高考化学 元素及其化合物 专题09 化工流程选择题知识点讲解

高考化学 元素及其化合物 专题09 化工流程选择题知识点讲解

‎【2019最新】精选高考化学 元素及其化合物 专题09 化工流程选择题知识点讲解 ‎ 1．硫酸亚铁锂（LiFePO4）电池是新能源汽车的动力电池之一。采用湿法冶金工艺回收废旧硫酸亚铁锂电池正极片中的金属，其流程如下：‎ 下列叙述错误的是 A. 合理处理废旧电池有利于保护环境和资源再利用 B. 从“正极片”中可回收的金属元素有Al、Fe、Li C. “沉淀”反应的金属离子为Fe3+‎ D. 上述流程中可用硫酸钠代替碳酸钠 ‎【答案】D 知识点讲解 无机化工流程题的特点：‎ 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。‎ ‎1. 流程的呈现主要有以物质转化为主线，以操作过程为主线，甚至有时候会以设备为主线。‎ ‎2. 这类题常围绕以下几个知识点进行设问：‎ ‎⑴　反应速率与平衡理论的运用 ‎ 10 / 10‎ 反应物颗粒大小：反应速率、原料的利用率等 温度：反应速率、物质的稳定性、物质的结晶等 ‎⑵ 氧化还原反应的判断、化学方程式或离子方程式的书写；‎ ‎⑶ 利用控制pH分离除杂；‎ ‎⑷ 化学反应的能量变化；‎ ‎⑸ 实验基本操作：除杂、分离、检验、洗涤、干燥等；‎ ‎⑹ 流程中的物质转化和循环，资源的回收和利用；‎ ‎⑺ 环境保护与绿色化学评价。‎ 一、原料处理的方法和作用 对原料进行预处理的常用方法及其作用：‎ ‎1. 粉碎、研磨：减小固体的颗粒度，增大固体与液体或气体间的接触面积，加快反应速率。‎ ‎2. 水浸：与水接触反应或溶解。‎ ‎3. 酸浸：通常用酸溶，如用硫酸、盐酸、浓硫酸等，与酸接触反应或溶解，使可溶性金属离子进入溶液，不溶物通过过滤除去。近年来，在高考题出现了“浸出”操作。在化工生产题中，矿物原料“浸出”的任务是选择适当的溶剂，使矿物原料中的有用组分或有害杂质选择性地溶解，使其转入溶液中，达到有用组分与有害杂质或与脉石组分相分离的目的。‎ ‎4. 浸出率：固体溶解后，离子在溶液中含量的多少(更多转化)。‎ ‎5. 灼烧：除去可燃性杂质或使原料初步转化，如从海带中提取碘时的灼烧就是为了除去可燃性杂质，将有机碘转化为碘盐。‎ ‎6. 灼烧、焙烧、煅烧：改变结构和组成，使一些物质能溶解；并使一些杂质在高温下氧化、分解，如煅烧高岭土和石灰石。‎ 二、掌握核心化学反应 ‎1.‎ 10 / 10‎ ‎ 元素及其化合物知识：化工生产将原料转变成产品的过程，也是物质经历相互转化的过程。理解物质之间的转化关系，就要用到元素及其化合物的相关知识。一般围绕铁、铜、铝、镁、氯、硫、磷、硅等元素的单质或化合物的工业制备来进行命题，需要掌握这些元素及其化合物的知识 ‎2. 还要掌握有关化工生产的知识，熟悉的有纯碱工业、氨工业、硅单质的制备、氯碱工业、海水中提取镁、海水中提取溴等；‎ ‎3. 化学反应原理：化工生产中把原料转变成产品的过程就是化学反应的过程，从化学反应原理的角度选择原料、控制条件和选择设备等，是化工生产的基本思路。化学反应原理的相关知识包括质量守恒定律、化学反应速率、化学平衡、电化学、化学热力学等，做到能综合运用这些知识分析化工生产中化学反应的情况。‎ ‎① 调节溶液的pH值：使某些离子转变为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。‎ 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)3‎ ‎2.7‎ ‎3.7‎ Fe(OH)2‎ ‎7.6‎ ‎9.6‎ Mn(OH)2‎ ‎8.3‎ ‎9.8‎ 若要除去Mn2＋溶液中含有的Fe2＋，应该怎样做？‎ 提示：先用氧化剂把Fe2＋氧化为Fe3＋，再调溶液的pH到3.7。‎ 调节pH所需的物质一般应满足两点：‎ 能与H＋反应，使溶液pH值增大；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值。‎ ‎ 调节溶液的pH：“酸作用还可以除去氧化物（膜）；“碱作用”还可以除去油污、除去铝片氧化物、溶解铝、二氧化硅。‎ ‎② 控制体系的温度 10 / 10‎ a．控制低温：防止物质的分解，如NaHCO3、NH4HCO3、H2O2、HNO3(浓)等；防止物质的挥发，如盐酸、醋酸等；抑制物质的水解，如冰水洗涤，以防止洗涤过程中的溶解损耗；增大气体反应物的溶解度，使其被充分吸收；‎ b．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；使平衡向需要的方向移动；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；‎ c．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。‎ 三、 明确反应原理 注意每一步在什么条件下，发生了什么反应，生成了什么物质，这些物质分别到哪里去了。如转化成了沉淀还是气体或生成了其他物质。‎ 四、 物质分离或提纯的方法 ‎ 化工生产过程中分离提纯、除杂等环节，与高中化学基本实验的原理紧密联系，包括蒸发浓缩、冷却结晶、过滤、洗涤、烘干，或蒸馏、萃取、分液等基本实验操作及原理，并要熟悉所用到的相关仪器。‎ ‎1. 蒸发、反应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 气流中加热，以防其水解。‎ ‎⑴　蒸发浓缩、冷却结晶：如除去KNO3中的少量NaCl。‎ ‎⑵　蒸发结晶、趁热过滤：如除去NaCl中的少量KNO3。‎ ‎2. 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。‎ ‎3. 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，且在后续步骤中容易除去)；b. 调节溶液的酸碱性。‎ ‎4. 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。‎ 10 / 10‎ 五、可循环物质的判断和流程评价 ‎（一） 可循环物质的判断 ‎1. 流程图中回头箭头的物质。‎ ‎2. 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。‎ ‎（二）对整个工艺流程从下列几个方面进行评价 ‎1.体现绿色化学思想（使用无毒无害原料，采用原子利用率高的制备路线，原料的循环利用，副产物综合利用，节能，等）。‎ ‎2. 高效节能方面（原料廉价，工艺简单，产品的纯度高，能耗低等）。‎ ‎3. 生成物或副产物的污染。‎ ‎【规范答题】‎ 实验操作类规范语言表述 ‎1. 测定溶液 pH的操作 将一小块pH试纸放在表面皿上，用玻璃棒蘸取少量待测液，点在pH试纸上，待试纸变色后，再与标准比色卡对照。‎ 模板　答题关键词：pH试纸、表面皿、玻璃棒、蘸待测液、比色卡、对照。‎ 四步：①取放试纸→②蘸待测液→③点滴试纸→④与比色卡对照。‎ 概括为“取、蘸、点、比”。‎ 抓住关键词和四步操作环节，此类问题一定不失分。‎ ‎2.沉淀洗涤 ‎(1)沉淀洗涤的目的：除去沉淀表面附着或沉淀中包夹的可溶性离子。‎ ‎(2)洗涤方法：向漏斗内加蒸馏水至浸没沉淀，待水自然流出后，重复操作2～3次。‎ 10 / 10‎ ‎(3)误差分析：若沉淀不洗涤或洗涤不干净，则使沉淀的质量偏高。若沉淀洗涤次数过多，则会使部分沉淀溶解而使其质量偏低。‎ ‎(4)沉淀剂是否过量的判断方法 模板　‎ 加沉淀剂：静置，向上层清液中继续滴加少量沉淀剂，若无沉淀产生，则证明沉淀剂已过量。‎ 加入与沉淀剂反应的试剂：静置，取适量上层清液于另一洁净试管中，向其中加入少量与沉淀剂作用产生沉淀的试剂，若产生沉淀，证明沉淀剂已过量。‎ 注意：若需称量沉淀的质量而进行有关定量计算时则只能选用方法(1)。‎ ‎（5）判断沉淀是否洗净的操作 答题 取最后一次洗涤液，滴加……（试剂），若没有……现象，证明沉淀已洗净 ‎3.容量瓶捡漏操作 模板　‎ 加入一定量的水，塞好瓶塞。用食指摁住瓶塞，倒立观察。然后再将容量瓶正立，并将瓶塞旋转180°后塞紧，再倒立。若均无水渗出，则容量瓶不漏水。‎ ‎4.滴定管检查是否漏水的操作 模板　‎ 酸式滴定管：关闭活塞，向其中加入一定量的水，用滴定管夹将其固定铁架台上，观察是否漏水。若2分钟内不漏水，将活塞塞旋转180°后，重复上述操作。‎ 碱式滴定管：向其中加入一定量的水，用滴定管夹将其固定铁架台上，观察是否漏水。若2分钟内不漏水，轻轻挤压玻璃球，放出少量液体，再次观察滴定管是否漏水。‎ 10 / 10‎ ‎5.滴定管赶气泡的操作 模板　‎ 酸式滴定管：右手将滴定管倾斜30°左右，左手迅速打开活塞使溶液冲出，从而使溶液充满尖嘴。‎ 碱式滴定管：将胶管弯曲使玻璃尖嘴向上倾斜，用两指捏住胶管，轻轻挤压玻璃球，是溶液从尖嘴流出，即可赶出气泡。‎ ‎6.装置的气密性检查 模板　‎ 形成封闭体系——操作(微热、手捂、热毛巾捂、加水等)―→描述现象―→得出结论。‎ 微热法——关键词是：封闭（将导管一端放入水中）、微热、气泡、水柱；‎ 液差(封)法——关键词是：封闭（用止水夹关闭右侧导气管，向××漏斗中加水）、液差（××漏斗中形成一段水柱，停止注水后，水柱不变化）。‎ 整套装置气密性检查：为使其产生明显的现象，用酒精灯对装置中某个可加热容器微热，观察插入水中导管口是否有气泡冒出，也可对整套装置适当分割，分段检查气密性。‎ ‎7.萃取分液操作 关闭分液漏斗活塞，将混合液倒入分液漏斗中，充分振荡、静置、分层，在漏斗下面放一个小烧杯，打开分液漏斗活塞，使下层液体从下口沿烧杯壁流下；上层液体从上口倒出。‎ ‎8. 焰色反应的操作 10 / 10‎ 先将铂丝沾盐酸溶液在酒精灯火焰上灼烧，反复几次，直到与酒精灯火焰颜色接近为止。然后用铂丝沾取少量待测液，到酒精灯火焰上灼烧，观察火焰颜色，如为黄色，则说明溶液中含Na＋；若透过蓝色钴玻璃呈紫色，则说明溶液中含K＋。‎ ‎9.氢氧化铁胶体的制备 往煮沸的蒸馏水中逐滴滴加饱和的FeCl3溶液，当溶液变红褐色时，立即停止加热。‎ ‎10.从溶液中结晶实验操作 模板　‎ 溶解度受温度影响小的：蒸发→结晶→过滤 溶解度受温度影响较大或带结晶水的：加热浓缩→冷却结晶→过滤 典例1利用海水提取溴和镁的一般过程如下，下列说法正确的是（ ）‎ A. 工业溴中含少量Cl2，可用NaOH溶液除去 B. 工业上常利用电解MgCl2溶液冶炼金属镁 C. 富集溴元素过程中，空气吹出法利用了溴易挥发的性质 D. 若提取1molBr2，至少需要44.8L的Cl2‎ ‎【答案】C 10 / 10‎ 典例2碱式碳酸铝镁[MgaAlb(OH)c(CO3)d]在一定条件下的转化如下图所示，下列说法正确的是 A. Q可能为NH3‎ B. X可能为NaOH C. a、b、c、d符合关系式:2a+3b=c+2d D. 工业上用CO还原Al2O3的方法制取金属Al ‎【答案】BC 典例3根据如图海水综合利用的工业流程图，判断下列说法正确的是 A. 除去粗盐中杂质Mg2+、SO42-、Ca2+，加入的药品顺序为：NaOH溶液→Na2CO3溶液→BaCl2溶液→过滤后加盐酸 B. 从能量转换角度看，氯碱工业中的电解饱和食盐水是一个将化学能转化为电能的过程 C. 从第③步到第⑤步的目的是为了浓缩 D. 在过程④中SO2被氧化 ‎【答案】CD ‎ 10 / 10‎ ‎【解析】A．Ca2＋用碳酸钠除去，Mg2＋用氢氧化钠除去，SO42－用氯化钡除去，过滤后加入盐酸酸化。但由于过量的氯化钡要用碳酸钠来除，所以碳酸钠必需放在氯化钡的后面，而氢氧化钠可以随意调整，如果在过滤沉淀前加入过量BaCl2溶液，稀盐酸不能除去氯化钡溶液，所以会产生新杂质，A错误；B．根据电解原理分析，电解饱和食盐水是电能转化为化学能，B错误；C．溴离子被氧化为溴单质后，被二氧化硫吸收生成溴离子，加入氧化剂氧化溴离子为溴单质，富集溴元素，从第③步到第⑤步的目的是为了浓缩，C正确；‎ 10 / 10‎