2018届高考化学提分宝典(3)化学工艺流程综合题命题分析（含答案）

【命题分析】化学工艺流程题是高考的必考题型，题目综合性强，难度大，通常以化工生产中流程图的形式，以陌生元素或陌生化合物知识为载体，综合考查元素化合物知识、氧化还原反应方程式的书写、实验基本操作、实验步骤的分析、实验方案的评价、产率的计算、Ksp的应用、绿色化学思想的体现等，可以说是真正的学科内综合题，无所不考。此类试题集综合性、真实性、开放性于一体，包含必要的操作名称、化工术语或文字说明，考查知识面广、综合性强、思维容量大。题干的呈现形式多为流程图、表格和图像；设问角度一般为操作措施、物质成分、化学反应、条件控制的原因和产率计算等，能力考查侧重于获取信息的能力、分析问题的能力、语言表达能力和计算能力；涉及到的化学知识有基本理论、元素化合物和实验基础知识等。

年份 2017 以钛铁矿制备电极材料为题材考查反应条件的选择和分析、离子方程式的书2016 以NaClO2为题材，以工艺流程的形式，考查陌生氧化还原反应方程式的书写、除杂，电解池，氧化还原反应相关计算和新概念的接受与应用 2015 以制备硼酸的工艺流程为题材考查化合物的性质、反应条件的控制和分析、信息型化学方程式的书写 考查内容 写、化学方程式的书写、转化率的影响因素、化合价的计算、沉淀溶解平衡常数的计算等 【解题策略】审题时要弄懂流程图中涉及的反应原理、反应条件的控制以及物质的分离等。明确流程图中箭头方向和含义。流程图中箭头进入的是反应物(投料)，箭头出去的是生成物(产物、副产物)，返回的箭头一般是“循环利用”的物质。图中一般会出现陌生知识，要读懂题给文字、表格信息以及设问中的提示性信息，并分析和解题中随时进行联系、调用。 1.术语简答

术语 研磨 搅拌 水浸 酸浸 碱浸 思考角度 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 使反应物充分接触，提高反应或溶解速率 与水接触反应或溶解 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 除去油污，溶解酸性氧化物、铝及其氧化物 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灼烧 去可燃性杂质 改变结构，使一些物质能溶解，并使一些杂质在高温下氧化、分解，如煅烧煅烧 高岭土 调节pH 控制温度 控制压强 常用于使某些金属离子形成氢氧化物沉淀而除去 根据需要升温或降温，改变反应速率或使平衡向需要的方向移动 改变速率，影响平衡 使用催化剂 加快反应速率，缩短达到平衡所需要的时间 趁热过滤 冰水洗涤 提高纯度，减少结晶损失 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 有机物洗涤 减少晶体损失，降低因溶质的溶解而引起的损耗 加热煮沸 2．解题策略

解题步骤 解题策略 排除溶液中溶解的气体 明确目的找出两料 仔细阅读题头，明确工艺流程的目的；对照流程找出原料和辅料。 以核心辅助原料为准，把流程分为原料预处理、核心化学反应、产品分离提纯三个阶段；依据箭头指向，分析每一环节中物质流入和流出的意细审流程分段剖析 义、控制反应条件的作用，融通对流程的整体分析；某些暂时琢磨不透的环节，可先“淡化处理”，不必过多在此占用时间，如在解题过程需要用到此知识，再回头看看。 结合题目要求，充分利用题给信息，分析每问，规范解答；先易后难：规范答题先易后难 确保易拿的分数先拿，最后难拿的题目，再带着问题回看流程进行有针对的分析。 【题型归类】

题型一物质制备类工艺流程

例题1硼镁泥是一种工业废料，主要成分是MgO(占40%)，还有CaO、MnO、Fe2O3、FeO、Al2O3、SiO2等杂质，以此为原料制取的硫酸镁，可用于印染、造纸、医药等工业。从硼镁泥中提取MgSO4·7H2O的流程如图所示。

已知，某些氢氧化物沉淀的pH如表所示。

氢氧化物 Mg(OH)2 Fe(OH)2 Fe(OH)3 Al(OH)3 请回答下列问题：

(1)在“酸解”过程中，欲加快“酸解”时的化学反应速率，请提出两种可行的措施：______。

(2)加入的NaClO可与Mn反应：Mn＋ClO＋H2O===MnO2↓＋2H＋Cl，还有一种离子也会被NaClO氧化，并发生水解，该反应的离子方程式为_________________________。 (3)“滤渣”的主要成分除Fe(OH)3、Al(OH)3、MnO2外，还有____________。 (4)已知不同温度下MgSO4、CaSO4的溶解度如表所示。

温度/℃ MgSO4的溶解度/g CaSO4的溶解度/g 40 30.9 0.210 50 33.4 0.207 60 35.6 0.201 70 36.9 0.193 2＋

2＋

－

＋

－

开始沉淀时的pH 9.3 7.6 2.7 3.7 完全沉淀时的pH 10.8 9.6 3.7 4.7 “除钙”是将MgSO4和CaSO4混合溶液中的CaSO4除去，根据表中数据，简要说明操作步骤：蒸发浓缩、______。“操作Ⅰ”是将滤液继续蒸发浓缩、冷却结晶、________，便可得到MgSO4·7H2O。

(5)实验中提供的硼镁泥共100 g，得到的MgSO4·7H2O为172.2 g，计算MgSO4·7H2O的产率：________。 (6)金属镁可用于自然水体中铁件的电化学防腐，完成防腐示意图，并作相应标注。

【解析】(1)加快“酸解”过程是化学反应速率问题，故可采用增大浓度、升高温度、增大反应物的接触面积等。(2)在酸性条件下，ClO可将Fe氧化为Fe，而ClO被还原为Cl；生成的Fe水解生成Fe(OH)3，其离子方程式可写为2Fe＋ClO＋5H2O===2Fe(OH)3↓＋Cl＋4H。(3)由于该硼镁泥中有MgO、

2＋

－

－

＋

－

2＋

3＋

－

－

3＋

CaO、MnO、Fe2O3、FeO、Al2O3、SiO2等物质，所以“酸解”后生成的阳离子有Mg、Ca、Mn、Fe、Fe

＋

3＋

2＋

2＋

3＋

2＋2＋2＋3＋2

、Al等，不溶物为SiO2，Mn被氧化为MnO2，Fe被氧化为Fe，根据第一个表格中数据可知，

3＋

3＋

Fe(OH)3、Al(OH)3完全沉淀的pH均小于5，所以调节溶液pH为5～6时，Fe、Al分别生成沉淀Fe(OH)3、Al(OH)3

，

是用相对活泼的金属作负极，铁作正极；另一种是外接电源的保护法，也就是将铁连接电源的负极，作为电解池的阴极。

【答案】(1)适当升高温度、把硼镁泥粉碎(或搅拌、适当增大硫酸浓度) (2)2Fe

2＋

＋ClO＋

－

5H2O===2Fe(OH)3↓＋Cl＋4H (3)SiO2 (4)趁热过滤 过滤洗涤(或过滤) (5)70%(6)

－＋

或

题型二物质提纯类工艺流程

例题2以硅藻土为载体的五氧化二钒(V2O5)是接触法生产硫酸的催化剂。从废钒催化剂中回收V2O5既避免污染环境又有利于资源综合利用。废钒催化剂的主要成分为：

物质 质量分 2.2～2.9 2.8～3.1 数/% 以下是一种废钒催化剂回收工艺路线：

22～28 60～65 1～2 ＜1 V2O5 V2O4 K2SO4 SiO2 Fe2O3 Al2O3

回答下列问题：

(1)“酸浸”时V2O5转化为VO2，反应的离子方程式为_______________________，同时V2O4转化成VO。

＋

2＋

“废渣1”的主要成分是________。

(2)“氧化”中欲使3 mol的VO变为VO2，则需要氧化剂KClO3至少为________ mol。 (3)“中和”作用之一是使钒以V4O12形式存在于溶液中。“废渣2”中含有________。

离子交换

－

(4)“离子交换”和“洗脱”可简单表示为：4ROH＋VOR4V4O12＋4OH(ROH为强碱性阴离子交换树洗脱

4－

412

4－2＋

＋

脂)。为了提高洗脱效率，淋洗液应该呈________性(填“酸”“碱”或“中”)。 (5)“流出液”中阳离子最多的是________。

(6)“沉钒”得到偏钒酸铵(NH4VO3)沉淀，写出“煅烧”中发生反应的化学方程式：____________。

形式存在，而铁、铝则在“中和”过程中转化为沉淀，所以“流出液”中最多的阳离子是钾离子。(6)由NH4VO3转化为V2O5，V的化合价未发生变化，该反应为非氧化还原反应，所以N的化合价仍为－3，一种生成物是NH3，另一种生成物必定是H2O。

高温＋＋＋

【答案】(1)V2O5＋2H===2VO2＋H2O SiO2(2)0.5 (3)Fe(OH)3和Al(OH)3 (4)碱(5)K (6)2NH4VO3=====V2O5＋2NH3↑＋H2O 【题型演练】

1．铬渣（铬主要以Cr2O3形式存在，同时含有Al2O3、SiO2等杂质）是铬电镀过程中产生的含铬污泥，实现其综合利用，可减少铬产生的环境污染。铬渣综合利用工艺流程如下：

请回答下列问题：

（1）焙烧得到的产物含有Na2CrO4和一种无污染的气体，则生成Na2CrO4的反应方程式为____。 （2）除去铝元素的离子方程式为__________________________________________。

（3）理论上加入醋酸铅、硝酸铅均可以得到铬酸铅沉淀，工艺流程中不选用醋酸铅的原因是___________。 （4）铬酸铅是一种用于水彩和油彩的筑色颜料，遇到空气中的硫化物颜色会变黑，该过程的化学反应方程

式为___________________________。

（5）实验室常利用Cr在碱性溶液中的还原性，使其转化为CrO4，从而实现与Al的分离，这个过程中需要加入的两种试剂是__________、__________（填化学式），分离操作是______。

2. 二氧化铈(CeO2)是一种重要的稀土氧化物，平板电视显示屏生产过程中产生大量的废玻璃粉末（含SiO2、Fe2O3、CeO2、FeO等物质）。某课题组以此粉末为原料，设计如下工艺流程对资源进行回收，得到纯净的CeO2和硫酸铁铵晶体。

3+

2-3+

已知：CeO2不溶于稀硫酸，也不溶于NaOH溶液。 回答下列问题：

(1)稀酸A的分子式是_______________。

(2)滤液1中加入H2O2溶液的目的是_______________________。 (3)设计实验证明滤液1中含有Fe_____________________。

(4) 在酸性溶液中，已知Fe溶液可以和难溶于水的FeO(OH)反应生成Fe3O4，书写该反应的离子方程式________________________________。

(5)由滤液2生成Ce(OH)4的离子方程式________________________。

(6)硫酸铁铵晶体[Fe2(SO4)3·2(NH4)2SO4·3H2O]广泛用于水的净化处理，但其在去除酸性废水中的悬浮物时效率降低，其原因是______________________。

(7)取上述流程中得到的Ce(OH)4产品0.531 g，加硫酸溶解后，用浓度为0.l000 mol·L的FeSO 4标准溶液滴定至终点时（铈被还原为Ce )，消耗25.00 mL标准溶液。该产品中Ce(OH)4的质量分数为______________ (结果保留两位有效数字)，Mr（Ce）＝140。

3．钨是熔点最高的金属，是重要的战略物资。自然界中钨主要存在于黑钨矿中，其主要成分是铁和锰的钨酸盐（FeWO4、MnWO4），还含少量Si、As的化合物。由黑钨矿冶炼钨的工艺流程如下：

3+

-1

2+

2+

式为___________________________。

（5）实验室常利用Cr在碱性溶液中的还原性，使其转化为CrO4，从而实现与Al的分离，这个过程中需要加入的两种试剂是__________、__________（填化学式），分离操作是______。

2. 二氧化铈(CeO2)是一种重要的稀土氧化物，平板电视显示屏生产过程中产生大量的废玻璃粉末（含SiO2、Fe2O3、CeO2、FeO等物质）。某课题组以此粉末为原料，设计如下工艺流程对资源进行回收，得到纯净的CeO2和硫酸铁铵晶体。

3+

2-3+

已知：CeO2不溶于稀硫酸，也不溶于NaOH溶液。 回答下列问题：

(1)稀酸A的分子式是_______________。

(2)滤液1中加入H2O2溶液的目的是_______________________。 (3)设计实验证明滤液1中含有Fe_____________________。

(4) 在酸性溶液中，已知Fe溶液可以和难溶于水的FeO(OH)反应生成Fe3O4，书写该反应的离子方程式________________________________。

(5)由滤液2生成Ce(OH)4的离子方程式________________________。

(6)硫酸铁铵晶体[Fe2(SO4)3·2(NH4)2SO4·3H2O]广泛用于水的净化处理，但其在去除酸性废水中的悬浮物时效率降低，其原因是______________________。

(7)取上述流程中得到的Ce(OH)4产品0.531 g，加硫酸溶解后，用浓度为0.l000 mol·L的FeSO 4标准溶液滴定至终点时（铈被还原为Ce )，消耗25.00 mL标准溶液。该产品中Ce(OH)4的质量分数为______________ (结果保留两位有效数字)，Mr（Ce）＝140。

3．钨是熔点最高的金属，是重要的战略物资。自然界中钨主要存在于黑钨矿中，其主要成分是铁和锰的钨酸盐（FeWO4、MnWO4），还含少量Si、As的化合物。由黑钨矿冶炼钨的工艺流程如下：

3+

-1

2+

2+

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