专题六 工艺流程分析（讲义）——高考化学二轮复习讲练测合集

这是一份专题六 工艺流程分析（讲义）——高考化学二轮复习讲练测合集，共14页。试卷主要包含了首尾分析法，分段分析法，交叉分析法，控制温度，洗涤晶体，沉淀洗涤等内容，欢迎下载使用。
解题方法
1、首尾分析法
对线型流程工艺试题，首先对比分析流程图中的第一种物质与最后一种物质，找出它们的关系，弄清原料转化的基本原理和分离，提纯的化工工艺，然后结合问题，逐一解答。
2、分段分析法
对于用同样的原料生产多种产品的工艺流程题，用分段分析法更容易找到解
题的切入点。
3、交叉分析法
有些化工生产流程选用多组原材料，先合成一种或几种中间产品，再用中间
产品与部分其他原材料生产所需的主流产品。这种题适合用此法。
一、无机工艺流程题的结构
示例：NaClO2是一种重要的杀菌消毒剂，也常用来漂白织物等，其一种生产工
艺如下：
这类题常围绕以下几个知识点进行设问：
（1）反应速率与平衡理论的运用
反应物颗粒大小：反应速率、原料的利用率等
温度：反应速率、物质的稳定性、物质的结晶等
（2）氧化还原反应规律的应用、化学方程式或离子方程式的书写；
（3）利用控制pH分离除杂；
（4）化学反应的能量变化；
（5）实验基本操作：制备、除杂、分离、提纯、检验、洗涤、干燥等；
（6）流程中的物质转化和循环，资源的回收和利用；
（7）环境保护与绿色化学评价。
二、常用的化工术语
1、研磨、雾化——将块状或颗粒状的物质磨成粉末或将液体雾化，增大反应物接触面积，以加快反应速率或使反应更充分。
2、灼烧（煅烧）——使固体在高温下分解、氧化或改变结构和组成；使一些物质能溶解；使一些杂质在高温下氧化、分解。
3、酸浸——通常用酸溶，如用硫酸、盐酸、浓硫酸等，使可溶性金属离子进入溶液，不溶物通过过滤操作除去。
4、蒸发浓缩——蒸发除去部分溶剂，提高溶液的浓度。
5、蒸发结晶——蒸发溶剂，使溶液由不饱和变为饱和，继续蒸发，过剩的溶质就会以晶体形式析出水洗——用水（冷水、冰水、热水）洗去可溶性杂质，类似的还有酸洗、醇洗等。
三、常考的操作
1、表面处理：用水洗除去表面可溶性杂质，金属晶体可用机械法(打磨)加快反应速率，使反应更充分或化学法除去表面氧化物、提高光洁度等。
2、加氧化剂：氧化某物质，生成目标产物或除去某些离子。
3、在空气中或在其它气体中进行的反应或操作：要考虑氧气、二氧化碳或其它气体是否参与反应或能否达到隔绝空气、防氧化、防水解、防潮解等目的。
4、分离、提纯
①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，以防止其水解。
蒸发浓缩、冷却结晶：如除去KNO3中的少量NaCl。
蒸发结晶、趁热过滤：如除去NaCl中的少量KNO3。
②溶解法：利用特殊溶剂把杂质溶解而除去，如Fe（Al）可用过量的NaOH溶液而除去Al，CO2（HCl、H2O）先通过饱和食盐水，再通过浓H2SO4。
③沉淀法：a.加合适的沉淀剂（要使杂质离子充分沉淀，加入的沉淀剂必须
过量，且在后续步骤中容易除去）；
b. 调节溶液的pH值。
5、控制溶液的pH
①调节溶液的酸碱性，使金属离子（Fe2+、Fe3+、Cu2+、Al3+、Mg2+等）形成氢氧化物沉淀析出（或抑制水解）。
②“酸作用”还可除去氧化物（膜）。
③“碱作用”还可除去油污，除去铝片氧化膜，溶解铝、溶解二氧化硅等。
④特定的氧化还原反应需要的酸性条件（或碱性条件）。
6、控制温度（常用水浴、冰浴或油浴）
（1）防止副反应的发生
（2）使化学平衡移动；控制化学反应的方向
（3）控制固体的溶解与结晶
（4）控制反应速率；使催化剂达到最大活性
（5）升温：促进溶液中的气体逸出，使某物质达到沸点挥发
（6）加热煮沸：促进水解，胶体聚沉后利于过滤分离
（7）趁热过滤：减少因降温而析出的溶质的量
（8）降温：防止物质高温分解或挥发；降温（或减压）可以减少能源成本，降低对设备的要求
7、洗涤晶体
①水洗：通常是为了除去晶体表面水溶性的杂质。
②冰水洗涤：能洗去晶体表面的杂质离子，且防止晶体在洗涤过程中的溶解损耗。
③有机溶剂洗涤（如乙醇、CCl4等）：洗去晶体表面的杂质，降低晶体的溶解度，有利于析出，减少损耗等。
8、沉淀洗涤
（1）沉淀洗涤的目的：除去沉淀表面附着或沉淀中包夹的可溶性离子。
（2）洗涤方法：向漏斗内加蒸馏水至浸没沉淀，待水自然流出后，重复操作2~3次。
（3）误差分析：若沉淀不洗涤或洗涤不干净，则使沉淀的质量偏高。若沉淀洗涤次数过多，则会使部分沉淀溶解而使其质量偏低。
（4）沉淀剂是否过量的判断方法
①加沉淀剂：静置，向上层清液中继续滴加少量沉淀剂，若无沉淀产生，则证明沉淀剂已过量。
②加入与沉淀剂反应的试剂：静置，取适量上层清液于另一洁净试管中，向其中加入少量与沉淀剂作用产生沉淀的试剂，若产生沉淀，证明沉淀剂已过量。
注意：若需称量沉淀的质量而进行有关定量计算时则只能选用方法①
（5）判断沉淀是否洗净的操作
取最后一次洗涤液，滴加…（试剂），若没有……现象，证明沉淀已洗净。
四、规范答题模板
（1）测定溶液pH的操作
将一小块pH试纸放在表面皿上，用玻璃棒蘸取少量待测液，点在pH试纸上，待试纸变色后，再与标准比色卡对照。
答题关键词：pH试纸、表面皿、玻璃棒、蘸待测液、比色卡、对照。
四步：①取放试纸→②蘸待测液→③点滴试纸→④与比色卡对照。
（2）从滤液中提取一般晶体（溶解度随温度升高而增大的晶体）的方法
蒸发浓缩、冷却结晶、过滤、洗涤、干燥
（3）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、趋热过滤、洗涤、干燥
（4）温度不高于××℃的原因
适当加快反应速率，但温度过高会造成(如浓硝酸)挥发、(如H2O2、NH4HCO3)分解、(如Na2SO3)氧化或促进(如AlCl3)水解等，影响产品的生成。
（5）滴定到终点的现象
滴入最后一滴××标准液，溶液由××色变为××色，且半分钟内溶液颜色不再改变，说明已达到滴定终点
真题赏析1：【2023·福建卷】从炼钢粉尘（主要含和）中提取锌的流程如下：
“盐浸”过程转化为，并有少量和浸出。下列说法错误的是( )
A.“盐浸”过程若浸液pH下降，需补充
B.“滤渣”的主要成分为
C.“沉锌”过程发生反应
D.应合理控制用量，以便滤液循环使用
答案：B
解析：“盐浸”过程，发生反应，根据题中信息可知，只有少量溶解，通入空气氧化后和转化为，滤渣的主要成分为和少量，“沉锌”过程发生的反应为，经洗涤干燥后得到产物ZnS及滤液NH4Cl。“盐浸”过程NH3与NH4Cl共同作用，所以当浸液pH下降，需补充NH3，A说法正确；由上述分析可知，“滤渣”的主要成分是和少量，B说法错误；“沉锌”过程发生的反应为，C说法正确；应合理控制(NH4)2S用量，滤液为NH4Cl溶液和NH3●H2O，可以循环使用，D说法正确。
真题赏析2：【2024·黑吉辽卷】中国是世界上最早利用细菌冶金的国家。已知金属硫化物在“细菌氧化”时转化为硫酸盐，某工厂用细菌冶金技术处理载金硫化矿粉（其中细小的颗粒被、包裹），以提高金的浸出率并冶炼金，工艺流程如下：
回答下列问题：
（1）北宋时期我国就有多处矿场利用细菌氧化形成的天然“胆水”冶炼铜，“胆水”的主要溶质为 （填化学式）。
（2）“细菌氧化”中，发生反应的离子方程式为 。
（3）“沉铁砷”时需加碱调节，生成 （填化学式）胶体起絮凝作用，促进了含微粒的沉降。
（4）“焙烧氧化”也可提高“浸金”效率，相比“焙烧氧化”，“细菌氧化”的优势为 （填标号）。
A.无需控温B.可减少有害气体产生
C.设备无需耐高温D.不产生废液废渣
（5）“真金不拍火炼”，表明难被氧化，“浸金”中的作用为 。
（6）“沉金”中的作用为 。
（7）滤液②经酸化，转化为和的化学方程式为
。用碱中和可生成 （填溶质化学式）溶液，从而实现循环利用。
答案：（1）
（2）
（3）
（4）BC
（5）与结合形成，提高Au的还原性
（6）将浸出液中的还原为Au
（7）；NaCN
解析：（1）由题干信息可知，金属硫化物在“细菌氧化”时生成的“胆水”是一种硫酸盐，该硫酸盐可用来冶炼铜，由此推测“胆水”的主要溶质为CuSO4。
（2）金属硫化物在“细菌氧化”时转化为硫酸盐，则“细菌氧化”中空气中的氧气将氧化为和，失15 ml电子，1 ml氧气得4 ml电子，根据得失电子守恒、电荷守恒和原子守恒，配平离子方程式为。
（3）“沉铁砷”时加碱调节pH，转化为胶体起絮凝作用，促进了含As微粒的沉降。
（4）高温时细菌可能会失活，故“细菌氧化”也要控制温度，A错误；“焙烧氧化”时有产生，“细菌氧化”无产生，B正确；“焙烧氧化”时温度高，设备需耐高温，而“细菌氧化”设备无需耐高温，C正确；由题图知，“细菌氧化”也有废液废渣产生，D错误。
（5）“浸金”中发生反应：，NaCN作络合剂与结合形成，使Au的还原性增强，促进其与反应。
（6）“沉金”时发生反应：，Zn的作用是作还原剂，将浸出液中的还原为Au。
（7）滤液②中转化为和HCN，发生非氧化还原反应，根据原子守恒配平化学方程式为。根据流程中所加物质知，用碱中和HCN生成NaCN，从而循环到“浸金”环节被利用。
钛酸锶（）是一种用途广泛的电子功能陶瓷材料。一种以钛铁矿（主要成分为，含等杂质）为主要原料制备钛酸锶的工艺流程如图甲：
已知：①偏钛酸溶于强酸后通常以形式存在；
②常温下，，。
回答下列问题：
（1）“还原”时加入铁粉的目的是___________________________________________________________。
（2）滤液①含，其属于______（填序号）。
A.碱式盐B.正盐C.酸式盐D.不是盐
（3）与CO形成的配合物的稳定性比其与形成的配合物的稳定性_______（填“强”或“弱”），试解释其原因：__________________________________________________________________。
（4）室温下，若将0.98 g偏钛酸加入1 L一元强酸HA溶液中使其完全溶解，则原HA溶液中（HA）至少为________ml（忽略反应等带来的溶液体积变化）。
（5）在常温、激烈搅拌的条件下，加入适量的沉淀剂碳酸铵实现“液相共沉淀”[沉淀的化学式为]，写出“液相共沉淀”时反应的化学方程式：________________________________。
（6）光照时，光催化钛酸锶电极产生电子（）和空穴（），空穴（）具有强氧化性。一种光催化还原的装置示意图如图乙，钛酸锶电极空穴（）参与的电极反应式___________________________________________________________________。为若光照产生稳定的10 A电流工作60 min后，正极得到0.4 g ，则该光催化电池的工作效率为______%（保留小数点后一位。通过一定电量时阴极上实际产生的气体质量占通过相同电量时理论上应产生的气体质量的百分数叫电池的工作效率。法拉第常数为96 500 C·，电量，表示电流，单位为A，t表示时间，单位为s，n表示通过电子的物质的量）。
答案以及解析
答案：（1）将还原成
（2）A
（3）强
CO与分别与形成配位键时，配位原子分别为C和O，因为C的电负性小于O的电负性，则C原子比O原子更易给出孤电子对与形成稳定的配位键，即与CO形成的配合物更稳定
（4）0.12
（5）
（6）53.6
解析：（1）溶液中氧化性比强，故加入铁粉主要发生反应：，目的是将还原为。
（2）结合水可以表示为，故其属于碱式盐。
（4）0.98 g 的物质的量为0.01 ml，加入强酸使之完全溶解，说明溶液中，根据可知溶液中，即溶液中至少为0.1 ml·，至少为0.1 ml，又因反应消耗0.02 ml ，故原溶液中n（HA）至少为0.12 ml。
（5）该反应不是氧化还原反应，根据反应物和生成物可知其化学方程式为。
（6）空穴（）具有强氧化性，能氧化水中-2价的氧，故其反应为，工作过程中通过的总电量为10 A×3 600 s=36 000 C，则转移电子的物质的量为，由图乙可知正极反应为，则理论上，电池工作效率=。
核心素养
科学精神与社会责任
考情预测
化学工艺流程题是将化工生产中的生产流程用框图形式表示出来，并根据生产流程中有关的化学知识步步设问，是无机框图的创新。它以现代工业生产为基础，与化工生产成本、产品提纯、环境保护等相融合，考查物质的制备、检验、分离或提纯等基本实验原理在化工生产中的实际应用，具有较强的实用性和综合性，是近几年高考化学试题的常考题型。
预测2025年高考仍会采用工艺流程图的形式，以元素化合物知识为载体，围绕原料的预处理考查影响速率的因素;围绕经济原则考查循环利用。围绕产品纯度考查物质的分离提纯(调pH、结晶、过滤、洗涤);围绕核心反应或副反应考查物质变化及定量关系;陌生方程式的书写与含量计算是化工流程题的重要组成部分，也是学生失分较多的能力点，复习时应加以重视!