安徽地区高考化学专题高考化学工艺与流程 讲义加习题DOC文档格式.docx

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3）、反应原理（离子反应、氧化还原反应、化学平衡、电离平衡、溶解平衡、水解原理、物质的分离与提纯）

4）、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）

5）、化工安全（防爆、防污染、防中毒）等。

3：

规律

核心考点：

物质的分离操作、除杂试剂的选择、生产条件的控制产品分离提纯

一、工业生产流程主线与核心

二、熟悉工业流程常见的操作与名词

1、预处理将金属元素从固相（矿物质）转化为液相（溶液），以便处理。

（1）研磨：

增大接触面积，加快反应速率。

（2）除金属表面油污：

Na2CO3溶液。

（3）搅拌：

使反应物充分接触，加快反应速率。

2、除杂、提纯的方法与目的

（1）除杂方法基本原则就是“除杂不加杂，简单易行”。

高中化学中一般采用沉淀法和气体法

①常见物质除杂法

②调pH值沉淀法

调pH值的目的：

促进或抑制水解

调pH值的方法：

加酸性或碱性物质（未必是酸和碱），注意不能引入杂质离子（产品中没有的）

pH值的控制范围：

一种物质完全沉淀点，与另一种物质完全不沉淀点

（2）过滤

①、如何检验沉淀已完全？

②、判断沉淀已洗净的方法常见离子的检验

Fe3+的检验：

向试液中加入KSCN溶液，溶液呈血红色

Fe2+的检验：

H+的检验：

Al3+的检验：

Na+、K+的检验：

Cu2+的检验

NH4+的检验：

向试液中加入NaOH溶液，加热，产生刺激性气味、使湿润的红色石蕊试纸变蓝的气体。

Cl-的检验：

SO42-的检验：

OH-的检验：

CO32-的检验：

NH3的检验

SO2的检验

Cl2的检验

③、趁热过滤两种溶质，一种在较高温度时溶解度小，易析出；

一种溶解度大，不易析出。

目标要得到溶解度大的物质：

防止温度降低，析出溶质晶体，造成物质损失，提高产率

目标要除去溶解度小的物质：

除去滤渣，防止滤液中溶质析出

④、用有机溶剂洗涤晶体：

①除去晶体表面水分，减少溶解损耗

②有机物易挥发，便于干燥

（3）反应条件的选择

①、试剂用量控制

控制流速：

控制用量，从而控制产物种类、反应产生的热量。

对于产物中主要元素不止一种的物质，还需加试剂控制两种元素的比例。

②反应温度选择

水浴加热的优点：

受热均匀，便于控制温度。

控制一定温度的目的：

①加快反应速率

②防止温度过高，物质挥发、分解

※易挥发物质：

浓盐酸、浓硝酸、有机物。

易分解物质：

H2O2、硝酸、KMnO4、NH4Cl、难溶的碱（Mg（OH）2,Fe（OH）3,等），次氯酸

3、结晶的相关操作

1结晶的方法ⅰ、蒸发结晶ⅱ、降温结晶（加热浓缩、冷却结晶、过滤、洗涤、干燥）

观察溶解度曲线，当陡升型溶液中混有缓升型时，若要分离出陡升型，可以用降温结晶的方法分离，若要分离出缓升型的溶质，可以用蒸发结晶的方法,也就是说，蒸发结晶适合溶解度随温度变化不大的物质，如：

氯化钠。

蒸干后不变质的盐溶液可采用蒸发结晶，要水解的盐采用降温结晶。

2在结晶过程中加入某种试剂：

利用同离子效应，促进晶体析出。

4、其他

1工艺流程的优缺点评价

循环利用，节约成本※能循环利用的物质的判断：

闭合回路，有进有出

原料价格低廉

原子利用率高，绿色化学

没有污染，没有有毒有害物质产生

2方程式的书写

1结合题目信息，确定反应物、产物；

2利用化合价升降，判断主要产物、配平；

3利用元素守恒，结合介质酸碱性，书写辅助产物、观察配平。

※产物不能与反应物反应；

注意介质的酸碱性；

四、高频问题：

1、“浸出”步骤中，为提高镁的浸出率，可采取的措施有：

2、如何提高吸收液和SO2反应速率：

3、从溶液中得到晶体：

4、过滤用到的三个玻璃仪器：

5、过滤后滤液仍然浑浊的可能的操作原因：

6、沉淀洗涤操作：

7、检验沉淀Fe（OH）3是否洗涤干净（含SO42-）：

8、如何从MgCl2·

6H2O中得到无水MgCl2：

10、CuCl2中混有Fe3+加何种试剂调pH值：

11、调pH值使得Cu2+（4.7-6.2）中的Fe3+（2.1~3.2）沉淀，pH值范围是：

12、产品进一步提纯的操作：

13、趁热过滤的原因即操作：

14、水浴加热的好处：

15、减压蒸发（小心烘干）：

16、Mg（OH）2沉淀中混有Ca（OH）2应怎样除去：

17、蒸发浓缩用到的主要仪器有、、烧杯、酒精灯等

18、不用其它试剂，检查NH4Cl产品是否纯净的方法及操作是：

19、检验NH4＋的方法是：

20、过滤的沉淀欲称重之前的操作：

21、“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”：

22、苯甲酸的重结晶中粗苯甲酸全部溶解后，再加入少量蒸馏水的目的：

23、加NaCl固体减低了过碳酸钠的溶解度，原因：

24、检验Fe（OH）3是否沉淀完全的试验操作是：

25、检验滤液中是否含有Fe3+的操作是：

总结"

化工生产主要解决六方面问题：

4解决将原料转化为产品的生产原理；

5除去所有杂质并分离提纯产品；

6提高产量与产率；

7减少污染，考虑“绿色化学”生产；

8原料的来源既要考虑丰富，还要考虑成本问题；

9生产设备简单，生产工艺简便可行等工艺生产问题

常见化学术语

工业流程题中常用的关键词

原材料：

矿样（明矾石、孔雀石、蛇纹石、大理石、锂辉石、黄铜矿、锰矿、高岭土，烧渣），合金（含铁废铜），药片（补血剂），海水（污水）

灼烧（煅烧）：

原料的预处理，不易转化的物质转化为容易提取的物质：

如海带中提取碘

酸：

溶解、去氧化物（膜）、调节PH促进水解（沉淀）

碱：

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）

氧化剂：

氧化某物质，转化为易于被除去（沉淀）的离子

氧化物：

调节PH促进水解（沉淀）

控制PH值：

促进某离子水解，使其沉淀，利于过滤分离

煮沸：

促进水解，聚沉后利于过滤分离；

除去溶解在溶液中的气体，如氧气

趁热过滤：

减少结晶损失；

提高纯度

五、分析方法：

（首尾分析法）

流程图的呈现特点：

主要有以物质名称、操作名称和设备名称三种形式。

对工艺流程试题,首先对比分析生产流程示意图中的原材料与产品,从对比分析中找出原料与产品之间的关系,弄清生产流程过程中原料转化为产品的基本原理和除杂分离提纯产品的化工工艺,然后再结合题设的问题,逐一推敲解答.

首尾分析法是一种解工艺流程题的常见方法，这种方法的特点：

简单、直观，很容易抓住解题的关键，用起来方便有效。

使用这一方法解题，关键在于认真对比分析原材料与产品的组成，从中产生将原料转化为产品和除去原材料中所包含的杂质的基本原理和所采用的工艺生产措施。

当把生产的主线弄清楚了，围绕生产主线所设计的系列问题，也就可解答了。

例1：

聚合氯化铝是一种新型、高效絮凝剂和净水剂，其单体是液态的碱式氯化铝Al2（OH）nCl6-n]本实验采用铝盐溶液水解絮凝法制备碱式氯化铝。

其制备原料为分布广、价格廉的高岭土，化学组成为：

Al2O3（25%～34%）、SiO2（40%～50%）、Fe2O3（0.5%～3.0%）以及少量杂质和水分。

已知氧化铝有多种不同的结构，化学性质也有差异，且一定条件下可相互转化；

高岭土中的氧化铝难溶于酸。

制备碱式氯化铝的实验流程如下：

根据流程图回答下列问题：

⑴“煅烧”的目的是_______________________________________________。

⑵配制质量分数15％的盐酸需要200mL30％的浓盐酸（密度约为1.15g·

cm－3）和_______g蒸馏水，配制用到的仪器有烧杯、玻璃棒、______________。

⑶“溶解”过程中发生反应的离子方程式为_____________________________________。

⑷加少量铝粉的主要作用是_____________________________________。

⑸“调节溶液pH在4.2～4.5”的过程中，除添加必要的试剂，还需借助的实验用品是______________；

“蒸发浓缩”需保持温度在90～100℃，控制温度的实验方法是__________。

（1）改变高岭土的结构，使其能溶于酸。

（2）230；

量筒。

（3）Al203+6H+==2Al3++3H2O 

Fe2O3+6H+==2Fe3++3H2O

（4）除去溶液中的铁离子；

（5）pH计（或精密pH试纸）；

水浴加热

例2：

（07上海）．将磷肥生产中形成的副产物石膏（CaSO4·

2H2O）转化为硫酸钾肥料和氯化钙水合物储热材料，无论从经济效益、资源综合利用还是从环境保护角度看都具有重要意义。

以下是石膏转化为硫酸钾和氯化钙的工艺流程示意图。

（1）本工艺中所用的原料除CaSO4·

2H2O、KCl外，还需要等原料

（2）写出石膏悬浊液中加入碳酸铵溶液后发生反应的离子方程式：

（3）过滤Ⅰ操作所得固体中，除CaCO3外还含有（填化学式）等物质，该固体可用作生产水泥的原料。

（4）过滤Ⅰ操作所得滤液是（NH4）2SO4溶液。

检验滤液中含有CO32－的方法是：

。

（5）已知不同温度下K2SO4在100g水中达到饱和时溶解的量如下表：

温度（℃）

20

60

K2SO4溶解的量（g）

7.4

11.1

18.2

60℃时K2SO4的饱和溶液591g冷却到0℃，可析出K2SO4晶体g

（6）氯化钙结晶水合物（CaCl2·

6H2O）是目前常用的无机储热材料，选择的依据是

a熔点较低（29℃熔化）b能导电c能制冷d无毒

（7）上述工艺流程中体现绿色化学理念的是：

。

答案：

（1）CaCO3 

NH3 

H2O；

（2）CaSO4＋CO32－→CaCO3↓＋SO42－；

（3）CaSO4

（4）滤液中滴加盐酸产生气泡；

（5）54g；

（6）a 

d

（7）碳酸钙用于制水泥原料、硫酸钙和氯化钾转化为硫酸钾和氯化钙、氨在工艺中循环使用等（原子利用率高，没有有害物质排放到环境中）

二、化工生产的主要操作：

过滤、结晶、重结晶、洗涤、干燥、灼烧、分液、重复操作2-3次等。

其中结晶应注意：

（1）当溶液是单一溶质时

①所得晶体不带结晶水（如NaCl、KNO3）：

蒸发、结晶

②所得晶体带结晶水（如CuSO4.5H2O、摩尔盐即硫酸亚铁铵[（NH4）2SO4·

FeSO4·

6H2O]）：

蒸发浓缩（至有晶膜出现），冷却结晶，过滤

（2）当溶液中有两种或以上溶质时

要得到溶解度受温度影响小的溶质：

浓缩（结晶），趁热过滤

要得到溶解度受温度影响大的：

蒸发浓缩，冷却结晶，过滤

绿色化学理念：

（1）环境污染问题；

（2）原子的经济性；

（3）节约能源（包括使用催化剂）；

（4）原料应是可再生的（或者可循环使用）；

（5）工艺的安全性

例3：

胆矾是一种常见的化合物，工业上它也是一种制取其它含铜化合物的原料。

现有废铜（主要杂质为Fe）来制备胆矾。

有人设计了如下流程：

pH值控制可参考下列数据

物质

开始沉淀时的pH值

完全沉淀时的pH值

氢氧化铁

2.7

3.7

氢氧化亚铁

7.6

9.6

氢氧化铜

5.2

6.4

请根据上述流程回答下列问题：

（1）A物质可选用_____（填字母）。

a．稀H2SO4b．浓H2SO4/c．浓FeCl3溶液d．浓HNO3

（2）I中加H2O2的目的_____________________________________________。

（3）II中加Cu2（OH）2CO3的目的是___________________________________________；

其优点是____________________________________________________________。

（4）III加热煮沸时发生的化学反应的离子方程式为________________________。

（5）V中加H2SO4调节pH=1是为了____________________________________________。

（6）V到VI的操作是

（7）某工程师认为上述流程中所加的A物质并不理想，需作改进，其理由是__________。

如何改进___________________。

.

（1）b；

（2）将亚铁离子氧化为铁离子；

（3）中和过量的硫酸，调节溶液的pH，使Fe3+水解完全而沉淀；

不引入新的杂质；

（4）Fe3++3H2O=Fe（OH）3↓+3H+；

（条件：

加热）

（5）抑制Cu2+的水解

（6）蒸发浓缩，冷却结晶，过滤

（7）产生污染环境的二氧化硫，硫酸利用率低；

加热，并在稀硫酸中通入氧气。

（其它合理答案，酌情给分）

例4：

重铬酸钠（Na2Cr2O7·

2H2O）俗称红矾钠，在工业方面有广泛用途。

我国目前主要是以铬铁矿（主要成份为FeO·

Cr2O3，还含有Al2O3、MgO、SiO2等杂质）为主要原料进行生产，其主要工艺流程如下：

①中涉及的主要反应有：

主反应：

4FeO·

Cr2O3＋8Na2CO3＋7O2 

8Na2CrO4＋2Fe2O3＋8CO2

副反应：

SiO2＋Na2CO3

Na2SiO3＋CO2↑、Al2O3＋Na2CO3

2NaAlO2＋CO2↑

部分阳离子以氢氧化物形式完全沉淀时溶液的pH：

沉淀物

Al（OH）3

Fe（OH）3

Mg（OH）2

Cr（OH）3

完全沉淀时溶液pH

4。

7

3。

11。

2

5。

6

试回答下列问题：

⑴“①”中反应是在回转窑中进行，反应时需不断搅拌，其作用是。

两个副反应均为吸热反应，但在高温下均能自发进行，其原因是。

⑵“③”中调节pH至4.7，目的是。

⑶“⑤”中加硫酸酸化的目的是使CrO42－转化为Cr2O72－，请写出该平衡转化的离子方程式：

⑷“⑦”中采用冷却结晶的方法析出红矾钠，依据是。

【答案】⑴使反应物接触更充分，加快反应速率△S＞0⑵除去溶液中的AlO2—、SiO32—

⑶2CrO42－＋2H+

Cr2O72－＋H2O⑷红矾钠的溶解度随温度的降低而减小

例5：

明矾石是制取钾肥和氢氧化铝的重要原料，明矾石的组成和明矾相似，此外还含有氧化铝和少量氧化铁杂质。

具体实验步骤如下图所示：

根据上述图示，完成下列填空：

（1）明矾石焙烧后用稀氨水浸出。

配制500mL稀氨水（每升含有39。

20g氨）需要取浓氨水（每升含有251.28g氨）__________mL，用规格为_______mL量筒量取。

（2）氨水浸出后得到固体混合体系，过滤，滤液中除K＋、SO42－外，还有大量的NH4＋。

检验NH4＋的方法是____________。

（3）写出沉淀物中所有物质的化学式________________________________________。

（4）滤液I的成分是水和______________。

（5）为测定混合肥料K2SO4、（NH4）2SO4中钾的含量，请完善下列步骤：

①称取钾氮肥试样并溶于水，加入足量______溶液，产生白色沉淀。

②___________、__________、_________（依次填写实验操作名称）。

③冷却、称重。

（6）若试样为mg，沉淀的物质的量为nmol，则试样中K2SO4的物质的量为：

______mol（用含有m、n的代数式表示）。

（1）根据稀释前后溶质质量不变得：

0.5L×

39.2g/L＝v×

251.28g/L，v＝0.078L＝78mL。

为了减少误差，最好选用与氨水的实际体积稍大一点的量筒即可。

（2）NH4＋的检验方法是先将NH4＋中加入强碱，使之转化为NH3，然后检验NH3：

用润湿的红色石蕊试纸放在向移的试管口，试纸变蓝色，说明有氨气放出，原物质中含有铵根离子。

（3）Al3＋＋3NH3·

H2O===Al（OH）3↓＋3NH4＋，根据题意明矾石中含有Al2O3、Fe2O3，所以沉淀物为Al（OH）3、Al2O3和Fe2O3。

（4）由于明矾石的组成与明矾相似，所以滤液的成分中含有K2SO4和反应后生成的（NH4）2SO4以及水。

（5）混合肥料中含有K2SO4和（NH4）2SO4，要产生白色沉淀，加入的溶液为BaCl2或Ba（NO3）2溶液，以后的操作为：

先将混合液过滤，然后洗涤，最后干燥，冷却后称量。

（6）根据题意有：

174n（K2SO4）＋132n[（NH4）2SO4]=mg……①，

再由SO

守恒得：

n（K2SO4）＋n[（NH4）2SO4]=nmol……②，n（K2SO4）＝

mol。

【答案】

（1）78；

100。

（2）取滤液少许，加入NaOH，加热，生成的气体能使湿润的红色石蕊试纸变蓝。

（3）Al（OH）3；

Al2O3；

Fe2O3。

（4）K2SO4；

（NH4）2SO4。

（5）BaCl2；

过滤；

洗涤；

干燥。

（6）

例6：

二氧化锰是制造锌锰干电池的基本材料。

工业上以软锰矿为原料，利用硫酸亚铁制备高纯二氧化锰的流程如下：

某软锰矿的主要成分为MnO2，还含有Si（16。

27%）、Fe（5。

86%）、Al（3。

42%）、Zn（2。

68%）和Cu（0。

86%）等元素的化合物。

部分阳离子以氢氧化物或硫化物的形式完全沉淀时溶液的pH见下表，回答下列问题：

Fe（OH）2

Mn（OH）2

Cu（OH）2

Zn（OH）2

CuS

ZnS

MnS

FeS

pH

3.2

9.7

10.4

6.7

8.。

≥–0.42

≥2.5

≥7

（1）FeSO4在酸性条件下将MnO2还原为MnSO4，酸浸时发生的主要反应的化学方程式为 

。

（2）滤渣A的主要成分是 

（3）加入MnS的目的是除去 

杂质。

（4）碱性锌锰电池中，MnO2参与的电极反应方程式为 

（5）从废旧碱性锌锰电池中可以回收利用的物质有 

（写两种）。

（1）MnO2＋2FeSO4＋2H2SO4＝MnSO4＋Fe2（SO4）3＋2H2O

（2）Fe（OH）3 

Al（OH）3

（3）Cu2＋ 

Zn2＋（4）MnO2＋H2O＋e－＝MnOOH＋OH－（或2MnO2＋H2O＋2e－＝Mn2O3＋2OH－）

（5）锌、二氧化锰

例7：

工业制备高锰酸钾是锰的重要化合物和常用的氧化剂。

以下是工业上用软锰矿制备高锰酸钾的一种工艺流程。

①KMnO4稀溶液是一种常用的消毒剂。

其消毒原理与下列物质相同的是_____（填代号）。

a.84消毒液（NaClO溶液）b.双氧水c.苯酚d.75%酒精

②高锰酸钾保存在棕色试剂瓶，下列试剂保存不需要棕色试剂瓶的是_____（填代号）。

a.浓硝酸b.硝酸银c.氯水d.烧碱

③上述流程中可以循环使用的物质有、（写化学式）。

④若不考虑物质循环与制备过程中的损失，则1molMnO2可制得molKMnO4。

⑤该生产中需要纯净的CO2气体。

若实验室要制备纯净的CO2，所需试剂最好选择（选填代号）。

a.石灰石b.稀HClc.稀H2SO4d.纯碱

所需气体发生装置是_____________（选填代号）。

⑥操作Ⅰ的名称是；

操作Ⅱ根据KMnO4和K2CO3两物质在（填性质）上的差异，采用（填操作步骤）、趁热过滤得到KMnO4粗晶体。

（1）ab

（2）d（3）MnO2；

KOH（4）2/3（5）cd；

A；

（6）过滤；

溶解度；

浓缩结

【高考题】

27.（12分）

某厂废水中含5.00×

10-3mol·

L-1的

，其毒性较大。

某研究性学习小组为了变废为宝，将废水处理得到磁性材料

（

的化合价依次为+3、+2），设计了如下实验流程：

（1）第

步反应的离子方程式是

（2）第

步中用PH试纸测定溶液PH的操作是：

（3）第

步过滤得到的滤渣中主要成分除Cr（OH）3外，还有

（4）欲使1L该废水中的

完全转化为

理论上需要加入

gFeSO4·

7H2O。

（1）Cr2O72-+6Fe2＋+14H＋

2Cr3++6Fe3＋+7H2O

（2）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，再与标准比色卡对照。

（3）Fe（OH）3、Fe（OH）2

（4）13.9

解析：

（1）第①步是Cr2O72－与Fe2＋发生氧化还原反应，方程式为：

Cr2O72－＋6Fe2＋＋14H＋=2Cr3＋＋6Fe3＋＋7H2O；

（2）测定溶液的pH的方法是：

用玻璃棒蘸取待测溶液滴在pH试纸的中心位置，然后对照标准比色卡，读出对应颜色的