高考化学答题技巧之化学工艺流程 题型三 工艺流程中的答题规范(原卷版)Word（19页）

题型三 工艺流程中的答题规范 工艺流程题就是将化工生产过程中的主要生产阶段即生产流程用框图形式表示出来，并根据 生产流程中有关的化学知识步步设问，形成与化工生产紧密联系的化工工艺试题。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。主要考查学生对已学知识的掌握、理解、迁移、转换、重组和解决实际问题的能 力，这对获取信息的能力、分析问题的能力、表达能力提出了更高的要求。此类题失分的原因主 要是回答问题词不达意、答非所问。 一、工艺流程中的答题规范 1．沉淀洗涤操作：沿玻璃棒向漏斗(或过滤器)中加入蒸馏水至完全浸没沉淀，待水自然流下后，重复 操作2～3 次。 2．检验离子是否已经沉淀完全的方法： 答题模板：静置，取少量上层清液于试管中，滴加××试剂(沉淀剂)，若不再产生沉淀，则××离子已经沉 淀完全 实例：在测定Na2SO4和NaCl 的混合物中Na2SO4=的质量分数时，可以再混合物中加入过量BaCl2溶液， 沉淀SO4 2-，然后过滤、洗涤、烘干、称量得到BaSO4的质量，判断SO4 2-完全沉淀的方法：静置，取少量 上层清液于试管中，滴加BaCl2试剂，若无白色沉淀产生，则SO4 2-离子已经沉淀完全 3．检验沉淀是否洗涤干净的操作 答题模板：取少量最后一次的洗涤液于试管中，向其中滴入××试剂，若未出现××现象(特征反应现象)， 则沉淀洗涤干净。 规范解答：以FeCl3溶液与NaOH 溶液制得Fe(OH)3沉淀后过滤为例：取最后一次的洗涤液少许于试管 中，加入用硝酸酸化的硝酸银溶液，若有白色沉淀生成，则沉淀未洗涤干净，若无白色沉淀生成，则沉淀 已经洗涤干净。 注意：要选择一种溶液中浓度较大的、比较容易检验的离子检验，不能检验沉淀本身具有的离子。 4．洗涤液的选择：冰水洗、热水洗、乙醇洗等洗去晶体表面的可溶性杂质离子，并减少晶体在洗涤过 程中的溶解损耗。 例：FeC2O4用热水洗涤的原因：FeC2O4难溶于水，用热水洗涤有利于除去可溶性杂质 5．冰水洗涤的目的： 洗去晶体表面的杂质离子并降低被洗涤物质的溶解度，减少其在洗涤过程中的溶 解损耗。 6．乙醇洗涤的目的： 降低被洗涤物质的溶解度， 减少其在洗涤过程中的溶解损耗，；利用有机溶剂 的挥发性除去固体表面的水分，产品易干燥 7．判断滴定终点的答题规范 答题模板：当滴入最后半滴×××溶液后，溶液由××变成××色(或溶液××色褪去)，且半分钟不恢复原色 实例：用标准盐酸溶液滴定未知浓度的氢氧化钠溶液，酚酞作指示剂，滴定终点的判断：当加入最后 半滴盐酸溶液后，溶液由红色变成无色，且半分钟不恢复原色 8．离子检验答题模板 (1)答题规范：取试样→加水溶解，加入×××试剂，若×××(现象)，则×××(结论) (2)例：SO4 2-检验：取少量溶液于试管中，加入稀盐酸，再加氯化钡溶液，若产生白色沉淀，则证明有 SO4 2- 例：检验Fe2+被完全氧化的试剂/操作： 取所得溶液少许于试管中，滴加几滴铁氰化钾溶液，若没有蓝 色沉淀产生，证明Fe2+被完全氧化。 9．加H2O2、NaClO3、HNO3等的作用：多为将Fe2+氧化为Fe3+，(若溶液中有其他还原性的离子，也要 考虑，例将Cr3+氧化为CrO4 2-等) 10．H2O2可用什么替代：一般为O2或空气(氧化剂，不引杂) 11．加入试剂除杂：例：含有Cu2+、Cd2+中的溶液中加入Zn 注意：在写某一步骤是为了除杂时，应该注明“是为了除去 XX 杂质”，不能答“除杂” 12．蒸发、反应时的气体氛围：抑制某离子的水解，如加热蒸发 AlCl3溶液时为获得 AlCl3需在 HCl 气 流中进行。 13．方案的优缺点：考虑原料是否易得，操作是否简单，成本是否低廉，有无环境污染等。 二、“目的或原因”分析 目的或原因 答题方向 沉淀(晶体)洗涤的目的 若滤渣是所需的物质，洗涤的目的是除去晶体表面的可溶性杂质，得到更 纯净的沉淀物 若滤液是所需的物质，洗涤的目的是洗涤过滤所得到的滤渣，把有用的物 质如目标产物尽可能洗出来 沉淀(晶体)冰水洗涤的目的 既能洗去晶体表面的杂质离子，且能防止晶体在洗涤过程中的溶解损耗 沉淀(晶体)用有机溶剂(酒 精、丙酮等)洗涤的目的 既能洗去晶体表面的杂质离子，且能防止晶体在洗涤过程中的溶解损耗， 此外又利用有机溶剂的挥发性，除去固体表面的水分，产品易干燥 控制溶液pH 的目的 防止××离子水解；防止××离子沉淀；确保××离子沉淀完全；防止××溶解等 温度不高于×× ℃的原因 温度过高××物质分解(如H2O2、浓硝酸、NH4HCO3等)或××物质挥发(如浓 硝酸、浓盐酸)或××物质氧化(如Na2SO3等)或促进××物质水解(如AlCl3等) 蒸发、反应时的气体氛围 抑制××离子的水解(如加热蒸发AlCl3 溶液时需在HCl 气流中进行，加热 MgCl2·6H2O 得MgCl2时需在HCl 气流中进行等) 加热的目的 加快反应速率或促进平衡向某个方向(一般是有利于生成物生成的方向)移 动 减压蒸馏(减压蒸发)的原因 减小压强，使液体沸点降低，防止××物质受热分解(如H2O2、浓硝酸、 NH4HCO3等) 减压过滤的目的 加快过滤速度 减压烘干的目的 降低产品的烘干温度，防止产品分解 减压蒸发的原因 减压蒸发降低了蒸发温度，可以防止某物质分解(如H2O2、浓硝酸、 NH4HCO3)或失去结晶水(如题目要求制备结晶水合物产品) 趁热过滤的目的 防止过滤一种晶体或杂质的过程中，因降温而析出另一种晶体 ①要滤渣(产品)：防止降温时析出杂质而影响产品纯度或减少产品溶解损 耗 如：NaCl (KNO3) ②要滤液(产品)：防止降温时析出产品(溶解度随温度增大而增大)而损耗 (除去溶解度小或难溶的杂质) 1．(2023•辽宁省选择性考试，16 节选) (1)用硫酸浸取镍钴矿时，提高浸取速率的方法为_______(答出 一条即可)。 2．(2023•全国乙卷，27 节选)LiMn2O4作为一种新型锂电池正极材料受到广泛关注。由菱锰矿 (MnCO3，含有少量Si、Fe、Ni、Al 等元素)制备LiMn2O4的流程如下： (1)硫酸溶矿主要反应的化学方程式为_______。为提高溶矿速率，可采取的措施_______(举1 例)。 (2)加入少量MnO2的作用是_______。不宜使用H2O2替代MnO2，原因是_______。 3．(2023•全国甲卷，26)BaTiO3是一种压电材料。以BaSO4为原料，采用下列路线可制备粉状 BaTiO3。 回答下列 问题： (1)“焙烧”步骤中碳粉的主要作用是_______。 (2)“焙烧”后固体产物有BaCl2、易溶于水的BaS 和微溶于水的CaS。“浸取”时主要反应的离子方程 式为_______。 (3)“酸化”步骤应选用的酸是_______(填标号)。 a．稀硫酸 b．浓硫酸 c．盐酸 d．磷酸 (4)如果焙烧后的产物直接用酸浸取，是否可行？_______，其原因是_______。 (5)“沉淀”步骤中生成BaTiO(C2O4)2的化学方程式为_______。 (6)“热分解”生成粉状钛酸钡，产生的n(CO2)：n(CO)= _______。 4．(2023•山东卷，17)盐湖卤水(主要含Na+、Mg2+、Li+、Cl-、SO4 2-和硼酸根等)是锂盐的重要来源。一 种以高镁卤水为原料经两段除镁制备Li2CO3的工艺流程如下： 已知：常温下，Ksp(Li2CO3)=2.2×10－3。相关化合物的溶解度与温度的关系如图所示。 回答下列问题： (1)含硼固体中的B(OH)3在水中存在平衡：B(OH)3+H2O [B(OH)4]- +H+ (常温下，Ka=1.010-9.34)； B(OH)3与NaOH 溶液反应可制备硼砂Na2B4O5(OH)4·8H2O。常温下，在 硼砂溶液中， [B4O5(OH)4]2-水解生成等物质的量浓度的B(OH)3和[B(OH)4]-，该水解反应的离子方程式为_____，该溶液 pH=_____。 (2)滤渣Ⅰ的主要成分是_____(填化学式)；精制Ⅰ后溶液中 的浓度为2.0 mol·L-1，则常温下精制Ⅱ 过程中CO3 2-浓度应控制在_____ mol·L-1以下。若脱硼后直接进行精制Ⅰ，除无法回收 外，还将增加__ ___的用量(填化学式)。 (3)精制Ⅱ的目的是_____；进行操作 时应选择的试剂是_____，若不进行该操作而直接浓缩，将导致 _____。 5．(2023•全国新课标卷，27)铬和钒具有广泛用途。铬钒渣中铬和钒以低价态含氧酸盐形式存在，主 要杂质为铁、铝、硅、磷等的化合物，从铬钒渣中分离提取铬和钒的一种流程如下图所示： 已知：最高价铬酸根在酸性介质中以Cr2O7 2-存在，在碱性介质中以CrO4 2-存在。 回答下列问题： (1)煅烧过程中，钒和铬被氧化为相应的最高价含氧酸盐，其中含铬化合物主要为_______(填化学式)。 (2)水浸渣中主要有SiO2和_______。 (3)“沉淀”步骤调 到弱碱性，主要除去的杂质是_______。 (4)“除硅磷”步骤中，使硅、磷分别以MgSiO3和MgNH4PO4的形式沉淀，该步需要控制溶液的 以达到最好的除杂效果，若 时，会导致_______； 时，会导致_______。 (5)“分离钒”步骤中，将溶液 调到1.8 左右得到V2O5沉淀，V2O5在 时，溶解为VO2 +或VO3+ 在碱性条件下，溶解为VO3 -或VO4 3-，上述性质说明V2O5具有_______(填标号)。 A．酸性 B．碱性 C．两性 (6)“还原”步骤中加入焦亚硫酸钠(Na2S2O5)溶液，反应的离子方程式为_______。 6． (2023•广东卷，18 节选)Ni、Co 均是重要的战略性金属。从处理后的矿石硝酸浸取液(含Ni2+、 Co2+、Al3+、Mg2+)中，利用氨浸工艺可提取Ni、Co，并获得高附加值化工产品。工艺流程如下： 已知：氨性溶液由NH3·H2O、(NH4)2SO3和(NH4)2CO3配制。常温下，Ni2+、Co2+、Co3+与NH3形成可溶 于水的配离子：lgKb(NH3·H2O)=-4.7；Co (OH)2易被空气氧化为Co (OH)3；部分氢氧化物的Ksp如下表。 氢氧化 物 Co (OH)2 Co (OH)3 Ni(OH)2 Al(OH)3 Mg(OH)2 Ksp 回答下列问题： (1)活性 可与水反应，化学方程式为 。 (2)常温下，pH=9.9 的氨性溶液中，c(NH3·H2O) c(NH4 +) (填“>”“<”或“=”)。 (4) (NH4)2CO3会使滤泥中的一种胶状物质转化为疏松分布的棒状颗粒物。滤渣的X 射线衍射图谱中， 出现了NH4Al(OH)2CO3的明锐衍射峰。 ①NH4Al(OH)2CO3属于 (填“晶体”或“非晶体”)。 ②(NH4)2CO3提高了Ni、Co 的浸取速率，其原因是 。 (5)①“析晶”过程中通入的酸性气体A 为 。 ②由CoCl2可制备AlxCoOy 晶体，其立方晶胞如图。Al 与O 最小间距大于Co 与O 最小间距，x、y 为 整数，则Co 在晶胞中的位置为 ；晶体中一个Al 周围与其最近的O 的个数为 。 (6)①“结晶纯化”过程中，没有引入新物质。晶体A 含6 个结晶水，则所得HNO3溶液中n(HNO3)与 n(H2O)的比值，理论上最高为 。 ②“热解”对于从矿石提取Ni、Co 工艺的意义，在于可重复利用HNO3和 (填化学式)。 7．(2022•河北省选择性考试，15 节选)以焙烧黄铁矿FeS2(杂质为石英等)产生的红渣为原料制备铵铁蓝 Fe(NH4)Fe(CN)6颜料。工艺流程如下： 回答下列问题： (1)红渣的主要成分为_______(填化学式)，滤渣①的主要成分为_______(填化学式)。 (2)黄铁矿研细的目的是_______。 (4)工序①的名称为_______，所得母液循环使用。 8．(2022•海南省选择性考试，15)胆矾(CuSO4·5H2O)是一种重要化工原料，某研究小组以生锈的铜屑 为原料[主要成分是Cu，含有少量的油污、CuO、CuCO3、Cu(OH)2]制备胆矾。流程如下。 回答问题： (1)步骤①的目的是_______。 (2)步骤②中，若仅用浓H2SO4溶解固体B，将生成_______(填化学式)污染环境。 (3)步骤②中，在H2O2存在下Cu 溶于稀H2SO4，反应的化学方程式为_______。 (4)经步骤④得到的胆矾，不能用水洗涤的主要原因是_______。 (5)实验证明，滤液D 能将I-氧化为I2。 . ⅰ甲同学认为不可能是步骤②中过量H2O2将I-氧化为I2，理由是_______。 . ⅱ乙同学通过实验证实，只能是Cu2+将I-氧化为I2，写出乙同学的实验方案及结果_______(不要求写具 体操作过程)。 1．(2024·山东省济宁市高三期末节选)电解精炼铜的阳极泥中含有 等 杂质，工业生产上从其中提取银和硒的流程如图所示： (1)加快“焙烧”速率可采取的一种措施为 。 (2)流出液Ⅰ中溶质的主要成分是 ，分铜液中主要的金属阳离子是 。 (3)“分铜”时，反应温度不能过高，原因是 ，加入氯化钠的主要目的是 。 2．(2024·河南三门峡高三阶段性考试节选)钪及其化合物具有许多优良的性能，在宇航、电子、超导 等方面有着广泛的应用。从钛白工业废酸(含钪、钛、铁、锰等离子)中提取氧化钪(Sc2O3)的一种流程如图： 回答下列问题： (1)洗涤“油相”可除去大量的钛离子。洗涤水是用93%的硫酸、27.5%的双氧水和水按一定比例混合 而成。混合的实验操作是 。 (2)钪锰矿石中含铁元素，其中Fe2+易被氧化为Fe3+的原因是 。(从原子结构角度解释) 3．(2024·重庆渝中高三联考节选)铝酸铋[Bi(AlO2)3]主要用作抗酸药及抗溃疡药，具有中和胃酸和收敛 作用。以辉铋矿(主要成分为 Bi2S3，含有： 等杂质)为原料制备铝酸铋的一种工艺流程如 图所示： 已知：“沉淀”步骤中，不能出现Fe3+，否则后续Bi(OH)3沉淀中会混有Fe(OH)3杂质。请回答下列问题： (1)铋位于第六周期，且与氮同主族，则铋元素在元素周期表中属于 区，铋的价层电子排布式为 。 (2)“浸取”过程中，提高浸出率的措施有 。(写一条即可) (4)“还原”时， 加入铋的目的是 。 (5)已知进入“碱溶”步骤的物质为经过充分洗涤的Cu(OH)2和 Bi(OH)3固体混合物，为检验是否洗涤干 净，可选择的试剂为 。 A．KSCN 溶液 B．K3[Fe(CN)6]溶液 C．BaCl2溶液 4．(2024·河北张家口张垣联盟高三联考节选)金属铼(Re)是重要的新兴金属，应用于国防、石油化工以及 电子制造等领域，通过还原高铼酸铵(NH4ReO4)可制取金属铼。以钼精矿(主要成分为钼的硫化物和少量铼 的硫化物)制取高铼酸铵的流程如下图所示。回答下列问题： (1)“焙烧”过程加入生石灰的目的 。 (2)“焙烧”常采用高压空气、逆流操作(空气从培烧炉下部通入，矿粉从中上部加入)，这样操作的目的是 ，请再举出一项提高“焙烧”效率的合理措施： 。 (3)“浸出”中，浸出率与温度的关系如下左图所示，浸出率与硫酸浓度的关系如下右图所示。工业生产 应选择的适宜条件是 。 5．(2024·九校联考广西卷节选)《自然》杂志公布最新科学研究成果：碘化镍(NiI2)在二维形式上具有 多铁性。某小组以废镍催化剂(主要成分是Ni，含少量Zn、Fe、CaO、SiO2等杂质)为原料制备碘化镍的流 程如下： 请回答下列问题： (1)滤渣1 的成分是CaSO4、 (填化学式)。滤渣2 经过洗涤、干燥、 (填操作名称)可制铁红。 (2)“除铁"中可通过先加入H2O2溶液再加入NiO 替代NaClO 溶液， H2O2的作用是 (用离子方程式 表示)。 (3)“萃取"中，萃取剂的密度小于1 g·cm－3，若在实验室中分离萃取液，操作是 (填操作名称)。 (4)“分解”过程中通入N2的作用是 。 6．(2024·浙江省台州市高三第一次教学质量评估节选)某研究小组用磷酸和碳酸钠制备 NaH2PO4·2H2O，按如下流程开展实验。 已知：常温下NaH2PO4·2H2O 为无色晶体，易溶于水，不溶于乙醇，熔点60℃，热至100℃时失去全 部结晶水。磷酸易溶于乙醇。25℃，H3PO4的电离常数：Ka1=6.9×10-3，Ka2=6.2×10-8，Ka3=4.8×10-13；H2CO3 的电离常数：Ka1=4.5×10-5，Ka2=4.7×10-11。 回答下列问题： (1)步骤Ⅱ蒸发浓缩时，将溶液转移至 (填仪器名称)进行加热。 (3)步骤Ⅰ用pH 试纸检测溶液的pH=4.2～4.6 的具体操作如下，请将操作补充完整：将广泛pH 试纸置 于玻璃片上，用玻璃棒蘸取溶液点在试纸中部，与标准比色卡对照、读数； 。 (4)一系列操作包括：操作A．洗涤和干燥。 ①写出操作A 的名称 。 ②洗涤时，下列洗涤剂最合适的是 (填序号)。 A．冷水 B．热水 C．乙醇 D．乙醇-水混合溶液 7．(2024·福建福州市八县一中高三联考节选)电池级碳酸锂是制造LiCoO2等锂离子电池必不可少的原 材料。享誉“亚洲锂都”的宜春拥有亚洲储量最大的锂云母矿，以锂云母浸出液(含Li+、Fe3+、Mg2+、SO4 2- 等)为原料制取电池级Li2CO3的工艺流程如图： 已知：①HR 为有机萃取剂，难溶于水，可萃取Fe3+，萃取时发生的反应可表示为：Fe3++3HR FeR3+3H+； ②常温时，1mol·L-1LiOH 溶液的pH=14。 回答下列问题： (1)“有机层”的主要成分为 (填化学式，下同)；“滤渣1”中含有的物质为 ；使用HR 萃 取剂时，需加入一定量的NaOH 进