2020年高三化学考前突破训练：化学工艺流程综合题

2020届高三化学考前冲刺突破：——化学工艺流程综合题【考向分析】该类试题通常以化工生产流程图的形式，以陌生元素或陌生化合物知识为载体，综合考查元素化合物知识、氧化还原反应(或复分解反应、电离、水解)方程式的书写、通过化工原理的分析判断流程中残渣或废液的成分、反应条件的控制与选择、物质分离提纯的方法、产率的计算、K sp的应用、绿色化学思想的体现等。

题目综合性强，难度大，将化学与社会、生产、生活联系起来，旨在考查考生阅读提取信息，迁移应用知识的能力，及科学态度与社会责任的核心素养。

【核心导学】1．图解明晰化学工艺流程(1)(2)循环物质的确定(3)副产品的判断2．原料预处理的六种常用方法3．常见的操作及目的化硅等④特定的氧化还原反应需要的酸性条件(或碱性条件)⑤调节溶液pH，促进(或抑制)某些气体的吸收(或逸出)控制温度(常用水浴、冰浴或油浴) ①防止副反应的发生②使化学平衡移动，提高产率(或转化率)；控制化学反应的方向③控制固体的溶解与结晶④控制反应速率；使催化剂达到最大活性⑤升温：促进溶液中的气体逸出，使某物质达到沸点挥发⑥加热煮沸：促进水解，聚沉后利于过滤分离⑦趁热过滤：减少因降温而析出的溶质的量⑧降温：防止物质高温分解或挥发、升华；降温(或减压)可以减少能源成本，降低对设备的要求洗涤晶体①水洗：通常是为了除去晶体表面水溶性杂质②冰水洗涤：能洗去晶体表面的杂质离子，且防止晶体在洗涤过程中的溶解损耗③用特定有机试剂清洗晶体：洗去晶体表面的杂质，降低晶体的溶解度、有利于析出，减少损耗等4．物质分离、提纯的六种物理方法5．熟练书写、配平氧化还原反应的方程式(1)明确常见的氧化剂和还原剂①常见氧化剂及其还原产物氧化剂Cl2(X2)O2Fe3＋酸性KMnO4MnO2酸性K2Cr2O7HClO还原产物Cl－(X－)H2O/O2－/OH－Fe2＋Mn2＋Mn2＋Cr3＋Cl－氧化剂ClO－3浓H2SO4HNO3H2O2PbO2FeO2－4(H＋)NaBiO3还原产物Cl－SO2NO2(浓)、NO(稀)H2O/OH－Pb2＋Fe3＋Br－②常见还原剂及其氧化产物还原剂金属单质Fe2＋H2S/S2－SO2/SO2－3HI/I－NH3N2H4CO H2氧化产物金属离子Fe3＋S、SO2SO3、SO2－4I2N2、NO N2CO2H2O(2)掌握氧化还原反应方程式配平的步骤(3)流程图中氧化还原反应方程式的书写技巧①新信息或流程图→判断反应物和部分生成物。

②分析化合价的变化→确定氧化产物或还原产物。

③化合价升降总数相等→配平参与氧化还原反应的各物质计量数。

④体系环境、电荷守恒→补加反应物或生成物配平。

“补加”一般原则：i．酸性条件：补H＋→H2O，或补H2O →H＋。

ii.碱性条件：补OH－→H2O，或补H2O →OH—。

iii.切勿出现补H＋→OH—或补OH—→H＋的错误状况。

⑤检验质量守恒，勿漏反应条件。

6．注意简答题的答题规范(1)“操作或措施”类(2)“目的或原因”类物质氧化(如Na2SO3等)或促进××物质水解(如AlCl3、FeCl3等)减压蒸馏(减压蒸发)的原因减小压强，使液体沸点降低，防止××物质受热分解(如H2O2、浓硝酸、NH4HCO3等)蒸发、反应时的气体氛围抑制××离子的水解(如加热蒸发AlCl3溶液时需在HCl气流中进行；加热MgCl2·6H2O 得MgCl2时需在HCl气流中进行等)配制某溶液前先煮沸水的原因除去溶解在水中的氧气，防止××物质被氧化反应容器中和大气相通的玻璃管的作用指示容器中压强大小，避免反应容器中压强过大【题组训练】1．(2019·全国卷Ⅰ)硼酸(H3BO3)是一种重要的化工原料，广泛应用于玻璃、医药、肥料等工业。

一种以硼镁矿(含Mg2B2O5·H2O、SiO2及少量Fe2O3、Al2O3)为原料生产硼酸及轻质氧化镁的工艺流程如下：回答下列问题：(1)在95 ℃“溶浸”硼镁矿粉，产生的气体在“吸收”中反应的化学方程式为_____________________________________。

(2)“滤渣1”的主要成分有__________________。

为检验“过滤1”后的滤液中是否含有Fe3＋离子，可选用的化学试剂是____________________。

(3)根据H3BO3的解离反应：H3BO3＋H2O H＋＋B(OH)－4，K a＝5.81×10－10，可判断H3BO3是________酸；在“过滤2”前，将溶液pH调节至 3.5，目的是__________________________。

(4)在“沉镁”中生成Mg(OH)2·MgCO3沉淀的离子方程式为_____________________________________，母液经加热后可返回________工序循环使用。

由碱式碳酸镁制备轻质氧化镁的方法是_____________________________________。

解析 (1)硼镁矿粉中加入(NH 4)2SO 4溶液反应生成NH 3，NH 3与NH 4HCO 3溶液反应的化学方程式为NH 4HCO 3＋NH 3===(NH 4)2CO 3。

(2)硼镁矿中的SiO 2、Fe 2O 3、Al 2O 3与(NH 4)2SO 4溶液不反应，也不溶解，过滤后形成滤渣1。

因为KSCN 溶液遇Fe 3＋变为红色，所以KSCN 溶液常用于Fe 3＋的检验。

(3)根据题目信息中H 3BO 3的电离方程式和K a 的数值可知H 3BO 3为一元弱酸。

在“过滤2”前，将溶液pH 调节至3.5，目的是将溶液中的硼酸根转化为H 3BO 3沉淀析出。

(4)根据工艺流程中的原料进入情况及生成物情况可知，“沉镁”时加入的原料为(NH 4)2CO 3溶液、MgSO 4溶液，产物为Mg(OH)2·MgCO 3，因此反应的离子方程式为2Mg 2＋＋3CO 2－3＋2H 2O===Mg(OH)2·MgCO 3↓＋2HCO －3或2Mg 2＋＋2CO 2－3＋H 2O===Mg(OH)2·MgCO 3↓＋CO 2↑。

母液的主要成分为(NH 4)2SO 4，可以返回到“溶浸”工序循环使用。

碱式碳酸镁热稳定性差，可以在高温焙烧的条件下制取氧化镁，化学方程式为Mg(OH)2·MgCO 3=====高温2MgO ＋CO 2↑＋H 2O 。

答案 (1)NH 4HCO 3＋NH 3===(NH 4)2CO 3 (2)SiO 2、Fe 2O 3、Al 2O 3 KSCN (3)一元弱 将硼酸根转化为H 3BO 3沉淀，促进析出 (4)2Mg 2＋＋3CO 2－3＋2H 2O===Mg(OH)2·MgCO 3↓＋2HCO －3[或2Mg2＋＋2CO 2－3＋H 2O===Mg(OH)2·MgCO 3↓＋CO 2↑] 溶浸 高温焙烧2．(2019·全国卷Ⅱ)立德粉ZnS ·BaSO 4(也称锌钡白)，是一种常用白色颜料。

回答下列问题：(1)利用焰色反应的原理既可制作五彩缤纷的节日烟花，亦可定性鉴别某些金属盐。

灼烧立德粉样品时，钡的焰色为________(填标号)。

A ．黄色B ．红色C ．紫色D ．绿色(2)以重晶石(BaSO 4)为原料，可按如下工艺生产立德粉：①在回转炉中重晶石被过量焦炭还原为可溶性硫化钡，该过程的化学方程式为_____________________________________。

回转炉尾气中含有有毒气体，生产上可通过水蒸气变换反应将其转化为CO 2和一种清洁能源气体，该反应的化学方程式为____________________________。

②在潮湿空气中长期放置的“还原料”，会逸出臭鸡蛋气味的气体，且水溶性变差，其原因是“还原料”表面生成了难溶于水的________(填化学式)。

③沉淀器中反应的离子方程式为_____________________________________。

(3)成品中S 2－的含量可以用“碘量法”测得。

称取m g 样品，置于碘量瓶中，移取25.00 mL 0.100 0 mol ·L －1的I 2-KI 溶液于其中，并加入乙酸溶液，密闭，置暗处反应5 min ，有单质硫析出。

以淀粉为指示剂，过量的I 2用0.1000 mol ·L －1Na 2S 2O 3溶液滴定，反应式为I 2＋2S 2O 2－3===2I －＋S 4O 2－6。

测定时消耗Na 2S 2O 3溶液体积V mL 。

终点颜色变化为____________________________，样品中S 2－的含量为____________________(写出表达式)。

解析 (1)钡元素的焰色为绿色。

(2)①由流程图中的原料为重晶石和焦炭粉经回转炉、浸出槽后得到净化的BaS 溶液，可判断重晶石(BaSO 4)与焦炭粉反应生成BaS 和有毒气体CO ，根据电子守恒法可配平氧化还原反应方程式BaSO 4＋4C=====900～1 200 ℃BaS ＋4CO ↑；CO 与水蒸气反应得到的清洁能源气体为H 2，另一种产物为CO 2，则CO 与水蒸气反应的化学方程式为CO ＋H 2O(g)===CO 2＋H 2。

②臭鸡蛋气味的气体为H 2S ，水溶性变差是因为发生了反应BaS ＋CO 2＋H 2O===H 2S ＋BaCO 3↓，由此可知难溶于水的物质为BaCO 3。

③硫化钡溶液与硫酸锌反应生成难溶于水的立德粉(ZnS ·BaSO 4)，因此离子反应方程式为S 2－＋Ba 2＋＋Zn 2＋＋SO 2－4===ZnS ·BaSO 4↓。

(3)淀粉溶液遇到I 2溶液变蓝，当Na 2S 2O 3将I 2消耗完后，溶液由浅蓝色变至无色，即滴定终点时，溶液会由浅蓝色变至无色。

设Na 2S 2O 3消耗的I 2的物质的量为n 1。

由化学方程式可得：I 2 ＋ 2S 2O 2－3 === 2I －＋S 4O 2－61 mol2 moln10.100 0 mol·L－1×V×10－3L则n1＝12V×0.100 0×10－3 mol设样品中S2－的含量为w，则由反应I2＋S2－===2I－＋S↓可得：I2～S2－1 mol 32 g 25．00×10－3L×0.100 0 mol·L－1－12V×0.100 0×10－3 mol m g×w由此可得：w＝⎝⎛⎭⎪⎫25.00－12V×0.100 0×32m×1 000×100%。