专题十 工艺流程题（考点剖析）-高考化学二轮针对性复习方案（原卷版）

专题十工艺流程题必备知识解读一、高考精细审题一.题干信息提供1.描述：提供如下信息①原料：原料中有哪些元素及元素以何种化合物或单质形式存在。②制备目标产品③工艺过程中未知的陌生反应的产物和一些除杂信息。2.流程图：提供如下解题信息二.设问（四大设问）1.陌生的化学反应方程式（1）陌生的化学反应的类型①氧化还原反应（包括电极反应）②非氧化还原反应：主要是：酸碱反应、酸盐反应、沉淀反应（2）陌生的化学反应在流程中的位置和用途①原料预处理时，与固体溶解相关的反应，原料预反应②除杂反应③核心反应2.实验问题（1）分离的方法（2）除杂和提纯（3）控制条件的方法3.原因分析（1）加入试剂的原因（2）升温或降温的原因（3）加入过量试剂的原因（4）摩擦试管壁或其它操作的原因4.计算问题（1）PH值的计算（2）浓度的计算（3）电化学计算（4）产品纯度或原料利用率的计算二、考题流程四步第一步.原料预处理第二步.预处理得到的溶液，进行离子除杂，得到核心离子第三步.核心离子溶液中加入试剂。经过核心反应得到粗品第四步.粗品提纯得到精品产物应考能力解密问题一.原料预处理一、表面处理1.除去油污：碱煮水洗、灼烧2.除氧化膜：打磨、化学方法。二、细化（粉碎）处理1.粉碎或研磨：增大固液（或固气或固固）接触面积，加快反应（溶解）速率，增大原料的转化率（或浸取率），提高原料利用率。2.喷洒、雾化（用多孔分散器）：增大气--液接触面积，加快反应（溶解）速率，增大原料的转化率（或浸取率），提高原料利用率。三、灼烧、焙烧或煅烧处理1.焙烧的目的：（1）除掉油污、有机物或某些可燃杂质。（2）空气氧化某种元素，使它转化为某气体或某种产物，再加酸溶解。（3）原料之间高温下反应。如：MnO2和FeS2.有时要书写焙烧的化学方程式。如：CuFeS2灼烧氧化为SO2、CuO、Fe2O3。四、溶浸（溶解）处理1.增大原料浸出率（）浸出速率）的措施：（1）浸出率：浸出的有用成份占总原料的比例EQ\o\ac(○,1)搅拌、EQ\o\ac(○,2)升高温度、EQ\o\ac(○,3)减小气体的流速（浓度、压强），EQ\o\ac(○,4)粉碎、增大气液或固液接触面积EQ\o\ac(○,5)增加浓度、EQ\o\ac(○,6)延长浸出时间（2）浸出速率：浸出快慢EQ\o\ac(○,1)搅拌、EQ\o\ac(○,2)升高温度、EQ\o\ac(○,3)恰当的气体流速（浓度、压强），EQ\o\ac(○,4)粉碎、增大气液或固液接触面积EQ\o\ac(○,5)增加浓度2.水溶煅烧处理后，原料发生变化，产生能溶于水或有水参加能发生反应的物质，就要水溶解。3.碱溶的目的：（1）除去油污（2）除去金属铝、SiO2等杂质（与NaOH反应）4.酸浸的目的：（1）溶解、去氧化物（膜）、调节pH促进水解（生成沉淀）（2）酸与矿石中的盐、金属氧化物发生反应；（3）加入氧化剂或还原剂，作酸性介质。五、生成目标产物中有用的离子，要书写预处理化学方程式。矿石或废料的煅烧、酸溶、碱溶时的反应1.矿石或废料的煅烧：一般是易被空气氧化或易分解的矿物，如：含硫矿石，硫被氧化成SO2.所加的原料之间，也可以发生反应。2.酸溶：与酸能发生反应的矿石或废料：金属氧化物或金属弱酸盐，有些两性的金属高价产物，题目会告知。如：Ca5F（PO4）3与H2SO4反应 。3.碱溶：“碱作用”还可以除去油污、除去铝片氧化物、溶解铝、二氧化硅，主要是铝和二氧化硅与NaOH反应。4.所加的原料之间，也可以发生反应，如：软锰矿与硫铁矿石（MnO2和FeS2）问题二.预处理得到的溶液，进行离子除杂，得到核心离子一.加入试剂1.某试剂的作用：1）调节PH值。2）做氧化剂：如：H2O2、MnO2、KMnO4、KCIO33）做还原剂：如：Na2SO34）做沉淀剂：如：F-（沉淀Ca2+、Mg2+离子）、S2-（沉淀Cu2+、Zn2+离子）5）可循环使用的试剂：在流程中出现两次，一次使用、一次产出。2.试剂的用量调控（1）用量过多：EQ\o\ac(○,1)浪费试剂EQ\o\ac(○,2)溶液的PH可能发生变化EQ\o\ac(○,3)发生付反应EQ\o\ac(○,4)后续处理浪费其它的试剂。（2）用量过少：EQ\o\ac(○,1)反应不充分或沉淀不彻底EQ\o\ac(○,2)反应速率不快3.加入方式：分步多次加入，利于充分反应。二.控制条件（一）温度控制1.加热的目的：（1）煮沸蒸馏水是为了赶走水中的氧气。（2）有时产生沉淀时加热，为了防止产生胶体，不利于沉淀生成。（3）促进有利水解（4）加快反应速率2.加热的方式（1）水浴：温度在100℃以下，易于控制温度，且受热均匀。（2）油浴：温度在98℃以上，易于控制温度，且受热均匀。（3）保温回流：让反应物充分反应，提高产率。3.温度过高：从如下五个方面考滤后果。温度太高，会消耗更多的资源，成本高。温度太高，可能会导致催化剂失活，相同时间内的转化率变小。温度升高，平衡向逆向移动，转化率变小。正反应是放热反应。温度升高，某些物质会分解。如H2O2、NH3H2O、NH4HCO3温度升高，某些物质会挥发。如H2O2、NH3H2O、温度升高，促进不利水解温度升高，促进不利付反应4.温度过低：从如下三个方面考滤后果。（1）温度太低，化学反应速率慢，但是，转化率可能高。（2）温度太低，不该析出的物质，可能从溶液中析出晶体。（3）温度太低，某些物质的状态可能会发生变化。（二）.酸碱性控制1.调节PH的目的：生成沉淀，除去杂质。（1）调控水解，使某些离子沉淀如Fe3+（生成Fe（OH）3、下同）、Cu2+、Al3+。（2）保留某些物质使其转化为PH范围内的离子状态、不产生沉淀。2.调节PH的试剂：（1）酸性溶液要调节PH：只要能和酸反应的都可以。如：单质：Zn、Fe、Al都行，能和H+反应的金属。化合物：氧化锌、氧化铁、氧化铝、氧化铜、氢氧化物、碳酸盐、氢氧化钠、氨水。（2）如果调节PH时，目标产物是沉淀，与加入的试剂中离子无关的，可以用：氢氧化钠、氨水。（3）如果目标产物不是沉淀，而是从溶液中析出的晶体，就不能引入新的杂质，要加入需要保留的金属离子的氧化物、氢氧化物、碳酸盐、碱式碳酸盐。三、杂质的分离（一）固体-液体分离1.滤渣成份:（1）题目告知的沉淀。（2）滤渣是不和酸反应的物质：SiO2、MnO2、S（3）被C或CO还原的铜。（4）若溶液中有Ca2+，和硫酸反应产生的CaSO4。和碳酸钠反应产生的.CaCO3（5）调节PH产生的氢氧化铁、氢氧化铝、氢氧化铜。（6）不与碱溶液反应的金属氧化物2.过滤的方法-除去被沉淀的离子（1）常温常压过渡（2）趁热过滤（保温漏斗）：以保证溶液中的某些杂质物质不析出。（3）加速过渡（抽滤、减压过渡）：加快过滤的速率。3.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，向上层清液中滴入对应的沉淀剂（必要时先加酸酸化排除其他离子的干扰），若无沉淀生成，则离子沉淀完全（写出详细的操作、现象、结论）4.促进沉淀析出的方法：（1）摩察试管内壁，防止形成胶体，利于沉淀析出。（2）升高温度，防止形成胶体，利于沉淀析出。（3）加入过量的电解质溶液，使胶体形成沉淀。（二）液体-液体1.蒸馏：分离沸点不同的两种相溶的液体。2.萃取-反萃取-分液四.书写除杂反应方程式：如：NaF除去Ca2+、Mg2+。问题三.核心离子溶液中加入试剂。经过核心反应得到粗品一、加入试剂，发生核心反应，书写核心反应方程式1.流程中的非氧化还原反应：元素化合价无变化则为非氧化还原反应，遵循质量守恒定律。要求写离子方程式。主要有：酸碱反应、酸盐反应、沉淀反应。如：用碳酸铵溶液与含硫酸镁的溶液反应生成Mg(OH)2∙MgCO3，这就是碱式碳酸镁沉淀，要写沉镁过程的离子反应；硫酸亚铁溶液加入碳酸氢钠反应的离子方程式。又如：Na2FeO4转化为K2FeO4的反应：K2FeO4的溶解度比Na2FeO4的溶解度小。2.化工流程中陌生氧化还原反应方程式的书写化工流程中陌生化还原反应的书写思路：元素化合价有变化则为氧化还原反应，除遵循质量守恒外，还要遵循得失电子守恒规律。最后根据题目要求写出化学方程式或离子方程式（需要遵循电荷守恒规律）即可。氧化还原反应方程式的书写：首先确定“两剂两产物”，即氧化剂、还原剂、氧化产物和还原产物。接下来三步配平方程式。①根据化合价升降法配平两剂两产物；②氧化剂和还原剂中的元素与还原产物、氧化产物中的元素对应配平；③如是离子方程式，要根据电荷守恒补充H＋和OH－；EQ\o\ac(○,4)根据原子守恒补充H2O配平氢元素，最后配平所有原子。二.分离粗品的方法和操作1.从滤液中提取一般晶体的方法：晶体类型：溶解度随温度升高而增大的晶体EQ\o\ac(○,2)带结晶水，EQ\o\ac(○,3)易水解的晶体EQ\o\ac(○,4)易分解的晶体结晶方法：蒸发浓缩<至有晶膜出现>、冷却结晶、过滤、洗涤（冰水洗、热水洗、乙醇洗）、干燥2.从滤液中提取晶体的另一种的方法：晶体类型：溶解度受温度影响较小或随温度升高而减小的晶体，如NaCl结晶方法：蒸发结晶、趁热过滤<如果温度下降，杂质也会以晶体的形式析出来>、洗涤、干燥问题四.粗品提纯得到精品产物一.电化提纯：通过电解法提纯，要书写电极反应二.目标产物过滤后，需要洗涤。1.洗涤的目的：提纯目标产物EQ\o\ac(○,1)洗掉沉淀或者晶体表面可能吸附的可溶性离子.EQ\o\ac(○,2)尽量减少沉淀或者晶体的损失。2.检验沉淀是否洗涤干净的方法：取最后一次洗涤液，加入一种试剂，这种试剂，能够与溶液中存在并且有可能被沉淀吸附的离子反应生成沉淀。所以，要明确沉淀从什么溶液中析出。往往要检验的是：SO42-、Cl-。3.洗涤试剂：（1）乙醇洗涤：EQ\o\ac(○,1)降低被洗涤物质的溶解度，减少被洗涤物质的溶解损耗，得到较干燥的产物EQ\o\ac(○,2)快速除去表面水份，减少晶体损失。（2）冷水：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，提高产率。EQ\o\ac(○,2)防水解（3）用某种溶液洗涤：EQ\o\ac(○,1)减少固体在水中的溶解度；EQ\o\ac(○,2)除去杂质，与溶液中的某些离子可以反应，以洗掉某些物质。（4）有机溶剂：减少产品的溶解损耗，提高产率。防止产品可能的水解。4.怎样洗沉淀：在过滤器中直接洗。在过滤器中加少量水，使水浸没沉淀，等水滤下，反复操作2-3次即可。三.蒸馏：粗液体产物提纯方法，是蒸馏四.重结晶：固体产物提纯方法，是重结晶问题五、计算问题一、计算控制条件中的相关数据1.M(OH)n悬浊液中Ksp、KW、pH之间的关系:M(OH)n(s)Mn+(aq)+nOH-(aq)Ksp=c(Mn+)·cn(OH-)=c(OH-)n·cn(OH-)=cn+1(由此可求：EQ\o\ac(○,1)已知Ks和离子浓度，求开始沉淀时的PH值EQ\o\ac(○,2)已知Ks和完全沉淀时的离子浓度（小于10-5），求开始沉淀时的PH值EQ\o\ac(○,3)已知完全沉淀时的PH值，求离子浓度2.已知两个Ks和离子浓度，求一个离子完全沉淀（开始沉淀）时，另一离子的浓度M(OH)n(s)Mn+(aq)+nOH-(aq)KspM(OH)n=c(Mn+)·cn(OH-)N(OH)n(s)Nn+(aq)+nOH-(aq)KspNOH)n=c(Nn+)·cn(OH-)两个Ksp都有OH-，已知其一可求另外一个离子浓度 3.沉淀转化的计算二.计算纯度、原料利用率（1）纯度=产品的纯净质量粗产品的质量×100（2）原料利用率=原料的转化质量原料的总质量×100三.电化学和氧化还原反应的计算（1）根据得失电子守恒关系建立起已知量与未知量之间的桥梁，构建计算所需的关系式。如以通过4mole－为桥梁可构建如下关系式：

(式中M为金属，n为其离子的化合价数值)根据得失电子守恒关系可以计算氧化剂、还原剂、氧化产物、还原产物的物质的量的比以及质量高考实例剖析高考实例剖析--高考怎么考《工艺流程题》，根据高考指挥棒来学习《工艺流程题》【高考实例一】1.（2022·全国甲卷）硫酸锌()是制备各种含锌材料的原料，在防腐、电镀、医学上有诸多应用。硫酸锌可由菱锌矿制备。菱锌矿的主要成分为，杂质为以及Ca、Mg、Fe、Cu等的化合物。其制备流程如下：本题中所涉及离子的氯氧化物溶度积常数如下表：离子回答下列问题：(1)菱锌矿焙烧生成氧化锌的化学方程式为_______。(2)为了提高锌的浸取效果，可采取的措施有_______、_______。(3)加入物质X调溶液，最适宜使用的X是_______(填标号)。A．

B．

C．滤渣①的主要成分是_______、_______、_______。(4)向的滤液①中分批加入适量溶液充分反应后过滤，滤渣②中有，该步反应的离子方程式为_______。(5)滤液②中加入锌粉的目的是_______。(6)滤渣④与浓反应可以释放HF并循环利用，同时得到的副产物是_______、_______。【实战演练】1．（2022·江西九江·二模）以碳酸锰铜矿(主要成分为MnCO3、CuCO3，还含有Fe2O3、FeO等杂质)为原料制备硫酸锰的一种工艺流程如下：(1)“氧化”时，反应的离子方程式为_______。可用一种试剂检验氧化后的溶液中是否含有Fe2+，该试剂为_______(写化学式)。(2)加入MnCO3调节pH=3.3时可以将Fe3+转化为Fe(OH)3而除去，该反应的离子方程式为_______。(3)“沉铜"时，若滤液中c(Mn2+)=0.21mol·L-1，向其中缓慢通入氨气，为了使铜离子完全沉淀而又避免生成Mn(OH)2，应控制pH的范围为_______。[已知：常温下，Ksp[Cu(OH)2]=1×10-20，Ksp[Mn(OH)2]=2.1×10-13，离子浓度小于或等于10-5mol/L可视为沉淀完全](4)本工艺中可循环使用的物质是_______。(5)结合图像，分析获得(MnSO4·H2O)晶体的“系列操作”步骤为：_______、_______，酒精洗涤，低温干燥。2．（2022·山西太原·二模）铬是一种重要的金属材料，被广泛用于冶金、化工、耐火材料等行业。某铬铁矿的主要成分为Cr2O3、Fe2O3、FeO，还有少量MgO、Al2O3和杂质SiO2等，利用其制备多种铬产品和其他金属产品的工艺流程如下：已知：Al2O3+Na2CO32NaAlO2+CO2↑SiO2+Na2CO3Na2SiO3+CO2↑回答下列问题：(1)步骤①发生的主要反应为FeO+Cr2O3+Na2CO3+NaNO3Na2CrO4+Fe2O3+NaNO2+A↑，反应时应选用何种材质的容器？_______(填字母)。A．塑料 B．刚玉 C．铁 D．石英(2)步骤②的操作是_______，“滤渣2”是Al(OH)3和_______。写出过量物质A与“滤液1"中溶质生成Al(OH)3的离子方程式：_______。(3)“滤液2”中的Na2CrO4需要用H2SO4酸化，用离子方程式表示该反应：_______。(4)制取高纯铬常用电解法和铝热法，铝热法的缺点是_______。步骤④是在隔绝空气条件下，除生成Cr2O3外，还生成了Na2CO3和CO，若该反应中有3molNa2Cr2O7参加反应，则转移的电子为_______mol。(5)“滤渣1”中铁元素含量较高，具有回收价值。为回收金属，需要将含Fe3+的有机相进行反萃取。在有机相中Fe3+质量浓度为22.8g/L、有机相与水相的体积比(Vo：Va)=1：1、反萃取时间为20min、反萃取温度为25°C条件下，不同浓度的4种反萃取剂对Fe3+反萃取率的影响实验结果如图所示。当反萃取剂的浓度均为0.5mol·L-1时，反萃取效果最好的是_______(填化学式)，在实际操作中需在该反萃取剂中加入一定量H3PO4溶液，其目的是_______；但H3PO4浓度不宜过大，其原因是_______。[已知：(NH4)2HPO4溶液pH=7.8~8.2]【高考实例二】2．（2022·全国乙卷）废旧铅蓄电池的铅膏中主要含有、、和Pb。还有少量Ba、Fe、Al的盐或氧化物等。为了保护环境、充分利用铅资源，通过下图流程实现铅的回收。一些难溶电解质的溶度积常数如下表：难溶电解质一定条件下，一些金属氢氧化物沉淀时的如下表：金属氢氧化物开始沉淀的pH2.36.83.57.2完全沉淀的pH3.28.34.69.1回答下列问题：(1)在“脱硫”中转化反应的离子方程式为________，用沉淀溶解平衡原理解释选择的原因________。(2)在“脱硫”中，加入不能使铅膏中完全转化，原因是________。(3)在“酸浸”中，除加入醋酸()，还要加入。(ⅰ)能被氧化的离子是________；(ⅱ)促进了金属Pb在醋酸中转化为，其化学方程式为________；(ⅲ)也能使转化为，的作用是________。(4)“酸浸”后溶液的pH约为4.9，滤渣的主要成分是________。(5)“沉铅”的滤液中，金属离子有________。【实战演练】1．（2022·陕西汉中·二模）我国发现超级铼矿，铼(Re)是一种熔点高、耐磨、耐腐蚀的金属，广泛用于航天航空等领域。工业上用富铼渣(含ReS2)制得铼粉，其工艺流程如下图所示：回答下列问题：(1)铼不溶于盐酸，可溶于稀硝酸生成强酸高铼酸(HReO4)，请写出反应的离子方程式_______。(2)提高富铼渣浸出率的方法有_______(任写两种)；酸浸相同时间，测得铼的浸出率与温度关系如下图所示，分析高于T1℃时铼的浸