2018版高考化学二轮复习专项1高考非选择题五大题型突破题型2化学工艺流程学案

1、题型2化学工艺流程(对应学生用书第100页)题型特点解读1 .化学工艺流程题由题引、题干和题设三部分构成。(1)制备型题型特点(2)提纯型题型特点原科的甜用石用题引一般简单介绍该工艺生产的原材料和生产的目的、产品(包括副产品)；题干以工业生产为主要背景，以文字、工艺流程图、表格相结合的形式呈现；题设主要是根据生产过程中涉及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，主要涉及 原料的选择、循环利用、绿色化学、环境保护、分离提纯、反应原理、实验操作、产率计算等。2 .试题陌生度高，以陌生的新物质为背景， 贴近工业生产(如会出现更多的工业术语和设备名称等)，试题文字信息量大，综合性强，

2、对能力要求高。解题策略指导1 .解题思路(1)粗读题干，挖掘图示关注关键字，弄懂流程图，但不必将每一种物质都推出，只需问什么推什么。如制备类 无机化工题，可粗读试题，知道题目制取什么、大致流程和有什么提示等。(2)携带问题，精读信息抓三方面：一是主干，二是流程图示，三是设置问题。读主干抓住关键字、词；读流程 图，重点抓住物质流向(“进入”与“流出”)、实验操作方法等。(3)跳跃思维，规范答题答题时应注意前后问题往往没有“相关性”，即前一问未答出，不会影响后面答题。2 .破题关键(1)看原料：明确化工生产或化学实验所需的材料。(2)看目的：把握题干中的“制备”或“提纯”等关键词，确定化工生产或化

3、学实验的 目的。(3)看箭头：进入的是投料(即反应物)；出去的是生成物(包括主产物和副产物)。(4)看三线：主线主产品；分支副产品；回头为循环。(5)找信息：明确反应条件的控制和分离提纯方法。(6)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 .破题方法(1)首尾分析法：对一些线型流程工艺(从原料到产品为一条龙的生产工序)试题，首先对比分析流程图中第一种物质 (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，弄清生产过程中原料转化为产品的基本原理和除杂、分离、提纯产 品的化工工艺，然后再结合题设的问题，逐一推敲解答。(2)分段分析法：对于用同样的原材

4、料生产多种(两种或两种以上)产品(包括副产品)的工业流程题，用分段分析法更容易找到解题的切入点。(3)交叉分析法：有些化工生产选用多组原材料，先合成一种或几种中间产品，再用这 一中间产品与部分其他原材料生产所需的主流产品，这种题适合用交叉分析法。就是将 提供的工业流程示意图结合常见化合物的制取原理划分成几条生产流水线，然后上下交叉分析。典例剖析示范|重超n制备型工艺流程题(2017 全国I卷)Li 45。2和LiFePO4都是锂离子电池的电极材料，可利用 嗨翳霰 钛铁矿主要成分为FeTiO3,还含有少量MgO SiO2等杂质来制备。工艺 舞徽流程如下:回答下列问题：(1) “酸浸”实验中，铁的

5、浸出率结果如下图所示。由图可知，当铁的浸出率为 70%寸,所采用的实验条件为。10()(2) “酸浸”后，钛主要以TiOCl 4形式存在，写出相应反应的离子方程式(3)TiO 2 xH2O沉淀与双氧水、氨水反应40 min所得实验结果如下表所示:温度/ C3035404550TiO2 xH2O转化率 /%9295979388分析40 C时TiO2 xHbO转化率最高的原因。(4)Li 2 Ti 5Q5中Ti的化合价为+ 4,其中过氧键的数目为 。(5)若 “滤液”中 c(Mg2 + ) = 0.02 md - L 1 ,加入双氧水和磷酸 设溶液体积增加1倍 ，使Fe3+恰好沉淀完全即溶液中 c

6、(Fe3+) =1.0 X 105 mol 此时是否有 Mg(PO4)2沉淀生成？ 列式计算。FePQ、Mg(PQ)2 的 Ksp 分别为 1.3X1022、1.0 X(6)写出“高温煨烧"中由FePO制备LiFePO4的化学方程式 研题破题明确目的：生产目的是制备Li 4502和LiFePO，。明确原料：明确主要成分和杂质。核心反应：盐酸酸浸、双氧水氧化(氨水、磷酸)、高温煨烧等。识图像：坐标含义，关键点。从关键点分析条件为“100 C、 2h或90 C、5h”。信息理解：从生成物分析钛的化合价变化，进而确定反应情况。表格信息：结合物质性质，温度过高H2Q及NH H2。分解。关注细

7、节：溶液体积加倍，离子浓度变为原来的一半；列式计算，不能直接写出计算 结果。【解析】(1)根据图像分析，当铁的浸出率为70%寸，所采用的实验条件为100 C、2h,90 C、5 h。(2) “酸浸”时，发生反应的离子方程式为FeTiO3 + 4HI+ + 4Cl =F(e+ + TiOCl 4 + 2HbOo(3)当温度低于40 C时，H2Q、NH-H2。不易分解，但是温度低，反应速率慢，TQ xH2O转化率低；当温度高于 40 C时，H2Q分解，NH逸出，反应物浓度降低，反应速率下降,TiO2 xHbO的转化率低。(4)设Li2Ti5O5中过氧键的数目为 x,则非过氧键氧原子数目为 152x

8、,根据化合物中 各元素正、负化合价代数和为零可得：2x+2X(15 2x) =1X2 + 4X5,解得：x= 4。(5)根据 Ksp(FePO4)=1.3X1022 及 Fe"恰好完全沉淀时溶液中c(Fe3+) =1.0 X10 5/ C 、/ “22c ccmol L 1,可得 c(PO4 )=-m mol L 1 = 1.3 X 10 17 mol L 1。c(Mg2 ) = .1.0 X 102mol - L 1=0.01 mol . L 1,贝U c3(Mg2+) - c2(PO3 ) = 0.01 3X(1.3 x 10 17)2=1.69 x 1040= 1.7 X 10

9、 40<KspMg3(PO4) 2 =1.0 X1024,因此不会生成 Mg(PO4)2 沉淀。(6)煨烧过程中，Fe元素化合价由+ 3降至+ 2,被还原，则 H2GQ应作还原剂，其氧化 高温广物为 CO,反应的化学万程式为 2FePO+Li 2CO+ H2C2Q=2LiFePO4+3COT + HbO。【答案】(1)100 C、2 h,90 C、 5 h(2)FeTiO 3+ 4H+ + 4Cl =F(e+ + TiOCl 4 + 2H2O(3)低于40 C, TiO2 xHbO转化反应速率随温度升高而增加；超过 40 C,双氧水分解与氨气逸出导致 TiO2 xHkO转化反应速率下降(

10、4)4/ c 、，/ c 223+，一、一、*一,31.3 X 10117132(5)Fe 恰好沉近完全时，c(PO4 ) = 10 x10 5 mol - L =1.3 x 10 mol - L , c (Mg+ ) c2(PO34 )值为 0.01 3X(1.3 x 10 17)2 1.7 x 10 40<KspMg3(PO4)2,因此不会生成Mg(PO4)2 沉淀八 高温 (6)2FePO4+ Li 2CO+ HbC2O4=2LiFePO4+ 3CO T + HbO 提纯型工艺流程题（2016 全国出卷）以硅藻土为载体的五氧化二钮 （V2Q）是接触法生产硫酸的 催化剂。从废钮催化剂

11、中回收V2Q既避免污染环境又有利于资源综合利用。 废钮催化剂的主要成分为：物质V2O5V2QRSOSiO2Fe?QAl 2Q质里分数/%2.2 2.92.8 3.1222860 6512<1以下是一种废锐催化剂回收工艺路线:回答下列问题:(1) “酸浸”时V2Q转化为VO2，反应的离子方程式为 ,同时V2O4转化成vO+。“废渣1”的主要成分是 (2) “氧化”中欲使 3 mol的VO+变为VS2，则需要氧化剂 KC1Q至少为 mol。(3) “中和”作用之一是使钮以 V4ct形式存在于溶液中。“废渣 2”中含有 。4(4) “离子交换”和“洗脱”可简单表本为：4ROI+ V4O2 离子

12、父换一，RWO2 + 4OH R°圉强碱性阴离子交换树 脂。为了提高洗脱效率，淋洗 洗脱液应该呈 性(填“酸”、“碱”或“中”)。(5) “流出液”中阳离子最多 的是。(6) “沉钮”得到偏钮酸钱(NH4VQ)沉淀，写出 “煨烧”中发生反应的化学方程式 O研翘破题明确目的：从废钮催化剂中回收V2Q,即除杂质提纯 V2Q。明确原料：明确废钮催化剂的主要成分和杂质。明确流程：该过程涉及酸浸、氧化、中和、过滤、淋洗、煨烧等，应明确其含义。核心反应：硫酸酸浸、KCIQ氧化、高温煨烧等。挖掘信息：V2Q转化为VC2,反应前后引元素的化合价不变，发生非氧化还原反应，VO2+变为VO2是氧化还原反

13、应。信息理解应用：可逆反应，平衡移动。考查细节：前面加入了KCIC3和KOH关注细节：NHVO “煨烧”生成 V2O5,锂元素的化合价没有发生变化。【解析】(1) “酸浸”时V2O转化为VO2, V2Q、VC2中V元素均显+ 5价，V元素化合价不变，则该反应是非氧化还原反应，结合溶液的酸碱性及元素守恒写出离子方程式： V2Q+2H+=2VO+H2Q废钮催化剂中除 SiO2外，其余物质均与稀硫酸反应生成易溶于 水的盐，则“废渣1”的主要成分是二氧化硅。(2) “氧化”中使3 mol的VO+变为VO2, 转移电子的物质的量为 3 mol X (54) = 3 mol ;氧化剂KClQ被还原为KCl

14、, Cl元素由 + 5价降低到一1价，根据电子守恒可知，需要KCIQ的物质的量至少为3mo= 0.5 mol。 (3)由图可知，加入 KOH中和后产生废渣 2,而“中和”作用之一是使钮以V4C42形式存在于溶液中，后续操作中未进行除杂操作，显然该过程中还生成Fe(OH)3和Al(OH)3沉淀，从而除去Fe3+、Al 3+,故“废渣2”中含有Fe(OH)3和Al(OH)3。(4) “离子交换”“离子交换和“洗脱”可简单表示为 4ROHF VOI2RV4Q2+洗脱40H (ROH为强碱性阴离子交换树脂)。为了提高洗脱效率，应增加溶液中 C(OH),使平 衡逆向移动，故淋洗液应该呈碱性。(5) “氧

15、化”和“中和”操作中分别加入 KClQ、KOH 而“离子交换”过程中，消耗 V042同时生成0H,而阳离子未参与离子交换，故“流出液”中阳离子最多的是仁。(6) “沉钮”得到偏钮酸俊（NH4VO）沉淀，“煨烧”过程中生成 V2Q,考虑钱盐的不稳定性，还应生成NH和HK）,结合元素守恒写出化学方程式:2NHVQ=V2Q+ H2O+ 2NH3 T。Al(OH) 3 (4)碱铭铁【答案】(1)V2Q + 2H+ =2VO+H2O SiO2 (2)0.5(3)Fe(OH) 3 和+局温K(6)2NH4VO=V2Q+ H2O+ 2NH T即时应用体验般由铭铁矿制备,1. （2017 全国出卷）重铭酸钾是

16、一种重要的化工原料,矿的主要成分为FeO- Cr2O,还含有硅、铝等杂质。制备流程如图所示:回答下列问题：（1）步骤的主要反应为： 一 一_高温.一 一 一-一 一 ,一FeO- C2O>+ NaCO+ NaN（3）> NaCrQ+Fe2Q+CO+ NaNO上述反应配平后 FeO- Cr2O3与NaNO的系数比为 。该步骤不能使用陶瓷容器,原因是（2）滤渣1中含量最多的金属元素是 ,滤渣2的主要成分是 及含硅杂质。步骤调滤液2的pH使之变（填“大”或“小”），原因是 （用离子方程式表示 ）。（4）有关物质的溶解度如图所示。向“滤液 3”中加入适量KCl,蒸发浓缩，冷却结晶，过滤得到

17、K2Cr2O固体。冷却到 （填标号）得到的K2C2。固体产品最多。1. 80 Cb. 60 C c. 40 C d. 10 COSR 2一、S萋泡步骤的反应类型是 某工厂用 m kg铭铁矿粉(含Cr2O3 40%)制备&Cr2O,最终得到产品 m2 kg ,产率为O【解析】 (1)由题中反应可知，FeO- Cr 2O3是还原剂，Fe元素化合价由+ 2升高到+3, Cr元素化合价由+ 3升高到+ 6,1 mol FeO Cr 2Q失去7 mol电子；NaNO是氧化剂，N 元素化合价由+ 5降低到+ 3,1 mol NaNO#到2 mol电子。根据电子守恒可得，FeO- CrzQ 和NaN

18、O的系数比为2 : 7。步骤不能使用陶瓷容器的原因是陶瓷在高温下会与NaCO反应。(2)熔块中Fe2O3不溶于水，过滤后进入滤渣1,则滤渣1中含量最多的金属元素是铁。滤液1中含有AlO2、SiO及CrO4 ,调节溶液pH= 7,则SiO/转化为HbSiOs、AlO2转化为Al(OH) 3,故滤渣2为Al(OH) 3及含硅杂质。 由流程图可知，滤液 2通过调节pH使CrO4一转化为Cr2O ,根据离子方程式：25仪 + 2H+=Cr2O2+H2O可知，增大H卡浓度，即pH变小，可以使上述平衡右移，有利于 提高溶液中的C2O7浓度。(4)由图像可知，在 10c左右时得到的K2Cr2O7固体最多。发

19、生反应为 2KCl +Na>Cr2C7=KCr2O+2NaCl,该反应为复分解反应。铭铁矿粉可制得K2C2。的质量:1 000 m2 g1 000 m gX40% “c-x 294 g mol152 g - mola(5)根据铭元素守恒可得：CrzQECrzQ,理论上 m kgL000： g； 140%X 294 g mol 1,则 KCr2。的产率为152 g , mol190mX100%,X100%147m【答案】(1)2 ：7 陶瓷在高温下会与 NS2CO反应(2)Fe Al(OH) 3 小 2CrO2 + 24 ., Cr2O2 + H2O(4)d 复分解反应190m147 mX

20、100%度割体化剂雄雁世萨 axtn 城息已知：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L 3 +FeL 2+FeAl3+Ni2+开始沉淀的pH1.15.83.06.8完全沉淀的pH3.28.85.09.5 Ksp(CaF2)=1.46 x 10当某物质浓度小于1.0 X 105 mol L T时，视为完全沉淀。请回答下列问题:(1)请写出一种能提高“酸浸”速率的措施:(2)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'日pH的调控范围为，试用化学反应原理的相关知识解释滤渣n的生成：(4)写出“沉馍”时发生反应的离子方程式： 证明Ni2+已经沉

21、淀完全的实验步骤及现象是 当C。沉淀完全时，溶液中 c(F )>mol - L 一(写出计算式即可)。操彳a的内容是。【解析】(1)把废馍催化剂粉碎或适当加热、适当增大硫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，故“氧化”时反应的离子方程式为2Fe2+2H+H2Q=2F年+2H2Q(3)因为铁、铝是以氢氧化铁和氢氧化铝的形式沉淀下来的，并且不能使馍离子形成沉 淀，故pH范围为5.0WpH<6.8;其反应的原理为加入Ni(OH) 2消耗溶液中的氢离子，促使铁离子、铝离子的水解平衡向右移动，使铁离子、铝离子转化为相应的沉淀而除去。(4)加入草酸钱后生成的固体是

22、NiC2Q-2H2Q因此有水参加反应，故反应的离子方程式为Ni2+ + GO4+ 2HO=NiC4 2HOJ。若馍离子没有完全沉淀，则继续加入草酸钱，仍会有沉淀生成，所以证明Ni (2017 郑州模拟)已知草酸馍晶体(NiCzQ- 2H2O)难溶于水，工业上从废馍催化剂(主要成分为Ni,含有一定量的Al2O3、Fe。SiO2、CaO等)中制备草酸馍晶体的流程如图所示：【导学号：97184291】+已经沉淀完全的操作及实验现象是：取适量上层清液于试管中，继续滴加(NH4)2C2Q溶液，无沉淀生成。钙离子沉淀完全的标志是溶液中钙离子51,一 一一/1.46X10 11的物质的量浓度小于 1.0X1

23、0 mol” ，根据 Kp(CaF2)可求出c(F )>、/ 1 0 *10 -mol - L 。(5)从溶液中分离出晶体需要进行过滤、洗涤、干燥。【答案】(1)把废馍催化剂粉碎(或适当加热、适当增大硫酸的浓度或提高搅拌速率等)(2)2Fe 2+ + 2H+ + H2Q=2F(e+ + 2Ho(3)5.0 WpH<6.8 加入Ni(OH)2消耗溶液中的 4,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(4)Ni 2+ + C2Ot + 2HzO=NiG - 2H2OJ 取适量上层清液于试管中，继续滴加(NH4)2c2。溶液，无沉淀生成1.46 X 10 101

24、.0 X10 5(5)过滤、洗涤、干燥3. (2017 黄冈质检)硼镁泥是硼镁矿生产硼砂(NazRO 10H2O)时的废渣，其主要成分是MgO还含有 CaO AI2Q、FezQ、FeQ MnO B2Q、SiO2等杂质。以硼镁泥为原料制取的七水硫酸镁在印染、造纸和医药等工业上都有广泛的应用。硼镁泥制取七水硫酸镁的工艺流程如下：【导学号：97184292】(1)滤渣A能溶于氢氟酸，写出其反应的化学方程式： (2)滤渣B中含有不溶于稀盐酸的黑色固体，则滤渣B含有的成分有加MgO并煮沸的目的是。(3)写出加NaClO过程中发生反应的离子方程式： (4)趁热过滤白目的是 。(5)因RQ溶于硫酸，所以此法

25、制备的七水硫酸镁含有少量硼酸(H3BO),硼酸与NaOH容液反应可制得硼砂，写出该反应的化学方程式： 。失去结晶水的硼砂与金属钠、氢气及石英砂一起反应可制备有机化学中的“万能还原剂NaBH” 和另一种钠盐，写出其反应的化学方程式：【解析】(1)硼镁泥是硼镁矿生产硼砂(Na28Q- 10H2O)时的废渣，其主要成分是 MgO还含有CaO ALQ、FezQ、FeQ MnO B2Q、SiO2等杂质，在硼镁泥中加硫酸，二氧化硅 不溶，所以过滤后的滤渣A为二氧化硅，二氧化硅和氢氟酸反应的化学方程式为SiO2 一2+-2+ 一 一 一+ 4HF=SiHT + 2H2。(2)加次氯酸钠的目的是为了将Fe和M

26、n氧化，氧化后加氧化镁是为了调节 pH,让铁离子和铝离子转化为氢氧化铁和氢氧化铝的沉淀除去，滤渣B中含有不溶于稀盐酸的黑色固体是二氧化镒，所以滤渣B的成分为Al(OH)3、Fe(OH)3、MnQ 力口 NaClO过程中发生反应的离子方程式为MrT +CQ+ H2O=Mr2a + Cl + 2H+2+3+、2Fe +ClO +2H=2Fe + Cl + H2O。(4)蒸发浓缩、趁热过滤是为了除去硫酸钙，温度降低后，即冷却结晶后析出了硫酸镁，所以趁热过滤是为了防止硫酸镁析出。（5）4H 3BO+2NaOi3H2O=NjBO 10HbQ失去结晶水的硼砂（NazR。）与金属钠、氢气及石英砂（主要成分是

27、SiO2）一起反应可制备有机化学中的“万能还原剂一一NaBH”和另一种钠盐，这种钠盐应该是硅酸钠，反应的化学 方程式为 NaRO+ 16Na+ 8H2+ 7SiO2=4NaBH 7N&SiO3。【答案】(1)SiO 2+ 4HF=SiF T + 2H2O(2)Al(OH) 3、Fe(OH)3、MnO 调节溶液pH,促进Al=Fe3+完全水解成氢氧化物沉淀而 除去 (3)Mn2+ + ClO + H2O=Mr2a + Cl +2Hl 2Fe2+ + ClO + 2HI+ =2F(e+ + Cl + H2O (4)防 止 MgSO 在温度降低时结 晶析出(5)4H 3BO + 2NaOM 3H2O=NB4Q I0H2ONaBO+ 16Na+ 8H+ 7SiO2=4NaB田 7N&SiO34. （2017 合肥模拟）高纯活性氧化锌可用于光催化、光电极、彩色显影等领域。以工业级 氧化锌（含Fe"、M、+、Cu2+、Ni2+、CcT等）为原料，用硫酸浸出法生产高纯活性氧化锌 的工艺流程如下：已知 KpFe(OH) 3 =4.0 X 10 38。回答下