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

1、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

2、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201720162015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

3、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

4、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

5、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MgSO47

6、H2O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pHMg(OH)29.310.8Fe(OH)27.69.6Fe(OH)32.73.7Al(OH)33.74.7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：Mn2ClOH2O=MnO22HCl，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/405

7、06070MgSO4的溶解度/g30.933.435.636.9CaSO4的溶解度/g0.2100.2070.2010.193“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”是将滤液继续蒸发浓缩、冷却结晶、_，便可得到MgSO47H2O。(5)实验中提供的硼镁泥共100 g，得到的MgSO47H2O为172.2 g，计算MgSO47H2O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。(

8、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2Fe2ClO5H2O=2Fe(OH)3Cl4H。(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56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，

9、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)2Fe2ClO5H2O=2Fe(OH)3Cl4H(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V2O5V2O4K2SO4SiO2Fe2O3Al2O3质量分数/%2.22.92.83.122286065121以下是一种废钒催化剂回收工艺路线：回

10、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3 mol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：4ROHV4OR4V4O124OH(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

11、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)V2O52H=2VOH2OSiO2(2)0.5(3)Fe(OH)3和Al(OH)3(4)碱(5)K(6)2NH4VO3V2O52NH3H2O【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Na2Cr

12、O4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

13、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)32(NH4)2SO43H2O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

14、.531 g，加硫酸溶解后，用浓度为0.l000 molL-1的FeSO 4标准溶液滴定至终点时（铈被还原为Ce3+ )，消耗25.00 mL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：滤渣I的主要成份是Fe2O3、MnO2。上述流程中，钨的化合价只有在最后一步发生改变。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Fe

15、WO4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。T1_T2（填“”或“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

16、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+)=1.0l0-5 mol /L，则滤液中 c(Mg2+)为_ 已知Ksp(MgF2) =7.3510-11、Ksp(CaF2

17、) =1.0510-10。（6）为测定制得样品的纯度，现称取1.00 g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. 1000 mol/L的 KMnO4溶液滴定，达到滴定终点时，共用去KMnO4溶液26.00 mL，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，已知：PbSO4、PbCO3的溶解度(20

18、 )见图1；Na2SO4、Na2CO3的溶解度见图2。根据图1写出过程的离子方程式：_。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：.温度降低，反应速率降低；._(请你提出一种合理解释)。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，发生反应2PbO2H2C2O4=2PbOH2O22CO2。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，将PbO粗品溶解在HCl和Na

19、Cl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。阴极的电极反应式是_。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)2Co(OH)2Ni(OH)2MnSCoSNiSKsp2.110133.010165.010161.

20、010115.010221.01022(1)步骤中，MnCO3与硫酸反应的化学方程式是_。(2)步骤中需要加入稍过量的硫酸，其目的有3点：使矿物中的物质充分反应；提供第步氧化时所需要的酸性环境；_。(3)步骤中，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5.06.0，以除去Fe3。(4)步骤中，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)1.0105 molL1，则应保持溶液中

21、c(S2)_molL1。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：KspCu(OH)24.01021，KspAl(OH)31.01032，KspFe(OH)31.01038，KspFe(OH)28.01019。常温下，pH7.3时Li或Co3开始沉淀。(1)金属M为_。(2)加入H2O2的作用是_(用离子方程式表示)。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1.0105 molL1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L

22、i2CO3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/10306090浓度/(molL1)0.210.170.140.10(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)Li、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LixC6Li1xCoO2C6LiCoO2，写出该电池放电时的负极反应式：_。锂硫电池的总反应为2LiSLi2S，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)2.21011，KspMn(OH)21.91013，KspAl(OH)31.31033。(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_