中考化学一轮复习考点精讲19 化学工艺流程题 (教师版)

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专题19 化学工艺流程题
【命题解读】
工艺流程题的素材多样，以工业生产和生活实际为背景，充分体现化学学科知识的实用性。这类题目的综合性强，要求考生既要熟知常用的化学反应原理，常见化合物的性质，实验基本操作及名称，物质的除杂与分离，以及物质的转化和循环等内容，又要对流程图中所给出的信息进行提取、筛选，对考生的学科能力要求较高。
【考点梳理】
复习时要注意：
1、首先不要畏惧，比如：看见长的文字就害怕、不爱看流程图题等。
2、读题时要有耐心，注意把握整体，读懂流程图，能根据问题在流程中找到答案。
3、强化提取信息的能力、顺向和逆向思维相结合的能力，熟练掌握并能写出有关物质的化学式和化学方程式。
4、回答开放性试题，叙述要条理清晰、科学合理、符合化学用语规范。
【解题方法指导】
工艺流程图题问题设置比较灵活。
1、从混合物中分离、提纯某物质。
实质是考查混合物的除杂、分离、提纯等有关实验的基础知识、基本操作和技能。在流程中找到主要物质是什么？混有的杂质什么？当加入某一试剂后，能与什么物质发生反应？产物是什么？如何选择合适的方法将杂质除去。
2、用一种物质制备另一种物质。
首先了解生产的产品，然后分析流程中的每一步骤，从以下几个方面了解流程：反应物是什么？发生了什么反应？该反应造成了什么后果，对制造产品有什么作用（抓住一个关键点：一切反应或操作都是为获得产品而服务）。最后从问题中获取信息，帮助解题。
【题型典例聚焦】
题型一  物质制备类
【经典例题】【2021甘肃兰州】工业上以稀硫酸、氧化铁、铜粉为原料制备硫酸铜的流程如下：

已知：①；②Fe2+易被氧化成Fe3+
（1）操作①的名称是_________。
（2）溶液II中溶质的成分是_________（用化学式表示）。
（3）红褐色沉淀加热时，生成Fe2O3和一种常见的氧化物，请写出反应的化学方程式 。
（4）上述流程中可以循环使用的物质是_________。
【答案】（1）过滤；（2）CuSO4、FeSO4；（3）；（4）氧化铁
【解析】（1）操作①可以实现固液分离，是过滤。
（2）加入铜粉，氧化铁和稀硫酸反应生成硫酸铁和水，硫酸铁和铜反应生成硫酸亚铁和硫酸铜，通入热空气，硫酸亚铁转化为硫酸铁，溶液II中溶质的成分是硫酸铁和硫酸铜。
（3）红褐色沉淀氢氧化铁加热时，生成Fe2O3和一种常见的氧化物水，反应的化学方程式为
（4）上述流程中可以循环使用的物质是氧化铁，稀硫酸与氧化铁反应需消耗氧化铁，氢氧化铁加热有氧化铁生成。
【解题技巧】读图，从中获得解答题目所需的信息，所以在解答题目时先看解答的问题是什么，然后带着问题去读给出的图进而去寻找解答有用的信息，这样提高了信息捕捉的有效性。解答的问题实际上与复杂的转化图相比，其实很简单很基础，或者可以说转化图提供的是情境，考查基本知识。
【趁热打铁】
1、【2021广西贵港】“太阳能光伏发电”能有效推进“碳中和”，发展“低碳经济”，其关键的材料是高纯硅。如图是高纯硅的简易生产流程。

请回答：
（1）石英砂的主要成分是 　 　。四氯化硅（SiCl4）中硅元素的化合价为 　 　。
（2）“精馏”是蒸馏的一种，其原理是利用混合物各成分的 　 不同，将物质分离出来。
（3）上述流程中可循环使用的物质是 　 　。
（4）流程⑤中发生反应的化学方程式为 　 。
【答案】（1）SiO2；+4；（2）沸点；（3）HCl、H2；（4）SiHCl3+H2Si+3HCl。
【解答】（1）石英砂的成分为SiO2；在化合物中正负化合价代数和为零，则四氯化硅（SiCl4）中硅元素的化合价为+4，故填：SiO2；+4；
（2）蒸馏原理是利用物质的沸点不同，精馏”是蒸馏的一种，其原理是利用混合物各成分的沸点不同，将物质分离出来，故填：沸点；
（3）分析流程图信息可知，上述流程中可循环使用的物质是HCl、H2；故填：HCl、H2；
（4）分析流程图信息可知，流程⑤中发生反应的化学方程式为SiHCl3+H2Si+3HCl，故填：SiHCl3+H2Si+3HCl。
2、【2021江西】江西赣州被誉为“世界钨都”，钨（W）是一种重要的战略资源。下图是一种生产钨的工业流程：

已知：白钨矿的主要成分是钨酸钙（CaWO4），还含有CaO、SiO2等；碳在高温条件下会与金属钨反应生成碳化钨。
（1）操作1 中粉碎白钨矿的目的是______。
（2）操作2 所得滤液中一定含有的阳离子是______、。
（3）流程中氨水（NH3•H2O）和H2WO4反应生成（NH4）2WO4的化学方程式为______。
（4）用氢气还原WO3可获得高纯度的钨，此处不宜用焦炭代替氢气的原因是______。
【答案】 (1). 增大反应物接触面积，加快反应速率 (2). (3). (4). 如果用碳做还原剂，混杂在金属中的碳不易除去，而且碳会在高温下和金属钨反应形成碳化钨，不容易获得纯的金属钨，用氢气作还原剂可避免产生以上问题
【解析】（1）反应物浓度越大、温度越高、接触面积越大，反应速率越快，操作1 中粉碎白钨矿目的是增大反应物接触面积，加快反应速率。
（2）白钨矿的主要成分是钨酸钙（CaWO4），还含有CaO、SiO2等，加入稀盐酸，根据流程图可知，钨酸钙（CaWO4）与稀盐酸反应生成H2WO4和氯化钙，氧化钙与稀盐酸反应生成氯化钙和水，操作2 所得滤液中一定含有的阳离子是钙离子和剩余的氢离子，符号为。
（3）流程中氨水（NH3•H2O）和H2WO4 反应生成（NH4）2WO4和水，反应的化学方程式为。
（4）用氢气还原WO3可获得高纯度钨，此处不宜用焦炭代替氢气的原因是如果用碳做还原剂，混杂在金属中的碳不易除去，而且碳会在高温下和金属钨反应形成碳化钨，不容易获得纯的金属钨，用氢气作还原剂可避免产生以上问题。
3、【2021云南】“垃圾是放错的资源”。碘循环工艺不仅能吸收SO2，减少环境污染，而且还可以得到仅含一种元素的化工原料X，流程如下：

（1）流程中可循环利用的物质是___________。
（2）膜反应器中发生的是分解反应，X的化学式是___________。
（3）反应器中发生反应的化学方程式为___________。
【答案】 (1). I2 (2). H2 (3).
【解析】（1）在膜反应器后，HI高温下会分解为氢气和碘蒸汽，而在反应器阶段需要重新加入碘单质，因此流程中可循环利用的物质是I2；
（2）碘化氢受热分解为氢气和碘单质，其化学方程式为：，因此X是氢气，化学式为H2 ；
（3）其反应就是二氧化硫、碘单质和水反应生成硫酸和碘化氢，其化学方程式为：。
4、【2021湖南益阳】我国古代冶炼锌和铜的合金（外观似黄金，又称黄铜）的工艺流程如图：

己知：ZnCO3加热分解可得到ZnO。
（1）气体A中，除CO2外还含有的另一种气体为_____（填化学式）；
（2）下列方法可鉴别黄铜和黄金的是_____（填数字序号）；
①对比两者颜色的不同
②取样品分别灼烧
（3）写出流程中生成锌的一个置换反应的方程式 。
【答案】（1）CO；（2）②；（3）。
【解析】（1）碳与二氧化碳高温生成一氧化碳，所以气体A中，除二氧化碳外还有另一种生成气体一氧化碳，它的化学式是CO；
（2）①黄铜和黄金都是黄色，所以通过对比两者颜色不能鉴别；
②取样品分别灼烧，黄铜中的铜与氧气反应，生成氧化铜，是黑色，黄金与氧气不反应，颜色不变，所以取样品分别灼烧能鉴别；故填②。
（3）碳与氧化锌反应，生成锌和二氧化碳，属于置换反应，所以方程式是：
5、【2021湖北黄石】以黄铜矿(主要成分为CuFeS2)为原料，采用生物炼铜是现代炼铜的新工艺，同时还可以获得绿矾(FeSO4﹒7H2O)，流程如下：

(1)步骤①中的化学方程式：。
(2)步骤②中的反应有两个：反应一是，该反应属于 (填基本反应类型)，反应二的化学方程式为 。
(3)加入的A是_______(填化学式)。
(4)获得绿矾的“一系列操作”为：蒸发浓缩、 、过滤等。
【答案】 (1). 2H2O (2).化合反应；；(3). H2SO4 (4). 降温结晶
【解析】(1)化学反应前后原子种类数目不变，反应前铜、铁、硫、氧、氢原子数目分别为4、4、10、42、4，反应后铜、铁、硫、氧、氢原子数目分别为4、4、10、40、0，故空格填：2H2O。
(2) 反应符合多变一特点，属于化合反应；由(1)分析可知，步骤①中得到硫酸铜，加入过量铁粉，会发生反应二：铁和硫酸铜生成铜和硫酸亚铁，。
(3)加入的A后分离出铜，得到溶液最终制得绿矾，故A为硫酸H2SO4。
(4)获得绿矾的“一系列操作”为：蒸发浓缩、降温结晶、过滤等。
6、【2021江苏苏州】碳酸氢铵是一种常用的化学肥料。工业生产碳酸氢铵的一种流程如图所示：

已知：“合成”步骤中发生的反应为N2+3H22NH3。
（1）碳酸氢铵属于化肥中的 　 　肥。
（2）“造气”步骤中为加快反应速率，可采取的具体措施有 　 　（写一条即可）。
（3）“碳酸化”步骤的化学方程式为 　 　。该步骤在较低温度下进行的原因是 　 　。
（4）“碳酸化”步骤的作用是制取碳酸氢铵和 　 　。
（5）“循环”的目的是 　 　。
【答案】（1）氮；（2）将煤粉碎（或升高温度或加入催化剂）；（3）NH3+CO2+H2O═NH4HCO3；防止碳酸氢铵分解，减少氨水的挥发；（4）吸收二氧化碳，分离出氮气和氢气；（5）提高氮气、氢气的利用率，节约资源,。
【解答】解：（1）碳酸氢铵中含有氮元素，属于氮肥；
（2）将煤粉碎增大反应物接触面积，升高温度或加入催化剂都可以加快反应速率；
（3）反应物是氨气、水和二氧化碳，生成物是碳酸氢铵，所以方程式是：NH3+CO2+H2O═NH4HCO3；碳酸氢铵受热易分解生成氨气、水和二氧化碳，所以在较低温度下进行的原因是：防止碳酸氢铵分解，减少氨水的挥发；
（4）由图示可知“碳酸化”步骤的作用是制取碳酸氢铵和吸收二氧化碳，分离出氮气和氢气；
（5）循环可以提高氮气、氢气的利用率，节约资源。
题型二   物质分离提纯类
【经典例题】【2021安徽】某燃煤电厂产生的固体废弃物粉煤灰中含有较多的氧化铝。从粉煤灰中提取氧化铝的工艺流程如图。

（1）“酸浸”中使用的酸是______（填字母序号）。
A.HCl B.H2SO4 C.Na2SO4
（2）流程中涉及到的氧化物有______（写出1种即可）。
（3）“煅烧”过程发生反应的化学方程式为______，反应类型是______。
（4）该工艺的价值在于______。
【答案】 (1). B (2). A12O3（或H2O） (3). 2Al（OH）3 Al2O3+3H2O↑ (4). 分解反应 (5). 废物再利用（其他合理答案均可）
【解析】本题考查酸的性质、物质的分类、化学方程式的书写及化学反应的分类等。（1）由于“酸浸”后生成了硫酸铝，所以使用的酸是硫酸；（2）从流程中的物质可以看出，属于氧化物的有氧化铝或水；（3）煅烧的反应条件是高温，氢氧化铝生成了氧化铝和水，水在高温条件下是气体，要标气体符号，化学方程式为：2Al（OH）3 Al2O3+3H2O↑，一种物质生成了两种，属于分解反应；（4）该工艺的价值在于废物再利用或有利于保护金属资源等合理均可。
【解题技巧】认真读图，从中获得解答题目所需的信息，在解答题目时先看解答的问题是什么，然后带着问题去读给出的图进而去寻找解答有用的信息，这样提高了信息捕捉的有效性。
【趁热打铁】
1、【2021重庆B】重庆多地曾出现过盐井，从天然盐井中获取粗盐（含泥沙、CaCl2、MgCl2、Na2SO4等杂质）为了除去以上杂质得到精盐，小明设计如下实验。
【提示】杂质含量较少，不考虑微溶物形成沉淀

（1）过滤操作中用到的玻璃仪器有烧杯、玻璃棒和______。
（2）沉淀b所含物质为 Mg（OH）2和______。
（3）物质X是______。
（4）滤液c中加入稀盐酸后发生中和反应的化学方程式为______。
（5）为了证明滴加的 Ba（OH）2溶液已过量，取少许上层清液于试管中加入一种试剂即可。下列物质的溶液能达到实验目的的有______。
A．Ba（OH）2 B．K2CO3 C、Na2SO4 D．KCl
【答案】 (1). 漏斗 (2). BaSO4 (3). Na2CO3 (4). (5). C
【解析】（1）过滤中用到的玻璃仪器有：烧杯、漏斗、玻璃棒；
（2）粗盐中含有泥沙、氯化钙、氯化镁、硫酸钠等杂质，加足量水溶解，过滤，除去泥沙，滴加足量的氢氧化钡，氢氧化钡和氯化镁反应生成氢氧化镁和氯化钡，氢氧化钡和硫酸钠反应生成硫酸钡和氢氧化钠，故沉淀b为氢氧化镁和BaSO4；
（3）滤液b中含氯化钙、反应生成的氯化钡、过量的氢氧化钡等杂质，要想除去这些杂质，可加入过量的碳酸钠，碳酸钠与氯化钙反应生成碳酸钙和氯化钠，氢氧化钡和碳酸钠反应生成碳酸钡和氢氧化钠，氯化钡和碳酸钠反应生成碳酸钡和氯化钠，故物质X是Na2CO3；
（4）中和反应是酸与碱作用生成盐和水的反应，滤液c中含反应生成的氢氧化钠和过量的碳酸钠杂质，其中氢氧化钠和稀盐酸反应生成氯化钠和水，属于中和反应，该反应的化学方程式为：；
（5）为了证明滴加的氢氧化钡过量，可取上层清液，加入硫酸钠，硫酸钠能与氢氧化钡反应生成硫酸钡，产生白色沉淀，说明氢氧化钡过量，碳酸钾也能与氢氧化钡反应生成碳酸钡沉淀，但是上层清液中含有氯化钙，氯化钙也能与碳酸钾反应生成碳酸钙白色沉淀，故加入碳酸钾，产生白色沉淀，不能说明氢氧化钡过量，氯化钾与氢氧化钡不反应。故选C。
2、【2021湖南衡阳】海水中蕴藏着丰富的化学资源，工业上常利用海水提取粗盐（含CaCl2、MgCl2等杂质）。然后进一步得到精制食盐，并广泛用于氯碱工业和侯氏制碱工业等。过程如图
（1）母液为NaCl的 　　（填“饱和”或“不饱和”）溶液。
（2）试剂X为 　　（填字母序号）。
A.NaOH B.KOH C.NaNO3
（3）操作Y为 　___　。
（4）加适量盐酸的作用是为了除去 　__________　。（填物质名称或化学式）
【答案】（1）饱和 （2）A （3）过滤 （4）碳酸钠、氢氧化钠（或Na2CO3、NaOH）
【解析】（1）母液不能继续溶解氯化钠，是NaCl的饱和溶液。（2）加入试剂X的目的是除去镁离子，试剂X为氢氧化钠溶液，不能选用氢氧化钾，否则会引入新的杂质氯化钾。（3）操作Y是将滤渣与溶液分离，是过滤。（4）经过Y操作后，滤液中含有过量的碳酸钠和氢氧化钠，加适量盐酸的作用是为了除去过量的碳酸钠、氢氧化钠。
3、【2021河南】从废旧手机的某些部件中可以回收银和铜，其操作流程如下所示。
（1）请写出步骤I中发生反应的化学方程式 。（写出一个即可）
（2）步骤II中，加入硝酸银溶液的作用是 。
（3）步骤III中，若溶液乙的质量大于溶液甲，确定M后写出发生反应的化学方程式 。
【答案】（1）Mg+H2S04=MgS04+H2↑或2Al+3H2S04=Al2（SO4）3+3H2↑
（2）把Cu和Ag固体进行分离
（3）Zn+Cu（N03）2=Zn（N03）2+Cu
【解析】（1）铜、银与硫酸不反应，镁与硫酸反应生成硫酸镁和氢气，铝与硫酸反应生成硫酸铝和氢气，化学方程式分别为Mg+H2SO4═MgSO4+H2↑、2Al+3H2SO4═Al2（SO4）3+3H2↑；（2）步骤I反应后固体为铜和银，在固体中加入硝酸银，铜与硝酸银反应生成银和硝酸铜，加入硝酸银溶液的作用是除去金属铜；（3）步骤Ⅲ中生成铜，是M与硝酸铜反应，M排在铜的前面，若溶液乙的质量大于溶液甲，根据质量守恒定律，金属M相对原子质量大于铜，N可以为锌，锌与硝酸铜反应生成了硝酸锌和铜，化学方程式是Zn+Cu（NO3）2═Zn（NO3）2+Cu。
4、【2021重庆A】某兴趣小组利用废镍材料（含有金属Ni及少量Fe、Ag）探究相关物质的性质并回收镍，设计流程如图（小部分产物略去）。

查阅资料：a．H2O2溶液可将Fe2+转化为Fe3+。
b．Fe3+ 、Ni2+转化为对应的氢氧化物沉淀时，溶液pH如图

（1）步骤Ⅰ的操作为______。
（2）滤渣①的成分为______。
（3）单质Fe参与反应的化学方程式为______。（任写一个）
（4）滤液②中有Ni2+、无Fe3+，则滤液②pH可能为______ （填序号）。
A.pH=1 B.pH=2 C.pH=6 D.pH=10
（5）Ni、Fe、Ag三种金属的活动性由强到弱的顺序为______。
【答案】 (1). 过滤 (2). Ag (3). (4). C (5). Fe>Ni>Ag
【解析】废镍材料（含有金属Ni及少量Fe、Ag）经过步骤Ⅰ加入过量稀硫酸，Fe与稀硫酸反应生成硫酸亚铁，Ag与稀硫酸不反应，由图可知，滤液①的溶质为NiSO4、FeSO4和H2SO4，滤渣①成分为Ag。步骤Ⅱ在滤液①中加入H2O2溶液，由查阅资料可得，H2O2溶液将FeSO4转化为Fe2(SO4)3，后溶液溶质为NiSO4、Fe2(SO4)3和H2SO4。步骤Ⅲ中加入NaOH溶液，H2SO4与NaOH溶液先反应，根据流程图可知，NaOH只将Fe2(SO4)3转化为Fe(OH)3沉淀，而NiSO4不会沉淀，所以滤液②的溶质为NiSO4。向滤液②中加入铁粉即可回收镍，可知铁与NiSO4可发生置换反应。
（1）步骤Ⅰ将溶液和固体沉淀分离，操作为过滤。
（2）根据上述分析，滤渣①的成分为Ag。
（3）Fe参与的反应为步骤①中Fe与稀硫酸的反应，生成硫酸亚铁和氢气，反应方程式为。
（4）滤液②中有Ni2+、无Fe3+，NaOH只将Fe2(SO4)3转化为Fe(OH)3沉淀，Ni2+不会沉淀，故pH范围应使Fe3+完全沉淀，且Ni2+不会沉淀，由查阅资料可得，pH的取值范围为3.2-7.2，故选C。
（5）Ni、Fe、Ag中Ag最不活泼。向滤液②中加入铁粉即可回收镍，可知铁与NiSO4可发生置换反应，故活泼性为Fe＞Ni＞Ag。
5、【2021深圳】某科学兴趣小组，用废渣（主要为CaCO3，还含有C、Fe2O3、MgO等少量杂质）去制作CaCl2，反应过程如图所示。

（1）Ⅰ过程中加过量稀盐酸溶液的目的是______。
（2）Ⅰ过程中MgO发生反应的化学反应方程式______，此反应为______反应（填基本反应类型）。
（3）滤渣一的成分为______（填化学式）；
（4）X溶液为______（填化学式）；
（5）NaCl在生活中的用处：______（写一例）。
（6）已知CaCl2与焦炭、BaSO4在高温下生成BaCl2和CO和CaS，写出该反应的方程式：______。
【答案】（1）使废渣中的CaCO3、Fe2O3、MgO完全反应；（2）MgO + 2 HCl = MgCl2 + H2O；复分解；（3）C；（4）NaOH；（5）做调味品或配制生理盐水 ；（6）CaCl2 + 4 C + BaSO4 BaCl2 + 4 CO↑ + CaS
【解析】（1）废渣中主要成分是能溶于稀盐酸的碳酸钙，杂质中的金属氧化物也能溶于稀盐酸，而C等难溶物则不溶于稀盐酸，则I过程中加过量稀盐酸的目的是使废渣中的CaCO3、Fe2O3、MgO完全发生复分解反应；
（2）MgO溶解于稀盐酸的化学方程式为MgO + 2 HCl = MgCl2 + H2O，该反应属于复分解反应；
（3）滤渣一的化学式为C，滤液一中溶质的化学式为CaCl2、FeCl3、MgCl2、HCl；
（4）由实验主产品和副产品的化学式逆推可知，加入适量X溶液的目的是使铁离子、镁离子先后转化为氢氧化铁、氢氧化镁沉淀，实现除铁、除镁且不引入新杂质阳离子的目的，因此X的化学式为NaOH；
（5）氯化钠在生活中的用处主要是做调味品，配制生理盐水等；
（6）设硫酸钡的化学计量数为1，根据钡原子、硫原子、氧原子、钙原子、氯原子守恒配平可得：CaCl2 + 4 C + BaSO4 BaCl2 + 4 CO↑ + CaS。
6、【2021江苏宿迁】 海洋是一个巨大的资源宝库。海水资源综合利用的部分途径如下图。

已知：粗盐中的杂质有泥沙、MgC12、CaC12，流程中部分操作及试剂已省略。
(1)试剂X的作用是除去粗盐中的Ca2+，则试剂X为_______(填化学式)。
(2)“操作1”中玻璃棒的作用是_______，“操作2”的名称为_______。
(3)滤渣中除泥沙外，还含有_______
(4)实际生产中，步骤1常选用_______作为沉淀剂。
(5)步骤2需电解_______状态的MgCl2以获得金属镁。
【答案】 ①. Na2CO3 ②. 引流 ③. 蒸发结晶(或蒸发) ④. Mg(OH)2、CaCO3 ⑤. 石灰乳(或熟石灰或Ca(OH)2) ⑥. 熔融
【解析】（1）加入氢氧化钠，氯化镁与氢氧化钠反应生成氢氧化镁和氯化钠，可除去氯化镁，加入试剂X，可除去氯化钙，氯化钙能与碳酸钠反应生成碳酸钙和氯化钠，故试剂X为Na2CO3；
（2）操作1实现了固液分离，名称是过滤，过滤中，玻璃棒的作用是引流；
氯化钠溶液经过操作2变为氯化钠晶体，故操作2是蒸发；
（3）氢氧化钠和氯化镁反应生成了氢氧化镁和氯化钠，氯化钙和碳酸钠反应生成了碳酸钙和氯化钠，故滤渣中除泥沙外，还含氢氧化镁和碳酸钙；
（4）实际生产中，步骤1常选用氢氧化钙作为沉淀剂，氢氧化钙能与氯化镁反应生成氢氧化镁，且价格低廉；
（5）步骤2需要电解熔融状态的氯化镁获得金属镁。