專題15 化學(xué)工藝流程-備戰(zhàn)2022屆高考化學(xué)二輪復(fù)習(xí)題型專練-試卷下載-教習(xí)網(wǎng)

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一、【考點(diǎn)分析】
無機(jī)化工題實(shí)際上是考查考生運(yùn)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(shí)際問題的能力。解此類型題目的基本步驟是：
①從題干中獲取有用信息，了解生產(chǎn)的產(chǎn)品
②分析流程中的每一步驟，從幾個(gè)方面了解流程：A．反應(yīng)物是什么；B．發(fā)生了什么反應(yīng)；C．該反應(yīng)造成了什么后果，對制造產(chǎn)品有什么作用。抓住一個(gè)關(guān)鍵點(diǎn)：一切反應(yīng)或操作都是為獲得產(chǎn)品而服務(wù)。
③從問題中獲取信息，幫助解題。
了解流程后著手答題。對反應(yīng)條件的分析可從以下幾個(gè)方面著手：
對反應(yīng)速率有何影響？對平衡轉(zhuǎn)化率有何影響？對綜合生產(chǎn)效益有何影響？如原料成本，原料來源是否廣泛、是否可再生，能源成本，對設(shè)備的要求，環(huán)境保護(hù)（從綠色化學(xué)方面作答）。
二、【工業(yè)流程題中常用的關(guān)鍵詞】
原材料：礦樣（明礬石、孔雀石、蛇紋石、大理石、鋰輝石、黃銅礦、錳礦、高嶺土，燒渣），合金（含鐵廢銅），藥片（補(bǔ)血劑），海水（污水）
灼燒（煅燒）：原料的預(yù)處理，不易轉(zhuǎn)化的物質(zhì)轉(zhuǎn)化為容易提取的物質(zhì)：如海帶中提取碘
酸：溶解、去氧化物（膜）、調(diào)節(jié)pH促進(jìn)水解（沉淀）
堿：去油污，去鋁片氧化膜，溶解鋁、二氧化硅，調(diào)節(jié)pH促進(jìn)水解（沉淀）
氧化劑：氧化某物質(zhì)，轉(zhuǎn)化為易于被除去（沉淀）的離子氧化物：調(diào)節(jié)pH促進(jìn)水解（沉淀）
控制pH值：促進(jìn)某離子水解，使其沉淀，利于過濾分離
煮沸：促進(jìn)水解，聚沉后利于過濾分離；除去溶解在溶液中的氣體，如氧氣趁熱過濾：減少結(jié)晶損失；提高純度
三、【工業(yè)流程常見的操作】
（一）原料的預(yù)處理
①粉碎、研磨：減小固體的顆粒度，增大固體與液體或氣體間的接觸面積，加快反應(yīng)速率。（研磨適用于有機(jī)物的提取，如蘋果中維生素C的測定等）
②水浸：與水接觸反應(yīng)或溶解。
③酸浸：通常用酸溶，如用硫酸、鹽酸、濃硫酸等，與酸接觸反應(yīng)或溶解，使可溶性金屬離子進(jìn)入溶液，不溶物通過過濾除去。近年來，在高考題出現(xiàn)了“浸出”操作。在化工生產(chǎn)題中，礦物原料“浸出”的任務(wù)是選擇適當(dāng)?shù)娜軇?，使礦物原料中的有用組分或有害雜質(zhì)選擇性地溶解，使其轉(zhuǎn)入溶液中，達(dá)到有用組分與有害雜質(zhì)或與脈石組分相分離的目的。
④灼燒：除去可燃性雜質(zhì)或使原料初步轉(zhuǎn)化，如從海帶中提取碘時(shí)的灼燒就是為了除去可燃性雜質(zhì)，將有機(jī)碘轉(zhuǎn)化為碘鹽。
⑤灼燒、焙燒、煅燒：改變結(jié)構(gòu)和組成，使一些物質(zhì)能溶解；并使一些雜質(zhì)在高溫下氧化、分解，如煅燒高嶺土和石灰石。
（二）控制反應(yīng)條件的方法
①控制溶液的酸堿性使其某些金屬離子形成氫氧化物沉淀——pH值的控制。
例如：已知下列物質(zhì)開始沉淀和沉淀完全時(shí)的pH如下表所示
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
若要除去Mn2＋溶液中含有的Fe2＋，應(yīng)該怎樣做？
提示：先用氧化劑把Fe2＋氧化為Fe3＋，再調(diào)溶液的pH到3.7。
調(diào)節(jié)pH所需的物質(zhì)一般應(yīng)滿足：
1）能與H＋反應(yīng)，使溶液pH值增大；2）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值（原理：CuO、Cu(OH)2、Cu2(OH)2CO3與H+反應(yīng)，使溶液中H+濃度減小，PH上升）。
②蒸發(fā)、反應(yīng)時(shí)的氣體氛圍：抑制物質(zhì)的水解，提高產(chǎn)率
③加熱的目的：加快反應(yīng)速率或促進(jìn)平衡向某個(gè)方向移動（正向移動或逆向移動，由題意而定）
④降溫反應(yīng)的目的：防止某物質(zhì)在高溫時(shí)會溶解或?yàn)槭够瘜W(xué)平衡向著題目要求的方向移動
⑤趁熱過濾：防止某物質(zhì)降溫時(shí)會析出
⑥冰水洗滌：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
（三）物質(zhì)的分離和提純的方法
①結(jié)晶——固體物質(zhì)從溶液中析出的過程（蒸發(fā)溶劑、冷卻熱飽和溶液、濃縮蒸發(fā)）
重結(jié)晶是利用固體物質(zhì)均能溶于水，且在水中溶解度差異較大的一種除雜質(zhì)方法。
②過濾——固、液分離
③蒸餾——液、液分離
④分液——互不相溶的液體間的分離
⑤萃取——用一種溶劑將溶質(zhì)從另一種溶劑中提取出來。
⑥升華——將可直接氣化的固體分離出來。
⑦鹽析——加無機(jī)鹽使溶質(zhì)的溶解度降低而析出
（四）常見名詞
浸出：固體加水（酸）溶解得到離子
浸出率：固體溶解后，離子在溶液中的含量的多少
酸浸：在酸溶液中反應(yīng)使可溶性金屬離子進(jìn)入溶液，不溶物通過過濾除去的溶解過程
水洗：通常為除去水溶性雜質(zhì)
水浸：與水接觸反應(yīng)或溶解
四、【常見文字?jǐn)⑹龇椒ā?
1．洗滌沉淀：往漏斗中加入蒸餾水至浸沒沉淀，待水自然流下后，重復(fù)以上操作2－3次。
2．從溶液中得到晶體：蒸發(fā)濃縮－降溫結(jié)晶－過濾－（洗滌-干燥）。
注意：①在寫某一步驟是為了除雜是，應(yīng)該注明“是為了除去XX雜質(zhì)”（只寫“除雜”等一類沒有完整概括的回答是不給分的。）
②審題要抓住關(guān)鍵，如看清楚是寫化學(xué)反應(yīng)方程式還是離子方程式，并注意配平。
五、【難點(diǎn)解析】
一般來說，流程題只有兩個(gè)目的：一是從混合物中分離、提純某一物質(zhì)；另一目的就是利用某些物質(zhì)制備另一物質(zhì)。
一、對于實(shí)驗(yàn)?zāi)康臑橐坏念}目，其實(shí)就是對混合物的除雜、分離、提純。
當(dāng)遇到這一類題時(shí)，要求學(xué)生一定要認(rèn)真在題目中找出要得到的主要物質(zhì)是什么，混有的雜質(zhì)有哪些，認(rèn)真分析當(dāng)加入某一試劑后，能與什么物質(zhì)發(fā)生反應(yīng)，生成了什么產(chǎn)物，要用什么樣的方法才能將雜質(zhì)除去。只有這樣才能明白每一步所加試劑或操作的目的。這里特別提一提蒸發(fā)與結(jié)晶。蒸發(fā)與結(jié)晶方法都可以將溶液中的溶質(zhì)以固體形式析出，具體采用何種方法，主要取決于溶質(zhì)的溶解度。
有的物質(zhì)它的溶解度隨溫度的升高變化比較大，如NH4NO3、KNO3等物質(zhì)，在蒸發(fā)過程中比較難析出來，所以要用冷卻法使它結(jié)晶。而有的物質(zhì)它的溶解度隨溫度的升高變化比較小，如NaCl、KCl等，有少數(shù)物質(zhì)的溶解度隨溫度的升高而減小，如Ca(OH)2要使它們析出較多固體溶質(zhì)時(shí)，則要用蒸發(fā)濃縮的方法。例如NaCl 和KNO3 混合溶液，如果將混合溶液蒸發(fā)一段時(shí)間，析出的固體主要是NaCl ，母液中是KNO3 和少量NaCl。如果將混合溶液加熱后再降溫，則析出的固體主要是KNO3 ，母液中是NaCl 和少量KNO3。如果是除雜，雜質(zhì)所含的量比較少，一般是讓主要物質(zhì)析出來。如KNO3溶液中含少量NaCl，常用升溫冷卻結(jié)晶法，再經(jīng)過過濾、洗滌、烘干（不同的物質(zhì)在烘干時(shí)采取的方法不同），就可得到 KNO3固體了。如果NaCl溶液中含少量 KNO3，則用蒸發(fā)濃縮結(jié)晶法，這種方法一般要經(jīng)過趁熱過濾才能得到主要物質(zhì)，主要原因是如果溫度下降，雜質(zhì)也會以晶體的形式析出來。
六、答題規(guī)律：
（1）增大原料浸出率（離子在溶液中的含量多少）的措施：攪拌、升高溫度、延長浸出時(shí)間、增大氣體的流速（濃度、壓強(qiáng)），增大氣液或固液接觸面積
（2）加熱的目的：加快反應(yīng)速率或促進(jìn)平衡向某個(gè)方向（一般是有利于生成物生成的方向）移動
（3）溫度不高于××℃的原因適當(dāng)加快反應(yīng)速率,但溫度過高會造成揮發(fā)（如濃硝酸）；分解（如H2O2、NH4HCO3）；氧化(如Na2SO3)；促進(jìn)水解（如AlCl3）等，影響產(chǎn)品的生成，造成浪費(fèi)
（4）從濾液中提取一般晶體（溶解度隨溫度升高而增大的晶體）的方法【蒸發(fā)濃縮、冷卻結(jié)晶、過濾、洗滌（冰水洗、熱水洗、乙醇洗）、干燥】
（5）從濾液中提取溶解度受溫度影響較小或隨溫度升高而減小的晶體的方法（蒸發(fā)濃縮、趁熱過濾、洗滌、干燥）
（6）溶液配制、灼燒、蒸發(fā)、過濾用到的儀器（“儀器”可以換另一種方式來考察，如：玻璃儀器、可以直接在火焰上加熱的儀器等）
（7）控制某反應(yīng)的pH值使某些金屬離子以氫氧化物的形式沉淀（調(diào)節(jié)pH所用試劑為主要元素對應(yīng)的氧化物、碳酸鹽、堿，以避免引入新的雜質(zhì)；pH分離時(shí)的范圍確定、范圍過小的后果或過大的后果）
（8）減壓蒸餾（減壓蒸發(fā)）的原因：減小壓強(qiáng)，使液體沸點(diǎn)降低，防止（如H2O2、濃硝酸、NH4HCO3）受熱分解\揮發(fā)
（9）檢驗(yàn)溶液中離子是否沉淀完全的方法：將溶液靜置一段時(shí)間后，向上層清液中滴入對應(yīng)的沉淀劑（必要時(shí)先加酸酸化排除其他離子的干擾），若無沉淀生成，則離子沉淀完全（寫出詳細(xì)的操作、現(xiàn)象、結(jié)論）
（10）洗滌沉淀：沿玻璃棒往漏斗中加蒸餾水至液面浸沒沉淀，待水自然流下后，重復(fù)操作2-3次
（11）檢驗(yàn)沉淀是否洗滌干凈的方法：取少量最后一次的洗滌液于試管中，向其中滴入某試劑，若……，則沉淀洗滌干凈（寫出詳細(xì)的操作、現(xiàn)象、結(jié)論）
（12）洗滌的目的：除掉附著在沉淀表面的可溶性雜質(zhì)
（13）冰水洗滌的目的：洗去晶體表面的雜質(zhì)離子并降低被洗滌物質(zhì)的溶解度，減少其在洗滌過程中的溶解損耗
（14）乙醇洗滌的目的：降低被洗滌物質(zhì)的溶解度，減少其在洗滌過程中的溶解損耗，得到較干燥的產(chǎn)物
（15）蒸發(fā)、反應(yīng)時(shí)的氣體氛圍：抑制某離子的水解，如加熱蒸發(fā)AlCl3溶液時(shí)為獲得AlCl3需在HCl氣流中進(jìn)行
（16）事先煮沸溶液的原因：除去溶解在溶液中的（如氧氣）防止某物質(zhì)被氧化
（17）控制PH可以抑制或促進(jìn)物質(zhì)的水解

1．電子工業(yè)中，人們常用FeCl3溶液腐蝕覆在絕緣板上的銅箔制造印刷電路板。某項(xiàng)目學(xué)習(xí)小組設(shè)計(jì)如下流程處理廢液和資源回收：

(1)FeCl3溶液中通常加入一定量的鹽酸，其加入鹽酸的目的是___________；將FeCl3溶液蒸干、灼燒后，得到的主要固體產(chǎn)物是___________。
(2)用足量FeCl3溶液蝕刻銅箔后的廢液中含有的金屬陽離子有___________(填離子符號)。
(3)步驟①中加入H2O2溶液的目的是___________。 (用離子方程式表示)。
(4)已知：生成氫氧化物沉淀的pH

Cu( OH)2
Fe(OH)2
Fe( OH)3
開始沉淀時(shí)
4.7
7.0
1.9
沉淀完全時(shí)
6.7
9.0
3.2
根據(jù)表中數(shù)據(jù)推測調(diào)節(jié)pH的范圍是___________。
(5)步驟③中，由于NaHCO3部分水解生成Cu2(OH)2CO3沉淀和CO2氣體，寫出其反應(yīng)的離子方程式___________。
(6)步驟③中生成的Cu2(OH)2CO3中會混有少量CuCO3取樣品w g，測得n(Cu)=a mol，則Cu2(OH)2CO3的純度為___________(用字母表示，列出表達(dá)式即可)。
【答案】(1)抑制 Fe3+水解 Fe2O3 (2) Fe3+、Fe2+、Cu2+ (3) 2Fe2++H2O2+2H+=2Fe3++2H2O (4) 3.2≤pH

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