高考化學(xué)解題模板(工藝流程題)

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高考化學(xué)工藝流程題解題模板 原料預(yù)處理的各種方法 1、粉碎或研磨：增大固液（或固氣或固固）接觸面積，加快反應(yīng)（溶解）速率，增大原料的轉(zhuǎn)化率（或浸取率）。 2、煅燒或灼燒：不易轉(zhuǎn)化的物質(zhì)轉(zhuǎn)為容易提取的物質(zhì)；其他礦轉(zhuǎn)化為氧化物；除去有機(jī)物；除 去熱不穩(wěn)定的雜質(zhì) 3、酸浸：溶解、去氧化物（膜）、調(diào)節(jié)pH促進(jìn)水解（沉淀） 4、堿溶：去油污，去鋁片氧化膜，溶解鋁、二氧化硅，調(diào)節(jié)pH促進(jìn)水解（沉淀） 例題1．【2015全國Ⅰ卷】硼及其化合物在工業(yè)上有許多用途。以鐵硼礦（主要成分為Mg2B2O5H2O和Fe3O4，還有少量Fe2O3、FeO、CaO、Al2O3和SiO2等)為原料制備硼酸(H3BO3)的工藝流程如圖所 回答下列問題： （1）寫出Mg2B2O5H2O與硫酸反應(yīng)的化學(xué)方程式_____ ________。為提高浸出速率，除適當(dāng)增加硫酸濃度濃度外，還可采取的措施有_____ ____（寫出兩條） 【對點練習(xí)】 1、步驟I前，-鋰輝石要粉碎成細(xì)顆粒的目的是 2． MgSO47H2O可用于造紙、紡織、陶瓷、油漆工業(yè)，也可在醫(yī)療上用作瀉鹽。某工業(yè)廢渣主要成分是MgCO3，另外還有CaCO3、SiO2等雜質(zhì)。從此廢渣中回收MgSO47H2O的工藝如下：第一不用硫酸浸出。 （1）“浸出”步驟中，為提高鎂的浸出率，可采取的措施有 （要求寫出任意一條）。 調(diào)節(jié)溶液的PH: 1、目的：使溶液中的。。。。。。金屬陽離子形成氫氧化物完全沉淀下來而除去 2、需要的物質(zhì)：含主要陽離子的難溶性氧化物或氫氧化物或碳酸鹽，即能與H+反應(yīng)，是PH增大的物質(zhì)如用MgO、Mg（OH）2等等。 3、原理：加入的物質(zhì)能與溶液中的H+反應(yīng)，降低了的濃度，增大PH 4、PH控制的范圍：大于除去離子的完全沉淀值，小于主要離子的開始沉淀的PH 例題2、碳酸鋰廣泛應(yīng)用于陶瓷和醫(yī)藥等領(lǐng)域。以-鋰輝石（主要成分為Li2OAl2O34SiO2）為原料制備Li2CO3的工藝流程如下： 已知：Fe3＋、Al3＋、Fe2＋和Mg2＋以氫氧化物形式完全沉淀時，溶液的pH分別為3.2、5.2、9.7和12.4；Li2SO4、LiOH和Li2CO3在303 K下的溶解度分別為34.2 g、12.7 g和1.3 g。 （2）步驟I中，酸浸后得到酸性溶液中含有Li＋、SO42-，另含有Al3＋、Fe3＋、Fe2＋、Mg2＋、Ca2＋、Na＋等雜質(zhì)，需在攪拌下加入 （填“石灰石”、“氯化鈣”或“稀硫酸”）以調(diào)節(jié)溶液的pH到6.0～6.5，沉淀部分雜質(zhì)離子，然后分離得到浸出液。 例題3、稀土元素是周期表中ⅢB族鈧、釔和鑭系元素之總稱。他們都是很活潑的金屬，性質(zhì)極為相似，常見化合價為＋3價。其中釔(Y)元素是激光和超導(dǎo)的重要材料。我國蘊藏著豐富的含釔礦石(Y2FeBe2Si2O10)，工業(yè)上通過如下生產(chǎn)流程可獲得氧化釔。 已知： ① 該流程中有關(guān)金屬離子形成氫氧化物沉淀時的pH見下表： 離子 開始沉淀時的pH 完全沉淀時的pH Fe3＋ 2.7 3.7 Y3＋ 6.0 8.2 （3）為使Fe3＋沉淀完全，用氨水調(diào)節(jié)pH＝a時，a應(yīng)控制在________范圍內(nèi)， 【對點練習(xí)】 3、欲降低廢水中重金屬元素鉻的毒性，可以將Cr2O72-轉(zhuǎn)化為Cr(OH)3沉淀除去。已知Cr3＋的氫氧化物開始沉淀的pH和完全沉淀的pH分別為5.0和7.0，F(xiàn)e3+的氫氧化物開始沉淀的pH和完全沉淀的pH分別為2.7和3.7，F(xiàn)e2+的氫氧化物開始沉淀的pH和完全沉淀的pH分別為7.6和9.6。（1）某含鉻廢水處理的主要流程如圖所示： 調(diào)節(jié)溶液pH至 ，可使得到的金屬陽離子Fe3+和Cr3+沉淀完全。 4、鍶(Sr)為第五周期ⅡA族元素。高純六水氯化鍶晶體(SrCl26H2O)具有很高的經(jīng)濟(jì)價值，61℃時晶體開始失去結(jié)晶水，100℃時失去全部結(jié)晶水。用工業(yè)碳酸鍶粉末(含少量Ba、Fe的化合物)制備高純六水氯化鍶的過程如下圖。 (3)步驟③中調(diào)節(jié)溶液pH至8一1O，宜選用的試劑為_______________。 A．稀硫酸 B．氫氧化鍶粉末 C．氫氧化鈉 D．氧化鍶粉末 5、硫酸工業(yè)中廢渣的成分為SiO2、Fe2O3、Al2O3、MgO。某探究性學(xué)習(xí)小組的同學(xué)設(shè)計以下方案，進(jìn)行硫酸渣中金屬元素的提取實驗。 已知：陽離子以氫氧化物形式完全沉淀時溶液的pH： 沉淀物 Fe(OH)3 Al(OH)3 Mg(OH)2 pH 3．4 5．2 12．4 一水合氨電離常數(shù)Kb=1.810－5，其飽和溶液中c(OH－)約為110-3molL-1。 （2）上述流程中兩次使用試劑X，推測試劑X是 　　　?。ㄌ钜韵伦帜妇幪枺? 　　A．水　　　　B．氧化鋁　　　 C．氨水　　 　D．氫氧化鈉 除雜、實驗操作類 一、鹽溶液的分離提純方法：結(jié)晶法 1、純物質(zhì)溶液得到晶體：蒸發(fā)結(jié)晶（NaCl型）；蒸發(fā)濃縮（至有晶膜出現(xiàn)為止），冷卻結(jié)晶（KNO3型和含有結(jié)晶水的晶體） 2、混合溶液（分離A和B）：蒸發(fā)結(jié)晶，趁熱過濾（得NaCl型），將濾液冷卻結(jié)晶，過濾（得KNO3型） 3、由FeCl3、AlCl3、CuCl2、MgCl2等溶液獲取對應(yīng)晶體，采取的措施是：在干燥的HCl氣氛中加熱蒸干 模板：加熱濃縮→冷卻結(jié)晶→過濾→洗滌→干燥 儀器：蒸發(fā)皿、玻璃棒、燒杯 二、沉淀洗滌 (1)沉淀洗滌的目的：除去沉淀表面附著或沉淀中包夾的可溶性離子。 (2)洗滌方法：向漏斗內(nèi)加蒸餾水至浸沒沉淀，待水自然流出后，重復(fù)操作2～3次。 (3)誤差分析：若沉淀不洗滌或洗滌不干凈，則使沉淀的質(zhì)量偏高。若沉淀洗滌次數(shù)過多，則會使部分沉淀溶解而使其質(zhì)量偏低。 (4)沉淀是否洗滌干凈的判斷方法 答題模板　 取最后一次洗滌液，滴加……（試劑），若沒有……現(xiàn)象，證明沉淀已洗凈 答題模板　 取少量待測液于試管中，滴加……（試劑，用量），若沒有……現(xiàn)象，證明沒有……；若出現(xiàn)……現(xiàn)象，證明含有…… 三、實驗操作 四、終點現(xiàn)象的描述： 當(dāng)?shù)稳胱詈笠坏螛?biāo)準(zhǔn)溶液后，溶液變成色，且半分鐘內(nèi)不恢復(fù)原來的顏色。 例4、鋰被譽為“金屬味精”，以LiCoO2為正極材料的鋰離子電池已被廣泛用作便攜式電源。工業(yè)上常以β鋰輝礦(主要成分為LiAlSi2O6，還含有FeO、MgO、CaO等雜質(zhì))為原料來制取金屬鋰。其中一種工藝流程如下： Li2CO3在不同溫度下的溶解度如下表： 溫度/℃ 0 10 20 50 75 100 Li2CO3的溶解度/g 1．539 1．406 1．329 1．181 0．866 0．728 請回答下列問題： (4)反應(yīng)Ⅳ生成Li2CO3沉淀，寫出在實驗室中得到Li2CO3沉淀的操作名稱　　　　　，洗滌所得Li2CO3沉淀要使用　　　　　(選填“熱水”或“冷水”)，你選擇的理由是_____________________________________________________________________。 【對點練習(xí)】 6、以氯化鈉和硫酸銨為原料制備氯化銨及副產(chǎn)品硫酸鈉，工藝流程如下： 氯化鈉 硫酸銨 混合 溶解 蒸發(fā) 濃縮 趁熱 過濾 Na2SO4 濾液 冷卻 結(jié)晶 過濾 濾液 NH4Cl 洗滌 干燥 NH4Cl產(chǎn)品 氯化銨和硫酸鈉的溶解度隨溫度變化如上圖所示?；卮鹣铝袉栴}： （2）實驗室進(jìn)行蒸發(fā)濃縮用到的主要儀器有 、燒杯、玻璃棒、酒精燈等。 （4）不用其它試劑，檢查NH4Cl產(chǎn)品是否純凈的方法及操作是 。 7． MgSO47H2O可用于造紙、紡織、陶瓷、油漆工業(yè)，也可在醫(yī)療上用作瀉鹽。某工業(yè)廢渣主要成分是MgCO3，另外還有CaCO3、SiO2等雜質(zhì)。從此廢渣中回收MgSO47H2O的工藝如下： 廢渣 浸出 過濾 濾液 濾渣A 加熱 操作I MgSO47H2O 過濾 、洗滌 濾渣B 濾液 操作II 稀硫酸 已知CaSO4和MgSO4的溶解度（S）隨溫度（T）變化曲線如右圖所示，試回答下列問題： （3）操作I的名稱是 ，操作II的名稱 是 。 （4）操作I和操作II都需要用到玻璃棒，操作I中玻璃棒的主要作用 是 ，操作II中玻璃棒的主要作用是 。 8、鎳電池電極材料由Ni(OH)2、碳粉、氧化鐵等涂覆在鋁箔上制成。由于電池使用后電材料對環(huán)境有危害，某興趣小組對該電池電極材料進(jìn)行資源回收研究，設(shè)計實驗流程如下： 已知：①NiCl2易溶于水，F(xiàn)e3＋不能氧化Ni2＋。 ②已知實驗溫度時的溶解度：NiC2O4＞NiC2O4H2O＞NiC2O42H2O ③某溫度下一些金屬氫氧化物的Ksp及沉淀析出的pH如下表所示： M(OH)n Ksp 開始沉淀時pH 沉淀完全時的pH Al(OH)3 1.910－23 3.4 4.2 Fe(OH)3 3.810－38 2.5 2.9 Ni(OH)2 1.610－14 7.6 9.8 (3) 檢驗電解濾液時陽極產(chǎn)生的氣體的方是： 。 (5) 如何檢驗Ni(OH)3是否洗滌干凈？ 。 9、 取20.00mL富碘鹵水放入＿＿＿（填儀器名稱）中，將0.1 molL－1的酸性高錳酸鉀溶液裝入滴定管中，達(dá)到滴定終點的標(biāo)志是＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿。 10、 (1)“除雜”操作是加入適量過氧化氫，用氨水調(diào)節(jié)溶液的pH約為8.0，以除去硫酸銨溶液中的少量Fe2＋。檢驗Fe2＋是否除盡的實驗操作是_______________。 濾液和濾渣的成分判斷 熟記常見難溶于水微溶于水的物質(zhì) 鹽酸鹽：AgCl 、HgCl、CuCl ； 硫酸鹽：BaSO4、PbSO4、CaSO4、Ag2SO4。 碳酸鹽、亞硫酸鹽：除K、Na、NH4+外均難溶；氫氧化物：除KOH、NaOH、Ba(OH)2、NH3.H2O外均難溶。 例題5、難溶性雜鹵石（K2SO4MgSO42CaSO42H2O）屬于“呆礦”，在水中存在如下平衡 為能充分利用鉀資源，用飽和Ca（OH）2溶液溶浸雜鹵石制備硫酸鉀，工藝流程如下： （1）濾渣主要成分有 和 以及未溶雜鹵石。 例題6、某工廠生產(chǎn)硼砂過程中產(chǎn)生的固體廢料，主要含有MgCO3、MgSiO3、 CaMg(CO3)2、Al2O3和Fe2O3等，回收其中鎂的工藝流程如下： 沉淀物 Fe(OH)3 Al(OH)3 Mg(OH)2 完全沉淀pH 3．4 5．2 12．4 （2）濾渣I的主要成分有 。 【對點練習(xí)】 11、高鐵酸鉀廣泛應(yīng)用于凈水、電池工業(yè)等領(lǐng)域。工業(yè)上以鈦白粉生產(chǎn)的副產(chǎn)品FeSO4制備高鐵酸鉀的生產(chǎn)流程如下： 查資料得知K2FeO4的一些性質(zhì)： ①在堿性環(huán)境中穩(wěn)定，在中性和酸性條件下不穩(wěn)定 ②溶解度很大，難溶于無水乙醇等有機(jī)溶劑 ③具有強氧化性，能氧化有機(jī)烴、苯胺和80%以下乙醇溶液 （2）氧化Ⅱ中，試劑A為 (填“H2O2”或“HNO3”或“NaClO”)；過濾操作中，得到的濾渣B中除NaCl還有 12、工業(yè)上利用硫鐵礦燒渣（主要成分為Fe2O3、FeO、SiO2等）為原料制備高檔顏料鐵紅(Fe2O3 )，具體生產(chǎn)流程如下： 試回答下列問題： （1）濾液X中含有的金屬陽離子是 （填離子符號）。 13、是一種重要的化工原料。某研究性學(xué)習(xí)小組設(shè)計了利用菱鎂礦石(主耍成分是，并含有雜質(zhì)）制取的實驗，流程如下： (1) 第①步研磨的目的是______________所得濾液主要含______________,______________等溶質(zhì)。 溫度的控制 1、加熱：加快反應(yīng)速率或溶解速率；促進(jìn)平衡向吸熱方向移動；除雜，除去熱不穩(wěn)定的雜質(zhì)，如NaHCO3 、Ca(HCO3)2、KMnO4、I2、NH4Cl等物質(zhì)；使沸點相對較低或易升華的原料氣化。 2、降溫：防止某物質(zhì)在高溫時會溶解(或分解) ；使化學(xué)平衡向著題目要求的方向移動（放熱方向）；使某個沸點較高的產(chǎn)物液化，使其與其他物質(zhì)分離；降低晶體的溶解度，減少損失。 3、控溫：（用水浴帶溫度計便于控溫且受熱均勻）防止某種物質(zhì)溫度過高時會分解或揮發(fā)；為了使某物質(zhì)達(dá)到沸點揮發(fā)出來；使催化劑的活性達(dá)到最好；防止副反應(yīng)的發(fā)生。 4、降溫或減壓可以減少能源成本，降低對設(shè)備的要求，達(dá)到綠色化學(xué)的要求。 例7、醫(yī)用氯化鈣可用于補鈣、抗過敏和消炎等，以工業(yè)碳酸鈣（含少量Na+、Al3+、Fe3+等雜質(zhì)）生產(chǎn)醫(yī)用二水合氯化鈣工藝流程為： （5）為什么蒸發(fā)結(jié)晶要保持在160℃： 。 例8、實驗室用硫酸廠燒渣（主要成分為Fe2O3及少量FeS、SiO2等）制備聚鐵（堿式硫酸鐵的聚合物）和綠礬(FeSO47H2O)，過程如下： (5)在⑥中，將溶液Z控制到70～80 ℃的方法是__ _______；為什么需要控制溫度到70～80 ℃ 。 【對點練習(xí)】 海水 苦鹵 提取粗鹽 ①硫酸酸化 ②氯氣氯化 含Br2的 海水 ③空氣吹出 含Br2的 空氣 ④SO2吸收 吸收液 ⑤ 氯化 溴水 混合物 ⑥ 蒸餾 蒸氣 液溴 ⑦ 冷凝 ⑧ 分離 粗溴水 14、空氣吹出法工藝，是目前“海水提溴”的最主要方法之一。其工藝流程如下： （4）步驟⑥的蒸餾過程中，溫度應(yīng)控制在80—90℃。溫度過高或過低都不利于生產(chǎn) ，請解釋原因 。如何控制溫度 。 氧化還原反應(yīng)和反應(yīng)方程式的相關(guān)信息 1、選擇合適的氧化劑:不引入新的雜質(zhì)，無污染等等 2、離子方程式的書寫 3、氧化還原反應(yīng)方程式的書寫 思路:(1)、判斷出氧化劑、還原劑、氧化產(chǎn)物和還原產(chǎn)物 （2）三步配平法配平 ①根據(jù)化合價升降法配平這四種物質(zhì) ②根據(jù)電荷守恒補充H+和OH-,并配平 ③根據(jù)原子個數(shù)左右相等配平并配上H2O 例題9、硫鐵礦燒渣是一種重要的化學(xué)化工產(chǎn)業(yè)中間產(chǎn)物, 主要成分是Fe3O4、Fe2O3、FeO和二氧化硅等。下面是以硫鐵礦燒渣制備高效凈水劑聚合硫酸鐵[Fe2(OH)n(SO4)3-n/2]m流程圖： 廢鐵皮 硫鐵礦燒渣 酸溶 200~300℃ 水浸 操作I 反應(yīng)I 操作II FeSO4?7H2O 稀H2SO4 [Fe2(OH)n(SO4)3-n/2]m ①稀H2SO4/②H2O2 ③水解 濾渣 操作III 濾液 濾渣 （2）“酸溶”過程中Fe3O4溶解的化學(xué)反應(yīng)方程式： 。 （5）加入適量H2O2的目的是氧化Fe2+，寫出H2O2氧化Fe2+為Fe3+的離子方程式 。 【對點練習(xí)】 15、鐵氧體可用于隱形飛機(jī)上吸收雷達(dá)波涂料。一種以廢舊鋅錳電池為原料制備錳鋅鐵氧體的主要流程如下： （1）酸浸時，二氧化錳被雙氧水還原的化學(xué)方程式為___________________________。 （2）活性鐵粉除汞時，鐵粉的作用是_____（填“氧化劑”或“還原劑”或“吸附劑”）。 16、高鐵酸鉀廣泛應(yīng)用于凈水、電池工業(yè)等領(lǐng)域。工業(yè)上以鈦白粉生產(chǎn)的副產(chǎn)品FeSO4制備高鐵酸鉀的生產(chǎn)流程如下： 查資料得知K2FeO4的一些性質(zhì)： ①在堿性環(huán)境中穩(wěn)定，在中性和酸性條件下不穩(wěn)定 ②溶解度很大，難溶于無水乙醇等有機(jī)溶劑 ③具有強氧化性，能氧化有機(jī)烴、苯胺和80%以下乙醇溶液 回答下列問題： （1）寫出“氧化I”中，生成Fe3+的離子反應(yīng)方程式 （2）氧化Ⅱ中，試劑A為 (填“H2O2”或“HNO3”或“NaClO”)； （4）凈水時高鐵酸鉀能逐漸與水反應(yīng)生成絮狀的Fe(OH)3，請補充并配平該反應(yīng)方程式 K2FeO4 + H2O = Fe(OH)3↓ + KOH + 17、鎳電池電極材料由Ni(OH)2、碳粉、氧化鐵等涂覆在鋁箔上制成。由于電池使用后電極材料對環(huán)境有危害，某興趣小組對該電池電極材料進(jìn)行資源回收研究，設(shè)計實驗流程如下： 已知：①NiCl2易溶于水，F(xiàn)e3＋不能氧化Ni2＋。 ②已知實驗溫度時的溶解度：NiC2O4＞NiC2O4H2O＞NiC2O42H2O ③某溫度下一些金屬氫氧化物的Ksp及沉淀析出的pH如下表所示： M(OH)n Ksp 開始沉淀時pH 沉淀完全時的pH Al(OH)3 1.910－23 3.4 4.2 Fe(OH)3 3.810－38 2.5 2.9 Ni(OH)2 1.610－14 7.6 9.8 (2) 寫出加入Na2C2O4溶液的反應(yīng)的化學(xué)方程式： 。 (4) 寫出“氧化”反應(yīng)的離子方程式： 。 相關(guān)計算 與Ksp、平衡常數(shù)相關(guān)的計算（計算pH、計算離子濃度） 例10、有人以可溶性碳酸鹽為溶浸劑，則溶浸過程中會發(fā)生： 已知298K時， Ksp(CaCO3)=2.8010—9， Ksp(CaSO4)=4.9010—5 ，求此溫度下該反應(yīng)的平衡常數(shù)K（計算結(jié)果保留三位有效數(shù)字）。 例題11、某濾液含SO42-和Sr2+、Ba2+若濾液中Ba2+ 濃度為110一5molL一1，依據(jù)下表數(shù)據(jù)可以推算濾液中Sr2+物質(zhì)的量濃度為___________________。 SrSO4 BaSO4 Sr(OH)2 Ksp 3.310—7 1.1 10—10 3.2 10—4 原電池和電解工業(yè)中的電極反應(yīng)方程式書寫（見電化學(xué)專題） 平衡原理的應(yīng)用（見平衡移動原理專題）例10、有人以可溶性碳酸鹽為溶浸劑，則溶浸過程中會發(fā)生： 已知298K時， Ksp(CaCO3)=2.8010—9， Ksp(CaSO4)=4.9010—5 ，求此溫度下該反應(yīng)的平衡常數(shù)K（計算結(jié)果保留三位有效數(shù)字）。 例題11、某濾液含SO42-和Sr2+、Ba2+若濾液中Ba2+ 濃度為110一5molL一1，依據(jù)下表數(shù)據(jù)可以推算濾液中Sr2+物質(zhì)的量濃度為___________________。 SrSO4 BaSO4 Sr(OH)2 Ksp 3.310—7 1.1 10—10 3.2 10—4