27化学工艺流程专题复习

一、考情分析对近年的高考试题进行分析，不难发现，无机化合物的制备试题很多都是将化学工艺或化学工业生产及最新科技成果融入其中，来考查考生的综合能力。这类试题已成为高考中一个重要的热点题型。专题工艺流程题的分析与解答工艺流程题的特点一是试题源于生产实际，以解决化学实际问题为线索进行设问，使问题情境真实。二是试题内容丰富，涉及化学基础知识的方方面面，能考查考生对化学知识的掌握和应用情况，同时考查考生解决化工生产中的相关问题的迁移推理能力。三是试题新颖，阅读量、思维含量较大，考查考生的资料收集、处理能力。该类试题常涉及的知识点有：(1)氧化还原反应的判断。(2)化学方程式或离子方程式的书写。(3)化学反应速率和化学平衡理论的应用。(4)化学反应中的能量变化。(5)与化学实验相结合的实验操作，如除杂、分离、提纯、检验等。(6)环境保护与绿色化学。二、化工流程题型的结构及解题顺序1．化工流程线路示意图箭头：箭头进入的是投料(即反应物)、出去的是生成物(包括主产物和副产物)。2．涉及问题①原料的预处理。（酸溶解表述为“浸出”）。②反应条件的控制(温度、压强、催化剂、原料配比、pH、溶剂等)③反应原理(化学平衡、水解平衡、化学反应速率、反应热、电化学等)。④绿色化学问题(物质循环利用、废物的处理、原子利用率、能量充分利用)⑤化工安全(防爆、防污染、防中毒等)。熟悉工艺流程常见的操作与名词(1)原料处理阶段的常见考点与常见名词：①研磨：增大反应时的接触面积，加快反应速率。②溶解：通常用酸溶，如用硫酸、盐酸、浓硫酸等。酸浸：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。水浸：与水接触反应或溶解。浸出：固体加水(酸)溶解得到离子。③灼烧、焙烧、煅烧：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。(2)分离提纯阶段的常见考点：①调pH除杂：a．控制溶液的酸碱性使其中某些金属离子形成氢氧化物沉淀。b．调节pH所需的物质一般应满足两点：能与H＋反应，使溶液pH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。②加试剂除杂。③加热：加快反应速率或促进平衡向某个方向移动。如果在制备过程中出现一些受热易分解的物质或产物，则要注意对温度的控制。如NaHCO3、H2O2、Ca(HCO3)2、KMnO4、AgNO3、HNO3(浓)等物质受热易分解。④降温：防止某物质在高温时会溶解(或分解)、使化学平衡向着题目要求的方向移动。⑤萃取。(3)获得产品阶段的常见考点：①洗涤(冰水、热水)：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。②蒸发加热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的气氛中加热，以防其水解。③蒸发浓缩、冷却结晶：如除去KNO3中的少量NaCl。3．解题顺序(2011·江苏高考)以硫铁矿(主要成分为FeS2)为原料制备氯化铁晶体(FeCl3·6H2O)的工艺流程如下：回答下列问题：(1)在一定条件下，SO2转化为SO3的反应为2SO2(g)＋O2(g)2SO3(g)，该反应的平衡常数表达式为K＝______________；过量的SO2与NaOH溶液反应的化学方程式为______________________________。牛刀小试(2)酸溶及后续过程中均需保持盐酸过量，其目的是__________________、______________________。(3)通氯气氧化时，发生的主要反应的离子方程式为______________________________________________________________________________________________________；该过程产生的尾气可用碱溶液吸收，尾气中污染空气的气体为________(写化学式)。答案：(1)c2SO3cO2·c2SO2SO2＋NaOH===NaHSO3(2)提高铁元素的浸出率抑制Fe3＋水解(3)Cl2＋2Fe2＋===2Cl－＋2Fe3＋Cl2、HCl例：工业上由黄铜矿（主要成分CuFeS2）冶炼铜的主要流程如下：悟一题(1)气体A中的大气污染物可选用下列试剂中的________吸收。a．浓H2SO4b．稀HNO3c．NaOH溶液d．氨水(2)用稀H2SO4浸泡熔渣B，取少量所得溶液，滴加KSCN溶液后呈红色，说明溶液中存在________(填离子符号)，检验溶液中还存在Fe2＋的方法是_____________________(注明试剂、现象)。(3)由泡铜冶炼粗铜的化学反应方程式为_____。(4)以CuSO4溶液为电解质溶液进行粗铜(含Al、Zn、Ag、Pt、Au等杂质)的电解精炼，下列说法正确的是________。a．电能全部转化为化学能b．粗铜接电源正极，发生氧化反应c．溶液中Cu2＋向阳极移动d．利用阳极泥可回收Ag、Pt、Au等金属(5)利用反应2Cu＋O2＋2H2SO4===2CuSO4＋2H2O可制备CuSO4，若将该反应设计为原电池，其正极电极反应为______。【答案】(1)cd(2)Fe3＋取少量溶液，滴加KMnO4溶液，KMnO4褪色(3)3Cu2O＋2Al=====高温Al2O3＋6Cu(4)bd(5)4H＋＋O2＋4e－===2H2O小结：解题思路在解这类题目时：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。总之，要学会看生产流程图，对于比较陌生且复杂的流程图，宏观上把握整个流程，不必要把每个环节的原理都搞清楚，针对问题分析细节。【即时巩固】1．(2012·福建高考节选)酸浸法制取硫酸铜的流程示意图如下：①步骤(ⅰ)中Cu2(OH)2CO3发生反应的化学方程式为________。②步骤(ⅱ)所加试剂起调节pH作用的离子是_____(填离子符号)。③在步骤(ⅲ)发生的反应中，1molMnO2转移2mol电子，该反应的离子方程式为________。通一类④步骤(ⅳ)除去杂质的化学方程式可表示为3Fe3＋＋NH4+＋2SO42-＋6H2O===NH4Fe3(SO4)2(OH)6↓＋6H＋过滤后母液的pH＝2.0，c(Fe3＋)＝amol·L－1，c(NH4+）＝bmol·L－1，c(SO42-)＝dmol·L－1，该反应的平衡常数K＝________(用含a、b、d的代数式表示)。【答案】①Cu2(OH)2CO3＋2H2SO4===2CuSO4＋CO2↑＋3H2O②HCO－3③MnO2＋2Fe2＋＋4H＋===Mn2＋＋2Fe3＋＋2H2O④10－12a3bd2练习2(2012·山东省莱芜市高三上学期期末检测)榴石矿石可以看作CaO、Fe2O3、Al2O3、SiO2组成，由榴石矿石制取氯化钙和氧化铝的实验步骤如下：(1)榴石矿加盐酸溶解后，溶液里除了Ca2＋外，还含有的金属离子是________。(2)对溶液Ⅰ进行操作时，控制溶液pH＝9～10(有关氢氧化物沉淀的pH见下表)NaOH不能过量，若NaOH过量可能会导致________溶解，产生________沉淀。(3)写出向沉淀物A中加入过量氢氧化钠溶液的离子方程式__________。(4)①某同学在实验室中用下图装置制取CO2气体并通入溶液Ⅱ中，结果没有沉淀产生，可能的原因是__________；为了能产生沉淀该同学对图装置进行了改进，改进的方法为__________。②若将二氧化碳气体通入澄清石灰水中，石灰水变浑浊，混合体系中除存在电离平衡、水解平衡外，还存在溶解平衡，用方程式表示该溶解平衡关系________________。【答案】(1)Fe3＋Al3＋(2)Al(OH)3Ca(OH)2(3)Al(OH)3＋OH－===[Al(OH)4]－(4)①盐酸挥发，制取的二氧化碳中含有HCl在甲与乙之间加一盛有饱和碳酸氢钠溶液的洗气瓶②CaCO3(s)Ca2＋(aq)＋CO2－3(aq)【即时巩固】3．(2012·广东省佛山市普通高中高三教学质量检测)硫铁矿烧渣是一种重要的化学化工产业中间产物，主要成分是Fe3O4、Fe2O3、FeO和二氧化硅等。下面是以硫铁矿烧渣制备高效净水剂聚合硫酸铁[Fe2(OH)n(SO4)3－n/2]m的流程图：(1)实验室实现“操作Ⅰ”所用的玻璃仪器有________、玻璃棒和烧杯等。“操作Ⅲ”系列操作名称依次为________、____、过滤和洗涤。(2)“酸溶”过程中Fe3O4溶解的化学反应方程式为_________。(3)硫铁矿烧渣在“酸溶”前要粉碎的主要目的是_______。(4)实验室检验“反应Ⅰ”已经完全的试剂是____，现象是_____。(5)加入适量H2O2的目的是氧化Fe2＋，写出H2O2氧化Fe2＋为Fe3＋的离子方程式_______________。【答案】(1)漏斗蒸发浓缩冷却结晶(2)Fe3O4＋4H2SO4===FeSO4＋Fe2(SO4)3＋4H2O(3)增大烧渣与硫酸的接触面积，加快烧渣的溶解速率(4)KSCN溶液溶液不呈血红色(5)2Fe2＋＋H2O2＋2H＋===2Fe3＋＋2H2O小结：解答此类题目的基本步骤(1)从题干中获取有用信息，了解生产的产品．(2)分析流程中的每一步骤，从以下几个方面了解流程：①反应物是什么②发生了什么反应③该反应造成了什么后果，对制造产品有什么作用抓住一个关键点：一切反应或操作都是为获得产品而服务．(3)从问题中获取信息，帮助解题．