工艺流程题解题技巧点拨.pdf
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1、高考新题型工艺流程题解题技巧点拨 一般来说,流程题只有两个目的:一是从混合物中分离、提纯某一物质;另一目的就是利用某 些物质制备另一物质。 一、对于实验目的为一的题目,其实就是对混合物的除杂、分离、提纯。当遇到这一类题时, 要求学生一定要认真在题目中找出要得到的主要物质是什么,混有的杂质有哪些,认真分析当加入 某一试剂后,能与什么物质发生反应,生成了什么产物,要用什么样的方法才能将杂质除去。只有 这样才能明白每一步所加试剂或操作的目的。这里特别提一提蒸发与结晶。蒸发与结晶方法都可以 将溶液中的溶质以固体形式析出,具体采用何种方法,主要取决于溶质的溶解度。 有的物质它的溶解度随温度的升高变化比较
2、大,如NH4NO3、KNO3等物质 ,在蒸发过程中比较 难析出来,所以要用冷却法使它结晶。而有的物质它的溶解度随温度的升高变化比较小,如NaCl、 KCl 等,有少数物质的溶解度随温度的升高而减小,如Ca(OH)2要使它们析出较多固体溶质时 ,则 要用蒸发浓缩的方法。例如 NaCl 和 KNO 3混合溶液 ,如果将混合溶液蒸发一段时间,析出的固体主要 是 NaCl ,母液中是KNO 3和少量 NaCl 。如果将混合溶液加热后再降温,则析出的固体主要是KNO3 , 母液中是NaCl 和少量KNO 3。如果是除杂,杂质所含的量比较少,一般是让主要物质析出来。如 KNO3溶液中含少量 NaCl,常用
3、升温冷却结晶法,再经过过滤、洗涤、烘干(不同的物质在烘干时 采取的方法不同) ,就可得到KNO 3固体了。 如果 NaCl 溶液中含少量 KNO 3,则用蒸发浓缩结晶法 ., 这种方法一般要经过趁热过滤才能得到主要物质,主要原因是如果温度下降,杂质也会以晶体的形 式析出来。 二、对于目的为制备某一物质的流程题,要求学生注意以下几个方面: 1、明确题目目的是制什么物质,从题干或问题中获取有用信息,了解产品的性质。 只有知道了实验目的,才能非常清楚的知道整个流程的意义所在,题目中的信息往往是制备该 物质的关键所在。而产物如果具有某些特殊性质(由题目信息获得或根据所学知识判断),则要采 取必要的措施
4、来避免在生产过程中产生其它杂质。一般来说主要有如下几种情况: 如果在制备过程中出现一些受热易分解的物质或产物,则要注意对温度的控制。如:侯德榜 制碱中的 NaHCO3;还有如H2O2、Ca(HCO3)、 KMnO 4、AgNO3、HNO3(浓)等物质。 如果产物是一种会水解的盐,且水解产物中有挥发性的酸产生时,则要加相对应的酸来防止 水解。如:制备FeCl3、AlCl 3、MgCl2、Cu(NO3)2等物质时,要蒸干其溶液得到固体溶质时,都要 加相应的酸或在酸性气流中干燥来防止它水解,否则得到的产物分别是Fe2O3 、Al2O3、 MgO 、CuO; 而像 Al2 ( SO4) 3、NaAlO
5、2、Na2CO3等盐溶液 ,虽然也发生水解 ,但产物中 Al (OH) 3、H2SO4、 NaHCO3、NaOH 都不是挥发性物质,在蒸发时 ,抑制了盐的水解,最后得到的还是溶质本身。 如果产物是一种强的氧化剂或强的还原剂,则要防止它们发生氧化还原的物质,如:含Fe2+、 SO32-等离子的物质,则要防止与氧化性强的物质接触。 如果产物是一种易吸收空气中的CO2或水(潮解或发生反应)而变质的物质(如NaOH 固体 等物质),则要注意防止在制备过程中对CO2或水的除去,也要防止空气中的CO2或水进入装置中。 如果题目中出现了包括产物在内的各种物质的溶解度信息,则要注意对比它们的溶解度随温 度升高
6、而改变的情况,根据它们的不同变化,找出合适的分离方法。 2、寻找在制备过程中所需的原料,写出主要的化学反应文程式或制备原理,从中了解流程图。 从近几年的高考题目中会发现,大多数题目都会给出制备物质时所需的原料,但一般会涉及到 物质的分离、提纯的操作。所以在明确了实验目的之后,再写出主要的反应方程式,观察有没有副 产品,如果有,剩余的步骤就是分离提纯了。 工艺流程题解题技巧 无机化工题实际上是考查考生运用化学反应原理及相关知识来解决工业生产中实际问题的能 力。解此类型题目的基本步骤是:从题干中获取有用信息,了解生产的产品。分析流程中的每 一步骤,从几个方面了解流程:A、反应物是什么 B、发生了什
7、么反应 C、该反应造成了什么后果, 对制造产品有什么作用。抓住一个关键点:一切反应或操作都是为获得产品而服务。从问题中获 取信息,帮助解题。 了解流程后着手答题。对反应条件的分析可从以下几个方面着手: 1、对反应速率有何影响? 2、对平衡转化率有何影响? 3、对综合生产效益有何影响?如原料成本,原料来源是否广泛、是否可再生,能源成本,对设 备的要求,环境保护(从绿色化学方面作答)。 常见文字叙述套路: 1、洗涤沉淀:往漏斗中加入蒸馏水至浸没沉淀,待水自然流下后,重复以上操作2-3 次。 2、从溶液中得到晶体:蒸发浓缩- 冷却结晶 - 过滤 - (洗涤)。 注意:在写某一步骤是为了除杂是,应该注
8、明“是为了除去 XX杂质”,只写“除杂”等一类万金 油式的回答是不给分的。 看清楚是写化学反应方程式还是离子方程式,注意配平。 高考新题型工艺流程题 1、海水的综合利用可以制备金属镁,其流程如下图所示: (1)若在空气中加热MgCl26H2O 生成的是 Mg(OH)Cl或 MgO ,写出相应反应的化学方程 式;用电解法制取金属镁时,需要无水氯化镁。写 出用电解法制取金属镁的化学方程式。 (2)Mg(OH) 2沉淀中混有 Ca(OH)2应怎样除去?写出实验步骤。 _ (3)实验室里将粗盐制成精盐的过程中,在溶解、过滤、蒸发三个步骤的操作中都要用到玻璃 棒,分别说明这三种情况下使用玻璃棒的目的:
9、溶解时: _ ; 过滤时: _ ; 蒸发时: _ 。 1、( 1)MgCl2 6H2OMg(OH)Cl+HCl +5H2OMgCl2 6H2OMgO+2HCl +5H2O 或 Mg(OH)ClMgO+HCl ; MgCl2 Mg + Cl2 (2)加入 MgCl 2溶液,充分搅拌,过滤,沉淀用蒸馏水水洗涤。 (3)搅拌,加速溶解;使待滤液体沿玻璃棒流入漏斗,防止外洒; 搅拌,防止因局部过热液滴或晶体飞溅。 2、氯碱厂电解饱和食盐水制取NaOH 的工艺流程示意图如下: 依据上图,完成下列填空: (1)在电解过程中,与电源正极相连的电极上所发生反应的化学方程式为;与电源 负极相连的电极附近,溶液P
10、H (选填:不变、升高或下降)。 (2)工业食盐含Ca2+、Mg 2+等杂质,精制过程发生反应的离子方程式为: 。 (3)如果精盐中 SO4 2- 含量较高, 必须添加钡试剂除去SO4 2-,该钡试剂可以是 (选填: a、b、c); aBa(OH)2bBa(NO3)2c BaCl2 通电 (4)为有效除去Ca2+、Mg 2+、SO 4 2- 加入试剂的合理顺序为(选填: a、b、c); a先加 NaOH ,后加 NaCO 3,再加钡试剂b先加 NaOH ,后加钡试剂,再加Na2CO3 c先加钡试剂,后加NaOH ,再加 Na2CO3 (5)脱盐工序中利用NaOH 和 NaCl 在溶解度上的差异
11、,通过、冷却、(填操作 名称)除去NaCl。 (6)在隔膜法电解食盐水时,电解槽分隔为阳极区和阴极区,防止Cl2与 NaOH 反应;采用无 隔膜电解冷的食盐水时,Cl2与 NaOH 充分接触,产物仅是NaClO 和 H2,相应的化学方程式 为。 2、( 1)2Cl -2e- =Cl2 升高(2)Ca2+CO32-= CaCO3,Mg 2+2OH-=Mg(OH) 2 (3)a、c (4)b、c (5)蒸发;过滤 (6) 2NaCl + 2H2O 2NaOH + H2+ Cl2 Cl2+2NaOH=2NaClO+H 2 3、(2006 广东卷 20) 氧化铜有多种用途,如作玻璃着色剂、油类脱硫剂等
12、。为获得纯净的氧化 铜以探究其性质,某同学用工业硫酸铜( 含硫酸亚铁等杂质)进行如下实验: (1)制备氧化铜 : 步骤的目的是除不溶性杂质,操作是:。 步骤的目的是除铁,操作是:滴加H2O2溶液,稍加热;当Fe2+完全转化后,慢慢加入 Cu2(OH)2CO3粉末,搅拌,以控制 pH =3.5 ;加热煮沸一段时间,过滤,用稀硫酸酸化滤液至pH =1。 控制溶液 pH =3.5 的原因是:。 步骤的目的是得到CuSO45H2O 固体,操作是: 、过滤、水浴 加热烘干。水浴加热的特点是:。 (2) 探究氧化铜的性质: 取 A、B 两支试管,往A 中加入适量的CuO 粉末,再分别向A 和 B 加入等体
13、积3% H2O2溶 液,只观察到A 中有大量气泡,结论是:。 为探究试管A 中的反应速率,收集气体并测定其体积必需的实验仪器有:。 3、(1)称量、溶解、过滤促进 Fe3+转化 Fe (OH) 3沉淀,以防止 Cu2+的水解。 蒸发浓缩,冷却结晶,可以控制加热温度,且温度不超过100,加热均匀。 (2) CuO 对 H2O2的分解有催化作用。量筒、水槽、秒表、导管。 4、 (2006 广东卷 22)往有机聚合物中添加阻燃剂,可增加聚合物的使用安全性,扩大其使用范 围。例如,在某聚乙烯树脂中加入等质量由特殊工艺制备的阻燃型Mg(OH) 2,树脂可燃性大大降低, 该 Mg(OH) 2的生产工艺如下
14、: (1)精制卤水中的MgCl2与适量石灰乳反应合成碱式氯化镁 Mg(OH) 2nClnmH2O,反应的 化学方程式 为 。 工业 CuSO4一一 CuSO4溶液一 CuSO45H2O 一一 CuO 石灰乳 精制卤水 合成水热处理过滤水洗表面处理过滤水洗干燥 电解 (2)合成反应后,继续在393K523K 下水热处理8h,发生发应: Mg(OH)2nClnmH2O(1-n/2)Mg(OH)2n/2MgCl2mH2O 水热处理后,过滤、水洗。水洗的目的 是。 (3)阻燃型Mg(OH)2具有晶粒大,易分散、与高分子材料相容性好等特点。上述工艺流程中 与此有关的步骤 是。 (4)已知热化学方程式:M
15、g(OH)2(s)MgO(s) H2O(g);H1 81.5 kJ/mol Al(OH)3(s)1/2Al2O3(s)3/2H2O(g);H2 87.7 kJ/mol Mg(OH) 2 和Al(OH) 3 起阻燃作用的主要原因 是。 等质量Mg(OH)2和 Al(OH)3相比,阻燃效果最好的是,原因 是。 (5)常用阻燃剂主要有三类:A卤系,如四溴乙烷;B磷系,如磷酸三苯酯;C无机类, 主要是 Mg(OH)2和 Al(OH) 3。从环保的角度考虑,应用时较理想的阻燃剂是 _(填代号),理由 是 。 4、( 1)2MgCl2(2n)Ca(OH)22mH2O2Mg(OH) 2nClnmH2O(2n
16、)CaCl2 (2)除去附着在Mg(OH) 2表面的含等杂质 MgCl 2 的滤液。 (3)“水热处理”、“表面处理”。 (4)分解时吸收大量的热量。 Mg(OH) 2,等质量的 Mg(OH) 2分解时吸收的热量比 Al(OH) 3大 (5)C;A 会破坏臭氧层,B 中的 P 元素会造成藻类生物的大量繁殖。 5、(2007 广东卷 21)以氯化钠和硫酸铵为原料制备氯化铵及副产品硫酸钠,工艺流程如下: 氯化钠 硫酸铵 混合 溶解 蒸发 浓缩 趁热 过滤 滤液 冷却 结晶 过滤 滤液 Na 2SO4 NH4Cl 干燥 NH4Cl 产品 洗涤 20304050 20 30 40 50 60 70 温
17、度 / 溶 解 度 / g 80 60708090 100 氯 化铵 硫酸钠 氯化铵和硫酸钠的溶解度随温度变化如上图所示。回答下列问题: (1) 欲制备 10.7g NH4Cl ,理论上需NaCl g。 (2) 实验室进行蒸发浓缩用到的主要仪器有、烧杯、玻璃棒、酒精灯等。 (3) “冷却结晶”过程中,析出NH4Cl 晶体的合适温度为。 (4) 不用 其它试剂,检查NH4Cl 产品是否纯净的方法及操作是 (5) 若 NH4Cl 产品中含有硫酸钠杂质,进一步提纯产品的方法是。 5、(1)11.7 (2)蒸发皿(3)35 (33 -40 均可得分 ) 。(4) 加热法;取少量氯化铵产品于 试管底部,
18、加热,若试管底部无残留物,表明氯化铵产品纯净。 (5)重结晶。 工业碳酸钠溶解除杂 滤渣 滤液蒸发浓缩结晶 过滤 母液 Na2CO3H2O 趁热过滤 试剂级 Na2CO3检验 加热脱水 6、( 2008 广东 19)碳酸钠是造纸、玻璃、纺织、制革等行业的重要原料。工业碳酸钠(纯度 约 98)中含有Ca2+、Mg 2+、Fe3+、Cl- 和 SO4 2- 等杂质,提纯工艺路线如下: 已知碳酸钠的溶解度(S)随温度变化的 曲线如下图所示: 回答下列问题: (1)滤渣的主要成分为 (2)“趁热过滤”的原因是 (3)若在实验室进行“趁热过滤”,可采取的措施是 (写出 1 种)。 (4)若“母液”循环使
19、用,可能出现的问题及其原因是 (5)已知: Na2CO310H2O(s)=Na2CO3(s)+10H2O(g) H1= +532.36 kJ mol -1 Na2CO310H2O(s)=Na2CO3H2O(s)+9H2O(g) H2= +473.63 kJ mol -1 写出 Na2CO3H2O 脱水反应的热化学方程式 。 6、(1) 滤渣的主要成分为Mg(OH)2、Fe(OH)3、CaCO3。 (2) 使析出的晶体为Na2CO3 H2O,防止因温度过低析出 Na2CO3 10H2O 晶体,令后续的加热脱水 耗时长。 (3) 用已预热的布氏漏斗趁热抽滤。 (4) 溶解时有大量沉淀生成,使Na2
20、CO3损耗且产物Na2CO3混有杂质;原因: “ 母液 ” 中,含有的离 子有 Ca2+,Na+,Cl -,SO42-,OH- ,CO32-,当多次循环后,使用离子浓度不断增大,溶解时会 生成 CaSO4,Ca(OH)2,CaCO3等沉淀。 (5) Na2CO3 H2O(S)= Na2CO3(s) + H 2O(g) H= +58.73kJ/mol 7、( 2008 广东 23)硅单质及其化合物应用范围很广。请回答下列问题: (1) 制备硅半导体材料必须先得到高纯硅。三氯甲硅烷(SiHCl3)还原法是当前制备高纯硅的主 要方法,生产过程示意图如下: 写出由纯SiHCl3制备高纯硅的化学反应方程
21、式。 整个制备过程必须严格控制无水无氧。SiHCl3遇水剧烈反应生成H2SiO3、HCl 和另一种物质, 写出配平的化学反应方程式;H2还原 SiHCl 3过 程中若混 O2,可能引起的后果是。 (2)下列有关硅材料的说法正确的是(填字母)。 A、碳化硅化学性质稳定,可用于生产耐高温水泥 Na2CO3H2O 石英砂粗硅SiHCl3(粗)高纯硅SiHCl3(纯) 焦炭 高温 精馏 HCl 573k H2 1357K B、氮化硅硬度大、熔点高,可用于制作高温陶瓷和轴承 C、高纯度二氧化硅可用于制造高性能通讯材料光导纤维 D、普通玻璃是由纯碱、石灰石和石英砂制成的,其熔点很高 E、盐酸可以与硅反应,
22、故采用盐酸为抛光液抛光单晶硅 (3) 硅酸钠水溶液俗称水玻璃。取少量硅酸钠溶液于试管中,逐滴加入饱和氯化铵溶液,振荡。 写出实验现象并给予解释 7、(1) SiHCl3+H2Si+3HCl 3SiHCl3+3H2O=H2SiO3+H2+3HCl ;高温下, H2遇 O2发生爆炸。(2) ABCD (3) 生成白色絮状沉淀,有刺激性气味的气体生成;SiO3 2- 与 NH4+发生双水解反应, SiO3 2- + 2 NH4 + + 2H 2O = 2NH3 H2O + H2SiO3 8、( 2008 江苏 17)工业上制备BaCl2的工艺流程图如下: 重晶石矿 高温焙烧 炭 溶解 盐酸 气体 吸
23、收 过滤结晶 滤液 产物 某研究小组在实验室用重晶石(主要成分BaSO4)对工业过程进行模拟实验。查表得: BaSO4(s) + 4C(s) 高温 4CO(g) + BaS(s) H1 = +571.2 kJmol -1 BaSO4(s) + 2C(s) 高温 2CO2(g) + BaS(s) H2= +226.2 kJmol -1 (1)气体用过量NaOH 溶液吸收 ,得到硫化钠。 Na2S 水解的离子方程式为: 。 (2)向 BaCl2溶液中加入AgNO 3和 KBr,当两种沉淀共存时, c(Br-) c(Cl-) = 。 Ksp(AgBr)= 5.4 10 -13 ,Ksp(AgCl)=
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