高考化学 专题13 元素化合物与化工流程一考点讲解.docx

1、高考化学 专题13 元素化合物与化工流程一考点讲解13 元素化合物与化工流程(一)【考情报告】考查角度考查内容命题特点无机化工流程中的物质的分离、制备等实验基本操作、物质转化分析、离子方程书写、关系式法计算等无机工艺流程题已逐渐成为高考试卷的主角，尤其是2013年的高考中，全国15套理综(化学)试卷，含有无机化工流程题就有13套。该类型题目的特点是：1.试题源于生产实际，以解决课堂互动探究化学实际问题为思路进行设问，充分体现了理论与实践相结合的观点。2.试题内容丰富，涉及基础知识较为全面，综合度高，较好地考查学生对“双基”的掌握情况。3.题目难度为中等以上，分值较大，区分度强。预计2019高考

2、中更为命题中心青睐。无机工业流程中的除杂、提纯、分离等物质分离提纯方法、仪器、基本操作、离子方程式、物质转化、计算等【考向预测】化学工艺流程试题是各地新课程改革催生的一种新题型，也是目前各省市高考试题的普遍选择，成为近几年高考的热点，所占的分值也相当重。但由于此类试题陌生度高，对学生的能力要求也大，加上有的试题文字量大，学生在没做之前往往就会产生畏惧感，所以这类题的得分不是很理想。无机工业流程题以真实的工业生产过程为背景，体现能力立意的命题为指导思想，能够综合考查学生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。这类题常呈现的形式：流程图、表格、图像，常围绕以下几个知识点进行

3、设问：(1)反应速率与平衡理论的运用；反应物颗粒大小：反应速率、原料的利用率等温度：反应速率、物质的稳定性、物质的结晶等(2)氧化还原反应的判断、陌生化学方程式或离子方程式的书写；(3)利用控制pH分离除杂；(4)化学反应的能量变化；(5)实验基本操作：除杂、分离、检验、洗涤、干燥等；(6)流程中的物质转化和循环，资源的回收和利用；(7)环境保护与绿色化学评价。由于无机化工流程题很好的贯彻了考试大纲和命题中心的“能力考查”的指导思想，且命制试题材料新颖、综合度较高、社会反响较好。迅速成为各地新课程考试的“宠儿”。预计2014高考中，命制化工流程题的省份将更多，大多以工业生产流程中某些金属及其化

4、合物的分离提纯、制备等知识为载体，综合考察实验基础、条件控制、重要化学性质、反应原理、绿色化学思想、守恒计算等知识。复习时要做针对性复习和训练。【经典在线】1.知识梳理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。工艺流程题的结构分题头、题干和题尾三部分：题头一般是简单介绍该工艺生产的原材料和工艺生产的目的(包括副产品)；题干部分主要用框图形式将原料到产品的主要生产工艺流程表示出来；题尾主要是根据生产过程中涉及的化学知识设置成系列问题，构成一道完整的化学试题。高考中“化学工艺流程试题

5、”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，主要特征如下：(1)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。(2)工艺流程所包含的学科知识比较基础，具有一定的代表性和典型性，流程图中可能出现超纲知识，但试题设问时不会涉及。(4)解答流程题不必将图中每一种物质都推出，一般是问什么推什么。试题的设问一般没有“连带效应”，即前一问不会回答没关系，不影响后面回答问题。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。1、工业生产流程主线 规律：主线主产品、分支副产品、回头为循环（

6、有进有出是循环、只出不进是产品）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2解答无机化工流程试题的程序基本步骤：从题干中获取有用信息，了解生产的产品。然后整体浏览一下流程，基本辨别出预处理、反应、提纯、分离等阶段。分析流程中的每一步骤，从几个方面了解流程：A、反应物是什么 B、发生了什么反应 C、该反应造成了什么后果，对制造产品有什么作用；抓住一个关键点：一切反应或操作都是为获得产品而服务。从问题中获取信息，帮助解题。解题思路：明确整个流程及每一部分的目的仔细分析每步反应发生的条件以及得到的产物的物理或化学性质结合基础理论与实际问题思考注意答题的模式与要点 3熟悉工业流程常见的操

7、作与名词工业流程题目在流程上一般分为3个过程：(1)原料处理阶段的常见考点与常见名词加快反应速率：矿石的粉碎。溶解：通常用酸溶。如用硫酸、盐酸、浓硫酸等。水浸：与水接触反应或溶解。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(更多转化)。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。灼烧、焙烧、煅烧：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。控制反应条件的方法：加入反应的物质调节PH值。(2)分离提纯阶段的常见考点调pH值除杂a控制溶液的酸碱性使其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

8、pH如下表所示物质开始沉淀沉淀完全Fe(OH)32.73.7Fe(OH)27.69.6Mn(OH)28.39.8若要除去Mn2溶液中含有的Fe2，应该怎样做？提示：先用氧化剂把Fe2氧化为Fe3，再调溶液的pH到3.7。b调节pH所需的物质一般应满足两点：能与H反应，使溶液pH值增大；不引入新杂质。例如：若要除去Cu2溶液中混有的Fe3，可加入CuO、Cu(OH)2、Cu2(OH)2CO3等物质来调节溶液的pH值。试剂除杂加热：加快反应速率或促进平衡向某个方向移动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。如：侯德榜制碱中的NaHCO3；还有如H2O2、Ca(HCO3

9、)2、KMnO4、AgNO3、HNO3(浓)等物质。降温：防止某物质在高温时会溶解(或分解)、为使化学平衡向着题目要求的方向移动萃取(3)获得产品阶段的常见考点：洗涤(冰水、热水)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。蒸发、反应时的气体氛围抑制水解：如从溶液中析出FeCl3、AlCl3、MgCl2等溶质时，应在HCl的气流中加热，以防其水解。蒸发浓缩、冷却结晶：如除去KNO3中的少量NaCl。蒸发结晶、趁热过滤：如除去NaCl中的少量KNO3。重结晶(4)其他常见考点化学方程式 实验仪器 计算 信息 4注重答案的文字叙述规范(1)洗涤沉淀：往漏斗中加入蒸馏水至浸没沉淀，待水

10、自然流下后，重复以上操作23次。(2)从溶液中得到晶体：蒸发浓缩冷却结晶过滤洗涤干燥。(3)在写某一步骤是为了除杂时，应该注明“是为了除去XX杂质”，只写“除杂”等一类万金油式的回答是不给分的。(4)看清楚是写化学反应方程式还是离子方程式，注意配平。 2.经典精讲例1、【2018新课标1卷】焦亚硫酸钠（Na2S2O5）在医药、橡胶、印染、食品等方面应用广泛。回答下列问题：（1）生产Na2S2O5，通常是由NaHSO3过饱和溶液经结晶脱水制得。写出该过程的化学方程式_。（2）利用烟道气中的SO2生产Na2S2O5的工艺为： pH=4.1时，中为_溶液（写化学式）。工艺中加入Na2CO3固体、并再

11、次充入SO2的目的是_。（3）制备Na2S2O5也可采用三室膜电解技术，装置如图所示，其中SO2碱吸收液中含有NaHSO3和Na2SO3。阳极的电极反应式为_。电解后，_室的NaHSO3浓度增加。将该室溶液进行结晶脱水，可得到Na2S2O5。 （4）Na2S2O5可用作食品的抗氧化剂。在测定某葡萄酒中Na2S2O5残留量时，取50.00 mL葡萄酒样品，用0.01000 molL1的碘标准液滴定至终点，消耗10.00 mL。滴定反应的离子方程式为_，该样品中Na2S2O5的残留量为_gL1（以SO2计）。【答案】 2NaHSO3Na2S2O5+H2O NaHSO3 得到NaHSO3过饱和溶液

12、2H2O4e4H+O2 a S2O52+2I2+3H2O2SO42+4I+6H 0.128 要制备焦亚硫酸钠，需要制备亚硫酸氢钠过饱和溶液，因此工艺中加入碳酸钠固体、并再次充入二氧化硫的目的是得到NaHSO3过饱和溶液； 例2、【2018江苏卷】以高硫铝土矿（主要成分为Al2O3、Fe2O3、SiO2，少量FeS2和金属硫酸盐）为原料，生产氧化铝并获得Fe3O4的部分工艺流程如下： （1）焙烧过程均会产生SO2，用NaOH溶液吸收过量SO2的离子方程式为_。（2）添加1%CaO和不添加CaO的矿粉焙烧，其硫去除率随温度变化曲线如题16图所示。 已知：多数金属硫酸盐的分解温度都高于600 硫去除

13、率=（1）100%不添加CaO的矿粉在低于500 焙烧时，去除的硫元素主要来源于_。700焙烧时，添加1%CaO的矿粉硫去除率比不添加CaO的矿粉硫去除率低，其主要原因是_。（3）向“过滤”得到的滤液中通入过量CO2，铝元素存在的形式由_（填化学式）转化为_（填化学式）。（4）“过滤”得到的滤渣中含大量的Fe2O3。Fe2O3与FeS2混合后在缺氧条件下焙烧生成Fe3O4和SO2，理论上完全反应消耗的n（FeS2）n（Fe2O3）=_。【答案】（1）SO2+OHHSO3（2）FeS2硫元素转化为CaSO4而留在矿粉中（3）NaAlO2 Al(OH)3（4）116 （4）Fe2O3与FeS2混合

14、后在缺氧条件下焙烧生成Fe3O4和SO2，反应的化学方程式为FeS2+16Fe2O311Fe3O4+2SO2，理论上完全反应消耗的n（FeS2）：n（Fe2O3）=1:16。例3、氧化镁在医药、建筑等行业应用广泛。硫酸镁还原热解制备高纯氧化镁是一种新的探索。以菱镁矿(主要成分为MgCO3，含少量FeCO3)为原料制备高纯氧化镁的实验流程如下： (1)MgCO3与稀硫酸反应的离子方程式为 。(2)加入H2O2氧化时，发生反应的化学方程式为 。(3)滤渣2的成分是 (填化学式)。(4)煅烧过程存在以下反应：2MgSO4C2MgO2SO2CO2MgSO4CMgOSO2COMgSO43CMgOS3CO

15、利用右图装置对煅烧产生的气体进行分步吸收或收集。D中收集的气体可以是 (填化学式)。B中盛放的溶液可以是 (填字母)。a.NaOH 溶液 b.Na2CO3溶液 c.稀硝酸 d.KMnO4溶液A中得到的淡黄色固体与热的NaOH溶液反应，产物中元素最高价态为4，写出该反应的离子方程式： 。答案：(1)MgCO32H=Mg2CO2H2O(2)2FeSO4H2O2H2SO4=Fe2(SO4)32H2O(3)Fe(OH)3(4)CO d 3S6OH2S2SO323H2O解析：本题是元素化合物知识与生产工艺相结合的试题，意在引导中学化学教学关注化学学科的应用性和实践性。本题考查学生在“工艺流程阅读分析，离

16、子反应议程式和氧化还原反应方程式的书写”等方面对元素化合物性质及其转化关系及基本实验的理解和应用程度，考查学生对新信息的处理能力。酸溶后，加入H2O2氧化时，使FeSO4转化Fe2(SO4)3这样在pH左右除尽铁。对煅烧产生的气体进行分步吸收或收集中注意“分步”两字，A中冷凝硫，B中除去SO2，C中除去CO2，D中收集CO。例4、【2018北京卷】磷精矿湿法制备磷酸的一种工艺流程如下： 已知：磷精矿主要成分为Ca5(PO4)3(OH)，还含有Ca5(PO4)3F和有机碳等。溶解度：Ca5(PO4)3(OH)”或“”）。结合元素周期律解释中结论：P和S电子层数相同，_。（3）酸浸时，磷精矿中Ca

17、5(PO4)3F所含氟转化为HF，并进一步转化为SiF4除去。写出生成HF的化学方程式：_。（4）H2O2将粗磷酸中的有机碳氧化为CO2脱除，同时自身也会发生分解。相同投料比、相同反应时间，不同温度下的有机碳脱除率如图所示。80后脱除率变化的原因：_。 （5）脱硫时，CaCO3稍过量，充分反应后仍有SO42残留，原因是_；加入BaCO3可进一步提高硫的脱除率，其离子方程式是_。（6）取a g所得精制磷酸，加适量水稀释，以百里香酚酞作指示剂，用b molL1NaOH溶液滴定至终点时生成Na2HPO4，消耗NaOH溶液c mL，精制磷酸中H3PO4的质量分数是_。（已知：H3PO4摩尔质量为98

18、gmol1） （6）根据题意关系式为H3PO42NaOH，由消耗的NaOH计算H3PO4。详解：（1）研磨能增大反应物的接触面积，加快反应速率，加热，升高温度加快反应速率；流程中能加快反应速率的措施有：研磨、加热。（2）根据“强酸制弱酸”的复分解反应规律，酸性：H3PO4H2SO4。用元素周期律解释酸性：H3PO4H2SO4，P和S电子层数相同，核电荷数PS，原子半径PS，得电子能力PS，非金属性PS。（3）根据“强酸制弱酸”的复分解反应规律，Ca5（PO4）3F与H2SO4反应生成HF、磷石膏和磷酸，生成HF的化学方程式为2Ca5（PO4）3F+10H2SO4+5H2O10CaSO40.5H

19、2O+6H3PO4+2HF。（4）图示是相同投料比、相同反应时间，不同温度下的有机碳脱除率，80前温度升高反应速率加快，相同时间内有机碳脱除率增大；80后温度升高，H2O2分解速率大，H2O2浓度显著降低，反应速率减慢，相同条件下有机碳脱除率减小 例5.TiO2既是制备其他含钛化合物的原料，又是一种性能优异的白色颜料。（1）实验室利用反应TiO2（s）+2CCl4（g）=TiCl4（g）+CO2（g），在无水无氧条件下，制取TiCl4实验装置示意图如下 有关性质如下表物质熔点/沸点/其他CCl4-2376与TiCl4互溶TiCl4-25136遇潮湿空气产生白雾 仪器A的名称是 ，装置E中的试剂

20、是 。反应开始前依次进行如下操作：停止通氮气熄灭酒精灯冷却至室温。正确的顺序为 （填序号）。欲分离D中的液态混合物，所采用操作的名称是 。（2）工业上由钛铁矿（FeTiO3）(含Fe2O3、SiO2等杂质)制备TiO2的有关反应包括：酸溶FeTiO3（s）+2H2SO4（aq）=FeSO4（aq）+ TiOSO4（aq）+ 2H2O（l）水解TiOSO4（aq）+ 2H2O（l）= H2TiO3（s）+H2SO4（aq） 简要工艺流程如下： 硫酸 硫酸 硫酸 硫酸钛液I 钛液I 试剂A 钛液I 试剂A 钛液I 钛液I 钛液I 结晶FeSO47H2O 钛液II水解、过滤水解、过滤酸洗水洗酸洗水洗

21、酸洗水洗 试剂A为 。钛液需冷却至70左右，若温度过高会导致产品收率降低，原因是 取少量酸洗后的H2TiO3，加入盐酸并振荡，滴加KSCN溶液后无明显现象，再加H2O2后出现微红色，说明H2TiO3中存在的杂质离子是 。这种H2TiO3即使用水充分洗涤，煅烧后获得的TiO2也会发黄，发黄的杂质是 （填化学式）。答案：（1）干燥管；浓硫酸；检查气密性；，蒸馏（2）铁粉，由于TiOSO4容易水解，若温度过高，则会有较多TiOSO4水解为固体H2TiO3而经过滤进入FeSO47H2O中导致TiO2产率降低。Fe2+，Fe2O3 【解题技巧】无机工业流程题实际上是考查考生运用化学反应原理及相关知识来解

22、决工业生产中实际问题的能力。一般来说，流程题只有两个目的：一是从混合物中分离、提纯某一物质；另一目的就是利用某些物质制备另一物质。这样可以将流程题分为两个类型：除杂、分离、提纯类工艺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。这样才能每一步所加试剂或操作的目的。物质制备类工艺流程题这样的题目一般先是确定要制备什么物质，从题干或问题中获取有用信息，了解产品的性质（具有某些特殊性质的产物，要采取必要的措施来避免在生产过程中产生其它杂质，比如：

23、产品受热易分解，可能要低温烘干、减压烘干、减压蒸发等）；分析流程中的每一步骤，从几个方面了解流程：反应物是什么？反应方程式是什么？该反应造成了什么后果？对制造产品有什么作用？从问题中获取信息，帮助解题。标准化问题要标准化回答。物质制备类型的化学工艺流程题往往也伴随着除杂、分离、提纯的实验操作。一、解题策略1明确目的，提取有用信息：题头一般是简单介绍该工艺生产的原材料和工艺生产的目的(包括副产品)，以及提供一些课本上未出现过但题中必须要用到的信息。通过阅读题头，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，进而明确生产目的制备什么物质，找到制备物质时所需的原料及所含杂质，提取出所给

24、的相关信息物质反应方程式、物质稳定性、物质溶解性等。2分析流程，弄清各步作用：首先对比分析生产流程示意图中的第一种物质原材料与最后一种物质产品，从对比分析中找出原料与产品之间的关系，弄清生产流程过程中原料转化为产品的过程中依次进行了什么反应？每一步除目标物质外还产生了什么杂质或副产物？杂质是否要除去，采用什么操作方法除去？采取这样的方法，其目的是什么？3看清问题，准确规范作答：无论流程如何陌生复杂，最终命题者设置的问题仍然是课本、考纲所要求掌握的知识点而已。大多数问题用所学知识便可直接回答，但个别地方往往有悖所学知识，这时就要考虑产物、环保、产量、成本等等。所以答题时要看清所问问题，不能答非所

25、问，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。二、解题方法1首尾分析法：对一些线型流程工艺(从原料到产品为一条龙生产工序)试题，首先对比分析生产流程示意图中的第一种物质(原材料)与最后一种物质(产品)，从对比分析中找出原料与产品之间的关系，弄清生产流程过程中原料转化为产品的基本原理和除杂、分离提纯产品的化工工艺，然后再结合题设的问题，逐一推敲解答。关键在于认真对比分析原料与产品的组成，从中产生将原料转化为产品和除去原材料中所包含的杂质的基本原理和所采用的工艺生产措施。当把生产的主线弄清楚了，围绕生产主线所设计的系列问题也就可解

26、答了。2截段分析法：对于用同样的原材料生产多种(两种或两种以上)产品(包括副产品)的工艺流程题，用截段分析法更容易找到解题的切入点。3交叉分析法：有些化工生产选用多组原材料，事先合成一种或几种中间产品，再用这一中间产品与部分其他原材料生产所需的主流产品。以这种工艺生产方式设计的工艺流程题，为了便于分析掌握生产流程的原理，方便解题，最简单的方法，就是将提供的工艺流程示意图划分成几条生产流水线，上下交叉分析。4“瞻前顾后”分析法：有些化工生产，为了充分利用原料，变废为宝，设计的生产流水线除了主要考虑将原料转化为产品外，同时还要考虑将生产过程的副产品转化为原料的循环生产工艺。解答这类题，可以用“瞻前

27、顾后”分析法。瞻前顾后分析法，指分析工艺生产流程时，主要考虑原料转化为哪种产品(瞻前)，同时也要考虑原料的充分利用和再生产问题(顾后)。【规律总结】误点警示：1、 “浸出”步骤中，为提高镁的浸出率，可采取的措施有：答：适当提高反应温度、增加浸出时间，加入过量硫酸，边加硫酸边搅拌2、如何提高吸收液和气体反应速率：答：适当提高温度、增大吸收液的浓度、增大气体与吸收液的接触面积或搅拌3、如何从溶液中得到含结晶水的晶体：答：蒸发浓缩-冷却结晶-过滤-洗涤-干燥4、过滤用到的三个玻璃仪器：答：普通漏斗、玻璃棒、烧杯5、过滤后滤液仍然浑浊的可能的操作原因：答：玻璃棒下端靠在滤纸的单层处，导致滤纸破损；漏斗

28、中液面高于滤纸边缘6、如何进行沉淀洗涤操作：答：往漏斗中（工业上改为往过滤器中）加入蒸馏水至浸没沉淀，待水自然流下后重复以上操作2-3次7、检验沉淀Fe(OH)3是否洗涤干净(含SO42-)：答：取最后一次洗涤液，加入BaCl2溶液，若有白色沉淀则说明未洗涤干净，若无白色沉淀则说明洗涤干净8、如何从MgCl26H2O中得到无水MgCl2：答：在干燥的HCl气流中加热，干燥的HCl气流中抑制了MgCl2的水解，且带走MgCl26H2O受热产生的水汽9、检验滤液中是否含有Fe3+的操作是：滴入少量KSCN溶液，若出现血红色，则证明有Fe3+10、CuCl2中混有Fe3+加何种试剂调pH值：答：Cu

29、O、Cu(OH)2、CuCO3、Cu2(OH)2CO3。原因：加CuO消耗溶液中的H+的，促进Fe3+的水解，生成Fe(OH)3沉淀析出11、调pH值使得Cu2+（4.7-6.2）中的Fe3+（2.13.2）沉淀，pH值范围是：答：3.24.7。原因：调节溶液的pH值至3.24.7，使Fe3+全部以Fe(OH)3沉淀的形式析出而Cu2+不沉淀，且不会引入新杂质12、产品进一步提纯的操作：重结晶13、趁热过滤的原因即操作：答：减少过滤时间、保持过滤温度，防止杂质析出；操作：已预热的布氏漏斗趁热抽滤14、水浴加热的好处：答：受热均匀，温度可控，且温度不超过10015、减压蒸发（小心烘干）的原因：答：常压蒸发温度过高，易分解；或者减压蒸发降低了蒸发温度，可以防止分解16、Mg(OH)2沉淀中混有Ca(OH)2应怎样除去：答：加入MgCl2溶液，充分搅拌，过滤，沉淀用蒸馏水水洗涤17、蒸发浓缩用到的主要仪器有：蒸发皿、玻璃棒、烧杯、酒精灯等。还有取蒸