高考化学工艺流程 1.docx

1、高考化学工艺流程 1高考化学工艺流程题一、探究解题思路呈现形式:流程图、表格、图像 设问方式:措施、成分、物质、原因能力考查:获取信息的能力、分解问题的能力、表达能力 知识落点:基本理论、元素化合物、实验无机工业流程图题能够以真实的工业生产过程为背景,体现能力立意的命题指导思想,能够综合考查 各方面的基础知识及将已有知识灵活应用在生产实际中解决问题的能力。【 例题 】 某工厂生产硼砂过程中产生的固体废料, 主要含有 MgCO 3、 MgSiO 3、 CaMg(CO3 2、 Al 2O 3和 Fe 2O 3等,回收其中镁的工艺流程如下: 原 料:矿石(固体预处理:酸溶解(表述:“ 浸出 ” 除

2、杂:控制溶液酸碱性使金属离子形成沉淀核心化学反应是:控制条件,调节 PH ,使 Mg 2+全部沉淀 1. 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 注意答题的模式与要点在解这类题目时:首先,要粗读试题,尽量弄懂流程图,但不必将每一种物质都推出。 其次,再精读试题,根据问题去精心研究某一步或某一种物质。 第三,要看清所问题,不能答非所问,并注意语言表达的科学性 在答题时应注意:前一问回答不了,并不一定会影响回答后面的问题。分离提纯预处理 分离提纯 还原分析流程图需要掌握的技巧是: 浏览全题, 确定该流程的目的 由何原料获得何产物(副产

3、物 , 对比原料和产物 ; 了解流程图以外的文字描述、表格信息、后续设问中的提示性信息,并在下一步分析和解题中随时进行联系和调用; 解析流程图并思考:从原料到产品依次进行了什么反应?利用了什么原理(氧化还原?溶解度?溶液中的平衡?。每一 步操作进行到什么程度最佳?每一步除目标物质外还产生了什么杂质或副产物?杂质或副产物是怎样除 去的?无机化工题:要学会看生产流程图,对于比较陌生且复杂的流程图,宏观把握整个流程,不必要把每 个环节的原理都搞清楚,针对问题分析细节。 考察内容主要有: 1、原料预处理2、反应条件的控制(温度、压强、催化剂、原料配比、 PH 调节、溶剂选择3、反应原理(离子反应、氧化

4、还原反应、化学平衡、电离平衡、溶解平衡、水解原理、物质的分离与提纯4、绿色化学(物质的循环利用、废物处理、原子利用率、能量的充分利用 5、化工安全(防爆、防污染、防中毒等。 2、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 产品分离提纯3. 工业生产流程主线与核心 4. 熟悉工业流程常见的操作与名词排 放 物 的 无 害化处理原料的预处理溶 解 通常用酸溶。如用硫酸、盐酸、浓硫酸等灼 烧 如从海带中提取碘煅 烧 如煅烧高岭土 改变结构,使一些物质能溶解。并使一些杂质高温下氧化、分解研 磨 适用于有机物的提取 如苹果中维生素 C 的测定等。控制反

5、应条件的方法控制溶液的酸碱性使其某些金属离子形成氢氧化物沉淀 - pH值的控制。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 问题:若要除去 Mn 2+溶液中含有的 Fe 2+,应该怎样做?调节 pH 所需的物质一般应满足两点: i 、能与 H +反应,使溶液 pH 值增大; ii 、不引入新杂质。例如:若要除去 Cu 2+溶液中混有的 Fe 3+,可加入 CuO 、 Cu(OH2、 Cu 2(OH2CO 3等物质来调节溶液 的 pH 值蒸发、反应时的气体氛围加热的目的 加快反应速率或促进平衡向某个方向移动降温反应的目的 防止某物质在高温时会溶解或为使化学平衡向着题目要求的方向移

6、动趁热过滤 防止某物质降温时会析出冰水洗涤 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物质的分离和提纯的方法结晶 固体物质从溶液中析出的过程(蒸发溶剂、冷却热饱和溶液、浓缩蒸发过滤 固、液分离蒸馏 液、液分离分液 互不相溶的液体间的分离萃取 用一种溶剂将溶质从另一种溶剂中提取出来。升华 将可直接气化的固体分离出来。盐析 加无机盐使溶质的溶解度降低而析出常见名词浸 出:固体加水(酸溶解得到离子浸出率:固体溶解后,离子在溶液中的含量的多少酸 浸:在酸溶液中反应使可溶性金属离子进入溶液,不溶物通过过滤除去的溶解过程水 洗:通常为除去水溶性杂质水 浸:与水接触反应或溶解专 项 练 习1.

7、 聚合氯化铝是一种新型、高效絮凝剂和净水剂,其单体是液态的碱式氯化铝 Al2(OHn Cl 6-n 。 本实验采用铝盐溶液水解絮凝法制备碱式氯化铝。其制备原料为分布广、价格廉的高岭土,化学组成为: Al 2O 3(25%34% 、 SiO 2(40%50% 、 Fe 2O 3(0.5%3.0%以及少量杂质和水分。已知氧化铝有多种 不同的结构,化学性质也有差异,且一定条件下可相互转化;高岭土中的氧化铝难溶于酸。制备碱式氯化 铝的实验流程如下: 2 (OH nCl 6-n根据流程图回答下列问题: “ 煅烧 ” 的目的是 _。配制质量分数 15%的盐酸需要 200 mL 30%的浓盐酸(密度约为 1

8、.15 gcm -3和 _ g蒸馏水,配 制用到的仪器有烧杯、玻璃棒、 _。 “ 溶解 ” 过程中发生反应的离子方程式为 _。加少量铝粉的主要作用是 _。 “ 调节溶液 pH 在 4.24.5” 的过程中, 除添加必要的试剂, 还需借助的实验用品是 _; “ 蒸 发浓缩 ” 需保持温度在 90100,控制温度的实验方法是 _。2、 在 已 知 提 取 氯 化 钠 、 溴 、 镁 等 化 学 物 质 的 富 碘 卤 水 中 , 采 用 下 面 的 工 艺 流 程 生 产 单 质 碘 : 试回答:(1乙、丁中溶质的分子式:乙 ,丁 。(2第步操作中用稀 H 2SO 4浸洗的目的是 (填写字母编号a

9、. 除去未反应的 NO 3-b. 除去未反应的 I -c. 除去未反应的 Fe d. 除去碱性物质(3第步操作可供提纯的两种方法是 和 (不要求写具体步骤 。(4实验室检验 I 2的方法是 。(5甲物质见光易变黑,其原因是(用化学方程式表示 。(6中溶解银的硝酸应该用 硝酸(填浓或稀 。原因是 。 3、工业上用铝土矿(成分为氧化铝、氧化铁制取铝的过程如下: 请回答下列问题:(1水蒸气的作用 。(2沉淀 C 的化学式为 _,该物质除了用于金属冶炼以外,还可用作 _。(3操作 I 、操作 II 、操作 III 都用到的玻璃仪器是有 _。(4实验室洗涤 Al(OH3沉淀应该如何操作:。(5生产过程中

10、,除 NaOH 、 H 2O 可以循环使用外,还可以循环使用的物质有 _(填化学式 。 用此法制取铝的副产品是 _(填化学式 。答案及解析1、解析:对比原料与产品可知,该生产的主要工序:一是除去原料高岭土中的杂质,二是将 Al 2O 3利用水 解絮凝法转化为产品。再进一步分析,除铁用铝置换后过滤,高岭土中的 Al 2O 3不溶于酸,必须经煅烧改 变结构。该题经这样分析,题设的所有问题的答案就在分析之中。答案:改变高岭土的结构,使其能溶于酸; 230;量筒; Al 2O 3+6H +=2Al 3+3H 2OFe 2O 3+6H +=2Fe 3+3H 2O ;除去溶液中的铁离子; pH 计(或精密

11、 pH 试纸 ;水浴加热2、 (1 FeI 2FeCl 3(2 C(3升华、凝华、萃取、分液、减压蒸馏(4将 I 2加在淀粉溶液中,溶液显蓝色光(5 2AlI= 2Ag +I2(6稀(2分 减少过程中产生 NO x 的量;节生硝酸物质的量3、 (1加热加快反应(2 Fe 2O 3颜料;(3烧杯、漏斗、玻璃棒;(4用玻璃棒引流向过滤器中加水浸没沉淀,滤去洗液后,反复 2到 3次即可。 ;(5 CaO 和 CO 2Fe 2O 3和 O 2;二、高考是怎么样考的? 2009 2011年北京化学工艺流程题统计 【例 1】 (2009北京理综, 26, 15分以富含硫酸亚铁的工业废液为原料生产氧化铁的工

12、艺如下(部分操作和条件略 : . 从废液中提纯并结晶出 FeSO 47H 2O 。 . 将 FeSO 47H 2O 配制成溶液。 .FeSO 4溶液与稍过量的 NH 4HCO 3溶液混合,得到含 FeCO 3的浊液。 . 将浊液过滤,用 90热水洗涤沉淀,干燥后得到 FeCO 3固体。 . 煅烧 FeCO 3,得到 Fe 2O 3固体。 已知:NH 4HCO 3在热水中分解。(1中,加足量的铁屑除去废液中的 Fe 3+,该反应的离子方程式是 _。 (2中,需加一定量硫酸。运用化学平衡原理简述硫酸的作用 _。(3中,生成 FeCO 3的离子方程式是 _。若 FeCO 3浊液长时间暴露在空气中,会

13、有部分固 体表面变为红褐色,该变化的化学方程式是 _。(4中,通过检验 -24SO 来判断沉淀是否洗涤干净。检验 -24SO 的操作是 _。 (5 已知煅烧 FeCO 3的化学方程式是 4FeCO 3+O22Fe 2O 3+4CO2。 现煅烧 464.0 kg的 FeCO 3, 得到 316.8kg 产品。若产品中杂质只有 FeO ,则该产品中 Fe 2O 3的质量是 _ kg。 (摩尔质量 /gmol -1:FeCO3 116 Fe 2O 3 160 FeO 72【例 2】 (2010北京理综, 26. 14分 某氮肥厂氨氮废水中的氮元素多以 NH +4和 NH 3H 2O 的形式存在,该废

14、水的处理流程如下:3HNO II氨氮废水 低浓度氨氮废水 含 废水 达标废水 (1过程:加 NaOH 溶液,调节 pH 至 9后,升温至 30 ,通空气将氨赶出并回收。用离子方程式表示加 NaOH 溶液的作用:_。用化学平衡原理解释通空气的目的:_。(2过程:在微生物作用的条件下, NH 4+经过两步反应被氧化成 NO 3-。 两步反应的能量变化示意图如下: 第一步反应是 _反应 (选填“放热”或“吸热”,判断依据是 _。1 mol NH4+(aq全部氧化成 NO 3- (aq的热化学方程式是 _。(3过程:一定条件下, 向废水中加入 CH 3OH , 将 HNO 3还原成 N 2。 若该反应

15、消耗 32 g CH 3OH 转移 6 mol 电子,则参加反应的还原剂和氧化剂的物质的量之比是 _。【例 3】 (2010海淀二模 25. 10分从铝+矿(主要成分是 Al 2O 3,含 RO 2、 Fe 2O 3等杂质中提取 Al 2O 3的一种工艺流程如图 13所示:(1元素 R 位于周期表中的第三周期,其最高正化合价和负化合价的绝对值相等。 RO 2的用途有(写出 1条即可 。(2铝土矿加入足量烧碱溶液后主要反应的离子方程式为 (3工业上通过电解氧化铝和冰晶石的熔融液来冶炼金属铝。已知电极材料为惰性材料,阳极反应式为 。(4 氧化铝与焦炭的混合物在氮气中高温加热反应, 制得新型非金属材

16、料 AIN 与一种中学常见气体 X 。已知每转移 3 mol e-, 有 1.5mol 化合物 X 生成,此反应的化学方程式 。【例 4】 (2010、西城一模 26. (10分工业上以锂辉石(Li 2O A12O 34SiO 2,含少量 Ca 、 Mg 元素为原料生产碳酸锂。其部分工艺流程如下: 已知: Li 2O Al 2O 34SiO 2 +H2SO 4Li 2SO 4+Al2O 34SiO 2H 2O 某些物质的溶解度(S 如下表所示。 (1从滤渣 1中分离出 Al 2O 3的部分流程如下图所示,括号表示加入的试剂,方框表示所得到的物质。则步骤中反应的离子方程式是 _。 (2已知滤渣

17、2的主要成分有 Mg(OH2和 CaCO 3。向滤液 1中加入石灰乳的作用是(运用化学平衡原理简述 。 (3向滤液 2中加入饱和 Na 2CO 3溶液,过滤后,用“热水洗涤”的原因是 。 (4工业上,将 Li 2CO 3粗品制备成高纯 Li 2CO 3的部分工艺如下。a .将 Li 2CO 3溶于盐酸作电解槽的阳极液, LiOH 溶液作阴极液,两者用离子选择透过膜隔开,用 惰性电极电解。b .电解后向 LiOH 溶液中加入过量 NH 4HCO 3溶液,过滤、烘干得高纯 Li 2CO 3。 a 中,阳极的电极反应式是 。 b 中,生成 Li 2CO 3反应的化学方程式是 。【例 5】 2010崇

18、文一模 27. (14分最近科学家提出“绿色自由”构想:把空气吹入碳酸钾溶液,然后再把 CO 2从溶液中提取出来,经化学反应后使空气中的 CO 2转变为可再生燃料甲醇。 “绿色自由” 构想技术流程如下: 滤渣 Al 2O 3锂辉石 2223石灰乳调 pH 至 11 饱和 Na 2CO 3溶液 Na 2CO 溶液(1分解池中发生分解反应的物质是 。(2 在合成塔中,若有 2.2kg CO2与足量 H 2恰好完全反应,生成气态的水和甲醇, 可放出 2473.5 kJ的热量,试写出合成塔中发生反应的热化学方程式 。(3从平衡移动原理分析,低温有利于原料气的转化,而实际生产中采用 300的温度,原因之

19、一是考虑到催化剂的催化活性,原因之二是 。从合成塔中分离出甲醇的原理与下列哪个相符 (选填字母 。 a. 过滤 b. 分液 c. 蒸馏 “绿色自由”构想技术流程中常包括物质和能量的“循环利 用” ,上述流程中能体现“循环利用”的除碳酸钾溶液外,还 包括 。(4右图是甲醇燃料电池的结构示意图。已知电池总反 应为:2CH 3OH+3O2=2CO2+4H2O 。通入 a 一端的电极是 “正极”或“负极” ,负极发生的电极反应是 。 【例 6】 2010朝阳一模 26. (14分工业上以氨气为原料制备硝酸的过程如下:某课外小组模拟上述部分过程设计了如下实验装置制备 硝酸(所有橡胶制品均已被保护 。(1

20、工业上用氨气制取 NO 的化学方程式是 。 (2连接好该装置后,首先进行的操作是 。 (3通入 a 气体的目的是 。 (4盛有 Na 2CO 3溶液的烧杯为尾气处理装置,该装置中反应的化学反应方程式是 2NO 2 + Na2CO 3 = NaNO2 + + (5已知:温度低于 21.15 时, NO 2几乎全部转变为 N 2O 4。工业上可用 N 2O 4与水反应来提高硝酸产率。 N 2O 4与 a 气体在冷水中生成硝酸的化学方程式是 。 (6 一定条件下, 某密闭容器中 N 2O 4和 NO 2的混合气体达到平衡时, c (NO2=0.50mol/L、 c (N2O 4=0.125 mol/

21、L。 则 2NO 2(gN 2O 4(g的平衡常数 K 。若 NO 2起始浓度为 2 mol/L ,相同条件下,NO 2的最大转化率为 。 三、优秀试题模拟与预测Na 2CO 3溶液冷水a 气体【预测】1 (2011苏锡常镇模拟一 (12分高铁酸钾是一种高效的多功能的水处理剂。工业上常采用NaClO 氧化法生产,原理为:3NaClO + 2Fe(NO3 3 + 10NaOH=2Na 2FeO 4+ 3NaCl + 6NaNO3 + 5H2O Na 2FeO 4+2KOH =K 2FeO 4+2NaOH 主要的生产流程如下: (1写出反应 的离子方程式 。(2流程图中 “ 转化 ” 是在某低温下

22、进行的,说明此温度下 K sp (K2FeO 4K sp (Na2FeO 4 (填 “ ” 或 “ ”或 “ =” 。(3反应的温度、原料的浓度和配比对高铁酸钾的产率都有影响。图 1为不同的温度下, Fe(NO3 3不同质量浓度对 K 2FeO 4生成率的影响;图 2为一定温度下, Fe(NO3 3质量浓度最佳 . 时, NaClO 浓度对 K 2FeO 4生成率的影响。 图 1 图 2 工业生产中最佳温度为 ,此时 Fe(NO3 3与 NaClO 两种溶液最佳质量浓度之比为 。 若 NaClO 加入过量,氧化过程中会生成 Fe(OH3,写出该反应的离子方程式: 。若 Fe(NO3 3加入过量

23、,在碱性介质中 K 2FeO 4与 Fe 3+发生氧化还原反应生成 K 3FeO 4,此反应的离子 方程式: 。 (4 K2FeO 4 在水溶液中易水解:4FeO 42 +10H2O4Fe(OH3+8OH +3O2 。 在 “ 提纯 ” K2FeO 4中采用重结晶、洗涤、低温烘干的方法,则洗涤剂最好选用 溶液(填序号 。A . H 2O B . CH 3COONa 、异丙醇 C . NH 4Cl 、异丙醇 D . Fe(NO3 3、异丙醇【预测】2 (2011常州市 1月 (8分无水 AlCl 3可用作有机合成的催化剂、食品膨松剂等。工业上由铝土矿(主要成分是 A12O 3和 Fe 2O 3和

24、石油焦(主要成分是 C 按下图所示流程进行一系列反 应来制备无水 AlCl 3。 AlCl 3是 晶体。 氯化炉中 Al 2O 3、 C12和 C 反应的化学方程式是 。 冷却器排出的尾气中含有大量 CO 和少量 Cl 2,需用 Na 2SO 3溶液除去 Cl 2,写出此反应的离子方程式 是 。 升华器中主要含有 AlCl 3和 FeCl 3,需加入少量 Al ,其作用是 。 为测定无水 AlCl 3产品的纯度,现称取 16.25g 精制后的无水 AlCl 3样品,溶于过量的 NaOH 溶液,过 滤出沉淀物,沉淀物经洗涤、灼烧、冷却、称重,其残留固体质量为 0.32g 。 则 AlCl 3产品

25、的纯度 为 。【预测】3(10分以黄铜矿为主要原料来生产铜、铁红颜料和硫单质,原料的综合利用率较高。其主 要流程如下: 过滤 得到的滤渣成分是:。 (填化学式 反应 中,共有 个反应不属于氧化还原反应。 溶液 A 中含有的溶质是 。 (填化学式 写出反应 的化学方程式:。 反应 是是 FeCO 3在空气中煅烧,写出化学方程式:。【预测】4(2011盐城市 2月 (12分 .由磷矿石、石英、氯化氢等为原料生产白炭黑(SiO 2nH 2O 、 A磷及甲醇,下列工艺过程原料综合利用率高,废弃物少。 (1上述反应中,属于置换反应的是 (选填: 、 、 、 、 。(2已知 SiHCl 3的沸点为 33.

26、0 ,提纯 SiHCl 3适宜的方法是 。(3高温下进行的反应 的化学方程式为: ;固体废弃物 CaSiO 3可用于 。(4反应 需在高温、隔绝氧气和无水条件下进行,其原因是 。(5 CH 3OH 可用作燃料电池的燃料,在强酸性介质中,负极的电极反应式为【预测】5 (2010镇江 12月调研 (10分 以黄铁矿为原料制硫酸产生的废渣中含 Fe 2O 3、 SiO 2、 Al 2O 3、CaO 、 MgO 等。现以此废渣制备铁红(Fe 2O 3的过程如下。此浓度时,部分阳离子以氢氧化物 形式沉淀时溶液的 pH 由见右表。 (1酸溶过程中 Fe 2O 3与稀硫酸反应的化学方程式是 。(2还原过程中

27、加入 FeS 2是将溶液中的 Fe 3+还原为 Fe 2+,而本身被氧化为 SO 42-,写出有关的离子方程式: 。(3氧化过程中通入空气和加入 NaOH 是为了将溶液中的铁元素充分转化为沉淀而析出,写出有关的离子方程式: 。 (4为了确保铁红的质量,氧化过程需要调节溶液 pH 的范围为 pH 。(5若 NaOH 加入过量,所的铁红产品中有其它杂质,但可能无 Al 2O 3,其原因是(用离子方程式表示 : 。【预测】6 14-2.某地有软锰矿和闪锌矿两座矿山,它们的组成如下:软锰矿:MnO 2含量 65%, SiO 2含量约 20%, Al 2O 3含量约 4%,其余为水分;闪锌矿:ZnS 含

28、量 80%, FeS 、 CuS 、 SiO 2含量约 7%,其余为水分。科研人员开发了综合利用这两种资源的同槽酸浸工艺,工艺流程如下图所示。 请回答下列问题:(1反应 后过滤所得滤液中含有 MnSO 4、 ZnSO 4、 CuSO 4、 Fe 2(SO4 3、 Al 2(SO4 3等。试写出反应 中生成 CuSO 4的化学方程式 _。(2反应 加入适量锌的作用是 _。如果锌过量,还会进一步发生反应的离子方程式为_。(3反应 的条件是电解,电解时均用惰性电极,阳极发生的电极反应可表示为_。(4本工艺所用的原料除软锰矿、闪锌矿、硫酸外还需要 _等原料。 【预测】7 (10分某课外研究小组,用含有较多杂质的铜粉,通过不同的化学反应制取胆矾。 其设计的实验过程为:(1杂铜中含有大量的有机物,可采用灼烧的方法除去有机物,灼烧时将铜粉置于 内(用以下所给仪器的编号填入,下同 ,取用该仪器应使用 ,灼烧完成后该仪器应放 在 上冷却,不能直接放在桌面上。所用仪器:a .蒸发皿 b .坩埚 c .石棉网 d .表面皿 e .坩埚钳 f .试管夹(2杂铜经灼烧后得到的产物是氧化铜及少量铜的混合物,用以制取胆矾。灼烧后含有少量铜的可能原 因是 。a .灼烧过程中部分氧化铜被还原 b .灼烧不充分铜未被完全氧化2SO 42Zn(OH3c .氧化铜在加热过程