2021年高考化学考点精讲精练20 化工流程(含解析).docx
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1、化工流程知识点一、化工流程题的特点1、能力要求:工艺流程题考查了学生接受、吸收、整合化学信息及应用所学知识解决实际问题的能力。2、试题特点:化学工艺流程题是以某个具体的工业生产或日常生活为背景,以化学基本理论为主线,结合化学实验操作、平衡理论、电离理论、溶度积知识、化学计算、经济视角等,以生产流程框图为载体的一类试题。化工生产主要解决六方面的问题:1解决将原料转化为产品的生产原理;2除去所有杂质并分离提纯产品;3提高转化率和产率;4减少污染,提倡“绿色化学”生产;5原料的来源要考虑丰富,还要考虑成本问题6生产设备简单,生产工艺简便可行等生产工艺问题。3、试题结构:1题引:以引导性的语言简单介绍
2、该工艺流程生产的目的、原料、产品,有时还提供相关的表格、图像等参考数据和信息;2题干:主要是以框图的形式将原料到产品的主要生产工艺流程表示出来;3题设:根据生产过程中涉及的化学知识设计成一系列问题,要求学生依据化学原理进行分析解答。规律:主线主产品,分支副产品,回头是循环。4、考查的角度:1对矿石原料的预处理;2速率与平衡理论的运用;3化学反应的能量变化,盖斯定律的运用;4流程中细节考察,特别是氧化还原反应以及改变方案对产物的影响;5反应条件的控制(常考温度、pH的控制);6常用的除杂、分离、检验、洗涤、干燥方法及操作;酒精洗涤的目的:减少洗涤时晶体的损失,酒精易挥发带走晶体表面的水分,干燥晶
3、体。7物质的转化和循环、资源的回收和利用;8环境保护与绿色化学评价。5、解题策略:1学会审题、去粗存精、读懂流程是前提;2前后联系、运用原理、书写反应是核心;3原料处理、条件控制、分离提纯是关键。例1化学小组用如下方法测定经处理后的废水中苯酚的含量(废水中不含干扰测定的物质)。、用已准确称量的KBrO3固体配制一定体积的amolL-1KBrO3标准溶液;、取v1mL上述溶液,加入过量KBr,加H2SO4酸化,溶液颜色呈棕黄色;、向所得溶液中加入v2mL废水;、向中加入过量KI;、用bmolL-1Na2S2O3标准溶液滴定中溶液至浅黄色时,滴加2滴淀粉溶液,继续滴定至终点,共消耗Na2S2O3溶
4、液v3mL。已知:I2+2Na2S2O32NaI+Na2S4O6Na2S2O3和Na2S4O6溶液颜色均为无色(1)中配制溶液用到的玻璃仪器有烧杯、玻璃棒、胶头滴管和_。(2)中发生反应的离子方程式是_。(3)中发生反应的化学方程式是_。(4)中加KI前,溶液颜色须为黄色,原因是_。(5)KI与KBrO3物质的量关系为n(KI)6n(KBrO3)时,KI一定过量,理由是_。(6)V中滴定至终点的现象是_。(7)废水中苯酚的含量为_gL-1(苯酚摩尔质量:94gmol-1)。(8)由于Br2具有_性质,中反应须在密闭容器中进行,否则会造成测定结果偏高。【答案】【解析】(1)容量瓶;(2)BrO3
5、-+5Br-+6H+=3Br2+3H2O;(3);(4)确保溴过量,保证苯酚已经完全反应;(5)由电子守恒可知,当n(KI)=6n(KBrO3)时,KI恰好与步骤II中生成的溴完全反应,而步骤III中苯酚会消耗一定量的溴,所以n(KI)6n(KBrO3)时,KI一定过量;(6)最后一滴Na2S2O3溶液滴入后,溶液恰好蓝色消失,且半分钟内不变;(7);(8)挥发性。【解析】(1)中配制溶液用到的玻璃仪器有烧杯、玻璃棒、胶头滴管和容量瓶,故答案为:容量瓶;(2)中发生反应的离子方程式是BrO3-+5Br-+6H+=3Br2+3H2O,故答案为:BrO3-+5Br-+6H+=3Br2+3H2O;(
6、3)中发生反应的化学方程式是苯酚与浓溴水反应的化学方程式为,故答案为:;(4)中加KI前,溶液颜色须为黄色,原因是确保溴过量,保证苯酚已经完全反应,故答案为:确保溴过量,保证苯酚已经完全反应;(5)KI与KBrO3物质的量关系为n(KI)6n(KBrO3)时,KI一定过量,理由是由电子守恒可知,当n(KI)=6n(KBrO3)时,KI恰好与步骤II中生成的溴完全反应,而步骤III中苯酚会消耗一定量的溴,所以n(KI)6n(KBrO3)时,KI一定过量,故答案为:由电子守恒可知,当n(KI)=6n(KBrO3)时,KI恰好与步骤II中生成的溴完全反应,而步骤III中苯酚会消耗一定量的溴,所以n(
7、KI)6n(KBrO3)时,KI一定过量;(6)V中滴定至终点的现象是最后一滴Na2S2O3溶液滴入后,溶液恰好蓝色消失,且半分钟内不变,故答案为:最后一滴Na2S2O3溶液滴入后,溶液恰好蓝色消失,且半分钟内不变;(7)由BrO3-+5Br-+6H+=3Br2+3H2O、I2+2Na2S2O3=2NaI+Na2S4O6、可知,生成的溴的物质的量为amol/Lv110-3L3=3av110-3mol,由溴与碘化钾反应生成的碘的物质的量为bmol/Lv310-3L=5bv310-4mol,所以与苯酚反应的溴的物质的量为3av110-3mol-5bv310-4mol=(30av1-5bv3)10-
8、4mol,由可知,苯酚的物质的量为(30av1-5bv3)10-4mol,废水中苯酚的含量为=gL-1,故答案为:;(8)由于Br2具有挥发性的性质,中反应须在密闭容器中进行,否则会造成测定结果偏高,故答案为:挥发性。练习1高纯硫酸锰作为合成镍钴锰三元正极材料的原料,工业上可由天然二氧化锰粉与硫化锰矿(还含Fe、Al、Mg、Zn、Ni、Si等元素)制备,工艺如图所示。回答下列问题:相关金属离子c0(Mn+)=0.1molL-1形成氢氧化物沉淀的pH范围如下:金属离子Mn2+Fe2+Fe3+Al3+Mg2+Zn2+Ni2+开始沉淀的pH8.16.31.53.48.96.26.9沉淀完全的pH10
9、.18.32.84.710.98.28.9(1)“滤渣1”含有S和_;写出“溶浸”中二氧化锰与硫化锰反应的化学方程式_。(2)“氧化”中添加适量的MnO2的作用是_。(3)“调pH”除铁和铝,溶液的pH范围应调节为_6之间。(4)“除杂1”的目的是除去Zn2+和Ni2+,“滤渣3”的主要成分是_。(5)“除杂2”的目的是生成MgF2沉淀除去Mg2+若溶液酸度过高,Mg2+沉淀不完全,原因是_。(6)写出“沉锰”的离子方程式_。(7)层状镍钴锰三元材料可作为锂离子电池正极材料,其化学式为LiNixCoyMnzO2,其中Ni、Co、Mn的化合价分别为+2、+3、+4当x=y=时,z=_。【答案】(
10、1)SiO2(不溶性硅酸盐);MnO2+MnS+2H2SO4=2MnSO4+S+2H2O;(2)将Fe2+氧化为Fe3+;(3)4.7;(4)NiS和ZnS;(5)F-与H+结合形成弱电解质HF,MgF2Mg2+2F-平衡向右移动;(6)Mn2+2HCO3-=MnCO3+CO2+H2O;(7)。【解析】硫化锰矿(还含Fe、Al、Mg、Zn、Ni、Si等元素),MnS矿和MnO2粉加入稀硫酸,MnO2具有氧化性,二者发生氧化还原反应生成MnSO4、S,同时溶液中还有难溶性的SiO2及难溶性的硅酸盐,所以得到的滤渣1为SiO2和S和难溶性的硅酸盐;然后向滤液中加入MnO2,MnO2氧化还原性离子F
11、e2+生成Fe3+,再向溶液中通入氨气调节溶液的pH除铁和铝,所以滤渣2为Fe(OH)3、Al(OH)3,“除杂1”的目的是除去Zn2+和Ni2+,加入的Na2S和Zn2+、Ni2+反应生成硫化物沉淀,所以滤渣3为NiS和ZnS,“除杂2”的目的是生成MgF2沉淀除去Mg2+,所以滤渣4为MgF2,最后向滤液中加入碳酸氢铵得到MnCO3沉淀,用稀硫酸溶解沉淀得到硫酸锰MnCO3,(1)“滤渣1”含有S和难溶性的二氧化硅或硅酸盐;“溶浸”中二氧化锰与硫化锰发生氧化还原反应生成锰离子、S和水,离子方程式为MnO2+MnS+2H2SO4=2MnSO4+S+2H2O,故答案为:SiO2(不溶性硅酸盐)
12、;MnO2+MnS+2H2SO4=2MnSO4+S+2H2O;(2)MnO2具有氧化性,能氧化还原性离子Fe2+生成Fe3+,从而在调节pH时除去这两种离子,故答案为:将Fe2+氧化为Fe3+;(3)“调pH”除铁和铝,溶液的pH应该大于这两种离子完全沉淀所需pH且小于其它离子生成沉淀的pH值,在pH=4.7时Fe3+和Al3+沉淀完全,在pH=6.2时Zn2+开始产生沉淀,为了只得到氢氧化铝和氢氧化镁沉淀,需要溶液的pH范围为4.76之间,故答案为:4.7;(4)“除杂1”的目的是除去Zn2+和Ni2+,这两种离子和硫离子生成硫化物沉淀,所以滤渣3为NiS和ZnS,故答案为:NiS和ZnS;
13、(5)溶液中存在MgF2的溶解平衡,如果溶液酸性较强,生成弱电解质HF而促进氟化镁溶解,即F-与H+结合形成弱电解质HF,MgF2Mg2+2F-平衡向右移动,所以镁离子沉淀不完全,故答案为:F-与H+结合形成弱电解质HF,MgF2Mg2+2F-平衡向右移动;(6)“沉锰”时锰离子和碳酸氢根离子反应生成碳酸锰沉淀,同时还生成水、二氧化碳,离子方程式为Mn2+2HCO3-=MnCO3+CO2+H2O,故答案为:Mn2+2HCO3-=MnCO3+CO2+H2O;(7)层状镍钴锰三元材料可作为锂离子电池正极材料,其化学式为LiNixCoyMnzO2,其中Ni、Ni、Co、Mn的化合价分别为+2、+3、
14、+4当x=y=时,该化合物中各元素的化合价代数和为0,+1+(+2)+(+3)+(+4)z+(-2)2=0,z=,故答案为:。练习2立德粉ZnSBaSO4(也称锌钡白),是一种常用白色颜料。回答下列问题:(1)利用焰色反应的原理既可制作五彩缤纷的节日烟花,亦可定性鉴别某些金属盐。灼烧立德粉样品时,钡的焰色为_(填标号)。A黄色B红色C紫色D绿色(2)以重晶石(BaSO4)为原料,可按如图工艺生产立德粉:在回转炉中重晶石被过量焦炭还原为可溶性硫化钡,该过程的化学方程式为_。回转炉尾气中含有有毒气体,生产上可通过水蒸气变换反应将其转化为CO2和一种清洁能源气体,该反应的化学方程式为_。在潮湿空气中
15、长期放置的“还原料”,会逸出臭鸡蛋气味的气体,且水溶性变差,其原因是“还原料”表面生成了难溶于水的_(填化学式)。沉淀器中反应的离子方程式为_。(3)成品中S2-的含量可以用“碘量法”测得。称取mg样品,置于碘量瓶中,移取25.00mL0.1000molL-1的I2-KI溶液于其中,并加入乙酸溶液,密闭,置暗处反应5min,有单质硫析出。以淀粉为指示剂,过量的I2用0.1000molL-1Na2S2O3溶液滴定,反应式为I2+2S2O32-2I-+S4O62-测定时消耗Na2S2O3溶液体积VmL终点颜色变化为_,样品中S2-的含量为_(写出表达式)。【答案】(1)D;(2)BaSO4+4CB
16、aS+4CO;CO+H2O=CO2+H2;BaCO3;Ba2+S2-+Zn2+SO42-=ZnSBaSO4;(3)浅蓝色至无色;100%。【解析】(1)Ba元素的焰色为绿色,Na元素焰色为黄色、K元素焰色为紫色、Ca元素焰色为砖红色,故选D;(2)重晶石和焦炭混料研细后在回转炉中高温加热得到还原料,在回转炉中重晶石被过量焦炭还原为可溶性硫化钡,则C被氧化生成CO;还原料在浸出槽中加入水过滤得到净化的BaS溶液,滤去未反应的重晶石和C,在沉淀器中加入硫酸锌得到沉淀,然后分离、洗涤、干燥、粉碎得到立德粉ZnSBaSO4(也称锌钡白),在回转炉中重晶石被过量焦炭还原为可溶性硫化钡,同时生成CO,反应
17、方程式为BaSO4+4CBaS+4CO;回转炉尾气中含有有毒气体为CO,生产上可通过水蒸气变换反应将其转化为CO2和一种清洁能源气体,根据元素守恒知清洁能源为氢气,反应方程式为CO+H2O=CO2+H2,故答案为:BaSO4+4CBaS+4CO;CO+H2O=CO2+H2;在潮湿空气中长期放置的“还原料”,会逸出臭鸡蛋气味的气体,说明有H2S生成,且水溶性变差,说明有难溶性物质生成,硫离子水解生成硫化氢,同时钡离子和二氧化碳、水反应生成BaCO3沉淀,导致水溶性变差,故答案为:BaCO3;沉淀器中BaS和硫酸锌反应生成沉淀ZnSBaSO4,离子方程式为Ba2+S2-+Zn2+SO42-=ZnS
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