高考化学-工艺流程-考点解析

高考化学.工艺流程.考点解析

【题型分析］

1.试题结构：工艺流程题的结构分题引、题干和题设三部分。题引一般是简单

介绍该工艺生产的原材料和生产的目的、产品(包括副产品)有时还提供相关表

格、图像等参考数据或信息；题干部分主要用框图形式将原料到产品的主要生产

工艺流程表示出来;题设主要是根据生产过程中涉及的化学知识设置成一系列问

题，构成一道完整的化学试题。

2.解题策略

(1)审题干：准确分析题干中的信息，如生产目的、原料成分、产品成分、新物

质的性质及相关反应等，进而分析每个生产环节所发生的反应和操作。

(2)审设问：结合题中的问题，回到流程图中找答案。

【题型示例］

(2017♦郑州模拟)已知草酸擦晶体(NiC2O4-2H2O)难溶于水,工业上从废银催化

剂住要成分为Ni,含有一定量的AI2O3、FeO、SiO2、Ca。等)制备草酸银晶

体的流程如图所示：

H2SO4试剂aNi(OH)2NH4F(NH4)2C2O4

废银催化剂

滤渣I滤渣n滤渣in滤液

已知：①相关金属离子生成氢氧化物沉淀的pH见表中数据:

金属黑子Fe3"Fe*-AP+Ni2~

开始沉淀的pH1.15.83.06.8

完全沉淀的pH3.28.85.09.5

@Ksp(CaF2)=1.46x10-10;

③当某物质浓度小于1.0x10-5moH.-1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"时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"沉镇"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)。

⑸操作a的内容是_____________________________o

［解析］(1)把废银催化剂粉碎，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。

⑵试剂a是过氧化氢，反应的离子方程式为2Fe2++2H++H2O2===2Fe3

++2H2Oo

(3)因为铁、铝是以氢氧化铁和氢氧化铝的形式沉淀下来的，并且不能使银离子

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)加入草酸筱后生成的固体是NiC2O4.2H2O,因此有水参加反应，故反应的

离子方程式为Ni2++C20eq\o\al(2-,4)+2H20===NiC204-2H20lo若操

离子没有完全沉淀，则继续加入草酸筱，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：取适量上层清液于试管中，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1.0x10-5mol-L-1,结合CaF2的Ksp可求出。

一、/1.46X1O-10

c(F)>A/----------------molL%

\jl.oxio-5…v

(5)从溶液中分离出晶体需要进行过滤、洗涤、干燥。

［答案］⑴把废银催化剂粉碎(或适当加热、适当增大酸的浓度或提高搅拌速率

等)

⑵2Fe2++2H++H2O2===2Fe3++2H2O

⑶5.0WpH<6.8加入Ni9H)2消耗溶液中的H+,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)Ni2++C20eq\o\al(2-,4)+2H2O===NiC2O4-2H2Ol取适量上层清

液于试管中，继续滴加(NH4)2C2O4溶液，无沉淀生成

/L46X10R

vLOX10-5

(5)过滤、洗涤、干燥

(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Fe2+、Mn2+、Cu2+、Ni2+、Cd2+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：

硫酸高镒酸钾锌粉碳酸钠

工业级氧化锌，陵由H画汩亶珈砌T复分解方麽谑H磁卜成品

已知Ksp[Fe(0H)3]=4.0x10-38O

回答下列问题：

Q)浸出时，为了提高浸出效率可采取的措施有(写两种)：。

(2)氧化时，加入KMnO4溶液是为了除去浸出液中的Fe2+和Mn2+(溶液中

Mn全部转化为MnO2),请配平下列除去Fe2+的离子方程式：

MnOeq\o\al(-,4)+Fe2++===MnO2l+Fe(0H)3l+

H+

(3)加入锌粉的目的是

(4)已知H2SO4浸出液中，c(Fe2+)=5.04mgL-1、c(Mn2+)=1.65mg-L

-lo

①加入KMnO4溶液反应一段时间后，溶液中c(Fe3+)=0.56mg-L-1,若溶

液pH=3,则此时Fe3+(填"能"或"不能")生成沉淀。

②若要除尽1m3上述浸出液中的Fe2+和Mn2+，需加入gKMnO4o

［解析］(1)为了提高浸出效率，可以适当增大硫酸浓度、搅拌、将固体粉碎、提

高浸出温度等。(2)镒元素由+7价降低到+4价，而铁元素由+2价升高到+3

价，根据得失电子守恒、元素守恒和电荷守恒配平方程式。(3)加入锌粉的目的

是消耗溶液中的H+,调节溶液,pH，促进溶液中的Cu2+、Ni2+、Cd2+

等形成沉淀而除去。(4)①c(Fe3+)=eq\f(0.56xl0-3g-L-1,56gmol-1)

=1.0x10-5mol-L-1,此时溶液中c(OH-)=1.0x10-llmol-L-1,c(Fe3

+)v3(OH-)=LOxlO-38<Ksp［Fe(OH)3］,故不能生成Fe(OH)3沉淀。②加

入KMnO4将Fe2+和Mn2+分别氧化为Fe3+和MnO2,而KMnO4被还原

为MnO2,根据得失电子守恒可知，加入KMnO4的质量为

eq\f(\f(5.04xl0-3g-L-1,56gmol-1)x1000L+\f(1.65xl0-3g-L-

1,55gmol-l)x2xl000L,3)x158gmol-1=7.9go

［答案］(1)将工业级氧化锌粉碎、搅拌(其他合理答案也可)

(2)137H2O135

(3)调节溶液pH,除去溶液中的Cu2+、Ni2+、Cd2+等

(4)①不能②7.9

无机化工流程题考蛰的热点

1•原料的各项预处理操作或目的

Q)溶解：通常用酸进行溶解，如硫酸、盐酸等。

(2)灼烧、焙烧、燃烧：改变物质结构，使一些物质转化为目标物质，或使一些

杂质在高温下氧化或分解。

(3)控制反应条件：因为化学反应是有条件的，往往需要在一定的浓度、温度、

压强、催化剂和酸碱性等条件下进行，所以生产中必须控制反应条件，其中温度

和酸度的控制是条件控制的两大主旋律。可采用水浴加热、油浴加热等控制温度,

防止温度过高时反应物或生成物发生分解导致产率降低。

(4)调节溶液的pH: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。如含Mn2+的溶液中同时含有Fe2+，可先加氧化剂将Fe2+氧化为Fe3

+,再调节溶液的酸度为3.7<pH<8.3,即可使Fe3+转化为Fe(0H)3沉淀。

②调节溶液的pH时，所选的物质应满足两点：一是能与H+或0H-反应，二

是不引入新的杂质。

(5)加热：加快化学反应速率或促使化学平衡向某个方向移动。

(6)降温：防止某物质在高温时溶解(或分解)或使化学平衡向着题目要求的方向移

动。

2.产品分离和提纯的方法或操作

(D蒸发：蒸发掉一部分溶剂。有时要考虑反应时的气体氛围以抑制某物质发生

水解。

(2)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的分离、

提纯。

(3)蒸发结晶、趁热过滤：适用于杂质的溶解度随温度变化较大的物质的分离、

提纯，可减少杂质晶体的析出。

(4)晶体的干燥：常见的干燥方法为自然晾干、滤纸吸干、干燥器中烘干。

(5)沉淀的洗涤：由于沉淀生成时，表面会吸附一定量的离子(尤其是沉淀成分离

子)。因此过滤后要进行沉淀的洗涤。洗涤方法是向过滤器中慢慢注入适量蒸储

水，至刚好没过沉淀，然后静置，让其自然流下，重复以上操作2~3次，直至

洗涤干净。为了减少沉淀(或晶体)的溶解，可用冰水或有机溶剂洗涤。

(6)沉淀是否洗涤干净的检验：主要检验洗涤液中是否还含有沉淀表面吸附的离

子。一般的检验方法：取少量最后一次的洗涤液，置于一洁净的试管中，滴加少

量的检验试剂，若没有特征现象出现，说明沉淀洗涤干净。

(7)从溶液中得到晶体的一般过程：蒸发浓缩一冷却结晶一过滤-洗涤一干燥。

3.步骤中发生反应的化学方程式(或离子方程式)的书写

书写化学方程式(或离子方程式)时，首先要明确反应物、生成物及反应条件等，

然后根据各种守恒关系配平化学方程式(或离子方程式)。

［对点训I练］

1.(2016•全国丙卷节选)过氧化钙微溶于水，溶于酸，可作分析试剂、医用防腐

剂、消毒剂。以下是一种制备过氧化钙的实验方法。回答下列问题：

过氧化钙的制备

稀盐酸、煮沸、过滤氨水和双氧水过滤

CaCO3一一＞滤液一一＞----＞白色结晶

①冰浴②

(1)步骤①的具体操作为逐滴加入稀盐酸，至溶液中尚存有少量固体，此时溶液

呈______性(填"酸"、"碱'或中’)。将溶液煮沸，趁热过滤。将溶液煮沸的作用

是______________O

(2)步骤②中反应的化学方程式为______________________________

该反应需要在冰浴下进行，原因是__________________________。

(3)将过滤得到的白色结晶依次使用蒸憎水、乙醇洗涤，使用乙醇洗涤的目的是

(4)制备过氧化钙的另一种方法是：将石灰石燃烧后，直接加入双氧水反应，过

滤后可得到过氧化钙产品。该工艺方法的优点是_____________________

产品的缺点是______O

［解析］(1)步骤①中逐滴加入稀盐酸，至溶液中尚存有少量固体，该固体为

CaCO3,溶液中含有CaCI2,由于溶解了生成的CO2,溶液呈弱酸性。将溶液

煮沸，可排出溶解的C02,防止与后续加入的氨水及生成的CaO2反应。（2）滤

液中含有CaCI2,加入氨水和双氧水在冰浴条件下反应，经过滤得到白色晶体

（CaO2）,结合元素守恒推知步骤②中反应还生成NH4CI和H2。，化学方程式

为CaCI2+2NH3H2O+H2O2+6H2O===CaO2-8H2Ol+2NH4cl或CaCI2

+2NH3H2O+H2O2===CaO2l+2NH4CI+2H2OoH2O2不稳定，受热易

分解生成H20和02,故该反应在冰浴条件下进行，其目的是防止H2O2受热

分解。（3）过氧化钙微溶于水，能溶于酸，白色结晶（Ca02）可依次使用蒸储水、

乙醇洗涤，使用乙醇洗涤的目的是去除结晶表面水分。（4）将石灰石燃烧后，直

接加入双氧水反应，过滤后可得到过氧化钙产品。与第一种方法相比，其优点是

工艺简单、操作方便；产品的缺点是纯度较低。

［答案］Q）酸除去溶液中的C02（2）CaCI2+2NH3-H2O+H2O2+

6H2O===CaO2-8H2Ol+2NH4cl或CaCI2+2NH3H2O+H2O2===CaO2

1+2NH4CI+2H2O温度过高时双氧水易分解（3）去除结晶表面水分（4）工

艺简单、操作方便纯度较低

2.（2013・全国卷口）氧化锌为白色粉末，可用于湿疹、癣等皮肤病的治疗。纯化

工业级氧化锌［含有Fe（U）、Mn（n）、Ni（n）等杂质］的流程如下：

稀硫酸、皿.，亦调PH约为5过滤

工业11—亍f位出液适量高镒酸钾溶液,一"德液

②

Zn过滤、a2cO3过滤煨烧

丁一滤液一万一一滤饼/Zn0

提示：在本实验条件下，不能被氧化；高镒酸钾的还原产物是

Ni(H)MnO2o

回答下列问题：

(1)反应②中除掉的杂质离子是发生反应的离子方程式为

_____________________________________________________________________________________________________________________________________________________/

在加高镒酸钾溶液前，若pH较低，对除杂的影响是______________0

(2)反应③的反应类型为过滤得到的滤渣中，除了过量的锌外还有

___________________O

(3)反应④形成的沉淀要用水洗，检验沉淀是否洗涤干净的方法是

(4)反应④中产物的成分可能是ZnCO3-xZn(OH)2。取干燥后的滤饼11.2g,城

烧后可得到产品8.1g,则x等于o

［解析］从分析整个流程图入手，明确每步发生的反应，从而解决相关问题。

(1)在反应②中，通过调节溶液的pH,高镒酸钾能将溶液中的Fe2+氧化为Fe3

+,将Mn2+氧化为MnO2而除去；若开始溶液的pH过低，Fe2+、Mn2+

将很难生成沉淀而除去。

(2)第一次过滤后的滤液中含有的阳离子有Zn2+、Ni2+、H+等，加入锌后可

将Ni置换出来，故滤渣中还含有金属银。

(3)反应④生成的沉淀为ZnC03，同时生成Na2SO4,若沉淀未洗涤干净，洗涤

液中应含有SOeq\o\al(2-,4)和Na+,故只要对洗涤液中是否含有SOeq

\o\al(2-,4)进行检验即可。

(4)燃烧过程中ZnCO3、Zn9H)2均发生分解反应生成ZnO,根据关系式

ZnCO3-xZn(OH)2~(x+l)ZnO,可彳导eq\f(125+99x,81x+1)=eq

\f(11.2g,8.1g),故x=l。

［答案］Q)Fe2+和Mn2+MnOeq\o\al(-,4)+3Fe2++

7H2O===3Fe(OH)3l+Mn02l+5H+,2MnOeq\o\al(-,4)+3Mn2++

2H2O===5MnO21+4H+铁离子和镒离子不能生成沉淀，从而无法除去铁

和镒杂质

(2)置换反应镇

(3)取少量水洗液于试管中，滴入1~2滴稀硝酸，再滴入硝酸钢溶液，若无白色

沉淀生成，则说明沉淀已经洗涤干净(4)1

3.高镒酸钾在饮用水和工业污水处理领域的消费增长较快。实验室可用软镒矿

(主要成分为Mn02)为原料制备高镒酸钾。其部分流程如图所示:

已知：①流程中所加软镒矿中含50gMnO2;②生成墨绿色浸出液的反应为：

KCIO3+3MnO2+6KOH===3K2MnO4+KCI+3H2Oo

回答下列问题：

Q)实验中采用铁用埸而不是瓷土甘埸的原因是__________________。

(2)通入CO2,可使MnOeq\o\al(2-,4)发生反应，生成MnOeq\o\al(-,4)

及MnO2,写出该反应的离子方程式：

若通入CO2太多，则在加热浓缩时，会有晶体和KMnO4晶体一起析

出。

(3)在加热、浓缩、烘干的过程中温度不宜过高，其原因是__________；

趁热过滤的目的是____________；加热时用玻璃棒不断搅拌溶液的目的是

洗涤KMnO4晶体用冷水洗涤较好的原因是.

⑷计算12.25gKCI03固体经过上述转化最多可制得KMnO4的质量为_(结

果保留一位小数)。

［解析］⑴瓷珀堪的主要成分中含有SiO2,KOH熔融时会与Si02反应，因此

选择铁t甘堪。(2)通入C02时，一部分MnOeq\o\al(2-,4)被氧化成MnOeq

\o\al(-,4),另一部分MnOeq\o\al(2-,4)被还原成MnO2;若通入C02太

多,则有KHCO3生成。(3)在加热、浓缩、烘干的过程中温度不宜过高，