高考化學工業(yè)綜合問題解決策略2022

1、化學工業(yè)綜合問題解決策略基于工業(yè)實際問題研究物質的制備物質的分離物質的轉化物質性質基于實驗操作的考查基于元素化合物知識的考查工業(yè)生產(chǎn)類綜合問題解決思路條件優(yōu)化基于化學反應原理的考查分離操作分離原理基于化學反應的化學方法基于電化學原理的電化學方法 工業(yè)生產(chǎn)類綜合問題分析解釋要點確定目標反應尋找角度確定自變量與因變量確定相互關聯(lián)的因素或反應圖像數(shù)據(jù)結果關聯(lián)分析解釋物質的轉化物質性質條件優(yōu)化化學反應速率陌生方程式考查單一反應單一變量因素疊加反應疊加隱性因素相互關聯(lián)和競爭影響因素工業(yè)生產(chǎn)類綜合問題解決思路化學平衡 工業(yè)生產(chǎn)類綜合問題答題要點物質的轉化物質性質條件優(yōu)化化學反應速率陌生方程式考查單一反應單

2、一變量因素疊加反應疊加隱性因素相互關聯(lián)和競爭影響因素工業(yè)生產(chǎn)類綜合問題解決思路化學平衡確定自變量確定因變量變量控制及結果描述關聯(lián)依據(jù)的闡述 工業(yè)生產(chǎn)類綜合問題分析解釋要點確定目標反應尋找角度確定自變量與因變量確定相互關聯(lián)的因素或反應關聯(lián)分析解釋條件優(yōu)化化學反應速率單一反應單一變量影響因素工業(yè)生產(chǎn)類綜合問題解決思路化學平衡圖像數(shù)據(jù)結果（2019海淀期中） 化工原料異丁烯（C4H8）可由異丁烷（C4H10）直接催化脫氫制備： （1）該反應的化學平衡常數(shù)的表達式為 。 （2）一定條件下，以異丁烷為原料生產(chǎn)異丁烯。 溫度、壓強改變對異丁烷平衡轉化率的影 響如圖所示。 判斷p1、p2的大小關系：p1 （

3、填“”或 “”或 “”）p2，理由是 。 C4H10(g) C4H8(g) + H2(g) H+139 kJ/mol確定自變量確定因變量變量控制及結果描述關聯(lián)依據(jù)的闡述溫度和壓強異丁烷轉化率在溫度不變的情況下，壓強由p1變?yōu)閜2 ，異丁烷的轉化率減小該反應是氣態(tài)物質的量增大的反應，增大壓強平衡逆向移動，所以p1小于p2 工業(yè)生產(chǎn)類綜合問題分析解釋要點確定目標反應尋找角度確定自變量與因變量確定相互關聯(lián)的因素或反應關聯(lián)分析解釋條件優(yōu)化化學反應速率單一反應單一變量反應疊加相互關聯(lián)和競爭影響因素工業(yè)生產(chǎn)類綜合問題解決思路化學平衡圖像數(shù)據(jù)結果氫能源是最具有應用前景的能源之一，高純氫的制備是目前的研究熱點

4、。（1）甲烷水蒸氣催化重整是制高純氫的方法之一。 反應器中初始反應的生成物為H2和CO2，其物質的量之比為41，甲烷和水蒸氣 反應的化學方程式是 CH4 + 2H2O CO2 + 4H2 已知反應器中還存在如下反應： CH4(g) + H2O(g) CO(g ) + 3H2(g ) H1 CO(g ) +H2O(g ) CO2(g ) + H2(g ) H2 CH4(g ) C(s ) + 2H2(g ) H3 為積炭反應，利用H1和H2計算H3時，還需要利用 反應的H。 反應物投料比采用n(H2O ) n(CH4 ) 41，大于初始反應的化學計量數(shù)之比， 可以減少積炭，請解釋原因。催化劑反應

5、物投料比采用n(H2O)n(CH4)41，大于初始反應的化學計量數(shù)之比，目的是 （選填字母序號）。a促進CH4轉化 b促進CO轉化為CO2 c減少積炭生成 反應物投料比采用n(H2O) n(CH4)41，大于初始反應的化學計量數(shù)之比，可以減少積炭，請解釋原因：從化學平衡角度分析，投料比增加，才能使甲烷和水的反應中甲烷的轉化率提高，因為甲烷的總量是一定的，甲烷和水反應中甲烷轉化的越多，反應iii中轉化成積炭的就越少，可以減少積炭。 單一反應單一要素多個反應要素關聯(lián)通過控制條件利用反應的競爭性實現(xiàn)選擇 工業(yè)生產(chǎn)類綜合問題分析解釋要點確定目標反應尋找角度確定自變量與因變量確定相互關聯(lián)的因素或反應關聯(lián)

6、分析解釋條件優(yōu)化化學反應速率單一反應單一變量因素疊加反應疊加相互關聯(lián)和競爭影響因素工業(yè)生產(chǎn)類綜合問題解決思路化學平衡圖像數(shù)據(jù)結果隱性因素實驗序號Na2S2O3溶液H2SO4溶液蒸餾水溫度/濃度/(molL-1)體積/mL濃度/(molL-1)體積/mL體積/mLI0.11.50.11.51020II0.12.50.11.59a III0.1b 0.11.5930（2019海淀期中）17優(yōu)化反應條件是研究化學反應的重要方向。（1）以硫代硫酸鈉與硫酸的反應Na2S2O3 + H2SO4 = Na2SO4 + SO2 + S + H2O為例， 探究外界條件對化學反應速率的影響，實驗方案如下表所示。

7、表中，a為 ，b為 。 實驗表明，實驗III的反應速率最快，支持這一結論的實驗現(xiàn)象為 。實際生產(chǎn)中，為了提高銀的浸出率需要調節(jié)pH的范圍為8.59.5，解釋其原因： 。 表中，a為 ，b為 。 實驗表明，實驗III的反應速率最快，支持這一結論的實驗現(xiàn)象為 。 （2）硫代硫酸鈉可用于從含氧化銀的礦渣中浸出銀，反應如下： Ag2O + 4S2O3 + H2O 2Ag(S2O3)23- + 2OH-2-單一反應單一變量反應疊加相互關聯(lián)和競爭隱性因素Na2S2O3 + H2SO4 = Na2SO4 + SO2 + S + H2O若pH小于8.5，c(H+)增大，H+與S2O3 反應使c(S2O3 )減

8、小，不利于反應正向進行，浸出率下降；若pH大于9.5，c(OH-)增大，不利于反應正向進行，浸出率下降。2-2- 工業(yè)生產(chǎn)類綜合問題分析解釋要點確定目標反應尋找角度確定自變量與因變量確定相互關聯(lián)的因素或反應關聯(lián)分析解釋條件優(yōu)化化學反應速率單一反應單一變量因素疊加反應疊加相互關聯(lián)和競爭影響因素工業(yè)生產(chǎn)類綜合問題解決思路化學平衡圖像數(shù)據(jù)結果隱性因素 （3）目前，異丁烷催化脫氫制備異丁烯的研究熱點是催化活性組分以及載體的選擇。下表 是以V-Fe-K-O為催化活性物質，反應時間相同時，測得的不同溫度、不同載體條件下 的數(shù)據(jù)。 說明：收率=（生產(chǎn)目標產(chǎn)物的原料量/原料的進料量）100% 由上表數(shù)據(jù)，可以

9、得到的結論是 （填字母序號）。 a. 載體會影響催化劑的活性 b. 載體會影響催化劑的選擇性 c. 載體會影響化學平衡常數(shù) 分析以-Al2O3為載體時異丁烯收率隨溫度變化的可能原因： 。溫度/570580590600610以-Al2O3為載體 異丁烷轉化率/%36.4136.4938.4239.2342.48 異丁烯收率/%26.1727.1127.5126.5626.22以TiO2為載體 異丁烷轉化率/%30.2330.8732.2333.6333.92異丁烯收率/%25.8827.3928.2328.8129.30 工業(yè)生產(chǎn)類綜合問題分析解釋要點確定目標反應尋找角度確定自變量與因變量確定相

10、互關聯(lián)的因素或反應圖像數(shù)據(jù)結果關聯(lián)分析解釋化學反應速率是否單一反應多變量因素疊加反應疊加隱性因素相互關聯(lián)和競爭異丁烷直接催化脫氫制備異丁烯自變量催化劑溫度因變量異丁烷轉化率異丁烯收率 分析以-Al2O3為載體時異丁烯收率隨溫度變化的可能原因： 。溫度/570580590600610以-Al2O3為載體 異丁烷轉化率/%36.4136.4938.4239.2342.48 異丁烯收率/%26.1727.1127.5126.5626.22以TiO2為載體 異丁烷轉化率/%30.2330.8732.2333.6333.92異丁烯收率/%25.8827.3928.2328.8129.30確定目標反應尋找

11、角度確定自變量與因變量確定相互關聯(lián)的因素或反應關聯(lián)分析解釋以-Al2O3為載體以-Al2O3為載體時 異丁烷轉化率隨溫度升高持續(xù)升高 異丁烯收率隨溫度變化先升高后降低圖像數(shù)據(jù)結果研究物質的轉化收 率轉化率反應物多個反應單一反應生成物選擇性說明：收率=（生產(chǎn)目標產(chǎn)物的原料量/原料的進料量）100%多個反應競爭找到隱性因素：除了主反應還存在其他副反應。催化劑和溫度的改變對多個反應的促進作用不一樣，共同作用的結果體現(xiàn)選擇性。 工業(yè)生產(chǎn)類綜合問題分析解釋要點確定目標反應尋找角度確定自變量與因變量確定相互關聯(lián)的因素或反應圖像數(shù)據(jù)結果關聯(lián)分析解釋化學反應速率角度確定化學平衡角度不排除是否單一反應多變量因素

12、疊加反應疊加隱性因素相互關聯(lián)和競爭異丁烷直接催化脫氫制備異丁烯自變量催化劑溫度因變量異丁烷轉化率異丁烯收率 溫度升高時異丁烯的收率增加的可能原因：催化劑活性增加（催化劑活性增加的影響強于選擇性降低的影響），化學反應速率加快，化學平衡正向移動； 溫度繼續(xù)升高，異丁烯的收率下降的可能原因：催化劑的選擇性下降，發(fā)生副反應的異丁烷的比例增加 用CaO可以去除CO2。H2體積分數(shù)和CaO消耗率隨時間變化關系如圖所示。從t1時開始，H2體積分數(shù)顯著降低，單位時間CaO消耗率降低 。此時CaO消耗率約為35%，但已失效，結合化學方程式解釋原因： 。通過圖像數(shù)據(jù)信息梳理多個反應關聯(lián)的結果，尋找隱性影響因素。

13、CaO+ CO2 = CaCO3，CaCO3覆蓋在CaO表面，減少了CO2與CaO的接觸面積（2020西城一模）17頁巖氣中含有較多的乙烷，可將其轉化為更有工業(yè)價值的乙烯。 （1）二氧化碳氧化乙烷制乙烯。 將C2H6和CO2按物質的量之比為11通入反應器中，發(fā)生如下反應： C2H6(g) C2H4(g) + H2(g) H1+136.4 kJmol 1CO(g) + H2O(g) H2+41.2 kJmol 1C2H4(g) +CO(g) +H2O(g) H3 2C(s)+3H2(g)為積炭反應，生成的碳附著在催化劑表面 CO2 (g) + H2 (g) C2H6(g) +CO2(g) 用H1

14、、H2計算H3_ kJmol 1。降低催化劑的活性，適當通入過量CO2可以有效緩解 反應：C2H6(g)積炭，結合方程式解釋其原因：在緩解積炭的分析中，添加了一個隱性因素和角度 增大CO2的量，發(fā)生反應C+CO2 = 2CO，消耗C；增大CO2的量，反應正向進行程度增加，降低了C2H6的濃度，反應進行的程度減小。實驗編號T/催化劑轉化率/%選擇性/%C2H6CO2C2H4CO650鈷鹽19.037.617.678.1650鉻鹽32.123.077.310.460021.212.479.79.355012.08.685.25.4二氧化碳氧化乙烷制乙烯的研究熱點之一是選擇催化劑，相同反應時間，不同

15、溫度、不同催化劑的數(shù)據(jù)如下表（均未達到平衡狀態(tài)）：【注】C2H4選擇性：轉化的乙烷中生成乙烯的百分比。 CO選擇性： 轉化的CO2中生成CO的百分比。對比和，該反應應該選擇的催化劑為_，理由是_。實驗條件下，鉻鹽作催化劑時，隨溫度升高，C2H6的轉化率升高，但C2H4的選擇性降低，原因是_。對分析解釋的要求更具體和微觀，要找到具體的反應之間的競爭關系，并且能夠判斷變量的控制對每一個具體反應的影響和綜合的結果 相同溫度下，鉻鹽作催化劑時C2H6的轉化率和C2H4的選擇性均較高溫度升高，反應、的化學反應速率均增大，反應增大的更多。 CO(g) + 0.5O2(g) （2019海淀期末）18. 煤的

16、潔凈技術（包括固硫技術和脫硫技術兩類）可有效降低燃煤廢氣中SO2的含量，已成為我國解決環(huán)境問題的主導技術之一。 I. 固硫技術：通過加入固硫劑，將硫元素以固體形式留在煤燃燒的殘渣中。石灰石是常用的固硫劑，固硫過程中涉及的部分反應如下： CaCO3(s) CaO(s) + CO2(g) H1= +178.30 kJ/mol CaSO4(s) H2= -01.92 kJ/mol CO2(g) H3 （1）溫度升高，反應的化學平衡常數(shù)_（填“增大”“減小”或“不變”）。 （2）H3=_ kJ/mol。 （3）在煤燃燒過程中常鼓入稍過量的空氣以提高固硫率（燃燒殘渣中硫元素的質量 占燃煤中硫元素總質量的

17、百分比），結合反應、 分析其原因：_。 CaO(s) + SO2(g) + 0.5O2(g) CaSO4(s) + CO(g) CaO(s) + SO2(g) + CO2(g) H4= +218.92 kJ/mol反應疊加相互關聯(lián)和競爭單一反應單一變量II. 電化學脫硫技術是一種溫和的凈化技術，其基本原理為利用陽極反應產(chǎn)生的羥基 自由基（OH，氧元素為-1價）將燃煤中的含硫物質氧化除去，其裝置示意圖如下 圖所示。 （4）將煤打成煤漿加入電解槽的目的是_。 （5）陽極的電極反應式為_。 （6）補全用羥基自由基除去煤中二硫化亞鐵（FeS2） 的反應的離子方程式： FeS2 + OH = Fe3+

18、+ SO4 + H2O + _2-化學反應速率角度的確定增大接觸面積，提高反應速率（或使反應更充分）（7）利用上述裝置對某含F(xiàn)eS2的煤樣品進行電解脫硫，測得一定時間內隨溶液起始 pH的改變脫硫率（溶于水中的硫元素質量占煤樣中硫元素總質量的百分比）的 變化如下圖所示。pH大于1.5后脫硫率下降的可能原因有：隨著pH的升高，反應物的氧化性或還原性降低；_。單一反應單一變量反應疊加相互關聯(lián)和競爭隱性因素pH升高，促進Fe3+水解生成Fe(OH)3，覆蓋在煤漿（或電極）表面，阻止反應進行基于工業(yè)實際問題研究物質的制備物質的分離物質的轉化物質性質基于實驗操作的考查基于元素化合物知識的考查工業(yè)生產(chǎn)類綜合

19、問題解決思路條件優(yōu)化基于化學反應原理的考查分離操作分離原理基于化學反應的化學方法基于電化學原理的電化學方法（2018年全國高考I卷）27 焦亞硫酸鈉（Na2S2O5）在醫(yī)藥、橡膠、印染、食品等方面應用廣泛?；卮鹣铝袉栴}： （1）生產(chǎn)Na2S2O5，通常是由NaHSO3過飽和溶液經(jīng)結晶脫水制得。寫出該過程 的化學方程式： _。 （2）利用煙道氣中的SO2生產(chǎn)Na2S2O5的工藝為： pH=4.1時， 中為_溶液（寫化學式）。 工藝中加入Na2CO3固體、并再次充入SO2的目的是_。（3）制備Na2S2O5也可采用三室膜電解技術，裝置如圖所示，其中SO2堿吸收液中含 有NaHSO3和Na2SO3。陽極的電極反