化学实验与工艺流程

化学试验与工艺流程

匚考情分析

现代用于实际化工生产的化学工艺流程是建立在化学试验基础之上的，在高考命

题中往往是将化学工艺流程进行简化，与化学试验基本操作、循环经济、环境爱惜等

融合起来，考查考生学以致用的化学理念。

◎复习指导：

复习时要针对所涉与的典型工艺流程（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，学会阅读简洁的流程图。

题型一工辨程轴戴f

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

二:口

4+11（）:+8SO2

（2）接触室中发生反应的化学方程式是

（3）依据工艺流程图推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.过量空气能提高2的转化率

c.运用催化剂能提高2的反应速率和转化率

d.沸腾炉排出的矿渣可供炼铁

（4）每160g3气体与乩0化合放出260.6的热量，该反应的热化学方程式是

（5）吸取塔排出的尾气先用氨水吸取，再用浓硫酸处理，得到较高浓度的2和钱盐。

①2：既可作为生产硫酸的原料循环再利用，也可用于工业制溟过程中吸取潮湿空气中的2。

2吸取2的离子方程式是。

②为测定该镂盐中氮元素的质量分数，将不同质量的钺盐分别加入到50.00相同浓度的

溶液中，沸水浴加热至气体全部逸出（此温度下钱卦不分解），该气体经干燥后用浓硫

酸吸取完全，测定浓硫酸增加的质量。部分测定结果：镂盐质量为10.00g和20.00

g时，浓硫酸增加的质量相同；镂盐质量为30.00g时，浓硫酸增加的质量为0.68g；

钱盐质量为40.008时、浓硫酸的质量不变。计算：该钱盐中氮元素的质量分数是；若

镀盐质量为15.00g,浓硫酸增加的质量为。（计算结果保留两位小数）

(1)

⑵2S0：.0,［也

(3)

(4)3(g)2。⑴24⑴；△-130.3

(5)①22+2H24+2/；②14.56；2.31g

2.一种新型的高效净水剂（聚合氯化铁铝[（）6—n]m），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%肃、铝与其氧化物）为原料制取‘设计生产

流程如下:

氧化调整值

3（或）

请回答下列问题：

（1）用10浓盐酸配制2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

（3）下列关于的说法中下列的是

具有较强的氧化性中显+2价

溶于水能电离出在强酸性和强碱性溶液中均不能稳定存在

（4）步骤中取样分析的目的是

A.测定溶液中2+与3+的含量比R.测定原料是否完全溶解

C.测定溶液中2+的含量，以确定加入3的量

D.测定溶液中”的含量

（5）向该溶液中加入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中和的含量，进行下列试剂的选择和基本操作：

①测定所须要的试剂有

32。B.溶液C.2D.3

②测定量干脆测定的是和的质量（填化学式）。

③在测定过程中的操作依次是

A.萃取B.分液C.过滤D.蒸发E.洗涤F.称量G.灼烧H.冷

却

2++:,+

答案：⑴⑵抑制2+3+34的水解⑶（4）c.（5）6+6H+3-=6+-+3H2O

⑹①②2。3③

O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:①是否是沉淀剂？②是否是氧化剂？③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剂，反应前后元素的化合价

的变更而易出错，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学间和基本试验操作驾驭不娴熟，对流程图理

解不透彻，因而无法正确分析出须要测量的数据和澡作依次。

5：13：11：11：31：5

酚醐变红所需时间8〜97〜86〜73〜49〜10

了如图所示“合成氨”的演示试验（夹持仪器均已省略）。还原铁粉和石棉绒

在Y形管的一侧用粒和稀h反应制取Hz，另一侧用2固体和r-

饱和“溶液反应制取M,N2和比混合通过还原铁粉来合成3,AHB4L

再将产生的气体通入酚缺试液中，若酚酸试液变红，即说明亥‘Wc剪队试液

1r

产生了氨气。2

某课外活动小组通过查阅资料和多次试验，得到了如下信号

NaNO2+NH4Cl^NH4NO2+NaCl息：

2HNO2^N2O3+H20信息一：2固体NH4NO2fNH3+HNO2和饱和4溶液混合加热的过程中发

生了如下反

2NH3+N2O3^2N2+3H2O

信息二：不同体积比的用、比混合气体在相同试验条件下合成氨，使酚献试液变红所

须要的时间如下：

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，该试验中即使酚献试液变红也不能说明反和压反应合

成了3,得出此结论的理由是，请你另设计一个简洁的试验验证你的理由；

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之间。

V

NaOII|A144

CD

（4）在上述试验过程中，为尽快视察到酚肽变红的试验现象，应当限制N2和H2的体

积比为比较适宜；但该装置还难以实现此目的，缘也是。

（5）试验过程中通入试管C中的气体的成分有。

解题思路：（1）依据题目供应的试验装置和试验目的可知。Y型管的左端制备乩右侧

制备N2,试验室一般用锌粒与稀盐酸反应制乩，故其离子方程式是为：答案：（D+2H

.+H"（2）增大混合气体与催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，在试验室中一般作为载体运用，在这里将还原性铁粉匀整分散在石棉绒

上，能增大N?和乩混合气体与催化剂的接触面积，从而使反应进行得更为充分.(3)

依据信息可知，2固体与饱和4溶液反应过程中能产生3,因此不能确定使酚酸试液变红

的3是M与乩反应生成的。可在装置之间连接一个能除去3的装置，从而解除2固体与

饱和〃溶液反应生成3带来的干扰。依据装置①〜③的结构和所盛装的药品，应选用装

有浓硫酸且能防倒吸的装置③。要证明2固体与饱和4溶液反应产生产生3,只要把反

应产生的气体干脆通入酚酣试液，视察其颜色变更即可。(4)依据信息二供应的数据,

不难发觉当N和上的体积比为1：3时使酚献试液变色的时间最短，故M和上的体积

比为1:3时比较适宜。可以将苗和上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限制二者的体积比，但试验中并没有这样的装置，因而达不

到的限制N2.和压的体积比的目的。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N223.

o方法探究：本题将合成氨的过程与试验设计。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学问的实力，符合高考的命题趋势。解答时要细致阅读

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。叵答时要留

意语言的简洁和精确。

钛O被称为继铁、铝之后的“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，削减环境污染.请填写下

列空白：

(1)电解食盐水总反应的离子方程式是22HQ2t

(2)写出钛铁矿经氯化法得到四氯化钛的化学方程式23十67「里=2」十2：,十6

(3)已知：①(s)2(g)2(s)A641；②(s)+22(g).»(s)A770.

下列说法中正确的是c.

A.的燃烧热为641

B.的能量确定比4高

C.等质量的(s)、(s)足量的氯气反应，前者放出的热量多

D.该冶炼法对环境友好

(4)某厂日合成甲醇8.It,理论上需氢气

0.5

t(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。2+2乩44

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.

专邀：电化学专题；金属概论与碱元素.

分析:(1)电解食盐水生成、乩和2,以此书写离子方程式：

(2)从图示可知氯化时的反应物为3、C、2,生成物为3、八，再依据得失电子和原子

守恒即可得出该反应的方程式；

(3)A.依据燃烧热的定义推断；

B.反应热为反应物总能量与生成物总能量的差值；

C.依据方程式计算：

D.该冶炼过程运用了有毒2,对环境有影响.

(4)依据反应的关系式计算；

(5)碱性甲醇电池中，在正极得电子发生还原反应.

(3)A.不是在中燃烧，故641不能称其燃烧热，故A错误；

B.反应(s)+22(g)Ns)为放热反应，1(s)和22(g)的总能量大于14(s)

的总能量，故B错误；

C.假设质量均为24g,则(s)与足量2(g)反应放出641热量，24(s)与足量2

(g)反应放出的热量二

-x770勺/〃血=385。，故C正确；

48g

D.该冶炼过程运用了有毒2,对环境有影响.故D错误.

故答案为：C；

(4)依据2H2-3,3〜〜7/62〜7/6也，所以生产13,理论上还需补充氢气2-7/6=5/6

，即5/32,故生产&It3还需补充乩的质量0.5t.

故答案为:0.5；

(5)碱性甲醇电池中，在正极得电子发生还原反应，电极反应式为02+2^44,

故答案为：0.+2H44.

点评：本题考查较为综合，涉与离子方程式、化学反应与能量、电化学等学问，题目

难度中等，本题留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

度的标记。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：3,还含有少量、、、等重金属元素与脉石等杂质），主要生产流

程是:

（1）将钛铁矿与浓与煮解:3+2电（浓）=.+1+2^0

（硫酸钛酰）

（2）加水分解硫酸氧钛：什⑴上0.224"硫酸法”生产2排放的废液对水

体有哪些污染，请指出主耍的二点:

①；

②。

依据废液主要成分，针对其中一项污染，提出处理的方法。③

（2）某化学爱好小组对、、三种金属的金属活动性依次进行探究。

提出假设：a.金属活动性比强；b.金属活动性比弱。

查阅资料：在相同条件下，金属与酸反应产生气泡的速度快，则该金属活动性越

强

钛铁矿4•7H2O3

训：IWiul「，取大小相同的这三种金1禹溥方（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溶液中反应，视察现象。

①稀盐酸：放出也速密>,铜不反应。②稀：放出此速率>依据上述现

象（填①或②）得出金属活动性。如何说明另一反常现象。

（3）用含有◎的钛铁矿（主要成分是3）制取2、」和的流程如下:

水浸

80℃煨烧

过滤

反

A.步骤①加铁粉的目的是

步骤②冷却的目的是.

B.上述过程中，可以利用的产物是

C.写出22高温下号化学反应的化学方程式

D.反应氏，+20里22十,在气体中进行的目的是

解题思路依据主要生产流程可知生产过程的废液中含有小可污染水体。废液中所含

的2+具有较强的还原性，能消耗水中的0"42+02+4H=4"+2H。从而降低水体的

的含量，使水生动物死亡。依据题述信息可知，3还含有少量的等金属元素，这些元素

的金属阳离子也会污染水体。依据H+2+2+2+3+等离子的性质，可用除去H+,而廉价的。2

能与2+2+2+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计计工,依据转化关系可知铁元素最终形成副产品」.7H2

（）明显加入是将3+转化为2+：2p++32+。步骤②的目的是将4・7H?（）与-分另J,降低温

度有利于1・7H2。析出。22反应得到的副产物与占反应生成的副产物2都是重要的化工原

料，都可以利用。22在高温下发生反应，反应物22,生成物是在高温下都能与空气中在

高温下都能与空气中的0?等反应，在高温下都能与空气中的6等反应。而在

・辰应条件：高温，再依据原子守恒可写出其反应方程式。.高温下都能与空气中等

反应，而在气体中进行，能防止这些反应的发生。

误点警示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

系与其处理方法；其二是（2）小问中不能弄清楚各步流程所要达到的目的，特别是副

产品的分析易出现疏漏的状况。

国触IM（易错题）工业生产中的物质循环利用形式有多种模式。例如:

III

F列说法正确的是（

A.图I可用于合成氨中的M、山的循环B.图I可用于氨碱法制纯碱中

的循环

c.图H可用于电解饱和食盐水中的循环D.图in可用于氨氧化法制硝酸中的循

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

海水鼻三母/育仙黑端，6H等。号

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⑥解之时阴极产生氯气

C.步骤⑤可将晶体置于气体氛围中脱水

D.上述工艺流程中涉与到化合、分解和复分解反应

3.（基础题）侯德榜运用2+3+HQ+3+1的反应原理制纯碱。下面是模拟试验的示意

图：

气体A的饱和溶液「饱和A的盐水小焉

廊口晶体媪悬浊液

其中气体A、B分别是2和二之一。下列有关过程的叙述错误的是（）

A.A气体是2气体是3

B.过滤过程中会用到一般漏斗和玻璃棒

C.是在3的饱和溶液中加食盐，还是在2的饱和溶液中加食盐与两种气体的溶解度有

关

D.第III步操作过滤所得的晶体是3,第IV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.试验室可通过下图所示的流程以氟硅酸（H26）等物质为原料制取氟

化钠，并得到副产品氯化钱：

有关物质在水中溶解度见下表.请问答下列问题:

123

温度

0℃0℃0℃溶解度:20℃4g；OCJOOg；

33.37.41.常温26-微溶于水

4溶解度

3g2g4g

（1）操作I须耍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：

H2f+643=6423I+62t+3H2O

其次步反应的化学方程式为：HHI

（3）操作的作用是除去、,表面的杂质；操作in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43必需过量，其缘由是保证比6能全部反应；防止在加入后乩6与反应生

成26沉淀混入中影响纯度.

（5）可用于生产含氟牙膏，运用含氟牙膏可以预防龈齿.请说明含有的牙膏如何将羟

基磷酸钙L（4）3（）］转化为更难溶的氟磷酸钙LQ）3F］羟基磷酸钙在水中存在溶解

2

平衡：5（D3O53/,当与二广结合生成了更难溶于水的5（4）3F,使上述平衡中2+

和「削减而向右移动，接着生成更多的53）3F,建溶物发生了转化.

考点,•难溶电解质的溶解平衡与沉淀转化的本质；氯、溟、碘与其化合物的综合应用；

制备试验方案的设计.

专题:电离平衡与溶液的专题；卤族元素.

分析:本题主要考查了化学与工业生产的相关学问.第一步反应的方程式，依据已知

反应物和生成物，可推知其余生成物，配平即得反应方程式.其次步反应是将第一步

生成的.F转化为，加入的反应物为，利用了物质在溶液中溶解度越小则优先析出的特

性，所以比的溶解性小.操作I是过滤操作，用到的玻璃仪器包括烧杯、玻璃棒、漏

斗；操作n是将粗洗涤除去其表面的杂质.操作m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43必需过量，是指第一步操作中

必需保证IL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I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，反应物有乩6、和田生成物有出3、2,依据质量守恒还应

有F,则反应的化学方程式为凡6+61631+6"+3乩0,其次步反应是将笫一步生成的

F转化为，加入的反应物为，利用了物质在溶液中溶解度越小则优先析出的特性，所

以比的溶解性小,反应的化学方程式为必1,故答案为:%+6《3=6侬I+62t+3HOH44I；

（3）操作II是将粗洗涤除去其表面的杂质，以得到纯净的，操作山是将滤液中的溶质

进一步提取，故操作是加热蒸发溶剂，析出大量固体后冷却，故答案为：除去、4表

面的杂质；蒸发浓缩溶液，析出多量固体后冷却；

（4））流程中43必需过量，是指第一步操作中必需保证压6能全部反应，以防止生成

26沉淀，影响制取物质的纯度，故答案为：保证电能全部反应；防止在加入后h与反

应生成26沉淀混入中影响纯度；

（5）从沉淀平衡移动的角度分析，5（.1）3F的溶解度小于5（.）3（），羟基磷酸钙在

水中存在溶解平衡：

53）3（）?5知3,当与冷、；结合生成了更难溶于水的5（。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：53）3（）?523?,

当与二J结合生成了更难溶于水的5Q）F，使上述平衡中2'和「削减而向右移动，

接着生成更多的5（.）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，留意把握制备流程的反应原理，依据题中

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“海水提漠”的主要方法之一.其工艺流程如下：

（1）步骤①中用硫酸酸化可提高2的利用率，其缘由是酸化可抑氯气和澳单质与水的

反应

（2）步骤⑥的蒸储过程中，澳出口温度为何要限制在8（TC-90C.温度过高或过低都

不利于生产；请说明缘由

温度过高，大量水蒸气随之排出，澳气中水分增加：温度过低，浪不能完全蒸出，产

率低

（3）步骤⑦冷凝后得到液浪与滨水的混合物，可利用它们相对密度相差很大的特点进

行分别.步骤⑧若在试验室中进行，所用仪器的名称是

分液漏斗

,分别时液澳从分别器的

下口

（填“上口”或“下口”）排出.

（4）不干脆用“含2的海水”进行蒸储得到液漠，而是经过③、④、⑤的操作，缘

由是

氧化后的海水虽然含有漠单质，但浓度低，假如干脆蒸储原料，生产成本高.“空气

吹出、二氧化硫吸取、氧化”的过程事实上是一个2的浓缩过程

考点：氯、澳、碘与其化合物的综合应用；海水资源与其综合利用；蒸储与分储；分

液和萃取.

专邀■:试验题.

分析:（1）在酸性条件下不利于氯气和澳单质与水之间发生反应；

（2）在澳水中，浪的沸点