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专题16工艺流程【母题来源】2019年高考新课标Ⅰ卷【母题题文】硼酸（H3BO3）是一种重要的化工原料，广泛应用于玻璃、医药、肥料等工艺。一种以硼镁矿（含Mg2B2O5·H2O、SiO2及少量Fe2O3、Al2O3）为原料生产硼酸及轻质氧化镁的工艺流程如下：回答下列问题：（1）在95℃“溶浸”硼镁矿粉，产生的气体在“吸收”中反应的化学方程式为_________。（2）“滤渣1”的主要成分有_________。为检验“过滤1”后的滤液中是否含有Fe3+离子，可选用的化学试剂是_________。（3）根据H3BO3的解离反应：H3BO3+H2OH++B(OH)−4，Ka=5.81×10−10，可判断H3BO3是______酸；在“过滤2”前，将溶液pH调节至3.5，目的是_______________。（4）在“沉镁”中生成Mg(OH)2·MgCO3沉淀的离子方程式为__________，母液经加热后可返回___________工序循环使用。由碱式碳酸镁制备轻质氧化镁的方法是_________。【参考答案】（1）NH4HCO3+NH3(NH4)2CO3（2）SiO2、Fe2O3、Al2O3KSCN（3）一元弱转化为H3BO3，促进析出（4）2Mg2++323CO+2H2OMg(OH)2·MgCO3↓+23HCO（或2Mg2++223CO+H2OMg(OH)2·MgCO3↓+CO2↑）溶浸高温焙烧【试题解析】（1）根据流程图知硼镁矿粉中加入硫酸铵溶液产生的气体为氨气，用碳酸氢铵溶液吸收，反应方程式为：NH3+NH4HCO3(NH4)2CO3。（2）滤渣I为不与硫酸铵溶液反应的Fe2O3、Al2O3、SiO2；检验Fe3+,可选用的化学试剂为KSCN，（3）由硼酸的离解方程式知，硼酸在水溶液中是通过与水分子的配位作用产生氢离子，而三价硼原子最多只能再形成一个配位键，且硼酸不能完全解离，所以硼酸为一元弱酸；在“过滤2”前，将溶液pH调节至3.5，目的是将B(OH)−4转化为H3BO3，并促进H3BO3析出，（4）沉镁过程中用碳酸铵溶液与Mg2+反应生成Mg(OH)2∙MgCO3，沉镁过程的离子反应为：2Mg2++2H2O+3CO32-Mg(OH)2∙MgCO3↓+2HCO3-；母液加热分解后生成硫酸铵溶液，可以返回“溶浸”工序循环使用；碱式碳酸镁不稳定，高温下可以分解，故由碱式碳酸镁制备轻质氧化镁的方法是高温焙烧。【命题意图】本题主要是考查物质制备的工艺流程分析，涉及方程式书写、滤渣成分判断、试剂作用分析、溶液的酸碱性等知识。【命题方向】化工工艺流程题常见类型有三种：（1）金属冶炼类，如冶炼铁、铜、锰和钨等金属，针对产品纯度测定、冶炼条件控制以及混合物的分离和提纯等设问。（2）中学重要化工产品的制备类，如胆矾、绿矾、明矾、氧化铁、硝酸铜等物质的制备。（3）模拟化工原理，设计实验类。如海水资源综合应用、石化工业、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。预计2020年高考将继续以生产、生活或以陌生元素为背景，基于化工工艺流程考查其他物质的制备，涉及物质的分离、提纯以及物质检验的思路和方法，综合考查考生运用化学知识解决实际生产、生活中问题的能力。【得分要点】工艺流程题，就是将化工生产过程中的主要生产阶段即生产流程用框图形式表示出来，并根据生产流程中有关的化学知识步步设问，形成与化工生产紧密联系的化工工艺试题。常见操作的答题考虑角度常见的操作答题要考虑的角度分离、提纯过滤、蒸发、萃取、分液、蒸馏等常规操作从溶液中得到晶体的方法：蒸发浓缩—冷却结晶—过滤—(洗涤、干燥)提高原子利用率绿色化学(物质的循环利用、废物处理、原子利用率、能量的充分利用)在空气中或在其他气体中进行的反应或操作要考虑O2、H2O、CO2或其他气体是否参与反应或能否达到隔绝空气，防氧化、水解、潮解等目的判断沉淀是否洗涤干净取最后洗涤液少量，检验其中是否还有某种离子存在等控制溶液的pH①调节溶液的酸碱性，抑制水解(或使其中某些金属离子形成氢氧化物沉淀)②“酸作用”还可除去氧化物(膜)③“碱作用”还可除去油污，除去铝片氧化膜，溶解铝、二氧化硅等④特定的氧化还原反应需要的酸性条件(或碱性条件)控制温度(常用水浴、冰浴或油浴)①防止副反应的发生②使化学平衡移动；控制化学反应的方向③控制固体的溶解与结晶④控制反应速率：使催化剂达到最大活性⑤升温：促进溶液中的气体逸出，使某物质达到沸点挥发⑥加热煮沸：促进水解，聚沉后利于过滤分离⑦趁热过滤：减少因降温而析出的溶质的量⑧降温：防止物质高温分解或挥发；降温(或减压)可以减少能源成本，降低对设备的要求洗涤晶体①水洗：通常是为了除去晶体表面水溶性的杂质②“冰水洗涤”：能洗去晶体表面的杂质离子，且防止晶体在洗涤过程中的溶解损耗③用特定的有机试剂清洗晶体：洗去晶体表面的杂质，降低晶体的溶解度、有利于析出，减少损耗等④洗涤沉淀方法：往漏斗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次表面处理用水洗除去表面可溶性杂质，金属晶体可用机械法(打磨)或化学法除去表面氧化物、提高光洁度等1．【湖南省衡阳县三中2019届高三高考模拟（5月)】锑(Sb)及其化合物在工业上有许多用途。以辉锑矿(主要成分为Sb2S3，还含有PbS、As2S3、CuO、SiO2等)为原料制备金属锑的工艺流程如图所示：已知：①浸出液中除含过量盐酸和SbCl5之外，还含有SbCl3、PbCl2、AsCl3、CuCl2等；②常温下：Ksp(CuS)＝1.27×10－36，Ksp(PbS)＝9.04×10－29；③溶液中离子浓度≤1.0×10－5mol·L－1时，认为该离子沉淀完全。（1）滤渣1中除了S之外，还有________(填化学式)。（2）“浸出”时，Sb2S3发生反应的化学方程式为___________________________________。（3）“还原”时，被Sb还原的物质为________(填化学式)。（4）常温下，“除铜、铅”时，Cu2＋和Pb2＋均沉淀完全，此时溶液中的c(S2－)不低于_____；所加Na2S也不宜过多，其原因为_________________________________。（5）“除砷”时有H3PO3生成，该反应的化学方程式为________________________________。（6）“电解”时，被氧化的Sb元素与被还原的Sb元素的质量之比为________________。【答案】（1）SiO2（2）Sb2S3＋3SbCl5===5SbCl3＋3S（3）SbCl5（4）9.04×10－24mol·L－1产生H2S等污染性气体(或生成Sb2S3)（5）2AsCl3＋3Na3PO2＋3HCl＋3H2O===2As↓＋3H3PO3＋9NaCl（6）3∶2【解析】【分析】（1）SiO2不溶于盐酸；（2）根据滤渣1有S，说明“浸出”时Sb2S3中的S元素被SbCl5氧化为S，根据流程图可知，SbCl5被还原为SbCl3；（3）“还原”时，加入适量的Sb还原“浸出”时加入的过量SbCl5；（4）根据Ksp(PbS)＝9.04×10－29计算Cu2＋和Pb2＋均沉淀完全时溶液中的c(S2－)的最小值；（5）“除砷”时Na3PO2与AsCl3发生氧化反应反应生成As和H3PO3；（6）“电解”时SbCl3在阳极被氧化为SbCl5、SbCl3在阴极被还原为Sb。【详解】（1）SiO2不溶于盐酸，所以滤渣1中除了S之外，还有SiO2；（2）“浸出”时Sb2S3中的S元素被SbCl5氧化为S，SbCl5被还原为SbCl3，反应化学方程式是Sb2S3＋3SbCl5=5SbCl3＋3S；（3）“还原”时，加入适量的Sb还原“浸出”时加入的过量SbCl5，所以被Sb还原的物质为SbCl5；（4）Pb2＋完全沉淀时，c(Pb2＋)≤1.0×10－5mol·L－1，Ksp(PbS)＝9.04×10－29，所以溶液中的c(S2－)29sp25PbS9.0410Pb1.01==()0Kc－＋－9.04×10－24mol·L－1；所加Na2S过多，会生成H2S等污染性气体。（5）“除砷”时Na3PO2与AsCl3发生氧化反应反应生成As和H3PO3，反应化学方程式为2AsCl3＋3Na3PO2＋3HCl＋3H2O=2As↓＋3H3PO3＋9NaCl；（6）“电解”时SbCl3在阳极被氧化为SbCl5、SbCl3在阴极被还原为Sb，根据得失电子守恒，被氧化的Sb元素与被还原的Sb元素的质量之比为3:2。2．【湖北省黄冈中学2019届高三6月适应性考试（最后一卷)】氯化亚铜是一种重要的化工产品，常用作有机合成催化剂，还可用于颜料、防腐等工业，它不溶于H2SO4、HNO3和醇，微溶于水，可溶于浓盐酸和氨水，在潮湿空气中易水解氧化成绿色的碱式氯化铜[Cu2（OH）3Cl]。以海绵铜（主要成分是Cu和少量CuO）为原料，采用硝酸铵氧化分解技术生产CuCl的工艺过程如下：（1）写出溶解过程中发生的氧化还原反应的离子方程式：_________。（2）还原过程中发生的主要反应的离子方程式：_________。（3）析出的CuCl晶体水洗后要立即用无水乙醇洗涤，在真空干燥机内于70℃干燥2h，冷却密封包装。70℃真空干燥、密封包装的原因是__________。（4）写出氯化亚铜在空气中被氧化的化学方程式__________________________。（5）如图是各反应物在最佳配比条件下，反应温度对CuCl产率影响．由图可知，溶液温度控制在60℃时，CuCl产率能达到94%，当温度高于65℃时，CuCl产率会下降，其原因可能是_______________。（6）以碳棒为电极电解CuCl2溶液也可得到CuCl，写出电解时阴极上发生的电极反应式：____。【答案】（1）3Cu+2NO3-+8H+=3Cu2++2NO↑+4H2O（2）2Cu2++SO32-+2Cl-+H2O=2CuCl↓+SO42-+2H+（3）加快乙醇和水的挥发，防止CuCl在潮湿的空气中水解氧化（4）4CuCl+O2+4H2O=2Cu2(OH)3Cl+2HCl（5）温度过高，一是促进了CuCl的水解，二是促进了CuCl与空气中氧气发生反应（6）Cu2++e-+Cl-=CuCl↓【解析】【分析】（1）Cu与NO3-在酸性条件下发生氧化还原反应生成Cu2+、NO气体和水；（2）SO32-和Cu2+之间可以发生氧化还原反应生成氯化亚铜沉淀；（3）乙醇和水易挥发，CuCl具有还原性，可以被空气氧化；（4）由题给信息可知，CuCl在潮湿空气中易水解氧化成绿色的碱式氯化铜[Cu2（OH）3Cl]；（5）因在60℃时CuCl产率最大，根据信息可知，随温度升高，促进了CuCl的水解，CuCl被氧化的速度加快；（6）电解时，阴极上Cu2+得电子发生还原反应。【详解】（1）溶解过程中，Cu与NO3-在酸性条件下发生氧化还原反应，离子方程式为：3Cu+2NO3-+8H+=3Cu2++2NO↑+4H2O，故答案为：3Cu+2NO3-+8H+=3Cu2++2NO↑+4H2O；（2）还原过程中，溶液中的Cu2+被还原为CuCl，离子方程式为：2Cu2++SO32-+2Cl-+H2O=2CuCl↓+SO42-+2H+，故答案为：2Cu2++SO32-+2Cl-+H2O=2CuCl↓+SO42-+2H+；（3）真空干燥可以加快乙醇和水的挥发，密封包装可以防止CuCl在潮湿空气中水解、氧化，故答案为：加快乙醇和水的挥发，防止CuCl在潮湿的空气中水解氧化；（4）由题给信息可知，CuCl在潮湿空气中易水解氧化成绿色的碱式氯化铜[Cu2（OH）3Cl]，根据得失电子守恒及原子守恒写出生成物并配平，化学方程式为：4CuCl+O2+4H2O=2Cu2(OH)3Cl+2HCl，故答案为：4CuCl+O2+4H2O=2Cu2(OH)3Cl+2HCl；（5）因在60℃时CuCl产率最大，根据信息