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压轴题四化学工艺流程题题型示例题型一化学工艺流程与物质的制备【考点精讲】1.明确题目目的是制取什么物质，从题干或问题中获取有用信息，了解产品的性质。善于从基本概念和反应原理的角度分析流程图试题中的元素及化合物知识，善于从质量守恒原理的角度分析未知物质，寻找解题的突破口。箭头进入的是投料(反应物)，箭尾是生成物。2．注意制备过程中所需的原料和条件的控制以及物质分离方法的选择。读懂流程图，写出主要的化学反应方程式或制备原理。3．要解决一个物质的制备、合成等实际的化学问题往往从成本角度、环保角度、现实角度等多角度考虑。【例1】(循环型工艺流程)利用天然气合成氨的工艺流程示意图如下：依据上述流程，完成下列填空：(1)图中CH4的第一次转化过程中的化学方程式是_________。(2)脱硫过程中，若有nmolFe2O3·H2O转化，则生成S的物质的量为________mol(用含n的代数式表示)。(3)整个流程有三个循环：一是K2CO3(aq)循环，二是N2和H2循环，第三个循环中被循环物质是__________________。(4)改用过量NaOH溶液吸收天然气中的硫化氢，以石墨作电极电解吸收后所得溶液可回收硫，其电解总反应方程式(忽略氧气的氧化还原)为____________________，该方法的优点是_________________________________________________。解析该生产工艺属于多处循环生产工艺，因此分析工艺流程示意图时，分析的主线是弄清基本原材料CH4合成氨的基本原料N2和H2的工艺生产原理。但还要回头分析循环生产的理由和循环生产的工艺生产段。通过这样既考虑产品的合成，又考虑原料的充分利用，则该题所涉及的问题也就可以解答了。答案(1)CH4＋H2＋3H2(2)n(3)Fe2O3·H2O(4)Na2S＋2H2O2NaOH＋S＋H2↑NaOH可以循环利用，同时获得副产品氢气(优点答到“NaOH可以循环利用”即可)【例2】(分离提纯工艺流程)“卤块”的主要成分为MgCl2(含Fe2＋、Fe3＋、Mn2＋等杂质离子)，若以它为原料，按如下工艺流程图，即可制得“轻质氧化镁”。如果要求产品尽量不含杂质离子，而且成本较低，流程中所用试剂或pH值控制可参考下列附表确定。注Fe2＋的氢氧化物呈絮状，不易从溶液中除去，所以常常将它氧化为Fe3＋，生成Fe(OH)3沉淀而去除。表1生成氢氧化物沉淀的pH值表2化学试剂价值表请填写以下空白：(1)在步骤②加入的试剂X，最佳选择应是________，其作用是____________________________________________。(2)步骤③加入的试剂Y应是__________；之所以要控制pH＝9.8，其目的是__________________。(3)在步骤⑤时发生的化学反应方程式是________________。解析本题结合工业生产实际考查无机化合物(轻质氧化镁)的生成、分离、提纯问题。涉及金属元素(Mg、Fe、Mn)及其化合物相互转化的知识和信息加工、迁移能力，逻辑推理和逆向思维能力。在题目第一段阅读中要明确试题要求：(1)由卤块(含杂质的MgCl2)制得不含杂质Fe2＋、Fe3＋、Mn2＋的“轻质氧化镁”。(2)成本较低，在阅读观察工艺流程图时要明确。(3)杂质离子在步骤③加入Y(NaOH)强调pH＝9.8后除去[成为Fe(OH)3、Mn(OH)2沉淀]。(4)步骤④⑤⑥是由MgCl2(含Na＋)到轻质氧化镁的转化、制备过程。通过逆向思维：MgOMg(OH)2MgCO3。因此步骤③所得滤液中加的Z是Na2CO3(步骤④)，所得沉淀物为MgCO3，经过步骤⑤在水中煮沸，MgCO3水解生成Mg(OH)2，并放出CO2气体。(5)在阅读附表1时需结合试题分析，在步骤②需加氧化剂使Fe2＋转化为Fe3＋以便沉淀完全容易除去。(6)步骤③控制pH＝9.8是为了使Mn(OH)2沉淀完全，虽然Mg(OH)2已开始沉淀会影响产率，但保证了产品纯度，且原料卤块价格比较低廉。(7)在阅读附表2时可以从成本较低的角度考虑步骤②。答案(1)漂液使Fe2＋转化为Fe3＋，既不带进杂质同时又相对经济(2)NaOH使杂质离子(Fe3＋、Mn2＋)沉淀完全，又尽量减少Mg2＋的损失(3)MgCO3＋H2OMg(OH)2↓＋CO2↑规范答题指导在对工艺流程的目的及过程清晰之后，并不表示你就可以轻松的得分了，规范答题也是非常关键的一步。历年高考评卷分析都发现学生的简述能力比较差，特别是化学用语的表述存在很大的误差。因此在此环节中要训练自己掌握不同题型的答题模式，多思考总结如何作答更完美。这当然不是一朝一夕可以做好的，是需要平时不断的累积。题型二化学工艺流程与反应原理【考点精讲】化学工艺流程常涉及的化学反应原理有：1．沉淀溶解平衡的相关应用(1)沉淀的最小浓度控制。(2)沉淀转化的条件。2．反应速率及化学平衡理论在实际生产中的应用(1)反应速率控制。(2)化学平衡移动。(3)化学平衡常数的应用。(4)反应条件的控制。3．氧化还原反应的具体应用(1)强弱规律。(2)守恒规律。(3)选择规律。4．盐类水解的具体应用(1)水解规律。(2)水解反应的控制(抑制或促进)。【例3】(2010·福建理综，24)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－(3)针铁矿(Goethite)是以德国诗人歌德(Goethe)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。解析(1)将菱锌矿研磨成粉可以增加反应时的接触面积，使反应更加充分。(2)漂白粉的成分中含有次氯酸根，调节酸碱度后，具有较强的氧化性，能将＋2价的铁离子氧化成＋3价，氢氧化亚铁变成氢氧化铁必须增加氢、氧元素的量，可以推测出另一种反应物为水，清楚了反应物，一般可以顺利地配平。(3)化学式量为89，组成元素是Fe、O和H，其中铁的相对质子量为56，扣掉56剩下33，式子中只能含2个氧原子和一个氢原子，所以可能的组成为FeO(OH)。(4)pH＝8.0时Zn(OH)2完全沉淀，pH＝10.5时Zn(OH)2开始溶解，而Mg(OH)2在pH＝10.4的时候开始沉淀，为了使Zn(OH)2能完全析出且不影响Mg(OH)2，溶液的酸碱度控制在8.0≤pH10.4范围。(5)大理石粉难溶于水，选择石灰乳和烧碱溶液可以使溶液的碱性增强，有利于镁离子完全沉淀，而Ca2＋仍留在溶液中。(6)蒸发浓缩、冷却结晶能使晶体尽快地析出。(7)综合计算得125m281m1。答案(1)增大反应物接触面积或增大反应速率或使反应更充分(2)2Fe(OH)2＋ClO－＋H2O===2Fe(OH)3＋Cl－(3)FeO(OH)(或其他合理答案)(4)8.0≤pH10.4(或其他合理答案)(5)b(或d或b和d)(6)蒸发浓缩冷却结晶(或其他合理答案)(7)125m281m1(或其他合理答案)审题指导试题“长度”大，阅读耗时长，应该如何审题至关重要。(1)首先要粗读试题，尽量弄懂流程图，对于解题无关的步骤不必纠缠，应该问什么推什么，“靠船下篙”。(2)其次要带着问题去精心研究流程图，在粗读试题之后，应该根据问题去精心研究某一步或某一个物质，弄清哪些问题需要结合流程图来解答，哪些问题又和流程图无关，前后问题有没有“联带关系”。(3)最后作答时要看清所提问题，不能答非所问，尤其要注意化学用语的准确表达。题型三化学工艺流程与实验技术【考点精讲】无机化工类实验题主要以无机化工流程图为载体，联系中学化学中基本实验方法，如装置气密性检查，混合物分离、提纯和检验以及产品收集与尾气处理等。无机化工实验题的命题热点主要有：(1)金属冶炼类，如冶炼铁、铜、锰和钨等金属，联系产品纯度测定、冶炼条件控制以及混合物分离和提纯等。(2)中学重要化工产品的制备，如胆矾、绿矾、明矾、氧化铜、硝酸铜和碳酸钙等物质的制备。(3)模拟化工原理，设计实验。如探究接触法制硫酸、合成氨、氨催化氧化法制硝酸和硅的精炼等原理。【例4】亚氯酸钠(NaClO2)是一种重要的含氯消毒剂，主要用于水的消毒以及砂糖、油脂的漂白与杀菌。以下是过氧化氢法生产亚氯酸钠的工艺流程图：已知：①NaClO2的溶解度随温度升高而增大，适当条件下可结晶析出NaClO2·3H2O；②纯ClO2易分解爆炸，一般用稀有气体或空气将其稀释到体积分数为10%以下较安全；③HClO2可看成是强酸。(1)160g·L－1NaOH溶液的物质的量浓度为____________，若要计算该溶液溶质的质量分数，还需要的一个条件是______(用文字说明)。(2)在发生器中鼓入空气的作用可能是______(填序号)。A．将SO2氧化成SO3，增强酸性B．稀释ClO2以防止爆炸C．将NaClO3还原成ClO2(3)吸收塔内发生反应的化学方程式为_________________，吸收塔的温度不能超过20℃，其目的是防止H2O2分解，写出H2O2发生分解的化学方程式：___________________。(4)在碱性溶液中NaClO2比较稳定，吸收塔中应使NaOH稍过量，判断NaOH是否过量的简单的实验方法是__________。(5)吸收塔中为防止NaClO2被还原成NaCl，所用还原剂的还原性应适中。除H2O2外，还可以选择的还原剂是______(填序号)。A．Na2O2B．Na2SC．FeCl2D．PbO悬浊液(6)从滤液中得到NaClO2·3H2O粗晶体的实验操作依次是____(填序号)。A．蒸馏B．蒸发C．灼烧D．过滤E．冷却结晶要得到更纯的NaClO2·3H2O晶体必须进行的操作是_______(填操作名称)。解析(1)160g·L－1NaOH溶液表示的是1L溶液中含有NaOH的质量是160g，NaOH的物质的量是4mol，则此溶液的物质的量浓度是4mol·L－1，若要计算该溶液的质量分数，需要知道溶液的质量，则还需要的条件是溶液的密度。(2)根据题给信息，纯ClO2易分解爆炸，由此可判断ClO2发生器中鼓入空气的作用可能是稀释ClO2以防止爆炸。(3)吸收塔内的反应为ClO2制备NaClO2，则ClO2是氧化剂，H2O2是还原剂，其相应的氧化产物应是氧气，同时参加反应的还有NaOH，则此反应的化学方程式为2NaOH＋2ClO2＋H2O2===2NaClO2＋2H2O＋O2；H2O2发生分解的化学方程式为2H2O22H2O＋O2↑。(4)判断NaOH是否过量可以用测定吸收塔内溶液pH的方法。(5)本实验的目的是制备纯净的亚氯酸钠(NaClO2)，则制备过程中选取的还原剂不能引入杂质，H2O2分解的产物是H2O和氧气，没有引入杂质。Na2O2相应的产物是NaOH和氧气，不会引入杂质，PbO悬浊液相应的产物是PbO2固体，过滤可以除去。(6)从滤液中得到粗晶体的步骤是蒸发、冷却结晶和过滤,或者直接冷却结晶、过滤。由