2025届高三化学二轮复习 化学工艺流程 课件

专题十一 化学工艺流程 分类突破之知识重构 分类突破之题型解码 分类突破之真题改编 分类突破之新题快递 分类突破之原创好题 1 专题十一 化学工艺流程 分类突破之知识重构 2 化工流程试题的呈现模式 专题十一 化学工艺流程 3 常考的化工术语 关键词 释义 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 增大反应速率或使反应更充分 煅烧 固体在高温下分解或改变结构，使杂质在高温下氧化、分解等。如煅烧石 灰石、高岭土、硫铁矿 灼烧 除去可燃性杂质或使原料初步转化，如从海带中提取碘时的灼烧就是为了 除去可燃性杂质 浸取 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、酸 浸、碱浸、醇浸等 专题十一 化学工艺流程 4 关键词 释义 浸出率 固体溶解后，溶液中离子占该元素总含量的百分率 酸浸 在酸性溶液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 水浸 与水接触反应或溶解 过滤 固体与液体的分离 滴定 定量测定，可用于某种未知浓度物质的物质的量浓度的测定 蒸发结 晶 蒸发溶剂，使溶液由不饱和变为饱和，继续蒸发，过剩的溶质就会呈晶体 析出 专题十一 化学工艺流程 5 关键词 释义 蒸发浓 缩 蒸发除去部分溶剂，提高溶液的浓度 水洗 用水洗去可溶性杂质，类似的还有酸洗、醇洗等 酸作用 溶解、去氧化物（膜）、抑制某些金属离子的水解、除去杂质离子等 碱作用 去油污，去铝片氧化膜，溶解铝、二氧化硅，调节 ，促进水解 专题十一 化学工艺流程 6 常见的操作及目的 常见的操作 目的 加氧化剂 氧化某物质，生成目标产物或除去某些离子 判断能否加其他物质 要考虑是否引入杂质（或影响产物的纯度）等 分离、提纯 利用过滤、蒸发、萃取、分液、蒸馏、重结晶等常规操作从 溶液中得到晶体 提高原子利用率 绿色化学（减少对环境的污染、物质的循环利用、废物处 理、原子利用率、能量的充分利用） 专题十一 化学工艺流程 7 常见的操作 目的 在空气中或其他气体 中进行的反应 或操 作 要考虑、、 或其他气体是否参与反应，或能否达 到隔绝空气、防氧化、防变质、防分解、防水解、防潮解等 目的 专题十一 化学工艺流程 注意简答题的答题规范 1.“操作或措施” 操作或措施 答题模板 从溶液中得到晶 体的操作 蒸发浓缩 冷却结晶 过滤 洗涤（包括水洗、冰水洗、热 水洗、乙醇洗等） 干燥 蒸发结晶的操作 将溶液转移到蒸发皿中加热，并用玻璃棒不断搅拌，待有大量 晶体出现时停止加热，利用余热蒸干剩余水分 证明沉淀完全的 操作 静置，取上层清液，加入 试剂（沉淀剂），若没有沉淀生 成，说明沉淀完全 专题十一 化学工艺流程 9 操作或措施 答题模板 洗涤沉淀的操作 沿玻璃棒向漏斗（过滤器）中加蒸馏水至没过沉淀，静置使水 自然流干，重复操作 次 专题十一 化学工艺流程 2.“目的或原因” 目的或原因 答题模板 沉淀用水洗的目 的 除去 （可溶于水）杂质 沉淀用乙醇洗涤 的目的 减小固体的溶解度；除去固体表面吸附的杂质；乙醇挥发带走 水分，使固体快速干燥 冷凝回流的作用 及目的 防止 蒸气逸出脱离反应体系，提高 物质的转化率 控制溶液 的目 的 防止 离子水解；防止 离子沉淀；确保 离子沉淀完 全；防止 溶解等；促进/抑制 气体吸收/逸出 专题十一 化学工艺流程 11 目的或原因 答题模板 加过量A试剂的原 因 使B物质反应完全（或提高B物质的转化率）等 温度不高于 的原因 温度过高， 物质分解（如、 、浓硝酸、 等）或 物质挥发（如浓硝酸、浓盐酸）或 物 质氧化（如等）或促进 物质水解（如、 等） 减压蒸馏 （减压蒸发）的 原因 减小压强，使液体沸点降低，防止 物质受热分解 （如、浓硝酸、 等） 专题十一 化学工艺流程 12 目的或原因 答题模板 蒸发、反应时的 气体氛围 抑制 离子的水解（如加热蒸发溶液时需在 气流中 进行；加热制取时需在 气流中进行等） 配制某溶液前先 煮沸水的原因 除去溶解在水中的氧气，防止 物质被氧化 反应装置中与大 气相通的玻璃管 的作用 平衡容器中压强，避免反应容器中压强过大 专题十一 化学工艺流程 13 化工生产中的重要金属元素 1.锌及其重要化合物 （1）的性质与相似，与强酸、强碱均反应生成 。 （2）、与、均为两性化合物。或 与酸 反应生成，与强碱反应生成 。 专题十一 化学工艺流程 14 2.钴、镍及其氧化物 （1）常温下，钴、镍在空气中能稳定存在，加热条件下可生成、 。 （2）溶于酸溶液，不溶于水、乙醇、氨水，在空气中焙烧至 时生成四氧化三钴。 溶于酸和氨水，不溶于水。 （3）在空气中缓慢地被氧化为棕褐色的； 在空气中 较稳定，可采用氧化性较强的 将其氧化。 （4）、在酸性溶液中有强氧化性，易被还原，如、 在盐酸中被还原， ， ；在 溶液中、酸性条件下被还 原， ， 。 专题十一 化学工艺流程 15 3.钒及其化合物的性质 （1） 常温下不活泼，不能与非氧化性酸及碱作用，但能溶于氢氟酸、硝酸 和王水。 （2） 两性氧化物，但以酸性为主， ； 发生分解反应 ；微溶于水，易形成稳定的胶体；有较强的氧化性，相关 反应的化学方程式为 。 （3）、在酸性介质中， 具有强氧化性， ， 。 专题十一 化学工艺流程 16 4.铬及其化合物的性质 （1）加热时，与反应生成 。 （2）两性氧化物， ； 。 （3）两性氢氧化物， ； 。 （4）与可相互转化，（黄色） （橙色） ；②强氧化性，如 ， 。 专题十一 化学工艺流程 17 5.钛及其化合物的性质 （1）常温下与酸不反应，但可与反应 ， 也可与热的浓盐酸反应 。 （2）不溶于水和稀酸，可溶解在溶液及热的浓硫酸中；可与 发生 反应 ；与碱溶液缓慢反应 ；在高温下与 、C发生反应 。 （3）暴露在空气中会冒出白烟， ； 作还原剂时可制备金属钛， 。 专题十一 化学工艺流程 18 专题十一 化学工艺流程 分类突破之题型解码 19 题型1 微型化学工艺流程 例1 （2024·辽宁高考）某工厂利用铜屑脱除锌浸出液中的并制备 ，流程如下。 “脱氯”步骤仅 元素化合价发生改变。下列说法正确的是( ) 离子 浓度/ 145 0.03 1 锌浸出液中相关成分（其他成分无干扰） 专题十一 化学工艺流程 20 A.“浸铜”时应加入足量 ，确保铜屑溶解完全 B.“浸铜”反应： C.“脱氯”反应： D.脱氯液净化后电解，可在阳极得到 √ 专题十一 化学工艺流程 [解析] “浸铜”时，铜屑不能溶解完全， 还需要在“脱氯”步骤充当还原剂，A项错 误；“浸铜”时，向铜屑中加入和得到 ，反应的离子方程式为 ，B项错误；“脱氯”步骤中仅 元素的化合价发 生改变，得到固体，即的化合价升高， 的化合价降低，发生归中反应， 反应的离子方程式为 ，C项正确；脱氯液净化后电解， 应在阴极得到电子变为 ，D项错误。 专题十一 化学工艺流程 22 变式1 （2024·浙江1月选考）为回收利用含的 废液，某化学兴趣小组设计方 案如下所示，下列说法不正确的是( ) B A.步骤Ⅰ中，加入足量 溶液充分反应后，上下两层均为无色 B.步骤Ⅰ中，分液时从分液漏斗下口放出溶液A C.试剂 可用硫酸 D.粗 可用升华法进一步提纯 专题十一 化学工艺流程 23 【流程剖析】由题给流程可知，向碘的四氯化碳溶液中加入碳酸钠溶液，碳酸钠溶 液与碘反应得到碘化钠和碘酸钠的混合溶液，分液得到四氯化碳和溶液A；向溶液A 中加入硫酸溶液，碘化钠和碘酸钠在酸性溶液中发生归中反应生成硫酸钠和碘单质。 [解析] 步骤Ⅰ中加入足量碳酸钠溶液，碳酸钠溶液与碘反应得到碘化钠和碘酸钠的 混合溶液，则充分反应后，上下两层均为无色，上层为碘化钠和碘酸钠的混合溶液， 下层为四氯化碳，A项正确；因为上层为碘化钠和碘酸钠的混合溶液，下层为四氯 化碳，则分液时应从分液漏斗上口倒出溶液A，B项错误；因为碘化钠和碘酸钠在酸 性溶液中发生归中反应生成硫酸钠和碘，则试剂 可用硫酸，C项正确；碘受热会升 华，所以实验制得的粗碘可用升华法进一步提纯，D项正确。 专题十一 化学工艺流程 24 解题技法 1.成本要低——原料的选取使用、设备的损耗等； 2.原料的利用率要高——利用好副产品、循环使用原料、能量尽可能利用； 3.生产过程要快——化学反应速率； 4.产率要高——化学平衡； 5.产品要纯——产品的分离、提纯； 6.环保问题——反应物尽可能无毒、无害、无副作用，“三废”处理。 专题十一 化学工艺流程 25 专题十一 化学工艺流程 26 专题十一 化学工艺流程 27 题型2 以非金属元素为主 例2 （2024·安徽高考）精炼铜产生的铜阳极泥富含、、 等多种元素。研究 人员设计了一种从铜阳极泥中分离提取金和银的流程，如下图所示。 专题十一 化学工艺流程 28 回答下列问题： （1） 位于元素周期表第____周期第____族。 四 ⅠB [解析] 的原子序数为29，其位于第四周期第ⅠB族。 （2）“浸出液1”中含有的金属离子主要是______。 [解析] 由分析可知，铜阳极泥加入硫酸、浸取，被转化为 进入“浸出液 1”中，故“浸出液1”中含有的金属离子主要是 。 专题十一 化学工艺流程 29 （3）“浸取2”步骤中，单质金转化为 的化学方程式为_____________________ _______________________。 [解析] “浸取2”步骤中，与盐酸、发生氧化还原反应，生成和 ， 根据得失电子守恒及质量守恒，可得反应的化学方程式为 。 （4）“浸取3”步骤中，“浸渣2”中的_____（填化学式）转化为 。 [解析] 根据分析可知，“浸渣2”中含有，与 反应转化为 。 专题十一 化学工艺流程 30 （5）“电沉积”步骤中阴极的电极反应为__________________________________。 “电沉积”步骤完成后，阴极区溶液中可循环利用的物质为_________（填化学式）。 [解析] “电沉积”步骤中，阴极发生还原反应，得电子被还原为 ，电 极反应为；阴极反应生成 ，同时阴极区 溶液中含有 ，故“电沉积”步骤完成后，阴极区溶液中可循环利用的物质为 。 专题十一 化学工艺流程 31 （6）“还原”步骤中，被氧化的与产物 的物质的量之比为_____。 [解析] “还原”步骤中，被还原为，的化合价由 价变为0价，1个 转移3个电子，被氧化为，元素的化合价由价变为0价，1个 转移4个电子，根据得失电子守恒，被氧化的与产物的物质的量之比为 。 专题十一 化学工艺流程 32 （7）可被氧化为 。从 物质结构的角度分析的结构为 而 不是 的原因：_____________________ ____________________________________ ____________________________________ ____________________________________。 结构中原子半径较大，中电子云重叠程度较小，不稳定，原子半径较小，过氧键中两原子的孤电子对排斥力较大，过氧键易断裂 [解析] 硫原子半径较大，因为 电子云重叠程度较小，硫原子之间不易形成双键， 氧原子半径较小，过氧键中孤电子对的排斥力较大，过氧键易断裂，故硫原子之间 易形成单键，硫原子和氧原子之间易形成双键，故 是较稳定的结构。 专题十一 化学工艺流程 33 【流程剖析】精炼铜产生的铜阳极泥富含 、、 等元素，铜阳极泥加入硫酸、 浸取，被转化为 进入“浸出液1” 中，、不反应，“浸渣1”中含有和 ； “浸渣1”中加入盐酸、浸取， 转化为 进入“浸出液2”，转化为 ，“浸渣 2”中含有；“浸出液2”中加入 将 还原为，同时，被氧化为； “浸渣2”中加入溶液，将 转化为，得到“浸出液3”，利用电沉积法将还原为 。 专题十一 化学工艺流程 34 变式2 （2024·湖北高考）铍用于宇航器 件的构筑。一种从其铝硅酸盐 中提取铍的路径为： 已知： 回答下列问题： （1）基态 的轨道表示式为_ _____。 [解析] 基态的电子排布式为 ，其轨道表示式为 。 专题十一 化学工艺流程 35 （2）为了从“热熔、冷却”步骤得到玻璃态，冷却过程的特点是__________。 快速冷却 [解析] 熔融态物质冷却凝固时，缓慢冷却会形成晶体，快速冷却会形成非晶态，即 玻璃态，所以为了从“热熔、冷却”中得到玻璃态，其冷却过程的特点应为快速冷却。 专题十一 化学工艺流程 36 （3）“萃取分液”的目的是分离和 ，向过量烧碱溶液中逐滴加入少量“水相1” 的溶液，观察到的现象是____________。 无明显现象 [解析] “滤液1”中有和，加入含的煤油，将 萃取到有机相中，则“水 相1”中含有 ，则向过量烧碱的溶液中逐滴加入少量“水相1”的溶液，可观察到的 现象为无明显现象。 专题十一 化学工艺流程 37 （4）写出反萃取生成 的化学方程式：___________________________ ________ _______ ______。“滤液2”可以进入____________ 步骤再利用。 反萃取分液 [解析] “反萃取”生成 的化学方程式为 ，“滤液2”的主要成分为 ，可进入反萃取分液步骤再利用。 专题十一 化学工艺流程 38 （5）电解熔融氯化铍制备金属铍时，加入氯化钠的主要作用是_________________ ________。 增强熔融氯化铍的导电性 [解析] 氯化铍的化学键中离子键的百分数较小，电解熔融氯化铍制备金属铍时，加 入氯化钠的主要作用为增强熔融氯化铍的导电性。 专题十一 化学工艺流程 39 （6）与醋酸反应得到某含4个的配合物，4个位于以1个 原子为中心 的四面体的4个顶点，且每个的配位环境相同，与间通过 相连，其 化学式为________________。 [解析] 由题意可知，该配合物中有4个铍原子位于四面体的4个顶点上，四面体中心 只有1个原子，原子与原子之间总共有6个 ，则其化学式为 。 专题十一 化学工艺流程 40 【流程剖析】本题是化工流程的综合考察，首先铝硅酸盐先加热熔融，然后快速冷 却到其玻璃态，再加入稀硫酸，“酸浸”过滤，滤渣的成分为 ，“滤液1”中有 和，加入含的煤油将萃取到有机相中，“水相1”中含有 ，有机 相为，加入过量氢氧化钠反萃取使其转化为 进入“水相 2”中，分离出含的煤油，最后对“水相2”加热过滤，分离出 ，通过系列 操作得到金属铍。 专题十一 化学工艺流程 41 解题技法 1.粗读题干，挖掘图示。图示中一般会呈现超出教材范围的知识，但题目中往 往会有提示或者问题中不涉及，所以一定要关注题目的每一个关键字，尽量弄懂流 程图，但不必将每一种物质都推出，只需问什么推什么。如制备类无机化工题，可 粗读试题，知道题目制取什么、大致流程和有什么提示等。 2.携带问题，精读信息。这里信息包括三个方面：一是主干，二是流程图示， 三是设置问题。读主干抓住关键字、词；读流程图，重点抓住物质流向 （“进入”与“流出”）、实验操作方法等。 3.跳跃思维，规范答题。答题时应注意前后问题往往没有“相关性”，即前一问 未答出，不会影响后面答题。要求用理论回答的试题，应采用“四段论法”：改变了 什么条件（或是什么条件）<m></m> 根据什么理论<m></m> 有什么变化<m></m> 得出什么结论。 专题十一 化学工艺流程 42 题型3 以金属元素为主 例3 （2024·河北高考） 是制造钒铁合金、 金属钒的原料，也是重要的催化剂。以苛化泥 为焙烧添加剂从石煤中提取 的工艺，具 有钒回收率高、副产物可回收和不产生气体污 染物等优点。工艺流程如下。 已知：ⅰ.石煤是一种含 的矿物，杂质为 大量和少量 等；苛化泥的主要成分 为、、 等。 ⅱ.高温下，苛化泥的主要成分可与 反应生成偏铝酸盐；室温下，偏钒酸钙 和偏铝酸钙均难溶于水。回答下列问题： 专题十一 化学工艺流程 43 （1）钒原子的价层电子排布为________；焙烧生成的偏钒酸盐中钒的化合价为___， 产生的气体①为_____（填化学式）。 [解析] 钒是23号元素，其价层电子排布为；焙烧过程中，氧气被还原， 被氧化生成，偏钒酸盐中钒的化合价为 价；由上述分析可知，生成的气体① 为 。 专题十一 化学工艺流程 44 （2）水浸工序得到滤渣①和滤液，滤渣①中含钒成分为偏钒酸钙，滤液中杂质的 主要成分为________（填化学式）。 [解析] 由已知信息可知，高温下，苛化泥的主要成分与 反应生成偏铝酸钠和 偏铝酸钙，偏铝酸钠溶于水，偏铝酸钙难溶于水，所以滤液中杂质的主要成分是 。 专题十一 化学工艺流程 45 （3）在弱碱性环境下，偏钒酸钙经盐浸生成碳酸钙，发生反应的离子方程式为 _ ________________________________________________； 加压导入盐浸工序可 提高浸出率的原因为______________________________________________________ ____；浸取后低浓度的滤液①进入__________（填工序名称），可实现钒元素的充 分利用。 提高溶液中浓度，促使偏钒酸钙转化为碳酸钙，释放 离子交换 [解析] 在弱碱性环境下，与和反应生成、和 ，反 应的离子方程式为； 加压 导入盐浸工序可提高浸出率，因为可提高溶液中 浓度，促使偏钒酸钙转化 为碳酸钙，释放；滤液①中含有、 等，且浓度较低，若要利用其中的 钒元素，需要通过离子交换进行分离、富集，故滤液①应进入离子交换工序。 专题十一 化学工艺流程 46 （4）洗脱工序中洗脱液的主要成分为______（填化学式）。 [解析] 由离子交换工序中树脂的组成可知，洗脱液中应含有 ，考虑到水浸所得 溶液中含有，为避免引入其他杂质离子，且 廉价易得，故洗脱液的主要成 分应为 。 专题十一 化学工艺流程 47 （5）下列不利于沉钒过程的两种操作为____（填字母）。 .延长沉钒时间 .将溶液调至碱性 .搅拌 .降低 溶液的浓度 [解析] 项，延长沉钒时间，能使反应更加完全，有利于沉钒，不符合题意； 项， 呈弱酸性，如果将溶液调至碱性，与反应，不利于生成 ，符合 题意； 项，搅拌能使反应物更好的接触，增大反应速率，使反应更加充分，有利于 沉钒，不符合题意；项，降低溶液的浓度，不利于生成 ，符合题意。 专题十一 化学工艺流程 48 【流程剖析】石煤和苛化泥通入空气进行焙烧，反应生 成、、、、和 等，水浸可分离焙烧后的可溶性物质（如 ）和不 溶性物质、等 ，过滤后滤液进行离 子交换、洗脱，用于富集和提纯 ，加入氯化铵溶液沉 钒，生成，经一系列处理后得到 ；滤渣①在 、的条件下加入 溶液进行 盐浸，滤渣①中含有钒元素，通过盐浸，使滤渣①中的 钒元素进入滤液①中，再将滤液①回流到离子交换工序，进行 的富集。 专题十一 化学工艺流程 49 变式3 （2024·全国甲卷）钴在新能源、新材料领域具有重要用途。某炼锌废渣含 有锌、铅、铜、铁、钴、锰的 价氧化物及锌和铜的单质。从该废渣中提取钴的一 种流程如下。 注：加沉淀剂使一种金属离子浓度小于等于 ，其他金属离子不沉淀， 即认为完全分离。 专题十一 化学工艺流程 50 已知：， ， 。 专题十一 化学工艺流程 ②以氢氧化物形式沉淀时，和溶液 的关系如图所示。 回答下列问题： （1）“酸浸”前，需将废渣磨碎，其目的是__________________________________。 使固体和酸充分接触，增大反应速率 [解析] “酸浸”前，需将废渣磨碎，其目的是增大固体与酸的接触面积，增大反应速率。 专题十一 化学工艺流程 52 （2）“酸浸”步骤中， 发生反应的化学方程式是____________________________。 [解析] “酸浸”步骤中，不溶解，除铅元素转化为硫酸铅沉淀外， 单质及其他 价氧化物均转化为相应的价阳离子进入溶液，即为转化为 ，反应的 化学方程式为 。 专题十一 化学工艺流程 53 （3）假设“沉铜”后得到的滤液中和均为 ，向其中加入 至沉淀完全，此时溶液中___________ ，据此判断能否 实现和 的完全分离______（填“能”或“不能”）。 不能 [解析] 假设“沉铜”后得到的滤液中和均为 ，向其中加入 至 沉淀完全，此时溶液中 ，则 ， 小于 ，说明大部分也转化为硫化物沉淀，据此判断不能实现 和 的完全分离。 专题十一 化学工艺流程 54 （4）“沉锰”步骤中，生成，产生 的物质的量为________。 [解析] “沉锰”步骤中，将 氧化为二氧化锰除去，发生反应的离子方程 式为，因此，生成 ， 产生的物质的量为 。 专题十一 化学工艺流程 55 （5）“沉淀”步骤中，用调 ，分离出的滤渣是_________。 [解析] “沉锰”步骤中，同时将氧化为，“沉淀”步骤中用 调 ，可以完全沉淀为，因此，分离出的滤渣是 。 专题十一 化学工艺流程 56 （6）“沉钴”步骤中，控制溶液，加入适量的氧化 ，其反应 的离子方程式为_____________________________________________。 [解析] “沉钴”步骤中，控制溶液，加入适量的氧化 ， 恰好完全被还原，其反应的离子方程式为 。 专题十一 化学工艺流程 57 （7）根据题中给出的信息，从“沉钴”后的滤液中回收氢氧化锌的方法是__________ ___________________________________________。 用调节溶液的为，使锌沉淀完全并过滤 [解析] 根据题中给出的信息，“沉钴”后的滤液的，溶液中 元素以 形式存在，时，锌元素以 的形式存在，故回收氢氧化锌 的方法为用调节溶液的为 ，使锌沉淀完全，然后过滤。 专题十一 化学工艺流程 58 【流程剖析】炼锌废渣含有锌、铅、铜、铁、钴、锰的 价氧化物及锌和铜的单质， 经稀硫酸“酸浸”，铜不溶解，除铅元素转化为硫酸铅沉淀外，及其他 价氧化物 均转化为相应的价阳离子进入溶液；然后通入硫化氢“沉铜”生成 沉淀；过滤 后，向滤液中加入 ，将锰离子氧化为二氧化锰除去，同时亚铁离子也被氧 化为铁离子；再次过滤后，用氢氧化钠调节 ，铁离子完全转化为氢氧化铁沉 淀除去；向第三次过滤后的滤液中加入次氯酸钠“沉钴”，得到 。 专题十一 化学工艺流程 59 解题技法 解题步骤 解题策略 首尾呼应 找出主线 ①对照原料和产品，确定核心反应和核心辅料 ②根据核心反应，明确流程主线、支线和除杂任务 分段剖析 明晰细节 ③以核心辅助原料为准，把流程划分为原料预处理、核心反应和产品 分离提纯三个阶段 ④根据箭头指向，分析每一环节中物质流入和流出的意义、控制反应 条件的作用，融通对流程的整体分析 ⑤某些暂时不理解的环节，可“难得糊涂”而“跳过去”，如有必要，可“顺 藤摸瓜”或带着问题回头进行有针对性的分析 专题十一 化学工艺流程 60 解题步骤 解题策略 由易到难 破解答案 ⑥先易后难：先回答与工艺流程非密切相关的问题，确保易拿的分数 先拿到，增强答题信心 ⑦变换角度：从基本理论、绿色化学观点、经济角度、安全生产等多 角度答题 ⑧对棘手问题：不忘尝试从题给信息中寻找答案 专题十一 化学工艺流程 61 微型工艺流程题“四线法”解题模型： 试剂线：为达到最终目的加入的物质，起到氧化还原、非氧化还原的作用。 转化线：通过元素守恒分析焙烧、溶浸、沉淀、煅烧、电解、结晶等过程。 除杂线：复分解沉淀、置换沉淀、氧化还原沉淀，加热产生气体等。 分离线：蒸发、结晶、过滤（趁热过滤）、洗涤、干燥、萃取、分液等。 专题十一 化学工艺流程 62 专题十一 化学工艺流程 分类突破之真题改编 63 （选择题 题，每题3分；非选择题第6题9分；第7题9分；第8题12分；第9题10 分，总计55分） 1.（2023·湖北高考改编）工业制备高纯硅的主要过程如下： 石英砂粗硅 高纯硅 下列说法错误的是( ) D A.制备粗硅的化学方程式为 B.单晶硅含的数目约为 C.使用原料气和 时应充分去除水和氧气 D.非金属单质硅为非导体 专题十一 化学工艺流程 64 [解析] 由题给流程可知，石英砂在高温条件下与焦炭反应制得粗硅，粗硅与氯化氢 共热反应制得三氯硅烷，三氯硅烷在高温条件下与氢气反应制得高纯硅。制备粗硅 的反应为石英砂在高温条件下与焦炭反应生成硅和一氧化碳，反应的化学方程式为 ，A项正确；晶体硅中每个硅原子与4个硅原子形成4个硅 硅键，则每个硅原子形成硅硅键的数目约为，则 单晶硅中含有硅硅键 的数目约为 ，B项正确；三氯硅烷易发生水解，且氢气在高温下易与 氧气反应发生爆炸，所以使用原料气氯化氢和氢气时应充分去除水和氧气，C项正 确；非金属单质硅为性能优良的半导体，D项错误。 专题十一 化学工艺流程 65 2.（2023·浙江6月选考改编）苯甲酸是一种常用的食品防腐剂。某实验小组设计粗 苯甲酸（含有少量 和泥沙）的提纯方案如下。下列说法错误的是( ) B A.操作Ⅰ、Ⅱ均需使用玻璃棒，但其作用不同 B.操作Ⅱ趁热过滤的目的是除去泥沙和 C.操作Ⅲ缓慢冷却结晶可减少杂质被包裹 D.操作Ⅳ洗涤苯甲酸，使用冷水的效果比乙醇好 专题十一 化学工艺流程 66 [解析] 操作Ⅰ溶解中需要用玻璃棒搅拌，加快溶解，操作Ⅱ趁热过滤需要用玻璃棒引 流，操作Ⅰ、Ⅱ均需要使用玻璃棒，但其作用不同，A项正确；操作Ⅱ趁热过滤的目的 是除去泥沙，同时防止苯甲酸结晶析出， 含量少，通常不用结晶析出的方法去 除，B项错误；操作Ⅲ缓慢冷却结晶，可形成较大的苯甲酸晶体颗粒，同时可减少 杂质被包裹在晶体颗粒内部，C项正确；苯甲酸微溶于冷水，易溶于热水和乙醇， 所以操作Ⅳ可用冷水洗涤晶体，既可去除晶体表面吸附的杂质离子，又能减少溶解 损失，故洗涤苯甲酸，使用冷水的效果比乙醇好，D项正确。 专题十一 化学工艺流程 67 3.（2023·江苏高考改编）室温下，用含 少量的溶液制备 的过 程如题图所示。已知 C A.上述溶液中： B.“除镁”得到的上层清液中： C.溶液中： D.“沉锰”后的滤液中： ， 。下列说法正确的是 ( ) 专题十一 化学工艺流程 68 [解析] 含少量的 溶液中，由电荷守恒得 ，因水解溶液呈酸性， ，故 ，A项错误；“除镁”得到的上层 清液中达到沉淀溶解平衡，存在 ，B项错误； 溶液中存在质子守恒 ， 故，C项正确；“沉锰”后的滤液中还存在 ， 故“沉锰”后的滤液中由电荷守恒得 ，D项错误。 专题十一 化学工艺流程 69 4.（2023·辽宁高考改编） 可用于制备铬颜料及铬盐，某工厂采用如图所示 工艺制备。已知焙烧后元素以价形式存在；在溶液中 存在如下 平衡： 。下列说法正确的是( ) B A.“焙烧”若在实验室中进行，可以选择陶瓷坩埚作反应容器 B.滤渣的主要成分为 C.滤液①中元素的主要存在形式为 D.滤液②中溶质的主要成分为 专题十一 化学工艺流程 70 [解析] 矿渣的主要成分为、，加入纯碱，通入空气焙烧，已知焙烧后 元 素以 价形式存在，发生反应的化学方程式为 、， 为 碱性氧化物，不与 反应，水浸之后除去生成的氧化铁，滤液中加入的 溶液与发生氧化还原反应生成 。陶瓷坩埚的主要成分为 ，高温下能与碳酸钠反应，因此“焙烧”不可以选择陶瓷坩埚作反应容器，A项 错误；由分析可知，滤渣的主要成分为，B项正确；已知焙烧后元素以 价形式存在，发生反应的化学方程式为 ，即滤液①中 元素的主要存在形 专题十一 化学工艺流程 71 式为，C项错误；与发生氧化还原反应生成 ，反应为 ，滤液②中溶 质的主要成分为、 ，D项错误。 专题十一 化学工艺流程 5.（2023·湖南高考改编）处理某铜冶金污水（含、、、 ）的部 分流程如图所示： 已知： ①溶液中金属离子开始沉淀和完全沉淀的 如表所示： 物质 开始沉淀 1.9 4.2 6.2 3.5 完全沉淀 3.2 6.7 8.2 4.6 专题十一 化学工艺流程 73 ，。 。 下列说法错误的是( ) D A.“沉渣Ⅰ”中含有和 B.溶液呈碱性，其主要原因是 C.“沉淀池Ⅱ”中，当和完全沉淀时，溶液中 D.常温下， 专题十一 化学工艺流程 [解析] 污水中含有、、、，首先加入石灰乳调节 ，除去铁 离子和部分铝离子，得到的“沉渣Ⅰ”为和 沉淀，A项正确；硫化钠溶 液中的硫离子可以水解，产生氢氧根离子，使溶液显碱性， ，B项正确；当铜离子和锌离子完全沉淀时，则硫化铜和 硫化锌都达到了沉淀溶解平衡，则 ，C项正确；由表中数据 可知，完全沉淀时，， ， ，同理， ，D项错误。 专题十一 化学工艺流程 75 6.（2023·海南高考改编）铍的氧化物广泛应用于原子能、航天、电子、陶瓷等领域， 是重要的战略物资。利用绿柱石（主要化学成分为 ，还含有一定量的 和）生产 的一种工艺流程如图所示。 专题十一 化学工艺流程 76 已知： ①绿柱石的主要化学成分为 （写成氧化物的形式）； 与在元素周期表中的位置符合对角线规则，与性质相似， 与 性质相似。 回答下列问题： （1）粉碎的目的是_______________________________________________________ ____________。（1分） 增大反应物的接触面积，增大反应速率，提高浸取率（或使反应更充分） [解析] 粉碎的目的是增大反应物接触面积，增大浸取速率，提高浸取率。 专题十一 化学工艺流程 77 （2）无水可用作聚合反应的催化剂。、与C在制备 且生成一种毒性气体，反应的化学方程式为________________________________。 （2分） [解析] 、与足量C在制备 ，反应的化学方程式为 。 （3）残渣的主要成分是_____（填化学式）。（1分） [解析] 根据流程分析可知，绿柱石煅烧分解生成的二氧化硅不能与硫酸反应，所以 浓硫酸浸取后残渣的主要成分是 。 专题十一 化学工艺流程 78 （4）该流程中能循环使用的物质是___________（填化学式）。（1分） [解析] 根据流程分析可知，该流程中能循环使用的物质是 。 （5）沉铍时，用氢氧化钠溶液代替氨水得到 的量可能减少，用离子方程式 说明理由：________________________________。（2分） [解析] 根据题目提示，与 性质相似，具有两性，用氢氧化钠溶液沉 铍时发生反应的离子方程式为 。 专题十一 化学工艺流程 79 （6）绿柱石含量为经过一系列反应后得到（纯度为 ）， 则 的产率为____________。（2分） [解析] 的产率为 。 [解析] 绿柱石煅烧生成氧化物，浓硫酸浸取，不溶于硫酸，残渣是 ，加硫 酸铵调节，除去铝离子，加入氨水调节 ，除去铁离子，再加入氨 水调节，生成 沉淀，滤液中硫酸铵可循环利用。 专题十一 化学工艺流程 80 7.（2023·新课标卷改编）铬和钒具有广 泛用途。铬钒渣中铬和钒以低价态含氧酸 盐形式存在，主要杂质为铁、铝、硅、磷 等的化合物，从铬钒渣中分离提取铬和钒 的一种流程如图所示： 已知：最高价铬酸根在酸性介质中以 存在，在碱性介质中以 存在。 回答下列问题： 专题十一 化学工艺流程 81 （1）煅烧过程中，钒和铬被氧化为相应的最高价含氧酸盐，其中含铬化合物主要 为_________（填化学式）。（1分） [解析] 煅烧过程中，铬元素转化为铬酸钠。 （2）水浸渣中主要有 和_______（写化学式）。（1分） [解析] 由分析可知，水浸渣中主要有二氧化硅、氧化铁。 专题十一 化学工艺流程 82 （3）“沉淀”步骤调 到弱碱性，主要除去的杂质是_________（写化学式）。（1分） [解析] 由分析可知，“沉淀”步骤调到弱碱性的目的是将 元素转化为氢氧化铝沉淀。 （4）“还原”步骤中加入焦亚硫酸钠溶液，还原 ，写出该反应的离 子方程式：________________________________________________。（2分） [解析] 由题意可知，“还原”步骤中加入焦亚硫酸钠溶液的目的是将铬元素转化为铬 离子，反应的离子方程式为 。 专题十一 化学工艺流程 83 （5）已知时，若除去废水中 ，使其浓度小于 ，此时溶液中的 ______ 。（2分） [解析] 已知时，，若除去废水中的 ，使其浓 度小于 ，此时溶液中的 ，则 。 专题十一 化学工艺流程 84 （6）已知（Ⅲ）的存在形态的物质的量分数随溶液 的分布如图所示： 专题十一 化学工艺流程 85 请补充完整由溶液制得的实验方案：取分离、提纯得到的 溶液， ________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________ _________________________________ ， 低温烘干，得到高纯晶体。［实验中须使用的试剂： 溶 液、溶液、溶液、蒸馏水 （2分） [解析] 由图可知，在时，（Ⅲ）主要以存在， （Ⅲ）中加入 溶液，调节在，以生成 沉淀，过滤后，用蒸馏水 洗涤沉淀，若未洗涤干净，滤渣中会含有，用稀硝酸和 检验最后一次洗涤 液中不存在时，可停止用蒸馏水洗涤 沉淀，再低温烘干，得到高纯 晶体。 边搅拌边加入溶液，调节溶液的在 ，静置，过滤，用 蒸馏水洗涤沉淀，直至向最后一次洗涤液中滴加 和 溶液不再出现浑浊 专题十一 化学工艺流程 86 [解析] 由题给流程可知，铬钒渣与氢氧化钠、碳酸钠在空气中煅烧，钒、铬等元素 转化为相应的最高价含氧酸盐，煅烧渣加入水浸取、过滤得到含有二氧化硅、氧化 铁的滤渣；向滤液中加入稀硫酸调节溶液，将 元素转化为氢氧化铝沉淀，过滤 得到氢氧化铝滤渣和滤液；向滤液中加入硫酸镁溶液、硫酸铵溶液，使硅和磷元素 以滤渣形式除去；向滤液中加入稀硫酸调节溶液 将钒元素转化为五氧化二钒，过 滤得到五氧化二钒和滤液；向滤液中加入焦亚硫酸钠溶液，将铬元素转化为三价铬 离子，调节溶液 ，将铬元素转化为氢氧化铬沉淀，过滤得到氢氧化铬。 专题十一 化学工艺流程 87 8.（2023·全国甲卷改编）是电子陶瓷工业的支柱。以 为原料，采用下 列路线可制备粉状 。 专题十一 化学工艺流程 88 已知： 可溶于水； 微溶于水，可溶于酸； ③草酸在水溶液中高于 易分解。 回答下列问题： （1）“焙烧”步骤中碳粉的主要作用是_______________________。（1分） 作还原剂，将还原 [解析] “焙烧”步骤中，与过量的碳粉及过量的氯化钙在高温下焙烧得到 、 、和，被还原为 ，因此，碳粉的主要作用是作还原剂，将 还原。 专题十一 化学工艺流程 89 （2）“焙烧”后固体产物有、易溶于水的和微溶于水的 。“浸取”时主要反 应的离子方程式为___________________。（2分） [解析] “焙烧”后固体产物有、易溶于水的和微溶于水的 。易溶于水的 与过量的 可以发生复分解反应生成硫化钙沉淀，因此，“浸取”时主要反应 的离子方程式为 。 专题十一 化学工艺流程 90 （3）“焙烧”后的产物不能直接用酸浸取，原因是______________________________ ________________________________________________________________________ _______。（2分） 产物中的硫化物与酸反应生成的有毒气体会污染空气；溶液中混有杂质无法除去，最终所得产品的纯度降低 [解析] “焙烧”后的产物直接用酸浸取是不可行的，其原因是产物中的硫化物与酸反 应生成的有毒气体会污染空气，而且与盐酸反应生成可溶于水的 ，导 致溶液中混有 杂质无法除去，最终所得产品的纯度降低。 专题十一 化学工艺流程 91 （4）“沉淀”步骤中生成 的化学方程式为__________________________ __________________________________________。（2分） [解析] “沉淀”步骤中生成 的化学方程式为 。 专题十一 化学工艺流程 92 （5）隔绝空气条件下，灼烧得到 。该反应的化学方程式为 _______________________________________。（2分） [解析] “热分解”生成粉状钛酸钡，该反应的化学方程式为 。 专题十一 化学工艺流程 93 （6）测定产品纯度。 取产品溶于过量的一定浓度硫酸溶液中配制成 溶液 （生成），取 溶液于锥形瓶，加入过量 溶液，充分反应后，用 溶液滴定至终点，消耗溶液 。计算产品纯度： ________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________ （ 写出必要的计算过程）。（3分） 与 反应的 ， ，，产品纯度 。 专题十一 化学工艺流程 94 已知氧化性顺序 ； 。 专题十一 化学工艺流程 [解析] 高锰酸钾与过量的亚铁离子反应，消耗的与的物质的量之比为 ， 现消耗，与 反应的 ， ，，产品纯度为 。 专题十一 化学工艺流程 96 9.（2023·辽宁高考改编）某工厂采用如图1所示工艺处理镍钴矿硫酸浸取液 （含、、、、和 ），实现镍、钴、镁元素的回收。 图1 回答下列问题： （1）在一定温度下，用硫酸溶液浸取已粉碎的镍钴矿时，提高浸取速率的方法为 __________________。（1分） 适当增大硫酸浓度 专题十一 化学工艺流程 97 （2）“氧化”中，混合气在金属离子的催化作用下产生具有强氧化性的过一硫酸 ，写出 的结构式：____________。（1分） [解析] 过一硫酸可以看作过氧化氢中的一个氢原子被磺酸基取代，因此其结构式为 。 专题十一 化学工艺流程 98 （3）“氧化”中，用石灰乳调节，被氧化为 ，该反应的离子 方程式为_________________________________________。（ 的电离第一步完 全，第二步微弱）（2分） [解析] 的电离第一步完全，第二步微弱，元素主要以存在，价的 将 氧化为二氧化锰，反应的离子方程式为 。 专题十一 化学工艺流程 99 图2 （4）“氧化”中保持空气通入速率不变， （Ⅱ）氧化率与时间的关系如图2所示。 的体积分数为时， （Ⅱ）氧化速率最大； 继续增大体积分数时， （Ⅱ）氧化速率 减小的原因是____________________________ ________________________________________。 （2分） 有还原性，过多会降低的浓度，从而降低（Ⅱ）的氧化速率 [解析] 二氧化硫有还原性，二氧化硫的体积分数较大时，二氧化硫将 还原， （Ⅱ）氧化速率减小。 专题十一 化学工艺流程 100 （5）将“钴镍渣”酸溶后，进行如图3所示流程： 图3 专题十一 化学工艺流程 101 ①写出“钴镍分离”时发生反应的离子方程式：_________________________________ _______________________________________________________________________。 （2分） [解析] 钴镍分离时发生反应的离子方程式为 。 专题十一 化学工艺流程 102 ②“镍钴分离”后溶液中 ，若“滤液1”中 ，则沉镍率_____。已知： ，沉 镍率 （2分） 90% [解析] ，根据 可知， ，沉镍率 。 专题十一 化学工艺流程 103 [解析] 在“氧化”中，混合气在金属离子的催化作用下产生具有强氧化性的过一硫酸， 用石灰乳调溶液 为4，亚铁离子和锰离子转化为氢氧化铁和二氧化锰，钙离子被 硫酸根离子沉淀，镍离子、镁离子先后转化为氢氧化物沉淀，实现镍、钴、镁元素 的回收。 专题十一 化学工艺流程 104 专题十一 化学工艺流程 分类突破之新题快递 105 （选择题 题，每题3分；非选择题第6题15分；第7题12分；第8题11分，总计 53分） 专题十一 化学工艺流程 106 1.某粗苯甲酸样品中含有少量 和泥沙，某实验小组提纯苯甲酸的实验流程如图 （已知：常温下苯甲酸易溶于乙醇，和 时苯甲酸在水中的溶解度分别为 和 ）。下列说法不正确的是( ) C A.“过滤1”需趁热，以减少苯甲酸的析出 B.“溶解”“过滤”“洗涤”操作中均使用了玻璃棒 C.“洗涤”时，选用乙醇作洗涤剂有利于快速干燥 D.将洗涤后的晶体铺在干燥的滤纸上，晾干后称量 专题十一 化学工艺流程 107 [解析] 粗苯甲酸样品中含有少量 和泥沙，由于苯甲酸的溶解度随温度升高而增 大，溶解、加热后需趁热过滤，除掉泥沙；对热的滤液进行冷却结晶，再次过滤得 到苯甲酸固体，洗涤、干燥后得到苯甲酸晶体。由于苯甲酸的溶解度随温度升高而 增大，故“过滤1”需趁热，以减少苯甲酸的析出，A项正确；“溶解”需使用玻璃棒搅 拌，“过滤”“洗涤”操作中需使用玻璃棒引流，B项正确；常温下，苯甲酸微溶于水， 易溶于乙醇，洗涤时不宜用乙醇，应用冷水，C项错误；洗涤后的苯甲酸可以铺在 干燥的滤纸上，除去水分，D项正确。 专题十一 化学工艺流程 108 2.七水硫酸锌在农业中可用作微量元素肥料，也被广泛用于工业领域。利用锌渣制 备 的工艺流程如图所示。 锌渣的主要成分为，含有少量、、、 。下列说法正确的是 ( ) 专题十一 化学工艺流程 109 A.滤渣①为，滤渣③为和 B.氧化操作发生的反应为 C.加入的主要作用是调节溶液的 D.操作 用到的玻璃仪器有蒸发皿、玻璃棒、漏斗 √ 专题十一 化学工艺流程 110 [解析] 锌渣的主要成分为，还含有少量、、、 ，向锌渣中加入 硫酸酸浸，二氧化硅与硫酸不反应， 与硫酸反应生成硫酸铅沉淀，所以滤渣① 为和 ，滤液①中的主要溶质为硫酸锌、硫酸铜、硫酸亚铁；向滤液①中 加入漂白粉，将氧化为，次氯酸根离子转化为氯气，再加入 调节溶液 ，使沉淀，滤渣②为 ，滤液②中的主要溶质为硫酸锌和硫酸铜；向 滤液②中加入锌粉置换硫酸铜中的，滤渣③为 和过量的锌，滤液③中的溶质主 要为硫酸锌，通过蒸发浓缩、冷却结晶、过滤、洗涤、干燥得到 。滤 渣①为和，滤渣③为 和过量的锌，A项错误；“氧化”操作过程中发生的 反应为，B项错误；加入 的主要 作用是调节溶液，使沉淀，C项正确；“操作 ”用到的玻璃仪器有酒精灯、蒸 发皿、玻璃棒、漏斗、烧杯，D项错误。 专题十一 化学工艺流程 111 3.高铁酸钾 具有杀菌消毒及净水作用，某实验小组在碱性条件下制备 的流程如图所示： 下列说法错误的是( ) 专题十一 化学工艺流程 112 A.的消毒能力相当于 B.“氧化”操作中发生反应： C.同温度时高铁酸钠的溶解度大于高铁酸钾 D.提纯时，应用到的玻璃仪器有蒸发皿、玻璃棒、烧杯、酒精灯 √ 专题十一 化学工艺流程 [解析] 得电子生成，得电子转化为 ，故 消毒能力相当于 ，A项正确；根据得失电子守恒和元素守 恒配平得“氧化”操作中发生反应 ，B项正 确；流程图中向高铁酸钠溶液加入饱和氢氧化钾溶液，利用同温度时高铁酸钠的溶 解度大于高铁酸钾可生成高铁酸钾，C项正确；通过重结晶进行提纯，应用到的玻 璃仪器还有漏斗，D项错误。 专题十一 化学工艺流程 114 4.以炼铁厂锌灰（主要成分为，还含少量的、、 ）为原料制备 的流程如图所示。下列说法正确的是( ) C 已知：“浸取”工序中、分别转化为和 。 A.键角： B.滤渣②的主要成分为、和 C.所含金属元素的质量：滤液 滤液 ② D.“煅烧”时需要在隔绝空气条件下进行 专题十一 化学工艺流程 115 [解析] 浸取时，、转化为、，、 不反 应，滤液①中含有、、、 ，滤渣①的 主要成分为和 ；加入锌粉时，发生反应 ，从而去除杂质 ，滤渣②的 主要成分为和过量的，滤液②中主要含、、 ， 经过蒸氨沉锌操作获得沉淀，最后煅烧获得。提供孤电子对与 形成配 位键后，孤电子对转化为成键电子对， 成键电子对受到的排斥力减小，则 键角变大，即键角的大小为 ，A项错误； 滤渣②的主要成分为和过量的 ，B项错误； 专题十一 化学工艺流程 116 滤液①中含有金属元素的离子为、 ，加入锌粉发生反应 ，滤液①中 转化为 ，因此滤液②中含有金属元素的离子为， 的相对原子 质量大于，金属元素的质量增加，即所含金属元素的质量为滤液 滤液②，C 项正确；“煅烧”时会分解，为 价，不会被氧气氧化，因此不 需要隔绝空气，D项错误。 专题十一 化学工艺流程 5.氨氮废水是造成水体富营养化的原因之一，处理氨氮废水的流程如图所示。 下列离子方程式书写错误的是( ) D A.过程①： B.过程②： C.过程③： D.溶于水： 专题十一 化学工艺流程 118 [解析] 含废水与溶液反应生成 ，其反应的离子方程式为 ，A项正确；过程②通入足量 ，可将废水中的 转化为无毒气体，反应过程中氯元素化合价由0价降低到 价，化合价 降低，被还原，氮元素的化合价由 价升高到0价，化合价升高，被氧化，故过程 ②反应的离子方程式为 ，B项正确； 过程③中溶液的作用是将含余氯废水中的 转化为氯离子，反应的离子方 程式为，C项正确； 溶于水为可逆反应， 生成的为弱酸，不能拆开，反应的离子方程式为 ， D项错误。 专题十一 化学工艺流程 119 6.环己酮（ ）是重要的化工原料和有机溶剂，可用于制造合成橡胶、合成 纤维和药品等。实验室用次氯酸钠氧化法制备环己酮的原理与操作流程如图所示。 专题十一 化学工艺流程 120 已知： ①环己酮的密度比水的密度小，能与水形成恒沸混合物，沸点为 。 时，环己酮在水中的溶解度为 。 回答下列问题： （1）环己醇与次氯酸钠溶液反应的离子方程式为__________________________。 （2分） [解析] 次氯酸根离子具有较强的氧化性，能将环己醇氧化为环己酮，自身被还原为 ，其反应的离子方程式为 。 专题十一 化学工艺流程 121 （2）“操作1”和“操作3”是蒸馏，其蒸馏装置中用到的冷凝管是___（填字母）。（1分） A A. B. C. [解析] 直形冷凝管适用于沸点在 以下的物质的蒸馏、分馏；当物质的沸点超 过 ，蒸馏时一般用空气冷凝管，以免直形冷凝管通水冷却时，玻璃因温差太 大而炸裂；球形冷凝管一般用于有机物的冷凝回流，由题已知条件①可知，实验蒸 馏过程中应使用直形冷凝管，不用球形冷凝管或空气冷凝管。 专题十一 化学工艺流程 122 （3）“操作2”是分液，分液时有机相应从分液漏斗的______（填“上口”或“下口”）放 出。（1分） 上口 [解析] 有机相中主要含环己酮，由题中所给信息①可知，环己酮的密度比水的密度 小，所以分液时有机相在分液漏斗的上层，即应从分液漏斗的上口放出。 （4）实验中加入无水硫酸镁的目的是______。（2分） 干燥 [解析] 分液后的有机相中仍含有少量的水，为了除去有机相中的水分，可加入无水 硫酸镁进行干燥，即实验中加入无水硫酸镁的目的是干燥。 专题十一 化学工艺流程 123 （5）制备环己酮粗品时： ①加入次氯酸钠溶液后，用碘化钾淀粉试纸检验，试纸应呈蓝色，否则应再补加次 氯酸钠溶液，其目的是______________________。（2分） 确保环己醇被完全氧化 [解析] 加入次氯酸钠溶液后，用碘化钾淀粉试纸检验，试纸应呈蓝色，若试纸不呈 蓝色，则说明溶液中不含次氯酸钠，环己醇可能未完全反应，为了确保环己醇被完 全氧化，应加入过量的次氯酸钠溶液。 专题十一 化学工艺流程 124 ②次氯酸钠溶液的浓度可用间接碘量法测定。用移液管移取 次氯酸钠溶液 于容量瓶中，加蒸馏水至刻度线，摇匀后移取该溶液于 锥 形瓶中，加入盐酸和碘化钾，用 硫代硫酸钠标准 溶液滴定析出的碘。在滴定接近终点时加入 淀粉溶液。析出碘的反应的 离子方程式为_________________________________；滴定达到终点时的实验现象 为______________________________________________________________________ _________；若三次滴定消耗硫代硫酸钠标准溶液的平均体积为 ，则原次 氯酸钠溶液的浓度为____________。（已知 ） （5分） 当滴入最后半滴硫代硫酸钠标准溶液时，溶液由蓝色变为无色，且半分钟内不恢复原色 专题十一 化学工艺流程 125 [解析] 次氯酸钠溶液与碘离子在酸性条件下反应析出 ，次氯酸根离子被还原为 ，析出碘的反应的离子方程式为 ；在滴定接 近终点时加入 淀粉溶液，滴定达到终点时的实验现象为当滴入最后半滴 硫代硫酸钠标准溶液时，溶液由蓝色变为无色，且半分钟内不恢复原色；由 、 可得关系 式 ，若三次滴定消耗硫代硫酸钠标准溶液的平均体积为 ，则原次氯酸钠溶液的浓度为 。 专题十一 化学工艺流程 126 （6）本实验环己酮的产率最接近___（填字母）。（2分） C A. B. C. D. [解析] 本实验环己酮的理论产量为 ，实际产量为 ，则产率为，即最接近 。 [解析] 环己醇与冰醋酸、 次氯酸钠溶液混合后，往其中再加入 水、 和沸石，反应后经过蒸馏得环己酮粗品，往粗品中依次加入无水 碳酸钠和食盐后分液，在所得到的有机相中加无水硫酸镁干燥后得环己酮精品。 专题十一 化学工艺流程 127 7.利用“微波辅助低共熔溶剂”浸取废旧锂离子电池中钴酸锂粗品制备 产品， 以实现资源的循环利用。主要工艺流程如图所示： 已知：①氯化胆碱 是一种铵盐； 专题十一 化学工艺流程 128 在溶液中常以（蓝色）和 （粉红色）形式存在； 时， 。 回答下列问题： （1）中 元素的化合价为____。（1分） [解析] 中元素为价，元素为价，因此元素为 价。 专题十一 化学工艺流程 129 （2）“微波共熔”中氯化胆碱-草酸和 粗品以不同的液固比在 下微 波处理 后锂和钴的浸取率如图，则 最佳液固比为___________ ，草酸 的作用为____________________________ ___。（3分） 作还原剂，将元素还原为价 [解析] 根据图中信息显示，当液固比为 时钴的浸取率最高，锂的浸取 率随液固比的增大变化不大，因此最佳液固比为 ；草酸的作用是作还原 剂，将元素还原为 价。 专题十一 化学工艺流程 130 （3）“水浸”过程中，溶液由蓝色变为粉红色，该变化的离子方程式为____________ ___________________________。（2分） [解析] “水浸”过程中，溶液由蓝色变为粉红色，即由变为 ， 则该变化的离子方程式为 。 专题十一 化学工艺流程 131 （4）时，“沉钴”反应完成后溶液，此时 ___________ 。（2分） [解析] 溶液，即 ，则 ， 。 专题十一 化学工艺流程 132 （5）“滤饼2”在高温烧结前需要洗涤、干燥，洗涤沉淀的实验操作为_____________ _____________________________________________________。（2分） 沿玻璃棒向过滤器中加入蒸馏水至浸没沉淀，待水滤出后，重复次 [解析] 洗涤沉淀的实验操作为沿玻璃棒向过滤器中加入蒸馏水至浸没沉淀，待水滤 出后，重复 次。 专题十一 化学工艺流程 133 （6）锂离子电池正极材料在多次充放电后结构发生改变生成 ，导致电 化学性能下降，使用和溶液可以实现 的修复，则修复过程发生 反应的化学方程式为________________________________________。（2分） [解析] 修复过程是过氧化氢、和反应生成 和水，反应的化学方程 式为 。 专题十一 化学工艺流程 134 [解析] 氯化胆碱-草酸和微波共熔的过程中，元素被还原为 价，经过“水 浸”，滤液中的元素以形式存在；加入氢氧化钠沉钴，得到 沉淀和含有锂离子的溶液；固体经过煅烧得到 固体；向含有锂离子的 溶液中加入碳酸钠溶液生成碳酸锂沉淀，碳酸锂和 经高温烧结（通入空气氧 化）得到 产品。 专题十一 化学工艺流程 135 8.硫酸铵俗称硫铵、肥田粉。模拟以黄铁矿（主要成分为 ）为原料 制备硫酸铵的一种流程如图所示： 回答下列问题： 专题十一 化学工艺流程 136 （1）步骤ⅲ的目的是____________________________。（2分） 循环利用，提高原料的利用率 [解析] 步骤ⅲ的目的是循环利用，提高原料的利用率。 专题十一 化学工艺流程 137 （2）“煅烧”过程中发生反应的化学方程式为____________________________；在该 反应中，完全反应时转移____ 电子。（3分） 3.2 [解析] “煅烧”过程中与氧气反应生成和 ，反应的化学方程式为 ，当有反应时，转移 电子， 的物质的量为，故 完全反应时，转移 电子。 专题十一 化学工艺流程 138 （3）合成氨反应中，和在催化剂、高温、高压作用下合成 的 物质的量______（填“大于”“小于”或“等于”） 。（1分） 小于 [解析] 合成氨反应为可逆反应，反应物不能完全转化，故和 在催 化剂、高温、高压作用下合成的物质的量小于 。 专题十一 化学工艺流程 139 （4）如果直接用水吸收，会形成大量“酸雾”，污染环境。由此推知，和 的反应是____（填“吸”或“放”）热反应。（1分） 放 [解析] 通过形成大量“酸雾”的现象，可以判断和 的反应是放热反应。 专题十一 化学工艺流程 140 （5）利用 可以制备高纯度铁红，其步骤如下： 步骤1：用足量稀硫酸溶解 。 步骤2：向溶液中加入足量双氧水，氧化亚铁离子。 步骤3：加入过量 溶液，过滤、洗涤、灼烧。 步骤2中氧化亚铁离子发生反应的离子方程式为_______________________________ _____。（2分） [解析] 将氧化为，自身还原为 ，反应的离子方程式为 。 专题十一 化学工艺流程 141 （6）测定硫酸铵产品纯度（假设杂质不参加反应）：取 硫酸铵产品于试管中， 向其中加入足量溶液，共热；产生的气体用 盐酸吸收，得到 吸收液；再向吸收液中滴加 溶液恰好完全中和过量的盐酸。 该产品中的质量分数为_____________________（用含、、、 、 的代数式表示）。（2分） [解析] 由数据可知，剩余的的物质的量为，则吸收氨气所用 为，生成的氨气的物质的量也为 ， 根据，可得 ，则硫酸铵的质 量分数为 。 专题十一 化学工艺流程 142 [解析] 黄铁矿（主要成分为）在空气中煅烧，生成 和气体，气体的主要 成分是和剩余空气，净化后得到，向中通入空气进行催化氧化生成 ， 将用的硫酸吸收得到硫酸，硫酸与氨气反应生成硫酸铵，剩余的和 返回催化氧化步骤进行循环利用，提高原料的利用率。 专题十一 化学工艺流程 143 专题十一 化学工艺流程 分类突破之原创好题 144 （选择题 题，每题3分；非选择题第3题17分；第4题13分，总计36分） 1.（制备） 是制备锂离子电池的电极材料的原料。以锰矿粉 （主要成分为和，还含少量、、、 等杂质）为原 料制备 的工艺流程如图所示。 专题十一 化学工艺流程 145 已知： ①常温下，溶液中几种金属离子生成氢氧化物沉淀（当离子浓度为 时已完全沉淀）的 如表所示。 金属离子 开始沉淀的 5.3 8.1 1.9 3.4 完全沉淀的 6.5 10.1 3.2 4.7 ②常温下，几种金属硫化物的溶度积如表所示。 硫化物 专题十一 化学工艺流程 146 下列叙述错误的是( ) A A.“浸取”中滤渣可用于制造光导纤维， 主要表现氧化性 B.试剂可能为，“调”范围为 C.“沉铜”中时 已完全沉淀 D.“沉锰”过程的离子方程式为 专题十一 化学工艺流程 147 [解析] 根据原料成分分析，只有不与硫酸反应，故滤渣的主要成分是 ，可 用于制造光导纤维；最终得到，原料和中元素为 价， 表现还原性，主要用于还原锰元素，A项错误。为了不引入新杂质，试剂 可 以是，根据表格信息可知，“调”范围为 可确保铁离子、 铝离子完全沉淀，其他离子不沉淀，B项正确；根据溶度积计算，当铜离子完全沉 淀时， ，C项正确；“沉锰”时， 与反应生成沉淀、和 ，D项正确。 专题十一 化学工艺流程 148 2.（提取金属单质）钒被誉为“合金的维生素”。从含和 的废液中提取 高纯度 的微流程如图所示： 已知：①“调”约为，此时钒主要以形式存在。 价钒在酸性溶液中以 的形式存在，在中性溶液中以 的形式存在。③“热还原”中，加入硅铁合金， 硅作还原剂，炉渣的主要成分为 。 下列叙述正确的是( ) 专题十一 化学工艺流程 149 A.滤渣主要成分为，气体是 B.“沉钒”中 越高，沉钒率越大 C.实验室中“热解”需要的仪器主要有三脚架、酒精灯、蒸发皿、泥三角 D.“热还原”中硅参与的总反应的化学方程式为 [解析] 分析流程图可知，滤渣的主要成分是，气体是和 ，A项错 误；“沉钒”中越高，会发生副反应，导致 降低， 不利于生成，沉钒率降低，B项错误；热解中固体分解生成 、 和，气体 为氨气和水蒸气，装固体的仪器是坩埚，C项错误；“热还原”过 程中发生的化学反应有、 ，将两个 反应加合可得到总反应，D项正确。 √ 专题十一 化学工艺流程 150 3.（制备氧化物）锂离子电池在生产、生活中应用广泛。从废锂电池材料 （主要含难溶于水的，还含少量和等）中提取和 ，其流程如 图所示： 专题十一 化学工艺流程 151 已知： ；常温下， ， ， 。 请回答下列问题： （1）“粉碎过筛”的目的是______________________________； 滤渣的主要成分是_________（填化学式）。（3分） 增大固体接触面，增大反应速率 [解析] “粉碎过筛”可增大固体接触面积，增大反应速率。除铁过程中，亚铁离子被 氧化成铁离子，最终转化成氢氧化铁沉淀，故滤渣的主要成分为 。 专题十一 化学工艺流程 152 （2）“酸浸”中双氧水的主要作用是__________________________________________ ______________________________________________________________________ （用离子方程式表示）。（2分） [解析] 原料中钴元素显价，沉钴中钴元素显 价，故酸浸中加入双氧水作还原 剂。注意：钴酸锂难溶于水，在离子方程式中应以化学式形式出现。 专题十一 化学工艺流程 153 （3）“沉钴”中，常温下，相同体积滤液、相同浓度氨水， 沉钴率与氨水体积关系如图所示。解释 时沉钴率降低的原因：__________ _________________________________________________ _________________________________________________ __________________。（2分） 当时,发生反应，随着氨水体积的增大，生成的量减少 [解析] 其他条件相同，当氨水过量时，氢氧化钴溶于氨水，导致沉钴率降低。 专题十一 化学工艺流程 154 （4）常温下，溶液的___7（填“ ”“ ”或“ ”）。“沉锂”中反应的主要 离子方程式为_____________________________________。（3分） [解析] 根据电离常数可知， ，所以 溶液显碱性。硫酸锂与碳酸氢铵反应生成碳酸锂沉淀，生成的 与碳酸 氢根离子反应生成和 。 专题十一 化学工艺流程 155 （5）2024年4月25日，我国成功发射神舟 十八号载人飞船，该飞船首次采用“锂离子 电池”作电源，锂离子电池放电时的工作原 理如图所示。 极的电极反应为 ________________________________。 （2分） [解析] 放电时， 极为正极，发生还原反应，电极反应为 。 专题十一 化学工艺流程 156 （6）晶胞如图所示。已知：晶胞棱长为，设 为阿伏加德罗常数的 值。（5分） [解析] 由离子坐标可推知离子坐标为,, 。2个氧离子最近距离等于面对角线长 度的一半。1个晶胞含4个“ ”，计算密度时注意单位换算。 专题十一 化学工艺流程 157 ①若离子坐标为，，，则 离子坐标为__________。 ，， ②两个氧离子之间的最近距离为_ ___________ 。 该晶体的密度为_ _______________（只列计算式） 。 专题十一 化学工艺流程 158 4.（废物利用）以锌渣（主要成分是、、，还含少量 、 等）为原料提取、和 。其流程如图所示： 回答下列问题： 专题十一 化学工艺流程 159 （1）基态原子的价层电子排布为________；中阴离子的 模型和空 间结构一致的原因是_______________________________。（3分） 的中心原子C上没有孤电子对 [解析] 分子或离子的中心原子没有孤电子对时，空间结构与 模型相同。 （2）稀酸 的溶质是_______（填化学式）。“还原酸浸”中锰元素转化的离子方程式 为____________________________________________________。（3分） [解析] 提纯得到硫酸锌晶体，故加入的稀酸 为稀硫酸。在酸性条件下，葡萄糖、 二氧化锰反应生成硫酸锰、二氧化碳和水。 专题十一 化学工艺流程 160 （3）已知：常温下，， 。“转化”中 铅元素转化反应的平衡常数 为__________。（2分） [解析] ，利用溶度积常数可计算平衡 常数 。 （4）以石墨为电极，电解溶液制备 ，阳极反应为__________________ ________________。（2分） [解析] 阳极上发生氧化反应，即锰离子被氧化成二氧化锰，水参与反应并生成硫酸。 专题十一 化学工艺流程 161 （5）“沉铅”中“滤液”可以用于下列工序，实现资源循环利用的是___（填字母）。 （1分） D A.酸洗 B.还原酸浸 C.转化 D.酸浸溶铅 [解析] “沉铅”过程中发生反应的化学方程式为 ，滤液中含醋酸，可以循环用于“酸 浸溶铅”。 专题十一 化学工艺流程 162 （6）的热重曲线如图所示（已知：点为起始点，温度为 ）。 专题十一 化学工艺流程 163 点对应固体的化学式为___（填字母）。（2分） B A. B. C. D. [解析] 的摩尔质量为， ，硫酸锌 晶体失重先后顺序为先脱去水，后脱去、，最终得到 。四个选项对应固体的 摩尔质量及成分如下： 选项 A B C D 摩尔质量/ 161 403 81 179 成分 专题十一 化学工艺流程 164 由于各阶段固体中锌元素的质量相等，所以四个点对应固体中 的物质的量为 ，则A项对应固体质量为，对应点；B项对应固体质量约为 ， 对应点；C项对应固体质量为，对应点；D项对应固体质量为，对应 点。 专题十一 化学工艺流程 165 $$