专题13 工艺流程综合题（讲）-2023年高考化学二轮复习讲练测（新高考专用）

专题13 工艺流程综合题 化学工艺流程题是将化工生产中的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，是无机框图的创新。它以现代工业生产为基础，与化工生产成本、产品提纯、环境保护等相融合，考查物质的制备、检验、分离或提纯等基本实验原理在化工生产中的实际应用，具有较强的实用性和综合性，是近几年高考化学试题的常考题型。化工流程型实验题通常以元素化合物知识为依托，以反应原理、实验操作为考查重点。重视实验技术在工业生产中的应用，意在引导考生关注化学的真实性和应用性，体现了能力立意和化学知识的应用，是今后高考命题的方向和热点，综合性强，能够很好地考查学生分析、解决问题的能力，培养实验技能。 高频考点一 原料的预处理 预处理操作 作用或目的分析 研磨、雾化 将块状或颗粒状的物质磨成粉末或将液体雾化，增大反应物接触面积，以加快反应速率或使反应更充分 目的：提高原料转化率、利用率、浸取率，提高产品的产率等 增大接触面积的方法：固体——粉碎、研磨；液体——喷洒；气体——用多孔分散器等 浸取(即浸出/溶解) 向固体中加入适当溶剂或溶液，使其中可溶性的物质溶解，包括水浸取、酸溶、碱溶、醇溶等 水浸 与水接触反应或溶解，使原料变成离子进入溶液中 酸浸 在酸性溶液[如：用(浓)硫酸、盐酸等]中使可溶性金属离子进入溶液，不溶物通过过滤除去的过程；酸还能溶解金属氧化物(膜)、抑制某些金属离子的水解等 碱浸 去油污，在碱性溶液中使两性化合物(Al2O3、ZnO等)溶解，溶解铝、二氧化硅等，不溶物通过过滤除去的过程 醇浸 提取有机物，常采用有机溶剂(乙醚，二氯甲烷等)浸取的方法提取有机物 浸出率 固体溶解后，离子在溶液中的含量的多少(工业上往往为了追求更多转化) 提高浸出率的措施：①将矿石研成粉末，提高接触面积；②搅拌，使反应更加充分 ③增大反应物(酸、碱)的浓度； ④适当升温(加热) 灼烧(焙烧) 除去可燃性杂质或使原料初步转化 ①除去硫、碳单质； ②有机物转化、除去有机物； ③高温下原料与空气中氧气反应；④除去热不稳定的杂质(如碳酸盐沉淀)等 煅烧 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，如煅烧高岭土 高频考点二 转化过程中反应条件的控制方法 1．控制溶液的酸碱性(pH) (1)控制反应的发生，增强物质的氧化性或还原性(增强MnO、NO的氧化性)，调节离子的水解程度 (2)控制溶液的pH值使其中某些金属离子形成氢氧化物沉淀而被除去 ①原理：加入的物质能与溶液中的H+反应，降低了H+的浓度，使溶液pH值增大 ②pH控制的范围：杂质离子完全沉淀时pH值~主要离子开始沉淀时pH (注意端值取) ③需要的物质：含主要阳离子(不引入新杂质即可)的难溶性氧化物或氢氧化物或碳酸盐，即能与H+反应，使pH增大的物质，如MgO、Mg(OH)2、MgCO3等类型的物质 ④实例：除去CuSO4溶液中少量Fe3+，可向溶液中加入CuO、Cu(OH)2、Cu2(OH)2CO3、CuCO3，调节pH至3~4，使Fe3+转化为Fe(OH)3沉淀除去。Fe3+溶液中存在水解平衡：Fe3＋＋3H2OFe(OH)3＋3H＋，加入CuO后，溶液中H+浓度降低，平衡正向移动，Fe(OH)3越聚越多，最终形成沉淀 a．加入CuO的作用：调节溶液的pH，使Fe3＋转化为Fe(OH)3 b．加热的目的：促进Fe3＋水解 (3)抑制某些离子的水解，防止产品混入杂质 像盐酸盐、硝酸盐溶液，通过结晶方法制备晶体或加热脱水结晶水合物制备相对应的无水盐时，由于水解生成的盐酸或硝酸挥发，促使了金属离子水解(水解反应为吸热反应)导致产品不纯 如：由MgCl2·6H2O制无水MgCl2要在HCl气流中加热，否则：MgCl2·6H2OMg(OH)2＋2HCl↑＋4H2O 2．温度控制的类型及其目的 升高温度 ①加快反应速率或溶解速率 ②促进平衡向吸热方向(一般是有利于生成物生成的方向)移动，如：促进水解生成沉淀 ③除去受热不稳定的杂质，如：H2O2、氨水、铵盐(NH4Cl)、硝酸盐、NaHCO3、Ca(HCO3)2、KMnO4等物质 ④使沸点相对低的物质气化或升华 降低温度 ①防止某物质在温度较高时挥发或分解 ②使化学平衡向放热反应的方向移动，从而提高产物的产率 ③使某个沸点高的产物液化，使其与其他物质分离 ④降低晶体的溶解度，使其结晶析出 控制温度在一定范围(综合考虑) 温度过低 反应速率过慢或溶解速率小 温度过高 ①催化剂逐渐失活，化学反应速率急剧下降 ②物质分解，如：NaHCO3、NH4HCO3、H2O2、浓HNO3等 ③物质会挥发，如