高考化学工艺与流程名师总结汇编.docx
《高考化学工艺与流程名师总结汇编.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《高考化学工艺与流程名师总结汇编.docx（21页珍藏版）》请在冰点文库上搜索。
高考化学工艺与流程名师总结汇编
高考化学工艺与流程
讲解1：
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
【例题】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：
原料：
矿石（固体）
预处理：
酸溶解（表述：
“浸出”）
除杂：
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Mg2+全部沉淀
讲解2：
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。
分析流程图需要掌握的技巧是：
1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；
2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；
3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。
讲解3：
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
一、工业生产流程主线与核心
二、熟悉工业流程常见的操作与名词
原料的预处理
①溶解通常用酸溶。
如用硫酸、盐酸、浓硫酸等
②灼烧如从海带中提取碘
③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
④研磨适用于有机物的提取如苹果中维生素C的测定等。
控制反应条件的方法
①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
物质
开始沉淀
沉淀完全
Fe（OH）3
2.7
3.7
Fe（OH）2
7.6
9.6
Mn（OH）2
8.3
9.8
问题：
若要除去Mn2＋溶液中含有的Fe2＋，应该怎样做？
调节pH所需的物质一般应满足两点：
①、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
②蒸发、反应时的气体氛围
③加热的目的加快反应速率或促进平衡向某个方向移动
④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
⑤趁热过滤防止某物质降温时会析出
⑥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
三、物质的分离和提纯的方法
①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）
②过滤——固、液分离
③蒸馏——液、液分离
④分液——互不相溶的液体间的分离
⑤萃取——用一种溶剂将溶质从另一种溶剂中提取出来。
⑥升华——将可直接气化的固体分离出来。
⑦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
四、高频问题：
1、（09广东）“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、（11广一模）如何提高吸收液和SO2反应速率：
答：
适当提高温度、增大吸收液或NaClO3的浓度、增大SO2与吸收液的接触面积或搅拌
3、从溶液中得到晶体：
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；漏斗中液面高于滤纸边缘
6、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MgCl2·6H2O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MgCl2·6H2O受热产生的水汽
9、直接加热MgCl2·6H2O易得到Mg（OH）Cl的方程式；加热LnCl3·6H2O生成LnOCl的方程式
10、CuCl2中混有Fe3+加何种试剂调pH值：
答：
CuO、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+（2.1~3.2）沉淀，pH值范围是：
答：
3.2~4.7。
原因：
调节溶液的pH值至3.2~4.7，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：
答：
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100℃
15、减压蒸发（小心烘干）：
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、、烧杯、酒精灯等
答：
蒸发皿、玻璃棒。
还有取蒸发皿用坩埚钳
18、不用其它试剂，检查NH4Cl产品是否纯净的方法及操作是：
答：
加热法；取少量氯化铵产品于试管底部，加热，若试管底部无残留物，表明氯化铵产品纯净
19、检验NH4＋的方法是：
答：
取××少许，加入NaOH溶液后加热，生成的气体能使润湿的红色石蕊试纸变蓝。
（注意方法与操作的差别）
20、过滤的沉淀欲称重之前的操作：
答：
过滤，洗涤，干燥，（在干燥器中）冷却，称重
21、“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”：
答：
稀释溶液，防止降温过程中××析出，提高产品的纯度
22、苯甲酸的重结晶中粗苯甲酸全部溶解后，再加入少量蒸馏水的目的：
答：
为了减少趁热过滤过程中损失苯甲酸，一般再加入少量蒸馏水
23、加NaCl固体减低了过碳酸钠的溶解度，原因：
答：
Na+浓度显著增加抑止了过碳酸钠的溶解
24、检验Fe（OH）3是否沉淀完全的试验操作是：
答：
取少量上层清液或过滤后的滤液，滴加几滴KSCN溶液，若不出现血红色，则表明Fe（OH）3沉淀完全。
/
25、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+）
（或加NaOH，根据情况而定）
总结1：
化工生产主要解决六方面问题：
4解决将原料转化为产品的生产原理；
5除去所有杂质并分离提纯产品；
6提高产量与产率；
7减少污染，考虑“绿色化学”生产；
8原料的来源既要考虑丰富，还要考虑成本问题；
9生产设备简单，生产工艺简便可行等工艺生产问题
总结2：
常见化学术语
总结3：
工业流程题中常用的关键词
原材料：
矿样（明矾石、孔雀石、蛇纹石、大理石、锂辉石、黄铜矿、锰矿、高岭土，烧渣），合金（含铁废铜），药片（补血剂），海水（污水）
灼烧（煅烧）：
原料的预处理，不易转化的物质转化为容易提取的物质：
如海带中提取碘
酸：
溶解、去氧化物（膜）、调节PH促进水解（沉淀）
碱：
去油污，去铝片氧化膜，溶解铝、二氧化硅，调节PH促进水解（沉淀）
氧化剂：
氧化某物质，转化为易于被除去（沉淀）的离子
氧化物：
调节PH促进水解（沉淀）
控制PH值：
促进某离子水解，使其沉淀，利于过滤分离
煮沸：
促进水解，聚沉后利于过滤分离；除去溶解在溶液中的气体，如氧气
趁热过滤：
减少结晶损失；提高纯度
一、分析方法：
（首尾分析法）
流程图的呈现特点：
主要有以物质名称、操作名称和设备名称三种形式。
对工艺流程试题,首先对比分析生产流程示意图中的原材料与产品,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.
例1：
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（OH）nCl6-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：
Al2O3（25%～34%）、SiO2（40%～50%）、Fe2O3（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：
根据流程图回答下列问题：
⑴“煅烧”的目的是_______________________________________________。
⑵配制质量分数15％的盐酸需要200mL30％的浓盐酸（密度约为1.15g·cm－3）和_______g蒸馏水，配制用到的仪器有烧杯、玻璃棒、______________。
⑶“溶解”过程中发生反应的离子方程式为_____________________________________。
⑷加少量铝粉的主要作用是_____________________________________。
⑸“调节溶液pH在4.2～4.5”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90～100℃，控制温度的实验方法是__________。
例2：
（07上海）．将磷肥生产中形成的副产物石膏（CaSO4·2H2O）转化为硫酸钾肥料和氯化钙水合物储热材料，无论从经济效益、资源综合利用还是从环境保护角度看都具有重要意义。
以下是石膏转化为硫酸钾和氯化钙的工艺流程示意图。
（1）本工艺中所用的原料除CaSO4·2H2O、KCl外，还需要等原料
（2）写出石膏悬浊液中加入碳酸铵溶液后发生反应的离子方程式：
（3）过滤Ⅰ操作所得固体中，除CaCO3外还含有（填化学式）等物质，该固体可用作生产水泥的原料。
（4）过滤Ⅰ操作所得滤液是（NH4）2SO4溶液。
检验滤液中含有CO32－的方法是：
。
（5）已知不同温度下K2SO4在100g水中达到饱和时溶解的量如下表：
温度（℃）
0
20
60
K2SO4溶解的量（g）
7.4
11.1
18.2
60℃时K2SO4的饱和溶液591g冷却到0℃，可析出K2SO4晶体g
（6）氯化钙结晶水合物（CaCl2·6H2O）是目前常用的无机储热材料，选择的依据是
a熔点较低（29℃熔化）b能导电c能制冷d无毒
（7）上述工艺流程中体现绿色化学理念的是：
。
二、化工生产的主要操作：
过滤、结晶、重结晶、洗涤、干燥、灼烧、分液、重复操作2-3次等。
其中结晶应注意：
（1）当溶液是单一溶质时
①所得晶体不带结晶水（如NaCl、KNO3）：
蒸发、结晶
②所得晶体带结晶水（如CuSO4.5H2O、摩尔盐即硫酸亚铁铵[（NH4）2SO4·FeSO4·6H2O]）：
蒸发浓缩（至有晶膜出现），冷却结晶，过滤
（2）当溶液中有两种或以上溶质时
要得到溶解度受温度影响小的溶质：
浓缩（结晶），趁热过滤
要得到溶解度受温度影响大的：
蒸发浓缩，冷却结晶，过滤
绿色化学理念：
（1）环境污染问题；
（2）原子的经济性；（3）节约能源（包括使用催化剂）；
（4）原料应是可再生的（或者可循环使用）；（5）工艺的安全性
例3：
胆矾是一种常见的化合物，工业上它也是一种制取其它含铜化合物的原料。
现有废铜（主要杂质为Fe）来制备胆矾。
有人设计了如下流程：
pH值控制可参考下列数据
物质
开始沉淀时的pH值
完全沉淀时的pH值
氢氧化铁
2.7
3.7
氢氧化亚铁
7.6
9.6
氢氧化铜
5.2
6.4
请根据上述流程回答下列问题：
（1）A物质可选用_____（填字母）。
a．稀H2SO4b．浓H2SO4/∆c．浓FeCl3溶液d．浓HNO3
（2）I中加H2O2的目的_____________________________________________。
（3）II中加Cu2（OH）2CO3的目的是___________________________________________；
其优点是____________________________________________________________。
（4）III加热煮沸时发生的化学反应的离子方程式为________________________。
（5）V中加H2SO4调节pH=1是为了____________________________________________。
（6）V到VI的操作是
（7）某工程师认为上述流程中所加的A物质并不理想，需作改进，其理由是__________。
如何改进___________________。
例4：
重铬酸钠（Na2Cr2O7·2H2O）俗称红矾钠，在工业方面有广泛用途。
我国目前主要是以铬铁矿（主要成份为FeO·Cr2O3，还含有Al2O3、MgO、SiO2等杂质）为主要原料进行生产，其主要工艺流程如下：
①中涉及的主要反应有：
主反应：
4FeO·Cr2O3＋8Na2CO3＋7O2
8Na2CrO4＋2Fe2O3＋8CO2
副反应：
SiO2＋Na2CO3
Na2SiO3＋CO2↑、Al2O3＋Na2CO3
2NaAlO2＋CO2↑
部分阳离子以氢氧化物形式完全沉淀时溶液的pH：
沉淀物
Al（OH）3
Fe（OH）3
Mg（OH）2
Cr（OH）3
完全沉淀时溶液pH
4。
7
3。
7
11。
2
5。
6
试回答下列问题：
⑴“①”中反应是在回转窑中进行，反应时需不断搅拌，其作用是。
两个副反应均为吸热反应，但在高温下均能自发进行，其原因是。
⑵“③”中调节pH至4.7，目的是。
⑶“⑤”中加硫酸酸化的目的是使CrO42－转化为Cr2O72－，请写出该平衡转化的离子方程式：
。
⑷“⑦”中采用冷却结晶的方法析出红矾钠，依据是。
例5：
明矾石是制取钾肥和氢氧化铝的重要原料，明矾石的组成和明矾相似，此外还含有氧化铝和少量氧化铁杂质。
具体实验步骤如下图所示：
根据上述图示，完成下列填空：
（1）明矾石焙烧后用稀氨水浸出。
配制500mL稀氨水（每升含有39。
20g氨）需要取浓氨水（每升含有251.28g氨）__________mL，用规格为_______mL量筒量取。
（2）氨水浸出后得到固体混合体系，过滤，滤液中除K＋、SO42－外，还有大量的NH4＋。
检验NH4＋的方法是____________。
（3）写出沉淀物中所有物质的化学式________________________________________。
（4）滤液I的成分是水和______________。
（5）为测定混合肥料K2SO4、（NH4）2SO4中钾的含量，请完善下列步骤：
①称取钾氮肥试样并溶于水，加入足量______溶液，产生白色沉淀。
②___________、__________、_________（依次填写实验操作名称）。
③冷却、称重。
（6）若试样为mg，沉淀的物质的量为nmol，则试样中K2SO4的物质的量为：
______mol（用含有m、n的代数式表示）。
例6：
二氧化锰是制造锌锰干电池的基本材料。
工业上以软锰矿为原料，利用硫酸亚铁制备高纯二氧化锰的流程如下：
某软锰矿的主要成分为MnO2，还含有Si（16。
27%）、Fe（5。
86%）、Al（3。
42%）、Zn（2。
68%）和Cu（0。
86%）等元素的化合物。
部分阳离子以氢氧化物或硫化物的形式完全沉淀时溶液的pH见下表，回答下列问题：
沉淀物
Al（OH）3
Fe（OH）3
Fe（OH）2
Mn（OH）2
Cu（OH）2
Zn（OH）2
CuS
ZnS
MnS
FeS
pH
5.2
3.2
9.7
10.4
6.7
8.。
0
≥–0.42
≥2.5
≥7
≥7
（1）FeSO4在酸性条件下将MnO2还原为MnSO4，酸浸时发生的主要反应的化学方程式为 。
（2）滤渣A的主要成分是 。
（3）加入MnS的目的是除去 杂质。
（4）碱性锌锰电池中，MnO2参与的电极反应方程式为 。
（5）从废旧碱性锌锰电池中可以回收利用的物质有 （写两种）。
（2）东西全
合计50100%
调研课题：
例7：
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。
（六）DIY手工艺品的“创作交流性”
①KMnO4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.苯酚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
所需气体发生装置是_____________（选填代号）。
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。
例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Al203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Al203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并在分析之中。
参考答案：
（1）改变高岭土的结构，使其能溶于酸。
（2）230；量筒。
（3）Al203+6H+==2Al3++3H2O Fe2O3+6H+==2Fe3++3H2O
（4）除去溶液中的铁离子； （5）pH计（或精密pH试纸）；水浴加热
[点评]首尾分析法是一种解工艺流程题的常见方法，这种方法的特点：
简单、直观，很容易抓住解题的关键，用起来方便有效。
使用这一方法解题，关键在于认真对比分析原材料与产品的组成，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，也就可解答了。
例2：
答案：
（1）CaCO3 NH3 H2O；
（2）CaSO4＋CO32－→CaCO3↓＋SO42－；（3）CaSO4
（4）滤液中滴加盐酸产生气泡；（5）54g；（6）a d
（7）碳酸钙用于制水泥原料、硫酸钙和氯化钾转化为硫酸钾和氯化钙、氨在工艺中循环使用等（原子利用率高，没有有害物质排放到环境中）
解析：
此题是一道以工业生产为背景的实验题，考查了实验基本操作、离子检验、溶解度计算等。
从生产流程图可以看出，所需原料除CaSO4・2H2O、KCl外，还需要氨气、石灰石和水。
硫酸钙是微溶的，碳酸钙是难溶的，因此石膏悬浊液中加入碳酸铵溶液后生成了碳酸钙和硫酸铵，生成的碳酸钙中混有石膏。
碳酸根的检验可用酸化的方法，若产生气泡说明虑液中含有碳酸根。
硫酸钾饱和溶液在结晶过程中溶剂的量不不变，查表可知不同温度下的溶解度，先求出591饱和液中含有的水是500g，在0℃可溶解硫酸钾37g，所以析出晶体54g。
作为储热材料，要求能在室温左右的温度下工作，且对人体无害，故选ad；绿色化学要求整个生产过程中不排放污染物，原子利用率高，因此生产流程中碳酸钙用于制水泥原料、硫酸钙和氯化钾转化为硫酸钾和氯化钙、氨在工艺中循环使用
例3：
答案：
.
（1）b；
（2）将亚铁离子氧化为铁离子；
（3）中和过量的硫酸，调节溶液的pH，使Fe3+水解完全而沉淀；不引入新的杂质；
（4）Fe3++3H2O=Fe（OH）3↓+3H+；（条件：
加热）
（5）抑制Cu2+的水解
（6）蒸发浓缩，冷却结晶，过滤
（7）产生污染环境的二氧化硫，硫酸利用率低；加热，并在稀硫酸中通入氧气。
（其它合理答案，酌情给分）
例4：
【解析】以红矾钠的工业制备为背景考察化学原理部分的知识，过程中考察了条件的控制、化学反应方向的判断、溶度积常数的表达式和控制pH的应用。
搅拌的目的是增大反应物的接触机会，从而加快反应速率。
由于这两个副反应是在高温下才自发进行，所以必然是一个△S>0的反应。
③溶液中存在的主要阴离子有CrO42－、AlO2—、SiO32—，pH调至4.7，是为了除去其中的AlO2—、SiO32—。
硫酸钠的溶解度随温度的升高，先增大后减小，这一点较特殊，设问较困难。
若给出其溶解度曲线，则可以帮助理解最后两步工艺。
【答案】⑴使反应物接触更充分，加快反应速率△S＞0⑵除去溶液中的AlO2—、SiO32—
⑶2CrO42－＋2H+
Cr2O72－＋H2O⑷红矾钠的溶解度随温度的降低而减小
【小结】学生审题不清（采用冷却结晶的方法析出红矾钠，要回答的是依据而不是原因、试题要求写出CrO42－转化为Cr2O72－的平衡转化离子方程式，但很多学生不用可逆符号而用等号），概念混淆（不断搅拌、增大反应物的接触面积能提高反应速率，能不能使
升级会员 