高考复习——无机工业流程题专题

高考复习——无机工业流程题专题

‎2017年高考复习——无机工艺流程专题 ‎　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 ‎ ‎2、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）；‎ ‎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 ‎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，大多数同学通过一轮的复习已经明白纯物质溶液要得到晶体的方法，难点在于混合溶液得到晶体的操作。‎ 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）：‎ 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、循环利用的物质 目的：节能减排，“绿色化学”，降低成本等 可以用于循环的物质：辅助试剂、母液；一定不会用于循环的物质：目标产物，杂质 ‎5、高频问题及答题技巧（注重文字叙述的规范性）‎ ‎1、“浸出”步骤中，为提高××的浸出率，可采取的措施有：适当提高反应温度；增加浸出时间；加入过量硫酸；边加硫酸边搅拌。‎ ‎2、从溶液中得到晶体：蒸发浓缩→冷却结晶→过滤→洗涤→干燥 ‎3、沉淀洗涤操作：往漏斗（或过滤器）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 ‎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、如何从MgCl2·6H2O中得到无水MgCl2：在干燥的HCl气流中加热，抑制了MgCl2的水解，且带走MgCl2·6H2O受热产生的水汽。‎ ‎6、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，生成Fe(OH)3沉淀析出 ‎7、调pH值使得Cu2+（4.7-6.2）中的Fe3+（2.1~3.2）沉淀，pH值范围是：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。‎ ‎8、产品进一步提纯的操作： 重结晶。‎ ‎9、趁热过滤的原因即操作：防止××杂质析出或防止降温过程中××析出而损耗； ‎ ‎10、水浴加热的好处：受热均匀，温度可控，且温度不超过100℃‎ ‎11、减压蒸发（小心烘干）：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。‎ ‎12、Mg(OH)2沉淀中混有Ca(OH)2应怎样除去：加入MgCl2溶液，充分搅拌，过滤，沉淀用蒸馏水水洗涤 ‎13、蒸发浓缩用到的主要仪器有 、 、烧杯、酒精灯等。‎ 答：蒸发皿、玻璃棒。还有取蒸发皿用坩埚钳 ‎14、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 ‎15、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。（注意方法与操作的差别）‎ ‎16、“趁热过滤”后，有时先往滤液中加入少量水，加热至沸，然后再“冷却结晶”：‎ 答：稀释溶液，防止降温过程中××析出，提高产品的纯度 ‎17、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。‎ ‎18、检验滤液中是否含有Fe3+的操作是：‎ 答：滴入少量KSCN溶液，若出现血红色，则证明有Fe3+）（或加NaOH，根据情况而定）‎ 化学工艺流程题专练 ‎1．【2016年高考新课标Ⅲ卷·28】（14分）‎ 以硅藻土为载体的五氧化二钒（V2O5）是接触法生成硫酸的催化剂。从废钒催化剂中回收V2O5既避免污染环境又有利于资源综合利用。废钒催化剂的主要成分为：‎ 物质 V2O5‎ V2O4‎ K2SO4‎ SiO2‎ Fe2O3‎ Al2O3‎ 质量分数/%‎ ‎2.2~2.9‎ ‎2.8~3.1‎ ‎22~28‎ ‎60~65‎ ‎1~2‎ ‎<1‎ 以下是一种废钒催化剂回收工艺路线：‎ 回答下列问题：‎ ‎（1）“酸浸”时V2O5转化为VO2+，反应的离子方程式为___________，同时V2O4转成VO2+。“废渣1”的主要成分是__________________。‎ ‎（2）“氧化”中欲使3 mol的VO2+变为VO2+，则需要氧化剂KClO3至少为______mol。‎ ‎（3）“中和”作用之一是使钒以V4O124−形式存在于溶液中。“废渣2”中含有_______。‎ ‎（4）“离子交换”和“洗脱”可简单表示为：4ROH+ V4O124− R4V4O12+4OH−（以ROH为强碱性阴离子交换树脂）。为了提高洗脱效率，淋洗液应该呈_____性（填“酸”“碱”“中”）。‎ ‎（5）“流出液”中阳离子最多的是________。‎ ‎（6）“沉钒”得到偏钒酸铵（NH4VO3）沉淀，写出“煅烧”中发生反应的化学方程式____________。‎ ‎2、【2016年高考新课标I卷·28】（14分）‎ 是一种重要的杀菌消毒剂，也常用来漂白织物等，其一种生产工艺如下：‎ 回答下列问题：‎ ‎（1）中的化合价为__________。‎ ‎（2）写出“反应”步骤中生成的化学方程式 。‎ ‎（3）“电解”所用食盐水由粗盐水精制而成，精制时，为除去和，要加入的试剂分别为__________、__________。“电解”中阴极反应的主要产物是 。‎ ‎（4）“尾气吸收”是吸收“电解”过程排出的少量，此吸收反应中，氧化剂与还原剂的物质的量之比为__________，该反应中氧化产物是 。‎ ‎（5）“有效氯含量”可用来衡量含氯消毒剂的消毒能力，其定义是：每克含氯消毒剂的氧化能力相当于多少克的氧化能力。的有效氯含量为 。（计算结果保留两位小数）。‎ ‎3、【2015年高考新课标II卷·28】（15分）‎ ‎ 二氧化氯（ClO2，黄绿色易溶于水的气体）是高效、低毒的消毒剂，回答下列问題：‎ ‎（1）工业上可用KC1O3与Na2SO3在H2SO4存在下制得ClO2，该反应氧化剂与还原剂物质的量之比为 。‎ NH4Cl溶液 电解 NCl3溶液 ClO2‎ NH3‎ 溶液X H2‎ 盐酸 NaClO2溶液 ‎（2）实验室用NH4Cl、盐酸、NaClO2(亚氯酸钠）为原料，通过以下过程制备ClO2：‎ ‎①电解时发生反应的化学方程式为 。‎ ‎②溶液X中大量存在的阴离子有__________。‎ ‎③除去ClO2中的NH3可选用的试剂是 (填标号)。‎ a．水 b．碱石灰 c．浓硫酸 d．饱和食盐水 ‎（3）用右图装置可以测定混合气中ClO2的含量：‎ Ⅰ．在锥形瓶中加入足量的碘化钾，用50 mL水溶解后，再加入 3 mL 稀硫酸：‎ Ⅱ．在玻璃液封装置中加入水，使液面没过玻璃液封管的管口；‎ Ⅲ．将一定量的混合气体通入锥形瓶中吸收；‎ Ⅳ．将玻璃液封装置中的水倒入锥形瓶中：‎ Ⅴ．用0.1000 mol·L-1硫代硫酸钠标准溶液滴定锥形瓶中的溶液（I2+2S2O32-＝2I－+S4O62-)，指示剂显示终点时共用去20.00 mL硫代硫酸钠溶液。在此过程中：‎ ‎①锥形瓶内ClO2与碘化钾反应的离子方程式为 。‎ ‎②玻璃液封装置的作用是 。‎ ‎③V中加入的指示剂通常为 ，滴定至终点的现象是 。‎ ‎④测得混合气中ClO2的质量为 g。‎ ‎（4）用ClO2处理过的饮用水会含有一定最的亚氯酸盐。若要除去超标的亚氯酸盐，下列物质最适宜的是_______（填标号)。‎ a．明矾 b．碘化钾 c．盐酸 d．硫酸亚铁 ‎4、【2015年高考新课标I卷·28】（15分）‎ ‎ 硼及其化合物在工业上有许多用途。以铁硼矿（主要成分为Mg2B2O5·H2O和Fe3O4，还有少量Fe2O3、FeO、CaO、Al2O3和SiO2等)为原料制备硼酸(H3BO3)的工艺流程如图所示：‎ 回答下列问题：‎ ‎（1）写出Mg2B2O5·H2O与硫酸反应的化学方程式_____________。为提高浸出速率，除适当增加硫酸浓度外，还可采取的措施有_________（写出两条）。‎ ‎（2）利用_______的磁性，可将其从“浸渣”中分离。“浸渣”中还剩余的物质是______（写化学式）。‎ ‎（3）“净化除杂”需先加H2O2溶液，作用是_______。然后再调节溶液的pH约为5，目的是_________。‎ ‎（4）“粗硼酸”中的主要杂质是________（填名称）。‎ ‎（5）以硼酸为原料可制得硼氢化钠（NaBH4），它是有机合成中的重要还原剂，其电子式为_______。‎ ‎（6）单质硼可用于生产具有优良抗冲击性能硼钢。以硼酸和金属镁为原料可制备单质硼，用化学方程式表示制备过程___________。‎ ‎5、(2013新课标Ⅱ卷·27)）‎ ‎ 氧化锌为白色粉末，可用于湿疹、癣等皮肤病的治疗。纯化工业级氧化锌(含有Fe(Ⅱ)， Mn(Ⅱ)， Ni(Ⅱ)等杂质)的流程如下：‎ 提示：在本实验条件下，Ni(Ⅱ)不能被氧化；高锰酸钾的还原产物是MnO2。‎ 回答下列问题：‎ ‎ (1)反应②中除掉的杂质离子是 ，发生反应的离子方程式为 ；‎ 在加高锰酸钾溶液前，若pH较低，对除杂的影响是 。‎ ‎ (2)反应③的反应类型为 。过滤得到的滤渣中，除了过量的锌外还有 。‎ ‎(3)反应④形成的沉淀要用水洗，检验沉淀是否洗涤干净的方法是 。‎ ‎ (4)反应④中产物的成分可能是ZnCO3·xZn(OH)2 。取干操后的滤饼11.2g，煅烧后可得到产品8.1 g，则x等于 。‎ ‎6、从某废液（含有Fe3＋、Fe2＋、Cu2＋、Cl-）中回收铜并制得纯净的FeCl3溶液。现以制得纯净的FeCl3溶液为原料制取优良的水处理剂高铁酸钾(K2FeO4)，其流程图如下：‎ 已知：高铁酸钾(K2FeO4)为暗紫色固体，可溶于水。在中性或酸性溶液中逐渐分解，在碱性溶液中稳定。高铁酸钾具有强氧化性。高铁酸钾(K2FeO4)与水作用产生Fe(OH)3‎ ‎（1）检验废液中含有Fe2＋选用的试剂是_______（填化学式）；从废液中制得纯净的FeCl3溶液加入的试剂除铁粉外，还需要的一种试剂是_______（填化学式），加入时发生反应的离子方程式为　　　　　　。‎ ‎(2)高铁酸钾(K2FeO4)在处理水过程中的作用是　　　　和　　　　　　。‎ ‎(3)“氧化”过程反应的离子方程式为　　　　　　。‎ ‎(4)过滤时需用的玻璃仪器有玻璃棒、烧杯和　　　　。上述工艺得到的高铁酸钾常含有杂质，可用重结晶法提纯，操作是：将粗产品用___________溶解，然后 。‎ ‎(5)用回收的铜为原料可制得粗制CuSO4·5H2O晶体（含有少量的FeSO4·7H2O）。除去CuSO4·5H2O晶体中杂质的方法是：将该晶体溶于水，向溶液中加入H2O2，再调节溶液pH.过滤即可制得纯净的CuSO4溶液，进而可制得纯净的CuSO4·5H2O晶体。‎ 已知：室温时一些物质的Ksp如下表：‎ 化学式 Fe(OH)2‎ Fe(OH)3‎ Cu(OH)2‎ Ksp ‎8.0×10-16‎ ‎8.0×10-38‎ ‎3×10-20‎ 已知溶液中的离子浓度小于1×10-5 mol·L-1时就认为沉淀完全。‎ 加双氧水的目的是________________________；若溶液中CuSO4的浓度为3.0 mol·L-1，通过计算说明此方法可除去粗制CuSO4·5H2O晶体中FeSO4·7H2O的理由_______________。‎