高考化学工艺流程题.docx
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高考化学工艺流程题
高考化学工艺流程题
一、解读考试说明，探究命题思路
1、化学工艺流程题为何取代传统无机框图题？
传统无机框图题多年来一直是高考化学试卷中备受青睐的热门题型，但由于该类试题人为设计成分较多、问题编制模式过于单一、逻辑推理味道浓厚而化学味道淡薄，取而代之的是创新的工业生产流程题。
工业生产流程题取材于真实的、广阔的工业生产和日常生活，问题设计更加灵活，更有化学味，是落实新课程高考对考生素质和能力要求的具体体现，能够考查考生“将与化学相关的实际问题分解，综合运用相关知识和科学方法，解决生产、生活实际和科学研究中的简单化学问题的能力”。
正是新课程突出化学是一门实用性、创造性的科学，化学高考试题的发展趋势必然是重视与生产、生活的紧密联系，化学工艺流程题便成为近年来北京高考的新亮点和主流题型。
2、化学工艺流程题考查三维目标
1）知识和技能
（1）由例题分析，初步认识工业生产流程题的特点。
（2）了解工业生产流程题的解题思路和应具备的能力要求。
2）过程和方法采用例举、讨论、演绎、归纳等方式。
3）情感态度和价值观
（l）通过对工业生产流程题“真实性”的分析，培养学生的化学素养。
（2）开展多种形式的讨论交流活动，培养学生的互助合作精神。
3、解流程题的步骤和方法
首先，浏览全题，确定该流程的目的；——由何原料获得何产物（副产物）,对比原料和产物。
其次，精读局部，明确反应原理——确定各步的反应物、生成物。
第三，针对问题再读图，明确要求——科学表述、规范书写。
4、考查要点：
1）物质性质及其相互转化关系
2）元素及其化合物的转化网络
3）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
4）电解质溶液基本理论
弱酸、弱碱的电离、水的电离、盐类水解、沉淀平衡
5）氧化还原反应
原料→产品
6）方法：
应用三大守恒写出陌生方程式，并能够进行简单计算
电子守恒、电荷守恒、元素守恒法
二、高考是怎么样考的？
——研究试题，把握标高
2009——2011年北京化学工艺流程题统计
北京
题号
题型
赋分
考查内容
相关考点
2009高考
28
无机
15分
硫酸的生产流程
化学方程式的书写、离子方程式的书写、热化学方程式的书写、化学计算等
2010高考
26
无机
14分
氨氮废水的处理流程
离子方程式的书写、化学平衡原理的应用、热化学方程式的书写、氧化还原原理的应用等
2010西城一模
26
无机
10分
工业上以锂辉石为原料生产碳酸锂
化学方程式的书写、化学平衡原理的应用、电化学、氧化还原原理的应用等
2010海淀二模
25
无机
10分
从铝＋矿中提取Al2O3的一种工艺流程
离子方程式的书写、化学平衡原理的应用、电化学、氧化还原原理的应用等
2011西城一模
26
无机
14分
以铬铁矿为原料制备重铬酸钾的过程
物质的提纯与鉴别、无机物质的推断、离子方程式的书写、化学方程式的书写、物质性质的推断等
2011海淀一模
27
无机
15分
电镀铜厂有两种废水需要处理
离子方程式的书写、水解平衡、沉淀转化原理的应用、氧化还原原理的应用等
【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艺如下（部分操作和条件略）：
Ⅰ.从废液中提纯并结晶出FeSO4·7H2O。
Ⅱ.将FeSO4·7H2O配制成溶液。
Ⅲ.FeSO4溶液与稍过量的NH4HCO3溶液混合，得到含FeCO3的浊液。
Ⅳ.将浊液过滤，用90℃热水洗涤沉淀，干燥后得到FeCO3固体。
Ⅴ.煅烧FeCO3，得到Fe2O3固体。
已知：
NH4HCO3在热水中分解。
（1）Ⅰ中，加足量的铁屑除去废液中的Fe3+，该反应的离子方程式是_________________。
（2）Ⅱ中，需加一定量硫酸。
运用化学平衡原理简述硫酸的作用_____________。
（3）Ⅲ中，生成FeCO3的离子方程式是_____________。
若FeCO3浊液长时间暴露在空气中，会有部分固体表面变为红褐色，该变化的化学方程式是_____________。
（4）Ⅳ中，通过检验
来判断沉淀是否洗涤干净。
检验
的操作是_____________。
（5）已知煅烧FeCO3的化学方程式是4FeCO3+O2
2Fe2O3+4CO2。
现煅烧464.0kg的FeCO3,得到316.8kg产品。
若产品中杂质只有FeO，则该产品中Fe2O3的质量是_________kg。
（摩尔质量/g·mol-1:
FeCO3116Fe2O3160FeO72）
【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
和NH3·H2O的形式存在，该废水的处理流程如下：
（1）过程Ⅰ：
加NaOH溶液，调节pH至9后，升温至30℃，通空气将氨赶出并回收。
①用离子方程式表示加NaOH溶液的作用：
________。
②用化学平衡原理解释通空气的目的：
________________________。
（2）过程Ⅱ：
在微生物作用的条件下，NH
经过两步反应被氧化成NO
。
两步反应的能量变化示意图如下：
①第一步反应是________反应（选填“放热”或“吸热”），判断依据是________。
②1molNH
（aq）全部氧化成NO
（aq）的热化学方程式是___________________。
（3）过程Ⅲ：
一定条件下，向废水中加入CH3OH，将HNO3还原成N2。
若该反应消耗32gCH3OH转移6mol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Al2O3，含RO2、Fe2O3等杂质）中提取Al2O3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。
RO2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
①。
②。
（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，制得新型非金属材料AIN与一种中学常见气体X。
已知每转移3mole－,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（Li2O·A12O3·4SiO2，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：
①Li2O·Al2O3·4SiO2+H2SO4（浓）Li2SO4+Al2O3·4SiO2·H2O↓
②某些物质的溶解度（S）如下表所示。
T/℃
20
40
60
80
S（Li2CO3）/g
1.33
1.17
1.01
0.85
S（Li2SO4）/g
34.2
32.8
31.9
30.7
（1）从滤渣1中分离出Al2O3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Ⅱ中反应的离子方程式是______。
（2）已知滤渣2的主要成分有Mg（OH）2和CaCO3。
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Na2CO3溶液，过滤后，用“热水洗涤”的原因是
。
（4）工业上，将Li2CO3粗品制备成高纯Li2CO3的部分工艺如下。
a．将Li2CO3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NH4HCO3溶液，过滤、烘干得高纯Li2CO3。
①a中，阳极的电极反应式是。
②b中，生成Li2CO3反应的化学方程式是。
【例5】2010崇文一模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CO2从溶液中提取出来，经化学反应后使空气中的CO2转变为可再生燃料甲醇。
“绿色自由”构想技术流程如下：
（1）分解池中发生分解反应的物质是。
（2）在合成塔中，若有2.2kgCO2与足量H2恰好完全反应，生成气态的水和甲醇，可放出2473.5kJ的热量，试写出合成塔中发生反应的热化学方程式。
（3）①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，原因之一是考虑到催化剂的催化活性，原因之二是。
②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
③“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：
2CH3OH+3O2=2CO2+4H2O。
通入a一端的电极是（填“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）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Na2CO3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
2NO2+Na2CO3==NaNO2++
（5）已知：
温度低于21.15℃时，NO2几乎全部转变为N2O4。
工业上可用N2O4与水反应来提高硝酸产率。
N2O4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N2O4和NO2的混合气体达到平衡时，c（NO2）=0.50mol/L、c（N2O4）=0.125mol/L。
则2NO2（g）
N2O4（g）的平衡常数K=。
若NO2起始浓度为2mol/L，相同条件下，NO2的最大转化率为。
三、优秀试题模拟与预测
【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＝2Na2FeO4↓+3NaCl+6NaNO3+5H2O
Na2FeO4＋2KOH＝K2FeO4＋2NaOH
主要的生产流程如下：
（1）写出反应①的离子方程式。
（2）流程图中“转化”是在某低温下进行的，说明此温度下Ksp（K2FeO4）Ksp（Na2FeO4）（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K2FeO4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K2FeO4生成率的影响。
图1图2
①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。
②若NaClO加入过量，氧化过程中会生成Fe（OH）3，写出该反应的离子方程式：
。
若Fe（NO3）3加入过量，在碱性介质中K2FeO4与Fe3+发生氧化还原反应生成K3FeO4，此反应的离子方程式：
。
（4）K2FeO4在水溶液中易水解：
4FeO42—+10H2O
4Fe（OH）3+8OH—+3O2↑。
在“提纯”K2FeO4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．H2OB．CH3COONa、异丙醇C．NH4Cl、异丙醇D．Fe（NO3）3、异丙醇
【预测】2
（2011常州市1月）（8分）无水AlCl3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A12O3和Fe2O3）和石油焦（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AlCl3。
⑴AlCl3是晶体。
⑵氯化炉中Al2O3、C12和C反应的化学方程式是。
⑶冷却器排出的尾气中含有大量CO和少量Cl2，需用Na2SO3溶液除去Cl2，写出此反应的离子方程式是。
⑷升华器中主要含有AlCl3和FeCl3，需加入少量Al，其作用是。
⑸为测定无水AlCl3产品的纯度，现称取16.25g精制后的无水AlCl3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AlCl3产品的纯度为。
【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：
⑴过滤③得到的滤渣成分是：
。
（填化学式）
⑵反应Ⅰ~Ⅴ中，共有个反应不属于氧化还原反应。
⑶溶液A中含有的溶质是。
（填化学式）
⑷写出反应Ⅰ的化学方程式：
。
⑸反应Ⅲ是是FeCO3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（SiO2·nH2O）、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：
Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ）。
（2）已知SiHCl3的沸点为33.0℃，提纯SiHCl3适宜的方法是▲ 。
（3）高温下进行的反应Ⅱ的化学方程式为：
▲ ；固体废弃物CaSiO3可用于▲ 。
（4）反应Ⅲ需在高温、隔绝氧气和无水条件下进行，其原因是▲。
（5）CH3OH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Fe2O3、SiO2、Al2O3、CaO、MgO等。
现以此废渣制备铁红（Fe2O3）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。
沉淀物
开始沉淀pH
沉淀完全pH
Al（OH）3
3.0
5.2
Fe（OH）3
1.5
2.8
Fe（OH）2
7.6
9.7
Mg（OH）2
8.0
12.4
（1）酸溶过程中Fe2O3与稀硫酸反应的化学方程式是。
（2）还原过程中加入FeS2是将溶液中的Fe3+还原为Fe2+，而本身被氧化为SO42-，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Al2O3，其原因是（用离子方程式表示）：
。
【预测】614-2．某地有软锰矿和闪锌矿两座矿山，它们的组成如下：
软锰矿：
MnO2含量≥65%，SiO2含量约20%，Al2O3含量约4%，其余为水分；闪锌矿：
ZnS含量≥80%，FeS、CuS、SiO2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。
MnCO3、ZnCO3
请回答下列问题：
（1）反应Ⅰ后过滤所得滤液中含有MnSO4、ZnSO4、CuSO4、Fe2（SO4）3、Al2（SO4）3等。
试写出反应Ⅰ中生成CuSO4的化学方程式______________________________。
（2）反应Ⅱ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Ⅴ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
c．氧化铜在加热过程中分解生成铜d．该条件下铜无法被氧气氧化
（3）通过途径II实现用粗制氧化铜制取胆矾，必须进行的实验操作步骤：
酸溶、加热通氧气、、、冷却结晶、、自然干燥。
（4）由粗制氧化铜通过两种途径制取胆矾，与途径I相比，途径II有明显的两个优点是：
、。
（5）途径II反应的化学方程式为：
。
【预测】8（10分）钛（Ti）被称为继铁、铝之后的第三金属，四川攀枝花和西昌地区的钒钛磁铁矿储量十分丰富。
如下图所示，将钛厂、氯碱厂和甲醇厂组成产业链可以大大提高资源利用率，减少环境污染。
请填写下列空白：
（1）电解食盐水时，总反应的离子方程式是__________________________________。
（2）写出钛铁矿经氯化法得到四氯化钛的化学方程式：
_________________________。
（3）已知:
①Mg（s）+Cl2（g）＝MgCl2（s）；△H=－641kJ/mol；②Ti（s）+2Cl2（g）＝TiCl4（s）；△H＝－770kJ/mol。
下列说法正确的是。
A．Mg的燃烧热为641kJ/mol
B．Ti的能量一定比TiCl4高
C．等质量的Mg（s）、Ti（s）与足量的氯气反应，前者放出的热量多
D．该冶炼Ti法对环境友好
（4）在上述产业链中，合成192t甲醇理论上需额外补充H2________t（不考虑生产过程中物质的任何损失）。
（5）以甲醇、空气、氢氧化钾溶液为原料，石墨为电极可构成燃料电池。
该电池中负极上的电极反应式是____________________。
【预测】9（10分）从含镍废催化剂中可回收镍，其流程如下：
某油脂化工厂的含镍催化剂主要含有Ni，还含有Al（31%）、Fe（1.3%）的单质及氧化物，其他不溶杂质（3.3%）。
部分阳离子以氢氧化物形式完全沉淀时的pH如下：
沉淀物
Al（OH）3
Fe（OH）3
Fe（OH）2
Ni（OH）2
pH
5.2
3.2
9.7
9.2
回答下列问题：
⑴“碱浸”的目的是除去_______________________________。
⑵“酸浸”时所加入的酸是_______________（填化学式）。
酸浸后，滤液②中可能含有的金属离子是_________________。
⑶“调pH为2～3”的目的是___________________________。
⑷产品晶体中有时会混有少量绿矾（FeSO4·7H2O），可能是由于生产过程中___________________________导致Fe2＋未被完全氧化造成的。
⑸NiSO4在强碱溶液中用NaClO氧化，可制得碱性镍镉电池电极材料——NiOOH。
该反应的离子方程式是_______________________________________。
【预测】10（10分）随着工业的迅速发展，产生的废水对水体的污染也日趋严重。
通过控制溶液的pH对工业废水中的金属离子进行分离是实际工作中经常使用的方法。
下表是常温下金属氢氧化物的Ksp（沉淀溶解平衡常数）和金属离子在某浓度下开始沉淀所需的pH（表中浓度为相应pH时溶液中有关金属离子产生沉淀的最小浓度；当溶液中金属离子浓度小于10-5mol·L-1时通常认为该离子沉淀完全）。
金属离子
Ksp
pH（10-1mol·L-l）
pH（10-5mol·L-l）
Fe3+
4.0×10-38
2.7
3.7
Cr3+
6.0×10-31
4.3
5.6
Cu2+
2.2×10-20
4.7
6.7
Ca2+
4.0×10-5
12.3
14.3
（1）某厂排出的废水中含有Cu2+和Fe3+，测得其浓度均小于0.1mol·L-l。
为除去其中的Fe3+，回收铜，需控制的pH范围是__________________________。
（2）为了处理含有Cr2O72-酸性溶液的工业废水，采用如下方法：
向废水中加人适量NaCl，以Fe为电极进行电解，经过一段时间，有Cr（OH）3和Fe（OH）3沉淀生成排出，从而使废水中铬含量低于排放标准。
①Cr2O72-转变为Cr3+的离子方程式为________________________。
②pH对废水中Cr2072-去除率的影响如右图。
你认为电解过程中溶液的pH取值在______范围内对降低废水中的铬含量最有利，请说明理由：
____________________________________________。
[注：
去除率（％）=[（c0-c）／co]×100％，
式中：
co—理前废水中Cr2O72-的浓度，c—处理后废水中Cr2O72-的浓度]
（3）沉淀转化在生产中也有重要应用。
例如，用Na2C03溶液可
以将锅炉水垢中的CaS04转化为较疏松而易清除的CaC03，该沉淀转化达到平衡时，其平衡常数
K＝（写数值）。
[已知Ksp（CaS04）=9.1x10-6，Ksp（CaC03）=2.8x10-9]
【预测】11（8分）在汽车上安装三效催化转化器，可使汽车尾气中的主要污染物（CO、NOx、碳氢化合物）进行相互反应，生成无毒物质，减少汽车尾气污染。
⑴已知：
N2（g）+O2（g）=2NO（g）△H=＋180.5kJ/mol2C（s）+O2（g）=2CO（g）△H=-221.0kJ/mol
C（s）+O2（g）=CO2（g）△H=-393.5kJ/mol尾气转化的反应之一：
2NO（g）+2CO（g）=N2（g）+2CO2（g）△H＝。
⑵某研究性学习小组在技术人员的指导下，按下列流程探究某种催化剂在不同空燃比（空气与燃油气的质量比）条件下对汽车尾气的催化效果。
①实验过程中除空燃比不同外，其他条件：
汽车尾气的流速、▲等必须相同。
②在一定条件下，测得尾气中的主要污染物的转化率与空燃比的关系如右图所示。
空燃比约为▲时，催化剂对汽车尾气的催化效果最好。
⑶CO分析仪以燃料电池为工作原理，其装置如图所示，该电池中电解质为氧化钇－氧化钠，其中O2-可以在固体介质NASICON中自由移动。
下列说法错误的是▲。
A．负极的电极反应式为：
CO+O2—―2e-＝CO2
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