2017年高考化学工艺流程题精讲专练 (1)

第1页化学工艺流程题精讲高考真题【2016年高考新课标Ⅲ卷】（14分）过氧化钙微溶于水，溶于酸，可作分析试剂、医用防腐剂、消毒剂。以下是一种制备过氧化钙的实验方法。回答下列问题：（一）碳酸钙的制备（1）步骤①加入氨水的目的是_______。小火煮沸的作用是使沉淀颗粒长大，有利于____。（2）右图是某学生的过滤操作示意图，其操作不规范的是______（填标号）。a．漏斗末端颈尖未紧靠烧杯壁b．玻璃棒用作引流c．将滤纸湿润，使其紧贴漏斗壁d．滤纸边缘高出漏斗e．用玻璃棒在漏斗中轻轻搅动以加快过滤速度(二)过氧化钙的制备CaCO3稀盐酸、煮沸、过滤②滤液氨水和双氧水冰浴③过滤白色晶体（3）步骤②的具体操作为逐滴加入稀盐酸，至溶液中尚存有少量固体，此时溶液呈____性（填“酸”、“碱”或“中”。将溶液煮沸，趁热过滤。将溶液煮沸的作用是___________。（4）步骤③中反应的化学方程式为________，该反应需要在冰浴下进行，原因是_________。（5）将过滤得到的白色结晶依次使用蒸馏水、乙醇洗涤，使用乙醇洗涤的目的是_______。（6）制备过氧化钙的另一种方法是：将石灰石煅烧后，直接加入双氧水反应，过滤后可得到过氧化钙产品。该工艺方法的优点是______，产品的缺点是_______。第2页化学工艺流程题以化工生产、能源、材料、环境等方面的常见化学事物为背景，要求明确，设问层次清晰，以无机或有机化合物的组成、性质、变化等内容为载体，要求考生运用所学化学知识、原理和技能从化学视角看待、分析或解决生产、生活实际中的简单化学问题。解答所需知识、方法都是化学的核心内容。一、题设探究1、呈现形式资料卡：物质的理化性质，如易潮解、易水解、易与某些物质反应等；流程图：生产工艺流程；表格：熔沸点、溶解度、Ksp等；图像：溶解度、反应速率等。2、设问方式：设问方式考查内容考查方式将原料转化为产品的生产原理元素化合物性质、离子反应、氧化还原反应、热化学、水解、平衡移动、溶解度、电解方程式书写、与原理文字叙述除杂、分离和提纯产品实验操作仪器名称、实验方法选择、操作过程描述、滴定计算提高产量和效率化学反应平衡、溶解平衡计算转化率、产率、纯度节能减排，循环利用元素化合物性质选择尾气处理的药品、找出循环利用的物质综合利用原电池、电解池电极方程式书写，转移电子计算、恢复电解质溶液3、能力考查：获取信息的能力、分析解决问题的能力、表达能力。4、知识落点：基本理论、元素化合物、实验。因此，我们需要运用有关物质的性质和反应原理的基本知识，还要掌握一些分离提纯物质的基本实验技能，关键是还要具有分析生产工艺流程的方法和能力。二、解题思路1、解题步骤第一，浏览全题，确定该流程的目的(即由何原料获得何产物,有何副产物)，记住资料卡中给出的理化性质；第二，粗读流程图，尽量弄懂流程图每部的目的,宏观把握整个流程，但不必将每一种物质都推出；第三，精读试题，根据问题去精心研究某一步或某一种物质。第3页第四，要看清所问题，不能答非所问，并注意语言表达的科学性。2、注意事项:答题时，不要力求把生产流程图中的每个细节都弄清楚，只要把握住主要的考查方向，理清每个环节的目的和结果，再根据题中的具体设问，结合题中提取的信息和头脑中原有的知识和技能，进行针对性作答即可，切不可拘泥于流程图中的每个细节，把时间和精力过多用于流程分析，使解题误入歧途。前一问回答不了，并不一定会影响回答后面的问题。三、解题方法1、工艺流程模板题头：介绍该工艺生产的原材料、目的、原理NiSO4·6H2O是一种绿色易溶于水的晶体，广泛用于化学镀镍、生产电池等。可由电镀废渣(除镍外，还含有Cu、Zn、Fe等杂质)为原料获得。工艺流程如下：题干：用框图形式将操作或物质转化或分离提纯等主要生产工艺流程表示出来题尾：根据流程中涉及的化学知识设问(1)往废渣中加H2SO4酸浸，要充分搅拌，其目的是。(2)加Na2S的目的是除去铜、锌等杂质，请写出除去Cu2+的离子方程式。(3)加6%的H2O2时，温度不能过高，其目的是。(4)除铁方法：用H2O2充分氧化后，再用NaOH控制pH值2～4范围内生成氢氧化铁沉淀。在上述方法中，氧化剂可用NaClO3代替，用NaClO3氧化Fe2+的离子方程式为。(5)上述流程中滤液III的溶质的主要成分是：。(填化学式)(6)操作I包括以下过程：过滤，用H2SO4溶解，、、过滤、洗涤获得产品。【小结】2、原料的预处理第4页【问题与思考1】以菱镁矿(主要成分为MgCO3，含少量FeCO3)为原料制备高纯氧化镁的实验流程如下：如何提高酸溶过程中镁元素的浸出率？【问题与思考2】以海绵铜(主要成分是Cu和少量CuO)为原料，采用硝酸铵氧化分解技术生产CuCl的工艺过程如下：溶解步骤的温度应控制在60～70℃，原因是：【小结】预处理的方法及目的（1）粉碎或研磨：增大固液（或固气或固固）接触面积，加快反应（溶解）速率，增大原料的转化率（或浸取率）。（2）煅烧或灼烧：不易转化的物质转为容易提取的物质；其他矿转化为氧化物；除去有机物；除去热不稳定的杂质（3）酸浸：溶解、去氧化物（膜）、调节pH促进水解（沉淀）（4）碱溶：去油污，去铝片氧化膜，溶解铝、二氧化硅，调节pH促进水解（沉淀）（5）控制温度：操作目的加热①加快反应速率或溶解速率；②促进平衡向吸热方向移动；③除去热不稳定的杂质，如NaHCO3、Ca(HCO3)2、KMnO4、I2、NH4Cl等物质；④使沸点相对较低的原料气化或升华。降温①防止某物质在高温时会溶解(或分解)；②使化学平衡向着题目要求的方向移动（放热方向）；第5页③使某个沸点较高的产物液化，使其与其他物质分离；④降低晶体的溶解度，减少损失。控温方法：用水浴或油浴控温①防止某种物质温度过高时会分解或挥发；②为了使某物质达到沸点挥发出来；③使催化剂的活性达到最好；④防止副反应的发生；⑤降温或减压可以减少能源成本，降低对设备的要求，达到绿色化学的要求。3、分离提纯的方法及目的【问题与思考3】如何除去CuCl2溶液中含有少量的FeCl2杂质？生成氢氧化物沉淀的pHCu(OH)2Fe(OH)2Fe(OH)3开始沉淀4.26.51.5沉淀完全6.79.73.3【问题与思考4】以炼锌厂的烟道灰(主要成分为ZnO，另含少量Fe2O3、CuO、SiO2、MnO等)为原料可生产草酸锌晶体(ZnC2O4·2H2O)。有关氢氧化物开始沉淀和沉淀完全的pH如下表：1.“除铁”(部分Cu2+可能被除去)时加入ZnO控制反应液pH的范围为。2.“除锰”的离子方程式为。3.“除铜”的离子方程式为。【问题与思考5】碳酸镁水合物是制备镁产品的中间体。工业上从弱碱性卤水(主要成份为MgCl2)第6页中获取MgCO3·3H2O的方法如下：卤水过滤沉淀洗涤烘干碳酸镁水合物NaOHCO2滤液在洗涤步骤中，表明产物洗涤干净的操作为。【问题与思考6】铵明矾是一种广泛应用于医药、食品、污水处理等多个行业的重要化工产品。以高岭土（含SiO2、Al2O3、少量Fe2O3等）为原料制备硫酸铝晶体Al2(SO4)3·18H2O]和铵明矾NH4Al(SO4)2·12H2O]的工艺流程如下图所示。高岭土酸熔水浸过滤浓硫酸水滤渣1除铁过滤滤渣2分离1硫酸铝晶体中和结晶铵明矾高岭土酸熔水浸过滤浓硫酸水滤渣1除铁过滤滤渣2分离1硫酸铝晶体中和结晶铵明矾“分离1”操作包含的实验步骤有、、、冰水洗涤、减压干燥。冰水洗涤的目的是。【跟踪练习】用辉铜矿(主要成分为Cu2S，含少量Fe2O3、SiO2等杂质)制备难溶于水的碱式碳酸铜的流程如下：(1)下列措施是为了加快浸取速率，其中无法达到目的的是(填字母)。A.延长浸取时间B.将辉铜矿粉碎C.充分搅拌D.适当增加硫酸浓度(2)滤渣Ⅰ的主要成分是MnO2、S、SiO2，请写出“浸取”反应中生成S的离子方程式：_________________________________________________________。(3)“除铁”的方法是通过调节溶液pH，使Fe3+转化为Fe(OH)3。则加入的试剂A可以是(填化学式)；“赶氨”时，最适宜的操作方法是。(4)“沉锰”(除Mn2+)过程中有关反应的离子方程式为。(5)滤液Ⅱ经蒸发结晶得到的盐主要是(填化学式)。【小结】①盐溶液的分离提纯方法：结晶法结晶法有蒸发结晶和冷却结晶两种方法.a、纯物质溶液得到晶体：蒸发结晶（NaCl型：溶解度随温度变化小的物质）蒸发浓缩，冷却结晶（KNO3型：溶解度随温度变化大的物质和含有结晶水的晶体）b、混合溶液（分离A和B）：第7页要得到溶解度受温度变化小的溶质：蒸发结晶，趁热过滤要得到溶解度受温度变化大的物质和含有结晶水的晶体：蒸发浓缩，冷却结晶，过滤②过滤——固、液分离③蒸馏——液、液分离④分液——互不相溶的液体间的分离⑤萃取——用一种溶剂将溶质从另一种溶剂中提取出来。⑥升华——将可直接气化的固体分离出来。⑦盐析——加无机盐使溶质的溶解度降低而析出4、高频问题及答题技巧（注重文字叙述的规范性）（1）洗涤沉淀：往漏斗中加入蒸馏水至浸没沉淀，待水自然流下后，重复以上操作2～3次。（2）从溶液中得到晶体：蒸发浓缩—冷却结晶—过滤—洗涤—干燥。（3）在写某一步骤是为了除杂时，应该注明“是为了除去××杂质”，只写“除杂”不给分。（4）检验沉淀是否洗涤干净：取最后一次洗涤液少许于试管中，逐滴滴加××试剂，振荡，若没有……现象，则沉淀洗涤干净。（5）检验是否沉淀完全：表达一：静置，往上层清夜中继续滴加××试剂；或者表达二：过滤，取滤液少许于试管中，滴加××试剂。（6）“浸出”步骤中，为提高镁的浸出率，可采取的措施有：答：适当提高反应温度，加入过量硫酸，边加硫酸边搅拌（7）如何提高吸收液和SO2反应速率：答：适当提高温度、增大吸收液或NaClO3的浓度、增大SO2与吸收液的接触面积或搅拌（8）过滤用到的三个玻璃仪器：答：普通漏斗、玻璃棒、烧杯（9）过滤后滤液仍然浑浊的可能的操作原因：答：玻璃棒下端靠在滤纸的单层处，导致滤纸破损；漏斗中液面高于滤纸边缘（10）如何从MgCl2·6H2O中得到无水MgCl2：答：在干燥的HCl气流中加热，干燥的HCl气流中抑制了MgCl2的水解，且带走MgCl2·6H2O受热产生的水汽（11）调pH值使得Cu2+（4.7-6.2）中的Fe3+（2.1-3.2）沉淀，pH值范围是：第8页答：3.2-4.7。原因：调节溶液的pH值至3.2-4.7，使Fe3+全部以Fe(OH)3沉淀的形式析出而Cu2+不沉淀，且不会引入新杂质（12）产品进一步提纯的操作：答：重结晶（13）趁热过滤的原因及操作：答：减少过滤时间、保持过滤温度，防止××杂质析出或防止降温过程中××析出而损耗；（14）水浴加热的好处：答：受热均匀，温度可控，且温度不超过100℃(15)减压蒸发（小心烘干）：答：常压蒸发温度过高，××易分解；或者减压蒸发降低了蒸发温度，可以防止××分解(16)Mg(OH)2沉淀中混有Ca(OH)2应怎样除去：答：加入MgCl2溶液，充分搅拌，过滤，沉淀用蒸馏水水洗涤(17)蒸发浓缩用到的主要仪器有蒸发皿、玻璃棒、烧杯、酒精灯、坩埚钳。(18)不用其它试剂，检查NH4Cl产品是否纯净的方法及操作是：答：加热法；取少量氯化铵产品于试管底部，加热，若试管底部无残留物，表明氯化铵产品纯净(19)检验NH4＋的方法是：答：取××少许，加入NaOH溶液后加热，生成的气体能使润湿的红色石蕊试纸变蓝。(20)过滤的沉淀欲称重之前的操作：答：过滤，洗涤，干燥，（在干燥器中）冷却，称重(21)检验Fe(OH)3是否沉淀完全的试验操作是：答：取少量上层清液或过滤后的滤液，滴加几滴KSCN溶液，若不出现血红色，则表明Fe(OH)3沉淀完全。（22）CuCl2中混有Fe3+加何种试剂调pH值：答：CuO、Cu(OH)2、CuCO3、Cu2(OH)2CO3。原因：加CuO消耗溶液中的H+的，促进Fe3+的水解