2018高三化学复习化学工艺流程题.docx

化学工艺流程题一.完整的物质制备化工生产流程一般具有下列特点原料对原料的预处理核心化学反应产品的提纯、分离目标产物二解题策略(1)审题干：准确分析题干中的信息，如生产目的、原料成分、产品成分、新物质的性质及相关反应等，进而分析每个生产环节所发生的反应和操作。(2)审设问：结合题中的问题，回到流程图中找答案。三题型的结构（题头 题干 题尾）1.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)3Al(OH)3Mg(OH)2pH3452124（1） “浸出”步骤中，为提高镁的浸出率，可采取的措施有 （写两条）.(该题以点设问，即不需要理清工业生成流程图的主线即可以答题)（2） 滤渣I的主要成分有 . .(以线的形式设问。即必须先理解工业生产流程图主线与核心部分才能答题。 。（3） 从滤液中可回收利用的主要物质有 .(以线的形式设问)四工艺流程题设问角度（一）原料预处理的解题思路（研磨 水浸 酸浸 碱浸 灼烧等）2.稀土是一种不可再生的战略性资源，被广泛应用于电子信息、国防军工等多个领域。一种从废弃阴极射线管（CRT）荧光粉中提取稀土元素钇（Y）的工艺流程如下： 已知：废弃CRT荧光粉的化学组成（某些不参与反应的杂质未列出）：成分含量/%Y2O3ZnOAl2O3PbO2MgO预处理前24.2841.827.811.670.19预处理后68.515.424.335.430.50步骤I中进行原料预处理的目的为_。原料预处理的常用方法总结研磨粉碎：增大反应物接触面积，加快反应速率。水浸：与水反应或溶解 ，使原料变成可溶性离子。酸（碱）浸：与酸（碱）接触反应或溶解，使可溶性金属离子进入溶液，不溶性物质过滤分离。煅烧：除去可燃性杂质或使原料初步转化（二）常用的控制中心反应的条件（温度 浓度 压强 催化剂 pH等）3.以氯化钾和钛白厂的副产品硫酸亚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：应需控制反应温度低于35 ，其目的是_。控制反应条件的方法总结（1）调节溶液的pH。能与H反应，使溶液pH变大，便于沉淀某些金属离子。（不引入新杂质）（2)控制温度。考虑因素：反应速率；物质溶解度，热稳定性和挥发性；平衡移动方向(3)控制压强。改变速率，影响平衡移动方向。(4)使用合适的催化剂。加快反应速率，提高生产效率。（三） 核心反应陌生方程式的书写 氧化还原反应：熟练应用氧化还原规律判断产物形式配平非氧化还原反应：结合物质性质和反应酸碱环境判断产物形式4.二氧化氯（ClO2）是一种高效、广谱、安全的杀菌、消毒剂。（1）氯化钠电解法是一种可靠的工业生产ClO2方法。该法工艺原理示意图如右。其过程是将食盐水在特定条件下电解得到的氯酸钠（NaClO3）与盐酸反应生成ClO2。工艺中可以利用的单质有H2、Cl2，生器中生成ClO2的化学方程式为_。（四）产品的分离提纯（过滤、结晶、蒸馏、萃取分液）（1）蒸发：蒸发掉一部分溶剂。有时要考虑反应时的气体氛围以抑制某物质发生水解。(2)冷却结晶：适用于杂质的溶解度随温度变化不大的物质的分离、提纯。(3)蒸发结晶：适用于杂质的溶解度随温度变化较大的物质的分离、提纯，可减少杂质晶体的析出。(4)沉淀的洗涤：由于沉淀生成时，表面会吸附一定量的离子(尤其是沉淀成分离子)。因此过滤后要进行沉淀的洗涤。洗涤方法是向过滤器中慢慢注入适量蒸馏水，至刚好没过沉淀，然后静置，让其自然流下，重复以上操作23次，直至洗涤干净。为了减少沉淀(或晶体)的溶解，可用冰水或有机溶剂洗涤。(5)沉淀是否洗涤干净的检验：主要检验洗涤液中是否还含有沉淀表面吸附的离子。一般的检验方法：取少量最后一次的洗涤液，置于一洁净的试管中，滴加少量的检验试剂，若没有特征现象出现，说明沉淀洗涤干净。(6)从溶液中得到晶体的过程：蒸发浓缩冷却结晶过滤洗涤干燥。5.氧化锌为白色粉末，可用于湿疹、癣等皮肤病的治疗。纯化工业级氧化锌(含有Fe()、Mn()、Ni()等杂质)的流程如下：提示：在本实验条件下，Ni()不能被氧化；高锰酸钾的还原产物是MnO2。（3）反应形成的沉淀要用水洗，检验沉淀是否洗涤干净的方法是 （五）基本化工理念 （环境意识 效率意识 成本意识）产率高、速率快产品纯度高成本低、循环利用无污染6.循环利用的物质有 五 解题思路和技巧总结1.解题时首先要粗读试题,尽量弄懂流程图。2.要明确流程图中箭头方向和代表的含义。流程图中箭头进入的是反应物(投料),箭头出去的是生成物(产物、副产物),返回的箭头一般是“循环利用”的物质3.图中一般会出现超纲知识,要读懂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。所以一定要关注题目的每一个字眼,但不必要将每一个物质都推出,问什么推什么。4.其次要带着问题去精心研究某一步或某一个物质。在答题时应注意前后问题往往没有联带效应,即前一问不能回答没关系,不影响后面回答问题。5.遇到做不出来的问题要及时放弃,以免影响其他问题的作答。最后,作答时一定要看清所提问题,不能答非所问,看清楚是写化学方程式还是离子方程式,注意配平,注意语言表达的科学性。六练习.题型一以分离、提纯为目的的工艺流程题(2013高考新课标全国卷)氧化锌为白色粉末，可用于湿疹、癣等皮肤病的治疗。纯化工业级氧化锌含有Fe()、Mn()、Ni()等杂质的流程如下：工业ZnO浸出液滤液 滤液 滤饼ZnO提示：在本实验条件下，Ni()不能被氧化；高锰酸钾的还原产物是MnO2。回答下列问题：(1)反应中除掉的杂质离子是_，发生反应的离子方程式为_；在加高锰酸钾溶液前，若pH较低，对除杂的影响是_。(2)反应的反应类型为_，过滤得到的滤渣中，除了过量的锌外还有_。(3)反应形成的沉淀要用水洗，检验沉淀是否洗涤干净的方法是_。(4)反应中产物的成分可能是ZnCO3xZn(OH)2。取干燥后的滤饼11.2 g，煅烧后可得到产品8.1 g。则x等于_。1实验室利用硫酸厂烧渣(主要成分为铁的氧化物及少量FeS、SiO2等)制备聚铁(碱式硫酸铁的聚合物)和绿矾(FeSO47H2O)，主要工艺流程如下。(1)将过程产生的气体通入下列溶液中，溶液会褪色的是_。A品红溶液B紫色石蕊试液C酸性KMnO4溶液D溴水(2)过程中，FeS、O2和H2SO4反应的化学方程式为_。(3)过程中需加入的物质是_。(4)过程中，蒸发结晶时需使用的仪器除酒精灯、三脚架外，还需要_。(5)过程调节pH可选用下列试剂中的_(填序号)。A稀硫酸BCaCO3CNaOH溶液(6)过程中，将溶液Z加热到7080 ，目的是_。(7)实验室为测量所得到的聚铁样品中铁元素的质量分数，进行下列实验。用分析天平称取2.700 0 g样品；将样品溶于足量的盐酸后，加入过量的BaCl2溶液；过滤、洗涤、干燥，称重得固体质量为3.495 0 g。若该聚铁的主要成分为Fe(OH)SO4n，则该聚铁样品中铁元素的质量分数为_。(假设杂质中不含铁元素和硫元素)2现代循环经济要求综合考虑环境污染和经济效益。请填写下列空白。(1)实验室里，可用于吸收SO2尾气的一种试剂是_。(2)高纯氧化铁可作现代电子工业材料。以下是用硫铁矿烧渣(主要成分为Fe2O3、Fe3O4、FeO、SiO2)为原料制备高纯氧化铁(软磁Fe2O3)的生产流程示意图：步骤中过滤所得滤渣的主要成分是_。步骤中加入铁粉的目的是_。步骤中可选用_试剂调节溶液的pH(填标号)。A稀硝酸B双氧水C氨水D高锰酸钾溶液写出在空气中煅烧FeCO3，制备高纯氧化铁的化学方程式：_。从滤液C中回收的主要物质的一种用途是_。题型二以制备物质为目的的工艺流程题(2015高考山东卷)毒重石的主要成分为BaCO3(含Ca2、Mg2、Fe3等杂质)，实验室利用毒重石制备BaCl22H2O的流程如下：(1)毒重石用盐酸浸取前需充分研磨，目的是_。实验室用37%的盐酸配制15%的盐酸，除量筒外还需使用下列仪器中的_。a烧杯b容量瓶c玻璃棒d滴定管(2)加入NH3H2O调pH8可除去_(填离子符号)，滤渣中含_(填化学式)。加入H2C2O4时应避免过量，原因是_。Ca2Mg2Fe3开始沉淀时的pH11.99.11.9完全沉淀时的pH13.911.13.2已知：Ksp(BaC2O4)1.6107，Ksp(CaC2O4)2.3109(3)利用间接酸碱滴定法可测定Ba2的含量，实验分两步进行。已知：2CrO2H=Cr2OH2OBa2CrO=BaCrO4步骤：移取x mL一定浓度的Na2CrO4溶液于锥形瓶中，加入酸碱指示剂，用b molL1盐酸标准液滴定至终点，测得滴加盐酸的体积为V0 mL。步骤：移取y mL BaCl2溶液于锥形瓶中，加入x mL与步骤相同浓度的Na2CrO4溶液，待Ba2完全沉淀后，再加入酸碱指示剂，用b molL1盐酸标准液滴定至终点，测得滴加盐酸的体积为V1 mL。滴加盐酸标准液时应使用酸式滴定管，“0”刻度位于滴定管的_(填“上方”或“下方”)。BaCl2溶液的浓度为_molL1。若步骤中滴加盐酸时有少量待测液溅出，Ba2浓度测量值将_(填“偏大”或“偏小”)。3(2013高考江苏卷)氧化镁在医药、建筑等行业应用广泛。硫酸镁还原热解制备高纯氧化镁是一种新的探索。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：(1)MgCO3与稀硫酸反应的离子方程式为_。(2)加入H2O2氧化时，发生反应的化学方程式为_。(3)滤渣2的成分是_(填化学式)。(4)煅烧过程存在以下反应：2MgSO4C2MgO2SO2CO2MgSO4CMgOSO2CO MgSO43CMgOS3CO利用下图装置对煅烧产生的气体进行分步吸收或收集。D中收集的气体是_(填化学式)。B中盛放的溶液可以是_(填字母)。aNaOH溶液 bNa2CO3 溶液 c稀硝酸 dKMnO4溶液A中得到的淡黄色固体能与热的NaOH溶液反应，产物中元素的最高价态为4，写出该反应的离子方程式：_。4铝是重要的金属材料，铝土矿(主要成分是Al2O3和少量的SiO2、Fe2O3杂质)是工业上制取铝的原料。实验室模拟工业上以铝土矿为原料制取Al2(SO4)3和铵明矾晶体NH4Al(SO4)212H2O的工艺流程如图所示：请回答下列问题：(1)固体a的化学式为_，中通入足量CO2气体发生反应的离子方程式为_。(2)由制取铵明矾溶液的化学方程式为_，从铵明矾溶液中获得铵明矾晶体的实验操作依次为(填操作名称)_、冷却结晶、过滤洗涤。(3)以1 000 kg含氧化铝36%的铝土矿为原料制取Al2(SO4)3，需消耗质量分数为98%的硫酸(密度1.84 gcm3)_ L(保留一位小数)。(4)若同时制取铵明矾和硫酸铝，通过控制硫酸的用量调节两种产品的产量。若欲使制得的铵明矾和硫酸铝的物质的量之比为11，则投料时铝土矿中的Al2O3和H2SO4的物质的量之比为_。例1解析从分析整个流程图入手，明确每步发生的反应，从而解决相关问题。(1)在反应中，通过调节溶液的pH，高锰酸钾能将溶液中的Fe2氧化为Fe3，将Mn2氧化为MnO2而除去；若开始溶液的pH过低，Fe2、Mn2将很难生成沉淀而除去。(2)第一次过滤后的滤液中含有的阳离子有Zn2、Ni2、H等，加入锌后可将Ni置换出来，故滤渣中还含有金属镍。(3)反应生成的沉淀为ZnCO3，同时生成Na2SO4，若沉淀未洗涤干净，洗涤液中应含有SO和Na，故只要对洗涤液中是否含有SO进行检验即可。(4)煅烧过程中ZnCO3、Zn(OH)2均发生分解反应生成ZnO，根据关系式ZnCO3xZn(OH)2(x1)ZnO，可得，故x1。答案(1)Fe2和Mn2MnO3Fe27H2O=3Fe(OH)3MnO25H，2MnO3Mn22H2O=5MnO24H铁离子和锰离子不能生成沉淀，从而无法除去铁和锰杂质 (2)置换反应镍(3)取少量水洗液于试管中，滴入12滴稀硝酸，再滴入硝酸钡溶液，若无白色沉淀生成，则说明沉淀已经洗涤干净 (4)11.解析：SO2具有漂白性，能使品红溶液褪色，SO2有还原性，能被酸性KMnO4溶液、溴水氧化，而使它们褪色。溶液X为Fe2(SO4)3，需加入还原剂将Fe3还原为Fe2，又不带入杂质离子，故需加入铁粉。过程中需将酸消耗而调高pH，而CaCO3跟硫酸反应会生成微溶于水的CaSO4而阻止反应的继续进行，故需选用NaOH溶液。由聚铁的化学式可知：n(Fe3)n(SO)n(BaSO4)0.015 mol，所以聚铁样品中铁元素的质量分数100%31.1%。答案：(1)ACD (2)4FeS3O26H2SO4=2Fe2(SO4)36H2O4S(3)铁粉 (4)蒸发皿、玻璃棒 (5)C (6)促进Fe3的水解(7)31.1%2解析：(1)SO2为酸性气体，还具有较强的还原性，故可以通过用碱液吸收、强氧化剂溶液吸收等方法除去SO2。(2)硫铁矿烧渣中除SiO2外，均溶于盐酸，故滤渣是SiO2。Fe2O3、Fe3O4溶于盐酸均有Fe3生成，加入铁粉可以将Fe3还原为Fe2：2Fe3Fe=3Fe2。稀硝酸、双氧水、KMnO4溶液均容易将Fe2氧化为Fe3，只有氨水能够起到调节pH的作用。注意该过程中2价的铁已转化为3价的铁。滤液C为铵盐溶液，可作为氮肥使用。答案：(1)NaOH溶液(或其他合理答案)(2)SiO2将Fe3还原为Fe2 C4FeCO3O22Fe2O34CO2可作为氮肥例2.解析(1)毒重石用盐酸浸取前需充分研磨，目的是增大与盐酸的接触面积，加快反应速率。实验室配制一定质量分数的溶液时，需用到的仪器是量筒、烧杯和玻璃棒。(2)由流程图和表中数据可知，pH8时，可除去Fe3；调节pH12.5时，Mg2完全沉淀，Ca2部分沉淀，故滤渣中含有Mg(OH)2和Ca(OH)2；加入H2C2O4的目的是除去溶液中剩余的Ca2，使Ca2(aq)C2O(aq)=CaC2O4(s)，当H2C2O4过量时，也可能使c(Ba2)c(C2O)Ksp(BaC2O4)，而生成BaC2O4沉淀，导致产品BaCl22H2O的量减少。(3)由方程式2CrO2H=Cr2OH2O知，步骤中加入的CrO的总物质的量为b molL1 L mol。步骤中，加入BaCl2充分反应后，剩余的CrO的物质的量为b molL1 L mol，与Ba2反应的CrO的物质的量为 mol mol mol，由方程式Ba2CrO=BaCrO4得，n(Ba2)n(CrO)，所以BaCl2的浓度：c(BaCl2) molL1。若步骤中滴加盐酸时，有少量待测液溅出，造成V1的用量减小，所以的测量值将偏大。答案(1)增大接触面积从而使反应速率加快ac(2)Fe3Mg(OH)2、Ca(OH)2H2C2O4过量会导致生成BaC2O4沉淀，产品产量减少(3)上方偏大3.解析：明确实验过程，提取有效信息，正确判断反应过程。(1)MgCO3与稀硫酸反应时，MgCO3微溶于水，在写离子方程式时要写化学式。离子方程式为MgCO32H=Mg2CO2H2O。(2)因为菱镁矿中有FeCO3，在酸溶时产生Fe2，除去Fe元素需将Fe2氧化为Fe3，通过调节溶液的pH生成Fe(OH)3从而除去Fe3，所以加入H2O2的目的是将Fe2氧化成Fe3，发生反应的化学方程式为2FeSO4H2O2H2SO4=Fe2(SO4)32H2O。(3)调pH4时发生的反应为Fe33NH3H2O=Fe(OH)33NH，所以经过滤所得滤渣2为Fe(OH)3。(4)由题给反应可知，煅烧后的气体为CO2、SO2、CO和S蒸气的混合物。S蒸气很容易转化为S固体，所以A的目的是收集S，B的作用是吸收SO2，可用KMnO4溶液将SO2氧化吸收，C中装NaOH溶液，作用是吸收产生的CO2，CO最后用排水法收集。S与热的NaOH反应的离子方程式为3S6OH2S2SO3H2O。答案：(1)MgCO32H=Mg2CO2H2O(2)2FeSO4H2O2H2SO4=Fe2(SO4)32H2O(3) Fe(OH)3 (4)COd3S6OH2S2SO3H2O4.解析：(1)铝土矿中Al2O3和Fe2O3能溶于盐酸，SiO2不溶于盐酸，所以固体a的化学式为SiO2。Al2O3溶于烧碱生成NaAlO2溶液，在其中通入CO2生成Al(OH)3沉淀。(2)Al(OH)3分解生成Al2O3，Al2O3与稀硫酸反应后通入NH3生成铵明矾溶液。(3)m(Al2O3)1 000 kg36%360 kg，m(H2SO4) kg1 037.6 kg，需消耗质量分数98%的硫酸(密度1.84 gcm3)为575.4103 mL575.4 L。(4)设制得的Al2(SO4)3和NH4Al(SO4)212H2O的物质的量都是1 mol，则Al3共3 mol，SO共5 mol，根据铝元素和SO守恒原理可得，加入Al2O3和H2SO4的物质的量之比为5310。答案：(1)SiO2AlOCO22H2O=HCOAl(OH)3(2)Al2O34H2SO42NH3=2NH4Al(SO4)23H2O蒸发浓缩 (3)575.4(4)310