛刻；仪器、设备的使用是否要求高；工艺流程、实验步骤的多少等等。方程式中反应物、产物的分子式要书写正确；化学方程式、电极反应式和离子方程式的书写及配平要正确；要正确使用等号或可逆符号，正确使用沉淀、气体、水溶液等符号。试题答题模板1增大原料浸出率（离子在溶液中被浸出的百分率）的措施：搅拌、升高温度、延长浸出时间、增大气体的流速（

2、浓度、压强）、增大气液或固液接触面积。根据物质的具体性质，原料浸泡可分为水浸、酸浸、碱浸、醇浸等。2加热问题（1）加热的目的：加快反应速率或促使平衡向某个方向（一般是有利于生成物生成的方向或利于除杂的方向）移动。（2）温度不高于某个值的原因：适宜的高温可适当加快反应速率，但温度过高会造成挥发（如浓硝酸）、分解（如H2O2、NH4HCO3）、氧化（如Na2SO3）或促进水解（如AlCl3）等，同时影响催化剂性能及产品的生成。3过滤问题（1）从滤液中提取一般晶体（溶解度随温度升高而增大的晶体）的步骤：蒸发浓缩（至有晶膜出现）、冷却结晶、过滤、洗涤（冰水洗、热水洗、乙醇洗）、干燥。（2）从滤液中提取

3、特殊晶体（溶解度受温度影响较小或溶解度随温度升高而减小的晶体）的步骤：蒸发浓缩、趁热过滤（如果温度下降，杂质也会以晶体的形式析出来）、洗涤、干燥。（3）检验溶液中离子是否沉淀完全的方法：将溶液静置一段时间后，用胶头滴管取上层清液少许放入小试管中，向其中滴入沉淀剂，若无沉淀生成，则说明离子沉淀完全。（4）洗涤沉淀：沿玻璃棒往漏斗中加蒸馏水至液面浸没沉淀，待水自然流下后，重复操作23次。（5）检验沉淀是否洗涤干净的方法：取少量最后一次的洗涤液于试管中，向其中滴入某试剂，若没有特征现象出现，则证明沉淀已洗涤干净。（6）冰水洗涤的目的：洗去晶体表面的杂质离子并降低被洗涤物质的溶解度，减少其在洗涤过程中

4、的溶解损耗。（7）乙醇洗涤的目的：降低被洗涤物质的溶解度，减少其在洗涤过程中的溶解损耗，得到较干燥的产物。4控制pH使某些金属离子以氢氧化物的形式沉淀：调节pH所用的试剂为主要元素对应的氧化物、碳酸盐、碱，以此可避免引入新的杂质；明确调节pH的范围、范围过小的后果（导致某离子沉淀不完全）或范围过大的后果（导致主要离子开始沉淀）。5减压蒸馏（减压蒸发）的原因：减小压强，使液体沸点降低，防止物质挥发或受热分解（如H2O2、浓硝酸、NH4HCO3）。试题分类探究以除杂、分离、提纯为主体的化工流程题本质就是对混合物的除杂、分离、提纯。首先，找出要得到的主要物质是什么，混有哪些杂质；然后，认真分析当加入

5、某一试剂后，能与什么物质发生反应，生成了什么产物；最后，思考要用什么样的方法才能将杂质除去。这样才能知道每一步所加试剂的作用或操作的目的。以下是常考的几种分离提纯方法。1过滤（1）对特定条件的悬浊液可采用趁热过滤（防止冷却时其他晶体的析出）和减压过滤或抽滤（快速过滤同时减少沉淀中的水，便于干燥）。（2）关于洗涤，经常涉及四个问题：为什么要洗涤？洗涤的目的通常有：除去晶体表面的可溶性杂质；洗涤过滤所得到的残渣，把有用的物质，如目标产物尽可能洗出来，以提高产率；防止污染环境，如滤渣表面有一些对环境有害的重金属离子等物质要洗涤。用什么洗涤？常用的洗涤试剂可以是蒸馏水、有机溶剂（如酒精、丙酮等）。用酒

6、精洗涤的好处是：可以降低晶体因溶解而造成的损失，可以除去晶体表面的水分，酒精易挥发，晶体易干燥。怎样洗涤？怎样证明已经洗涤干净？2结晶（1）蒸发浓缩、冷却结晶：适用于杂质的溶解度随温度变化不大的物质分离提纯，如除去KNO3中的少量NaCl或受热易分解的物质，如晶体水合物、铵盐等。（2）蒸发结晶、趁热过滤：适用于杂质的溶解度随温度变化较大物质的分离提纯，可减少杂质晶体的析出，如除去NaCl中的少量KNO3。趁热过滤的方法：漏斗预热，用少量热蒸馏水通过过滤器，带加热装置的漏斗、抽滤。（3）重结晶：这是将晶体溶于溶剂以后，又重新从溶液中结晶的过程，可以使不纯净的物质进一步纯化。提醒：晶体的干燥：要得

7、到干燥的晶体，常见的干燥的方法有自然晾干、滤纸吸干、在干燥器中干燥、烘干（适用于热稳定性较好的物质）。3萃取分液常涉及萃取剂的选择，分液操作及主要仪器（分液漏斗）。萃取一般是利用溶解度的不同用萃取剂把溶液中的溶质提取到萃取剂中而分层，进而分液；而分液是将互不相溶的两层液体分离开（先分出下层液体，再从上口倒出上层液体）。4蒸馏常涉及主要仪器及注意事项（加沸石、温度计的位置、冷却水的流向等）。蒸馏一般分离沸点不同的互溶液体。5其他分离提纯方法（1）调节溶液的pH控制溶液的酸碱性使其中某些金属离子形成氢氧化物沉淀。例如，已知下列物质开始沉淀和沉淀完全时的pH如下表所示：物质开始沉淀沉淀完全Fe（OH

8、）31.53.7Fe（OH）27.69.6Mn（OH）28.39.8若要除去Mn2溶液中含有的Fe2，可先用氧化剂把Fe2氧化为Fe3，再调节溶液的pH在3.7pH1.0105 molL1，反应可以发生（4）使Fe2被氧化为Fe3进而生成FePO4对点训练1（2017全国卷，T26）水泥是重要的建筑材料。水泥熟料的主要成分为CaO、SiO2，并含有一定量的铁、铝和镁等金属的氧化物。实验室测定水泥样品中钙含量的过程如图所示：（1）在分解水泥样品过程中，以盐酸为溶剂，氯化铵为助溶剂，还需加入几滴硝酸。加入硝酸的目的是_，还可使用_代替硝酸。（2）沉淀A的主要成分是_，其不溶于强酸但可与一种弱酸反应

9、，该反应的化学方程式为_（3）加氨水过程中加热的目的是_。沉淀B的主要成分为_、_（写化学式）。（4）草酸钙沉淀经稀H2SO4处理后，用KMnO4标准溶液滴定，通过测定草酸的量可间接获知钙的含量，滴定反应为MnOHH2C2O4Mn2CO2H2O。实验中称取0.400 g水泥样品，滴定时消耗了0.050 0 molL1的KMnO4溶液36.0 mL，则该水泥样品中钙的质量分数为_。【解析】（1）由题意知，水泥样品中含有铁、铝和镁等金属的氧化物，后面操作有加入氨水调节pH45，目的是除去Al元素和Fe元素，而在此pH范围内，Fe元素只有转化为Fe3才能完全生成沉淀，因此加入硝酸的目的是将样品中可能

10、存在的Fe2氧化为Fe3；还可以使用双氧水等其他氧化剂代替硝酸。（2）水泥样品中的SiO2、CaO及铁、铝、镁等金属的氧化物，只有SiO2（或反应生成的H2SiO3）不溶于盐酸，所以沉淀A的主要成分是SiO2（或H2SiO3）。SiO2（或H2SiO3）不与强酸反应，但可溶于氢氟酸中，反应的化学方程式为SiO24HF=SiF42H2O（或H2SiO34HF=SiF43H2O）。（3）盐类水解是吸热反应，升高温度，可防止生成胶体，同时促进溶液中的Al3、Fe3水解程度增大而生成沉淀易于除去，加热的同时还可以加快反应速率；生成的沉淀主要为Al（OH）3、Fe（OH）3。（4）KMnO4与H2C2O

11、4反应时，Mn由7价变为2价，每个Mn得到5个电子，即每个KMnO4得到5个电子，C由3价变为4价，每个C失去1个电子，即每个H2C2O4失去2个电子，由电子守恒可知，KMnO4与H2C2O4反应的物质的量关系式为2KMnO45H2C2O4。由题意知，消耗KMnO4的物质的量为0.050 0 mol/L0.036 L0.001 8 mol，因此H2C2O4的物质的量为0.001 8 mol0.004 5 mol。H2C2O4CaC2O4，故CaC2O4的物质的量为0.004 5 mol，Ca的质量为0.004 5 mol40 g/mol0.18 g，即水泥样品中钙的质量分数100%45.0%。

12、【答案】（1）将样品中可能存在的Fe2氧化为Fe3H2O2（2）SiO2（或H2SiO3）SiO24HF=SiF42H2O（或H2SiO34HF=SiF43H2O）（3）防止胶体生成，易沉淀分离Al（OH）3Fe（OH）3（4）45.0%以物质制备为主体的化工流程题1明确要制备的是什么物质，从题干或问题中获取有用信息，了解产品的性质。题目中的信息往往是制备该物质的关键所在。若产物具有某些特殊性质（由题中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他杂质。一般来说主要有如下几种情况：（1）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。侯德榜制碱

13、中的NaHCO3，还有H2O2、Ca（HCO3）2、KMnO4、AgNO3、HNO3（浓）等物质。（2）如果产物是一种易水解的盐，且水解产物中有挥发性的酸产生，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，蒸干其溶液得到固体溶质时，都要加相对应的酸或在酸性气流中干燥以防止其水解。（3）如果产物是一种强氧化剂或强还原剂，则要防止可以与其发生氧化还原反应的物质接触，如含Fe2、S2的物质，要防止其与氧化性强的物质接触。（4）如果产物是一种易吸收空气中的CO2或水而变质的物质（如NaOH固体等），在制备过程中则要将CO2或水除去，同时也要防止空气中的C

14、O2或水进入装置。（5）如果题目中出现了包括产物在内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在流程题中，常会看到压强、温度等外界条件的出现，不同的工艺对化学反应的温度或压强有不同的要求，其所起的作用也不一样，但都是能否达到实验目的的关键所在，也是命题专家们经常考查的地方。对外界条件的分析主要从对反应速率和平衡转化率的影响这两个方面着手。如对外界条件温度可从以下几个方面来考查： （1）趁热过滤（或冰水洗涤）的目的：防止某物质降温时析出（或升温时溶解）而损失或带入新的杂质。（2）冰水中反应（或降温反应）的目的：防止某物质在高

15、温下溶解（或使化学平衡向着放热的方向移动）。（3）反应中采取加热措施的目的：一般是加快反应速率或加速某固体的溶解。（4）如果题目要求温度控制在一个具体的范围内（可用水浴或油浴来控制），一般有以下几个目的：防止某种物质在高温下分解或挥发，也可能是为了使某物质达到沸点而挥发出来，具体问题要具体分析。如Br2的制取过程中，出溴口的温度控制在80 90 ，目的是使Br2挥发出来的同时减少水蒸气的混入。使催化剂的活性达到最高：如工业合成氨或SO2的催化氧化反应，选择的温度是500 左右，原因之一就是这样可使催化剂的活性达到最高。对于一些工艺来说，降温或减压都可以减少能源成本，降低对设备的要求，达到绿色化

16、学的目的。（2015全国卷，T27）硼及其化合物在工业上有许多用途。以铁硼矿（主要成分为Mg2B2O5H2O和Fe3O4，还有少量Fe2O3、FeO、CaO、Al2O3和SiO2等）为原料制备硼酸（H3BO3）的工艺流程如下所示：（1）写出Mg2B2O5H2O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

17、钠（NaBH4），它是有机合成中的重要还原剂，其电子式为_。（6）单质硼可用于生产具有优良抗冲击性能的硼钢。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_【答案】（1）Mg2B2O5H2O2H2SO42H3BO32MgSO4提高反应温度、减小铁硼矿粉粒径（2）Fe3O4SiO2和CaSO4（提示：Fe3O4具有磁性。“浸渣”中除含Fe3O4外，还含有与H2SO4不反应的SiO2，以及CaO与H2SO4反应生成的微溶物CaSO4。）（3）将Fe2氧化成Fe3使Fe3与Al3形成氢氧化物沉淀而除去（4）（七水）硫酸镁（滤液中含有MgSO4）（6）2H3BO3B2O33H2O、B2O3

18、3Mg2B3MgO（1）Al2O3、FeO与硫酸溶液反应的离子方程式为_、_。（2）“净化杂质”加H2O2溶液反应的离子方程式为_。（3）过滤用到的玻璃仪器有漏斗、_；蒸发浓缩用到的玻璃仪器有酒精灯、_。【答案】（1）Al2O36H=2Al33H2OFeO2H=Fe2H2O（2）2Fe2H2O22H=2Fe32H2O（3）烧杯、玻璃棒蒸发皿、玻璃棒2（2018郑州模拟）已知草酸镍晶体（NiC2O42H2O）难溶于水，工业上从废镍催化剂（主要成分为Ni，含有一定量的Al2O3、FeO、SiO2、CaO等）制备草酸镍晶体的流程如图所示：已知：相关金属离子生成氢氧化物沉淀的pH见表中数据：金属离子F

19、e3Fe2Al3Ni2开始沉淀的pH1.15.83.06.8完全沉淀的pH3.28.85.09.5Ksp（CaF2）1.461010 mol3L3；当某物质浓度小于1.0L1时，视为完全沉淀。请回答下列问题： （1）请写出一种能提高“酸浸”速率的措施：_。（2）试剂a是一种绿色氧化剂，写出“氧化”时反应的离子方程式：_。（3）“调pH”时pH的调控范围为_，试用化学反应原理的相关知识解释滤渣的生成：_（4）写出“沉镍”时发生反应的离子方程式：_，证明Ni2已经沉淀完全的实验步骤及现象是_当Ca2沉淀完全时，溶液中F_ molL1（写出计算式即可）。（5）操作a的内容是_。【解析】（1）把废镍催化剂粉碎，或适当加热、适当增大酸的浓度或提高搅拌速率等都可以提高酸浸速率。（2）试剂a是过氧化氢，反应的离子方程式为2Fe22HH2O2=2Fe32H2O。（3）因为铁、铝是以氢氧化铁和氢氧化铝的形式沉淀下来的，并且不能使镍离子形成沉淀，