2022届高三高考化学复习专项训练十六 工艺流程

专题十六工艺流程一、中学化学常见的流程图是无机化工题解题的基础：(1)铝土矿炼铝（2）精硅的冶炼：（3）氯碱工业：（4）硫酸的制备：（5）硝酸的制备：（6）候氏制碱法： （7）从工业废水中回收硫酸亚铁和铜的工艺流程工业废水中含有大量的FeSO4，较多的Cu2＋和少量的Na＋。为了减少污染并变废为宝，回收硫酸亚铁和金属铜的工艺流程如下。（8）海水制镁：（9）海水制溴：（10）海带制碘：或H2O2二、无机工艺流程题的结构这类题常围绕以下几个知识点进行设问：（1）反应速率与平衡理论的运用  反应物颗粒大小：反应速率、原料的利用率等温度：反应速率、物质的稳定性、物质的结晶等（2）氧化还原反应规律的应用、化学方程式或离子方程式的书写；（3）利用控制pH分离除杂；（4）化学反应的能量变化；（5）实验基本操作：制备、除杂、分离、提纯、检验、洗涤、干燥等；（6）流程中的物质转化和循环，资源的回收和利用；（7）环境保护与绿色化学评价。三、工艺流程：原料→原料的预处理→主反应→产品分离提纯→目标主产品（副产品）1、各步流程注意事项：(1)、原料的预处理阶段关键词解释研磨、雾化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，以加快反应速率或使反应更充分灼烧（煅烧）使固体在高温下分解、氧化或改变结构和组成；使一些物质能溶解；使一些杂质在高温下氧化、分解。酸浸通常用酸溶，如用硫酸、盐酸、浓硫酸等，，使可溶性金属离子进入溶液，不溶物通过过滤操作除去。水浸与水接触反应或溶解蒸发浓缩蒸发除去部分溶剂，提高溶液的浓度蒸发结晶蒸发溶剂，使溶液由不饱和变为饱和，继续蒸发，过剩的溶质就会以晶体形式析出水洗用水（冷水、冰水、热水）洗去水溶性杂质，类似的还有酸洗、醇洗等碱洗除去油污或者氧化膜、或溶于碱。本阶段能融合的重要化学原理有：加快速率的方法：升温、增大浓度、增大接触面积等；化学平衡移动的原理：增大溶液的c(H+)或c(OH-)使溶解平衡正向移动。 沉淀的溶解原理：加入某物质后使得溶液的Qc小于沉淀的KSP，平衡朝固体溶解的方向移动！(2)、主反应（反应条件的控制）：主反应的书写：一般是氧化还原反应，先找谁升价(或降阶)变成了谁，再配得失电子守恒，然后根据溶液的酸碱性配电荷守恒，最后原子守恒。（一）、氧化还原反应离子方程式的书写基本方法及步骤：1、首先找到“谁变谁”：根据题目给出的信息找出：什么物质中元素升价后变成了什么产物，什么物质中元素降价后变成了什么产物分写方程式两边；注意：在书写“谁变谁”时，信息优先，在化工流程题中要根据所加原料及产品判断反应物和生成物；若无产物信息，则判断是否为下列教材中的默认产物，若不是则采用邻价（常见化合价）转化原则。①、KMnO4（MnO2）作氧化剂默认被还原变成Mn2+；②、K2Cr2O7/K2CrO4中+6价的铬作氧化剂默认被还原变Cr3+；③、Cl2/ClO-/ClO2/ClO3-等作氧化剂，默认还原产物为Cl-；④、Fe2+被氧化默认产物为Fe3+；Fe3+被还原默认产物为Fe2+；在空气中生成Fe(OH)2不稳定默认写成Fe(OH)3；⑤、含C化合物（CO/H2C2O4/有机物）被氧化默认产物为CO2；⑥、SO2/SO32-/S2O32-被氧化成SO42-；⑦、H2O2作还原剂由-1价氧元素被氧化成0价的单质O2，H2O2做氧化剂由-1价氧元素被还原成-2价的O元素；⑧、浓HNO3被还原成NO2，稀HNO3被还原成NO；⑨、信息优先，若无信息默认产物，也无默认产物牢记邻价（常见化合价）转化原则2、再配得失电子守恒：高考写一般是一升一降3、根据水溶液的酸碱性配电荷守恒：酸性条件下用H+和H2O配碱性条件下用OH-和H2O配中性条件下水作反应物H+/OH-只能是产物若是在非水电池中写电极反应则不同，应用传导的离子配电荷守恒（如熔融电池）4、最后配原子守恒：5、若是写溶液中氧化还原反应的化学方程式，先写离子方程式再转化为化学方程式：本阶段能融合的重要化学原理有：加热——加快反应速率；加速固体溶解；使平衡向吸热方向移动酸性氛围——防止金属阳离子水解pH控制——控制溶液的酸碱性使某些金属离子形成氢氧化物沉淀降温——防止物质在高温时溶解；使化学反应速率下降；使化学平衡向放热的方向移动控温——温度过高，物质会分解或会挥发；温度过低，物质无法挥发或者反应；减少副反应；常考的操作:（1）加氧化剂：氧化某物质，生成目标产物或除去某些离子 （2）在空气中或在其它气体中进行的反应或操作：要考虑氧气、二氧化碳或其它气体是否参与反应或能否达到隔绝空气、防氧化、防水解、防潮解等目的（3）分离、提纯：A、两类结晶操作：①当溶液为单一溶质时：a所得晶体不带结晶水。如NaCl、KNO3等的结晶过程：溶解、过滤、蒸发结晶，出现大量固体时，停止加热利用蒸发皿余热蒸干。b所得晶体带结晶水。如胆矾等的结晶过程：将滤液蒸发浓缩、出现少量晶体（表面出现晶膜）时，冷却结晶、过滤、洗涤、干燥。②当溶液为两种以上溶质时：a要得到溶解度受温度影响小的溶质时：蒸发结晶，出现较多固体时，趁热过滤，洗涤，干燥；b要得到溶解度受温度影响大的溶质时：蒸发浓缩、出现少量固体（表面出现晶膜）时、冷却结晶，过滤、洗涤、干燥。③重结晶：(重复操作一次)。④注意事项：趁热过滤——防止某物质降温时会析出晶体是否沉淀完全——静置后，继续往上层清液滴加沉淀剂，没有变浑浊，证明已沉淀完全。如何洗涤——向过滤器中的滤渣加蒸馏水至浸没滤渣，静置；冰水洗涤、酒精洗涤——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是否洗涤干净——取最后一次洗涤滤出液少许于一试管，滴加试剂(如AgNO3检验氯离子或者BaCl2检验硫酸根离子、)，若无沉淀产生，则证明洗涤干净。(KSCN检验Fe3+)干燥——在干燥器隔绝空气的条件下低温烘干。灼烧——固体在坩埚中进行加热灼烧至恒重。（标准：前后两次称取质量差不超过0.1克时）分液——下层液体从下口放出；上层液体从上口倒出。重复操作2～3次——保证实验的准确性。B、过滤：固体--液体分离C、分液：互不相溶的液体D、蒸馏：从溶液中得到溶剂或分离两种互溶的液体。E.蒸发(反应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，以防止其水解。蒸发浓缩、冷却结晶：如除去KNO3中的少量NaCl。蒸发结晶、趁热过滤：如除去NaCl中的少量KNO3。F.溶解法：利用特殊溶剂把杂质溶解而除去，如Fe（Al）可用过量的NaOH溶液而除去Al，CO2（HCl、H2O）先通过饱和食盐水，再通过浓H2SO4。G.沉淀法：a.加合适的沉淀剂（要使杂质离子充分沉淀，加入的沉淀剂必须过量，且在后续步骤中容易除去）； b.调节溶液的pH值。（4）控制溶液的pH：①调节溶液的酸碱性，使金属离子（Fe2+、Fe3+、Cu2+、Al3+、Mg2+等）形成氢氧化物沉淀析出（或抑制水解）②“酸作用”还可除去氧化物（膜）③“碱作用”还可除去油污，除去铝片氧化膜，溶解铝、溶解二氧化硅等④特定的氧化还原反应需要的酸性条件（或碱性条件）（5）控制温度（常用水浴、冰浴或油浴）一．防止副反应的发生二．使化学平衡移动；控制化学反应的方向三．控制固体的溶解与结晶四．控制反应速率；使催化剂达到最大活性五．升温：促进溶液中的气体逸出，使某物质达到沸点挥发六．加热煮沸：促进水解，胶体聚沉后利于过滤分离七．趁热过滤：减少因降温而析出的溶质的量八．降温：防止物质高温分解或挥发；降温（或减压）可以减少能源成本，降低对设备的要求（6）洗涤晶体①水洗：通常是为了除去晶体表面水溶性的杂质②冰水洗涤：能洗去晶体表面的杂质离子，且防止晶体在洗涤过程中的溶解损耗③有机溶剂洗（如乙醇、CCl4等）：洗去晶体表面的杂质，降低晶体的溶解度，有利于析出，减少损耗等四、规范答题模板1、测定溶液 pH的操作将一小块pH试纸放在表面皿上，用玻璃棒蘸取少量待测液，点在pH试纸上，待试纸变色后，再与标准比色卡对照。　答题关键词：pH试纸、表面皿、玻璃棒、蘸待测液、比色卡、对照。四步：①取放试纸→②蘸待测液→③点滴试纸→④与比色卡对照。概括为“取、蘸、点、比”。 2、沉淀洗涤（1）沉淀洗涤的目的：除去沉淀表面附着或沉淀中包夹的可溶性离子。（2）洗涤方法：向漏斗内加蒸馏水至浸没沉淀，待水自然流出后，重复操作2～3次。（3）误差分析：若沉淀不洗涤或洗涤不干净，则使沉淀的质量偏高。若沉淀洗涤次数过多，则会使部分沉淀溶解而使其质量偏低。（4）沉淀剂是否过量的判断方法　①加沉淀剂：静置，向上层清液中继续滴加少量沉淀剂，若无沉淀产生，则证明沉淀剂已过量。②加入与沉淀剂反应的试剂：静置，取适量上层清液于另一洁净试管中，向其中加入少量与沉淀剂作用产生沉淀的试剂，若产生沉淀，证明沉淀剂已过量。注意：若需称量沉淀的质量而进行有关定量计算时则只能选用方法①。（5）判断沉淀是否洗净的操作取最后一次洗涤液，滴加…（试剂），若没有……现象，证明沉淀已洗净。3、萃取分液操作关闭分液漏斗活塞，将混合液倒入分液漏斗中，充分振荡、静置、分层，在漏斗下面放一个小烧杯，打开分液漏斗活塞，使下层液体从下口沿烧杯壁流下；上层液体从上口倒出。四．焰色反应的操作先将铂丝沾盐酸溶液在酒精灯火焰上灼烧，反复几次，直到与酒精灯火焰颜色接近为止。然后用铂丝沾取少量待测液，到酒精灯火焰上灼烧，观察火焰颜色，如为黄色，则说明溶液中含Na＋；若透过蓝色钴玻璃呈紫色，说明溶液中含K＋。例题：锰钢在工业上有广泛应用。以菱锰矿（主要成分是，含少量等）、氯化铵为原料制备锰，一种工艺流程如下图所示： 己知：①常温下，，；②。回答下列问题：（1）“焙烧”过程中主要反应的化学方程式为。（2）“除杂”主要是除去。操作方法是加入盐酸酸化的溶液，微热，充分反应后再滴加氨水调节pH。己知几种离子沉淀的pH：金属离子开始沉淀的pH2.37.57.8完全沉淀的pH4.19.78.8①加入盐酸酸化的双氧水的目的是（用离子方程式表示）；②调节溶液的pH范围为。（3）若在“沉锰”过程中用替代，对产品纯度的影响是。（4）为了使，控制的范围为。（5）经实验，外界条件对焙烧中“锰离子浸出率”的影响如图所示：由图像知，熔烧的最佳温度、熔烧时间、依次为500℃、、。（6）利用铝热法还原制备165kg锰，至少消耗kg铝。 答案：（1）（2）①②（3）纯度降低（或产品混有等杂质）（4）（5）60min；1.10（6）72解析：（1）从流程图中可以看出，焙烧的副产物为，焙砂主要成分是。（2）双氧水氧化。调节溶液pH的目的是使完全沉淀，使不沉淀。（3）酸性：，醋酸电离常数等于一水合氨，所以，电离常数：，水解能力：，由“越弱越水解”知，溶液显碱性。水解能力：，如果用碳酸铵替代碳酸氢铵，会产生或等，使产品纯度降低。（4）用溶度积计算。（5）观察图象，取锰浸出率最高的条件。（6）利用电子守恒计算：。