高中化學一輪復習 第二單元 化工流程題解題指導

1、專題提升二化工流程題解題指導,1工業(yè)流程題的特點,無機化工流程題，因其綜合性強、思維容量大而成為高考 化學學科的主流題型?；瘜W工業(yè)流程題主要有以下幾個特點,1)背景新穎，試題陌生度大，需要考生在陌生情境中靈活,應用所學知識，解決生產(chǎn)中的一些實際問題,2)知識覆蓋面廣，思維跨度大，綜合性強，涵蓋了元素及,其化合物的知識、反應原理以及實驗基本操作,3)體現(xiàn)理論聯(lián)系實際、學以致用的學習觀，能有效體現(xiàn)新,課程的特點,4)能力考查要求較高，能考查學生的閱讀能力、對信息的,加工處理能力以及知識應用能力,2工業(yè)流程題的主要考查內容,1)元素及其化合物：物質轉化的條件及反應,2)基本理論和原理：化學反應：復分

2、解反應、氧化還原 反應原理：電化學：原電池、電解池的工作原理；化學反 應速率與平衡原理：影響速率與平衡的因素,3)實驗基本操作,一、原料預處理階段,1目的：通過題干信息和化工流程圖為載體，原料(或礦 石)初步轉化為中間產(chǎn)品(溶液離子、氣體、固體、熔渣等)，可 能有部分雜質會被除去,2原料預處理階段的常見術語及方法。 (1)常見術語,溶解：通常用酸溶。如用硫酸、鹽酸、濃鹽酸等，有時,也用堿溶,水洗：通常除去水溶性雜質。 水浸：與水接觸反應或溶解,浸出：固體加水(酸)溶解得到離子,浸出率：固體溶解后，離子在溶液中的含量的多少。 酸浸：在酸溶液中反應使可溶性金屬離子進入溶液，不溶,物通過過濾除去的溶

3、解過程,灼燒、焙燒、煅燒：改變反應物結構，使物質轉化為易溶 的物質，或者使物質發(fā)生氧化、分解等反應，從而實現(xiàn)原料的初 步轉化，或者為原料進入水溶液作預處理,2)常見考點,加快溶解(或反應)速率的方法：加熱、攪拌、研磨(固液混,合時)、增大氣體與溶液的接觸面積、增大溶液濃度,將樣品粉碎的目的：增大反應物接觸面積，加快反應速率,提高浸出率,提高浸出率：加熱、二次浸出、增加酸的用量等。 溶解時涉及的離子方程式。(逐一分析樣品中的物質,浸出液中含有的離子，浸出渣中的主要成分。(明確進入溶 液的離子有哪些，及時標注，弄清楚哪些要除去，哪些要保留,例1硫鐵礦燒渣是一種重要的化工產(chǎn)業(yè)中間產(chǎn)物，主要成 分是

4、Fe3O4、Fe2O3、FeO 和二氧化硅等。下面是以硫鐵礦燒渣 制備高效凈水劑聚合硫酸鐵Fe2(OH)n(SO4)3n/2m 的流程圖,1)實驗室實現(xiàn)“操作”所用的玻璃儀器有_、玻,璃棒和燒杯等,操作”系列操作名稱依次為_、_、過,濾和洗滌,2)“酸溶”過程中 Fe3O4 溶解的化學方程式：_。 (3)硫鐵礦燒渣在“酸溶”前要粉碎的主要目的是_,_。 (4)實驗室檢驗“反應”已經(jīng)完全的試劑是_，現(xiàn),象是_,5)加入適量 H2O2 溶液的目的是氧化 Fe2，寫出 H2O2 氧化 Fe2為 Fe3的離子方程式：_ _,解析：(1)操作是固液分離，為過濾操作，因此還需要漏 斗。操作是從溶液中分離出

5、含結晶水的物質，因此需蒸發(fā)濃 縮、冷卻結晶、過濾、洗滌。(2)酸溶往往是酸和堿或金屬氧化 物反應。(3)礦石的預處理中往往有煅燒、粉碎等，其中粉碎是 為了增大固體物質的接觸面積，加快反應速率和使反應更充分,4)反應加入廢鐵片將溶液中的Fe3轉化為Fe2，檢驗反應是 否完全，只需檢驗是否存在Fe3即可，檢驗Fe3的方法：加入 KSCN 溶液，溶液變成紅色,答案：(1)漏斗,蒸發(fā)濃縮,冷卻結晶,2)Fe3O44H2SO4=FeSO4Fe2(SO4)34H2O (3) 增大燒渣與硫酸的接觸面積，加快燒渣的溶解速率,4)KSCN 溶液,溶液不變紅色,5)2Fe2H2O22H=2Fe32H2O,變式訓練

6、,1凈水劑液體聚合硫酸鋁鐵兼具鐵鹽和鋁鹽的雙重絮凝特 性，一般是以鐵鹽為主，鋁鹽為輔?，F(xiàn)用鋁土礦(其主要成分是 Al2O3，含有少量雜質 Fe2O3和 SiO2，其他雜質忽略不計)來制備 該凈水劑，其工藝流程如下,1)H2SO4 濃度的適宜范圍是 45%50%，反應的適宜溫度 是 100 ，其目的是：_； Al2O3 與 H2SO4 反應的化學反應方程式是：_。 (2)操作 I 為：冷卻靜置、_、洗滌，所得到的溶液,I 中的金屬陽離子有_(填化學式,3)溶液 I 中加入綠礬(FeSO47H2O)和過氧化氫的目的是： _， 涉及反應的離子方程式為：_,二、物質分離除雜階段,1目的：將預處理階段獲

7、得的中間產(chǎn)物(溶液離子、氣體、 固體、熔渣等)，運用物理方法、化學反應、實驗操作等方式逐 步除去雜質成分,2分離除雜階段的常見考點,1)試劑：加入試劑的作用是作氧化劑(如次氯酸鈉、過氧化 氫、氯氣等)、還原劑(亞硫酸鈉等)還是沉淀劑(氯化鋇、硫酸鈉 等,調節(jié) pH 所需的物質一般應滿足兩點：能與 H+反應，使溶,液 pH 增大；不引入新雜質。例如：若要除去 Cu2溶液中混有 的Fe3，可加入CuO、Cu(OH)2、Cu2(OH)2CO3等物質來調節(jié)溶 液的 pH,3)試劑除雜。例如：除去 NH4Cl 溶液中的 MgCl2，加入適,量的氨水即可,4)控制溫度：加熱：加快反應速率或促進平衡向某個方

8、 向移動。如果在制備過程中出現(xiàn)一些受熱易分解的物質或產(chǎn)物， 則要注意對溫度的控制。如NaHCO3、H2O2、Ca(HCO3)2、KMnO4、 AgNO3、HNO3(濃)等物質,降溫：防止某物質在高溫時會揮發(fā)、分解或水解，使化,學平衡發(fā)生移動,5)陌生方程式：能掌握常見物質的性質與轉化，如常見金 屬單質、氧化物、強酸弱酸、強堿弱堿、鹽(強、弱、氧化性、 還原性、溶解性、穩(wěn)定性)等物質特性，利用特性寫出化學方程 式,復分解反應：理解物質的溶解性差異、水解原理、沉淀 溶解平衡原理，充分利用題給信息。反應發(fā)生條件一般是：溶 解度大制??；沸點高制低；電離程度強制弱,氧化還原反應：利用氧化還原原理，熟悉常

9、見的氧化劑 和還原劑，了解物質的氧化性、還原性與價態(tài)、生產(chǎn)目的的關 系，要能從電子得失相等的角度選擇反應物間的量的關系，并 能進行簡單的定量計算,電化學裝置中的電極反應：利用電解原理、電解裝置設,問,6)難溶電解質：根據(jù)難溶電解質的生成與轉化，判斷物質 成分的轉化、書寫沉淀方程式、計算沉淀形成的 pH 范圍等,例2(2015 年河北保定月考)鋇鹽行業(yè)生產(chǎn)中排出大量的鋇 泥主要含有 BaCO3、BaSiO3、BaSO3、Ba(FeO2)2 等。某主要 生產(chǎn) BaCl2、BaCO3、BaSO4的化工廠利用鋇泥制取 Ba(NO3)2， 其部分工藝流程如下,1)酸溶后溶液的 pH1，Ba(FeO2)2

10、 與 HNO3 反應的化學方 程式為：_,2)酸溶時通?？刂品磻獪囟炔怀^ 70 ，且不使用濃硝 酸，原因是_、_。 (3)該廠結合本廠實際，選用的 X 為_(填化學式)； 中和使溶液中_(填離子符號)的濃度減小(中和引起 的溶液體積變化可忽略,4)上述流程中洗滌的目的是_,Fe3+、H,解析：本題主要考查鋇泥的綜合利用。(1)Ba(FeO2)2 與HNO3 反應的化學方程式為：Ba(FeO2)28HNO3=Ba(NO3)2 2Fe(NO3)34H2O；(2)溫度越高反應速率越快，故控制溫度不 超過 70 是為了防止反應速率過快，且濃硝酸越濃越易分解， 溫度高既易揮發(fā)，也易分解，故不用濃硝酸；

11、(3)X 既要能中和 硝酸，又不產(chǎn)生新雜質，故可用BaCO3；中和使溶液中的Fe3,形成沉淀、H濃度減??；(4)因為鋇鹽是重金屬鹽，有毒，故,答案：(1)Ba(FeO2)28HNO3=Ba(NO3)22Fe(NO3)34H2O (2)防止反應速率過快 濃 HNO3 易揮發(fā)、分解(合理答案均可,3)BaCO3,4)減少廢渣中可溶性鋇鹽對環(huán)境的污,染(合理答案均可,洗滌的目的是減少廢渣中可溶性鋇鹽對環(huán)境的污染,變式訓練,2(2015 年浙江卷)某同學采用硫鐵礦焙燒取硫后的燒渣(主 要成分為 Fe2O3、SiO2、Al2O3，不考慮其他雜質)制取七水合硫 酸亞鐵(FeSO47H2O)，設計了如下流程

12、,A溶解燒渣選用足量硫酸，試劑 X 選用鐵粉 B固體 1 中一定含有 SiO2，控制 pH 是為了使 Al3轉化為 Al(OH)3，進入固體 2 C從溶液 2 得到 FeSO47H2O 產(chǎn)品的過程中，須控制條件 防止其氧化和分解 D若改變方案，在溶液 1 中直接加 NaOH 至過量，得到 的沉淀用硫酸溶解，其溶液經(jīng)結晶分離也可得到 FeSO47H2O,解析：燒渣中加入足量硫酸，F(xiàn)e2O3、Al2O3與酸反應生成 的硫酸鐵、硫酸鋁，二氧化硅不反應，過濾，固體1 為二氧化 硅；在溶液1中加入鐵粉將鐵離子還原為亞鐵離子，調節(jié)pH 值使鋁離子完全生成氫氧化鋁沉淀，過濾，固體2為氫氧化鋁， 溶液2為硫酸

13、亞鐵，蒸發(fā)濃縮、冷卻結晶、過濾，得到硫酸亞 鐵晶體。 答案：D,三、產(chǎn)品提純階段,1目的：將除雜階段獲得的濾液(或濾渣、氣體等)進行分 離提純，獲得最終產(chǎn)品，同時可能還有副產(chǎn)品(母液、可循環(huán)再 用的物質等,2產(chǎn)品提純階段的常見考點,1)蒸發(fā)結晶：一般適用于溶質溶解度隨溫度升高變化不 大且該物質熱穩(wěn)定性較好(不會受熱分解)的晶體析出的方法。 蒸發(fā)濃縮、冷卻結晶：一般適用于溶質溶解度隨溫度變 化較大，且為了獲得帶結晶水的固體。如從硫酸銅溶液中獲得 五水硫酸銅晶體,蒸發(fā)濃縮、趁熱過濾、冷卻結晶：趁熱過濾目的是分離 出溶解度隨溫度變化小的溶質，如除去硝酸鉀溶液中的氯化鈉。 趁熱過濾的過濾器可用熱濾漏斗

14、或用熱毛巾捂住漏斗的外壁。 冷卻結晶對象是趁熱過濾后的濾液,重結晶：目的是提高產(chǎn)品的純度。一般包含溶解、結晶,過濾三個操作,減壓蒸發(fā)：壓強小，液體物質的沸點降低，低溫蒸餾可 以防止物質的分解、損失等。(高溫有可能引發(fā)物質的分解、水 解、氧化等副反應發(fā)生，這由物質的性質決定，應注意題給物 質的相關性質，如 H2O2 高溫下易分解、FeCl3 高溫下易水解,2)洗滌(冰水、熱水)：洗去晶體表面的雜質離子，并減少,晶體在洗滌過程中的溶解損耗,3)蒸發(fā)、反應時的氣體氛圍：有些金屬陽離子易水解，控 制在酸性條件或酸性氣體氛圍中以抑制水解。如從溶液中析出 FeCl3、AlCl3、MgCl2 等溶質時，應在

15、 HCl 的氣氛中加熱，以抑 制水解,4)副產(chǎn)品和可循環(huán)利用的物質：利用物質的轉化關系判斷 副產(chǎn)品的成分，再結合流程圖判斷哪些物質能夠循環(huán)利用,5)濾渣、母液的成分,6)定量計算及誤差分析：計算產(chǎn)品純度、產(chǎn)率、產(chǎn)量、滴,定計算以及誤差分析等,7)化學實驗的基本操作：pH 的測定；檢驗沉淀是否完全； 沉淀的洗滌及檢驗沉淀是否洗滌干凈；中和滴定等,例3綠礬(FeSO47H2O)的一種綜合利用工藝如下,1)綠礬與 NH4HCO3 在溶液中按物質的量之比 12 反應， 有CO2 生成，反應的離子方程式為：_,2)隔絕空氣進行 “ 焙燒 ” ， 鐵元素的轉化途徑是,FeCO3,FeO,Fe，實際作還原劑

16、的是 CO。寫出“焙燒,過程中各步反應的化學方程式：_。 (3)“除雜”步驟為：向母液中通入含臭氧的空氣，調節(jié) pH， 過濾，除去的雜質離子是_。 (4)母液“除雜”后，欲得到(NH4)2SO4粗產(chǎn)品，操作步驟 依次為真空蒸發(fā)濃縮、冷卻結晶、_。濃縮時若溫 度過高，產(chǎn)品中將混有 NH4HSO4，運用化學平衡移動原理解釋 其原因：_,5)綠礬的另一種綜合利用方法是：綠礬脫水后在有氧條件 下焙燒，F(xiàn)eSO4 轉化為 Fe2O3 和硫的氧化物。分析下表實驗數(shù)據(jù)， 為了提高 SO3 的含量，可采取的措施是_,變式訓練,3硫酸錳可用于飼料營養(yǎng)強氧化劑和媒染劑，其生產(chǎn)原材 料軟錳礦(MnO2)、菱錳礦(M

17、nCO3)中?；煊辛蛩醽嗚F和硫酸鎂 等雜質。其生產(chǎn)工藝如下,離子完全沉淀的 pH：Fe3為3.5，F(xiàn)e2為9.5，Mn2為10.8,Mg2為 11.6,1)酸浸前需將原材料研碎，其目的是_， 酸浸中加入的酸是_(填化學式，下同)，從經(jīng)濟效益考 慮，試劑 A 可能是_,2)反應器中發(fā)生反應的離子方程式是：_。 (3)硫酸錳和硫酸鎂的溶解度曲線如下圖所示,操作為：在_下蒸發(fā)結晶、趁熱過濾。其趁熱 過濾目的是_。 為了得到更純凈的一水合硫酸錳，需將晶體置于過濾器 中，用_進行洗滌(填序號,A蒸餾水 C飽和硫酸錳溶液,B稀硫酸 D氫氧化鈉溶液,4)MnSO4H2O 在 1150 高溫下易分解，產(chǎn)物是

18、Mn3O4、 含硫化合物、水，在該條件下硫酸錳晶體分解反應的化學方程 式是：_,解析：(1)從不引入新雜質的角度考慮，酸浸用硫酸，試劑 A選用能調節(jié)pH 又不引入新雜質的MnCO3 或MnO 或Mn(OH)2； (3)讀溶解度曲線知，60 前MgSO4溶解度未達到最大，60 后開始飽和析出，而MnSO4 在此溫度下溶解度變化不大，所以 選定60 ；為避免洗滌硫酸錳晶體的溶解損耗，用飽和硫酸 錳溶液洗滌較理想；(4)MnSO4 既是氧化劑又是還原劑，氧化產(chǎn) 物為Mn3O4，還原產(chǎn)物為SO2，考慮原子守恒應還有SO3,1(2015 年吉林長春三模)工業(yè)合成氨技術是對人類的巨大 貢獻之一。下面是合成

19、氨的簡要流程示意圖： (1) 設備的名稱是_ ，沿 X 路線循環(huán)的物質是 _(填字母,AN2 和 H2,B催化劑,CNH3,DN2、H2 和 NH3,2)合成氨中 H2 可以由焦炭和水蒸氣反應獲得，請寫出該反 應的化學方程式：_,3)原料氣中往往含有 H2S、CO、CO2 等雜質，必須除去這 些雜質的目的是_，常用 K2CO3 溶液除 去 CO2，其反應的離子方程式為：_。 (4)近年有人將電磁場直接加在氮氣和氫氣反應的容器內， 在較低的溫度和壓強條件下合成氨，獲得了較高的產(chǎn)率。電磁 場對合成氨反應本質的影響是_。 (5)合成氨工業(yè)往往含有大量含氨廢水，為了防止對環(huán)境造 成污染，可以利用電解法

20、將 NH3H2O 轉化為對環(huán)境無污染的物 質。電解時以石墨做電極，以硝酸作為電解質，則理論上處理 1 mol NH3H2O，電路中轉移電子_mol，陽極的電極反應 式為：_,2(2015 年廣東卷)七鋁十二鈣(12CaO7Al2O3)是新型的超 導材料和發(fā)光材料，用白云石(主要含 CaCO3 和 MgCO3)和廢 Al 片制備七鋁十二鈣的工藝如下,1)煅粉主要含 MgO 和_，用適量 NH4NO3 溶液浸取 煅粉后，鎂化合物幾乎不溶，或濾液中 c(Mg2)小于 5106 molL1，則溶液 pH 大于_Mg(OH)2 的 Ksp51012； 該工藝中不能用(NH4)2SO4 代替 NH4NO3

21、，原因是_,2) 濾 液中 陰離子有_( 忽略雜質成分的 影 響)；若濾液中僅通入CO2，會生成_，從而導致CaCO3 產(chǎn)率降低,3)用 NaOH 溶液可除去廢 Al 片表面的氧化膜，反應的離,子方程式為：_,4)電解制備Al(OH)3 時，電極分別為Al 片和石墨，電解總 反應方程式為：_,3煉鋅廠產(chǎn)生的工業(yè)廢渣鋅渣(除了含 Zn 外，還含有 Fe、Al、Cd 和 SiO2 等雜質)，利用鋅渣制取并回收 ZnSO47H2O 和金屬鎘(Cd)是一個有益的嘗試，其流程如下,1)浸出時用到的試劑 X 為_， 寫出溶解過程 中加快浸出速率和提高浸出率的兩點措施：_， _,2)寫出加入 Ca(ClO)

22、2 反應的離子方程式：_。 (3)調節(jié) pH 過程可以選用_(填“ZnO”或“NaOH”)； 本流程的 pH 調節(jié)一般調至 5，其目的是_,4)寫出過濾后加入過量的鋅粉反應的離子方程式：_,_,5)在蒸發(fā)濃縮操作時，要采取的實驗措施是：_,4MnO2 與過量固體 KOH 和 KClO3 在高溫下反應，生成 錳酸鉀(K2MnO4)和 KCl ，K2MnO4 溶液經(jīng)酸化后轉化為 MnO2 和 KMnO4。一種由 MnO2 制備 KMnO4 的方法如下,1)寫出“熔化氧化”的化學反應方程式：_。 (2)從溶液中得到 KMnO4 粗晶體的方法是_。 (3)上述流程中可以循環(huán)使用的物質是_,4)理論上(

23、若不考慮制備過程中的損失與物質循環(huán))1 mol,MnO2 可制得_mol KMnO4,5)已知 293 K 時醋酸鉀的溶解度為 217 g，硫酸鉀的溶解度 為 11.1 g，請解釋酸化過程中采用醋酸而不采用鹽酸或硫酸的 原因,不采用鹽酸的原因：_； 不采用硫酸的原因：_,答案：(1)3MnO2 6KOH KClO3,3K2MnO4 KCl,3H2O (2)蒸發(fā)濃縮、冷卻結晶、過濾 (3)MnO2 2 (4) 3 (5)鹽酸具有還原性，會被高錳酸鉀氧化產(chǎn)生 Cl2 硫酸鉀溶解度低，在蒸發(fā)濃縮過程中容易析出而造成高 錳酸鉀產(chǎn)品純度下降,5工業(yè)上用閃鋅礦(主要成分為 ZnS，還含有 Fe2O3 等雜

24、質,為原料生產(chǎn) ZnSO47H2O 的工藝流程如下,1)從濾渣 A 中可獲得一種淡黃色非金屬單質的副產(chǎn)品，其,化學式為_,2)浸取過程中Fe2(SO4)3的作用是_，浸取時 Fe2(SO4)3與ZnS 發(fā)生反應的化學方程式為：_,3)除鐵過程控制溶液的 pH 在 5.4 左右，該反應的離子方程 式為：_。 該過程在空氣入口處設計了一個類似淋浴噴頭的裝置，其目的 是_,4)置換法除重金屬離子所用物質 C 為_。 (5)硫酸鋅的溶解度與溫度之間的關系如下表,從除重金屬后的硫酸鋅溶液中獲得硫酸鋅晶體的實驗操作,為_、_、過濾、干燥,答案：(1)S,2)作氧化劑,Fe2(SO4)3ZnS=ZnSO42

25、FeSO4S,增大空氣與溶液,3)4Fe2O26H2O=4FeOOH8H 的接觸面積，加快反應速率 (4)Zn,5)60 條件下蒸發(fā)濃縮,降溫結晶,6無水 AlCl3 可用作有機合成的催化劑、食品膨松劑等,工業(yè)制備無水 AlCl3 的流程如下,1)氯化爐中通入 O2 的目的是_。 (2)氯化爐中Al2O3 、Cl2和C反應的化學方程式是：_,_,3)氯化爐中導出的氣體，通常用亞硫酸鈉溶液來吸收，請 寫 出 用 Na2SO3 溶液處理尾氣時發(fā)生反應的離子方程式：_ _,4)在升華器中加入鋁粉的目的是_。 (5)用氯化鋁晶體(AlCl36H2O)在 HCl 氣體中加熱也能進行 無水氯化鋁的制備。但

26、若實驗條件控制不當，最終得到的物質 是堿式氯化鋁化學式為 Al2(OH)nCl(6n)，且質量是原氯化鋁晶 體(AlCl36H2O)的 40%，則可推算 n 的值為_,解析：(1)由流程圖中的產(chǎn)物推斷，通入氧氣與C 反應，同 時放熱提供能量；(2)根據(jù)流程圖中箭頭指向，C 被氧化為CO， Cl2 被還原成AlCl3，即Al2O33Cl23C=2AlCl33CO；(3) 分析流程圖信息，用亞硫酸鈉溶液吸收的氣體為Cl2，亞硫酸根 離子被氧化為硫酸根離子，根據(jù)電子得失守恒可以配平；(4)分 析流程圖信息可以看到 FeCl3 被Al 粉還原成 Fe 而除去；(5)由 2AlCl36H2O Al2(OH)nCl(6 n) 可 知， 2(2735.53 618)40%27217n35.5(6n)，