高考化学一轮复习 课时40 化学工艺流程考点过关-人教版高三化学试题

课时40化学工艺流程夯实基础考点过关常见的化工术语【基础梳理】关键词释义研磨、雾化将块状或颗粒状的物质磨成粉末或将液体雾化，增大反应物接触面积，以加快反应速率或使反应更充分灼烧(煅烧)使固体在高温下分解或改变结构、使杂质高温氧化、分解等。如煅烧石灰石、高岭土、硫铁矿浸取向固体中加入适当溶剂或溶液，使其中可溶性的物质溶解，包括水浸取、酸溶、碱溶、醇溶等浸出率固体溶解后，离子在溶液中的含量的多少酸浸在酸性溶液中使可溶性金属离子进入溶液，不溶物通过过滤除去的过程水浸与水接触反应或溶解过滤固体与液体的分离滴定定量测定，可用于某种未知浓度物质的物质的量浓度的测定蒸发结晶蒸发溶剂，使溶液由不饱和变为饱和，继续蒸发，过剩的溶质就会呈晶体析出蒸发浓缩蒸发除去部分溶剂，提高溶液的浓度水洗用水洗去可溶性杂质，类似的还有酸洗、醇洗等酸作用溶解、去氧化物(膜)、抑制某些金属离子的水解、除去杂质离子等碱作用去油污，去铝片氧化膜，溶解铝、二氧化硅，调节pH、促进水解(沉淀)常见的操作与答题常见的操作答题要考虑的角度加过量试剂使反应完全进行(或增大转化率、产率)等加氧化剂氧化某物质，生成目标产物或除去某些离子判断能否加其他物质要考虑是否引入杂质(或影响产物的纯度)等分离、提纯过滤、蒸发、萃取、分液、蒸馏等常规操作提高原子利用率绿色化学(经济性或环保性)在空气中或在其他气体中进行的反应或操作要考虑O2、H2O、CO2或其他气体是否参与反应或能否达到隔绝空气，防氧化、水解、潮解等目的判断沉淀是否洗涤干净取最后一次洗涤液少量，检验其中是否还有某种离子存在等控制溶液的pH①调节溶液的酸碱性，抑制水解(或使其中某些金属离子形成氢氧化物沉淀);②“酸作用”还可除去氧化物(膜);③“碱作用”还可除去油污，除去铝片氧化膜，溶解铝、二氧化硅等;④特定的氧化还原反应需要的酸性条件(或碱性条件)控制温度(常用水浴、冰浴或油浴)①防止副反应的发生;②使化学平衡移动，控制化学反应的方向;③控制固体的溶解与结晶(如趁热过滤能防止某物质降温时析出);④控制反应速率;使催化剂达到最大活性;⑤升温:促进溶液中的气体逸出，使某物质达到沸点挥发;⑥加热煮沸:促进水解，聚沉后利于过滤分离;⑦趁热过滤:减少因降温而析出的溶质的量;⑧降温:防止物质高温分解或挥发，降温(或减压)可以减少能源成本，降低对设备的要求洗涤晶体①水洗:通常是为了除去晶体表面水溶性的杂质;②“冰水洗涤”:能洗去晶体表面的杂质离子，且防止晶体在洗涤过程中的溶解损耗;③用特定有机试剂清洗晶体:洗去晶体表面的杂质，降低晶体的溶解度、有利于析出，减少损耗等表面处理用水洗除去表面可溶性杂质，金属晶体可用机械法(打磨)或化学法除去表面氧化物、提高光洁度等微课1物质制备的化学工艺流程的解题过程(1)审题:①阅读题目的背景材料;②提供的原料、生产目标;③操作流程和条件;④提供的图表或介质;⑤化工流程图的类型;⑥重要操作和专业术语。(2)析题:①弄清原理，设问;②弄清各步骤的目的;③如何运用条件;④问题的突破口与隐含条件;⑤解题思路与方法。(3)答题:①从目的和反应原理切入;②从原料和产品切入;③从生产要求和条件切入;④从产品分离提纯切入;⑤从绿色化工思想切入;⑥规范答题。无机化工流程题在背景材料上呈现新(或陌生)内容。但本质上还是落在双基上，内在要求或者核心知识考查不变。如运用化学反应原理、化学平衡和水解理论、物质制备和分离的知识、晶体知识、绿色化学的观点分析实际生产中的各种问题，我们千万不能被新包装所迷惑、所吓倒。从题干中获取有用信息，明确生产的目的。牢牢抓住一点:一切反应或操作的目的都是围绕获得高质量、高产量的目标产品;平时要重视基本的实验操作、陌生的氧化还原反应方程式、离子方程式的书写训练。【典型例题】卤块的主要成分是MgCl2，此外还含Fe3+、Fe2+和Mn2+等离子。以卤块为原料可制得轻质氧化镁，工艺流程图如下:已知:Fe2+的氢氧化物呈絮状，不易从溶液中除去，所以常将它氧化为Fe3+，生成Fe(OH)3沉淀除去。若要求产品尽量不含杂质，请根据表1和表2提供的资料，填写空白:表1生成氢氧化物沉淀的pH物质开始沉淀沉淀完全Fe(OH)32.73.7Fe(OH)27.69.6Mn(OH)28.39.8Mg(OH)29.611.1表2化学试剂价格表试剂价格(元/吨)漂液(含NaClO，25.2%)450双氧水(含H2O2，30%)2400烧碱(含98%NaOH)2100纯碱(含99.5%Na2CO3)600(1)在步骤②中加入漂液而不是双氧水的原因是。写出加入NaClO发生反应的离子方程式:。(2)在步骤③中控制pH=9.8，其目的是。(3)沉淀物A的成分为，试剂Z应该是。(4)在步骤⑤中发生反应的化学方程式是。(5)若在实验室中完成步骤⑥，则沉淀物C必须在(填仪器名称)中灼烧。[答案](1)漂液比H2O2的价格低得多2Fe2++ClO-+2H+2Fe3++Cl-+H2O(2)使除Mg2+以外的各种杂质金属离子都生成氢氧化物沉淀，以便过滤除去(3)Fe(OH)3、Mn(OH)2、Mg(OH)2纯碱(4)MgCO3+H2OMg(OH)2+CO2↑(5)坩埚[解析]:(1)漂液与H2O2都具有强氧化性，都能把亚铁离子氧化成铁离子。加入漂液不会引入新的杂质，且漂液比H2O2的价格低得多。2Fe2++ClO-+2H+2Fe3++Cl-+H2O。(2)通过调节溶液的pH，使除Mg2+以外的各种杂质金属离子都生成氢氧化物沉淀，以便过滤除去。(3)Fe3+和Mn2+完全以氢氧化物的形式存在于沉淀物A中，当pH=9.6时，Mg(OH)2也开始出现，所以沉淀物A中还含有少量的Mg(OH)2。③中滤液中主要含有镁离子，把其转化为Mg(OH)2沉淀，可以加入NaOH，也可以加入纯碱，纯碱的价格比较低，生产成本较低，所以在这里选用纯碱。(4)在步骤⑤中，产物为Mg(OH)2，发生的反应为MgCO3+H2OMg(OH)2+CO2↑。(5)灼烧固体物质须在坩埚中进行。碲(Te)为ⅥA族元素，是当今高新技术新材料的主要成分之一。工业上可从电解精炼铜的阳极泥中提取碲。(1)粗铜中含有Cu和少量Zn、Ag、Au、TeO2及其他化合物，电解精炼后，阳极泥中主要含有TeO2、少量金属单质及其他化合物。电解精炼粗铜时，阳极电极反应式为。(2)TeO2是两性氧化物，微溶于水，可溶于强酸或强碱。从上述阳极泥中提取碲的一种工艺流程如下:①“碱浸”时TeO2发生反应的化学方程式为。②“沉碲”时控制溶液的pH为4.55.0，生成TeO2沉淀。如果H2SO4过量，溶液酸度过大，将导致碲的沉淀不完全，原因是;防止局部酸度过大的操作方法是。③“酸溶”后，将SO2通入TeCl4溶液中进行“还原”得到碲，该反应的化学方程式是。[答案](1)Zn-2e-Zn2+、Cu-2e-Cu2+(2)①TeO2+2NaOHNa2TeO3+H2O②TeO2是两性氧化物，H2SO4过量会导致TeO2继续与H2SO4反应导致损失缓慢加入H2SO4，并不断搅拌③TeCl4+2SO2+4H2OTe+4HCl+2H2SO4[解析]:(1)电解精炼粗铜时，粗铜作阳极材料，铜和金属性比铜强的金属锌都会失去电子，生成对应的离子，电极反应式为Zn-2e-Zn2+、Cu-2e-Cu2+。(2)①根据“TeO2是两性氧化物”，仿照氧化铝的性质，可知“碱浸”时TeO2发生反应的化学方程式为TeO2+2NaOHNa2TeO3+H2O。②根据“TeO2是微溶于水，可溶于强酸或强碱”可知，TeO2是两性氧化物，H2SO4过量会导致TeO2继续与H2SO4反应导致损失。防止局部酸度过大的操作方法是缓慢加入H2SO4，并不断搅拌。③反应物有SO2、TeCl4，产物有Te，酸性条件下发生氧化还原反应，TeCl4溶液中进行“还原”得到碲，化合价降低，SO2被氧化为SO，该反应的化学方程式为TeCl4+2SO2+4H2OTe+4HCl+2H2SO4。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CaSO4·2H2O、CaCO3、H2O外，还需要等原料。(2)写出石膏悬浊液中加入碳酸铵溶液后发生反应的离子方程式:。(3)过滤Ⅰ操作所得滤液是(NH4)2SO4溶液。检验滤液中含有C的操作方法是。(4)若过滤Ⅰ的滤液中的Ca2+浓度低于1.0×10-5mol·L-1时可认为被沉淀完全。若要使Ca2+沉淀完全，则滤液中C的物质的量浓度不得低于。[已知:Ksp(CaCO3)=5.0×10-9](5)写出蒸氨过程中的化学方程式:。(6)氯化钙结晶水合物(CaCl2·6H2O)是目前常用的无机储热材料，选择的依据是(填字母)。a.熔点较低(29℃熔化)b.c.能制冷 d.无毒[答案](1)KCl、NH3(2)CaSO4+CCaCO3+S(3)用滴管取少量滤液于试管中，滴加盐酸，若产生气泡，证明滤液中含有C(4)5.0×10-4mol·L-1(5)CaO+2NH4Cl+5H2OCaCl2·6H2O+2NH3↑(6)ad[解析]:(1)从流程图中可以看出还需要的原料是KCl、NH3。(2)CaSO4电离出来的Ca2+和碳酸铵电离出来的C结合生成CaCO3沉淀，促使平衡右移，CaSO4+CCaCO3+S。(3)检验滤液中含有C用盐酸，滴加盐酸，若产生气泡，证明滤液中含有C。(4)Ksp(CaCO3)=c(C)·c(Ca2+)=5.0×10-9，c(C)>5.0×10-4mol·L-1。(5)蒸氨中反应物是CaO、NH4Cl、H2O，生成物是CaCl2·6H2O、NH3，根据质量守恒定律写出:CaO+2NH4Cl+5H2OCaCl2·6H2O+2NH3↑。(6)无机储热材料，选择的依据是熔点低、无毒。我国目前制备多晶硅主要采用三氯氢硅氢还原法、硅烷热解法和四氯化硅氢还原法。由于三氯氢硅氢还原法具有一定优点，被广泛应用。其简化的工艺流程如下图所示:(1)制备三氯氢硅的反应为Si(s)+3HCl(g)SiHCl3(g)+H2(g)ΔH=-210kJ·mol-1。伴随的副反应有:Si(s)+4HCl(g)SiCl4(g)+2H2(g)ΔH=-241kJ·mol-1。SiCl4在一定条件下与H2反应可转化为SiHCl3，反应的热化学方程式为SiCl4(g)+H2(g)SiHCl3(g)+HCl(g)ΔH=。(2)由纯SiHCl3制备高纯硅的化学方程式为。该生产工艺中可以循环使用的物质是(至少写出两种)。(3)由于SiH4具有易提纯的特点，因此硅烷热分解法是制备高纯硅很有发展潜力的方法。工业上广泛采用的合成硅烷方法是让硅化镁和固体氯化铵在液氨介质中反应得到硅烷，化学方程式是;整个制备过程必须严格控制无水，否则反应将不能生成硅烷，而是生成硅酸和氢气等，其化学方程式为;整个系统还必须与氧隔绝，其原因是。[答案](1)+31kJ·mol-1(2)SiHCl3+H2Si+3HClHCl、H2、SiHCl3、SiCl4等(3)Mg2Si+4NH4ClSiH4↑+2MgCl2+4NH3↑Mg2Si+4NH4Cl+3H2O2MgCl2+H2SiO3+4NH3↑+4H2↑由于硅烷在空气中易燃，浓度高时容易发生爆炸[解析]:(1)根据盖斯定律第一个热化学方程式减去第二个热化学方程式得出ΔH=+31kJ·mol-1。(2)由题给信息可知，用氢气还原SiHCl3，SiHCl3+H2Si+3HCl;该生产工艺中可以循环使用的物质是HCl、H2、SiHCl3、SiCl4等。(3)由题给信息，根据质量守恒定律写出:Mg2Si+4NH4ClSiH4↑+2MgCl2+4NH3↑，Mg2Si+4NH4Cl+3H2O2MgCl2+H2SiO3+4NH3↑+4H2↑;由于硅烷在空气中易燃，浓度高时容易发生爆炸。回收的废旧锌锰干电池经过处理后得到锰粉[含MnO2、Mn(OH)2、Fe、乙炔和黑炭等]，由锰粉制取MnO2的步骤如下图所示:根据上图所示步骤并参考表格数据，回答下列问题。物质开始沉淀沉淀完全Fe(OH)32.73.7Fe(OH)27.69.6Mn(OH)28.39.8(1)在加热条件下用浓盐酸浸取锰粉，所得溶液中含有Mn2+、Fe2+等。MnO2与浓盐酸反应的离子方程方程式为。(2)酸浸时，浸出时间对锰浸出率的影响如下图所示，工业采用的是浸取60min，其可能原因是。(3)锰粉经浓盐酸浸取，过滤Ⅰ除去不溶杂质后，向滤液中加入足量H2O2溶液，其作用是。(4)过滤Ⅰ所得滤液经氧化后，需加入NaOH溶液调节pH约为5.1，其目的是。(5)过滤Ⅱ所得滤液加入足量H2O2溶液并加入NaOH溶液调节pH约为9，使Mn2+氧化得到MnO2，反应的离于方程式为。(6)工业上利用KOH和MnO2为原料制取KMnO4。主要生产过程分两步进行:第一步将MnO2和固体KOH粉碎，混合均匀，在空气中加热至熔化，并连续搅拌以制取K2MnO4;第二步为电解K2MnO4的浓溶液制取KMnO4。①第一步反应的化学方程式为。②电解K2MnO4的浓溶液时，电解池中阴极的实验现象为。[答案](1)MnO2+4H++2Cl-Mn2++Cl2↑+2H2O(2)60min后，再延长浸出时间，增加生产成本，而浸出率增加不明显(3)将Fe2+转化为Fe3+(4)使Fe3+完全转化为Fe(OH)3沉淀，并防止Mn2+变成Mn(OH)2(5)Mn2++H2O2+2OH-MnO2↓+2H2O(6)①2MnO2+4KOH+O22K2MnO4+2H2O②产生无色气泡[解析]:(1)MnO2具有强氧化性，与浓盐酸反应生成氯气，反应的离子方程式为MnO2+4H++2Cl-Mn2++Cl2↑+2H2O。(2)依据图像分析，60min时浸出率达到88%以上，延长时间，浸出率增加不大，但时间增长会增加成本，产生经济效益减少。(3)过氧化氢具有强氧化性，可将具有还原性的Fe2+氧化为Fe3+，易于转化为Fe(OH)3而除去。(4)由表中数据可知，调节溶液pH为5.1，在3.78.3之间，可使Fe3+完全沉淀，并防止Mn2+转化为Mn(OH)2沉淀。(5)过滤Ⅱ所得滤液中含有Mn2+，加入足量H2O2溶液并加入NaOH溶液调节pH约为9，使Mn2+氧化得到MnO2，反应的离子方程式为Mn2++H2O2+2OH-MnO2↓+2H2O。(6)①利用KOH和MnO2为原料制取KMnO4，第一步将MnO2和固体KOH粉碎，混合均匀，在空气中加热至熔化，并连续搅拌以制取K2MnO4，反应的化学方程式为2MnO2+4KOH+O22K2MnO4+2H2O。②第二步为电解K2MnO4的浓溶液制取KMnO4，溶液中锰酸根离子失电子被氧化为高锰酸根离子，是电解池中的阳极反应，阴极是在溶液中氢离子得到电子生成氢气，所以阴极产生的现象是产生无色气泡。用含有Al2O3、SiO2和少量FeO·xFe2O3的铝灰制备Al2(SO4)3·18H2O。工艺流程如下:(一定条件下，Mn可与Mn2+反应生成MnO2)已知:生成氢氧化物沉淀的pHAl(OH)3Fe(OH)2Fe(OH)3开始沉淀时3.46.32.7完全沉淀时5.29.73.2(1)H2SO4溶解Al2O3的离子方程式是