《新高考化学二轮复习精品讲义专题13 工艺流程综合题（含解析）》由会员分享，可在线阅读，更多相关《新高考化学二轮复习精品讲义专题13 工艺流程综合题（含解析）（26页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、专题13 工艺流程综合题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。化工流程型实验题通常以元素化合物知识为依托，以反应原理、实验操作为考查重点。重视实验技术在工业生产中的应用，意在引导考生关注化学的真实性和应用性，体现了能力立意和化学知识的应用，是今后高考命题的方向和热点，综合性强，能够很好地考查学生分析、解决问题的能力，培养实验
2、技能。高频考点一 原料的预处理预处理操作作用或目的分析研磨、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目的：提高原料转化率、利用率、浸取率，提高产品的产率等增大接触面积的方法：固体粉碎、研磨；液体喷洒；气体用多孔分散器等浸取(即浸出/溶解)向固体中加入适当溶剂或溶液，使其中可溶性的物质溶解，包括水浸取、酸溶、碱溶、醇溶等水浸与水接触反应或溶解，使原料变成离子进入溶液中酸浸在酸性溶液如：用(浓)硫酸、盐酸等中使可溶性金属离子进入溶液，不溶物通过过滤除去的过程；酸还能溶解金属氧化物(膜)、抑制某些金属离子的水解等碱浸去油污，在碱性溶液中使两性化合
3、物(Al2O3、ZnO等)溶解，溶解铝、二氧化硅等，不溶物通过过滤除去的过程醇浸提取有机物，常采用有机溶剂(乙醚，二氯甲烷等)浸取的方法提取有机物浸出率固体溶解后，离子在溶液中的含量的多少(工业上往往为了追求更多转化)提高浸出率的措施：将矿石研成粉末，提高接触面积；搅拌，使反应更加充分增大反应物(酸、碱)的浓度； 适当升温(加热)灼烧(焙烧)除去可燃性杂质或使原料初步转化除去硫、碳单质； 有机物转化、除去有机物；高温下原料与空气中氧气反应；除去热不稳定的杂质(如碳酸盐沉淀)等煅烧改变结构，使一些物质能溶解，并使一些杂质在高温下氧化、分解，如煅烧高岭土高频考点二 转化过程中反应条件的控制方法1控
4、制溶液的酸碱性(pH)(1)控制反应的发生，增强物质的氧化性或还原性(增强MnO、NO的氧化性)，调节离子的水解程度(2)控制溶液的pH值使其中某些金属离子形成氢氧化物沉淀而被除去原理：加入的物质能与溶液中的H+反应，降低了H+的浓度，使溶液pH值增大pH控制的范围：杂质离子完全沉淀时pH值主要离子开始沉淀时pH (注意端值取)需要的物质：含主要阳离子(不引入新杂质即可)的难溶性氧化物或氢氧化物或碳酸盐，即能与H+反应，使pH增大的物质，如MgO、Mg(OH)2、MgCO3等类型的物质实例：除去CuSO4溶液中少量Fe3+，可向溶液中加入CuO、Cu(OH)2、Cu2(OH)2CO3、CuCO
5、3，调节pH至34，使Fe3+转化为Fe(OH)3沉淀除去。Fe3+溶液中存在水解平衡：Fe33H2OFe(OH)33H，加入CuO后，溶液中H+浓度降低，平衡正向移动，Fe(OH)3越聚越多，最终形成沉淀a加入CuO的作用：调节溶液的pH，使Fe3转化为Fe(OH)3b加热的目的：促进Fe3水解(3)抑制某些离子的水解，防止产品混入杂质像盐酸盐、硝酸盐溶液，通过结晶方法制备晶体或加热脱水结晶水合物制备相对应的无水盐时，由于水解生成的盐酸或硝酸挥发，促使了金属离子水解(水解反应为吸热反应)导致产品不纯如：由MgCl26H2O制无水MgCl2要在HCl气流中加热，否则：MgCl26H2OMg(O
6、H)22HCl4H2O2温度控制的类型及其目的升高温度加快反应速率或溶解速率促进平衡向吸热方向(一般是有利于生成物生成的方向)移动，如：促进水解生成沉淀除去受热不稳定的杂质，如：H2O2、氨水、铵盐(NH4Cl)、硝酸盐、NaHCO3、Ca(HCO3)2、KMnO4等物质使沸点相对低的物质气化或升华降低温度防止某物质在温度较高时挥发或分解使化学平衡向放热反应的方向移动，从而提高产物的产率使某个沸点高的产物液化，使其与其他物质分离降低晶体的溶解度，使其结晶析出控制温度在一定范围(综合考虑)温度过低反应速率过慢或溶解速率小温度过高催化剂逐渐失活，化学反应速率急剧下降物质分解，如：NaHCO3、NH
7、4HCO3、H2O2、浓HNO3等物质会挥发，如：浓硝酸、浓盐酸、醋酸、液溴、乙醇等物质氧化，如：Na2SO3等物质升华，如：I2 升华 答题策略若用到H2O2、氨水、铵盐、硝酸盐等易分解的物质，控温的目的是防止物质分解若题目中出现有机物或有机溶剂，控温的目的是防止其挥发若溶液中制备物质，常使用加热的方法加快反应速率煮沸：促进水解，聚沉后利于过滤分离；除去溶解在溶液中的气体，如氧气温度范围答题策略a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b温度不低于的原因：加快
8、反应速率或者对于吸热反应而言可是平衡正移，增加产率3浓度(1)根据需要选择适宜浓度，控制一定的反应速率，使平衡移动有利于目标产物的生成，减小对后续操作产生的影响(2)反应物过量，能保证反应的完全发生或提高其他物质的转化率，但对后续操作也会产生影响4压强：改变反应速率，使平衡向需要的方向移动5催化剂：选择合适的催化剂，能加快反应速率6使用保护气(1)隔绝空气(主要是O2、H2O)(2)抑制弱离子的水解(如HCl氛围)高频考点三 工艺流程中的分离与提纯1过滤：固液分离的一种方法，主要有常压过滤、减压过滤、热过滤(1)常压过滤：通过预处理、调节pH等工序可实现对杂质的去除，但值得注意的是需要分析对产
9、品的需求及生产目的的综合考虑，准确判断经过过滤后产生的滤液、滤渣的主要成分，准确判断是留下滤液还是滤渣(2)减压过滤(抽滤)：减压过滤和抽滤是指一种操作，其原理与普通的常压过滤相同。相比普通过滤，抽滤加快了过滤的速度。抽滤的优点是快速过滤，有时候还可以过滤掉气体，并能达到快速干燥产品的作用(3)趁热过滤：趁热过滤指将温度较高的固液混合物直接使用常规过滤操作进行过滤，但是由于常规过滤操作往往耗时较长，这样会导致在过滤过程中因混合物温度降低而使溶质析出，影响分离效果。因此可使用热过滤仪器、将固液混合物的温度保持在一定范围内进行过滤，所以又称为热过滤2蒸发结晶(1)适用范围：提取溶解度随温度变化不大
10、的溶质，如：NaCl(2)蒸发结晶的标志：当有大量晶体出现时，停止加热，利用余热蒸干(3)实例从NaCl溶液中获取NaCl固体a方法：蒸发结晶b具体操作：加热蒸发，当析出大量NaCl晶体时，停止加热，利用余热蒸干NaCl溶液中混有少量的 KNO3溶液a方法：蒸发结晶、趁热过滤、洗涤、干燥 b具体操作：若将混合溶液加热蒸发一段时间，析出的固体主要是NaCl，母液中是KNO3和少量NaCl，这样就可以分离出大部分NaClc趁热过滤的目的：防止KNO3溶液因降温析出，影响NaCl的纯度3冷却结晶(1)适用范围：提取溶解度随温度变化较大的物质(KNO3)、易水解的物质(FeCl3)或结晶水化合物(Cu
11、SO45H2O)(2)蒸发结晶的标志：当有少量晶体(晶膜)出现时(3)实例：KNO3溶液中混有少量的 NaCl溶液a方法：蒸发浓缩、冷却结晶、过滤、洗涤、干燥b具体操作：若将混合溶液加热蒸发后再降温，则析出的固体主要是KNO3，母液中是NaCl和少量KNO3，这样就可以分离出大部分KNO34沉淀洗涤时洗涤剂的选择洗涤试剂适用范围目的蒸馏水冷水溶解度随温度升高而升高，且变化较大除去固体表面吸附着的杂质，减少固体因为洗涤液温度高造成溶解损失热水溶解度随着温度升高而降低除去固体表面吸附着的杂质，减少固体因为洗涤液温度低造成溶解损失有机溶剂(酒精、丙酮等)固体易溶于水、难溶于有机溶剂减少固体溶解损失；
12、利用有机溶剂的挥发性除去固体表面的水分，加快干燥速率饱和溶液对纯度要求不高的产品减少固体溶解酸、碱溶液产物不溶于酸、碱除去固体表面吸附着的可溶于酸、碱的杂质；减少固体溶解洗涤沉淀的方法：向过滤器中加入蒸馏水至浸没沉淀，待水自然流下后，重复以上操作23次检验沉淀是否洗涤干净的方法：取少量最后一次的洗涤液于试管中，向其中滴入某试剂，若未出现特征反应现象，则沉淀洗涤干净5重结晶：将结晶得到的晶体溶于溶剂制得饱和溶液，又重新从溶液结晶的过程6萃取与反萃取萃取利用溶质在互不相溶的溶剂里的溶解度不同，用一种溶剂(萃取剂)把溶质从它与另一种溶剂组成的溶液里提取出来的过程，萃取后需要分液。如：用CCl4萃取溴
13、水中的Br2反萃取在溶剂萃取分离过程中，当完成萃取操作后，为进一步纯化目标产物或便于下一步分离操作的实施，往往需要将目标产物转移到水相。这种调节水相条件，将目标产物从有机相转入水相的萃取操作称为反萃取，为萃取的逆过程7蒸馏或分馏：蒸馏是利用液体混合物中各组分的沸点不同，给液体混合物加热，使其中的某一组分变成蒸气再冷凝成液体，跟其他组分分离的过程8冷却法：利用气体易液化的特点分离气体,如合成氨工业采用冷却法分离氨与氮气、氢气高频考点四 工艺流程中Ksp的相关计算溶度积常数反映了难溶电解质在水中的溶解能力，溶度积常数在化工流程题中考查溶度积常数是高考的热点，化工流程中常常需要控制条件进行离子的分离
14、或除杂，通过溶度积常数计算溶液中金属离子的浓度、离子完全沉淀时的pH、判断废水排放是否符合标准、沉淀完全转化时所需离子浓度。1.计算难溶电解质的Ksp以“AmBn(s)mAn(aq)nBm(aq)”为例：Ksp(AmBn)cm(An)cn(Bm)，式中的浓度都是平衡浓度2.计算沉淀转化反应的平衡常数及其完全转化时所需浓度依据沉淀的转化反应和Ksp，计算该反应的平衡常数，K值越大，转化反应越易进行，转化程度越大如：对于反应Cu2(aq)ZnS(s)CuS(s)Zn2(aq)该反应的平衡常数K=3.由溶度积计算溶液中某离子的浓度已知溶度积，求溶液中的某种离子的浓度如：Kspa 的饱和AgCl溶液中
15、，c(Ag) molL1已知溶度积、溶液中某离子的浓度，求溶液中的另一种离子的浓度如：某温度下AgCl的Kspa，在0.1 molL1的NaCl溶液中加入过量的AgCl固体，达到平衡后c(Ag)=10a molL14.判断离子是否开始沉淀以AmBn(s)mAn(aq)nBm(aq)为例溶度积离子积概念沉淀溶解的平衡常数溶液中有关离子浓度幂的乘积符号KspQc表达式Ksp(AmBn)cm(An)cn(Bm)，式中的浓度都是平衡浓度Qc(AmBn)cm(An)cn(Bm)，式中的浓度都是任意浓度应用判断在一定条件下沉淀能否生成或溶解QcKsp：溶液过饱和，有沉淀析出QcKsp：溶液饱和，处于平衡状态QcKsp：溶液未饱和，无沉淀析出5.
