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 ‎ Fe3＋‎ ‎2.7‎ ‎3.7‎ ‎ 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Cr2O72-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。‎ ‎ ‎ 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 模板：加热浓缩→冷却结晶→过滤→洗涤→干燥 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 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……‎ 三、实验操作 四、终点现象的描述：‎ 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。‎ 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 ‎ ‎100‎ Li2CO3的溶解度/g ‎1．539‎ ‎1．406‎ ‎1．329‎ ‎1．181‎ ‎0．866‎ ‎0．728‎ 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 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：‎ 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 稀硫酸 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：‎ 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：‎ 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】‎ 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 吸收液 ⑤ 氯化 溴水 混合物 ⑥ 蒸馏 蒸气 液溴 ⑦ 冷凝 ⑧ 分离 粗溴水 ‎ 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：‎ ‎（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 硫铁矿烧渣 酸溶 ‎200~‎‎300℃‎ 水浸 操作I 反应I 操作II FeSO4∙7H2O 稀H2SO4‎ ‎[Fe2(OH)n(SO4)3-n/2]m ‎①稀H2SO4/②H2O2‎ ‎③水解 滤渣 操作III 滤液 滤渣 ‎（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：‎ 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 ‎ ‎