高考化学工业流程题汇编AAA.doc

高考化学工业流程题汇编
一、探究解题思路
呈现形式：流程图、表格、图像
设问方式：措施、成分、物质、原因
能力考查：获取信息的能力、分解问题的能力、表达能力
知识落点：基本理论、元素化合物、实验
无机工业流程图题能够以真实的工业生产过程为背景，体现能力立意的命题指导思想，能够综合考查各方面的基础知识及将已有知识灵活应用在生产实际中解决问题的能力。
【例题】某工厂生产硼砂过程中产生的固体废料，主要含有MgCO3、MgSiO3、CaMg(CO3)2、Al2O3和Fe2O3等，回收其中镁的工艺流程如下：
Ⅱ分离提纯
Ⅰ预处理
Ⅱ分离提纯
Ⅲ 还原

原 料：矿石（固体）
预处理：酸溶解（表述：“浸出”）
除 杂：控制溶液酸碱性使金属离子形成沉淀
核心化学反应是：控制条件，调节PH，使Mg2+全部沉淀
1. 解题思路
明确整个流程及每一部分的目的 → 仔细分析每步发生的反应及得到的产物 → 结合基础理论与实际问题思考 → 注意答题的模式与要点
在解这类题目时：
首先，要粗读试题，尽量弄懂流程图，但不必将每一种物质都推出。
其次，再精读试题，根据问题去精心研究某一步或某一种物质。
第三，要看清所问题，不能答非所问，并注意语言表达的科学性
在答题时应注意：前一问回答不了，并不一定会影响回答后面的问题。
分析流程图需要掌握的技巧是：
① 浏览全题，确定该流程的目的——由何原料获得何产物（副产物）,对比原料和产物；
② 了解流程图以外的文字描述、表格信息、后续设问中的提示性信息，并在下一步分析和解题中随时进行联系和调用；
③ 解析流程图并思考：
从原料到产品依次进行了什么反应？利用了什么原理（氧化还原？溶解度？溶液中的平衡？）。每一步操作进行到什么程度最佳？每一步除目标物质外还产生了什么杂质或副产物？杂质或副产物是怎样除去的？
  无机化工题：要学会看生产流程图，对于比较陌生且复杂的流程图，宏观把握整个流程，不必要把每个环节的原理都搞清楚，针对问题分析细节。
考察内容主要有：
1）、原料预处理
2）、反应条件的控制（温度、压强、催化剂、原料配比、PH调节、溶剂选择）
3）、反应原理（离子反应、氧化还原反应、化学平衡、电离平衡、溶解平衡、水解原理、物质的分离与提纯）
4）、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）
5）、化工安全（防爆、防污染、防中毒）等。
2、规律
主线主产品 分支副产品 回头为循环
核心考点：物质的分离操作、除杂试剂的选择、生产条件的控制产品分离提纯

3.工业生产流程主线与核心
原料预处理
除杂、净化
产品分离提纯

反应条件控制
原料循环利用
排放物的无害化处理

4. 熟悉工业流程常见的操作与名词
原料的预处理
①溶 解 通常用酸溶。如用硫酸、盐酸、浓硫酸等
②灼 烧 如从海带中提取碘
③煅 烧 如煅烧高岭土 改变结构，使一些物质能溶解。并使一些杂质高温下氧化、分解
④研 磨 适用于有机物的提取 如苹果中维生素C的测定等。
控制反应条件的方法
①控制溶液的酸碱性使其某些金属离子形成氢氧化物沉淀 ---- pH值的控制。
例如：已知下列物质开始沉淀和沉淀完全时的pH 如下表所示
物质
开始沉淀
沉淀完全
Fe(OH)3
2.7
3.7
Fe(OH)2
7.6
9.6
Mn(OH)2
8.3
9.8

问题：若要除去Mn2＋溶液中含有的Fe2＋，应该怎样做？

调节pH所需的物质一般应满足两点：
、能与H＋反应，使溶液pH值增大； 、不引入新杂质。
例如：若要除去Cu2＋溶液中混有的Fe3＋，可加入CuO、Cu(OH)2、Cu2(OH)2CO3等物质来调节溶液的pH值
②蒸发、反应时的气体氛围
③加热的目的 加快反应速率或促进平衡向某个方向移动
④降温反应的目的 防止某物质在高温时会溶解或为使化学平衡向着题目要求的方向移动
⑤趁热过滤 防止某物质降温时会析出
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
物质的分离和提纯的方法
①结晶——固体物质从溶液中析出的过程（蒸发溶剂、冷却热饱和溶液、浓缩蒸发）
②过滤——固、液分离
③蒸馏——液、液分离
④分液——互不相溶的液体间的分离
⑤萃取——用一种溶剂将溶质从另一种溶剂中提取出来。
⑥升华——将可直接气化的固体分离出来。
⑦盐析——加无机盐使溶质的溶解度降低而析出
常见名词
浸 出：固体加水（酸）溶解得到离子
浸出率：固体溶解后，离子在溶液中的含量的多少
酸 浸：在酸溶液中反应使可溶性金属离子进入溶液，不溶物通过过滤除去的溶解过程
水 洗：通常为除去水溶性杂质
水 浸：与水接触反应或溶解

【例1】 （11分）某工厂用CaSO4、NH3、CO2制备(NH4)2SO4，其工艺流程如下。
回答下列问题：
（1）硫酸铵在农业生产中的用途是(一种即可) ，写出利用该流程制备(NH4)2SO4的总化学方程： 。
（2）a和b分别是 （填序号）。
A．足量CO2、适量NH3 B．足量NH3、适量CO2
C．适量CO2、足量NH3 D．适量NH3、足量CO2
（3）上述流程中，可以循环使用的物质有 （写化学式）。
（4）从滤液中获得(NH4)2SO4晶体，必要的操作步骤是 。
（5）上述流程中，有关NH3作用的说法正确的是 。
A．提供制备所需的氮元素 B．增大CO的浓度促进反应发生
C．作反应的催化剂　　　 D．生产1 mol (NH4)2SO4，至少消耗2 mol NH3
【例2】 （12分）医用氯化钙可用于生产补钙、抗过敏和消炎等药物。以工业碳酸钙（含有少量Na+、Al3+、Fe3+等杂质）生产医药级二水合氯化钙（CaCl2·2H2O的质量分数为97.0%~103.0%）的主要流程如下：

（1）除杂操作是加入Ca(OH)2，调节溶液pH为8.0~8.5，以除去溶液中的少量Al3+、Fe3+。检验Fe(OH)3是否沉淀完全的实验操作是 。
（2）酸化操作是加入盐酸，调节溶液的pH约为4.0，其目的有：①防止Ca2+在蒸发时水解；② 。
（3）测定样品中Cl-含量的方法是：a.称取0.7500 g样品，溶解，在250 mL容量瓶中定容；b.量取25.00 mL待测溶液于锥形瓶中；c.用0.05000 mol·L-1 AgNO3溶液滴定至终点，消耗AgNO3溶液体积的平均值为20.39 mL。
①上述测定过程中需用溶液润洗的仪器有 。
②计算上述样品中CaCl2·2H2O的质量分数为 。
③若用上述方法测定的样品中CaCl2·2H2O的质量分数偏高（测定过程中产生的误差可忽略），其可能原因有 ； 。
【例3】 （11分）海水是巨大的资源宝库，从海水中提取食盐和溴的过程如下：


（1）从海水中可以得到食盐。为了除去粗盐中的Ca2+、Mg2+、SO2-4及泥沙，可将粗盐溶于水，然后进行下列五项操作：①过滤，②加过量NaOH溶液，③加适量盐酸，④加过量NaCO3溶液，⑤加过量BaCl2溶液。正确的操作顺序是 。
A．①④②⑤③ B．④①②⑤③ C．②⑤④①③ D．②④⑤①③
（2）电解 NaCl溶液是氯碱工业的核心反应，请写出其化学方程式 。
（3）步骤Ⅰ中已获得Br2，步骤Ⅱ中又将Br2还原为Br-，其目的为 。
（4）步骤Ⅱ用SO2水溶液吸收Br2，吸收率可达95％，有关反应的离子方程式为
，由此反应可知，除环境保护外，在工业生产中应解决的主要问题是 。
（5）某化学研究性学习小组为了解从工业溴中提纯溴的方法，查阅了有关资料，Br2的沸点为59℃。微溶于水，有毒性和强腐蚀性。他们参观生产过程后，绘制了如右装置简图，请你参与分析讨论：
①整套实验装置中仪器连接均不能用橡胶塞和橡胶管，其原因是 。
②实验装置气密性良好，要达到提纯溴的目的，操作中如何控制关键条件：
。
③C中液体产生颜色为 。为除去该产物中仍残留的少量Cl2，可向其中加入NaBr溶液，充分反应后，再进行的分离操作是 。
【例4】 （11分）某厂排放的废液中含有大量的K+、Cl-、Br-，还含有少量的Ca2+、Mg2+、SO2-4。某研究性学习小组拟取这种工业废水来制取较纯净的氯化钾晶体及液澳，他们设计了如下的流程：

可供试剂a、b、c选择的试剂：饱和Na2CO3溶液、饱和K2CO3溶液、KOH溶液BaCl2溶液、Ba(NO3)2溶液、苯、CCl4、H2O2溶液、KMnO4(H+)溶液。
根据以上流程回答相关问题：
（1）试剂a、b分别是 、 。
（2）操作①、②、③、④的名称是（填字母序号）
a过滤、分液、过滤、蒸发结晶 b分液、蒸馏、过滤、蒸发结晶
c分液、过滤、过滤、蒸发结晶 d分渣、分液、过滤、蒸发结晶
（3）除去无色液体I中的Ca2+、Mg2+、SO-24离子，选出e所代表的试剂，按滴加顺序依次是 （只填化学式）。
（4）调节pH的作用是 ；操作方法是 。
（5）操作④中用到的瓷质仪器名称是 。
【例5】 (12分)高铁酸钾是一种高效的多功能水处理剂，具有氧化、吸附、絮凝、、助凝、杀菌、除臭等作用，高铁酸钾的开发和利用正日益显示出其广阔的应用前景。其制备路线如下：

试回答下列问题
(1)操作①搅拌的目的是： 。
(2) 操作②与操作③相同，该操作名称是：___________________。
(3)反应器中，NaOH、NaClO及Fe(NO3)3反应的离子方程式为： _______________________。
(4)次氯酸钠浓度对高铁酸钾产率有一定影响，当高铁酸钾产率最高时，NaClO的物质的量浓度约为_________。（计算结果保留一位小数）

(5)从环境保护的角度看，制备中间产物Na2FeO4较好的方法为电化学法，其装置如图乙所示，则阳极的电极反应式为 。
【例6】 (8分)某化学兴趣小组为探索工业废料的再利用，在实验室中用含有铝、铁、铜的合金制取氯化铝溶液、绿矾晶体(FeSO4·7H2O)和胆矾晶体。其实验方案如下：

(1)所加试剂①、②分别是__________________。
(2)从滤液E中得到绿矾晶体的实验操作是
________________________________________________________________________；
从滤渣F制取胆矾的第一步操作最好采用
________________________________________________________________________。
(3)上述实验方案中，有一步设计明显不合理，请你予以指出，并说明理由________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。

【例7】 （12分）某固体混合物可能由Si、NH4C1、MgCl2、 FeC12、Al2（SO4）3中的一种或几种组成，现对该混合物作如下实验，所得现象和有关数据如图所示（气体体积数据已换算成标准状况
下的体积）。

回答下列问题：
（1）发生反应⑤后，仍存在的白色沉淀的化学式为 。
（2）填写下表中的空白（若混合物中不存在该成分，则“质量”栏中填“0”；画斜线的空格不需填写）。
成分
质量
计算过程
Si

NH4C1

MgC12

FeC12

A12(SO4)3

【例8】 （12分）随着人类社会的发展，氮氧化物（NOx）已成为大气中的主要气态污染物之一。
（1）超音速飞机排放的尾气是平流层中NOx的主要来源。它们破坏臭氧层的机理为：

上述反应的总反应式为　　　　　　，其中　　　　　　是催化剂。
（2）汽车尾气中含有NOx 、CO和碳氢化合物等。
①汽车尾气净化装置里装有Pd等过渡元素的催化剂，气体在催化剂表面吸附与解吸作用的机理如图所示。

尾气净化装置中发生的总反应化学方程式为　　　　　　　　　　　　　。
②NOx和碳氢化合物在阳光照射下发生光化学反应产生二次污染物的现象，称为“光化学烟雾”。有学者对某城市一天中光化学烟雾的变化情况进行测定，实验结果如图所示。由图象可知，二次污染物有　　　　　　等，醛和O3的峰值出现在14：00左右的主要原因是　　　　　　。

③测定汽车尾气中NOx的方法之一是用3％的H2O2溶液吸收尾气中的NOx生成HNO3，再用NaOH标准溶液滴定HNO3。若要测定标准状况下尾气中NOx的体积分数，所需的数据有　　　　　（选填序号）。
A．所测尾气的总体积 B．两种氮氧化物的体积比
C．NaOH标准溶液的物质的量浓度 D．所消耗NaOH标准溶液的体积
E．从滴定开始到指示剂变色所需的时间
（3）硝酸工业尾气中的NOx可用纯碱溶液吸收，有关的化学反应为：

现用0．5 L 2 mol·L－1的纯碱溶液恰好吸收一定量硝酸工业尾气中的NOx，吸收液质量增加44 g（设CO2全部排出）。则NO2和NO的体积比为　　　　　　。
【例9】 （10分）过度排放CO2会造成“温室效应”，科学家正在研究如何将CO2转化为可以利用的资源，其中一种方案就是将CO2转化为可再生燃料甲醇（CH3OH）。其化学方程式为：

请填空：
（1）写出上述反应的平衡常数表达式K=　　　　　　　　。
（2）在容积为2 L的密闭容器中，用一定量二氧化碳与一定量氢气在一定条件下合成甲醇，实验结果如图所示。下列说法正确的是（填序号） 　　　　。

A．在300℃，从反应开始到平衡，甲醇的平均反应速率
B．反应体系从300 ℃升温到500℃，平衡常数K 变大
C．该反应的正反应为放热反应
D．处于C点的反应体系从300℃升温到500℃ n（H2）／n（CH3OH）增大
（3）25℃、1．01×105Pa时16 g液态甲醇完全燃烧，当恢复至原状态时，放出362．9 kJ热量，此反应的热化学方程式为　　　　　　　　　　　　　　　。
（4）选用合适的合金为电极，以氢氧化钠、甲醇、水、氧气为原料，可以制成一种以甲醇为原料的燃料电池，此燃料电池负极应加入或通入的物质是　　　，正极的电极反应式为　　　　　　　　。
【例10】 （10分）氢溴酸在医药和石化工业上有广泛用途。下图是模拟工业制备氢溴酸粗品并精制流程：
粗品
SO2 Br2
操作Ⅰ
操作Ⅱ
Na2SO3
混合②
少量Ba(OH)2
H2SO4
BaSO4
无色溶液
操作Ⅲ
混合溶液
精制的
氢溴酸
冰水
混合①

根据上述流程回答下列问题：
（1）混合①中发生反应的化学方程式为__________。
（2）混合①中使用冰水的目的是_______________。
（3）操作Ⅱ和操作Ⅲ的名称分别是_________、________。
操作Ⅲ一般适用于分离____________混合物。（选填编号）
a．固体和液体 b．固体和固体 c．互不相溶的液体 d．互溶的液体
（4）混合②中加入Na2SO3的目的是________________________________。
（5）纯净的氢溴酸应为无色液体，但实际工业生产中制得的氢溴酸（工业氢溴酸）带有淡淡的黄色。于是甲乙两同学设计了简单实验加以探究：
甲同学假设工业氢溴酸呈淡黄色是因为含Fe3＋，则用于证明该假设所用的试剂为_____________，若假设成立可观察到的现象为__________________。
乙同学假设工业氢溴酸呈淡黄色是因为_______，其用于证明该假设所用的试剂为_____________。
【例11】 （8分）烟气的脱硫（除SO2）技术和脱硝（除NOx）技术都是环境科学研究的热点。
（1）选择性催化还原法的脱硝原理为：[来源:学。科。网]
6NOx＋4x NH3 (3＋2x)N2＋6xH2O
①上述反应中每转移3mol电子，生成标准状况下N2的体积为________L。
②已知：2H2(g)＋O2(g) ＝2H2O (g) ΔH＝-483.6 kJ·mol-1
N2(g)＋3H2(g)＝2NH3(g) ΔH＝-92.4 kJ·mol-1
N2(g)＋O2(g)＝2NO(g) ΔH＝-180.5kJ·mol-1
则反应6NO(g)＋4NH3(g)＝5N2(g)＋6H2O(g)的ΔH＝__________。
（2）目前，科学家正在研究一种以乙烯作为还原剂的脱硝（NO）原理，其脱硝机理示意图如下图1，脱硝率与温度、负载率（分子筛中催化剂的质量分数）的关系如图2所示。
200℃ 300℃ 400℃ 500℃ 600℃
脱硝率／%
100
80
60
40
20
0
a
b
c
d
负载率
a 0.5%
b 3.0%
c 5.0%
d 8.0%
Cu＋
O2
Cu＋(O2)
Cu＋(NO2)
C2H4
H2O、CO2、N2
NO

图1 图2
①出该脱硝原理总反应的化学方程式：____________。
②为达到最佳脱硝效果，应采取的条件是____________。
【例12】 （10分）铝是一种重要金属：
（1）生产中曾用铝热反应焊接钢轨，则铝与氧化铁发生反应的化学方程式为：　　　 　　
（2）工业上用铝土矿（主要成分为A12O3，还有少量的Fe2O3 ,SiO2等杂质）提取氧化铝作冶炼铝的原料，提取的操作过程如下：

①I和II步骤中分离溶液和沉淀的操作是；     ；
②沉淀M中除含有泥沙外，一定还含有             ，固体N是       ；
③滤液X中，含铝元素的溶质的化学式为    ，它属于    （填“酸”、“碱”或“盐”）类物质；
④实验室里常往AlCl3溶液中加入          （填“氨水”或“NaOH溶液”）来制取
A1（OH）3。其反应的离子方程式为：___________________________________________。
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