高考化学工艺流程题精讲专练.doc

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化学工艺流程题精讲

高考真题

【2016年高考新课标Ⅲ卷】（14分）过氧化钙微溶于水，溶于酸，可作分析试剂、医用防腐剂、消毒剂。

以下是一种制备过氧化钙的实验方法。

回答下列问题：

（一）碳酸钙的制备

（1）步骤①加入氨水的目的是_______。

小火煮沸的作用是使沉淀颗粒长大，有利于____。

（2）右图是某学生的过滤操作示意图，其操作不规范的是______（填标号）。

a．漏斗末端颈尖未紧靠烧杯壁

b．玻璃棒用作引流

c．将滤纸湿润，使其紧贴漏斗壁

d．滤纸边缘高出漏斗

e．用玻璃棒在漏斗中轻轻搅动以加快过滤速度

（二）过氧化钙的制备

CaCO3滤液白色晶体

（3）步骤②的具体操作为逐滴加入稀盐酸，至溶液中尚存有少量固体，此时溶液呈____性（填“酸”、“碱”或“中”。

将溶液煮沸，趁热过滤。

将溶液煮沸的作用是___________。

（4）步骤③中反应的化学方程式为________，该反应需要在冰浴下进行，原因是_________。

（5）将过滤得到的白色结晶依次使用蒸馏水、乙醇洗涤，使用乙醇洗涤的目的是_______。

（6）制备过氧化钙的另一种方法是：

将石灰石煅烧后，直接加入双氧水反应，过滤后可得到过氧化钙产品。

该工艺方法的优点是______，产品的缺点是_______。

化学工艺流程题以化工生产、能源、材料、环境等方面的常见化学事物为背景，要求明确，设问层次清晰，以无机或有机化合物的组成、性质、变化等内容为载体，要求考生运用所学化学知识、原理和技能从化学视角看待、分析或解决生产、生活实际中的简单化学问题。

解答所需知识、方法都是化学的核心内容。

一、题设探究

1、呈现形式

资料卡：

物质的理化性质，如易潮解、易水解、易与某些物质反应等；

流程图：

生产工艺流程；

表格：

熔沸点、溶解度、Ksp等；

图像：

溶解度、反应速率等。

2、设问方式：

设问方式

考查内容

考查方式

将原料转化为产

品的生产原理

元素化合物性质、离子反应、氧化还原反应、热化学、水解、平衡移动、溶解度、电解

方程式书写、与原理文字叙述

除杂、分离和提纯产品

实验操作

仪器名称、实验方法选择、操作过程描述、滴定计算

提高产量和效率

化学反应平衡、溶解平衡

计算转化率、产率、纯度

节能减排，循环利用

元素化合物性质

选择尾气处理的药品、找出循环利用的物质

综合利用

原电池、电解池

电极方程式书写，转移电子计算、恢复电解质溶液

3、能力考查：

获取信息的能力、分析解决问题的能力、表达能力。

4、知识落点：

基本理论、元素化合物、实验。

因此，我们需要运用有关物质的性质和反应原理的基本知识，还要掌握一些分离提纯物质的基本实验技能，关键是还要具有分析生产工艺流程的方法和能力。

二、解题思路

1、解题步骤

第一，浏览全题，确定该流程的目的（即由何原料获得何产物,有何副产物），记住资料卡中给出的理化性质；

第二，粗读流程图，尽量弄懂流程图每部的目的,宏观把握整个流程，但不必将每一种物质都推出；

第三，精读试题，根据问题去精心研究某一步或某一种物质。

第四，要看清所问题，不能答非所问，并注意语言表达的科学性。

2、注意事项:

答题时，不要力求把生产流程图中的每个细节都弄清楚，只要把握住主要的考查方向，理清每个环节的目的和结果，再根据题中的具体设问，结合题中提取的信息和头脑中原有的知识和技能，进行针对性作答即可，切不可拘泥于流程图中的每个细节，把时间和精力过多用于流程分析，使解题误入歧途。

前一问回答不了，并不一定会影响回答后面的问题。

三、解题方法

1、工艺流程模板

题头：

介绍该工艺生产的原材料、目的、原理

NiSO4·6H2O是一种绿色易溶于水的晶体，广泛用于化学镀镍、生产电池等。

可由电镀废渣（除镍外，还含有Cu、Zn、Fe等杂质）为原料获得。

工艺流程如下：

题干：

用框图形式将操作或物质转化或分离提纯等主要生产工艺流程表示出来

题尾：

根据流程中涉及的化学知识设问

（1）往废渣中加H2SO4酸浸，要充分搅拌，其目的是                   。

（2）加Na2S的目的是除去铜、锌等杂质，请写出除去Cu2+的离子方程式            。

（3）加6%的H2O2时，温度不能过高，其目的是                        。

（4）除铁方法：

用H2O2充分氧化后，再用NaOH控制pH值2～4范围内生成氢氧化铁沉淀。

在上述方法中，氧化剂可用NaClO3代替，用NaClO3氧化Fe2+的离子方程式为                           。

（5）上述流程中滤液III的溶质的主要成分是：

                   。

（填化学式）

（6）操作I包括以下过程：

过滤，用H2SO4溶解，               、              、过滤、洗涤获得产品。

【小结】

2、原料的预处理

【问题与思考1】

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：

如何提高酸溶过程中镁元素的浸出率？

【问题与思考2】

以海绵铜（主要成分是Cu和少量CuO）为原料，采用硝酸铵氧化分解技术生产CuCl的工艺过程如下：

溶解步骤的温度应控制在60～70℃，原因是：

【小结】预处理的方法及目的

（1）粉碎或研磨：

增大固液（或固气或固固）接触面积，加快反应（溶解）速率，增大原料的转化率（或浸取率）。

（2）煅烧或灼烧：

不易转化的物质转为容易提取的物质；其他矿转化为氧化物；除去有机物；除去热不稳定的杂质

（3）酸浸：

溶解、去氧化物（膜）、调节pH促进水解（沉淀）

（4）碱溶：

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）

（5）控制温度：

操作

目的

加热

①加快反应速率或溶解速率；

②促进平衡向吸热方向移动；

③除去热不稳定的杂质，如NaHCO3、Ca（HCO3）2、KMnO4、I2、NH4Cl等物质；

④使沸点相对较低的原料气化或升华。

降温

①防止某物质在高温时会溶解（或分解）；

②使化学平衡向着题目要求的方向移动（放热方向）；

③使某个沸点较高的产物液化，使其与其他物质分离；

④降低晶体的溶解度，减少损失。

控温

方法：

用水浴或油浴控温

①防止某种物质温度过高时会分解或挥发；

②为了使某物质达到沸点挥发出来；

③使催化剂的活性达到最好；

④防止副反应的发生；

⑤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。

3、分离提纯的方法及目的

【问题与思考3】

如何除去CuCl2溶液中含有少量的FeCl2杂质？

生成氢氧化物沉淀的pH

Cu（OH）2

Fe（OH）2

Fe（OH）3

开始沉淀

4.2

6.5

1.5

沉淀完全

6.7

9.7

3.3

【问题与思考4】

以炼锌厂的烟道灰（主要成分为ZnO，另含少量Fe2O3、CuO、SiO2、MnO等）为原料可生产草酸锌晶体（ZnC2O4·2H2O）。

有关氢氧化物开始沉淀和沉淀完全的pH如下表：

1.“除铁”（部分Cu2+可能被除去）时加入ZnO控制反应液pH的范围为 。

2.“除锰”的离子方程式为。

3.“除铜”的离子方程式为。

【问题与思考5】

碳酸镁水合物是制备镁产品的中间体。

工业上从弱碱性卤水（主要成份为MgCl2）

中获取MgCO3·3H2O的方法如下：

在洗涤步骤中，表明产物洗涤干净的操作为。

【问题与思考6】

铵明矾是一种广泛应用于医药、食品、污水处理等多个行业的重要化工产品。

以高岭土（含SiO2、Al2O3、少量Fe2O3等）为原料制备硫酸铝晶体Al2（SO4）3·18H2O]和铵明矾NH4Al（SO4）2·12H2O]的工艺流程如下图所示。

“分离1”操作包含的实验步骤有、、、冰水洗涤、减压干燥。

冰水洗涤的目的是。

【跟踪练习】

用辉铜矿（主要成分为Cu2S，含少量Fe2O3、SiO2等杂质）制备难溶于水的碱式碳酸铜的流程如下：

（1）下列措施是为了加快浸取速率，其中无法达到目的的是（填字母）。

A.延长浸取时间 B.将辉铜矿粉碎

C.充分搅拌 D.适当增加硫酸浓度

（2）滤渣Ⅰ的主要成分是MnO2、S、SiO2，请写出“浸取”反应中生成S的离子方程式：

_________________________________________________________。

（3）“除铁”的方法是通过调节溶液pH，使Fe3+转化为Fe（OH）3。

则加入的试剂A可以是

　（填化学式）；“赶氨”时，最适宜的操作方法是　　　　。

（4）“沉锰”（除Mn2+）过程中有关反应的离子方程式为　　　　。

（5）滤液Ⅱ经蒸发结晶得到的盐主要是　（填化学式）。

【小结】①盐溶液的分离提纯方法：

结晶法结晶法有蒸发结晶和冷却结晶两种方法.

a、纯物质溶液得到晶体：

蒸发结晶（NaCl型：

溶解度随温度变化小的物质）

蒸发浓缩，冷却结晶（KNO3型：

溶解度随温度变化大的物质和含有结晶水的晶体）

b、混合溶液（分离A和B）：

要得到溶解度受温度变化小的溶质：

蒸发结晶，趁热过滤    

要得到溶解度受温度变化大的物质和含有结晶水的晶体：

 蒸发浓缩，冷却结晶，过滤 

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

4、高频问题及答题技巧（注重文字叙述的规范性）

（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—干燥。

（3）在写某一步骤是为了除杂时，应该注明“是为了除去××杂质”，只写“除杂”不给分。

（4）检验沉淀是否洗涤干净：

取最后一次洗涤液少许于试管中，逐滴滴加××试剂，振荡，若没有……现象，则沉淀洗涤干净。

（5）检验是否沉淀完全：

表达一：

静置，往上层清夜中继续滴加××试剂；或者表达二：

过滤，取滤液少许于试管中，滴加××试剂。

（6）“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，加入过量硫酸，边加硫酸边搅拌

（7）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

（8）过滤用到的三个玻璃仪器：

答：

普通漏斗、玻璃棒、烧杯

（9）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

（10）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

（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）趁热过滤的原因及操作：

答：

减少过滤时间、保持过滤温度，防止××杂质析出或防止降温过程中××析出而损耗；

（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蒸发皿、玻璃棒、烧杯、酒精灯、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。

（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）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。

（22）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

化学工艺流程题专练

1.（2016·湖北黄冈月考）金属钛的密度小，强度大，外观像钢，性质像铝，被誉为太空金属和未来钢铁。

以钛铁矿（主要成分为FeTiO3，同时含有少量的Fe2O3、FeO等）为原料制TiO2，再由TiO2制金属Ti的工艺流程如下：

（1）在溶液中加入铁屑发生的主要反应的离子方程式为　　　　　　　　　　　　　　　　　。

（2）晶体A为　　　　　　　　，浊液需要冷却的原因为　 　　　　　　　　。

（3）TiOSO4水解方程式为TiOSO4+2H2OH2TiO3↓+H2SO4，根据平衡移动原理可采用　　　　、　　　　等措施，以利于该反应顺利进行。

（4）TiO2可与焦炭、氯气在1000~1100K温度下反应，该反应氧化剂与还原剂的物质的量相等，则反应的化学方程式为　　　　　　　　　　　　　　　　　。

（5）工业上常用金属镁在1070K的高温和氩气氛围中还原TiCl4的方法制备Ti，需要在氩气氛围中进行的理由为　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。

2.（2016·江西十校联考）重铬酸钾是一种重要的氧化剂，工业上常用铬铁矿（主要成分为FeO·Cr2O3、SiO2、Al2O3）为原料生产。

实验室模拟工业法用铬铁矿制重铬酸钾（K2Cr2O7）的主要工艺如下：

试回答下列问题：

（1）以上工艺流程所涉及元素中属于过渡元素的有　　　　　　；铁在周期表中的位置是　　　　　　。

（2）操作Ⅱ的名称是　　　　。

（3）固体X的主要成分是　　　　，沉淀Y的主要成分是　　　　　　　　。

（4）流程中①酸化所用的酸和②钾盐Z最合适的是　　　　（填字母）。

A.盐酸和氯化钾　　　B.硫酸和氯化钾　　　

C.硫酸和硫酸钾　　D.次氯酸和次氯酸钾

酸化反应的离子方程式为　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。

（5）FeO·Cr2O3与氯酸钾、氢氧化钠高温反应的化学方程式为 　　　　　　　　　　　　。

3.（2016·山东淄博三模）ZnSe是一种光电性能优异的半导体材料，某研究小组用如下方法制备了ZnSe。

（1）SeO2溶于水生成H2SeO3，下列物质与水反应，跟此反应类型相同的是　　　　（填字母）。

a.NO2　　　b.SO2　　　c.CaO　　　d.Na2O2　　　e.F2

（2）硒酸（H2SeO4）的水溶液按下式发生一级和二级电离：

H2SeO4H++HSe；HSeH++Se，K2=1.0×1（298K）

①NaHSeO4溶液显　　　　（填“酸性”、“中性”、“碱性”）。

②向H2SeO4溶液中滴加少量氨水，该反应的离子方程式为　　　　　　　　　　。

③已知H2CO3的两级电离常数分别为K1=4.2×1，K2=5.6×10-11，则KHCO3和KHSeO4两溶液混合后反应的离子方程式为　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。

（3）肼（N2H4）与Se反应的氧化产物是N2。

氧化剂与还原剂的物质的量之比为　　　　。

（4）电化学降解法可用于治理水中硝酸盐的污染，所得产物可直接排入大气。

其原理如右图所示，其中B为电源的　　　　极，乙池中电极反应式为　　　　　　　　　　　　　　　　，为使反应持续进行，须适时向甲池中添加　　　　。

4.（2016·河南商丘期末）三草酸合铁酸钾晶体易溶于水，难溶于乙醇，可用作某些化学反应的催化剂，化学式为K3[Fe（C2O4）3]·3H2O。

实验室以铁屑为原料制备三草酸合铁酸钾晶体的相关反应过程如下图所示。

请回答下列问题：

（1）制备过程中加入H2O2的目的是　　　　　　，得到K3[Fe（C2O4）3]溶液后，需要加入乙醇，其目的是　　　　　　　　　　　　　　　　。

（2）晶体中所含的结晶水可通过重量分析法测定，主要步骤有：

①称量，②置于烘箱中脱结晶水，③冷却，④称量，⑤重复脱水、冷却、称量至恒重，⑥计算。

步骤5的目的是　　　　　　　　。

（3）C2O42-可被高锰酸钾溶液氧化放出CO2，测定产物中K3[Fe（C2O4）3]·3H2O含量时，可用酸性高锰酸钾标准溶液进行滴定。

①写出滴定过程中发生反应的离子方程式：

　　　　　　　　　　　　　　。

②取10.0g产物配成100mL溶液，从中取出20mL于锥形瓶中，用0.1mol·L-1酸性高锰酸钾溶液进行滴定，达到滴定终点时消耗酸性高锰酸钾溶液24mL。

则产物中K3[Fe（C2O4）3]·3H2O的质量分数为　　　　（K3[Fe（C2O4）3]·3H2O的相对分子质量为491）。

5.（2016·山东名校一模）硫铁矿烧渣是一种重要的化工生产中间产物，主要成分是Fe3O4、Fe2O3、FeO和二氧化硅等。

下面是以硫铁矿烧渣制备高效净水剂聚合硫酸铁的流程图。

（1）实验室实现“操作Ⅰ”所用的玻璃仪器有　　　　、　　　　和烧杯。

（2）检验“酸溶”后的溶液中含有Fe2+的试剂是　　　　，现象是　　　　　　。

（3）“操作Ⅲ”系列操作名称依次为　　　　、　　　　、过滤和洗涤。

洗涤的方法是　 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。

（4）加入适量H2O2的目的是氧化Fe2+，写出H2O2氧化Fe2+为Fe3+的离子方程式：

　。

6.（2016·湖北重点中学联考）过氧化钙（CaO2）是一种白色粉末，微溶于水。

加热至350℃左右开始分解，与水或酸能反应生成H2O2。

应用于处理含重金属离子的废水，治理赤潮。

其制备过程如下：

请回答下列问题：

（1）CaO2的电子式：

　　　　　　。

（2）制取CaO2·8H2O的原理（用化学方程式表示）：

　　　　　　　　　　　　　　　　　，其中H2O2体现　　　　性质。

（3）沉淀过程中加氨水的作用是　。

（4）沉淀反应需用冰水浴控制温度，原因是　　　　　　　　　　（写出两种）。

（5）CaO2受热分解的化学方程式为　　　　　　　　　　　　　　。

（6）CaO2质量百分含量的测定：

称取0.8000g样品用硫酸溶解，再用0.1000mol·L-1KMnO4溶液滴定，消耗40.00mLKMnO4溶液，则CaO2的含量为　　　　　　　　。

（7）CaO2可以使废水中的Mn2+变成MnO2沉淀而除去，用离子方程式表达其原理：

　。

7.（2016·广州模拟）软锰矿的主要成分为MnO2，还含有Fe2O3、MgO、Al2O3、CaO等杂质，工业上用软锰矿制取MnSO4·H2O的流程如下：

已知：

Fe3+、Al3+、Mn2+和Mg2+以氢氧化物形式完全沉淀时，溶液的pH分别为3.2、5.2、10.4、12.4；温度高于27℃时，MnSO4的溶解度随温度的升高而逐渐降低。

（1）“浸出”过程中MnO2转化为Mn2+的离子方程式为　　　　　　　　　　　　。

（2）“浸出”过程中Fe2O3转化为F和Fe2+，相关反应的离子方程式为　　　　　　　　　　　　　。

（3）“滤渣1”的主要成分是　　　　　　，“调pH至56”所加的试剂是　　　　（填“石灰水”或“稀硫酸”）。

（4）根据下表数据，选择“第2步除杂”所加的物质A（由一种阳离子和一种阴离子组成），物质A的化学式为　　　　　　　　。

　　　　　阴离子

Ksp

阳离子

C

F-

OH-

Ca2+

5.0×1

1.5×1

4.7×10-6

Mg2+

3.8×10-6

7.4×1

5.6×1

Mn2+

2.2×1

5.3×1

2.1×1

Zn2+

1.2×1

3.0×1

6.9×1

（5）采用“趁热过滤”操作的原因是　。

8.（2016·合肥模拟）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：

回答下列问题：

（1）从黄铜矿冶炼粗铜的传统工艺是将精选后的富铜矿砂与空气在高温下煅烧，使其转变为铜。

这种方法的缺点是　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。

（2）过滤③得到的滤渣成分是　　　　（填化学式）。

（3）反应Ⅰ~Ⅴ中，共有　　　　个反应不属于氧化还原反应。

（4）溶液A中含有的溶质是　　　　　　（填化学式）。

（5）写出反应Ⅰ的化学方程式：

　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。

（6）①反应Ⅲ是FeCO3在