专题十五、化学工艺流程及应用（附2019高考真题训练）（冲刺2020高考化学---复习精品）

备战 2020 高考化学一轮基础知识点复习 专题十五、化学工业流程及应用（附 2019 高考真题训练） 命题方向解读：化学工艺流程是对无机化学和有机化学等知识综合运用的一种题型， 属于高考中难度比较大的必考题，通常占有 15 分-18 分。 基础知识点回顾 一、探究形式及考点呈现 1、呈现形式：流程图、表格、图像等。 2、设问方式：措施、成分、物质、原因等。 3、能力考查：获取信息的能力、分解问题的能力、表达能力等 4、知识落点：基本理论、元素化合物、实验等。 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。 5、除 杂：控制溶液酸碱性使金属离子形成沉淀 6、核心化学反应是：控制条件，调节PH，使Mg2+全部沉淀等。 二、. 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 1、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 2、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？ 3、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。 4、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。 三. 熟悉工业流程常见的操作与名词 1、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。 2、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？ 3、调节 pH 所需的物质一般应满足两点： ○푖、能与 H＋反应，使溶液 pH 值增大； ○2 、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 4、其他外加条件的作用理解 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 5、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 四、.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 专题训练十五、化学工业流程及应用 （2019 高考真题训练） 1．（2019 高考全国卷 I）硼酸（H3BO3）是一种重要的化工原料，广泛应用于玻璃、医 药、肥料等工艺。一种以硼镁矿（含 Mg2B2O5·H2O、SiO2 及少量 Fe2O3、Al2O3）为原 料生产硼酸及轻质氧化镁的工艺流程如下： 回答下列问题： （1）在 95 ℃“溶浸”硼镁矿粉，产生的气体在“吸收”中反应的化学方程式为____ _____。 （2）“滤渣 1”的主要成分有_________。为检验“过滤 1”后的滤液中是否含有 Fe3+ 离子，可选用的化学试剂是___ ______。 （3）根据 H3BO3 的解离反应：H3BO3+H2O H++B(OH)−4，Ka=5.81×10−10，可判断 H3BO3 是 ______ 酸 ； 在 “ 过 滤 2 ” 前 ， 将 溶 液 pH 调 节 至 3.5 ， 目 的 是 ______________。 （4）在“沉镁”中生成 Mg(OH)2·MgCO3 沉淀的离子方程式为__________，母液经加 热后可返回___________工序循环使用。由碱式碳酸镁制备轻质氧化镁的方法 是_______ __。 2．（2019高考全国卷II）立德粉ZnS·BaSO4（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，可按如下工艺生产立德粉： ①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___________ _______ ____。 ②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，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）。 ③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 25.00 mL 0.1000 mol·L−1 的 I2−KI 溶液于其中，并加入乙酸溶液，密闭，置暗 处反应 5 min，有单质硫析出。以淀粉为指示剂，过量的 I2用 0.1000 mol·L−1Na2 S2O3 溶液滴定，反应式为 I2+2 2I−+ 。测定时消耗 Na2S2O3 溶液体积 V mL。终点颜色变化为_________________，样品中 S2−的含量为______________ （写出表达式）。 3．（2019高考全国卷III）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 艺如下图所示。回答下列问题： 2 2 3S O − 2 4 6S O − （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=___________。1 3 参 考 答 案 1、（1）NH4HCO3+NH3 (NH4)2CO3 （2）SiO2、Fe2O3、Al2O3 KSCN （3）一元弱 转化为H3BO3，促进析出 （4）2Mg2++3 +2H2O Mg(OH)2·MgCO3↓+2 （或2Mg2++2 +H2O Mg(OH)2·MgCO3↓+CO2↑） 溶浸 高温焙烧 2、（1）D （2）①BaSO4+4C BaS+4CO↑ CO+H2O CO2+H2 ②BaCO3 ③S2−+Ba2++Zn2++ BaSO4·ZnS↓ （3）浅蓝色至无色 3、（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，MgF2 Mg2++2F −平衡向右移动 （6）Mn2++2 MnCO3↓+CO2↑+H2O （7） 2 3CO − 3HCO− 2 3CO − 2 4SO − 125.00 0.1000 322 1001000 V m − × × ×× （ ） ％ 3HCO− 1 3