2023年考前争分特训压轴题二化学工艺流程题含解析.pdf
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1、学习必备 欢迎下载 压轴题二 化学工艺流程题 题型模型 化学工艺流程题结构一般包括题头、题干和题尾三部分。题头一般简单介绍以何种物质(主要成分是什么、含什么杂质等,要注意一些关键信息)为原料制备哪种物质,以及物质的性质和用途。题干部分则是工业制备的简化工艺流程图。题尾部分则是根据工业生产流程中涉及到的化学知识命题者精心设计的系列问题。对于学生解题需要的未学过的信息在三个部分都有可能出现,审题时须全盘考虑。考点模型(1)原料处理的方法和作用 研磨:增大接触面积,加快溶解或加快反应速率。水浸:与水接触溶解或反应,可通过延长时间、搅拌或适当升温来加速,以提高浸出率。酸浸:与酸接触反应而溶解,使可溶性
2、离子进入溶液,不溶物通过过滤除去。可通过适当增大酸的浓度、升温和强力搅拌等加快反应速率。灼烧:除去可燃性杂质或使原料初步转化。煅烧:改变结构,使一些物质在后续过程中易溶解,并可使一些杂质(如有机物)在高温下氧化、分解。(2)实验条件的控制和目的 调节溶液的 pH 值:使某些离子转变为沉淀而达到分离的目的,抑制某些离子的水解,防止某些离子的氧化等。在题目中常以表格形式给出信息。控制体系的温度 a控制低温:防止物质的分解,如 NaHCO3、NH4HCO3、H2O2、HNO3(浓)等;防止物质的挥发,如盐酸、醋酸等;抑制物质的水解,如冰水洗涤,以防止洗涤过程中的溶解损耗;增大气体反应物的溶解度,使其
3、被充分吸收。b采取加热:加速某固体的溶解,加快反应速率;减少气体生成物的溶解并使其逸出;使平衡向需要的方向移动;趁热过滤,防止某物质降温时因析出而损耗或带入新的杂质。c控制范围:确保催化剂的催化效果,兼顾速率和转化率,追求更好的经济效益,防止副反应发生等。(3)物质分离或提纯常用的化学方法 溶解法:利用特殊溶剂把杂质溶解而除去,如 Fe(Al)可用过量的 NaOH 溶液而除去 Al,CO2(HCl、H2O)先通过饱和食盐水,再通过浓 H2SO4。沉淀法:a.加合适的沉淀剂(要使杂质离子充分沉淀,加入的沉淀剂必须过量,且在后学习必备 欢迎下载 续步骤中易除去)。b.调节溶液的酸碱性。洗涤法:a.
4、水洗,b.冰水洗,c.有机溶剂洗,其目的是:洗去目标物表面的杂质离子;减少目标物的溶解损耗或增大有机杂质的溶解量;防止目标物形成结晶水合物;使晶体快速干燥。(4)可循环物质的判断 流程图中回头箭头的物质 生产流程中后面新生成或新分离的物质(不要忽视结晶后的母液),可能是前面某一步反应的相关物质。1 高锰酸钾是中学常用的试剂。工业上用软锰矿制备高锰酸钾流程如下。(1)铋酸钠(不溶于水)用于定性检验酸性溶液中 Mn2的存在(铋的还原产物为 Bi3,Mn 的氧化产物为7 价),写出反应的离子方程式_。(2)KMnO4稀溶液是一种常用的消毒剂。其消毒原理与下列物质相同的是_(填代号)。a84 消毒液(
5、NaClO 溶液)b双氧水 c苯酚 d75%酒精(3)上述流程中可以循环使用的物质有_、_(写化学式)。(4)理论上(若不考虑物质循环与制备过程中的损失)1 mol MnO2可制得_ mol KMnO4。(5)该生产中需要纯净的 CO2气体。写出实验室制取 CO2的化学方程式_,所需气体产生装置是_(选填代号)。(6)操作的名称是_;操作根据 KMnO4和 K2CO3两物质在_(填性质)上的差异,采用_(填操作步骤)、趁热过滤得到 KMnO4粗晶体。答案(1)2Mn25NaBiO314H=2MnO45Bi35Na7H2O(2)ab(3)MnO2 KOH 途题干部分则是工业制备的简化工艺流程图题
6、尾部分则是根据工业生产作用研磨增大接触面加快溶解或加快反应速率水浸与水接触溶解或反应搅拌等加快反应速率灼烧除去可燃性杂质或使原料初步转化煅烧改变结学习必备 欢迎下载(4)23(5)CaCO32HCl=CaCl2H2OCO2 AC(6)过滤 溶解度 浓缩结晶 解析(1)由于 NaBiO3不溶于水,在写离子方程式时,应保留其化学式。(2)KMnO4作为消毒剂,是利用其强氧化性,与 84 消毒液、H2O2的消毒原理相同。(3)在流程图中,一开始用到 MnO2和 KOH,通入 CO2后,又产生 MnO2;加入石灰苛化,生成 KOH,所以 MnO2、KOH 可循环利用。(4)MnO2 K2MnO4 KM
7、nO4MnO2 1 1 x 1x 根据电子守恒得:x2(1x)解得:x23 故理论上 1 mol MnO2可制得23 mol KMnO4。(5)实验室制 CO2气体,应选用 CaCO3和稀盐酸(或稀 HNO3),可选用 A、C 装置。(6)操作应使 KMnO4、K2CO3、MnO2分离开,应采取过滤的方法,KMnO4、K2CO3两种物质溶解度不同,采取浓缩结晶使 KMnO4晶体析出,然后再趁热过滤。2 锂被誉为“金属味精”,以 LiCoO2为正极材料的锂离子电池已被广泛用作便携式电源。工业上常以 锂辉矿(主要成分为 LiAlSi2O6,还含有 FeO、MgO、CaO 等杂质)为原料来制取金属锂
8、。其中一种工艺流程如下:已知:部分金属氢氧化物开始沉淀和完全沉淀时的 pH:氢氧化物 Fe(OH)3 Al(OH)3 Mg(OH)2 开始沉淀 pH 2.7 3.7 9.6 完全沉淀 pH 3.7 4.7 11 Li2CO3在不同温度下的溶解度如下表:温度/0 10 20 50 75 100 途题干部分则是工业制备的简化工艺流程图题尾部分则是根据工业生产作用研磨增大接触面加快溶解或加快反应速率水浸与水接触溶解或反应搅拌等加快反应速率灼烧除去可燃性杂质或使原料初步转化煅烧改变结学习必备 欢迎下载 Li2CO3的溶解度/g 1.539 1.406 1.329 1.181 0.866 0.728 请
9、回答下列问题:(1)用氧化物形式表示 LiAlSi2O6的组成:_。(2)反应加入碳酸钙的作用是_。(3)写出反应中生成沉淀 A 的离子方程式:_。(4)洗涤所得 Li2CO3沉淀要使用_(选填“热水”或“冷水”),你选择的理由是_。(5)电 解熔融 氯化 锂生产 锂时,阳极 产生的氯 气中会 混有 少量氧气,原因 是_。答案(1)Li2O Al2O3 4SiO2(2)除去反应中过量的 H2SO4;控制 pH,使 Fe3、Al3完全沉淀(3)Mg22OH=Mg(OH)2、Ca2CO23=CaCO3(4)热水 Li2CO3在较高温度下溶解度小,用热水洗涤可减少 Li2CO3的损耗(5)加热蒸干
10、LiCl 溶液时,LiCl 有少量水解生成 LiOH,受热分解生成 Li2O,电解时产生O2(其他合理答案均可)解析(1)用氧化物表示 LiAlSi2O6时,活泼的金属氧化物在前,不活泼的在后,水放在最后。(2)加入 CaCO3,可除去反应中过量的 H2SO4,降低溶液中 c(H),根据 pH5,可使Fe3、Al3完全沉淀。(3)在反应中,加入 Ca(OH)2、Na2CO3沉淀的是 Mg2和 Ca2。(4)由于温度越高,Li2CO3的溶解度越小,所以应用热水洗涤 Li2CO3。(5)由于在加热蒸干 LiCl 溶液时,会产生少量的 LiOH,受热分解生成 Li2O,所以电解时会产生 O2。3 聚
11、合硫酸铁又称聚铁,化学式为Fe2(OH)n(SO4)30.5nm,广泛用于污水处理。实验室利用硫酸厂烧渣(主要成分为铁的氧化物及少量 FeS、SiO2等)制备聚铁和绿矾(FeSO4 7H2O),过程如下:(1)验证固体 W 焙烧后产生的气体含有 SO2的方法是_。(2)实验室制备、收集干燥的 SO2,所需仪器如下。装置 A 产生 SO2,按气流方向连接各途题干部分则是工业制备的简化工艺流程图题尾部分则是根据工业生产作用研磨增大接触面加快溶解或加快反应速率水浸与水接触溶解或反应搅拌等加快反应速率灼烧除去可燃性杂质或使原料初步转化煅烧改变结学习必备 欢迎下载 仪器接口,顺序为 a_f。装置 A 中
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