高考化学工艺流程专题一要点.docx
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高考化学工艺流程专题一要点.docx
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高考化学工艺流程专题一要点
高考化学工艺流程题
一、探究解题思路
呈现形式:
流程图、表格、图像
设问方式:
措施、成分、物质、原因
能力考查:
获取信息的能力、分解问题的能力、表达能力
知识落点:
基本理论、元素化合物、实验
无机工业流程图题能够以真实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。
【例题】某工厂生产硼砂过程中产生的固体废料,主要含有MgCO、MgSiO、CaMg(CO)、2333AlO和FeO等,回收其中镁的工艺流程如下:
3223Ⅰ预处理Ⅱ分离提纯
Ⅱ分离提纯还原Ⅲ料:
矿石(固体)原浸出”)预处理:
酸溶解(表述:
“杂:
控制溶液酸碱性使金属离子形成沉淀除
2+全部沉淀核心化学反应是:
控制条件,调节PH,使Mg1.解题思路结合基础→→仔细分析每步发生的反应及得到的产物明确整个流程及每一部分的目的→注意答题的模式与要点理论与实际问题思考在解这类题目时:
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:
对比原料和产,由何原料获得何产物(副产物)①浏览全题,确定该流程的目的——;物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②析和解题中随时进行联系和调用;③解析流程图并思考:
(氧化还原?
溶解度?
溶液中的平从原料到产品依次进行了什么反应?
利用了什么原理衡?
)。
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
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
产品分离提纯核心考点:
物质的分离操作、除杂试剂的选择、生产条件的控制
3.工业生产流程主线与核心
原料预处理产品分离提纯
反应条件无物的排放害化处原料循环利用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。
例如:
已知下列物质开始沉淀和沉淀完全时的pH如下表所示
物质开始沉淀沉淀完全
Fe(OH)2.73.739.67.6Fe(OH)29.8
Mn(OH)8.3
222++,应该怎样做?
FeMn溶液中含有的问题:
若要除去
调节pH所需的物质一般应满足两点:
○○+ii、不引入新杂质。
反应,使溶液pH值增大;、能与iH
23++,可加入CuO、Cu(OH)、FeCu(OH)CO等物Cu例如:
若要除去溶液中混有的3222质来调节溶液的pH值
2
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
专项练习
1.【2015浙江理综化学】某同学采用硫铁矿焙烧取硫后的烧渣(主要成分为FeO、SiO、AlO,32223不考虑其他杂质)制取七水合硫酸亚铁(FeSO·7HO),设计了如下流程:
24
1固体足量酸NaOH溶液
固体烧渣2
X
试剂pH
控制1
溶液FeSO·7H溶液2
O
24
的是(下列说法不正确)...AX选用铁粉.溶解烧渣选用足量硫酸,试剂3+是为了使SiOB.固体1中一定含有,控制pHAlAl转化为(OH)2,进入固体32C.从溶液2得到FeSO·7HO产品的过程中,须控制条件防止其氧化和分解24D.若改变方案,在溶液1中直接加NaOH至过量,得到的沉淀
用硫酸溶解,其溶液经结晶分离也可得到FeSO·7HO242.【2015上海化学】实验室回收废水中苯酚的过程如右图所示。
下列分析错误的是()
A.操作I中苯作萃取剂
3
B.苯酚钠在苯中的溶解度比在水中的大
C.通过操作II苯可循环使用
3.【2015天津理综化学】(18分)废旧印刷电路板是一种电子废弃物,其中铜的含量达到矿石中的几十倍。
湿法技术是将粉碎的印刷电路板经溶解、萃取、电解等操作得到纯铜等产品。
某化学小组模拟该方法回收铜和制取胆矾,流程简图如下:
回答下列问题:
2+。
写出操作①的作用是O
(1)反应Ⅰ是将Cu转化为Cu(NH,反应中H2324
。
名称:
2+。
与有机物RH反应,写出该反应的离子方程式:
(2)反应II是铜氨溶液中的Cu(NH)43
。
操作②用到的主要仪器名称为,其目的是(填序号)
a.富集铜元素
b.使铜元素与水溶液中的物质分离2+在水中的溶解度c.增加Cu。
若操作③使用右图与稀硫酸反应生成CuSO和)反应Ⅲ是有机溶液中的(3CuR42
。
装置,图中存在的错误是
。
操作CuSO溶液。
阴极析出铜,阳极产物是4()操作④以石墨作电极电解4
。
⑤由硫酸铜溶液制胆矾的主要步骤是
。
(5)流程中有三次实现了试剂的循环使用,已用虚线标出两处,第三处的试剂是
ClNH循环使用的在反应Ⅰ中的主要作用是。
4
4
4.【2015四川理综化学】(16分)为了保护环境,充分利用资源,某研究小组通过如下简化流程,将工业制硫酸的硫铁矿烧渣(铁主要以FeO存在)转变成重要的化工原料FeSO(反423应条件略)。
3+,不考虑其他反+8HSO)+8H活化硫铁矿还原FeO=15FeSO的主要反应为:
FeS+7Fe(SO43442222应。
请回答下列问题:
。
O反应的离子方程式是1()第Ⅰ步HSO与Fe3422
3+。
(填字母编号)
(2)检验第Ⅱ步中Fe是否完全还原,应选择
溶液C.KSCN溶液溶液B.K[Fe(CN)].AKMnO634,5.2然后在第Ⅳ步通入空气使溶液pH降到调溶液pH到5.8左右,(3)第Ⅲ步加FeCO32+降低的原因FepH不沉淀,滤液中铝、硅杂质除尽。
通入空气引起溶液此时。
是
在空气中加热反应可制得铁系氧化物材料。
,FeCO4)FeSO可转化为FeCO(343H?
=-1648kJ/molO(s)(g)=2Fe已知25℃,101kPa时:
4Fe(s)+3O322
H?
=-393kJ/mol(g)=COC(s)+O(g)22H?
=-1480kJ/mol
(g)=2FeCO(s)2Fe(s)+2C(s)+3O32。
在空气中加热反应生成FeCOFeO的热化学方程式是323
纳米材料。
该材料可用于制造高容量)(二硫化亚铁)FeSO在一定条件下可制得FeS5(24式反应,正极S反应为4Li+FeS=Fe+2Li池锂电池,电放电时的总22。
是
的硫酸加b%akg质量分数为O)假如烧渣中的铁全部视为Fe,其含量为50%。
将(632后pH96%,其他杂质浸出消耗的硫酸以及调入到ckg烧渣中浸取,铁的浸取率为应加入上述流留的硫溶液呈微酸性所残酸忽略不计。
按程,第Ⅲ步FeCO3。
kg3+2+2+,等杂质)Ca、Mg、Fe(含BaCO19山东理综化学】【5.2015(分)毒重石的主要成分3:
的流程如下O·BaCl实验室利用毒重石制备2H225
15%实验室用37%的盐酸配置。
(1)毒重石用盐酸浸取前需充分研磨,目的是
。
的盐酸,除量筒外还需使用下列仪器中的
d.滴定管b.容量瓶c.玻璃棒a.烧杯
2)(
3+2+2+MgFeCa1.911.99.1pH开始沉淀时的3.2
13.9
11.1
pH
完全沉淀时的填((填离子符号),滤渣Ⅱ中含NH加入·HO调节pH=8可除去23
。
C。
加入HO时应避免过量,原因是化学式)422
-9-7O)=1.6×10=2.3×10,Ksp(CaC(已知:
KspBaCO)4224)利用简洁酸碱滴定法可测定Ba2+的含量,实验分两步进行。
(3——2+22—+2Ba+CrO+2H=CrO=BaCrO↓+H0已知:
2CrO472244溶液与锥形瓶中,加入酸碱指示剂,用b移取xml一定浓度的NaCrO步骤Ⅰ421-mL。
盐酸标准液滴定至终点,测得滴加盐酸体积为Vmol·L0CrONaxmL与步骤Ⅰ相同浓度的移取步骤Ⅱ:
ymLBaCl溶液于锥形瓶中,加入42212+-盐酸标准液滴定bmol·溶液,待BaL完全沉淀后,再加入酸碱指示剂,用mL。
至终点,测得滴加盐酸的体积为V1”上方(填“滴加盐酸标准液时应用酸式滴定管,“0”刻度位于滴定管的
1-,若步骤Ⅱ中滴加盐酸时有少量待mol·L。
”)BaCl溶液的浓度为“或下方2
2+。
偏小”)”(填“偏大或“Ba测液溅出,浓度测量值将
无水氯化铝在生产、生活中应用广泛。
分)6【2015福建理综化学】(15.。
)氯化铝在水中形成具有净水作用的氢氧化铝胶体,其反应的离子方程式为(1
等杂质)制取无水氯化铝、FeOAl,含有OSiO)工业上用铝土矿(主要成分为(222332的一种工艺流程示意如下:
6
已知:
FeClAlClFeClSiCl物质23341023
57.6(升华)(升华)沸点/℃300180只要求写出一种)。
(①步骤Ⅰ中焙烧使固体水分挥发、气孔数目增多,其作用是
。
②步骤Ⅱ中若不通入氯气和氧气,则反应生成相对原子质量比硅大的单质是
③已知:
-1H=+1344.1kJ·molAlO(s)+3C(s)=2Al(s)+3CO(g)Δ132-1=+1169.2kJ·molHΔ2AlCl(g)=2Al(s)+3Cl(g)223。
反应生成由AlO、C和ClAlCl的热化学方程式为3322
3冷溶液吸收,生成的盐主要有④步骤Ⅲ经冷却至室温后,气体用足量的NaOH。
________种,其化学式分别为
。
⑤结合流程及相关数据分析,步骤Ⅴ中加入铝粉的目的是
)在化工等领域具有重要的应用价值,分)硼氢化钠(NaBH安徽理综化学】(147.【20154NaBH,其流程如下:
某研究小组采用偏硼酸钠NaBO为主要原料制备42
循环使用)异丙酸(l)NaBO(s2)s)Na(sSiO(①2NaBH)(s4SiO)(sNa32②
)NaBH(s4
溶液
③s)(
SiONa32
g)H(2
常温下能与水反应,可溶于异丙酸(沸点:
13℃)NaBH。
已知:
4
(1)在第①步反应加料之前,需要将反应器加热至100℃以上并通入氩气,该操作的目的是_____,原料中的金属钠通常保存在____中,实验室取用少量金属钠需要用到的实验用品有_____,_____,玻璃片和小刀等。
7
(2)请配平第①步反应的化学方程式:
□NaBO+□SiO+□Na+□H==□NaBH+□NaSiO3
22224(3)第②步分离采用的方法是______;第③步分离(NaBH)并回收溶剂,采用的方4法是______。
(4)NaBH(s)与水(l)反应生成NaBO(s)和氢气(g),在25℃,101KPa下,已24知每消耗3.8克NaBH(s)放热21.6KJ,该反应的热化学方程式是_______。
48.【2015广东理综化学】(16分)七铝十二钙(12CaO·7AlO)是新型的超导材料和发光材料,32用白云石(主要含CaCO和MgCO)和废Al片制备七铝十二钙的工艺如下:
33
(1)煅粉主要含MgO和,用适量的NHNO溶液浸取煅粉后,镁化合物几乎不34
2+-6-1,则溶液pH大于)小于5×10(mol·LMg(OH)溶,若溶液I中c(Mg的2
-12);该工艺中不能用(NH)SO代替NHNO,原因是Ksp=5×10。
34424
(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CO,2
会生成,从而导致CaCO产率降低。
3
(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)时,电极分别为Al片和石墨,电解总反应方程式3为。
——两种离子在AlAl和Cl(5)一种可超快充电的新型铝电池,充放电时AlCl电极上相724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。
9201512(CaSOSiOAlO)为原料可制备,杂质只要成分、等(.【江苏化学】分)以磷石膏3422CaCO。
轻质38
2-随时间变化浆料清液的pH和c(SO),
(1)匀速向浆料中通入CO42;转化的离子方程式_____________见由右图。
清液pH>11时CaSO4)____(填序号能提高其转化速率的措施有100BA℃.加热浆料至.搅拌浆料CODC通入速率..增大氨水浓度减小25pH62时,过滤并洗涤固体。
滤液中物质的量浓度最大的两种阴离接近)当清液(.)_______________________(。
;检验洗涤是否完全的方法是子为填化学式和ClNH3溶液浸取高温煅烧的固体,随着浸取液温度上升,溶液()在敞口容器中,用42+___________c(Ca)。
增大的原因中实验室利用废旧铜片回收铜又有利于保护环境.10.废弃物的综合利用既有利于节约资源,并制备绿矾晶体的部分实验过程如下:
22﹣﹣﹣己知:
I+2SO+2IO=S63242;A中溶解时反应的化学方程式是_________
(1)①
.的简便方法是_________②铜片完全溶解后,需要将溶液中的HO除去.除去HO2222
2+﹣过I发生反应的杂质).A2)某学习小组用“间接碘量法”测定试样中Cu的浓度(不含能与(用CuI沉淀.充分反应后,程如下:
取20.00mL试样于锥形瓶中,加入过量KI固体,生成白色.S0.1000mol/L的NaSO标准液滴定,到达滴定终点时,消耗NaO标准液10.00mL332222①CuSO与KI反应的离子方程式为:
_________.4
_________作滴定指示剂,滴定终点的现象是_________.②可选用
2+.mol/L_________Cu③试样A中c()为
等杂质)的电解精炼,Pt、Au溶液为电解质溶液进行粗铜(含(3)以CuSOAl、Zn、Ag、4_________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2+、PtAu等金属、利用阳极泥可以回收向阳极移动C、溶液中CuDAg、F溶液浓度减小E、电解后CuSO、阳极减轻的质量等于阴极增加的质量4_________中制取绿矾晶体的实验操作是从滤液4()B、_________过滤、洗涤.、
9
1、案】D
2【答案】B
【析】A.苯酚容易溶于有机溶剂苯,而难溶于水,水与苯互不相溶,因此可用苯作萃取剂将含有苯酚的废水中的苯萃取出来,操作I中苯作萃取剂,正确。
B.苯酚钠容易溶于水,而难溶于苯,因此在苯中的溶解度比在水中的小,错误。
C.向萃取分液后的含有苯酚的溶液中加入NaOH溶液,发生反应:
NaOH+CHOH=CHONa+HO,CHONa5556662容易溶于水,而与苯互不相溶,然后分液,得到的苯可再应用于含有苯酚的废水的处理,故通过操作II苯可循环使用,正确。
D.再向含有苯酚钠的水层加入盐酸,发生:
CHONa+HCl=CHOH+NaCl,苯酚难溶于水,密度比水大,在下层,通过分液与水分离5566开,通过上述分析可知在三步操作中都要进行分液操作,因此要使用分液漏斗,正确。
3、
(1)作氧化剂过滤
2+++2NH+CuR分液漏斗2()Cu(NH)+2RH=2NHab23344(3)RH分液漏斗尖端未紧靠烧杯内壁液体过多(4)OHSO加热浓缩冷却结晶过滤422-)过高,生成Cu(OH)沉淀防止由于溶液中的c(OH5()HSO2422+,Cu被氧化,则反应中H)Cu(NHO的作用是作氧(【解析】1)反应Ⅰ是将Cu转化为2324化剂;操作①是把滤渣和液体分离,所以该操作为过滤;
2+与有机物RH反应生成)CuR和氨气、氯化铵,所以2()根据流程图可知,Cu(NH2432+++2NH+CuR)该反应的离子方程式是Cu(NH;操作②是把水层与有机+2RH=2NH24334层分离,所以为分液操作,需要的主要仪器为分液漏斗;Cu元素富集在有机层,所以该操作的目的是富集Cu元素,使铜元素与水溶液中的物质分离,答案选ab;
(3)CuR中R元素为-1价,所以反应Ⅲ是有机溶液中的CuR与稀硫酸反应生成CuSO422和RH;操作③使用的过滤操作中分液漏斗尖端未紧靠烧杯内壁,且分液漏斗内的液体太多;
10
(4)以石墨作电极电解CuSO溶液。
阴极析出铜,则阳极为阴离子氢氧根放电,生成4氧气,导致氢离子浓度增大,所以阳极的产物有O、HSO;由溶液得到晶体的操作422步骤一般为加热浓缩冷却结晶过滤;
(5)操作④中得到的硫酸可用在反应III中,所以第三种循环的试剂为HSO;氯化铵42-)过高,生OH溶液为酸性,可降低溶液中氢氧根离子的浓度,防止由于溶液中的c(成Cu(OH)沉淀。
2+3++3HO=2Fe1)FeO+6H4、(223
(2)C
2+3+3++。
Fe水解产生,FeFe(3)H被氧化为?
H=-260kJ/mol(s)+4CO(g)。
(4)4FeCO(s)+O(g)=2FeO232232--=Fe+2S5)FeS+4e(229ab1131c(6)-kg。
17502450+3++3H2FeO+6HO
=)【解析】(1Fe2323+没有完全还原,则可以用KSCN检验。
2)若Fe(2+3+。
Fe)部分Fe被氧化为(3?
H=-260kJ/mol。
(g)4)根据盖斯定律可得:
4FeCO(s)+O(g)=2FeO(s)+4CO(22233-2-=Fe+2S)正极得电子,化合价降低,可得正极方程式:
FeS+4e(52(6)由于最终得到FeSO,根据元素守恒,n(Fe)=n(S),Fe来自于FeO、FeS、FeCO;33242S来自于FeS、HSO则有:
422ckg×50%ckg×50%a×b%kgckg×50%1m(FeCO)kg3(×2+×2×)×96%+=+×2
160g/mol98g/mol14116g/mol160g/mol160g/mol1××2×96%
1429ab1131c则得答案:
-kg。
175024505、
(1)增大接触面积从而使反应速率加快;ac
3+OBaC沉淀,产品的产量减少。
;HCO过量会导致生成Fe
(2);Mg(OH)、Ca(OH)4242222;偏小。
)Vb/y((3)上方;Vb—10
+3+Al+3H+3HAl(OH)O16、(15分)()32
(2)①防止后续步骤生成的AlCl水解或增大反应物的接触面积,加快反应速率。
3②Fe或铁;③AlO(s)+3C(s)+2Cl(g)=2AlCl(g)+3CO(g)ΔH=+174.9kJ/mol;332211
④NaCl、NaClO、NaClO;⑤除去FeCl,提高AlCl纯度。
3333+发生水解反应产生氢氧化铝胶体,其反应Al
(1)氯化铝是强酸弱碱盐,在溶液中【解析】
+3+;(2Al(OH)Al+3H+3H)①步骤Ⅰ中焙烧使固体中的水分挥O的离子方程式为32发,导致气孔数目增多,其作用是可以防止后续步骤生成的AlCl水解。
同时由于增大3反应物的接触面积,使反应速率加快。
②根据物质中含有的元素组成可知:
若在步骤Ⅱ中不通入氯气和氧气,则反应生成相对原子质量比硅大的单质是铁。
③第一个式子减去第二个式子,整理可得:
AlO(s)+3C(s)+2Cl(g)=2AlCl(g)+3CO(g)ΔH=+174.9kJ/mol;④3322步骤Ⅲ经冷却至室温后,气体用足量的NaOH冷溶液吸收,生成的盐主要有3种,Cl2与浓NaOH溶液发生反应产生NaCl、NaClO和水,随着反应的进行,溶液变稀。
这时3Cl与稀的NaOH溶液发生反应,形成NaCl、NaClO。
因此得到的三种盐的化学式分别为2NaCl、NaClO、NaClO。
⑤由于Al的活动性比Fe强,在步骤Ⅴ中加入铝粉,就可以将3铁置换出来,达到除去除去FeCl,提高AlCl纯度的目的。
337、
(1)除去反应器中的水蒸气和空气,煤油,镊子、滤纸
(2)系数为:
1、2、4、2;(3)过滤,蒸馏(4)NaBH(s)+HO(l)=NaBO(s)+H(g)△H=-216KJ/mol;2242【解析】
(1)由于NaBH常温下能与水反应,且Na比较活泼,加热到100度以上,充入氩4气,是除去反
应器中的水蒸气和空气,避免影响反应;少量金属钠保存在煤油里;取用钠时,用镊子夹取,滤纸吸
干表面的煤油;
(2)根据氧化还原反应原理,得失电子总相同,可以配平此反应为:
NaBO+2SiO+4Na+2H==NaBH+2NaSiO;(3)从流程图
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