化学实验与工艺流程

1、化学实验与工艺流程现代用于实际化工生产的化学工艺流程是建立在化学实验基础之上的，在高考命题中往往是将化学工艺流程进行简化，与化学实验基本操作、循环经济、环境保护等融合起来，考查考生学以致用的化学理念。：复习时要针对所涉及的典型工艺流程（如硫酸工业、硝酸工业、合成氨工业、氯碱工业、金属冶炼、自来水生产流程等）进行分析，理解工艺流程中设备、操作等的意义，学会阅读简单的流程图。以黄铁矿为原料生产硫酸的工艺流程图如下：（ 1 ）将燃烧黄铁矿的化学方程式补充完整（ 2 ）接触室中发生反应的化学方程式是_（ 3 ）依据工艺流程图判断下列说法正确的是（选填序号字母）_。a 为使黄铁矿充分燃烧，需将其粉碎b

2、过量空气能提高 SO2 的转化率c 使用催化剂能提高 SO2 的反应速率和转化率d 沸腾炉排出的矿渣可供炼铁（ 4 ）每 160 g SO3 气体与 H2O 化合放出 260.6 kJ 的热量，该反应的热化学方程式是_（ 5 ）吸收塔排出的尾气先用氨水吸收，再用浓硫酸处理，得到较高浓度的SO2 和铵盐。 SO2：既可作为生产硫酸的原料循环再利用，也可用于工业制溴过程中吸收潮湿空气中的Br2。 SO2吸收 Br2的离子方程式是 _。为测定该铵盐中氮元素的质量分数，将不同质量的铵盐分别加入到50.00 mL 相同浓度的 NaOH 溶液中，沸水浴加热至气体全部逸出（此温度下铵盐不分解），该气体经干燥

3、后用浓硫酸吸收完全，测定浓硫酸增加的质量。 部分测定结果：铵盐质量为 10. 00 g 和 20. 00 g 时，浓硫酸增加的质量相同；铵盐质量为30. 00g 时，浓硫酸增加的质量为0. 68g ；铵盐质量为 40.00g 时，浓硫酸的质量不变。计算：该铵盐中氮元素的质量分数是 _% ；若铵盐质量为15. 00 g，浓硫酸增加的质量为_。（计算结果保留两位小数）（ 1 ）FeS2（ 2 ）（ 3 ） abd（ 4 ） SO3(g)+H 2O(1) =H 2 SO4 (1); H=- 130.3kJ/mol（ 5 ） SO2 +Br 2+2H 2O=4H + +2Br -+SO 42-； 14

4、.56； 2.31 g2. 一种新型的高效净水剂 PAFC（聚合氯化铁铝 AiFe(OH)nCI 6 nm ） , 广泛用于日常生活用水和工业污水的处理。某化工厂欲以工业生产废料（金属铁、铝及其氧化物）为原料制取PAFC，设计生产流程如下：Fe AI FeO取样分析过量 mol/水解Fe2O3 Fe3O4氧化调节 PH 值PAFC稀盐酸酸性溶液聚合AI 2O3II、INaCIO 3 HCI （或 NaOH）请回答下列问题：（ 1）用 10mol/l浓盐酸配制 2mol/l的稀盐酸。所用玻璃仪器除量筒和玻璃棒外，还有_ 。A容量瓶B烧杯C烧瓶D胶头滴管（ 2）步骤 I 中加入过量稀盐酸的目的是

5、_（ 3）下列关于 PAFC 的说法中下列的是 _A.PAFC 具有较强的氧化性B.PAFC 中 Fe 显 +2 价-C.PAFC 溶于水能电离出OHD.PAFC 在强酸性和强碱性溶液中均不能稳定存在（ 4）步骤 II 中取样分析的目的是 _A.测定溶液中23的含量比B.测定原料是否完全溶解Fe与 FeC.测定溶液中 Fe2 的含量，以确定加入NaCIO 3 的量D.测定溶液中AI3的含量（ 5）向该溶液中加入 NaCIO 3 时，发生反应的离子方程式是 _(6) 该化工厂的化验室为测定产品PAFC 中 AI 和 Fe 的含量，进行下列试剂的选择和基本操作：测定所需要的试剂有 _A.NH 3.

6、H 2OB NaOH 溶液C CO2D NaCIO 3测定量直接测定的是_和 _的质量（填化学式） 。在测定过程中的操作顺序是_A.萃取B.分液C.过滤D.蒸发E.洗涤F.称量G.灼烧H.冷却答案： (1)ABD(2) 抑制 Fe2 .Fe3 .AI 3 的水解 (3)AD(4)c.(5)6Fe 2 6H CIO3 =6Fe 3 CI 3H2O (6) BC AI 2O3 Fe 2O3 CEGHF误点警示本题的易错点主要有：一是不清楚所加药品在物质转换中的作用，一般地讲，要从以下几个方面去分析所加药品的作用 : 是否是沉淀剂？是否是氧化剂？是否是抑制剂？二是离子方程式的书写，找不出氧化剂和还原

7、剂，反应前后元素的化合价的变化而易出错，信息型氧化还原反应方程式的书写是理科综合中重要的命题点，要引起高度重视；三是由于对元素化合物知识和基本实验操作掌握不熟练，对流程图理解不透彻，因而无法正确分析出需要测量的数据和操作顺序。1. 某版本的化学教材中安排了如图所示“合成氨”的演示实验（夹持仪器均已省略）。在Zn 粒和稀 H2SO4 反应制取H2，另一侧用NaNO2固体和饱和NH4Cl 溶液反应制取N2，N2 和Y 形管的一侧用 H2 混合通过还原铁粉来合成 NH3，再将产生的气体通入酚酞试液中，若酚酞试液变红，即说明产生了氨气。某课外活动小组通过查阅资料和多次实验，得到了如下信息：信息一： N

8、aNO2固体和饱和NH4Cl 溶液混合加热的过程中发生了如下反应：N2 和 H2 的体积比5 13 11 11 31 5酚酞变红所需时间 /min8 97 86 73 49 10信息二：不同体积比的N2、 H2 混合气体在相同实验条件下合成氨，使酚酞试液变红所需要的时间如下：据此回答下列问题：（ 1） Y 形管左侧管中发生反应的化学方程式为_ 。（ 2）石棉绒的作用是 _ 。（ 3）课外小组的同学们认为，该实验中即使酚酞试液变红也不能说明N2 和 H2 反应合成了NH3，得出此结论的理由是 _ ，请你另设计一个简单的实验验证你的理由_；欲解决这一问题，可以选用下图中的_装置连接在原装置中的_和

9、 _之间。（ 4）在上述实验过程中，为尽快观察到酚酞变红的实验现象，应该控制N2 和 H2 的体积比为 _比较适宜；但该装置还难以实现此目的，原因是_ 。（ 5）实验过程中通入试管 C 中的气体的成分有 _ 。解题思路：（1）根据题目提供的实验装置和实验目的可知。Y 型管的左端制备H2 右侧制备 N2，实验室一般用锌粒与稀盐酸反应制H，故其离子方程式是为：答案：2 H (2) 增大混合气体与催(1)Zn 2H =Zn22化剂还原铁粉的接触面积，。（2）石棉绒是一种性能稳定的物质，在实验室中一般作为载体使用，在这里将还原性铁粉均匀分散在石棉绒上，能增大 N2 和 H2 混合气体与催化剂的接触面积

10、，从而使反应进行得更为充分 。 (3)根据信息可知， NaNO固体与饱和 NHCI 溶液反应过程中能产生NH，因此不能确定使酚酞试243液变红的 NH是 N 与 H 反应生成的。 可在装置 A.B 之间连接一个能除去NH 的装置， 从而排除 NaNO固体与32232饱和 NHCI 溶液反应生成NH 带来的干扰。根据装置的结构和所盛装的药品，应选用装有浓硫酸且43能防倒吸的装置。要证明NaNO2固体与饱和 NH4CI 溶液反应产生产生 NH3，只要把反应产生的气体直接通入酚酞试液，观察其颜色变化即可。（ 4）根据信息二提供的数据，不难发现当N2 和 H2 的体积比为 1： 3时使酚酞试液变色的时

11、间最短，故N2 和 H2 的体积比为 1:3时比较适宜。可以将N2 和 H2 用不同的导管一起通入浓硫酸中，通过测定单位时间内产生气泡的个数可控制二者的体积比，但实验中并没有这样的装置 ，因而达不到的控制 N2. 和 H2 的体积比的目的 。 5) 由于合成氨的反应为可逆反应，反应后的混合物中应含有 N2 .H2.NH 3.方法探究：本题将合成氨的过程与实验设计。信息数据处理融合在一起，思维空间大，能够很好地考查考生整合知识的能力，符合高考的命题趋势。解答时要仔细阅读分析题述信息和装置与所要回答的问题之间的联系，从而得出正确答案。回答时要注意语言的简洁和准确。钛（ Ti）被称为继铁、铝之后的

12、“21世纪金属 ”金属，应用前景广泛如图所示，将钛厂、氯碱厂和甲醇厂组成产业链可以大大提高资源利用率，减少环境污染请填写下列空白：（ 1）电解食盐水总反应的离子方程式是2Cl -+2H 2O2OH - +H2 +Cl2（ 2）写出钛铁矿经氯化法得到四氯化钛的化学方程式2FeTiO 3 +6C+7Cl 22TiCl 4+2FeCl 3+6CO（ 3）已知： Mg（ s）+Cl （ g ）=MgCl （ s） H=-641kJ/mol； Ti（ s）+2Cl （ g ）=TiCl （ s） H=-770kJ/mol2224下列说法中正确的是c.A Mg 的燃烧热为641kJ/molB Ti 的能量

13、一定比TiCl 4 高C等质量的Mg （s）、 Ti（ s）足量的氯气反应，前者放出的热量多D该冶炼Ti 法对环境友好（ 4）某厂日合成甲醇8.1t ，理论上需氢气0.5t （不考虑生产过程中的损失）（ 5）以甲醇、空气、氢氧化钾溶液为原料，石墨为电极可构成燃料电池该电池中正极上的电极反应式是 O 2+2H 2O+4e -=4OH -考点：金属冶炼的一般原理；热化学方程式 ；电极反应和电池反应方程式专题：电化学专题 ；金属概论与碱元素分析： （ 1）电解食盐水生成NaOH 、 H2 和 Cl 2，以此书写离子方程式；（ 2）从图示可知氯化时的反应物为 FeTiO 3、C、Cl 2，生成物为 F

14、eCl 3、TiCl 4、CO ，再根据得失电子和原子守恒即可得出该反应的方程式；（ 3） A根据燃烧热的定义判断；B反应热为反应物总能量与生成物总能量的差值；C根据方程式计算；D该冶炼过程使用了有毒Cl 2 ，对环境有影响（ 4）根据反应的关系式计算；（ 5）碱性甲醇电池中， O2 在正极得电子发生还原反应（ 3） A Mg 不是在 O2 中燃烧，故 641kJ/mol 不能称其燃烧热，故A 错误；（ g ）=TiCl （ s）为放热反应， 1mol Ti（ s）和 2mol Cl2（ g ）的总能量大于1mol TiCl 4（ s）B反应 Ti（ s）+2Cl 24的总能量，故 B 错误；

15、C假设质量均为 24g ，则 Mg （ s）与足量 Cl 2（ g）反应放出 641kJ热量， 24gTi （ s） 与足量 Cl 2 （g ）反应放出的热量 =24 g385kJ ,故 C 正确；770Kj / mol48g / molD该冶炼过程使用了有毒Cl 2 ，对环境有影响故D 错误故答案为： C；（ 4）根据 CO+2H 2 CH3 OH ， CH 3OH CO 7/6CI2 7/6 H 2 ，所以生产1 molCH 3OH ，理论上还需补充氢气2-7/6=5/6mol ，即 5/3gH 2，故生产8.1t CH 3OH 还需补充 H2 的质量 0.5t 故答案为： 0.5 ；O2

16、+2H 2 O+4e -=4OH -，（ 5）碱性甲醇电池中，O2 在正极得电子发生还原反应，电极反应式为故答案为： O2 +2H 2O+4e - =4OH -点评：本题考查较为综合，涉及离子方程式、化学反应与能量、电化学等知识，题目难度中等，本题注意把握电极方程式的书写2.钛被称为继铁、铝之后的第三金属，也有人说“ 21世纪将是钛的世纪 ”。（ 1）二氧化钛在现代社会里有广泛的用途，它的产量是一个国家国民经济发展程度的标志。我国至今产量不足，尚需进口二氧化钛。 “硫酸法 ”生产二氧化钛的原料是钛铁矿（主要成分是：FeTiO3,还含有少量 Mn 、 Zn、Cr、Cu 等重金属元素及脉石等杂质）

17、，主要生产流程是：（ 1）将钛铁矿与浓 H2SO4 煮解： FeTiO 3 2H2 SO4（浓）=TiOSO 4 FeSO4 2H2 O(硫酸钛酰 )（ 2）加水分解硫酸氧钛：TiOSO4 (n+1)H 2 O=TiO 2.nH 2O+H 2SO4“硫酸法 ”生产 TiO 2 排放的废液对水体有哪些污染，请指出主要的二点： _； _ 。根据废液主要成分，针对其中一项污染，提出处理的方法。_（ 2）某化学兴趣小组对Mg 、 Ti、 Cu 三种金属的金属活动性顺序进行探究。提出假设： a. Ti 金属活动性比Mg 强； b. Ti 金属活动性比Cu 弱。查阅资料：在相同条件下，金属与酸反应产生气泡

18、的速度快，则该金属活动性越强。实验设计：同温下，取大小相同的这三种金属薄片，用砂布将表面擦光亮，分别投入等体积等浓度的足量稀盐酸和稀HF 溶液中反应，观察现象。稀盐酸：放出H2 速率Mg Ti，铜不反应。稀 HF：放出H2 速率TiMg根据上述现象（填或）得出金属活动性Mg Ti 。如何解释另一反常现象。(3)用含有 Fe2O3 的钛铁矿（主要成分是FeTiO3）制取TiO2、TiCI 4 和 Ti的流程如下：TiO 2 、 SO42水浸浓硫酸80煅烧2钛铁矿FeSO4· 7H 2OHTiO 33Fe、 FeTiO 3过 滤2SO42-滤高温 CI/C( 反应 A)2 Fe 冷却滤液

19、COTiCI 4800 ArTi（反应 B）Mg热过滤滤渣（弃）A.步骤加铁粉的目的是_步骤冷却的目的是_.B. 上述过程中，可以利用的产物是_C. 写出 TiO 2.CI 2.C 高温下发生化学反应的化学方程式_D反应 B： TiCI 4 2Mg2MgCI 2Ti, 在 Ar 气体中进行的目的是 _根据主要生产流程可知生产过程的废液中含有H2SO4,可污染水体。废液中所含的Fe2 具有较强的还原性， 能消耗水中的O2 ：4Fe2 O2 4H=4Fe 3 2H 2O.从而降低水体的O2 的含量， 使水生动物死亡。根据题述信息可知，FeTiO3 还含有少量的 Mn.Zn.Cr .Cu 等金属元素

20、，这些元素的金属阳离子也会污染水体。根据 H .Fe2 .Mn 2.Zn 2 .Cr3等离子的性质， 可用 Fe 除去 H ，而廉价的 Ca(OH) 2 能与 Fe2 .Mn 2 .Zn 2 .Cr 3 等反应，使其转化为对应的沉淀而除去。2) 钛铁矿与浓硫酸反应后含有Fe2.Fe32FeSO4 · 7H2O显然.SO4,根据转化关系可知铁元素最后形成副产品加入 Fe是将 Fe32:2F32。步骤 的目的是将 FeSO · 7H O与TiO.SO2分离，降低温转化为 Fe Fe=3Fe2442度有利于 FeSO4·7H2O析出。 TiO 2.CI2.C反应得到的副

21、产物CO及 TiCI 4与Mg反应生成的副产物MgCI2都是重要的化工原料，都可以利用。TiO 2.CI 2.C 在高温下发生反应，反应物TiO 2.CI 2.C，生成物是CO.Mg.Ti 在高温下都能与空气中 Mg.Ti 在高温下都能与空气中的O等反应， Mg.Ti 在高温下都能与空气中的O等反应。而在22TiCI 反应条件：高温，再根据原子守恒可写出其反应方程式。Mg. Ti 高温下都能与空气中O等反应，而在42Ar 气体中进行，能防止这些反应的发生。本题易出错之处有两点：一是不能正确分析（ 1）小问中的反应与污染的关系及其处理方法；其二是（ 2）小问中不能弄清楚各步流程所要达到的目的，特

22、别是副产品的分析易出现疏漏的情况。1. （易错题）工业生产中的物质循环利用形式有多种模式。例如：ZMX.YnWoX.YX.YZxX.YN.ZWMne下列说法正确的是 ( )A图可用于合成氨中的N 、 H的循环B图可用于氨碱法制纯碱中CO的循环222C图可用于电解饱和食盐水中NaCl的循环D图可用于氨氧化法制硝酸中NO的循环2. 从海水中提取镁的工艺流程图可表示如下：贝壳石灰乳结晶、过滤母液加盐酸MgCI2.6H 2O脱水电解海水2Mg(OH)2MgCI2Mg浓缩、结晶下列说法中不正确的是（）A用此方法提取镁的优点之一是原料来源丰富B步骤解 MgCI2时阴极产生氯气C.步骤可将晶体置于HCI气体

23、氛围中脱水D. 上述工艺流程中涉及到化合、分解和复分解反应3. （基础题）侯德榜运用 CO2 NH3 H2ONaCI=NaHCO3 NH4CI 的反应原理制纯碱。下面是模拟实验的示意图 :其中气体A、 B 分别是CO2和NH3 之一。下列有关过程的叙述错误的是()A. A气体是CO2,B气体是NH3B. 过滤过程中会用到普通漏斗和玻璃棒C. 是在 NH3 的饱和溶液中加食盐 , 还是在 CO2的饱和溶液中加食盐与两种气体的溶解度有关D. 第步操作过滤所得的晶体是NaHCO3, 第步操作是灼烧4. （综合题）氟化钠是一种重要的氟盐，主要用于农业杀菌、杀虫剂、木材防腐剂和生产含氟牙膏等实验室可通过

24、下图所示的流程以氟硅酸（H 2SiF 6 ）等物质为原料制取氟化钠，并得到副产品氯化铵：有关物质在水中溶解度见下表请回答下列问题：温度10 2030溶解度： 20 NaF-4g ； 0 NH 4F-100g ；33.337.241.4NH 4Cl 溶解度常温 Na 2 SiF 6-微溶于水ggg（ 1）操作需要用到的玻璃仪器有玻璃棒、烧杯、漏斗（ 2）上述流程中发生两步化学反应，第一步反应的化学方程式为：H2 SiF 6+6NH 4HCO 3=6NH 4 F+H 2SiO 3 +6CO2 +3H2O第二步反应的化学方程式为： H 4F+NaCl=NH 4Cl+NaF（ 3）操作 II 的作用是

25、 除去 NaF 、NH 4Cl 表面的杂质 ；操作的具体过程是 蒸发浓缩溶液，析出多量固体后冷却（ 4）流程中 NH 4HCO 3 必须过量， 其原因是保证 H 2 SiF6 能全部反应； 防止在加入 NaCl 后 H2SiF 6 与 NaCl反应生成 Na 2SiF 6 沉淀混入 NaF 中影响 NaF 纯度 （ 5） NaF 可用于生产含氟牙膏，使用含氟牙膏可以预防龋齿请说明含有NaF 的牙膏如何将羟基磷酸钙（ PO ）（ OH ）转化为更难溶的氟磷酸钙Ca （ PO ）（ PO4）Ca 54 354 3 F 羟基磷酸钙在水中存在溶解平衡：Ca 53（ OH ） 5Ca 2+ +3PO 4

26、3- +OH -，当 F -与 Ca 2+ 、 PO 43- 结合生成了更难溶于水的Ca 5 （PO 4） 3 F，使上述平衡中 Ca 2+和 PO 43- 减少而向右移动，继续生成更多的Ca 5（ PO 4）3 F ，难溶物发生了转化考点：难溶电解质的溶解平衡及沉淀转化的本质；氯、溴、碘及其化合物的综合应用；制备实验方案的设计专题： 电离平衡与溶液的pH 专题 ；卤族元素 分析：本题主要考查了化学与工业生产的相关知识第一步反应的方程式，根据已知反应物和生成物，可推知其余生成物，配平即得反应方程式第二步反应是将第一步生成的NH 4F 转化为 NaF ，加入的反应物为 NaCl ，利用了物质在溶

27、液中溶解度越小则优先析出的特性，所以NaF 比 NaCl 的溶解性小操作是过滤操作，用到的玻璃仪器包括烧杯、玻璃棒、漏斗；操作是将粗NaF 洗涤除去其表面的杂质操作是将滤液中的溶质进一步提取，故操作是加热蒸发溶剂，析出大量固体后冷却；流程中NH 4 HCO 3 必须过量，是指第一步操作中必须保证H 2SiF 6 能全部反应，以防止生成影响制取物质的纯度解答： 解：（ 1）操作是过滤操作，用到的玻璃仪器包括烧杯、玻璃棒、漏斗，故答案为：漏斗；（ 2）第一步反应的方程式，反应物有H 2SiF 6、和 NH 4HCO 3，生成物有 H2SiO 3 、 CO2 ，根据质量守恒还应有 NH 4F，则反应

28、的化学方程式为H 2SiF 6+6NH 4 HCO 3=6NH 4F+H 2 SiO 3 +6CO2 +3H2O，第二步反应是将第一步生成的NH 4F 转化为 NaF ，加入的反应物为NaCl ，利用了物质在溶液中溶解度越小则优先析出的特性，所以NaF 比 NaCl 的溶解性小，反应的化学方程式为NH 4F+NaCl=NH 4 Cl+NaF，故答案为：H2 SiF 6+6NH 4HCO 3=6NH 4 F+H 2SiO 3 +6CO2 +3H2O； H4F+NaCl=NH 4Cl+NaF；（ 3）操作是将粗 NaF 洗涤除去其表面的杂质，以得到纯净的NaF ，操作是将滤液中的溶质进一步提取，故

29、操作是加热蒸发溶剂，析出大量固体后冷却，故答案为：除去NaF 、NH 4 Cl 表面的杂质；蒸发浓缩溶液，析出多量固体后冷却；（ 4）流程中 NH 4HCO 3 必须过量， 是指第一步操作中必须保证H 2SiF 6 能全部反应， 以防止生成 Na 2SiF 6沉淀，影响制取物质的纯度，故答案为：保证H2SiF 6 能全部反应；防止在加入NaCl 后 H2 SiF 6 与 NaCl反应生成 Na 2SiF 6 沉淀混入 NaF 中影响 NaF 纯度；（ 5）从沉淀平衡移动的角度分析，Ca 5（ PO 4 ） 3F 的溶解度小于 Ca 5（ PO 4） 3（ OH ），羟基磷酸钙在水中存在溶解平衡

30、：Ca 5（ PO4 ）3（ OH ）? 5Ca 2+3PO 43- +OH - ，当 F -与 Ca 2+、PO 43- 结合生成了更难溶于水的Ca 5（ PO4 ）3F ，使沉淀平衡向右移动，属于沉淀的转化问题故答案为：羟基磷酸钙在水中存在溶解平衡：Ca 5（ PO 4） 3（ OH ） ? 5Ca 2+ +3PO 43- +OH -，当 F -与 Ca 2+ 、 PO 43- 结合生成了更难溶于水的Ca 5 （PO 4 ） 3F，使上述平衡中 Ca 2+ 和 PO 43- 减少而向右移动，继续生成更多的Ca 5（ PO 4） 3F ，难溶物发生了转化点评：本题考查较为综合，题目难度角度，

31、注意把握制备流程的反应原理，根据题中信息解答，本题易错5. （拔高题） 【化学一化学与技术】空气吹出法工艺是目前“海水提溴 “的主要方法之一其工艺流程如下：（ 1）步骤中用硫酸酸化可提高Cl2 的利用率，其原因是酸化可抑氯气和溴单质与水的反应（ 2）步骤的蒸馏过程中，溴出口温度为何要控制在80 -90 温度过高或过低都不利于生产；请解释原因温度过高，大量水蒸气随之排出，溴气中水分增加；温度过低，溴不能完全蒸出，产率低（ 3）步骤冷凝后得到液溴与溴水的混合物，可利用它们相对密度相差很大的特点进行分离步骤若在实验室中进行，所用仪器的名称是分液漏斗，分离时液溴从分离器的下口（填 “上口 ”或 “下 ”）排出（ 4）不直接用 “含 Br 2 的海水 ”进行蒸馏得到液溴，而是经过、的操