（江蘇專用）高考化學(xué)二輪復(fù)習(xí) 專題三 化學(xué)工藝流程題型研究能力提升-人教版高三全冊(cè)化學(xué)試題

專題三化學(xué)工藝流程題型研究能力提升化學(xué)工藝流程題的題型結(jié)構(gòu)從近年江蘇高考化學(xué)試卷來(lái)看,工藝流程常以元素化合物知識(shí)作為依托、以反應(yīng)原理、實(shí)驗(yàn)技術(shù)作為考查點(diǎn),意在引導(dǎo)中學(xué)化學(xué)教學(xué)關(guān)注化學(xué)的真實(shí)性和應(yīng)用性。1.題型結(jié)構(gòu):多以流程圖的形式出現(xiàn),從生產(chǎn)原料到產(chǎn)品的整個(gè)流程以簡(jiǎn)單文字加框圖和箭線形式呈現(xiàn)。有些題目會(huì)有主產(chǎn)物和副產(chǎn)物。一般流程:原料(可能含預(yù)處理)——分離提純——產(chǎn)品(或含副產(chǎn)品)。如:(1)題中常標(biāo)有物質(zhì)的加料、生產(chǎn)的條件、物質(zhì)的分離等說(shuō)明。如:(2)有時(shí)還伴有一些“環(huán)狀線”設(shè)計(jì),意為“可循環(huán)利用”的物質(zhì)等。2.常涉及的問(wèn)題:原料的預(yù)處理、反應(yīng)條件的控制(溫度、壓強(qiáng)、催化劑、原料配比、pH、溶劑等)、反應(yīng)原理(化學(xué)平衡、水解平衡、化學(xué)反應(yīng)速率、反應(yīng)熱、電化學(xué)等)、綠色化學(xué)問(wèn)題(物質(zhì)循環(huán)利用、廢物的處理、原子利用率、能量充分運(yùn)用)、化工安全(防爆、防污染、防中毒)等?；瘜W(xué)工藝流程題的解題要領(lǐng)解題時(shí)首先要粗讀試題,盡量弄懂流程圖。要明確流程圖中箭頭方向和代表的含義。流程圖中箭頭進(jìn)入的是反應(yīng)物(投料),箭頭出去的是生成物(產(chǎn)物、副產(chǎn)物),返回的箭頭一般是“循環(huán)利用”的物質(zhì)。圖中一般會(huì)出現(xiàn)超綱知識(shí),要讀懂流程圖以外的文字描述、表格信息、后續(xù)設(shè)問(wèn)中的提示性信息,并在下一步分析和解題中隨時(shí)進(jìn)行聯(lián)系和調(diào)用。所以一定要關(guān)注題目的每一個(gè)字眼,但不必要將每一個(gè)物質(zhì)都推出,問(wèn)什么推什么。其次要帶著問(wèn)題去精心研究某一步或某一個(gè)物質(zhì)。在答題時(shí)應(yīng)注意前后問(wèn)題往往沒(méi)有聯(lián)帶效應(yīng),即前一問(wèn)不能回答沒(méi)關(guān)系,不影響后面回答問(wèn)題。遇到做不出來(lái)的問(wèn)題要及時(shí)放棄,以免影響其他問(wèn)題的作答。最后,作答時(shí)一定要看清所提問(wèn)題,不能答非所問(wèn),看清楚是寫化學(xué)方程式還是離子方程式,注意配平,注意語(yǔ)言表達(dá)的科學(xué)性。1.常見(jiàn)的化工術(shù)語(yǔ)關(guān)鍵詞釋義研磨、霧化將塊狀或顆粒狀的物質(zhì)磨成粉末或?qū)⒁后w霧化,增大反應(yīng)物接觸面積,以加快反應(yīng)速率或使反應(yīng)更充分灼燒(煅燒)使固體在高溫下分解或改變結(jié)構(gòu)、使雜質(zhì)高溫氧化、分解等。如煅燒石灰石、高嶺土、硫鐵礦浸取向固體中加入適當(dāng)溶劑或溶液,使其中可溶性的物質(zhì)溶解,包括水浸取、酸溶、堿溶、醇溶等浸出率固體溶解后,離子在溶液中的含量的多少酸浸在酸性溶液中使可溶性金屬離子進(jìn)入溶液,不溶物通過(guò)過(guò)濾除去的過(guò)程水浸與水接觸反應(yīng)或溶解過(guò)濾固體與液體的分離滴定定量測(cè)定,可用于某種未知濃度物質(zhì)的物質(zhì)的量濃度的測(cè)定蒸發(fā)結(jié)晶蒸發(fā)溶劑,使溶液由不飽和變?yōu)轱柡?繼續(xù)蒸發(fā),過(guò)剩的溶質(zhì)就會(huì)呈晶體析出蒸發(fā)濃縮蒸發(fā)除去部分溶劑,提高溶液的濃度水洗用水洗去可溶性雜質(zhì),類似的還有酸洗、醇洗等酸作用溶解、去氧化物(膜)、抑制某些金屬離子的水解、除去雜質(zhì)離子等堿作用去油污,去鋁片氧化膜,溶解鋁、二氧化硅,調(diào)節(jié)pH、促進(jìn)水解(沉淀)2.常見(jiàn)的操作與答題常見(jiàn)的操作答題要考慮的角度加過(guò)量試劑使反應(yīng)完全進(jìn)行(或增大轉(zhuǎn)化率、產(chǎn)率)等加氧化劑氧化某物質(zhì),生成目標(biāo)產(chǎn)物或除去某些離子判斷能否加其他物質(zhì)要考慮是否引入雜質(zhì)(或影響產(chǎn)物的純度)等分離、提純過(guò)濾、蒸發(fā)、萃取、分液、蒸餾等常規(guī)操作從溶液中得到晶體的方法:蒸發(fā)濃縮—冷卻結(jié)晶—過(guò)濾—(洗滌、干燥)提高原子利用率綠色化學(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)在空氣中或在其他氣體中進(jìn)行的反應(yīng)或操作要考慮O2、H2O、CO2或其他氣體是否參與反應(yīng)或能否達(dá)到隔絕空氣,防氧化、水解、潮解等目的判斷沉淀是否洗滌干凈取最后洗滌液少量,檢驗(yàn)其中是否還有某種離子存在等控制溶液的pH①調(diào)節(jié)溶液的酸堿性,抑制水解(或使其中某些金屬離子形成氫氧化物沉淀)②“酸作用”還可除去氧化物(膜)③“堿作用”還可除去油污,除去鋁片氧化膜,溶解鋁、二氧化硅等④特定的氧化還原反應(yīng)需要的酸性條件(或堿性條件)控制溫度(常用水浴、冰浴或油浴)①防止副反應(yīng)的發(fā)生②使化學(xué)平衡移動(dòng);控制化學(xué)反應(yīng)的方向③控制固體的溶解與結(jié)晶(如趁熱過(guò)濾能防止某物質(zhì)降溫時(shí)析出)④控制反應(yīng)速率;使催化劑達(dá)到最大活性⑤升溫:促進(jìn)溶液中的氣體逸出,使某物質(zhì)達(dá)到沸點(diǎn)揮發(fā)⑥加熱煮沸:促進(jìn)水解,聚沉后利于過(guò)濾分離⑦趁熱過(guò)濾:減少因降溫而析出的溶質(zhì)的量⑧降溫:防止物質(zhì)高溫分解或揮發(fā);降溫(或減壓)可以減少能源成本,降低對(duì)設(shè)備的要求洗滌晶體①水洗:通常是為了除去晶體表面水溶性的雜質(zhì)②“冰水洗滌”:能洗去晶體表面的雜質(zhì)離子,且防止晶體在洗滌過(guò)程中的溶解損耗③用特定有機(jī)試劑清洗晶體:洗去晶體表面的雜質(zhì),降低晶體的溶解度、有利于析出,減少損耗等④洗滌沉淀方法:往漏斗中加入蒸餾水至浸沒(méi)沉淀,待水自然流下后,重復(fù)以上操作23次。表面處理用水洗除去表面可溶性雜質(zhì),金屬晶體可用機(jī)械法(打磨)或化學(xué)法除去表面氧化物、提高光潔度等化學(xué)工藝流程和物質(zhì)的制備典題演示1(2014·蘇北四市一模)某化學(xué)實(shí)驗(yàn)室產(chǎn)生的廢液中含有Fe3+、Cu2+、Ba2+、Cl-四種離子,現(xiàn)設(shè)計(jì)下列方案對(duì)廢液進(jìn)行處理,以回收金屬并制備氯化鋇、氯化鐵晶體。(1)沉淀1中含有的金屬單質(zhì)是。(2)氧化時(shí)加入H2O2溶液發(fā)生反應(yīng)的離子方程式為。(3)下列物質(zhì)中,可以作為試劑X的是(填字母)。A.BaCl2B.BaCO3C.NaOHD.Ba(OH)2(4)檢驗(yàn)沉淀2是否洗滌完全的方法是。(5)制備氯化鐵晶體過(guò)程中需保持鹽酸過(guò)量,其目的是。(6)由過(guò)濾2得到的濾液制備BaCl2的實(shí)驗(yàn)操作依次為、冷卻結(jié)晶、、洗滌、干燥。[答案](1)鐵、銅(2)2Fe2++2H++H2O22Fe3++2H2O(3)BD(4)取最后一次洗滌液少許,滴入12滴硫酸鈉溶液,若不出現(xiàn)白色渾濁,表明已洗滌完全(或取最后一次洗滌液少許,滴入12滴硝酸銀溶液,若不出現(xiàn)白色渾濁,表明已洗滌完全)(5)抑制Fe3+水解(6)蒸發(fā)濃縮過(guò)濾[解析](1)加入鐵屑能把銅置換出來(lái),同時(shí)有鐵剩余,沉淀為鐵、銅。(2)流程中需把亞鐵離子氧化為鐵離子后再沉淀除去,雙氧水氧化Fe2+。(3)加入X試劑是為了調(diào)節(jié)pH使鐵離子生成氫氧化鐵沉淀,為了不引入新雜質(zhì)可以加入BaCO3、Ba(OH)2等物質(zhì)。(4)檢驗(yàn)沉淀洗滌是否干凈通常取最后一次的濾液檢驗(yàn)可能含有的雜質(zhì)離子,一般檢驗(yàn)硫酸根離子、氯離子等。(5)氯化鐵在水溶液中水解,加入過(guò)量鹽酸能抑制Fe3+水解。(6)過(guò)濾后得到的溶液為稀溶液,從溶液中得到晶體的實(shí)驗(yàn)操作依次為蒸發(fā)濃縮、冷卻結(jié)晶、過(guò)濾、洗滌、干燥。變式訓(xùn)練1(2014·南通一模)NaClO2的漂白能力是漂白粉的45倍。NaClO2廣泛用于造紙工業(yè)、污水處理等。工業(yè)上生產(chǎn)NaClO2的工藝流程如下:(1)ClO2發(fā)生器中的反應(yīng)為2NaClO3+SO2+H2SO42ClO2+2NaHSO4。實(shí)際工業(yè)生產(chǎn)中可用硫黃、濃硫酸代替反應(yīng)原料中的SO2,其原因是(用化學(xué)方程式表示)。(2)反應(yīng)結(jié)束后,向ClO2發(fā)生器中通入一定量空氣的目的是。(3)吸收器中生成NaClO2反應(yīng)的離子方程式為,其中反應(yīng)溫度不能高于5℃可能的原因?yàn)?4)某化學(xué)興趣小組用如右圖所示裝置制備SO2并探究SO2與Na2O2的反應(yīng)。①為除去過(guò)量的SO2,C中盛放的試劑為。②D中收集到的氣體可使帶余燼的木條復(fù)燃,B中發(fā)生的反應(yīng)可能為、Na2O2+SO2Na2SO4。[答案](1)S+2H2SO4(濃)3SO2↑+2H2O(2)驅(qū)趕出ClO2,確保其被充分吸收(3)2ClO2+2OH-+H2O22Cl+O2+2H2O提高ClO2的利用率(或防止H2O2分解)(4)①NaOH溶液(或KMnO4溶液)②2Na2O2+2SO22Na2SO3+O2[解析](1)因?yàn)闈饬蛩岷土螯S反應(yīng)產(chǎn)生SO2,反應(yīng)的化學(xué)方程式為S+2H2SO4(濃)3SO2↑+2H2O。(2)通入一定量的空氣后,能將生成的ClO2全部吹出后被吸收。(3)在吸收器中通入了ClO2氣體,加入了雙氧水和NaOH溶液,故發(fā)生反應(yīng)的離子方程式為2ClO2+2OH-+H2O22Cl+O2+2H2O;溫度過(guò)高時(shí),參加反應(yīng)的H2O2易分解,易造成ClO2的利用率降低。(4)①SO2是酸性氣體,可用濃NaOH溶液吸收,SO2也是一種還原性氣體,也能被酸性高錳酸鉀溶液吸收;②帶余燼的木條復(fù)燃,說(shuō)明反應(yīng)中有O2生成,故發(fā)生的反應(yīng)可類比CO2與Na2O2的反應(yīng),化學(xué)方程式為2SO2+2Na2O22Na2SO3+O2?；瘜W(xué)工藝流程與反應(yīng)原理典題演示2(2014·無(wú)錫一模)二氧化鈦是鈦的重要化合物,鈦白(純凈的二氧化鈦)是一種折射率高、著色力和遮蓋力強(qiáng)、化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定的白色顏料。從鈦鐵礦(主要成分為FeTiO3,含F(xiàn)e2O3、SiO2等雜質(zhì))制取二氧化鈦,常用硫酸法,其流程如下:(1)鈦鐵礦主要成分與濃硫酸反應(yīng)的主要產(chǎn)物是TiOSO4和FeSO4,該反應(yīng)的化學(xué)方程式為。(2)取少量浸取液,滴加KSCN溶液后呈血紅色,說(shuō)明溶液中存在(填離子符號(hào)),檢驗(yàn)溶液中還存在Fe2+的方法是(寫明步驟、試劑和現(xiàn)象)。(3)浸取液與鐵屑反應(yīng)的離子方程式為;X(晶體)的化學(xué)式為。(4)第③步反應(yīng)的化學(xué)方程式為。[答案](1)FeTiO3+2H2SO4FeSO4+TiOSO4+2H2O(2)Fe3+取少量溶液,滴加少量高錳酸鉀溶液,高錳酸鉀溶液褪色(3)2Fe3++Fe3Fe2+FeSO4·7H2O(4)TiOSO4+2H2OH2TiO3+H2SO4[解析](1)反應(yīng)物為FeTiO3和H2SO4,生成物為TiOSO4、FeSO4,根據(jù)質(zhì)量守恒寫出化學(xué)方程式為FeTiO3+2H2SO4TiOSO4+FeSO4+2H2O。(2)加入KSCN后溶液呈血紅色,說(shuō)明溶液中含有Fe3+,檢驗(yàn)Fe2+時(shí),可充分利用其較強(qiáng)的還原性,加入酸性高錳酸鉀溶液,若溶液紫紅色褪去就能證明Fe2+的存在。(3)因?yàn)樵V石粉中含有Fe2O3,故加入濃硫酸、再用水浸取后,所得浸取液中含有Fe3+,故加入鐵粉后能將Fe3+還原為Fe2+,反應(yīng)的離子方程式為2Fe3++Fe3Fe2+;加入鐵屑后析出TiOSO4后的溶液中陽(yáng)離子主要含有Fe2+,故X晶體為FeSO4·7H2O。(4)由框圖中反應(yīng)③可知,TiOSO4水解時(shí)生成H2TiO3,根據(jù)原子守恒可知同時(shí)生成H2SO4,故反應(yīng)的化學(xué)方程式為TiOSO4+2H2OH2TiO3+H2SO4。變式訓(xùn)練2(2014·南通、泰州、揚(yáng)州、宿遷二模)工業(yè)上以碳酸錳礦為主要原料生產(chǎn)MnO2的工藝流程如下:有關(guān)氫氧化物開始沉淀和沉淀完全的pH如下表:氫氧化物Al(OH)3Fe(OH)3Fe(OH)2Cu(OH)2Pb(OH)2Mn(OH)2開始沉淀的pH3.31.56.54.28.08.3沉淀完全的pH5.23.79.76.78.89.8請(qǐng)問(wèn)答下列問(wèn)題:(1)酸浸前將碳酸錳礦粉碎的作用是。(2)酸浸后的溶液中含有Mn2+、S,另含有少量Fe2+、Fe3+、Al3+、Cu2+、Pb2+等,其除雜過(guò)程如下:①加入MnO2將Fe2+氧化,其反應(yīng)的離子方程式為。②加入CaO將溶液的pH調(diào)到5.2~6.0,其主要目的是。③加入BaS,除去Cu2+、Pb2+后,再加入NaF溶液,除去。(3)從溶液A中回收的主要物質(zhì)是,該物質(zhì)常用作化肥。(4)MnO2粗品中含有少量Mn3O4,可以用稀硫酸處理,將其轉(zhuǎn)化為MnSO4和MnO2,然后再用氧化劑將Mn2+轉(zhuǎn)化為MnO2,制得優(yōu)質(zhì)MnO2。寫出Mn3O4與稀硫酸反應(yīng)的化學(xué)方程式:。[答案](1)增大接觸面積,加快反應(yīng)速率(2)①2Fe2++MnO2+4H+2Fe3++Mn2++2H2O②除去Fe3+、Al3+③Ca2+(3)(NH4)2SO4(4)Mn3O4+2H2SO42MnSO4+MnO2+2H2O[解析](1)將反應(yīng)物粉碎的作用是增大接觸面積,加快反應(yīng)速率,使反應(yīng)更充分。(2)pH調(diào)到5.2~6.0,其主要目的是除去Fe3+、Al3+和部分Cu2+;③溶液中除去了Fe2+、Fe3+、Cu2+、Pb2+,但②中加入了Ca2+,再加入NaF溶液,顯然是除去Ca2+。(3)流程得到的是碳酸錳沉淀,溶液中主要剩余N和S,故回收的物質(zhì)是(NH4)2SO4?；瘜W(xué)工藝流程與實(shí)驗(yàn)技術(shù)典題演示3(2014·廣東高考改編)石墨在材料領(lǐng)域有重要應(yīng)用。某初級(jí)石墨中含SiO2(7.8%)、Al2O3(5.1%)、Fe2O3(3.1%)和MgO(0.5%)等雜質(zhì)。設(shè)計(jì)的提純和綜合應(yīng)用工藝如下:(注:SiCl4的沸點(diǎn)是57.6℃,金屬氯化物的沸點(diǎn)均高于150(1)向反應(yīng)器中通入Cl2前,需通一段時(shí)間的N2,主要目的是。(2)高溫反應(yīng)后,石墨中的氧化物雜質(zhì)均轉(zhuǎn)變?yōu)橄鄳?yīng)的氯化物。氣體Ⅰ中的氯化物主要為。由氣體Ⅱ中某物質(zhì)得到水玻璃的化學(xué)方程式為。(3)步驟①為:攪拌、。所得溶液Ⅳ中陰離子有。(4)由溶液Ⅳ生成沉淀Ⅴ的總反應(yīng)的離子方程式為。[答案](1)排除空氣,防止高溫時(shí)石墨氧化(2)SiCl4、AlCl3、FeCl3、MgCl2SiCl4+6NaOHNa2SiO3+4NaCl+3H2O(3)過(guò)濾Cl-、OH-、Al(4)CH3COOCH2CH3+Al+2H2OAl(OH)3↓+CH3COO-+CH3CH2OH[解析](1)石墨的化學(xué)性質(zhì)在常溫下穩(wěn)定,而在高溫下可與氧氣發(fā)生反應(yīng),所以通入氮?dú)獾哪康氖亲鞅Ｗo(hù)氣,排除空氣,防止高溫時(shí)石墨氧化。(2)高溫反應(yīng)后,石墨中的氧化物雜質(zhì)均轉(zhuǎn)變?yōu)橄鄳?yīng)的氯化物,根據(jù)雜質(zhì)的成分,氣體Ⅰ中的氯化物主要為SiCl4、AlCl3、FeCl3、MgCl2。SiCl4的沸點(diǎn)是57.6℃,所以氣體Ⅱ?yàn)镾iCl4,與氫氧化鈉溶液反應(yīng)生成硅酸鈉和氯化鈉,化學(xué)方程式為SiCl4+6NaOHNa2SiO3+4NaCl+3H2O。(3)金屬氯化物的沸點(diǎn)均高于150℃,所以固體Ⅲ中存在氯化鋁、氯化鐵、氯化鎂,其中氯化鐵、氯化鎂與過(guò)量的氫氧化鈉溶液反應(yīng)生成沉淀,而氯化鋁與過(guò)量氫氧化鈉反應(yīng)生成偏鋁酸鈉,所以攪拌后過(guò)濾,所得溶液Ⅳ中陰離子有Cl-、OH-、Al。(4)偏鋁酸鈉發(fā)生水解反應(yīng),加入乙酸乙酯的目的是除去過(guò)量的氫氧化鈉,且加熱條件水解平衡一直正向移動(dòng),生成氫氧化鋁沉淀,總離子方程式為CH3COOCH2CH3+Al+2H2OAl(OH)3↓+CH3COO-+CH3CH2OH。變式訓(xùn)練3(2014·南京、鹽城一模)以冶鋁的廢棄物鋁灰為原料制取超細(xì)α-氧化鋁,既降低環(huán)境污染又可提高鋁資源的利用率。已知鋁灰的主要成分為Al2O3(含少量雜質(zhì)SiO2、FeO、Fe2O3),其制備實(shí)驗(yàn)流程如下:(1)鋁灰中氧化鋁與硫酸反應(yīng)的化學(xué)方程式為。(2)圖中“濾渣”的主要成分為(填化學(xué)式)。(3)加30%的H2O2溶液發(fā)生反應(yīng)的離子方程式為。(4)煅燒硫酸鋁銨晶體,發(fā)生的主要反應(yīng)為4[NH4Al(SO4)2·12H2O]2Al2O3+2NH3↑+N2↑+5SO3↑+3SO2↑+53H2O,將產(chǎn)生的氣體通過(guò)下圖所示的裝置。①集氣瓶中收集到的氣體是(填化學(xué)式)。②足量飽和NaHSO3溶液吸收的物質(zhì)除大部分H2O(g)外還有(填化學(xué)式)。③KMnO4溶液褪色(Mn還原為Mn2+),發(fā)生反應(yīng)的離子方程式為。[答案](1)Al2O3+3H2SO4Al2(SO4)3+3