專題21以物質(zhì)性質(zhì)為基礎的化工工藝綜合題2018年高考化學備考中等生百日捷進提升系列技能方法原卷

4塞二十一意物質(zhì)僧質(zhì)曷基融的化工上藝糅合教無機化工流程題因其文字較少、涉及知識點較多，并能較好地考查信息處理、推理等能力而成為近年來高考命題的熱點題型?；瘜W工藝流程題以工業(yè)生產(chǎn)實際為載體，以元素化合物知識為基礎，綜合考查化學實驗基本操作，物質(zhì)的性質(zhì)、制備和轉(zhuǎn)化，環(huán)境保護等知識，它將實驗、元素化合物和化學理論有機地結合在一起，綜合性強，是化學11卷考查的重頭戲。試題以流程圖為背景，閱讀量大，對信息的提取和處理能力要求較高?？疾榈闹R全面，既要對雙基熟練掌握，又要有應用知識解決化工生產(chǎn)中有關問題的遷移推理能力。CLASSICQUESTIONS1I經(jīng)典題例析【例題1】TiCl4是由鈦精礦（主要成分為TiO2）制備鈦（Ti）的重要中間產(chǎn)物，制備純TiCl4的流程示意圖如下:鈦精礦氯化過程沸騰爐粗TiCL鈦精礦氯化過程沸騰爐粗TiCL精制過程,

蒸溜塔’純TiCL資料：丁式14及所含雜質(zhì)氯化物的性質(zhì)化合物SiC14TiC14A1C13FeC13MgC12沸點/058136181（升華）3161412

熔點/06925193304714在TiCl4中的溶解性互溶微溶難溶(1)氯化過程：TiO2與Cl2難以直接反應，加碳生成③和82可使反應得以進行。已知：TiO2(s)+2qi(g);TiC4l(g)+O(g)細］二+175.4kjol-12c(s)+O2(g)=2CO(g)州2=-220.9kjHlT①沸騰爐中加碳氯化生成TiCl4(g和CO(g)的熱化學方程式： 。②氯化過程中CO和CO2可以相互轉(zhuǎn)化，根據(jù)如圖判斷：82生成為反應的細0(填多”“”或“二”，判斷依據(jù)：。③氯化反應的尾氣須處理后排放，尾氣中的HCl和Cl2經(jīng)吸收可得粗鹽酸、：?6酊3溶液，則尾氣的吸收液依次是 。④氯化產(chǎn)物冷卻至室溫，經(jīng)過濾得到粗門口4混合液，則濾渣中含有(2)精制過程：粗TiCl4經(jīng)兩步蒸餾得純丁式玉示意圖如下：純TiCL粗TiCk控制溫度冗 純TiCL粗TiCk控制溫度冗 控制溫度石物質(zhì)b物質(zhì)a是 ,T2應控制在 ?！敬鸢浮?1)①TiO2(s)+2CJ(g)+2C(s)=Tiq(g)+2CO(g) 9二-45.5kJ/mol②〉隨溫度升高，CO含量增大，說明生成劣的反應是吸熱反應③H2O、FeCl2溶液、NaOH溶液④MgCl2、AlCjFeCl3(2)SiCl4高于136℃,低于181c【解析】(口①生成丁式、和CO的反應方程式為TiO2+2Cl2+2C=TiCl4+2CO,根據(jù)蓋斯定律，兩式相加，得到TiO2(s)+2Cl(g)+2C(s)=Tiq(g)+2CO(g) 二細］+AH.(-220.9kJiiol-1)+(+175.4kJliol-1)=-45.5kjOl」。②根據(jù)圖像，隨著溫度的升高，CO的濃度增加，CO2濃度降低，說明升高溫度，平衡向正反應方向移動，即必③尾氣中的HC1經(jīng)水吸收可得到粗鹽酸，然后再將Ck通入溶液中，最后用氫氧化鈉溶灌吸收剩余酸性氣體。⑷資料中已經(jīng)給出仃口04及所含雜質(zhì)氯化物的性質(zhì)”一覽表，因此氯化過程中生成的MgCKAids、FeCh只有少量溶解在液態(tài)中，而圖CL完全溶解在TiCU中，因此過濾得到粗口口4混合酒時濾渣中含有上述難溶物和微溶物。濾渣應為MgCh、A1C*FeCbo(2)根據(jù)資料，SiCU的沸點最低，先蒸儲出來，因此物質(zhì)a為SiCU,根據(jù)流程目的，為了得到純凈的TiCh,后續(xù)溫度需控制在稍微大于1如七，但小于1打七。【名師點睛】本題以鈦精礦制備純TiCl4的流程為素材，主要考查蓋斯定律和熱化學方程式、化學平衡移動、HCl及Cl2尾氣的利用和吸收、制備流程中物質(zhì)關系、過濾、蒸餾實驗等基礎化學知識，考查考生對化學反應原理知識的綜合應用能力和對已知信息的綜合應用能力。制備類工藝流程題一般由多步連續(xù)的操作組成，每一步操作都有其具體的目標、任務。審題的重點要放在與題設有關操作的目標、任務上，分析時要從成本角度原料是否廉價易得)、環(huán)保角度是否符合綠色化學的要求)、現(xiàn)實角度等方面考慮；解答時要看框內(nèi)，看框外，里外結合；邊分析，邊思考，易處著手；先局部，后全盤，逐步深入。而且還要看清問題，不能答非所問。要求用理論回答的試題應采用“四段論法”：本題改變了什么條件或是什么條件)f根據(jù)什么理論一所以有什么變化一結論。另外需要注意題干信息的提取和篩選，例如本題中：①溶解性決定溶液中溶質(zhì)及沉淀的成分，表格中信息則可以得到1式、液體中溶解的溶質(zhì)及同時存在的沉淀成分。②工業(yè)過程中有毒、有污染的尾氣都需要進行處理防止污染?！纠}2】某科研小組采用如下方案回收一種光盤金屬層中的少量Ag(金屬層中其他金屬含量過低，對實驗的影響可忽略)。15%NaClO溶液(過量) 10%氨水TT囂黑喜一?氧化一?過濾］—?溶解—*過濾n一 —Ag、1T丁 TNaOH溶液調(diào)pH濾液 濾渣已知：①NaClO溶液在受熱或酸性條件下易分解，如：3NaClO^2NaCl+NaClO3②AgCl可溶于氨水：AgCl+2NH3H2O——-Ag(NH3)2++Cl+2H2O3 2 3 2 2③常溫時N2H4H2。(水合肼)在堿性條件下能還原Ag(NH3)2+：4Ag(NH3)2++N2H4H2O^=4Ag1N214NH「+4NH3、H2O(1)氧化”階段需在80c條件下進行，適宜的加熱方式為。(2)NaClO溶液與Ag反應的產(chǎn)物為AgCl、NaOH和O2,該反應的化學方程式為。HNO3也能氧化人8，從反應產(chǎn)物的角度分析，以HNO3代替NaClO的缺點是 。(3)為提高Ag的回收率，需對過濾II”的濾渣進行洗滌，并。(4)若省略過濾1”，直接向冷卻后的反應容器中滴加10%氨水，則需要增加氨水的用量，除因過量NaClO與NH3H2O反應外該條件下NaClO3與NH3H2O不反應)，還因為 。(5)請設計從過濾11”后的濾液中獲取單質(zhì)Ag的實驗方案：實驗中須使??用的試劑有：21^。1修1水合肼溶液，1mol?1H2SO4)o? 24【答案】(1)水浴加熱(2)4Ag+4NaC1O+2H2O^4AgC1+4NaOH+O2t會釋放出氮氧化物或NO、NO2,造成環(huán)境污染(3)將洗滌后的濾液合并入過濾I的濾液中(4)未過濾掉的溶液會稀釋加入的氨水，且其中含有一定濃度的C1，不利于人且口與氨水反應(5)向濾液中滴加2mollI水合肼溶液，攪拌使其充分反應，同時用1moll1H2sO4溶液吸收反應中放出的NH3,待溶液中無氣泡產(chǎn)生，停止滴加，靜置，過濾、洗滌，干燥。【解析】分析題中的實險流程可知，第一步氧化是為了把光盤中的少量銀轉(zhuǎn)化為氯化銀，氯化銀難溶于水，過濾后存在于濾渣中；第三步溶解時，氨水把氧化銀溶解轉(zhuǎn)化為銀氫配離子，最后經(jīng)一系列操作還原為銀◎(1)仃氧化”階段需在阮七條件下進行，由于加熱溫度低于水的沸點，所以適宜的加熱方式為水浴加熱。(2)因為已知NaClO溶液與Ag反應的產(chǎn)物為AgCl、NaOH和O2，用化合價升降法即可配平，該反應的化學方程式為4Ag+4NaClO+2H2O^4AgCl+4NaOH+O/HNO3也能氧化人且，硝酸做氧化劑時通常被還原為有毒的氮的氧化物而污染環(huán)境，所以以HNO3代替NaClO的缺點是會釋放出氮氧化物或NO、NO2,造成環(huán)境污染。(3)為提高Ag的回收率，需對過濾I”的濾渣進行洗滌，洗滌的目的是為了把濾渣表面殘存的銀氨配離子洗滌下來，并將洗滌后的濾液合并入過濾I的濾液中。(4)若省略過濾1”，直接向冷卻后的反應容器中滴加10%氨水，則需要增加氨水的用量，除因過量NaClO與NH3H2O反應外，還因為未過濾掉的溶液會稀釋加入的氨水，氨水的濃度變小，且其中含有一定濃度的Cl，不利于人8口與氨水發(fā)生AgC1+2NH3H2O——-Ag(NH3)/Cl+2H2O反應，使得銀3 2 3 2 2的回收率變小。(5)過濾I”后的濾液含有銀氨配離子，根據(jù)題中信息常溫時N2H4H2。(水合肼)在堿性條件下能還原Ag(NH3)/：4Ag(NH3)2++N2H4H2O^4AgIN2a4NH_4NH31H2O,所以首先向該濾液中加入水合肼把銀氨配離子充分還原，由于該反應產(chǎn)生所氣體中含有氨氣，氨氣有強烈的刺激性氣味會污染空氣，所以要設計尾氣處理措施，可以用題中提供的、要求必須使用的硫酸作尾氣吸收劑把氨氣吸

收。最后把反應混合物靜置、過濾、洗滌、干燥即可得到回收的銀。具體方案如下:向濾港中滴加2molL-^水合脫溶液，攪拌使其充分反應，同時用1molL-J比區(qū)必溶液吸收反應中放出的NHs,待溶液中無氣泡產(chǎn)生，停止滴加，靜置，過濾、洗滌，干燥。【名師點睛】本題以回收一種光盤金屬層中的少量Ag的實驗流程為載體，將實驗原理的理解、實驗試劑和儀器的選用、實驗條件的控制、實驗操作規(guī)范、實驗方案的設計等融為一體，重點考查學生對實驗流程的理解、實驗裝置的觀察、信息的加工、實驗原理和方法運用、實驗方案的設計和評價等能力，也考查學生運用比較、分析等科學方法解決實際問題的能力和邏輯思維的嚴密性。解題的關鍵是能讀懂實驗流程，分析實驗各步驟的原理、目的、實驗條件等。設計實驗方案時，根據(jù)限定必須使用的試劑，結合題中所給信息，注意反應條件的控制以及實驗試劑的量的控制，按照核心轉(zhuǎn)化一尾氣處理一產(chǎn)品分離一產(chǎn)品提純”思路，對細節(jié)進行耐心的優(yōu)化，直至得到完美方案。METHODSANDSTRATEGIES1解題方法與策略1、解題思路明確整個流程及每一部分的目的一仔細分析每步發(fā)生的反應及得到的產(chǎn)物一結合基礎理論與實際問題思考一注意答題的模式與要點在解這類題目時：首先，要粗讀試題，盡量弄懂流程圖，但不必將每一種物質(zhì)都推出。其次，再精讀試題，根據(jù)問題去精心研究某一步或某一種物質(zhì)。第三，要看清所問題，不能答非所問，并注意語言表達的科學性在答題時應注意：前一問回答不了，并不一定會影響回答后面的問題。分析流程圖需要掌握的技巧是：①瀏覽全題，確定該流程的目的一一由何原料獲得何產(chǎn)物（副產(chǎn)物），對比原料和產(chǎn)物；②了解流程圖以外的文字描述、表格信息、后續(xù)設問中的提示性信息，并在下一步分析和解題中隨時進行聯(lián)系和調(diào)用；③解析流程圖并思考：從原料到產(chǎn)品依次進行了什么反應？利用了什么原理（氧化還原？溶解度？溶液中的平衡？）。每一步操作進行到什么程度最佳？每一步除目標物質(zhì)外還產(chǎn)生了什么雜質(zhì)或副產(chǎn)物？雜質(zhì)或副產(chǎn)物是怎樣除去的？無機化工題：要學會看生產(chǎn)流程圖，對于比較陌生且復雜的流程圖，宏觀把握整個流程，不必要把每個環(huán)節(jié)的原理都搞清楚，針對問題分析細節(jié)?？疾靸?nèi)容主要有：①原料預處理②反應條件的控制（溫度、壓強、催化劑、原料配比、PH調(diào)節(jié)、溶劑選擇）③反應原理（離子反應、氧化還原反應、化學平衡、電離平衡、溶解平衡、水解原理、物質(zhì)的分離與提純）④綠色化學（物質(zhì)的循環(huán)利用、廢物處理、原子利用率、能量的充分利用）⑤化工安全（防爆、防污染、防中毒）等。2、規(guī)律主線主產(chǎn)品 分支副產(chǎn)品回頭為循環(huán)核心考點：物質(zhì)的分離操作、除雜試劑的選擇、生產(chǎn)條件的控制產(chǎn)品分離提純3、工業(yè)生產(chǎn)流程主線與核心4、熟悉工業(yè)流程常見的操作與名詞原料的預處理①溶解 通常用酸溶。如用硫酸、鹽酸、濃硫酸等②灼燒 如從海帶中提取碘③煅燒 如煅燒高嶺土改變結構，使一些物質(zhì)能溶解。并使一些雜質(zhì)高溫下氧化、分解④研磨 適用于有機物的提取如蘋果中維生素C的測定等?？刂品磻獥l件的方法①控制溶液的酸堿性使其某些金屬離子形成氫氧化物沉淀----P值的控制。②蒸發(fā)、反應時的氣體氛圍③加熱的目的 加快反應速率或促進平衡向某個方向移動④降溫反應的目的防止某物質(zhì)在高溫時會溶解或為使化學平衡向著題目要求的方向移動⑤趁熱過濾 防止某物質(zhì)降溫時會析出⑥冰水洗滌 洗去晶體表面的雜質(zhì)離子，并減少晶體在洗滌過程中的溶解損耗物質(zhì)的分離和提純的方法①結晶一一固體物質(zhì)從溶液中析出的過程（蒸發(fā)溶劑、冷卻熱飽和溶液、濃縮蒸發(fā)）②過濾一一固、液分離③蒸餾一一液、液分離④分液一一互不相溶的液體間的分離⑤萃取一一用一種溶劑將溶質(zhì)從另一種溶劑中提取出來。⑥升華一一將可直接氣化的固體分離出來。⑦鹽析一一加無機鹽使溶質(zhì)的溶解度降低而析出常見名詞浸出：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解過程水洗：通常為除去水溶性雜質(zhì)水浸：與水接觸反應或溶解

明確原料和產(chǎn)品（包括副產(chǎn)品），即箭頭進出方向（1）緊扣信息，弄清流程中每一步發(fā)生了什么反應。明確原料和產(chǎn)品（包括副產(chǎn)品），即箭頭進出方向（2）弄清有關反應原理，明確目的（如沉淀反應、除雜、分離等）（3）全盤細審流程圖，得出關鍵信息（4）根據(jù)制備物質(zhì)的穩(wěn)定性或溶解性等信息，關注對應信息：①若為受熱易分解的物質(zhì)，則需要關注溫度的控制;②若制備的物質(zhì)是會水解的鹽，要防止水解；③如果制備的物質(zhì)是強氧化劑或強還原劑，則需要關注他是否發(fā)生氧化還原反應，防止與氧化性或還原性的物質(zhì)接觸；④如果制備的物質(zhì)易吸水或潮解，要防止與空氣中的水整齊接觸；⑤如果涉及制備的物質(zhì)的溶解度信息，要注意對比它們的溶解度隨溫度變化而變化的情況。TRACKINGTRAINING、跟蹤訓練TRACKINGTRAINING、跟蹤訓練.以工業(yè)生產(chǎn)硼砂所得廢渣硼鎂泥為原料制取MgSO4?H2O的過程如圖所示：Ca（C10）2^MgOi硼鎂泥一^酸解一^過濾一^除雜一^過濾 濃縮過閡一^|濃縮結晶|一^MgSO4?7a0I（I

濾渣1 濾渣2 濾渣3硼鎂泥的主要成分如下表：MgOSiO2FeO、Fe2O3CaOA2B2O330%~40%20%~25%5%~15%2%~3%1%~2%1%~2%回答下列問題：（1）“酸解”時應該加入的酸是 ，“濾渣1”中主要含有（寫化學式）。（2）“除雜”時加入次氯酸鈣、氧化鎂的作用分別是 、。（3）判斷“除雜”基本完成的檢驗方法是 。

(4)分離濾渣3應趁熱過濾的原因是.鋁是應用廣泛的金屬。以鋁土礦(主要成分為Al2O3,含SiO2和Fe2O3等雜質(zhì))為原料制備鋁的一種工藝流程如下:鋁土礦A1NaOH溶液NaHCOj鋁土礦A1NaOH溶液NaHCOj溶液注：SiO2在堿溶”時轉(zhuǎn)化為鋁硅酸鈉沉淀。TOC\o"1-5"\h\z(1)堿溶”時生成偏鋁酸鈉的離子方程式為 。(2)向過濾1”所得濾液中加入g設。3溶液，溶液的pH填增大"、不變'或減小”。)(3)電解1”是電解熔融Al2O3,電解過程中作陽極的石墨易消耗，原因是 。(4)電解II”是電解Na2cO3溶液，原理如圖所示。陽極的電極反應式為 ，阻極產(chǎn)生的物質(zhì)A的化學式為。ANaHCO?溶液Na￡Ch溶液稀NaOH溶液ANaHCO?溶液Na￡Ch溶液稀NaOH溶液陰極NaOH溶液陽離子交換膜陽極(5)鋁粉在1000c時可與N2反應制備AlN。在鋁粉中添加少量NH4Cl固體并充分混合，有利于人心的制備，其主要原因是 。.銻(Sb)及其化合物在工業(yè)上有許多用途。以輝銻礦(主要成分為Sb2s3,還含有PbS、As2s3、CuO、SiO2等)為原料制備金屬銻的工藝流程如圖所示：已知：①浸出液中除含過量鹽酸和$匕。5之外，還含有$匕。3、PbCl2、AsCl3、CuCl2等;②常溫下：Ksp(CuS)=1.27*0-36,Ksp(PbS)=9.04卻-29；③溶液中離子濃度小于等于1.0>10-5molL-i時，認為該離子沉淀完全。

(1)濾渣1中除了S之外，還有(填化學式)。(2)浸出”時，Sb2s3發(fā)生反應的化學方程式為o(3)還原”時，被$匕還原的物質(zhì)為(填化學式)。(4)常溫下，除銅、鉛”時，Cu2+和Pb2+均沉淀完全，此時溶液中的。(2)不低于;所加Na2s也不宜過多，其原因為 O(5)電解”時，被氧化的Sb元素與被還原的Sb元素的質(zhì)量之比為o(6)一種突破傳統(tǒng)電池設計理念的鎂-弟液態(tài)金屬儲能電池工作原理如圖所示：M((?>4M忖典M((?>4M忖典.KCIWCh該電池由于密度的不同，在重力作用下分為三層，工作時中間層熔融鹽的組成不變。充電時，Cl-向(填上'或下”)移動；放電時，負極的電極反應式為。.MnCO3可用于制備活性電極材料MnO2。以菱鎰礦(含MnCO3、SiO2、FeCO3和少量Al2O3等)為原料制備碳酸鎰粗產(chǎn)品的流程如下：琉酸 MnO;KaOH NH.HWTOC\o"1-5"\h\z\o"CurrentDocument"i jlJL 2L菱鉆礦T:鞋卜梃旗T驕陽一麗■畫-碳酸銃粗產(chǎn)品I 〒.亍漁誨I 濾酒2CO2謔液3已知：①常溫下，Ksp[Fe(OH)J=8.0K-38,Ksp[Al(OH)J=4.0火0—34。②氫氧化物沉淀的條件：Al3+、Fe3+完全沉淀的pH分別為4.6.3.4;Mn2+開始沉淀的pH