2015年高三化学工艺流程题

12015年高三化学工艺流程题一、解题思路呈现形式：流程图、表格、图像设问方式：措施、成分、物质、原因能力考查：获取信息的能力、分解问题的能力、表达能力知识落点：基本理论、元素化合物、实验无机工业流程图题能够以真实的工业生产过程为背景，体现能力立意的命题指导思想，能够综合考查各方面的基础知识及将已有知识灵活应用在生产实际中解决问题的能力。【例题】某工厂生产硼砂过程中产生的固体废料，主要含有MgCO3、MgSiO3、CaMg(CO3)2、Al2O3和Fe2O3等，回收其中镁的工艺流程如下沉淀物Fe(OH)3Al(OH)3Mg(OH)2pH3．45．212．4部分阳离子以氢氧化物形式完全深沉时溶液的pH由见上表，请回答下列问题：（1）“浸出”步骤中，为提高镁的浸出率，可采取的措施有（要求写出两条）（2）滤渣I的主要成分有。（3）从滤渣Ⅱ中可回收利用的主要物质有。（4）Mg(ClO3)2在农业上可用作脱叶剂、催熟剂，可采用复分解反应制备：MgCl2+2NaClO3===Mg(ClO3)2+2NaCl已知四种化合物的溶解度（S）随温度（T）变化曲线如下图所示：①将反应物按化学反应方程式计量数比混合制备Mg(ClO3)2，简述可制备Mg(ClO3)2的原因：。②按①中条件进行制备实验。在冷却降温析出Mg(ClO3)2过程中，常伴有NaCl析出，原因是：。除去产品中该杂质的方法是：。2原料：矿石（固体）预处理：酸溶解（表述：“浸出”）除杂：控制溶液酸碱性使金属离子形成沉淀核心化学反应是：控制条件，调节PH，使Mg2+全部沉淀1.解题思路明确整个流程及每一部分的目的→仔细分析每步发生的反应及得到的产物→结合基础理论与实际问题思考→注意答题的模式与要点在解这类题目时：首先，要粗读试题，尽量弄懂流程图，但不必将每一种物质都推出。其次，再精读试题，根据问题去精心研究某一步或某一种物质。第三，要看清所问题，不能答非所问，并注意语言表达的科学性在答题时应注意：前一问回答不了，并不一定会影响回答后面的问题。分析流程图需要掌握的技巧是：①浏览全题，确定该流程的目的——由何原料获得何产物（副产物）,对比原料和产物；②了解流程图以外的文字描述、表格信息、后续设问中的提示性信息，并在下一步分析和解题中随时进行联系和调用；③解析流程图并思考：从原料到产品依次进行了什么反应？利用了什么原理（氧化还原？溶解度？溶液中的平衡？）。每一步操作进行到什么程度最佳？每一步除目标物质外还产生了什么杂质或副产物？杂质或副产物是怎样除去的？无机化工题：要学会看生产流程图，对于比较陌生且复杂的流程图，宏观把握整个流程，不必要把每个环节的原理都搞清楚，针对问题分析细节。考察内容主要有：1）、原料预处理2）、反应条件的控制（温度、压强、催化剂、原料配比、PH调节、溶剂选择）3）、反应原理（离子反应、氧化还原反应、化学平衡、电离平衡、溶解平衡、水解原理、物质的分离与提纯）4）、绿色化学（物质的循环利用、废物处理、原子利用率、能量的充分利用）5）、化工安全（防爆、防污染、防中毒）等。2、规律主线主产品分支副产品回头为循环核心考点：物质的分离操作、除杂试剂的选择、生产条件的控制产品分离提纯3.工业生产流程主线与核心Ⅱ分离提纯Ⅰ预处理Ⅱ分离提纯Ⅲ还原34.熟练掌握中学化学中重要的化工生产原理(列举如下)业错误!错误!5.熟悉工业流程常见的操作与名词原料的预处理①溶解通常用酸溶。如用硫酸、盐酸、浓硫酸等②灼烧如从海带中提取碘③煅烧如煅烧高岭土改变结构，使一些物质能溶解。并使一些杂质高温下氧化、分解④研磨适用于有机物的提取如苹果中维生素C的测定等。控制反应条件的方法①控制溶液的酸碱性使其某些金属离子形成氢氧化物沉淀----pH值的控制。例如：已知下列物质开始沉淀和沉淀完全时的pH如下表所示物质开始沉淀沉淀完全Fe(OH)32.73.7Fe(OH)27.69.6Mn(OH)28.39.8问题：若要除去Mn2＋溶液中含有的Fe2＋，应该怎样做？调节pH所需的物质一般应满足两点：○i、能与H＋反应，使溶液pH值增大；○ii、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值②蒸发、反应时的气体氛围③加热的目的加快反应速率或促进平衡向某个方向移动④降温反应的目的防止某物质在高温时会溶解或为使化学平衡向着题目要求的方向移动⑤趁热过滤防止某物质降温时会析出⑥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物质的分离和提纯的方法①结晶——固体物质从溶液中析出的过程（蒸发溶剂、冷却热饱和溶液、浓缩蒸发）②过滤——固、液分离③蒸馏——液、液分离原料预处理除杂、净化产品分离提纯反应条件控制原料循环利用排放物的无害化处理4④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常见名词浸出：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水洗：通常为除去水溶性杂质水浸：与水接触反应或溶解☞原味还原高考[来源:学#科#网Z#X#X#K]【还原高考1】（2012·全国新课标卷）36.【选修2化学与技术】(15分)由黄铜矿(主要成分是CuFeS2)炼制精铜的工艺流程示意图如下：（1）在反射炉中，把铜精矿砂和石英砂混合加热到1000℃左右，黄铜矿与空气反应生成Cu和Fe的低价硫化物，且部分Fe的硫化物转变为低价氧化物。该过程中两个主要反应的化学方程式分别是、，反射炉内生成炉渣的主要成分是；（2）冰铜（Cu2S和FeS互相熔合而成）含Cu量为20%--50%。转炉中，将冰铜加熔剂（石英砂）在1200℃左右吹入空气进行吹炼。冰铜中的Cu2S被氧化为Cu2O，生成Cu2O与Cu2S反应，生成含Cu量约为98.5%的粗铜，该过程发生反应的化学方程式分别是、；（3）粗铜的电解精炼如右图所示。在粗铜的电解过程中，粗铜板应是图中电极__（填图中的字母）；在电极d上发生的电极反应式为；若粗铜中还含有Au、Ag、Fe，它们在电解槽中的存在形式和位置为。【还原高考2】（2011山东理综）实验室以含有Ca2＋、Mg2＋、Cl－、SO2－4、Br－等离子的卤水为主要原料制备无水CaCl2和Br2，流程如下：（1）操作Ⅰ使用的试剂是________，所用主要仪器的名称是________________。（2）加入溶液W的目的是________。用CaO调节溶液Y的pH，可以除去Mg2＋。由表中数据可知，理论上可选择的pH最大范围是______________。酸化溶液Z时，使用的试剂为__________。开始沉淀时的pH沉淀完全时的pH5Mg2＋9.611.0Ca2＋12.2c(OH－)＝1.8mol·L－1（3）实验室用贝壳与稀盐酸反应制备并收集CO2气体，下列装置中合理的是____________。（4）常温下，H2SO3的电离常数Ka1＝1.2×10－2，Ka2＝6.3×10－8；H2CO3的电离常数Ka1＝4.5×10－7，Ka2＝4.7×10－11。某同学设计实验验证H2SO3酸性强于H2CO3：将SO2和CO2气体分别通入水中至饱和，立即用酸度计测两溶液的pH，若前者的pH小于后者，则H2SO3酸性强于H2CO3。该实验设计不正确，错误在于______________。设计合理实验验证H2SO3酸性强于H2CO3(简要说明实验步骤、现象和结论)：__________________。仪器自选。供选择的试剂：CO2、SO2、Na2CO3、NaHCO3、Na2SO3、NaHSO3、蒸馏水、饱和石灰水、酸性KMnO4溶液、品红溶液、pH试纸。☞细品经典例题【经典例题1】（2013石景山期末）18．（12分）钛冶炼厂与氯碱厂、甲醇厂组成一个产业链（如图所示），将大大提高资源的利用率，减少环境污染。请回答下列问题：（1）Ti的原子序数为22，Ti位于元素周期表中第_______周期，第______族。（2）写出钛铁矿在高温下与焦炭经氯化得到四氯化钛的化学方程式。（3）制备TiO2的方法之一是利用TiCl4水解生成TiO2·xH2O，再经焙烧制得。水解时需加入大量的水并加热，请结合化学方程式和必要的文字说明原因：（4）由TiCl4→Ti需要在Ar气中进行的理由是_________________________________。反应后得到Mg、MgCl2、Ti的混合物，可采用真空蒸馏的方法分离得到Ti，依据下表信息，需加热的温度略高于℃即可。6TiCl4MgMgCl2Ti熔点/℃－25.0648.87141667沸点/℃136.4109014123287（5）用氧化还原滴定法测定TiO2的质量分数：一定条件下，将TiO2溶解并还原为Ti3+，再以KSCN溶液作指示剂，用NH4Fe(SO4)2标准溶液滴定Ti3+至全部生成Ti4+。滴定分析时，称取TiO2（摩尔质量为Mg/mol）试样wg，消耗cmol/LNH4Fe(SO4)2标准溶液VmL，则TiO2质量分数为___________________。（用代数式表示）（6）由CO和H2合成甲醇的方程式是：CO(g)＋2H2(g)CH3OH(g)。若不考虑生产过程中物质的任何损失，上述产业链中每合成6mol甲醇，至少需额外补充H2mol。【经典例题2】硫酸锌可作为食品锌强化剂的原料。工业上常用菱锌矿生产硫酸锌，菱锌矿的主要成分是ZnCO3，并含少量的Fe2O3、FeCO3、MgO、CaO等，生产工艺流程示意图如下：（1）将菱锌矿研磨成粉的目的是_______________________________________________________。（2）完成“氧化除铁”步骤中反应的离子方程式：Fe(OH)2＋__________＋__________===Fe(OH)3＋Cl－7（3）针铁矿(Coethite)是以德国诗人歌德(Coethe)名字命名的，组成元素是Fe、O和H，化学式量为89，化学式是__________。（4）根据下表数据，调节“滤液2”的pH时，理论上可选用的最大区间为________________。Mg(OH)2Zn(OH)2MgCO3CaCO3开始沉淀的pH10.46.4－－沉淀完全的pH12.48.0－－开始溶解的pH－10.5－－Ksp5.6×10－12－6.8×10－62.8×10－9（5）工业上从“滤液3”制取MgO过程中，合适的反应物是________(选填序号)。a．大理石粉b．石灰乳c．纯碱溶液d．烧碱溶液（6）“滤液4”之后的操作依次为__________、__________、过滤、洗涤、干燥。（7）分析图中数据，菱锌矿粉中ZnCO3的质量分数不低于____________________________。【经典例题3】（2013中山期末）17．（13分）将磷肥生产中形成的副产物石膏（CaSO4·2H2O）转化为硫酸钾肥料和氯化钙水合物储热材料，无论从经济效益、资源综合利用还是从环境保护角度看都具有重要意义。以下是石膏转化为硫酸钾和氯化钙的工艺流程示意图。[来源:学科网]（1）本工艺中所用的原料除CaSO4·2H2O、CaCO3、H2O外，还需要等原料。（2）写出石膏悬浊液中加入碳酸铵溶液后发生反应的离子方程式：（3）过滤Ⅰ操作所得滤液是(NH4)2SO4溶液。检验滤液中含有CO32－的操作方法是：_________________________________________________________________。（4）若过滤I的滤液中的Ca2+浓度低于1.0×10－5mol·L－1时可认为被沉淀完全。若要使Ca2+沉淀完全，则滤液中CO32－离子的物质的量浓度不得低于。8（已知：Ksp(CaCO3)=5.0×10－9）（5）