高考化学解题模板(工艺流程题) 8页

高考化学工艺流程题解题模板 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） 例题 1．【2015 全国Ⅰ卷】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）写出 Mg2B2O5·H2O 与硫酸反应的化学方程式_____ ________。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） 【对点练习】 1、步骤 I 前，  -锂辉石要粉碎成细颗粒的目的是 2． MgSO4·7H2O 可用于造纸、纺织、陶瓷、油漆工业，也可在医疗上用作泻盐。某工业废渣主要成分是 MgCO3，另外还有 CaCO3、SiO2 等杂质。从此废渣中回收 MgSO4·7H2O 的工艺如下：第一不用硫酸浸出。 （1）“浸出”步骤中，为提高镁的浸出率，可采取的措施有 （要求写出任意一条）。 调节溶液的 PH: 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 如用 MgO、Mg（OH）2 等等。 3、原理：加入的物质能与溶液中的 H+反应，降低了的浓度，增大 PH 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 例题 2、碳酸锂广泛应用于陶瓷和医药等领域。以  -锂辉石（主要成分为 Li2O·Al2O3·4SiO2）为原料制 备 Li2CO3 的工艺流程如下： 已知：Fe3＋、Al3＋、Fe2＋和 Mg2＋以氢氧化物形式完全沉淀时，溶液的 pH 分别为 3.2、5.2、9.7 和 12.4；Li2SO4、 LiOH 和 Li2CO3 在 303 K 下的溶解度分别为 34.2 g、12.7 g 和 1.3 g。 （2）步骤 I 中，酸浸后得到酸性溶液中含有 Li＋、SO42-，另含有 Al3＋、Fe3＋、Fe2＋、Mg2＋、Ca2＋、Na＋等 杂质，需在搅拌下加入 （填“石灰石”、“氯化钙”或“稀硫酸”）以调节溶液的 pH 到 6.0～ 6.5，沉淀部分杂质离子，然后分离得到浸出液。 例题 3、稀土元素是周期表中ⅢB 族钪、钇和镧系元素之总称。他们都是很活泼的金属，性质极为相似，常 见化合价为＋3 价。其中钇(Y)元素是激光和超导的重要材料。我国蕴藏着丰富的含钇矿石(Y2FeBe2Si2O10)，工业 上通过如下生产流程可获得氧化钇。 已知： ① 该流程中有关金属离子形成氢氧化物沉淀时的 pH 见下表： 离子 开始沉淀时的 pH 完全沉淀时的 pH 2.7 3.7 Fe3＋ Y3＋ 6.0 8.2 （3）为使 Fe3＋沉淀完全，用氨水调节 pH＝a 时，a 应控制在________范围内， 【对点练习】 3、欲降低废水中重金属元素铬的毒性，可以将 Cr2O7 2-转化为 Cr(OH)3 沉淀除去。已知 Cr3＋的氢氧化物开始沉淀 的 pH 和完全沉淀的 pH 分别为 5.0 和 7.0，Fe3+的氢氧化物开始沉淀的 pH 和完全沉淀的 pH 分别为 2.7 和 3.7，Fe2+ 的氢氧化物开始沉淀的 pH 和完全沉淀的 pH 分别为 7.6 和 9.6。（1）某含铬废水处理的主要流程如图所示： 调节溶液 pH 至 ，可使得到的金属阳离子 Fe3+和 Cr3+沉淀完全。 4、锶(Sr)为第五周期ⅡA 族元素。高纯六水氯化锶晶体(SrCl2·6H2O)具有很高的经济价值，61℃时晶体开 始失去结晶水，100℃时失去全部结晶水。用工业碳酸锶粉末(含少量 Ba、Fe 的化合物)制备高纯六水氯化锶 的过程如下图。 (3)步骤③中调节溶液 pH 至 8 一 1O，宜选用的试剂为_______________。 A．稀硫酸 B．氢氧化锶粉末 C．氢氧化钠 D．氧化锶粉末 5、硫酸工业中废渣的成分为 SiO2、Fe2O3、Al2O3、MgO。某探究性学习小组的同学设计以下方案，进行硫 酸渣中金属元素的提取实验。 硫酸渣 过量盐酸 固体 充分反应 固体 固体固体 溶液 溶液 溶液溶液 A B C D E F G H 试剂 试剂 调 调pH=3.7 pH=13 过量CO2X X 已知：阳离子以氢氧化物形式完全沉淀时溶液的 pH： 沉 淀物 Fe( OH)3 Al( OH)3 Mg( OH)2 pH 3．4 5．2 12．4 一水合氨电离常数 Kb=1.8×10－5，其饱和溶液中 c(OH－)约为 1×10-3mol·L-1。 （2）上述流程中两次使用试剂 X，推测试剂 X 是 （填以下字母编号） A．水 B．氧化铝 C．氨水 D．氢氧化钠 除杂、实验操作类 一、盐溶液的分离提纯方法：结晶法 1、纯物质溶液得到晶体：蒸发结晶（NaCl 型）；蒸发浓缩（至有晶膜出现为止），冷却结晶（KNO3 型和 含有结晶水的晶体） 2、混合溶液（分离 A 和 B）：蒸发结晶，趁热过滤（得 NaCl 型），将滤液冷却结晶，过滤（得 KNO3 型） 3、由 FeCl3、AlCl3、CuCl2、MgCl2 等溶液获取对应晶体，采取的措施是：在干燥的 HCl 气氛中加热蒸干 仪器：蒸发皿、玻璃棒、烧杯 二、沉淀洗涤 (1)沉淀洗涤的目的：除去沉淀表面附着或沉淀中包夹的可溶性离子。 (2)洗涤方法：向漏斗内加蒸馏水至浸没沉淀，待水自然流出后，重复操作 2～3 次。 (3)误差分析：若沉淀不洗涤或洗涤不干净，则使沉淀的质量偏高。若沉淀洗涤次数过多，则会使部分沉淀 溶解而使其质量偏低。 (4)沉淀是否洗涤干净的判断方法 三、实验操作 四、终点现象的描述： 答题模板 取最后一次洗涤液，滴加……（试剂），若没有……现象，证明沉淀已洗净 答题模板 取少量待测液于试管中，滴加……（试剂，用量），若没有……现象，证明没有……； 若出现……现象，证明含有…… 模板：加热浓缩→冷却结晶→过滤→洗涤→干燥 例 4、锂被誉为“金属味精”，以 LiCoO2 为正极材料的锂离子电池已被广泛用作便携式电源。工业上 常以β锂辉矿(主要成分为 LiAlSi2O6，还含有 FeO、MgO、CaO 等杂质)为原料来制取金属锂。其中一种工 艺流程如下： Li2CO3 在不同温度下的溶解度如下表： 温度/℃ 0 10 20 50 75 10 0 Li2CO3 的 溶 解度/g 1．5 39 1．4 06 1．3 29 1．1 81 0．8 66 0．7 28 请回答下列问题： (4)反应Ⅳ生成 Li2CO3 沉淀，写出在实验室中得到 Li2CO3 沉淀的操作名称 ，洗涤所得 Li2CO3 沉 淀 要 使 用 ( 选 填 “ 热 水 ” 或 “ 冷 水 ” ) ， 你 选 择 的 理 由 是 _____________________________________________________________________。 【对点练习】 6、以氯化钠和硫酸铵为原料制备氯化铵及副产品硫酸钠，工艺流程如下： 氯化铵和硫酸钠的溶解度随温度变化如上图所示。回答下列问题： （2）实验室进行蒸发浓缩用到的主要仪器有 、烧杯、玻璃棒、酒精灯等。 （4）不用其它试剂，检查 NH4Cl 产品是否纯净的方法及操作是 。 7． MgSO4·7H2O 可用于造纸、纺织、陶瓷、油漆工业，也可在医疗上用作泻盐。某工业废渣主要成分 是 MgCO3，另外还有 CaCO3、SiO2 等杂质。从此废渣中回收 MgSO4·7H2O 的工艺如下： 已知 CaSO4 和 MgSO4 的溶解度（S）随温度（T）变化曲线如右图所示，试回答下列问题： （3）操作 I 的名称是 ，操作 II 的名称 是 。 （4）操作 I 和操作 II 都需要用到玻璃棒，操作 I 中玻璃棒的主要作用 是 ， 操 作 II 中 玻 璃 棒 的 主 要 作 用 是 。 8、镍电池电极材料由 Ni(OH)2、碳粉、氧化铁等涂覆在铝箔上制成。由于电池使用后电材料对环境有 危害，某兴趣小组对该电池电极材料进行资源回收研究，设计实验流程如下： 氯化钠 硫酸铵 混合 溶解 蒸发 浓缩 趁热 过滤 Na2SO4 滤液 冷却 结晶 过滤 滤液 NH4Cl 洗涤 干燥 NH4Cl 产品 废渣 浸出 过滤 滤液 滤渣A 加热 操作I MgSO4·7H2O 过滤、洗涤 滤渣B 滤液 操作II 稀 硫 当滴入最后一滴×××标准溶液后，溶液变成×××色，且半分钟内不恢复原来的颜色。 已知：①NiCl2 易溶于水，Fe3＋不能氧化 Ni2＋。 ②已知实验温度时的溶解度：NiC2O4＞NiC2O4·H2O＞NiC2O4·2H2O ③某温度下一些金属氢氧化物的 Ksp 及沉淀析出的 pH 如下表所示： M(OH)n Ksp 开始沉淀 时 pH 沉 淀完 全时 的 pH Al(OH)3 1.9×10 －23 3.4 4.2 Fe(OH)3 3.8×10 －38 2.5 2.9 Ni(OH)2 1.6×10 －14 7.6 9.8 (3) 检验电解滤液时阳极产生的气体的方是： 。 (5) 如何检验 Ni(OH)3 是否洗 涤干净？ 。 9、 取 20.00mL 富碘卤水放入＿＿＿（填仪器名称）中，将 0.1 mol·L－1 的酸性高锰酸钾溶液装入滴 定管中，达到滴定终点的标志是＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿。 10、 (1)“除杂”操作是加入适量过氧化氢，用氨水调节溶液的 pH 约为 8.0，以除去硫酸铵溶液中的 少量 Fe2＋。检验 Fe2＋是否除尽的实验操作是_______________。 滤液和滤渣的成分判断 熟记常见难溶于水微溶于水的物质 盐酸盐：AgCl 、HgCl、CuCl ； 硫酸盐：BaSO4、PbSO4、CaSO4、Ag2SO4。 碳酸盐、亚硫酸盐：除 K、Na、NH4+外均难溶；氢氧化物：除 KOH、NaOH、Ba(OH)2、NH3.H2O 外均 难溶。 例题 5、难溶性杂卤石（K2SO4·MgSO4·2CaSO4·2H2O）属于“呆矿”，在水中存在如下平衡 为能充分利用钾资源，用饱和 Ca（OH）2 溶液溶浸杂卤石制备硫酸钾，工艺流程如下： （1）滤渣主要成分有 和 以及未溶杂卤石。 例题 6、某工厂生产硼砂过程中产生的固体废料，主要含有 MgCO3、MgSiO3、 CaMg(CO3)2、Al2O3 和 Fe2O3 等，回收其中镁的工艺流程如下： 沉淀物 Fe(OH)3 Al(OH)3 Mg(OH)2 完全沉淀 pH 3．4 5．2 12．4 （2）滤渣 I 的主要成分有 。 【对点练习】 11、高铁酸钾广泛应用于净水、电池工业等领域。工业上以钛白粉生产的副产品 FeSO4 制备高铁酸钾的生 产流程如下： FeSO4溶液 氧化I 过滤 NaOH 操作I H2SO4 氧化II 试剂A B 反应 KOH K2FeO4 滤渣 H2O2 查资料得知 K2FeO4 的一些性质： ①在碱性环境中稳定，在中性和酸性条件下不稳定 ②溶解度很大，难溶于无水乙醇等有机溶剂 ③具有强氧化性，能氧化有机烃、苯胺和 80%以下乙醇溶液 （2）氧化Ⅱ中，试剂 A 为 (填“H2O2”或“HNO3”或“NaClO”)；过滤操作中，得到的滤 渣 B 中除 NaCl 还有 12、工业上利用硫铁矿烧渣（主要成分为 Fe2O3、FeO、SiO2 等）为原料制备高档颜料铁红(Fe2O3 )，具体 生产流程如下： 试回答下列问题： （1）滤液 X 中含有的金属阳离子是 （填离子符号）。 13、 是一种重要的化工原料。某研究性学习小组设计了利用菱镁矿石(主耍成分是 ，并含 有 杂质）制取 的实验，流程如下： (1) 第①步研磨的目的是______________所得滤液主要含______________,______________等溶质。 温度的控制 1、加热：加快反应速率或溶解速率；促进平衡向吸热方向移动；除杂，除去热不稳定的杂质，如 NaHCO3 、 Ca(HCO3)2、KMnO4、I2、NH4Cl 等物质；使沸点相对较低或易升华的原料气化。 2、降温：防止某物质在高温时会溶解(或分解) ；使化学平衡向着题目要求的方向移动（放热方向）；使某 个沸点较高的产物液化，使其与其他物质分离；降低晶体的溶解度，减少损失。 3、控温：（用水浴带温度计便于控温且受热均匀）防止某种物质温度过高时会分解或挥发；为了使某物质 达到沸点挥发出来；使催化剂的活性达到最好；防止副反应的发生。 4、降温或减压可以减少能源成本，降低对设备的要求，达到绿色化学的要求。 例 7、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： （5）为什么蒸发结晶要保持在 160℃： 。 例 8、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 ℃ 。 【对点练习】 14、空气吹出法工艺，是目前“海水提溴”的最主要方法之一。其工艺流程如下： 海水 苦卤提取粗盐 ①硫酸酸化 ②氯气氯化 含 Br2 的 海水 ③空气吹出 含 Br2 的 空气 ④SO2 吸收 溴水 ⑦ 冷凝 ⑧ 分离 （4）步骤⑥的蒸馏过程中，温度应控制在 80—90℃。温度过高或过低都不利于生产 ，请解释原 因 。如何控制温度 。 氧化还原反应和反应方程式的相关信息 1、选择合适的氧化剂:不引入新的杂质，无污染等等 2、离子方程式的书写 3、氧化还原反应方程式的书写 思路:(1)、判断出氧化剂、还原剂、氧化产物和还原产物 （2）三步配平法配平 ①根据化合价升降法配平这四种物质 ②根据电荷守恒补充 H+和 OH-,并配平 ③根据原子个数左右相等配平并配上 H2O 例题 9、硫铁矿烧渣是一种重要的化学化工产业中间产物, 主要成分是 Fe3O4、Fe2O3、FeO 和二氧化硅等。 下面是以硫铁矿烧渣制备高效净水剂聚合硫酸铁[Fe2(OH)n(SO4)3-n/2]m 流程图： 废铁皮 硫铁 矿烧 酸溶 200~300 水 操作 反应 操作 FeSO4∙7H2 稀 H2SO4 [Fe2(OH)n(SO4)3-n/ ①稀 H2SO4/② H2O2 滤 操作 滤 滤 （2）“酸溶”过程中 Fe3O4 溶解的化学反应方程式： 。 （5）加入适量 H2O2 的目的是氧化 Fe2+，写出 H2O2 氧化 Fe2+为 Fe3+的离子方程式 。 【对点练习】 15、铁氧体可用于隐形飞机上吸收雷达波涂料。一种以废旧锌锰电池为原料制备锰锌铁氧体的主要流程如 下： （1）酸浸时，二氧化锰被双氧水还原的化学方程式为___________________________。 （2）活性铁粉除汞时，铁粉的作用是_____（填“氧化剂”或“还原剂”或“吸附剂”）。 16、高铁酸钾广泛应用于净水、电池工业等领域。工业上以钛白粉生产的副产品 FeSO4 制备高铁酸钾的生 产流程如下： FeSO4溶液 氧化I 过滤 NaOH 操作I H2SO4 氧化II 试剂A B 反应 KOH K2FeO4 滤渣 H2O2 查资料得知 K2FeO4 的一些性质： ①在碱性环境中稳定，在中性和酸性条件下不稳定 ②溶解度很大，难溶于无水乙醇等有机溶剂 ③具有强氧化性，能氧化有机烃、苯胺和 80%以下乙醇溶液 回答下列问题： （1）写出“氧化 I”中，生成 Fe3+的离子反应方程式 （2）氧化Ⅱ中，试剂 A 为 (填“H2O2”或“HNO3”或“NaClO”)； （4）净水时高铁酸钾能逐渐与水反应生成絮状的 Fe(OH)3，请补充并配平该反应方程式 K2FeO4 + H2O = Fe(OH)3↓ + KOH + 17、镍电池电极材料由 Ni(OH)2、碳粉、氧化铁等涂覆在铝箔上制成。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资源回收研究，设计实验流程如下： 已知：①NiCl2 易溶于水，Fe3＋不能氧化 Ni2＋。 ②已知实验温度时的溶解度：NiC2O4＞NiC2O4·H2O＞NiC2O4·2H2O ③某温度下一些金属氢氧化物的 Ksp 及沉淀析出的 pH 如下表所示： M(OH)n Ksp 开始沉淀 时 pH 沉 淀完 全时 的 pH Al(OH)3 1.9×10 －23 3.4 4.2 Fe(OH)3 3.8×10 －38 2.5 2.9 Ni(OH)2 1.6×10 －14 7.6 9.8 (2) 写出加入 Na2C2O4 溶液的反应的化学方程式： 。 (4) 写出“氧化”反应的离子方程式： 。 相关计算 与 Ksp、平衡常数相关的计算（计算 pH、计算离子浓度） 例 10、有人以可溶性碳酸盐为溶浸剂，则溶浸过程中会发生： 已知 298K 时， Ksp(CaCO3)=2.80×10—9， Ksp(CaSO4)=4.90×10—5 ，求此温度下该反应的平衡常数 K（计算结果保留三位有效数字）。 例题 11、某滤液含 SO42-和 Sr2+、Ba2+若滤液中 Ba2+ 浓度为 1×10 一 5mol·L 一 1，依据下表数据可以推算滤液 中 Sr2+物质的量浓度为___________________。 SrSO4 BaSO4 Sr(OH)2 Ksp 3.3×10—7 1.1 × 10—10 3.2 × 10—4 原电池和电解工业中的电极反应方程式书写（见电化学专题） 平衡原理的应用（见平衡移动原理专题）例 10、有人以可溶性碳酸盐为溶浸剂，则溶浸过 程中会发生： 已知 298K 时， Ksp(CaCO3)=2.80×10—9， Ksp(CaSO4)=4.90×10—5 ，求此温度下该反应的平衡常数 K（计算结果保留三位有效数字）。 例题 11、某滤液含 SO42-和 Sr2+、Ba2+若滤液中 Ba2+ 浓度为 1×10 一 5mol·L 一 1，依据下表数据可以推算滤液 中 Sr2+物质的量浓度为___________________。 SrSO4 BaSO4 Sr(OH)2 Ksp 3.3×10—7 1.1 × 10—10 3.2 × 10—4