河南省嵩县一高高考化学三轮冲刺 考点总动员22《物质制备与工艺》.doc

考点总动员22物质制备与工艺题型介绍：无机工业流程图题为高考常考题型，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。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。高考选题：【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：（1）反应是将cu转化为cu(nh3 )42+，反应中h2o2 的作用是 。写出操作的名称： 。（2）反应ii是铜氨溶液中的cu(nh3 )42+与有机物rh反应，写出该反应的离子方程式： 。操作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c增加cu2在水中的溶解度（3）反应是有机溶液中的cur2与稀硫酸反应生成cuso4和 。若操作使用右图装置，图中存在的错误是 。（4）操作以石墨作电极电解cuso4 溶液。阴极析出铜，阳极产物是 。操作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 。循环使用的nh4cl在反应中的主要作用是 。【答案】（1）作氧化剂 过滤（2）cu(nh3 )42+2rh=2nh4+2nh3+cur2 分液漏斗 a b（3）rh 分液漏斗尖端未紧靠烧杯内壁 液体过多（4）o2 h2so4 加热浓缩 冷却结晶 过滤（5）h2so4 防止由于溶液中的c（oh-）过高，生成cu（oh）2沉淀（3）cur2中r元素为-1价，所以反应是有机溶液中的cur2与稀硫酸反应生成cuso4和rh；操作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；（4）以石墨作电极电解cuso4 溶液。阴极析出铜，则阳极为阴离子氢氧根放电，生成氧气，导致氢离子浓度增大，所以阳极的产物有o2 、h2so4；由溶液得到晶体的操作步骤一般为加热浓缩 冷却结晶 过滤；（5）操作中得到的硫酸可用在反应iii中，所以第三种循环的试剂为h2so4 ；氯化铵溶液为酸性，可降低溶液中氢氧根离子的浓度，防止由于溶液中的c（oh-）过高，生成cu（oh）2沉淀。【考点定位】本题主要考查物质的制备流程的分析判断，离子方程式的书写，基本操作的判断等【名师点睛】对于工业流程的分析是该问题的难点。将该工业流程转化为化学的问题及掌握基本的化学知识是解题的关键。包括反应原理的判断、基本操作的判断、仪器的选择、物质或操作作用的分析、电解反应原理的应用、操作方案的设计、误差分析、物质质量分数的计算等。这类题目距离生活较远，因此学生会感到无从下手。从流程图中可分析问题的答案，如经过操作1将溶液与残渣分离，则该操作一定是过滤，从溶液中得到固体的操作一定需蒸发浓缩的步骤等，根据加入某物质前后反应物质的成分变化判断发生的化学反应及该物质的作用，所以本题以化学工业为载体，考查学生的分析问题与解决问题的能力为主。解题技巧：化学工艺流程题解题基本方法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：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？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：原料预处理反应条件的控制（温度、压强、催化剂、原料配比、ph调节、溶剂选择）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）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）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 原料预处理除杂、净化产品分离提纯反应条件控制原料循环利用排放物的无害化处理4、熟悉工业流程常见的操作与名词原料的预处理溶 解 通常用酸溶。如用硫酸、盐酸、浓硫酸等灼 烧 如从海带中提取碘煅 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。蒸发、反应时的气体氛围加热的目的 加快反应速率或促进平衡向某个方向移动降温反应的目的 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趁热过滤 防止某物质降温时会析出冰水洗涤 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）过滤固、液分离蒸馏液、液分离分液互不相溶的液体间的分离萃取用一种溶剂将溶质从另一种溶剂中提取出来。升华将可直接气化的固体分离出来。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高频考点一：除杂提纯工艺流程【典例】【安徽屯溪一中2016届第二次月考】（12分）某研究所对含硫酸亚铁和硫酸铜的工业废料进行相关的研究。实验如下：回答下列问题：（1）操作的名称为 。（2）上图溶液b中所发生反应的离子方程式为： ； （3）实验要求向溶液b中通入过量的空气，证明通入空气过量的方法是 。（4）操作需要的仪器除了酒精灯、铁架台外，还需要 和 。（5）某同学利用下面装置制备氢气并利用氢气还原某金属氧化物，根据要求回答问题。请设计一个实验方案验证h2的还原性并检验其氧化产物，其装置连接顺序是a_ b _d（除d装置外，其它装置不能重复使用），最后d装置中所加药品为 ，其作用是 。【答案】（12分）（1）过滤（1分）（2）4fe2+o2+8nh3+10h2o=8nh4+4fe(oh)3（2分）（3）取上层清液少许于试管中，加入酸性高锰酸钾溶液，酸性高锰酸钾溶液的紫色不变。（2分）。（4）蒸发皿、玻璃棒（各1分） （5）acbdd（2分）；碱石灰（1分）；防止空气中水蒸气进入前面装置中（2分）【解析】（3）若空气过量，fe2+完全反应，可利用酸性高锰酸钾溶液检验，所以证明通入空气过量的方法是：取上层清液少许于试管中，加入酸性高锰酸钾溶液，酸性高锰酸钾溶液的紫色不变。（4）通过操作溶液c获得(nh4)2so4晶体，所以操作为蒸发结晶，所以需要的仪器除了酒精灯、铁架台外，还需要蒸发皿、玻璃棒。（5）首先用装置a制取h2，然后利用装置c干燥h2，再用装置d检验h2的氧化产物，所以装置连接顺序是：acbdd；因为外界中的水分会影响h2的氧化产物的检验，所以最后d装置中所加药品为碱石灰，作用是：防止空气中水蒸气进入前面装置中。 【名师揭秘】这类工艺流程题在解题过程中明确题目目的是制取什么物质，从题干或问题中获取有用信息，了解产品的性质。善于从基本概念和反应原理的角度分析流程图试题中的元素及化合物知识，善于从质量守恒原理的角度分析未知物质，寻找解题的突破口。箭头进入的是投料(反应物)，箭尾是生成物；注意制备过程中所需的原料和条件的控制以及物质分离方法的选择。读懂流程图，写出主要的化学反应方程式或制备原理；要解决一个物质的制备、合成等实际的化学问题往往从成本角度、环保角度、现实角度等多角度考虑。高频考点二：物质制备工艺流程【典例】【安徽合肥168中2016届第二次月考】（11分）硫酸锰可作为饲料添加剂用于增肥，也可用于某些化学反应的催化剂，易溶于水，不溶于乙醇。工业上常用软锰矿（主要成分为mno2，含有mgso4等杂质）制备硫酸锰，其简化流程如下： （1）为了加快软锰矿与硫酸、黄铁矿反应的速率，工业上除采用粉碎软锰矿的方法，还可以用哪些方法。（写两种） （2）流程中黄铁矿（主要含fes2)和feso4的作用都是作还原剂，请写出feso4与软锰矿反应的离子方程式。 （3）双氧水和氨水的作用分别是 （4）操作ii包括、洗涤、干燥，可制得mnso4h2 o粗产品洗涤中最好选用 a稀硫酸b水c乙醇d浓硫酸【答案】（11分）（1）加热、搅拌（答案合理即可，2分）（2）mno2+2fe2+4h+=mn2+2fe3+2h2o （3分）（3）双氧水氧化fe2+转化为fe3+；氨水使fe3+转化为fe(oh)3沉淀而除去（2分）（4）蒸发浓缩（1分）冷却结晶（1分） 过滤（1分） c （1分）【解析】【名师揭秘】无机化工类实验题主要以无机化工流程图为载体，联系中学化学中基本实验方法，如装置气密性检查，混合物分离、提纯和检验以及产品收集与尾气处理等。高频考点三：化学反应原理与工艺流程【典例】(2010福建理综，24)硫酸锌可作为食品锌强化剂的原料。工业上常用菱锌矿生产硫酸锌，菱锌矿的主要成分是znco3，并含少量的fe2o3 、feco3、mgo、cao等，生产工艺流程示意图如下：（1）将菱锌矿研磨成粉的目的是_。（2）完成“氧化除铁”步骤中反应的离子方程式：fe(oh)2_=fe(oh)3cl（3）针铁矿(goethite)是以德国诗人歌德(goethe)名字命名的，组成元素是fe、o和h，化学式量为89，化学式是_。（4）根据下表数据，调节“滤液 2”的ph时，理论上可选用的最大区间为_。mg(oh)2zn(oh)2mgco3caco3开始沉淀的ph10.46.4沉淀完全的ph12.48.0开始溶解的ph10.5ksp5.610126.81062.8109（5）工业上从“滤液3”制取mgo过程中，合适的反应物是_(选填序号)。a大理石粉 b石灰乳 c纯碱溶液 d烧碱溶液（6）“滤液4”之后的操作依次为_、_、过滤、洗涤、干燥。（7）分析图中数据,菱锌矿粉中znco3的质量分数不低于 。【答案】（1）增大反应物接触面积或增大反应速率或使反应更充分（2）2fe(oh)2cloh2o=2fe(oh)3cl（3）feo(oh)(或其他合理答案)（4）8.0ph10.4(或其他合理答案)（5）b(或d或b和d)（6）蒸发浓缩冷却结晶(或其他合理答案)（7）(或其他合理答案)（4）ph8.0时zn(oh)2完全沉淀，ph10.5时zn(oh)2开始溶解，而mg(oh)2在ph10.4的时候开始沉淀，为了使zn(oh)2能完全析出且不影响mg(oh)2，溶液的酸碱度控制在8.0ph11时caso4转化的离子方程式_；能提高其转化速率的措施有_(填序号)a搅拌浆料 b加热浆料至100 c增大氨水浓度 d 减小co2通入速率（2）当清液ph接近65时，过滤并洗涤固体。滤液中物质的量浓度最大的两种阴离子为_和_(填化学式)；检验洗涤是否完全的方法是_。（3）在敞口容器中，用nh4cl溶液浸取高温煅烧的固体，随着浸取液温度上升，溶液中c(ca2)增大的原因_。【答案】（1）caso42nh3h2oco2=caco32nh4或caso4co32=caco3so42，ac；（2）so42、hco3，取少量最后一次的洗涤过滤液于试管中，向其中滴加盐酸酸化的bacl2溶液，若不产生白色沉淀，则表明已洗涤完全；（3）浸取液温度上升，溶液中c(h)增大，促进固体中ca2浸出。【考点定位】考查工艺流程、影响化学反应速率因素、沉淀洗涤、沉淀转化等方面的知识。【名师点睛】本题考查工艺流程问题，在分析中首先要有很好的基本功，无论是基础知识还是审题方面，在工艺流程中，注重分析过程，知道哪些步骤发生什么样的反应，或者此实验操作怎样等，然后注重书写，书写要规范；此试题考查溶度积方面的知识，反应向着更难溶的方向进行，同时也考查了影响反应速率的因素，考查学生分析问题的能力。9【2014年高考四川卷第11题】（16分）污染物的有效去除和资源的充分利用是化学造福人类的重要研究课题。某化学研究小组利用软锰矿（主要成分为mno2，另含有少量头铁、铝、铜、镍等金属化合物）作脱硫剂，通过如下简化流程既脱除燃煤尾气中的so2，又制得电池材料mno2（反应条件已略去）。请回答下列问题：（1）上述流程脱硫实现了_（选填下列字母编号）。a废弃物的综合利用 b白色污染的减少 c酸雨的减少（2）用mnco3能除去溶液中al3和fe3，其原因是_。（3）已知：25、101kpa时，mn(s)o2(g)mno2(s) h520kj/mols(s)o2(g)so2(g) h297kj/molmn(s)s(s)2o2(g)mnso4(s) h1065kj/molso2与mno2反应生成无水mnso4的热化学方程式是_。（4）mno2可作超级电容器材料。用惰性电极电解mnso4溶液可制得mno2，其阳极的电极反应式是_ _。（5）mno2是碱性锌锰电池的正极材料。碱性锌锰电池放电时，正极的电极反应式是_。（6）假设脱除的so2只与软锰矿浆中的mno2反应。按照图示流程，将a m3（标准状况）含so2的体积分数为b%的尾气通入矿浆，若so2的脱除率为89.6%，最终得到mno2的质量为c kg，则除去铁、铝、铜、镍等杂质时，所引入的锰元素相当于mno2_kg。【答案】（1）a、c （2）消耗溶液中的酸，促进al3和fe3水解生成氢氧化物沉淀（3）mno2(s)so2(g) =mnso4(s) h=-248kj/mol（4）mn22h2o2emno24h （5）mno2h2oemno(oh)oh（6）（4）电解池中阳极失去电子发生氧化反应，则用惰性电极电解mnso4溶液可制得mno2，因此阳极是锰离子放电，其阳极电极反应式是mn22h2o2emno24h。（5）原电池中负极失去电子，发生氧化反应，正极得到电子，发生还原反应，因此碱性锌锰电池放电时，正极是二氧化锰得到电子，则电极反应式是mno2h2oemno(oh)oh。（6）实际参加反应的so2的物质的量是0.4abmol，根据方程式mno2(s)so2(g) =mnso4(s)可知生成硫酸镁的物质的量是0.4abmol。最终生成二氧化锰是c kg，则根据方程式3mnso42kmno42h2o=5mno2k2so42h2so4可知，因此消耗硫酸锰的物质的量是mol，则除去铁、铝、铜、镍等杂质时，所引入的锰元素的物质的量是mol0.4abmol，相当于二氧化锰的质量是（mol0.4abmol）87g/mol（600c34.8ab）gkg【命题意图】本题主要是考查物质制备工艺流程的有关判断与计算，涉及反应原理、溶液中的平衡、热化学方程式书写、电极反应式书写以及计算等，难度较大。该类试题从能力上考查学生阅读材料接受信息的能力、观察能力、计算能力，对知识理解、综合运用能力，属于高考题中的中高档题，创新性较强，对学生的综合素质提出了更高的要求。10【2014年高考江苏卷第16题】（12分）烟气脱硫能有效减少二氧化硫的排放。实验室用粉煤灰（主要含al2o3、sio2等）制备碱式硫酸铝al2(so4)x(oh)62x溶液，并用于烟气脱硫研究。（1）酸浸时反应的化学方程式为 ；滤渣的主要成分为 （填化学式）。（2）加caco3调节溶液的ph至3.6，其目的是中和溶液中的酸，并使al2(so4)3转化为al2(so4)x(oh)62x。滤渣的主要成分为 （填化学式）；若溶液的ph偏高，将会导致溶液中铝元素的含量降低，其原因是 （用离子方程式表示）。（3）上述流程中经完全热分解放出的so2量总是小于吸收的so2量，其主要原因是 ；与吸收so2前的溶液相比，热分解后循环利用的溶液的ph将 （填“增大”、“减小”或“不变”）。【答案】（1） al2o3+3h2so4= al2(so4)3+3h2o sio2（2） caso4 3caco3+2al3+3so42-+3h2o=2al(oh)3+3 caso4 +3co2（3） 溶液中的部分亚硫酸根离子被氧化为so42- 减少【命题意图】本题考查工业流程中化学原理有关问题，涉及反应原理方程式的书写、流程中反应产物的判断等内容，考察学生对元素化合物性质的掌握和应用所学知识进行必要的分析、类推或计算一些具体的化学问题的能力。11【2014年高考广东卷第32题】（16分）石墨在材料领域有重要应用。某初级石墨中含sio2（7.8%）、al2o3(5.1%)、fe2o3(3.1%)和mgo(0.5%)等杂质。设计的提纯和综合应用工艺如下：（注：sicl4的沸点是57.6c，金属氯化物的沸点均高于150c）（1）向反应器中通入cl2前，需通一段时间的n2，主要目的是 。（2）高温反应后，石墨中的氧化物杂质均转变为相应的氯化物。气体i中的氯化物主要为 。由气体ii中某物质得到水玻璃的化学方程式为 。（3）步骤为：搅拌、 。所得溶液iv中阴离子有 。（4）由溶液iv生成沉淀v的总反应的离子方程式为 。100kg初级石墨最多可获得v的质量为 kg。（5）石墨可用于自然水体中铜件的电化学防腐，完成图19防腐示意图，并作相应标注。【答案】（1）排除空气，减少c的损失；（2）sicl4+6naoh =na2sio3+4nacl+3h2o；（3）过滤；cl-、oh-、alo2；（4）ch3cooch2ch3+alo2+ 2h2o al(oh)3+ch3coo-+ ch3 ch2oh；78 （5）（2）高温反应后，石墨中的氧化物杂质均转变为相应的氯化物。根据杂质的含量，气体i中的氯化物主要sicl4、alcl3、fecl3；sicl4的沸点是57.6c，所以气体ii为sicl4，与氢氧化钠溶液反应生成硅酸钠和氯化钠，化学方程式为sicl4+6naoh =na2sio3+4nacl+3h2o；（3）金属氯化物的沸点均高于150c，所以固体iii中存在氯化铝、氯化铁、氯化镁，其中氯化铁、氯化镁与过量氢氧化钠溶液反应生成沉淀，而氯化铝与过量氢氧化钠溶液反应生成偏铝酸钠，所以搅拌后过滤，所得溶液iv中阴离子有；cl-、oh-、alo2；（4）偏铝酸钠发生水解反应，加入乙酸乙酯的目的是除去过量的氢氧化钠且加热条件下水解平衡一直正向移动，生成沉淀氢氧化铝，总离子方程式为ch3cooch2ch3+alo2+ 2h2o al(oh)3+ch3coo-+ ch3 ch2oh；1000kg石墨中含有al2o351kg，根据元素守恒，可得到al(oh)3的质量是78kg。（5）铜的化学性质比石墨活泼，所以应用外加电流的阴极保护法保护铜，所以石墨作阳极，铜作阴极。在图中注明电源的正负极，石墨与正极相连，铜与负极相连。【命题意图】：本题以石墨为载体，考查学生对物质的制备分析，对题目所给信息的理解应用，在书写化学方程式、离子方程式的问题上，要敢于大胆想象、创新，尤其是（4）中的总离子方程式的书写，运用所学知识结合物质性质及流程图中所给的信息，考查方程式叠加法的应用，根据所给流程图对实验操作的判断，考查学生运用元素守恒法进行简单计算，把所学电化学防护的知识运用到实际生活中，体现化学源于生活，应用于生活的命题思想12【2014年高考安徽卷第27题】(14分)lipf6是锂离子电池中广泛应用的电解质。某工厂用lif、pcl5为原料，低温反应制备lipf6，其流程如下：已知：hcl的沸点是85.0 ，hf的沸点是19.5 。（1）第步反应中无水hf的作用是 、 。反应设备不能用玻璃材质的原因是 (用化学方程式表示)。无水hf有腐蚀性和毒性，工厂安全手册提示：如果不小心将hf沾到皮肤上，可立即用2%的 溶液冲洗。（2）该流程需在无水条件下进行，第步反应中pcl5极易水解，其产物为两种酸，写出pf5水解的化学方程式： 。（3）第步分离采用的方法是 ；第步分离尾气中hf、hcl采用的方法是 。（4）lipf6产品中通常混有少量lif。取样品wg，测得li的物质的量为nmol，则该样品中lipf6的物质的量为 mol(用含有w、n的代数式表示)。【答案】