2022年高考化学解题技巧分专题.pdf
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1、无机工艺流程题解题技巧【考 点 剖 析】化学工艺流程题是将化工生产中的生产流程用框图形式表示出来,并根据生产流程中有关的化学知识步步设问,是无机框图题的创新。它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,是近几年高考化学命题的热门题型。解题思路:一原料(无机矿物)规律:主线主产品,分支副产品,回头为循环。目的(所需产品)排放物的无害化处理1 .读流程图(1)箭头:箭头进入的是投料(反应物)、出去的是主产物或副产物(
2、生成物)。(2)三线:出线和进线均表示物料流向或操作流程,可逆线表示物质循环。2 .解题要点(1)审题要点:了解生产目的、原料及产品,了解题目提供的信息,分析各步的反应条件、原理及物质成分,理解物质分离、提纯、条件控制等操作的目的及要点。(2)答题切入点:原料及产品的分离提纯,生产目的及反应原理,生产要求及反应条件,有关产率、产量及组成的计算,绿色化学。考点一 以物质制备为目的的工艺流程【典 例I 2 0 1 9 新课标I 硼 酸(H 3 B O 3)是一种重要的化工原料,广泛应用于玻璃、医药、题 挖掘题头肥料等工艺。一种以硼镁矿(含 M g zB zO s H O、S i O 2 及少量F
3、e zC h、A I 2 O 3)为原料生产硼酸及轻质氧化镁的工艺流程如下:头【解题技巧】1.制备过程中原料预处理的常用方法题干分析题干流程溶 液 滤 渣 1硼镁矿粉|耳浸I 过滤产PHA.:气体吸 收|-T1NHJICOj 溶液I 过,滤.调 pH=6.5沉镁母液AMg(OH)?M gCO,-轻质氧化镁题尾知道题尾考查哪些回答下列问题:(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_O(2)“滤 渣1”的主要成分有_ _ _ _ _ _o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_ _ _ _ _ _ _ _ _o(3)根据 H3 B O3
4、 的解离反应:H3 B O3+H2 O=H+B(OH)-4,Ka-5.8 1 x i()T。,问题可判断H3 B O3是_ _ _ _ _ _ 酸;在“过滤2”前,将溶液p H调节至3.5,目的是_ _ _ _ _ _O(4)在“沉镁”中生成Mg(OH)2-Mg C O3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_ O看方法想目的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
5、滤除去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墩烧改变结构,使一些物质能溶解,并使一些杂质在高温下氧化、分解,如燃烧高岭土2.制备过程中控制反应条件的方法看方法想目的调节溶液的p H常用于使某些金属离子形成氢氧化物沉淀控制温度根据需要升温或降温,改变反应速率或使平衡向需要的方向移动控制压强改变速率,影响平衡使用合适改变反应速率,控制达到平衡所需要的时间2 注意 调节pH所需的物质一般应满足两点:能与H+反应,使溶液pH变大;的催化剂趁热过滤防止某物质降温时析出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不引入新杂质。例如若要除去C
6、i P+中混有的F e 3 1可加入C u O、C u(OH)2或C u 2(OH)2 cO3等物质来调节溶液的pH,不可加入N a O H溶液、氨水等。【同类迁移】1.2 0 1 9新课标I I I 高纯硫酸镒作为合成银钻镒三元正极材料的原料,工业上可由天然二氧化镐粉与硫化镒矿(还含Fe、A l、Mg、Zn、N i、Si等元素)制备,工艺如下图所示。回答下列问题:H 2 s M n O2 级水Na2s M 11F2 NH4HCO3滤渣1 滤渣2一|除1 卜沉Z|-MnCO3-MnSO4滤渣3 滤渣4相关金属离子 co(M +)=O.I m ol-L f形成氢氧化物沉淀的p H范围如下:金属离
7、子M t?*Fe2+Fe3+A l3M g2+Zn2+N i2+开始沉淀的pH8.16.31.53.48.96.26.9沉淀完全的pH10.18.32.84.710.98.28.9(1)“滤渣1”含有S和;写出“溶浸”中二氧化镭与硫化钵反应的化学方程式(2)“氧化”中添加适量的M nO 2的作用是(3)“调pH”除铁和铝,溶液的p H范 围 应 调 节 为-6之间。(4)“除杂1”的目的是除去Zn?+和N i2+,“滤渣3”的主要成分是。(5)“除杂2”的目的是生成M gF2沉淀除去M g2+。若溶液酸度过高,M g2+沉淀不完全,原因是(6)写出“沉锦”的离子方程式。(7)层状锲钻镭三元材料
8、可作为锂离子电池正极材料,其化学式为L iN iK oyM nQ z,其中N i、C o、M n的化合价分别为+2、+3、+4 o当%=尸g时,z=。2.2 0 18新课标I卷 焦亚硫酸钠(N a 2 s2 O 5)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N a 2 s2。5,通常是由N a H SC h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SO 2生产N a 2 s2 O 5的工艺为:3SO Na CO 固体 SOpH=4.1 pH=7 8 pH=4.1pH=4.1时,I 中为 溶液(写化学式)。工艺中加入N a 2
9、 cC h固体、并再次充入S02的目的是。(3)制 备 N a 2 s2 O 5 也可采用三室膜电解技术,装置如图所示,其 中 SC h碱吸收液中含有N a H SC h和N a 2 so3。阳极的电极反应式为。电解后,室的N a H SC h浓度增加。将该室溶液进行结晶脱水,可得到N a 2 s2。5。ijbl稀HSO4 so?碱吸收液(4)N a 2 s2 O 5 可用作食品的抗氧化剂。在测定某葡萄酒中N a 2 s 2 O 5 残留量时,取 5 0.0 0 mL葡萄酒样品,用 0.0 1 0 0 0 m o l-L T 的碘标准液滴定至终点,消 耗 1 0.0 0 m L。滴定反应的离子
10、方程式为,该样品中N a 2 s 2。5 的残留量为 g T (以 S O 2 计)。3.(2 0 1 6 四川理综,1 1 节选)资源的高效利用对保护环境、促进经济持续健康发展具有重要作用。磷尾矿主要含C a5(P O4)3 F 和 C a C O3-M gC O 3 o 某研究小组提出了磷尾矿综合利用的研究方案,制备具有重要工业用途的C a C O 3、M g(O H)2、P 4 和 H 2,其简化流程如下:已知:C a5(P O4)3 F 在 95 0 不分解;4 C a5(P O4)3 F +1 8S iO2+3 0 C=S =2 C a F2+3 0 C O +1 8C a S iO
11、 j+3 P 4 请回答下列问题:(1)95 0 煨 烧 磷 尾 矿 生 成 气 体 的 主 要 成 分 是。(2)实 验 室 过 滤 所 需 的 玻 璃 仪 器 是(3)N H 4 N O 3 溶液能从磷矿I 中浸取出C a 2+的原因是(4)在浸取液H中通入NW,发生反应的化学方程式是4【解题策略】化工流程题中表述性词汇“答题方向”化工生产流程和综合实验题中经常会出现一些表述性词语中,这些表述性词语就是隐性信息,它可以暗示我们所应考虑的答题角度。常见的有:(1)“控制较低温度”常考虑物质的挥发、物质的不稳定性和物质的转化等。(2)“加过量试剂”常考虑反应完全或增大转化率、产率等。(3)“能
12、否加其他物质”一常考虑会不会引入杂质或是否影响产品的纯度。(4)“在空气中或在其他气体中”主要考虑0 2、H 2 O、C 0 2 或其他气体是否参与反应或达到防氧化、防水解、防潮解等目的。(5)“判断沉淀是否洗净”常取少量最后一次洗涤液于试管中,向其中滴加某试剂,以检验其中的某种离子。(6)“检验某物质的设计方案”一通常取少量某液体于试管中,加入另一试剂产生某现象,然后得出结论。(7)“控制pH”常考虑防水解、促进生成沉淀或除去杂质等。(8)“用某些有机试剂清洗”常考虑降低物质溶解度有利于析出、减少损耗和提高利用率等。考点二 以分离提纯为目的的工艺流程【典 例 1】从废钢催化剂(主要成分V 2
13、 O5、V OS O4、K 2 so八 S i C h 等)中回收V 2 O5 的一种生产工艺流程示意图如下,请回答下列问题:(1)步 骤 中 废 渣 的 主 要 成 分 是,中X试剂为 O(2)实验室中进行萃取分液操作时,注入萃取剂,充分振荡,将分液漏斗于铁圈上静置,当液体分层后,接下来的操作是(3)的变化过程可简化为(下式R表 示 V 0 2 1 ,HA表示有机萃取剂)R 2(S O4),(水层)+2 H A(有机层)2 R A”(有机层)+H2s 水层)为提高中萃取百分率,应采取的措施是。(4)请完成中的反应离子方程式:C 1 0 7 +V C)2 *+H+=V 03+口+(5)2 5
14、时,取样进行实验分析,得到帆沉淀率和溶液p H之间关系如下表:pH1.31.41.51.61.71.81.92.02.1钢沉8 8.19 4.89 6.59 8.09 8.89 8.89 6.49 3.18 9.35结合上表,在实际生产中,中加入氨水,调节溶液的最佳p H为.(6)该工艺流程中,可以循环利用的物质有 o淀率%【解 题 方 法】1 .把握物质提纯的常用方法看目的选方法除去可溶性杂质水溶法除去碱性杂质酸溶法除去酸性杂质碱溶法除去还原性或氧化性杂质氧化还原法除去受热易分解或易挥发的杂质加热灼烧法除去酸性C i P+溶液中的F e3+等调p H法2.正确选择物质分离的常用方法看目的选方
15、法分离难溶物质和易溶物,根据特殊需要采用趁热过滤或者抽滤等方法过滤(热滤或抽滤)利用溶质在互不相溶的溶剂里的溶解度不同提纯分离物质,如用CC1 4或苯萃取溪水中的澳萃取和分液提纯溶解度随温度变化不大的溶质,如N a Cl蒸发结晶提纯溶解度随温度变化较大的溶质,易水解的溶质或结晶水合物。如K N C h、FeCb、Cu CL、Cu S O 4 5H2 O、FeS O 4 7 H2 O 等冷却结晶分离沸点不同且互溶的液体混合物,如分离乙醇和甘油蒸储与分偏利用气体易液化的特点分离气体,如合成氨工业采用冷却法分离氨气与氮气、氢气冷却法【同 类 迁 移】1.2 0 1 8北京卷 磷精矿湿法制备磷酸的一种
16、工艺流程如下:H2 s 0必磷 精 矿 一 磷精矿粉研磨H.O2/A Ca CO3/A一粗磷酸-叫法脱 有 机 碳 脱 硫一 精 制 磷 酸酸 浸 磷石膏(主要成分为Ca S O4-0.5H2O)已知:磷精矿主要成分为Ca 5(P C)4)3(OH),还含有Ca 5(P O 4)3 F和有机碳等。溶解度:Ca5(P O 4)3(OH)Ca S O4 0.5H2 O6(1)上 述 流 程 中 能 加 快 反 应 速 率 的 措 施 有。(2)磷精矿粉酸浸时发生反应:2 Ca 5(P O4)3(O H)+3 H20+1 0 H2S O4=1 0 Ca S O4 O.5H2 O+6H3 P O 4该
17、反应体现出酸性关系:H3 P 0 4 H2 S O 4(填或。结合元素周期律解释中结论:P和S电子层数相同,O(3)酸浸时,磷精矿中Ca N P O S F所含氟转化为H F,并进一步转化为S i F除去。写出生成HF的化学方程式:(4)H2 O 2将粗磷酸中的有机碳氧化为CCh脱除,同时自身也会发生分解。相同投料比、相同反应时间,不同温度下的有机碳脱除率如图所示。8 0 后脱除率变化的原因:。都健专建石柳(5)脱硫时,Ca CCh稍过量,充分反应后仍有S O:残留,原因是;加入Ba CCh可进一步提高硫的脱除率,其离子方程式是。(6)取a g所得精制磷酸,加适量水稀释,以百里香酚酰作指示剂,
18、用b m o l L N a O H溶液滴定至终点时生成N a 2 Hp 0 4,消耗N a O H溶液c m L。精制磷酸中H3 P。4的 质 量 分 数 是 (已知:H3 P o 4摩尔质量为 9 8 g m o r*1)ii(2)过 程I中,F e 2+催化过程可表示为:i:2 F e2+P bO2+4 H+S O F=2 F e3+P bS O4+2 H2Oi i :.2.(2 01 6北京理综,2 7)以废旧铅酸电池中的含铅废料(P b、P bO,P bC h、P bS O 4 及炭黑等)和 H 2 s。4 为原料,制备高纯P bO,实现铅的再生利用。其工作流程如下:含铅废料FeSO
19、,.H:SO,/Ai t i i(过 程I)PbSO,IO%NaOH溶 液/粗品冷 他 口 滤。品pb粗(过程)高纯PbO(1)过 程 中,在F e 2+催化下,P b和P bO2反应生成P bS O4的化学方程式是7写出i i 的离子方程式:下列实验方案可证实上述催化过程。将实验方案补充完整。a.向酸化的F e S C M 溶液中加入K S C N 溶液,溶液几乎无色,再加入少量P bC h,溶液变红。b.9(3)P bO 溶解在N a O H 溶液中,存在平衡:P bO(s)+N a O H(a q)N a H P bO2(a q),其溶解度曲线如图所ZK o过程n的目的是脱硫。滤 液 1
20、 经处理后可在过程n中重复使用,其 目 的 是(选 填 序 号)。A.减少P b O 的损失,提高产品的产率B.重复利用N a O H,提高原料的利用率C.增加N a 2 s 04 浓度,提高脱硫效率过程H I 的目的是提纯。结合上述溶解度曲线,简述过程I I I 的操作:。3.(2 01 6 课标全国H I,2 8)以硅藻土为载体的五氧化二钢(V 2 O 5)是接触法生产硫酸的催化剂。从废研催化剂中回收V2O5既避免污染环境又有利于资源综合利用。废钮催化剂的主要成分为:H fO,KC1O3 KOH 淋洗液 NH,CI物质V2O5V2O4K 2 s 04SiO2FezChA12O3质量分数/%
21、2.2 2.92.8 3.122 2860 651 2 4的产率为。(5)取少量K 2 F e O 4于试管中,加硝酸酸化并堵住试管口,观察到溶液中有细微的小气泡产生,溶液紫色逐渐褪去,伸入一根带火星的木条,木条复燃;再向溶液中加入K S C N 溶液,溶液变为血红色。如果标况下产生气体2.24L,则参加反应的F e C-数目;K z F e C U 作为净水剂的优点除铁无毒,能消毒杀菌外还有。(6)某同学设计以下两个实验探究高铁酸钾的稳定性。(实验1)将适量K 2F e O4固体分别溶解于pH为 4.7 4、7.0 0、1 1.50 的水溶液中,配得F e(V-浓度为l.O m m oK-1
22、(I m m ob L lO m ob L1)的试样,静置,结果见图1。(实验2)将适量K 2F e O 4溶解于p H=4.7 4的水溶液中,配制成F e C V-浓度为l.O m m oh L 的试样,将试样分别 置 于 20、30、40 和 6 0 的恒温水浴中,结果见图2。(实验结论)根据图一,可以得出的结论是:_图 1 图 2(7)常温下,某水溶液含有F e 3+,C u2+,调节溶液p H=1 0 时,两种氢氧化物沉淀共存,已知该温度下,小.F e(O H)3)=a,s p(C u(0 H)21 =b,则溶液中 C(F e3+)/C(C u2+)=。3.某一化工厂以废铁屑为原料制备
23、F e C b 溶液,用作印刷电路铜板腐蚀剂,并对溶液B进行电解处理的实验流程如图:10(1)试 剂a应选用(填写名称):(2)步 骤I用到的主要玻璃仪器有漏斗、.(3)写出步骤I I中主要反应的化学方程式.(4)实验室制取气体E的离子方程式是(填写仪器名称);,欲对气体E进行干燥和吸收,需选用下列装置中的(填写序号);(5)如何用化学方法检验气体E?4.银电池广泛应用于混合动力汽车系统,电极材料由N i(O H)2,碳粉和氧化铁等涂在铝箔上制成。由于电池使用后电极材料对环境有危害,某兴趣小组对该电池电极材料进行回收研究,设计实验流程如下:沉 淀JNaOH溶液就般当烟詈卜沉淀U极材料残渣Q沉淀
24、加广回NaC?而M H):,。,溶液回回已知:a.Ni Cb易溶于水,Fe 3+不能氧化Ni 2+。b.某温度下一些金属氢氧化物的K s p及开始沉淀和完全沉淀时的理论pH如表所示:回答下列问题:根 据 表 中 数 据 判 断 步 骤 依 次 析 出 的 沉 淀n 和 沉 淀in(填 化 学 式),则M(OH)nK pPH开始沉淀沉淀完全Al(0 H)31.9 X1 (尸33.4 34.1 9Fe(O H)33.9 x 1 0-3 82.5 32.9 4Ni(O H)21.6 x 1 0-1 47.6 09.7 5pH,pH 2(填或“Ni C2 O 4 H2 O Ni C2 O4-2 H2O
25、,则步骤的化学方程式是11步骤后,过 滤 沉 淀 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:。(3)中阳极反应产生的气体E为,验证该气体的试剂为。(4)试写出步骤的离子方程式:。解析注意电极材料的成分以及和盐酸反应后的离子;A 呈酸性,加入N i O 的目的,是为了降低H+浓度,促 进 Fe 3+、Ap+的水解,根据表中提供信息,Fe3+先形成沉淀;只要注意到表中pH 的数据,即可选出答案;溶解度越小,越先形成沉淀;注意只要求写出玻璃仪器;注意D的成分为Na Cl 溶液;看准要求。5.(2 0 1 6 江苏化学,1 6)以电石渣 主要成分
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