壓軸題二化學(xué)工藝流程題

壓軸題二化學(xué)工藝流程題

題型模型】

化學(xué)工藝流程題結(jié)構(gòu)一般包括題頭、題干和題尾三部分。題頭一般簡單介紹以何種物質(zhì)（主

要成分是什么、含什么雜質(zhì)等，要注意一些關(guān)鍵信息）為原料制備哪種物質(zhì)，以及物質(zhì)的性

質(zhì)和用途。題干部分則是工業(yè)制備的簡化工藝流程圖。題尾部分則是根據(jù)工業(yè)生產(chǎn)流程中涉

及到的化學(xué)知識命題者精心設(shè)計的系列問題。對于學(xué)生解題需要的未學(xué)過的信息在三個部分

都有可能出現(xiàn)，審題時須全盤考慮。

【考點(diǎn)模型】

⑴原料處理的方法和作用

①研磨：增大接觸面積，加快溶解或加快反應(yīng)速率。

②水浸：與水接觸溶解或反應(yīng)，可通過延長時間、攪拌或適當(dāng)升溫來加速，以提高浸出率。

③酸浸：與酸接觸反應(yīng)而溶解，使可溶性離子進(jìn)入溶液，不溶物通過過濾除去?？赏ㄟ^適當(dāng)

增大酸的濃度、升溫和強(qiáng)力攪拌等加快反應(yīng)速率。

④灼燒：除去可燃性雜質(zhì)或使原料初步轉(zhuǎn)化。

⑤煨燒：改變結(jié)構(gòu)，使一些物質(zhì)在后續(xù)過程中易溶解，并可使一些雜質(zhì)（如有機(jī)物）在高溫下

氧化、分解。

（2）實(shí)驗(yàn)條件的控制和目的

①調(diào)節(jié)溶液的pH值：使某些離子轉(zhuǎn)變?yōu)槌恋矶_(dá)到分離的目的，抑制某些離子的水解，防

止某些離子的氧化等。在題目中常以表格形式給出信息。

②控制體系的溫度

a.控缶I低溫：防止物質(zhì)的分解，如NaHCC）3、NH4HCO3>H2O2>HN（）3（濃）等；防止物質(zhì)的

揮發(fā)，如鹽酸、醋酸等；抑制物質(zhì)的水解，如冰水洗滌，以防止洗滌過程中的溶解損耗；增

大氣體反應(yīng)物的溶解度，使其被充分吸收；

b.采取加熱：加速某固體的溶解，加快反應(yīng)速率；減少氣體生成物的溶解并使其逸出；使

平衡向需要的方向移動；趁熱過濾，防止某物質(zhì)降溫時因析出而損耗或帶入新的雜質(zhì)；

c.控制范圍：確保催化劑的催化效果，兼顧速率和轉(zhuǎn)化率，追求更好的經(jīng)濟(jì)效益，防止副

反應(yīng)發(fā)生等。

（3）物質(zhì)分離或提純常用的化學(xué)方法

①溶解法：利用特殊溶劑把雜質(zhì)溶解而除去，如Fe（Al）可用過量的NaOH溶液而除去A1,

CO2（HCk印。）先通過飽和食鹽水，再通過濃H2sO4。

②沉淀法：a.加合適的沉淀劑（要使雜質(zhì)離子充分沉淀，加入的沉淀劑必須過量，且在后續(xù)步

驟中容易除去）；b.調(diào)節(jié)溶液的酸堿性。

③洗滌法：a.水洗；b.冰水洗；c.有機(jī)溶劑洗。其目的是：洗去目標(biāo)物表面的雜質(zhì)離子；減少

目標(biāo)物的溶解損耗或增大有機(jī)雜質(zhì)的溶解量；防止目標(biāo)物形成結(jié)晶水合物;使晶體快速干燥。

（4）可循環(huán)物質(zhì)的判斷

①流程圖中回頭箭頭的物質(zhì)

②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)。

1.釵有金屬“維生素”之稱，研究發(fā)現(xiàn)銳的某些化合物對治療糖尿病有很好的療效。工業(yè)

上設(shè)計將VOSO4中的K2s。4、SiO2>CuO雜質(zhì)除去并回收得到V2O5的流程如下：

請回答下列問題:

⑴步驟②、③的變化過程可表示為（HM為有機(jī)萃取劑）：

VOSOK水層）+2HM（有機(jī)層）VOM2（有機(jī)層）+H2sO’冰層）

步驟②中萃取時必須加入適量堿，其原因是__________________________________。

步驟③中X試劑為O

（2）步驟④的離子方程式為。

（3）該工藝流程中，可以循環(huán)利用的物質(zhì)有和o

（4）操作I得到的廢渣，用溶解，充分反應(yīng)后，（填寫系

列操作名稱）,稱量得到mg氧化銅。

⑸為了制得氨水，甲、乙兩小組選擇了不同方法制取氨氣，請將實(shí)驗(yàn)裝置的字母編號和制

備原理填寫在下表空格中。

實(shí)驗(yàn)裝置實(shí)驗(yàn)藥品制備原理

反應(yīng)的化學(xué)方程式為

①

甲小

A氫氧化鈣、氯化鏤

組

__

分析產(chǎn)生氨氣的原因

乙?、踎_______________

②—濃氨水、氫氧化鈉固體

組

答案⑴加入堿中和硫酸，促使平衡正向移動，提高釵的萃取率H2so4

2+

(2)cior+6VO+9H2O===Cr+6Voi+18H+

(3)氨氣(或氨水)有機(jī)萃取劑

⑷氫氧化鈉溶液過濾、洗滌、干燥

(5)(D2NH4C1+Ca(OH)2=====CaCl2+2H2O+2NH3f

②B

③氫氧化鈉溶于水放出大量熱，溫度升高，使氨的溶解度減小而放出；固體氧氧化鈉吸水,

促使氨放出；氫氧化鈉電離出的OH-增大了氨水中OH-濃度，促使氨水電離平衡左移，導(dǎo)

致氨氣放出

解析⑴根據(jù)平衡移動原理，加堿中和H2sO,，使平衡正向移動，提高釵的萃取率。根據(jù)箭

頭的指向及名稱(反萃取)，得到有機(jī)萃取劑，X應(yīng)為H2SO4。⑵Ke。作氧化劑，VC>2+作還

原劑，離子方程式為C1O「+6VO2++9H2O===C「+6VO^+18H+。(3)根據(jù)箭頭的指向，有

機(jī)萃取劑和NH.3可循環(huán)利用。⑷操作I得到的廢渣有Sit)和CuO,用NaOH溶解Sit),過

濾、洗滌、干燥可得到CuO。⑸若用NHQ固體和Ca(OH)z固體制NH3,應(yīng)選用A裝置，

其化學(xué)方程式為2NH4C1+Ca(OH)2=====2NH3f+2H2O+CaCl2,若用濃氨水和NaOH固體

制NH3,應(yīng)選用B裝置，放出NH3的原因可以從以下幾個方面回答：①溫度升高；②《QH

一)增大；③NaOH固體吸水。

2.以硫鐵礦(主要成分為FeSJ為原料制備氯化鐵晶體(FeCh-6H的工藝流程如下：

空氣30%鹽酸氯氣

硫鐵礦……―懦朦

嬴泡渣

⑴氧化過程中發(fā)生反應(yīng)的離子方程式是_______________________________________

檢驗(yàn)氧化生成的陽離子的試劑是o

(2)尾氣中主要含N2、5、SC>2和少量的co2>H2O,取標(biāo)準(zhǔn)狀況下的尾氣PL測定SC>2含量:

方案一:讓尾氣緩慢通過以下裝置。

堿石灰

①C儀器的名稱是,該裝置的作用是

②實(shí)驗(yàn)時先通入尾氣，再通入一定量氮?dú)狻Ｈ敉ㄟ^B裝置的增重來測量SO2的體積分?jǐn)?shù)。

你認(rèn)為該方案是否合理(填“是”或“否”)，請說明理由

__________________________________________________________(若方案合理該空不必填

寫)。

方案二：將尾氣緩慢通過足量濱水，在所得的溶液中加入過量氯化鋼溶液后，過濾，將沉淀

洗滌、干燥，稱得其質(zhì)量為mg。

①加入過量氯化鋼溶液的目的是?

②進(jìn)行沉淀洗滌的方法是___________________________________________________。

③SO2含量的表達(dá)式是______________________(用含m、P的代數(shù)式表示)。

(3)從FeCh溶液中得到FeCb?6印。晶體的操作包括、冷卻結(jié)晶、過濾，該過

程需保持鹽酸過量，結(jié)合必要的離子方程式說明原因_____________________________

2+3+

答案(l)2Fe+Cl2===2Cr+2FeKSCN溶液

(2)方案一：①球形干燥管防止空氣中的水蒸氣、CO2被B裝置吸收

②否尾氣中的CO?也能被B裝置吸收使所測質(zhì)量分?jǐn)?shù)偏大

方案二：①使生成的SO廠完全轉(zhuǎn)化為沉淀

②在漏斗中加蒸儲水至恰好沒過沉淀，待水流下后再重復(fù)2?3次此操作

22403

③233『%

3++

(3)蒸發(fā)濃縮Fe+3H2OFe(OH)3+3H,過量鹽酸能夠抑制Fe3+水解

解析工藝流程中的物質(zhì)轉(zhuǎn)化關(guān)系是：

o[Fe2O3HCIfFeCbC1

FeS2―一一-'FeCb溶液一＞FeCl3.6HQ

FeOtFeCl2一

⑴Cl?把Fe?+氧化成Fe3+,檢驗(yàn)Fe3+應(yīng)選用KSCN溶液。

⑵①干燥管的作用是為了防止外界CO2和H2O(0進(jìn)入B裝置，干擾測定結(jié)果；

②因?yàn)镃O?也能被堿石灰所吸收，所以該方案不合理。方案二的原理是，利用澳水把SO2

氧化成H2SO4,再加入BaCk生成BaSO,沉淀，通過BaSO,沉淀的質(zhì)量來確定SO?的含量；

m

說X22.4

③------------X100%o

(3)因?yàn)镕eCE水解生成具有揮發(fā)性的鹽酸，所以應(yīng)保持鹽酸過量，抑制Fe3+的水解。

3.工業(yè)上利用電鍍污泥(主要含有Fez。,、CuO、C0O3及部分難溶雜質(zhì))回收銅和銘等金屬,

回收流程如下：

|Ca(0H)2iNaHSOj

Cr(OH)3-Cr

也液液

濾渣i濾渣n0”--CuX

已知部分物質(zhì)沉淀的pH及CaSO4的溶解度曲線如下:

開始沉淀pH

完全沉淀pH

20406080

溫度/七

⑴在浸出過程中除了生成Fe2(SC)4)3、Cr2(SO,3外，主要還有。

(2)在除鐵操作中，需要除去Fe，+和CaSO4,請完成相關(guān)操作：①加入石灰乳調(diào)節(jié)pH到約

,檢驗(yàn)Fe3+已經(jīng)除盡的操作是_____________________________________；

②將濁液加熱到80℃,o

(3)寫出還原步驟中加入NaHSO3生成Cu2O固體反應(yīng)的離子方程式

此步驟中加入NaHSC)3得到Cu2。的產(chǎn)率為95%,若NaHSC)3過量，除了浪費(fèi)試劑外，還會

出現(xiàn)的問題是______________。

(4)當(dāng)離子濃度小于或等于1X10-5mol?r1時可認(rèn)為沉淀完全，若要使完全沉淀則要

31

保持《OH—)》o[已知：A；p[Cr(OH)3]=6.3X10-,^63^4.0]

答案(l)CuSO4

(2)①3.2取適量濾液，加KSCN溶液，若不變紅，則說明Fe3+已除盡②趁熱過濾

2++

(3)2H2O+HSOr+2Cu===Cu2OJ+SOi~+5H

產(chǎn)生SO2,污染環(huán)境

(4)4.0XIO-9mol-LT

解析⑴FezC%CuO、5O3均和H2so4反應(yīng)，分別生成FezO。.、CuSO4^Cr2(S04)3o⑵

根據(jù)表格中的數(shù)據(jù)，通過調(diào)節(jié)pH值，使Fe"完全沉淀，而CF+、C/+不沉淀，應(yīng)調(diào)節(jié)pH

達(dá)到3.2,檢驗(yàn)微量Fe3+,應(yīng)選用KSCN溶液。根據(jù)CaSO”的溶解度曲線特點(diǎn)，應(yīng)趁熱過濾

得到CaSO,沉淀。⑶Ci?+把HSO3氧化成SO廠，本身還原成Cu?。，離子方程式為2H

2+

HSOr+2Cu===Cu2O1+SOr+5H+

在上述反應(yīng)中生成H+,若NaHSOs過量，會產(chǎn)生SO2,造成空氣污染。

：I。一”

(4)40丁)=

10-5

3

63X10-27=4.0X10-9?L1

4.鐵及其化合物在生產(chǎn)和生活中有著廣泛的應(yīng)用。

⑴氧化鐵是重要工業(yè)顏料，用廢鐵屑制備它的流程如下：

稍過量的

NHHCO

Na2cO3溶液稀硫酸溶液43

鐵屑.除,污TL卜國

U濾液片

I濾液II

而卜操作"HFeCOs沉淀[■)

回答下列問題：

①操作I、□的名稱分別是、o

②寫出在空氣中煨燒FeCO,的化學(xué)方程式；

③燃燒如果不充分，產(chǎn)品中將有Fe?+存在，試設(shè)計實(shí)驗(yàn)檢驗(yàn)產(chǎn)品中有無Fe?+。

⑵有些同學(xué)認(rèn)為I<MnO4溶液滴定也能進(jìn)行鐵元素含量的測定。

a.稱取2.850g綠磯(FeSCU-7H2。)產(chǎn)品,配成250mL溶液;

b.量取25.00mL待測溶液于錐形瓶中；

c.用硫酸酸化的0.01000mol-L-]KMnO”溶液滴定至終點(diǎn)，消耗KMnO,溶液體積的平均

值為20.00mL。

①寫出酸性KMnCU溶液與FeSO,溶液反應(yīng)的離子方程式。

②計算上述樣品中FeSO4-7H2O的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為

[已知MFeSC14?7H2(3)=278g?moF1]

③滴定達(dá)到終點(diǎn)時錐形瓶中溶液顏色變化為O

④下列操作會導(dǎo)致樣品中FeSO4-7H2O的質(zhì)量分?jǐn)?shù)的測定結(jié)果偏高的有。

a.未干燥錐形瓶

b.盛裝標(biāo)準(zhǔn)液的滴定管沒有用標(biāo)準(zhǔn)液潤洗

c.滴定結(jié)束時仰視刻度線讀數(shù)

d.量取待測液的滴定管沒有潤洗

答案⑴①過濾洗滌

②4FeCC)3+O2=^=2Fe2O3+4CO2

③取固體樣品少許放置試管中，加入足量稀硫酸，振蕩試管，再加入幾滴KMnO”溶液。如

果溶液褪色，則有Fe2+

+3+2+

⑵①5Fe?++MnO]+8H===5Fe+Mn+4H2O

②0.9754

③滴加最后一滴溶液，溶液剛好由黃色變成紫紅色，且半分鐘內(nèi)不褪去

④be

解析⑴①分析流程可知操作I、n的名稱分別是過濾、洗滌。

②在空氣中燃燒FeCO3的化學(xué)方程式為4FeCO3+O2=^B=2Fe2O3+4CO20

③Fe"中存在Fe?+,檢驗(yàn)方法為取固體樣品少許放置試管中，加入足量稀硫酸，振蕩試管,

再加入幾滴KMnC>4溶液。如果溶液褪色，則有Fe2+。

(2)②根據(jù)反應(yīng)關(guān)系式

I<MnO45FeSO4-7H2O

0.01000mol-L-1X20X10-3L1XIO-3mol

則樣品中FeSO4-7H2O的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為

10X10-3molX278g-moL

?0.9754。

2.850g

滴定達(dá)到終點(diǎn)時錐形瓶中溶液顏色變化為滴加最后一滴溶液，溶液剛好由黃色變成紫紅色,

且半分鐘內(nèi)不褪去。

④a.未干燥錐形瓶對結(jié)果沒有影響；b.盛裝標(biāo)準(zhǔn)液的滴定管沒有用標(biāo)準(zhǔn)液潤洗，造成濃度偏

低，標(biāo)準(zhǔn)液體積偏大，結(jié)果偏大；c.滴定結(jié)束時仰視刻度線讀數(shù)，標(biāo)準(zhǔn)液體積讀數(shù)偏大，結(jié)

果偏高；出量取待測液的滴定管沒有潤洗，待測液的量偏小，結(jié)果偏低。

5.鐵及其化合物在日常生活中應(yīng)用廣泛，請回答下列問題：

(l)Fe(NO3)3-9H2。在工業(yè)上用細(xì)鐵屑與稀硝酸反應(yīng)制備，主要流程如下:

鐵蒸發(fā)

降

屑縮

晶

結(jié)

①耐酸反應(yīng)器中可以觀察到的現(xiàn)象是

制備過程中需對溶液進(jìn)行蒸發(fā)濃縮，注意事項(xiàng)為

②從反應(yīng)器中出來的氣體的主要成分是；直接排放到大氣中造成環(huán)境污染的后

果是O

⑵某興趣小組在實(shí)驗(yàn)室用下圖裝置制取Fe(NO?3(夾持儀器和加熱裝置未畫出)。

①該實(shí)驗(yàn)中對圓底燒瓶加熱的最佳方式用

加熱；

②請在圖中虛線框內(nèi)畫出防止倒吸的尾氣吸收裝置(提示：堿液可快速、充分吸收產(chǎn)生的氮

氧化物氣體)。

答案⑴①鐵屑溶解，溶液變?yōu)辄S色，有無色氣體產(chǎn)生，在液面上氣體變?yōu)榧t棕色(后又變

為無色)邊加熱邊不斷攪拌，防止局部過熱，液體發(fā)生飛濺

②氮氧化物形成酸雨和光化學(xué)煙霧

(2)①水浴

1O

②一塞~濾液(答案合理即可)

解析⑴鐵和過量稀硝酸反應(yīng)，產(chǎn)物為Fe3+和N。，現(xiàn)象是溶液變?yōu)辄S色，產(chǎn)生無色氣體；

加熱蒸發(fā)時應(yīng)注意攪拌散熱。氮氧化物造成的污染主要為酸雨和光化學(xué)污染。

⑵制取Fe(NC>3)3-9H2O需要控制的溫度為40?50°C,水浴加熱更容易控制，防倒吸的尾氣

吸收裝置應(yīng)用NaOH溶液。

6.鐵及其化合物在日常生活、生產(chǎn)中應(yīng)用廣泛。

⑴在某溫度下，&p(FeS)=8.1X10-",FeS飽和溶液中《H+)與&S?一)之間存在關(guān)系：，(H

+).4S2-)=1.0X10T,為了使溶液里迪+)達(dá)到1mol-L-1,現(xiàn)將適量FeS投入其飽和溶

液中，應(yīng)調(diào)節(jié)溶液中的pH約為(填字母)。

A.2B.3C.4D.5

(2)氧化鐵紅顏料跟某些油料混合，可以制成防銹油漆。以黃鐵礦為原料制硫酸產(chǎn)生的硫酸

渣中含氏2。3、SiO2.AI2O3、MgO等，用硫酸渣制備鐵紅￡與。3)的過程如下：

H2Is。4FeSI2粉濾渣IA①N\aO/H②空氣

硫酸渣T酸溶過濾卜［氧化H過濾卜濾液B

鐵紅一|研磨N烘干H1滌卜.。

①酸溶過程中Fe2O3發(fā)生反應(yīng)的離子方程式為；

“濾渣A”主要成分的化學(xué)式為o

2+

②還原過程中加入FeS2的目的是將溶液中的Fd+還原為Fe,而本身被氧化為H2SO4,請

完成該反應(yīng)的離子方程式：

3+2+

FeS2+Fe+===Fe+SOr+

③氧化過程中，。2、NaOH與Fe?+反應(yīng)的離子方程式為

④為了確保鐵紅的質(zhì)量和純度，氧化過程需要調(diào)節(jié)溶液的pH的范圍是3.2?3.8。

沉淀物Fe(OH)3