2023届高三化学二轮复习 专题1-工艺流程提分微专题-1 课件

这是一份2023届高三化学二轮复习 专题1-工艺流程提分微专题-1 课件，共34页。PPT课件主要包含了工艺流程题定义，专题整合，CaSO4，③促进产品的生成，BOH−4，硝酸铜溶液，1温度的控制，控制温度的目的，①催化剂的活性，④避免副反应的发生等内容，欢迎下载使用。
二、工艺流程题的基本结构
一核心（核心反应）、两主线（化学反应、实验操作）、三箭头（物料进出、操作流程、循环利用）
以工业生产为基础，将化学工艺生产的流程进行简化，用框图的形式表示出来，并根据生产流程中有关的化学知识进行设问的此类题。
近五年全国1、2卷工艺流程的考点统计
三、工艺流程题的常考点
例题：2015全国1-27．（14分）硼及其化合物在工业上有许多用途。以铁硼矿（主要成分为Mg2B2O5·H2O和Fe3O4，还有少量Fe2O3、FeO、CaO、Al2O3和SiO2等)为原料制备硼酸(H3BO3)的工艺流程如图所示：
（1）写出Mg2B2O5·H2O与硫酸反应的化学方程式 。（3）“净化除杂”需先加H2O2溶液,然后再调节溶液的pH约为5，目的是 。
先加H2O2溶液，将Fe2+氧化为Fe3+，然后再调节溶液的pH约为5，使Al3+与Fe3+形成氢氧化物沉淀而除去
1.反应条件的控制或目的—— pH的调节
Mg2B2O5·H2O+2H2SO4
2MgSO4+2H3BO3
H3BO3 、 FeSO4、Fe2(SO4)3、Al2(SO4)3 、MgSO4
例如：若要除去Cu2＋溶液中混有的Fe3＋，可加入CuO、Cu(OH)2、Cu2(OH)2CO3等物质 将溶液的pH调高。
(1)调pH值的目的：
例如：分离AlO2-和SiO32-，可往溶液中滴加盐酸将pH调低。
① 控制溶液的酸碱性使某些金属离子或酸根形成沉淀
调节pH所需的物质一般应满足两点： 能与H＋或OH-反应，使溶液pH值增大或降低；不引入新杂质，不减少产品。
②消耗溶液中的H+或OH-，以免对后续实验造成影响或为后续反应提供酸性或碱性环境
1.反应条件的控制或目的—— pH的调节（目的，试剂，范围）
④抑制蒸发过程中，离子的水解
1.2019全国1-26．（14分）硼酸（H3BO3）是一种重要的化工原料，广泛应用于玻璃、医药、肥料等工艺。一种以硼镁矿（含Mg2B2O5·H2O、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：
（3）根据H3BO3的解离反应：H3BO3+H2O H++B(OH)−4，Ka=5.81×10−10，在“过滤2”前，将溶液pH调节至3.5，目的是 。
将B(OH)−4转化为H3BO3，促进其析出
SiO2 、 Fe2O3、Al2O3
2. 一种以辉铜矿（主要成分为Cu2S，含少量SiO2）为原料制备硝酸铜的工艺流程如图所示：
(5) “蒸发浓缩、冷却结晶”过程中，要用HNO3溶液调节溶液的pH，其理由是 。
抑制Cu2+的水解（2分）
3.锶(Sr)为第五周期ⅡA族元素。高纯六水氯化锶(SrCl2 · 6H2O)具有很高的经济价值，61C时晶体开始失去结晶水，100C时失去全部结晶水。用工业碳酸锶粉末(含少量Ba、Fe的化合物)制备高纯六水氯化锶的过程如下图。
（3）步骤③中调节溶液pH至8-10，宜选用的试剂为 。A.稀硫酸 B.氢氧化锶 C.氢氧化钠 D.氧化锶粉末
SrCl2、BaCl2、FeCl2、FeCl3
4.7≤pH＜8.1（2分）
4. MnSO4·H2O是重要的微量元素肥料之一，用作基肥、浸种、搅拌、追肥及叶面喷洒。一种以软锰矿（主要成分为MnO2，还含有CaO、Fe2O3、Al2O3、SiO2杂质）为原料制取MnSO4·H2O的流程如图所示：
已知：部分金属氢氧化物开始沉淀和完全沉淀时的pH如下表所示：
（4）“除杂Ⅰ”中需要调节溶液pH的范围为 。
MnSO4、FeSO4、Al2(SO4)3、CaSO4
例题：2019揭阳一模-27. (14分)CCO3主要用作选矿剂、伪装涂料的颜料等。用钴矿石(含C2O3·CO及少量Fe2O3、Al2O3、MnO2等)生产CCO3的流程如下：
（4）“沉钴”步骤向CCl2溶液加入NH4HCO3溶液需要55～57 ℃条件下进行，温度控制在55～57 ℃的原因为 。
温度过低反应速率缓慢，温度过高NH4HCO3易分解 (2分)
②考虑反应速率和物质转化率的问题
③防止某些物质的分解或加速氧化或挥发
2.反应条件的控制或目的——温度
1.实验室用硫酸厂烧渣（主要成分为Fe2O3及少量FeS、SiO2等）制备聚铁（碱式硫酸铁的聚合物）和绿矾（FeSO4·H2O），过程如下：
（5）在⑥中，将溶液Z控制在70-80C的方法是 ；为什么需要控制温度70-80C 。
升高温度促进Fe3+的水解形成聚铁胶体，温度太低反应速率慢且无法形成聚铁胶体；温度过高，Fe3+水解程度过大，容易形成Fe(OH)3沉淀。
[FeOH(SO4)2]n
例题：2019江西吉安高考一模27-溴化锂是一种高效的水汽吸收剂和空气湿度调节剂，54%-55%的溴化锂水溶液是吸收式绿色制冷剂，其对环境无污染。制备路线图如下：
（3）“除杂1”利用CS(NH2)2去除BrO3－，生成物为Li2SO4、CO(NH2)2等，写出相应的化学方程式 。（4）“除杂2”先用HBr把溶液调到一定的酸度，加热到70℃左右，然后用LiOH调至pH=7，加热的作用是 。
4LiBrO3 + 3CS( NH2)2 + 6LiHCO3 = 4LiBr + 3CO(NH2)2 + 3Li2SO4 + 6CO2 ↑+ 3H2O
使溶液中的CO2逸出，以免消耗更多的LiOH
①加快化学反应速率，使反应向吸热的方向移动，提高反应物单位时间内的转化率
②使沉淀的颗粒变大，沉淀速率加快
④减少气体在溶解中的溶解
②减小物质的溶解度，使其结晶析出
③使反应向放热的方向移动
⑤使不稳定的物质分解除去
⑥使原料气化，增大反应物接触面积
1.2017全国2-26．（14分）水泥是重要的建筑材料。水泥熟料的主要成分为CaO、SiO2，并含有一定量的铁、铝和镁等金属的氧化物。实验室测定水泥样品中钙含量的过程如图所示：
（3）加氨水过程中加热的目的是 。
防止胶体生成，易沉淀分离
Fe3+、Al3+、Mg2+、Ca2+
（4）小火煮沸的作用是 ,这样做有利于过滤分离。
(4)步骤⑤中，洗涤氯化锶晶体最好选用 。A.水    B．稀硫酸    C．氢氧化钠溶液    D．氯化锶饱和溶液
例题：锶(Sr)为第五周期ⅡA族元素。高纯六水氯化锶(SrCl2·6H2O)具有很高的经济价值，61C时晶体开始失去结晶水，100C时失去全部结晶水。用工业碳酸锶粉末(含少量Ba、Fe的化合物)制备高纯六水氯化锶的过程如下图。
3. 分离、提纯—沉淀的洗涤方法？沉淀是否完全？洗涤剂的选择？
（2）思考：如何洗涤沉淀？洗涤干净与否判断？洗涤剂的选择？
3. 分离、提纯—沉淀的洗涤，沉淀是否完全？洗涤剂的选择？
向漏斗中沿玻璃棒慢慢注入蒸馏水至刚好浸没沉淀,静置,让其自然流下,重复以上操作2～3次,直至洗涤干净。
取少量最后一次的洗涤液置于洁净的试管中,再滴加少量的检验试剂,若没有特征现象出现，则证明沉淀已洗涤干净。
悬浊液在漏斗中过滤以后，进一步洗去滤渣晶体表面的杂质离子的过程。
蒸馏水洗涤、冰水洗涤、有机溶剂洗涤、某饱和溶液洗涤
主要针对沉淀不溶于水的情况
主要针对待洗涤的物质溶于水的情况，温度低，物质溶解度小，可减少产品洗涤过程中的溶解损耗。
用有机溶剂洗涤的优点：(对滤渣是否溶于水没有特殊要求）
具体饱和溶液洗涤：针对产品易溶的情况，可以减少产品的溶解度
如，工业上制备氯化铜晶体时，过滤后，可以用饱和氯化铜溶液进行洗涤。
a、若目标物质溶于水，则能减少目标物的溶解损耗（一般用75%的乙醇） b、若杂质含有有机物，则能增加有机杂质的溶解量 c、若目标物质易水解或易在潮湿的环境中被氧化，则能减少氧化或水解 d、由于有机溶剂易挥发，能降低干燥的温度，使晶体快速干燥， 若目标物质易分解，可以防止其分解
4. 分离、提纯—沉淀的洗涤，沉淀是否完全？洗涤剂的选择？
减少产品的溶解损失，加快晶体的干燥（其他合理答案均可）（2分）
1.2020广东（揭阳）一模27
（3）NiSO4·6H2O晶体是一种绿色易溶于水的晶体，广泛应用于化学镀镍、生产电池等，可由电镀滤渣（除含镍外，还含有Cu、Zn、Fe等元素）为原料制取。制取步骤如下：
⑤在制备NiSO4·6H2O晶体时，常用无水乙醇代替蒸馏水做洗涤剂，原因是 （写出一条即可）。
回答下列问题：（1）反应Ⅰ中发生两个反应，其一是尿素[CO(NH2)2]与H2O反应生成CO2和NH3·H2O，则另一反应的离子方程式为 。（2）判断TiO(OH)2沉淀是否洗净的实验操作和现象是： 。
TiO2++2NH3·H2O=TiO(OH)2↓+2NH4+ （2分）
取少量最后一次的洗涤液于试管中，先加入足量盐酸酸化，再加入氯化钡溶液，如无白色沉淀出现，则表明沉淀已经洗涤干净。（2分）
2. 2020广东（揭阳）一模26.纳米TiO2具有十分宝贵的化学性质，在汽车工业及诸多领域都显示出美好的发展前景。下图是以硫酸氧钛为原料制备纳米二氧化钛的工艺流程图：
3.2019湖南六校联考-27(15分)硒(Se)和铜(Cu)在生产生活中有广泛的应用。硒可以用作光敏材料、电解锰行业的催化剂，也是动物体必需的营养元素和对植物有益的营养元素等。氯化亚铜(CuCl)广泛应用于化工、印染、电镀等行业。CuCl难溶于醇和水，可溶于氯离子浓度较大的体系，在潮湿空气中易水解氧化。以海绵铜(主要成分是Cu和少量CuO)为原料，采用硝酸铵氧化分解技术生产CuCl的工艺过程如下所示：
(4)上述工艺中，步骤⑥和⑦的作用是_____________________________。
干燥CuCl，防止其水解氧化
(3)步骤⑤包括用pH＝2的溶液酸洗、水洗两步操作，酸洗采用的酸是____(写酸的名称)。
4.某实验室废液含NH4+、Na+、Fe3+、Cr3+、SO42-、PO43-等离子，现通过如下流程变废为宝制备K2Cr2O7
(b)金属离子形成氢氧化物沉淀的pH范围如表。
(5)步骤⑤中合适的洗涤剂是 （“无水乙醇”、“乙醇一水混合液”、“热水”、“冰水”）。
5、（2016广州一模） 26. 高纯MnCO3是广泛用于电子行业的强磁性材料。MnCO3为白色粉末，不溶于水和乙醇，在潮湿环境下易被氧化，温度高于100℃开始分解。（2）制备MnCO3固体：实验步骤：①向MnSO4溶液中边搅拌边加入饱和NH4HCO3溶液生成MnCO3沉淀，反应结束后过滤；② ……；③在70-80℃下烘干得到纯净干燥的MnCO3固体。步骤②需要用到的试剂有 。
水、盐酸酸化的BaCl2溶液、乙醇（3分）
二、工艺流程题的基本结构：
一核心（核心反应）、两主线（化学反应、实验操作）、 三箭头（物料进出、操作流程、循环利用）
1. 过碳酸钠(xNa2CO3·yH2O2) 常用作强氧化剂和漂白剂，兼具Na2CO3和H2O2的性质，在化工、食品、医药等领域均有重要应用。在实验室中探究制备过碳酸钠，具体流程如图所示：
（4）用乙醇代替水洗涤xNa2CO3·yH2O2晶体的目的为 。
防止晶体因溶解而损失，同时乙醇挥发带走水分便于干燥（2分）
2.2019江西吉安高考一模27-溴化锂是一种高效的水汽吸收剂和空气湿度调节剂，54%-55%的溴化锂水溶液是吸收式绿色制冷剂，其对环境无污染。制备路线图如下：
（2）制得LiBr的关键是“合成”与“调pH”阶段。①“合成”制得LiBr时，绿色还原剂CO(NH2)2与Br2恰好反应的物质的量之比是________。②“合成”后的生成液为橙黄色，用Li2CO3调节pH到8-9，Li2CO3转化为 LiHCO3，同时溶液变为无色，加人Li2CO3的目的为 。③“合成”时温度与BrO3－%的关系如下表：
“合成”时选择的温度为_____，理由是 。
温度小于60℃时，反应速率较慢，大于60℃时，副产物BrO3-%骤然增大，产率降低
3.磷灰石是一系列磷酸盐矿物的总称，主要指氟磷灰石[Ca5(PO4)3F],以氟磷灰石为原料可制备缓冲试剂磷酸二氢钾(KH2PO4)，其工艺流程如图所示：
制得的白磷中常含有少量的砷，利用稀硝酸可将砷转化为亚砷酸（H3AsO3）和砷酸（H3AsO4）而除去。使用质量分数为25%（密度为1.15g/cm3）的硝酸效果最佳，除砷过程中需要控制温度为75C，且在高纯N2的保护下进行，温度不能过高的原因是 。
温度过高，硝酸会大量分解。
(4)反应②中固体TiO2转化成(NH4)2Ti5O15溶液时，Ti元素的浸出率与反应温度的关系如下图所示。反应温度过高时，Ti元素浸出率下降的原因是 。
2.（12分，，每空2分）钛铁矿的主要成分为FeTiO3(可表示为FeO·TiO2)，含有少量MgO、CaO、SiO2等杂质。利用钛铁矿制备锂离子电池电极材料(钛酸锂Li4Ti5O12和磷酸亚铁锂LiFePO4)的工艺流程如下图所示：
温度过高时，反应物氨水(或双氧水)会受热分解
3.2018汕头一模-27. （14分）醋酸镍[（CH3COO）2Ni]是一种重要的化工原料。一种以含镍废料（含NiS、Al2O3、FeO、CaO、SiO2）为原料，制取醋酸镍的工艺流程图如下： 
相关离子生成氢氧化物的pH和相关物质的溶解性如下表： 
（3）实验过程中，滤渣1主要成分的化学式为 、 。
（4）调节pH步骤中，溶液pH的调节范围是 ～ 。选择此范围的目的是 。
SiO2 、CaSO4 （2 分）
5.0～6.7（2 分）
使 Al3+ 、Fe 3+ 转化为沉淀，而不能使 Ni 2+ 转化为沉淀（2 分）
4.(2015全国1-26)酸性锌锰干电池是一种一次电池，外壳为金属锌，中间是碳棒，其周围是有碳粉，二氧化锰，氯化锌和氯化铵等组成的填充物，该电池在放电过程产生MnOOH，回收处理该废电池可以得到多种化工原料，有关数据下图所示：
（4）常温下，用废电池的锌皮制作七水合硫酸锌，需去除少量杂质铁，其方法是：加入稀硫酸和双氧水，溶解，亚铁变为 加碱调节pH为 ，铁刚好完全沉淀（离子浓度小于1×10-5ml/L时，即可认为该离子沉淀完全）。继续加碱调节pH为 ，锌开始沉淀（假定Zn2＋浓度为0.1ml/L）。若上述过程不加双氧水的后果是 ，原因是 。
Zn2＋和Fe2＋分离不开
Fe(OH)2和Zn(OH)2的Ksp相近
5.2017全国1-27．（14分）Li4Ti5O12和LiFePO4都是锂离子电池的电极材料，可利用钛铁矿（主要成分为FeTiO3，还含有少量MgO、SiO2等杂质）来制备，工艺流程如下：
（3）TiO2·xH2O沉淀与双氧水、氨水反应40 min所得实验结果如下表所示：
分析40 ℃时TiO2·xH2O转化率最高的原因 。
低于40℃，TiO2·xH2O转化反应速率随温度升高而增加；超过40℃，双氧水分解与氨气逸出导致TiO2·xH2O转化反应速率下降
6.(14分)氯化亚铜（CuC1）是有机合成中应用广泛的催化剂。它微溶于水，不溶于乙醇，露置于潮湿的空气中易被氧化，但在干燥的空气中稳定，见光会分解。实验室制备氯化亚铜的过程如下： Ⅰ．检査如图装置气密性，依次向三颈瓶中加入铜丝、氯化氨、硝酸、盐酸，关闭K； Ⅱ．加热至50℃时停止加热，铜丝表面产生无色气泡，液面上方气体逐渐变为红棕色，气囊鼓起； Ⅲ．打开K，通入氧气，待气囊变瘪、瓶内红棕色气体消失时关闭K，冷却至室温，制得NH4[CuCl2]； Ⅳ．将液体转移至烧杯中用足量蒸馏水稀释，产生白色沉淀，过滤得氯化亚铜粗品和滤液； V．粗品用95%乙醇洗涤、烘干得氯化亚铜。 请回答下列问题：
（4）三颈瓶中生成NH4[CuCl2]的总反应的离子方程式为 。步骤Ⅳ中产生白色沉淀的化学方程式为 。（5）步骤V中洗涤时试剂选用95%乙醇的原因是 。
3Cu+4H++6Cl-+NO3-=3[CuCl2]-+NO↑+2H2O  
NH4[CuCl2]=CuCl↓+NH4Cl  
既除去CuCl表面附着的NH4Cl，又能迅速挥发带走CuCl表面的水份，防止其被氧化