高考化学一轮复习高考专题讲座1化学工艺流程试题的突破方略教学案鲁科版.docx

化学工艺流程试题的突破方略 试题背景分析化学工艺流程题是全国高考中的必考题型，它是传统的“无机框图题”的变革与创新，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学工艺试题。这类试题充分体现了“化学是真实的”这样一种命题指导思想。1呈现模式2识图方法图1 图2图3图1箭头表示反应物加入同时生成物出来；图2箭头表示反应物分步加入和生成物出来；图3箭头表示循环反应。试题三步审读1读题干明确原料成分和目的要求2读流程明确各步转化原理和目的(1)看箭头：进入的是投料(即反应物)；出去的是生成物(包括主产物和副产物)。(2)看三线：主线主产品、分支副产品、回头为循环。(3)找信息：明确反应条件控制和分离提纯方法。(4)关注所加物质的可能作用：参与反应、提供反应氛围、满足定量要求。3读问题明确答什么(1)答非所问：要看清题目要求，按要求答题，防止答非所问。(2)规范答题：回答问题要准确全面，注意语言表达的规范性，特别是化学用语的书写与表示要准确、规范。试题分类探究以除杂、分离、提纯为主体的化工流程题1物质分离提纯的原则(1)不增：不引入新的杂质。(2)不减：不减少被提纯的物质。(3)易分离：被提纯物与杂质易于分离。(4)易复原：被提纯的物质易恢复原来的组成、状态。2常用的提纯方法水溶法除去可溶性杂质酸溶法除去碱性杂质碱溶法除去酸性杂质氧化剂或还原剂法除去还原性或氧化性杂质加热灼烧法除去受热易分解或易挥发的杂质调节溶液的pH法如除去酸性Cu2溶液中的Fe3等3.常用的分离方法过滤分离难溶物和易溶物，根据特殊需要采用趁热过滤或者抽滤等方法萃取和分液利用溶质在互不相溶的溶剂里的溶解度不同提取分离物质，如用CCl4或苯萃取溴水中的溴蒸发结晶提取溶解度随温度变化不大的溶质，如NaCl冷却结晶提取溶解度随温度变化较大的溶质、易水解的溶质或结晶水合物，如KNO3、FeCl3、CuCl2、CuSO45H2O、FeSO47H2O等蒸馏或分馏分离沸点不同且互溶的液体混合物，如分离乙醇和甘油冷却法利用气体液化的特点分离气体，如合成氨工业采用冷却法分离平衡混合气体中的氨气深度归纳1增大原料浸出率(离子在溶液中被浸出的百分率)的措施：搅拌、升高温度、延长浸出时间、增大气体的流速(浓度、压强)、增大气液或固液接触面积。根据物质的具体性质，原料浸泡可分为水浸、酸浸、碱浸、醇浸等。2过滤问题(1)3个基本操作检验溶液中离子是否沉淀完全的方法：将溶液静置一段时间后，用胶头滴管取上层清液少许放入小试管中，向其中滴入沉淀剂，若无沉淀生成，则说明离子沉淀完全。洗涤沉淀：沿玻璃棒往漏斗中加蒸馏水至液面浸没沉淀，待水自然流下后，重复操作23次。检验沉淀是否洗涤干净的方法：取少量最后一次的洗涤液于试管中，向其中滴入某试剂，若没有特征现象出现，则证明沉淀已洗涤干净。(2)特定洗涤目的冰水洗涤的目的：洗去晶体表面的杂质离子并降低被洗涤物质的溶解度，减少其在洗涤过程中的溶解损耗。乙醇洗涤的目的：降低被洗涤物质的溶解度，减少其在洗涤过程中的溶解损耗，得到较干燥的产物。3结晶方式(1)蒸发浓缩、冷却结晶：适用于杂质的溶解度随温度变化不大的物质分离提纯，如除去KNO3中的少量NaCl或受热易分解的物质，如晶体水合物、铵盐等。(2)蒸发结晶、趁热过滤：适用于杂质的溶解度随温度变化较大物质的分离提纯，可减少杂质晶体的析出，如除去NaCl中的少量KNO3。趁热过滤的方法：漏斗预热，用少量热蒸馏水通过过滤器，带加热装置的漏斗、抽滤。提醒：晶体的干燥：要得到干燥的晶体，常见的干燥方法有自然晾干、滤纸吸干、在干燥器中干燥、烘干(适用于热稳定性较好的物质)。4调节溶液pH分离提纯(1)控制溶液的酸碱性使其中某些金属离子形成氢氧化物沉淀。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)31.53.7Fe(OH)27.69.6Mn(OH)28.39.8若要除去Mn2溶液中含有的Fe2，可先用氧化剂把Fe2氧化为Fe3，再调节溶液的pH在3.7pH_ molL1(写出计算式即可)。(5)操作a的内容是_。解析：(1)把废镍催化剂粉碎，或适当加热、适当增大酸的浓度或提高搅拌速率等都可以提高酸浸速率。(2)试剂a是过氧化氢，反应的离子方程式为2Fe22HH2O2=2Fe32H2O。(3)因为铁、铝是以氢氧化铁和氢氧化铝的形式沉淀下来的，并且不能使镍离子形成沉淀，故pH范围为5.0pH molL1。(5)从溶液中分离出晶体需要进行过滤、洗涤、干燥。答案：(1)把废镍催化剂粉碎(或适当加热、适当增大酸的浓度或提高搅拌速率等)(2)2Fe22HH2O2=2Fe32H2O(3)5.0pH6.8加入Ni(OH)2消耗溶液中的H，促使铁离子、铝离子的水解平衡右移，使铁离子、铝离子转化为相应的沉淀(4)Ni2C2O2H2O=NiC2O42H2O取适量上层清液于试管中，继续滴加(NH4)2C2O4溶液，无沉淀生成(5)过滤、洗涤、干燥以物质制备为主体的化工流程题1物质制备过程的条件控制(1)控制体系的环境氛围需要在酸性气流中干燥FeCl3、AlCl3、MgCl2等含水晶体，抑制水解并带走因分解产生的水汽。营造还原性氛围，防止还原性物质被氧化。如加入铁粉防止Fe2被氧化。加入氧化剂进行氧化。如加入绿色氧化剂H2O2将Fe2氧化转化为Fe3，绿色氧化剂H2O2的优点：不引入新杂质，对环境无污染。(2)控制反应温度加热：加速溶解、加快反应速率或促进平衡向某个方向移动(如促进水解生成沉淀)。降温：防止某物质在某温度时会溶解或分解，或促进平衡向某个方向移动。控制温度在一定范围内：综合多方面因素考虑。如使反应速率不至于太慢、抑制或促进平衡移动、防止反应物分解、防止副反应发生、使催化剂的催化活性最高等。如题目中出现了包括产物在内的各种物质的溶解度信息，则要根据它们溶解度随温度升高而改变的情况，寻找合适的结晶分离方法。2在流程题中，常会看到压强、温度等外界条件的出现，不同的工艺对化学反应的温度或压强有不同的要求，其所起的作用也不一样，但都是能否达到实验目的的关键所在，也是命题专家们经常考查的地方。对外界条件的分析主要从对反应速率和平衡转化率的影响这两个方面着手。如 使催化剂的活性达到最高：如工业合成氨或SO2的催化氧化反应，选择的温度是500 左右，原因之一就是这样可使催化剂的活性达到最高。对于一些工艺来说，降温或减压都可以减少能源成本，降低对设备的要求，达到绿色化学的目的。典例导航(14分)(2015全国卷，T27)硼及其化合物在工业上有许多用途。以铁硼矿(主要成分为Mg2B2O5H2O和Fe3O4，还有少量Fe2O3、FeO、CaO、Al2O3和SiO2等)为原料制备硼酸(H3BO3)的工艺流程如下所示：回答下列问题：(1)写出Mg2B2O5H2O与硫酸反应的化学方程式_。为提高浸出速率，除适当增加硫酸浓度外，还可采取的措施有_(写出两条)。(2)利用_的磁性，可将其从“浸渣”中分离。“浸渣”中还剩余的物质是_(写化学式)。(3)“净化除杂”需先加H2O2溶液，作用是_。然后再调节溶液的pH约为5，目的是_。(4)“粗硼酸”中的主要杂质是_(填名称)。(5)以硼酸为原料可制得硼氢化钠(NaBH4)，它是有机合成中的重要还原剂，其电子式为_。(6)单质硼可用于生产具有优良抗冲击性能的硼钢。以硼酸和金属镁为原料可制备单质硼，用化学方程式表示制备过程_。三步审读答案：(除特殊标注外，每空1分)(1)Mg2B2O5H2O2H2SO42H3BO32MgSO4(3分)提高反应温度、减小铁硼矿粉粒径(2)Fe3O4SiO2和CaSO4(提示：Fe3O4具有磁性。“浸渣”中除含Fe3O4外，还含有与H2SO4不反应的SiO2，以及CaO与H2SO4反应生成的微溶物CaSO4。)(3)将Fe2氧化成Fe3使Fe3与Al3形成氢氧化物沉淀而除去(2分)(4)(七水)硫酸镁(滤液中含有MgSO4) (6)2H3BO3B2O33H2O、B2O33Mg2B3MgO(3分)(1)Al2O3、FeO与硫酸溶液反应的离子方程式为_、_。(2)“净化杂质”加H2O2溶液反应的离子方程式为_。(3)过滤用到的玻璃仪器有漏斗、_；蒸发浓缩用到的玻璃仪器有酒精灯、_。答案：(1)Al2O36H=2Al33H2OFeO2H=Fe2H2O(2)2Fe2H2O22H=2Fe32H2O(3)烧杯、玻璃棒蒸发皿、玻璃棒对点训练2(2019东北三省联考)铅及其化合物有着优异的性能和广泛的应用。工业上利用铅浮渣(主要成分是PbO、Pb还含有少量的Ag、CaO)可制备硫酸铅。制备流程图如下：已知：Ksp(PbSO4)1.6108Ksp(CaSO4)4.9105(1)步骤有NO产生，浸出液中含量最多的金属阳离子为Pb2，写出Pb参加反应的化学方程式：_，为防止Ag被溶解进入浸出液，步骤操作时应注意_。(2)粗PbSO4产品含有的杂质是_；要得到纯净的PbSO4，需要用试剂进行多次洗涤，再用蒸馏水洗涤。最好选用的试剂是_。A稀硫酸B稀盐酸C硝酸铅溶液D酒精(3)母液中可循环利用的物质是HNO3，若母液中残留的SO过多，则循环利用时可能出现的问题是_。(4)若将步骤中的Pb2完全沉淀c(Pb2)1.0105 molL1，则溶液中的c(SO)至少为_molL1。(5)(CH3COO)2Pb是皮毛行业的染色助剂，可用PbSO4与CH3COONH4反应制备，写出反应的离子方程式：_。解析：(1)Pb能与稀硝酸发生氧化还原反应，其化学方程式为3Pb8HNO3=3Pb(NO3)22NO4H2O。由于金属活泼性：PbAg，故步骤中为了防止Ag溶解进入浸出液，需控制硝酸的用量并使铅浮渣(或Pb)稍有剩余。(2)根据题图可知所得粗PbSO4产品中含有CaSO4杂质，根据PbSO4、CaSO4的溶度积常数可知相同条件下PbSO4更难溶，为了得到纯净的PbSO4，可用硝酸铅溶液多次洗涤粗产品，使CaSO4转化为PbSO4，再用蒸馏水洗涤。(3)若母液中残留的SO过多，则其会与浸出时生成的Pb2反应生成PbSO4，PbSO4会随浸出渣排出，从而降低PbSO4的产率。(4)步骤中Pb2完全沉淀时溶液中c(Pb2)1.0105 molL1，则溶液中c(SO)至少为 molL11.6103 mol