2016年高考化学工艺流程专题复习

1专题二化学工艺流程题随着新课改的进行，在高考化学试题中化工题逐渐成为一类热门的主流题型它将高中化学与某些化工生产很好地融合在一起，题目情景新颖，综合性强，思维量大，具有挑战性。一些专家预测，在新课改背景下，无机化工题可能会逐渐取代以往高考化学试题中的无机框图型推断题，化工题是以某个具体的工业生产为背景，以化学基本理论为主线，结合化学实践!环境保护!化学计算等考查同学们应用所学知识探究解决生产实际问题的能力，对综合能力要求很高化工题的特点表现为:题目多以流程图的形式出现;题目实际考查的是应用化学反应原理、化学平衡原理、离子平衡理论!晶体结构知识!物质制备和分离(提纯)知识、绿色化学观点、安全生产思想及从经济的视角分析、评价、探究实际生产中各种问题的能力.一、工艺流程题简介1、工艺流程题是以与工业生产和日常生活密切相关的物质制备、分离和提纯为中心，以流程图为信息背景，以物质的性质、转化、分离等为考点，将元素化合物知识、化学反应原理、实验等内容有机融合2、化学工艺流程题结构一般包括题头、框图和问题三部分。题头:一般简单介绍此工艺的原料和目的是什么。框图:是简化的工艺流程图。问题:是根据生产流程中涉及到的化学知识设计的系列问题。3、读题审题—关键1）.此流程的原料和目的是什么？2）流程中有哪些步骤？各步作用是什么？3）流程中涉及哪些化学知识点，如何把获取的信息用规范的语言文字正确表达出来？二、真题试做锂离子电池的应用很广，其正极材料可再生利用。某离子电池正极材料有钴酸锂（LiCoO2），导电剂乙炔黑和铝箔等。充电时，该锂离子电池负极发生的反应为6C+xLi++xe-=LixC6。现欲利用以上工艺流程回收正极材料中的某些金属资源（部分条件为给出）。回答下列问题：⑴LiCoO2中，Co元素的化合价为_________。⑵写出“正极碱浸”中发生反应的离子方程式_____________________________。⑶酸浸”一般在80℃下进行，写出该步骤中发生的所有氧化还原反应的化学方程式_____________⑷可用盐酸代替H2SO4和H2O2的混合液，但缺点是___________________________。⑸写出“沉钴”过程中发生反应的化学方程式______________________。2（5）充放电过程中，发生LiCoO2与Li1-xCoO2之间的转化，写出放电时电池反应方程式__________________________________。（6）上述工艺中，“放电处理”有利于锂在正极的回收，其原因是___________________________在整个回收工艺中，可回收到的金属化合物有__________________________(填化学式)。真题试做答案答案：(1)＋3(2)2Al＋2OH－＋6H2O===2Al(OH)4－＋3H2↑(3)2LiCoO2＋3H2SO4＋H2O2=====△Li2SO4＋2CoSO4＋O2↑＋4H2O,2H2O2=====△2H2O＋O2↑有氯气生成，污染较大(4)CoSO4＋2NH4HCO3===CoCO3↓＋(NH4)2SO4＋H2O＋CO2↑(5)Li1－xCoO2＋LixC6===LiCoO2＋6C(6)Li＋从负极中脱出，经由电解质向正极移动并进入正极材料中Al(OH)3、CoCO3、Li2SO4解题方法的归纳与总结读正文，找信息，灵活运用看框内，看框外，里外结合边分析，边思考，易处着手先局部，后全盘，逐步深入三、常见的工业生产流程的主线和核心1、规律：主线主产品、分支副产品、回头为可循环的物质。2、核心考点：物质的分离操作、除杂试剂的选择、生产条件的控制、三废处理及能量的综合利用等。3、原料处理的方法和作用⑴研磨（粉碎）：增大接触面积，加快溶解或增大反应速率。⑵浸出固体加水（酸或碱）溶解得到离子①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。②酸浸：与酸接触反应而溶解，使可溶性离子进入溶液，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。③碱浸(碱洗)除去油污或氧化膜;溶解铝和二氧化硅⑶过滤:不溶物通过过滤除去⑷水洗除去水溶性杂质⑸灼烧：除去可燃性杂质或使原料初步转化。⑹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。4、实验条件的控制和目的⑴调节溶液的pH值：控制溶液的酸碱性使某些金属离子形成氢氧化物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。如Fe3＋⑵控制体系的温度①．控制低温：防止物质的分解，如NaHCO3、NH4HCO3、H2O2、HNO3(浓)等；3防止物质的挥发，如盐酸、醋酸等；抑制物质的水解；增大气体反应物的溶解度，使其被充分吸收。②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，平衡向吸热方向移动；③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。降温（冰水中）防止物质在高温时溶解；使化学反应速率下降；使化学平衡向放热方向移动控温温度过高，物质会分解或挥发温度过低，物质无法挥发或者反应趁热过滤，防止某物质降温时因析出而损耗或带入新的杂质。冰水洗涤洗去晶体表面的杂质离子，并减少晶体在洗涤过程中的溶解损耗5、产品的分离和提纯（1）过滤基本操作：一贴二低三靠（2）结晶当溶液为单一溶质时：所得晶体不带结晶水，如NaCl、KNO3等：蒸发结晶所得晶体带结晶水，如胆矾等：将滤液蒸发浓缩、冷却结晶、过滤。当溶液为两种以上溶质时：要得到溶解度受温度影响小的溶质：蒸发浓缩结晶，趁热过滤要得到溶解度受温度影响大的溶质：蒸发浓缩、冷却结晶，过滤、洗涤、干燥。（3）重结晶（4）洗涤洗涤：向过滤器中滴加蒸馏水至浸没固体表面，静置，使其自然流下，重复操作2-3次；检验：取洗涤后最后几滴滤液，（若要检验氯离子）滴加AgNO3和稀硝酸，若无沉淀产生，则证明洗涤干净。（5）干燥在干燥器隔绝空气的条件下低温烘干（6）灼烧固体在坩埚中进行加热（7）分液打开分液漏斗活塞，下层液体从下口放出；上层液体从上口倒出（8）重复操作6、物质分离或提纯常用的化学方法⑴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。⑵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，且在后续步骤中易除去)。b.调节溶液的酸碱性。⑶洗涤法：a.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。7、可循环物质的判断⑴流程图中回头箭头的物质⑵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。8．绿色化学理念：（1）环境污染问题；（2）原子的经济性；（3）节约能源（包括使用催化剂）；（4）原料应是可再生的（或者可循环使用）；（5）工艺的安全性49、化学工艺流程题自查：（1）对工艺流程题有没有整体、清晰的认识？了解化学工艺流程的主线；（2）对工艺流程相关知识点是清清楚楚，还是模模糊糊？了解化学工艺流程考什么？（3）叙述性问题是否能抓住要点？了解规范答题的要求；（4）方程式书写和计算有无得分把握？10、常见物质的分离、提纯和鉴别常见物质除杂方法序号原物质所含杂质除杂质试剂主要操作方法1N2O22CO2H2S3COCO24CO2CO5CO2HCI6H2SHCI7SO2HCI8CI2HCI9H2HCI10炭粉MnO211MnO2C12炭粉CuO13AI2O3Fe2O314Fe2O3AI2O315AI2O3SiO216SiO2AI2O317BaSO4BaCO318NaHCO3溶液Na2CO319Na2CO3固休NaHCO320FeCI3溶液FeCI221FeCI3溶液CuCI222FeCI2溶液FeCI323CuOFe24Fe(OH)3胶体FeCI325CuSFeS26I2晶体NaCI27NaCI晶体NH4CI28KNO3晶体NaCI29CO2SO230CuCl2FeCl3/HCl三个必须：加试剂必须过量；过量试剂必须除去；必须最佳实验方案。四个原则：不增（新杂质）；不减（被提纯物）；易分（被提纯物与杂质）；复原（被提纯物）。除杂要注意：为使杂质除尽，加入的试剂不能是“适量”，而应是“过量”，但“过量”的试剂必须在后续的操作中便于除去。511、知识积累一化工生产主要解决六方面问题：⑴解决将原料转化为产品的生产原理；⑵除去所有杂质并分离提纯产品；⑶提高产量与产率；⑷减少污染，考虑“绿色化学”生产；⑸原料的来源既要考虑丰富，还要考虑成本问题；⑹生产设备简单，生产工艺简便可行等工艺生产问题化学工艺流程题，一般也就围绕这六个方面设问求解。。要准确、顺利解答工艺流程题，学生除了必须要掌握物质的性质和物质之间相互作用的基本知识以及除杂分离提纯物质的基本技能外，最关键的问题要具备分析工艺生产流程的方法和能力。【知识积累二】常见与工业生产有关的化学反应——传统工业不能丢①工业制粗硅②制漂白粉③工业制硫酸④合成氨工业⑤工业制硝酸⑥氯碱工业⑦工业制玻璃⑧工业制纯碱12、化学工艺流程题常考问题⑴、对反应条件的分析可从以下几个方面着手：A、对反应速率有何影响？（如何提高浸出率？如何提高反应速率？）B、对平衡转化率有何影响？（如何提高产率？）C、对综合生产效益有何影响？（如原料成本，原料来源是否广泛、是否可再生，能源成本，对设备的要求，环境保护）——从绿色化学方面作答。⑵、对流程理解的问题：A、滤渣、滤液的主要成分？（明确发生了什么反应）B、该反应的化学方程式？C、循环利用与回收利用的物质？（循环利用是作为原料投入了，却没有消耗或没有消耗完；回收利用是指副产品）D、特定步骤中加某物质的作用？（一般题干会有隐含信息。比如加NaCl可以提高PbCl2的溶解度，加NaCl可以降低过碳酸钠的溶解度等等）6含钴废料加热反应反应调节pH至a过滤调节pH至2～3操作Ⅰ减压烘干CoCl2·6H2O盐酸过氧化氢碳酸钠滤渣盐酸四、典型例析【例1】（2013新课标2卷27.）（14分）氧化锌为白色粉末，可用于湿疹、癣等皮肤病的治疗。纯化工业级氧化锌(含有Fe(Ⅱ),Mn(Ⅱ),Ni(Ⅱ)等杂质)的流程如下:提示:在本实脸条件下，Ni(Ⅱ)不能被氧化:高锰酸钾的还原产物是MnO2回答下列问题:(1)反应②中除掉的杂质离子是，发生反应的离子方程式为;在加高锰酸钾溶液前，若pH较低，对除杂的影响是。(2)反应③的反应类型为.过滤得到的滤渣中，除了过量的锌外还有。(3)反应④形成的沉淀要用水洗，检验沉淀是否洗涤干净的方法是。(4)反应④中产物的成分可能是ZnCO3·xZn(OH)2.取干操后的滤饼11.2g，煅烧后可得到产品8.1g.，则x等于。【例2】CoCl2·6H2O在饲料、医药工业上有广泛的用途。下列是以含钴废料（含少量Fe、Al等杂质）为原料制取CoCl2·6H2O的一种新工艺流程：已知：①钴与盐酸反应的化学方程式为：Co＋2HCl=CoCl2＋H2↑②CoCl2·6H2O熔点86℃，易溶于水；常温下稳定无毒，加热至110~120℃时，失去结晶水变成有毒的无水氯化钴。③部分阳离子以氢氧化物形式沉淀时溶液的pH见下表：请回答下列问题：⑴加入碳酸钠调节pH至a，a的范围是。⑵操作Ⅰ包含3个基本实验操作，它们是和过滤。⑶制得的CoCl2·6H2O需减压烘干的原因。⑷为测定产品中CoCl2·6H2O含量，某同学将一定量的样品溶于水，再向其中加入足量的AgNO3溶液，过滤，并将沉淀烘干后称量其质量。通过计算发现产品中CoCl2·6H2O的质量分数大于100％，其原因可能是。7【例3】(10江苏）钡盐生产中排出大量的钡泥[主要含有BaCO3、BaSiO3、BaSO3、Ba(FeO2)