2015高考化学专题十第二单元（化学工艺流程型实验题）一轮复习教案 5页

‎2015《金版新学案》高中化学总复习讲义：专题十第二单元　化学工艺流程型实验题 第二单元　化学工艺流程型实验题 化学工艺流程分析型实验题的解题策略 ‎1．明确原始物质及目标产物。‎ ‎2．明确化工生产流程主线的特点 一个完整的物质制备化工生产流程一般具有下列特点 ―→―→―→―→ ‎3．流程的呈现形式 ‎(1)操作流程；‎ ‎(2)物质变化流程；‎ ‎(3)装置流程。‎ ‎4．熟悉常用的操作方法及其作用 ‎(1)对原料进行预处理的常用方法及其作用 ‎①研磨——减小固体的颗粒度，增大固体与液体或气体间的接触面积，加快反应速率。‎ ‎②水浸——与水接触反应或溶解。‎ ‎③酸浸——与酸接触反应或溶解，使可溶性金属离子进入溶液，不溶物通过过滤除去。‎ ‎④灼烧——除去可燃性杂质或使原料初步转化，如从海带中提取碘时的灼烧就是为了除去可燃性杂质。‎ ‎⑤煅烧——改变结构，使一些物质能溶解。并使一些杂质在高温下氧化、分解，如煅烧高岭土。 ‎ ‎(2)常用的控制反应条件的方法 ‎①调节溶液的pH。常用于使某些金属离子形成氢氧化物沉淀。调节pH所需的物质一般应满足两点：‎ a．能与H＋反应，使溶液pH增大；‎ b．不引入新杂质。‎ 例如：若要除去Cu2＋中混有的Fe3＋，可加入CuO、Cu(OH)2、Cu2(OH)2CO3等物质来调节溶液的pH，不可加入NaOH溶液、氨水等。‎ ‎②控制温度。根据需要升温或降温，改变反应速率或使平衡向需要的方向移动。‎ ‎③控制压强。改变速率，影响平衡。 ‎ ‎④使用正催化剂。加快反应速率，缩短达到平衡需要的时间。‎ ‎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。‎ ‎5．熟悉中学化学中出现的重要的化工生产的生产原理、工艺设计原理、相关思想、知识细节等；如工业合成氨、金属的冶炼、海水的开发利用、化石燃料的综合利用等。‎ ‎1．(2013·课标全国Ⅱ·27)氧化锌为白色粉末，可用于湿疹、癣等皮肤病的治疗。纯化工业级氧化锌[含有Fe(Ⅱ)、Mn(Ⅱ)、Ni(Ⅱ)等杂质]的流程如下：‎ 工业ZnO浸出液 滤液 滤液 滤饼ZnO 提示：在本实验条件下，Ni(Ⅱ)不能被氧化；高锰酸钾的还原产物是MnO2。‎ 回答下列问题：‎ ‎(1)反应②中除掉的杂质离子是________，发生反应的离子方程式为__________；在加高锰酸钾溶液前，若pH较低，对除杂的影响是____________。‎ ‎(2)反应③的反应类型为____________，过滤得到的滤渣中，除了过量的锌外还有____________。‎ ‎(3)反应④形成的沉淀要用水洗，检验沉淀是否洗涤干净的方法是____________。‎ ‎(4)反应④中产物的成分可能是ZnCO3·xZn(OH)2。取干燥后的滤饼‎11.2 g，煅烧后可得到产品‎8.1 g，则x等于__________。‎ 解析：　第①步酸浸，得到Zn2＋、Fe2＋、Mn2＋、Ni2＋；第②步氧化，MnO将Fe2＋氧化为Fe3＋而易于形成Fe(OH)3沉淀，同时MnO与Mn2＋发生归中反应生成MnO2沉淀；第③步加Zn，Zn与滤液中的Ni2＋、H＋发生置换反应，Ni经过滤而除去；第④步加碳酸钠沉淀Zn2＋；第⑤步煅烧ZnCO3。(4)‎11.2 g ZnCO3·xZn(OH)2煅烧后得到‎8.1 g ZnO，可求得x＝1。‎ 答案：　(1)Fe2＋和Mn2＋　MnO＋3Fe2＋＋7H2O===3Fe(OH)3↓＋MnO2↓＋5H＋、2MnO＋3Mn2＋＋2H2O===5MnO2↓＋4H＋　铁离子和锰离子不能生成沉淀，从而无法除去铁和锰杂质 ‎(2)置换反应　镍 ‎(3)取少量水洗液于试管中，滴入1～2滴稀硝酸，再滴入硝酸钡溶液，若无白色沉淀生成，则说明沉淀已经洗涤干净 ‎(4)1‎ 　物质制备化工生产流程的主线一般为：‎ ―→―→―→―→ ‎2．硫化钠主要用于皮革、毛纺、高档纸张、染料等行业。生产硫化钠大多采用无水芒硝(Na2SO4)－碳粉还原法，其流程如图所示：‎ ‎(1)上述流程中“碱浸”后，物质A必须经过________、________(填操作名称)处理后，才能煅烧；若煅烧所得气体为等物质的量的CO和CO2，写出煅烧时发生的化学反应的总方程式：‎ ‎________________________________________________________________________。‎ ‎(2)上述流程中采用稀碱液比用热水更好，理由是______________________。‎ ‎(3)取硫化钠晶体(含少量NaOH)加入到硫酸铜溶液中，充分搅拌。若反应后测得溶液的pH＝4，则此时溶液中c(S2－)＝________mol·L－1。[已知：常温时CuS、Cu(OH)2的Ksp分别为8.8×10－36、2.2×10－20]‎ ‎(4)工业废水中的汞常用硫化钠除去，汞的去除率与溶液的pH和x(x代表硫化钠的实际用量与理论用量的比值)有关(如图所示)。为使除汞效果最佳，应控制的条件是__________、________。‎ 解析：　(1)解题时要紧扣“无水芒硝”，因此必须将未反应的碳过滤并干燥。由题意知，产物为Na2S、等物质的量的CO2和CO，再利用化合价升降法配平该化学方程式。(2)稀碱液可以抑制S2－的水解，增大Na2S的产量。(3)根据Cu(OH)2的Ksp，可知c(Cu2＋)＝2.2 mol·L－1，再根据CuS的Ksp可知c(S2－)＝4×10－36 mol·L－1‎ ‎。(4)从图中看出，pH为9.0～10.0，x＝12时汞的去除率最大。‎ 答案：　(1)过滤　干燥　3Na2SO4＋‎8C3Na2S＋4CO2↑＋4CO↑‎ ‎(2)热水会促进Na2S水解，而稀碱液能抑制Na2S水解 ‎(3)4×10－36‎ ‎(4)x＝12　pH介于9.0～10.0之间 　原理型化工流程题是以物质制备流程为主线，主要考查考生运用化学平衡、化学反应与能量、电化学理论知识来解决化工生产中实际问题的能力。解答此类型题目的基本步骤：‎ ‎(1)从题干中获取有用信息，了解生产的产品。‎ ‎(2)分析流程中的每一步骤所包含的化学原理，如每一步骤中反应物是什么，发生了什么反应，该反应的生成物是什么，对制备产品有什么作用。‎ ‎(3)从题中获取信息，运用化学反应原理分析制备产品的最佳条件。‎ ‎3．新型高效絮凝剂Fe(OH)SO4(碱式硫酸铁)常用于污水处理。工业上利用废铁屑(含少量氧化铝、氧化铁等)生产碱式硫酸铁的工艺流程如图所示：‎ 已知：部分阳离子以氢氧化物形式沉淀时溶液的pH如表所示：‎ 沉淀物 Fe(OH)3‎ Fe(OH)2‎ Al(OH)3‎ 开始沉淀时的pH ‎2.3‎ ‎7.5‎ ‎3.4‎ 完全沉淀时的pH ‎3.2‎ ‎9.7‎ ‎4.4‎ 请回答下列问题：‎ ‎(1)加入少量NaHCO3的目的是调节溶液的pH，使溶液中的________沉淀，该工艺中“搅拌”的作用是________________________________________________________________________。‎ ‎(2)在实际生产中，反应Ⅱ常同时通入O2以减少NaNO2的用量，O2与NaNO2在反应中均作________。若参与反应的O2有‎11.2 L(标准状况)，则相当于节约NaNO2的物质的量为________________________________________________________________________。‎ ‎(3)碱式硫酸铁溶于水后产生的[Fe(OH)]2＋离子可部分水解生成[Fe2(OH)4]2＋聚合离子。该水解反应的离子方程式为 ‎________________________________________________________________________。‎ ‎(4)在医药上常用硫酸亚铁与硫酸、硝酸的混合液反应制备碱式硫酸铁。根据我国该药物的相关质量标准，产品中不得含有Fe2＋和NO。为检验所得产品中是否含有Fe2＋，应使用的试剂为________(填序号)。 ‎ A．氯水　　　　　　　　　　 B．KSCN溶液 C．NaOH溶液 D．酸性KMnO4溶液 解析：　(1)稀H2SO4浸取废铁屑后所得的溶液中含Fe2＋和少量Al3＋，根据工艺流程可知该步操作是为保留Fe2＋，除去Al3＋，故加入少量NaHCO3调节溶液pH可以使Al3＋沉淀而除去，“搅拌”可以加快化学反应速率。(2)反应Ⅱ通入的O2与NaNO2均作氧化剂，根据得失电子守恒，可以计算出标准状况下‎11.2 L O2与2 mol NaNO2得到的电子数相等。(3)依据原子守恒及电荷守恒可以写出[Fe(OH)]2＋水解生成[Fe2(OH)4]2＋的离子方程式：2[Fe(OH)]2＋＋2H2O[Fe2(OH)4]2＋＋2H＋。(4)因产品中含Fe3＋，检验Fe2＋时不能采用加氯水和KSCN溶液的方法，也不能加NaOH溶液，Fe(OH)3会对检验Fe2＋产生干扰；可以用酸性KMnO4溶液检验Fe2＋的存在，如含Fe2＋，则滴入几滴酸性KMnO4溶液后，溶液不会显紫红色。‎ 答案：　(1)Al3＋　加快化学反应速率 ‎(2)氧化剂　2 mol ‎(3)2[Fe(OH)]2＋＋2H2O[Fe2(OH)4]2＋＋2H＋‎ ‎(4)D 　元素化合物型化工流程题是以物质制备流程为主线，主要考查元素及其化合物性质、物质结构、元素周期律和氧化还原反应等知识。通过仔细阅读，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，进而明确生产目的——制备什么物质，找到制备物质所需的原料，提取有用信息——反应方程式、物质的稳定性及溶解性等，然后利用所学知识进行解答。‎ ‎4．(2013·江苏化学·16)氧化镁在医药、建筑等行业应用广泛。硫酸镁还原热解制备高纯氧化镁是一种新的探索。以菱镁矿(主要成分为MgCO3，含少量FeCO3)为原料制备高纯氧化镁的实验流程如下：‎ ‎(1)MgCO3与稀硫酸反应的离子方程式为______________________。‎ ‎(2)加入H2O2氧化时，发生反应的化学方程式为______________________。‎ ‎(3)滤渣2的成分是______(填化学式)。‎ ‎(4)煅烧过程存在以下反应：‎ ‎2MgSO4＋C2MgO＋2SO2↑＋CO2↑‎ MgSO4＋CMgO＋SO2↑＋CO↑‎ MgSO4＋‎3CMgO＋S↑＋3CO↑‎ 利用下图装置对煅烧产生的气体进行分步吸收或收集。‎ ‎①D中收集的气体是________(填化学式)。‎ ‎②B中盛放的溶液可以是________(填字母)。‎ a．NaOH溶液 b．Na2CO3溶液 c．稀硝酸 d．KMnO4溶液 ‎③A中得到的淡黄色固体能与热的NaOH溶液反应，产物中元素的最高价态为＋4，写出该反应的离子方程式：________________________________________________________________________。‎ 解析：　(1)MgCO3＋H2SO4===MgSO4＋CO2↑＋H2O。‎ ‎(2)由菱镁矿成分可知，被氧化的是FeSO4，故发生反应2FeSO4＋H2O2＋H2SO4===Fe2(SO4)3＋2H2O。‎ ‎(3)调pH＝4，可使Fe(OH)3沉淀完全，故滤渣是Fe(OH)3。‎ ‎(4)S蒸气经冷却可在A装置中收集，S能溶于NaOH溶液，反应的化学方程式为：3S＋6NaOH2Na2S＋Na2SO3＋3H2O，吸收SO2可选用氧化性溶液。‎ 答案：　(1)MgCO3＋2H＋===Mg2＋＋CO2↑＋H2O ‎(2)2FeSO4＋H2O2＋H2SO4===Fe2(SO4)3＋2H2O ‎(3)Fe(OH)3‎ ‎(4)①CO　②d　③3S＋6OH－2S2－＋SO＋3H2O