第13讲化工流程题的得分突破（精讲课件）-高考二轮精准复习45讲

高中化学二轮精准复习45讲工艺流程题的得分突破第13讲2023该题型考查的主要命题点如下：1.物质转化中“核心反应”方程式的书写

2.转化操作的目的及原因分析3.物质转化中的产物判断

4.转化过程中的原理分析与应用5.副产物的循环利用

6.产品分离提纯的实验操作及原因分析化学工艺流程题答题失分点失分点一：化学方程式、离子方程式、电极反应式等书写不规范。①反应物与生成物化学式书写不正确。②方程式不配平③盐类的水解方程式，可逆符号写成等号④电极反应式中的电荷数失分点二：描述语言不准确。①没从化学原理角度使用化学语言答题，如活化能，焓变。②没抓住主要问题，针对具体问题答题。失分点三：对实验方案理解（评价或比较）不全面。①忽视反应物种类多少对目标产物分离的影响②忽视反应物生产过程中有污染环境的物质产生③忽视了反应条件对实验设备与仪器的影响。

氧化还原型离子方程式书写方法:①确定反应物与生成物:根据题意找到化合价发生改变的元素,并依据氧化还原反应规律确定氧化剂、还原剂、氧化产物、还原产物。1、核心反应——陌生方程式的书写②标价态列变化定系数:标出变价元素的化合价,列出价态变化,并利用最小公倍数找到氧化剂与还原剂的比例系数,配平含变价元素的物质。③确定缺项物质:依据题意和电荷守恒规律,确定溶液酸碱性,用H+、OH-和H2O配平方程式。④检验方程式是否守恒:验证方程式是否满足质量守恒、电荷守恒和电子守恒。

【典例1】

1.元素铬(Cr)在溶液中主要以Cr3+(蓝紫色)、Cr(OH)3

(绿色)、Cr2O72-

(橙红色)、CrO42-

(黄色)等形式存在,Cr(OH)3为难溶于水的灰蓝色固体。+6价铬的化合物毒性较大,常用NaHSO3将废液中的Cr2O72-

还原成Cr3+,该反应的离子方程式为______________。

【解析】由于NaHSO3有还原性,被Cr2O72-氧化生成SO42-,同时Cr2O72-

被还原成Cr3+,所以反应的离子方程式为Cr2O72-+3HSO3-+5H+====2Cr3++3SO42-+4H2O。【典例2】以废旧铅酸电池中的含铅废料(Pb、PbO、PbO2、PbSO4及炭黑等)和H2SO4为原料,制备高纯PbO,实现铅的再生利用。其工作流程如下:(1)过程Ⅰ中,在Fe2+催化下,Pb和PbO2反应生成PbSO4的离子方程式是__________________。

(2)过程Ⅰ中,Fe2+催化过程可表示为:Ⅰ:2Fe2++PbO2+4H++SO42-

==2Fe3++PbSO4+2H2OⅡ:……写出Ⅱ的离子方程式:__________________。

【解析】(1)根据题给化学工艺流程知,过程Ⅰ中,在Fe2+催化下,Pb、PbO2和H2SO4反应生成PbSO4和水,离子方程式为Pb+PbO2+4H++2SO42-

2PbSO4+2H2O。(2)催化剂通过参加反应,改变反应历程,降低反应的活化能,加快化学反应速率,而本身的质量和化学性质在反应前后保持不变。根据题给信息知反应Ⅰ中Fe2+被PbO2氧化为Fe3+,则反应Ⅱ中Fe3+被Pb还原为Fe2+,离子方程式为2Fe3++Pb+SO42-====2Fe2++PbSO4。【典例3】铍铜广泛应用于制造高级弹性元件。从某废旧铍铜元件(含BeO、CuS、少量FeS和SiO2)中回收铍和铜两种金属的流程如下：已知：铍与铝元素处于周期表中相邻周期对角线的位置，化学性质相似。(1)写出铍铜元件中SiO2与NaOH溶液反应的离子方程式：_________________。写出生成“红褐色固体”的离子方程式：___________________________________。(2)滤渣B的主要成分为________(填化学式)。写出反应①中含铍化合物与过量盐酸反应的离子方程式：_______________________________。(3)MnO2能将金属硫化物中的硫元素氧化为单质硫，写出反应②中CuS发生反应的离子方程式：____________________________________________。典型非氧化还原反应方程式类型(1)“广义”的水解方程式广义水解原理广义的水解观认为，无论是盐的水解还是非盐的水解，其最终结果都是参与反应的物质和水分别离解成两部分，再重新组合成新的物质。例1：1.写出亚硫酰氯(SOCl2)在潮湿的空气中产生白雾的化学方程式：________________。2.一氯胺(NH2Cl)是一种重要的水消毒剂，写出产生消毒物质的化学方程式：__________________。SOCl2＋H2O===SO2↑＋2HCl↑NH2Cl＋2H2O===NH3·H2O＋HClO(2)“中和”原理或“强酸制弱酸”原理书写方程式

例2：根据要求完成下列化学方程式：(1)25℃，H2C2O4和HF两种酸的电离平衡常数如下：H2C2O4Ka1＝5.36×10－2Ka2＝5.35×10－5HFKa＝6.31×10－4则H2C2O4溶液和NaF溶液反应的离子方程式为____________________________。(2)多硼酸盐四硼酸钠(Na2B4O7)与硫酸反应可制硼酸(H3BO3)，写出反应的化学方程式：___________________________________________。Na2B4O7＋H2SO4＋5H2O===Na2SO4＋4H3BO3

例3.沉钴工艺流程如下图所示，请写出“沉钴”过程中的离子方程式：________________________________________。[解题思路]

该反应的微观平衡移动过程如下：(3)应用“平衡转化”思想书写方程式陌生氧化还原(或电极)反应方程式的书写1.找物质：前后看，箭头由物质指向方框的是反应物，箭头离开方框指向的物质是生成物。（找不全没关系）2.找环境：根据题意找出反应发生的环境的酸碱性；酸性用H+和H2O来调平反应；碱性用OH-和H2O来调平反应.若反应强调在空气中进行，要考虑空气中氧气是否参与反应。3.细配平：用好三守恒来配平化学反应例1．铝氢化钠（NaAlH4）是重要的还原剂。以铝土矿（主要成分Al2O3，含少量SiO2、Fe2O3等杂质）为原料制备NaAlH4的一种流程如图：(1)过滤1得滤液的主要成分为NaOH和NaAlO2，写出反应1中NaHCO3与NaAlO2反应的离子方程式：

。目的反应物部分反应物(2)电解2生成NaHCO3和NaOH用于循环使用，写出电解2阴极的电极反应式：

。前后看找反应物和生成物：反应物Na2CO3溶液，生成物NaHCO3和NaOH环境：碱性，阳极（氧化反应）：H2O中的OH-放电，有NaHCO3生成阳极：2H2O-4e-+CO32-=O2↑+4HCO3-环境：碱性，阴极（还原反应）：H2O中的H+放电，生成NaOH2H2O+2e-=H2↑+2OH-(3)反应3的化学方程式为:

。Al(OH)3Al2O3AlCl3前后找反应物和生成物：反应物AlCl3和NaH，生成物:NaAlH4根据元素守恒写出该反应为：AlCl3+4NaH=NaAlH4+3NaClAlCl3+4NaH=NaAlH4+3NaCl(4)铝氢化钠遇水发生剧烈反应产生大量气泡，其反应的化学方程式为：

。前后找反应物和生成物：反应物:NaAlH4和H2O经分析产生的气体为H2，根据元素守恒和电子转移守恒写出该反应：NaAlH4+2H2O=NaAlO2+4H2↑NaAlH4+2H2O=NaAlO2+4H2↑例2.NaClO2是一种重要的杀菌消毒剂，也常用来漂白织物等，其一种生产工艺如下：(2)写出“反应”步骤中生成ClO2的化学方程式______________________。(3)“电解”所用食盐水由粗盐水精制而成，精制时，为除去Mg2+和Ca2+，要加入的试剂分别为_____、_____。“电解”中阴极反应的主要产物是______。(4)“尾气吸收”是吸收“电解”过程排出的少量ClO2。此吸收反应中，氧化剂与还原剂的物质的量之比为________，该反应中氧化产物是_______。2NaClO3+SO2+H2SO4=2NaHSO4+2ClO2↑NaOH；Na2CO3

NaClO2瞻前顾后2:1O2(1)循环物质的确定

①从流程图上看：箭头回头；②从物质的转化上看：在流程中加入的物质，后续步骤中又会产生(在滤渣或滤液中寻找)。

前面反应的生成物进入后面流程中作为反应物反应，也是可循环利用的物质;③可循环利用的物质不一定都有箭头显示，需根据具体反应判断;２反应物、产物、杂质成分判断

例1.如图是工业上利用含SO2的烟气制备K2SO4的流程。此工艺流程中可以循环利用的物质是______________。

CaCO3例2.化学兴趣A组的同学们利用废硫酸液制备K2SO4，设计的流程如下图所示:上述流程中可循环使用的物质有_____和_______(填化学式)。CO2CaCO3(2)

滤渣、滤液中成分的确定要考虑样品中原料和杂质的成分在每一步骤中与每一种试剂反应的情况：①反应过程中哪些物质(离子)消失了？②所加试剂是否过量或离子间发生化学反应，又产生了哪些新离子？要考虑这些离子间是否会发生反应。例3：氧化钪(Sc2O3)在合金、电光源、催化剂、激活剂和陶瓷等领域有广泛的应用，以钪精矿为原料(主要成分为Sc2O3，还含有Fe2O3、MnO、SiO2等杂质)生产氧化钪的一种工艺流程如下：(1)“酸溶”得到滤渣的主要成分是________；25℃时，加入氨水调节溶液的pH＝3，过滤，滤渣的主要成分是________。(2)草酸钪在空气中“灼烧”时，产物除氧化钪外，还有________。SiO2Fe(OH)3CO2物质V2O5V2O4K2SO4SiO2Fe2O3Al2O3质量分数/%2.2~2.92.8~3.122~2860~651~2<1例4。（2016新课标III，28）.(14分)以硅藻土为载体的五氧化二钒(V2O5)是接触法生产硫酸的催化剂。从废钒催化剂中回收V2O5既避免污染环境又有利于资源综合利用。废钒催化剂的主要成分为:以下是一种废钒催化剂回收工艺路线:(1)同时V2O4转化成VO2+。“废渣1”的主要成分是

。

(3)“中和”作用之一是使钒以V4O124-形式存在于溶液中。“废渣2”中含有———。

(5)“流出液”中阳离子最多的是

。

SiO2Fe(OH)3和Al(OH)3K+1.原料预处理的各种方法（1）粉碎或研磨：增大固液（或固气或固固）接触面积，加快反应（溶解）速率，增大原料的转化率（或浸取率）。（2）煅烧或灼烧：不易转化的物质转为容易提取的物质；其他矿转化为氧化物；除去有机物；除去热不稳定的杂质（3）酸浸：溶解、去氧化物（膜）、调节pH促进水解（沉淀）（4）碱溶：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）3目的、方法、措施的简答典例分析例1．硼及其化合物在工业上有许多用途。以铁硼矿（主要成分为Mg2B2O5·H2O和Fe3O4，还有少量Fe2O3、FeO、CaO、Al2O3和SiO2等)为原料制备硼酸(H3BO3)的工艺流程如图所回答下列问题：（1）为提高浸出速率，除适当增加硫酸浓度浓度外，还可采取的措施有_____

____（写出两条）(1)步骤①的目的是去除废铁屑表面的油污，方法是___________。碱煮水洗(3)步骤③中选用足量的H2O2，理由是______________________________________。分批加入H2O2，同时为了______________，溶液要保持pH小于0.5。将Fe2＋全部氧化为Fe3＋；不引入杂质防止Fe3＋水解例2：2019·全国卷Ⅰ，27分析模板如何加快反应速率，提高“浸出率”？______________________。①将原料粉碎；

②适当加热；

③充分搅拌；

④适当提高浸取液的浓度等2.温度控制控制温度(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趁热过滤：减少因降温而析出的溶质的量⑦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)温度在一定范围的原因：温度过低：反应速率过慢，溶解度低；温度过高：物质（H2O2、浓硝酸、NH4HCO3等）分解或物质会挥发（如浓硝酸、浓盐酸）或物质（如Na2SO3等）氧化或促进物质（如AlCl3等）水解。(2)加热煮沸：促进水解，聚沉后利于过滤分离；除去溶解在溶液中的气体，如氧气。(3)温度不高于××℃的原因：适当加快反应速率,但温度过高会造成(如浓硝酸)挥发//(如

H2O2、NH4HCO3)分解//(如

Na2SO3)氧化或促进(如AlCl3)水解等，影响产品的生成(4)温度不低于××℃的原因：加快反应速率或者对于吸热反应而言可是平衡正移，增加产率。（5）为什么蒸发结晶要保持在160℃：

。1.医用氯化钙可用于补钙、抗过敏和消炎等，以工业碳酸钙（含少量Na+、Al3+、Fe3+等杂质）生产医用二水合氯化钙工艺流程为：

典例分析温度过高CaCl2·H2O会失去结晶水2.实验室用硫酸厂烧渣（主要成分为Fe2O3及少量FeS、SiO2等）制备聚铁（碱式硫酸铁的聚合物）和绿矾(FeSO4·7H2O)，过程如下：(5)在⑥中，将溶液Z控制到70～80℃的方法是__

；为什么需要控制温度到70～80℃

。水浴加热升高温度促进Fe3+的水解,温度过高会生成氢氧化铁沉淀控制溶液的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)3.pH控制调pH除去金属离子详细分析1、目的：使溶液中的……金属阳离子形成氢氧化物完全沉淀下来而除去2、需要的物质：含主要阳离子的难溶性氧化物或氢氧化物或碳酸盐，即能与H+反应，是PH增大的物质（注：一般不增加新的杂质离子）。3、原理：加入的物质能与溶液中的H+反应，降低了H+的浓度，增大PH.这里分两种情况（1）如果要得到滤液，可加固体沉淀剂消耗H＋或OH—，如除去含Cu2+溶液中混有的Fe3+,可通过加入CuO、Cu(OH)2、Cu(OH)2CO3等；（2）要得到滤渣，则需加入碱性溶液，如氨水或氢氧化钠溶液。调低PH值的原则与调高PH的原则相同。4、PH控制的范围：大于除去离子的完全沉淀值，小于主要离子的开始沉淀的PH典例分析1.已知Fe(OH)3、Fe(OH)2、Mn(OH)2开始沉淀和沉淀完全时的pH如下表所示。物质开始沉淀沉淀完全Fe(OH)32.73.7Fe(OH)27.69.6Mn(OH)28.39.8若要除去Mn2＋溶液中含有的Fe2＋，采取的措施是_________________________________________________________。解析控制溶液的pH：通过控制溶液的酸碱性使其中的Fe3＋形成氢氧化物沉淀。先用氧化剂把Fe2＋氧化为Fe3＋，再调溶液的pH至3.7≤pH＜8.3【例2】（节选）铜镉渣主要含锌、铜、铁、镉(Cd)、钴(Co)等单质。湿法炼锌产生的铜镉渣用于生产金属镉的工艺流程如下：表中列出了相关金属离子生成氢氧化物沉淀的pH(金属离子的起始浓度为0.1mol·L－1)氢氧化物Fe(OH)3Fe(OH)2Cd(OH)2开始沉淀的pH1.56.57.2沉淀完全的pH3.39.99.5(1)酸浸时粉碎铜镉渣的目的是_______________________________。(2)操作Ⅰ产生的滤渣主要成分为____________(填化学式)。(3)①操作Ⅲ中先加入适量H2O2，发生反应的离子方程式为__________________。②再加入ZnO控制反应液的pH，pH范围为________，判断依据是_______________________________【答案】(1)增大与酸的接触面积，加快反应速率，提高原料的浸出率(2)Cu(3)①2Fe2＋＋H2O2＋2H＋===2Fe3＋＋2H2O②3.3≤pH＜7.2根据表格中的信息可知在3.3≤pH＜7.2时，能确保Fe3＋沉淀完全，而Cd2＋不会沉淀【解析】(2)加入稀H2SO4，Zn、Fe、Cd、Co都与稀H2SO4反应，只有Cu不反应，故滤渣为Cu。(3)①加入适量H2O2，将Fe2＋氧化为Fe3＋，根据氧化还原规则和质量守恒可知反应的离子方程式为2Fe2＋＋H2O2＋2H＋===2Fe3＋＋2H2O。②加入ZnO提高pH，将Fe3＋转化为Fe(OH)3过滤除去，同时不能损失Cd2＋，所以控制反应液的pH范围为3.3～7.2。4.产品的分离提纯

一条线：结晶

→过滤

→洗涤→干燥结晶（1）当溶液是单一溶质时①所得晶体不带结晶水（如NaCl）：蒸发结晶②所得晶体带结晶水（如CuSO4.5H2O等）或者易水解：蒸发浓缩（至有晶膜出现)--冷却结晶--过滤

（2）当溶液中有两种或以上溶质时①要得到溶解度受温度影响小的溶质：蒸发结晶－趁热过滤－洗涤－干燥

例如A：如NaCl和K2Cr2O7混合溶液，若将混合溶液蒸发一段时间，析出的固体主要是NaCl，母液中是K2Cr2O7和少量NaCl，这样就可分离出大部分NaCl。例如B：除去NaCl溶液中的少量KNO3。②要得到溶解度受温度影响大的溶质：蒸发浓缩－冷却结晶－过滤－洗涤－干燥例如A：NaCl和K2Cr2O7混合溶液，若将混合溶液加热蒸发后再降温，则析出的固体主要是K2Cr2O7，母液中是NaCl和少量K2Cr2O7，这样就可分离出大部分K2Cr2O7。例如B：除去KNO3溶液中的少量NaCl。温度/℃20506070MgSO425.033.435.636.9CaSO40.2100.2070.2010.193根据上表数据，将MgSO4和CaSO4混合溶液中的CaSO4除去，操作步骤为__________、__________。1.已知MgSO4、CaSO4的溶解度如下表：蒸发结晶趁热过滤解析温度越高，硫酸镁的溶解度越大、硫酸钙的溶解度越小，因此可以采用蒸发结晶、趁热过滤的方法除去硫酸钙。典例分析2．已知CoCl2的溶解度曲线如图所示。向碱式碳酸钴沉淀中加入足量稀盐酸边加热边搅拌至完全溶解后，需趁热过滤的原因是____________________解析由CoCl2的溶解度曲线可以知道，随温度的升高，CoCl2的溶解度增大，所以趁热过滤，防止温度降低CoCl2晶体析出。防止因温度降低，CoCl2晶体析出（1）从溶液中获得晶体的方法有两种：蒸发结晶、降温结晶蒸发结晶趁热过滤洗涤、干燥蒸发浓缩降温结晶过滤、洗涤、干燥在高考综合实验题中，沉淀物的洗涤是常考的命题热点，主要关注以下几个问题：1.洗涤沉淀的目的(1)若滤渣是所需的物质，洗涤的目的是除去晶体表面的可溶性杂质，得到更纯净的沉淀物。(2)若滤液是所需的物质，洗涤的目的是洗涤过滤所得到的滤渣，把有用的物质如目标产物尽可能洗出来。洗涤沉淀2.常用洗涤剂(1)蒸馏水：主要适用于除去沉淀吸附的可溶性杂质。(2)冷水：除去沉淀的可溶性杂质，降低沉淀在水中的溶解度而减少沉淀损失。(3)沉淀的饱和溶液：减小沉淀的溶解。(4)有机溶剂(酒精、丙酮等)：适用于易溶于水的固体，既减少了固体溶解，又利用有机溶剂的挥发性，除去固体表面的水分，产品易干燥。典例分析1.利用工业FeCl3制取纯净的草酸铁晶体[Fe2(C2O4)3·5H2O]的实验流程如下图所示：所得Fe2(C2O4)3·5H2O需用冰水洗涤，其目的是_______________________。解析洗涤是除去沉淀表面的杂质，冰水洗涤是减少沉淀溶解损失。除去杂质，减少草酸铁晶体的溶解损耗3.沉淀洗涤的答题规范答题模板：注洗涤液(沿玻璃棒向漏斗中注入洗涤液)

↓标准(使洗涤液完全浸没沉淀或晶体)

↓重复(待洗涤液流尽后，重复操作2～3次)4.沉淀是否洗净的答题规范答题模板：取样(取少量最后一次洗涤液于一洁净的试管中)

↓加试剂[加入××试剂(必要时加热，如检验)]

↓现象(不产生××沉淀、溶液不变××色或不产生××气体)

↓结论(说明沉淀已经洗涤干净)2.食盐是日常生活的必需品，也是重要的化工原料。粗食盐中常含有少量K＋、Ca2＋、Mg2＋、Fe3＋、

等杂质