专题6 大题攻关四 化工流程中的图像分析与定量计算-【备考最优解】2025版高考化学二轮专题复习教用word

大题攻关四 化工流程中的图像分析与定量计算 真题领航 明方向 1．[2024·江苏卷]将（摩尔质量为）在氮气氛围中焙烧，剩余固体质量随温度变化曲线如下图所示。时，所得固体产物可表示为，通过以上实验数据确定该产物中的比值:____________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________（写出计算过程）。 【答案】，的物质的量为，时，固体分解产生与，质量共减少，其中，，则，，剩余固体中，故产物中 【解析】，其中，时，生成，质量减少，焙烧产物中不含 元素，根据，焙烧过程中生成 的质量为，生成 的质量为，根据，发生反应的 的物质的量为，起始固体中含有 的物质的量，故剩余固体中 的物质的量为，焙烧过程中，的量不会减少，剩余固体中 的物质的量为，故产物中。 2．[2024·北京卷]利用黄铜矿（主要成分为，含有等杂质）生产纯铜，流程示意图如下。 已知：的作用是利用其分解产生的使矿石中的铜元素转化为。 矿石和过量按一定比例混合，取相同质量，在不同温度下焙烧相同时间，测得：“吸收”过程氨吸收率和“浸铜”过程铜浸出率变化如下图；和时，固体B中所含铜、铁的主要物质如下表。 温度/ B中所含铜、铁的主要物质 400 、、 500 、、 （1） 温度低于，随焙烧温度升高，铜浸出率显著增大的原因是____________________________________________________________________________________。 （2） 温度高于，根据焙烧时可能发生的反应，解释铜浸出率随焙烧温度升高而降低的原因是____________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________。 【答案】（1） 分解产生的增多，可溶物含量增加 （2） 温度高于,发生热分解反应： ,转化为难溶于水的;高温下更易与发生反应： 【解析】 （1） 由题图可知，随着焙烧温度由 升高到,硫酸铵分解出来的 和 逐步增多，因此，在氨吸收率逐步增大的同时，矿石中的铜元素在 作用下硫酸化的程度增大，铜浸出率增大。 （2） 焙烧温度超过 后，硫酸铵基本上已完全分解，氨吸收率变化不大，而铜浸出率反而开始逐渐降低，比较 和 时固体 中所含铜、铁的主要物质知，出现这一现象的原因可能是高温下 热稳定性差，容易发生热分解反应，转化为难溶于水的，也可能是高温下 更易与 反应生成硫酸铁，从而影响硫酸铜的生成。 核心再悟 破重难 1.化工流程中的图像分析 （1）会识图：一看面、二看线、三看点（弄清纵、横坐标的含义；弄清起点、拐点、终点的含义；看清曲线的变化趋势）。 （2）会析数：分析数据、图像中隐含的信息，弄清各数据的含义及变化规律，将数据和图像信息加工成化学语言，同时联系化学概念、化学原理等理论知识进行分析解答。 2.化工流程中的定量计算 （1）常见类型及解题方法 常见类型 解题方法 计算物质含量 根据关系式法、得失电子守恒法、滴定法等，求出混合物中某一成分的量，再除以样品的总量，即可得出该成分的含量 确定物质化学式 ①根据题给信息，计算出有关物质的物质的量；②根据电荷守恒，确定未知离子的物质的量；③根据质量守恒，确定结晶水的物质的量；④各粒子的物质的量之比即为物质化学式的下标比 （2）定量计算的常用公式 物质的质量分数（或纯度） 产品产率 物质的转化率 3.热重曲线分析的解题模型 （1）设晶体的物质的量为,质量为。 （2）失重一般是先失水,再失非金属氧化物。 （3）计算每步固体剩余的质量,样品的固体残留率。 （4）晶体中金属元素的质量不会减少,仍在中。 （5）失重最后一般为金属氧化物,由质量守恒得,由,即可求出失重后物质的化学式。 精准演练 提能力 1．取皓矾加热至不同温度，剩余固体的质量变化如下图所示。已知的过程中产生两种气体，分析数据，写出该过程发生反应的化学方程式:____________________________________。 【答案】 【解析】 的物质的量为，由 元素守恒可知，生成 或 时，物质的量均为。若生成,则质量为；若生成,则质量为。因此，的过程中，转化为，根据得失电子守恒，产生的两种气体是二氧化硫与氧气，化学方程式为 。 2．[2024·长沙二模]碳酸钠常用于制取玻璃、肥皂，造纸，碳酸钠能形成多种结晶水合物。实验室以为原料制备,在氩气气氛中进行热重分析，随温度的变化情况如下图所示： A处残留物质的化学式为________________________，写出发生反应的化学方程式：________________________________________。 【答案】； 【解析】 处损失的物质的摩尔质量，损失水分子数为3，处残留物质的化学式为。下对应物质的摩尔质量为，对应物质为;下对应物质的摩尔质量为，对应物质为，故 发生反应。 3．[2024·沈阳一模]马日夫盐是一种用于机械设备的防锈磷化剂，工业上利用软锰矿（主要成分为，含少量硅、铁、铝等的氧化物）为主要原料，联合处理含的烟气并制备马日夫盐的一种工艺流程如下。请回答下列问题： 已知：①不稳定，易被空气氧化。 ②有机萃取剂是溶解了一种酸性磷酸酯（表示为）的磺化煤油，萃取时发生的反应主要为。 ③，，。 （1） 若含的烟气中混有空气，不同的浸出时间下，浸出液中、的浓度和测定结果如下图，在“浸锰”步骤中，主反应的化学方程式为____________________________， 后曲线产生明显差异的原因为____________________________________（用化学方程式表示）。 （2） 萃取可分为扩散萃取和动力学萃取两种类型。萃取率随搅拌速度的增加而进一步增加称为扩散萃取，浸出液受化学反应的控制称为动力学萃取。萃取时搅拌速度和溶液对金属离子萃取率的影响如下图所示。萃取时，应采用的最佳实验条件为________________________________，过大或过小都会降低萃取率，结合平衡移动原理解释原因:____________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________。 （3） 若浸出液中的浓度为，则“调”的范围为__________________（当离子浓度时认为该离子沉淀完全）。 【答案】（1） ； （2） ，；小于1时，氢离子浓度过大，平衡逆向移动，萃取率下降;过大，氢离子浓度减小，水解平衡正向移动，生成氢氧化铁沉淀 （3） 【解析】 （1） 在“浸锰”步骤中，主反应为 转化为，锰元素化合价降低，发生还原反应，故 与具有还原性的 反应，化学方程式为；后浸出液中相同时间内 的浓度增加量小于 的浓度增加量，且 下降不明显，说明有副反应 发生。 （2） 萃取时搅拌速度在 时，萃取率最大，溶液 时，萃取率最大，此时 不会被萃取；小于1时，萃取率下降，从萃取时的反应 可知，氢离子浓度过大，平衡逆向移动，导致 萃取率下降;过大，氢离子浓度减小,水解平衡正向移动，生成氢氧化铁沉淀。 （3） “调”的目的是使 完全沉淀除去，不被沉淀出来，若 完全沉淀，则，，，;若 不被沉淀出来，则，，，；故“调”的范围为。 4．[2024·绵阳一模]纳米可用作催化材料、半导体材料。以锌焙砂（主要成分为、，含少量、等）为原料制备纳米的流程如下： 已知：受热易分解，放出氨气， ； 。 （1） “浸取”时，锌元素以形式进入滤液。 ① 锌浸出率与温度的关系如图甲所示，请解释时浸出率最高的原因：________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________。 ② 锌浸出率与的关系如图乙所示，之后浸出率下降，说明______（填字母）的浸出主要依赖硫酸铵浓度的大小。 A. 和 B. C. ③ 浸取过程加入的目的是________________________________________。 （2） 适量能将等离子转化为硫化物沉淀而除去，若选择进行除杂，是否可行？__（填“是”或“否”）［已知：，；时化学反应完全，时化学反应不发生，计算说明原因:________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________。 （3） 根据“蒸氨”时逸出的气体为氨可推知“浸取”步骤中加入的氨水是过量的。你认为该推断是否正确？并说明理由：__________________________________________________________________________________。 （4） 该流程中可以循环利用的物质是________________________________（写出主要成分的化学式）。 【答案】① 温度低于时，反应速率随温度升高而增大，锌浸出率增大；温度高于后，因氨挥发而导致浓度下降，锌浸出率下降 ② C ③ 将氧化为除去 （2） 是；反应的化学平衡常数,化学反应完全，浓度减小，使平衡正向移动，除去溶液中的 （3） 不正确，可能是受热分解放出氨或铵盐分解放出氨 （4） 、 【解析】 4．工艺流程中原料为锌焙砂（主要成分为、，含少量、等），产品为纳米，流程主线中的主元素为锌元素，、、元素为杂质元素被除去。锌焙砂在浸取后、转化为，转化为，经过滤Ⅰ进入除杂工艺，、元素分别转化为、沉淀而被除去；除杂过程加入 沉出 元素，蒸氨后加入 使锌元素转化为 分离出来，经过焙烧最终得到纳米。 ① 温度低于 时，温度升高，反应速率增大，锌浸出率逐渐增大，但浸出时加入氨水，温度高于 后，温度升高，易分解出氨，氨挥发导致 浓度下降，锌浸出率反而下降。 ② 是强酸弱碱盐，水解使溶液显酸性，是弱酸酸根离子，溶液酸性越强，越容易生成 沉淀，促进 溶出，所以 之后锌浸出率下降，说明 的浸出主要依赖 浓度的大小，C正确。 ③ 在浸取后经过滤Ⅰ以 沉淀形式被除去，说明在浸取工艺中发生氧化还原反应使 被氧化为，所以浸取过程加入 的目的是将 氧化为 除去。 （2） 根据、可知，更难溶于水，转化为 的反应更容易发生，反应 的化学平衡常数,化学反应完全，浓度减小，使 平衡正向移动，故除去溶液中的，选择 进行除杂，是可行的。 （3） 由题给信息可知,“蒸氨”时逸出的氨气，可能是由于“浸取”步骤中加入的氨水是过量的，也可能是 受热分解放出氨，从整个流程来看，逸出的氨还可能是由铵盐分解产生的。 （4） “蒸氨”过程中逸出的 和“过滤Ⅲ”所得滤液中的 都可以循环使用。 学科网（北京）股份有限公司 $