高考化学工艺流程题.pdf
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1、高考化学工艺流程题高考化学工艺流程题一、探究解题思路一、探究解题思路呈现形式:流程图、表格、图像设问方式:措施、成分、物质、原因能力考查:获取信息的能力、分解问题的能力、表达能力知识落点:基本理论、元素化合物、实验无机工业流程图题能够以真实的工业生产过程为背景,体现能力立意的命题指导思想,能够综合考查各方面的基础知识及将已有知识灵活应用在生产实际中解决问题的能力。【例题例题】某工厂生产硼砂过程中产生的固体废料,主要含有 MgCO3、MgSiO3、CaMg(CO3)2、Al2O3和Fe2O3等,回收其中镁的工艺流程如下:预处理预处理分离提纯分离提纯分离提纯分离提纯还原还原原料:矿石(固体)预处理
2、:酸溶解(表述:“浸出”)除杂:控制溶液酸碱性使金属离子形成沉淀核心化学反应是:控制条件,调节PH,使Mg2+全部沉淀1.1.解题思路解题思路明确整个流程及每一部分的目的 仔细分析每步发生的反应及得到的产物 结合基础理论与实际问题思考 注意答题的模式与要点在解这类题目时:首先,要粗读试题,尽量弄懂流程图,但不必将每一种物质都推出。其次,再精读试题,根据问题去精心研究某一步或某一种物质.第三,要看清所问题,不能答非所问,并注意语言表达的科学性在答题时应注意:前一问回答不了,并不一定会影响回答后面的问题。分析流程图需要掌握的技巧是:浏览全题,确定该流程的目的由何原料获得何产物(副产物),对比原料和
3、产物;了解流程图以外的文字描述、表格信息、后续设问中的提示性信息,并在下一步分析和解题中随时进行联系和调用;解析流程图并思考:从原料到产品依次进行了什么反应?利用了什么原理(氧化还原?溶解度?溶液中的平衡?)。每一步操作进行到什么程度最佳?每一步除目标物质外还产生了什么杂质或副产物?杂质或副产物是怎样除去的?无机化工题:要学会看生产流程图,对于比较陌生且复杂的流程图,宏观把握整个流程,不必要把每个环节的原理都搞清楚,针对问题分析细节。考察内容主要有:1)、原料预处理2)、反应条件的控制(温度、压强、催化剂、原料配比、PH调节、溶剂选择)13)、反应原理(离子反应、氧化还原反应、化学平衡、电离平
4、衡、溶解平衡、水解原理、物质的分离与提纯)4)、绿色化学(物质的循环利用、废物处理、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 2、规律、规律主线主产品分支副产品回头为循环核心考点:物质的分离操作、除杂试剂的选择、生产条件的控制产品分离提纯产品分离提纯3 3。工业生产流程主线与核心。工业生产流程主线与核心原料预处理原料预处理产品分离提纯产品分离提纯反应条件反应条件原料循环利用原料循环利用排排放放物物的的无无害化处理害化处理4.4.熟悉工业流程常见的操作与名词熟悉工业流程常见的操作与名词原料的预处理原料的预处理溶解通常用酸溶.如用硫酸、盐酸、浓硫酸等灼烧如从海带中提
5、取碘煅烧如煅烧高岭土改变结构,使一些物质能溶解。并使一些杂质高温下氧化、分解研磨适用于有机物的提取如苹果中维生素 C 的测定等.控制反应条件的方法控制反应条件的方法控制溶液的酸碱性使其某些金属离子形成氢氧化物沉淀-pH 值的控制。例如:已知下列物质开始沉淀和沉淀完全时的pH如下表所示物质开始沉淀沉淀完全Fe(OH)3Fe(OH)2Mn(OH)22.77。68。33.79.69.8问题:若要除去 Mn2溶液中含有的 Fe2,应该怎样做?调节 pH 所需的物质一般应满足两点:,i、能与 H反应,使溶液 pH 值增大;错误错误!、不引入新杂质。例如:若要除去Cu2溶液中混有的 Fe3,可加入CuO、
6、Cu(OH)2、Cu2(OH)2CO3等物质来调节溶液的 pH 值蒸发、反应时的气体氛围加热的目的加快反应速率或促进平衡向某个方向移动降温反应的目的防止某物质在高温时会溶解或为使化学平衡向着题目要求的方向移动趁热过滤防止某物质降温时会析出冰水洗涤洗去晶体表面的杂质离子,并减少晶体在洗涤过程中的溶解损耗物质的分离和提纯的方法物质的分离和提纯的方法结晶-固体物质从溶液中析出的过程(蒸发溶剂、冷却热饱和溶液、浓缩蒸发)2过滤固、液分离蒸馏-液、液分离分液互不相溶的液体间的分离萃取用一种溶剂将溶质从另一种溶剂中提取出来。升华将可直接气化的固体分离出来。盐析-加无机盐使溶质的溶解度降低而析出常见名词常见
7、名词浸出:固体加水(酸)溶解得到离子浸出率:固体溶解后,离子在溶液中的含量的多少酸浸:在酸溶液中反应使可溶性金属离子进入溶液,不溶物通过过滤除去的溶解过程水洗:通常为除去水溶性杂质水浸:与水接触反应或溶解专专 项项 练练 习习1。聚合氯化铝是一种新型、高效絮凝剂和净水剂,其单体是液态的碱式氯化铝Al2(OH)nCl6n。本实验采用铝盐溶液水解絮凝法制备碱式氯化铝。其制备原料为分布广、价格廉的高岭土,化学组成为:Al2O3(2534%)、SiO2(40%50%)、Fe2O3(0。53.0)以及少量杂质和水分。已知氧化铝有多种不同的结构,化学性质也有差异,且一定条件下可相互转化;高岭土中的氧化铝难
8、溶于酸。制备碱式氯化铝的实验流程如下:根据流程图回答下列问题:“煅烧”的目的是_。配制质量分数 15的盐酸需要 200 mL 30的浓盐酸(密度约为 1。15 gcm3)和_ g 蒸馏水,配制用到的仪器有烧杯、玻璃棒、_.“溶解”过程中发生反应的离子方程式为_。加少量铝粉的主要作用是_.“调节溶液 pH 在 4.24.5”的过程中,除添加必要的试剂,还需借助的实验用品是_;“蒸发浓缩”需保持温度在 90100,控制温度的实验方法是_.2、在已知提取氯化钠、溴、镁等化学物质的富碘卤水中,采用下面的工艺流程生产单质碘:试回答:(1)乙、丁中溶质的分子式:乙,丁。(2)第步操作中用稀 H2SO4浸洗
9、的目的是(填写字母编号)a.除去未反应的 NO3b。除去未反应的 Ic.除去未反应的 Fed。除去碱性物质(3)第步操作可供提纯的两种方法是和(不要求写具体步骤)。(4)实验室检验 I2的方法是。(5)甲物质见光易变黑,其原因是(用化学方程式表示).(6)中溶解银的硝酸应该用硝酸(填浓或稀).原因是。3、工业上用铝土矿(成分为氧化铝、氧化铁)制取铝的过程如下:请回答下列问题:(1)水蒸气的作用。(2)沉淀 C 的化学式为_,该物质除了用于金属冶炼以外,还可用作_.(3)操作 I、操作 II、操作 III 都用到的玻璃仪器是有_。(4)实验室洗涤 Al(OH)3沉淀应该如何操作:。(5)生产过程
10、中,除 NaOH、H2O 可以循环使用外,还可以循环使用的物质有_(填化学式)。用此法制取铝的副产品是_(填化学式)。答案及解析1、解析:对比原料与产品可知,该生产的主要工序:一是除去原料高岭土中的杂质,二是将 Al2O3利用水解絮凝法转化为产品。再进一步分析,除铁用铝置换后过滤,高岭土中的Al2O3不溶于酸,必须经煅烧改变结构.该题经这样分析,题设的所有问题的答案就在分析之中。3答案:改变高岭土的结构,使其能溶于酸;230;量筒;Al2O36H 2Al33H2OFe2O36H 2Fe33H2O;除去溶液中的铁离子;pH 计(或精密 pH 试纸);水浴加热2、(1)FeI2FeCl3(2)C(
11、3)升华、凝华、萃取、分液、减压蒸馏(4)将 I2加在淀粉溶液中,溶液显蓝色光(5)2AlI=2Ag+I2(6)稀(2 分)减少过程中产生 NOx的量;节生硝酸物质的量3、(1)加热加快反应(2)Fe2O3颜料;(3)烧杯、漏斗、玻璃棒;(4)用玻璃棒引流向过滤器中加水浸没沉淀,滤去洗液后,反复 2 到 3 次即可。;(5)CaO 和 CO2Fe2O3和 O2;二、高考是怎么样考的?二、高考是怎么样考的?20092009-2011-2011年北京化学工艺流程题统计年北京化学工艺流程题统计北京2009 高考2010 高考题号2826题型赋分无机15分无机14分2010 西城一模2010 海淀二模
12、2011 西城一模2011 海淀一模27262526无机10分无机10分无机14分无机15分氨氮废水的处理流程工业上以锂辉石为原料生产碳酸锂从铝矿中提取Al2O3的一种工艺流程以铬铁矿为原料制备重铬酸钾的过程电镀铜厂有两种废水需要处理物质的提纯与鉴别、无机物质的推断、离子方程式的书写、化学方程式的书写、物质性质的推断等离子方程式的书写、水解平衡、沉淀转化原理的应用、氧化还原原理的应用等硫酸的生产流程化学方程式的书写、离子方程式的书写、热化学方程式的书写、化学计算等离子方程式的书写、化学平衡原理的应用、热化学方程式的书写、氧化还原原理的应用等化学方程式的书写、化学平衡原理的应用、电化学、氧化还原
13、原理的应用等离子方程式的书写、化学平衡原理的应用、电化学、氧化还原原理的应用等考查内容相关考点【例【例1 1】(2009 北京理综,26,15 分)以富含硫酸亚铁的工业废液为原料生产氧化铁的工艺如下(部分操作和条件略):。从废液中提纯并结晶出FeSO4 7H2O。.将 FeSO4 7H2O 配制成溶液。FeSO4溶液与稍过量的 NH4HCO3溶液混合,得到含 FeCO3的浊液。.将浊液过滤,用 90热水洗涤沉淀,干燥后得到FeCO3固体.4.煅烧 FeCO3,得到 Fe2O3固体.已知:NH4HCO3在热水中分解。(1)中,加足量的铁屑除去废液中的Fe3+,该反应的离子方程式是_。(2)中,需
14、加一定量硫酸。运用化学平衡原理简述硫酸的作用_.(3)中,生成 FeCO3的离子方程式是_。若 FeCO3浊液长时间暴露在空气中,会有部分固体表面变为红褐色,该变化的化学方程式是_。(4)中,通过检验来判断沉淀是否洗涤干净。检验的操作是_。(5)已知煅烧 FeCO3的化学方程式是 4FeCO3+O22Fe2O3+4CO2.现煅烧 464。0 kg 的 FeCO3,得到316.8 kg 产品。若产品中杂质只有 FeO,则该产品中 Fe2O3的质量是_ kg。(摩尔质量/gmol1:FeCO3 116 Fe2O3160 FeO 72)【例【例2 2】(2010 北京理综,2614 分)某氮肥厂氨氮
15、废水中的氮元素多以 NH,4和 NH3H2O 的形式存在,该废水的处理流程如下:(1)过程:加 NaOH 溶液,调节 pH 至 9 后,升温至 30,通空气将氨赶出并回收。用离子方程式表示加 NaOH 溶液的作用:_.用化学平衡原理解释通空气的目的:_。(2)过程:在微生物作用的条件下,NH 经过两步反应被氧化成NO.两步反应的能量变化示意图如下:第一步反应是_反应(选填“放热”或“吸热”),判断依据是_。1 mol NH(aq)全部氧化成 NO(aq)的热化学方程式是_。(3)过程:一定条件下,向废水中加入 CH3OH,将 HNO3还原成 N2。若该反应消耗 32 g CH3OH 转移 6
16、mol电子,则参加反应的还原剂和氧化剂的物质的量之比是_。【例【例3 3】(2010 海淀二模 2510 分)从铝矿(主要成分是 Al2O3,含 RO2、Fe2O3等杂质)中提取 Al2O3的一种工艺流程如图 13 所示:(1)元素R 位于周期表中的第三周期,其最高正化合价和负化合价的绝对值相等.RO2的用途有(写出1条即可)。(2)铝土矿加入足量烧碱溶液后主要反应的离子方程式为。(3)工业上通过电解氧化铝和冰晶石的熔融液来冶炼金属铝。已知电极材料为惰性材料,阳极反应式为。(4)氧化铝与焦炭的混合物在氮气中高温加热反应,制得新型非金属材料 AIN 与一种中学常见气体X。已知每转移 3 mol
17、e,有 1。5mol 化合物 X 生成,此反应的化学方程式。【例【例4 4】(2010、西城一模 26(10 分)工业上以锂辉石(Li2OA12O34SiO2,含少量 Ca、Mg 元素)为原料生产碳酸锂.其部分工艺流程如下:已知:Li2OAl2O34SiO +H2Na2SO4(浓)Li2SO4+Al2O34SiO2H2O2CO3溶液 某些物质的溶解度(S)如下表所示。250 300锂辉石(1)从滤渣1中分离出研磨浸出滤液 1过滤T/滤渣 193%98%硫酸过滤滤液 2过滤、热水洗涤石灰乳调 pH 至 11饱和 Na2CO3溶液2040滤渣60280Al2O3的部分流程如下图所入的试剂,方框表示
18、所得骤中反应的离子方程式示,括号表示加()到的物质。则步滤渣 1S(Li2CO3)/g1.331.171。010。85灼烧IIILi2CO3粗品S(Li2SO4)/g34。225032。31。930Al2。O378 300是_。()II(2)已知滤渣2的主要成分有Mg(OH)2和CaCO3。向滤液1中加入石灰乳的作用是(运用化学平衡原理简述).5(3)向滤液 2 中加入饱和 Na2CO3溶液,过滤后,用“热水洗涤”的原因是。(4)工业上,将 Li2CO3粗品制备成高纯 Li2CO3的部分工艺如下。a将 Li2CO3溶于盐酸作电解槽的阳极液,LiOH 溶液作阴极液,两者用离子选择透过膜隔开,用惰
19、性电极电解.b电解后向 LiOH 溶液中加入过量 NH4HCO3溶液,过滤、烘干得高纯 Li2CO3。a 中,阳极的电极反应式是。b中,生成Li2CO3反应的化学方程式是。【例【例5 5】2010 崇文一模 27(14 分)最近科学家提出“绿色自由”构想:把空气吹入碳酸钾溶液,然后再把 CO2从溶液中提取出来,经化学反应后使空气中的CO2转变为可再生燃料甲醇。“绿色自由构想技术流程如下:(1)分解池中发生分解反应的物质是。(2)在合成塔中,若有 2.2kg CO2与足量 H2恰好完全反应,生成气态的水和甲醇,可放出2473.5 kJ 的热量,试写出合成塔中发生反应的热化学方程式.(3)从平衡移
20、动原理分析,低温有利于原料气的转化,而实际生产中采用 300的温度,原因之一是考虑到催化剂的催化活性,原因之二是。从合成塔中分离出甲醇的原理与下列哪个相符(选填字母)。a。过滤b.分液c。蒸馏“绿色自由”构想技术流程中常包括物质和能量的“循环利用”,上述流程中能体现“循环利用的除碳酸钾溶液外,还包括。(4)右图是甲醇燃料电池的结构示意图。已知电池总反应a 气体为:2CH3OH+3O2=2CO2+4H2O.通入 a 一端的电极是(填“正极”或“负极),负极发生的电极反应是。O2NH3O2NOO2H2O吸收塔【例【例6 6】2010朝 阳一 模冷水Na2CO3溶液26(14 分)工业上以氨气为原料
21、制备硝酸的过程如下:某课外小组模拟上述部分过程设计了如下实验装置制备硝酸(所有橡胶制品均已被保护)。(1)工业上用氨气制取 NO 的化学方程式是。(2)连接好该装置后,首先进行的操作是.(3)通入 a 气体的目的是.(4)盛有 Na2CO3溶液的烧杯为尾气处理装置,该装置中反应的化学反应方程式是2NO2+Na2CO3=NaNO2+(5)已知:温度低于 21。15时,NO2几乎全部转变为 N2O4.工业上可用 N2O4与水反应来提高硝酸产率.N2O4与 a 气体在冷水中生成硝酸的化学方程式是.(6)一定条件下,某密闭容器中 N2O4和 NO2的混合气体达到平衡时,c(NO2)=0。50mol/L
22、、c(N2O4)=0。6125 mol/L。则 2NO2(g)N2O4(g)的平衡常数 K=。若 NO2起始浓度为 2 mol/L,相同条件下,NO2的最大转化率为。三、优秀试题模拟与预测三、优秀试题模拟与预测【预测】【预测】(20112011苏锡常镇模拟一苏锡常镇模拟一)(12 分)高铁酸钾是一种高效的多功能的水处理剂。工业上常采用 NaClO 氧化法生产,原理为:3NaClO+2Fe(NO3)3+10NaOH2Na2FeO4+3NaCl+6NaNO3+5H2ONa2FeO42KOHK2FeO42NaOH主要的生产流程如下:(1)写出反应的离子方程式。(2)流程图中“转化”是在某低温下进行的
23、,说明此温度下 Ksp(K2FeO4)Ksp(Na2FeO4)(填“”或“”或“)。(3)反应的温度、原料的浓度和配比对高铁酸钾的产率都有影响。图 1 为不同的温度下,Fe(NO3)3不同质量浓度对 K2FeO4生成率的影响;图 2 为一定温度下,Fe(NO3)3质量浓度最佳时,NaClO 浓度对 K2FeO4生成率的影响。图 1图 2工业生产中最佳温度为,此时Fe(NO3)3与 NaClO两种溶液最佳质量浓度之比为。若 NaClO 加入过量,氧化过程中会生成 Fe(OH)3,写出该反应的离子方程式:。若 Fe(NO3)3加入过量,在碱性介质中K2FeO4与 Fe3+发生氧化还原反应生成 K3
24、FeO4,此反应的离子方程式:.(4)K2FeO4在水溶液中易水解:4FeO42+10H2O4Fe(OH)3+8OH-+3O2。在“提纯”K2FeO4中采用重结晶、洗涤、低温烘干的方法,则洗涤剂最好选用溶液(填序号)。AH2OBCH3COONa、异丙醇CNH4Cl、异丙醇DFe(NO3)3、异丙醇【预测】【预测】(20112011常州市常州市 1 1 月月)(8 分)无水AlCl3可用作有机合成的催化剂、食品膨松剂等。工业上由铝土矿(主要成分是 A12O3和 Fe2O3)和石油焦(主要成分是 C)按下图所示流程进行一系列反应来制备无水 AlCl3。AlCl2、2CO、2ClOAlCl3是铝土矿
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