高考化学备考中等生 专题22 以物质性质为基础的化工工艺综合题 原卷版.docx
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高考化学备考中等生专题22以物质性质为基础的化工工艺综合题原卷版
专题二十二以物质性质为基础的化工工艺综合题解题方法策略
考试方向
无机工业流程图题为高考常考题型,能够以真是的工业生产过程为背景,体现能力立意的命题指导思想,能够综合考查各方面的基础知识及将已有知识灵活应用在生产实际中解决问题的能力。
通常考查到的知识点有:
元素及化合物知识、化学实验基本操作、化学计算等。
经典题例析
【例题1】【2015山东卷】毒重石的主要成分BaCO3(含Ca2+、Mg2+、Fe3+等杂质),实验室利用毒重石制备BaCl2·2H2O的流程如下:
(1)毒重石用盐酸浸取前需充分研磨,目的是。
实验室用37%的盐酸配置15%的盐酸,除量筒外还需使用下列仪器中的。
a.烧杯b.容量瓶c.玻璃棒d.滴定管
(2)
Ca2+
Mg2+
Fe3+
开始沉淀时的pH
11.9
9.1
1.9
完全沉淀时的pH
13.9
11.1
3.2
加入NH3·H2O调节pH=8可除去(填离子符号),滤渣Ⅱ中含(填化学式)。
加入H2C2O4时应避免过量,原因是。
已知:
Ksp(BaC2O4)=1.6×10-7,Ksp(CaC2O4)=2.3×10-9
(3)利用简洁酸碱滴定法可测定Ba2+的含量,实验分两步进行。
已知:
2CrO42—+2H+=Cr2O72—+H20Ba2++CrO42—=BaCrO4↓
步骤Ⅰ移取xml一定浓度的Na2CrO4溶液与锥形瓶中,加入酸碱指示剂,用bmol·L-1盐酸标准液滴定至终点,测得滴加盐酸体积为V0mL。
步骤Ⅱ:
移取ymLBaCl2溶液于锥形瓶中,加入xmL与步骤Ⅰ相同浓度的Na2CrO4溶液,待Ba2+完全沉淀后,再加入酸碱指示剂,用bmol·L-1盐酸标准液滴定至终点,测得滴加盐酸的体积为V1mL。
滴加盐酸标准液时应用酸式滴定管,“0”刻度位于滴定管的(填“上方”或“下方”)。
BaCl2溶液的浓度为mol·L-1,若步骤Ⅱ中滴加盐酸时有少量待测液溅出,Ba2+浓度测量值将(填“偏大”或“偏小”)。
【例题2】【2015广东卷】七铝十二钙(12CaO·7Al2O3)是新型的超导材料和发光材料,用白云石(主要含CaCO3和MgCO3)和废Al片制备七铝十二钙的工艺如下:
(1)煅粉主要含MgO和,用适量的NH4NO3溶液浸取煅粉后,镁化合物几乎不溶,若溶液I中c(Mg2+)小于5×10-6mol·L-1,则溶液pH大于(Mg(OH)2的Ksp=5×10-12);该工艺中不能用(NH4)2SO4代替NH4NO3,原因是。
(2)滤液I中的阴离子有(忽略杂质成分的影响);若滤液I中仅通入CO2,会生成,从而导致CaCO3产率降低。
(3)用NaOH溶液可除去废Al片表面的氧化膜,反应的离子方程式为。
(4)电解制备Al(OH)3时,电极分别为Al片和石墨,电解总反应方程式为。
(5)一种可超快充电的新型铝电池,充放电时AlCl4—和Al2Cl7—两种离子在Al电极上相互转化,其它离子不参与电极反应,放电时负极Al的电极反应式为。
解题方法与策略
1、解题思路
明确整个流程及每一部分的目的→仔细分析每步发生的反应及得到的产物→结合基础理论与实际问题思考→注意答题的模式与要点
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,要看清所问题,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。
分析流程图需要掌握的技巧是:
①浏览全题,确定该流程的目的——由何原料获得何产物(副产物),对比原料和产物;
②了解流程图以外的文字描述、表格信息、后续设问中的提示性信息,并在下一步分析和解题中随时进行联系和调用;
③解析流程图并思考:
从原料到产品依次进行了什么反应?
利用了什么原理(氧化还原?
溶解度?
溶液中的平衡?
)。
每一步操作进行到什么程度最佳?
每一步除目标物质外还产生了什么杂质或副产物?
杂质或副产物是怎样除去的?
无机化工题:
要学会看生产流程图,对于比较陌生且复杂的流程图,宏观把握整个流程,不必要把每个环节的原理都搞清楚,针对问题分析细节。
考察内容主要有:
①原料预处理
②反应条件的控制(温度、压强、催化剂、原料配比、PH调节、溶剂选择)
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。
2、规律
主线主产品分支副产品回头为循环
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
3、工业生产流程主线与核心
4、熟悉工业流程常见的操作与名词
原料的预处理
①溶解通常用酸溶。
如用硫酸、盐酸、浓硫酸等
②灼烧如从海带中提取碘
③煅烧如煅烧高岭土改变结构,使一些物质能溶解。
并使一些杂质高温下氧化、分解
④研磨适用于有机物的提取如苹果中维生素C的测定等。
控制反应条件的方法
①控制溶液的酸碱性使其某些金属离子形成氢氧化物沉淀----pH值的控制。
②蒸发、反应时的气体氛围
③加热的目的加快反应速率或促进平衡向某个方向移动
④降温反应的目的防止某物质在高温时会溶解或为使化学平衡向着题目要求的方向移动
⑤趁热过滤防止某物质降温时会析出
⑥冰水洗涤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
物质的分离和提纯的方法
①结晶——固体物质从溶液中析出的过程(蒸发溶剂、冷却热饱和溶液、浓缩蒸发)
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
常见名词
浸出:
固体加水(酸)溶解得到离子
浸出率:
固体溶解后,离子在溶液中的含量的多少
酸浸:
在酸溶液中反应使可溶性金属离子进入溶液,不溶物通过过滤除去的溶解过程
水洗:
通常为除去水溶性杂质
水浸:
与水接触反应或溶解
跟踪训练
1.某化学兴趣小组设计如下流程,从酸性工业废液(含H+、Al3+、Mg2+、Cr3+、SO42-)中提取铬。
有关数据如下表:
回答下列问题:
(1)步骤①所得滤液可用于制取MgSO4·7H2O,酸性工业废液中加入适量氧化铝的作用是。
(2)若酸性废液中c(Mg2+)=0.lmol.L-l,为达到步骤①的实验目的,则废液的pH应保持在范围(保留小数点后l位)。
(3)步骤②中生成NaCrO2的离子方程式为。
(4)步骤④中反应的离子方程式为。
(5)步骤⑤在空气中充分灼烧的目的是,可选用的装置是(填序号)。
(6)用如图所示装置制取铬酸钠(Na2CrO4),回答相关问题。
①a是电源的____极,阳极的电极反应式为________。
②若电解一段时间后阴极收集到标准状况下的气体3.36L,则理论上可制得g铬酸钠(忽略反应2CrO42-(aq)+2H+(aq)
Cr2O72-(aq)+H2O
(1)的影响)
2.锗及其化合物被广泛应用于半导体、催化剂等领域。
以铅锌矿含锗烟尘为原料可制备GeO2,其工艺流程图如下。
已知:
GeO2是两性氧化物;GeCl4易水解,沸点86.6℃;PbO不溶于稀硫酸
(1)第①步滤渣主要成分有 (填化学式),实验室萃取操作用到的玻璃仪器有 。
(2)第③步萃取时,锗的萃取率与V水相/V有机相(水相和有机相的体积比)的关系如图所示,从生产成本角度考虑,较适宜的V水相/V有机相的值为 。
(3)第④步加入盐酸作用 (答两点即可)。
(4)第⑤步反应的化学方程式 。
(5)检验GeO2·nH2O是否洗涤干净的操作是 。
(6)GeO2产品中通常混有少量SiO2。
取样品5.4g,测得其中氧原子的物质的量为0.105mol,则该样品中GeO2的物质的量为_____mol
3.高铁酸钾(K2FeO4)是一种集氧化、吸附、絮凝于一体的新型多功能水处理剂。
其生产工艺如下:
已知:
①2KOH+Cl2=KCl+KClO+H2O(条件:
温度较低)
②6KOH+3Cl2=5KCl+KClO3+3H2O(条件:
温度较高)
回答下列问题:
(1)该生产工艺应在__________(填“温度较高”或“温度较低”)的情况下进行,在溶液I中加入KOH固体的目的是______________________________________。
(2)从溶液II中分离出K2FeO4后,还会有副产品KNO3、KCl,则反应③中发生的离子反应方程式___。
(3)洗涤除去K2FeO4晶体表面的杂质,应选择的最佳试剂为(填代号)_________。
a.水b.KOH溶液c.饱和K2FeO4溶液d.异丙醇
(4)目前,人们针对K2FeO4的稳定性进行了大量的探索,并取得了一定的进展。
下列物质中可能提高化合物K2FeO4水溶液稳定性的是(填代号)__________。
a.亚硫酸钠b.KOHc.醋酸d.Fe(NO3)2用试管取少量最后一次的洗涤液,加入硝酸银溶液,无白色沉淀则已被洗净
(5)高铁酸钾(K2FeO4)作为水处理剂的一个优点是能与水反应生成胶体吸附杂质,写出该反应的离子方程式:
__________________________________________。
(6)请你设计一个实验,用化学方法区分KClO溶液与KClO3溶液,写出实验简要步骤,观察到的现象和结论____________________________________。
4.NiSO4·6H2O是一种绿色易溶于水的晶体,广泛用于化学镀镍、生产电池等。
可以电镀废渣(除含镍外,还含有Cu、Zn、Fe、Cr等杂质)为原料获得。
工艺流程如下图:
请回答下列问题:
(1)用稀硫酸溶解废渣时,为了提高浸取速率可采取的措施有____________(任写一点)。
(2)向滤液中滴入适量的Na2S溶液,目的是除去Cu2+、Zn2+,写出除去Cu2+的离子方程式:
____________________________。
(3)上述流程中滤液Ⅲ的主要成分是____________。
(4)确定步骤四中Na2CO3溶液足量,碳酸镍已完全沉淀的简单实验方法是___________。
(5)操作Ⅰ的实验步骤依次为(实验中可选用的试剂:
6mol·L-1的H2SO4溶液、蒸馏水、pH试纸):
①________________________________________________;
②________________________________________________;
③蒸发浓缩、冷却结晶,过滤得NiSO4·6H2O晶体;
④用少量乙醇洗涤NiSO4·6H2O晶体并晾干。
5.已知草酸镍晶体(NiC2O4·2H2O)难溶于水,工业上从废镍催化剂(成分主要是Ni,含有一定量的Al2O3、Fe、SiO2、CaO等)制备草酸镍晶体的流程如图所示:
已知:
①相关金属离子生成氢氧化物沉淀的pH如下表:
金属离子
Fe3+
Fe2+
Al3+
Ni2+
开始沉淀的pH
1.1
5.8
3.0
6.8
完全沉淀的pH
3.2
8.8
5.0
9.5
②Ksp(CaF2)=1.46×10-10③当某物质模拟高度小于1.0×10-5mol.L-1时,视为完全沉淀.
(1)请写出一种能提高酸浸速率的措施________________________________。
(2)试剂a是一种绿色氧化剂,写出“氧化”时反应的离子方程式____________________。
(3)pH的调控范围为_____________,试用化学反应原理的相关知识解释滤渣Ⅱ的生成。
5.6~6.8
(4)写出“沉镍”时反应的离子方程式______,证明Ni2+已经沉淀完全的实验步骤及现象是________,
(5)操作a的内容为___________。
6.海水中蕴藏着丰富的资源。
海水综合利用的流程图如下。
(1)用NaCl做原料可以得到多种产品。
①工业上由NaCl制备金属钠的化学方程式是
②实验室用惰性电极电解100mL0.1mol/LNaCl溶液,若阴阳两极均得到112mL气体
(标准状况),则所得溶液的pH为__________(忽略反应前后溶液的体积变化)。
③电解氯化钠稀溶液可制备“84消毒液”,通电时氯气被溶液完全吸收,若所得消毒液
仅含一种溶质,写出相应的化学方程式:
。
(2)分离出粗盐后的卤水中蕴含着丰富的镁资源,经过下列途径可获得金属镁:
卤水
Mg(OH)2
MgCl2溶液→MgCl2·6H2O→MgCl2
Mg
其中,由MgCl2·6H2O制取无水MgCl2的部分装置(铁架台、酒精灯已略)如下:
①上图中,装置a由、、双孔塞和导管组成
②循环物质甲的名称是
③制取无水氯化镁必须在氯化氢存在的条件下进行,原因是
④装置b中填充的物质可能是
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