专题十一 化学工艺流程-2024届高考化学二轮复习讲义（附模拟题训练）

专题十一 化学工艺流程 化学工艺流程题一般是陌生复杂的情境，多以工业流程图的形式呈现，主要考查元素及其化合物性质、化学反应原理及基本实验操作，常会涉及定量计算。需要关注以下几个方面：(1)常见工业生产都会涉及除杂和分离等环节，特别常用的是通过调节溶液的pH达到除杂或分离的目的，注意元素化合物的转化和实验基本操作的结合，常涉及除杂及离子的检验等。(2)对于产品的提取问题(由溶液到固体主要经历蒸发浓缩、冷却结晶、过滤洗涤、干燥、保存等)这也是流程图题中的新变化。 高考试题统计 (1)物质的组成与分类： 山东卷(2023)，湖北卷(2023)，全国新课标卷(2023)，辽宁卷(2023、2022、2021)，广东卷(2022、2021)，河北卷(2022、2021)，浙江卷(2023、2022、2021、2020)。 (2)物质的性质与变化： 湖南卷(2023、2022、2021)，广东卷(2022、2021)，河北卷(2022)，湖北卷(2022)，江苏卷(2022、2021) (3)化学与STSE、传统文化。 全国新课标卷(2023)，山东卷(2023、2022)，河北卷(2022、2021)，辽宁卷(2021)，海南卷(2022、2021)，湖北卷(2022)，天津卷(2021、2020)。 (4)常用化学用语： 湖北卷(2023)，湖南卷(2023)，辽宁卷(2023、2022、2021)，河北卷(2021)，浙江卷(2023、2022)，北京卷(2022、2021)。 【知识点1 化工流程中原料预处理及反应条件的控制】 1.原料预处理的方法及目的 方法 目的 解题指导 粉碎、 研磨 将块状或颗粒状的物质磨成粉末 增大反应物接触面积，以加快反应速率或使反应更充分，也是提高“浸出率”的方法之一 浸取 水浸 与水接触反应或溶解 (1)加热、搅拌、适当提高酸(或碱)浓度，可以加快浸出速率；增加浸出时间可使样品充分溶解，可提高浸出率 (2)酸溶时所加酸的量不能太多 ①过量的酸多消耗后续调节pH所加的碱性试剂 ②如果实验过程有硫化物，酸过量会形成有毒气体硫化氢 酸浸 与酸接触反应或溶解，使可溶性金属离子进入溶液，不溶物通过过滤除去 碱浸 除去油污，溶解酸性氧化物、铝及其氧化物 灼烧 (焙烧) 1.除去可燃性杂质 2.使原料初步转化 ①除去硫、碳单质 ②使有机物转化或除去有机物 ③高温下原料与空气中氧气反应等 ④使一些杂质在高温下氧化、分解，如煅烧高岭土 2.常见的流程中的条件控制 条件控制 目的 反应物用 量或浓度 ①酸浸时提高酸的浓度可提高矿石中某金属元素的浸取率；②增大便宜、易得的反应物的浓度，可以提高其他物质的利用率，使反应充分进行；③增大物质浓度可以加快反应速率，使平衡发生移动等 降温 ①防止某物质在高温时溶解(或分解)；②使化学平衡向着题目要求的方向(放热反应方向)移动；③使某个沸点较高的产物液化，使其与其他物质分离等；④降低某些晶体的溶解度，减少损失等 控温 ①结晶获得所需物质；②防止某种物质(如H2O2、草酸、浓硝酸、铵盐等)温度过高时会分解或挥发；③使某物质达到沸点挥发出来；④使催化剂的活性达到最好；⑤防止副反应的发生等 加入氧化剂 (或还原剂) ①转化为目标产物的价态；②除去杂质离子[如把Fe2＋氧化成Fe3＋，而后调溶液的pH，使其转化为Fe(OH)3沉淀除去] 加入沉淀剂 ①生成硫化物沉淀(如加入硫化钠、硫化铵、硫化亚铁等)；②加入可溶性碳酸盐，生成碳酸盐沉淀；③加入氟化钠，除去Ca2＋、Mg2＋ pH控制 ①生成金属氢氧化物，以达到除去金属离子的目的；②抑制盐类水解；③促进盐类水解生成沉淀，有利于过滤分离 【知识点2 化工流程中物质的分离与提纯】 1.化工生产过程中分离、提纯、除杂 化工生产过程中分离、提纯、除杂等环节，与高中化学基本实验的操作紧密联系，包括蒸发浓缩、冷却结晶、过滤、洗涤、干燥、蒸馏、萃取、分液等基本实验操作及原理，并要熟悉所用到的相关仪器。 2．常考分离、提纯的方法及操作 (1)从溶液中获取晶体的方法及实验操作 ①溶解度受温度影响较小的(如NaCl)采取蒸发结晶的方法，实验过程为：蒸发浓缩、趁热过滤(如果温度下降，杂质也会以晶体的形式析出来)、洗涤、干燥。 ②溶解度受温度影响较大、带有结晶水的盐或可水解的盐，采取冷却结晶的方法，实验过程为：蒸发浓缩(至少有晶膜出现)、冷却结晶、过滤、洗涤(冰水洗、热水洗、乙醇洗等)、干燥。 (2)固体物质的洗涤 洗涤试剂 适用范围 目的 蒸馏水 冷水 产物不溶于水 除去固体表面吸附着的可溶性粒子，可适当降低固体因为溶解而造成的损失 热水 有特殊的物质