2022年高考化学专题化学工业工艺流程 .pdf

学习必备欢迎下载常见无机物及其应用工业流程为背景的试题流程设计根据：相关物质的重要性质，无论是熟悉的（已掌握的化学内容）还是陌生的 （题目中往往会有提示）物质，都是依据重要性质展开。答题思路：建立全局意识，拿到题之后不要急于下笔，要先浏览全题，做到心中有数。1.在题中标出该工艺流程的目的及原料，并将其对应到框图中。（一定要标）2.浏览题目的设问，帮助你理解流程，同时有些空可直接做答。3、牢牢看题目中信息，特别是新的信息，肯定是为陌生的物质的性质做准备的。4、多积累化学知识和应用的素材（如以金属矿物资源为背景、以废弃物的回收利用为载体、废水处理、海水资源的综合运用等）。设问角度：1.核心的化学反应陌生方程式的书写（注意瞻前顾后）氧化还原反应：熟练应用氧化还原规律判断产物形式配平非氧化还原反应：结合物质性质和反应实际判断产物形式2.保证达到实验目的的具体操作(1) 原料的预处理研磨：增大固体样品与液体（或气体）的接触面积，加快反应速率。灼烧：（焙烧、煅烧）除去可燃性的杂质（或使原料初步转化）浸出：（水浸、酸浸、碱浸）使原料中的* 溶解（物理溶解或与浸取液接触反应），可溶性离子进入溶液，不溶物通过过滤除去。搅拌：使反应物充分接触，增大反应（或溶解）速率。(2) 反应条件的控制:温度、 pH、保护气温度 :反应速率、物质的溶解度（溶解度曲线）、物质的热分解与挥发、弱离子的水解精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 1 页，共 9 页学习必备欢迎下载（平衡）pH：物质的沉淀与溶解、弱离子的水解保护气：隔绝空气（主要是O2、H2O）、弱离子的水解(3)产品的分离提纯: 过滤、结晶、蒸馏、萃取分液过滤：趁热过滤考虑溶解度沉淀的洗涤水（冰水、热水）、有机物（乙醇、乙醚）（主要考虑溶解度）降低因溶质的溶解而引起的损耗；乙醇易挥发， 有利于干燥， 同时可防止溶质与水反应生成结晶水合物。沉淀的洗涤方法加入蒸馏水（或其他溶剂）至浸没固体，滤净，重复23 次。检验沉淀是否洗净的方法分析清楚溶液中的成分Cl-、 CO32-、SO42-、Fe3+、NH4+结晶：蒸发结晶 NaCl 蒸发浓缩、冷却结晶CuSO45H2O、ZnSO47H2O、CaBr26H2O、 Al2(SO4)318H2O 蒸发浓缩、趁热过滤、冷却结晶分离NaCl 和 KNO3的混合物3. 基本化学理念生产实际（1）速率快、产率高、（2）产品纯度高（3）成本低、无污染污染：废渣、废液（酸、碱、重金属盐）、废气（Cl2、Br2、硫和氮的氧化物）（4）循环利用例题精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 2 页，共 9 页学习必备欢迎下载1、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 （）、Mn （）、 Ni （）等杂质 的流程如下：提示：在本实验条件下，Ni（）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）反应中产物的成分可能是ZnCO3xZn（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 _。铝土矿提炼铝（氧化铝、氧化铁、氧化硅）碱处理酸处理2、工业上用铝土矿（主要成分是Al2O3、Fe2O3、SiO2）提纯 Al2O3做冶炼铝的原料，提取的操作过程可用以下流程图表示：已知： 2NaAlO2+CO2+3H2O=Na2CO3+ 2Al(OH)3， SiO2能被 NaOH 溶解 (1)请写出下列各步反应的化学方程式：， 。(2)若步没有过滤操作而直接进入步骤，对后面的操作会有什么影响_？3、工业上用铝土矿（主要成分为A12O3，还有少量的Fe2O3，SiO2等杂质）提取氧化铝作冶炼铝的原料，提取的操作过程如下：精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 3 页，共 9 页学习必备欢迎下载（1）I 和 II 步骤中分离溶液和沉淀的操作是：_ （2）沉淀 M 中除含有泥沙外，一定还含有_，固体 N 是_；（3）滤液 X 中，含铝元素的溶质的化学式为_，它属于 _（填“酸”、“碱”或“盐”）类物质；写出过程所发生反应的化学方程式_；（4） 实验室里常往AICl3溶液中加人 _ （填“氨水”或“NaOH 溶液”） 来制取 A1(OH)3，写出该反应的化学方程式_ 4、用含有 A12O3、SiO2和少量 FeOxFe2O3的铝灰制备A12(SO4)318H2O。工艺流程如下：（一定条件下，MnO4- 可与 Mn2+反应生成 MnO2）已知：生成氢氧化物沉淀的pHAl(OH)3Fe(OH)2Fe(OH)3开始沉淀时3.4 6.3 2.7 完全沉淀时5.2 9.7 3.2 （1）H2SO4溶解 A12O3的离子方程式是 ; （2）检验滤液中还存在Fe2的方法是 (注明试剂、现象)。（3）“除杂”环节有如下几个步骤: （）向滤液中加入过量KMnO4溶液，调节溶液的pH 为 3.2；（）加热，产生大量棕色沉淀，静置，上层溶液呈紫红色: （）加入MnSO4至紫红色消失，过滤。步骤的目的；调节溶液的pH 为 3.2 的目的是。向的沉淀中加入浓HCl 并加热，能说明沉淀中存在MnO2的现象是，写出其反应方程式；中加入MnSO4的目的是。（4）从多次循环使用后母液中可回收的主要物质是（填化学式）。精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 4 页，共 9 页学习必备欢迎下载5、四氯化钛 (TiCl4)是制取航天航空工业材料钛合金的重要原料。由钛铁矿(主要成分是FeTiO3)制备 TiCl4等产品的一种工艺流程示意如下：钛铁矿TiO2nH2O2341强酸性浸出液（含 TiO2+、Fe2+、Fe3+、Al3+等）废渣废液废气富含 TiO2+溶液粗TiO2成品TiCl4绿矾氯气、焦炭铁屑（1）往中加入铁屑至浸出液显紫色，此时溶液仍呈强酸性。该过程中有如下反应发生。2Fe3+ Fe = 3Fe2+2TiO2+(无色 ) Fe4H+ = 2Ti3+(紫色 ) Fe2+2H2O Ti3+(紫色 ) Fe3+H2O = TiO2+(无色 ) Fe2+2H+ 加入铁屑的作用是_。（2）在工艺中需要控制条件以形成TiO2nH2O 溶胶，该分散质颗粒直径大小在_范围。（3）若把中制得的固体TiO2nH2O 用酸清洗除去其中的Fe(OH)3杂质，还可制得钛白粉。 已知 25时， KspFe(OH)32.7910-39，该温度下反应Fe(OH)3 3H+Fe3+H2O 的平衡常数K=_ 。（4）已知： TiO2(s) 2Cl2(g)= TiCl4(l) O2(g) H=+140KJ mol-1 2C(s) O2(g)= 2CO(g) H=-221KJ mol-1 写出中 TiO2和焦炭、氯气反应生成液态TiCl4和 CO 气体的热化学方程式：_。（5）上述工艺具有成本低、可用低品位矿物为原料等优点。依据绿色化学理念，该工艺流程中存在的不足之处是_（只要求写出一项）。（6）依据下表信息，要精制含少量SiCl4杂质的 TiCl4，可采用 _方法。6、锂离子电池的应用很广，其正极材料可再生利用。某锂离子电池正极材料有钴酸锂（LiCoO2）、导电剂乙炔黑和铝箔等。充电时， 该锂离子电池负极发生的反应为6C+xLi+xe- = LixC6。现欲利用以下工艺流程回收正极材料中的某些金属资源（部分条件未给出）。精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 5 页，共 9 页学习必备欢迎下载回答下列问题：（1）LiCoO2中， Co元素的化合价为。（2）写出“正极碱浸”中发生反应的离子方程式。（3）“酸浸”一般在80下进行，写出该步骤中发生的所有氧化还原反应的化学方程式；可用盐酸代替H2SO4和H2O2的混合液，但缺点是。（4）写出“沉钴”过程中发生反应的化学方程式。（5）充放电过程中，发生LiCoO2与Li1-xCoO2之间的转化，写出放电时电池反应方程式。（6）上述工艺中， “放电处理” 有利于锂在正极的回收，其原因是。在整个回收工艺中，可回收到的金属化合物有（填化学式）。7、锂离子电池的广泛应用使回收利用锂资源成为重要课题：某研究性学习小组对废旧锂离子电池正极材料 （LiMn2O4、碳粉等涂覆在铝箔上）进行资源回收研究，设计实验流程如下：废旧锂离子电池正极材料加过量NaOH 溶液过滤滤液LiMn2O4、碳粉通入过量 CO2过滤沉淀 X加稀 H2SO4通入空气MnO2、碳粉加一定量 Na2CO3过滤Li2CO31234滤液滤液过滤（1）第步反应得到的沉淀X 的化学式为。（2）第步反应的离子方程式是。（3）第步反应后，过滤Li2CO3所需的玻璃仪器有。若过滤时发现滤液中有少量浑浊，从实验操作的角度给出两种可能的原因：、。（4）若废旧锂离子电池正极材料含LiMn2O4的质量为18.1 g，第步反应中加入20.0mL 2.5molL-1的 H2SO4溶液。正极材料中的锂经反应和完全转化为Li2CO3，至少有 g 精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 6 页，共 9 页学习必备欢迎下载Na2CO3参加了反应。氨碱工业工艺流程8、工业上以粗食盐（含有少量Ca2+、Mg2+杂质）、氨、石灰石等为原料，可以制备Na2CO3。其过程如下图所示。请回答：（1）在处理粗盐水的过程中，可加入石灰乳和纯碱作为沉淀剂，则所得滤渣的成分除过量的沉淀剂外还有 _。（2）将 CaO 投入含有大量的NH4Cl 的母液中，能生成可循环使用的NH3，该反应的化学方程式是_。（3）向饱和食盐水中首先通入的气体是_，过程中生成NaHCO3晶体的反应的化学方程式是_。（4）碳酸钠晶体失水的能量变化示意图如下：精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 7 页，共 9 页学习必备欢迎下载Na2CO3 H2O(s) 脱水反应的热化学方程式是_。（5）产品纯碱中常含有NaCl 。取 a g 混合物与足量稀盐酸充分反应，加热、蒸干、灼烧，得b g 固体。则该产品中Na2CO3的质量分数是_。（6）熔融 Na2CO3可作甲烷 -空气燃料电池的电解质，该电池负极的反应式是_。9、铅及其化合物可用于蓄电池、耐酸设备及X 射线防护材料等。回答下列问题：(1)铅是碳的同族元素，比碳多4 个电子层。铅在元素周期表的位置为第_周期，第_族； PbO2的酸性比CO2的酸性 _(填“强”或“弱”)。(2)Pb O2与浓盐酸共热生成黄绿色气体，反应的化学方程式为_。(3)PbO2可由 PbO 与次氯酸钠溶液反应制得，反应的离子方程式为_；PbO2也可以通过石墨为电极，Pb(NO3)2和 Cu(NO3)2的混合溶液为电解_，阴极上观察到的现象是_；若电解液中不加入Cu(NO3)2，阴极发生的电极反应式为_，这样做的主要缺点是_。(4)PbO2在加热过程发生分解的失重曲线如图所示，已知失重曲线上的a 点为样品失重4.0%(即100%)的残留固体。若a点固体组成表示为PbOx或 mPbO2nPbO，列式计算x 值和 mn 值 _。10、二氧化氯泡腾片，有效成分（ClO2）是一种高效、安全的杀菌、消毒剂。方法一：氯化钠电解法是一种可靠的工业生产ClO2气体的方法。该法工艺原理如图。其过程是将食盐水在特定条件下电解得到的氯酸钠（NaClO3）与盐酸反应生成ClO2。精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 8 页，共 9 页学习必备欢迎下载氯化氢电解槽ClO2食盐水氯化氢合成塔二氧化氯发生器补充 Cl2NaClCl2（1）工艺中可利用的单质有_（填化学式），发生器中生成ClO2的化学方程式为_。（2）此法的缺点主要是_ 。方法二：最近，科学家又研究出了一种新的制备方法，纤维素还原法制ClO2，其原理是：纤维素水解得到的最终产物X 与 NaClO3反应生成ClO2。（3）配平方程式： （X） +NaClO3+H2SO4 ClO2+CO2 +H2O+_ 若反应中产生4.48L（折算成标准状况下）气体，电子转移_ 个。（4）ClO2和 Cl2均能将电镀废水中的CN氧化为无毒的物质，自身被还原为Cl。处理含CN相同量的电镀废水，所需Cl2的物质的量是ClO2的_倍。方法三：实验室常用氯酸钠(NaClO3)和亚硫酸钠 (Na2SO3)用硫酸酸化，加热制备二氧化氯，化学反应方程式为：2NaClO3+Na2SO3H2SO42ClO2+2Na2SO4H2O （5）反应中的Na2SO3溶液中存在如下平衡：H2OH+OH-和 _（用离子方程式表示）. 常温下， 0.1mol/L 该溶液中离子浓度由大到小排列_（用离子符号表示）（6）常温下，已知NaHSO3溶液呈酸性，在Na2SO3溶液中滴加稀盐酸至中性时，溶质的主要成分有 _。（用化学式表示）精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 9 页，共 9 页