探讨高考化学工艺流程题的特点及解题策略(许时来)

探讨高考化学工艺流程题的特点及解题策略云溪一中 化学组 2016.5.11（2013年新课标全国1卷27）锂离子电池的应用很广，其正极材料可再生利用。某锂离子电池正极材料有钴酸锂（LiCoO2）。导电剂乙炔黑和铝箔等。充电时，该锂离子电池负极发生的反应为6C+xLi+xe-=LixC6,现欲利用以下工艺流程回收正极材料中的某些金属资源（部分条件未给出）。废旧锂离子电池放电处理拆解正极碱浸NaOH溶液过滤滤液滤渣调pH过滤滤液Al(OH)3固体酸浸H2SO4、H2O2调pH过滤滤渣滤液萃取水相（Li2SO4溶液）有机相反萃取有机相再生回用水相（CoSO4溶液）沉钴NH4HCO3溶液过滤滤液CoCO3固体回答下列问题：（1）LiCoO2中，Co元素的化合价为 。（2）写出“正极碱浸”中发生反应的离子方程式 。（3）“酸浸”一般在80下进行，写出该步骤中发生的所有氧化还原反应的化学方程式 ；可用盐酸代替H2SO4和H2O2的混合溶液，但缺点是 。（4）写出“沉钴”过程中发生反应的化学方程式 。（5）充放电过程中，发生LiCoO2与Li1-xCoO2之间的转化，写出放电时电池反应方程式（6）上述工艺中，“放电处理”有利于锂在正极的回收，其原因是 。在整个回收工艺中，可回收到的金属化合物有 （填化学式）。（2014年新课标全国1卷27）次磷酸（H3PO2）是一种精细磷化工产品，具有较强还原性。回答下列问题： （1）H3PO2是一种中元强酸，写出其电离方程式 。 （2）H3PO2及NaH2PO2均可将溶液中的Ag+还原为银，从而可用于化学镀银。 (H3PO2)中，P元素的化合价为 。 利用(H3PO2)进行化学镀银反应中，氧化剂与还原剂的物质的量之比为41，则氧化产物为： （填化学式）。 NaH2PO2为 （填“正盐”或“酸式盐”），其溶液显 （填“弱酸性”、“中性”或“弱碱性”）。 （3）(H3PO2)的工业制法是：将白磷(P4)与Ba(OH)2溶液反应生成PH3气体和Ba(H2PO2)2，后者再与H2SO4反应。写出白磷与Ba(OH)2溶液反应的化学方程式 。 （4）H3PO2也可用电渗析法制备，“四室电渗析法”工作原理如图所示（阳膜和阴膜分别只允许阳离子、阴离子通过）：写出阳极的电极反应式 。分析产品室可得到H3PO2的原因 。早期采用“三室电渗析法”制备H3PO2，将“四室电渗析法”中阳极室的稀硫酸用H3PO2稀溶液代替，并撤去阳极室与产品室之间的阳膜，从而合并了阳极室与产品室。其缺点是产品中混有 杂质，该杂质产生的原因是 。（2015年新课标全国1卷27）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）的工艺流程如图所示：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（化学式）（3）“净化除杂”需先加H2O2溶液，作用是然后在调节溶液的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）单质硼可用于生成具有优良抗冲击性能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（2016年北京西城一模）27（12分）以铝土矿（主要成分是Al2O3，杂质有SiO2、Fe2O3等）为原料，采用拜耳法生产Al2O3的流程如下图所示： （1）Al2O3可用于电解制Al，其反应的化学方程式是_ 。（2）调控反应池中钠铝元素之比一定时，Al2O3溶于NaOH，SiO2转化为铝硅酸钠沉淀。Al2O3溶于NaOH的离子方程式是_。（3）该生产过程中，需向沉淀池中加入X。 X 可为过量的CO2，则滤液II中主要的溶质是_，为了使滤液II循环利用，应补充的物质是_（选填字母）；aCaO bHCl cNa2CO3 X 也可为少量Al(OH)3晶种（晶种可加速沉淀的生成），其优点是_。（4）测铝土矿中铝元素含量：I 将m g铝土矿样品经处理配成V mL溶液II 取少量该溶液用EDTA法测得该溶液中Fe3+、Al3+浓度之和为a molL1III 另取少量该溶液，将Fe3+用盐酸羟胺还原为Fe2+后，利用吸光度法测得吸光度为0.400（吸光度与Fe2+浓度对应曲线如下图）该铝土矿样品中铝元素的质量分数表达式是_（用字母表示）。(2013福建卷）24二氧化氯（ClO2）是一种高效、广谱、安全的杀菌、消毒剂。（1）氯化钠电解法是一种可靠的工业生产ClO2方法。该法工艺原理示意图如右。其过程是将食盐水在特定条件下电解得到的氯酸钠（NaClO3）与盐酸反应生成ClO2。工艺中可以利用的单质有H2、Cl2（填化学式），发生器中生成ClO2的化学方程式为_。（2010安徽卷） 27.锂离子电池的广泛应用使回收利用锂资源成为重要课题：某研究性学习小组对废旧锂离子电池正极材料（LiMn2O4、碳粉等涂覆在铝箔上）进行资源回收研究，设计实验流程如下：（2）第步反应的离子方程式是 。（2011广东卷）32由熔盐电解法获得的粗铝含一定量的金属钠和氢气，这些杂质可采用吹气精炼法除去，产生的尾气经处理后可用于钢材镀铝。工艺流程如下：（3）在用废碱液处理气体A的过程中，所发生反应的离子方程式为_。 2013新课标全国卷 氧化锌为白色粉末，可用于湿疹、癣等皮肤病的治疗。纯化工业级氧化锌含有Fe()、Mn()、Ni()等杂质的流程如下：提示：在本实验条件下，Ni()不能被氧化；高锰酸钾的还原产物是MnO2。回答下列问题： (1)反应中除掉的杂质离子是_ ，发生反应的离子方程式为_；一、工艺流程模板 二、工艺流程题常见考点分析1、原料处理阶段的常见考点与常见名词加快反应速率 搅拌：使反应物充分接触；固体的研磨粉碎；溶液增大浓度； 气体增大压强；适当升高温度溶解 水浸：与水接触反应或溶解 酸(碱)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 浸出率：固体溶解后，离子在溶液中的含量的多少(更多转化)灼烧、焙烧、煅烧 改变结构，使一些物质能溶解，使一些杂质高温下氧化、分解，使有机物灼烧分解 除金属表面油污：Na2CO3溶液。2、核心反应阶段的常见考点基本理论: 复分解原理制备相对难溶物质、氧化还原反应反应原理: 化学平衡、水解（双水解）平衡，沉淀溶解 平衡、电离平衡、电化学计算提取信息点3、杂质分离阶段的常见考点调pH值除杂 氧化Fe2+成Fe3+ ，再调节pH值，使Fe3+沉淀再过滤除去。试剂反应除杂 可溶性的离子，加入酸、碱后变成或除去，或利用沉淀的转化萃取温度控制 加热 加快反应速率或 促进平衡向某个方向移动，如果在制备过程中出现一些受热易分解的物质或产物，则要注意对温度的控制。如：NaHCO3 、 H2O2、Ca(HCO3)2、KMnO4、AgNO3、 HNO3(浓)等物质。 降温 防止某物质在高温时会溶解(或分解)、为使化学平衡向着题目要求的方向移动4、产品提纯阶段的常见考点洗涤：用(冰水、热水、饱和A溶液、无水乙醇)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。蒸发、反应时的气体氛围抑制水解：如从溶液中析出FeCl3、AlCl3、MgCl2等溶质时，应在HCl的气流中加热，以防其水解。蒸发浓缩、冷却结晶、过滤洗涤 适用于溶解度随温度变化大的(KNO3)和带结晶水的(CuSO45H2O)蒸发结晶、趁热过滤 适用于溶解度随温度变化小的(NaCl)重结晶（重复冷却结晶）温度的影响归纳：趁热过滤（或冰水洗涤）的目的：防止某物质降温时会析出（或升温时会溶解）而带入新的杂质；或产物析出而降低产率。冰水中反应或降温反应的目的：防止某物质在高温时会溶解或为使平衡向着题目要求的方向移动反应中采取加热措施的作用：一般是为了加快反应速率或加速某固体的溶解温度控制在具体的温度范围内（可用水浴或油浴来控制）：一般有以下几个目的：1、防止某种物质温度过高时会分解或挥发，也可能是为了使某物质达到沸点挥发出来2、使催化剂的活性达到最好3、防止副反应的发生4、对于一些工艺来说，降温或减压可以减少能源成本，降低对设备的要求，达到绿色化学的要求。三、注重答案的文字叙述规范1、洗涤沉淀：往漏斗中加入蒸馏水至浸没