高考化學(xué)一輪復(fù)習(xí) 課時40 化學(xué)工藝流程考點過關(guān)-人教版高三化學(xué)試題

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1、課時40 化學(xué)工藝流程 夯實基礎(chǔ) 考點過關(guān) 常見的化工術(shù)語 【基礎(chǔ)梳理】 關(guān)鍵詞 釋義 研磨、霧化 將塊狀或顆粒狀的物質(zhì)磨成粉末或?qū)⒁后w霧化,增大反應(yīng)物接觸面積,以加快反應(yīng)速率或使反應(yīng)更充分 灼燒(煅燒) 使固體在高溫下分解或改變結(jié)構(gòu)、使雜質(zhì)高溫氧化、分解等。如煅燒石灰石、高嶺土、硫鐵礦 浸取 向固體中加入適當溶劑或溶液,使其中可溶性的物質(zhì)溶解,包括水浸取、酸溶、堿溶、醇溶等 浸出率 固體溶解后,離子在溶液中的含量的多少 酸浸 在酸性溶液中使可溶性金屬離子進入溶液,不溶物通過過濾除去的過程 水浸 與水接觸反應(yīng)或溶解 過濾 固體與液體的分離 滴定 定量測

2、定,可用于某種未知濃度物質(zhì)的物質(zhì)的量濃度的測定 蒸發(fā)結(jié)晶 蒸發(fā)溶劑,使溶液由不飽和變?yōu)轱柡?,繼續(xù)蒸發(fā),過剩的溶質(zhì)就會呈晶體析出 蒸發(fā)濃縮 蒸發(fā)除去部分溶劑,提高溶液的濃度 水洗 用水洗去可溶性雜質(zhì),類似的還有酸洗、醇洗等 酸作用 溶解、去氧化物(膜)、抑制某些金屬離子的水解、除去雜質(zhì)離子等 堿作用 去油污,去鋁片氧化膜,溶解鋁、二氧化硅,調(diào)節(jié)pH、促進水解(沉淀) 常見的操作與答題 常見的操作 答題要考慮的角度 加過量試劑 使反應(yīng)完全進行(或增大轉(zhuǎn)化率、產(chǎn)率)等 加氧化劑 氧化某物質(zhì),生成目標產(chǎn)物或除去某些離子 判斷能否加 其他物質(zhì) 要考慮是否引入雜

3、質(zhì)(或影響產(chǎn)物的純度)等 分離、提純 過濾、蒸發(fā)、萃取、分液、蒸餾等常規(guī)操作 提高原子利用率 綠色化學(xué)(經(jīng)濟性或環(huán)保性) 在空氣中或在 其他氣體中進 行的反應(yīng)或操作 要考慮O2、H2O、CO2或其他氣體是否參與反應(yīng)或能否達到隔絕空氣,防氧化、水解、潮解等目的 判斷沉淀是 否洗滌干凈 取最后一次洗滌液少量,檢驗其中是否還有某種離子存在等 控制溶液的pH ①調(diào)節(jié)溶液的酸堿性,抑制水解(或使其中某些金屬離子形成氫氧化物沉淀);②“酸作用”還可除去氧化物(膜);③“堿作用”還可除去油污,除去鋁片氧化膜,溶解鋁、二氧化硅等;④特定的氧化還原反應(yīng)需要的酸性條件(或堿性條件) 控

4、制溫度(常用水浴、冰浴或油浴) ①防止副反應(yīng)的發(fā)生;②使化學(xué)平衡移動,控制化學(xué)反應(yīng)的方向;③控制固體的溶解與結(jié)晶(如趁熱過濾能防止某物質(zhì)降溫時析出);④控制反應(yīng)速率;使催化劑達到最大活性;⑤升溫:促進溶液中的氣體逸出,使某物質(zhì)達到沸點揮發(fā);⑥加熱煮沸:促進水解,聚沉后利于過濾分離;⑦趁熱過濾:減少因降溫而析出的溶質(zhì)的量;⑧降溫:防止物質(zhì)高溫分解或揮發(fā),降溫(或減壓)可以減少能源成本,降低對設(shè)備的要求 洗滌晶體 ①水洗:通常是為了除去晶體表面水溶性的雜質(zhì);②“冰水洗滌”:能洗去晶體表面的雜質(zhì)離子,且防止晶體在洗滌過程中的溶解損耗;③用特定有機試劑清洗晶體:洗去晶體表面的雜質(zhì),降低晶體的溶解

5、度、有利于析出,減少損耗等 表面處理 用水洗除去表面可溶性雜質(zhì),金屬晶體可用機械法(打磨)或化學(xué)法除去表面氧化物、提高光潔度等 微課1 物質(zhì)制備的化學(xué)工藝流程的解題過程 (1)審題:①閱讀題目的背景材料;②提供的原料、生產(chǎn)目標;③操作流程和條件;④提供的圖表或介質(zhì);⑤化工流程圖的類型;⑥重要操作和專業(yè)術(shù)語。 (2)析題:①弄清原理,設(shè)問;②弄清各步驟的目的;③如何運用條件;④問題的突破口與隱含條件;⑤解題思路與方法。 (3)答題:①從目的和反應(yīng)原理切入;②從原料和產(chǎn)品切入;③從生產(chǎn)要求和條件切入;④從產(chǎn)品分離提純切入;⑤從綠色化工思想切入;⑥規(guī)范答題。 無機化工流程題在背景材

6、料上呈現(xiàn)新(或陌生)內(nèi)容。但本質(zhì)上還是落在雙基上,內(nèi)在要求或者核心知識考查不變。如運用化學(xué)反應(yīng)原理、化學(xué)平衡和水解理論、物質(zhì)制備和分離的知識、晶體知識、綠色化學(xué)的觀點分析實際生產(chǎn)中的各種問題,我們千萬不能被新包裝所迷惑、所嚇倒。從題干中獲取有用信息,明確生產(chǎn)的目的。牢牢抓住一點:一切反應(yīng)或操作的目的都是圍繞獲得高質(zhì)量、高產(chǎn)量的目標產(chǎn)品;平時要重視基本的實驗操作、陌生的氧化還原反應(yīng)方程式、離子方程式的書寫訓(xùn)練。 【典型例題】 鹵塊的主要成分是MgCl2,此外還含F(xiàn)e3+、Fe2+和Mn2+等離子。以鹵塊為原料可制得輕質(zhì)氧化鎂,工藝流程圖如下: 已知:Fe2+的氫氧化物呈絮狀,不易從

7、溶液中除去,所以常將它氧化為Fe3+,生成Fe(OH)3沉淀除去。若要求產(chǎn)品盡量不含雜質(zhì),請根據(jù)表1和表2提供的資料,填寫空白: 表1 生成氫氧化物沉淀的pH 物質(zhì) 開始沉淀 沉淀完全 Fe(OH)3 2.7 3.7 Fe(OH)2 7.6 9.6 Mn(OH)2 8.3 9.8 Mg(OH)2 9.6 11.1           表2 化學(xué)試劑價格表 試劑 價格(元/噸) 漂液(含NaClO,25.2%) 450 雙氧水(含H2O2,30%) 2 400 燒堿(含98%NaOH) 2 100 純堿(含99.5%Na2CO3) 60

8、0   (1)在步驟②中加入漂液而不是雙氧水的原因是             。寫出加入NaClO發(fā)生反應(yīng)的離子方程式:                。 (2)在步驟③中控制pH=9.8,其目的是 。 (3)沉淀物A的成分為          ,試劑Z應(yīng)該是    。 (4)在步驟⑤中發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式是          。 (5)若在實驗室中完成步驟⑥,則沉淀物C必須在    (填儀器名稱)中灼燒。 [答案] (1)漂液比H2O2的價格低得多 2Fe2++ClO-+2H+2Fe3++Cl-+H2O (2)使除Mg2+以外的各種雜質(zhì)金屬離子都生成氫氧化物沉淀,以便過濾除

9、去 (3)Fe(OH)3、Mn(OH)2、Mg(OH)2 純堿 (4)MgCO3+H2OMg(OH)2+CO2↑ (5)坩堝 [解析]: (1)漂液與H2O2都具有強氧化性,都能把亞鐵離子氧化成鐵離子。加入漂液不會引入新的雜質(zhì),且漂液比H2O2的價格低得多。2Fe2++ClO-+2H+2Fe3++Cl-+H2O。 (2)通過調(diào)節(jié)溶液的pH,使除Mg2+以外的各種雜質(zhì)金屬離子都生成氫氧化物沉淀,以便過濾除去。 (3)Fe3+和Mn2+完全以氫氧化物的形式存在于沉淀物A中,當pH=9.6時,Mg(OH)2也開始出現(xiàn),所以沉淀物A中還含有少量的Mg(OH)2。③中濾液中主要含有鎂離子,把

10、其轉(zhuǎn)化為Mg(OH)2沉淀,可以加入NaOH,也可以加入純堿,純堿的價格比較低,生產(chǎn)成本較低,所以在這里選用純堿。 (4)在步驟⑤中,產(chǎn)物為Mg(OH)2,發(fā)生的反應(yīng)為MgCO3+H2OMg(OH)2+CO2↑。 (5)灼燒固體物質(zhì)須在坩堝中進行。 碲(Te)為ⅥA族元素,是當今高新技術(shù)新材料的主要成分之一。工業(yè)上可從電解精煉銅的陽極泥中提取碲。 (1)粗銅中含有Cu和少量Zn、Ag、Au、TeO2及其他化合物,電解精煉后,陽極泥中主要含有TeO2、少量金屬單質(zhì)及其他化合物。電解精煉粗銅時,陽極電極反應(yīng)式為            。 (2)TeO2是兩性氧化物,微溶于水,可溶于強

11、酸或強堿。從上述陽極泥中提取碲的一種工藝流程如下: ①“堿浸”時TeO2發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式為                  。 ②“沉碲”時控制溶液的pH為4.55.0,生成TeO2沉淀。如果H2SO4過量,溶液酸度過大,將導(dǎo)致碲的沉淀不完全,原因是                      ;防止局部酸度過大的操作方法是            。 ③“酸溶”后,將SO2通入TeCl4溶液中進行“還原”得到碲,該反應(yīng)的化學(xué)方程式是                 。 [答案] (1)Zn-2e-Zn2+、Cu-2e-Cu2+ (2)①TeO2+2NaOHNa2TeO3+H2

12、O ②TeO2是兩性氧化物,H2SO4過量會導(dǎo)致TeO2繼續(xù)與H2SO4反應(yīng)導(dǎo)致?lián)p失 緩慢加入H2SO4,并不斷攪拌 ③TeCl4+2SO2+4H2OTe+4HCl+2H2SO4 [解析]: (1)電解精煉粗銅時,粗銅作陽極材料,銅和金屬性比銅強的金屬鋅都會失去電子,生成對應(yīng)的離子,電極反應(yīng)式為Zn-2e-Zn2+、Cu-2e-Cu2+。 (2)①根據(jù)“TeO2是兩性氧化物”,仿照氧化鋁的性質(zhì),可知“堿浸”時TeO2發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式為TeO2+2NaOHNa2TeO3+H2O。②根據(jù)“TeO2是微溶于水,可溶于強酸或強堿”可知,TeO2是兩性氧化物,H2SO4過量會導(dǎo)致TeO2繼續(xù)

13、與H2SO4反應(yīng)導(dǎo)致?lián)p失。防止局部酸度過大的操作方法是緩慢加入H2SO4,并不斷攪拌。③反應(yīng)物有SO2、TeCl4,產(chǎn)物有Te,酸性條件下發(fā)生氧化還原反應(yīng),TeCl4溶液中進行“還原”得到碲,化合價降低,SO2被氧化為SO,該反應(yīng)的化學(xué)方程式為TeCl4+2SO2+4H2OTe+4HCl+2H2SO4。 將磷肥生產(chǎn)中形成的副產(chǎn)物石膏(CaSO4·2H2O)轉(zhuǎn)化為硫酸鉀肥料和氯化鈣水合物儲熱材料,無論從經(jīng)濟效益、資源綜合利用還是從環(huán)境保護角度看都具有重要意義。以下是石膏轉(zhuǎn)化為硫酸鉀和氯化鈣的工藝流程示意圖: (1)本工藝中所用的原料除CaSO4·2H2O、CaCO3、H2O外,還需要

14、        等原料。 (2)寫出石膏懸濁液中加入碳酸銨溶液后發(fā)生反應(yīng)的離子方程式:                。 (3)過濾Ⅰ操作所得濾液是(NH4)2SO4溶液。檢驗濾液中含有C的操作方法是           。 (4)若過濾Ⅰ的濾液中的Ca2+濃度低于1.0×10-5 mol·L-1時可認為被沉淀完全。若要使Ca2+沉淀完全,則濾液中C的物質(zhì)的量濃度不得低于        。[已知:Ksp(CaCO3)=5.0×10-9] (5)寫出蒸氨過程中的化學(xué)方程式:       。 (6)氯化鈣結(jié)晶水合物(CaCl2·6H2O)是目前常用的無機儲熱材料,選擇的依據(jù)是    (

15、填字母)。 a. 熔點較低(29 ℃熔化)    b. 能導(dǎo)電 c. 能制冷 d. 無毒 [答案] (1)KCl、NH3 (2)CaSO4+CCaCO3+S (3)用滴管取少量濾液于試管中,滴加鹽酸,若產(chǎn)生氣泡,證明濾液中含有C (4)5.0×10-4 mol·L-1 (5)CaO+2NH4Cl+5H2OCaCl2·6H2O+2NH3↑ (6)ad [解析]: (1)從流程圖中可以看出還需要的原料是KCl、NH3。 (2)CaSO4電離出來的Ca2+和碳酸銨電離出來的C結(jié)合生成CaCO3沉淀,促使平衡右移,CaSO4+CCaCO3+S。 (

16、3)檢驗濾液中含有C用鹽酸,滴加鹽酸,若產(chǎn)生氣泡,證明濾液中含有C。 (4)Ksp(CaCO3)=c(C)·c(Ca2+)=5.0×10-9,c(C)>5.0×10-4 mol·L-1。 (5)蒸氨中反應(yīng)物是CaO、NH4Cl、H2O,生成物是CaCl2·6H2O、NH3,根據(jù)質(zhì)量守恒定律寫出:CaO+2NH4Cl+5H2OCaCl2·6H2O+2NH3↑。 (6)無機儲熱材料,選擇的依據(jù)是熔點低、無毒。 我國目前制備多晶硅主要采用三氯氫硅氫還原法、硅烷熱解法和四氯化硅氫還原法。由于三氯氫硅氫還原法具有一定優(yōu)點,被廣泛應(yīng)用。其簡化的工藝流程如下圖所示: (1)制備三氯氫硅的反

17、應(yīng)為Si(s)+3HCl(g)SiHCl3(g)+H2(g) ΔH=-210 kJ·mol-1。 伴隨的副反應(yīng)有:Si(s)+4HCl(g)SiCl4(g)+2H2(g) ΔH=-241 kJ·mol-1。 SiCl4在一定條件下與H2反應(yīng)可轉(zhuǎn)化為SiHCl3,反應(yīng)的熱化學(xué)方程式為SiCl4(g)+H2(g)SiHCl3(g)+HCl(g) ΔH=    。 (2)由純SiHCl3制備高純硅的化學(xué)方程式為                。該生產(chǎn)工藝中可以循環(huán)使用的物質(zhì)是    (至少寫出兩種)。 (3)由于SiH4具有易提純的特點,因此硅烷熱分解法是制備高純硅很有發(fā)展?jié)摿Φ姆椒?。工業(yè)

18、上廣泛采用的合成硅烷方法是讓硅化鎂和固體氯化銨在液氨介質(zhì)中反應(yīng)得到硅烷,化學(xué)方程式是                ;整個制備過程必須嚴格控制無水,否則反應(yīng)將不能生成硅烷,而是生成硅酸和氫氣等,其化學(xué)方程式為                  ;整個系統(tǒng)還必須與氧隔絕,其原因是            。 [答案] (1)+31 kJ·mol-1 (2)SiHCl3+H2Si+3HCl HCl、H2、SiHCl3、SiCl4等 (3)Mg2Si+4NH4ClSiH4↑+2MgCl2+4NH3↑ Mg2Si+4NH4Cl+3H2O2MgCl2+H2SiO3+4NH3↑+4H2↑ 由于硅烷在

19、空氣中易燃,濃度高時容易發(fā)生爆炸 [解析]: (1)根據(jù)蓋斯定律第一個熱化學(xué)方程式減去第二個熱化學(xué)方程式得出ΔH=+31 kJ·mol-1。 (2)由題給信息可知,用氫氣還原SiHCl3,SiHCl3+H2Si+3HCl;該生產(chǎn)工藝中可以循環(huán)使用的物質(zhì)是HCl、H2、SiHCl3、SiCl4等。 (3)由題給信息,根據(jù)質(zhì)量守恒定律寫出:Mg2Si+4NH4ClSiH4↑+2MgCl2+4NH3↑,Mg2Si+4NH4Cl+3H2O2MgCl2+H2SiO3+4NH3↑+4H2↑;由于硅烷在空氣中易燃,濃度高時容易發(fā)生爆炸。 回收的廢舊鋅錳干電池經(jīng)過處理后得到錳粉[含MnO2、Mn(

20、OH)2、Fe、乙炔和黑炭等],由錳粉制取MnO2的步驟如下圖所示: 根據(jù)上圖所示步驟并參考表格數(shù)據(jù),回答下列問題。 物質(zhì) 開始沉淀 沉淀完全 Fe(OH)3 2.7 3.7 Fe(OH)2 7.6 9.6 Mn(OH)2 8.3 9.8 (1)在加熱條件下用濃鹽酸浸取錳粉,所得溶液中含有Mn2+、Fe2+等。MnO2與濃鹽酸反應(yīng)的離子方程方程式為                。 (2)酸浸時,浸出時間對錳浸出率的影響如下圖所示,工業(yè)采用的是浸取60 min,其可能原因是           。 (3)錳粉經(jīng)濃鹽酸浸取,過濾Ⅰ除去不溶雜質(zhì)后,向濾液

21、中加入足量H2O2溶液,其作用是          。 (4)過濾Ⅰ所得濾液經(jīng)氧化后,需加入NaOH溶液調(diào)節(jié)pH約為5.1,其目的是                。 (5)過濾Ⅱ所得濾液加入足量H2O2溶液并加入NaOH溶液調(diào)節(jié)pH約為9,使Mn2+氧化得到MnO2,反應(yīng)的離于方程式為              。 (6)工業(yè)上利用KOH和MnO2為原料制取KMnO4。主要生產(chǎn)過程分兩步進行: 第一步將MnO2和固體KOH粉碎,混合均勻,在空氣中加熱至熔化,并連續(xù)攪拌以制取K2MnO4;第二步為電解K2MnO4的濃溶液制取KMnO4。 ①第一步反應(yīng)的化學(xué)方程式為       。

22、②電解K2MnO4的濃溶液時,電解池中陰極的實驗現(xiàn)象為        。 [答案] (1)MnO2+4H++2Cl-Mn2++Cl2↑+2H2O (2)60 min后,再延長浸出時間,增加生產(chǎn)成本,而浸出率增加不明顯 (3)將Fe2+轉(zhuǎn)化為Fe3+ (4)使Fe3+完全轉(zhuǎn)化為Fe(OH)3沉淀,并防止Mn2+變成Mn(OH)2 (5)Mn2++H2O2+2OH-MnO2↓+2H2O (6)①2MnO2+4KOH+O22K2MnO4+2H2O ②產(chǎn)生無色氣泡 [解析]: (1)MnO2具有強氧化性,與濃鹽酸反應(yīng)生成氯氣,反應(yīng)的離子方程式為MnO2+4H++2Cl-Mn2++Cl2

23、↑+2H2O。 (2)依據(jù)圖像分析,60 min時浸出率達到88%以上,延長時間,浸出率增加不大,但時間增長會增加成本,產(chǎn)生經(jīng)濟效益減少。 (3)過氧化氫具有強氧化性,可將具有還原性的Fe2+氧化為Fe3+,易于轉(zhuǎn)化為Fe(OH)3而除去。 (4)由表中數(shù)據(jù)可知,調(diào)節(jié)溶液pH為5.1,在3.78.3 之間,可使Fe3+完全沉淀,并防止Mn2+轉(zhuǎn)化為Mn(OH)2沉淀。 (5)過濾Ⅱ所得濾液中含有Mn2+,加入足量H2O2溶液并加入NaOH溶液調(diào)節(jié)pH約為9,使Mn2+氧化得到MnO2,反應(yīng)的離子方程式為Mn2++H2O2+2OH-MnO2↓+2H2O。 (6)①利用KOH和MnO2為

24、原料制取KMnO4,第一步將MnO2和固體KOH粉碎,混合均勻,在空氣中加熱至熔化,并連續(xù)攪拌以制取K2MnO4,反應(yīng)的化學(xué)方程式為2MnO2+4KOH+O22K2MnO4+2H2O。 ②第二步為電解K2MnO4的濃溶液制取KMnO4,溶液中錳酸根離子失電子被氧化為高錳酸根離子,是電解池中的陽極反應(yīng),陰極是在溶液中氫離子得到電子生成氫氣,所以陰極產(chǎn)生的現(xiàn)象是產(chǎn)生無色氣泡。 用含有Al2O3、SiO2和少量FeO·xFe2O3的鋁灰制備Al2(SO4)3·18H2O。工藝流程如下: (一定條件下,Mn可與Mn2+反應(yīng)生成MnO2) 已知: 生成氫氧化物沉淀的pH Al(O

25、H)3 Fe(OH)2 Fe(OH)3 開始沉淀時 3.4 6.3 2.7 完全沉淀時 5.2 9.7 3.2 (1)H2SO4溶解Al2O3的離子方程式是             。 (2)檢驗濾液中還存在Fe2+的方法是  (注明試劑、現(xiàn)象)。 (3)“除雜”環(huán)節(jié)有如下幾個步驟,(Ⅰ)向濾液中加入過量KMnO4溶液,調(diào)節(jié)溶液的pH為3.2;(Ⅱ)加熱,產(chǎn)生大量棕色沉淀,靜置,上層溶液呈紫紅色;(Ⅲ)加入MnSO4至紫紅色消失,過濾。 ①步驟Ⅰ中加入過量KMnO4溶液的目的:                ;調(diào)節(jié)溶液的pH為3.2的目的是        

26、  。 ②向Ⅱ的沉淀中加入濃鹽酸并加熱,能說明沉淀中存在MnO2的現(xiàn)象是          ,寫出其反應(yīng)的化學(xué)方程式:                。 ③Ⅲ中加入MnSO4的目的是          。 (4)從多次循環(huán)使用后母液中可回收的主要物質(zhì)是        (填化學(xué)式)。 [答案] (1)Al2O3+6H+2Al3++3H2O (2)取少量濾液,滴加KMnO4溶液,KMnO4溶液褪色 (3)①將Fe2+氧化為Fe3+ 調(diào)節(jié)pH使鐵完全沉淀 ②生成黃綠色氣體 MnO2+4HClMnCl2+Cl2↑+2H2O ③除去過量的Mn (4)K2SO4 [解析]: (2)可以

27、用酸性高錳酸鉀溶液檢驗濾液中還存在Fe2+,但不能用氯水和KSCN,因為溶液中含有Fe3+。(4)一定條件下,Mn可與Mn2+反應(yīng)生成MnO2,Ⅲ中加入MnSO4的目的是除去過量的Mn。   結(jié)晶的方法應(yīng)用 ①純物質(zhì)溶液得到晶體: 蒸發(fā)結(jié)晶(NaCl型,溶解度受溫度影響不大) 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(提純NaCl,KNO3為雜質(zhì)):蒸發(fā)濃縮、趁熱過濾;(提純KNO3,NaCl為雜質(zhì))蒸發(fā)濃縮、冷卻結(jié)晶、過濾。 ③混合溶液(分離NaCl和KNO3):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)

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