2019年高考化學(xué)化工流程全突破專題01化工流程解題方法知識講解

1、內(nèi)部文件，版權(quán)追溯專題01化工流程解題方法在高考試題考察中，為了使化學(xué)教學(xué)更加緊密聯(lián)系工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和日常生活，高考將無機(jī) 框圖題改為化學(xué)工藝流程框圖題。這類題是通過某種重要的化工產(chǎn)品的工業(yè)生產(chǎn)流程簡圖的 分析，以物質(zhì)制備、分離、提純?yōu)樵囶}情境，以元素化合物知識、實驗基本操作、化學(xué)平衡 原理、水解理論、物質(zhì)制備和分離的知識為考察知識目標(biāo)，以信息的獲取、加工、整合和新 情境下實際問題的分解、分析、綜合、解決及以經(jīng)濟(jì)的視角分析實際生產(chǎn)中的各種問題為考 察能力目標(biāo)。1 .無機(jī)化工流程題的特點：規(guī)律：主線主產(chǎn)品、分支副產(chǎn)品、回頭為循環(huán)。核心考點：物質(zhì)的分離操作、除雜試劑的選擇、生產(chǎn)條件的控制。1 .流程的

2、呈現(xiàn)主要有以物質(zhì)轉(zhuǎn)化為主線，以操作過程為主線，甚至有時候會以設(shè)備為主2 .這類題常圍繞以下幾個知識點進(jìn)行設(shè)問：反應(yīng)速率與平衡理論的運用反應(yīng)物顆粒大小：反應(yīng)速率、原料的利用率等溫度：反應(yīng)速率、物質(zhì)的穩(wěn)定性、物質(zhì)的結(jié)晶等氧化還原反應(yīng)的判斷、化學(xué)方程式或離子方程式的書寫；利用控制pH分離除雜；(4)化學(xué)反應(yīng)的能量變化；實驗基本操作：除雜、分離、檢驗、洗滌、干燥等；(6)流程中的物質(zhì)轉(zhuǎn)化和循環(huán)，資源的回收和利用；環(huán)境保護(hù)與綠色化學(xué)評價。2 .無機(jī)化工流程題的結(jié)構(gòu)工藝流程題的結(jié)構(gòu)分題頭、題干和題尾三部分。題頭一般是簡單介紹該工藝生產(chǎn)的原材料和工藝生產(chǎn)的目的(包括副產(chǎn)品)；題干部分主要用框圖形式將原料到產(chǎn)

3、品的主要生產(chǎn)工藝流程表示出來；題尾主要是根據(jù)生產(chǎn)過程中涉及到的化學(xué)知識設(shè)置成一系列問題，構(gòu)成一道完整的化學(xué)試題。題型特點1. 呈現(xiàn)形式：流程圖、表格、圖象。2. 設(shè)問方式：措施、成分、物質(zhì)、原因。3. 能力考查：獲取信息的能力、分析問題的能力、遷移推理能力、表達(dá)能力。4. 知識落點：基本理論、元素化合物、實驗。無機(jī)工業(yè)流程題能夠以真實的工業(yè)生產(chǎn)過程為背景，體現(xiàn)能力立意的命題指導(dǎo)思想，能夠綜合考查學(xué)生各方面的基礎(chǔ)知識及將已有知識靈活應(yīng)用在生產(chǎn)實際中解決問題的能力。三 . 解題思路明確整個流程及每一部分的目的f 仔細(xì)分析每步發(fā)生的反應(yīng)及得到的產(chǎn)物f 結(jié)合基礎(chǔ)理論與實際問題思考f注意答題的模式與要點

4、1. 在解這類題目時：首先，要粗讀試題，盡量弄懂流程圖，但不必將每一種物質(zhì)都推出。其次，再精讀試題，根據(jù)問題去精心研究某一步或某一種物質(zhì)。第三，要看清所問題，不能答非所問，并注意語言表達(dá)的科學(xué)性。在答題時應(yīng)注意：前一問回答不了，并不一定會影響回答后面的問題。2. 分析流程圖需要掌握的技巧是： 瀏覽全題，確定該流程的目的由何原料獲得何產(chǎn)物 （副產(chǎn)物）, 對比原料和產(chǎn)物； 了解流程圖以外的文字描述、表格信息、后續(xù)設(shè)問中的提示性信息，并在下一步分析和解題中隨時進(jìn)行聯(lián)系和調(diào)用； 解析流程圖并思考：從原料到產(chǎn)品依次進(jìn)行了什么反應(yīng)？利用了什么原理（氧化還原？溶解度？溶液中的平衡？）。每一步操作進(jìn)行到什么程

5、度最佳？每一步除目標(biāo)物質(zhì)外還產(chǎn)生了什么雜質(zhì)或副產(chǎn)物？雜質(zhì)或副產(chǎn)物是怎樣除去的？3. 工業(yè)生產(chǎn)流程主線與核心的分析 主線主產(chǎn)品。 分支副產(chǎn)品。 回頭為循環(huán)。- 2 -四.解題方法1.首尾分析典例1銘合金具有高硬度、耐腐蝕特性，廣泛應(yīng)用于精密儀器制造，由高碳銘鐵合金廢料制取銘的簡單流程如下：高碎牯依彳聞平利就口Tit 籃T 需I 卜I1二HgjF4O3出。JL副產(chǎn)幅已知：Cr+H2SQ=CrSQ+H T請回答下列問題：(1)稀硫酸酸浸過程中，提高“浸出率”的措施有 (寫一條即可)工一溶解缽山系嗝川次JJT=. TT-zr-lOO%(已知：固體初末與百員 )(2)用純堿調(diào)節(jié)溶液酸度，若純堿過量，則可

6、能導(dǎo)致的后果是 ,副產(chǎn)物中兩種主要物質(zhì)的化學(xué)式為(3)加入草酸發(fā)生反應(yīng)的離子方程式為 ;利用鋁熱反應(yīng)冶煉銘。請寫出該反應(yīng)的化學(xué)方程式(4)向濾液中通入空氣，加入氨水后發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式為 (5)利用如圖裝置，探究銘和鐵的活潑性強(qiáng)弱。稀硫酸能證明鐵比銘話潑的實驗現(xiàn)象是 ,工業(yè)上，在鋼器具表面鍍銘，用硫酸銘(CrSO4)溶液作電解液，陰極的電極反應(yīng)式為 。(6)已知高碳銘鐵度料中鐵銘元素質(zhì)量比為14:13.上述流程中鐵元素轉(zhuǎn)化草酸亞鐵的利用率為80%廢料中提取金屬銘的總轉(zhuǎn)化率為95%如果得到草酸亞鐵品體 (FeCzQ 2H2O)質(zhì)量為18.00噸，則可以冶煉銘的質(zhì)量為 噸(結(jié)果保留1位小數(shù))。【

7、答案】加熱、攪拌、適當(dāng)提高稀硫酸濃度等(答案合理即可)Cr 2+、Fe2+水解或沉淀Na2SO、 NaHSOFe(OH)2+HaC2O4=FeQO4 - 2H2OJC2Q+2Al= Al 2Q+2Cr4CrSQ+Q+8NH H 2O+2HO=4Cr(OH)3 J +4(NH4)2SQ銘極上產(chǎn)生氣泡Cr 2+2e-=Cr 6.2【解析】櫻出率二暨幽迷則父(1)已一固體粉,總質(zhì)盤"曬,稀硫酸酸浸過程中：提高砥出率”的措施就是加快化學(xué)反應(yīng)速率,結(jié)合影響化學(xué)化學(xué)反應(yīng)速率的因素曲亍總結(jié)，例加熱、攪拌或適當(dāng)提高稀硫酸濃度等。<2)用純堿調(diào)節(jié)溶液酸度，若純堿過量，因為8/水解顯堿性,則可能導(dǎo)

8、致CA、F中沉淀，根據(jù)反應(yīng)流 程圖，副產(chǎn)物中兩種主要物底的化學(xué)式為Na2soi (NH在助(3)加入草酸發(fā)生反應(yīng)的離子方程式為反。Hh+WCQnFeCQWejj利用鋁熱反應(yīng)指用金屬鋁和金屬氧化物反應(yīng)冶煉金屬。鋁熱反應(yīng)冶煉格的化學(xué)反應(yīng)方程式CnO3+2Al=AhC3+2Cr ”<4)向遮液中通入空氣，加入氨水后發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式為4clsch+Oi+gNHj 玨 CH2HiO=40(OH)il+4(NH4hS04(5)由裝置圖分析此裝置為原電池，銘和鐵做電極材料，電解質(zhì)為稀硫酸，根據(jù)原電池工作原理，活潑金 屆做負(fù)極，所以鐵做負(fù)極失電子j錯做正極，溶液中H可導(dǎo)電子生成氨氣，所以銘極上產(chǎn)生氣

9、泡，說明鐵的 金屬活潑性比銘強(qiáng).在鋼器具表面鍍格，鋼器具做陰極，用硫酸輅(GS。心溶液作電解液，陰極的電極反應(yīng) 式為 Cr+ieCro(6)由已知得(FeCQ4 2Hg)的物質(zhì)的量為(1EX 1。哺/18呢仙對=也小<>1鐵元素轉(zhuǎn)化草酸亞鐵的利用率為E咻所以混合物中鐵的含量為105mm/8加125X1伊mol已知高碳蹄牛度料中鐵銘元素質(zhì)量比為14:1支，說明鐵和銘原子個數(shù)比為1:1,所以混合物中輅的含量為1.25x105噸流程中原料中提取金屬鑄的總轉(zhuǎn)化率為*%,可以冶煉銘的質(zhì)量為125x1afmilx9E%x52g皿H=62x 106g=62 噸 .【名師點撥】 首尾分析法是一種解

10、工藝流程題的常見方法，這種方法的特點是：簡單、直觀，很容易抓住解題的關(guān)鍵，用起來方便有效。使用這一方法解題，關(guān)鍵在于認(rèn)真對比分析原材料與產(chǎn)品組成，從中產(chǎn)生的將原料轉(zhuǎn)化為產(chǎn)品和除去原材料中所包含的雜質(zhì)的基本原理和所采用的工藝生產(chǎn)措施。當(dāng)把生產(chǎn)的主線弄清楚了，圍繞生產(chǎn)主線所設(shè)計的系列問題，也就迎刃而解。2 .分段分析典例2工業(yè)上，以鈦鐵礦(主要含 FeTiO3,還含有FezQ和AI2Q、SiO2等雜質(zhì))為原料制 備二氧化鈦并得到副產(chǎn)品綠磯 (FeSO4 7H2O)的工藝流程如下圖所示。綠磯廢渣空里吵晝研 冷匹|空氣 雙仁水內(nèi)pH.廢渣TtO已知：TiO2+ 在一定條件下會發(fā)生水解?；卮鹣铝袉栴}:(

11、1)要提高酸浸時鈦礦石的溶解速率，可行的措施是(寫一條即可)。黑鈦液中生成的主要陽離子有TiO2+和Fe2+,步驟主要反應(yīng)白化學(xué)方程式是 。(2)步驟中，加入鐵粉的主要作用是 ,同時也會將部分 TiO2+還原為Ti 3+o(3)向濾液2中通入空氣的目的是 (用離子方程式表示)。(4)請結(jié)合化學(xué)用語用化學(xué)平衡理論解釋步驟中加入熱水稀釋將TiO2+轉(zhuǎn)化為Ti(OH) 4的原因:。(5)副產(chǎn)品綠磯中含有雜質(zhì) Al 2(SO4)3。要將副產(chǎn)品進(jìn)一步提純，請結(jié)合右圖的綠磯溶解度曲線完成提純過程：將副產(chǎn)品溶于稀硫酸中，充分?jǐn)嚢韬?，用NaOH容液調(diào)節(jié)反應(yīng)液的 pH約為5,過濾沉淀后得到 FeSQ溶液，,過濾

12、，用冰水洗滌，低溫干燥，得到 FeSQ - 7H20 晶體。(6)用氧化還原滴定法測定制備得到的產(chǎn)品中TiO2的質(zhì)量分?jǐn)?shù)：在一定條件下，將一定量的、一一 、,.，-3+，- . 八一、廣品溶解并將TiO2還原為Ti ,再以KSCN§¥儀作為指小劑，用硫酸鐵錢NH4Fe(SC4) 2標(biāo)準(zhǔn)溶液滴定Ti 3+至全部生成Ti 4+o滴定終點的現(xiàn)象是 。滴定分析時，稱取 TiC2試1¥ 0.2 g ,消耗0.1 mol/L NH 4Fe(SC4)2標(biāo)準(zhǔn)溶液24.00mL,則TiC2FeTiO 3+2HSQFeSQ+TiOSQ +的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為?！敬鸢浮糠鬯榈V石或加熱反應(yīng)物或及

13、時攪拌等2HOF6蹲?；癁椴⒎乐笷e3*被氧化 4Ti% 口/組Q =4W2+ +冊 T。十在溶液中水解:TiO1+十 3H2。+ 2H+ aH>0,當(dāng)加入惻水稀釋、升溫后，平衡正向移動，生成Ti(OH)4 加熱濃縮得 到加兀的飽和溶渣，再冷卻至室溫(或舊)結(jié)晶 滴入最后一滴標(biāo)準(zhǔn)溶液時錐形瓶內(nèi)溶液變成紐色,且 半分鐘不褪色 強(qiáng)味【解析】(1)要提高酸漫時軟礦石的溶解速率，可熠大接觸面積、加熱或加決攪拌9黑鈦液中生成的主要陽離子有 Ti»7口 Fe2*他們的存在形式是TiOSO*和FeSO反應(yīng)的化學(xué)方程式是；&TQ + ”hS5 =F*0$+(2)由(1)可知黑鈦液中生成

14、的主要陽離子有方四口 F尹，加入鐵箱的目的除了可將部分T1O1*還原為 之外,還可將F3譙化為FA并防止F寸祓氧如(3)向渡港2中通入空氣，可將三價的鈦離子氧化成TiO>,用離子方程式表示為：4Tf=6+2H»4TlB+ + 4H+TQM在一定條件下會發(fā)生水解生成TKQHX和氫離子j、溶液中存在平衡：TiS+3WC>=Ti(QH)計2H+, 30,當(dāng)加入熱水稀釋、升溫后,平衡正向移動，生成Ti(QH>j(5)根據(jù)金屬離子沉淀的pH值，通過滴加NaOH溶液調(diào)節(jié)pH至5.0把AP滁去,過濾，即得至U FeSS 溶液，加熱濃縮得到6口可飽和溶液，然后放在冰水中冷卻至室溫，

15、冷卻結(jié)晶j后過漉，洗滌，低溫干燥， 得到FdSOMfM晶體$ TQ中Ti的化合價由+4價一+3價，化合價降低，把FP氧化成F*與KSCN溶海 溶港 變紅,即滴定終點的現(xiàn)象是：滴入最后一滴標(biāo)準(zhǔn)溶油時，錐形瓶內(nèi)溶液變成紅色,且半分鐘不襁色/依 據(jù)得失電子數(shù)目守恒，有：11(9午IHTQW,即n(TiQ2EFe5+)=24xl0F0UMk2#lortMl,其質(zhì)量 分?jǐn)?shù)為 2.4x 10-3 x3Q/Q_2x 100=96% .分?jǐn)?shù)為 2.4 X 10 3X80/0.2 X 100%=96%【名師點晴】 分段分析法解工藝流程題是一種主要方法，根據(jù)生產(chǎn)過程，逐段分析?；瘜W(xué)高考試題的發(fā)展趨勢必然是重視與生

16、產(chǎn)、生活的緊密聯(lián)系，但不管如何靈活多變，工業(yè)生產(chǎn)離不開反應(yīng)原理中的方向、速率和限度問題。該題以鉛的再生利用為載體，考查了陌生方程式書寫、元素化合物性質(zhì)、速率平衡、轉(zhuǎn)化率等問題，綜合性較強(qiáng)。第(3)的問不太好分析，需要結(jié)合圖像及題目的前后信息來解決。3 .交叉分析典例3鐵、鋁是重要的金屬材料，鐵、鋁及其化合物有非常重要的用途。(1)下列說法正確的是 (填序號)。 配制氯化鐵溶液，先將FeCl3固體溶于較濃鹽酸，再用蒸儲水稀釋到所需的濃度FeCl 2只能通過置換反應(yīng)生成，F(xiàn)eCl3只能通過化合反應(yīng)生成利用氯水和KSC瞪液可以檢驗Fe3+中有無Fe2+ 加熱蒸干Fe2(Sd)3溶液獲得Fe(SO4)

17、3固體 含a mol AlCl 3的溶液和含1.5 a mol NaOH的溶液，無論正滴和反滴，生成 Al(OH) 3的質(zhì)量相等由于金屬鋁性質(zhì)穩(wěn)定，所以 Al在空氣中能穩(wěn)定存在(2)高鐵酸鉀(K2FeO)是一種高效多功能水處理劑。其作用原理為 (3)以鋁土礦(主要成分為AI2Q和FezO、SiOz)為原料制備鋁的一種工藝流程如下：NaOHNaHCO3陰極液濾渣主要成分為在實驗室灼燒操作應(yīng)選擇的實驗儀器為 反應(yīng)II中，加入NaHCO-段時間才有沉淀生成，寫出加入少量 NaHCO寸發(fā)生反應(yīng)的離子方程式 O(4)已知 25 C時 KpCu(OH)2=2.2 X10-20, KspFe(OH) 3=4

18、.0 X 10-38,KpAl(OH)句=1.1 X10-33在25 c下，向濃度均為 0.1 mol L -1的AlCl 3和CuCl2混合溶液中逐滴加入氨水，先生成 沉淀(填化學(xué)式)。溶液中某離子物質(zhì)的量濃度低于1.0 X 10-5 mol - L -1時，可認(rèn)為已沉淀完全?，F(xiàn)向一定濃度的AlCl 3和FeCl 3的混合溶液中逐滴加入氨水，當(dāng)Fe3+完全沉淀時，測定 c(Al 3+)=0.2 mol - L-1o此時所得沉淀中 (填“還含有”或“不含有” )Al(OH) 3?！敬鸢浮?amp;Fe。中+6價鐵具有強(qiáng)氧化性，能夠消毒殺菌；同時FeO2一被還原成Fe3+, Fe3+水解形成Fe

19、(OH)3膠體，能夠吸附水中懸浮雜質(zhì)，起到凈水作用Fe2c3增期 HCO+OH=H2O+CO-Al(OH) 3不含有(1)配制氯化鐵溶液，先將FeCl3固體溶于較濃鹽酸，防止三價鐵離子水解，再用蒸儲水稀釋到所需的濃度，故正確；FeCb可以通過匿報反應(yīng)生成,也可以通過化合反應(yīng)生成1如鐵與FeCb反應(yīng)生成FuCh,氏Ch只能通過 化合反應(yīng)生成,故錯誤厘Fe唯使KSCN溶液變?yōu)檠t色，所以不能利用氯水和KSCN溶液可以檢轆Fe呷有無F鏟，故錯誤#FBSO4m水解得到硫酸不揮發(fā)麻酸淋點比水高就算能生成耶d ,也會和Fe9H)3反應(yīng)，所以都得 到了原固體？故正確，omMAlCLL5ml NmOH的物質(zhì)的量之比為2: 3, AlCk過量，所以無論正滴和反滴,生成AJ0H)3的 質(zhì)量相等K2比O4中+6價鐵具