2023年高三化學工藝流程題專題

PAGEPAGE8化學工藝流程題的突破一、化學工藝流程題解決的問題主要有以下幾個方面：1．將原料轉(zhuǎn)化為產(chǎn)品的生產(chǎn)原理問題；2．除雜、別離和提純產(chǎn)品等問題；3．提高產(chǎn)量和效率問題；4．節(jié)能減排，“綠色化學〞，循環(huán)利用等生產(chǎn)問題；5．生產(chǎn)設備、流程和生產(chǎn)本錢等工藝問題。化工流程題一般就圍繞這幾個方面設問求解，我們需要運用有關物質(zhì)的性質(zhì)和物質(zhì)間相互作用的根本知識，還要掌握一些別離提純物質(zhì)的根本實驗技能，關鍵是還要具有分析生產(chǎn)工藝流程的方法和能力。這類試題起點高、落點低，試題多以化工生產(chǎn)、能源、材料、環(huán)境等生產(chǎn)、生活方面的常見化學事物為背景，要求明確，設問層次清晰，以無機或有機化合物的組成、性質(zhì)、變化等內(nèi)容為載體，要求考生運用所學化學知識、原理和技能從化學視角看待、分析或解決生產(chǎn)、生活實際中的簡單化學問題。解答所需知識、方法都是化學的核心內(nèi)容。因此，答題時，不要力求把生產(chǎn)流程圖中的每個細節(jié)都弄清楚，只要把握住主要的考查方向，理清每個環(huán)節(jié)的目的和結(jié)果，再根據(jù)題中的具體設問，結(jié)合題中提取的信息和頭腦中原有的知識和技能，進行針對性作答即可，切不可拘泥于流程圖中的每個細節(jié)，把時間和精力過多用于流程分析，使解題誤入歧途。二、整體的學習程序：具體→抽象→具體1、抽象出工藝流程模板2、學習課本上的具體工藝流程〔1〕侯氏純堿工藝〔2〕工業(yè)合成硫酸〔3〕工業(yè)合成硝酸3、具體試題中的幾個過程的劃分對一些線型流程工藝(從原料到產(chǎn)品為一條龍生產(chǎn)工序)試題，首先比照分析生產(chǎn)流程示意圖中的第一種物質(zhì)原材料與最后一種物質(zhì)產(chǎn)品，從比照分析中找出原料與產(chǎn)品之間的關系，弄清生產(chǎn)流程過程中原料轉(zhuǎn)化為產(chǎn)品的根本原理和除雜別離提純產(chǎn)品的化工工藝，然后再結(jié)合題設的問題，逐一推敲解答。給出各種不同核心反響原理的工藝流程的流程圖，指導學生分析工業(yè)流程的主線和核心步驟。在分析過程中關注以下幾個方面：明確實驗的目的抓住幾條線索線索考查側(cè)重主要目的主要制備物質(zhì)核心化學反響產(chǎn)物又多又純雜質(zhì)別離提純雜質(zhì)別離徹底輔助試劑輔助主要物質(zhì)轉(zhuǎn)化或別離雜質(zhì)循環(huán)利用三、核心知識點突破不同的學生在完成工藝流程題時遇到的難點是不同的，通過學生易錯題的分析，針對性的做了一下的核心知識點的突破教學。Ⅰ、鹽溶液的別離提純方法：結(jié)晶法結(jié)晶法有蒸發(fā)結(jié)晶和冷卻結(jié)晶兩種方法，大多數(shù)同學通過一輪的復習已經(jīng)明白純物質(zhì)溶液要得到晶體的方法，難點在于混合溶液得到晶體的操作。純物質(zhì)溶液得到晶體：蒸發(fā)結(jié)晶〔NaCl型：溶解度隨溫度變化小的物質(zhì)〕蒸發(fā)濃縮，冷卻結(jié)晶〔KNO3型：溶解度隨溫度變化大的物質(zhì)和含有結(jié)晶水的晶體〕混合溶液〔別離A和B〕：要得到溶解度受溫度變化小的溶質(zhì)：蒸發(fā)結(jié)晶，趁熱過濾要得到溶解度受溫度變化大的物質(zhì)和含有結(jié)晶水的晶體：蒸發(fā)濃縮，冷卻結(jié)晶，過濾Ⅱ、預處理的各種方法工藝流程中的預處理分析進行分類，并形成一定的答題模板。粉碎或研磨：增大固液〔或固氣或固固〕接觸面積，加快反響〔溶解〕速率，增大原料的轉(zhuǎn)化率〔或浸取率〕。煅燒或灼燒：不易轉(zhuǎn)化的物質(zhì)轉(zhuǎn)為容易提取的物質(zhì)；其他礦轉(zhuǎn)化為氧化物；除去有機物；除去熱不穩(wěn)定的雜質(zhì)酸浸：溶解、去氧化物〔膜〕、調(diào)節(jié)pH促進水解〔沉淀〕堿溶：去油污，去鋁片氧化膜，溶解鋁、二氧化硅，調(diào)節(jié)pH促進水解〔沉淀〕Ⅲ、平衡原理的應用在工藝流程中經(jīng)常會涉及化學反響平衡，沉淀溶解平衡，沉淀的轉(zhuǎn)化，離子的水解平衡練習2．工業(yè)上以鋰輝石〔Li2O·A12O3·4SiO2，含少量Ca、Mg元素〕為原料生產(chǎn)碳酸鋰。其局部工藝流程如下：〔2〕濾渣2的主要成分有Mg(OH)2和CaCO3。向濾液1中參加石灰乳的作用是〔運用化學平衡原理簡述〕________________________。答題模版四句話：①氫氧根與鎂離子結(jié)合生成Mg(OH)2沉淀，Ca2+與SO42-結(jié)合生成CaSO4沉淀〔外因的改變〕，②使Mg2+濃度減小〔對該平衡內(nèi)在某因素的影響〕；③使雜鹵石的溶解平衡向右移動〔平衡移動方向〕④K+變多〔與問題銜接〕?！并龠x對平衡體系，是難溶性雜鹵礦的沉淀溶解平衡；②按照四句話的模版答復〕〔該問被?廣東高考年報2023?視為2023高考題中一大亮點和創(chuàng)新之處，即考查學生對化學平衡本質(zhì)的理解〕很多時候題目中已經(jīng)將外因的改變和最終結(jié)果都已經(jīng)給出，學生需要找到中間的外因改變帶來的內(nèi)因的變化，注意抓住最主要的矛盾。Ⅳ、原電池和電解工業(yè)中的電極反響方程式書寫電極方程書寫的難點：環(huán)境中用于平衡電荷的離子的選擇；不同環(huán)境下產(chǎn)物的存在形式的差異練習3、一種新燃料電池，一極通入空氣，另一極通入丁烷氣體；電解質(zhì)是摻雜氧化釔〔Y2O3〕的氧化鋯〔ZrO2〕晶體，在熔融狀態(tài)下能傳導O2-。試寫出該電池放電時的電極反響：正極：____________________________________；負極：______________________________。答案：正極：O2+4e-=2O2-負極：C4H10-26e-+13O2-=4CO2+5H2OⅤ、循環(huán)利用的物質(zhì)：同學理解物質(zhì)循環(huán)利用的目的：節(jié)能減排，“綠色化學〞，降低本錢等生產(chǎn)問題，提煉出：一定不會用于循環(huán)的物質(zhì)：目標產(chǎn)物，雜質(zhì)可以用于循環(huán)的物質(zhì)：輔助試劑、母液練習4、某小組以難溶性鉀長石〔K2O?Al2O3?6SiO2〕為原料，提取Al2O3、K2CO3等物質(zhì)，工藝流程如下：(4)上述工藝中可以循環(huán)利用的主要物質(zhì)是、和水。答案：Na2CO3、CO2Ⅵ、控制溫度的目的1、加熱：加快反響速率或溶解速率；促進平衡向吸熱方向移動；除雜，除去熱不穩(wěn)定的雜質(zhì)，如NaHCO3、Ca(HCO3)2、KMnO4、I2、NH4Cl等物質(zhì)；使沸點相對較低的原料氣化2、降溫：防止某物質(zhì)在高溫時會溶解(或分解)；使化學平衡向著題目要求的方向移動〔放熱方向〕；使某個沸點較高的產(chǎn)物液化，使其與其他物質(zhì)別離；降低晶體的溶解度，減少損失3、控溫：〔用水浴或油浴控溫〕防止某種物質(zhì)溫度過高時會分解或揮發(fā)；為了使某物質(zhì)到達沸點揮發(fā)出來；使催化劑的活性到達最好；防止副反響的發(fā)生；降溫或減壓可以減少能源本錢，降低對設備的要求，到達綠色化學的要求。5、實驗室用硫酸廠燒渣〔主要成分為Fe2O3及少量FeS、SiO2等〕制備聚鐵〔堿式硫酸鐵的聚合物〕和綠礬(FeSO4·7H2O)，過程如下：(5)在⑥中，將溶液Z控制到70～80℃的目的是_______________________；答案：升高溫度促進Fe3＋的水解(2分)，過高溫度不利于聚鐵的形成(或者完全水解了)(1分)Ⅶ、注重文字表達的標準性1、洗滌沉淀：往漏斗中參加蒸餾水至浸沒沉淀，待水自然流下后，重復以上操作2～3次。2、從溶液中得到晶體：蒸發(fā)濃縮—冷卻結(jié)晶—過濾—洗滌—枯燥。3、在寫某一步驟是為了除雜時，應該注明“是為了除去XX雜質(zhì)〞，只寫“除雜〞等一類萬金油式的答復是不給分的。4、檢驗沉淀是否洗滌干凈：取最后一次洗滌液少許于試管中，逐滴滴加XX試劑，振蕩，假設沒有……現(xiàn)象，那么沉淀洗滌干凈5、檢驗是否沉淀完全：表達一：靜置，往上層清夜中繼續(xù)滴加XX試劑或者表達二：過濾，取濾液少許于試管中，滴加XX試劑Ⅷ、高頻問題：注意答題技巧1、“浸出〞步驟中，為提高鎂的浸出率，可采取的措施有：答：適當提高反響溫度、增加浸出時間，參加過量硫酸，邊加硫酸邊攪拌2、如何提高吸收液和SO2反響速率：答：適當提高溫度、增大吸收液或NaClO3的濃度、增大SO2與吸收液的接觸面積或攪拌3、從溶液中得到晶體：答：蒸發(fā)濃縮-冷卻結(jié)晶-過濾-洗滌-枯燥4、過濾用到的三個玻璃儀器：答：普通漏斗、玻璃棒、燒杯5、過濾后濾液仍然渾濁的可能的操作原因：答：玻璃棒下端靠在濾紙的單層處，導致濾紙破損；漏斗中液面高于濾紙邊緣6、沉淀洗滌操作：答：往漏斗中〔工業(yè)上改為往過濾器中〕參加蒸餾水至浸沒沉淀，待水自然流下后，重復以上操作2-3次7、檢驗沉淀Fe(OH)3是否洗滌干凈(含SO42-)：答：取最后一次洗滌液，參加BaCl2溶液，假設有白色沉淀那么說明未洗滌干凈，假設無白色沉淀那么說明洗滌干凈8、如何從MgCl2·6H2O中得到無水MgCl2：答：在枯燥的HCl氣流中加熱，枯燥的HCl氣流中抑制了MgCl2的水解，且?guī)ё進gCl2·6H2O受熱產(chǎn)生的水汽10、CuCl2中混有Fe3+加何種試劑調(diào)pH值：答：CuO、Cu(OH)2、CuCO3、Cu2(OH)2CO3。原因：加CuO消耗溶液中的H+的，促進Fe3+的水解，生成Fe(OH)3沉淀析出11、調(diào)pH值使得Cu2+〔4.7-6.2〕中的Fe3+〔2.1~3.2〕沉淀，pH值范圍是：答：3.2~4.7。原因：調(diào)節(jié)溶液的pH值至3.2~4.7，使Fe3+全部以Fe(OH)3沉淀的形式析出而Cu2+不沉淀，且不會引入新雜質(zhì)12、產(chǎn)品進一步提純的操作：答：重結(jié)晶13、趁熱過濾的原因及操作：答：減少過濾時間、保持過濾溫度，防止××雜質(zhì)析出或防止降溫過程中××析出而損耗；操作：已預熱的布氏漏斗趁熱抽濾14、水浴加熱的好處：答：受熱均勻，溫度可控，且溫度不超過10015、減壓蒸發(fā)〔小心烘干〕：答：常壓蒸發(fā)溫度過高，××易分解；或者減壓蒸發(fā)降低了蒸發(fā)溫度，可以防止××分解16、Mg(OH)2沉淀中混有Ca(OH)2應怎樣除去：答：參加MgCl2溶液，充分攪拌，過濾，沉淀用蒸餾水水洗滌17、蒸發(fā)濃縮用到的主要儀器有、、燒杯、酒精燈等答：蒸發(fā)皿、玻璃棒。還有取蒸發(fā)皿用坩堝鉗18、不用其它試劑，檢查NH4Cl產(chǎn)品是否純潔的方法及操作是：答：加熱法；取少量氯化銨產(chǎn)品于試管底部，加熱，假設試管底部無殘留物，說明氯化銨產(chǎn)品純潔19、檢驗NH4＋的方法是：答：取××少許，參加NaOH溶液后加熱，生成的氣體能使?jié)櫇竦募t色石蕊試紙變藍。20、過濾的沉淀欲稱重之前的操作：答：過濾，洗滌，枯燥，〔在枯燥器中〕冷卻，稱重21、“趁熱過濾〞后，有時先往濾液中參加少量水，加熱至沸，然后再“冷卻結(jié)晶〞：答：稀釋溶液，防止降溫過程中××析出，提高產(chǎn)品的純度22、苯甲酸的重結(jié)晶中粗苯甲酸全部溶解后，再參加少量蒸餾水的目的：答：為了減少趁熱過濾過程中損失苯甲酸，一般再參加少量蒸餾水23、加NaCl固體減低了過碳酸鈉的溶解度，原因：答：Na+濃度顯著增加抑止了過碳酸鈉的溶解24、檢驗Fe(OH)3是否沉淀完全的試驗操作是：答：取少量上層清液或過濾后的濾液，滴加幾滴KSCN溶液，假設不出現(xiàn)血紅色，那么說明Fe(OH)3沉淀完全。25、檢驗濾液中是否含有Fe3+的方法是：答：滴入少量KSCN溶液，假設出現(xiàn)血紅色，那么證明有Fe3+〔或加NaOH，根據(jù)情況而定〕26、檢驗溶液中是否含有Fe2+〔當溶液同時存在Fe3+〕的方法是：答：滴加幾滴高錳酸鉀溶液，假設高錳酸鉀溶液紫紅色褪去，那么證明有Fe2+操作ⅠKMnO4操作ⅠKMnO4K2CO3操作Ⅱ母液KMnO4粗晶體枯燥KMnO4晶體石灰苛化KOH粉碎MnO2熔融KMnO4K2CO3MnO2KOHH2OK2MnO4CO2空氣〔1〕KMnO4稀溶液是一種常用的消毒劑。其消毒原理與以下物質(zhì)相同的是____〔填代號〕。a、84消毒液〔NaClO溶液〕b、雙氧水c、二氧化硫d、75%酒精〔2〕高錳酸鉀保存在棕色試劑瓶，以下試劑保存不需要棕色試劑瓶的是_____〔填代號〕。a、濃硝酸b、硝酸銀c、氯水d、燒堿〔3〕上述流程中可以循環(huán)使用的物質(zhì)有、〔寫化學式〕?！?〕假設不考慮物質(zhì)循環(huán)與制備過程中的損失，那么1molMnO2可制得molKMnO4?！?〕該生產(chǎn)中需要純潔的CO2氣體。假設實驗室要制備純潔的CO2，所需試劑最好選擇〔選填代號〕。a、石灰石b、稀HClc、稀H2SO4d、純堿〔6〕操作Ⅰ的名稱是；操作Ⅱ根據(jù)KMnO4和K2CO3兩物質(zhì)在〔填性質(zhì)〕上的差異，采用〔填操作步驟〕、趁熱過濾得到KMnO4粗晶體。氯化鉀硝酸鈉混合溶解氯化鉀硝酸鈉混合溶解蒸發(fā)濃縮趁熱過濾濾渣冷卻結(jié)晶過濾濾液洗滌枯燥KNO3產(chǎn)品水濾液濾渣020406080100020406080100溫度/℃溶解度/g200100KNO3NaNO3KClNaCl硝酸鉀等四種物質(zhì)的溶解度隨溫度變化如右圖所示。答復以下問題：〔1〕為了加速固體溶解，可采取的措施是：?！?〕實驗室進行蒸發(fā)濃縮操作時，將蒸發(fā)皿置于鐵圈上，用酒精燈加熱。取用蒸發(fā)皿應使用〔填儀器的名稱〕為了防止液滴飛濺，進行的操作是。〔3〕“趁熱過濾〞操作中，濾渣的主要成分是〔填化學式〕。〔4〕“趁熱過濾〞后，有時先往濾液中參加少量水，加熱至沸，然后再“冷卻結(jié)晶〞，目的是?！?〕制得的KNO3產(chǎn)品中常含NaCl，進一步提純的方法是。3．〔16分〕鋁廣泛應用于化學工業(yè)和日常生活中。工業(yè)上由鋁土礦〔Al2O3?3H2O的含量約為85%，其余主要為SiO2、Fe2O3等〕冶煉金屬鋁的流程如下。溶出拜耳法生產(chǎn)Al2O3?3H2O的根本原理為：溶出結(jié)晶Al2O3?3H2O+2NaOH〔aq〕2NaAlO2〔aq〕+4H2O，[Al2O3?3H2O也可表示為2Al(OH)3]結(jié)晶〔1〕操作I的名稱為，赤泥中除含有鋁硅酸鹽外，還含有的主要物質(zhì)有〔2〕為了提高鋁土礦的溶出速率可采取的有效措施為〔任寫三點〕〔3〕用化學平衡理論解釋稀釋溶液I有利于Al2O3?3H2O結(jié)晶的原因____________〔4〕為了析出Al2O3?3H2O，也可向溶液I中通入過量CO2氣體，寫出生成Al2O3?3H2O的離子方程式：〔5〕為了回收赤泥附著液帶走的有用成分，工業(yè)上將用熱水洗滌后的洗液用作溶液I的稀釋劑，請指出流程圖中另一處類似的做法4．工業(yè)上利用硫鐵礦燒渣(主要成分為Fe2O3、FeO、SiO2等)為原料制備高檔顏料鐵紅(Fe2O3)，具體生產(chǎn)流程如下：試答復以下問題：(1)濾液X中含有的金屬陽離子是______________(填離子符號)。(2)步驟Ⅲ中可選用________調(diào)節(jié)溶液的pH(填字母)。A．稀硫酸B．氨水C．氫氧化鈉溶液D．高錳酸鉀溶液(3)步驟Ⅳ中，F(xiàn)eCO3沉淀完全后，溶液中含有少量Fe2＋，檢驗Fe2＋的方法是__________________________________________________________________________。(4)步驟Ⅳ的反響溫度一般需控制在35℃________________________________________________________________________。(5)在空氣中煅燒FeCO3生成產(chǎn)品氧化鐵的化學方程式為________________________________________________________________________。5．〔2023全國卷1〕硼及其化合物在工業(yè)上有許多用途。以鐵硼礦〔主要成分為Mg2B2O5·H2O和Fe3O4，還有少量Fe2O3、FeO、CaO、Al2O3和SiO2等)為原料制備硼酸(H3BO3)的工藝流程如下圖：答復以下問題：⑴寫出Mg2B2O5·H2O與硫酸反響的化學方程式_____________。為提高浸出速率，除適當增加硫酸濃度濃度外，還可采取的措施有_________〔寫出兩條〕。⑵利用_______的磁性，可將其從“浸渣〞中別離?！敖曋羞€剩余的物質(zhì)是______〔化學式〕。⑶“凈化除雜〞需先加H2O2溶液，作用是_______。然后再調(diào)節(jié)溶液的pH約為5，目的是_____。⑷“粗硼酸〞中的主要雜質(zhì)是________〔填名稱〕。⑸以硼酸為原料可制得硼氫化鈉〔NaBH4〕，它是有機合成中的重要復原劑，其電子式為_______。⑹單質(zhì)硼可用于生成具有優(yōu)良抗沖擊性能硼鋼。以硼酸和金屬鎂為原料可制備單質(zhì)硼，用化學方程式表示制備過程___________?；瘜W工藝流程題的突破答案Ⅳ、答案：正極：O2+4e-=2O2-負極：C4H10-26e-+13O2-=4CO2+5H2OⅤ、答案：Na2CO3、CO21、答案解析：MnO2與KOH混合并在空氣中共熔，便可制得墨綠色的錳酸鉀熔體：2MnO2+4KOH+O2=2K2MnO4+2H2O錳酸鉀在酸性或中性的環(huán)境下，MnO42-會發(fā)生反響，生成MnO4-和MnO2：3K2MnO4+2CO2=2KMnO4+MnO2↓+2K2CO3；過濾除去不溶于水的MnO2，利用溶解度的不同，采取濃縮結(jié)晶的方法使KMnO4從溶液中析出而別離出來。答案：〔1〕ab〔2〕d〔3〕MnO2；KOH〔4〕2／3〔5〕c