壓軸題二化學(xué)工藝流程題；題型模型；化學(xué)工藝流程題結(jié)構(gòu)一般包括題頭、題干和題尾三部分；考點(diǎn)模型；(1)原料處理的方法和作用；①研磨：增大接觸面積，加快溶解或加快反應(yīng)速率；②水浸：與水接觸溶解或反應(yīng)，可通過延長時間、攪拌；④灼燒：除去可燃性雜質(zhì)或使原料初步轉(zhuǎn)化；⑤煅燒：改變結(jié)構(gòu)，使一些物質(zhì)在后續(xù)過程中易溶解，；(2)實(shí)驗(yàn)條件的控制和目的；①調(diào)節(jié)溶液的pH值：使某
壓軸題二 化學(xué)工藝流程題
題型模型
化學(xué)工藝流程題結(jié)構(gòu)一般包括題頭、題干和題尾三部分。題頭一般簡單介紹以何種物質(zhì)(主要成分是什么、含什么雜質(zhì)等，要注意一些關(guān)鍵信息)為原料制備哪種物質(zhì)，以及物質(zhì)的性質(zhì)和用途。題干部分則是工業(yè)制備的簡化工藝流程圖。題尾部分則是根據(jù)工業(yè)生產(chǎn)流程中涉及到的化學(xué)知識命題者精心設(shè)計(jì)的系列問題。對于孩子解題需要的未學(xué)過的信息在三個部分都有可能出現(xiàn)，審題時須全盤考慮。
考點(diǎn)模型
(1)原料處理的方法和作用
①研磨：增大接觸面積，加快溶解或加快反應(yīng)速率。
②水浸：與水接觸溶解或反應(yīng)，可通過延長時間、攪拌或適當(dāng)升溫來加速，以提高浸出率。 ③酸浸：與酸接觸反應(yīng)而溶解，使可溶性離子進(jìn)入溶液，不溶物通過過濾除去�？赏ㄟ^適當(dāng)增大酸的濃度、升溫和強(qiáng)力攪拌等加快反應(yīng)速率。
④灼燒：除去可燃性雜質(zhì)或使原料初步轉(zhuǎn)化。
⑤煅燒：改變結(jié)構(gòu)，使一些物質(zhì)在后續(xù)過程中易溶解，并可使一些雜質(zhì)(如有機(jī)物)在高溫下氧化、分解。
(2)實(shí)驗(yàn)條件的控制和目的
①調(diào)節(jié)溶液的pH值：使某些離子轉(zhuǎn)變?yōu)槌恋矶_(dá)到分離的目的，抑制某些離子的水解，防止某些離子的氧化等。在題目中常以表格形式給出信息。
②控制體系的溫度
a．控制低溫：防止物質(zhì)的分解，如NaHCO3、NH4HCO3、H2O2、HNO3(濃)等；防止物質(zhì)的揮發(fā)，如鹽酸、醋酸等；抑制物質(zhì)的水解，如冰水洗滌，以防止洗滌過程中的溶解損耗；增大氣體反應(yīng)物的溶解度，使其被充分吸收；
b．采取加熱：加速某固體的溶解，加快反應(yīng)速率；減少氣體生成物的溶解并使其逸出；使平衡向需要的方向移動；趁熱過濾，防止某物質(zhì)降溫時因析出而損耗或帶入新的雜質(zhì)； c．控制范圍：確保催化劑的催化效果，兼顧速率和轉(zhuǎn)化率，追求更好的經(jīng)濟(jì)效益，防止副反應(yīng)發(fā)生等。
(3)物質(zhì)分離或提純常用的化學(xué)方法
①溶解法：利用特殊溶劑把雜質(zhì)溶解而除去，如Fe(Al)可用過量的NaOH溶液而除去Al，CO2(HCl、H2O)先通過飽和食鹽水，再通過濃H2SO4。
②沉淀法：a.加合適的沉淀劑(要使雜質(zhì)離子充分沉淀，加入的沉淀劑必須過量，且在后續(xù)步驟中容易除去)；b.調(diào)節(jié)溶液的酸堿性。
③洗滌法：a.水洗；b.冰水洗；c.有機(jī)溶劑洗。其目的是：洗去目標(biāo)物表面的雜質(zhì)離子；減少目標(biāo)物的溶解損耗或增大有機(jī)雜質(zhì)的溶解量；防止目標(biāo)物形成結(jié)晶水合物；使晶體助力干燥。
(4)可循環(huán)物質(zhì)的判斷
①流程圖中回頭箭頭的物質(zhì)
②生產(chǎn)流程中后面新生成或新分離的物質(zhì)(不要忽視結(jié)晶后的母液)，可能是前面某一步反應(yīng)的相關(guān)物質(zhì)。
1．釩有金屬“維生素”之稱，研究發(fā)現(xiàn)釩的某些化合物對治療糖尿病有很好的療效。工業(yè)上設(shè)計(jì)將VOSO4中的K2SO4、SiO2、CuO雜質(zhì)除去并回收得到V2O5的流程如下：
請回答下列問題：
(1)步驟②、③的變化過程可表示為(HM為有機(jī)萃取劑)：
VOSO4(水層)＋2HM(有機(jī)層)VOM2(有機(jī)層)＋H2SO4(水層)
步驟②中萃取時必須加入適量堿，其原因是__________________________________。 步驟③中X試劑為________________________________________________________。
(2)步驟④的離子方程式為__________________________________________________。
(3)該工藝流程中，可以循環(huán)利用的物質(zhì)有____________和____________。
(4)操作Ⅰ得到的廢渣，用____________溶解，充分反應(yīng)后，____________________(填寫系列操作名稱)，稱量得到m g氧化銅。
(5)為了制得氨水，甲、乙兩小組選擇了不同方法制取氨氣，請將實(shí)驗(yàn)裝置的字母編號和制備原理填寫在下表空格中。
答案 (1)加入堿中和硫酸，促使平衡正向移動，提高釩的萃取率 H2SO4
(2)ClO3＋6VO2＋9H2O===Cl＋6VO3＋18H －＋－－＋
(3)氨氣(或氨水) 有機(jī)萃取劑
(4)氫氧化鈉溶液 過濾、洗滌、干燥
(5)①2NH4Cl＋Ca(OH)2=====CaCl2＋2H2O＋2NH3↑
②B
③氫氧化鈉溶于水放出大量熱，溫度升高，使氨的溶解度減小而放出；固體氧氧化鈉吸水，促使氨放出；氫氧化鈉電離出的OH增大了氨水中OH濃度，促使氨水電離平衡左移，導(dǎo)致氨氣放出
解析 (1)根據(jù)平衡移動原理，加堿中和H2SO4，使平衡正向移動，提高釩的萃取率。根據(jù)箭頭的指向及名稱(反萃取)，得到有機(jī)萃取劑，X應(yīng)為H2SO4。(2)KClO3作氧化劑，VO2作還＋－－△原劑，離子方程式為ClO3＋6VO2＋9H2O===Cl＋6VO3＋18H。(3)根據(jù)箭頭的指向，有機(jī)－＋－－＋
萃取劑和NH3可循環(huán)利用。(4)操作Ⅰ得到的廢渣有SiO2和CuO，用NaOH溶解SiO2，過濾、洗滌、干燥可得到CuO。(5)若用NH4Cl固體和Ca(OH)2固體制NH3，應(yīng)選用A裝置，其化學(xué)方程式為2NH4Cl＋Ca(OH)2=====2NH3↑＋2H2O＋CaCl2，若用濃氨水和NaOH固體制NH3，應(yīng)選用B裝置，放出NH3的原因可以從以下幾個方面回答：①溫度升高；②c(OH)增大；③NaOH固體吸水。
2．以硫鐵礦(主要成分為FeS2)為原料制備氯化鐵晶體(FeCl3·6H2O)的工藝流程如下： －△
(1)氧化過程中發(fā)生反應(yīng)的離子方程式是______________________________________， 檢驗(yàn)氧化生成的陽離子的試劑是__________________________。 (2)
尾氣中主要含N2、O2、SO2和少量的CO2、H2O，取標(biāo)準(zhǔn)狀況下的尾氣V L測定SO2含量： 方案一：讓尾氣緩慢通過以下裝置。
①C儀器的名稱是________，該裝置的作用是________________________________ ________________________。
②實(shí)驗(yàn)時先通入尾氣，再通入一定量氮?dú)�。若通過B裝置的增重來測量SO2的體積分?jǐn)?shù)。你認(rèn)為該方案是否合理____________(填“是”或“否”)，請說明理由_____________________ ________________________________________________________(若方案合理該空不必填寫)。 方案二：將尾氣緩慢通過足量溴水，在所得的溶液中加入過量氯化鋇溶液后，過濾，將沉淀洗滌、干燥，稱得其質(zhì)量為m g。
①加入過量氯化鋇溶液的目的是____________________________________________。 ②進(jìn)行沉淀洗滌的方法是__________________________________________________。 ③SO2含量的表達(dá)式是______________________(用含m、V的代數(shù)式表示)。
(3)從FeCl3溶液中得到FeCl3·6H2O晶體的操作包括____________、冷卻結(jié)晶、過濾，該過程需保持鹽酸過量，結(jié)合必要的離子方程式說明原因____________________________ ________________________________________________________________________。 答案 (1)2Fe2＋Cl2===2Cl＋2Fe3 KSCN溶液 ＋－＋
(2)方案一：①球形干燥管 防止空氣中的水蒸氣、CO2被B裝置吸收
②否 尾氣中的CO2也能被B裝置吸收使所測質(zhì)量分?jǐn)?shù)偏大
方案二：①使生成的SO24完全轉(zhuǎn)化為沉淀 －
②在漏斗中加蒸餾水至恰好沒過沉淀，待水流下后再重復(fù)2～3次此操作
2 240m③% 233V
(3)蒸發(fā)濃縮 Fe3＋3H2O＋Fe(OH)3＋3H，過量鹽酸能夠抑制Fe3水解 ＋＋
解析 工藝流程中的物質(zhì)轉(zhuǎn)化關(guān)系是：
O2?Fe2O3HCl?FeCl3Cl2FeS2――→?――→?――→FeCl3溶液―→FeCl3·6H2O ?FeO?FeCl2
(1)Cl2把Fe2氧化成Fe3，檢驗(yàn)Fe3應(yīng)選用KSCN溶液。 ＋＋＋
(2)①干燥管的作用是為了防止外界CO2和H2O(g)進(jìn)入B裝置，干擾測定結(jié)果；
②因?yàn)镃O2也能被堿石灰所吸收，所以該方案不合理。方案二的原理是，利用溴水把SO2氧化成H2SO4，再加入BaCl2生成BaSO4沉淀，通過BaSO4沉淀的質(zhì)量來確定SO2的含量； m22.4233③×100%。 V
(3)因?yàn)镕eCl3水解生成具有揮發(fā)性的鹽酸，所以應(yīng)保持鹽酸過量，抑制Fe3的水解。 ＋
3．工業(yè)上利用電鍍污泥(主要含有Fe2O3、CuO、Cr2O3及部分難溶雜質(zhì))回收銅和鉻等金屬，回收流程如下：
已知部分物質(zhì)沉淀的
(1)在浸出過程中除了生成Fe2(SO4)3、Cr2(SO4)3外，主要還有___________________。
(2)在除鐵操作中，需要除去Fe3和CaSO4，請完成相關(guān)操作：①加入石灰乳調(diào)節(jié)pH到約＋
__________，檢驗(yàn)Fe3已經(jīng)除盡的操作是____________________________________； ＋
②將濁液加熱到 80 ℃，________________________。
(3)寫出還原步驟中加入NaHSO3生成Cu2O固體反應(yīng)的離子方程式________________________________________________________________________， 此步驟中加入NaHSO3得到Cu2O的產(chǎn)率為95%，若NaHSO3過量，除了浪費(fèi)試劑外，還會出現(xiàn)的問題是______________。
(4)當(dāng)離子濃度小于或等于1×105 mol·L－
－－1時可認(rèn)為沉淀完全，若要使Cr3完全沉淀則要保＋－31持c(OH)≥______。[已知：Ksp[Cr(OH)3]＝6.3×10
答案 (1)CuSO4 3，≈4.0]
(2)①3.2 取適量濾液，加KSCN溶液，若不變紅，則說明Fe3已除盡 ②趁熱過濾 ＋
(3)2H2O＋HSO3＋2Cu2===Cu2O↓＋SO24＋5H －＋－＋
產(chǎn)生SO2，污染環(huán)境
(4)4.0×109 mol·L1 －－
解析 (1)Fe2O3、CuO、Cr2O3均和H2SO4反應(yīng)，分別生成Fe2(SO4)3、CuSO4和Cr2(SO4)3。(2)根據(jù)表格中的數(shù)據(jù)，通過調(diào)節(jié)pH值，使Fe3完全沉淀，而Cr3、Cu2不沉淀，應(yīng)調(diào)節(jié)pH＋＋＋
達(dá)到3.2，檢驗(yàn)微量Fe3，應(yīng)選用KSCN溶液。根據(jù)CaSO4的溶解度曲線特點(diǎn)，應(yīng)趁熱過濾＋
得到CaSO4沉淀。(3)Cu2把HSO3氧化成SO24，本身還原成Cu2O，離子方程式為2H2O＋＋－－
HSO3＋2Cu2===Cu2O↓＋SO24＋5H －＋－＋
在上述反應(yīng)中生成H，若NaHSO3過量，會產(chǎn)生SO2，造成空氣污染。
36.3×103－(4)c(OH)＝ 6.3×10＝ －1×10－＋
363×10－≈4.0×109 mol·L1。 －－
4．鐵及其化合物在生產(chǎn)和生活中有著廣泛的應(yīng)用。
(1)氧化鐵是重要工業(yè)顏料，用廢鐵屑制備它的流程如下：
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