安徽省2013年高考化学二轮复习热点例析：专题六 化学工艺流程 Word版含答案

专题六化学工艺流程真题试做12012安徽理综，27亚硫酸盐是一种常见食品添加剂。为检测某食品中亚硫酸盐含量通常以1kg样品中含so2的质量计，某研究小组设计了如下两种实验流程1气体a的主要成分是_。为防止煮沸时发生暴沸，必须先向烧瓶中加入_；通入n2的目的是_。2写出甲方案第步反应的离子方程式_。3甲方案第步滴定前，滴定管需用naoh标准溶液润洗。其操作方法是_。4若用盐酸代替稀硫酸处理样品，则按乙方案实验测定的结果_填“偏高”“偏低”或“无影响”。5若取样品wg，按乙方案测得消耗001000moll1i2溶液vml，则1kg样品中含so2的质量是_g用含w、v的代数式表示。22011安徽理综，27mno2是一种重要的无机功能材料，粗mno2的提纯是工业生产的重要环节。某研究性学习小组设计了将粗mno2含有较多的mno和mnco3样品转化为纯mno2的实验，其流程如下1第步加稀硫酸时，粗mno2样品中的_写化学式转化为可溶性物质。2第步反应的离子方程式是_clo_mno23cl2_。3第步蒸发操作必需的仪器有铁架台含铁圈、_、_、_，已知蒸发得到的固体中有naclo3和naoh，则一定还含有_写化学式。4若粗mno2样品的质量为1269g，第步反应后，经过滤得到87gmno2，并收集到0224lco2标准状况下，则在第步反应中至少需要_molnaclo3。32010安徽理综，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1第步反应得到的沉淀x的化学式为_。2第步反应的离子方程式是_。3第步反应后，过滤li2co3所需的玻璃仪器有_。若过滤时发现滤液中有少量浑浊，从实验操作的角度给出两种可能的原因_、_。4若废旧锂离子电池正极材料含limn2o4的质量为181g，第步反应中加入200ml30moll1的h2so4溶液，假定正极材料中的锂经反应和完全转化为li2co3，则至少有_gna2co3参加了反应。考向分析化学工艺流程试题是安徽高考中的一种必考题型。化学工艺流程试题就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工工艺试题。高考中“化学工艺流程试题”命题内容广泛，密切联系生产、生活实际，设问方式灵活，充分体现了“化学是真实的”的命题指导思想，主要特征是以化工生产为背景，用框图的形式表述生产流程，主题内容广泛，密切联系生产、生活实际，题材丰富。主要考查学生对已学知识的掌握、理解、迁移、转换、重组和解决实际问题的能力。热点例析热点一、以物质转化构建流程【例1】以钛铁矿主要成分是钛酸亚铁fetio3为主要原料冶炼金属钛，生产的工艺流程图如下，其中钛铁矿与浓硫酸反应的化学方程式为fetio32h2so4tioso4feso42h2o。试回答下列问题1钛铁矿和浓硫酸反应属于_选填“氧化还原反应”或“非氧化还原反应”。2上述生产流程中加入物质a的目的是防止fe2被氧化，物质a是_；上述制备tio2的过程中，所得到的副产物和可回收利用的物质分别是_。3反应ticl42mg2mgcl2ti在ar气氛中进行的理由是_。4如果取钛铁矿at，生产出钛bt不考虑损耗，计算钛铁矿中钛的含量用a、b字母表示_。归纳总结一、化工生产主要解决的问题1解决将原料转化为产品的生产原理；2除去所有杂质并分离提纯产品；3提高产量与产率；4减少污染，考虑“绿色化学”生产；5原料的来源既要考虑丰富，还要考虑成本问题；6生产设备简单，生产工艺简便可行等工艺生产问题。二、工业流程常用名词1浸出固体加入水或酸溶解得到离子。2酸浸指在酸溶液中反应使可溶金属离子进入溶液，不溶物通过过滤除去溶解的过程。3水浸指与水接触反应或溶解。水浸时采用加热和搅拌操作的目的是使指定物质尽可能多和尽可能快地溶解在溶液中。4水洗水洗通常是为了除去水溶性的杂质。滤液淋洗减少沉淀的溶解；冷水洗涤减少沉淀的溶解；酒精洗涤减少晶体溶解，得到较干燥的沉淀5酸洗通常指清洁金属表面的一种方法。一般指将制件浸入硫酸等的水溶液，以除去金属表面的氧化物等薄膜。是电镀、搪瓷、轧制等工艺的前处理或中间处理。三、化学工业流程类试题中的关键词及目的1灼烧煅烧原料的预处理，不易转化的物质转化为容易提取的物质如海带中提取碘等。2酸溶解、去氧化物膜、调节ph促进水解沉淀。3碱去油污，去铝片氧化膜，溶解铝、二氧化硅，调节ph促进水解沉淀。4氧化剂氧化某物质，转化为易于被除去沉淀的离子，如除去fe2，通常加入氧化剂如h2o2将其氧化成fe3，再调节ph使之沉淀。5氧化物调节ph促进水解沉淀，如在酸性溶液中可加入cuo，使ph上升。6控制ph促进某离子水解，使其沉淀，利于过滤分离。7煮沸促进水解，聚沉后利于过滤分离；除去溶解在溶液中的气体，如氧气。8趁热过滤减少结晶损失，提高纯度。热点二、化学资源的开发利用【例2】空气吹出法工艺，是目前“海水提溴”的最主要方法之一。其工艺流程如下1溴在周期表中位于第_周期_族。2步骤中用硫酸酸化可提高cl2的利用率，理由是_。3步骤利用了so2的还原性，反应的离子方程式为_。4步骤的蒸馏过程中，温度应控制在8090。温度过高或过低都不利于生产，请解释原因_。5步骤中溴蒸气冷凝后得到液溴与溴水的混合物，可利用它们的相对密度相差很大的特点进行分离。分离仪器的名称是_。6步骤、之后并未直接用“含br2的海水”进行蒸馏得到液溴，而是经过“空气吹出”、“so2吸收”、“氯化”后再蒸馏，这样操作的意义是_。规律方法从海水中提取矿物质最重要的一步就是矿物质的富集，如食盐蒸发、mgmg2mgoh2mgcl2、br2brbr2brbr2。热点三、化学与工农业生产【例3】2012湖北武汉四月调研，36化学肥料在农业生产中有重要作用。农业生产中，大量施用的化肥主要是氮肥、磷肥、钾肥。1普钙是磷肥，它的有效成分是_写化学式。2尿素是一种含氮量较高的氮肥，工业生产尿素是将氨气与二氧化碳在加压、加热的条件下反应生成氨基甲酸铵h2ncoonh4，再使氨基甲酸铵脱水得到尿素。反应的化学方程式为_、_。3农谚说的“粪和肥，肥料飞”指的是粪尿与草木灰搅和在一起会降低肥效。请你说明其中的化学原理_。4某化肥厂用nh3制备nh4no3，已知由nh3制no的产率是96、no制hno3的产率是92，则制hno3所用去nh3的质量占耗用全部nh3质量的_。5合成氨气是生产氮肥的重要环节。合成氨生产简易流程示意图如下从示意图可知其存在循环操作。简要说明为什么在化工生产中经常采用循环操作_。名师点拨1常见的工业生产流程的主线和核心规律主线主产品、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、三废处理及能量的综合利用等。2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模式与要点。即时训练1下图表示某些化工生产的流程部分反应条件和产物略去。1反应需在400500进行，其主要原因是_。2h转化为n的过程中，需要不断补充空气，其原因是_。3写出反应的化学方程式_。4工业上，向析出k的母液中通氨气，加入细小食盐颗粒，冷却后可析出副产品。通入氨气的作用是_填序号。a增大nh的浓度，使j更多地析出4b使k更多地析出c使k转化为m，提高析出的j的纯度5写出上述流程所涉及的化学工业的名称_。热点四、化学与材料的发展【例4】2012湖北黄冈等八校一次联考，36近年来我国光纤光缆快速发展产生了对光纤预制棒的迫切需求。光纤预制棒是光缆生产的最“源头”项目，是制造石英系列光纤的核心原材料。1光纤预制棒的主要成分是_，如果把光缆裸露在碱性土壤中，结果会短路，用离子方程式说明原因_。2石英用途广泛，下列说法正确的是a制备石英玻璃用来制造耐高温的化学仪器b可用作吸附剂或催化剂载体c工艺师用盐酸刻蚀石英制作艺术品d制备各种各样的陶瓷制品，如坩埚、蒸发皿、氮化硅高温结构陶瓷等3晶体硅是电子工业的重要材料，工业上大量的晶体硅通常是由石英为原料制备得到第一步碳在高温下还原二氧化硅制得粗硅含铁、铝、硼、磷等杂质第二步粗硅与氯气反应生成四氯化硅反应温度450500第三步四氯化硅经提纯后用氢气还原可得高纯硅相关信息如下a硼、铝、铁、磷在高温下均能与氯气直接反应生成相应的氯化物；b有关物质的物理常数见下表物质sicl4bcl3alcl3fecl3pcl5沸点/577128315熔点/7001072升华温度/180300162写出获得粗硅的化学方程式_。第二步获得的粗产品经冷却后再通过精馏类似多次蒸馏得到高纯度四氯化硅，精馏后的残留物中，除铁元素外可能还含有的杂质元素是_填写元素符号。第三步中用sicl4与过量干燥的h2反应制备纯硅，为保证制备纯硅实验的成功，操作的关键是检查实验装置的气密性，控制好反应温度以及_，原因是_。归纳总结炼铁、炼铝比较炼铁炼铝原理在高温下用还原剂将铁从其氧化物中还原出来电解熔融的氧化铝阳极6o212e3o2阴极4al312e4al原料铁矿石、焦炭、石灰石和空气冰晶石na3alf6、氧化铝设备炼铁高炉电解槽主要化学反应fe2o33co2fe3c高温o22al2o3950970通电，na3alf64al3o2即时训练2钢铁工业对促进经济和社会发展起了重要作用。1炼铁高炉分为五部分，铁矿石与高温煤气主要在_部分发生反应，在_部分开始生成生铁和炉渣。2炼钢时，除磷的化学方程式为_；加入硅、锰和铝的目的是_。3不锈钢含有的铬元素是在炼钢过程的氧吹_填“前”或“后”加入，原因是_。4炼铁和炼钢生产中，尾气均含有的主要污染物是_。从环保和经济角度考虑，上述尾气经处理可用作_。误区警示1石油分馏是物理变化，石油裂化、裂解及煤的干馏、液化、气化都属于化学变化。2在吸收塔内常用983的浓硫酸而不用水吸收so3，是由于水与so3反应易形成酸雾，吸收速度慢，腐蚀设备。3电解冶炼al，阳极碳需要定期更换，因为阳极生成氧气会与碳反应。4混淆纯碱的生产原理氨碱法生产纯碱与联合制碱法侯氏制碱法生产纯碱反应原理相同，均是naclnh3co2h2onahco3nh4cl，只是原料气的来源不同。5混淆硬水、软水、蒸馏水的区别硬水与软水中ca2、mg2浓度不同，可以用肥皂水、纯碱鉴别；而蒸馏水与软水的区别是水中电解质的浓度不同，可以导电能力的大小进行鉴别。6不重视审题素养的培养。要加强对题目中物质的转化、过程的实现认真分析，按要求答题，不能审题不清，答非所问。7不能准确地进行文字描述。条理不清，关键性的文字说明没有，如没有表述“各取少量”、“加水溶解”、“加试剂，说操作”等现象的发生。平时练习中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等等。12012河南开封二模，36过氧化氢常用作氧化剂、漂白剂和消毒剂，可用于甲型h1n1流感消毒，为了贮存运输和使用的方便，工业上采用“醇析法”，将它转化为固态的过碳酸钠晶体2na2co33h2o2，该晶体具有na2co3和na2o2的双重性质，工业“醇析法”的生产工艺过程如下回答下列问题1过氧化氢溶液加入二氧化锰的反应化学方程式为_。2反应温度控制在05时进行的理由是_。3稳定剂能相互反应，生成一种不溶物将过碳酸钠粒子包住，该反应的化学方程式为_。4加入异丙醇的作用是_。5下列物质不能使过碳酸钠较快失效的是_。afecl3bna2scch3coohdnahco36根据题中有关信息，请你提出贮存、运输过碳酸钠晶体中应注意至少两项_。7某同学向酸性高锰酸钾溶液中滴入过量过氧化氢溶液，观察到高锰酸钾溶液褪色，则发生反应的离子方程式为_。有同学认为溶液褪色的原因是过氧化氢溶液具有强氧化性将高锰酸钾溶液漂白。你认为该结论是否正确_。理由是_。22012安徽皖南八校联考，27高铁酸钾k2feo4是一种集氧化、吸附、絮凝于一体的新型多功能水处理剂。利用feno33、naclo和koh等为原料制备高铁酸钾的生产流程如下已知naoh和naclo的混合液是通过氯气和烧碱溶液反应制取的。1第步所加入的混合液中仅含三种溶质，除naoh和naclo外，还含有_填化学式。2写出第步中naoh、naclo与feno33发生反应的离子方程式_。3feno33溶液的浓度对产品的产率有较大的影响，现要配制1000ml5moll1feno33溶液，需要的玻璃仪器有量筒、烧杯、_、_、_。第步说明此温度下k2feo4的溶解度_填“”“”或“”na2feo4的溶解度。4若第步所加naoh溶液中含有160gnaoh。实验结束后，将第、步所得滤液以及第步所得洗涤液全部收集，恰好可得8l混合液，测得其中na浓度为25moll1，则理论上制得的纯k2feo4的质量为_。假定各步均恰好反应完全32012山东青岛质检，31碘酸钾是一种白色结晶，无臭无味，酸性条件下碘酸钾是一种较强的氧化剂，与氢碘酸、二氧化硫等还原性物质作用，被还原为单质碘；在碱性介质中，碘酸钾能被氯气、次氯酸盐等氧化为高碘酸钾。碘酸钾在常温下稳定，加热至560开始分解。工业生产碘酸钾的流程如下，在反应器中发生反应的化学方程式为6i211kclo33h2o6khio325kcl3cl2。试回答下列问题1步骤反应器发生的反应中，转移电子总数为_；2步骤中，用硝酸而不用hi，其原因可能是_；3步骤要保持溶液微沸1小时以完全排出氯气，排出氯气的原因为_；4步骤用氢氧化钾调节溶液的ph，反应的化学方程式为_。42012安徽六校教育研究会测试，26“细菌冶金”是利用某些细菌的特殊代谢功能开采金属矿石，例如溶液中亚铁硫杆菌能利用空气中的氧气将黄铁矿主要成分fes2氧化为fe2so43，并使溶液酸性增强；利用fe2so43作氧化剂溶解辉铜矿石主要成分cu2s，然后加入铁屑进一步得到铜，其流程如图黄铁矿氧化过滤fe2so43辉铜矿过滤溶液铁屑过滤铜1黄铁矿氧化过程的化学反应方程式为_。2完成溶解辉铜矿石cu2s和进一步得到铜的离子反应方程式_cu2s_fe3_h2o_cu2_fe2_so；细菌24_。3工业上以辉铜矿为原料，采取火法熔炼工艺生产铜。该过程中有如下反应2cu2ss3o2g2cu2os2so2ghmkjmol12cu2oscu2ss6cusso2ghnkjmol1则cu2sso2g2cusso2gh_；该工艺炼铜的副产品so2用于制硫酸，so2转化为so3的反应为2so2go2g2so3g，该反应的平衡常数表达式为k_；工业上用氨水吸收硫酸厂尾气中的so2，反应的化学方程式为_。4请评价细菌冶金的优点_。说一点即可5我国有丰富的天然气资源。以天然气为原料合成尿素的主要步骤如图所示图中某些转化步骤及生成物未列出请填写下列空白1已知05mol甲烷和05mol水蒸气在t、pkpa时，完全反应生成一氧化碳和氢气合成气，吸收了akj热量。该反应的热化学方程式是_。2上述流程中，工业上分离h2、co2合理的方法是_。a混合气先通入氢氧化钠溶液，再在溶液中加盐酸b混合气加压冷却，使co2液化c混合气用氨水洗涤d混合气先通入到石灰浆，然后高温煅烧固体3为了保证氨气顺利合成，在空气进入合成塔之前必须对空气进行_，目的是_；在合成氨的实际生产过程中，常采取将生成的氨从混合气体中分离出来，分离出氨的方法_。4合理地利用资源不仅可以提高经济效益，而且也是对社会、对全人类负责的表现，请用线段和箭头画出图中的两处合理利用资源情况。参考答案命题调研明晰考向真题试做1答案1n2和so2碎瓷片或沸石使产生的so2全部逸出2so2h2o22hso243向滴定管注入少量标准液，倾斜转动滴定管润洗全部内壁后从尖嘴放出液体，重复操作23次4无影响5064vw解析1亚硫酸盐与稀硫酸反应生成so2气体，因同时通入了n2，所以气体a的主要成分为n2和so2。为防止煮沸时发生暴沸，必须先向烧瓶中加入碎瓷片；为了减小实验操作误差，通入n2可使生成的so2全部逸出，保证被吸收液全部吸收。2so2具有还原性，可被氧化剂h2o2氧化，反应的离子方程式应为so2h2o22hso。3用naoh标准溶24液润洗滴定管的操作为滴定管用蒸馏水洗涤干净后，加入少量naoh标准液，将滴定管横放，轻轻转动，均匀润洗滴定管内壁，然后将润洗液从下端尖嘴处放出，重复操作23次。4若用盐酸代替硫酸，生成的so2气体中混有少量hcl，因so2用碱液吸收后需再用盐酸调节溶液至弱酸性，因此混合气体中含有hcl，对实验结果无影响。5反应为h2osoi2so2i2h，nso2nsoni2001000232423moll1v103lv105mol，因此1kg样品中含so2的质量为1000gg。v105mol64gmol1wg064vw2答案1mno、mnco325mn224h2o518h3酒精灯蒸发皿玻璃棒nacl4002解析1根据框图中处加入硫酸后生成co2、滤液和mno2可知mno和mnco3溶于硫酸。2根据框图中处可知滤液中主要含有mn2，加入naclo3后发生氧化还原反应，naclo3被还原为cl2，mn2被氧化为mno2。3在较高的温度下，cl2与naoh发生歧化反应生成nacl、naclo3和水。4nco2001mol0224l224lmol1mnco3h2so4mnso4co2h2o001mol001molmmnco3001mol115gmol1115g故mno的质量为1269g87g115g284gnmno004mol284g71gmol1即mno和mnco3与硫酸反应生成的mn2的物质的量为005mol。再根据5mn22clo4h2o5mno2cl28h可以计算出第步反应中至少需3要002molnaclo3。3答案1aloh324limn2o44ho28mno24li2h2o3烧杯、漏斗、玻璃棒玻璃棒下端靠在滤纸的单层处，导致滤纸破损漏斗中液面高于滤纸边缘其他合理答案均可464或636解析1通过信息，可知铝箔溶解在过量的氢氧化钠溶液中，产生了naalo2，第步就是naalo2与过量的co2反应生成aloh3，是氧化还原反应，氧化剂是o2，还原剂是limn2o4，硫酸是反应物，产物为mno2和li2so4，注意limn2o4不溶于水，要写成化学式。4根据式提供的离子方程式，通过计算，判断出硫酸过量，limn2o4中的li最终转化到li2co3，nlimn2o4181g/181gmol101mol，消耗01molh，剩余h为002l30moll1201mol002mol，消耗na2co3的物质的量为00601mol2002mol2mol，则mna2co3006mol106gmol1636g。精要例析聚焦热点热点例析【例1】答案1非氧化还原反应2铁绿矾、硫酸、铁3防止钛被氧化4b/a100解析由框图可知原料是钛铁矿，主要产品是钛，副产品为绿矾和硫酸，其中硫酸加工后可循环使用，还有铁可回收利用。由信息可知框图的第一步反应为fetio32h2so4tioso4feso42h2o，分析各元素的化合价，该反应为非氧化还原反应。框图的第二步中加入水和物质a，a是什么第2问已给出暗示“加入物质a的目的是防止fe2被氧化”，那么a无疑是fe。因为ti比较活泼，在高温下极易被空气中的氧气氧化，所以为了防止钛被氧化，最后一步反应应在ar气氛中进行。【例2】答案14a2酸化可抑制cl2、br2与水反应3br2so22h2o4h2brso244温度过高，产生大量水蒸气，溴蒸气中水蒸气增加；温度过低，溴不能完全蒸出，吸收率低5分液漏斗6“空气吹出”、“so2吸收”、“氯化”的过程实际上是一个br2的浓缩过程，与直接蒸馏含br2海水相比效率更高，消耗能源少，成本降低解析2要从氯气的化学性质方面进行考虑；4要从水、溴的沸点及蒸馏效率的角度分析；5分离互不相溶的两种液体应该用分液方法。【例3】答案1cah2po42h2o或cah2po4222nh3co2h2ncoonh4h2ncoonh4h2nconh2h2o加压、加热3粪尿中的尿素在尿酶的作用下腐熟时产生碳酸铵，碳酸钾受潮后使土壤呈碱性，它们相互反应使肥效降低45315从原因来讲，许多化学反应是可逆反应，转化率低；从结果来说，循环操作的主要目的在于充分地利用原料、降低成本；从工艺设计来说，循环操作有利于连续化生产、减少工序；从环保角度来说，实现全封闭生产，控制废弃物的排放解析4设有xmol氨气生成硝酸，则生成nhno39692xmol08832xmol，依nh3hno3nh4no3可知与硝酸反应的nnh3nhno308832xmol，所以参加反应的全部nnh3xmol08832xmol18832xmol，制hno3所用去nh3的质量占耗用全部nh3质量的质量分数。x18832x【即时训练1】答案1此温度下催化剂活性最高2使no不断转化为no2，提高原料利用率3naclnh3co2h2onahco3nh4cl4ac5合成氨工业、氨催化氧化法制硝酸、联合制碱法侯氏制碱法解析a为o2、b为n2、c为h2、d为co、e为nh3、g为no、h为no2、n为hno3、l为nh4no3、f为co2、k为nahco3、j为nh4cl。2no2与水反应生成no；4nh3与nahco3反应生成溶解度大的na2co3，同时生成nh使nh4clsnhaqclaq44左移，所以a、c正确，b错误。【例4】答案1sio2sio22ohsioh2o232ad3sio22csi2coal、p、cl高温排尽装置中的空气，确保为干燥的h2气流以防h2、o2混合物受热不安全及高温下si被氧化解析1由光导纤维的主要成分sio2可知光纤预制棒的主要成分；3由表中所给信息fecl3的沸点高于sicl4，alcl3、pcl5的升华温度也高于sicl4的沸点，所以残留物中含有alcl3、pcl5；因为氢气是可燃性气体，要从安全角度分析。【即时训练2】答案1炉身炉腰22p5feo3caoca3po425fe脱氧和调整钢的成分高温3后避免cr被氧化或“氧吹前加入cr会形成炉渣被除去”4co燃料或还原剂解析本题化工工艺要求高，但知识落点低，可结合基本的化学反应原理回答。1炼铁高炉内，铁矿石的还原和生铁的生成，分别在炉身和炉腰部分。2除磷的反应是feo氧化p成p2o5，再与cao生成ca3po42，形成炉渣。炼钢时加入硅、锰等目的是除去过量的氧，调整钢中的硅、锰含量。3加cr是为了改变合金成分，若在氧吹前加cr，则cr会被氧化除去，故应在氧吹后加入。4炼铁和炼钢的尾气中均含有co气体，会污染大气，应回收利用，可用作燃料或作还原剂。创新模拟预测演练1答案12h2o22h2oo2mno22在