高考化学工艺流程题专题讲座

高考化学工艺流程题专题讲座无机工业流程题：是以真实的工业生产过程为背景，体现能力立意的命题指导思想，能够综合考查考生各方面的基础知识与将已有知识灵活应用在生产实际中解决问题的能力的一类综合性很高的试题。试题特点：综合性强、信息量大、陌生度高考查能力1.获取信息的能力（文字、流程图、图表、图像等）2.分解问题的能力3.表达能力（方程式、语言组织）1.基本理论（氧化还原、化学反应速率与平衡、水解、沉淀溶解平衡与电化学等）2.元素化合物3.化学实验（物质分离提纯等）知识落点涉与知识分类1.海水资源利用（氯碱工业、海水提溴、提镁等）2.矿石冶炼（软锰矿、黄铜矿、辉铜矿、菱锌矿、钛铁矿等）3.侯氏制碱法（利用溶解度差异制取物质）4.某物质的生产5.废物处理废水处理废渣处理废旧电池的处理(2013年新课标全国卷27题)电子垃圾如线路板的处理含氮废水处理（NO3-、NO2-盐废水处理）（2013重庆高考题考过NO3-处理）含铬废水的处理（Cr2O72-）基本流程：明确整个流程与各部分的目的→分析每步发生的反应与得到的产物→结合基础理论与实际问题思考→注意答题的模式与要点1.要粗读试题，尽量弄懂流程图，但不必将每一种物质都推出。2.再精读试题，根据问题去精心研究某一步或某一种物质。3.要看清所问问题，不能答非所问，并注意语言表达的科学性在答题时应注意：前一问回答不了，不一定影响答后面的问题。分析流程图需要掌握的技巧：1.浏览全题，确定该流程的目的——由何原料获得何产物（副产物）,对比原料和产物；2.了解流程图以外的文字描述、表格信息、后续设问中的提示性信息，并在下一步分析和解题中随时进行联系和调用；3.解析流程图并思考：从原料到产品依次进行了什么反应？利用了什么原理（氧化还原？溶解度？溶液中的平衡？）。每一步操作进行到什么程度最佳？每一步除目标物质外还产生了什么杂质或副产物？杂质或副产物是怎样除去的？解题思路【例题1】某工厂生产硼砂过程中产生的固体废料，主要含有MgCO3、MgSiO3、CaMg(CO3)2、Al2O3和Fe2O3等，回收其中镁的工艺流程如下：沉淀物Fe(OH)3Al(OH)3Mg(OH)2pH3．45．212．4（1）“浸出”步骤中，为提高镁的浸出率，可采取的措施有

（要求写两条）（2）滤渣I的主要成分有_______________.

（3）从滤液Ⅱ中可回收利用的主要物质有_______________.

（4）Mg(ClO3)2在农业上可用作脱叶剂、催熟剂，可采用复分解反应制备：MgCl2+2NaClO3===Mg(ClO3)2+2NaCl已知四种化合物的溶解度（S）随温度（T）变化曲线如下图所示：①将反应物按化学反应方程式计量数比混合制备Mg(ClO3)2，简述可制备Mg(ClO3)2的原因：

。②按①中条件进行制备实验。在冷却降温析出Mg(ClO3)2过程中，常伴有NaCl析出，原因是：

。除去产品中该杂质的方法是：

。Ⅱ分离提纯Ⅰ预处理Ⅱ分离提纯Ⅲ还原原料：矿石（固体） 预处理：酸溶解（表述：“浸出”）除杂：控制溶液酸碱性使金属离子形成沉淀核心化学反应是：控制条件，调节PH，使Mg2+全部沉淀工艺流程题考察内容主要有：1.原料预处理2.反应条件的控制（温度、压强、催化剂、原料配比、PH调节、溶剂选择）3.反应原理（离子反应、氧化还原反应、化学平衡、电离平衡、溶解平衡、水解原理、物质的分离与提纯）4.绿色化学（物质的循环利用、废物处理、原子利用率、能量的充分利用）5.化工安全（防爆、防污染、防中毒）等。原料预处理除杂、净化产品分离提纯反应条件控制原料循环利用排放物的无害化处理规律:主线主产品分支副产品回头为循环核心考点：物质的分离操作、除杂试剂的选择、生产条件的控制、产品分离提纯熟练掌握中学化学中重要的化工生产原理：①合成氨②工业制硫酸③工业制硝酸④制玻璃⑤氯碱工业⑥高炉炼铁熟悉工业流程常见的操作与名词：1.原料的预处理研磨：增大接触面积，加快反应速率。除金属表面油污：Na2CO3溶液。搅拌：使反应物充分接触，加快反应速率。2.控制反应条件的方法①控制溶液的酸碱性使其某些金属离子形成氢氧化物沉淀----pH值的控制。物质开始沉淀沉淀完全Fe(OH)32.73.7Fe(OH)27.69.6Mn(OH)28.39.8③加热的目的加快反应速率或促进平衡向某个方向移动④降温反应的目的防止某物质在高温时会分解或为使化学平衡向着题目要求的方向移动注：易挥发物质：浓盐酸、浓硝酸、有机物。易分解物质：H2O2、硝酸、KMnO4、NH4Cl、难溶的碱(Mg(OH)2,Fe(OH)3,等)，次氯酸⑤趁热过滤防止某物质降温时会析出⑥冰水洗涤洗去晶体表面的杂质离子，并减少晶体在洗涤过程中的溶解损耗3.物质的分离和提纯的方法①过滤——固、液分离②蒸馏——液、液分离②蒸发、反应时的气体氛围保护气，防止氧化或防止水解问题：若要除去Mn2＋溶液中含有的Fe2＋，应该怎样做？调节pH所需的物质一般应满足两点：i、能与H＋反应，使溶液pH值增大；ii、不引入新杂质。例如：若要除去Cu2＋溶液中混有的Fe3＋，可加入CuO、Cu(OH)2、Cu2(OH)2CO3等物质来调节溶液的pH值③分液——互不相溶的液体间的分离④萃取——用一种溶剂将溶质从另一种溶剂中提取出来。⑤升华——将可直接气化的固体分离出来。⑥盐析——加无机盐使溶质的溶解度降低而析出⑦

结晶——结晶的方法ⅰ、蒸发结晶ⅱ、降温结晶（加热浓缩、冷却结晶、过滤、洗涤、干燥）观察溶解度曲线，当陡升型溶液中混有缓升型时，若要分离出陡升型，可以用降温结晶的方法分离，若要分离出缓升型的溶质，可以用蒸发结晶的方法,也就是说，蒸发结晶适合溶解度随温度变化不大的物质，如：氯化钠。蒸干后不变质的盐溶液可采用蒸发结晶，易水解的盐采用降温结晶。在结晶过程中加入某种试剂：利用同离子效应，促进晶体析出。4.常见名词浸出：固体加水（酸）溶解得到离子浸出率：固体溶解后，离子在溶液中的含量的多少酸浸：在酸溶液中反应使可溶性金属离子进入溶液，不溶物通过过滤除去的溶解过程水洗：通常为除去水溶性杂质水浸：与水接触反应或溶解5.陌生的氧化还原方程式书写（1）判断变价后的产物：结合题目信息，确定反应物、产物（2）配平变价物质的系数：利用化合价升降配平变价物质（3）观察配平其它项：结合介质酸碱性，书写辅助产物、观察配平※产物不能与反应物反应；注意介质的酸碱性。6.工艺流程的优缺点评价（1）循环利用，节约成本（2）原料价格低廉，原子利用率高（3）绿色化学，没有污染，没有有毒有害物质产生【例2】以地下卤水（主要含NaCl，还有少量Ca2+、Mg2+）为主要原料生产亚硫酸钠的新工艺如下，同时能得到用作化肥的副产品氯化铵。物质电离常数（25℃）H2CO3K1=4.4X10－7K2=4.7X10－11H2SO3K1=1.23X10－2K2=5.6X10－8（1）“除杂”时，先加入适量石灰乳过滤除去Mg2+，再通入CO2并用少量氨水调节pH过滤除去Ca2+，“废渣”的主要成为

、

。（2）“滤渣1”的化学式为

。（3）在“滤液1”中加入盐酸的目的是___________

“滤渣2”的化学式为_________.

（4）已知H2CO3和H2SO3的电离常数如下表，“通入SO2”反应的化学方程式为

。1.利用物质溶解度差异制取物质的试题2.海水资源的综合利用的试题【例3】．海水是宝贵的资源宝库，目前氯碱工业、海水提镁、海水提溴为人类提供了大量工业原料。下图是海水综合利用的部分流程图，据图回答问题：(1)由海水晒制的粗盐中含有Ca2＋、Mg2＋、SO等离子，为除去这些离子，所加试剂与其先后顺序为(写化学式)_______________________(2)①目前较先进的电解制碱法是离子交换膜电解法，即用阳离子交换膜把电解槽隔成阴极室和阳极室，其作用________________________________，电解饱和食盐水的化学反应方程式为_____________________________。②制取MgCl2的过程中涉与反应：MgCl2·6H2OMgCl2＋6H2O，该反应要在HCl气氛中进行，原因是__________。(3)苦卤中通入Cl2已经置换出Br2，为什么吹出后用SO2吸收转化为Br－再用Cl2置换_____________________________________________，由此判断Cl2、Br2、SO2的氧化性由强到弱的顺序为________。(4)也有工艺是在吹出Br2后用碳酸钠溶液吸收，形成溴化钠和溴酸钠，同时有CO2放出。该反应的离子方程式是_______________________；最后再用H2SO4处理得到Br2，该反应的离子方程式是___________________________。直流电源Pt电极Ag-Pt电极H2ONO3—N2质子交换膜题11图AB3.硝酸盐废水处理的试题【例4】.(2013重庆)化学在环境保护中趁着十分重要的作用，催化反硝化法和电化学降解法可用于治理水中硝酸盐的污染。(1)催化反硝化法中，H2能将NO3—还原为N2，25℃时，反应进行10min，溶液的pH由7变为12。①N2的结构式为

。②上述反应离子方程式为

，其平均反应速率v(NO3—)为

mol∙L—1∙min—1③还原过程中可生成中间产物NO2-写出3种促进NO2-水解的方法

。(2)电化学降解NO3-的原理如题11图所示。①电源正极为

(填“A”或“B”)，阴极反应式为

。②若电解过程中转移了2mol电子，则膜两侧电解液的质量变化差(△m左－△m右)为

g。4.废旧电池处理的试题【例5】.(2013·全国新课标)锂离子电池的应用很广，某正极材料可再生利用，某锂离子电池的正极材料有钴酸锂(LiCoO2)、导电剂乙炔黑和铝箔等。充电时，该锂离子电池负极发生的反应为6C+xLi++xe-LixC6，现欲利用以下工艺流程回收正极材料中某些金属资源(部分条件未给出)。(1)LiCoO2中，Co元素的化合价为

。

(2)写出“正极碱浸”中发生反应的离子方程式：

。

(3)“酸浸”一般在80℃下进行，写出该步骤中发生的所有氧化还原反应的化学方程式：

;可用盐酸代替H2SO4和H2O2的混合液，但缺点是

。

(4)写出“沉钴”过程中发生反应的化学方程式：

。

(5)充电过程中，发生LiCoO2与Li1-xCoO2之间的转化，写出放电时电池的总反应式：

。

(6)上述工艺中，“放电处理”有利于锂在正极的回收，其原因是

;在整个回收工艺中，可回收到的金属化合物有

(填化学式)。

5.矿石冶炼方面的试题【例6】钛冶炼厂与氯碱厂、甲醇厂组成一个产业链（如图所示），将大大提高资源的利用率，减少环境污染。请回答下列问题：（1）Ti的原子序数为22，Ti位于元素周期表中第_______周期，第______族。（2）写出钛铁矿在高温下与焦炭经氯化得到四氯化钛的化学方程式

。（3）制备TiO2的方法之一是利用TiCl4水解生成TiO2·xH2O，再经焙烧制得。水解时需加入大量的水并加热，请结合化学方程式和必要的文字说明原因：

（4）由TiCl4→Ti需要在Ar气中进行的理由是_______________________。反应后得到Mg、MgCl2、Ti的混合物，可采用真空蒸馏的方法分离得到Ti，依据下表信息，需加热的温度略高于

℃即可。TiCl4MgMgCl2Ti熔点/℃－25.0648.87141667沸点/℃136.4109014123287（5）用氧化还原滴定法测定TiO2的质量分数：一定条件下，将TiO2溶解并还原为Ti3+

，再以KSCN溶液作指示剂，用NH4Fe(SO4)2标准溶液滴定Ti3+至全部生成Ti4+。滴定分析时，称取TiO2（摩尔质量为Mg/mol）试样wg，消耗cmol/LNH4Fe(SO4)2标准溶液VmL，则TiO2质量分数为___________________。（用代数式表示）（6）由CO和H2合成甲醇的方程式是：CO(g)＋2H2(g)CH3OH(g)。若不考虑生产过程中物质的任何损失，上述产业链中每合成6mol甲醇，至少需额外补充H2

mol。【例7】（2012·全国新课标卷）由黄铜矿(主要成分是CuFeS2)炼制精铜的工艺流程示意图如下：（1）在反射炉中，把铜精矿砂和石英砂混合加热到1000℃左右，黄铜矿与空气反应生成Cu和Fe的低价硫化物，且部分Fe的硫化物转变为低价氧化物。该过程中两个主要反应的化学方程式分别是

、

，反射炉内生成炉渣的主要成分是

；（2）冰铜（Cu2S和FeS互相熔合而成）含Cu量为20%--50%。转炉中，将冰铜加熔剂（石英砂）在1200℃左右吹入空气进行吹炼。冰铜中的Cu2S被氧化为Cu2O，生成Cu2O与Cu2S反应，生成含Cu量约为98.5%的粗铜，该过程发生反应的化学方程式分别是

、

；（3）粗铜的电解精炼如右图所示。在粗铜的电解过程中，粗铜板应是图中电极_

_（填图中的字母）；在电极d上发生的电极反应式为

；若粗铜中还含有Au、Ag、Fe，它们在电解槽中的存在形式和位置为

。应关注SiO2在矿石冶炼中的作用或者矿石中存在SiO2，怎么处理?6.一般化工产品的生产【例8】将磷肥生产中形成的副产物石膏（CaSO4·2H2O）转化为硫酸钾肥料和氯化钙水合物储热材料，无论从经济效益、资源综合利用还是从环境保护角度看都具有重要意义。以下是石膏转化为硫酸钾和氯化钙的工艺流程示意图。（1）本工艺中所用的原料除CaSO4·2