专题九-工艺流程-中考化学专题复习导学案.docx

知识像烛光，能照亮一个人，也能照亮无数的人。-培根一、考点分析专题九工 艺 流 程一、复习目标1. 了解化学工艺的两大作用：利用混合物提纯物质、利用化学反应制备新物质；2. 知道可以通过工艺流程图的形式呈现工业生产的简要思路，并能绘制简单的工艺流程图；3. 能通过工艺流程图获取关于物质、变化的信息，解决实际问题；4. 了解实验原理和真正的工业生产之间存在的差距，知道工业生产中需要考虑的具体实际问题，能设计合理的制备物质和提纯物质方案。二、方法指引（一）知识储备1. 物质制备工艺模型设计制备方案时需考虑：（1）理论上的可行性；（2）原料价廉易得；（3）设备简单，步骤简便； （4）尽量提高产品的纯度；（5）产品与杂质易分离；（6）是否符合绿色化学的标准。2. 物质的分离与提纯（1） 分离提纯思路：根据物质性质的差异，使要分离的物质与其他物质处于不同的形态，采用合适的方法将物质分开或除去。（2） 常用的方法：物理方法：过滤、结晶、蒸馏化学方法：沉淀法：将杂质转化为沉淀过滤除去；气化法：将杂质转化成气体而除去；置换法：将杂质通过置换反应而除去；加热法：杂质受热易分解，通过加热将杂质除去。77 / 143. 工艺流程结构箭头:箭头进入的是投料(即反应物)、出去的是生成物(包括主产物和副产物)（二）解题思路1. 从生产目的出发，读懂框图。包括箭头、三线等；2. 阅读题头，找出关键字，把物质名称写成化学式；3. 分析流程中的每一步骤，从几个方面了解流程：反应物是什么，发生了什么反应，该反应造成了什么后果，对制造产品有什么作用。抓住一个关键点：一切反应或操作都是为了获得产品；4. 从题目中的问题出发，并结合涉及该问题的流程阶段进行分析：涉及操作方式，看流程图下一阶段的物质状态；涉及化学方程式及反应类型判断，结合辅助原料书写化学方程式并判断反应类型；涉及化学式、物质性质等知识性问题，直接根据物质性质进行解答；涉及环保等方面根据物质性质进行解答。三、典型例题题型一 分离提纯类氯化钾是低钠盐的主要添加剂，从海水晒盐后的苦卤中可以提取氯化钾。（1）物理方法提取苦卤的主要成分是氯化镁和氯化钠，其次是硫酸镁和氯化钾。它们的溶解度曲线如图1 所示，提取过程如下：将苦卤在较高温度下（填操作名称） 析出氯化钠和硫酸镁；将中所得混合物进行 操作得到母液；将母液降温，氯化钾和氯化镁析出。在较低温度下用水洗涤，即可获得较纯净的氯化钾。（2）化学方法提纯工业生产的氯化钾中含有少量硫酸镁杂质，不能满足科研的需要，实验室提纯过程如图 2 所示：提纯过程所用试剂 X、Y 分别是（写溶质化学式） 、 ，所加试剂均稍过量的目的是 ；写出提纯过程中发生反应的化学方程式 （任写一个）；步骤中实际参加反应的离子有（写符号） 。【答案】（1）蒸发结晶；过滤；（2）K2CO3HCl把要除去的杂质全部除去；MgSO4+Ba(OH)2BaSO4+Mg(OH)2，Ba(OH)2+K2CO3BaCO3+2KOH，3K2CO3+2HCl2KCl+H2O+CO2，KOH+HClKCl+H2O；Ba2+和 CO 2。【解析】解：（1）氯化钠的溶解度受温度的影响不大，硫酸镁的溶解度在温度大于 66之后，会随着温度的升高而减少，所以将苦卤在较高温度下蒸发结晶，析出氯化钠和硫酸镁；将中所得混合物进行过滤操作得到母液；（2）往溶液中加入过量的氢氧化钡和硫酸镁反应生氢氧化镁和硫酸钡除去硫酸镁；再往混合物中加入过量的碳酸钾和氢氧化钡反应生成碳酸钡和氢氧化钾，最后加入过量的盐酸和碳酸钾反应生成氯化钾、水和二氧化碳；所加试剂均稍过量的目的是把要除去的杂质全部除去；在提纯过程发生的反应，硫酸镁和氢氧化钡反应生成氢氧化镁和硫酸钡，化学方程式为： MgSO4+Ba(OH)2BaSO4+Mg(OH)2；氢氧化钡和碳酸钾反应生成碳酸钡和氢氧化钾，化学方程式为： Ba(OH)2+K2CO3 BaCO3+2KOH；碳酸钾和盐酸反应生成氯化钾、水和二氧化碳，化学方程式为： K2CO3+2HCl2KCl+H2O+CO2；氢氧化钾和盐酸反应生成氯化钾和水，化学方程式为：KOH+HCl KCl+H2O；步骤中实际参加反应的离子有 Ba2+和 CO32。【点拨】本题考查了提纯物质的方法：有物理方法和化学方法。结晶和过滤是初中学习的两种常用的分离混合物的方法，常见的结晶有降温结晶和蒸发结晶，降温结晶适用于溶解度受温度影响较大的物质， 而蒸发结晶适用于溶解度受温度影响较小的物质，过滤操作是分离难溶性固体和液体的一种方法；在使用化学方法提纯物质的时候，一定要注意加入的试剂只与杂质反应，反应后不能引入新的杂质，最后能得到纯净的物质。【考试方向】化学工艺流程图题以化工生产为背景，用框图的形式表达生产流程，问题设计灵活，近年来考察的内容主要设计的内容有：金属的冶炼、海水、矿产等自然资源的开发与利用、化石能源的综合利用、环境保护等。变式训练例 1Na2SO4 是制造纸浆、燃料稀释剂、医药品等的重要原料。某 Na2SO4 样品中含有少量 CaCl2 和 MgCl2， 实验室提纯 Na2SO4 的流程如图 1图1 图2 （1） 加入 NaOH 溶液可除去的阳离子是 （填离子符号）， 其反应的化学方程式为 。若添加 NaOH 和 Na2CO3 过量，可加入适量 （填名称）除去；（2） 操作a 的名称是 ，该操作中需要用到的玻璃仪器有烧杯、玻璃棒、 ；（3） 溶液 M 中的溶质是 Na2SO4 和杂质 NaCl，观察图 2 中的溶解度曲线，操作 b 是：先将溶液 M 蒸发浓缩，再降温结晶、过滤。降温结晶的最佳温度范围是 以下，因为 Na2SO4 的溶解度 。例 2 已知某种干电池的内部黑色糊状填充物含炭黑、二氧化锰、氯化铵和氯化锌。下列是回收利用干电池得到二氧化锰和氯化铵固体的流程：·68·有关数据见表：温度/020406080100溶解度/gNH4Cl29.337.245.855.365.677.3ZnCl2343395452488541614（1） 操作I 中用到的玻璃仪器有 、玻璃棒和漏斗；（2） 固体M 的成分为 ，操作的简便方法为 ；（3） 操作的过程包括冷却结晶、过滤、洗涤、干燥。溶液 B 的溶质为 ；洗涤时最好选用下列物质中的 作为洗涤液；A冰水B氯化铵饱和溶液C氯化锌饱和溶液D氯化钠饱和溶液（4） 施肥时不能将熟石灰与氯化铵混合施用的原因是 （用化学方程式回答）。题型二物质转化类氢氧化镁是一种重要的化工原料，某矿石由 MgO、Fe2O3、CuO 和 SiO2 杂质。用该矿石制备氢氧化镁的工艺流程如图：回答下列问题：（1） 步骤和步骤均用到的操作是 ；（2） 溶液A 中所含的阳离子有 （填离子符号）；（3） 已知部分金属阳离子以氢氧化物形成沉淀时溶液的pH 见下表：对应离子Fe3+Cu2+Mg2+开始沉淀时的pH1.94.29.1完全沉淀时的pH3.26.711.1步骤加入熟石灰，调节溶液的pH 范围为 ，固体 C 中所含成分的化学式为 ；（4） 步骤制得产品的化学方程式 。【答案】（1）过滤；（2）Fe3+、Cu2+、Mg2+和 H+；（3）6.79.1，Cu(OH)2、Fe(OH)3；（4）MgCl2+Ca(OH)2CaCl2+Mg(OH)2。【解析】解：（1）操作后物质的状态均是固态和液态，过滤可以将不溶性固体从溶液中分离出来， 所以步骤和步骤均用到的操作是过滤；（2） 盐酸和氧化铁反应生成氯化铁和水，和氧化铜反应生成氯化铜和水，和氧化镁反应生成氯化镁和水以及盐酸是过量的，所以溶液A 中所含的阳离子有 Fe3+、Cu2+、Mg2+和 H+；（3） 由铁离子、铜离子沉淀时的 pH 值和镁离子开始沉淀的 pH 值可知，所以步骤加入熟石灰，调节溶液的pH 范围为 6.79.1，固体C 中所含成分的化学式为Cu(OH)2、Fe(OH)3；（4） ） 氯化镁和氢氧化钙反应生成氢氧化镁沉淀和氯化钙， 化学方程式为： MgCl2+Ca(OH)2 CaCl2+Mg(OH)2 。【点拨】本题考查了物质的分离和物质的转化。过滤操作是分离不溶性固体和液体的一种方法，一切反应和操作都是为了得到产品，所以在解答题目时带着问题去读图，寻找解答有用的信息；会分析溶液的组成，掌握酸碱盐的化学性质会书写化学方程式。【考试方向】此题主要考察基本操作以及酸碱盐的知识，因此了解物质的性质是关键。变式训练例 1 工业上利用某废渣（含 FeSO4、Fe2(SO4)3 及少量 CaO 和 MgO）制备高档颜料铁红（主要成分为 Fe2O3） 和回收(NH4)2SO4 具体生产流程如下：【资料】氧化还原反应中，会有元素化合价发生变化。（1） 步骤中操作Y 的名称是 ；（2） 加入物质X 溶解废渣，X 应选用 （填序号）；A盐酸B硫酸C氨水D氢氧化钠步骤酸浸时，生成盐的化学方程式为 （任写一个）；（3） 步骤通入氧气氧化的目的是 ；工业上对该操作控制在 4 小时左右为宜，根据如图有关数据分析，影响 Fe2+氧化率的变化规律： 。例 22020 年奥运会奖牌制作原料来自于电子垃圾中提炼出来的金属。从废线路板中提炼贵重金属和制备硫酸铜晶体的一种工艺流程如图：已知：在酸性环境中有过氧化氢存在时，铁和铜分别会转化为铁离子和铜离子。（1） 操作的名称是 ；（2） 提炼出的贵重金属可制作奖牌，其成分是 ；（3） 调节pH 的主要目的是除去滤液中 （填金属离子符号）；（4） 写出粗铜中的铜与稀硫酸和过氧化氢的混合溶液发生反应的化学方程式： 。四、自主训练1. 为了从含有 FeSO4、CuSO4 的工业废水中回收 Cu 和硫酸亚铁晶体，某学习小组设计并完成了以下实验。下列说法正确的是（）A. 固体X 中只含 CuB. 试剂 B 是稀硫酸C. 溶液 Z 中的溶质为 FeSO4 和 CuSO4D. 操作I 用到的玻璃仪器只有烧杯和玻璃棒2. 无水氯化钙的用途广泛。以石灰石矿粉（含有 MgSO4、Fe2O3、SiO2 等杂质）为原料，生产无水氯化钙的流程如图：回答下列问题：（1） 从流程图中推知：SiO2 具有的化学性质是 ；（2） 加入盐酸的主要作用是 （写化学方程式）；（3） 滤渣 3 中除有 Ca(OH)2 外，还有 （填化学式）；（4） 产品中的杂质除极少量H2O 外，最可能含的是 （填化学式）。3. 治理污染性气体（NO2、NO、SO2、CO 等）有利于实现可持续发展。（1） NO2 可用水吸收，请补全该反应的化学方程式 3NO2+H2O2HNO3+ ；（2） 用氨气可以把 NO 转化成无毒物质直接排放，反应的微观示意图如图 1。该反应的化学方程式为 ；（3） 烟气中的 SO2 经过如图 2 转化可以得到化工产品。加入石灰石的目的是将 SO2 转化为 ；上述处理过程中，化合价发生改变的元素是 ；（4） 要使碳燃烧时不产生一氧化碳，则需控制碳和氧气的质量比在 范围内。4. 金属钛广泛用于航空航天工业、化工、医疗等领域。用钛铁矿（主要成分为 FeTiO3）制取钛并获得副产品A 的主要工艺流程如图 1 所示：请回答下列问题：（1） 构成金属钛的微粒是 （填“分子”“原子”或“离子”），H2TiO3 中钛元素的化合价为 ；（2） 反应需持续通入氩气，氩气的作用是 ；（3） 反应的产物除红色固体 A 外，还有两种组成元素相同且相对分子质量相差 16 的气体，则该反应的化学方程式为 ；（4）反应中属于分解反应的是 （填“”“”“”）。题九工 艺 流 程变式训练1. 【答案】（1）Mg2+ 2NaOH+MgCl2=Mg(OH)2+2NaCl 稀硫酸；（2）过滤 漏斗；（3）30 在 30以下比氯化钠小（或 30以下硫酸钠的溶解度受温度影响比氯化钠大）。【解析】（1）加入的氢氧化钠和氯化镁反应生成氢氧化镁沉淀和氯化钠，因此除去的是 Mg2+，反应的化学方程式为：2NaOH+MgCl2Mg(OH)2+2NaCl；稀硫酸和氢氧化钠反应生成硫酸钠和水，没有带入新杂质；碳酸钠和稀硫酸反应生成硫酸钠、水和二氧化碳气体，没有带入任何其它杂质，符合除杂的原则；故 NaOH 和 Na2CO3 如果添加过量了，可在过滤后向滤液中滴加稀硫酸除去。（2） 操作 a 得到的是固体和液体，因此是过滤，过滤需要烧杯、玻璃棒、漏斗、铁架台；故答案为：漏斗（或铁架台)；（3） 由于硫酸钠的溶解度在 30以下比氯化钠小，降温的过程中会析出大量的硫酸钠；故答案为： 30；在 30以下比氯化钠小（或 30以下硫酸钠的溶解度受温度影响比氯化钠大）。2. 【答案】（1）烧杯； （2）炭黑、二氧化锰的混合物 在空气流中灼烧；（3）ZnCl2 B；（4）Ca(OH)2+2NH4C1CaCl2+2H2O+2NH3【解析】（1）操作 I 中溶解、过滤用到的玻璃仪器有烧杯、玻璃棒和漏斗，故答案为：烧杯；（2） 固体 M 是炭黑、二氧化锰的混合物，欲从固体 M 中得到较纯的 MnO2，操作可采用的最简便方法是在空气流中灼烧，木炭燃烧生成二氧化碳气体，二氧化锰不能，故答案为：炭黑、二氧化锰的混合物 在空气流中灼烧；（3） ZnCl2 的溶解度受温度影响较大，而 NH4Cl 的溶解度受温度影响相对较小，操作采用的蒸发浓缩，降温结晶的方法，则通过操作所得到固体 NH4Cl，溶液中的溶质是 ZnCl2，因为氯化铵不溶于氯化铵饱和溶液而能溶于其他溶质的饱和溶液，应用氯化铵饱和溶液洗涤，故答案为：ZnCl2 B；（ 4 ）氯化铵能于碱性物质发生反应降低肥效，反应的化学方程式为： Ca(OH)2+2NH4C1 CaCl2+2H2O+2NH3，故答案为：Ca(OH)2+2NH4C1CaCl2+2H2O+2NH3。变式训练【答案】1.（1）过滤；（2）BMgO+H2SO4MgSO4+H2O；（3）将亚铁离子氧化成三价铁离子；温度越高，pH 越小，三价铁离子氧化率越高。【解析】（1）过滤可以将不溶性固体从溶液中分离出来，所以步骤中操作 Y 的名称是过滤；（2） 加入的物质既需要可以溶解金属氧化物，又不能引入新的杂质，所以加入物质 X 溶解废渣，X 应选用硫酸，故选：B；氧化镁和硫酸反应生成硫酸镁和水，化学方程式为：MgO+H2SO4MgSO4+H2O；（3） 该反应过程中制取的是高档颜料铁红氧化铁，所以步骤通入氧气氧化的目的是：将硫酸亚铁转化成硫酸铁。通过分析图像中的数据可知，影响 Fe2+氧化率的变化规律是：将亚铁离子氧化成三价铁离子；温度越高，pH 越小，三价铁离子氧化率越高。2.【答案】（1）过滤；（2）金；（3）Al3+和 Fe3+；（4）Cu+H2O2+H2SO4CuSO4+2H2O。【解答】（1）操作得到固体和液体，所以是过滤；（2） 提炼出的贵重金属可制作奖牌，其中有金，所以其成分是金；（3） 调节pH，根据生成固体氢氧化铝和氢氧化铁，所以主要目的是除去滤液中 Al3+和 Fe3+；（4） 根据信息“在酸性环境中有过氧化氢存在时，铁和铜分别会转化为铁离子和铜离子”，可知粗铜中的铜与稀硫酸和过氧化氢的混合溶液发生反应生成硫酸铜和水，对应的化学方程式为Cu+H2O2+H2SO4CuSO4+2H2O。自主检测1. 【答案】B【解答】解：A. 实验目的是从含有 FeSO4、CuSO4 的工业废水中回收 Cu 和硫酸亚铁晶体，则加入的试剂 A 是过量的铁粉，固体 X 是铁和铜的混合物，故选项说法错误；B. 固体X 是铁和铜的混合物，铁能与稀硫酸反应生成硫酸亚铁溶液和氢气，铜不能，则试剂是稀硫酸，故选项说法正确；C. 铁能与稀硫酸反应生成硫酸亚铁溶液和氢气，溶液 Z 中的溶质是 FeSO4，故选项说法错误；D. 操作I 是过滤操作，用到的玻璃仪器有烧杯、玻璃棒、漏斗，故选项说法错误。2. 【答案】（1）不能和盐酸反应；（2）Fe2O3+6HCl2FeCl3+3H2O；（3）Mg(OH)2、Fe(OH)3；（4）BaCl2。【解析】（1）从流程图中可以看出，SiO2 不能和盐酸反应；（ 2 ）加入盐酸的主要作用是除去氧化铁，生成氯化铁和水， 对应的化学方程式是Fe2O3+6HCl2FeCl3+3H2O；（3） 滤渣 3 中除有Ca(OH)2 外、还有生成的 Mg(OH)2 以及 Fe(OH)3；（4） 产品中的杂质除极少量H2O 外，由于氯化钡可溶，所以最可能含的是 BaCl2。3. 【答案】（1）NO；（2）4NH3+6NO 5N2+6H2O、；（3）CaSO4、硫元素与氧元素；（4）小于 3：8。【解答】（1）根据质量守恒定律和化学方程式可知，X 的化学式中含有 N 的个数为：321，含有O 的个数为：3×2+12×31，含有H 的个数为：220；故X 的化学式为：NO,故填：NO；（2） 由反应的微观示意图可知，反应物是氨气与一氧化氮，生成物是氮气和水，所以反应的化学方程式为：4NH3+6NO 5N2+6H2O；故填：4NH3+6NO 5N2+6H2O；（3） 由物质的转化过程可知，加入石灰石的目的是将 SO2 最终转化为 CaSO4；故填：CaSO4；在二氧化硫和亚硫酸钙中，硫元素的化合价为+4 价，而在硫酸钙中，硫元素显+6 价，在氧气中氧元素显 0 价，在硫酸钙中，氧元素显2 价，所以化合价发生改变的元素是硫元素与氧元素；故填：硫元素与氧元素；（4） C+O2 CO2 1232故碳和氧气的质量比为：12：323：8，碳和氧气的质量比需要小于 3：8故填：小于 3：8。4.【答案】（1）原子+4 价；（2）隔绝空气或者做保护气；（3）2FeSO4 Fe2O3+SO2+SO3；（4）；【解答】（1）金属是原子直接构成的，所以构成金属钛的微粒是原子。H2TiO3 中氢元素为+1 价，而氧元素为2 价，根据化合物中正负化合价的代数和为零可得钛元素的化合价为+4 价；（2） 反应需持续通入氩气，由于氩气性质稳定，所以氩气的作用是隔绝空气或者做保护气；（3） 反应的产物除红色固体 A 外，还有两种组成元素相同且相对分子质量相差 16 的气体根据元素守恒可知 为含 硫的氧化物， 为 二氧化硫和三 氧化 硫 ，对应的化 学方程 式 为2FeSO4 Fe2O3+SO2+SO3；（4） 反应是 H2TiO3 分解为二氧化钛和水，为分解反应；反应为 2Mg+TiCl4 Ti+2MgCl2,为置换反应；2FeSO4 Fe2O3+SO2+SO3，为分解反应，所以属于分解反应的是；