专题16 工艺流程综合题-备战2022年高考化学母题题源解密（湖南专用）

专题18 工艺流程综合题 【母题来源】2021年高考湖南卷第17题 【母题题文】 可用于催化剂载体及功能材料的制备。天然独居石中，铈(Ce)主要以 形式存在，还含有 、 、 、 等物质。以独居石为原料制备 的工艺流程如下： 回答下列问题： (1)铈的某种核素含有58个质子和80个中子，该核素的符号为_______； (2)为提高“水浸”效率，可采取的措施有_______(至少写两条)； (3)滤渣Ⅲ的主要成分是_______(填化学式)； (4)加入絮凝剂的目的是_______； (5)“沉铈”过程中，生成 的离子方程式为_______，常温下加入的 溶液呈_______(填“酸性”“碱性”或“中性”)(已知： 的 ， 的 ， )； (6)滤渣Ⅱ的主要成分为 ，在高温条件下， 、葡萄糖( )和 可制备电极材料 ，同时生成 和 ，该反应的化学方程式为_______ 【答案】 适当升高温度，将独居石粉碎等 Al(OH)3 促使铝离子沉淀 ↑ 碱性 6 + +12 =12 +6CO↑+6H2O+6CO2↑ 【试题解析】 焙烧浓硫酸和独居石的混合物、水浸， 转化为Ce2(SO4)3和H3PO4， 与硫酸不反应， 转化为Al2(SO4)3， 转化为Fe2(SO4)3， 转化为CaSO4和HF，酸性废气含HF；后过滤，滤渣Ⅰ为 和磷酸钙、FePO4，滤液主要含H3PO4，Ce2(SO4)3，Al2(SO4)3，Fe2(SO4)3，加氯化铁溶液除磷，滤渣Ⅱ为FePO4；聚沉将铁离子、铝离子转化为沉淀，过滤除去，滤渣Ⅲ主要为氢氧化铝，还含氢氧化铁；加碳酸氢铵沉铈得Ce2(CO3)3·nH2O。 【详解】(1)铈的某种核素含有58个质子和80个中子，则质量数为58+80=138，该核素的符号为 ； (2)为提高“水浸”效率，可采取的措施有适当升高温度，将独居石粉碎等； (3)结合流程可知，滤渣Ⅲ的主要成分是Al(OH)3； (4)加入絮凝剂的目的是促使铝离子沉淀； (5)用碳酸氢铵“沉铈”，则结合原子守恒、电荷守恒可知生成 的离子方程式为 ↑；铵根离子的水解常数Kh( )= ≈5.7×10-10，碳酸氢根的水解常数Kh( )== ≈2.3×10-8，则Kh( )<Kh( )，因此常温下加入的 溶液呈碱性； (6)由在高温条件下， 、葡萄糖( )和 可制备电极材料 ，同时生成 和 可知，该反应中Fe价态降低，C价态升高，结合得失电子守恒、原子守恒可知该反应的化学方程式为6 + +12 =12 +6CO↑+6H2O+6CO2↑。 【命题意图】 主要是考查物质制备的工艺流程分析，涉及方程式书写、实验操作、试剂作用分析、溶液的酸碱性等知识。【命题方向】 化工工艺流程题常见类型有三种： （1）金属冶炼类，如冶炼铁、铜、锰和钨等金属，针对产品纯度测定、冶炼条件控制以及混合物的分离和提纯等设问。 （2）中学重要化工产品的制备类，如胆矾、绿矾、明矾、氧化铁、硝酸铜等物质的制备。 （3）模拟化工原理，设计实验类。如海水资源综合应用、石化工业、接触法制硫酸、合成氨、氨催化氧化法制硝酸和硅的精炼等原理。 预计2022年高考将继续以生产、生活或以陌生元素为背景，基于化工工艺流程考查其他物质的制备，涉及物质的分离、提纯以及物质检验的思路和方法，综合考查考生运用化学知识解决实际生产、生活中问题的能力。 【得分要点】 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。 常见操作的答题考虑角度 常见的操作 答题要考虑的角度 分离、提纯 过滤、蒸发、萃取、分液、蒸馏等常规操作 从溶液中得到晶体的方法：蒸发浓缩—冷却结晶—过滤—(洗涤、干燥) 提高原子利用率 绿色化学(物质的循环利用、废物处理、原子利用率、能量的充分利用) 在空气中或在其他气体中进行的反应或操作 要考虑O2、H2O、CO2或其他气体是否参与反应或能否达到隔绝空气，防氧化、水解、潮解等目的 判断沉淀是否洗涤干净 取最后洗涤液少量，检验其中是否还有某种离子存在等 控制溶液的pH ①调节溶液的酸碱性，抑制水解(或使其中某些金属离子形成氢氧化物沉淀) ②“酸作用”还可除去氧化物(膜) ③“碱作用”还可除去油污，除去铝片氧化膜，溶解铝、二氧化硅等 ④特定的氧化还原反应需要的酸性条件(或碱性条件) 控制温度(常用水浴、冰浴或油浴) ①防止副反应的发生 ②使化学平衡移动；控制化学反应的方向 ③控制固体的溶解与结晶 ④控制反应速率：使催化剂达到最大活性 ⑤升温：促进溶液中的气体逸出，使某物质达到沸点挥发 ⑥加热煮沸：促进水解，聚沉后利于