高考化学复习 工艺流程有答案

1、第12次（化学）化学工艺流程考向一原料的处理 核心透析1.化学工艺流程(1)认识化学工艺流程化工流程中箭头指出的是投料(反应物),箭头指向的是生成物(包括主产物和副产物),返回的箭头一般是被“循环利用”的物质。图14-1(2)化学工艺流程处理的三个阶段图14-22.原料处理的各种方法(1)粉碎或研磨:增大固液(或固气或固固)接触面积,加快反应(溶解)速率,增大原料的转化率(或浸取率)。其他提高浸取率的方法:升高浸取时的温度、延长浸取的时间、增大浸取液的浓度、充分搅拌等。(2)煅烧或灼烧:不易转化的物质转为容易提取的物质;其他矿转化为氧化物;除去有机物;除去热不稳定的杂质。(3)酸浸:溶解、去氧化物(膜)、调节pH促进水解(沉淀)。(4)碱溶:去油污,去铝片氧化膜,溶解铝、二氧化硅,调节pH促进水解(沉淀)。 典例探究1 (1)用辉铜矿(主要成分为Cu2S,含少量Fe2O3、SiO2等杂质)制备难溶于水的碱式碳酸铜的流程如图14-3:图14-3下列措施是为了加快浸取速率,其中无法达到目的的是(填字母)。A.延长浸取时间 B.将辉铜矿粉碎C.充分搅拌 D.适当增加硫酸浓度滤渣中的主要成分是

2、MnO2、S、SiO2,请写出“浸取”反应中生成S的离子方程式: 。研究发现,若先除铁再浸取,浸取速率明显变慢,可能的原因是 。(2)从含镍废催化剂中可回收镍,其流程如下:图14-4某油脂化工厂的含镍催化剂主要含有Ni,还含有Al(31%)、Fe(1.3%)的单质及氧化物,其他不溶杂质(3.3%)。“碱浸”的目的是除去 。“酸浸”时所加入的酸是(填化学式),酸浸后,滤液中可能含有的金属离子是。式1 (1)以铁硼矿(主要成分为Mg2B2O5H2O和Fe3O4,还有少量Fe2O3、FeO、CaO、Al2O3和SiO2等)为原料制备硼酸(H3BO3)的工艺流程如图14-5所示:图14-5写出Mg2B2O5H2O与硫酸反应的化学方程式: 。为提高浸出速率,除适当增加硫酸浓度外,还可采取的措施有 (写出两条)。(2)钛(Ti)因具有硬度大、熔点高、耐酸腐蚀等优点而被应用于航空、电子等领域,由钛铁矿(主要成分是钛酸亚铁FeTiO3)提取金属钛并获得副产品FeSO47H2O的工艺流程如下:图14-6钛铁矿和浓硫酸反应的产物之一是TiOSO4。常温下,该物质易溶于酸性溶液,在pH=5.0时开始转化为钛

3、酸沉淀,则物质A是(填化学式,下同),B是,加入B物质后加热发生反应的离子方程式是 。考向二流程中条件控制 核心透析1.流程中条件控制及目的(1)温度控制加热的目的:加快反应速率或溶解速率;促进平衡向吸热反应方向移动;除杂,除去热不稳定的杂质,如NaHCO3、Ca(HCO3)2、KMnO4、I2、NH4Cl等物质;使沸点相对较低或易升华的原料气化。降温的目的:防止某物质在高温时会溶解(或分解);使化学平衡向着题目要求的方向(放热方向)移动;使某个沸点较高的产物液化,使其与其他物质分离;降低晶体的溶解度,减少损失。控制温度在一定范围的目的:结晶为获得所需物质,(用水浴带温度计便于控温且受热均匀)防止某种物质(如H2O2、草酸、浓硝酸、铵盐等)温度过高时会分解或挥发;为了使某物质达到沸点挥发出来;使催化剂的活性达到最好;防止副反应的发生。降温或减压可以减少能源成本,降低对设备的要求,达到绿色化学的要求。(2)pH控制控制一定的pH,以提供反应所需环境。反应环境的不同会导致反应产物的差异。如在酸性环境中KMnO4的还原产物一般为Mn2+,碱性环境中KMnO4的还原产物一般为MnO2。控制一定

4、的pH,以改变元素的存在形式。如铝元素在强酸性条件下以Al3+形式存在,当体系的pH增大,铝元素将以Al(OH)3甚至以AlO2-的形式存在。控制一定的pH,使金属阳离子形成氢氧化物沉淀。(3)反应物用量或浓度控制酸浸时为了提高矿石中某金属元素的浸取率,可以适当提高酸的浓度。对有多种反应物的体系,增大便宜、易得的反应物的浓度,可以提高其他物质的利用率,使反应充分进行。如工业制硫酸过程中,通入过量的O2以提高SO2的转化率。增大物质浓度可以加快反应速率,使平衡发生移动,应结合具体问题进行具体分析。(4)加入物质加碱:去油污,去铝片氧化膜,溶解铝、二氧化硅等。加沸石或碎瓷片:防止液体暴沸。加有机溶剂:萃取某些物质,或降低某些物质的溶解度。加氧化剂:与原体系中还原剂发生氧化还原反应。 典例探究2 2019全国卷 硼酸(H3BO3)是一种重要的化工原料,广泛应用于玻璃、医药、肥料等工业。一种以硼镁矿(含Mg2B2O5H2O、SiO2及少量Fe2O3、Al2O3)为原料生产硼酸及轻质氧化镁的工艺流程如下:图14-7回答下列问题:(1)在95 “溶浸”硼镁矿粉,产生的气体在“吸收”中反应的化学方程

5、式为 。(2)“滤渣1”的主要成分有 。为检验“过滤1”后的滤液中是否含有Fe3+离子,可选用的化学试剂是 。(3)根据H3BO3的解离反应:H3BO3+H2OH+B(OH)4-,Ka=5.8110-10,可判断H3BO3是酸;在“过滤2”前,将溶液pH调节至3.5,目的是。(4)在“沉镁”中生成Mg(OH)2MgCO3沉淀的离子方程式为 ,母液经加热后可返回工序循环使用。由碱式碳酸镁制备轻质氧化镁的方法是 。式2 2015山东卷节选 毒重石的主要成分为BaCO3(含Ca2+、Mg2+、Fe3+等杂质),实验室利用毒重石制备BaCl22H2O的流程如下:图14-8加入NH3H2O调pH=8可除去(填离子符号),滤渣中含(填化学式)。加入H2C2O4时应避免过量,原因是 。Ca2+Mg2+Fe3+开始沉淀时的pH11.99.11.9完全沉淀时的pH13.911.13.2考向三物质的分离提纯 核心透析1.化工生产过程中分离提纯、除杂等环节,与高中化学基本实验的原理紧密联系,包括蒸发浓缩、冷却结晶、过滤、洗涤、烘干,或蒸馏、萃取、分液等基本实验操作及原理,并要熟悉所用到的相关仪器。2.常考分

6、离提纯的操作(1)从滤液中提取一般晶体(溶解度随温度升高而增大)的方法:蒸发浓缩(至少有晶膜出现)、冷却结晶、过滤、洗涤(冰水洗、热水洗、乙醇洗等)、干燥。(2)从滤液中提取溶解度受温度影响较小或随温度升高而减小的晶体的方法:蒸发浓缩、趁热过滤(如果温度下降,杂质也会以晶体的形式析出来)、洗涤、干燥。(3)减压蒸发的原因:减压蒸发降低了蒸发温度,可以防止某物质分解(如H2O2、浓硝酸、NH4HCO3)或失去结晶水(如题目要求制备结晶水合物产品)。(4)洗涤洗涤沉淀:沿玻璃棒往漏斗中加蒸馏水等至液面浸没沉淀,待水自然流下后,重复操作23次。用冰水洗涤晶体的目的:洗去晶体表面的可溶性杂质,并减少晶体在洗涤过程中的溶解损耗。用乙醇或其他有机溶剂洗涤晶体的目的:洗去晶体表面可溶性杂质、降低因晶体溶解而引起的损耗、乙醇等有机溶剂易挥发有利于晶体干燥。检验沉淀是否洗涤干净的方法:取少量最后一次的洗涤液于试管中,向其中滴入某试剂,若未出现特征反应现象,则沉淀洗涤干净。(5)萃取与反萃取萃取:利用物质在两种互不相溶的溶剂中的溶解度不同,将物质从一种溶剂里提取到另一种溶剂里使溶质和溶剂分离的分离方法。如

7、用CCl4萃取水中的Br2。反萃取:用反萃取剂使被萃取物从负载有机相返回水相的过程,为萃取的逆过程。(6)其他蒸发、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,以防其水解。减压蒸馏(减压蒸发)的原因:减小压强,使液体沸点降低,防止受热分解、挥发。4.根据溶解度曲线判断结晶的方法(1)溶解度受温度影响较小的(如NaCl)采取蒸发结晶的方法;(2)溶解度受温度影响较大的采取蒸发浓缩、冷却结晶的方法;(3)带有结晶水的盐,一般采取蒸发浓缩、冷却结晶的方法,特别应注意的是若从FeCl3溶液中结晶出FeCl36H2O晶体,应在HCl气氛中蒸发浓缩、冷却结晶。 典例探究 3 镁泥是一种工业废料,主要成分是MgO(占40%),还有CaO、MnO、Fe2O3、FeO、Al2O3、SiO2等杂质,以此为原料制取的硫酸镁,可用于印染、造纸、医药等工业。从硼镁泥中提取MgSO47H2O 的流程如下:图14-9根据题意回答下列问题:(1)实验中需用1 molL-1 的硫酸800 mL,若用18.4 molL-1 的浓硫酸来配制,量取浓硫酸时,需使

8、用的量筒的规格为。A.10 mL B.20 mL C.50 mL D.100 mL(2)加入的NaClO可与Mn2+反应:Mn2+ClO-+H2OMnO2+2H+Cl-,还有一种离子也会被NaClO氧化,该反应的离子方程式为 。(3)滤渣的主要成分中除含有Fe(OH)3、Al(OH)3外还有 。(4)在“除钙”前,需检验滤液中Fe3+是否被除尽,简述检验方法: 。(5)已知MgSO4、CaSO4的溶解度如下表:温度/40506070MgSO430.933.435.636.9CaSO40.2100.2070.2010.193“除钙”是将MgSO4和CaSO4混合溶液中的CaSO4除去,根据上表数据,简要说明操作步骤: , “操作”是将滤液继续蒸发浓缩、 、 ,便得到了MgSO47H2O。(6)实验中提供的硼镁泥共10 g,得到的MgSO47H2O为17.22 g,则MgSO47H2O的产率为 。式3 (1)碳酸钠是造纸、玻璃、纺织、制革等行业的重要原料。工业碳酸钠(纯度约98%)中含有Ca2+、Mg2+、Fe3+、Cl-和SO42-等杂质,提纯工艺路线如下:图14-10 图14-11已知碳酸钠的溶解度(S)随温度变化的曲线如图14-11所示,

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