2016年高考化學(xué)二輪習(xí)題無機化學(xué)工藝設(shè)計流程題的解題策略

1、. . - 優(yōu)選?？紝ｎ}講座(三) 無機化學(xué)工藝流程題的解題策略學(xué)生用書p66 考察特點工藝流程題就是將化工生產(chǎn)中的生產(chǎn)流程用框圖形式表示出來，并根據(jù)生產(chǎn)流程中有關(guān)的化學(xué)知識步步設(shè)問，是無機框圖題的創(chuàng)新，題目常常以現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)為根底，將化學(xué)工藝流程進(jìn)展簡化，與化工生產(chǎn)本錢、環(huán)境保護等相融合，考察物質(zhì)的制備、檢驗、別離等根本實驗原理在化工生產(chǎn)中的實際應(yīng)用，是近幾年高考化學(xué)命題中的常考題型。解題指導(dǎo)一、題型構(gòu)造1化工流程線路示意圖(1)箭頭：箭頭進(jìn)入的是投料(即反響物 )、出去的是生成物(包括主產(chǎn)物和副產(chǎn)物)。(2)三線：物料進(jìn)出線、操作流程線、循環(huán)操作線。2涉及問題(1)原料的預(yù)處理。(2)反響

2、條件的控制(溫度、壓強、催化劑、原料配比、ph、溶劑等 )。(3)反響原理 (化學(xué)平衡、水解平衡、化學(xué)反響速率、反響熱、電化學(xué)等)。(4)綠色化學(xué)問題 (物質(zhì)循環(huán)利用、廢物的處理、原子利用率、能量充分利用等)。(5)化工平安 (防爆、防污染、防中毒等)。二、解題思路及方法1解題思路2解題方法(1)首尾分析法：對一些線型流程工藝(從原料到產(chǎn)品為一條龍的生產(chǎn)工序)試題，首先比照分析流程圖中第一種物質(zhì)(原材料 )與最后一種物質(zhì)(產(chǎn)品 )，從比照分析中找出原料與產(chǎn)品. . - 優(yōu)選之間的關(guān)系， 弄清生產(chǎn)過程中原料轉(zhuǎn)化為產(chǎn)品的根本原理和除雜、別離、 提純產(chǎn)品的化工工藝，然后再結(jié)合題設(shè)的問題，逐一推敲解答

3、。(2)分段分析法：對于用同樣的原材料生產(chǎn)多種(兩種或兩種以上)產(chǎn)品 (包括副產(chǎn)品 )的工業(yè)流程題，用分段分析法更容易找到解題的切入點。(3)穿插分析法：有些化工生產(chǎn)選用多組原材料，先合成一種或幾種中間產(chǎn)品，再用這一中間產(chǎn)品與局部其他原材料生產(chǎn)所需的主流產(chǎn)品，這種題適合用穿插分析法。就是將提供的工業(yè)流程示意圖結(jié)合常見化合物的制取原理劃分成幾條生產(chǎn)流水線，然后上下穿插分析。3答題步驟(1)從題干中獲取有用信息，了解生產(chǎn)的產(chǎn)品。(2)整體瀏覽一下流程，根本區(qū)分出預(yù)處理、反響、提純、別離等階段。(3)分析流程中的每一步驟，并獲取以下信息：知道“四個什么反響物是什么，發(fā)生了什么反響，該反響造成了什么后

4、果，對制造產(chǎn)品有什么作用。抓住“一個關(guān)鍵一切反響或操作都是為獲得產(chǎn)品而效勞。(4)從問題中獲取信息，幫助解題。4規(guī)解答(1)文字表達(dá)類的題目要規(guī)解答，防止出現(xiàn)因表達(dá)不嚴(yán)謹(jǐn)導(dǎo)致的失分，如如何洗滌沉淀： 往漏斗中參加蒸餾水至浸沒沉淀，待水自然流下后， 重復(fù)以上操作23 次。如何證明沉淀完全：如向含so24的溶液中加bacl2溶液，將沉淀靜置，取上層清液，再加 bacl2溶液，假設(shè)無白色沉淀生成，說明沉淀完全。如何從溶液中得到晶體：蒸發(fā)濃縮冷卻結(jié)晶過濾洗滌枯燥。在寫某一步驟是為了除雜時，應(yīng)該注明 “是為了除去雜質(zhì)，只寫“除雜等一類萬能式的答復(fù)是不正確的。(2)認(rèn)真審題，不要因?qū)忣}不細(xì)致而失分，如填“

5、化學(xué)方程式還是“離子方程式。填“名稱、“符號還是“代號、“序號等。填“大于還是“，“增大還是“變大等。填“化學(xué)式、 “分子式、 “構(gòu)造式、 “構(gòu)造簡式、 “最簡式還是“電子式等。書寫化學(xué)方程式時要注意配平、注明反響條件以及“、“= 、“、“、“等。三、答題的必備知識1對原料進(jìn)展預(yù)處理的常用方法及其作用(1)研磨減小固體的顆粒度，增大固體與液體或氣體間的接觸面積，加快反響速率。(2)水浸與水接觸反響或溶解。(3)酸浸與酸接觸反響或溶解，使可溶性金屬離子進(jìn)入溶液，不溶物通過過濾除去。(4)灼燒除去可燃性雜質(zhì)或使原料初步轉(zhuǎn)化，如從海帶中提取碘時的灼燒就是為了除去可燃性雜質(zhì)。(5)煅燒改變構(gòu)造，使一些

6、物質(zhì)能溶解，并使一些雜質(zhì)在高溫下氧化、分解，如煅燒高嶺土。2常用的控制反響條件的方法(1)調(diào)節(jié)溶液的ph。常用于使某些金屬離子形成氫氧化物沉淀。調(diào)節(jié)ph 所需的物質(zhì)一. . - 優(yōu)選般應(yīng)滿足兩點：能與 h反響，使溶液ph 增大；不引入新雜質(zhì)。例如：假設(shè)要除去cu2中混有的fe3，可參加 cuo、cu(oh)2、cu2(oh)2co3等物質(zhì)來調(diào)節(jié)溶液的ph，不可參加naoh 溶液、氨水等。(2)控制溫度。根據(jù)需要升溫或降溫，改變反響速率或使平衡向需要的方向移動。(3)控制壓強。改變速率，影響平衡。(4)使用正催化劑。加快反響速率，縮短到達(dá)平衡需要的時間。(5)趁熱過濾。防止某些物質(zhì)降溫時析出。(

7、6)冰水洗滌。洗去晶體外表的雜質(zhì)離子，并減少晶體在洗滌過程中的溶解損耗。3明確常用的提純方法(1)水溶法：除去可溶性雜質(zhì)。(2)酸溶法：除去堿性雜質(zhì)。(3)堿溶法：除去酸性雜質(zhì)。(4)氧化劑或復(fù)原劑法：除去復(fù)原性或氧化性雜質(zhì)。(5)加熱灼燒法：除去受熱易分解或易揮發(fā)的雜質(zhì)。(6)調(diào)節(jié)溶液的ph 法：如除去酸性含銅溶液中的fe3等。4明確常用的別離方法(1)過濾：別離難溶物和易溶物，根據(jù)特殊需要采用趁熱過濾或者抽濾等方法。(2)萃取和分液：利用溶質(zhì)在互不相溶的溶劑里的溶解度不同提取別離物質(zhì)，如用ccl4或苯萃取溴水中的溴。(3)蒸發(fā)結(jié)晶：提取溶解度隨溫度變化不大的溶質(zhì)，如nacl。(4)冷卻結(jié)晶

8、：提取溶解度隨溫度變化較大的溶質(zhì)、易水解的溶質(zhì)或結(jié)晶水合物，如kno3、fecl3、cucl2、cuso45h2o、feso47h2o 等。(5)蒸餾或分餾：別離沸點不同且互溶的液體混合物，如別離乙醇和甘油。(6)冷卻法：利用氣體易液化的特點別離氣體，如合成氨工業(yè)采用冷卻法別離氨氣與氮氣、氫氣。5物質(zhì)別離、提純的原那么(1)不增：不引入新的雜質(zhì)。(2)不減：不減少被提純物。(3)易別離：被提純物與雜質(zhì)容易別離。(4)易復(fù)原：被提純的物質(zhì)易恢復(fù)原來的組成狀態(tài)。6物質(zhì)別離、提純考前須知(1)除雜試劑需過量。(2)過量試劑需除去。(3)除去多種雜質(zhì)時要考慮參加試劑的順序。(4)選擇最正確除雜途徑。題

9、型一以別離、提純?yōu)槟康牡墓に嚵鞒填}(2013 高考新課標(biāo)全國卷) 氧化鋅為白色粉末，可用于濕疹、 癬等皮膚病的治療。純化工業(yè)級氧化鋅含有 fe( ) 、 mn( ) 、 ni( ) 等雜質(zhì)的流程如下：工業(yè)zno 稀硫酸浸出液調(diào)ph約為5適量高錳酸鉀溶液過濾濾液 zn 過濾濾液 na2co3過濾濾餅 煅燒zno 提示：在本實驗條件下，ni( ) 不能被氧化；高錳酸鉀的復(fù)原產(chǎn)物是mno2。. . - 優(yōu)選答復(fù)以下問題：(1) 反 響 中 除 掉 的 雜 質(zhì) 離 子 是 _ ， 發(fā) 生 反 響 的 離 子 方 程 式 為_ ；在 加高錳酸鉀溶液前，假設(shè)ph較低， 對除雜的影響是_ _ 。(2)反響的

10、反響類型為_，過濾得到的濾渣中，除了過量的鋅外還有_。(3) 反 響 形 成 的 沉 淀 要 用 水 洗 ， 檢 驗 沉 淀 是 否 洗 滌 干 凈 的 方 法 是_ 。(4)反響中產(chǎn)物的成分可能是znco3xzn(oh)2。取枯燥后的濾餅11.2 g，煅燒后可得到產(chǎn)品 8.1 g。那么x等于 _。解析 從分析整個流程圖入手，明確每步發(fā)生的反響，從而解決相關(guān)問題。(1)在反響中，通過調(diào)節(jié)溶液的ph，高錳酸鉀能將溶液中的fe2氧化為 fe3，將 mn2氧化為 mno2而除去；假設(shè)開場溶液的ph 過低， fe2、mn2將很難生成沉淀而除去。(2)第一次過濾后的濾液中含有的陽離子有zn2、ni2、

11、h等，參加鋅后可將ni 置換出來，故濾渣中還含有金屬鎳。(3)反響生成的沉淀為znco3，同時生成na2so4，假設(shè)沉淀未洗滌干凈，洗滌液中應(yīng)含有 so24和 na，故只要對洗滌液中是否含有so24進(jìn)展檢驗即可。(4) 煅 燒 過 程 中znco3、 zn(oh)2均 發(fā) 生 分 解 反 響 生 成zno ， 根 據(jù) 關(guān) 系 式znco3xzn(oh)2 (x 1)zno，可得12599x81x111.2 g8.1 g，故x1。答案 (1)fe2 和 mn2mno4 3fe2 7h2o=3fe(oh)3 mno2 5h，2mno43mn22h2o=5mno2 4h鐵離子和錳離子不能生成沉淀，從

12、而無法除去鐵和錳雜質(zhì)(2)置換反響鎳(3)取少量水洗液于試管中，滴入12 滴稀硝酸，再滴入硝酸鋇溶液，假設(shè)無白色沉淀生成，那么說明沉淀已經(jīng)洗滌干凈(4)1 1實驗室利用硫酸廠燒渣(主要成分為鐵的氧化物及少量fes、sio2等)制備聚鐵 (堿式硫酸鐵的聚合物 )和綠礬 (feso47h2o)，主要工藝流程如下。(1)將過程產(chǎn)生的氣體通入以下溶液中，溶液會褪色的是_。a品紅溶液b紫色石蕊試液c酸性 kmno4溶液d 溴水(2)過程中， fes、o2和 h2so4反響的化學(xué)方程式為_ 。(3)過程中需參加的物質(zhì)是_。(4)過程中，蒸發(fā)結(jié)晶時需使用的儀器除酒精燈、三腳架外，還需要_。. . - 優(yōu)選(

13、5)過程調(diào)節(jié)ph 可選用以下試劑中的_(填序號 )。a稀硫酸b caco3cnaoh 溶液(6)過程中，將溶液z 加熱到 70 80 ，目的是_ 。(7)實驗室為測量所得到的聚鐵樣品中鐵元素的質(zhì)量分?jǐn)?shù)，進(jìn)展以下實驗。用分析天平稱取 2.700 0 g樣品； 將樣品溶于足量的鹽酸后，參加過量的bacl2溶液； 過濾、 洗滌、枯燥，稱重得固體質(zhì)量為3.495 0 g。假設(shè)該聚鐵的主要成分為fe(oh)so4n，那么該聚鐵樣品中鐵元素的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為_。(假設(shè)雜質(zhì)中不含鐵元素和硫元素) 解析： so2具有漂白性，能使品紅溶液褪色，so2有復(fù)原性，能被酸性kmno4溶液、溴水氧化，而使它們褪色。溶液x 為

14、 fe2(so4)3，需參加復(fù)原劑將fe3復(fù)原為 fe2，又不帶入雜質(zhì)離子，故需參加鐵粉。過程中需將酸消耗而調(diào)高ph，而 caco3跟硫酸反響會生成微溶于水的 caso4而阻止反響的繼續(xù)進(jìn)展，故需選用naoh 溶液。由聚鐵的化學(xué)式可知：n(fe3)n(so24)n(baso4)3.495 0 g233 g mol 1 0.015 mol，所以聚鐵樣品中鐵元素的質(zhì)量分?jǐn)?shù)0.015 mol56 gmol12.700 0 g100%31.1%。答案： (1)acd (2)4fes 3o2 6h2so4=2fe2(so4)36h2o4s (3)鐵粉(4)蒸發(fā)皿、玻璃棒(5)c (6)促進(jìn) fe3的水解

15、(7)31.1% 2現(xiàn)代循環(huán)經(jīng)濟要求綜合考慮環(huán)境污染和經(jīng)濟效益。請?zhí)顚懸韵驴瞻住?1)實驗室里，可用于吸收so2尾氣的一種試劑是_。(2)高純氧化鐵可作現(xiàn)代電子工業(yè)材料。以下是用硫鐵礦燒渣(主要成分為fe2o3、fe3o4、feo、sio2)為原料制備高純氧化鐵(軟磁 -fe2o3)的生產(chǎn)流程示意圖：步驟中過濾所得濾渣的主要成分是_。步驟中參加鐵粉的目的是_。步驟中可選用_試劑調(diào)節(jié)溶液的ph(填標(biāo)號 )。a稀硝酸b雙氧水c氨水d 高錳酸鉀溶液 寫 出 在 空 氣 中 煅 燒feco3， 制 備 高 純 氧 化 鐵 的 化 學(xué) 方 程 式 ：_ 。從濾液 c 中回收的主要物質(zhì)的一種用途是_。解析

16、： (1)so2為酸性氣體，還具有較強的復(fù)原性，故可以通過用堿液吸收、強氧化劑溶液吸收等方法除去so2。(2) 硫鐵礦燒渣中除 sio2外，均溶于鹽酸，故濾渣是sio2。 fe2o3、fe3o4溶于鹽酸均有 fe3生成，參加鐵粉可以將fe3復(fù)原為 fe2：2fe3fe=3fe2。稀硝酸、 雙氧水、kmno4溶液均容易將fe2氧化為 fe3，只有氨水能夠起到調(diào)節(jié)ph 的作用。注意該過程中 2價的鐵已轉(zhuǎn)化為3價的鐵。濾液c 為銨鹽溶液，可作為氮肥使用。答案： (1)naoh 溶液 (或其他合理答案) . . - 優(yōu)選(2) sio2將 fe3復(fù)原為 fe2c 4feco3 o2=煅燒2fe2o34

17、co2可作為氮肥題型二以制備物質(zhì)為目的的工藝流程題(2015 高考卷 )毒重石的主要成分為baco3(含 ca2、mg2、fe3等雜質(zhì) )，實驗室利用毒重石制備bacl22h2o 的流程如下：(1)毒重石用鹽酸浸取前需充分研磨，目的是_ 。實驗室用37%的鹽酸配制15%的鹽酸，除量筒外還需使用以下儀器中的_。a燒杯b容量瓶c玻璃棒d滴定管(2)參加 nh3h2o 調(diào) ph8 可除去 _(填離子符號 )，濾渣中含 _(填化學(xué)式 )。參加 h2c2o4時應(yīng)防止過量，原因是_。ca2mg2fe3開場沉淀時的ph 11.9 9.1 1.9 完全沉淀時的ph 13.9 11.1 3.2 ：ksp(bac

18、2o4) 1.6 107，ksp(cac2o4) 2.3 109(3)利用間接酸堿滴定法可測定ba2的含量，實驗分兩步進(jìn)展。：2cro242h=cr2o27h2o ba2cro24=bacro4步驟： 移取x ml 一定濃度的na2cro4溶液于錐形瓶中， 參加酸堿指示劑， 用b moll1鹽酸標(biāo)準(zhǔn)液滴定至終點，測得滴加鹽酸的體積為v0 ml。步驟：移取y ml bacl2溶液于錐形瓶中，參加x ml 與步驟一樣濃度的na2cro4溶液，待 ba2完全沉淀后，再參加酸堿指示劑，用bmoll1鹽酸標(biāo)準(zhǔn)液滴定至終點，測得滴加鹽酸的體積為v1 ml。滴加鹽酸標(biāo)準(zhǔn)液時應(yīng)使用酸式滴定管，“0刻度位于滴定

19、管的_(填“上方或“下方 )。bacl2溶液的濃度為_moll 1。假設(shè)步驟中滴加鹽酸時有少量待測液濺出， ba2濃度測量值將_(填“偏大或“偏小)。解析 (1)毒重石用鹽酸浸取前需充分研磨，目的是增大與鹽酸的接觸面積，加快反響速率。實驗室配制一定質(zhì)量分?jǐn)?shù)的溶液時，需用到的儀器是量筒、燒杯和玻璃棒。(2)由流程圖和表中數(shù)據(jù)可知，ph8 時，可除去fe3；調(diào)節(jié) ph12.5時， mg2完全沉淀， ca2局部沉淀， 故濾渣中含有mg(oh)2和 ca(oh)2；參加 h2c2o4的目的是除去溶液中剩余的ca2，使 ca2(aq)c2o24(aq)=cac2o4(s)，當(dāng) h2c2o4過量時，也可能

20、使c(ba2)c(c2o24)ksp(bac2o4)，而生成bac2o4沉淀，導(dǎo)致產(chǎn)品bacl22h2o 的量減少。 (3)由方程式2cro242h=cr2o27h2o 知，步驟中參加的cro24的總物質(zhì)的量為bmoll1v01 000lbv01 000mol。 步驟中， 參加 bacl2充分反響后， 剩余的 cro24的物質(zhì)的量為b mol l 1v11 000. . - 優(yōu)選lbv11 000mol， 與 ba2反響的 cro24的物質(zhì)的量為bv01 000molbv11 000molbv0v11 000mol，由方程式ba2cro24=bacro4得，n(ba2)n(cro24)，所以b

21、acl2的濃度：c(bacl2)bv0v11 000 moly1 000 lbv0v1ymoll 1。假設(shè)步驟中滴加鹽酸時，有少量待測液濺出，造成v1的用量減小，所以bv0v1y的測量值將偏大。答案 (1)增大接觸面積從而使反響速率加快ac (2)fe3mg(oh)2、ca(oh)2h2c2o4過量會導(dǎo)致生成bac2o4沉淀，產(chǎn)品產(chǎn)量減少(3)上方bv0v1y偏大3(2013 高考卷 )氧化鎂在醫(yī)藥、 建筑等行業(yè)應(yīng)用廣泛。硫酸鎂復(fù)原熱解制備高純氧化鎂是一種新的探索。以菱鎂礦(主要成分為mgco3，含少量 feco3)為原料制備高純氧化鎂的實驗流程如下：(1)mgco3與稀硫酸反響的離子方程式為

22、_ 。(2)參加h2o2氧化時，發(fā)生反響的化學(xué)方程式為_ 。(3)濾渣 2 的成分是 _(填化學(xué)式 )。(4)煅燒過程存在以下反響：2mgso4 c=800 2mgo2so2 co2mgso4c=800 mgo so2 co mgso43c=800 mgo s 3co利用以下圖裝置對煅燒產(chǎn)生的氣體進(jìn)展分步吸收或收集。d 中收集的氣體是_(填化學(xué)式 )。b 中盛放的溶液可以是_(填字母 )。. . - 優(yōu)選anaoh 溶液bna2co3溶液c稀硝酸dkmno4溶液a 中得到的淡黃色固體能與熱的naoh 溶液反響，產(chǎn)物中元素的最高價態(tài)為4，寫出該反響的離子方程式：_ _ 。解析：明確實驗過程，提取

23、有效信息，正確判斷反響過程。(1)mgco3與稀硫酸反響時，mgco3微溶于水，在寫離子方程式時要寫化學(xué)式。離子方程式為 mgco3 2h=mg2co2 h2o。 (2)因為菱鎂礦中有feco3， 在酸溶時產(chǎn)生fe2，除去 fe 元素需將fe2氧化為 fe3，通過調(diào)節(jié)溶液的ph 生成 fe(oh)3從而除去fe3，所以參加h2o2的目的是將fe2氧化成fe3，發(fā)生反響的化學(xué)方程式為2feso4h2o2h2so4=fe2(so4)32h2o。 (3)調(diào) ph4 時發(fā)生的反響為fe3 3nh3h2o=fe(oh)33nh4，所以經(jīng)過濾所得濾渣2 為 fe(oh)3。(4)由題給反響可知，煅燒后的氣

24、體為co2、so2、co 和 s蒸氣的混合物。s蒸氣很容易轉(zhuǎn)化為s固體，所以a 的目的是收集s ，b 的作用是吸收so2，可用 kmno4溶液將 so2氧化吸收， c 中裝 naoh 溶液，作用是吸收產(chǎn)生的co2，co 最后用排水法收集。s 與熱的naoh 反響的離子方程式為3s 6oh=2s2so233h2o。答案： (1)mgco32h=mg2co2 h2o (2)2feso4h2o2h2so4=fe2(so4)32h2o (3)fe(oh)3(4) co d 3s 6oh=2s2so233h2o 4鋁是重要的金屬材料，鋁土礦(主要成分是al2o3和少量的sio2、fe2o3雜質(zhì) )是工業(yè)上 制 取 鋁 的 原 料 。 實 驗 室 模 擬 工 業(yè) 上 以 鋁 土 礦 為 原 料 制 取al2(so4)3和 銨 明 礬 晶 體nh4al(so4)212h2o的工藝流程如下