高考化學(xué)工藝流程題專題講座2

1、高考化學(xué)工藝流程題 專題講座,無(wú)機(jī)工業(yè)流程題：是以真實(shí)的工業(yè)生產(chǎn)過程為背景，體現(xiàn)能力立意的命題指導(dǎo)思想，能夠綜合考查考生各方面的基礎(chǔ)知識(shí)及將已有知識(shí)靈活應(yīng)用在生產(chǎn)實(shí)際中解決問題的能力的一類綜合性很高的試題。 試題特點(diǎn)：綜合性強(qiáng)、信息量大、陌生度高,考查能力,1.獲取信息的能力（文字、流程圖、圖表、圖像等） 2.分解問題的能力 3.表達(dá)能力（方程式、語(yǔ)言組織）,1.基本理論（氧化還原、化學(xué)反應(yīng)速率及平衡、水解、 沉淀溶解平衡及電化學(xué)等） 2.元素化合物 3.化學(xué)實(shí)驗(yàn) （物質(zhì)分離提純等）,知識(shí)落點(diǎn),涉及知識(shí)分類,1.海水資源利用（氯堿工業(yè)、海水提溴、提鎂等） 2.礦石冶煉（軟錳礦、黃銅礦、輝銅礦、

2、菱鋅礦、 鈦鐵礦等） 3.侯氏制堿法（利用溶解度差異制取物質(zhì)） 4.某物質(zhì)的生產(chǎn) 5.廢物處理,廢水處理,廢渣處理,廢舊電池的處理(2013年新課標(biāo)全國(guó)卷27題),電子垃圾如線路板的處理,含氮廢水處理（NO3-、NO2-鹽廢水處理）（2013重慶高考題考過NO3-處理）,含鉻廢水的處理（Cr2O72-）,基本流程：明確整個(gè)流程及各部分的目的 分析每步發(fā)生的反應(yīng)及得到的產(chǎn)物 結(jié)合基礎(chǔ)理論與實(shí)際問題思考 注意答題的模式與要點(diǎn) 1.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。 2.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)。 3.要看清所問問題，不能答非所問，并注意語(yǔ)言表達(dá)的科學(xué)性

3、在答題時(shí)應(yīng)注意：前一問回答不了，不一定影響答后面的問題。 分析流程圖需要掌握的技巧： 1.瀏覽全題，確定該流程的目的由何原料獲得何產(chǎn)物（副產(chǎn)物）,對(duì)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(shè)問中的提示性信息，并在下一步分析和解題中隨時(shí)進(jìn)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(jìn)行了什么反應(yīng)？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(jìn)行到什么程度最佳？每一步除目標(biāo)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？,解題思路,【例題1】某工廠生產(chǎn)硼砂過程中產(chǎn)生的固體廢料，主要含有MgCO3、MgSiO3、CaMg(CO3)2、Al2O

4、3和Fe2O3等，回收其中鎂的工藝流程如下：,（1）“浸出”步驟中，為提高鎂的浸出率，可采取的措施有 （要求寫兩條） （2）濾渣I的主要成分有_. （3）從濾液中可回收利用的主要物質(zhì)有_ . （4）Mg(ClO3)2在農(nóng)業(yè)上可用作脫葉劑、催熟劑，可采用復(fù)分解反應(yīng)制備： MgCl2+2NaClO3= Mg(ClO3)2+2NaCl 已知四種化合物的溶解度（S）隨溫度（T）變化曲線如下圖所示： 將反應(yīng)物按化學(xué)反應(yīng)方程式計(jì)量數(shù)比混合制備Mg(ClO3)2，簡(jiǎn)述可制備Mg(ClO3)2的原因： 。 按中條件進(jìn)行制備實(shí)驗(yàn)。在冷卻降溫析出Mg(ClO3)2過程中，常伴有NaCl析出，原因是： 。除去產(chǎn)品中

5、該雜質(zhì)的方法是： 。,原 料：礦石（固體） 預(yù)處理：酸溶解（表述：“浸出”） 除 雜：控制溶液酸堿性使金屬離子形成沉淀 核心化學(xué)反應(yīng)是：控制條件，調(diào)節(jié)PH，使Mg2+全部沉淀,工藝流程題考察內(nèi)容主要有： 1.原料預(yù)處理 2.反應(yīng)條件的控制（溫度、壓強(qiáng)、催化劑、原料配比、PH調(diào)節(jié)、溶劑選擇） 3.反應(yīng)原理（離子反應(yīng)、氧化還原反應(yīng)、化學(xué)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(xué)（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。,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(diǎn)：物質(zhì)的分離操作、除雜試劑的選擇、生產(chǎn)條件的

6、控制、產(chǎn)品分離提純,熟練掌握中學(xué)化學(xué)中重要的化工生產(chǎn)原理： 合成氨 工業(yè)制硫酸 工業(yè)制硝酸 制玻璃 氯堿工業(yè) 高爐煉鐵,熟悉工業(yè)流程常見的操作與名詞： 1.原料的預(yù)處理 研磨：增大接觸面積，加快反應(yīng)速率。 除金屬表面油污：Na2CO3溶液。 攪拌：使反應(yīng)物充分接觸，加快反應(yīng)速率。 2.控制反應(yīng)條件的方法 控制溶液的酸堿性使其某些金屬離子形成氫氧化物沉淀 - pH值的控制。,加熱的目的 加快反應(yīng)速率或促進(jìn)平衡向某個(gè)方向移動(dòng) 降溫反應(yīng)的目的 防止某物質(zhì)在高溫時(shí)會(huì)分解或?yàn)槭够瘜W(xué)平 衡向著題目要求的方向移動(dòng) 注： 易揮發(fā)物質(zhì)：濃鹽酸、濃硝酸、有機(jī)物。 易分解物質(zhì)：H 2O2、硝酸、KMnO4、NH4C

7、l、難溶的堿(Mg(OH)2,Fe(OH)3,等)，次氯酸 趁熱過濾 防止某物質(zhì)降溫時(shí)會(huì)析出 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 3.物質(zhì)的分離和提純的方法 過濾固、液分離 蒸餾液、液分離,蒸發(fā)、反應(yīng)時(shí)的氣體氛圍 保護(hù)氣，防止氧化或防止水解,問題：若要除去Mn2溶液中含有的Fe2，應(yīng)該怎樣做？ 調(diào)節(jié)pH所需的物質(zhì)一般應(yīng)滿足兩點(diǎn)： i、能與H反應(yīng)，使溶液pH值增大； ii、不引入新雜質(zhì)。 例如：若要除去Cu2溶液中混有的Fe3，可加入CuO、Cu(OH)2、Cu2(OH)2CO3等物質(zhì)來(lái)調(diào)節(jié)溶液的pH值,分液互不相溶的液體間的分離 萃取用一種溶劑將溶質(zhì)從另一種溶劑

8、中提取出來(lái)。 升華將可直接氣化的固體分離出來(lái)。 鹽析加無(wú)機(jī)鹽使溶質(zhì)的溶解度降低而析出 結(jié)晶結(jié)晶的方法 、蒸發(fā)結(jié)晶 、降溫結(jié)晶（加熱濃縮、冷卻結(jié)晶、過濾、洗滌、干燥） 觀察溶解度曲線，當(dāng)陡升型溶液中混有緩升型時(shí)，若要分離出陡升型，可以用降溫結(jié)晶的方法分離，若要分離出緩升型的溶質(zhì)，可以用蒸發(fā)結(jié)晶的方法,也就是說，蒸發(fā)結(jié)晶適合溶解度隨溫度變化不大的物質(zhì)，如：氯化鈉。 蒸干后不變質(zhì)的鹽溶液可采用蒸發(fā)結(jié)晶，易水解的鹽采用降溫結(jié)晶。 在結(jié)晶過程中加入某種試劑：利用同離子效應(yīng)，促進(jìn)晶體析出。,4.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

9、應(yīng)使可溶性金屬離子進(jìn)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(yīng)或溶解,5.陌生的氧化還原方程式書寫 （1）判斷變價(jià)后的產(chǎn)物：結(jié)合題目信息，確定反應(yīng)物、產(chǎn)物 （2）配平變價(jià)物質(zhì)的系數(shù)：利用化合價(jià)升降配平變價(jià)物質(zhì) （3）觀察配平其它項(xiàng)：結(jié)合介質(zhì)酸堿性，書寫輔助產(chǎn)物、觀察配平 產(chǎn)物不能與反應(yīng)物反應(yīng)；注意介質(zhì)的酸堿性。,6.工藝流程的優(yōu)缺點(diǎn)評(píng)價(jià) （1）循環(huán)利用，節(jié)約成本 （2）原料價(jià)格低廉 ，原子利用率高 （3）綠色化學(xué)，沒有污染，沒有有毒有害物質(zhì)產(chǎn)生,【例2】以地下鹵水（主要含NaCl，還有少量Ca2+、Mg2+）為主要原料生產(chǎn)亞硫酸鈉的新工藝如下，同時(shí)

10、能得到用作化肥的副產(chǎn)品氯化銨。,（1）“除雜”時(shí)，先加入適量石灰乳過濾除去Mg2+，再通入CO2并用少量氨水調(diào)節(jié)pH過濾除去Ca2+，“廢渣”的主要成為 、 。 （2）“濾渣1”的化學(xué)式為 。 （3）在“濾液1”中加入鹽酸的目的是_ “濾渣2”的化學(xué)式為_.,（4）已知H2CO3和H2SO3的電離常數(shù)如下表，“通入SO2”反應(yīng)的化學(xué)方程式為 。,1.利用物質(zhì)溶解度差異制取物質(zhì)的試題,2.海水資源的綜合利用的試題 【例3】海水是寶貴的資源寶庫(kù)，目前氯堿工業(yè)、海水提鎂、海水提溴為人類提供了大量工業(yè)原料。下圖是海水綜合利用的部分流程圖，據(jù)圖回答問題：,(1)由海水曬制的粗鹽中含有Ca2、Mg2、SO

11、42-等離子，為除去這些離子，所加試劑及其先后順序?yàn)?寫化學(xué)式)_ _ (2)目前較先進(jìn)的電解制堿法是離子交換膜電解法，即用陽(yáng)離子交換膜把電解槽隔成陰極室和陽(yáng)極室，其作用_， 電解飽和食鹽水的化學(xué)反應(yīng)方程式為_。 制取MgCl2的過程中涉及反應(yīng)：MgCl26H2O=MgCl26H2O，該反應(yīng)要在HCl氣氛中進(jìn)行，原因是_。 (3)苦鹵中通入Cl2已經(jīng)置換出Br2，為什么吹出后用SO2吸收轉(zhuǎn)化為Br再用Cl2置換_，由此判斷Cl2、Br2、SO2的氧化性由強(qiáng)到弱的順序?yàn)開。 (4)也有工藝是在吹出Br2后用碳酸鈉溶液吸收，形成溴化鈉和溴酸鈉，同時(shí)有CO2放出。該反應(yīng)的離子方程式是_；最后再用H2

12、SO4處理得到Br2，該反應(yīng)的離子方程式是_。,3.硝酸鹽廢水處理的試題 【例4】.(2013重慶)化學(xué)在環(huán)境保護(hù)中趁著十分重要的作用，催化反硝化法和電化學(xué)降解法可用于治理水中硝酸鹽的污染。 (1) 催化反硝化法中，H2能將NO3還原為N2，25時(shí)，反應(yīng)進(jìn)行10min，溶液的pH由7變?yōu)?2。,N2的結(jié)構(gòu)式為 。 上述反應(yīng)離子方程式為 ，其平均反應(yīng)速率v(NO3)為 mol L1 min1 還原過程中可生成中間產(chǎn)物NO2-寫出3種促進(jìn)NO2-水解的方法 。 (2)電化學(xué)降解NO3-的原理如題11圖所示。,電源正極為 (填“A”或“B”)，陰極反應(yīng)式為 。 若電解過程中轉(zhuǎn)移了2mol電子，則膜兩

13、側(cè)電解液的質(zhì)量變化差(m左m右)為 g。,4.廢舊電池處理的試題 【例5】. (2013全國(guó)新課標(biāo))鋰離子電池的應(yīng)用很廣，某正極材料可再生利用，某鋰離子電池的正極材料有鈷酸鋰(LiCoO2)、導(dǎo)電劑乙炔黑和鋁箔等。充電時(shí)，該鋰離子電池負(fù)極發(fā)生的反應(yīng)為6C+xLi+xe-=LixC6，現(xiàn)欲利用以下工藝流程回收正極材料中某些金屬資源(部分條件未給出)。 (1) LiCoO2中，Co元素的化合價(jià)為。 (2) 寫出“正極堿浸”中發(fā)生反應(yīng)的離子方程式：。 (3) “酸浸”一般在80下進(jìn)行，寫出該步驟中發(fā)生的所有氧化還原反應(yīng)的化學(xué)方程式：;可用鹽酸代替H2SO4和H2O2的混合液，但缺點(diǎn)是。 (4) 寫出

14、“沉鈷”過程中發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式：。 (5) 充電過程中，發(fā)生LiCoO2與Li1-xCoO2之間的轉(zhuǎn)化，寫出放電時(shí)電池的總反應(yīng)式：。 (6) 上述工藝中，“放電處理”有利于鋰在正極的回收，其原因是;在整個(gè)回收工藝中，可回收到的金屬化合物有(填化學(xué)式)。,5.礦石冶煉方面的試題,【例6】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)回答下列問題： （1）Ti的原子序數(shù)為22，Ti位于元素周期表中第_周期，第_族。 （2）寫出鈦鐵礦在高溫下與焦炭經(jīng)氯化得到四氯化鈦的化學(xué)方程式 。 （3）制備TiO2的方法之一是利用TiCl4水解生成TiO2x H2O，再經(jīng)焙燒制得。水解時(shí)需加入大量的水并加熱，請(qǐng)結(jié)合化學(xué)方程式和必要的文字說明原因： （4）由TiCl4Ti 需要在Ar氣中進(jìn)行的理由是_。反應(yīng)后得到Mg、MgCl2、Ti的混合物，可采用真空蒸餾的方法分離得到Ti，依據(jù)下表信息，需加熱的溫度略高于 即可。,（5）用氧化還原滴定法測(cè)定TiO2的質(zhì)量分?jǐn)?shù)：一定條件下，將TiO2