2019年高考化学化工流程全突破专题01化工流程解题方法知识讲解.doc

内部文件，版权追溯专题01 化工流程解题方法在高考试题考察中，为了使化学教学更加紧密联系工农业生产和日常生活，高考将无机框图题改为化学工艺流程框图题。这类题是通过某种重要的化工产品的工业生产流程简图的分析，以物质制备、分离、提纯为试题情境，以元素化合物知识、实验基本操作、化学平衡原理、水解理论、物质制备和分离的知识为考察知识目标，以信息的获取、加工、整合和新情境下实际问题的分解、分析、综合、解决及以经济的视角分析实际生产中的各种问题为考察能力目标。一. 无机化工流程题的特点：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。1. 流程的呈现主要有以物质转化为主线，以操作过程为主线，甚至有时候会以设备为主线。2. 这类题常围绕以下几个知识点进行设问：反应速率与平衡理论的运用 反应物颗粒大小：反应速率、原料的利用率等温度：反应速率、物质的稳定性、物质的结晶等 氧化还原反应的判断、化学方程式或离子方程式的书写； 利用控制pH分离除杂； 化学反应的能量变化； 实验基本操作：除杂、分离、检验、洗涤、干燥等； 流程中的物质转化和循环，资源的回收和利用； 环境保护与绿色化学评价。二. 无机化工流程题的结构工艺流程题的结构分题头、题干和题尾三部分。题头一般是简单介绍该工艺生产的原材料和工艺生产的目的(包括副产品)；题干部分主要用框图形式将原料到产品的主要生产工艺流程表示出来；题尾主要是根据生产过程中涉及到的化学知识设置成一系列问题，构成一道完整的化学试题。题型特点1. 呈现形式：流程图、表格、图象。2. 设问方式：措施、成分、物质、原因。3. 能力考查：获取信息的能力、分析问题的能力、迁移推理能力、表达能力。4. 知识落点：基本理论、元素化合物、实验。无机工业流程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，能够综合考查学生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。三. 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 1. 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。2. 分析流程图需要掌握的技巧是： 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； 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； 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？3. 工业生产流程主线与核心的分析 主线主产品。 分支副产品。 回头为循环。四. 解题方法1. 首尾分析典例1铬合金具有高硬度、耐腐蚀特性，广泛应用于精密仪器制造，由高碳铬铁合金废料制取铬的简单流程如下:已知:Cr+H2SO4=CrSO4+H2请回答下列问题:（1）稀硫酸酸浸过程中，提高“浸出率”的措施有_ (写一条即可)(已知: )（2）用纯碱调节溶液酸度，若纯碱过量，则可能导致的后果是_，副产物中两种主要物质的化学式为_（3）加入草酸发生反应的离子方程式为_；利用铝热反应冶炼铬。请写出该反应的化学方程式_（4）向滤液中通入空气，加入氨水后发生反应的化学方程式为_（5）利用如图装置，探究铬和铁的活泼性强弱。能证明铁比铬话泼的实验现象是_，工业上，在钢器具表面镀铬，用硫酸铬(CrSO4)溶液作电解液，阴极的电极反应式为_。（6）已知高碳铬铁度料中铁铭元素质量比为14:13.上述流程中铁元素转化草酸亚铁的利用率为80%。废料中提取金属铬的总转化率为95%，如果得到草酸亚铁品体(FeC2O42H2O)质量为18.00吨，则可以冶炼铬的质量为_吨(结果保留1位小数)。【答案】加热、搅拌、适当提高稀硫酸浓度等(答案合理即可) Cr2+、Fe2+水解或沉淀 Na2SO4、NaHSO4 Fe(OH)2+H2C2O4=FeC2O42H2O Cr2O3+2AlAl2O3+2Cr 4CrSO4+O2+8NH3H2O+2H2O=4Cr(OH)3+4(NH4)2SO4 铬极上产生气泡 Cr2+2e-=Cr 6.2 【解析】【名师点拨】首尾分析法是一种解工艺流程题的常见方法，这种方法的特点是：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组成，从中产生的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，也就迎刃而解。2. 分段分析典例2工业上，以钛铁矿（主要含FeTiO3，还含有Fe2O3 和Al2O3、SiO2等杂质）为原料制备二氧化钛并得到副产品绿矾(FeSO47H2O)的工艺流程如下图所示。 已知：TiO2+在一定条件下会发生水解。回答下列问题：（1）要提高酸浸时钛矿石的溶解速率，可行的措施是（写一条即可）_。黑钛液中生成的主要阳离子有TiO2+和Fe2+，步骤主要反应的化学方程式是_。（2）步骤中，加入铁粉的主要作用是_，同时也会将部分TiO2+还原为Ti3+。（3）向滤液2中通入空气的目的是_（用离子方程式表示）。（4）请结合化学用语用化学平衡理论解释步骤中加入热水稀释将TiO2+转化为Ti(OH)4 的原因:_。（5）副产品绿矾中含有杂质Al2(SO4)3。要将副产品进一步提纯，请结合右图的绿矾溶解度曲线完成提纯过程：将副产品溶于稀硫酸中，充分搅拌后，用NaOH溶液调节反应液的pH约为5，过滤沉淀后得到FeSO4溶液，_，过滤，用冰水洗涤，低温干燥，得到FeSO47H20晶体。（6）用氧化还原滴定法测定制备得到的产品中TiO2的质量分数：在一定条件下，将一定量的产品溶解并将TiO2还原为Ti3，再以KSCN溶液作为指示剂，用硫酸铁铵NH4Fe(SO4)2标准溶液滴定Ti3至全部生成Ti4。滴定终点的现象是_。滴定分析时，称取TiO2试样0.2 g，消耗0.1 mol/L NH4Fe(SO4)2标准溶液24.00mL，则TiO2的质量分数为_。【答案】粉碎矿石或加热反应物或及时搅拌等 FeTiO32H2SO4FeSO4TiOSO42H2O 将分数为2.410380/0.2100%=96%。【名师点晴】分段分析法解工艺流程题是一种主要方法，根据生产过程，逐段分析。化学高考试题的发展趋势必然是重视与生产、生活的紧密联系，但不管如何灵活多变，工业生产离不开反应原理中的方向、速率和限度问题。该题以铅的再生利用为载体，考查了陌生方程式书写、元素化合物性质、速率平衡、转化率等问题，综合性较强。第（3）的问不太好分析，需要结合图像及题目的前后信息来解决。3. 交叉分析典例3铁、铝是重要的金属材料，铁、铝及其化合物有非常重要的用途。（1）下列说法正确的是_(填序号)。 配制氯化铁溶液，先将FeCl3固体溶于较浓盐酸，再用蒸馏水稀释到所需的浓度 FeCl2只能通过置换反应生成，FeCl3只能通过化合反应生成 利用氯水和KSCN溶液可以检验Fe3+中有无Fe2+ 加热蒸干Fe2(SO4)3溶液获得Fe2(SO4)3固体 含a mol AlCl3的溶液和含1.5a mol NaOH的溶液，无论正滴和反滴，生成Al(OH) 3的质量相等 由于金属铝性质稳定，所以Al在空气中能稳定存在（2）高铁酸钾(K2FeO4)是一种高效多功能水处理剂。其作用原理为_ （3）以铝土矿 (主要成分为Al2O3和Fe2O3、SiO2)为原料制备铝的一种工艺流程如下：滤渣主要成分为_在实验室灼烧操作应选择的实验仪器为_反应II中，加入NaHCO3一段时间才有沉淀生成，写出加入少量NaHCO3时发生反应的离子方程式_。（4）已知25 时KspCu(OH)2=2.21020，KspFe(OH)3=4.01038， KspAl(OH)3=1.11033在25 下，向浓度均为0.1 molL1的AlCl3和CuCl2混合溶液中逐滴加入氨水，先生成_沉淀(填化学式)。溶液中某离子物质的量浓度低于1.0105 molL1时，可认为已沉淀完全。现向一定浓度的AlCl3和FeCl3的混合溶液中逐滴加入氨水，当Fe3+完全沉淀时，测定c(Al3+)=0.2 molL1。此时所得沉淀中_(填“还含有”或“不含有”)Al(OH)3。【答案】K2FeO4中+6价铁具有强氧化性，能够消毒杀菌；同时FeO42被还原成Fe3+，Fe3+水解形成Fe(OH)3胶体，能够吸附水中悬浮杂质，起到净水作用Fe2O3坩埚HCO3-+OH-=H2O+CO32-Al(OH)3不含有【解析】 (1) 配制氯化铁溶液，先将FeCl3固体溶于较浓盐酸，防止三价铁离子水解，再用蒸馏水稀释到所需的浓度，故正确；【名师点晴】交叉分析法也是一种重要的解工