高考化學(xué)工藝流程題專題講座

高考化學(xué)工藝流程題專題講座無機(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)知識與將已有知識靈活應(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、語言組織）1.基本理論（氧化還原、化學(xué)反應(yīng)速率與平衡、水解、沉淀溶解平衡與電化學(xué)等）2.元素化合物3.化學(xué)實(shí)驗（物質(zhì)分離提純等）知識落點(diǎn)涉與知識分類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、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：明確整個流程與各部分的目的→分析每步發(fā)生的反應(yīng)與得到的產(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，并注意語言表達(dá)的科學(xué)性在答題時應(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、Al2O3和Fe2O3等，回收其中鎂的工藝流程如下：沉淀物Fe(OH)3Al(OH)3Mg(OH)2pH3．45．212．4（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Ⅱ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：①將反應(yīng)物按化學(xué)反應(yīng)方程式計量數(shù)比混合制備Mg(ClO3)2，簡述可制備Mg(ClO3)2的原因：

。②按①中條件進(jìn)行制備實(shí)驗。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)品中該雜質(zhì)的方法是：

。Ⅱ分離提純Ⅰ預(yù)處理Ⅱ分離提純Ⅲ還原原料：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。原料預(yù)處理除雜、凈化產(chǎn)品分離提純反應(yīng)條件控制原料循環(huán)利用排放物的無害化處理規(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：①合成氨②工業(yè)制硫酸③工業(yè)制硝酸④制玻璃⑤氯堿工業(yè)⑥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①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。物質(zhì)開始沉淀沉淀完全Fe(OH)32.73.7Fe(OH)27.69.6Mn(OH)28.39.8③加熱的目的加快反應(yīng)速率或促進(jìn)平衡向某個方向移動④降溫反應(yīng)的目的防止某物質(zhì)在高溫時會分解或為使化學(xué)平衡向著題目要求的方向移動注：易揮發(fā)物質(zhì)：濃鹽酸、濃硝酸、有機(jī)物。易分解物質(zhì)：H2O2、硝酸、KMnO4、NH4Cl、難溶的堿(Mg(OH)2,Fe(OH)3,等)，次氯酸⑤趁熱過濾防止某物質(zhì)降溫時會析出⑥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①過濾——固、液分離②蒸餾——液、液分離②蒸發(fā)、反應(yīng)時的氣體氛圍保護(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)來調(diào)節(jié)溶液的pH值③分液——互不相溶的液體間的分離④萃取——用一種溶劑將溶質(zhì)從另一種溶劑中提取出來。⑤升華——將可直接氣化的固體分離出來。⑥鹽析——加無機(jī)鹽使溶質(zhì)的溶解度降低而析出⑦

結(jié)晶——結(jié)晶的方法ⅰ、蒸發(fā)結(jié)晶ⅱ、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，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）配平變價物質(zhì)的系數(shù)：利用化合價升降配平變價物質(zhì)（3）觀察配平其它項：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)評價（1）循環(huán)利用，節(jié)約成本（2）原料價格低廉，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，同時能得到用作化肥的副產(chǎn)品氯化銨。物質(zhì)電離常數(shù)（25℃）H2CO3K1=4.4X10－7K2=4.7X10－11H2SO3K1=1.23X10－2K2=5.6X10－8（1）“除雜”時，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，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等離子，為除去這些離子，所加試劑與其先后順序為(寫化學(xué)式)_______________________(2)①目前較先進(jìn)的電解制堿法是離子交換膜電解法，即用陽離子交換膜把電解槽隔成陰極室和陽極室，其作用________________________________，電解飽和食鹽水的化學(xué)反應(yīng)方程式為_____________________________。②制取MgCl2的過程中涉與反應(yīng)：MgCl2·6H2OMgCl2＋6H2O，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)到弱的順序為________。(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，同時有CO2放出。該反應(yīng)的離子方程式是_______________________；最后再用H2SO4處理得到Br2，該反應(yīng)的離子方程式是___________________________。直流電源Pt電極Ag-Pt電極H2ONO3—N2質(zhì)子交換膜題11圖AB3.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，反應(yīng)進(jìn)行10min，溶液的pH由7變?yōu)?2。①N2的結(jié)構(gòu)式為

。②上述反應(yīng)離子方程式為

，其平均反應(yīng)速率v(NO3—)為

mol?L—1?min—1③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。①電源正極為

(填“A”或“B”)，陰極反應(yīng)式為

。②若電解過程中轉(zhuǎn)移了2mol電子，則膜兩側(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，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“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TiO2·xH2O，再經(jīng)焙燒制得。水解時需加入大量的水并加熱，請結(jié)合化學(xué)方程式和必要的文字說明原因：

（4）由TiCl4→Ti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。TiCl4MgMgCl2Ti熔點(diǎn)/℃－25.0648.87141667沸點(diǎn)/℃136.4109014123287（5）用氧化還原滴定法測定TiO2的質(zhì)量分?jǐn)?shù)：一定條件下，將TiO2溶解并還原為Ti3+

，再以KSCN溶液作指示劑，用NH4Fe(SO4)2標(biāo)準(zhǔn)溶液滴定Ti3+至全部生成Ti4+。滴定分析時，稱取TiO2（摩爾質(zhì)量為Mg/mol）試樣wg，消耗cmol/LNH4Fe(SO4)2標(biāo)準(zhǔn)溶液VmL，則TiO2質(zhì)量分?jǐn)?shù)為___________________。（用代數(shù)式表示）（6）由CO和H2合成甲醇的方程式是：CO(g)＋2H2(g)CH3OH(g)。若不考慮生產(chǎn)過程中物質(zhì)的任何損失，上述產(chǎn)業(yè)鏈中每合成6mol甲醇，至少需額外補(bǔ)充H2

mol?！纠?】（2012·全國新課標(biāo)卷）由黃銅礦(主要成分是CuFeS2)煉制精銅的工藝流程示意圖如下：（1）在反射爐中，把銅精礦砂和石英砂混合加熱到1000℃左右，黃銅礦與空氣反應(yīng)生成Cu和Fe的低價硫化物，且部分Fe的硫化物轉(zhuǎn)變?yōu)榈蛢r氧化物。該過程中兩個主要反應(yīng)的化學(xué)方程式分別是

、

，反射爐內(nèi)生成爐渣的主要成分是

；（2）冰銅（Cu2S和FeS互相熔合而成）含Cu量為20%--50%。轉(zhuǎn)爐中，將冰銅加熔劑（石英砂）在1200℃左右吹入空氣進(jìn)行吹煉。冰銅中的Cu2S被氧化為Cu2O，生成Cu2O與Cu2S反應(yīng)，生成含Cu量約為98.5%的粗銅，該過程發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式分別是

、

；（3）粗銅的電解精煉如右圖所示。在粗銅的電解過程中，粗銅板應(yīng)是圖中電極_

_（填圖中的字母）；在電極d上發(fā)生的電極反應(yīng)式為

；若粗銅中還含有Au、Ag、Fe，它們在電解槽中的存在形式和位置為

。應(yīng)關(guān)注SiO2在礦石冶煉中的作用或者礦石中存在SiO2，怎么處理?6.一般化工產(chǎn)品的生產(chǎn)【例8】將磷肥生產(chǎn)中形成的副產(chǎn)物石膏（CaSO4·2H2O）轉(zhuǎn)化為硫酸鉀肥料和氯化鈣水合物儲熱材料，無論從經(jīng)濟(jì)效益、資源綜合利用還是從環(huán)境保護(hù)角度看都具有重要意義。以下是石膏轉(zhuǎn)化為硫酸鉀和氯化鈣的工藝流程示意圖。（1）本工藝中所用的原料除CaSO4·2