工艺流程的专题复习.doc

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工艺流程题专题复习
化学工艺流程题近几年是高考的热点, 所占的分值也相当重, 但由于此类试题陌生度高, 对学生的能力要求也大, 加上有的试题文字量大, 学生在没做之前往往就会产生畏惧感, 因此这类题的得分不是很理想。
要解好这一类题, 学生最重要的是要克服畏惧心理, 认真审题, 找到该实验的目的。一般来说, 流程题只有两个目的: 一是从混合物中分离、 提纯某一物质; 另一目的就是利用某些物质制备另一物质。
一、 对于实验目的为一的题目, 其实就是对混合物的除杂、 分离、 提纯。当遇到这一类题时, 要求学生一定要认真在题目中找出要得到的主要物质是什么, 混有的杂质有哪些, 认真分析当加入某一试剂后, 能与什么物质发生反应, 生成了什么产物, 要用什么样的方法才能将杂质除去。只有这样才能明白每一步所加试剂或操作的目的。这里特别提一提蒸发与结晶 。蒸发与结晶方法都能够将溶液中的溶质以固体形式析出,具体采用何种方法,主要取决于溶质的溶解度。
有的物质它的溶解度随温度的升高变化比较大, 如NH4NO3、 KNO3等物质,在蒸发过程中比较难析出来, 因此要用冷却法使它结晶。而有的物质它的溶解度随温度的升高变化比较小, 如NaCl、 KCl等, 有少数物质的溶解度随温度的升高而减小, 如Ca( OH) 2要使它们析出较多固体溶质时,则要用蒸发浓缩的方法。例如NaCl 和KNO3 混合溶液,如果将混合溶液蒸发一段时间,析出的固体主要是NaCl ,母液中是KNO3 和少量NaCl 。如果将混合溶液加热后再降温,则析出的固体主要是KNO3 ,母液中是NaCl 和少量KNO3。如果是除杂, 杂质所含的量比较少, 一般是让主要物质析出来。如KNO3溶液中含少量NaCl, 常见升温冷却结晶法, 再经过过滤、 洗涤、 烘干( 不同的物质在烘干时采取的方法不同) , 就可得到 KNO3固体了。如果NaCl溶液中含少量 KNO3, 则用蒸发浓缩结晶法., 这种方法一般要经过趁热过滤才能得到主要物质, 主要原因是如果温度下降, 杂质也会以晶体的形式析出来。
二、 对于目的为制备某一物质的流程题, 要求学生注意以下几个方面:
1、 明确题目目的是制什么物质, 从题干或问题中获取有用信息, 了解产品的性质。
只有知道了实验目的, 才能非常清楚的知道整个流程的意义所在, 题目中的信息往往是制备该物质的关键所在。而产物如果具有某些特殊性质( 由题目信息获得或根据所学知识判断) , 则要采取必要的措施来避免在生产过程中产生其它杂质。一般来说主要有如下几种情况:
⑴如果在制备过程中出现一些受热易分解的物质或产物, 则要注意对温度的控制。如: 侯德榜制碱中的NaHCO3; 还有如H2O2、 Ca( HCO3) 、 KMnO4、 AgNO3、 HNO3( 浓) 等物质。
⑵如果产物是一种会水解的盐, 且水解产物中有挥发性的酸产生时, 则要加相对应的酸来防止水解。如: 制备FeCl3、 AlCl3、 MgCl2、 Cu( NO3) 2等物质时, 要蒸干其溶液得到固体溶质时, 都要加相应的酸或在酸性气流中干燥来防止它水解, 否则得到的产物分别是Fe2O3 、 Al2O3 、 MgO、 CuO; 而像Al2 ( SO4 ) 3 、 NaAlO2 、 Na2CO3等盐溶液,虽然也发生水解,但产物中Al (OH) 3 、 H2SO4 、 NaHCO3 、 NaOH 都不是挥发性物质,在蒸发时,抑制了盐的水解,最后得到的还是溶质本身。
⑶如果产物是一种强的氧化剂或强的还原剂, 则要防止它们发生氧化还原的物质, 如: 含Fe2+、 SO32-等离子的物质, 则要防止与氧化性强的物质接触。
⑷如果产物是一种易吸收空气中的CO2或水( 潮解或发生反应) 而变质的物质( 如NaOH固体等物质) , 则要注意防止在制备过程中对CO2或水的除去, 也要防止空气中的CO2或水进入装置中。
⑸如果题目中出现了包括产物在内的各种物质的溶解度信息, 则要注意对比它们的溶解度随温度升高而改变的情况, 根据它们的不同变化, 找出合适的分离方法。
2、 寻找在制备过程中所需的原料, 写出主要的化学反应文程式或制备原理, 从中了解流程图。
从近几年的高考题目中会发现, 大多数题目都会给出制备物质时所需的原料, 但一般会涉及到物质的分离、 提纯的操作。因此在明确了实验目的之后, 再写出主要的反应方程式, 观察有没有副产品, 如果有, 剩余的步骤就是分离提纯了。
一、 工艺流程题解题技巧
无机化工题实际上是考查考生运用化学反应原理及相关知识来解决工业生产中实际问题的能力。解此类型题目的基本步骤是: ①从题干中获取有用信息, 了解生产的产品。 ②分析流程中的每一步骤, 从几个方面了解流程: A、 反应物是什么 B、 发生了什么反应 C、 该反应造成了什么后果, 对制造产品有什么作用。抓住一个关键点: 一切反应或操作都是为获得产品而服务。③从问题中获取信息, 帮助解题。
了解流程后着手答题。对反应条件的分析可从以下几个方面着手:
1、 对反应速率有何影响? 2、 对平衡转化率有何影响?
3、 对综合生产效益有何影响? 如原料成本, 原料来源是否广泛、 是否可再生, 能源成本, 对设备的要求, 环境保护( 从绿色化学方面作答) 。
常见文字叙述套路:
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) 。
注意:
①在写某一步骤是为了除杂是, 应该注明”是为了除去XX杂质”, 只写”除杂”等一类万金油式的回答是不给分的。
②看清楚是写化学反应方程式还是离子方程式, 注意配平。
二、 - 高考新题型工艺流程题
1.( 高考广东32) 碳酸锂广泛应用于陶瓷和医药等领域。以β-锂辉石( 主要成分为Li2OAl2O34SiO2) 为原材料制备Li2CO3的工艺流程如下:

已知: Fe3+、 Al3+、 Fe2+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、 9.7和12.4; Li2SO4、 LiOH和Li2CO3在303K下的溶解度分别为34.2g、 12.7g和1.3g。
( 1) 步骤Ⅰ前, β-锂辉石要粉碎成细颗粒的目的是______ _______。
( 2) 步骤Ⅰ中, 酸浸后得到的酸性溶液中含有Li+、 SO42-, 另含有Al3+、 Fe3+、 Fe2+、 Mg2+、 Ca2+、 Na+等杂质, 需在搅拌下加入_____________(填”石灰石”、 ”氯化钙”或”稀硫酸”)以调节溶液的PH到6.0~6.5, 沉淀部分杂质离子, 然后分离得到浸出液。
( 3) 步骤Ⅱ中, 将适量的H2O2溶液、 石灰乳和Na2CO3溶液依次加入浸出液中, 可除去的杂质金属离子有___________ ___。
( 4) 步骤Ⅲ中, 生成沉淀的离子方程式为_________ ______。
( 5) 从母液中可回收的主要物质是_________ ____。
解析: (1)增大固液接触面积, 加快浸出反应速率, 提高浸出率 (2)石灰石
(3)Fe2+、 Mg2+、 Ca2+ (4)2Li++CO32-==Li2CO3↓ ( 5) Na2SO4
2.( 高考广东32) 由熔盐电解法获得的粗铝含有一定量的金属钠和氢气, 这些杂质可采用吹气精炼法除去, 产生的尾气经处理后可用钢材镀铝。工艺流程如下:

( 注: NaCl熔点为801℃; AlCl3在181℃升华)
( 1) 精炼前, 需清除坩埚表面的氧化铁和石英砂, 防止精炼时它们分别与铝发生置换反应产生新的杂质, 相关的化学方程式为① 和②
( 2) 将Cl2连续通入坩埚中的粗铝熔体, 杂质随气泡上浮除去。气泡的主要成分除Cl2外还含有 ; 固态杂质粘附于气泡上, 在熔体表面形成浮渣, 浮渣中肯定存在
( 3) 在用废碱液处理A的过程中, 所发生反应的离子方程式为
( 4) 镀铝电解池中, 金属铝为 极, 熔融盐电镀中铝元素和氯元素主要以AlCl4― 和Al2Cl7―形式存在, 铝电极的主要电极反应式为
( 5) 钢材镀铝后, 表面形成的致密氧化铝膜能防止钢材腐蚀, 其原因是
解析: ( 1) ①2Al +Fe2O3=Al 2O3+2Fe ②4Al+3SiO2===3Si+ 2Al 2O3( 2) H2、 AlCl3; NaCl。(3)Cl2+2OH—=Cl—+ClO—+H2O(4)阳极; 阳极: Al-3e-=Al3+、 ( 阴极: 4Al2Cl7― +3e- = 7AlCl4―+Al ) (5)铝在空气中易形成一层极薄的致密而坚固的氧化膜, 它能阻止氧化深入内部, 起到防腐保护作用
高考工艺流程题精选练习
1、 ( 安徽10) ( 14分)
锂离子电池的广泛应用使回收利用锂资源成为重要课题。某研究性小组对废旧锂离子电池正极材料( LiMn2O4、 碳粉等涂覆在铝箔上) 进行资源回收研究, 设计实验流程如下:

( 1) 第②步反应得到的沉淀X的化学式为 。
( 2) 第③步反应的离子方程式是 。
( 3) 第④步反应后, 过滤Li2CO3所需的玻璃仪器有 。若过滤时发现滤液中有少量浑浊, 从实验操作的角度给出两种可能的原因:
、 。
( 4) 若废旧锂离子电池正极材料含LiMn2O4的质量为18.1g, 第③步反应中加入20.0ml3.0mol.的H2SO4溶液, 假定正极材料中的锂经反应③和④完全转化为Li2CO3, 则至少有 gNa2CO3参加了反应。
【答案】
( 1) Al(OH)3
(2)4 LiMn2O4+O2+4H+=4Li++8MnO2+2H2O
(3) 漏斗 玻璃棒 烧杯 ; 滤纸破损、 滤液超过滤纸边缘等
( 4) 5.3
2.( 上海10) ( 12分) 工业生产纯碱的工艺流程示意图如下:

完成下列填空:
( 1) 粗盐水加入沉淀剂A、 B除杂质( 沉淀剂A来源于石灰窑厂) , 写出A、 B的化学式。
A B
( 2) 实验室提纯粗盐的实验操作依次为:
取样、 、 沉淀、 、 、 冷却结晶、 、 烘干。
( 3) 工业生产纯碱工艺流程中, 碳酸化时产生的现象是 。碳酸化时没有析出碳酸钠晶体, 其原因是 。
( 4) 碳酸化后过滤, 滤液D最主要的成分是 ( 填写化学式) , 检验这一成分的阴离子的具体方法是: 。
( 5) 氨碱法流程中氨是循环使用的, 为此, 滤液D加入石灰水产生氨。加石灰水后所发生的反应的离子方程式为: 滤液D加石灰水前先要加热, 原因是 。
( 6) 产品纯碱中含有碳酸氢钠。如果用加热分解的方法测定纯碱中碳酸氢钠的质量分数, 纯碱中碳酸氢钠的质量分数可表示为:
( 注明你的表示式中所用的有关符号的含义)
【答案】
( 1) Ca(OH)2或CaO; Na2CO3;
( 2) 溶解; 过滤; 蒸发; 过滤;
( 3) 有晶体析出( 或出现浑浊) ; 碳酸钠溶解度比碳酸氢钠大;
( 4) NH4Cl; 取样, 加硝酸酸化, 加硝酸银, 有白色沉淀, 该阴离子是氯离子;
( 5) NH4++OH-→NH3↑+H2O; 防止加石灰水时产生碳酸钙沉淀;
( 6)

3、 ( 江苏10) ( 10分) 钡盐行业生产中排出大量的钡泥[主要含有、 、 、 等]。某主要生产、 、 的化工厂利用钡泥制取, 其部分工艺流程如下:

( 1) 酸溶后溶液中, 与的反应化学方程式为 。
( 2) 酸溶时一般控制反应温度不超过70℃, 且不使用浓硝酸,
原因是 、 。
( 3) 该厂结合本厂实际, 选用的X为 ( 填化学式) ; 中和Ⅰ使溶液中 ( 填离子符号) 的浓度减少( 中和Ⅰ引起的溶液体积变化可忽略) 。
( 4) 上述流程中洗涤的目的是 。
【答案】
(1)Ba( FeO2) 2+8HNO3=Ba( NO3) 2+2Fe( NO3) 3+4H2O
(2)防止反应速度过快 浓HNO3易挥发、 分解
(3)BaCO3 Fe3+ H+
(4)减少废渣中可溶性钡盐对环境的污染
4、 ( 福建10) 硫酸锌可作为食品锌强化剂的原料。工业上常见菱锌矿生产硫酸锌, 菱锌矿的主要成分是ZnCO3, 并含少量的Fe2O3 、 FeCO3 MgO、 CaO等, 生产工艺流程示意如下:

（1） 将菱锌矿研磨成粉的目的是_____。
（2） 完成”氧化除铁”步骤中反应的离子方程式:
□Fe(OH)2+□____+□_____==□Fe(OH)3 +□CI-
(3)针铁矿( Goethite) 是以德国诗人歌德( Goethe) 名字命名的, 组成元素是Fe、 O和H, 化学式量为89, 化学式是_______。
( 4) 根据下表数据, 调节”滤液2”的pH时, 理论上可选用的最大区间为______。

Mg(OH)2
Zn(OH)2
MgCO3
CaCO3
开始沉淀的pH
10.4
6.4
—
—
沉淀完全的pH
12.4
8.0
—
—
开始溶解的pH
—
10.5
—
—
Ksp
5.6×
—
6.8×
2.8×
( 5) 工业上从”滤液3”制取MgO过程中, 合适的反应物是______( 选填序号) 。
a.大理石粉 b.石灰乳 c.纯碱溶液 d.烧碱溶液
( 6) ”滤液4”之后的操作依次为______、 _______、 过滤, 洗涤, 干燥。
( 7) 分析图中数据, 菱锌矿粉中ZnCO3 的质量分数不低于________。
【答案】
( 1) 增大反应物接触面积或增大反应速率或使反应更充分
( 2)
( 3) ( 或其它合理答案)
( 4) ( 或其它合理答案)
( 5) b或( b和d) ; d
( 6) 蒸发浓缩、 冷却结晶( 或其它合理答案)
( 7) ( 或其它合理答案)
5、 以黄铁矿为原料制硫酸产生的硫酸渣中含Fe2O3、 SiO2、 Al2O3、 MgO等, 用硫酸渣制备铁红( Fe2O3) 的过程如下:
酸溶

( 1) 酸溶过程中Fe2O3与稀硫酸反应的化学方程式为 ;
”滤渣A”主要成份的化学式为 。
( 2) 还原过程中加入FeS2的目的是将溶液中的Fe3 +还原为Fe2 +, 而本身被氧化为H2SO4, 请完成该反应的离子方程式: FeS2 + 14Fe3 + + H2O== 15Fe2 + + SO42－ + 。
( 3) 氧化过程中, O2、 NaOH与Fe2+反应的离子方程式为 。
沉淀物
Fe(OH)3
Al(OH)3
Fe(OH)2
Mg(OH)2
开始沉淀pH
2.7
3.8
7.6
9.4
完全沉淀pH
3.2
5.2
9.7
12.4
( 4) 为了确保铁红的质量, 氧化过程需要调节溶液的pH的范围是 ( 几种离子沉淀的pH见右表) ; 滤液B能够回收的物质有( 写化学式) 。
( 5) 已知每煅烧16 g FeS2, 放出106.5 kJ热量, 写出FeS2燃烧的热化学方程式 。该反应中被氧化的元素是 ( 写出元素符号并标出相应的化合价) 。
【答案】
( 1) Fe2O3 + 3H2SO4 == Fe2(SO4) 3 + 3H2O( 2分。化学式1分、 配平1分)
SiO2( 1分。多写FeS2不扣分, 多写其它化学式0分)
( 2) 8 2 16H+( 2分)
( 3) 4Fe2 + + O2 + 2H2O + 8OH－= 4Fe(OH)3↓ ( 2分, 化学式对1分、 配平1分。或
Fe2++2OH－=Fe(OH)2↓( 1分) , 4Fe(OH)2+O2+2H2O=4Fe(OH)3( 1分)
( 分两个方程写: 第1个方程式化学式对1分、 配平1分)
( 4) 3.2~3.8( 或之间的数据值, 2分)
Na2SO4、 Al2(SO4)3、 MgSO4( 3分, 多写H2SO4不扣分, 多写其它0分)
( 5) FeS2(s)+11/4O2(g)1/2Fe2O3(s)+2SO2(g); △H＝－798.75kJ/mol( 2分)
和( 2分)
6、 镍电池广泛应用于混合动力汽车系统, 电极材料由Ni( OH) 2、 碳粉、 氧化铁等涂覆在铝箔上制成。由于电池使用后电极材料对环境有危害, 某兴趣小组对该电池电极材料进行资源回收研究, 设计实验流程如下:

已知: ①NiCl2易溶于水, Fe3+不能氧化Ni2+
②某温度下一些金属氢氧化物的Kap及沉淀析出的理论pH如下表所示:
M(OH)n
Kap
pH
开始沉淀
沉淀完全
Al(OH)3
1.9×10-23
3.43
4.19
Fe(OH)3
3.8×10-38
2.53
2.94
Ni(OH)2
1.6×10-14
7.60
9.75

回答下列问题:
( 1) 根据上表数据判断步骤②依次析出沉淀Ⅱ 和沉淀Ⅲ ( 填化学式) , 则pH1 pH2( 填填”>”、 ”=”或”<”) , 控制两种沉淀析出可利用 。
A．pH试纸 B．石蕊指示剂 C．pH计
( 2) 已知溶解度: NiC2O4>NiC2O4·H2O>NiC2O4·2H2O, 则③的化学方程式是 。第③步反应后, 过滤沉淀时需的玻璃仪器有 。若过滤时发现滤液中有少量浑浊, 从实验操作的角度给出两种可能的原因 、 。
( 3) ④中阳极反应产生的气体E为 , 验证该气体的试剂为 。
( 4) 试写出⑥的离子方程式 。
【答案】
7、 重铬酸钾是工业生产和实验室的重要氧化剂, 工业上常见铬铁矿( 主要成份为FeO·Cr2O3) 为原料生产,实验室模拟工业法用铬铁矿制K2Cr2O7的主要工艺如下, 涉及的主要反应是: 6FeO·Cr2O3+24NaOH+7KClO312Na2CrO4+3Fe2O3 +7KCl+12H2O,

试回答下列问题:
⑴在反应器①中, 有Na2CrO4生成, 同时Fe2O3转变为NaFeO2, 杂质SiO2、 Al2O3与纯碱反应转变为可溶性盐, 写出氧化铝与碳酸钠反应的化学方程式: 。
⑵NaFeO2能强烈水解, 在操作②生成沉淀而除去, 写出该反应的化学方程式: 。
⑶操作③的目的是什么, 用简要的文字说明: 。
⑷操作④中, 酸化时, CrO42－转化为Cr2O72－,写出平衡转化的离子方程式: 。
⑸称取重铬酸钾试样2．5000g配成250mL溶液, 取出25．00mL于碘量瓶中, 加入10mL2mol/LH2SO4和足量碘化钾( 铬的还原产物为Cr3+) , 放于暗处5min, 然后加入100mL水, 加入3mL淀粉指示剂, 用0．1200mol/LNa2S2O3标准溶液滴定( I2+2S2O32－=2I－+S4O62－) 。
①判断达到滴定终点的依据是: ;
②若实验中共用去Na2S2O3标准溶液40．00mL,则所得产品的中重铬酸钾的纯度( 设整个过程中其它杂质不参与反应) 。
【答案】
⑴Al2O3 + Na2CO32NaAlO2 +CO2↑ ( 2分)
⑵NaFeO2 + 2H2O = Fe( OH) 3↓ + NaOH ( 2分)
⑶由于溶液在硅酸钠和偏铝酸钠发生水解, 降低pH值有利于水解平衡向正反应方向移动, 当pH调到7～8时, 使它们水解完全, 从而除去SiO32－和AlO2－ ( 2分)
⑷2CrO42－+2H+ Cr2O72－+H2O ( 2分)
⑸①当滴加最后一滴硫代硫酸钠溶液, 溶液蓝色褪去 ( 2分)
②94．08% ( 3分)