2020新课标高考化学二轮专题强化训练:专题七 化工工艺流程 Word版含解析
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高考化学二轮复习专题:专题七化工工艺流程(建议用时:40分钟)1.(2020·湖北华师一附中等八校联考)下图是某工业生产过程,请回答下列问题。
溶解度表(单位:g/100 g水):温度/℃0 10 20 30 40 60 80 90 100 氯化铵29.4 33.3 37.2 41.4 45.8 55.2 65.6 71.3 77.3 硫酸铵70.6 73 75.4 78 81 88 95 98 103 硫酸钾7.4 9.3 11.1 13 14.8 18.2 21.4 22.9 24.1 氯化钾28 31.2 34.2 37.2 40.1 45.8 51.3 53.9 56.3(1)该工业生产过程的目标产品是__________________(填化学式)。
(2)过滤Ⅰ操作所得固体中,除CaCO3外还有一种物质,该物质的用途有_____________________________________________________________________(试举一例)。
(3)根据溶解度表,转化Ⅱ中适宜的温度是________。
A.0~10 ℃B.20~30 ℃C.40~60 ℃ D.90~100 ℃过滤Ⅱ操作所得滤渣是________。
(4)我国著名的化学家也利用了转化Ⅱ的反应原理制备了一种重要的碱,该制备过程的化学方程式为____________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。
(5)氯化钙结晶水合物(CaCl2·6H2O)进行脱水处理可制得常用的干燥剂,根据如图选择的最佳脱水方法是________。
A.氯化氢气流中加热到174 ℃B.直接加热至174 ℃C.直接加热至260 ℃D.氯化氢气流中加热到260 ℃(6)上述工业流程实现了绿色化学的理念,其中________________(填化学式)实现了循环利用,副产品________(填化学式)可转化为原料,整个流程基本实现了污染物零排放。
2020年高考复习化学工艺流程题题型特点本题型以现代工业生产为基础,与化工生产成本、产品提纯、环境保护等相融合,考查物质的制备、检验、分离、提纯等基本实验原理在化工生产中的实际应用,要求考生依据流程图分析原理、紧扣信息、抓住关键、准确答题。
这类试题具有较强的实用性和综合性,能较好地考查学生信息获取能力、分析问题能力、语言表达能力和计算能力等。
突破点一化工工艺流程题的分析【解题策略】1.粗读试题(1)读题头,得目的。
题头一般是简单介绍该工艺生产的原材料和工艺生产的目的(包括副产品),以及提供需要用到的信息。
(2)读题干、析过程。
题干部分主要用框图形式将原料到产品的主要生产工艺流程表示出来。
题干信息有三个层次:读得懂的;读得不太懂但根据上下文可以勉强懂的;完全读不懂的。
关键是突破第二层次,对于读得不太懂但根据上下文可以勉强懂的部分需要学生运用已有的基础知识,根据学习过的化学反应原理,联系实际工业生产及题目信息等进行知识的整合,最终得到结论。
(3)读题尾、看措施:题尾主要是根据生产过程中涉及的化学知识设计成系列问题,构成一道完整的化学试题。
阅读题尾时要将设问中的提示性信息,用笔画出来,以便在后面精读试题时随时提醒自己与之联系。
2.精读试题在粗读试题的基础上,结合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,在流程图上随手画出相关信息,以便在解题时随时进行联系和调用;同时思考几个问题:从原料到产品依次进行了什么反应,利用了什么原理(氧化还原?溶解度?溶液中的平衡?),每一步操作进行到什么程度最佳,每一步除目标物质外还产生了什么杂质或副产物,杂质或副产物用什么方法除去等等,体会出题者设问的角度、意图。
只要掌握了这一题型的一般特点和解题策略,无论流程如何陌生复杂,在高考中即使遇到情境陌生的流程图题,也能够驾驭自如,迎刃而解。
1[2019·全国卷Ⅲ]高纯硫酸锰作为合成镍钴锰三元正极材料的原料,工业上可由天然二氧化锰粉与硫化锰矿(还含Fe、Al、Mg、Zn、Ni、Si等元素)制备,工艺如图G2-1所示。
完整)高考化学工艺流程(解析版)首先仔细阅读题目,理解生产流程和化学原理;其次,根据题目要求,画出生产流程图或装置图,明确每个步骤的目的和化学反应;然后,根据题目设问,结合所学知识,逐步解答问题;最后,检查答案是否合理、完整,注意单位和精度。
2)注意细节在解答无机工艺流程题时,需要注意以下细节:一是认真审题,理解每个步骤的目的和化学反应;二是注意化学计算,包括物质的摩尔质量、反应的摩尔比、反应热等;三是注意单位和精度,特别是涉及到浓度、质量和体积等计量单位时,要进行转换和计算;四是注意环保和安全,避免产生有害物质和事故。
二、有机工艺流程题的结构、分类及解题技巧等1、有机工艺流程题的结构和分类有机工艺流程题是指将有机化工生产过程中的主要生产阶段即生产流程用框图或生产装置形式表示出来,并根据生产流程中有关的化学知识步步设问,形成与化学生产紧密联系的化学工艺试题。
有机工艺流程题的结构和无机工艺流程题类似,也分为题头、题干和题尾三部分。
题头一般是简单介绍该工艺生产的原材料和工艺生产的目的(包括附产品);题干部分主要用框图(或生产装置)形式将原料到产品的丰要生产工艺流程表示出来;题尾主要是根据生产过程中涉及到的化学知识设制成系列问题,构成一道完整的化学试题。
有机工艺流程题的分类,可根据生产原料的不同,分为石油化工工艺题、天然气化工工艺题、煤化工工艺题、生物质化工工艺题等;可根据生产过程中的主要工序分为有机合成题、萃取分离题、蒸馏精制题等;也可根据产品的不同,分为有机酸、醇、醛、酮、酯、芳香化合物等有机化合物的工艺流程题。
2、解题技巧1)解题思路有机工艺流程题考虑的问题主要有以下几方面:一是选择将原料转化为目标有机化合物的反应途径;二是分离提纯目标有机化合物;三是提高产量和产率;四是减少污染,注意环保,发展“绿色化学”;五是考虑原料的来源丰富和经济成本;六是生产设备简单,生产工艺简便等。
命题者围绕以上几方面设问,我们的解题思路是:首先仔细阅读题目,理解生产流程和化学原理;其次,根据题目要求,画出生产流程图或装置图,明确每个步骤的目的和化学反应;然后,根据题目设问,结合所学知识,逐步解答问题;最后,检查答案是否合理、完整,注意单位和精度。
化学工艺流程题强化专练一、简答题(本大题共1小题,共10.0分)1.钛被称为继铁、铝之后的第三金属。
工业上常用硫酸酸解钛铁矿(主要成分为FeTiO3,还含有部分Fe2O3)的方法制取金红石(TiO2),再还原TiO2制取金属钛。
工业制取TiO2的工艺流程图如下:回答下列问题:(1)钛酸亚铁(FeTiO3)中Ti的化合价为________。
(2)钛液1中钛以TiO2+的形式存在,则FeTiO3与硫酸反应的离子方程式为________。
(3)为提高钛铁矿的酸解率,可添加适量氧化剂,依据下图判断,添加的最佳氧化剂为________(填化学式)。
(4)钛液1中加入的A物质是________,流程中的操作a是________。
(5)制取金红石过程中,需要测定TiO2+的含量。
取100mL钛液1,加铝粉,使其发生反应,反应消耗铝1.35g,则钛液1中TiO2+的物质的量浓度为________。
二、流程题(本大题共9小题,共90.0分)2.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)的工艺流程如图所示: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外,还可采取的措施有______(写出两条)。
(2)利用______的磁性,可将其从“浸渣”中分离。
“浸渣”中还剩余的物质是______(化学式)。
(3)“净化除杂”需先加H2O2溶液,作用是______。
然后在调节溶液的pH约为5,目的是______。
(4)“粗硼酸”中的主要杂质是______(填名称)。
(5)以硼酸为原料可制得硼氢化钠(NaBH4),它是有机合成中的重要还原剂,其电子式为______。
(6)单质硼可用于生成具有优良抗冲击性能硼钢。
以硼酸和金属镁为原料可制备单质硼,用化学方程式表示制备过程______。
化工流程题主要考查考生运用化学反应原理及相关知识来解决化工生产中实际问题的能力,具有考查知识面广、综合性强、思维容量大的特点。
这类题型不但综合考查考生在中学阶段所学的元素及其化合物知识以及物质结构、元素周期律、氧化还原反应、化学用语、电解质溶液、化学平衡、电化学、实验操作等知识,而且更重要的是能突出考查考生的综合分析判断能力、逻辑推理能力,且这类试题陌生度高,文字量大,包含信息多,思维能力要求高,近年来已成为高考化学主观题中的必考题型。
【题型特点解读】1.化学工艺流程题由题引、题干和题设三部分构成。
(1)制备型题型特点(2)提纯型题型特点题引一般简单介绍该工艺生产的原材料和生产的目的、产品(包括副产品);题干以工业生产为主要背景,以文字、工艺流程图、表格相结合的形式呈现;题设主要是根据生产过程中涉及的化学知识步步设问,形成与化工生产紧密联系的化工工艺试题,主要涉及原料的选择、循环利用、绿色化学、环境保护、分离提纯、反应原理、实验操作、产率计算等。
2.试题陌生度高,以陌生的新物质为背景,贴近工业生产(如会出现更多的工业术语和设备名称等),试题文字信息量大,综合性强,对能力要求高。
【解题策略】1.解题思路(1)粗读题干,挖掘图示关注关键字,弄懂流程图,但不必将每一种物质都推出,只需问什么推什么。
如制备类无机化工题,可粗读试题,知道题目制取什么、大致流程和有什么提示等。
2.提纯类化工生产流程题的解题策略:(1)明确原料中含有的杂质和目标物质;(2)阅读流程图,明确提纯的流程;(3)明确提纯的方法:水溶法、酸溶法、碱溶法、氧化或还原法、加热灼烧法、调节溶液的pH法、杂质转化法、吸收洗涤法、加热升华法等;(4)明确常用的分离方法:过滤、萃取和分液、蒸发结晶、冷却结晶、蒸馏或分馏、冷却法等;同时还要注意物质分离、提纯的原则及注意事项等。
【知识拓展】1.常考的化工术语2.制备过程中控制反应条件的6种常用方法高频考点一 操作流程式例1.(2018年全国卷II )我国是世界上最早制得和使用金属锌的国家,一种以闪锌矿(ZnS ,含有SiO 2和少量FeS 、CdS、PbS 杂质)为原料制备金属锌的流程如图所示:相关金属离子[c 0(M n +)=0.1 mol·L -1]形成氢氧化物沉淀的pH 范围如下:回答下列问题:(1)焙烧过程中主要反应的化学方程式为_______________________。
2020届高考化学二轮复习专题:化学工艺流程考点一原料的处理1.化学工艺流程(1)认识化学工艺流程化工流程中箭头指出的是投料(反应物),箭头指向的是生成物(包括主产物和副产物),返回的箭头一般是被“循环利用”的物质。
图 1(2)化学工艺流程处理的三个阶段图 22.原料处理的各种方法(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)。
其他提高浸取率的方法:升高浸取时的温度、延长浸取的时间、增大浸取液的浓度、充分搅拌等。
(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1 (1)用辉铜矿(主要成分为Cu2S,含少量Fe2O3、SiO2等杂质)制备难溶于水的碱式碳酸铜的流程如图 3:图 3①下列措施是为了加快浸取速率,其中无法达到目的的是(填字母)。
A.延长浸取时间B.将辉铜矿粉碎C.充分搅拌D.适当增加硫酸浓度②滤渣Ⅰ中的主要成分是MnO2、S、SiO2,请写出“浸取”反应中生成S的离子方程式: 。
③研究发现,若先除铁再浸取,浸取速率明显变慢,可能的原因是。
(2)从含镍废催化剂中可回收镍,其流程如下:图 4某油脂化工厂的含镍催化剂主要含有Ni,还含有Al(31%)、Fe(1.3%)的单质及氧化物,其他不溶杂质(3.3%)。
①“碱浸”的目的是除去。
②“酸浸”时所加入的酸是(填化学式),酸浸后,滤液ⅱ中可能含有的金属离子是。
变式 (1)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14-5所示:图 5写出Mg2B2O5·H2O与硫酸反应的化学方程式: 。
化学工艺流程综合1.分别用等量的铁与足量的稀硫酸和足量的CuO 制备单质铜,有人设计了以下两种方案:①Fe ――→H 2SO 4H 2――→CuO Cu ,②CuO ――→H 2SO 4CuSO 4――→Fe Cu 。
对制备得到Cu 的量,下列判断正确的是( ) A .一样多 B .①多 C .②多 D .无法判断 答案 C解析 方案①中CuO +H 2=====△Cu +H 2O 需考虑排空问题,故浪费了一部分H 2,所以制得Cu 的量少。
2.工业上用洗净的废铜作原料来制备硝酸铜。
为了节约原料和防止污染环境,宜采取的方法是( )A .Cu ――→H 2SO 4(浓)△CuSO 4――→Ba (NO 3)2溶液Cu(NO 3)2 B .Cu ――→空气△CuO ――→HNO 3(稀)Cu(NO 3)2 C .Cu ――→HNO 3(稀)Cu(NO 3)2 D .Cu――→HNO 3(浓)Cu(NO 3)2答案 B解析 因Cu 与浓硫酸反应生成二氧化硫污染环境,且消耗酸较多,故不选A ;以空气为原料,可节约原料,且整个过程不产生有害物质,故选B ;Cu 与稀硝酸反应生成硝酸铜,同时生成NO ,污染环境,故不选C ;Cu 与浓硝酸反应生成硝酸铜,同时生成NO 2,污染环境,故不选D 。
3.某化学小组为测定一定质量的某铜铝混合物中铜的质量分数,设计了如下实验方案:方案Ⅰ:铜铝混合物――→足量溶液A充分反应测定生成气体的体积方案Ⅱ:铜铝混合物――→足量溶液B充分反应测定剩余固体的质量 下列有关判断中不正确的是( ) A .溶液A 和B 均可以是盐酸或NaOH 溶液B .若溶液B 选用浓硝酸,则测得铜的质量分数偏小C .溶液A 和B 均可选用稀硝酸D .实验室中方案Ⅱ更便于实施 答案 C解析 盐酸和Al 反应,剩余Cu ,利用产生的H 2的体积,即可求出Al 的质量分数,从而得出Cu 的质量分数;若用NaOH 和Al 反应,根据产生的H 2的体积,也可求出Cu 的质量分数,A 正确;如果B 选用浓硝酸,浓硝酸可以和Cu 反应,铝钝化使剩余铝的固体质量偏大,从而使测得Cu 的质量分数偏小,B 正确;如果选用稀硝酸,稀硝酸与Cu 、Al 均反应,就会造成方案Ⅱ中没有固体剩余,C 错误;无论选用NaOH 溶液还是盐酸,最后剩余的固体都是Cu ,利用方案Ⅱ直接测固体的质量比较方便,而方案Ⅰ测气体的体积比较麻烦,所以方案Ⅱ更便于实施,D 正确。
工艺流程题1.利用化学原理可以对工厂排放的废水、废渣等进行有效检测与合理处理。
某工厂对制革工业污泥中Cr(Ⅲ)的处理工艺流程如下:其中硫酸浸取液中的金属离子主要是Cr3+,其次是Fe3+、Al3+、Ca2+和Mg2+。
(1)实验室用18.4 mol·L-1的浓硫酸配制250 mL 4.8 mol·L-1的硫酸,需量取浓硫酸 mL;配制时所用玻璃仪器除量筒、烧杯和玻璃棒外,还需。
(2)酸浸时,为了提高浸取率可采取的措施有。
(答出两点)(3)H2O2的作用是将滤液Ⅰ中的Cr3+转化为Cr2错误!未找到引用源。
,写出此反应的离子方程式:。
(4)常温下,部分阳离子以氢氧化物形式沉淀时溶液的pH如下:阳离子Fe3+Mg2+Al3+Cr3+开始沉淀时的pH 2.7 ———沉淀完全时的pH 3.7 11.1 5.4(>8溶解) 9(>9溶解)加入NaOH溶液使溶液呈碱性,Cr2错误!未找到引用源。
转化为Cr错误!未找到引用源。
滤液Ⅱ中阳离子主要有;但溶液的pH不能超过8,其理由是。
(5)钠离子交换树脂的反应原理为M n++n NaR MR n+n Na+,利用钠离子交换树脂除去滤液Ⅱ中的金属阳离子是。
(6)写出上述流程中用SO2进行还原时发生反应的化学方程式:。
〚导学号40414161〛2.(2017陕西西安一模)研究发现:一节电池烂在地里,能够使一平方米的土地失去利用价值。
废旧电池的危害主要集中在其中所含的少量重金属上。
将废旧锌锰电池回收处理,既能减少它对环境的污染,又能实现废电池的资源化利用。
(1)回收填料中的二氧化锰和氯化铵。
已知:废旧干电池填料的主要成分为二氧化锰、炭粉、氯化铵和氯化锌等,其中氯化铵、氯化锌可溶于水。
回收物质的流程如图所示。
①操作中先将电池填料研碎的目的是。
②操作1和操作2的名称都是,该操作中玻璃棒的作用是。
③灼烧滤渣1的目的是。
(2)回收二氯化锰:将废旧锌锰电池处理,得到含锰混合物,向该混合物加入浓盐酸并加热。
1.化工工艺流程题的主要特点化工工艺流程题主要是以物质的制备、物质的分离提纯为考查素材,以工艺流程图为信息背景,以物质的性质、转化、分离等为考查点,将元素化合物知识、化学反应原理、实验等内容有机融合在一起的综合型试题。
通常会涉及陌生的化学工业工艺和化学反应,往往给考生较大的冲击力,考生不一定能完全理解整个流程的原理,但一般不会影响答题。
从试题给出的目的出发,主要分为以物质制备为主要目的的工艺流程和以分离提纯为主要目的的工艺流程。
涉及物质的转化、物质的分离提纯、尾气等废弃物的处理等化学问题,体现了变化观念、证据推理以及科学态度与社会责任的学科素养。
2.解答化工工艺流程题的一般思路(1)读题干,找信息和目的。
找出题干中的“制备”或“提纯”等关键词,明确化工生产的原料、产品和杂质。
(2)看问题,根据具体的问题,找出流程中需重点分析的步骤或环节,重点抓住物质流向(进入与流出)、操作方法等。
(3)局部隔离分析,分析加入什么物质,得到什么物质,发生什么反应(或起到什么作用)。
(4)特别提醒:每题中基本上都有与流程无关的问题,可直接作答。
工艺流程图:3.常考化工术语常考化工术语释义关键词将块状或颗粒状的物质磨成粉末或将液体雾化,增大反应物接触面积,以研磨、雾化加快反应(溶解)速率或使反应更充分,增大原料的转化率(或浸取率)4.常考条件控制(1)控制溶液的pH①调节溶液的酸碱性,使某些金属离子形成氢氧化物沉淀析出(或抑制水解)。
②加入酸或调节溶液至酸性还可除去氧化物(膜)。
③加入碱或调节溶液至碱性还可除去油污,除去铝片氧化膜,溶解铝等。
④特定的氧化还原反应需要的酸性条件(或碱性条件)。
(2)控制温度:主要从物质性质(热稳定性、水解、氧化性或还原性、溶解度、熔沸点、挥发性、胶体聚沉等)和反应原理(反应速率、平衡移动、催化剂活性、副反应)两个角度思考。
(3)控制压强:改变速率,影响平衡。
(4)使用合适的催化剂:加快反应速率,缩短达到平衡所需要的时间。
2020届高考化学人教版第二轮专题复习选择题强化训练化工流程1、以高硫铝土矿(主要成分为Al2O3、Fe2O3,还含有少量FeS2)为原料,生产氧化铝并获得Fe3O4的部分工艺流程如下,下列叙述不正确的是( )A.加入CaO可以减少SO2的排放同时生成建筑材料CaSO4B.向滤液中通入过量CO2、过滤、洗涤、灼烧沉淀可制得Al2O3C.隔绝空气焙烧时理论上反应消耗的n(FeS2)∶n(Fe2O3)=1∶5D.烧渣分离可以选择用磁铁将烧渣中的Fe3O4分离出来解析:A项,FeS2煅烧时会生成SO2,加入CaO会与SO2反应,减少SO2的排放,而且CaSO3最后也会转化为CaSO4,不符合题意; B项,滤液为NaAlO2溶液,通入CO2,生成Al(OH)3,过滤、洗涤、煅烧可以得到Al2O3,不符合题意; C项,隔绝空气焙烧时,发生的反应为FeS2+16Fe2O3===2SO2↑+11Fe3O4,理论上反应消耗的n(FeS2)∶n(Fe2O3)=1∶16,而不是1∶5,符合题意; D项,Fe3O4具有磁性,能够被磁铁吸引,不符合题意。
答案:C2.海洋中有丰富的食品、矿产、能源和药物。
下图是从海水中提取某些原料的流程图。
下列有关说法正确的是()A.从海水中提取物质都必须通过化学反应才能实现B.第②步属于物理变化C.从第④~⑤步的目的是浓缩、富集溴单质D.第①步中除去粗盐中的SO2-、Ca2+、Mg2+、Fe3+等杂质,加入试剂的4顺序为:Na2CO3溶液→NaOH溶液→BaCl2溶液→过滤后加盐酸第Ⅱ卷(非选择题,共55分)答案:C解析:A.从海水中提取的水、NaCl只是物理变化,因此不都必须通过化学反应才能实现,错误;B.第②步MgCl2·6H2O变为MgCl2产生了新的物质,因此属于化学变化,错误;C.从第④~⑤步的目的是浓缩、富集溴单质,正确;D.第①步中除去粗盐中的SO2-、Ca2+、Mg2+、4Fe3+等杂质,加入试剂的顺序为:BaCl2溶液→Na2CO3溶液→NaOH溶液→过滤后加盐酸或NaOH溶液→BaCl2溶液→Na2CO3溶液→过滤后加盐酸等,SO42-必须在Ca2+之前除去,错误。
(3)+2 把+3价砷氧化成AsO3-4以便除去砷元素(4)铜和铅 (5)Zn(NH 3)4SO 4=====△ZnSO 4+4NH 3↑2.(20xx·长沙四校二模)一种从冶铅废渣中提取铅的工艺流程如图所示:已知:醋酸铅易溶于水.难电离。
火法炼铅是将方铅矿(主要成分为PbS)在空气中焙烧.生成PbO 和SO 2。
回答下列问题:(1)用方铅矿火法炼铅的反应的化学方程式为_______________ ________________________________________________________。
(2)火法炼铅的废气中含SO 2.可将废气通入过量氨水中进行处理.反应的离子方程式为____________________________________________________________________________________________。
(3)冶铅废渣用硫酸洗涤后.生成的PbSO 4表面常含有铜单质.为了溶解铜单质.常需要同时加入一定量的H 2O 2溶液.写出溶解铜单质发生反应的离子方程式____________________________;为加快此反应的速率.下列方法合理的是________(填标号)。
A .搅拌B .适当加热C .减压(4)将饱和Na 2CO 3溶液加入滤渣1中发生的反应为CO2-3(aq)+PbSO 4(s)PbCO 3(s)+SO2-4(aq).以PbCO 3和焦炭为原料在高温条件下可制备金属铅.用化学方程式表示制备过程____________。
(5)工业上常用等体积的饱和NaHCO 3溶液代替饱和Na 2CO 3溶液.将一定量的PbSO 4转化为PbCO 3。
PbSO 4与NaHCO 3或Na 2CO 3的物质的量之比不同时.PbSO 4的转化率如表所示。
3.(20xx·济南模拟)工业上.从精制黑钨矿(FeWO4、MnWO4)中提取金属钨的一种流程如图所示.该流程同时获取副产物Fe2O3和Mn Cl2。
2020年高考真题之化工流程全国1卷27.(14分)焦亚硫酸钠(Na2S2O5)在医药、橡胶、印染、食品等方面应用广泛。
回答下列问题:(1)生产Na2S2O5,通常是由NaHSO3过饱和溶液经结晶脱水制得。
写出该过程的化学方程式__________。
(2)利用烟道气中的SO2生产Na2S2O5的工艺为:①pH=4.1时,Ⅰ中为__________溶液(写化学式)。
②工艺中加入Na2CO3固体、并再次充入SO2的目的是__________。
(3)制备Na2S2O5也可采用三室膜电解技术,装置如图所示,其中SO2碱吸收液中含有NaHSO3和Na2SO3。
阳极的电极反应式为_____________。
电解后,_____________室的NaHSO3浓度增加。
将该室溶液进行结晶脱水,可得到Na2S2O5。
(4)Na2S2O5可用作食品的抗氧化剂。
在测定某葡萄酒中Na2S2O5残留量时,取50.00 mL 葡萄酒样品,用0.01000 mol·L−1的碘标准液滴定至终点,消耗10.00 mL。
滴定反应的离子方程式为_____________,该样品中Na2S2O5的残留量为____________g·L−1(以SO2计)。
全国2卷26.(14分)我国是世界上最早制得和使用金属锌的国家。
一种以闪锌矿(ZnS,含有SiO2和少量FeS、CdS、PbS杂质)为原料制备金属锌的流程如图所示:相关金属离子[c0(M n+)=0.1 mol·L–1]形成氢氧化物沉淀的pH范围如下:回答下列问题:(1)焙烧过程中主要反应的化学方程式为_______________________。
(2)滤渣1的主要成分除SiO2外还有___________;氧化除杂工序中ZnO的作用是____________,若不通入氧气,其后果是________________。
(3)溶液中的Cd2+可用锌粉除去,还原除杂工序中反应的离子方程式为_________________。
2020年高三化学二轮复习(二模备考):工艺流程综合题【必备知识】记化工术语,明思考角度【解题技巧】学解题策略,快速精准作答 1.审题方法审题时要弄懂流程图中涉及的反应原理、反应条件的控制以及物质的分离等。
明确流程图中箭头方向和含义。
流程图中箭头进入的是反应物(投料),箭头出去的是生成物(产物、副产物),返回的箭头一般是“循环利用”的物质。
图中一般会出现陌生知识,要读懂题给文字、表格信息以及设问中的提示性信息,并分析和解题中随时进行联系、调用。
2.解题策略物质制备类工艺流程1.物质制备过程中反应条件的控制 (1)溶液的pH①控制反应的发生,增强物质的氧化性或还原性,或改变水解程度。
②控制溶液的酸碱性使其中某些金属离子形成氢氧化物沉淀。
a .控制溶液的酸碱性使其中的某些金属离子形成氢氧化物沉淀。
如若要除去Al 3+、Mn 2+溶液中含有的Fe 2+,先用氧化剂把Fe 2+氧化为Fe 3+,再调溶液的pH 。
b .调节pH 所需的物质一般应满足两点:能与H +反应,使溶液pH 增大;不引入新杂质。
例如:若要除去Cu 2+溶液中混有的Fe 3+,可加入CuO 、Cu(OH)2、Cu 2(OH)2CO 3等物质来调节溶液的pH 。
(2)温度(3)浓度①根据需要选择适宜浓度,控制一定的反应速率,使平衡移动有利于目标产物的生成,减小对后续操作产生的影响。
②反应物过量,能保证反应的完全发生或提高其他物质的转化率,但对后续操作也会产生影响。
(4)压强:改变反应速率,使平衡向需要的方向移动。
(5)催化剂:选择合适的催化剂,能加快反应速率。
2.获得产品阶段的常用操作(1)洗涤(冰水、热水):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;乙醇洗涤既可洗去晶体表面的杂质,又可减少晶体溶解的损耗。
(2)蒸发时的气体氛围抑制水解:如从溶液中析出FeCl3、AlCl3、MgCl2等溶质时,应在HCl的气流中加热,以防其水解。
第一部分专题四第十七讲
1.(20xx·陕西省高三第二次模拟联考)下面是某科研小组利用废铁屑还原浸出软锰矿(主要成分为MnO2)制备硫酸锰及电解其溶液制锰的工艺流程图:
已知:①浸出液中主要含有Fe3+、Fe2+、Co2+、Ni2+等杂质金属离子;
②生成氢氧化物的pH见表:
物质Fe(OH)2Fe(OH)3Ni(OH)2Co(OH)2Mn(OH)2开始沉淀pH 7.5 2.7 7.7 7.6 8.3
完全沉淀pH 9.7 3.7 8.4 8.2 9.8
请回答下列问题:
(1)“酸浸”前将原料粉碎的目的是_增大反应物的接触面积,加快反应速率_ _。
(2)流程图中“①加入MnO2”的作用是将浸出液中的Fe2+氧化为Fe3+,同时自身被还原为Mn2+,该反应的离子方程式是__MnO2+2Fe2++4H+===Mn2++2F e3++2H2O__,其中的MnO2可以用试剂_H2O2__(填化学式)代替。
(3)流程图中“②调节pH”可以除去某种金属离子,应将溶液pH调节控制的范围是_3.7~7.6__下列可用于流程中调节pH的试剂是_a__(填试剂对应的字母编号)。
a.MnCO3b.Na2CO3
C.NaOH d.氨水。
[专题强化训练](建议用时:40分钟)1.(2020·湖北华师一附中等八校联考)下图是某工业生产过程,请回答下列问题。
溶解度表(单位:g/100 g水):温度/℃0 10 20 30 40 60 80 90 100氯化铵29.4 33.3 37.2 41.4 45.8 55.2 65.6 71.3 77.3硫酸铵70.6 73 75.4 78 81 88 95 98 103硫酸钾7.4 9.3 11.1 13 14.8 18.2 21.4 22.9 24.1氯化钾28 31.2 34.2 37.2 40.1 45.8 51.3 53.9 56.3(1)该工业生产过程的目标产品是__________________(填化学式)。
(2)过滤Ⅰ操作所得固体中,除CaCO3外还有一种物质,该物质的用途有_____________________________________________________________________(试举一例)。
(3)根据溶解度表,转化Ⅱ中适宜的温度是________。
A.0~10 ℃B.20~30 ℃C.40~60 ℃D.90~100 ℃过滤Ⅱ操作所得滤渣是________。
(4)我国著名的化学家也利用了转化Ⅱ的反应原理制备了一种重要的碱,该制备过程的化学方程式为____________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。
(5)氯化钙结晶水合物(CaCl2·6H2O)进行脱水处理可制得常用的干燥剂,根据如图选择的最佳脱水方法是________。
A.氯化氢气流中加热到174 ℃B.直接加热至174 ℃C.直接加热至260 ℃D.氯化氢气流中加热到260 ℃(6)上述工业流程实现了绿色化学的理念,其中________________(填化学式)实现了循环利用,副产品________(填化学式)可转化为原料,整个流程基本实现了污染物零排放。
解析:(1)根据流程图可知,本工业生产过程的目标产品是CaCl2·6H2O。
(2)CaSO4是一种微溶于水的物质,故另一种固体物质应为CaSO4,其用途有做石膏模型、加入水泥中调节水泥的硬化速率、做建筑材料等。
(3)转化Ⅱ发生反应:(NH4)2SO4+2KCl===K2SO4↓+2NH4Cl,根据表中数据可知,90~100 ℃时,硫酸铵、氯化钾、氯化铵的溶解度相对而言比硫酸钾大得多,溶液中容易析出硫酸钾晶体,故D正确;过滤Ⅱ操作所得滤渣是K2SO4(或K2SO4和KCl)。
(4)我国著名化学家侯德榜利用了转化Ⅱ的反应原理制备了NaHCO3,该制备过程是在饱和食盐水中先通入足量的氨,再通入足量的二氧化碳产生碳酸氢钠沉淀,化学方程式为NH3+H2O+NaCl+CO2===NH4Cl+NaHCO3↓。
(5)无水氯化钙可用作干燥剂,2.19 g CaCl2·6H2O的物质的量为0.01 mol,而0.01 mol无水氯化钙的质量为1.11 g,故最佳脱水的方法是直接加热至260 ℃。
(6)蒸氨过程中NH3可循环利用,副产品CaCO3可转化为原料氧化钙和二氧化碳。
答案:(1)CaCl2·6H2O(2)做石膏模型(或加入水泥中调节水泥的硬化速率或做建筑材料)(3)D K2SO4(或K2SO4和KCl)(4)NH3+H2O+NaCl+CO2===NH4Cl+NaHCO3↓(5)C(6)NH3CaCO32.铅的单质、氧化物、盐在现代工业中有着重要用途。
(1)铅能形成多种氧化物,如碱性氧化物PbO、酸性氧化物PbO2、类似Fe3O4的Pb3O4,向盛有PbO2的圆底烧瓶中滴加浓盐酸,产生黄绿色气体,其反应的化学方程式为________________________________________________________________________________________________________________________________________________________。
(2)以废旧铅酸电池中的含铅废料(Pb 、PbO 、PbO 2、PbSO 4 及炭黑等)和H 2SO 4 为原料,制备高纯PbO ,实现铅的再生利用。
其工作流程如下:过程1中分离提纯的方法是________,滤液2中的溶质主要是________(填物质的名称)。
过程1中,在Fe 2+催化下,Pb 和PbO 2 反应生成PbSO 4 的化学方程式是________________________________________________________________________________________________________________________________________________。
(3)将PbO 溶解在HCl 和NaCl 的混合溶液中,得到含Na 2PbCl 4 的电解液,电解Na 2PbCl 4 溶液生成Pb 的装置如图所示。
①写出电解时阴极的电极反应式:__________________________________________ ________________________________________________________________________。
②电解过程中通过阳离子交换膜的离子主要为__________。
③电解过程中,Na 2PbCl 4 电解液浓度不断减小,为了恢复其浓度,应该向________极室(填“阴”或“阳”)加入__________(填化学式)。
解析:(1)向盛有PbO 2 的圆底烧瓶中滴加浓盐酸,产生黄绿色气体,则该气体为氯气,根据氧化还原反应的规律及元素守恒可知,产物还有PbCl 2 和水,其化学方程式为PbO 2+4HCl(浓)===PbCl 2+Cl 2↑+2H 2O 。
(2)过程1中得到了滤液和不溶物PbSO 4,则过程1的操作方法为过滤;PbSO 4 与氢氧化钠反应生成物除了PbO 以外,还应有硫酸钠,则滤液2中的溶质主要是硫酸钠,在Fe 2+催化下,Pb 和PbO 2 在稀硫酸作用下发生归中反应生成PbSO 4 的化学方程式为Pb +PbO 2+2H 2SO 4=====Fe 2+2PbSO 4+2H 2O 。
(3)①电解时阴极上PbCl 2-4得电子生成Pb ,其电极反应式为PbCl 2-4+2e -===Pb +4Cl -。
②电解过程中,惰性电极a(阳极)上水失电子发生氧化反应,其电极反应式为2H 2O -4e -===O 2↑+4H +,为平衡电荷,生成的H +会通过阳离子交换膜移向阴极。
③电解过程中,阴极的电极反应为PbCl 2-4+2e -===Pb +4Cl -,则可在阴极补充PbO 生成PbCl 2-4,使Na 2PbCl 4 电解液浓度恢复。
答案:(1)PbO 2+4HCl(浓)===PbCl 2+Cl 2↑+2H 2O(2)过滤 硫酸钠 Pb +PbO 2+2H 2SO 4=====Fe 2+2PbSO 4+2H 2O(3)①PbCl 2-4+2e -===Pb +4Cl - ②H + ③阴 PbO3.最新研究表明As 2O 3在医药领域有重要应用。
某小组从工业废料中提取As 2O 3,设计流程如下:已知:H 3AsO 3为弱酸,热稳定性差。
(1)写出一条“碱浸”时提高浸取率的方法:________________________;“碱浸”中H 3AsO 3转化成Na 3AsO 3的离子方程式为__________________________________________。
(2)“氧化”时向混合液中通入O 2时对体系加压,目的是____________________________________________________________________________。
(3)“沉砷”过程中有如下反应:①Ca(OH)2(s)Ca 2+(aq)+2OH -(aq) ΔH <0 ②5Ca 2+(aq)+OH -(aq)+3AsO 3-4(aq)Ca 5(OH)(AsO 4)3(s) ΔH >0 沉砷率与温度关系如图。
沉砷最佳温度为____________,高于85 ℃时,沉砷率下降的原因是________________________________________________________________________________________________________________________________________________。
(4)“还原”过程中获得H 3AsO 3的化学方程式为______________________________________________________________________________________________________;“操作A”为______________、过滤;滤液Ⅱ的主要溶质是________。
(5)若每步均完全反应,“氧化”和“还原”时消耗相同条件下O2和SO2的体积分别为x L、y L,则废水中n(H3AsO3)∶n(H3AsO4)=________(写出含x、y的计算式)。
解析:工业废料(含H3AsO3、H3AsO4)加入氢氧化钠溶液“碱浸”,与氢氧化钠反应生成Na3AsO3、Na3AsO4溶液,通入氧气,将Na3AsO3氧化为Na3AsO4,向溶液中加入石灰乳,得到Ca5(OH)(AsO4)3沉淀,将Ca5(OH)(AsO4)3用硫酸酸化得到H3AsO4,通入二氧化硫与H3AsO4溶液混合:H3AsO4+H2O+SO2===H3AsO3+H2SO4,还原后加热溶液,H3AsO3分解为As2O3,据此分析解答。
(1)反应物接触时间越长,反应越充分,所以“碱浸”时可采用搅拌或多次浸取使其充分反应,提高原料浸取率;H3AsO3与氢氧化钠溶液发生酸碱中和反应,离子方程式为H3AsO3+3OH-===AsO3-3+3H2O。
(2)“氧化”时向混合液中通入O2时对体系加压,可以增大O2的溶解度,加快反应速率。
(3)“沉砷”是将砷元素转化为Ca5(OH)(AsO4)3沉淀,发生的主要反应有①Ca(OH)2(s)Ca2+(aq)+2OH-(aq)ΔH<0、②5Ca2+(aq)+OH-(aq)+3AsO3-4 (aq)Ca5(OH)(AsO4)3(s)ΔH>0,高于85 ℃,随着温度升高,反应①中c(Ca2+)、c(OH-)减小,温度对平衡移动的影响反应①大于反应②,使反应②中平衡逆向移动,沉砷率下降。