2013年高考化学复习课件：-化工流程图题解题策略

特别策划三化工流程图题解题策略一、化工流程图的地位化工流程图题是近几年的高考热点，以化工生产为背景、中学化学知识为基础、化工流程为载体，联系化学实验基本操作、化学原理和化学计算等知识考查学生的综合分析运用能力。例如，2012年广东理综第32题、2011年广东理综第32题、2010年广东理综第32题。二、化工流程图试题的构成特点化工流程图试题就是将化工生产过程中的主要操作步骤或物质转换用框图形式表示出来，将其中相关的信息以文字、表格或图像呈现出来，然后根据流程中涉及的化学知识进行设问，从而形成与化工生产紧密联系的试题。其基本结构如下：1．题头介绍该生产工艺的原材料、目的、原理。2．题干用框图形式将操作或物质转换或分离提纯等主要生产工艺流程表示出来。3．题尾根据流程中涉及的化学知识设问，一般包含样品的溶解，物质的富集原理与方法，副产物的成分，主要产品的提纯、分离化学原理与操作方法，产品成分确定、目标产物的产率、原料转化率等。通常涉及氧化还原反应、离子反应、化学反应速率、化学平衡移动原理、溶液的酸碱性(或pH)、溶度积、电化学原理应用等问题。1．正确理解流程图前后的关系(1)分析每步反应生成的产物及副产物。(2)化工流程实质是化学反应流程，通过流程的前后联系，明确整个流程中每步操作的目的。(3)以元素化合物基础知识为核心构建流程网络联系图。2．挖掘图表中有效信息和关键字词化工流程图题将所要表达的信息以文字、框图、表格、图像等形式呈现出来，而解题需要对这些信息进行阅读、整理、分析、理解、组合和应用，找出有效信息，发现问题，打破惯性思维，将信息向深层次拓展，进行信息整合，为正确解答问题创造条件。3．找出工业生产流程主线与核心通过工业生产流程的主线，对化工生产的流程和工艺手段、操作的名称和目的进行分析。其规律是“主线主产品，分支副产品，回头为循环”。4．熟悉常见工艺手段、操作的名称和目的(1)原料的处理。①溶解：通常用酸溶解，也有用水、碱或有机溶剂等进行溶解、富集。②灼烧：如从海带中提取碘。③煅烧：改变结构，使一些物质能溶于某些溶剂，并使一些杂质在高温下氧化、分解，如煅烧高岭土。④其他：研磨或剪碎、榨汁、富集、表面处理，如除去金属表面的油污等。(2)反应条件的控制。①pH的控制：控制溶液的酸碱性，使其中某些金属离子形②控制蒸发或反应时的气体氛围：如MgCl2溶液制无水MgCl2。③温度的控制：控制反应速率或促使平衡向某个方向移动；促进(或抑制)某物质结晶析出；防止某些物质在高温时分解，如有H2O2参与的反应。成氢氧化物沉淀，如Fe3＋、Cu2＋的分步沉淀。④趁热过滤：若目的是获得固体，则是为了防止其他物质析出导致产品不纯或防止温度降低固体溶解；若目的是获得液体，则是为了防止温度降低析出固体，造成损耗。⑤洗涤：洗去晶体表面的杂质离子。若是冰水洗涤，可减少晶体在洗涤过程中的溶解损耗；若是有机溶剂(乙醇、乙醚等)洗涤，除了减少溶解损耗外还便于干燥。5．了解化工流程题的设问特点化工流程题问题设置的特点：(1)问题各自相对独立，无连带关系，一个问题解决不了不会影响下一个问题的解决；(2)题目中超纲的知识要么有信息提示，要么与解答题目无关；(3)每题中基本上都有与流程图无关的问题，可以直接根据已有的知识去完成。6．形成基本答题模式和使用规范语言答题如有关分离操作涉及的问题：加热蒸发浓缩、冷却结晶、过滤；萃取、分液、蒸馏(分馏)。解答与平衡移动有关的问题需遵循阐明体系中存在的核心平衡→所采取的措施、改变的条件→导致平衡如何移动、产生什么结果的步骤。无机废物综合利用题[例题1](2012年江苏)废弃物的综合利用既有利于节约资源，又有利于保护环境。实验室利用废弃旧电池的铜帽(Zn、Cu总含量约为99%)回收铜并制备ZnO的部分实验过程如下：(1)①铜帽溶解时加入H2O2的目的是____________________________________________________(用化学方程式表示)。②铜帽溶解后需将溶液中过量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pH＝3～4，加入过量KI，用Na2S2O3标准溶液滴定至终点。上述过程中的离子方程式如下：2Cu2＋＋4I－===2CuI(白色)↓＋I2；I2＋2S2O2－3===2I－＋S4O2－6。②若滴定前溶液中H2O2没有除尽，所测定的Cu2＋的含量pH(开始沉淀的pH按金属离子浓度为1.0mol·L－1计算)。①滴定选用的指示剂为________________，滴定终点观察到的现象为________________。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时的开始沉淀的pH完全沉淀的pHFe3＋1.13.2Fe2＋5.88.8Zn2＋5.98.9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。解析：该题的题首部分是以实验室利用废弃旧电池的铜帽回收铜并制备ZnO制取和分析为背景材料。题干部分操作流程涉及元素化合物知识、氧化还原滴定、指示剂选择、误差分析、实验步骤、pH调节等多方面内容。流程图的第一步水洗处理是干扰项；第二步和第四步利用氧化还原反应原理，用H2O2、H2SO4溶解样品和用锌还原出铜是流程的核心步骤；第三步加入氢氧化钠调节pH的目的是除去溶解样品时加入的过量硫酸，属于除杂的一个环节；最后制备ZnO是副产品的综合利用。题尾的问题(1)体现了对新知识的学习能力和旧知识的再现能力，反应方程式的书写；问题(2)体现了对滴定原理、溶度积原理、实验基本操作、误差分析、除杂的方法等知识的考查。②滴加1.0mol·L－1NaOH，答案：(1)①Cu＋H2O2＋H2SO4===CuSO4＋2H2O②加热(至沸)(2)①淀粉溶液蓝色褪去②偏高(3)①向滤液中加入适量30%的H2O2，使其充分反应调节溶液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。1．解答流程题首先要找出核心反应步骤，正确理解每一步操作的目的。2．仔细审题，根据题尾问题进一步理解题干知识，以便准确回答问题。3．解答书写反应方程式的题目时注意配平和标明反应条件。4．解答实验操作和用化学原理分析题目时，应按照一些基本答题模式规范答题，注意化学仪器、操作步骤中的错别字。5．解答计算问题时，注意计算结果应带单位和有效数值处理。【变式训练】1．(2012年江苏)利用石灰乳和硝酸工业的尾气(含NO、NO2)反应，既能净化尾气，又能获得应用广泛的Ca(NO2)2，其部分工艺流程如下：(1)一定条件下，)NO与NO2存在下列反应：NO(g)＋NO2(g)N2O3(g)，其平衡常数表达式为K＝___________________。(2)上述工艺中采用气－液逆流接触吸收(尾气从吸收塔底进入，石灰乳从吸收塔顶喷淋),其目的是__________________；滤渣可循环使用，滤渣的主要成分是___________(填化学式)。(3)该工艺需控制NO和NO2物质的量之比接近1∶1。若n(NO)∶n(NO2)1∶1，则会导致_________________________；若n(NO)∶n(NO2)1∶1，则会导致_______________________。(4)生产中溶液需保持弱碱性，在酸性溶液中Ca(NO2)2会发生分解，产物之一是NO，其反应的离子方程式为：_____________________________________________________。解析：(2)气－液逆流可以充分吸收尾气中的NO和NO2，Ca(OH)2是微溶物，过量的Ca(OH)2用过滤方法分离后可以重复利用。(3)当NO和NO2物质的量之比接近1∶1时，发生反应NO＋NO2＋Ca(OH)2===Ca(NO2)2＋H2O，若n(NO)∶n(NO2)1∶1，NO过量，不能被石灰乳吸收，导致排放的气体中NO含量升高；若n(NO)∶n(NO2)1∶1时，NO2过量，发生反应4NO2＋2Ca(OH)2===Ca(NO2)2＋Ca(NO3)2＋4H2O，导致产品中Ca(NO2)2中Ca(NO3)2含量升高。(2)使尾气中NO、NO2被充分吸收Ca(OH)2(3)排放气体中NO含量升高产品Ca(NO2)2中Ca(NO3)2含量升高答案：(1)cN2O3cNO·cNO2(4)3NO－2＋2H＋===NO－3＋2NO↑＋H2O无机化工产品制备题[例题2](2012年天津)信息时代产生的大量电子垃圾对环境构成了极大的威胁。某“变废为宝”学生探究小组将一批废弃的线路板简单处理后，得到含70%Cu、25%Al、4%Fe及少量Au、Pt等金属的混合物，并设计出如下制备硫酸铜和硫酸铝晶体的路线：请回答下列问题：(1)第①步Cu与酸反应的离子方程式为：______________；得到滤渣1的主要成分为________________。(2)第②步加H2O2的作用是______________，使用H2O2的优点是______________________；调溶液pH的目的是使______________生成沉淀。(3)用第③步所得CuSO4·5H2O制备无水CuSO4的方法是____________________。(4)由滤渣2制取Al2(SO4)3·18H2O，探究小组设计了三种方案：上述三种方案中，_____方案不可行，原因是_________________________；从原子利用率角度考虑，_______方案更合理。(5)探究小组用滴定法测定CuSO4·5H2O(Mr＝250)含量。取ag试样配成100mL溶液，每次取20.00mL，消除干扰离子后，用cmol·L－1EDTA(H2Y2－)标准溶液滴定至终点，平均消耗EDTA溶液bmL。滴定反应如下：Cu2＋＋H2Y2－===CuY2－＋2H＋。写出计算CuSO4·5H2O质量分数的表达式ω＝__________。下列操作会导致CuSO4·5H2O含量的测定结果偏高的是________。a．未干燥锥形瓶b．滴定终点时滴定管尖嘴中产生气泡c．未除尽可与EDTA反应的干扰离子解析：(1)第①步加稀硫酸、浓硝酸混合酸后加热，Cu、Al、Fe分别发生反应生成Cu2＋、Al3＋、Fe2＋，所以滤渣1的成分是Pt和Au，滤液1中的离子是Cu2＋、Al3＋、Fe2＋。Cu和酸反应的离子方程式为Cu＋4H＋＋2NOCu2＋＋2NO2↑＋2H2O。△(2)第②步加H2O2的作用是把Fe2＋氧化为Fe3＋，该氧化剂的优点是不引入杂质，产物对环境无污染。调节溶液pH的目的是使Fe3＋和Al3＋形成沉淀，所以滤液2的成分是Cu2＋，滤渣2的成分是氢氧化铁和氢氧化铝。(3)由五水硫酸铜制备硫酸铜的方法应是在坩埚中加热脱水。(5)考查中和滴定的简单计算和误差的分析。答案：(1)Cu＋4H＋＋Cu2＋＋2NO2↑＋2H2O2NO－3△Au、Pt(2)把Fe2＋氧化为Fe3＋不引入杂质，产物对环境无污染Fe3＋和Al3＋(3)加热脱水(4)甲所得产品中含有较多Fe2(SO4)3杂质乙(5)cmol·L－1×b×10－3L×250g·mol－1×5