2019年高考化學(xué)化工流程全突破專(zhuān)題05可循環(huán)物質(zhì)的判斷和流程評(píng)價(jià)知識(shí)講解

專(zhuān)題05可循環(huán)物質(zhì)的判斷和流程評(píng)價(jià)一.可循環(huán)物質(zhì)的判斷.流程圖中回頭箭頭的物質(zhì)。.生產(chǎn)流程中后面新生成或新分離的物質(zhì)(不要忽視結(jié)晶后的母液)，可能是前面某一步反應(yīng)的相關(guān)物質(zhì)。二.對(duì)整個(gè)工藝流程從下列幾個(gè)方面進(jìn)行評(píng)價(jià).體現(xiàn)綠色化學(xué)思想(使用無(wú)毒無(wú)害原料，采用原子利用率高的制備路線，原料的循環(huán)利用，副產(chǎn)物綜合利用，節(jié)能，等)。.高效節(jié)能方面(原料廉價(jià)，工藝簡(jiǎn)單，產(chǎn)品的純度高，能耗低等)。.生成物或副產(chǎn)物的污染。典例1廢舊印刷電路板是一種電子廢棄物，其中銅的含量達(dá)到礦石中的幾十倍。濕法技術(shù)是將粉碎的印刷電路板經(jīng)溶解、萃取、電解等操作得到純銅等產(chǎn)品。某化學(xué)小組模擬該方法回收銅和制取膽磯，流程簡(jiǎn)圖如下：田0入NHs和溶液廢電路板回答下列問(wèn)題:(1反應(yīng)I是將Cu轉(zhuǎn)化為Cu(NH3)『，反應(yīng)中H2O2的作用是 。寫(xiě)出操作①的名稱(chēng)：。(2)反應(yīng)II是銅氨溶液中的Cu(NH)2+與有機(jī)物RH反應(yīng)，寫(xiě)出該反應(yīng)的離子方程式:_。3 4操作②用到的主要儀器名稱(chēng)為 ，其目的是(填序號(hào))。a.富集銅元素 b.使銅元素與水溶液中的物質(zhì)分離 c.增加Cu2+在水中的溶解度(3)反應(yīng)m是有機(jī)溶液中的CuR與稀硫酸反應(yīng)生成CuSO和—。若操作③使用右圖裝置，圖中存在的錯(cuò)誤是 。操作⑤(4)操作④以石墨作電極電解CuSO4溶液。陰極析出銅，陽(yáng)極產(chǎn)物是 。操作⑤由硫酸銅溶液制膽磯的主要步驟是 (5)流程中有三次實(shí)現(xiàn)了試劑的循環(huán)使用，已用虛線標(biāo)出兩處，第三處的試劑是循環(huán)使用的NHCl在反應(yīng)I中的主要作用是4【答案】(1)作氧化劑過(guò)濾Cu(NH)2++2RH=2NH++2NH+CuR 分液漏斗ab3 4 4 3 2RH 分液漏斗尖端未緊靠燒杯內(nèi)壁液體過(guò)多(4)O2 H2SO4加熱濃縮冷卻結(jié)晶過(guò)濾⑸H2SO4防止由于溶液中的C(OH-)過(guò)高，生成CU(OH)2沉淀【解析】(1)反應(yīng)I是將6轉(zhuǎn)化為CiKNHsX、Cu被氧化，則反應(yīng)中HiOi的作用是作氧化劑；操作①是把濾渣和浦體分離，所以該操作為過(guò)濾；C)根據(jù)流程圖可知，G1(1^)?+與有機(jī)物RH反應(yīng)生成CuRi和氨氣，氯化鍍，所以該反應(yīng)的離子方程式是CMNEs)4H+2RH=2NH4++2NH3Vli處&操作②是把水層與有機(jī)層分離，所以為分液操作，需要的主要儀器為分,液漏斗sCu元素富集在有機(jī)層，所以該操作的目的是富集Cu元素，使銅元素與水溶港中的物質(zhì)分離，答案選心5口的中R元素為-1價(jià)，所以反應(yīng)山是有機(jī)溶海中的3與稀硫酸反應(yīng)生成CuSd和RH?操作③使用的過(guò)濾操作中分液漏斗尖端未緊靠燒杯內(nèi)壁，且分液漏斗內(nèi)的淹體太多；(4)以石墨作電極電解CuSOh溶滿。陰極析出銅，則陽(yáng)極為陰離子氫氧根放電，生成氧氣，導(dǎo)致氫禽子濃度增大，所以陽(yáng)極的產(chǎn)物有5、&S04,由溶液得到晶體的操作步驟一般為加熱濃縮冷卻結(jié)晶過(guò)濾s(5)操作④中得到的硫酸可用在反應(yīng)m中，所以第三種循環(huán)的試劑為ESd&氧化鉞溶液為酸性，可降低溶灑中氫氧根離子的濃度，防止由于溶灑中的c(0H-)過(guò)高，生成Cu(OH)=沉淀?！久麕燑c(diǎn)睛】對(duì)于工業(yè)流程的分析是該問(wèn)題的難點(diǎn)。將該工業(yè)流程轉(zhuǎn)化為化學(xué)的問(wèn)題及掌握基本的化學(xué)知識(shí)是解題的關(guān)鍵。包括反應(yīng)原理的判斷、基本操作的判斷、儀器的選擇、物質(zhì)或操作作用的分析、電解反應(yīng)原理的應(yīng)用、操作方案的設(shè)計(jì)、誤差分析、物質(zhì)質(zhì)量分?jǐn)?shù)的計(jì)算等。這類(lèi)題目距離生活較遠(yuǎn)，因此學(xué)生會(huì)感到無(wú)從下手。從流程圖中可分析問(wèn)題的答案，如經(jīng)過(guò)操作1將溶液與殘?jiān)蛛x，則該操作一定是過(guò)濾，從溶液中得到固體的操作一定需蒸發(fā)濃縮的步驟等，根據(jù)加入某物質(zhì)前后反應(yīng)物質(zhì)的成分變化判斷發(fā)生的化學(xué)反應(yīng)及該物質(zhì)的作用，所以本題以化學(xué)工業(yè)為載體，考查學(xué)生的分析問(wèn)題與解決問(wèn)題的能力為主。典例2鈦冶煉廠與氯堿廠、甲醇廠組成一個(gè)產(chǎn)業(yè)鏈(如圖所示)，將大大提高資源的利用率，減少環(huán)境污染。請(qǐng)回答下列問(wèn)題：⑴Fe位于元素周期表中的位置是。⑵寫(xiě)出流程中電解池里發(fā)生反應(yīng)的離子方程式：。⑶寫(xiě)出流程中“氯化”的化學(xué)方程式：。(4)寫(xiě)出TiCl4完全水解生成TiO2-H2O的化學(xué)方程式：。(5)高溫爐中通入Ar的作用是。(6)上述流程中可循環(huán)利用的物質(zhì)有。⑺下圖為氯堿工業(yè)的裝置示意圖，使用(填“陰”或“陽(yáng)”)離子交換膜，目的除了降低分離氫氧化鈉的成本外還可以?！敬鸢浮康谒闹芷赩III族2C1-+2H2O C12f+H2f+2OH-2FeTiO3+6C+7Cl2 2FeCl3+2TiCl4+6COTiCl4+3H2O=TiO2-H2O+4HC1做保護(hù)氣的作用，防止高溫條件下Mg和Ti被氧化Mg和Cl2陽(yáng)防止氯氣與氫氧化鈉溶液發(fā)生副反應(yīng)

【解析】(1)Fe的原子序數(shù)為警，其最外層電子數(shù)為2,有4個(gè)電子層，原子核外電子排布為1艮2$卻的氏故處于第四周期第UHI族s⑵流程中電解池里電解飽和食鹽水生成氫氧化鈉、氫氣和氯氣，發(fā)生反應(yīng)的離子方程式為:2C1T2H1OChT+H2T+2OH-」⑶鈦鐵礦在高溫下與焦炭經(jīng)氯化得到四氯化鈦，還生成氯化鐵、C6流程中“氯化”的化學(xué)方程式為:2FeTiO3^C+7Ch2FeCb+2TiC14+6COj(4)TiC14水解生成叮。2?迎口，同時(shí)生成HC1,水解方程式為：TiC14+3HKAllQrHKH4HCk(5)高溫爐中通入Ar的作用是做保護(hù)氣的作用，防止高溫條件下Mg和Ti被氧化」(魴上述流程中電解熔融氧化鎂得到的鎂和氯氣在反應(yīng)中為反應(yīng)原料，故可循環(huán)利用的物質(zhì)有Mg和CS。)下圖為氯堿工業(yè)的裝置示意圖，使用陽(yáng)離子交換膜只允許鈉離子等陽(yáng)離子通過(guò)，目的除了降低分離氫氧化鈉的成本外還可以防止氯氣與氫氧化鈉溶液發(fā)生副反應(yīng)。典例3信息時(shí)代產(chǎn)生的大量電子垃圾對(duì)環(huán)境造成了極大的威脅。某“變廢為寶”學(xué)生探究小組將一批廢棄的線路板簡(jiǎn)單處理后，得到含70%Cu、25%Al、4%Fe及少量Au、Pt等金屬的混合物，并設(shè)計(jì)出如下制備硫酸銅晶體的路線：Cu、AlFe、AuCu、AlFe、AuPt①稀H2so4,

濃HNO?加熱，過(guò)濾蒸發(fā)，冷卻，結(jié)晶，過(guò)濾aCuSO4-5H2O^A12(SO4)318H2O回答下列問(wèn)題:(1)第①步Cu與酸反應(yīng)的離子方程式為；得到濾渣1的主要成分為。(2)第②步加入H2O2的作用是，使用H2O2的優(yōu)點(diǎn)是；調(diào)節(jié)pH的目的是使生成沉淀。(3)用第③步所得CuSO4?5H20制備無(wú)水CUSO4的方法是。(4)由濾渣2制取A12(SO4)3?184。，探究小組設(shè)計(jì)了三種方案：甲：|濾渣2甲吐底浸液,心、?？谏峡凇⒉伏c(diǎn)A12(SO4)318H2O蒸發(fā)道卻，結(jié)晶，過(guò)濾乙：健回出2,屐浸溷適時(shí)粉一譴技畛隊(duì)土口任日十看410。4)T18比0一 過(guò)濾 蒸發(fā)，冷卻，結(jié)晶,過(guò)滴丙：|濾渣2］砧學(xué)?液一腐潤(rùn)H十04A語(yǔ)商 .口，1聲A12(SO4)318H2O過(guò)德 蒸發(fā)，冷卻，結(jié)晶,過(guò)滴上述三種方案中，方案不可行?！鳌鳌敬鸢浮緾u+4H++2NO3--Cu2++2NO2T+2H2O或3Cu+8H++2NO/-3Cu2++2NOf+4HOAuPt把Fe2+氧化為Fe3+該氧化劑的優(yōu)點(diǎn)是不引入雜質(zhì)，產(chǎn)物對(duì)環(huán)境無(wú)污染Fe3+和A13+2加熱脫水甲【解析】(1)稀硫酸、濃硝酸混合酸后加熱，Cu、Al、Fe發(fā)生反應(yīng)生成Cu2+、A13+、Fe2+;所以濾渣1的成分是Pt和Au,濾液1中的離子是Cu2+、A13+、Fe2+；第①步Cu與酸反應(yīng)△ A的離子方程式為：Cu+4H++2NO--Cu2++2NOf+2HO或3Cu+8H++2NO--3Cu2++2NOf3 2 2 3+4H2O。(2)第②步加mOi的作用是將Fe產(chǎn)氧化為過(guò)氧化氫做氧化劑不引入雜質(zhì)，對(duì)環(huán)境無(wú)污染s調(diào)節(jié)溶港pH使班尹、AF+全部沉淀后過(guò)濾得到氫氧化鐵、氫氧化鋁沉淀和濾海硫酸銅o(3)第③步由五水硫酸銅制備硫酸銅的方法：在用氓中加熱脫水」(4)制備硫酸鋁晶體的甲、乙、丙三種方法中，甲方案在濾渣中只加硫酸會(huì)生成硫酸鐵和硫酸鋁，冷卻、結(jié)晶、過(guò)濾得到的硫酸鋁晶體中混有大量硫酸鐵雜質(zhì)，方法不可行s乙和丙方法均可行」乙方案先在濾渣中加HtSOt,生成氏1(SOi)y和Ah(SO4)3,再加Al粉和密(SOi)3生成Ah(SO4)打蒸發(fā)、冷卻、結(jié)晶、過(guò)濾可得硫酸鋁晶體s丙方案先在濾渣中加NaOH和AHOH)3反應(yīng)生成NaAlCh,再在濾港中加HiS。生成Ah1S5)力蒸發(fā)、冷卻％結(jié)晶、過(guò)、濾可得硫酸鋁晶體口典例4硒和碲在工業(yè)上有重要用途。在銅、銀、鉛等電解工藝的陽(yáng)極泥中硒、碲主要以硒化物、碲化物及金屬狀態(tài)存在。一種從陽(yáng)極泥中提取Se和Te的工藝流程見(jiàn)下:—?電解—?Te流出液2A反應(yīng)已知：碲酸鈉(Na2H,TeO.)難溶，碲酸(H.TeQ)可溶?；卮鹣铝袉?wèn)題:⑴陽(yáng)極泥在600K左右加入一定濃度H2sQ“焙燒”時(shí)，單質(zhì)Te轉(zhuǎn)化為T(mén)eO2的化學(xué)方程式為?！氨荷啊迸c碳酸鈉充分混合，干燥后通空氣氧化物料，每生成1mol碲酸鈉，則需要的氧化劑02至少為mol；生成的碲酸鈉不水浸，而采取“酸浸”的原因是“反應(yīng)”時(shí)的化學(xué)方程式為\__。（4）“還原”中的反應(yīng)生成物為T(mén)eO2,檢驗(yàn)反應(yīng)后是否有反應(yīng)物Na2s03過(guò)量的實(shí)驗(yàn)操作方法為。（5）已知“電解”時(shí)使用石墨電極，陽(yáng)極產(chǎn)物與陰極產(chǎn)物的物質(zhì)的量之比為。（6）工藝路線中可以循環(huán)利用的物質(zhì)有、。【答案】Te+2H2s042TeO2+2SO2T+2H2O0.5Na2HJeO6在水中難溶，酸浸生成的H6TeO6可溶SeO2+2H2O+2SO2==2H2s04+Se取少量“還原”后的溶液于試管，加入稀H2SO4,將生成的氣體通入澄清石灰水，若溶液變渾濁，則Na2sO3過(guò)量。反之不過(guò)量1：1H2sO4NaOH【解析】陽(yáng)極泥在600K左右加入一定濃度焙燒時(shí)，單質(zhì)口轉(zhuǎn)化為IK4同時(shí)生成二氧化硫和水，反應(yīng)的化學(xué)方程式為T(mén)e4■汨鬲⑵T培砂”與碳酸鈉充分混合，干燥后通入空氣焙燒，發(fā)生氧化反應(yīng)可必依記升2TeO2=2N32H4TeOt-b2CO2,每生成Imol硝酸四氫鈉則需要的氧化劑5至少為。5mms 在水中難溶，酸浸生成的ET◎可溶，故生成的硝酸四氫鈉不用“水浸;而采取"酸浸、?T流程中“反應(yīng)”處通入Seth.￡6,加入坨口反應(yīng)后得到Se,則吃被氧化生成硫酸，發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式為SeQ汁絕82ss=2H3S<X+S白（4）檢瞼“還原”后的溶灑中可④金是否過(guò)量的實(shí)險(xiǎn)操作方法為取少量'還原”后的容淹于試管，加入稀msa將生成的氣體道入澧清石灰水，若溶,液變渾濁，則Na3s（h過(guò)蚩。反之不過(guò)量？（5）“電解邙寸使用石墨電極，陽(yáng)極產(chǎn)物氧氣與陰極產(chǎn)物的Te物質(zhì)的量之比為1：b⑴根據(jù)流程中既為生成物又為反應(yīng)原料的物質(zhì)可作為循環(huán)利用的物質(zhì)，則工藝路線中可以循環(huán)利用的物質(zhì)有理蟲(chóng)和NaOH。典例5三鹽基硫酸鉛（3PbO-PbSO4-H2O）簡(jiǎn)稱(chēng)“三鹽”，白色或微黃色粉末，熱穩(wěn)定性能優(yōu)良，主要用作聚氯乙烯的熱穩(wěn)定劑?！叭}”是由可溶性鉛鹽中加入硫酸生成硫酸鉛，再加氫氧化鈉而制得。以100.0噸鉛泥（主要成分為PbO、Pb及PbSO4等）為原料制備三鹽的工藝流程如下圖所示已知：(1)Ksp(PbSO4)=1.82X10-8,Ksp(PbCO3)=1.46X10-13；

（2）鉛與冷鹽酸、冷硫酸幾乎不起作用。請(qǐng)回答下列問(wèn)題：（1）寫(xiě)出步驟①“轉(zhuǎn)化”的化學(xué)方程式（2）步驟②“過(guò)濾1”后所得濾渣的主要成分為（3）步驟③“酸溶”，最適合選用的酸為，為提高酸溶速率，可采取的措施是（任意寫(xiě)出一條）（4）若步驟④“沉鉛”后的濾液中c（Pb2+）=1.82X10-5mol-L-i，則此時(shí)c（SO2-）=4 moleL-i（5）從原子利用率的角度分析該流程的優(yōu)點(diǎn)為（6）步驟⑥“合成”三鹽的化學(xué)方程式為【答案】pbSO+NaCO=PbCO+NaSOPbPbOPbCOHNO適當(dāng)升溫（適當(dāng)增加硝酸濃度、減小濾渣顆粒大小等合理答案均可）1X10-3濾液2（HNO3溶液）可以循環(huán)利用50-cox:4PbSO4+6NaOH 3PbO-PbSO4-H2O+3N82SO4+2H2O【解析】由于PbSO*溶解度較大，又不溶于稀酸，而Pbg溶解度小，能溶于稀酸，為提高原料的利用率，加入碳酸鈉將硫酸鉛轉(zhuǎn)化為碳酸鉛3（2）經(jīng)步驟①將硫酸鉛轉(zhuǎn)化為碳酸鉛后，'濾渣的主要成分為PbPVOPVCO力（3）由于鉛與冷鹽酸、冷硫酸幾乎不起作用，