专题10 第28题 化学工业流程知识讲解解析版高考化学最后冲刺逐题过关Word格式.docx
《专题10 第28题 化学工业流程知识讲解解析版高考化学最后冲刺逐题过关Word格式.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《专题10 第28题 化学工业流程知识讲解解析版高考化学最后冲刺逐题过关Word格式.docx（32页珍藏版）》请在冰点文库上搜索。
蒸发浓缩
蒸发除去部分溶剂，提高溶液的浓度
水洗
用水洗去可溶性杂质，类似的还有酸洗、醇洗等
酸作用
溶解、去氧化物（膜）、抑制某些金属离子的水解、除去杂质离子等
碱作用
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）
2.常见的操作与思考角度
常见的操作
思考角度
加过量试剂
使反应完全进行（或增大转化率、产率）等
加氧化剂
氧化某物质，生成目标产物或除去某些离子
判断能否加其他物质
要考虑是否引入杂质（或影响产物的纯度）等
分离、提纯
过滤、蒸发、萃取、分液、蒸馏等常规操作
从溶液中得到晶体的方法：
蒸发浓缩―→冷却结晶―→过滤―→（洗涤、干燥）
提高原子利用率
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）
在空气中或在其他气体中进行的反应或操作
要考虑O2、H2O、CO2或其他气体是否参与反应；
或能否达到隔绝空气、防氧化、防水解、防潮解等目的
判断沉淀是否洗涤干净
取最后一次洗涤滤液少量，检验其中是否还有某种离子存在
控制溶液的pH
①调节溶液的酸碱性，使金属离子形成氢氧化物沉淀析出（或抑制水解）
②“酸作用”还可除去氧化物（膜）
③“碱作用”还可除去油污，除去铝片氧化膜，溶解铝、二氧化硅等
④特定的氧化还原反应需要的酸性条件（或碱性条件）
控制温度
（常用水浴、冰浴或油浴）
①防止副反应的发生
②使化学平衡移动；
控制化学反应的方向
③控制固体的溶解与结晶
④控制反应速率；
使催化剂达到最大活性
⑤升温：
促进溶液中的气体逸出，使某物质达到沸点挥发
⑥加热煮沸：
促进水解，聚沉后利于过滤分离
⑦趁热过滤：
减少因降温而析出的溶质的量
⑧降温：
防止物质高温分解或挥发；
降温（或减压）可以减少能源成本，降低对设备的要求
洗涤晶体
①水洗：
通常是为了除去晶体表面水溶性的杂质
②冰水洗涤：
能洗去晶体表面的杂质离子，且防止晶体在洗涤过程中的溶解损耗
③用特定有机试剂清洗晶体：
洗去晶体表面的杂质，降低晶体的溶解度、有利于析出，减少损耗等
④洗涤沉淀方法：
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
3.循环物质的确定
4.副产品的判断
5.滤渣、滤液成分的确定
要考虑样品中原料和杂质的成分在每一步骤中与每一种试剂反应的情况：
（1）反应过程中哪些物质（离子）消失了？
（2）所加试剂是否过量或离子间发生化学反应，又产生了哪些新离子？
要考虑这些离子间是否会发生反应？
6.物质分离、提纯的六种物理方法和八种化学方法
知识点3．陌生氧化还原反应方程式书写的具体步骤
1.常见氧化剂及其还原产物
氧化剂
Cl2（X2）
O2
Fe3＋
酸性KMnO4
MnO2
酸性K2Cr2O7
HClO
还原产物
Cl－（X－）
H2O/O2－/OH－
Fe2＋
Mn2＋
Cr3＋
Cl－
ClO
浓H2SO4
HNO3
H2O2（H＋）
PbO2
FeO（H＋）
NaBiO3
SO2
NO2（浓）、NO（稀）
H2O
Pb2＋
Bi3＋
2.常见还原剂及其氧化产物
还原剂
金属单质
H2S/S2－
SO2/SO
HI/I－
NH3
N2H4
CO
氧化产物
金属离子
S、SO2
SO3、SO
N2、NO
N2
CO2
知识点4 答案文字叙述的规范性
设问角度
规范答题
固体原料进行“粉碎”的目的
减小颗粒直径，增大浸取时的反应速率，提高浸取率
如何用pH试纸测定溶液pH？
将一小块pH试纸放在洁净干燥的表面皿上，用洁净的玻璃棒蘸取少量待测液点在pH试纸的中部，待试纸变色后再与标准比色卡对照读数
滴定管需用NaOH标准溶液润洗，如何操作？
滴定管用蒸馏水洗涤干净后，加入少量NaOH标准液，将滴定管横放，轻轻转动，均匀润洗滴定管内壁后，再将润洗液从下端尖嘴处放出，重复操作2～3次
在萃取、分液过程中，如何操作？
实验在分液漏斗中进行。
下层液体从下口放出，上层液体从上口倒出
如何洗涤沉淀？
向过滤器中加入蒸馏水至浸没滤渣，待水自然流下后，重复以上操作2～3次
检验沉淀是否洗涤干净？
取最后一次洗涤滤出液少许，滴加硝酸酸化的AgNO3溶液（检验氯离子）或者盐酸酸化的BaCl2溶液（检验硫酸根离子），若无沉淀产生，则证明已洗涤干净；
反之，则未洗涤干净
从溶液中得到晶体的操作有哪些？
蒸发浓缩―→冷却结晶―→过滤―→洗涤―→干燥
四、高考回顾
1．（2018年全国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：
①pH=4.1时，Ⅰ中为__________溶液（写化学式）。
②工艺中加入Na2CO3固体、并再次充入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50.00mL葡萄酒样品，用0.01000mol·
L−1的碘标准液滴定至终点，消耗10.00mL。
滴定反应的离子方程式为_____________，该样品中Na2S2O5的残留量为____________g·
L−1（以SO2计）。
【答案】2NaHSO3＝Na2S2O5+H2ONaHSO3得到NaHSO3过饱和溶液2H2O－4e－＝4H＋+O2↑aS2O52－+2I2+3H2O＝2SO42－+4I－+6H＋0.128
【解析】
（1）亚硫酸氢钠过饱和溶液脱水生成焦亚硫酸钠，根据原子守恒可知反应的方程式为2NaHSO3＝Na2S2O5+H2O；
（2）①碳酸钠饱和溶液吸收SO2后的溶液显酸性，说明生成物是酸式盐，即Ⅰ中为NaHSO3；
②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；
（3）阳极发生失去电子的氧化反应，阳极区是稀硫酸，氢氧根放电，则电极反应式为2H2O－4e－＝4H＋+O2↑。
阳极区氢离子增大，通过阳离子交换膜进入a室与亚硫酸钠结合生成亚硫酸氢钠。
阴极是氢离子放电，氢氧根浓度增大，与亚硫酸氢钠反应生成亚硫酸钠，所以电解后a室中亚硫酸氢钠的浓度增大。
（4）单质碘具有氧化性，能把焦亚硫酸钠氧化为硫酸钠，反应的方程式为S2O52－+2I2+3H2O＝2SO42－+4I－+6H＋；
消耗碘的物质的量是0.0001mol，所以焦亚硫酸钠的残留量（以SO2计）是
。
点睛：
本题以焦亚硫酸钠的制备、应用为载体考查学生对流程的分析、电解原理的应用以及定量分析等，题目难度中等。
难点是电解池的分析与判断，注意结合电解原理、交换膜的作用、离子的移动方向分析电极反应、亚硫酸氢钠浓度的变化。
易错点是最后一问，注意计算残留量时应该以二氧化硫计，而不是焦亚硫酸钠。
2．（2018年全国2卷）我国是世界上最早制得和使用金属锌的国家，一种以闪锌矿（ZnS，含有SiO2和少量FeS、CdS、PbS杂质）为原料制备金属锌的流程如图所示：
相关金属离子[c0（Mn+）=0.1mol·
L-1]形成氢氧化物沉淀的pH范围如下：
Fe3+
Fe2+
Zn2+
Cd2+
开始沉淀的pH
1.5
6.3
6.2
7.4
沉淀完全的pH
2.8
8.3
8.2
9.4
（1）焙烧过程中主要反应的化学方程式为_______________________。
（2）滤渣1的主要成分除SiO2外还有___________；
氧化除杂工序中ZnO的作用是____________，若不通入氧气，其后果是________________。
（3）溶液中的Cd2+可用锌粉除去，还原除杂工序中反应的离子方程式为_________________。
（4）电解硫酸锌溶液制备单质锌时，阴极的电极反应式为______________；
沉积锌后的电解液可返回_______工序继续使用。
【答案】ZnS+3/2O2
ZnO+SO2PbSO4调节溶液的pH无法除去杂质Fe2+Zn+Cd2+
Zn2++CdZn2++2e－
Zn溶浸
（1）由于闪锌矿的主要成分是ZnS，因此焙烧过程中主要反应的化学方程式为2ZnS+3O2
2ZnO+2SO2。
（2）由于硫酸铅不溶于水，因此滤渣1的主要成分除SiO2外还有PbSO4；
要测定铁离子，需要调节溶液的pH，又因为不能引入新杂质，所以需要利用氧化锌调节pH，即氧化除杂工序中ZnO的作用是调节溶液的pH。
根据表中数据可知沉淀亚铁离子的pH较大，所以若不通入氧气，其后果是无法除去杂质Fe2+。
（3）溶液中的Cd2+可用锌粉除去，反应的离子方程式为Zn+Cd2+＝Zn2++Cd。
（4）电解硫酸锌溶液制备单质锌时，阴极发生得到电子的还原反应，因此阴极是锌离子放电，则阴极的电极反应式为Zn2++2e－＝Zn；
阳极是氢氧根放电，破坏水的电离平衡，产生氢离子，所以电解后还有硫酸产生，因此沉积锌后的电解液可返回溶浸工序继续使用。
无机工业流程题能够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。
解决本类题目的关键是分析流程中的每一步骤，可从以下几个方面了解流程：
①反应物是什么；
②发生了什么反应；
③该反应造成了什么后果，对制造产品有什么作用。
即抓住一个关键点：
一切反应或操作都是为获得产品而服务的。
另外本题中呈现的内容展示了中华优秀科技成果对人类发展和社会进步的贡献，可以引导学生自觉传承我国科学文化，弘扬科学精神。
3．（2018年全国3卷）KIO3是一种重要的无机化合物，可作为食盐中的补碘剂。
（1）KIO3的化学名称是_____。
（2）利用“KClO3氧化法”制备KIO3工艺流程如下图所示：
酸化反应”所得产物有KH（IO3）2、Cl2和KCI．“逐Cl2”采用的方法是_____。
“滤液”中的溶质主要是
_____。
“调pH”中发生反应的化学方程式为_____。
（3）KIO3也可采用“电解法”制备，装置如图所示。
①写出电解时阴极的电极反应式_____。
②电解过程中通过阳离子交换膜的离子主要为_____，其迁移方向是_____。
③与“电解法”相比，“KClO3氧化法”的主要不足之处有_____（写出一点）。
【答案】碘酸钾加热KClKH（IO3）2+KOH═2KIO3+H2O2H2O+2e﹣═2OH﹣+H2↑K+a到b产生Cl2易污染环境
（1）根据氯酸钾（KClO3）可以推测KIO3为碘酸钾。
（2）将溶解在溶液中的气体排出的一般方法是将溶液加热，原因是气体的溶解度是随温度上升而下减小。
第一步反应得到的产品中氯气在“逐Cl2”时除去，根据图示，碘酸钾在最后得到，所以过滤时KH（IO3）2应该在滤渣中，所以滤液中主要为KCl。
“调pH”的主要目的是将KH（IO3）2转化为KIO3，所以方程式为：
KH（IO3）2+KOH=2KIO3+H2O。
（3）①由图示，阴极为氢氧化钾溶液，所以反应为水电离的氢离子得电子，反应为2H2O+2e-=2OH-+H2↑。
②电解时，溶液中的阳离子应该向阴极迁移，明显是溶液中大量存在的钾离子迁移，方向为由左向右，即由a到b。
③KClO3氧化法的最大不足之处在于，生产中会产生污染环境的氯气。
题目的电解过程，可以理解为：
阳极区的单质碘和氢氧化钾反应：
3I2+6KOH=KIO3+5KI+3H2O，生成的碘离子在阳极失电子再转化为单质碘，单质碘再与氢氧化钾反应，以上反应反复循环最终将所有的碘都转化为碘酸钾。
阴极区得到的氢氧化钾可以循环使用。
4．（2017年全国1卷）Li4Ti5O12和LiFePO4都是锂离子电池的电极材料，可利用钛铁矿（主要成分为FeTiO3，还含有少量MgO、SiO2等杂质）来制备，工艺流程如下：
（1）“酸浸”实验中，铁的浸出率结果如下图所示。
由图可知，当铁的浸出率为70%时，所采用的实验条件为____________________________。
（2）“酸浸”后，钛主要以TiOCl42-形式存在，写出相应反应的离子方程式____________________。
（3）TiO2·
xH2O沉淀与双氧水、氨水反应40min所得实验结果如下表所示：
温度/℃
30
35
40
45
50
TiO2·
xH2O转化率/%
92
95
97
93
88
分析40℃时TiO2·
xH2O转化率最高的原因_______________________________________。
（4）Li2Ti5O15中Ti的化合价为+4，其中过氧键的数目为___________。
（5）若“滤液②”中c（Mg2+）=0.02mol/L，加入双氧水和磷酸（设溶液体积增加1倍），使Fe3+恰好沉淀完全即溶液中c（Fe3+）=1.0×
10-5mol/L，此时是否有Mg3（PO4）2沉淀生成______________（列式计算）。
FePO4、Mg3（PO4）2的Ksp分别为1.3×
10-22、1.0×
10-24。
（6）写出“高温煅烧②”中由FePO4制备LiFePO4的化学方程式____________。
【答案】100℃、2h，90℃，5hFeTiO3+4H++4Cl−=Fe2++TiOCl42-+2H2O低于40℃，TiO2·
xH2O转化反应速率随温度升高而增加；
超过40℃，双氧水分解与氨气逸出导致TiO2·
xH2O转化反应速率下降4Fe3+恰好沉淀完全时，c（PO43-）=
mol·
L−1=1.3×
10–17mol·
L−1，c3（Mg2+）×
c2（PO43-）＝（0.01）3×
（1.3×
10–17）2=1.7×
10–40＜Ksp[Mg3（PO4）2]，因此不会生成Mg3（PO4）2沉淀2FePO4+Li2CO3+H2C2O4
2LiFePO4+H2O↑+3CO2↑
（1）由图示可知，“酸浸”时铁的净出率为70%时所需要的时间最短，速率最快，则应选择在100℃、2h，90℃，5h下进行；
（2）“酸浸”时用盐酸溶解FeTiO3生成TiOCl42−时，发生反应的离子方程式为FeTiO3+4H++4Cl−＝Fe2++TiOCl42−+2H2O；
（3）温度是影响速率的主要因素，但H2O2在高温下易分解、氨水易挥发，即原因是低于40℃，TiO2·
xH2O转化反应速率下降；
（4）Li2Ti5O15中Li为+1价，O为-2价，Ti为+4价，过氧根（O22-）中氧元素显-1价，设过氧键的数目为x，根据正负化合价代数和为0，可知（+1）×
2+（+4）×
5+（-2）×
（15-2x）+（-1）×
2x=0，解得：
x=4；
（5）Ksp[FePO4]=c（Fe3+）×
c（PO43-）=1.3×
10-2，则c（PO43-）＝
＝1.3×
10-17mol/L，Qc[Mg3（PO4）2]＝c3（Mg2+）×
10-17）2=1.69×
10-40＜1.0×
10—34，则无沉淀。
（6）高温下FePO4与Li2CO3和H2C2O4混合加热可得LiFePO4，根据电子守恒和原子守恒可得此反应的化学方程式为2FePO4+Li2CO3+H2C2O4
2LiFePO4+H2O↑+3CO2↑。
5．（2017年全国3卷）重铬酸钾是一种重要的化工原料，一般由铬铁矿制备，铬铁矿的主要成分为FeO·
Cr2O3，还含有硅、铝等杂质。
制备流程如图所示：
（1）步骤①的主要反应为：
FeO·
Cr2O3+Na2CO3+NaNO3
Na2CrO4+Fe2O3+CO2+NaNO2，上述反应配平后FeO·
Cr2O3与NaNO3的系数比为__________。
该步骤不能使用陶瓷容器，原因是________________。
（2）滤渣1中含量最多的金属元素是____________，滤渣2的主要成分是_____________及含硅杂质。
（3）步骤④调滤液2的pH使之变____________（填“大”或“小”），原因是___________________（用离子方程式表示）。
（4）有关物质的溶解度如图所示。
向“滤液3”中加入适量KCl，蒸发浓缩，冷却结晶，过滤得到K2Cr2O7固体。
冷却到___________（填标号）得到的K2Cr2O7固体产品最多。
a．80℃b．60℃c．40℃d．10℃
步骤⑤的反应类型是___________________。
（5）某工厂用m1kg铬铁矿粉（含Cr2O340%）制备K2Cr2O7，最终得到产品m2kg，产率为________。
【答案】2∶7陶瓷在高温下会与Na2CO3反应铁Al（OH）3小2
+2H+
+H2Od复分解反应
×
100%
【解析】铬铁矿的主要成分为FeO·
Cr2O3，还含有硅、铝等杂质，制备重铬酸钾，由制备流程可知，步骤①的主要反应为2FeO·
Cr2O3+4Na2CO3+7NaNO3
4Na2CrO4+Fe2O3+4CO2+7NaNO2，该步骤中若使用陶瓷，二氧化硅与碳酸钠高温下反应生成硅酸钠和二氧化碳，则使用铁坩埚，熔块水浸过滤分离出滤渣1含Fe2O3，滤液1中含NaAlO2、Na2CrO4，调节pH过滤分离出Al（OH）3、含Si物质，滤液2中含Na2CrO4，④中调节pH发生2CrO42－+2H＋
Cr2O72－+H2O，滤液3含Na2Cr2O7，由水中的溶解度：
Na2Cr2O7＞K2Cr2O7，可知⑤中向Na2Cr2O7溶液中加入KCl固体后得到K2Cr2O7，溶解度小的析出。
（1）步骤①的主要反应为2FeO·
4Na2CrO4+Fe2O3+4CO2+7NaNO2，则FeO·
Cr2O3与NaNO3的系数比为2：
7，该步骤不能使用陶瓷容器，原因是二氧化硅与碳酸钠高温下反应生成硅酸钠和二氧化碳；
（2）滤渣1中含量最多的金属元素是Fe，滤渣2的主要成分是Al（OH）3及含硅杂质。
（3）步骤④调滤液2的pH使之变小，增大氢离子浓度，平衡正向移动，利于生成Cr2O72－，2CrO42-+2H+
Cr2O72-+H2O；
（4）向“滤液3”中加入适量KCl，蒸发浓缩，冷却结晶，过滤得到K2Cr2O7固体。
冷却到40℃，选d，K2Cr2O7固体的溶解度在四种物质中较小、且溶解度较大，过滤分离产品最多，10℃时最合适；
步骤⑤发生Na2Cr2O7+2KCl=K2Cr2O7↓+2NaCl，反应类型是复分解反应。
（5）用m1kg铬铁矿粉（含Cr2O340%）制备K2Cr2O7，最终得到产品m2kg，产率为=实际产量/理论产量，由Cr原子守恒可知，则产率为190m2/147m1×
100%。
6．（2016年全国3卷）以硅藻土为载体的五氧化二钒（V2O5）是接触法生成硫酸的催化剂。
从废钒催化剂中回收V2O5既避免污染环境又有利于资源综合利用。
废钒催化剂的主要成分为：
物质
V2O5
V2O4
K2SO4
SiO2
Fe2O3
Al2O3
质量分数/%
2.2~2.9
2.8~3.1
22~28
60~65
1~2
<
1
以下是一种废钒催化剂回收工艺路线：
（1）“酸浸”时V2O5转化为VO2+，反应的离子方程式为___________，同时V2O4转成VO2+。
“废渣1”的主要成分是__________________。
（2）“氧化”中欲使3mol的VO2+变为VO2+，则需要氧化剂KClO3至少为______mol。
（3）“中和”作用之一是使钒以V4O124−形式存在于溶液中。
“废渣2”中含有_______。
（4）“离子交换”和“洗脱”可简单表示为：
4ROH+V4O124−
R4V4O12+4OH−（ROH为强碱性阴离子交换树脂）。
为了提高洗脱效率，淋洗液应该呈_____性（填“酸”、“碱”或“中”）。
（5）“流出液”中阳离子最多的是________。
（6）“沉钒”得到偏钒酸铵（NH4VO3）沉淀，写出“煅烧”中发生反应的化学方程式____________。
【答案】
（1）V2O5＋2H＋=2VO2＋＋H2O；
SiO2；
（2）0.5；
（3）Fe（OH）3、Al（OH）3；
（4）碱；
（5）K＋；
（6）2NH4VO3
V2O5＋H2O＋2NH3↑。
（1）“酸浸”时V2O5转化为VO2+，V元素化合价不变，说明不是氧化还原反应，根据原子守恒可知反应的离子方程式为V2O5＋2H＋=2VO2＋＋H2O；
二氧化硅
升级会员 