备战】高考化学(精讲 精练 精析)专题17 工艺流程试题(含解析).doc
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1、专题17 工艺流程工艺流程题近几年是高考的热点,所占的分值也相当重,但由于此类试题陌生度高,对学生的能力要求也大,加上有的试题文字量大,学生在没做之前往往就会产生畏惧感,所以这类题的得分不是很理想。综合近几年的考查情况来看,预测2017年工艺流程在大部分省市卷中均会考查,这类题型一般有,从混合物中分离、提纯某一物质、利用某些物质制备另一物质、化工新技术类。考点一:物质分离提纯类对于实验目的为一的题目,其实就是对混合物的除杂、分离、提纯。当遇到这一类题时,要求学生一定要认真在题目中找出要得到的主要物质是什么,混有的杂质有哪些,认真分析当加入某一试剂后,能与什么物质发生反应,生成了什么产物,要用什
2、么样的方法才能将杂质除去。只有这样才能明白每一步所加试剂或操作的目的。这里特别提一提蒸发与结晶 。蒸发与结晶方法都可以将溶液中的溶质以固体形式析出,具体采用何种方法,主要取决于溶质的溶解度。有的物质它的溶解度随温度的升高变化比较大,如NH4NO3、KNO3等物质,在蒸发过程中比较难析出来,所以要用冷却法使它结晶。而有的物质它的溶解度随温度的升高变化比较小,如NaCl、KCl等,有少数物质的溶解度随温度的升高而减小,如Ca(OH)2要使它们析出较多固体溶质时,则要用蒸发浓缩的方法。例如NaCl 和KNO3 混合溶液,如果将混合溶液蒸发一段时间,析出的固体主要是NaCl,母液中是KNO3 和少量N
3、aCl 。如果将混合溶液加热后再降温,则析出的固体主要是KNO3,母液中是NaCl 和少量KNO3。如果是除杂,杂质所含的量比较少,一般是让主要物质析出来。如KNO3溶液中含少量NaCl,常用升温冷却结晶法,再经过过滤、洗涤、烘干(不同的物质在烘干时采取的方法不同),就可得到 KNO3固体了。如果NaCl溶液中含少量 KNO3,则用蒸发浓缩结晶法,这种方法一般要经过趁热过滤才能得到主要物质,主要原因是如果温度下降,杂质也会以晶体的形式析出来。1【2015天津理综化学】(18分)废旧印刷电路板是一种电子废弃物,其中铜的含量达到矿石中的几十倍。湿法技术是将粉碎的印刷电路板经溶解、萃取、电解等操作得
4、到纯铜等产品。某化学小组模拟该方法回收铜和制取胆矾,流程简图如下:回答下列问题:(1)反应是将Cu转化为Cu(NH3 )42+,反应中H2O2 的作用是 。写出操作的名称: 。(2)反应II是铜氨溶液中的Cu(NH3 )42+与有机物RH反应,写出该反应的离子方程式: 。操作用到的主要仪器名称为 ,其目的是(填序号) 。a富集铜元素 b使铜元素与水溶液中的物质分离c增加Cu2在水中的溶解度(3)反应是有机溶液中的CuR2与稀硫酸反应生成CuSO4和 。若操作使用右图装置,图中存在的错误是 。(4)操作以石墨作电极电解CuSO4 溶液。阴极析出铜,阳极产物是 。操作由硫酸铜溶液制胆矾的主要步骤是
5、 。(5)流程中有三次实现了试剂的循环使用,已用虚线标出两处,第三处的试剂是 。循环使用的NH4Cl在反应中的主要作用是 。【答案】(1)作氧化剂 过滤(2)Cu(NH3 )42+2RH=2NH4+2NH3+CuR2 分液漏斗 a b(3)RH 分液漏斗尖端未紧靠烧杯内壁 液体过多(4)O2 H2SO4 加热浓缩 冷却结晶 过滤(5)H2SO4 防止由于溶液中的c(OH-)过高,生成Cu(OH)2沉淀【考点定位】本题主要考查物质的制备流程的分析判断,离子方程式的书写,基本操作的判断等【名师点睛】对于工业流程的分析是该问题的难点。将该工业流程转化为化学的问题及掌握基本的化学知识是解题的关键。包括
6、反应原理的判断、基本操作的判断、仪器的选择、物质或操作作用的分析、电解反应原理的应用、操作方案的设计、误差分析、物质质量分数的计算等。这类题目距离生活较远,因此学生会感到无从下手。从流程图中可分析问题的答案,如经过操作1将溶液与残渣分离,则该操作一定是过滤,从溶液中得到固体的操作一定需蒸发浓缩的步骤等,根据加入某物质前后反应物质的成分变化判断发生的化学反应及该物质的作用,所以本题以化学工业为载体,考查学生的分析问题与解决问题的能力为主。考点二:制备某一物质的流程题1、明确题目目的是制什么物质,从题干或问题中获取有用信息,了解产品的性质。只有知道了实验目的,才能非常清楚的知道整个流程的意义所在,
7、题目中的信息往往是制备该物质的关键所在。而产物如果具有某些特殊性质(由题目信息获得或根据所学知识判断),则要采取必要的措施来避免在生产过程中产生其它杂质。一般来说主要有如下几种情况:(1)如果在制备过程中出现一些受热易分解的物质或产物,则要注意对温度的控制。如:侯德榜制碱中的NaHCO3;还有如H2O2、Ca(HCO3)、KMnO4、AgNO3、HNO3(浓)等物质。(2)如果产物是一种会水解的盐,且水解产物中有挥发性的酸产生时,则要加相对应的酸来防止水解。如:制备FeCl3、AlCl3、MgCl2、Cu(NO3)2等物质时,要蒸干其溶液得到固体溶质时,都要加相应的酸或在酸性气流中干燥来防止它
8、水解,否则得到的产物分别是Fe2O3 、Al2O3 、MgO、CuO;而像Al2 (SO4)3 、NaAlO2 、Na2CO3等盐溶液,虽然也发生水解,但产物中Al(OH)3 、H2SO4 、NaHCO3、NaOH 都不是挥发性物质,在蒸发时,抑制了盐的水解,最后得到的还是溶质本身。 (3)如果产物是一种强的氧化剂或强的还原剂,则要防止它们发生氧化还原的物质,如:含Fe2+、SO32-等离子的物质,则要防止与氧化性强的物质接触。(4)如果产物是一种易吸收空气中的CO2或水(潮解或发生反应)而变质的物质(如NaOH固体等物质),则要注意防止在制备过程中对CO2或水的除去,也要防止空气中的CO2或
9、水进入装置中。(5)如果题目中出现了包括产物在内的各种物质的溶解度信息,则要注意对比它们的溶解度随温度升高而改变的情况,根据它们的不同变化,找出合适的分离方法。2、寻找在制备过程中所需的原料,写出主要的化学反应文程式或制备原理,从中了解流程图。从近几年的高考题目中会发现,大多数题目都会给出制备物质时所需的原料,但一般会涉及到物质的分离、提纯的操作。所以在明确了实验目的之后,再写出主要的反应方程式,观察有没有副产品,如果有,剩余的步骤就是分离提纯了。2【2016年高考北京卷】(12分)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
10、铅的再生利用。其工作流程如下: (1)过程中,在Fe2+催化下,Pb和PbO2反应生成PbSO4的化学方程式是_。(2)过程中,Fe2+催化过程可表示为:i:2Fe2+ PbO2+4H+SO422Fe3+PbSO4+2H2Oii: 写出ii的离子方程式:_。下列实验方案可证实上述催化过程。将实验方案补充完整。a.向酸化的FeSO4溶液中加入KSCN溶液,溶液几乎无色,再加入少量PbO2,溶液变红。b._。(3)PbO溶解在NaOH溶液中,存在平衡:PbO(s)+NaOH(aq)NaHPbO2(aq),其溶解度曲线如图所示。过程的目的是脱硫。滤液1经处理后可在过程中重复使用,其目的是_(选填序号
11、)。A减少PbO的损失,提高产品的产率B重复利用氢氧化钠,提高原料的利用率C增加Na2SO4浓度,提高脱硫效率过滤的目的是提纯,综合上述溶解度曲线,简述过程的操作_。【答案】(1)Pb + PbO2 + 2H2SO4=2PbSO4+ 2H2O。 (2)2Fe3+Pb+SO42=PbSO4+2Fe2;取a中红色溶液少量,加入过量Pb,充分反应后,红色褪去。(3)A、B;将粗PbO溶解在一定量35%NaOH溶液中,加热至110,充分溶解后,趁热过滤,冷却结晶,过滤、洗涤并干燥得到PbO固体。【考点定位】本题主要是考查化学工艺流程分析,催化剂,离子方程式书写,化学实验方案的设计,物质的分离、提纯,平
12、衡移动原理的应用等。【名师点晴】化学高考试题的发展趋势必然是重视与生产、生活的紧密联系,但不管如何灵活多变,工业生产离不开反应原理中的方向、速率和限度问题。该题以铅的再生利用为载体,考查了陌生方程式书写、元素化合物性质、速率平衡、转化率等问题,综合性较强。第(3)问不太好分析,需要结合图像及题目的前后信息来解决。1【2016年高考江苏卷】(12分)以电石渣主要成分为Ca(OH)2和CaCO3为原料制备KClO3的流程如下: (1)氯化过程控制电石渣过量,在75左右进行。氯化时存在Cl2与Ca(OH)2作用生成Ca(ClO)2的反应,Ca(ClO)2进一步转化为Ca(ClO3)2,少量Ca(Cl
13、O)2 分解为CaCl2和O2。生成Ca(ClO)2的化学方程式为 。提高Cl2转化为Ca(ClO3)2的转化率的可行措施有 (填序号)。A适当减缓通入Cl2速率 B充分搅拌浆料 C加水使Ca(OH)2完全溶解(2)氯化过程中Cl2 转化为Ca(ClO3)2的总反应方程式为6Ca(OH)2+6Cl2Ca(ClO3)2+5CaCl2+6H2O氯化完成后过滤。滤渣的主要成分为 (填化学式)。滤液中Ca(ClO3)2与CaCl2的物质的量之比nCa(ClO3)2 nCaCl2 15(填“”、“”或“”)。(3)向滤液中加入稍过量KCl固体可将Ca(ClO3)2转化为KClO3,若溶液中KClO3的含
14、量为100gL-1,从该溶液中尽可能多地析出KClO3固体的方法是 。 【答案】(1)2Cl22Ca(OH)2=Ca(ClO)2CaCl22H2O;AB (2)CaCO3、Ca(OH)2 ;(3)蒸发浓缩、冷却结晶【解析】【考点定位】本题主要是考查物质制备工艺流程分析【名师点晴】无机工业流程题能够以真实的工业生产过程为背景,体现能力立意的命题为指导思想,能够综合考查学生各方面的基础知识及将已有知识灵活应用在生产实际中解决问题的能力,所以这类题成为近年来高考的必考题型。流程题的解题思路为:明确整个流程及每一部分的目的仔细分析每步反应发生的条件以及得到的产物的物理或化学性质结合基础理论与实际问题思
15、考注意答题的模式与要点。解决本类题目的基本方法和步骤为:(1)从题干中获取有用信息,了解生产的产品。(2)然后整体浏览一下流程,基本辨别出预处理、反应、提纯、分离等阶段。(3)分析流程中的每一步骤,从以下几个方面了解流程:反应物是什么;发生了什么反应;该反应造成了什么后果,对制造产品有什么作用。抓住一个关键点:一切反应或操作都是为获得产品而服务。2【2016年高考四川卷】 (16分)资源的高效利用对保护环境、促进经济持续健康发展具有重要作用。磷尾矿主要含Ca5(PO4)3F和CaCO3MgCO3 。某研究小组提出了磷尾矿综合利用的研究方案,制备具有重要工业用途的CaCO3、Mg(OH)2、P4
16、和H2,其简化流程如下:已知:Ca5(PO4)3F在950不分解;4Ca5(PO4)3F+18SiO2+30C2CaF2+30CO+18CaSiO3+3P4请回答下列问题:(1)950煅烧磷尾矿生成气体的主要成分是_。(2)实验室过滤所需的玻璃仪器是_。(3)NH4NO3溶液能从磷矿I中浸取出Ca2+的原因是_。(4)在浸取液II中通入NH3,发生反应的化学方程式是_。(5)工业上常用磷精矿Ca5(PO4)3F和硫酸反应制备磷酸。已知25,101kPa时:CaO(s)+H2SO4(l)=CaSO4(s)+H2O(l) H=-271kJ/mol5 CaO(s)+H3PO4(l)+HF(g)= C
17、a5(PO4)3F (s)+5H2O(l) H=-937kJ/mol则Ca5(PO4)3F和硫酸反应生成磷酸的热化学方程式是_。(6)在一定条件下CO(g)+H2O(g) CO2(g)+H2(g),当CO与H2O(g)的起始物质的量之比为1:5,达平衡时,CO转化了5/6.若akg含Ca5(PO4)3F(相对分子质量为504)的质量分数为10%的磷尾矿,在上述过程中有b%的Ca5(PO4)3F转化为P4,将产生的CO与H2O(g)按起始物质的量之比1:3混合,则相同条件下达平衡时能产生H2_kg。【答案】(1)CO2 (2)漏斗、烧杯、玻璃棒。(3)NH4 水解使溶液呈酸性,与CaO、Ca(O
18、H)2反应生成Ca2(4)MgSO4+2NH3+2H2O=Mg(OH)2+(NH4)2SO4 。(5)Ca5(PO4)3F (s)+ 5H2SO4(l)=5CaSO4(s) +H3PO4(l)+HF(g) H=-418kJ/mol 。(6) 【考点定位】考查化学工艺流程分析,化学实验基本操作,化学方程式和热化学方程式的书写,盖斯定律,化学平衡和化学计算。【名师点睛】本题以磷尾矿的综合利用的化学工艺流程为载体考查化学实验基本操作,化学方程式和热化学方程式的书写,盖斯定律,化学平衡和化学计算。工艺流程题联系生产实际,考查面广,形式灵活,是近几年高考命题的热点题型。它集元素化合物知识,基本概念和基本
19、理论于一体,考查面广、综合性强。它们的主要考查点有:(1)从原料到产品元素不同形式的转化。(2)反应中的原理考查及反应条件控制。(3)物质的除杂、分离与检验。(4)化工生产中的环保、节能、循环利用等生产成本控制。(5)原料投料比及产率计算等。工艺流程题就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,是无机框图题的创新。解题时首先要明确原料和产品(包括副产品),即箭头进出方向;其次依据流程图分析反应原理,紧扣信息,搞清流程中每一步发生了什么反应,弄清有关反应原理,明确目的(如沉淀反应、除杂、分离);最后联系储存的知识,有效进行信息的利用,准确表述和工整书写。
20、由于工艺流程常与溶液的配制、物质的分离及定量测定等基本操作有机结合起来,需要复习时牢固掌握实验基础知识,才能有效结合题中的信息,准确答题。(5)小题要注意盖斯定律的应用,(6)小题将平衡计算和根据化学方程式计算相结合,题目的思考容量大,计算较繁琐,是本题的失分点。题目较难。3【2015四川理综化学】(16分)为了保护环境,充分利用资源,某研究小组通过如下简化流程,将工业制硫酸的硫铁矿烧渣(铁主要以Fe2O3存在)转变成重要的化工原料FeSO4(反应条件略)。活化硫铁矿还原Fe3+的主要反应为:FeS2+7Fe2(SO4)3+8H2O=15FeSO4+8H2SO4,不考虑其他反应。请回答下列问题
21、:(1)第步H2SO4与Fe2O3反应的离子方程式是 。(2)检验第步中Fe3+是否完全还原,应选择 (填字母编号)。 AKMnO4溶液 BK3Fe(CN)6溶液 CKSCN溶液(3)第步加FeCO3调溶液pH到5.8左右,然后在第步通入空气使溶液pH降到5.2,此时Fe2+不沉淀,滤液中铝、硅杂质除尽。通入空气引起溶液pH降低的原因是 。(4)FeSO4可转化为FeCO3,FeCO3在空气中加热反应可制得铁系氧化物材料。已知25,101kPa时:4Fe(s) + 3O2 (g) =2Fe2O3(s) =-1648kJ/mol C(s)+O2(g)=CO2(g) =-393kJ/mol 2Fe
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