2020届高考化学 难点点点过 专题03 化学工艺流程试题(含解析)

化学工艺流程试题 【考情分析】 高考中“化学工艺流程试题”命题内容广泛，密切联系生产、生活实际，设问方式灵活，充分体现了“化学是真实的”的命题指导思想，主要特征是以化工生产为背景，用框图的形式表述生产流程，主题内容广泛，密切联系生产、生活实际，题材丰富。主要考查考生运用化学反应原理及相关知识来解决化工生产中实际问题的能力，具有考查知识面广、综合性强、思维容量大的特点。这类题型不但综合考查考生在中学阶段所学的元素及其化合物知识以及物质结构、元素周期律、氧化还原反应、化学用语、电解质溶液、化学平衡、电化学、实验操作等知识，而且更重要的是能突出考查考生的综合分析判断能力、逻辑推理能力，且这类试题陌生度高，文字量大，包含信息多，思维能力要求高，近年来已成为高考化学主观题中的必考题型。 【考点归纳】 1.实验型化学工艺流程试题 实验型化学工艺流程试题是以考查考生实验基础知识、基本操作及基本技能为主要目的的一类化工流程题。解答此类题时，应认真审题，找到该实验的目的。一般来说，该流程题只有两个目的，一是从混合物中分离、提纯某一物质；另一目的就是利用某些物质制备另一物质。 （1）对于以提纯某一物质为实验目的的流程题，其实就是考查混合物的除杂、分离、提纯的有关知识。当遇到这一类题时，要求考生一定要认真在流程中找出得到的主要物质是什么，混有的杂质有哪些；认真分析当加入某一试剂后，能与什么物质发生反应，生成了什么产物，要用什么样的方法才能将杂质除去。只有这样才能明白每一步所加试剂或操作的目的。 （2）对于以制备某一物质为实验目的的流程题，要求注意以下几个方面： 明确要制备的是什么物质，从题干或问题中获取有用信息，了解产品的性质。题目中的信息往往是制备该物质的关键所在。若产物具有某些特殊性质(由题目信息获得或根据所学知识判断)，则要采取必要的措施来避免在生产过程中产生其他杂质。一般来说主要有如下几种情况：如果在制备过程中出现一些受热易分解的物质或产物，则要注意对温度的控制。如侯德榜制碱中的NaHCO3，还有H2O2、Ca(HCO3)2、KMnO4、AgNO3、HNO3(浓)等物质；如果产物是一种会水解的盐，且水解产物中有挥发性的酸产生，则要加相对应的酸来防止水解。如制备FeCl3、AlCl3、MgCl2、Cu(NO3)2等物质，蒸干其溶液得到固体溶质时，都要加相对应的酸或在酸性气流中干燥以防止其水解；如果产物是一种强氧化剂或强还原剂，则要防止可以与其发生氧化还原反应的物质，如含Fe2＋、SO等离子的物质，要防止其与氧化性强的物质接触；如果产物是一种易吸收空气中的CO2或水而变质的物质(如NaOH固体等)，在制备过程中则要将CO2或水除去，同时也要防止空气中的CO2或水进入装置；如果题目中出现了包括产物在内的各种物质的溶解度信息，则要注意对比它们的溶解度随温度升高而改变的情况，根据它们的不同变化，找出合适的分离方法。 （3）寻找在制备过程中所需的原料，写出主要的化学方程式或制备原理，从中了解流程图。若题目已给出制备物质时所需的原料，则一般会涉及物质的分离、提纯等操作，所以在明确实验目的之后，再写出主要的化学方程式，观察有没有副产物，如果有，则剩余的步骤就是分离和提纯了。对原料进行预处理的常用方法及其作用：研磨的目的是减小固体的颗粒度，增大固体与液体或气体间的接触面积，加快反应速率；水浸的目的是与水接触反应或溶解；酸浸的目的是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；灼烧的目的是除去可燃性杂质或使原料初步转化，如从海带中提取碘时的灼烧就是为了除去可燃性杂质。 2. 制备型化学工艺流程试题 制备型化学工艺流程题以物质制备流程为主线，主要考查元素及其化合物、物质结构、元素周期律、氧化还原反应等知识。解答与物质制备的化学工艺流程题首先要明确原料和产品(包括副产品)，即箭头进出方向；其次依据流程图分析反应原理，搞清流程中每一步发生了什么反应，联系储存的知识，有效地进行信息的利用，分析每一环节中物质流入和流出的意义、控制反应条件的作用，融通对流程的整体分析。

（1）循环物质的确定： （2）副产品的判断： （3）滤渣、滤液成分的确定：要考虑样品中原料和杂质的成分在每一步骤中与每一种试剂反应的情况：反应过程中哪些物质(离子)消失了；所加试剂是否过量或离子间发生化学反应，又产生了哪些新离子?要考虑这些离子间是否会发生反应。 （4）温度对化学工艺流程的影响： 趁热过滤(或冰水洗涤)的目的是防止某物质降温时会析出(或升温时会溶解)而损失或带入新的杂质；冰水中反应(或降温反应)的目的是防止某物质在高温时溶解或使化学平衡向着题中要求的方向移动；反应中采取加热措施的目的一般是加快反应速率或加速某固体的溶解。 如果题目中要求温度控制在具体的一个温度范围内(可用水浴或油浴来控制)，一般有以下几个目的： 防止某种物质温度过高时会分解或挥发，也可能是为了使某物质达到沸点挥发出来，具体问题要具体分析。如Br2的制取过程中，出溴口的温度控制在80～90 ℃，目的是使Br2挥发出来同时减少水蒸气混入Br2中。使催化剂的活性达到最高：如工业合成氨或SO2的催化氧化反应，选择的温度是500 ℃左右，原因之一就是使催化剂的活性达到最高。 防止副反应的发生：如乙醇的消去反应温度要控制在170 ℃，原因是在140 ℃时会有乙醚产生。对于一些工艺来说，降温或减压都可以减少能源成本，降低对设备的要求，达到绿色化学的目的。 【过关练习】 1.闪锌矿(主要成分ZnS，含Cd、Fe、Cu等元素杂质)是冶炼锌单质的原料，有两种常见的冶炼方式：火法炼锌和湿法炼锌。两种方法均先将闪锌矿加热焙烧，得到以ZnO为主要成分的焙砂，再分别经过两条路线得到单质锌，同时得到副产品。 已知：(I)相关金属单质的熔沸点 金属单质 Zn Fe Cu Cd 熔点 (K) 693 1812 1356 594 沸点 (K) 1180 3023 2840 1040 (II)几种离子生成氢氧化物沉淀的pH Fe3+ Zn2+ Cu2+ Cd2+ 开始沉淀pH l.l 5.9 4.7 6.9

完全沉淀pH 3.2 8.9 6.7 9.6 请回答下列问题： (1)步骤②若焦炭与ZnO(s)反应生成1mol CO时吸收akJ的热量，请写出该反应的热化学方程示___________________________________________________。 (2)步骤④中操作I的分离方法为蒸馏，得到副产品粗镉需控制温度为____左右。 (3)步骤⑦需调节溶液pH为_______，目的是_____________________________。 (4)写出步骤⑧中反应的离子方程式 (任写一个)。 (5)步骤⑨以Pt为电极进行电解，阴极的电极反应方程式为________________。 (6)分别取闪锌矿200kg，通过火法炼锌得到Zn的质量为65kg，通过湿法炼锌得到Zn的质量为78kg，闪锌矿中ZnS的质量分数约为___________。 2.三盐基硫酸铅(3PbO·PbSO4·H2O)简称三盐，白色或微黄色粉末，稍带甜味、有毒。200℃以上开始失去结晶水，不溶于水及有机溶剂。可用作聚氯乙烯的热稳定剂。以铅泥(主要成分为PbO、Pb及PbSO4等)为原料制备三盐的工艺流程如图所示。 已知：常温下PbSO4的溶解度比PbCO3的溶解度大。请回答下列问题： (1)步骤①转化的目的是____________，滤液1中的溶质为Na2CO3和_________(填化学式)。 (2)步骤③酸溶时，为提高酸溶速率，可采取的措施是___________(任写一条)。其中铅与硝酸反应生成Pb(NO3)2和NO的离子方程式为__________________。 (3)滤液2中可循环利用的溶质为__________(填化学式)。 (4)步骤⑥合成三盐的化学方程式为__________________________________________。(已知反应中元素价态不变)。 (5)简述步骤⑦洗涤沉淀的方法__________________________________________。 3.锌锰干电池是最早的实用电池。现用下列工艺回收正极材料中的金属（部分条件未给出）。

（1）碱性锌锰电池反应为：Zn+2MnO2+2H2O＝Zn(OH)2+2MnO(OH)，电解质是 KOH，该电池的负

极材料为 (填化学式)，MnO（OH）中Mn的化合价为： ，正极反应式为: 。

（2）黑粉的主要成份为 MnO2 和石墨，写出反应①的化学方程式： 。 （3）MnO2 的转化率与温度的关系如下表，生产中常选反应温度为 80℃，其理由是： 。

温度/℃ 20 40 60 80 100 转化率/℃ 86.0 90.0 91.3 92.0 92.1 （4）“沉锰”过程中生成碱式碳酸锰[MnCO3•6Mn(OH)2•5H2O]，写出其离子反应方程式： ，检验沉淀是否洗净的操作是： 。滤液③中可回收的物质为_______（填化学式））。 (5)“预处理”时，废旧锌锰电池经过拆解、筛分得到炭包，其中含 MnO2 为 34.8%。 称取 5.000 g 炭包，经处理得到 3.211 g MnSO4•H2O，计算锰的回收率为：______________________。 4.工业上以锂辉石为原料生产碳酸锂的部分工业流程如下：

已知： ①锂辉石的主要成分为Li2O·Al2O3·4SiO2，其中含少量Ca、Mg元素。

②Li2O·Al2O3·4SiO2 + H2SO4(浓)Li2SO4 + Al2O3·4SiO2·H2O ③某些物质的溶解度(s)如下表所示。 T/℃ 20 40 60 80 s(Li2CO3)/g 1.33 1.17 1.01 0.85 s(Li2SO4)/g 34.2 32.8 31.9 30.7 (1)从滤渣Ⅰ中分离出Al2O3的流程如下图所示。请写出生成沉淀的离子方程式 。

(2)已知滤渣2的主要成分有Mg(OH)2和CaCO3。向滤液1中加入石灰乳的作用是(运用化学平衡原理简述) _______________________________。 (3)最后一个步骤中，用“热水洗涤”的目的是________________。 (4)工业上，将Li2CO3粗品制备成高纯Li2CO3的部分工艺如下：a.将Li2CO3溶于盐酸作电解槽的阳极液，LiOH溶液做阴极液，两者用离子选择透过膜隔开，用惰性电极电解。b.电解后向LiOH溶液中加入少量NH4HCO3溶液并共热，过滤、烘干得高纯Li2CO3。 ①a中，阳极的电极反应式是_________________________。 ②电解后，LiOH溶液浓度增大的原因_________________，b中生成Li2CO3反应的化学方程式是________________________________。