專題12化學(xué)工藝流程-原卷版

專題12化學(xué)工藝流程【核心考點梳理】考點一、以物質(zhì)制備為目的的化學(xué)工藝流程1．原料處理階段的常見考查點(1)加快反應(yīng)速率(2)溶解：通常用酸溶。如用稀硫酸、鹽酸、濃硫酸等。(3)灼燒、焙燒、煅燒：改變結(jié)構(gòu)，使一些物質(zhì)能溶解，并使一些雜質(zhì)高溫下氧化、分解。2．分離提純階段的常見考查點(1)調(diào)pH除雜①控制溶液的酸堿性使其中的某些金屬離子形成氫氧化物沉淀。如若要除去Al3＋、Mg2＋溶液中含有的Fe2＋，先用氧化劑把Fe2＋氧化為Fe3＋，再調(diào)溶液的pH。②調(diào)節(jié)pH所需的物質(zhì)一般應(yīng)滿足兩點：一能與H＋反應(yīng)，使溶液pH增大；二不引入新雜質(zhì)。例如，若要除去Cu2＋溶液中混有的Fe3＋，可加入CuO、Cu(OH)2、Cu2(OH)2CO3等物質(zhì)來調(diào)節(jié)溶液的pH。(2)加熱：加快反應(yīng)速率或促進平衡向某個方向移動。如果在制備過程中出現(xiàn)一些受熱易分解的物質(zhì)或產(chǎn)物，則要注意對溫度的控制。如侯氏制堿法中的NaHCO3；還有如H2O2、Ca(HCO3)2、KMnO4、AgNO3、HNO3(濃)等物質(zhì)。(3)降溫：防止某物質(zhì)在高溫時溶解(或分解)；使化學(xué)平衡向著題目要求的方向移動。3．獲得產(chǎn)品階段的常見考查點(1)洗滌(冰水、熱水)：洗去晶體表面的雜質(zhì)離子，并減少晶體在洗滌過程中的溶解損耗；乙醇洗滌既可洗去晶體表面的雜質(zhì)，又可減少晶體溶解的損耗。(2)蒸發(fā)時的氣體氛圍抑制水解：如從溶液中析出FeCl3、AlCl3、MgCl2等溶質(zhì)時，應(yīng)在HCl的氣流中加熱，以防其水解。(3)蒸發(fā)濃縮、冷卻結(jié)晶：如NaCl和K2Cr2O7混合溶液，若將混合溶液加熱蒸發(fā)后再降溫，則析出的固體主要是K2Cr2O7，這樣就可分離出大部分K2Cr2O7；同樣原理可除去KNO3中的少量NaCl。(4)蒸發(fā)結(jié)晶、趁熱過濾：如NaCl和K2Cr2O7混合溶液，若將混合溶液蒸發(fā)一段時間，析出的固體主要是NaCl，同樣原理可除去NaCl中的少量KNO3?？键c二、以分離提純?yōu)槟康牡幕瘜W(xué)工藝流程1.物質(zhì)分離提純的原則(1)不增：不引入新的雜質(zhì)。(2)不減：不減少被提純的物質(zhì)。(3)易分離：被提純物與雜質(zhì)易于分離。(4)易復(fù)原：被提純的物質(zhì)易恢復(fù)原來的組成、狀態(tài)。2．常用的提純方法水溶法除去可溶性雜質(zhì)酸溶法除去堿性雜質(zhì)堿溶法除去酸性雜質(zhì)氧化劑或還原劑法除去還原性或氧化性雜質(zhì)加熱灼燒法除去受熱易分解或易揮發(fā)的雜質(zhì)調(diào)節(jié)溶液的pH法如除去酸性Cu2＋溶液中的Fe3＋等3．常用的分離方法過濾分離難溶物和易溶物，根據(jù)特殊需要采用趁熱過濾或者抽濾等方法萃取和分液利用溶質(zhì)在互不相溶的溶劑里的溶解度不同提取分離物質(zhì)，如用CCl4或苯萃取溴水中的溴蒸發(fā)結(jié)晶提取溶解度隨溫度變化不大的溶質(zhì)，如NaCl冷卻結(jié)晶提取溶解度隨溫度變化較大的溶質(zhì)、易水解的溶質(zhì)或結(jié)晶水合物，如KNO3、FeCl3、CuCl2、CuSO4·5H2O、FeSO4·7H2O等蒸餾或分餾分離沸點不同且互溶的液體混合物，如分離乙醇和甘油冷卻法利用氣體液化的特點分離氣體，如合成氨工業(yè)采用冷卻法分離平衡混合氣體中的氨氣4．工藝流程題的解題思路工藝流程題實際上是考查考生運用化學(xué)反應(yīng)原理及相關(guān)知識來解決工業(yè)生產(chǎn)中實際問題的能力。解此類題目的基本思路：(1)先粗讀，從題干中獲取有用信息，理清思路。先不必把每個環(huán)節(jié)的原理都搞清楚。(2)針對問題再精讀，分析細節(jié)，根據(jù)問題去研究某一步或某一種物質(zhì)。(3)要看清所問問題，不能答非所問，并注意語言表達的規(guī)范性。2.工藝流程題的解題方法(1)明確目的，提取有用信息。通過閱讀題頭，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，進而明確生產(chǎn)目的——制備什么物質(zhì)，找到制備物質(zhì)時所需的原料及所含雜質(zhì)，提取出所給的相關(guān)信息——化學(xué)反應(yīng)方程式、物質(zhì)的穩(wěn)定性、物質(zhì)的溶解性等。(2)分析流程，弄清各步作用。對比分析流程圖中的第一種物質(zhì)(原料)與最后一種物質(zhì)(產(chǎn)品)，找出原料與產(chǎn)品之間的關(guān)系，聯(lián)系問題有針對性地思考：原料轉(zhuǎn)化為產(chǎn)品的過程中依次進行了什么反應(yīng)？每一步除目標物質(zhì)外還產(chǎn)生了什么雜質(zhì)或副產(chǎn)物？雜質(zhì)是否要除去，采用什么操作方法除去？(3)看清問題，準確規(guī)范作答。這一步很關(guān)鍵，歷年的高考評卷分析都指出考生的簡述能力比較差，特別是化學(xué)用語的表述與實際要求存在很大偏差。所以答題時要看清問題，不能答非所問，要注意語言表達的科學(xué)性和準確性，如分清是要求回答實驗操作名稱還是具體操作步驟?！军c對點真題回顧】1.（2023·遼寧卷）某工廠采用如下工藝制備，已知焙燒后元素以價形式存在，下列說法錯誤的是A.“焙燒”中產(chǎn)生B.濾渣的主要成分為C.濾液①中元素的主要存在形式為D.淀粉水解液中的葡萄糖起還原作用2.（2023·遼寧卷）16.某工廠采用如下工藝處理鎳鈷礦硫酸浸取液（含和)。實現(xiàn)鎳、鈷、鎂元素的回收。已知：物質(zhì)回答下列問題：（1）用硫酸浸取鎳鈷礦時，提高浸取速率的方法為_______(答出一條即可)。（2）“氧化”中，混合氣在金屬離子的催化作用下產(chǎn)生具有強氧化性的過一硫酸，中過氧鍵的數(shù)目為_______。（3）“氧化”中，用石灰乳調(diào)節(jié)，被氧化為，該反應(yīng)的離子方程式為_______(的電離第一步完全，第二步微弱)；濾渣的成分為、_______(填化學(xué)式)。（4）“氧化”中保持空氣通入速率不變，(Ⅱ)氧化率與時間的關(guān)系如下。體積分數(shù)為_______時，(Ⅱ)氧化速率最大；繼續(xù)增大體積分數(shù)時，(Ⅱ)氧化速率減小的原因是_______。

（5）“沉鈷鎳”中得到的(Ⅱ)在空氣中可被氧化成，該反應(yīng)的化學(xué)方程式為_______。（6）“沉鎂”中為使沉淀完全，需控制不低于_______(精確至0.1)。3.（2022·遼寧卷）某工廠采用輝鉍礦(主要成分為，含有、雜質(zhì))與軟錳礦(主要成分為)聯(lián)合焙燒法制備和，工藝流程如下：已知：①焙燒時過量的分解為，轉(zhuǎn)變?yōu)?；②金屬活動性：；③相關(guān)金屬離子形成氫氧化物的范圍如下：開始沉淀完全沉淀6.58.31.62.88.110.1回答下列問題：（1）為提高焙燒效率，可采取的措施為___________。a．進一步粉碎礦石b．鼓入適當過量的空氣c．降低焙燒溫度（2）在空氣中單獨焙燒生成，反應(yīng)的化學(xué)方程式為___________。（3）“酸浸”中過量濃鹽酸的作用為：①充分浸出和；②___________。（4）濾渣的主要成分為___________(填化學(xué)式)。（5）生成氣體A的離子方程式為___________。（6）加入金屬的目的是___________。4.（2021·遼寧卷）從釩鉻錳礦渣(主要成分為、、)中提鉻的一種工藝流程如下：已知：pH較大時，二價錳[](在空氣中易被氧化.回答下列問題：（1）Cr元素位于元素周期表第_______周期_______族。（2）用溶液制備膠體的化學(xué)方程式為_______。（3）常溫下，各種形態(tài)五價釩粒子總濃度的對數(shù)[]與pH關(guān)系如圖1。已知釩鉻錳礦渣硫酸浸液中，“沉釩”過程控制，則與膠體共沉降的五價釩粒子的存在形態(tài)為_______(填化學(xué)式)。（4）某溫度下，、的沉淀率與pH關(guān)系如圖2?！俺零t”過程最佳pH為_______；在該條件下濾液B中_______【近似為，的近似為】。（5）“轉(zhuǎn)化”過程中生成的離子方程式為_______。（6）“提純”過程中的作用為_______。【點對點模擬仿真】1．（2023·遼寧撫順·校聯(lián)考二模）用廢鐵屑(主要成分為，含少量、油污、沙土)制備超順磁性納米(平均直徑為)的流程如圖：下列敘述中錯誤的是A．納米屬于膠體，能發(fā)生丁達爾效應(yīng)B．預(yù)處理時，需要使用溶液，可將溶液進行適當升溫C．步驟⑤發(fā)生反應(yīng)的離子方程式為D．濾液B中加入氫氧化鈉溶液時，可觀察到有白色沉淀生成，迅速轉(zhuǎn)為灰綠色，最后轉(zhuǎn)化為紅褐色2．（2023·遼寧阜新·校聯(lián)考模擬預(yù)測）氯化磷酸三鈉具有良好的滅菌、消毒、漂白作用，亦能除去墨跡、血跡、油跡和茶跡等多種污垢，廣泛地用于醫(yī)院、餐館、食品加工行業(yè)。氯化磷酸三鈉的熔點為67℃，常溫下較穩(wěn)定，受熱易分解。在水溶液中可直接與鈣、鎂及重金屬離子形成不溶性磷酸鹽。某小組設(shè)計如圖流程制備氯化磷酸三鈉。下列敘述錯誤的是A．理論上制得的氯化磷酸三鈉不超過B．“反應(yīng)池1”中最少應(yīng)加入磷酸溶液C．“系列操作”包括蒸發(fā)濃縮、降溫結(jié)晶、過濾、洗滌和高溫烘干D．氯化磷酸三鈉因含而具有漂白、殺菌和消毒作用3．（2023·遼寧·朝陽市第一高級中學(xué)校聯(lián)考二模）以輝銻礦(主要成分為，含少量、CuO、等)為原料制備銻白()的工藝流程如圖所示。下列說法錯誤的是已知：浸出液中除含過量鹽酸和之外，還含有、、等。A．該生產(chǎn)過程中，能實現(xiàn)循環(huán)利用的物質(zhì)是B．濾渣1的主要成分是和SC．“除砷”時有生成，則該反應(yīng)的化學(xué)方程式為：D．為了得到較多的銻白，操作時要將緩慢加入大量水中，還要加少量氨水4．（2023·遼寧沈陽·沈陽二中?？寄M預(yù)測）殘渣油中含有大量的有機物，還含有少量金屬元素Mo、V、Ni、Fe的硫化物，其中Mo、V的含量最高，回收價值最大。但因油的粘度較大，增大了回收的難度，工業(yè)生產(chǎn)中從殘渣油里回收V、Mo的工藝流程如圖所示。已知：①微溶于冷水、乙醉、乙醚，能溶于熱水：②“除雜”步驟后的、以利離子的形式存在；③釩在不同、不同濃度下的存在形態(tài)如圖，其中可簡寫成?；卮鹣铝袉栴}：(1)已知和是同族相鄰元素，寫出Mo的外圍電子軌道表示式。(2)脫油殘渣空氣焙燒的目的是。(3)“焙燒1”時生成的氣體成分是。(4)用碳酸鈉溶液除雜，調(diào)節(jié)值范圍為。(5)“沉釩”時，發(fā)現(xiàn)隨著溫度升高，沉釩率反而下降，推測可能的原因是。(6)在“焙燒2”制備的操作中，若采取真空干燥焙燒，副產(chǎn)物經(jīng)處理后可投入使用的流程步驟是；若在空氣中焙燒，可生成一種無毒氣體，該反應(yīng)的化學(xué)方程式為。5．（2023·遼寧葫蘆島·統(tǒng)考二模）“同槽酸浸濕法冶煉工藝”可綜合利用資源。由輝銅礦(Cu2S，含少量SiO2、Fe2O3等雜質(zhì))、軟錳礦(MnO2，含少量SiO2、Fe2O3等雜質(zhì))制備硫酸錳和堿式碳酸銅工藝流程如圖：已知：①MnO2有較強的氧化性，能將Cu+氧化成Cu2+；②[Cu(NH3)4]SO4常溫穩(wěn)定，在熱水溶液中會分解生成NH3；③部分金屬陽離子生成氫氧化物沉淀的pH范圍(開始沉淀和完全沉淀的pH)：Fe3+：1.5～3.2；Mn2+：8.3～9.8；Cu2+：4.4~6.4。請回答下列問題：(1)Mn元素在元素周期表的位置，基態(tài)Cu原子價層電子排布式。(2)“同槽酸浸”浸出液中主要含有CuSO4、MnSO4等，該過程的主要反應(yīng)離子方程式。(3)為提高錳浸出速率可以適當提高酸的溫度和濃度，(“可以”、“不可以”)用濃鹽酸代替稀硫酸，原因是。(結(jié)合化學(xué)方程式說明原因)(4)調(diào)節(jié)浸出液pH=4可使用的試劑。(填序號)A．CuOB．NaOHC．H2SO4(5)本工藝中可循環(huán)使用的物質(zhì)是NH3，其能夠和Cu2+形成[Cu(NH3)4]2+的原因。(6)“沉錳”反應(yīng)離子方程式為。(7)用標準的BaCl2溶液測定樣品中MnSO4?H2O質(zhì)量分數(shù)時，發(fā)現(xiàn)樣品純度大于100%(測定過程中產(chǎn)生的誤差可忽略)其可能原因有(任寫一種)。6．（2023·遼寧沈陽·遼寧實驗中學(xué)?？寄M預(yù)測）一種常用的三元鋰電池正極材料采用了蘊含鎳、鈷、錳三種金屬元素的三元聚合物，電解質(zhì)為六氟磷酸鋰，負極材料為石墨，電池中還含有少量的鐵、鋁、銅等元素，下面是回收利用該廢舊三元鋰電池的一種工藝流程．已知：該流程中，一些金屬氫氧化物沉淀的pH如下表：金屬離子開始沉淀的pH7.01.94.73.47.157.28.1沉淀完全的pH9.03.26.74.7(1)“放電處理”時，將廢舊電池用導(dǎo)線連接惰性電極插入NaCl溶液，放電過程中陰極發(fā)生的電極反應(yīng)方程式為。(2)浸出還原時選取反應(yīng)溫度為40℃左右的原因；“浸出還原”可以理解為先浸出再還原，還原過程主要還原Co3+，離子方程式為。(3)第一次調(diào)至pH約為7，濾渣1的主要成分是。(4)已知Co(OH)2、Ni(OH)2、Mn(OH)2三種物質(zhì)的Ksp分別為1014.7、1014.6、1012.8，第二次調(diào)pH時，使構(gòu)成三元材料的金屬離子均完全沉淀(溶液中離子濃度≤105mol?L1)，則pH至少應(yīng)調(diào)至。(5)“含鹽廢液”回收利用可以制得一種晶體，俗稱為。(6)某鋰電池正極材料化學(xué)式式量為M，晶胞如圖所示，已知阿伏加德羅常數(shù)為NA，晶胞參數(shù)分別bnm和cnm，則該材料的密度表達式為g?cm3。7．（2023春·遼寧·高三校聯(lián)考期中）五氧化二釩()廣泛用于冶金、化工等行業(yè)。一種以含釩廢料(含、MnO、、)為原料制備的流程如圖。已知：難溶于水和堿，可溶于酸，灼燒可生成。(1)基態(tài)釩原子的價層電子排布式為，提高含釩廢料的浸取率，可采取的措施為。(2)“濾液1”中除了含有過量的NaOH，還含有的溶質(zhì)為(填化學(xué)式)。(3)“烘干灼燒”的目的是。(4)“沉錳”時需將溫度控制在70℃左右，溫度不能過高的原因為；“濾渣2”的主要成分是，寫出生成的離子方程式：。(5)證明已洗滌干凈的實驗操作及現(xiàn)象為。(6)在煅燒生成的過程中無元素化合價變化，請寫出反應(yīng)的化學(xué)方程式：。8．（2023·遼寧·統(tǒng)考三模）銻白()在工業(yè)上有廣泛的用途，用于油漆的著色和帆布、紙張、涂料等的阻燃劑。從鉛銻冶煉廢渣(主要成分是、，含有CuO、和等雜質(zhì))中制取銻白的一種工業(yè)流程如圖所示。已知：①是兩性氧化物

②“濾渣3”的成分是SbOCl回答下列問題：(1)“固體粉末X”和“Y溶液”最好分別是；。(2)將“含銻廢渣”粉碎的目的是。(3)“稀釋水解”主要反應(yīng)的離子反應(yīng)方程式為。(4)“酸洗”后檢驗沉淀是否洗凈的試劑是。(5)用平衡移動原理說明“中和”操作加入少量“Y溶液”操作的作用。(6)在上述操作過程中多次用到過濾，該操作用到的玻璃儀器有(至少寫兩種)。9．（2023·遼寧·朝陽市第一高級中學(xué)校聯(lián)考二模）硫酸亞錫()是應(yīng)用于鍍錫及鋁合金表面處理的化學(xué)試劑。利用錫精礦(主要成分是，含少量、S、Cu、Pb、Fe)制備硫酸亞錫的流程如下：已知：①在酸性條件下，溶液中的可被氧化成；②常溫下，相關(guān)金屬離子生成氫氧化物沉淀的pH如下表(開始沉淀的pH按金屬離子濃度為0.01mol/L計算)：金屬離子開始沉淀的pH7.52.14.71.70.3完全沉淀的pH953.56.73.71.3(1)濾渣X的化學(xué)式是。(2)焙燒2中發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式是。(3)若氧化時不引入新的雜質(zhì)，則足量的Y溶液與金屬離子發(fā)生反應(yīng)的離子方程式為。(4)利用表格數(shù)據(jù)，計算的；沉錫控制溶液pH的范圍是；試劑Z可以是(填字母)。a.

b.

c.溶液

d.氨水(5)錫有多種同素異形體，其中白錫為四方晶系，晶胞參數(shù)a=b=0.5832nm，c=0.3181nm，灰錫為立方晶系，晶胞參數(shù)a=0.6489nm(如圖)。在低溫下，白錫轉(zhuǎn)化為灰錫的現(xiàn)象常被稱為錫疫。列式比較并說明發(fā)生“錫疫”時體積如何變化。10．（2023·遼寧阜新·校聯(lián)考模擬預(yù)測）綜合利用煉鋅礦渣[主要含鐵酸鎵、鐵酸鋅，還含少量Fe及一些難溶于酸的物質(zhì)]獲得金屬鹽，并進一步利用鎵鹽制備具有優(yōu)異光電性能的氮化鎵()，部分工藝流程如圖。已知：①在酸性條件下不穩(wěn)定，易轉(zhuǎn)化為；常溫下，“浸出液”中金屬離子的濃度、完全沉