2020版高考专题讲座1化学工艺流程试题的突破方略

1、.高考专题讲座 （一）化学工艺流程试题的突破方略（对应学生用书第50页）试题背景分析化学工艺流程题是全国高考中的必考题型， 它是传统的“无机框图题”的变革与创新，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 学工艺试题。这类试题充分体现了 “化学是真实的”这样一种命题指导思想1,呈现模式监预处型 溶式 转化, 维目标产物料4I粕处理-目标产品描珞利用L捧放物的无害化处理13/132.识图方法图1图2图1箭头表示反应物加入同时生成物出来；图2箭头表示反应物分步加入和生成物出来；图3箭头表示循环反应。试题三步审读

2、1 .读题干明确原料成分和目的要求氧把还原反刖乱分解反应t含水解）2 .读流程一一明确各步转化原理和目的（1）看箭头：进入的是投料（即反应物）；出去的是生成物（包括主产物和副产(2)看三线：主线主产品、分支副产品、回头为循环。(3)找信息：明确反应条件控制和分离提纯方法。(4)关注所加物质的可能作用：参与反应、提供反应氛围、满足定量要求。3 .读问题一一明确答什么(1)答非所问：要看清题目要求，按要求答题，防止答非所问。(2)规范答题：回答问题要准确全面，注意语言表达的规范性，特别是化学 用语的书写与表示要准确、规范。试题分类探究以除杂、分离、提纯为主体的化工流程题1.物质分离提纯的原则不增：

3、不引入新的杂质。(2)不减：不减少被提纯的物质。(3)易分离：被提纯物与杂质易于分离。易复原：被提纯的物质易恢复原来的组成、状态2.常用的提纯方法水溶法除去可溶性杂质酸溶法除去碱性杂质碱溶法除去酸性杂质氧化剂或还原剂法除去还原庄或氧化性杂质加热灼烧法除去受热易分解或易挥发的杂质调节溶液的pH法如除去酸性Cu2+溶液中的Fe3+等3.常用的分离方法过滤分离难溶物和易溶物，根据特殊需要采用趁热过滤或者抽滤等方法萃取和分液利用溶质在立/、相溶的溶剂里的溶解度不同提取分离物质，如用CC14或苯萃取澳水中的澳蒸发结晶提取溶解度随温度变化不大的溶质，如 NaCl冷却结晶提取溶解度随温度变化较大的溶质、易水

4、解的溶质或结晶水合物，如 KNO3、FeCb、CuCl2、CuSO4 5H2。、FeSC4 7H2O 等蒸储或分储分离沸点不同且互溶的液体混合物，如分离乙醇和甘油冷却法利用气体液化的特点分离气体，如合成氨工业米用冷却法分离平衡混合气体中的氨气深度归纳1 .增大原料浸出率(离子在溶液中被浸出的百分率)的措施：搅拌、升高温 度、延长浸出时间、增大气体的流速(浓度、压强)、增大气液或固液接触面积。 根据物质的具体性质，原料浸泡可分为水浸、酸浸、碱浸、醇浸等。2 .过滤问题(1)3个基本操作检验溶液中离子是否沉淀完全的方法：将溶液静置一段时间后，用胶头滴 管取上层清液少许放入小试管中，向其中滴入沉淀剂

5、，若无沉淀生成，则说明离 子沉淀完全。洗涤沉淀：沿玻璃棒往漏斗中加蒸储水至液面浸没沉淀， 待水自然流下后， 重复操作23次。检验沉淀是否洗涤干净的方法：取少量最后一次的洗涤液于试管中，向其 中滴入某试剂，若没有特征现象出现，则证明沉淀已洗涤干净。(2)特定洗涤目的冰水洗涤的目的：洗去晶体表面的杂质离子并降低被洗涤物质的溶解度， 减少其在洗涤过程中的溶解损耗。乙醇洗涤的目的：降低被洗涤物质的溶解度，减少其在洗涤过程中的溶解 损耗，得到较干燥的产物。3 .结晶方式(1)蒸发浓缩、冷却结晶：适用于杂质的溶解度随温度变化不大的物质分离提纯，如除去KNO3中的少量NaCl或受热易分解的物质，如晶体水合物

6、、俊盐（2）蒸发结晶、趁热过滤：适用于杂质的溶解度随温度变化较大物质的分离提纯，可减少杂质晶体的析出，如除去 NaCl中的少量KNO3。趁热过滤的方法: 漏斗预热，用少量热蒸储水通过过滤器，带加热装置的漏斗、抽滤。提醒：晶体的干燥：要得到干燥的晶体，常见的干燥方法有自然晾干、滤纸吸干、在干燥器中干燥、烘干（适用于热稳定性较好的物质）。4 .调节溶液pH分离提纯（1）控制溶液的酸碱性使其中某些金属离子形成氢氧化物沉淀。例如：已知卜列物质开始沉淀和沉淀完全时的 pH如下表所示:物质开始沉淀沉淀完全Fe(OH)31.53.7Fe(OH)27.69.6Mn(OH)28.39.8若要除去Mn2+溶液中含

7、有的Fe2+,可先用氧化剂把Fe2+氧化为Fe3+,再调节溶液的pH在3.7< pH<8.3。（2）调节pH所需的物质应满足两点：能与 H +反应，使溶液pH增大；不引 入新杂质。例如：要除去Cu"溶液中混有的Fe3+,可加入CuO、Cu（OH）2、CuCO3、 CU2（OH）2CO3等物质来调节溶液的pH。典例导航（14分）（2018全国卷H, T26）我国是世界上最早制得和使用金属锌的国家。 一种以闪锌矿（ZnS,含有SiO2和少量FeS、CdS、PbS杂质）为原料制备金属锌的 流程如图所示：并选箱旷一 I蛙晓 T 箫设:-I也化除亲I 逑原除果一浦棘-I电脾异气体

8、盘尚 iiftfti博我3相关金属离子C0(M皿)=0.1 mol L：1形成氢氧化物沉淀的pH范围如下:金属离子3TFeFe十ZnCd十开始沉淀的pH1.56.36.27.4沉淀完全的pH2.88.38.29.4回答下列问题：(1)焙烧过程中主要反应的化学方程式为(2)滤渣1的主要成分除SiO2外还有;氧化除杂工序中ZnO的作用 是,若不通入氧气，其后果是 。(3)溶液中的Cd2 +可用锌粉除去，还原除杂工序中反应的离子方程式为O(4)电解硫酸锌溶液制备单质锌时，阴极的电极反应式为沉积锌后的电解液可返回 工序继续使用三步审读产一、L目的：制备金属锌诜题一一原料成分FE、Cd丸l*hS等，体：

9、S%国怵：金属我化物箕北除杂2爱请上SiQ、PhS5*港福靖*、人七人“、cd1+ift®2：Fe(OH)ZnO 滤液4e. cj1+Mtt3：Cd.Zn建液高n*电第一Kflu+2e-=2n(阴摄)口)焙烧过程的主要反应的化学方程式:即EnS焙般反应力杼&分析流程中的除靠原理及部分成分(3)Rn正原Cd"的反应原理为置换反应明确阴极反应式；ZnJt + 2e =Zfi解析：(1)在焙烧过程中ZnS和O2反应生成ZnO和SO2。(2)溶液中的Pb2+ 与SO4一不能共存，生成PbSC4沉淀，SiO2不溶于H2SO4,即滤渣1中含SiO2和 PbSQ。氧化除杂过程中O

10、2能将溶液中Fe2+氧化生成Fe3+,加入ZnO能调节溶液的pH,促进Fe3+完全水解。由题表知 F" Zn2+开始沉淀和沉淀完全时的pH非常接近，若不通入O2使Fe"氧化为Fe3+,加入ZnO后无法除去Fe2+,会影响Zn的纯度。（3）根据题中信息可知还原除杂工序中涉及的离子反应式为Cd2+ + Zn=Cd+ Zn2+。（4）结合图示可知电解ZnSO4溶液时生成Zn,即电解时Zn2 +在阴极被还原，电极反应式为Zn2+ + 2e-=Zn。沉积Zn后的电解液中主要含 有H2SO4,可返回溶浸工序中继续使用。答案：（1）2ZnS+3O22ZnO + 2S6（2 分）（2）Pb

11、SO<2分）调节溶液的pH（2分）无法除去杂质Fe2+（2分）（3）Cd2 + Zn=Cd+ Zn2 （2 分）（4）Zn2+ + 2e =Zn（2 分）溶浸（2 分）母题变式（1）“氧化除杂”过程除了加ZnO外还可以加02的作用是（2）滤渣洗涤的操作为（3） “电解”制备Zn的阳极反应为 答案：（1）Zn（OH）2或 ZnCO3 把 Fe2+氧化为 Fe3+（2）沿玻璃棒向漏斗中加蒸储水至浸没沉淀，待蒸储水自然流尽后，再重复 操作23次（3）4OH - 4e =2H2O+O2?或 2H2。4e =4H +02 T对点训练1 . （2019郑州模拟）已知草酸锲晶体（NiC204 2H2。

12、）难溶于水，工业上从废锲 催化剂（主要成分为Ni,含有一定量的Al2O3、FeO、Si02、CaO等）制备草酸锲 晶体的流程如图所示：已知：相关金属离子生成氢氧化物沉淀的 pH见表中数据:金属离子匚3十Fe匚2十FeAl3十2TNi开始沉淀的pH1.15.83.06.8完全沉淀的pH心,，一一、，一.一'3.28.85.09.5 Ksp(CaF2)=1.46X 10；当某物质浓度小于1.0X105 molL -1时，视为完全沉淀 请回答下列问题：请写出一种能提高“酸浸”速率的措施试剂a是一种绿色氧化剂，写出“氧化”时反应的离子方程式:(3) “调pH”时pH的调控范围为 ,试用化学反应

13、原理的相关知识解释滤渣R的生成：_写出“沉锲”时发生反应的离子方程式：证明Ni2+已经沉淀完全的实验步骤及现象是 当Ca2+沉淀完全时，溶液中c(F )>mol L:1(写出计算式即可)。(5)操作a的内容是-解析：(1)把废锲催化剂粉碎，或适当加热、适当增大酸的浓度或提高搅拌速率等都可以提高酸浸速率。(2)试剂a是过氧化氢，反应的离子方程式为2Fe2+ + 2H+ +电。2=2空+ +2H20。(3)因为铁、铝是以氢氧化铁和氢氧化铝的形式沉淀下来的，并且不能使锲离子形成沉淀，故pH范围为5.0&pH<6.8;加入Ni(0H)2消耗溶液中的氢离子，促使铁离子、铝离子的水解平

14、衡向右移动，使铁离子、铝离子转化为相应的沉淀 而除去(4)加入草酸俊后生成的固体是 NiC204 2H2O,因此有水参加反应，故反应的 离子方程式为Ni2+ + C2O4+ 2H2O=NiC204 2H20 J。若锲离子没有完全沉淀， 则继续加入草酸俊，仍会有沉淀生成，所以证明Ni2+已经沉淀完全的操作及实验现象是：取适量上层精液于试管中，继续滴加(NH4)2C2O4溶液，无沉淀生成。钙离子沉淀完全的标志是溶液中钙离子的物质的量浓度小于1.0X10-5 mol Li1.46X 10-1011,结合 CaF2 的 Ksp可求出 c(F-)>A 5- mol L1。,1.0X10-(5)从溶

15、液中分离出晶体需要进行过滤、洗涤、干燥。答案：(1)把废锲催化剂粉碎(或适当加热、适当增大酸的浓度或提高搅拌速 率等)(2)2Fe2+ + 2H+ + H2O2=2F3+ 2H2O(3)5.00pH<6.8加入Ni(0H)2消耗溶液中的H卡,促使铁离子、铝离子的水 解平衡右移，使铁离子、铝离子转化为相应的沉淀 2* 2 一 一 一， 一一 - 一、-(4)Ni +C2O4 +2H2O=NiC204 2H2OJ 取适量上层清放于试管中，继续、/1.46X10 10滴加(NH4)2C2O4浴披，无讥证生成7dg 仃51.0X 10(5)过滤、洗涤、干燥|£921 以物质制备为主体的

16、化工流程题1.物质制备过程的条件控制(1)控制体系的环境氛围需要在酸性气流中干燥FeCb、A1C13、MgCl2等含水晶体，抑制水解并带 走因分解产生的水汽。营造还原性氛围，防止还原性物质被氧化。如加入铁粉防止Fe2+被氧化。加入氧化剂进行氧化。如加入绿色氧化剂 H2O2将Fe2+氧化转化为Fe", 绿色氧化剂H2O2的优点：不引入新杂质，对环境无污染。(2)控制反应温度加热：加速溶解、加快反应速率或促进平衡向某个方向移动(如促进水解 生成沉淀）。降温：防止某物质在某温度时会溶解或分解，或促进平衡向某个方向移动。控制温度在一定范围内：综合多方面因素考虑。如使反应速率不至于太慢、 抑制

17、或促进平衡移动、防止反应物分解、防止副反应发生、使催化剂的催化活性 最高等。如题目中出现了包括产物在内的各种物质的溶解度信息，则要根据它们溶解度随温度升高而改变的情况，寻找合适的结晶分离方法。2 .在流程题中，常会看到压强、温度等外界条件的出现，不同的工艺对化 学反应的温度或压强有不同的要求， 其所起的作用也不一样，但都是能否达到实 验目的的关键所在，也是命题专家们经常考查的地方。 对外界条件的分析主要从 对反应速率和平衡转化率的影响这两个方面着手。如使催化剂的活性达到最高：如工业合成氨或SO2的催化氧化反应，选择的 温度是500 C左右，原因之一就是这样可使催化剂的活性达到最高。对于一些工艺

18、来说，降温或减压都可以减少能源成本，降低对设备的要求， 达到绿色化学的目的。典例导航（14分）（2015全国卷I, T27）硼及其化合物在工业上有许多用途。以铁硼矿（主要成分为 MgzBzOg H2O 和 FeQ多 还有少量 FegOg、FeO、CaO、Al2O3ffi SiO2等）为原料制备硼酸（H3BO3）的工艺流程如下所示：含镁盐崎酒回答下列问题：（1）写出 Mg2B2O5 H2O 与硫酸反应的化学方程式二为提高浸出谏率,除 适当增加硫酸浓度外，还可采取的措施有 笛出两条）。（2）利用的耳 可将其从“浸渣”中分离。“浸渣”中还剩余的物质是（W化学式）。（3） “净化除杂”需先加 HO2溶

19、液,彳用是然后再调节溶液的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（NaBHf）,它是有机合成中的重要还原剂，其电子式为（6）单质硼可用于生产具有优良抗冲击性能的硼钢。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 三步审读原科 I-的成分L，目的化工_ 流程三要成分! Mg鸣040 Q go, 一少量成分：Feg.立仇CaOJlQ和SiO;写:制吝H*%市H;SO+得到H35和上联口；1；曼渣牛含有、C亭Q （微溶）一净化除杂的目的是除去Fr、M两元素，流液中含有Fe0H%和川（。田二（D阿:提高浸出速率的措施点理大池度、

20、如 热、描捽、梆等矿石争一（2）问士在原料中看过性的夫有Fj O+SiO;口）问:珥6疝蝎聚化性，能氧化FJ+为读阿思不落于欧且CaSO,侬溶，故没鎏逐宿SiO：和f/，-2>h为为5,fJ,和at沉淀完金可从溶 液中分离出去（4）问:得到粗赛喊过滤面的浊液中含有MgSOj 一（5）同:'rRH- ± H为-1债,BH：为原子团 1-（.门问七H拜（和Mg为原科专备B的流程为 以 广 州昌H B0, -E,0 答案：（除特殊标注外，每空1分）（1）Mg2B205 H2O+2H2SO42H3BO3 +2MgSO4（3分）提高反应温度、减小铁硼矿粉粒径（2）Fe3O4 Si

21、O2和CaSQ（提示：Fe304具有磁性。“浸渣”中除含F.04外， 还含有与H2SO4不反应的SiO2,以及CaO与H2SO4反应生成的微溶物CaSQ。）（3）将Fe2+氧化成Fe3+使Fe3+与Al3+形成氢氧化物沉淀而除去（2分）（4）（七水）硫酸镁（滤液中含有MgSO4）(5)Na+ II : B : H _H(6)2H3BO3B2O3+3H2O、B2O3+3Mg2B + 3MgO(3 分)母题变式(1)Al2O3、FeO与硫酸溶液反应的离子方程式为 0(2) “净化杂质”力口 H2O2溶液反应的离子方程式为 (3)过滤用到的玻璃仪器有漏斗、_;蒸发浓缩用到的玻璃仪器有酒精灯、答案：(

22、1)Al2O3 + 6H =2Al3+ + 3H2O FeO+ 2H =F2+ H2O2Fe2+ + H2O2 + 2H=2F3+2H2O(3)烧杯、玻璃棒 蒸发皿、玻璃棒对点训练2. (2019东北三省联考)铅及其化合物有着优异的性能和广泛的应用。工业 上利用铅浮渣(主要成分是PbO、Pb还含有少量的Ag、CaO)可制备硫酸铅。制 备流程图如下：15%硝酸40唏硝酸工 I铅浮渣一国沂 K山漉一要分解 T .而阑f巴匚浸出济匚母液步骤1第骤口非骤引已知：Ksp(PbSO4) = 1.6X 10 8 KsCaSO4) = 4.9X 10 5步骤I有NO产生，浸出液中含量最多的金属阳离子为 Pb2+,写出Pb参 加反应的化学方程式：为防止Ag被溶解进入浸出液，步骤I操作时应注意O粗PbSO4产品含有的杂质是 ;要得到纯净的PbSO4,需要用试 剂进行多次洗涤，再用蒸储水洗涤。最好选用的试剂是 。A.稀硫酸B.稀盐酸C .硝酸铅溶液D.酒精(3)母液中可循环利用的物质是 HNO3,若母液中残留的SO：过多，则循环 利用时可能出现的问题是(4)若将步骤II中的Pb解析：(1)Pb能与稀硝酸发生氧化还原反应，其化