工艺流程题—教师.doc

工艺流程题一、无机框图题的主要特点所谓无机框图题是指以其他简明符号、字母的形式标出物质发生变化的相互关系的推断题，它既能检查学生基础知识的掌握情况，又能检查学生灵活应用知识的能力，更能考查学生的逻辑推理能力，难度通常较大，是近年来高考重要题型之一。其特点如下：1、低起点，高落点。即叙述简单，完成起来难度大。2、知识覆盖面广，有一步推错，整题失分的可能性大。3、考查内容多为常见元素及其化合物知识，且常有气体物质出现。“常见”往往是指第一、二、三周期也就是短周期的元素；“常有气体物质出现”是因为一般来讲，有气体产生才易连成多个方框图。4、“拆桥法”命题。即命题者以某些物质的性质为起点，推出反应产物等的关系，然后以字母取代或拆去某部分，要求考生推断。二、解无机框图题的基本思路对无机框图题，我们应该认真审析，找出明显的条件和隐蔽的条件，通过结构特征、反应特征、现象特征或其他的一些特征，找出突破口，也就是所谓的切入点，也可以称为“题眼”，什么是题眼？古人云，眼乃心之苗也。人的眼睛是人体精彩的部分，也是最薄弱、最易受损伤的部分。题眼与此类似，也就是信息最明确、最易推断的地方。然后通过分析推断得出结论。 那么很明显，解这类题的关键在于找出突破口，也就是找出“题眼”，通过正推法、逆推法、假设法或者是猜测法得出结论。之后还要通过检验，验证结论是否正确。就解题的技巧而言，就是审析题目之后，“选准题眼，突破一点，由点到面，随时检验。”一、解题思路与方法工艺流程题的结构分题头、流程图和问题三部分。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）；流程图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；问题部分主要是根据生产过程中涉及到的化学知识设制成系列问题，构成一道完整的化学试题。因此在解题过程中不妨按这三部分进行分析：1、明确目的，提取有用信息通过阅读题头，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，进而明确生产目的制备什么物质，找到制备物质时所需的原料及所含杂质，提取出所给的相关信息物质反应方程式、物质稳定性、物质溶解性等。2、分析流程，弄清各步作用首先对比分析生产流程示意图中的第一种物质原材料与最后一种物质产品，从对比分析中找出原料与产品之间的关系，弄清生产流程过程中原料转化为产品的的过程中依次进行了什么反应？每一步除目标物质外还产生了什么杂质或副产物？杂质是否要除去，采用什么操作方法除去？3、看清问题，准确规范作答这一步很关键，历年高考评卷分析都指出学生的简述能力比较差，特别是化学用语的表述存在很大的偏差。所以答题时要看清所问题，不能答非所问，要注意语言表达的科学性，如不能将离子方程式写成化学方程式、方程式要配平、分清实验操作名称还是具体操作步骤。二、例题分析例：硫酸铜是一种应用极其广泛的化工原料。以下是某工厂用含铁废铜为原料生产胆矾（CuSO45H2O）的生产流程示意图：胆矾和石膏在不同温度下的溶解度（g/100g水）见下表。温度（）20406080100石膏0.320.260.150.110.07胆矾3244.661.883.8114请回答下列问题：（1）红棕色滤渣的主要成分是 ；（2）写出浸出过程中生成硫酸铜的化学方程式 ；（3）操作I的操作温度应该控制在 左右；（4）从溶液中分离出硫酸铜晶体的操作II应为 、洗涤、干燥；（5）反应产物中的NO可以循环使用，试仅用一个化学方程式表示NO转化为HNO3 。解析：对比原料与产品可知，该生产的主要工序：一是除去原料中的杂质铁，二是利用溶解度数据分离石膏和胆矾。再进一步分析，由于目的是制胆矾，则投入的硝酸应反应完；杂质铁应除去，除铁一般方法是将之氧化成Fe3+然后调节溶液pH使之水解完全形成Fe(OH)3沉淀。该题经这样分析，题设的所有问题自然迎刃而解。答案：（1）Fe(OH)3 （2）3Cu + 2HNO3 + 3H2SO4 =3CuSO4 + 2NO+ 4H2O（3）100 （4）冷却结晶、过滤（5）方案二 Cu2+的蓝色对检验有干扰（6）4NO + 3O2 +H2O = 4HNO3。三、习题推荐1、亚氯酸钠（NaClO2）主要用于棉纺、造纸业的漂白剂，也用于食品消毒、水处理等，亚氯酸钠受热易分解。以氯酸钠等为原料制备亚氯酸钠的工艺流程如下：NaClO3H2SO4溶解SO2反应2H2O2、NaOH减压蒸发55冷却结晶粗产品反应1ClO2母液（1）提高“反应1”反应速率的措施有_、_等。（2）“反应2”的的氧化剂是_，该反应的化学方程式为_。（3）采取“减压蒸发”而不用“常压蒸发”，原因是_。（4）从“母液”中可回收的主要物质是_。（5）“冷却结晶”后经_（填操作名称）即可获得粗产品。【参考答案】（1）适当升高反应温度，增大吸收液浓度，增大SO2与吸收液的接触面积（合理即可，任答两条。4分）（2）ClO2 （2分） H2O2 + 2ClO2 + 2NaOH 2NaClO2 + 2H2O + O2 （3分） （3）常压蒸发温度过高，亚氯酸钠容易分解 （2分）（4）Na2SO4 （3分） （5）过滤 （2分）2、活性氧化锌用作橡胶硫化的活性剂、补强剂。以氧化锌粗品为原料制备活性氧化锌的生产工艺流程如下：氧化锌粗品H2SO4溶解滤渣产品滤液Na2CO3煅烧除杂滤液沉淀滤渣一些阳离子以氢氧化物形式完全沉淀时溶液的pH见下表：沉淀物Fe(OH)3Cu(OH)2Zn(OH)2Fe(OH)2pH3.26.78.09.7（1）“溶解”前将氧化锌粗品粉碎成细颗粒，目的是_。（2）“溶解”后得到的酸性溶液中含有Zn2、SO42，另含有Fe2、Cu2等杂质。先加入_（填“Na2CO3”或“H2SO4”）调节溶液的pH至5.4，然后加入适量KMnO4，Fe2转化为Fe(OH)3，同时KMnO4转化为MnO2。经检测溶液中Fe2的浓度为0.009molL1，则每升溶液中至少应加入_mol KMnO4。（3）杂质Cu2可利用置换反应除去，应选择的试剂是_。（4）“沉淀”得到ZnCO32Zn(OH)2H2O，“煅烧”在450500下进行，“煅烧”反应的化学方程式为_。【参考答案】（1）增大固液接触面积，加快溶解时的反应速率（4分）（2）Na2CO3（2分） 0.003 （3分）（3）锌粉 （3分）ZnCO32Zn(OH)2H2O 3ZnO CO2 3H2O450500（4） （4分）3、多晶硅（硅单质的一种）被称为“微电子大厦的基石”，制备中副产物以SiCl4为主，它对环境污染很大，能遇水强烈水解，放出大量的热。研究人员利用SiCl4水解生成的盐酸和钡矿粉（主要成份为BaCO3，且含有铁、镁等离子）制备BaCl22H2O，工艺流程如下。已知： 常温下Fe3+、Mg2+完全沉淀的pH分别是：3.4、12.4。 M (BaCO3)=197g/mol，M(BaCl22H2O)=244 g/mol （1）SiCl4水解反应的方程式为_ 。已知：SiCl4(s)+H2(g)=SiHCl3(s)+HCl(g) H1=+47 kJ/molSiHCl3(s)+H2(g)=Si(s)+3HCl(g) H2=+189 kJ/mol则由SiCl4制备硅的热化学方程式为_。（2）加钡矿粉并调节pH=7的作用是使BaCO3转化为BaCl2和_。（3）加20% NaOH调节pH=12.5，得到滤渣A的主要成分是_。（4）BaCl2滤液经_、_、过滤、洗涤，再经真空干燥后得到BaCl22H2O。（5）10吨含78.8 % BaCO3的钡矿粉理论上最多能生成BaCl22H2O_吨。【参考答案】（1）SiCl4+4H2O=H4SiO4+4HCl （本空符号不作扣分要求）（3分） SiCl4(s)+2H2(g)=Si(s)+4HCl(g) H= +236kJ/mol（3分）（2）使Fe3+完全沉淀（3分）（3）Mg(OH)2（2分）（4）蒸发浓缩、降温结晶（2分）（5）9.76（3分）4、二氧化锰是制造锌锰干电池的基本材料。工业上以软锰矿为原料，利用硫酸亚铁制备高纯二氧化锰的流程如下：某软锰矿的主要成分为MnO2，还含有Si(16.27%)、Fe(5.86%)、Al(3.42%)、Zn(2.68%)和Cu（0.86%）等元素的化合物。部分阳离子以氢氧化物或硫化物的形式完全沉淀时溶液的pH见下表。沉淀物Al(OH)3Fe(OH)3Fe(OH)2Pb(OH)2Mn(OH)2PbSCuSZnSMnSFeSpH5.23.29.78.710.40.1-0.422.577回答下列问题：（1）硫酸亚铁在酸性条件下将MnO2还原为MnSO4，酸浸时发生的主要反应的化学方程式为 。（2）滤渣B的主要成分是 。（3）加入MnS的目的是除去 杂质。（4）碱性锌锰电池中，MnO2参与的电极反应方程式为 。【参考答案】（1）MnO22FeSO42H2SO4MnSO4Fe2(SO4)32H2O（4分）（2）Fe(OH)3 Al(OH)3 （各2分）（3）Cu2 Zn2（各2分）（4）MnO2H2OeMnOOHOH（或2MnO2H2O2eMn2O32OH）（4分）5、某地有软锰矿和闪锌矿两座矿山，它们的组成如下：软锰矿：MnO2含量65%，SiO2含量约20%，Al2O3含量约4%，其余为水分；闪锌矿：ZnS含量80%，FeS、CuS、SiO2含量约7%，其余为水分。科研人员开发了综合利用这两种资源的同槽酸浸工艺，工艺流程如下图所示。MnCO3、ZnCO3反应软锰矿S、SiO2硫酸反应闪锌矿Zn（适量）反应MnO2反应Na2CO3Na2SO4反应MnO2ZnCuFe(OH)3Al(OH)3CO2（电解）请回答下列问题：（1）反应的滤液中含有MnSO4、ZnSO4、CuSO4、Fe2(SO4)3、Al2(SO4)3等。试完成反应中生成CuSO4和MnSO4的化学方程式：MnO2 + CuS+ = + + CuSO4+ 。（2）反应加入适量锌的作用是 ；如果锌过量，还会进一步发生反应的离子方程式为 。沉淀物Fe(OH)3Al(OH)3Zn(OH)2开始沉淀pH2.34.05.4完全沉淀pH4.15.28.0（3）反应要调节pH生成Fe(OH)3、Al(OH)3，中过量的H+所使用的物质是 ，调节的pH范围是 （pH数据见右表）。（4）本工艺可以循环利用的物质有ZnCO3、MnCO3和 。【参考答案】（1）（4分）2H2SO4 S MnSO4 2H2O（后两种物质顺序可颠倒）（2）（3分）将溶液中的硫酸铜转化为铜 (2分) Zn+Fe2+=Fe+ Zn2+(2分)（3）（6分）MnCO3（2分） ZnCO3（2分） 5.25.4（或其中的数值，2分）（4）（2分）MnO26、铁及其化合物在日常生活中应用广泛，请根据下列实验回答问题：（1）钢铁在潮湿的空气中发生吸氧腐蚀的正极反应式为： 。（2）生铁中含有一种铁碳化合物X(Fe3C)。X在足量的空气中高温煅烧，生成有磁性的固体Y，Y可溶于过量盐酸，形成黄绿色的溶液，写出Y与盐酸反应的化学方程式： 。（3）某炼铁废渣中含有大量CuS及少量铁的化合物，工业上以该废渣为原料生产CuCl22H2O的工艺流程如下： 已知：Fe(OH)2、Fe(OH)3、Cu(OH)2沉淀完全时的pH值分别为：9.7、3.2、6.4。试回答下列问题：试剂F应选用 。（填编号）ACl2 BNaClO CHNO3 D浓硫酸理由是 。为了获得CuCl22H2O晶体，对滤液B进行的操作是：蒸发浓缩，趁热过滤，滤液经冷却结晶，过滤得到产品。分析有关物质的溶解度曲线（如图），“趁热过滤”得到的固体是 。【参考答案】（1）2H2O+O2+4e =4OH- （4分，化学式或配平错漏0分） （2）Fe3O4+8HCl=FeCl2+2 FeCl3+4H2O （4分，化学式或配平错漏0分）（3） B（2分） NaClO能将Fe2氧化为Fe3（2分），且溶液显碱性（或消耗H+），能增大溶液pH（1分），使Fe3生成Fe(OH)3沉淀（1分）Na2SO4 （2分）7、高铁酸盐（K2FeO4、Na2FeO4）在能源、环保等方面有着广泛的用途。干法、湿法制备高铁酸盐的原理如下表所示。干法Fe2O3、KNO3、KOH混合加热共熔生成紫红色K2FeO4和KNO2等产物湿法强碱性介质中，Fe(NO3)3与NaClO反应生成紫红色Na2FeO4溶液(1) 干法制备K2FeO4的化学方程式为Fe2O3+3KNO3+4KOH=2K2FeO4+3KNO2+2H2O，该反应中氧化剂与还原剂的物质的量之比为 。（2) 工业上用湿法制备高铁酸钾（K2FeO4）的流程如下图所示：溶解反应I的离子方程式为 。反应II的化学方程式为 。加入饱和KOH溶液的目的是 。（3）高铁酸钾在水中既能消毒杀菌，又能净水，是一种理想的水处理剂。它能消毒杀菌是因为 ，它能净水的原因是_ （4）高铁电池是正在研制中的可充电干电池，右图为高铁电池和常用的高能碱性电池的放电曲线，由图可得出高铁电池的优点有：工作电压稳定， 。【参考答案】（1）31（2分）（2） 2OH + Cl2Cl + ClO + H2O（2分） 3NaClO +10NaOH +2Fe(NO3)32Na2FeO4 +3NaCl +6NaNO3 +5H2O（3分，写离