高中化学二轮复习化学工艺流程题
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1 二轮复习：题型突破化学工艺流程题
■ 题型特点
无机化工题已成为近几年高考题的热点题型，工艺流程题取材于实际生产或科研成果。此题型集综合性、真实性、开放性于一体，考查物质转化关系、原理应用、操作名称、化工术语等，能力考查侧重于信息获取能力、分析问题能力、语言表达能力和计算能力等。该题型主要有制备型工艺流程题和分离提纯型工艺流程题两大类别。
■ 解题策略
1．化工生产的一般工艺流程：
(1)原料预处理的几种常用方法。
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
水浸 与水接触反应或溶解
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
碱浸 除去油污或氧化膜；溶解铝和二氧化硅
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
(2)反应条件控制
加热 加快反应速率；加速固体溶解；平衡向吸热方向移动
降温(冰水中) 防止物质在高温时溶解；化学反应速率下降；使化学平衡向放热方向移动
控温 温度过高，物质会分解或挥发；温度过低，物质无法挥发或者反应速率慢
趁热过滤 防止某物质降温时会析出晶体
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
调酸碱性 控制溶液的酸碱性使某些金属离子形成氢氧化物沉淀
(3)物质分离几种常用方法
①过滤——趁热过滤、抽滤；
②萃取、分液；反萃取
③结晶——蒸发结晶、冷却结晶
④蒸馏——常压蒸馏、减压蒸馏
2．解答工艺流程题基本步骤：
(1)阅读题干，了解生产目的，提取有用信息。 2 (2)分析工艺流程每一个阶段的生产原理、物质变化、条件控制及其实验操作。
(3)了解生产过程中的有关物质的回收和原料的循环利用，以及“绿色化学”思想的运用和所采取的环保措施。
(4)认真分析题中设问，规范作答。
题型1 制备型工艺流程题
■ 强化训练
1．铁的化合物有广泛用途，如碳酸亚铁(FeCO3)可作为补血剂，铁红(Fe2O3)可作为颜料。利用某硫酸厂产生的烧渣(主要含Fe2O3、FeO，还有一定量的SiO2)制备FeCO3的流程如图L23：
图L23 3 (1)“酸溶”时加快反应速率的方法有____________________________(写出一种)。
(2)①“还原”时，FeS2与H2SO4不反应，Fe3＋通过两个反应被还原，其中一个反应如下：FeS2＋14Fe3＋＋8H2O===15Fe2＋＋2SO2－4＋16H＋，则另一个反应的离子方程式为______________________________________。
②加入FeS2还原后，检验Fe3＋是否反应完全的方法是________________________。
(3)①“沉淀”时，需要控制温度在35 ℃以下，其可能原因是__________________________________________。
②所得FeCO3需充分洗涤，检验沉淀已洗净的方法是___________________________。
(4)FeCO3浊液长时间暴露在空气中，会有部分固体表面变为红褐色，同时释放出CO2，则与FeCO3反应的物质为____________(填化学式)。
(5)写出在空气中煅烧FeCO3制备高纯氧化铁的化学方程式：______________________________________。FeCO3在空气中煅烧生成Fe2O3时，也会生成FeO。现煅烧23.2 kg的FeCO3，得到Fe2O3和FeO的混合物15.84 kg。则Fe2O3的质量为________kg。
2．碱式硫酸铁[Fe(OH)SO4]是一种用于污水处理的新型高效絮凝剂。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L24：
图L24
已知部分阳离子以氧氧化物形式沉淀时溶液的pH见表。
Fe3＋ Fe2＋ Al3＋
pH(开始沉淀) 2.3 7.5 3.4
pH(完全沉淀) 3.2 9.0 4.4
回答下列问题：
(1)碱式硫酸铁能够净水的原因是________________________________________。
(2)加入少量NaHCO3的目的是调节溶液的pH，使溶液中的________沉淀。
(3)假设沉淀完全时溶液中金属离子的浓度为1.0×10－5mol·L－1，试估算Ksp[Fe(OH)2]＝________。
(4)反应Ⅱ中加入NaNO2的目的是氧化亚铁离子，该反应的离子方程式为__________________________________。
(5)实际生产中，反应Ⅱ常同时通入O2以减少NaNO2的用量，若参与反应的O2体积为11.2 L(标准状况)，则相当于节约NaNO2的物质的量为________。
(6)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。根据我国质量标准，产品中不得含有Fe2＋及NO－3，某同学根据提供的试剂设计实验检验所得产品中不含Fe2＋，含有SO2－4，可供选择的试剂如下：
A．新制氯水 B．0.1 mol·L－1 KSCN溶液
C．10%NaOH溶液 D．20%HNO3溶液 4 E．0.05 mol·L－1酸性KMnO4溶液 F．0.1 mol·L－1BaCl2溶液
请你帮助该同学完成实验，将相关项目填入表中：
实验操作 现象 结论
取适量产品于洁净烧杯中，加入适量蒸馏水，充分搅拌，静置，滤去沉淀 得红棕色溶液 溶液中含有Fe3＋
____________________
____________________
____________________ ________ 溶液中不含Fe2＋
____________________
____________________
____________________ __________ 溶液中含有SO2－4
(7)为测定含Fe2＋和Fe3＋溶液中铁元素的总含量，实验操作如下：准确量取20.00 mL溶液于带塞锥形瓶中，加入足量H2O2，调节pH＜2，加热除去过量H2O2；加入过量KI充分反应后，再用0. 100 0 mol·L－1Na2S2O3标准溶液滴定至终点，消耗标准溶液20.00 mL。已知：2Fe3＋＋2I－===2Fe2＋＋I2 I2＋2S2O2－3===2I－＋S4O2－6。
则溶液中铁元素的总含量为________g·L－1。
题型2 提纯型工艺流程题
■ 强化训练
1．钴(Co)及其化合物在工业上有广泛应用。为从某工业废料中回收钴，某学生设计流程如下(废料中含有Al、Li、Co2O3和Fe2O3等物质)。 5
图L26
已知：①物质溶解性：LiF难溶于水，Li2CO3微溶于水；
②部分金属离子形成氢氧化物沉淀时溶液的pH见下表：
Fe3＋ Co2＋ Co3＋ Al3＋
pH(开始沉淀) 1.9 7.15 －0.23 3.4
pH(完全沉淀) 3.2 9.15 1.09 4.7
请回答：
(1)步骤Ⅰ中得到含铝溶液的反应的离子方程式为__________________________________。
(2)步骤Ⅱ中Co2O3与盐酸反应生成氯气的离子方程式为______________________________________________。
(3)步骤Ⅲ中Na2CO3溶液的作用是调节溶液的pH，应调节溶液的pH范围是________；废渣中的主要成分为________________。
(4)步骤Ⅲ中NaF参与的反应对步骤Ⅳ所起的作用是____________________________________。
(5)在空气中加热5.49 g草酸钴晶体(CoC2O4·2H2O)样品[ M (CoC2O4·2H2O)＝183
g/mol ]，受热过程中不同温度范围内分别得到一种固体物质，其质量如下表。
温度范围/℃ 固体质量/ g
150～210 4.41
290～320 2.41
890～920 2.25
经测定，210～290 ℃过程中产生的气体只有CO2，此过程发生反应的化学方程式是________________________________________。
2．锗是重要的半导体材料，应用于航空航天测控、光纤通讯等领域。一种提纯二氧化锗粗品(主要含GeO2、As2O3)的工艺如下：
图L27
已知：①“碱浸”过程中的反应为GeO2＋2NaOH===Na2GeO3＋H2O
As2O3＋2NaOH===2NaAsO2＋H2O
②“蒸馏”过程中的反应为Na2GeO3＋6HCl===2NaCl＋GeCl4＋3H2O
③GeCl4的熔点为－49. 5 ℃，AsCl3与GeCl4的沸点分别为130.2 ℃、84 ℃。
(1)锗的原子序数为32，锗在元素周期表中的位置为第________周期________族。 6 (2)“氧化除砷”的过程是将NaAsO2氧化为Na3AsO4，其反应的化学方程式为______________________________。
(3)传统的提纯方法是将粗品直接加入盐酸中蒸馏，其缺点是________________________________________。
(4)工业上与蒸馏操作相关的设备有________。
A．蒸馏釜 B．离心萃取机
C．冷凝塔 D．加压过滤机
(5)“水解”操作时发生的化学反应方程式为__________________________________，“水解”操作时保持较低温度有利于提高产率，其可能的原因是__________________________________________(答一条即可)。
(6)若1 t二氧化锗粗品(含杂质30%)经提纯得0.745 t的高纯二氧化锗产品，则杂质脱除率为________。
3．硼镁泥是一种工业废料，主要成分是MgO(占40%)，还有CaO、MnO、Fe2O3、FeO、Al2O3、SiO2等杂质，以此为原料制取的硫酸镁，可用于印染、造纸、医药等工业。从硼镁泥中提取MgSO4·7H2O的流程如下：
图L28
根据题意回答下列问题：
(1)实验中需用1 mol/L的硫酸800 mL，若用98%的浓硫酸(ρ＝1.84 g/mL)来配制，量取浓硫酸时，需使用的量筒的规格为________。
A．10 mL B．20 mL C．50 mL D．100 mL(2)加入的NaClO可与Mn2＋反应：Mn2＋＋ClO－＋H2O===MnO2↓＋2H＋＋Cl－，还有一种离子也会被NaClO氧化，该反应的离子方程式为____________________________________。
(3)滤渣中除含有Fe(OH)3、Al(OH)3外，还有______________________。
(4)在“除钙”前，需检验滤液中Fe3＋是否被除尽，简述检验方法：______________________________________。
