DOC《化学工艺流程》

化学工艺流程 【高考考纲】 1.

环节设置 D→D→D→D→ 2.命题考查 (1)陌生物质化合价的判断以及电子式的书写. (2)化学方程式或离子方程式的书写. (3)根据流程中的转化,正确选择试剂,判断中间产物. (4)实验操作方法的正确选择、语言的规范描述. (5)化学平衡、电化学原理在化工生产中的应用. (6)样品中质量分数及产率的相关计算. 3.解答要领 关注箭头的指向(聚焦局部,箭头指入――反应物,箭头指出――生成物)、前后追溯物质(放大局部)、考虑反应实际(物质性质、试剂用量). 【真题感悟】 例

1、 (2018・高考全国卷Ⅱ)我国是世界上最早制得和使用金属锌的国家.一种以闪锌矿(ZnS,含有SiO2和少量FeS、CdS、PbS杂质)为原料制备金属锌的流程如图所示: 相关金属离子[c0(Mn+)=0.1 mol・L-1]形成氢氧化物沉淀的pH范围如下: 金属离子 Fe3+ Fe2+ Zn2+ Cd2+ 开始沉淀的pH 1.5 6.3 6.2 7.4 沉淀完全的pH 2.8 8.3 8.2 9.4 回答下列问题: (1)焙烧过程中主要反应的化学方程式为_ (2)滤渣1的主要成分除SiO2外还有_氧化除杂工序中ZnO的作用是_若不通入氧气,其后果是_ (3)溶液中的Cd2+可用锌粉除去,还原除杂工序中反应的离子方程式为_ (4)电解硫酸锌溶液制备单质锌时,阴极的电极反应式为_沉积锌后的电解液可返回________工序继续使用. 解析:(1)在焙烧过程中ZnS和O2反应生成ZnO和SO2.(2)溶液中的Pb2+与SO不能共存生成PbSO4沉淀,SiO2不溶于H2SO4,即滤渣1中含SiO2和PbSO4.氧化除杂过程中O2能将溶液中Fe2+氧化生成Fe3+,加入ZnO能调节溶液的pH,促进Fe3+完全水解.由题表知Fe2+、Zn2+开始沉淀和沉淀完全时的pH非常接近,若不通入O2使Fe2+氧化为Fe3+,加入ZnO后无法除去Fe2+,会影响Zn的纯度.(3)根据题中信息可知还原除杂工序中涉及的离子反应为Cd2++Zn===Cd+Zn2+.(4)结合图示可知电解ZnSO4溶液时生成Zn,即电解时Zn2+在阴极被还原,电极反应式为Zn2++2e-===Zn.沉积Zn后的电解液中主要含有H2SO4,可返回溶浸工序中继续使用. 答案:(1)ZnS+O2ZnO+SO2 (2)PbSO4 调节溶液的pH 无法除去杂质Fe2+ (3)Cd2++Zn===Cd+Zn2+ (4)Zn2++2e-===Zn 溶浸 【名师点睛】物质制备型 1.原料预处理的六种常用方法 研磨、雾化 将块状或颗粒状的物质磨成粉末或将液体分散成微小液滴,增大反应物接触面积,以加快反应速率或使反应更充分 水浸 与水接触反应或溶解 酸浸 与酸接触反应或溶解,使可溶性金属离子进入溶液,不溶物通过过滤除去 灼烧(煅烧) 使固体在高温下分解或改变结构,使杂质高温氧化、分解等,如煅烧石灰石、高岭土、硫铁矿 酸作用 溶解、去氧化物(膜)、抑制某些金属离子的水解、除去杂质离子等 碱作用 去油污、去铝片氧化膜,溶解铝、二氧化硅,调节pH、促进水解(沉淀) 2.制备过程中控制反应条件的六种方法 (1)调节溶液的pH.常用于使某些金属离子形成氢氧化物沉淀.调节pH所需的物质一般应满足两点: ①能与H+反应,使溶液pH变大;

②不引入新杂质,如若要除去Cu2+中混有的Fe3+,可加入CuO、Cu(OH)2或Cu2(OH)2CO3等物质来调节溶液的pH,不可加入NaOH溶液、氨水等. (2)控制温度.根据需要升温或降温,改变反应速率或使平衡向需要的方向移动. (3)控制压强.改变速率,影响平衡. (4)使用合适的催化剂.加快反应速率,缩短达到平衡所需要的时间. (5)趁热过滤.防止某物质降温时析出. (6)冰水洗涤.洗去晶体表面的杂质离子,并减少晶体在洗涤过程中的溶解损耗. 【变式探究】 (2018・高考全国卷Ⅲ)KIO3是一种重要的无机化合物,可作为食盐中的补碘剂.回答下列问题: (1)KIO3的化学名称是_ (2)利用 KClO3氧化法 制备KIO3工艺流程如图所示: 酸化反应 所得产物有KH(IO3)

2、Cl2和KCl. 逐Cl2 采用的方法是_滤液 中的溶质主要是_调pH 中发生反应的化学方程式为_ (3)KIO3也可采用 电解法 制备,装置如图所示. ①写出电解时阴极的电极反应式: ②电解过程中通过阳离子交换膜的离子主要为_其迁移方向是_ ③与 电解法 相比, KClO3氧化法 的主要不足之处有_写出一点). 解析:(1)KIO3的名称为碘酸钾.(2)Cl2是一种易挥发且溶解度不大的气体,可通过加热法去除溶液中溶解的Cl2.加入KOH溶液 调pH 使KH(IO3)2转化为KIO3:KH(IO3)2+KOH===2KIO3+H2O.(3)①电解法制备KIO3时,H2O在阴极得到电子,发生还原反应:2H2O+2e-===2OH-+H2↑.②电解池中阳离子向阴极移动,即由电极a向电极b迁移,阳离子交换膜只允许阳离子通过,故主要是K+通过阳离子交换膜.③根据工艺流程分析,KClO3氧化法生成的Cl2有毒,且在调pH时加入KOH的量不易控制,另外,生成的KIO3中杂质较多. 答案:(1)碘酸钾 (2)加热 KCl KH(IO3)2+KOH===2KIO3+H2O(或HIO3+KOH===KIO3+H2O) (3)①2H2O+2e-===2OH-+H2↑ ②K+ 由a到b ③产生Cl2易污染环境等 例

2、(2018・高考全国卷Ⅰ)焦亚硫酸钠(Na2S2O5)在医药、橡胶、印染、食品等方面应用广泛.回答下列问题: (1)生产Na2S2O5,通常是由NaHSO3过饱和溶液经结晶脱水制得.写出该过程的化学方程式: (2)利用烟道气中的SO2生产Na2S2O5的工艺为 ①pH=4.1时,Ⅰ 中为________溶液(写化学式). ②工艺中加入Na2CO3固体、并再次充入SO2的目的是_ (3)制备Na2S2O5也可采用三室膜电解技术,装置如图所示,其中SO2碱吸收液中含有NaHSO3和Na2SO3.阳极的电极反应式为_ 电解后,室的NaHSO3浓度增加.将该室溶液进行结晶脱水,可得到Na2S2O5. (4)Na2S2O5可用作食品的抗氧化剂.在测定某葡萄酒中Na2S2O5残留量时,取50.00 mL葡萄酒样品,用0.010

00 mol・L-1的碘标准液滴定至终点,消耗10.00 mL.滴定反应的离子方程式为_ 该样品中Na2S2O5的残留量为________g・L-1(以SO2计). 解析:(1)NaHSO3结晶脱水生成Na2S2O5.(2)①向Na2CO3饱和溶液中通入SO2,可能生成Na2SO

3、NaHSO3,因Na2SO3溶液呈碱性,Ⅰ中溶液呈弱酸性,所以生成的是NaHSO3.②审题时抓住 生产Na2S2O5,通常是由NaHSO3过饱和溶液经结晶脱水制得 ,则工艺中加入Na2CO3固体,并再次充入SO2的目的是得到NaHSO3过饱和溶液.(3)阳极发生氧化反应:2H2O-4e-===4H++O2↑,阳极室H+向a室迁移,a室中的Na2SO3转化成NaHSO3.阴极发生还原反应,析出H2,OH-增多,Na+由a室向b室迁移,则b室中Na2SO3浓度增加.(4)I2作氧化剂,将S2O氧化成SO.计算样品中Na2S2O5的残留量时以SO2计,则n(I2)=n(SO2)=0.010

00 mol・L-1*0.01 L=0.000

1 mol,m(SO2)=0.006

4 g,则该样品中Na2S2O5的残留量为=0.128 g・L-1. 答案:(1)2NaHSO3===Na2S2O5+H2O (2)①NaHSO3 ②得到NaHSO3过饱和溶液 (3)2H2O-4e-===4H++O2↑ a (4)S2O+2I2+3H2O===2SO+4I-+6H+ 0.128 【举一反三】(2017・高考全国卷Ⅲ)重铬酸钾是一种重要的化工原料,一般由铬铁矿制备,铬铁矿的主要成分为FeO・Cr2O3,还含有硅、铝等杂质.制备流程如图所示: 回答下列问题: (1)步骤①的主要反应为 FeO・Cr2O3+Na2CO3+NaNO3Na2CrO4+Fe2O3+CO2+NaNO2 上述反应配平后FeO・Cr2O3与NaNO3的系数比为_该步骤不能使用陶瓷容器,原因是_ (2)滤渣1中含量最多的金属元素是_滤渣2的主要成分是_及含硅杂质. (3)步骤④调滤液2的pH使之变_填 大 或 小 ),原因是_ (用离子方程式表示). (4)有关物质的溶解度如图所示.向 滤液3 中加入适量KCl,蒸发浓缩,冷却结晶,过滤得到K2Cr2O7固体.冷却到_填标号)得到的K2Cr2O7固体产品最多. a.80 b.60 ℃ c.40 ℃ d.10 ℃ 步骤⑤的反应类型是_ 解析:(1)1 mol FeO・Cr2O3参与反应共失去7 mol电子,而1 mol NaNO3参与反应得到2 mol电子,根据得失电子守恒,二者的系数比为2∶7.由于高温下碳酸钠能与陶瓷中的二氧化硅发生反应,所以该步骤不能使用陶瓷容器.(2)步骤①中生成的氧化铁因不溶于水而进入滤渣1,所以滤渣1中含量最多的金属元素是Fe.结合流程图可知,滤渣2的主要成分是氢氧化铝及含硅杂质.(3)滤液2中存在平衡:2CrO+2H+Cr2O+H2O,氢离子浓度越大(pH越小),越有利于平衡正向移动,所以步骤④应调节滤液2的pH使之变小.(4)根据题图,可知温度越低,K2Cr2O7的溶解度越小,析出的重铬酸钾固体越多,故d项正确.步骤⑤中发生的反应为Na2Cr2O7+2KCl===K2Cr2O7↓+2NaCl,其属于复分解反应. 答案:(1)2∶7 陶瓷在高温下会与Na2CO3反应 (2)Fe Al(OH)3 (3)小2CrO+2H+Cr2O+H2O (4)d 复分解反应 【名师点睛】分离、提纯型 1.正确选择物质分离六种常用方法 2.常见操作的答题思考角度 常见的操作 答题要考虑的角度 分离、提纯 过滤、蒸发、分液、蒸馏等常规操作.从溶液中得到晶体的方法:蒸发浓缩―冷却结晶―过滤(―洗涤、干燥) 提高原子利用率 绿色化学(物质的循环利用、废物处理、原子利用率、能量的充分利用) 在空气中或在其他气体中进行的反应或操作 要考虑O

2、H2O、CO2或其他气体是否参与反应或能否达到隔绝空气,防氧化、水解、潮解等目的 判断沉淀是否洗涤干净 取最后洗涤液少量,检验其中是否还有某种离子存在等 控制溶液的pH ①调节溶液的酸碱性,抑制水解(或使其中某些金属离子形成氢氧化物沉淀);

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、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) 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,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 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........