專題六 工藝流程分析（講義）-2025版高考化學(xué)二輪復(fù)習(xí)講練測合集

專題六工藝流程分析（講義）——高考化學(xué)二輪復(fù)習(xí)講練測合集核心素養(yǎng)科學(xué)精神與社會責(zé)任考情預(yù)測化學(xué)工藝流程題是將化工生產(chǎn)中的生產(chǎn)流程用框圖形式表示出來，并根據(jù)生產(chǎn)流程中有關(guān)的化學(xué)知識步步設(shè)問，是無機(jī)框圖的創(chuàng)新。它以現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)為基礎(chǔ)，與化工生產(chǎn)成本、產(chǎn)品提純、環(huán)境保護(hù)等相融合，考查物質(zhì)的制備、檢驗(yàn)、分離或提純等基本實(shí)驗(yàn)原理在化工生產(chǎn)中的實(shí)際應(yīng)用，具有較強(qiáng)的實(shí)用性和綜合性，是近幾年高考化學(xué)試題的?？碱}型。預(yù)測2025年高考仍會采用工藝流程圖的形式，以元素化合物知識為載體，圍繞原料的預(yù)處理考查影響速率的因素;圍繞經(jīng)濟(jì)原則考查循環(huán)利用。圍繞產(chǎn)品純度考查物質(zhì)的分離提純(調(diào)pH、結(jié)晶、過濾、洗滌);圍繞核心反應(yīng)或副反應(yīng)考查物質(zhì)變化及定量關(guān)系;陌生方程式的書寫與含量計(jì)算是化工流程題的重要組成部分，也是學(xué)生失分較多的能力點(diǎn)，復(fù)習(xí)時(shí)應(yīng)加以重視!解題方法1、首尾分析法對線型流程工藝試題，首先對比分析流程圖中的第一種物質(zhì)與最后一種物質(zhì)，找出它們的關(guān)系，弄清原料轉(zhuǎn)化的基本原理和分離，提純的化工工藝，然后結(jié)合問題，逐一解答。2、分段分析法對于用同樣的原料生產(chǎn)多種產(chǎn)品的工藝流程題，用分段分析法更容易找到解題的切入點(diǎn)。3、交叉分析法有些化工生產(chǎn)流程選用多組原材料，先合成一種或幾種中間產(chǎn)品，再用中間產(chǎn)品與部分其他原材料生產(chǎn)所需的主流產(chǎn)品。這種題適合用此法。一、無機(jī)工藝流程題的結(jié)構(gòu)示例：NaClO2是一種重要的殺菌消毒劑，也常用來漂白織物等，其一種生產(chǎn)工藝如下：這類題常圍繞以下幾個(gè)知識點(diǎn)進(jìn)行設(shè)問：（1）反應(yīng)速率與平衡理論的運(yùn)用反應(yīng)物顆粒大?。悍磻?yīng)速率、原料的利用率等溫度：反應(yīng)速率、物質(zhì)的穩(wěn)定性、物質(zhì)的結(jié)晶等（2）氧化還原反應(yīng)規(guī)律的應(yīng)用、化學(xué)方程式或離子方程式的書寫；（3）利用控制pH分離除雜；（4）化學(xué)反應(yīng)的能量變化；（5）實(shí)驗(yàn)基本操作：制備、除雜、分離、提純、檢驗(yàn)、洗滌、干燥等；（6）流程中的物質(zhì)轉(zhuǎn)化和循環(huán)，資源的回收和利用；（7）環(huán)境保護(hù)與綠色化學(xué)評價(jià)。二、常用的化工術(shù)語1、研磨、霧化——將塊狀或顆粒狀的物質(zhì)磨成粉末或?qū)⒁后w霧化，增大反應(yīng)物接觸面積，以加快反應(yīng)速率或使反應(yīng)更充分。2、灼燒（煅燒）——使固體在高溫下分解、氧化或改變結(jié)構(gòu)和組成；使一些物質(zhì)能溶解；使一些雜質(zhì)在高溫下氧化、分解。3、酸浸——通常用酸溶，如用硫酸、鹽酸、濃硫酸等，使可溶性金屬離子進(jìn)入溶液，不溶物通過過濾操作除去。4、蒸發(fā)濃縮——蒸發(fā)除去部分溶劑，提高溶液的濃度。5、蒸發(fā)結(jié)晶——蒸發(fā)溶劑，使溶液由不飽和變?yōu)轱柡?，繼續(xù)蒸發(fā)，過剩的溶質(zhì)就會以晶體形式析出水洗——用水（冷水、冰水、熱水）洗去可溶性雜質(zhì)，類似的還有酸洗、醇洗等。三、?？嫉牟僮?、表面處理：用水洗除去表面可溶性雜質(zhì)，金屬晶體可用機(jī)械法(打磨)加快反應(yīng)速率，使反應(yīng)更充分或化學(xué)法除去表面氧化物、提高光潔度等。2、加氧化劑：氧化某物質(zhì)，生成目標(biāo)產(chǎn)物或除去某些離子。3、在空氣中或在其它氣體中進(jìn)行的反應(yīng)或操作：要考慮氧氣、二氧化碳或其它氣體是否參與反應(yīng)或能否達(dá)到隔絕空氣、防氧化、防水解、防潮解等目的。4、分離、提純①蒸發(fā)(反應(yīng)時(shí)的氣體氛圍抑制水解)：如從溶液中析出FeCl3、AlCl3、MgCl2等溶質(zhì)時(shí)，應(yīng)在HCl的氣流中加熱，以防止其水解。蒸發(fā)濃縮、冷卻結(jié)晶：如除去KNO3中的少量NaCl。蒸發(fā)結(jié)晶、趁熱過濾：如除去NaCl中的少量KNO3。②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。③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pH值。5、控制溶液的pH①調(diào)節(jié)溶液的酸堿性，使金屬離子（Fe2+、Fe3+、Cu2+、Al3+、Mg2+等）形成氫氧化物沉淀析出（或抑制水解）。②“酸作用”還可除去氧化物（膜）。③“堿作用”還可除去油污，除去鋁片氧化膜，溶解鋁、溶解二氧化硅等。④特定的氧化還原反應(yīng)需要的酸性條件（或堿性條件）。6、控制溫度（常用水浴、冰浴或油?。?）防止副反應(yīng)的發(fā)生（2）使化學(xué)平衡移動；控制化學(xué)反應(yīng)的方向（3）控制固體的溶解與結(jié)晶（4）控制反應(yīng)速率；使催化劑達(dá)到最大活性（5）升溫：促進(jìn)溶液中的氣體逸出，使某物質(zhì)達(dá)到沸點(diǎn)揮發(fā)（6）加熱煮沸：促進(jìn)水解，膠體聚沉后利于過濾分離（7）趁熱過濾：減少因降溫而析出的溶質(zhì)的量（8）降溫：防止物質(zhì)高溫分解或揮發(fā)；降溫（或減壓）可以減少能源成本，降低對設(shè)備的要求7、洗滌晶體①水洗：通常是為了除去晶體表面水溶性的雜質(zhì)。②冰水洗滌：能洗去晶體表面的雜質(zhì)離子，且防止晶體在洗滌過程中的溶解損耗。③有機(jī)溶劑洗滌（如乙醇、CCl4等）：洗去晶體表面的雜質(zhì)，降低晶體的溶解度，有利于析出，減少損耗等。8、沉淀洗滌（1）沉淀洗滌的目的：除去沉淀表面附著或沉淀中包夾的可溶性離子。（2）洗滌方法：向漏斗內(nèi)加蒸餾水至浸沒沉淀，待水自然流出后，重復(fù)操作2~3次。（3）誤差分析：若沉淀不洗滌或洗滌不干凈，則使沉淀的質(zhì)量偏高。若沉淀洗滌次數(shù)過多，則會使部分沉淀溶解而使其質(zhì)量偏低。（4）沉淀劑是否過量的判斷方法①加沉淀劑：靜置，向上層清液中繼續(xù)滴加少量沉淀劑，若無沉淀產(chǎn)生，則證明沉淀劑已過量。②加入與沉淀劑反應(yīng)的試劑：靜置，取適量上層清液于另一潔凈試管中，向其中加入少量與沉淀劑作用產(chǎn)生沉淀的試劑，若產(chǎn)生沉淀，證明沉淀劑已過量。注意：若需稱量沉淀的質(zhì)量而進(jìn)行有關(guān)定量計(jì)算時(shí)則只能選用方法①（5）判斷沉淀是否洗凈的操作取最后一次洗滌液，滴加…（試劑），若沒有……現(xiàn)象，證明沉淀已洗凈。四、規(guī)范答題模板（1）測定溶液pH的操作將一小塊pH試紙放在表面皿上，用玻璃棒蘸取少量待測液，點(diǎn)在pH試紙上，待試紙變色后，再與標(biāo)準(zhǔn)比色卡對照。答題關(guān)鍵詞：pH試紙、表面皿、玻璃棒、蘸待測液、比色卡、對照。四步：①取放試紙→②蘸待測液→③點(diǎn)滴試紙→④與比色卡對照。（2）從濾液中提取一般晶體（溶解度隨溫度升高而增大的晶體）的方法蒸發(fā)濃縮、冷卻結(jié)晶、過濾、洗滌、干燥（3）從濾液中提取溶解度受溫度影響較小或隨溫度升高而減小的晶體的方法蒸發(fā)濃縮、趨熱過濾、洗滌、干燥（4）溫度不高于××℃的原因適當(dāng)加快反應(yīng)速率，但溫度過高會造成(如濃硝酸)揮發(fā)、(如H2O2、NH4HCO3)分解、(如Na2SO3)氧化或促進(jìn)(如AlCl3)水解等，影響產(chǎn)品的生成。（5）滴定到終點(diǎn)的現(xiàn)象滴入最后一滴××標(biāo)準(zhǔn)液，溶液由××色變?yōu)椤痢辽?，且半分鐘?nèi)溶液顏色不再改變，說明已達(dá)到滴定終點(diǎn)真題賞析1：【2023·福建卷】從煉鋼粉塵（主要含和）中提取鋅的流程如下：“鹽浸”過程轉(zhuǎn)化為，并有少量和浸出。下列說法錯(cuò)誤的是()A.“鹽浸”過程若浸液pH下降，需補(bǔ)充B.“濾渣”的主要成分為C.“沉鋅”過程發(fā)生反應(yīng)D.應(yīng)合理控制用量，以便濾液循環(huán)使用答案：B解析：“鹽浸”過程，發(fā)生反應(yīng)，根據(jù)題中信息可知，只有少量溶解，通入空氣氧化后和轉(zhuǎn)化為，濾渣的主要成分為和少量，“沉鋅”過程發(fā)生的反應(yīng)為，經(jīng)洗滌干燥后得到產(chǎn)物ZnS及濾液NH4Cl?！胞}浸”過程N(yùn)H3與NH4Cl共同作用，所以當(dāng)浸液pH下降，需補(bǔ)充NH3，A說法正確；由上述分析可知，“濾渣”的主要成分是和少量，B說法錯(cuò)誤；“沉鋅”過程發(fā)生的反應(yīng)為，C說法正確；應(yīng)合理控制(NH4)2S用量，濾液為NH4Cl溶液和NH3●H2O，可以循環(huán)使用，D說法正確。真題賞析2：【2024·黑吉遼卷】中國是世界上最早利用細(xì)菌冶金的國家。已知金屬硫化物在“細(xì)菌氧化”時(shí)轉(zhuǎn)化為硫酸鹽，某工廠用細(xì)菌冶金技術(shù)處理載金硫化礦粉（其中細(xì)小的顆粒被、包裹），以提高金的浸出率并冶煉金，工藝流程如下：回答下列問題：（1）北宋時(shí)期我國就有多處礦場利用細(xì)菌氧化形成的天然“膽水”冶煉銅，“膽水”的主要溶質(zhì)為（填化學(xué)式）。（2）“細(xì)菌氧化”中，發(fā)生反應(yīng)的離子方程式為。（3）“沉鐵砷”時(shí)需加堿調(diào)節(jié)，生成（填化學(xué)式）膠體起絮凝作用，促進(jìn)了含微粒的沉降。（4）“焙燒氧化”也可提高“浸金”效率，相比“焙燒氧化”，“細(xì)菌氧化”的優(yōu)勢為（填標(biāo)號）。A.無需控溫 B.可減少有害氣體產(chǎn)生C.設(shè)備無需耐高溫 D.不產(chǎn)生廢液廢渣（5）“真金不拍火煉”，表明難被氧化，“浸金”中的作用為。（6）“沉金”中的作用為。（7）濾液②經(jīng)酸化，轉(zhuǎn)化為和的化學(xué)方程式為。用堿中和可生成（填溶質(zhì)化學(xué)式）溶液，從而實(shí)現(xiàn)循環(huán)利用。答案：（1）（2）（3）（4）BC（5）與結(jié)合形成，提高Au的還原性（6）將浸出液中的還原為Au（7）；NaCN解析：（1）由題干信息可知，金屬硫化物在“細(xì)菌氧化”時(shí)生成的“膽水”是一種硫酸鹽，該硫酸鹽可用來冶煉銅，由此推測“膽水”的主要溶質(zhì)為CuSO4。（2）金屬硫化物在“細(xì)菌氧化”時(shí)轉(zhuǎn)化為硫酸鹽，則“細(xì)菌氧化”中空氣中的氧氣將氧化為和，失15mol電子，1mol氧氣得4mol電子，根據(jù)得失電子守恒、電荷守恒和原子守恒，配平離子方程式為。（3）“沉鐵砷”時(shí)加堿調(diào)節(jié)pH，轉(zhuǎn)化為膠體起絮凝作用，促進(jìn)了含As微粒的沉降。（4）高溫時(shí)細(xì)菌可能會失活，故“細(xì)菌氧化”也要控制溫度，A錯(cuò)誤；“焙燒氧化”時(shí)有產(chǎn)生，“細(xì)菌氧化”無產(chǎn)生，B正確；“焙燒氧化”時(shí)溫度高，設(shè)備需耐高溫，而“細(xì)菌氧化”設(shè)備無需耐高溫，C正確；由題圖知，“細(xì)菌氧化”也有廢液廢渣產(chǎn)生，D錯(cuò)誤。（5）“浸金”中發(fā)生反應(yīng)：，NaCN作絡(luò)合劑與結(jié)合形成，使Au的還原性增強(qiáng)，促進(jìn)其與反應(yīng)。（6）“沉金”時(shí)發(fā)生反應(yīng)：，Zn的作用是作還原劑，將浸出液中的還原為Au。（7）濾液②中轉(zhuǎn)化為和HCN，發(fā)生非氧化還原反應(yīng)，根據(jù)原子守恒配平化學(xué)方程式為。根據(jù)流程中所加物質(zhì)知，用堿中和HCN生成NaCN，從而循環(huán)到“浸金”環(huán)節(jié)被利用。鈦酸鍶（）是一種用途廣泛的電子功能陶瓷材料。一種以鈦鐵礦（主要成分為，含等雜質(zhì)）為主要原料制備鈦酸鍶的工藝流程如圖甲：已知：①偏鈦酸溶于強(qiáng)酸后通常以形式存在；②常溫下，，?；卮鹣铝袉栴}：（1）“還原”時(shí)加入鐵粉的目的是___________________________________________________________。（2）濾液①含，其屬于______（填序號）。A.堿式鹽 B.正鹽 C.酸式鹽 D.不是鹽（3）與CO形成的配合物的穩(wěn)定性比其與形成的配合物的穩(wěn)定性_______（填“強(qiáng)”或“弱”），試解釋其原因：__________________________________________________________________。（4）室溫下，若將0.98g偏鈦酸加入1L一元強(qiáng)酸HA溶液中使其完全溶解，則原HA溶液中（HA）至少為________mol（忽略反應(yīng)等帶來的溶液體積變化）。（5）在常溫、激烈攪拌的條件下，加入適量的沉淀劑碳酸銨實(shí)現(xiàn)“液相共沉淀”[沉淀的化學(xué)式為]，寫出“液相共沉淀”時(shí)反應(yīng)的化學(xué)方程式：________________________________。（6）光照時(shí)，光催化鈦酸鍶電極產(chǎn)生電子（）和空穴（），空穴（）具有強(qiáng)氧化性。一種光催化還原的裝置示意圖如圖乙，鈦酸鍶電極空穴（）參與的電極反應(yīng)式___________________________________________________________________。為若光照產(chǎn)生穩(wěn)定的10A電流工作60min后，正極得到0.4g，則該光催化電池的工作效率為______%（保留小數(shù)點(diǎn)后一位。通過一定電量時(shí)陰極上實(shí)際產(chǎn)生的氣體質(zhì)量占通過相同電量時(shí)理論上應(yīng)產(chǎn)生的氣體質(zhì)量的百分?jǐn)?shù)叫電池的工作效率。法拉第常數(shù)為96500C·，電量，表示電流，單位為A，t表示時(shí)間，單位為s，n表示通過電子的物質(zhì)的量）。

答案以及解析答案：（1）將還原成（2）A（3）強(qiáng)CO與分別與形成配位鍵時(shí)，配位原子分別為C和O，因?yàn)镃的電負(fù)性小于O的電負(fù)性，則C原子比O原子更易給出孤電子對與形成穩(wěn)定的配位鍵，即與CO形成的配合物更穩(wěn)定（4）0.12（5）（6） 53.6解析：（1）溶液中氧化性比強(qiáng)，故加入鐵粉主要發(fā)生反應(yīng)：，目的