高考化学二轮复习针对性练习专题一0 工艺流程题（考点剖析）（解析版）

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一、高考精细审题
一.题干信息提供
1.描述：提供如下信息
①原料 ：原料中有哪些元素及元素以何种化合物或单质形式存在。
②制备目标产品
③工艺过程中未知的陌生反应的产物和一些除杂信息。
2.流程图：提供如下解题信息
二.设问（四大设问）
1.陌生的化学反应方程式
（1）陌生的化学反应的类型
①氧化还原反应（包括电极反应）
②非氧化还原反应：主要是：酸碱反应、酸盐反应、沉淀反应
（2）陌生的化学反应在流程中的位置和用途
①原料预处理时，与固体溶解相关的反应，原料预反应
②除杂反应
③核心反应
2.实验问题
（1）分离的方法
（2）除杂和提纯
（3）控制条件的方法
3.原因分析
（1）加入试剂的原因
（2）升温或降温的原因
（3）加入过量试剂的原因
（4）摩擦试管壁或其它操作的原因
4.计算问题
（1）PH值的计算
（2）浓度的计算
（3）电化学计算
（4）产品纯度或原料利用率的计算
二、考题流程四步
第一步.原料预处理
第二步.预处理得到的溶液，进行离子除杂，得到核心离子
第三步.核心离子溶液中加入试剂。经过核心反应得到粗品
第四步.粗品提纯得到精品产物
应考能力解密
问题一.原料预处理
一、表面处理
1.除去油污：碱煮水洗、灼烧
2.除氧化膜：打磨、化学方法。
二、细化（粉碎）处理
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），提高原料利用率。
2.喷洒、雾化（用多孔分散器）：增大气--液接触面积，加快反应（溶解）速率，增大原料的转化率（或浸取率），提高原料利用率。
三、灼烧、焙烧或煅烧处理
1.焙烧的目的：
（1）除掉油污、有机物或某些可燃杂质。
（2）空气氧化某种元素，使它转化为某气体或某种产物，再加酸溶解。
（3）原料之间高温下反应。如：MnO2和FeS
2.有时要书写焙烧的化学方程式。如：CuFeS2灼烧氧化为SO2、CuO、Fe2O3。
四、溶浸（溶解）处理
1.增 大 原 料 浸 出 率 （或）浸 出速 率） 的 措 施 ：
（1） 浸 出 率： 浸 出 的有用成份占总原料的比例
EQ \\ac(○,1)搅 拌、 EQ \\ac(○,2) 升 高 温 度 、 EQ \\ac(○,3 )减小 气 体 的 流 速 （ 浓 度 、 压 强 ） ， EQ \\ac(○,4)粉碎、 增 大 气 液 或 固 液 接 触 面 积 EQ \\ac(○, 5)增加浓度 、 EQ \\ac(○,6)延 长 浸 出 时 间
（2）浸 出速 率：浸 出快慢
EQ \\ac(○,1)搅 拌 、 EQ \\ac(○,2) 升 高 温 度 、 EQ \\ac(○,3) 恰当的气 体 流 速 （ 浓 度 、 压 强 ） ， EQ \\ac(○,4) 粉碎、增 大 气 液 或 固 液 接 触 面 积 EQ \\ac(○,5)增加浓度
2.水溶
煅烧处理后，原料发生变化，产生能溶于水或有水参加能发生反应的物质，就要水溶解。
3.碱溶的目的：
（1）除去油污
（2）除去金属铝、SiO2等杂质（与NaOH反应）
4.酸浸的目的：
（1）溶解、去氧化物（膜）、调节pH促进水解（生成沉淀）
（2）酸与矿石中的盐、金属氧化物发生反应；
（3）加入氧化剂或还原剂，作酸性介质。
五、生成目标产物中有用的离子，要书写预处理化学方程式。
矿石或废料的煅烧、酸溶、碱溶时的反应
1.矿石或废料的煅烧：一般是易被空气氧化或易分解的矿物，如：含硫矿石，硫被氧化成SO2.所加的原料之间，也可以发生反应。
2.酸溶：与酸能发生反应的矿石或废料：金属氧化物或金属弱酸盐，有些两性的金属高价产物，题目会告知。如：Ca5F（PO4）3与H2SO4反应。
3.碱溶：“碱作用”还可以除去油污、除去铝片氧化物、溶解铝、二氧化硅，主要是铝和二氧化硅与NaOH反应。
4.所加的原料之间，也可以发生反应，如：软锰矿与硫铁矿石（MnO2和FeS2）
问题二.预处理得到的溶液，进行离子除杂，得到核心离子
一.加入试剂
1.某试剂的作用：
1）调节PH值。
2）做氧化剂：如：H2O2、MnO2、KMnO4、KCIO3
3）做还原剂：如：Na2SO3
4）做沉淀剂：如：F-（沉淀Ca2+、Mg2+离子）、S2-（沉淀Cu2+、Zn2+离子）
5）可循环使用的试剂：在流程中出现两次，一次使用、一次产出。
2.试剂的用量调控
（1）用量过多： EQ \\ac(○,1)浪费试剂 EQ \\ac(○,2)溶液的PH可能发生变化 EQ \\ac(○,3)发生付反应 EQ \\ac(○,4)后续处理浪费其它的试剂。
（2）用量过少： EQ \\ac(○,1)反应不充分或沉淀不彻底 EQ \\ac(○,2)反应速率不快
3.加入方式：分步多次加入，利于充分反应。
二.控制条件
（一）温度控制
1.加 热 的 目 的 ：
（1）煮沸蒸馏水是为了赶走水中的氧气。
（2）有时产生沉淀时加热，为了防止产生胶体，不利于沉淀生成。
（3）促进有利水解
（4）加快反应速率
2.加热的方式
（1）水浴：温度在100 ℃以下，易于控制温度，且受热均匀。
（2）油浴：温度在98 ℃以上，易于控制温度，且受热均匀。
（3）保温回流：让反应物充分反应，提高产率。
3.温度过高：从如下五个方面考滤后果。
温度太高，会消耗更多的资源，成本高。
温度太高，可能会导致催化剂失活，相同时间内的转化率变小。
温度升高，平衡向逆向移动，转化率变小。正反应是放热反应。
温度升高，某些物质会分解。如H2O2、NH3H2O、NH4HCO3
温度升高，某些物质会挥发。如H2O2、NH3H2O、
温度升高，促进不利水解
温度升高，促进不利付反应
4.温度过低：从如下三个方面考滤后果。
（1）温度太低，化学反应速率慢，但是，转化率可能高。
（2）温度太低，不该析出的物质，可能从溶液中析出晶体。
（3）温度太低，某些物质的状态可能会发生变化。
（二）.酸碱性控制
1.调节PH的目的：生成沉淀，除去杂质。
（1）调控水解，使某些离子沉淀如Fe3+（生成Fe（OH）3、下同）、Cu2+、Al3+。
（2）保留某些物质使其转化为PH范围内的离子状态、不产生沉淀。
2.调节PH的试剂：
（1）酸性溶液要调节PH：只要能和酸反应的都可以。
如：单质：Zn、Fe、Al都行，能和H+反应的金属。
化合物：氧化锌、氧化铁、氧化铝、氧化铜、氢氧化物、碳酸盐、氢氧化钠、氨水。
（2）如果调节PH时，目标产物是沉淀，与加入的试剂中离子无关的，可以用：氢氧化钠、氨水。
（3）如果目标产物不是沉淀，而是从溶液中析出的晶体，就不能引入新的杂质，要加入需要保留的金属离子的氧化物、氢氧化物、碳酸盐、碱式碳酸盐。
三、杂质的分离
（一）固体-液体分离
1.滤渣成份:
（1）题目告知的沉淀。
（2）滤渣是不和酸反应的物质：SiO2、MnO2、S
（3）被C或CO还原的铜。
（4）若溶液中有Ca2+，和硫酸反应产生的CaSO4。和碳酸钠反应产生的.CaCO3
（5） 调节PH产生的氢氧化铁、氢氧化铝、氢氧化铜。
（6）不与碱溶液反应的金属氧化物
2.过滤的方法-除去被沉淀的离子
（1）常温常压过渡
（2）趁热过滤（保温漏斗）：以保证溶液中的某些杂质物质不析出。
（3）加速过渡（抽滤、减压过渡）：加快过滤的速率。
3.检 验 溶 液 中 离 子 是 否 沉 淀 完 全 的 方 法 ：
将 溶 液 静 置 一 段 时 间 后 ， 向 上 层 清 液 中 滴 入 对 应 的 沉 淀 剂 （ 必 要 时 先 加 酸 酸 化 排 除 其 他 离 子 的 干 扰 ） ， 若 无 沉 淀 生 成 ， 则 离 子 沉 淀 完 全 （ 写 出 详 细 的 操 作 、 现 象 、 结 论 ）
4.促进沉淀析出的方法：
（1）摩察试管内壁，防止形成胶体，利于沉淀析出。
（2）升高温度，防止形成胶体，利于沉淀析出。
（3）加入过量的电解质溶液，使胶体形成沉淀。
（二）液体-液体
1.蒸馏：分离沸点不同的两种相溶的液体。
2.萃取-反萃取-分液
四.书写除杂反应方程式：如：NaF除去Ca2+、Mg2+。
问题三.核心离子溶液中加入试剂。经过核心反应得到粗品
一、加入试剂，发生核心反应，书写核心反应方程式
1.流程中的非氧化还原反应：元素化合价无变化则为非氧化还原反应，遵循质量守恒定律。要求写离子方程式。主要有：酸碱反应、酸盐反应、沉淀反应。
如：用碳酸铵溶液与含硫酸镁的溶液反应生成Mg(OH)2∙MgCO3，这就是碱式碳酸镁沉淀，要写沉镁过程的离子反应；硫酸亚铁溶液加入碳酸氢钠反应的离子方程式。
又如：Na2FeO4转化为K2FeO4的反应：K2FeO4的溶解度比Na2FeO4的溶解度小。
2.化工流程中陌生氧化还原反应方程式的书写
化工流程中陌生化还原反应的书写思路 ：元素化合价有变化则为氧化还原反应，除遵循质量守恒外，还要遵循得 失电子守恒规律。最后根据题目要求写出化学方程式或离子方程式（需要遵循 电荷守恒规律）即可。
氧化还原反应方程式的书写： 首先确定“两剂两产物”，即氧化剂、还原剂、氧化产物和还原产物。接下来三步配平方程式。
①根据化合价升降法配平两剂两产物；
②氧化剂和还原剂中的元素与还原产物、氧化产物中的元素对应配平；
③如是离子方程式，要根据电荷守恒补充 H＋和 OH－；
EQ \\ac(○,4)根据原子守恒补充 H2O 配平氢元素，最后配平所有原子。
二.分离粗品的方法和操作
1.从 滤 液 中 提 取 一 般 晶 体 的 方 法：
晶体类型： EQ \\ac(○,1 ) 溶 解 度 随 温 度 升 高 而 增 大 的 晶 体 ， EQ \\ac(○,2)带结晶水， EQ \\ac(○,3)易水解的晶 体 ， EQ \\ac(○,4)易分解的 晶 体 ，
结晶方法：蒸 发 浓 缩 < 至 有 晶 膜 出 现 >、 冷 却 结 晶 、 过 滤 、 洗 涤 （ 冰 水 洗 、 热 水 洗 、 乙 醇 洗 ） 、 干 燥
2.从 滤 液 中 提 取晶体的另一种 的 方 法：
晶体类型： 溶 解 度 受 温 度 影 响 较 小 或 随 温 度 升 高 而 减 小 的 晶 体，如NaCl
结晶方法： 蒸 发结晶 、 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
问题四.粗品提纯得到精品产物
一.电化提纯：
通过电解法提纯，要书写电极反应
二.目标产物过滤后，需要洗涤。
1. 洗 涤 的 目 的 ：提纯目标产物
EQ \\ac(○,1)洗掉沉淀或者晶体表面可能吸附的可溶性离子.
EQ \\ac(○,2)尽量减少沉淀或者晶体的损失。
2.检 验 沉 淀 是 否 洗 涤 干 净 的 方 法 ：
取最后一次洗涤液，加入一种试剂，这种试剂，能够与溶液中存在并且有可能被沉淀吸附的离子反应生成沉淀。所以，要明确沉淀从什么溶液中析出。往往要检验的是：SO42-、Cl-。
3.洗涤试剂：
（1）乙醇洗涤：
EQ \\ac(○,1)降 低 被 洗 涤 物 质 的 溶 解 度 ， 减 少 被 洗 涤 物 质 的 溶 解 损 耗 ， 得 到 较 干 燥 的 产 物
EQ \\ac(○,2)快速除去表面水份，减少晶体损失。
（2）冷水：
EQ \\ac(○,1) 洗 去 晶 体 表 面 的 杂 质 离 子 并 降 低 被 洗 涤 物 质 的 溶 解 度 ， 减 少其 在 洗 涤 过 程 中 的 溶 解 损 耗，提高产率。
EQ \\ac(○,2)防水解
（3）用某种溶液洗涤：
EQ \\ac(○,1)减少固体在水中的溶解度；
EQ \\ac(○,2)除去杂质，与溶液中的某些离子可以反应，以洗掉某些物质。
（4）有机溶剂： 减 少 产 品的 溶 解 损 耗 ，提高产率。防止产品可能的水解。
4.怎样洗沉淀：在过滤器中直接洗。
在过滤器中加少量水，使水浸没沉淀，等水滤下，反复操作2-3次即可。
三.蒸馏：粗液体产物提纯方法，是蒸馏
四.重结晶：固体产物提纯方法，是重结晶
问题五、计算问题
一、计算控制条件中的相关数据
1.M(OH)n悬浊液中Ksp、KW、pH之间的关系:
M(OH)n(s)Mn+(aq)+nOH-(aq)
Ksp=c(Mn+)·cn(OH-)= c(OH-)n·cn(OH-)=cn+1(OH-)n = 1n(KW10-pH)n+1。
由此可求：
EQ \\ac(○,1)已知Ks和离子浓度，求开始沉淀时的PH值
EQ \\ac(○,2)已知Ks和完全沉淀时的离子浓度（小于10-5），求开始沉淀时的PH值
EQ \\ac(○,3)已知完全沉淀时的PH值，求离子浓度
2.已知两个Ks和离子浓度，求一个离子完全沉淀（开始沉淀）时，另一离子的浓度
M(OH)n(s)Mn+(aq)+nOH-(aq) KspM(OH)n=c(Mn+)·cn(OH-)
N(OH)n(s)Nn+(aq)+nOH-(aq) KspNOH)n=c(Nn+)·cn(OH-)
两个Ksp都有OH-，已知其一可求另外一个离子浓度
3.沉淀转化的计算
二.计算纯度、原料利用率
（1）纯度=产品的纯净质量粗产品的质量×100%
（2）原料利用率=原料的转化质量原料的总质量×100%
三.电化学和氧化还原反应的计算
（1）根据得失电子守恒关系建立起已知量与未知量之间的桥梁，构建计算所需的关系式。
如以通过4 ml e－为桥梁可构建如下关系式：
(式中M为金属，n为其离子的化合价数值)
根据得失电子守恒关系可以计算氧化剂、还原剂、氧化产物、还原产物的物质的量的比以及质量
高考实例剖析
高考实例剖析--高考怎么考《工艺流程题》，根据高考指挥棒来学习《工艺流程题》
【高考实例一】
1.（2022·全国甲卷）硫酸锌()是制备各种含锌材料的原料，在防腐、电镀、医学上有诸多应用。硫酸锌可由菱锌矿制备。菱锌矿的主要成分为，杂质为以及Ca、Mg、Fe、Cu等的化合物。其制备流程如下：
本题中所涉及离子的氯氧化物溶度积常数如下表：
回答下列问题：
(1)菱锌矿焙烧生成氧化锌的化学方程式为_______。
(2)为了提高锌的浸取效果，可采取的措施有_______、_______。
(3)加入物质X调溶液，最适宜使用的X是_______(填标号)。
A． B． C．
滤渣①的主要成分是_______、_______、_______。
(4)向的滤液①中分批加入适量溶液充分反应后过滤，滤渣②中有，该步反应的离子方程式为_______。
(5)滤液②中加入锌粉的目的是_______。
(6)滤渣④与浓反应可以释放HF并循环利用，同时得到的副产物是_______、_______。
【实战演练】
1．（2022·江西九江·二模）以碳酸锰铜矿(主要成分为MnCO3、CuCO3，还含有Fe2O3、FeO等杂质)为原料制备硫酸锰的一种工艺流程如下：
(1)“氧化”时，反应的离子方程式为_______。可用一种试剂检验氧化后的溶液中是否含有Fe2+，该试剂为_______(写化学式)。
(2)加入MnCO3调节pH=3.3时可以将Fe3+转化为Fe(OH)3而除去，该反应的离子方程式为_______。
(3)“沉铜"时，若滤液中c(Mn2+)=0.21ml·L-1，向其中缓慢通入氨气，为了使铜离子完全沉淀而又避免生成Mn(OH)2，应控制pH的范围为_______。[已知：常温下，Ksp[Cu(OH)2]=1×10-20，Ksp[Mn(OH)2]=2.1×10-13，离子浓度小于或等于10-5ml/L可视为沉淀完全]
(4)本工艺中可循环使用的物质是_______。
(5)结合图像，分析获得(MnSO4·H2O)晶体的“系列操作”步骤为：_______、_______，酒精洗涤，低温干燥。
2．（2022·山西太原·二模）铬是一种重要的金属材料，被广泛用于冶金、化工、耐火材料等行业。某铬铁矿的主要成分为Cr2O3、Fe2O3、FeO，还有少量MgO、Al2O3和杂质SiO2等，利用其制备多种铬产品和其他金属产品的工艺流程如下：
已知：Al2O3+Na2CO32NaAlO2+CO2↑ SiO2+Na2CO3Na2SiO3+CO2↑
回答下列问题：
(1)步骤①发生的主要反应为FeO+Cr2O3+Na2CO3+NaNO3Na2CrO4+Fe2O3+NaNO2+A↑，反应时应选用何种材质的容器？_______(填字母)。
A．塑料B．刚玉C．铁D．石英
(2)步骤②的操作是_______，“滤渣 2”是Al(OH)3和_______。 写出过量物质A与“滤液1"中溶质生成Al(OH)3的离子方程式：_______。
(3)“滤液2”中的Na2CrO4需要用H2SO4酸化，用离子方程式表示该反应：_______。
(4)制取高纯铬常用电解法和铝热法，铝热法的缺点是_______。步骤④是在隔绝空气条件下，除生成Cr2O3外，还生成了Na2CO3和CO，若该反应中有3 ml Na2Cr2O7参加反应，则转移的电子为_______ml。
(5)“滤渣1”中铁元素含量较高，具有回收价值。为回收金属，需要将含Fe3+的有机相进行反萃取。在有机相中Fe3+质量浓度为22.8 g/L、有机相与水相的体积比(V：Va)=1：1、反萃取时间为20min、反萃取温度为25°C条件下，不同浓度的4种反萃取剂对Fe3+反萃取率的影响实验结果如图所示。当反萃取剂的浓度均为0.5 ml·L-1时，反萃取效果最好的是_______ (填化学式)，在实际操作中需在该反萃取剂中加入一定量H3PO4溶液，其目的是_______ ；但H3PO4浓度不宜过大，其原因是_______。[已知：(NH4)2HPO4溶液pH=7.8 ~8.2]
【高考实例二】
2．（2022·全国乙卷）废旧铅蓄电池的铅膏中主要含有、、和Pb。还有少量Ba、Fe、Al的盐或氧化物等。为了保护环境、充分利用铅资源，通过下图流程实现铅的回收。
一些难溶电解质的溶度积常数如下表：
一定条件下，一些金属氢氧化物沉淀时的如下表：
回答下列问题：
(1)在“脱硫”中转化反应的离子方程式为________，用沉淀溶解平衡原理解释选择的原因________。
(2)在“脱硫”中，加入不能使铅膏中完全转化，原因是________。
(3)在“酸浸”中，除加入醋酸()，还要加入。
(ⅰ)能被氧化的离子是________；
(ⅱ)促进了金属Pb在醋酸中转化为，其化学方程式为________；
(ⅲ)也能使转化为，的作用是________。
(4)“酸浸”后溶液的pH约为4.9，滤渣的主要成分是________。
(5)“沉铅”的滤液中，金属离子有________。
【实战演练】
1．（2022·陕西汉中·二模）我国发现超级铼矿，铼(Re)是一种熔点高、耐磨、耐腐蚀的金属，广泛用于航天航空等领域。工业上用富铼渣(含ReS2)制得铼粉，其工艺流程如下图所示：
回答下列问题：
(1)铼不溶于盐酸，可溶于稀硝酸生成强酸高铼酸(HReO4)，请写出反应的离子方程式_______。
(2)提高富铼渣浸出率的方法有_______(任写两种)；酸浸相同时间，测得铼的浸出率与温度关系如下图所示，分析高于T1℃时铼的浸出率降低的原因_______。
(3)操作II所用的主要玻璃仪器是_______。
(4)高铼酸铵和氢气制取单质铼的化学方程式为_______；此反应过程中，实际消耗H2的量大于理论值，其原因是_______。
(5)由高铼酸铵溶液获得高铼酸铵晶体的一系列操作为_______、洗涤、干燥。
(6)整个工艺流程中除有机溶液可循环利用外，还有_______。
2．（2022·陕西渭南·二模）金属钪可用作宇航材料、火箭和飞机的制造材料；氧化钪可提高计算机记忆元件性能。赤泥是铝土矿加工过程中产生的废料，含有丰富的钪元素，另含有Fe2O3、SiO2、Al2O3等氧化物。一种从赤泥中提取氧化钪的工艺流程如图所示(P2O4是一种磷酸酯萃取剂)。
回答下列问题：
(1)写出赤泥经盐酸处理后所得“浸渣”与强碱溶液反应的离子方程式____。
(2)赤泥“酸浸”时温度过高，酸浸速率反而下降，其原因是____。
(3)P2O4萃取浸出液，其浓度、料液温度对萃取率的影响如表所示，萃取时P2O4最佳浓度及料液温度分别为____、____；萃取后“盐酸洗涤”的目的是____。P2O4浓度对萃取率的影响如表：
料液温度对分离系数的影响如图：
(4)反萃取时，Sc3+完全沉淀(浓度为1.0×10-6ml·L-1)时，反萃液的pH为____。(已知：Ksp[Sc(OH)3]=8.00×10-31，lg2=0.30，结果保留小数点后两位)
(5)为探究所得草酸钪晶体Sc2(C2O4)3·xH2O中结晶水的含量，取2.96g样品(纯度为75%)，灼烧得到0.69gSc2O3固体，则x=____。
(6)草酸钪晶体灼烧分解反应方程式为____，其固体副产物主要为____。
离子
难溶电解质
金属氢氧化物
开始沉淀的pH
2.3
6.8
3.5
7.2
完全沉淀的pH
3.2
8.3
4.6
9.1
试验编号
P2O4浓度/%
分相情况
钪萃取率/%
铁萃取率/%
1-1
1
分相快
90.76
15.82
1-2
2
分相容易
91.53
19.23
1-3
3
分相容易
92.98
13.56
1-4
4
有第三相
90.69
30.12
1-5
5
轻微乳化
91.74
39.79