工艺流程综合-2023年高考化学（新高考专用）（解析版）

秘籍15工艺流程综合

:高考预测

概率预测☆☆☆☆☆

题型预测填空题☆☆☆☆☆

考向预测物质的制备、分离提纯、化学实验、离子方程式的书写的综合分析及应用

;应试秘籍

化学工艺流程题是将化工生产中的生产流程用框图形式表示出来，并根据生产流程中有关的化学知识

步步设问，是无机框图的拓展创新。它以现代工业生产为基础，与化工生产成本、产品提纯、环境保护等

相融合，考查物质的制备、检验、分离提纯等基本实验原理在化工生产中的实际应用，要求考生依据流程

图分析原理，紧扣信息，抓住关键、准确答题。化工工艺流程题能有效考查考生的“变化观念与平衡思想、

科学探究与创新意识”等化学学科核心素养。近五年来作为高考题的固定题型，此类题目往往取材于国际国

内的化学期刊杂志，没有固定的物质制备或分离类型，情境新颖，在题干问题设置上注重逻辑，往往还有

关联提问。重点考查化学基础知识和基本能力，特别是对物质制备方法、物质间的转化途径、混合物分离

和除杂方法、化学实验基本操作方法、陌生情景中化学方程式或离子方程式的书写及简单计算能力的综合

考查。

考点一、工艺流程操作及原因

常见的操作思考角度

用水洗除去表面可溶性杂质，金属晶体可用机械法（打磨）加快反应速率，使反应更充分

表面处理

或化学法除去表面氧化物、提高光洁度等

加氧化剂氧化某物质，生成目标产物或除去某些离子

过滤、蒸发、萃取、分液、蒸储等常规操作

分离、提纯

从溶液中得到晶体的方法：蒸发浓缩一冷却结晶一过滤一洗涤、干燥

提高原子

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）

利用率

在空气中或要考虑。2、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、防

在其他气体水解、防潮解等目的

中进行的反

应或操作

①调节溶液的酸碱性，使金属离子形成氢氧化物沉淀析出（或抑制水解）

控制溶②"酸作用''还可除去氧化物（膜）

液的pH③“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）

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

控制温度

④控制反应速率；使催化剂达到最大活性

（常用水浴、

⑤升温：促进溶液中的气体逸出，使某物质达到沸点挥发

冰浴或油

⑥加热煮沸：促进水解，聚沉后利于过滤分离

浴）

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

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，

洗涤晶体

减少损耗等

④洗涤沉淀的方法：往漏斗中加入蒸储水至浸没沉淀，待水自然流下后，重复以上操

作2〜3次

考点二、分离与提纯操作

①物质分离、提纯的六种物理方法

把不溶性的固体与液体进行分离的操作方

里也一法，如除去粗盐水中的不溶固体

把可溶性固体混合物通过溶解度的不同而

结晶|一将物质进行分离提纯的方法,如KN03和

NaCl的分离

陵网」用于分离沸点相差较大的液体混合物，如

।分储ir酒精和水的分离

利用溶质在互不相溶的溶剂中溶解度不

萩而同，用一种溶剂把溶质从它与另一种溶剂

至的一组成的溶液中提取出来，如用CCL从碘水

中萃取碘

分离两种互不相溶的液体，分液时先把下

分液i—层液体从下口流出,再把上层液体从上口

倒出

|7库］一|用于分离固体混合物中某一易升华的组分

②分离提纯语言描述规范答题

(i)溶液结晶答题规范

从溶液中得到带结晶水的晶体的规范是蒸发浓缩、冷却结晶、过滤、洗涤、干燥。

(ii)除杂答题规范

在书写某一步骤是为了除杂时，应该规范回答，”是为了除去xx杂质”，“除杂”等一类万能式的回答是不

能得分的。

技法一、陌生方程式的书写

首先根据题给材料中的信息写出部分反应物和生成物的化学式，再根据反应前后元素化合价有无变化

判断反应类型：

①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。

②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。

技法二、化学计算

①计算公式

(i)物质的质量分数(或纯度)=］含骞*温xlOO%

低口物口V贝里.

（ii）产品产率=黑箫翳簧*100%

⑺）物质的转化率鬻黔x1°0%

②计算方法关系式法

在多步反应中，若第一步反应的产物是下一步反应的反应物，可以根据化学方程式将某中间物质作为

“中介”，找出己知物质和所求物质之间量的关系，也可通过守恒关系直接确定原料与所给数据物质之间的关

系。

Q、典例剖析

例1.三盐基硫酸铅（3PbOPbSO4-H2O,其相对分子质量为990）简称“三盐”，不溶于水及有机溶剂。主

要适用于不透明的聚氯乙烯硬质管、注射成型制品，也可用于人造革等软质制品。以铅泥（主要成分为PbO、

Pb及PbSCU等）为原料制备三盐的工艺流程如下图所示

Na2co3

请回答下列问题：

（1）写出步骤①“转化”的离子方程式：。

⑵根据下图溶解度曲线，由滤液1得到Na2sCM固体的操作为：将“滤液1"、、用乙醇

洗涤后干燥。

5/(g/100gH20)

（3）步骤③“酸溶”，为提高酸溶速率，可采取的措施是（任意写出一条）。

(4广滤液2”中可循环利用的溶质为(填化学式)。若步骤④“沉铅”后的滤液中

c(Pb2+)=1.82xlO-5molL-',则此时c(SO丁)=molL-1。

(5)步骤⑥“合成”三盐的化学方程式为。

(6)若消耗100.0t铅泥，最终得到纯净干燥的三盐49.53假设铅泥中的铅元素有75%转化为三盐，则

铅泥中铅元素的质量分数为o

【答案】(1)PbS04(s)+C0f(aq)=PbC03⑸+SO；(aq)

(2)升温结晶趁热过滤

(3)适当升温

(4)HNO31X10-3

50~60℃

(5)4PbSO4+6NaOH—3PbO-PbSO4-H2O+3Na2SO4+2H2O

(6)55.20%

【分析】铅泥主要成分为PbO、Pb及PbSCU,加碳酸钠溶液把PbSCU转化为PbCCh,滤液1中含碳酸

钠、硫酸钠，滤渣用澳水溶解得硝酸铅溶液，加硫酸生成硫酸铅沉淀和硝酸，硝酸循环利用，硫酸铅和氢

氧化钠溶液在50~60℃时合成3PbO-PbSO4-H2O,过滤、洗涤、干燥得三盐3PbOPbSO；H20。

【解析】(1)步骤①加入碳酸钠溶液，把硫酸铅转化为碳酸铅，反应的离子方程式为PbSOMs)+CO;

(aq)=PbCO3(s)+SOj(aq)；

(2)滤液1的溶质主要是Na2s04和过量的Na2co3；根据图示，碳酸钠溶解度随温度升高而增大，温

度大于50℃,硫酸钠溶解度随温度升高而降低，将“滤液1”升温结晶、趁热过滤、用乙醉洗涤后干燥得到

Na2sCh固体。

(3)根据影响反应速率的因素，为提高酸溶速率，可采取的措施是适当增大酸的浓度、搅拌、适当升

高温度等。

(4)Pb、PbO和PbCCh在硝酸的作用下转化成Pb(NO3)2,Pb(NO3)2中加硫酸转化成PbSCU和硝酸，”滤

液2”中可循环利用的溶质为HN03。若步骤④“沉铅”后的滤液中c(Pb2+)=1.82xl(Pmoi.LL则此时c(SO『)=

1.82x10_।X।Qmo|/LmobL'o

1.82x10-5

(5)步骤⑥硫酸铅和氢氧化钠溶液在50~60℃时生成3PbOPbSOrH2。、Na2sCM、H2O，“合成”三盐

50~60℃

的化学方程式为4PbSO4+6NaOH3PbO-PbSO#H2O+3Na2so4+2H2O；

(6)若消耗100.0t铅泥，最终得到纯净干燥的一盐49.5t,假设铅泥中的铅元素有75%转化为三盐,

则铅泥中铅元素的质量分数为而■x4+75%x207+100xl00%=55.20%。

例2.绿矶被广泛用于医药和工业领域，工业上两种制备绿研(FeSO4-7H2O)的方法如下:

方法一：利用黄铜矿粉(主要成分为CuFeS》制取绿矶(流程如图1所示)

溶

调节pH广C11SO4溶液fCUS()4.5H2°

液

浸泡于稀

1搅拌过滤一滤渣2盘^滤液2f绿研

硫酸，细菌

CuFeS试剂b

2持续通入一段操作1

时间氧气，过渡f滤渣1

图1

(1)试剂Ia和试剂b分别为(填名称)，操作1的名称为

(2)有一种细菌在有氧气存在的稀硫酸中可以将CuFeS?氧化成硫酸盐，写出该反应的化学方程式:

方法二：利用工业废铁屑制取绿研(流程如图2所示)

适量Na2c。3溶液适量稀硫酸

废铁屑反应I

(加热)

图2

(3)加入适量Na2co3溶液的作用是

(4)实验室进行操作I需要用到的玻璃仪器的名称为

(5)可通过检验C0;判断操作I是否洗涤干净，检验方法为

(6)测定绿研产品中FeSO4-7H2O含量的方法如下：

a.称取3.72g绿研产品，溶解，在250mL容量瓶中定容

b.量取25.00mL待测液于锥形瓶中

c.用硫酸酸化的0.0100molLiKMn04溶液滴定至终点，消耗KMnOu溶液体积的平均值为20.00mL

①滴定时盛放KMnCU溶液的仪器名称为

②样品中FeSO4-7H2O的质量分数为X100%(用分数表示)

③上述测定中，若滴定管规格为50mL,则步骤a中称取样品的质量不能超过g(保留小数点

后四位)

【答案】⑴稀H2so4、铁粉过滤

细菌

(2)4CuFeS2+17O2+2H2sCU_4CuSO4+2Fe2(SO4)3+2H2O

(3)除去油污

(4)烧杯、玻璃棒、漏斗

(5)取少量最后一次洗涤液于试管中，滴加BaCh溶液，若无白色沉淀生成，则已经洗净；若有白色沉

淀生成，则未洗净

272

(6)酸式滴定管石9.3000

【分析】Na2c03溶液因水解呈碱性，铁屑表面的油污在碱性溶液中发生水解反应而除去，过滤洗涤铁

单质，加入稀硫酸反应生成硫酸亚铁，趁热过滤，系列操作后得到绿机(FeSO4・7H2O)：

【解析】(1)由流程图可知，滤渣2为Fe(OH)3,目标产物为绿矶(FeSCU/FhO),故试剂a为稀硫酸，

试剂b为铁粉，操作1为过滤；

(2)黄铜矿在细菌、稀硫酸存在的条件下被足量氧气氧化为CuSCh和Fe2(SO4)3,结合原子守恒配平书

细菌

写化学方程式为4CuFeS2+17O2+2H2SO44CuSO4+2Fe2(SO4)3+2H2O；

(3)碳酸钠溶液呈碱性，可除去油污；

(4)分离固体和液体的方法是过滤，需要用到的玻璃仪器有烧杯、玻璃棒、漏斗；

(5)碳酸根离子可以和电贝离子反应生成白色沉淀，检验碳酸根是否存在可以验证沉淀是否洗净，具体

做法是：取少量最后一次洗涤液于试管中，滴加BaCL溶液，若无白色沉淀生成，则已经洗净；若有白色沉

淀生成，则未洗净；

(6)①高锌酸钾溶液具有强氧化性，应盛放在酸式滴定管中；

②根据关系式：5Fe?-〜MnO；,,可知3.72g绿矶产品中n(Fe2+)=0.0100mol-L」x0.0200Lx5x生生史

25mL

=0.01mol,FeSO#7H2。的质量分数为"回0^^CxlOO%=受xlOO%；

3.72g372

③若滴定管规格为50mL,则最多能量出50mL高锯酸钾溶液，根据关系式5Fe2+〜MnO,,可知最多反

应的n(Fe2+)=0.01OOmolL-1x0.0500Lx5=0.0025mol,则FeSO#7H2。的质量为0.025molx278g口01」=6.958,故

278

样品的质量为6.95g^(―x100%)=9.3000go

例3.工业上利用锌焙砂(主要成分为ZnO,含有少量CuO、AS2O3,NiO等)生产高纯ZnO的流程示意

图如下。

锌

焙

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l【:Ni

滤渣I

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滤渣I

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潴渣1

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浸出”

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