【创新方案】高考化学总复习 热点专题 高考中的化学工艺流程题热点专题课件 新人教版

高考中的化学工艺流程题化学工艺流程题是近年高考命题的热点。化学工艺流程题，就是将化工生产过程中的主要生产阶段即生产流程用框图的形式表示出来，并根据生产流程中有关的化学知识步步设问，形成与化工生产紧密联系的化工工艺试题。1．工艺流程题的特点一是试题源于生产实际，以解决化学实际问题为线索进行设问，使问题情境真实。二是试题内容丰富，涉及化学基础知识的方方面面，能考查考生对化学知识的掌握和应用情况，同时考查考生解决化工生产中的相关问题的迁移推理能力。三是试题新颖，阅读量、思维含量较大，考查考生的资料收集、处理能力。该类试题常涉及的知识点有：(1)氧化还原反应的判断。(2)化学方程式或离子方程式的书写。2(3)化学反应速率和化学平衡理论的应用。(4)化学反应中的能量变化。(5)与化学实验相结合的实验操作，如除杂、分离、提纯、检验等。(6)环境保护与绿色化学。2．熟悉工业流程常见的操作与名词(1)原料处理阶段的常见考点与常见名词：①加快反应速率。②溶解：通常用酸溶，如用硫酸、盐酸、浓硫酸等。3水浸：与水接触反应或溶解。浸出：固体加水(酸)溶解得到离子。浸出率：固体溶解后，离子在溶液中的含量的多少(更多转化)。酸浸：在酸溶液中反应使可溶性金属离子进入溶液，不溶物通过过滤除去的溶解过程。③灼烧、焙烧、煅烧：改变结构，使一些物质能溶解，并使一些杂质高温下氧化、分解。(2)分离提纯阶段的常见考点：①调pH除杂：a．控制溶液的酸碱性使其中某些金属离子形成氢氧化物沉淀。4例如：已知下列物质开始沉淀和沉淀完全时的pH如下表所示9.88.3Mn(OH)29.67.6Fe(OH)23.72.7Fe(OH)3沉淀完全开始沉淀物质如要除去Mn2＋溶液中含有的Fe2＋，应该先用氧化剂把Fe2＋氧化为Fe3＋，再调溶液的pH到3.7。5b．调节pH所需的物质一般应满足两点：能与H＋反应，使溶液pH增大；不引入新杂质。例如：若要除去Cu2＋溶液中混有的Fe3＋，可加入CuO、Cu(OH)2、Cu2(OH)2CO3等物质来调节溶液的pH。②试剂除杂。③加热：加快反应速率或促进平衡向某个方向移动。如果在制备过程中出现一些受热易分解的物质或产物，则要注意对温度的控制。如NaHCO3、H2O2、Ca(HCO3)2、KMnO4、AgNO3、HNO3(浓)等物质。6④降温：防止某物质在高温时会溶解(或分解)、使化学平衡向着题目要求的方向移动。⑤萃取。(3)获得产品阶段的常见考点：①洗涤(冰水、热水)：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。②蒸发加热时的气体氛围抑制水解：如从溶液中析出FeCl3、AlCl3、MgCl2等溶质时，应在HCl的气氛中加热，以防其水解。③蒸发浓缩、冷却结晶：如除去KNO3中的少量NaCl。7[典题例析][例1](2012·江苏高考)废弃物的综合利用既有利于节约资源，又有利于保护环境。实验室利用废旧电池的铜帽(Cu、Zn总含量约为99%)回收Cu并制备ZnO的部分实验过程如下：8(1)①铜帽溶解时加入H2O2的目的是__________(用化学方程式表示)。②铜帽溶解完全后，需将溶液中过量的H2O2除去。除去H2O2的简便方法是__________。(2)为确定加入锌灰(主要成分为Zn、ZnO，杂质为铁及其氧化物)的量，实验中需测定除去H2O2后溶液中Cu2＋的含量。实验操作为：准确量取一定体积的含有Cu2＋的溶液于带塞锥形瓶中，加适量水稀释，调节溶液pH＝3～4，加入过量的KI，用Na2S2O3标准溶液滴定至终点。上述过程中反应的离子方程式如下：92Cu2＋＋4I－===2CuI↓(白色)＋I22S2O＋I2===2I－＋S4O①滴定选用的指示剂为________，滴定终点观察到的现象为_________________________________________。②若滴定前溶液中的H2O2没有除尽，所测定的Cu2＋含量将会________(填“偏高”、“偏低”或“不变”)。(3)已知pH＞11时Zn(OH)2能溶于NaOH溶液生成[Zn(OH)4]2－。下表列出了几种离子生成氢氧化物沉淀的pH(开始沉淀的pH按金属离子浓度为1.0mol·L－1计算)。108.95.9Zn2＋8.85.8Fe2＋3.21.1Fe3＋沉淀完全的pH开始沉淀的pH实验中可选用的试剂：30%H2O2、1.0mol·L－1HNO3、1.0mol·L－1NaOH。由除去铜的滤液制备ZnO的实验步骤依次为：①________________；②_____________；③过滤；④________________；⑤过滤、洗涤、干燥；⑥900℃煅烧。11[解析](1)铜与稀硫酸不反应，加入H2O2可以将铜氧化为CuO，CuO与稀H2SO4反应。H2O2不稳定，受热分解生成水和氧气，氧气逸出。(2)根据碘遇淀粉变蓝色的性质，可用淀粉作指示剂。在锥形瓶中加入淀粉溶液，溶液变为蓝色，滴入Na2S2O3标准溶液至溶液的蓝色完全褪去，即证明I2全部反应。若溶液中的H2O2没有除尽，H2O2具有强氧化性，会氧化I－生成I2，导致Na2S2O3标准溶液使用量偏多，从而算出的Cu2＋含量偏高。(3)Fe2＋与Zn2＋完全沉淀时的pH相差不大，直接沉淀会使生成的Zn(OH)2不纯，故可先加入氧化剂H2O212(使用该氧化剂不引入杂质离子)将Fe2＋氧化为Fe3＋，调节pH至3.2～5.9之间，目的是将Fe3＋全部沉淀，保证Zn2＋不沉淀。过滤后，再调节pH大于8.9，使Zn2＋全部沉淀，但是pH不能超过11，否则Zn(OH)2会被溶解。最后煅烧Zn(OH)2使其分解得ZnO。[答案](1)①Cu＋H2O2＋H2SO4===CuSO4＋2H2O②加热(至沸)13(2)①淀粉溶液蓝色褪去②偏高(3)①向滤液中加入适量30%H2O2，使其充分反应②滴加1.0mol·L－1NaOH，调节溶液pH约为5(或3.2≤pH＜5.9)，使Fe3＋沉淀完全④向滤液中滴加1.0mol·L－1NaOH，调节溶液pH约为10(或8.9≤pH≤11)，使Zn2＋沉淀完全14[例2](2010·山东高考)对金属制品进行抗腐蚀处理，可延长其使用寿命。(1)以下为铝材表面处理的一种方法：①碱洗的目的是除去铝材表面的自然氧化膜，碱洗时常有气泡冒出，原因是________________________(用离子方程式表示)。为将碱洗槽液中的铝以沉淀形式回收，最好向槽液中加入下列试剂中的________。a．NH3b．CO2c．NaOHd．HNO315②以铝材为阳极，在H2SO4溶液中电解，铝材表面形成氧化膜，阳极电极反应式为___________________________。取少量废电解液，加入NaHCO3溶液后产生气泡和白色沉淀，产生沉淀的原因是_____________________________。(2)镀铜可防止铁制品腐蚀，电镀时用铜而不用石墨作阳极的原因是________。(3)利用右图装置，可以模拟铁的电化学防护。若X为碳棒，为减缓铁的腐蚀，开关K应置于________处。若X为锌，开关K置于M处，该电化学防护法称为____。16[解析]本题以金属铝和电化学知识为载体，意在考查考生解决实际问题的能力。(1)①题中指出在碱洗时有气泡产生，则只有金属铝和碱反应才符合条件，故碱洗过程中发生反应的离子方程式为Al2O3＋2OH－===2AlO－2＋H2O、2Al＋2OH－＋2H2O===2AlO－2＋3H2↑。碱洗后溶液中含有大量AlO－2，故最好通入CO2气体使AlO－2转化为Al(OH)3沉淀以回收铝。17②活泼金属作阳极，阳极材料本身失电子被氧化，其氧化产物为Al2O3，由此可得阳极反应式为2Al＋3H2O－6e－===Al2O3＋6H＋。加入NaHCO3溶液后，Al3＋与HCO－3发生水解相互促进反应，离子方程式可表示为Al3＋＋3HCO－3===Al(OH)3↓＋3CO2↑。(2)电镀时若用石墨作阳极，则电解过程中电解液中Cu2＋浓度不断减小，导致铁表面不能镀上均匀的铜。18(3)若X为碳棒，则只能用外加电源的阴极保护法，此时开关K应置于N处。若X为Zn，K置于M处，其保护原理称为牺牲阳极的阴极保护法。[答案](1)①2Al＋2OH－＋2H2O===2AlO－2＋3H2↑b②2Al＋3H2O－6e－===Al2O3＋6H＋Al3＋＋3HCO－3===Al(OH)3↓＋3CO2↑(2)补充溶液中消耗的Cu2＋，保持溶液中Cu2＋浓度恒定(3)N牺牲阳极的阴极保护法(或：牺牲阳极保护法)19[针对训练]1.(2011·江苏高考)以硫铁矿(主要成分为FeS2)为原料制备氯化铁晶体(FeCl3·6H2O)的工艺流程如下：回答下列问题：(1)在一定条件下，SO2转化为SO3的反应为2SO2(g)＋O2(g)2SO3(g)，该反应的平衡常数表达式为K＝______________；过量的SO2与NaOH溶液反应的化学方程式为______________________________。20(2)酸溶及后续过程中均需保持盐酸过量，其目的是__________________、______________________。(3)通氯气氧化时，发生的主要反应的离子方程式为______________________________________________________________________________________________________；该过程产生的尾气可用碱溶液吸收，尾气中污染空气的气体为________(写化学式)。21解析：(1)平衡常数表达式为：K＝c2SO3cO2·c2SO2，过量的SO2与NaOH溶液反应的化学方程式为：SO2＋NaOH===NaHSO3。(2)酸溶及后续过程中均需保持盐酸过量，目的是将氧化铁充分溶解，提高铁元素的浸出率及抑制Fe3＋的水解。答案：(1)c2SO3cO2·c2SO2SO2＋NaOH===NaHSO3(2)提高铁元素的浸出率抑制Fe3＋水解(3)Cl2＋2Fe2＋===2Cl－＋2Fe3＋Cl2、HCl222.(2011·广东高考)由熔盐电解法获得的粗铝含一定量的金属钠和氢气，这些杂质可采用吹气精炼法除去，产生的尾气经处理后可用于钢材镀铝。工艺流程如下：23(注：NaCl熔点为801℃；AlCl3在181℃升华)(1)精炼前，需清除坩埚表面的氧化铁和石英砂，防止精炼时它们分别与铝发生置换反应产生新的杂质，相关的化学方程式为__________________和__________________。(2)将Cl2连续通入坩埚中的粗铝熔体，杂质随气泡上浮除去。气泡的主要成分除Cl2外还含有________；固态杂质粘附于气泡上，在熔体表面形成浮渣，浮渣中肯定存在__________________________________________________________________。(3)在用废碱液处理气体A的过程中，所发生反应的离子方程式为________________________________________________。24(4)镀铝电解池中，金属铝为________极，熔融盐电镀液中铝元素和氯元素主要以AlCl－4和Al2Cl－7形式存在，铝电极的主要电极反应式为____________________________________。(5)钢材镀铝后，表面形成的致密氧化铝膜能防止钢材腐蚀，其原因是____________________________________。解析：(1)由题意知，Fe2O3、SiO2和金属Al在高温下发生置换反应。(2)粗铝中还存在H2，与Cl2结合形成HCl，高温下Cl2也能与Na和Al反应生成NaCl和AlCl3，AlCl3在700℃时为气态。(3)冷凝后所得的气体A为Cl2和HCl，二者均25能与碱液反应。(4)电镀时，镀层金属