高三化學(xué)工藝流程題專題

1、化學(xué)工藝流程題的突破一、化學(xué)工藝流程題解決的問題主要有以下幾個(gè)方面：1將原料轉(zhuǎn)化為產(chǎn)品的生產(chǎn)原理問題； 2除雜、分離和提純產(chǎn)品等問題；3提高產(chǎn)量和效率問題； 4節(jié)能減排，“綠色化學(xué)”，循環(huán)利用等生產(chǎn)問題；5生產(chǎn)設(shè)備、流程和生產(chǎn)成本等工藝問題?；ち鞒填}一般就圍繞這幾個(gè)方面設(shè)問求解，我們需要運(yùn)用有關(guān)物質(zhì)的性質(zhì)和物質(zhì)間相互作用的基本知識(shí)，還要掌握一些分離提純物質(zhì)的基本實(shí)驗(yàn)技能，關(guān)鍵是還要具有分析生產(chǎn)工藝流程的方法和能力。這類試題起點(diǎn)高、落點(diǎn)低，試題多以化工生產(chǎn)、能源、材料、環(huán)境等生產(chǎn)、生活方面的常見化學(xué)事物為背景，要求明確，設(shè)問層次清晰，以無機(jī)或有機(jī)化合物的組成、性質(zhì)、變化等內(nèi)容為載體，要求考生運(yùn)

2、用所學(xué)化學(xué)知識(shí)、原理和技能從化學(xué)視角看待、分析或解決生產(chǎn)、 生活實(shí)際中的簡(jiǎn)單化學(xué)問題。解答所需知識(shí)、方法都是化學(xué)的核心內(nèi)容。因此，答題時(shí)，不要力求把生產(chǎn)流程圖中的每個(gè)細(xì)節(jié)都弄清楚，只要把握住主要的考查方向，理清每個(gè)環(huán)節(jié)的目的和結(jié)果，再根據(jù)題中的具體設(shè)問，結(jié)合題中提取的信息和頭腦中原有的知識(shí)和技能，進(jìn)行針對(duì)性作答即可，切不可拘泥于流程圖中的每個(gè)細(xì)節(jié)，把時(shí)間和精力過多用于流程分析，使解題誤入歧途。二、整體的學(xué)習(xí)程序：具體抽象具體 1、抽象出工藝流程模板 2、學(xué)習(xí)課本上的具體工藝流程（1）侯氏純堿工藝 （2）工業(yè)合成硫酸 （3）工業(yè)合成硝酸 3、具體試題中的幾個(gè)過程的劃分對(duì)一些線型流程工藝(從原料到

3、產(chǎn)品為一條龍生產(chǎn)工序)試題，首先對(duì)比分析生產(chǎn)流程示意圖中的第一種物質(zhì)原材料與最后一種物質(zhì)產(chǎn)品，從對(duì)比分析中找出原料與產(chǎn)品之間的關(guān)系，弄清生產(chǎn)流程過程中原料轉(zhuǎn)化為產(chǎn)品的基本原理和除雜分離提純產(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。給出各種不同核心反應(yīng)原理的工藝流程的流程圖，指導(dǎo)學(xué)生分析工業(yè)流程的主線和核心步驟。在分析過程中關(guān)注以下幾個(gè)方面： （1） 明確實(shí)驗(yàn)的目的（2） 抓住幾條線索 線索 考查側(cè)重主要目的主要制備物質(zhì)核心化學(xué)反應(yīng)產(chǎn)物又多又純雜質(zhì)分離提純雜質(zhì)分離徹底輔助試劑輔助主要物質(zhì)轉(zhuǎn)化或分離雜質(zhì)循環(huán)利用三、核心知識(shí)點(diǎn)突破不同的學(xué)生在完成工藝流程題時(shí)遇到的難點(diǎn)是不同的，通過學(xué)生易錯(cuò)

4、題的分析，針對(duì)性的做了一下的核心知識(shí)點(diǎn)的突破教學(xué)。、鹽溶液的分離提純方法：結(jié)晶法結(jié)晶法有蒸發(fā)結(jié)晶和冷卻結(jié)晶兩種方法，大多數(shù)同學(xué)通過一輪的復(fù)習(xí)已經(jīng)明白純物質(zhì)溶液要得到晶體的方法，難點(diǎn)在于混合溶液得到晶體的操作。（1） 純物質(zhì)溶液得到晶體：蒸發(fā)結(jié)晶（NaCl型：溶解度隨溫度變化小的物質(zhì)）蒸發(fā)濃縮（至有晶膜出現(xiàn)為止），冷卻結(jié)晶（KNO3型：溶解度隨溫度變化大的物質(zhì)和含有結(jié)晶水的晶體）（2） 混合溶液（分離A和B）：要得到溶解度受溫度變化小的溶質(zhì)：蒸發(fā)結(jié)晶，趁熱過濾    要得到溶解度受溫度變化大的物質(zhì)和含有結(jié)晶水的晶體： 蒸發(fā)濃縮，冷卻結(jié)晶，過濾&#

5、160;、預(yù)處理的各種方法工藝流程中的預(yù)處理分析進(jìn)行分類，并形成一定的答題模板。（1） 粉碎或研磨：增大固液（或固氣或固固）接觸面積，加快反應(yīng)（溶解）速率，增大原料的轉(zhuǎn) 化率（或浸取率）。（2） 煅燒或灼燒：不易轉(zhuǎn)化的物質(zhì)轉(zhuǎn)為容易提取的物質(zhì)；其他礦轉(zhuǎn)化為氧化物；除去有機(jī)物；除 去熱不穩(wěn)定的雜質(zhì)（3） 酸浸：溶解、去氧化物（膜）、調(diào)節(jié)pH促進(jìn)水解（沉淀）（4） 堿溶：去油污，去鋁片氧化膜，溶解鋁、二氧化硅，調(diào)節(jié)pH促進(jìn)水解（沉淀）、平衡原理的應(yīng)用 在工藝流程中經(jīng)常會(huì)涉及化學(xué)反應(yīng)平衡，沉淀溶解平衡，沉淀的轉(zhuǎn)化，離子的水解平衡 練習(xí)2工業(yè)上以鋰輝石（Li2O·A12O3·4SiO

6、2，含少量Ca、Mg元素）為原料生產(chǎn)碳酸鋰。其部分工藝流程如下：（2）已知濾渣2的主要成分有Mg(OH)2和CaCO3。向?yàn)V液1中加入石灰乳的作用是（運(yùn)用化學(xué)平衡原理簡(jiǎn)述）_。答題模版四句話：氫氧根與鎂離子結(jié)合生成Mg(OH)2沉淀，Ca2+與SO42-結(jié)合生成CaSO4沉淀（外因的改變），使Mg2+濃度減小（對(duì)該平衡內(nèi)在某因素的影響）；使雜鹵石的溶解平衡向右移動(dòng)（平衡移動(dòng)方向）K+變多（與問題銜接）。（選對(duì)平衡體系，是難溶性雜鹵礦的沉淀溶解平衡；按照四句話的模版回答）（該問被廣東高考年報(bào)2012視為2012高考題中一大亮點(diǎn)和創(chuàng)新之處，即考查學(xué)生對(duì)化學(xué)平衡本質(zhì)的理解） 很多時(shí)候題目中已經(jīng)將外因

7、的改變和最終結(jié)果都已經(jīng)給出，學(xué)生需要找到中間的外因改變帶來的內(nèi)因的變化，注意抓住最主要的矛盾。、原電池和電解工業(yè)中的電極反應(yīng)方程式書寫電極方程書寫的難點(diǎn)：環(huán)境中用于平衡電荷的離子的選擇；不同環(huán)境下產(chǎn)物的存在形式的差異練習(xí)3、一種新燃料電池，一極通入空氣，另一極通入丁烷氣體；電解質(zhì)是摻雜氧化釔（Y2O3）的氧化鋯（ZrO2）晶體，在熔融狀態(tài)下能傳導(dǎo)O2-。試寫出該電池放電時(shí)的電極反應(yīng)：正極：_；負(fù)極：_。答案：正極：O2+4e-=2O2- 負(fù)極： C4H10-26e-+13O2-=4CO2+5H2O、循環(huán)利用的物質(zhì)： 同學(xué)理解物質(zhì)循環(huán)利用的目的：節(jié)能減排，“綠色化學(xué)”，降低成本等生產(chǎn)問題，提煉出

8、： 一定不會(huì)用于循環(huán)的物質(zhì)：目標(biāo)產(chǎn)物，雜質(zhì) 可以用于循環(huán)的物質(zhì)：輔助試劑、母液練習(xí)4、某小組以難溶性鉀長(zhǎng)石（K2OAl2O36SiO2）為原料，提取Al2O3、K2CO3等物質(zhì)，工藝流程如下： (4) 上述工藝中可以循環(huán)利用的主要物質(zhì)是 、 和水。答案：Na2CO3 、CO2、控制溫度的目的1、加熱：加快反應(yīng)速率或溶解速率； 促進(jìn)平衡向吸熱方向移動(dòng)； 除雜，除去熱不穩(wěn)定的雜質(zhì)，如NaHCO3 、Ca(HCO3)2、KMnO4、I2、NH4Cl等物質(zhì)； 使沸點(diǎn)相對(duì)較低的原料氣化 2、降溫：防止某物質(zhì)在高溫時(shí)會(huì)溶解(或分解)； 使化學(xué)平衡向著題目要求的方向移動(dòng)（放熱方向）； 使某個(gè)沸點(diǎn)較高的產(chǎn)物液

9、化，使其與其他物質(zhì)分離； 降低晶體的溶解度，減少損失3、控溫：（用水浴或油浴控溫）防止某種物質(zhì)溫度過高時(shí)會(huì)分解或揮發(fā)； 為了使某物質(zhì)達(dá)到沸點(diǎn)揮發(fā)出來；使催化劑的活性達(dá)到最好； 防止副反應(yīng)的發(fā)生；降溫或減壓可以減少能源成本，降低對(duì)設(shè)備的要求，達(dá)到綠色化學(xué)的要求。5、實(shí)驗(yàn)室用硫酸廠燒渣（主要成分為Fe2O3及少量FeS、SiO2等）制備聚鐵（堿式硫酸鐵的聚合物）和綠礬(FeSO4·7H2O)，過程如下： (5)在中，將溶液Z控制到7080 的目的是_ _；答案：升高溫度促進(jìn)Fe3的水解 (2分)，過高溫度不利于聚鐵的形成(或者完全水解了) (1分)、注重文字?jǐn)⑹龅囊?guī)范

10、性 1、洗滌沉淀：往漏斗中加入蒸餾水至浸沒沉淀，待水自然流下后，重復(fù)以上操作23次。2、從溶液中得到晶體：蒸發(fā)濃縮冷卻結(jié)晶過濾洗滌干燥。3、在寫某一步驟是為了除雜時(shí)，應(yīng)該注明“是為了除去XX雜質(zhì)”，只寫“除雜”等一類萬金油式的回答是不給分的。4、檢驗(yàn)沉淀是否洗滌干凈：取最后一次洗滌液少許于試管中，逐滴滴加XX試劑，振蕩，若沒有現(xiàn)象，則沉淀洗滌干凈5、檢驗(yàn)是否沉淀完全：表達(dá)一：靜置，往上層清夜中繼續(xù)滴加XX試劑 或者表達(dá)二：過濾，取濾液少許于試管中，滴加XX試劑、高頻問題：注意答題技巧1、 “浸出”步驟中，為提高鎂的浸出率，可采取的措施有：答：適當(dāng)提高反應(yīng)溫度、增加浸出時(shí)間，加入過量硫酸，邊加硫

11、酸邊攪拌2、如何提高吸收液和SO2反應(yīng)速率：答：適當(dāng)提高溫度、增大吸收液或NaClO3的濃度、增大SO2與吸收液的接觸面積或攪拌3、從溶液中得到晶體：答：蒸發(fā)濃縮-冷卻結(jié)晶-過濾-洗滌-干燥4、過濾用到的三個(gè)玻璃儀器：答：普通漏斗、玻璃棒、燒杯5、過濾后濾液仍然渾濁的可能的操作原因：答：玻璃棒下端靠在濾紙的單層處，導(dǎo)致濾紙破損；漏斗中液面高于濾紙邊緣6、沉淀洗滌操作：答：往漏斗中（工業(yè)上改為往過濾器中）加入蒸餾水至浸沒沉淀，待水自然流下后，重復(fù)以上操作2-3次7、檢驗(yàn)沉淀Fe(OH)3是否洗滌干凈(含SO42-)：答：取最后一次洗滌液，加入BaCl2溶液，若有白色沉淀則說明未洗滌干凈，若無白色

12、沉淀則說明洗滌干凈8、如何從MgCl2·6H2O中得到無水MgCl2：答：在干燥的HCl氣流中加熱，干燥的HCl氣流中抑制了MgCl2的水解，且?guī)ё進(jìn)gCl2·6H2O受熱產(chǎn)生的水汽10、CuCl2中混有Fe3+加何種試劑調(diào)pH值：答：CuO、Cu(OH)2、CuCO3、Cu2(OH)2CO3。原因：加CuO消耗溶液中的H+的，促進(jìn)Fe3+的水解，生成Fe(OH)3沉淀析出11、調(diào)pH值使得Cu2+（4.7-6.2）中的Fe3+（2.13.2）沉淀，pH值范圍是：答：3.24.7。原因：調(diào)節(jié)溶液的pH值至3.24.7，使Fe3+全部以Fe(OH)3沉淀的形式析出而Cu2+不

13、沉淀，且不會(huì)引入新雜質(zhì)12、產(chǎn)品進(jìn)一步提純的操作：答：重結(jié)晶13、趁熱過濾的原因及操作：答：減少過濾時(shí)間、保持過濾溫度，防止××雜質(zhì)析出或防止降溫過程中××析出而損耗；操作：已預(yù)熱的布氏漏斗趁熱抽濾14、水浴加熱的好處：答：受熱均勻，溫度可控，且溫度不超過10015、減壓蒸發(fā)（小心烘干）：答：常壓蒸發(fā)溫度過高，××易分解；或者減壓蒸發(fā)降低了蒸發(fā)溫度，可以防止××分解16、Mg(OH)2沉淀中混有Ca(OH)2應(yīng)怎樣除去：答：加入MgCl2溶液，充分?jǐn)嚢?，過濾，沉淀用蒸餾水水洗滌17、蒸發(fā)濃縮用到的主要儀器有 、 、

14、燒杯、酒精燈等答：蒸發(fā)皿、玻璃棒。還有取蒸發(fā)皿用坩堝鉗18、不用其它試劑，檢查NH4Cl產(chǎn)品是否純凈的方法及操作是：答：加熱法；取少量氯化銨產(chǎn)品于試管底部，加熱，若試管底部無殘留物，表明氯化銨產(chǎn)品純凈19、檢驗(yàn)NH4的方法是：答：取××少許，加入NaOH溶液后加熱，生成的氣體能使?jié)櫇竦募t色石蕊試紙變藍(lán)。20、過濾的沉淀欲稱重之前的操作：答：過濾，洗滌，干燥，（在干燥器中）冷卻，稱重21、“趁熱過濾”后，有時(shí)先往濾液中加入少量水，加熱至沸，然后再“冷卻結(jié)晶”：答：稀釋溶液，防止降溫過程中××析出，提高產(chǎn)品的純度22、苯甲酸的重結(jié)晶中粗苯甲酸全部溶解后，再加

15、入少量蒸餾水的目的：答：為了減少趁熱過濾過程中損失苯甲酸，一般再加入少量蒸餾水23、加NaCl固體減低了過碳酸鈉的溶解度，原因：答：Na+濃度顯著增加抑止了過碳酸鈉的溶解24、檢驗(yàn)Fe(OH)3是否沉淀完全的試驗(yàn)操作是：答：取少量上層清液或過濾后的濾液，滴加幾滴KSCN溶液，若不出現(xiàn)血紅色，則表明Fe(OH)3 沉淀完全。25、檢驗(yàn)濾液中是否含有Fe3+的方法是：答：滴入少量KSCN溶液，若出現(xiàn)血紅色，則證明有Fe3+ （或加NaOH，根據(jù)情況而定）26、檢驗(yàn)溶液中是否含有Fe2+（當(dāng)溶液同時(shí)存在Fe3+）的方法是： 答：滴加幾滴高錳酸鉀溶液，若高錳酸鉀溶液紫紅色褪去，則證明有Fe2+操作KM

16、nO4 K2CO3操作母液KMnO4粗晶體干燥KMnO4晶體石灰苛化KOH粉碎MnO2熔融KMnO4K2CO3MnO2KOHH2OK2MnO4CO2空氣課堂練習(xí)：1、工業(yè)制備高錳酸鉀是錳的重要化合物和常用的氧化劑。以下是工業(yè)上用軟錳礦制備高錳酸鉀的一種工藝流程。（1）KMnO4稀溶液是一種常用的消毒劑。其消毒原理與下列物質(zhì)相同的是_ _（填代號(hào)）。a、84消毒液（NaClO溶液） b、雙氧水 c、二氧化硫 d、75%酒精（2）高錳酸鉀保存在棕色試劑瓶，下列試劑保存不需要棕色試劑瓶的是_ _（填代號(hào)）。a、濃硝酸 b、硝酸銀 c、氯水 d、燒堿（3）上述流程中可以循環(huán)使用的物質(zhì)有 、 （寫化學(xué)式

17、）。（4）若不考慮物質(zhì)循環(huán)與制備過程中的損失，則1 mol MnO2可制得 mol KMnO4。（5）該生產(chǎn)中需要純凈的CO2氣體。若實(shí)驗(yàn)室要制備純凈的CO2，所需試劑最好選擇（選填代號(hào)） 。 a、石灰石 b、稀HCl c、稀H2SO4 d、純堿（6）操作的名稱是 ；操作根據(jù)KMnO4和K2CO3兩物質(zhì)在 （填性質(zhì)）上的差異，采用 （填操作步驟）、趁熱過濾得到KMnO4粗晶體。氯化鉀硝酸鈉混合溶解蒸發(fā)濃縮趁熱過濾濾渣冷卻結(jié)晶過濾濾液洗滌干燥KNO3產(chǎn)品水濾液濾渣2、實(shí)驗(yàn)室以氯化鉀和硝酸鈉為原料制備硝酸鉀的實(shí)驗(yàn)流程如下：0 20 40 60 80 100 溫度/溶解度/g 200 100 KNO

18、3 NaNO3 KCl NaCl 硝酸鉀等四種物質(zhì)的溶解度隨溫度變化如右圖所示。 回答下列問題：（1）為了加速固體溶解，可采取的措施是： 。（2）實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行蒸發(fā)濃縮操作時(shí)，將蒸發(fā)皿置于鐵圈上，用酒精燈加熱。取用蒸發(fā)皿應(yīng)使用 （填儀器的名稱）為了防止液滴飛濺，進(jìn)行的操作是 。（3）“趁熱過濾”操作中，濾渣的主要成分是（填化學(xué)式） 。（4）“趁熱過濾”后，有時(shí)先往濾液中加入少量水，加熱至沸，然后再“冷卻結(jié)晶”，目的是 。（5）制得的KNO3產(chǎn)品中常含NaCl，進(jìn)一步提純的方法是 。3（16分）鋁廣泛應(yīng)用于化學(xué)工業(yè)和日常生活中。工業(yè)上由鋁土礦（Al2O33H2O的含量約為85%，其余主要為SiO2、

19、Fe2O3等）冶煉金屬鋁的流程如下。溶出已知拜耳法生產(chǎn)Al2O33H2O的基本原理為： 結(jié)晶Al2O33H2O+2NaOH（aq） 2NaAlO2 （aq）+4H2O，Al2O33H2O也可表示為2 Al(OH)3（1）操作I的名稱為 ，赤泥中除含有鋁硅酸鹽外，還含有的主要物質(zhì)有 （2）為了提高鋁土礦的溶出速率可采取的有效措施為 （任寫三點(diǎn)）（3）用化學(xué)平衡理論解釋稀釋溶液I有利于Al2O33H2O 結(jié)晶的原因_ （4）為了析出Al2O33H2O，也可向溶液I中通入過量CO2氣體，寫出生成Al2O33H2O的離子方程式： （5）為了回收赤泥附著液帶走的有用成分，工業(yè)上將用熱水洗滌后的洗液用作溶

20、液I的稀釋劑，請(qǐng)指出流程圖中另一處類似的做法 4工業(yè)上利用硫鐵礦燒渣(主要成分為Fe2O3、FeO、SiO2等)為原料制備高檔顏料鐵紅(Fe2O3)，具體生產(chǎn)流程如下：試回答下列問題：(1)濾液X中含有的金屬陽離子是_(填離子符號(hào))。(2)步驟中可選用_調(diào)節(jié)溶液的pH(填字母)。A稀硫酸 B氨水 C氫氧化鈉溶液 D高錳酸鉀溶液(3)步驟中，F(xiàn)eCO3沉淀完全后，溶液中含有少量Fe2，檢驗(yàn)Fe2的方法是_ _。(4)步驟的反應(yīng)溫度一般需控制在35以下，其目的是_。(5)在空氣中煅燒FeCO3生成產(chǎn)品氧化鐵的化學(xué)方程式為_。5（2015全國(guó)卷1）硼及其化合物在工業(yè)上有許多用途。以鐵硼礦（主要成分為

21、Mg2B2O5·H2O和Fe3O4，還有少量Fe2O3、FeO、CaO、Al2O3和SiO2等)為原料制備硼酸(H3BO3)的工藝流程如圖所示：回答下列問題：寫出Mg2B2O5·H2O與硫酸反應(yīng)的化學(xué)方程式_ _。為提高浸出速率，除適當(dāng)增加硫酸濃度濃度外，還可采取的措施有_ _（寫出兩條）。利用_的磁性，可將其從“浸渣”中分離?！敖敝羞€剩余的物質(zhì)是_（化學(xué)式）。“凈化除雜”需先加H2O2溶液，作用是_ _。然后再調(diào)節(jié)溶液的pH約為5，目的是_ _?！按峙鹚帷敝械闹饕s質(zhì)是_（填名稱）。以硼酸為原料可制得硼氫化鈉（NaBH4），它是有機(jī)合成中的重要還原劑，其電子式為_ _

22、 _。單質(zhì)硼可用于生成具有優(yōu)良抗沖擊性能硼鋼。以硼酸和金屬鎂為原料可制備單質(zhì)硼，用化學(xué)方程式表示制備過程_ _。化學(xué)工藝流程題的突破答案、答案：正極：O2+4e-=2O2- 負(fù)極： C4H10-26e-+13O2-=4CO2+5H2O 、答案：Na2CO3 、CO21、答案解析：MnO2與KOH混合并在空氣中共熔，便可制得墨綠色的錳酸鉀熔體： 2MnO2 + 4KOH + O2 = 2K2MnO4 + 2H2O 錳酸鉀在酸性或中性的環(huán)境下，MnO42-會(huì)發(fā)生反應(yīng)，生成MnO4-和MnO2 ：3K2MnO4+2CO2=2KMnO4+MnO2+2K2CO3；過濾除去不溶于水的MnO2，利用溶解度的不同，采取濃縮結(jié)晶的方法使KMnO4從溶液中析出而分離出來。答案：（1）ab （2）d （3）MnO2； KOH （4）2