届高考化学 专题十五工艺流程题解题技巧精品教案.docx

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届高考化学专题十五工艺流程题解题技巧精品教案

专题十五工艺流程题解题技巧专题

【考点分析】

无机化工题实际上是考查考生运用化学反应原理及相关知识来解决工业生产中实际问题的能力。

解此类型题目的基本步骤是：

①从题干中获取有用信息，了解生产的产品②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。

③从问题中获取信息，帮助解题。

了解流程后着手答题。

对反应条件的分析可从以下几个方面着手：

对反应速率有何影响？

对平衡转化率有何影响？

对综合生产效益有何影响？

如原料成本，原料来源是否广泛、是否可再生，能源成本，对设备的要求，环境保护（从绿色化学方面作答）

常见文字叙述套路：

1．洗涤沉淀：

往漏斗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

2．从溶液中得到晶体：

蒸发浓缩-冷却结晶-过滤-（洗涤）

注意：

①在写某一步骤是为了除杂是，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

②看清楚是写化学反应方程式还是离子方程式，注意配平

【难点解析】

化学工艺流程题近几年是高考的热点，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。

要解好这一类题，学生最重要的是要克服畏惧心理，认真审题，找到该实验的目的。

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。

一、对于实验目的为一的题目，其实就是对混合物的除杂、分离、提纯。

当遇到这一类题时，要求学生一定要认真在题目中找出要得到的主要物质是什么，混有的杂质有哪些，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，要用什么样的方法才能将杂质除去。

只有这样才能明白每一步所加试剂或操作的目的。

这里特别提一提蒸发与结晶。

蒸发与结晶方法都可以将溶液中的溶质以固体形式析出,具体采用何种方法,主要取决于溶质的溶解度。

有的物质它的溶解度随温度的升高变化比较大，如NH4NO3、KNO3等物质,在蒸发过程中比较难析出来，所以要用冷却法使它结晶。

而有的物质它的溶解度随温度的升高变化比较小，如NaCl、KCl等，有少数物质的溶解度随温度的升高而减小，如Ca（OH）2要使它们析出较多固体溶质时,则要用蒸发浓缩的方法。

例如NaCl和KNO3混合溶液,如果将混合溶液蒸发一段时间,析出的固体主要是NaCl,母液中是KNO3和少量NaCl。

如果将混合溶液加热后再降温,则析出的固体主要是KNO3,母液中是NaCl和少量KNO3。

如果是除杂，杂质所含的量比较少，一般是让主要物质析出来。

如KNO3溶液中含少量NaCl，常用升温冷却结晶法，再经过过滤、洗涤、烘干（不同的物质在烘干时采取的方法不同），就可得到KNO3固体了。

如果NaCl溶液中含少量KNO3，则用蒸发浓缩结晶法，这种方法一般要经过趁热过滤才能得到主要物质，主要原因是如果温度下降，杂质也会以晶体的形式析出来。

例1：

（2008广东19）碳酸钠是造纸、玻璃、纺织、制革等行业的重要原料。

工业碳酸钠（纯度约98％）中含有Ca2+、Mg2+、Fe3+、Cl-和SO42-等杂质，提纯工艺路线如下：

已知碳酸钠的溶解度（S）随温度变化的曲线如下图所示：

回答下列问题：

（1）滤渣的主要成分为。

（2）“趁热过滤”的原因是。

（3）若在实验室进行“趁热过滤”，可采取的措施是（写出1种）。

（4）若“母液”循环使用，可能出现的问题及其原因是。

（5）已知：

Na2CO3·10H2O（s）=Na2CO3（s）+10H2O（g）ΔH1=+532．36kJ·mol-1

Na2CO3·10H2O（s）=Na2CO3·H2O（s）+9H2O（g）ΔH2=+473．63kJ·mol-1

写出Na2CO3·H2O脱水反应的热化学方程式。

分析：

从题目中可知，该题中的实验目的是从工业碳酸钠中提纯出碳酸钠，工业碳酸钠中含有的杂质有Mg2+，Fe3+，Ca2+，Cl—和SO42—等，所以该流程的目的就是把这些杂质除去并得到纯净的碳酸钠固体。

流程图中加水是使可溶物质溶于水，少量的Ca2+与CO32—生成沉淀CaCO3。

加入过量的NaOH溶液，很显然是将Mg2+、Fe3+转化成Mg（OH）2、Fe（OH）3沉淀，再通过过滤的方法除去。

但这一步骤对Cl—和SO42—是没什么影响的。

所以流程图中出现了一个蒸发浓缩结晶和趁热过滤的操作，这肯定是为了使一个随温度升高溶解度变化不大或减小的物质析出来，通过读图可得出Na2CO3·H2O符合这一条件，这样可以通过趁热过滤除去Cl—、SO42—和一些沉淀不完全的离子。

由于Na2CO3·10H20的溶解度随温度的升高变化非常大，如果降温，一定会析出来而影响主要产物，所以要趁热过滤。

答案：

（1）滤渣的主要成分为Mg（OH）2、Fe（OH）3、CaCO3。

（2）使析出的晶体为Na2CO3·H2O，防止因温度过低而析出Na2CO3·10H2O晶体，令后续的加热脱水耗时长。

（3）用已预热的布氏漏斗趁热抽滤。

（4）溶解时有大量沉淀生成，使Na2CO3损耗且产物Na2CO3混有杂质；原因：

“母液”中，含有的离子有Ca2+，Na+，Cl-，SO42-，OH-，CO32-，当多次循环后，使用离子浓度不断增大，溶解时会生成CaSO4，Ca（OH）2，CaCO3等沉淀。

（5）Na2CO3·H2O（s）=Na2CO3（s）+H2O（g）ΔH=+58．73kJ/mol

二、对于目的为制备某一物质的流程题，要求学生注意以下几个方面：

1、明确题目目的是制什么物质，从题干或问题中获取有用信息，了解产品的性质。

只有知道了实验目的，才能非常清楚的知道整个流程的意义所在，题目中的信息往往是制备该物质的关键所在。

而产物如果具有某些特殊性质（由题目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它杂质。

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。

如：

侯德榜制碱中的NaHCO3；还有如H2O2、Ca（HCO3）、KMnO4、AgNO3、HNO3（浓）等物质。

（2）如果产物是一种会水解的盐，且水解产物中有挥发性的酸产生时，则要加相对应的酸来防止水解。

如：

制备FeCl3、AlCl3、MgCl2、Cu（NO3）2等物质时，要蒸干其溶液得到固体溶质时，都要加相应的酸或在酸性气流中干燥来防止它水解，否则得到的产物分别是Fe2O3、Al2O3、MgO、CuO；而像Al2（SO4）3、NaAlO2、Na2CO3等盐溶液,虽然也发生水解,但产物中Al（OH）3、H2SO4、NaHCO3、NaOH都不是挥发性物质,在蒸发时,抑制了盐的水解,最后得到的还是溶质本身。

（3）如果产物是一种强的氧化剂或强的还原剂，则要防止它们发生氧化还原的物质，如：

含Fe2+、SO32-等离子的物质，则要防止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（潮解或发生反应）而变质的物质（如NaOH固体等物质），则要注意防止在制备过程中对CO2或水的除去，也要防止空气中的CO2或水进入装置中。

（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、寻找在制备过程中所需的原料，写出主要的化学反应方程式或制备原理，从中了解流程图。

从近几年的高考题目中会发现，大多数题目都会给出制备物质时所需的原料，但一般会涉及到物质的分离、提纯的操作。

所以在明确了实验目的之后，再写出主要的反应方程式，观察有没有副产品，如果有，剩余的步骤就是分离提纯了。

例2：

工业制备高锰酸钾是锰的重要化合物和常用的氧化剂。

以下是工业上用软锰矿制备高锰酸钾的一种工艺流程。

（1）KMnO4稀溶液是一种常用的消毒剂。

其消毒原理与下列物质相同的是____（填代号）。

a、84消毒液（NaClO溶液）b、双氧水c、二氧化硫d、75%酒精

（2）高锰酸钾保存在棕色试剂瓶，下列试剂保存不需要棕色试剂瓶的是_____（填代号）。

a、浓硝酸b、硝酸银c、氯水d、烧碱

（3）上述流程中可以循环使用的物质有、（写化学式）。

（4）若不考虑物质循环与制备过程中的损失，则1molMnO2可制得molKMnO4。

（5）该生产中需要纯净的CO2气体。

若实验室要制备纯净的CO2，所需试剂最好选择（选填代号）。

a、石灰石b、稀HClc、稀H2SO4d、纯碱

（6）操作Ⅰ的名称是；操作Ⅱ根据KMnO4和K2CO3两物质在（填性质）上的差异，采用（填操作步骤）、趁热过滤得到KMnO4粗晶体。

解析：

MnO2与KOH混合并在空气中共熔，便可制得墨绿色的锰酸钾熔体：

2MnO2+4KOH+O2=2K2MnO4+2H2O锰酸钾在酸性或中性的环境下，MnO42-会发生反应，生成MnO4-和MnO2：

3K2MnO4+2CO2=2KMnO4+MnO2↓+2K2CO3；过滤除去不溶于水的MnO2，利用溶解度的不同，采取浓缩结晶的方法使KMnO4从溶液中析出而分离出来。

答案：

（1）ab

（2）d（3）MnO2；KOH（4）2／3（5）cd

（6）过滤；溶解度，浓缩结晶。

3、注意外界条件对工艺流程的影响

在很多流程图的题目中，我们经常会看到压强、温度等外界条件的出现，不同的工艺对物质反应的温度或压强有不同的要求，它所起的作用也不一样，但却都是能否达到实验目的的关键所在，也是命题专家们经常要考察学生的地方。

对外界条件的分析主要可从以下两个方面着手：

（1）对反应速率有何影响？

（2）对平衡转化率有何影响？

这里主要说一说温度的影响，归纳总结之后，主要有以下几个方面的形式来考察学生：

①趁热过滤（或冰水洗涤）的目的：

防止某物质降温时会析出（或升温时会溶解）而带入新的杂质；

②冰水中反应或降温反应的目的：

防止某物质在高温时会溶解或为使化学平衡向着题目要求的方向移动；

③反应中采取加热措施的作用：

一般是为了加快反应速率或加速某固体的溶解；

④如果题目中要求温度控制在具体的一个温度范围内（可用水浴或油浴来控制）：

一般有以下几个目的：

a、防止某种物质温度过高时会分解或挥发，也可能是为了使某物质达到沸点挥发出来，具体问题要具体分析。

如侯德榜制碱中，将CO2通入NaCl的氨溶液中，保持溶液的温度为（30+2）℃，可得NaHCO3晶体，温度控制在这个范围，目的就是防止NaHCO3分解。

而在Br2的制取过程中，出溴口的温度控制在80—90℃，目的就是要使Br2挥发出来而又减少水蒸气混入Br2中。

b、使催化剂的活性达到最好：

如工业合成氨或工业SO2氧化为SO3时，选择的温度是500℃左右，原因之一就是使催化剂的活性达到最高。

c、防止副反应的发生：

如乙醇的消去反应温度要控制在170℃，原因是就是在140℃时会有乙醚产生。

d、对于一些工艺来说，降温或减压可以减少能源成本，降低对设备的要求，达到绿色化学的要求。

以上有关温度的总结只能说是有这种可能来考，具体问题要具体分析。

例3：

（2008年广州调研测试题）实验室以氯化钾和硝酸钠为原料制备硝酸钾的实验流程如下：

硝酸钾等四种物质的溶解度随温度变化如右图所示。

回答下列问题：

（1）为了加速固体溶解，可采取的措施是：

。

（2）实验室进行蒸发浓缩操作时，将蒸发皿置于铁圈上，用酒精灯加热。

取用蒸发皿应使用

（填仪器的名称），为了防止液滴飞溅，进行的操作是。

（3）“趁热过滤”操作中，滤渣的主要成分是（填化学式）。

（4）“趁热过滤”后，有时先往滤液中加入少量水，加热至沸，然后再“冷却结晶”，目的是。

（5）制得的KNO3产品中常含NaCl，进一步提纯的方法是。

解析：

该题可以说得上是流程题中的经典题目，它很好的考察了物质的分离与提纯中的一些基本操作，也考察了不同性质的物质在分离提纯时所采取的不同方法，特别是考察了温度这一外界因素在制备产品时所起的关键作用，通过前面的分析，我们很快可以得出正确的答案：

（1）搅拌、加热；

（2）用玻璃棒不断搅拌滤液坩埚钳；（3）NaCl；（4）稀释溶液，防止降温过程中NaCl析出，提高产品的纯度；（5）重结晶

工艺流程题由于它考察的知识点多，也非常灵活，对学生的审题能力、分析问题、解决问题、文字表达等方面的能力都要求非常高，所以学生得分往往不高，但只要大家在平时在做这一类题目时善于归纳、总结，认真审题，善于从题目或问题中获取信息来帮助自己解题，同时在平时的学习中要熟记一些基本的实验操作，如沉淀的洗涤、沉淀是否完全的检验方法、从溶液得到晶体的方法、常见离子的检验方法等，文字表达时一定要做到规范，相信可以突破这个难关。

老师在复习这一内容时，也可将流程图进行分解复习，如：

将分离提纯列为一个专题，温度、浓度的考察列为一个专题，如何读图、如何寻找题目中的信息为一个专题等等。

只有弄清楚了各个步骤之后学生心里就有底了，再遇到这一类题也就不怕了。

对于基础不好的学生，也可将流程图具体化，即将流程图中各步反应或操作之后得到了什么物质写出来，这样就可避免答非所问的情况出现。

总之，抓住解这类题的一个关键点：

一切反应或操作都是为获得产品而服务。

工业流程实验题专题

1、（2010龙岩质检）TiO2在工业生产和日常生活中有重要用途。

I、工业上用钛矿石（FeTiO3，含FeO、Al2O3、SiO2等杂质）经过下述反应制得：

其中，步骤②发生的反应为：

2H2SO4+FeTiO3=TiOSO4+FeSO4+2H2O。

（1）净化钛矿石时，是否需要除去杂质FeO？

答：

_________（填“需要”或“不需要”）

（2）净化钛矿石时，需用浓氢氧化钠溶液来处理，写出该过程中发生反应的化学方程式。

答：

。

II、TiO2可通过下述两种方法制备金属钛：

方法一是电解TiO2来获得Ti（同时产生O2）：

将处理过的TiO2作阴极，石墨为阳极，熔融CaCl2为电解液，用碳块作电解槽池。

（3）阴极反应的电极反应式为___________________________________。

（4）电解过程中需定期向电解槽池中加入碳块的原因是______________________。

方法二是先将TiO2与Cl2、C反应得到TiCl4，再用镁还原得到Ti。

因下述反应难于发生：

TiO2（s）+2Cl2（g）

TiCl4（l）+O2（g）△H=+151kJ·mol-1

所以不能直接由TiO2和Cl2反应（即氯化反应）来制取TiCl4。

当往氯化反应体系中加入碳后，碳与上述反应发生耦合，使得反应在高温条件下能顺利进行。

（5）已知：

C（s）+O2（g）=CO2（g）△H=-394kJ·mol-1。

请填空：

TiO2（s）+C（s）+2Cl2（g）=TiCl4（l）+CO2（g）△H=______________

（6）从化学平衡的角度解释：

往氯化反应体系中加入碳时，氯化反应能顺利进行的原因。

答：

____________________________________________________________。

2、某化学兴趣小组在实验室进行模拟侯氏制碱法的实验探究，请你参与并协助他们完成相关的实验任务。

【实验目的】制取纯碱。

【实验原理】NaCl+NH3+CO2+H2O==NaHCO3↓+NH4Cl①

2NaHCO3==Na2CO3+CO2↑+H2O↑②

【实验流程】该小组设计了如下图所示的实验流程。

【问题讨论】

（1）操作I、II可否颠倒？

答：

（填“能”或“不能”）；操作III的名称是。

（2）写出向晶体X的水溶液中滴加NaOH溶液时发生反应的离子方程式：

。

（3）在实验室反应②可在下图所示装置中进行，该装置可进行多个化学反应，如实验室制取少量氧气也可利用该装置，请再写出一种利用该装置制取的常见气体的名称。

答：

。

3、硫酸亚铁铵晶体[（NH4）2Fe（SO4）2·6H2O]在空气中比一般亚铁盐稳定，是分析化学中常见的还原剂，其实验室制备流程如下：

回答下列问题：

（1）Na2CO3溶液可以除油污，原因是（用离子方程式表示）_______________________。

（2）判断铁屑与硫酸基本反应完全的现象是_____________________________________。

（3）某同学认为铁屑与硫酸反应不需精确温度，因此不使用热水浴加热，改用酒精灯断断续续加热维持温度，该做法的不妥之处是_________________________________。

（4）“趁热过滤”后的滤液有时略显黄色，分析其原因是（用离子方程式表示）_______________________________________。

（5）忽略油污质量，本实验中应称量（NH4）2SO4固体的质量为_______g。

（6）若上述流程用于大量生产，“冷却结晶”后的母液最佳处理方法是_______________。

4、从铝土矿（主要成分是Al2O3，含SiO2、Fe2O3、MgO等杂质）中提取两种工艺品的流程如下：

请回答下列问题：

（1）流程甲加入盐酸后生成Al3+的方程式为_________．

（2）流程乙加入烧碱后生成SiO32-的离子方程式为________．

（3）验证滤液B含Fe3+，可取少量滤液并加入________（填试剂名称）。

（4）滤液E、K中溶质的主要成份是________（填化学式），写出该溶液的一种用途________

（5）已知298K时，Mg（OH）2的容度积常数Ksp=5．6×10-12,取适量的滤液B,加入一定量的烧碱达到沉淀溶液平衡，测得pH=13．00，则此温度下残留在溶液中的c（Mg2+）=_______．

5、孔雀石主要含Cu2（OH）2CO3,还含少量Fe、Si的化合物，实验室以孔雀石为原料制备CuSO4·5H2O及CaCO3，步骤如下：

请回答下列问题：

（1）溶液A的金属离子有Cu2+、Fe2+、Fe3+：

从下列所给试剂中选择：

实验步骤中试剂①为（填代号），检验溶液A中Fe3+的最佳试剂为（填代号）。

a．KMnO4b．（NH4）2Sc．H2O2d．KSCN

（2）由溶液C获得CuSO4·5H2O，需要经过加热蒸发，。

过滤等操作。

除烧杯、漏斗外，过滤操作还用到另一玻璃仪器，该仪器在此操作中的主要作用是。

（3）制备CaCO3时，应向CaCl2溶液中选通入（或先加入）（填化学式）。

若实验过程中有氨气逸出、应选用下列装置回收（填代号）。

（4）欲测定溶液A中Fe2+的浓度，需要用容量瓶配制某标准溶液，定容时视线应，直到。

用KMnO4标准溶液滴定时应选用滴定管（填“酸式”或“碱式”）。

6、某工厂生产硼砂过程中产生的固体废料，主要含有MgCO3、MgSiO3、CaMg（CO3）2、Al2O3和Fe2O3等，回收其中镁的工艺流程如下：

沉淀物

Fe（OH）3

Al（OH）3

Mg（OH）2

PH

3．2

5．2

12．4

部分阳离子以氢氧化物形式完全深沉时溶液的pH由见上表，请回答下列问题：

（1）“浸出”步骤中，为提高镁的浸出率，可采取的措施有（要求写出两条）。

（2）滤渣I的主要成分有。

（3）从滤渣Ⅱ中可回收利用的主要物质有。

（4）Mg（ClO3）2在农业上可用作脱叶剂、催熟剂，可采用复分解反应制备：

MgCl2+2NaClO3===Mg（ClO3）2+2NaCl

已知四种化合物的溶解度（S）随温度（T）变化曲线如下图所示：

①将反应物按化学反应方程式计量数比混合制备Mg（ClO3）2。

简述可制备Mg（ClO3）2的原因：

。

②按①中条件进行制备实验。

在冷却降温析出Mg（ClO3）2过程中，常伴有NaCl析出，原因是：

。

除去产品中该杂质的方法是：

。

7、实验室用大理石等原料制取安全无毒的杀菌剂过氧化钙．大理石的主要杂质是氧化铁．以下是提纯大理石的实验步骤:

（1）溶解大理石时，用硝酸而不用硫酸的原因是。

（2）操作Ⅱ的目的是，溶液A（溶质是共价化合物）是。

（3）写出检验滤液中是否含铁离子的方法：

（4）写出加入碳酸铵所发生反应的离子方程式：

写出滤液B的一种用途：

（5）CaO2中一般含CaO。

试按下列提示完成CaO2含量分析的实验设计。

试剂：

氢氧化钠标准溶液、盐酸标准溶液、酚酞仪器：

电子天平、锥形瓶、滴定管

实验步骤：

①；②加入；③加入酚酞，用氢氧化钠标准溶液滴定。

（6）若理论上滴定时耗用标准溶液20．00mL恰好完全反应，实际操作中过量半滴（1mL溶液为25滴），则相对误差为

8、医用氯化钙可用于生产补钙、抗过敏和消炎等药物。

以工业碳酸钙（含有少量Na+、Al3+、Fe3+等杂质）生产医药级二水合氯化钙（CaCl2·2H2O的质量分数为97．0%~103．0%）的主要流程如下：

（1）除杂操作是加入氢氧化钙，调节溶液的pH为8．0~8．5，以除去溶液中的少量Al3+、Fe3+。

检验Fe（OH）3是否沉淀完全的实验操作是__________。

（2）酸化操作是加入盐酸，调节溶液的pH约为4．0，其目的有：

①将溶液中的少量Ca（OH）2转化为CaCl2；②防止Ca2+在蒸发时水解；③__________。

（3）测定样品中Cl－含量的方法是：

a．称取0．7500g样品，溶解，在250mL容量瓶中定容；b．量取25．00mL待测溶液于锥形瓶中；c．用0．05000mol·L－1AgNO3溶液滴定至终点，消耗AgNO3溶液体积的平均值为20．39mL。

①上述测定过程中需用溶液润洗的仪器有__________。

②计算上述样品中CaCl2·2H2O的质量分数为__________。

③若用上述方法测定的样品中CaCl2·2H2O的质量分数偏高（测定过程中产生的误差可忽略），其可能原因有__________；__________。

9、以氯化钾和钛白厂的副产品硫酸业铁为原料生产硫酸钾、过二硫酸铵和氧化铁红颜料，原料的综合利用率较高。

其主要流程如下：

（1）反应I前需在FeSO4溶液中加入__________（填字母），以除去溶液中的Fe3+。

A．锌粉B．铁屑C．KI溶液D．H2

（2）反应Ⅰ需控制反应温度低于35℃，其目的是。

（3）工业生产上常在反应Ⅲ的过程中加入一定量的醇类溶剂，其目的是。

（4）反应Ⅳ常被用于电解生产（NH4）2S2O8（过二硫酸铵）。

电解时均用惰性电极，阳极发生的电极反应可表示为。

10、海水是巨大的资源宝库，在海水淡化及综合利用方面，天津市位居全国前列；从海水中提取食盐和溴的过程如下：

（1）请列举海水淡化的两种方法：

、。

（2）将NaCl溶液进行电解，