高考化学工艺流程题探究解题思路呈现形式:流程图、表格、图像设问方式:措施、成分、物质、原因能力考查:获取信息的能力、分解问题的能力、表达能力知识落点:基本理论、元素化合物、实验无机工业流程图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指导思想,能够综合考查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。
【例题】某工厂生产硼砂过程中产生的固体废料,主要含有MgCO 3、MgSiO 3、CaMg(CO 3)2、Al 2O 3和Fe 2O 3等,回收其中镁的工艺流程如下:原 料:矿石(固体)预处理:酸溶解(表述:“浸出”)除 杂:控制溶液酸碱性使金属离子形成沉淀核心化学反应是:控制条件,调节PH ,使Mg 2+全部沉淀1. 解题思路 明确整个流程及每一部分的目的 → 仔细分析每步发生的反应及得到的产物 → 结合基础理论与实际问题思考 → 注意答题的模式与要点在解这类题目时:首先,要粗读试题,尽量弄懂流程图,但不必将每一种物质都推出。
其次,再精读试题,根据问题去精心研究某一步或某一种物质。
第三,要看清所问题,不能答非所问,并注意语言表达的科学性在答题时应注意:前一问回答不了,并不一定会影响回答后面的问题。
分析流程图需要掌握的技巧是:① 浏览全题,确定该流程的目的——由何原料获得何产物(副产物),对比原料和产物;② 了解流程图以外的文字描述、表格信息、后续设问中的提示性信息,并在下一步分析和解题中随时进行联系和调用; ③ 解析流程图并思考:从原料到产品依次进行了什么反应?利用了什么原理(氧化还原?溶解度?溶液中的平衡?)。
每一步操作进行到什么程度最佳?每一步除目标物质外还产生了什么杂质或副产物?杂质或副产物是怎样除去的?无机化工题:要学会看生产流程图,对于比较陌生且复杂的流程图,宏观把握整个流程,不必要把每个环节的原理都搞清楚,针对问题分析细节。
考察内容主要有:1)、原料预处理Ⅱ分离提纯Ⅰ预处理 Ⅱ分离提纯Ⅲ 还原2)、反应条件的控制(温度、压强、催化剂、原料配比、PH 调节、溶剂选择)3)、反应原理(离子反应、氧化还原反应、化学平衡、电离平衡、溶解平衡、水解原理、物质的分离与提纯)4)、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)5)、化工安全(防爆、防污染、防中毒)等。
2、规律 主线主产品 分支副产品 回头为循环核心考点:物质的分离操作、除杂试剂的选择、生产条件的控制产品分离提纯3.工业生产流程主线与核心4. 熟悉工业流程常见的操作与名词原料的预处理①溶 解 通常用酸溶。
如用硫酸、盐酸、浓硫酸等②灼 烧 如从海带中提取碘 ③煅 烧 如煅烧高岭土 改变结构,使一些物质能溶解。
并使一些杂质高温下氧化、分解④研 磨 适用于有机物的提取 如苹果中维生素C 的测定等。
控制反应条件的方法①控制溶液的酸碱性使其某些金属离子形成氢氧化物沉淀 ---- pH 值的控制。
例如:已知下列物质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)32.73.7 Fe(OH)27.69.6 Mn(OH)28.39.8问题:若要除去Mn 2+溶液中含有的Fe 2+,应该怎样做?调节pH 所需的物质一般应满足两点: ○i 、能与H +反应,使溶液pH 值增大; ○ii 、不引入新杂质。
例如:若要除去Cu 2+溶液中混有的Fe 3+,可加入CuO 、Cu(OH)2、Cu 2(OH)2CO 3等物质来调节溶液的pH 值②蒸发、反应时的气体氛围③加热的目的 加快反应速率或促进平衡向某个方向移动④降温反应的目的 防止某物质在高温时会溶解或为使化学平衡向着题目要求的方向移动⑤趁热过滤 防止某物质降温时会析出⑥冰水洗涤 洗去晶体表面的杂质离子,并减少晶体在洗涤过程中的溶解损耗物质的分离和提纯的方法①结晶——固体物质从溶液中析出的过程(蒸发溶剂、冷却热饱和溶液、浓缩蒸发)②过滤——固、液分离原料预处理 产品分离提纯反应条件原料循环利用排放物的无害化处理③蒸馏——液、液分离④分液——互不相溶的液体间的分离⑤萃取——用一种溶剂将溶质从另一种溶剂中提取出来。
⑥升华——将可直接气化的固体分离出来。
⑦盐析——加无机盐使溶质的溶解度降低而析出常见名词浸 出:固体加水(酸)溶解得到离子浸出率:固体溶解后,离子在溶液中的含量的多少酸 浸:在酸溶液中反应使可溶性金属离子进入溶液,不溶物通过过滤除去的溶解过程水 洗:通常为除去水溶性杂质水 浸:与水接触反应或溶解范例 (14分)镍电池广泛应用于混合动力汽车系统,电极材料是由Ni(OH) 2、碳粉和氧化铁等涂在铝箔上制成。
由于电池使用后电极材料对环境有危害,某兴趣小组对该电池电极材料进行回收研究,设计实验流程如下:已知:a.NiCl 2易溶于水,Fe 3+不能氧化Ni 2+。
b.某温度下一些金属氢氧化物的K sp 及沉淀析出的理论pH 如表所示:M(OH)n K sp pH 开始沉淀 沉淀完全Al(OH)3 1.9×10-33 3.432 4.19Fe(OH)3 3.9×10-38 2.532 2.94Ni(OH)2 1.6×10-14 7.60 9.75回答下列问题:(1)根据表中数据判断步骤②依次析出沉淀Ⅱ________和沉淀Ⅲ________(填化学式),则pH 1________pH 2(填“>”、“=”或“<”),控制两种沉淀析出可利用________(填序号)。
A.pH 试纸 B .石蕊指示剂 C .pH 计(2)已知溶解度:NiC 2O 4>NiC 2O 4·H 2O>NiC 2O 4·2H 2O ,则步骤③的化学方程式是__________________________________。
步骤③后,过滤沉淀所需的玻璃仪器有 。
若过滤时发现滤液中有少量浑浊,从实验操作的角度给出两种可能的原因: _____________________________________________。
(3)④中阳极反应产生的气体E 为____________,验证该气体的试剂为 。
(4)试写出步骤⑥的离子方程式:____________________________________________。
[标准答案](1)Fe(OH)3(1分) Al(OH)3(1分) <(1分) C(1分) (2)NiCl 2+Na 2C 2O 4+2H 2O===NiC 2O 4·2H 2O ↓+2NaCl(2分) (普通)漏斗、玻璃棒和烧杯(2分) 玻璃棒划破滤纸(1分)、滤液超过滤纸边缘(1分) (3)Cl 2(1分) 淀粉KI溶液(1分) (4)2Ni(OH)2+2OH -+Cl 2===2Ni(OH)3+2Cl -(2分)制备类工艺流程题1. KNO 3是重要的化工产品,下面是一种已获得专利的KNO 3制备方法的主要步骤:(1)反应Ⅰ中,CaSO4与NH4HCO3的物质的量之比为1∶2,该反应的化学方程式为________________________________________________________________________。
(2)反应Ⅱ需在干态、加热的条件下进行,加热的目的是________________________________________________________________________;从反应Ⅳ所得混合物中分离出CaSO4的方法是趁热过滤,趁热过滤的目的是________________________________________________________________________。
(3)检验反应Ⅱ所得K2SO4中是否混有KCl的方法是取少量K2SO4样品溶解于水________________________________________________________________________。
(4)整个流程中,可循环利用的物质有 (填化学式)。
(5)将硝酸与浓KCl溶液混合,也可得到KNO3,同时生成等体积的气体A和气体B(NOCl),该反应的化学方程式为________________________________________________________________________;气体B与O2反应生成1体积气体A和2体积红棕色气体C,该反应的化学方程式为________________________________________________________________________。
2. (2015·河南洛阳高三期末)钛合金是航天航空工业的重要材料。
由钛铁矿(主要成分为钛酸亚铁,化学式为FeTiO3)制备Ti等产品的一种工艺流程示意图如下:已知:①TiO2+易水解,只能存在于强酸性溶液中。
②常温下,难溶电解质溶解度与pH关系如图。
③25 ℃时TiO(OH)2溶度积K sp=1×10-29。
回答下列问题:(1)写出钛铁矿酸浸时反应的离子方程式:__________________________。
(2)操作Ⅱ包含的具体操作方法有__________________________________________________________。
(3)向“富含 TiO2+溶液”中加入Na2CO3粉末的作用是____________________________________________,TiO2+水解的离子方程式为,当溶液pH=________时,TiO(OH)2已沉淀完全。
(4)加入铁屑将Fe3+转化为Fe2+的原因是___________________________________________________。
3.最近科学家提出“绿色自由”构想:把空气吹入碳酸钾溶液,然后再把CO2从溶液中提取出来,经化学反应后使空气中的CO2转变为可再生燃料甲醇。
“绿色自由”构想技术流程如下:(1)分解池中发生分解反应的物质是。
(2)在合成塔中,若有2.2kg CO2与足量H2恰好完全反应,生成气态的水和甲醇,可放出2473.5 kJ的热量,试写出合成塔中发生反应的热化学方程式。
(3)①从平衡移动原理分析,低温有利于原料气的转化,而实际生产中采用300℃的温度,原因之一是考虑到催化剂的催化活性,原因之二是。
②从合成塔中分离出甲醇的原理与下列哪个相符(选填字母)。
a.过滤b.分液c.蒸馏③“绿色自由”构想技术流程中常包括物质和能量的“循环利用”,上述流程中能体现“循环利用”的除碳酸钾溶液外,还包括。