2020高考化學(xué)沖刺核心素養(yǎng)微專(zhuān)題2化學(xué)工藝流程試題的解題策略練習(xí)含解析20200421261

1、化學(xué)工藝流程試題的解題策略等題要素園園*1 .原料預(yù)處理的常用方法及其作用(1)研磨：減小固體顆粒度，增大物質(zhì)間接觸面積，加快反應(yīng)速率，提高浸出率。(2)水浸或酸浸：與水接觸反應(yīng)或溶解；與酸接觸反應(yīng)或溶解，得可溶性金屬離子溶液，不溶物 過(guò)濾除去。 浸出：固體加水(酸)溶解得到溶液(離子)。(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)能溶解或高溫下氧化、分解。2 .制備過(guò)程中應(yīng)注意的反應(yīng)條件溶液的pH：控制反應(yīng)的發(fā)生，增強(qiáng)物質(zhì)的氧化性或還原性，或改變水解程度。常用于形成或抑制某些金屬離子的氫氧化物沉淀。(2)溫度：根據(jù)需要選擇適宜溫度，改變反應(yīng)速率或使平衡向需要的

2、方向移動(dòng)，減少副反應(yīng)的發(fā)生，確保一定的反應(yīng)速率，控制溶解度便于提純。濃度：根據(jù)需要選擇適宜濃度，控制一定的反應(yīng)速率，使平衡移動(dòng)利于目標(biāo)產(chǎn)物的生成，減小對(duì)后續(xù)操作產(chǎn)生的影響。過(guò)量，能保證反應(yīng)的完全發(fā)生或提高其他物質(zhì)的轉(zhuǎn)化率，但對(duì)后續(xù)操作也會(huì)產(chǎn)生影響。(4)趁熱過(guò)濾：防止某物質(zhì)降溫時(shí)會(huì)大量析出。(5)冰水洗滌：洗去晶體表面的雜質(zhì)離子，并減少晶體損耗。3 .無(wú)機(jī)化工流程中的分離方法(1)洗滌(冰水、熱水):洗去晶體表面的雜質(zhì)離子；(2)過(guò)濾(熱濾或抽濾):分離難溶物和易溶物；(3)萃取和分液：利用溶質(zhì)在互不相溶的溶劑里的溶解度不同提取分離物質(zhì)；(4)蒸發(fā)結(jié)晶：提取溶解度隨溫度的變化不大的溶質(zhì)；(5)

3、冷卻結(jié)晶：提取溶解度隨溫度的變化較大的溶質(zhì)、易水解的溶質(zhì)或結(jié)晶水合物，如KNO、FeCL、CuCl2、CuSO 5H2O FeSO 7H20等;(6)蒸儲(chǔ)或分儲(chǔ)：分離沸點(diǎn)不同且互溶的液體混合物；(7)冷卻法：利用氣體易液化的特點(diǎn)分離氣體。4 .化工流程氧化還原反應(yīng)方程式的解答措施(1)寫(xiě)出題目中已經(jīng)告知的反應(yīng)物和生成物，并判斷其中元素的化合價(jià)是否變化；(2)按照化合價(jià)變化規(guī)律補(bǔ)充并配平化學(xué)反應(yīng)方程式。5 .解決本類(lèi)題目的三步驟(1)從題干中獲取有用信息，了解生產(chǎn)的產(chǎn)品。(2)然后整體瀏覽一下流程，基本辨別出預(yù)處理、反應(yīng)、提純、分離等階段。(3)分析流程中的每一步驟，從以下幾個(gè)方面了解流程：反應(yīng)

4、物是什么；發(fā)生了什么反應(yīng)；該反應(yīng)造成了什么后果，對(duì)制造產(chǎn)品有什么作用；抓住一個(gè)關(guān)鍵點(diǎn)：一切反應(yīng)或操作都是為獲得產(chǎn)品而服務(wù)。“典型考sa國(guó)用【典例】(2019 全國(guó)卷I )硼酸(H3BO)是一種重要的化工原料，廣泛應(yīng)用于玻璃、醫(yī)藥、肥 料等工業(yè)。一種以硼鎂礦(含MgBQ-SiO2及少量FezQ、Al 2Q)為原料生產(chǎn)硼酸及輕質(zhì) 氧化鎂的工藝流程如下：玻翰棺救 謔渣INHH溶新母病9回答下列問(wèn)題(1)在95 C “溶浸”硼鎂礦粉,產(chǎn)生的氣體在“吸收”中反應(yīng)的化學(xué)方程式為(2) “濾渣1”的主要成分有 。為檢驗(yàn)“過(guò)濾1”后的濾液中是否含有 Fe3+離子，可 選用的化學(xué)試劑是 根據(jù) HBO 的解離反應(yīng)

5、：H3BQ+H2O 'H+B(OH4,Ka=5.81 X10-10,可判斷 HBO是 酸；在“過(guò)濾2”前，將溶液pH調(diào)節(jié)至3.5,目的是(4)在“沉鎂”中生成 Mg(OH> MgCO沉淀的離子方程式為母液經(jīng)加熱后可返回工序循環(huán)使用。由堿式碳酸鎂制備輕質(zhì)氧化鎂的方法是【審題流程】明確整個(gè)流程及每一部分的目的一仔細(xì)分析每步反應(yīng)發(fā)生的條件以及得到的產(chǎn)物的物理或化學(xué)性質(zhì)一結(jié)合基礎(chǔ)理論與實(shí)際問(wèn)題思考一注意答題的模式與要點(diǎn)?！窘馕觥?1)在95 c “溶浸”硼鎂礦粉，產(chǎn)生的氣體為NH3,其在“吸收”中發(fā)生的反應(yīng)主要是氨氣與碳酸氫錢(qián)的反應(yīng),故反應(yīng)的化學(xué)方程式為 NHHCO+NH(NH4)2CO

6、。(2)用硫酸俊溶液溶浸過(guò)程中主要反應(yīng)的物質(zhì)為Mg及Q H2O,故溶浸后產(chǎn)生濾渣1的主要成分是SiO2、FeO、AI2Q,檢3較Fe3+可選用的化學(xué)試劑是 KSCN 根據(jù) HBO的解離反應(yīng)：H3BO+H2O - H+B(oH可知，H3BO是一元酸，根據(jù)其Ka值可以判 斷是弱酸，故HBO是一元弱酸；根據(jù)流程圖可知“過(guò)濾 2”主要得到的是 HBO,所以將溶液 pH調(diào)節(jié)至3.5,由于H3BO是一元弱酸，故主要目的是調(diào)節(jié)溶液至酸性 ，促進(jìn)HBO析出。(4) “沉鎂”過(guò)程主要是鎂離子與碳酸錢(qián)發(fā)生的反應(yīng)，故反應(yīng)的離子方程式為222Mg+3C?3 +2H2OMg(OH) - MgC創(chuàng) +2H©m

7、或 2Md+2(C?3 +H2OMg(OH) MgCOJ +COT ;由于在最后過(guò)程中俊根離子和硫酸根離子沒(méi)有參與反應(yīng)，所以在母液中主要含有上述兩種離子，所以加熱后對(duì)應(yīng)的碳酸俊、二氧化碳等揮發(fā)，溶液中最終剩余的是硫酸俊 所以可以返回“溶浸”環(huán)節(jié)中繼續(xù)使用；堿式碳酸鎂高溫煨燒之后會(huì)發(fā)生分解最終變成氧化鎂。答案：(1)NH4HCO+NH(NH4)2CO(2)SiO 2、FezQ、Al 2c3 KSCN-一兀弱 轉(zhuǎn)化為HBO,促進(jìn)析出(4)2Mg 2+3C - +2H2OMg(OH)2 MgCOj +2HC；_(或 2M+2C?； +HOMg(OH)2 - MgCOj +CO T )溶浸高溫焙燒“茹

8、題預(yù)測(cè)回國(guó)1 .(制備型化工流程)二氧化鎰在生活和化學(xué)實(shí)驗(yàn)中有廣泛應(yīng)用。工業(yè)以鎰結(jié)核礦為原料，用硫酸淋洗后使用不同的方法可制備純凈的MnO,其制備過(guò)程如圖所示：(1)步驟I中,試劑甲必須具有的性質(zhì)是 (填序號(hào))。A.堿性B.穩(wěn)定性C.氧化性D.還原性(2)用惰性材料作電極，電解硫酸鎰溶液制二氧化鎰，寫(xiě)出陽(yáng)極反應(yīng)式： _。步驟出中，以KC1Q為氧化劑，當(dāng)生成0.050 mol MnO2時(shí)，消耗0.10 mol - L-1的NaClQ溶液200 mL,該反應(yīng)的離子方程式為 _。(3)工業(yè)上可以用實(shí)驗(yàn)室制氯氣的殘余物質(zhì)溶液吸收氯氣獲得MnQ,該化學(xué)反應(yīng)的離子方程式為。(4)二氧化鎰是實(shí)驗(yàn)室制取氧氣的

9、催化劑。下列是某同學(xué)設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)探究雙氧水分解實(shí)驗(yàn)方案 ；實(shí)驗(yàn)20.0 mL雙氧水溶液濃度粉狀MnO溫度待測(cè)數(shù)據(jù)I5%2.0 g20 cn5%1.0 g20 cm10%1.0 g20 cww2.0 g30 c實(shí)驗(yàn)n和出的結(jié)論是 。利用實(shí)驗(yàn)I和IV是探究溫度對(duì)化學(xué)反應(yīng)速率的影響，3=。本實(shí)驗(yàn)待測(cè)數(shù)據(jù)是O【解析】(1)鎰結(jié)核礦與還原劑反應(yīng)生成 +2價(jià)鎰離子，試劑甲必須具有還原性。(2)電解硫酸 鎰溶?時(shí)，陽(yáng)極發(fā)生氧化反應(yīng)，反應(yīng)式為 Mr2+-2e -+2HbOMnO J +4H+。生成0.050 mol二氧化鎰時(shí)，失去電子的物質(zhì)的量:0.050 molx 2=0.100 mol;設(shè)還原產(chǎn)物中氯元素化合

10、價(jià)為+x,n(NaClO 3)=0.2 LX0.1 mol L-1 =0.02 mol。由電子守恒知,0.02 molx (5-x)=0.100 mol,x=0,氯酸鉀被還原后產(chǎn)物為氯氣，離子方程式為2cltg +5Mrr+4HbO- 5MnO+Cl2 T +8H+。實(shí)驗(yàn)室制氯氣的殘余物質(zhì)含M吊，吸收氯氣獲得MnQ,該化學(xué)反應(yīng)的離子方程式為 _ 2+ _ _ _2Mn +C12+3H2OMnO+6H+2C1-。（4）實(shí)驗(yàn)n和出中雙氧水溶液濃度不同，反應(yīng)物濃度越大，反應(yīng)速率越快。實(shí)驗(yàn)I和IV探究溫度對(duì)化學(xué)反應(yīng)速率的影響，則w=5%對(duì)于產(chǎn)生氣體實(shí)驗(yàn)，測(cè)定收集一定體積氣體所需要的時(shí)間更簡(jiǎn)便。答案：（

11、1）D （2）Mn 2+-2e -+2H2OMnOj +4H+2Cl+5Mn+4HbO5MnO+Cl 2 T +8H+A(3)2Mn 2+Cl 2+3H2OMnQ+6H+2Cl （4）其他條件相同，反應(yīng)物濃度越大，反應(yīng)速率越快5%收集等體積氧氣所需要的時(shí)間2 .（提純型化工流程）工業(yè)上設(shè)計(jì)將 VOSO中白K2SO、SiO2雜質(zhì)除去并回收得到 V2Q的流程如 下，請(qǐng)回答下列問(wèn)題：（1）步驟所得廢渣的成分是 （寫(xiě)化學(xué)式）,操作I白名稱(chēng) 。（2）步驟、的變化過(guò)程可簡(jiǎn)化為（下式R表示VO+,HA表示有機(jī)萃取劑）:R2（SO4）n（水層）+2nHA（有機(jī)層）一2RA（有機(jī)層）+nH2sO（水層），中萃取

12、時(shí)必須加入適量堿其原因是 中X試齊J為 （3）的離子方程式為。（4）25 C時(shí)，取樣進(jìn)行實(shí)驗(yàn)分析，得到引沉淀率和溶液pH之間的關(guān)系如表PH1.61.71.81.92.0鈕沉淀率%98.098.898.896.493.1結(jié)合上表，在實(shí)際生產(chǎn)中，中加入氨水，調(diào)節(jié)溶液的最佳pH為;若鈕沉淀率為93.1%時(shí)不產(chǎn)生 Fe(OH)3沉淀，則溶液中 c(Fe 3+)<。(已知：25 C 時(shí),KspFe(OH) 3=2.6 X 10-39)該工藝流程中，可以循環(huán)利用的物質(zhì)有 和。【解析】(1)將含K2SO、SiO2雜質(zhì)的VOSCB于水，SiO2不溶于水，步驟是過(guò)濾，將SiO2與溶 液分離。(2)中萃取時(shí)

13、必須加入適量堿 ，有利于中和硫酸，促使平衡正向移動(dòng)；為反萃取，7 使上述平衡向逆方向移動(dòng)，X試劑為H2SOo (3)在含有VO+、的溶液中加入氧化劑氯酸鉀，可以將VO+氧化為 V，M，步驟中加氨水,V。牙與氨水反應(yīng)生成NHVO的離子方程式為-53NH - H2O+V?,NHVOJ +OH。(4)根據(jù)25 C時(shí)，鈕沉淀率和溶液 pH之間的關(guān)系知，pH為1.7、1.8時(shí)，鈕沉淀率最高，調(diào)節(jié)溶液的最佳pH為1.71.8最好；若鈕沉淀率為93.1%,pH=2.0,c(OH -)=1 X10-12 mol L-1,此時(shí)沒(méi)有 Fe(OH)3 沉淀，則溶液中的 c(Fe 3+)<KspFe(OH) 3

14、+c 3(OH尸2.6X10-39 + (1 X10-12)3=2.6X10-3 molL-1。(5)根據(jù)流程示意圖可知：該工藝流程中可以循環(huán)利用的物質(zhì)有氨氣(或氨水)和有機(jī)萃取劑。答案：(1)SiO2過(guò)濾(2)加入堿中和硫酸，促使平衡正向移動(dòng)(或提高鈕的萃取率)HSO(3)NH3 - H2O+V?,NHVO J +OH(4)1.7 1.8(或 1.7、1.8 其中一個(gè))2.6 X10-3mol L-1(5)氨氣(或氨水)有機(jī)萃取劑3.(綜合型化工流程)以黃鐵礦為原料制硫酸會(huì)產(chǎn)生大量的廢渣，合理利用廢渣可以減少環(huán)境污染，變廢為寶。工業(yè)上利用廢渣(含F(xiàn)e2+、Fe3+的硫酸鹽及少量 Ca5口 M

15、gO涮備高檔顏料鐵紅(Fe 2c3)和回收(NH4) 2SQ,具體生產(chǎn)流程如下：颼海粒(NHjzSO,-峰液U桂黃鐵隊(duì)晶南輸那酶泥彳注：錢(qián)黃鐵磯的化學(xué)式為(NH) 2Fe6(SQ)4(OH)12。(1)在廢渣溶解操作時(shí)，應(yīng)選用溶解(填字母)。A.氨水B.氫氧化鈉溶液C.鹽酸D.硫酸(2)物質(zhì)A是一種氧化劑，工業(yè)上最好選 (供選擇使用的有空氣、Cl 2、MnO),其理由是 。氧化過(guò)程中發(fā)生反應(yīng)的離子方程式為(3)根據(jù)如圖有關(guān)數(shù)據(jù)，你認(rèn)為工業(yè)上氧化操作時(shí)應(yīng)控制的條件(從溫度、pH和氧化時(shí)間三方面說(shuō)明)是(4)錢(qián)黃鐵磯中可能混有的雜質(zhì)有Fe(OH)3、。錢(qián)黃鐵磯與氨水反應(yīng)的化學(xué)方程式為 ?！窘馕觥?

16、1)該流程的目的是制備高檔顏料鐵紅(Fe 203)和回收(NH4)2SO,不能引入雜質(zhì)離子，不能選用鹽酸，而氨水和NaOH§液能沉淀Fe3+和Fe2+,也不能選用。(2)空氣中的氧氣在酸性條件下可將Fe2+氧化為Fe3+,空氣易得，成本低，不產(chǎn)生污染，不引入雜質(zhì)，氧化過(guò)程離子方程式為 4Fe2+Q+4H4Fe3+2H2Oo (3)由圖知，控制溫度在80 C、pH 為1.5、氧化時(shí)間為4 h,Fe 2+的氧化率較高。(4)廢渣溶解經(jīng)氧化后溶液中存在Ca2+、Mg+>Fe3+,加氨水后，可能生成 Mg(OH)沉淀、Fe(OH)3沉淀，另外Ca(OH)2和CaSO的溶解度較小， 也可

17、能析出。由流程圖知，俊黃鐵磯與氨水反應(yīng)得(NH)2SO和Fe(OH)3。答案：(1)D(2)空氣 原料易得，成本低，不產(chǎn)生污染，不引入雜質(zhì)4Fe2+O2+4HI4Fe3+2H2O(3)溶液溫度控制在80 C,pH控制在1.5，氧化時(shí)間為4 h左右(4)Ca(OH) 2、Mg(OH>、CaSO (NH4)2Fe6(SO4)4(OH)12+6NH H2O 4(NH)2SO+6Fe(OH)3 J【加固訓(xùn)練】以某菱鎰礦(含MnCO SiO2、FeCO和少量Al 2O等)為原料通過(guò)以下方法可獲得碳酸鎰粗產(chǎn)品。喳酸 MnQ MclOHXHuHC。逋渣勝液二已知 Ksp(MnCO)=2.2 X 10-

18、11,KspMn(OH)2=1.9 X 10-13,KspAl(OH)可=1.3 X 1033。(1)濾渣1中，含鐵元素的物質(zhì)主要是 (填化學(xué)式，下同)；加NaOHM節(jié)溶液的pH約為 5,如果pH過(guò)大，可能導(dǎo)致濾渣1中 含量減少。(2)濾液2中,+1價(jià)陽(yáng)離子除了 H+外還有(填離子符號(hào))。(3)取“沉鎰”前溶液 a mL于錐形瓶中，加入少量 AgNO溶液(作催化劑)和過(guò)量的1.5%(NH4)2S2O8溶液，加熱，Mn2+被氧化為 M0.,反應(yīng)一段時(shí)間后再煮沸 5 min 除去過(guò)量的-1(NH4) 2S2O8,冷卻至室溫。選用適宜的指示劑，用b mol L-1的(NH4)2Fe(SO)2標(biāo)準(zhǔn)溶液

19、滴定至終點(diǎn)，消耗(NH) 2Fe(SO4) 2標(biāo)準(zhǔn)溶液V mL。Mn2+與(NH4)2S2Q反應(yīng)的還原產(chǎn)物為 ?！俺伶劇鼻叭芤褐?c(Mn2+)=mol L-1。(列出表達(dá)式)(4)其他條件不變，“沉鎰”過(guò)程中鎰元素回收率與NHHCO初始濃度(c。)、反應(yīng)時(shí)間的關(guān)系如圖所示。NHHCO初始濃度越大，鎰元素回收率越 (填“高”或"低”),簡(jiǎn)述原因若溶液中c(Mn2+)=1.0 mol L-1,加入等體積1.8 mol L-1 NHHCOB液進(jìn)彳T反應(yīng)，計(jì)算20-40 min 內(nèi) v(Mn2+)=?！窘馕觥?1)根據(jù)工藝流程圖分析，菱鎰礦酸浸后，浸液中所含金屬陽(yáng)離子有Mn+> Fe2+、Al3+;加入MnO,Fe2+被氧化為Fe3+;加入NaOH節(jié)pH,過(guò)濾后得到的濾渣1中含鐵元素的物質(zhì)主要為Fe(OH)3。如果pH過(guò)大，則濾渣中Al(OH)3