2019-2020年高考化學二輪復習 專題13 化學流程、無機物的推斷及綜合應用（講）（含解析）.doc

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2019-2020年高考化學二輪復習 專題13 化學流程、無機物的推斷及綜合應用（講）（含解析） 考向一 無機推斷 （1） 考綱要求 無機推斷題經(jīng)?？疾?條線，硫、氮、氯、鈉、鋁、鐵及其化合物的轉化；無機推斷題的形式通常有文字描述推斷、文字描述與反應式結合推斷和框圖題等。 （2） 命題規(guī)律 無機推斷題，集元素化合物知識、基本概念和基本理論知識于一體，考查面廣，綜合性強，思維容量大。無機推斷題層次分明，區(qū)分度高。由于此類題目具有較強的學科特色，考查知識點較多，是高考命題中一種重要的命題形式。該題有四種命題類型：一是以陰、陽離子判斷為中心的物質推斷，二是以原子結構、元素周期律為中心的元素推斷，三是以元素化合物知識為基礎的無機框圖推斷，四是實驗探究無機化合物成分類。 【例1】【xx年高考浙江卷】Ⅰ．（6分）化合物Mg5Al3（OH）19（H2O）4可作環(huán)保型阻燃材料，受熱時按如下化學方程式分解： 2Mg5Al3（OH）19（H2O）4 27H2O↑+10MgO+3Al2O3 （1）寫出該化合物作阻燃劑的兩條依據(jù)____________。 （2）用離子方程式表示除去固體產(chǎn)物中Al2O3 的原理________。 （3）已知MgO可溶于NH4Cl的水溶液，用化學方程式表示其原理____________。 Ⅱ．（12分）磁性材料A是由兩種元素組成的化合物，某研究小組按如圖流程探究其組成： 請回答： （1）A的組成元素為_________（用元素符號表示），化學式為______。 （2）溶液C可溶解銅片，例舉該反應的一個實際應用____________。 （3）已知化合物A能與稀硫酸反應，生成一種淡黃色不溶物和一種氣體（標況下的密度為1.518 gL-1），該氣體分子的電子式為____。寫出該反應的離子方程式__________。 （4）寫出F→G反應的化學方程式_____________。設計實驗方案探究溶液G中的主要微粒（不考慮H2O、H+、K+、I-）______________。 【答案】Ⅰ.（1）反應吸熱降低溫度，固體氧化物隔絕空氣，水蒸氣稀釋空氣。 （2）Al2O3 +2OH?2AlO2?+H2O （3）NH4Cl+H2O NH3H2O+HCl，MgO+2 HCl MgCl2+H2O Ⅱ．（1）S、Fe Fe3S4 （2）制印刷電路板 （3）Fe3S4+6H+3H2S↑+3Fe2++S （4）H2SO3+I2+H2O H2SO4+2HI 取溶液G，加入過量BaCl2溶液，若產(chǎn)生白色沉淀，則有SO42?，過濾后取濾液，滴加H2O2溶液，若產(chǎn)生白色沉淀，則有H2SO3。 【例2】【xx年高考上海卷】（本題共12分） 半水煤氣是工業(yè)合成氨的原料氣，其主要成分是H2、CO、CO2、N2和H2O（g）。半水煤氣經(jīng)過下列步驟轉化為合成氨的原料。 完成下列填空： （1）半水煤氣含有少量硫化氫。將半水煤氣樣品通入____溶液中（填寫試劑名稱），出現(xiàn)_______，可以證明有硫化氫存在。 （2）半水煤氣在銅催化下實現(xiàn)CO變換：CO+H2OCO2+H2 若半水煤氣中V(H2):V(CO):V(N2)=38：28：22，經(jīng)CO變換后的氣體中：V(H2):V(N2)=____________。 （3）堿液吸收法是脫除二氧化碳的方法之一。已知： Na2CO3 K2CO3 20℃堿液最高濃度（mol/L） 2.0 8.0 堿的價格（元/kg） 1.25 9.80 若選擇Na2CO3堿液作吸收液，其優(yōu)點是__________；缺點是____________。如果選擇K2CO3堿液作吸收液，用什么方法可以降低成本？ ___________________________________________ 寫出這種方法涉及的化學反應方程式。_______________________ （4）以下是測定半水煤氣中H2以及CO的體積分數(shù)的實驗方案。 取一定體積（標準狀況）的半水煤氣，經(jīng)過下列實驗步驟測定其中H2以及CO的體積分數(shù)。 ①選用合適的無機試劑分別填入Ⅰ、Ⅰ、Ⅳ、Ⅴ方框中。 ②該實驗方案中，步驟Ⅰ、Ⅱ的目的是： 。 ③該實驗方案中，步驟________（選填“Ⅳ”或“Ⅴ”）可以確定半水煤氣中H2的體積分數(shù)。 【答案】（1）硝酸鉛（或硫酸銅）；黑色沉淀 （4）3:1 （3）價廉；吸收CO2能力差 堿液循環(huán)使用；2KHCO3→K2CO3+CO2↑+H2O （4）① ②除去半水煤氣中的CO2（包括H2S）和H2O ③IV 框圖題重點考察元素及化合物的基礎知識，立足于中學階段常見物質與反應，故要熟練掌握一些代表性物質的基本性質：如色、態(tài)、味、化學性質等。夯實基礎是求解推斷題的前提。及時的進行一些總結和記憶是非常有必要的。無機推斷的“題眼” 1、特殊結構 （1）分子為正四面體結構的物質有CH4、CCl4等；分子為三角錐形結構的物質有NH3；(2)不含金屬元素的離子化合物為銨鹽；(3)原子個數(shù)之比為1∶1的化合物可能為H2O2、Na2O2等。 2、常見物質的狀態(tài) （1）常溫下為液體的有：H2O、H2O2、溴； （2）常溫下為氣體的單質有：H2、N2、O2、F2、Cl2。 3、常見物質的特殊顏色 （1）有色固體 ①紅色：Cu、Cu2O、Fe2O3； ②紅褐色：Fe(OH)3； ③黃色：AgI、Ag3PO4； ④淺黃色：S、Na2O2或AgBr； ⑤藍色：Cu(OH)2； ⑥黑色：炭粉、CuO、FeO、FeS、CuS、Ag2S、PbS； ⑦紫黑色：KMnO4、I2； ⑧白色：Fe(OH)2、CaCO3、BaSO4、AgCl、BaSO3。 （2）有色溶液： Fe2＋(淺綠色)、Fe3＋(黃色)、Cu2＋(藍色)、MnO(紫紅色)、Fe3＋與苯酚(紫色)、Fe3＋與SCN－(紅色)、I2與淀粉(藍色)等。 水(溶劑) 苯(溶劑) CCl4(溶劑) Br2 黃→橙 黃→紅棕 I2 深黃→褐 淡紫→紫紅 紫→深紫 （3）有色氣體： Cl2(黃綠色)、Br2(g)(紅棕色)、NO2(紅棕色)、I2(g)(紫色)、O3(淡藍色)等。 （4）火焰顏色： ①焰色反應：Na＋(黃色)、K＋(紫色)、Ca2＋(磚紅色)等；②藍色：CO在空氣中燃燒； ③淡藍色：S、H2、H2S、CH4等在空氣中燃燒；④蒼白色：H2在Cl2中燃燒。 4、常見特征反應現(xiàn)象 （1）焰色反應：鈉元素(黃色)、鉀元素(紫色，透過藍色鈷玻璃觀察)；(2)使品紅溶液褪色的氣體：SO2(加熱后又恢復紅色)、Cl2(加熱后不恢復紅色)；(3)Fe(OH)2在空氣中轉變?yōu)榧t褐色Fe(OH)3(由白色→灰綠→紅褐色)；(4)在空氣中變?yōu)榧t棕色的氣體：NO；(5)氣體燃燒火焰呈蒼白色：H2在Cl2中燃燒；(6)在空氣中點燃火焰呈藍色：CO、H2、CH4；(7)使?jié)駶櫟募t色石蕊試紙變藍：NH3；(8)使?jié)駶櫟牡矸鄣饣浽嚰堊兯{：Cl2、Br2、FeCl3、碘水等；(9)加強堿并加熱能放出使?jié)駶櫟募t色石蕊試紙變藍的氣體：原溶液中含銨鹽；(10)氨氣遇到揮發(fā)性酸生成白煙。 5、一些特殊條件 （1）反應時用到催化劑的反應：實驗室制氧氣、合成氨、氨的催化氧化等； （2）反應條件是高溫的反應：鋁熱反應，煅燒石灰石的反應，鐵和水蒸氣的反應，C、H2還原金屬氧化物的反應等； （3）反應條件是電解的反應：電解飽和食鹽水、CuSO4溶液等。 6、特征數(shù)據(jù) 物質轉化時相對分子質量的變化、各元素含量、相對密度等數(shù)據(jù)都是解題的關鍵，如CO→CO2、NO→NO2、SO2→SO3，轉化后分子中都增加1個氧原子，相對分子質量變化均為16。 7、特征轉化 （1）連續(xù)轉化 ①NH3NONO2HNO3 ②H2S(S)SO2SO3H2SO4；③CCOCO2H2CO3；④NaNa2ONa2O2NaOH。 （2）三角轉化 8、與工業(yè)生產(chǎn)相關的重要反應 工業(yè)制漂白粉 2Ca(OH)2＋2Cl2===Ca(ClO)2＋CaCl2＋2H2O 工業(yè)制純堿 NaCl＋NH3＋CO2＋H2O===NaHCO3＋NH4Cl、2NaHCO3Na2CO3＋CO2↑＋H2O 合成氨工業(yè) N2＋3H22NH3 工業(yè)制鹽酸 H2＋Cl22HCl 硫酸工業(yè) 4FeS2＋11O22Fe2O3＋8SO2、2SO2＋O22SO3、SO3＋H2O===H2SO4 硝酸工業(yè) 4NH3＋5O24NO＋6H2O、2NO＋O2===2NO2、3NO2＋H2O===2HNO3＋NO 氯堿工業(yè) 2NaCl＋2H2O2NaOH＋H2↑＋Cl2↑ 工業(yè)制玻璃 Na2CO3＋SiO2Na2SiO3＋CO2↑、CaCO3＋SiO2CaSiO3＋CO2↑ 高爐煉鐵 Fe2O3＋3CO2Fe＋3CO2 　 【例1】【百強校xx屆安慶一中熱身考】下列各組物質中，物質之間通過一步反應就能實現(xiàn)如圖所示變化的是 （ ） 選項 甲 乙 丙 丁 A N2 NH3 NO NO2 B Na Na2O NaOH Na2O2 C SiO2 SiF4 H2SiO3 Na2SiO3 D Al AlCl3 Al2O3 NaAlO2 【答案】D 考點：考查元素及其化合物轉化的正誤判斷 【趁熱打鐵】【百強校xx屆泰州中學上學期第二次質量檢測】甲、乙、丙、丁、戊的相互轉化關系如圖所示（反應條件略去，箭頭表示一步轉化）。下列各組物質中，滿足圖示轉化關系的是 （ ） 物質 選項 甲 乙 丙 戊 丁 A Cu HNO3 Cu(NO3)2 Fe NO B H2O Fe H2 O2 Fe2O3 C Al NaOH H2 Al2O3 NaAlO2 D CH3CHO O2 CH3COOH H2 H2O 【答案】A 【解析】 試題分析：A．Cu與稀硝酸發(fā)生反應產(chǎn)生Cu(NO3)2、NO和水，F(xiàn)e與稀硝酸發(fā)生反應產(chǎn)生Fe(NO3)2、NO和水，由于Fe的活動性比Cu強，所以Fe與Cu(NO3)2溶液發(fā)生置換反應產(chǎn)生Cu與Fe(NO3)2，正確；B．水與熾熱的Fe發(fā)生反應產(chǎn)生Fe3O4和氫氣，不是反應產(chǎn)生Fe2O3，錯誤；C．Al與NaOH溶液發(fā)生反應產(chǎn)生NaAlO2和H2；H2與Al2O3不能發(fā)生反應，錯誤；D． CH3CHO與O2在催化劑存在時被氧化產(chǎn)生CH3COOH，但是沒有水產(chǎn)生，錯誤。 考點：考查物質的性質及相互轉化關系正誤判斷的知識。 【例2】【百強校?xx屆中衛(wèi)市第一中學上學期第五次月考】圖中X、Y、Z為單質，其他為化合物，它們之間存在如下轉化關系(部分產(chǎn)物已略去)。其中，A俗稱磁性氧化鐵；E是不溶于水的酸性氧化物，能與氫氟酸反應，回答下列問題： （1）M中存在的化學鍵類型為_______________________； （2）一定條件下，Z與H2反應轉化為ZH4，ZH4的電子式為_______________； （3）已知A與1molAl反應轉化為X時(所有物質均為固體)的熱效應為akJ，則該反應的熱化學方程式為_______________； （4）A與過量D的稀溶液反應生成G的離子方程式為_______________； （5）向含4molD的稀溶液中，逐漸加入X粉末至過量．假設生成的氣體只有一種，請在坐標系圖乙中畫出n(X2+)隨n(X)變化的示意圖，并標出n(X2+)的最大值。 【答案】（1）離子鍵和共價鍵（2） （3）8Al(s)+3Fe3O4(s)=9Fe(s)+4Al2O3(s)△H=-8a kJ/mol （4）3Fe3O4+28H++NO3-=9Fe3++NO↑+14H2O（5） 考點：考查無機物推斷 【趁熱打鐵】【百強校?xx屆長春外國語學校期末】A、B、C、D都是中學化學常見的物質，其中A、B、C均含有同一種元素。在一定條件下相互的轉化關系如下圖所示。請回答下列問題： （1）若A、B、C的溶液均顯堿性，C為焙制糕點的發(fā)酵粉的主要成分之一． ①A中所含化學鍵類型為___________，D的電子式為___________； ②25℃時，0.1mol?L-1 B、C溶液，pH較大的是___________溶液(填溶質的化學式)，寫出B溶液中顯電中性的原因___________，已知，B溶液里的pH=10，則其水電離出來的H+的濃度為________________。 （2）向反應體系中同時通入甲烷、氧氣和水蒸氣，發(fā)生的主要化學反應有： I．CH4(g)+2O2(g)═CO2(g)+2H2O(g)△H1=-802.6kJ/mol II．CH4(g)+O2(g)═CO2(g)+2H2(g)△H2=-322.0kJ/mol III．CH4(g)+H2O(g)═CO(g)+3H2(g)△H3=+206.2kJ/mol Ⅳ．CH4(g)+2H2O(g)═CO2(g)+4H2(g)△H4=+165.0kJ/mol 請回答下列問題： ①CH4的燃燒熱△H________ △H1．(填“＞”、“＜”或“=”)； ②在反應初始階段，反應II的反應速率大于反應III的反應速率．比較反應II的活化能EII和反應III的活化能EIII的大?。篍II ________EIII(填“＞”、“＜”或“=”)。 【答案】（1）①離子鍵、共價鍵 ②Na2CO3 c(Na+)+c(H+)=2c(CO32-)+c(HCO3-)+c(OH-) 10-4mol/L （2） ① ＜ ② ＜ 考點：考查無機物推斷 1、無機框圖推斷題解題策略 無論推斷題屬于哪種形式，均遵循這樣的推斷思路：迅速瀏覽、整體掃描、產(chǎn)生印象、尋找“突破口”，突破點由點到面、隨時檢驗，注意聯(lián)系、大膽假設、全面分析(正推或逆推)，驗證確認。解題的關鍵是仔細審題，依物質的特性或特征轉化來確定“突破口”，順藤摸瓜，進而完成全部未知物的推斷。我們可以將推斷題的解題方法及推理過程表示如下： 推斷題結論―→驗證 2、無機框圖推斷題的解題方法 （1）順推法： 順推是根據(jù)題設條件和轉化關系方框圖，從最初反應物入手，利用給定反應物的結構和性質特點，順 著轉化關系往后推，從而解決問題。 （2）逆推法： 有的推斷題，最初條件意義并不明確，但某一結果有較明確的含義，求解時，從這一結果入手，采 用 逆推模式，逆向逐層推理，可順利達到解決問題的目的。 （3）假想驗證法： 假設思維模式是由題設條件和轉化關系圖找出題目突破口，并對有關內容建立假設，然后將假設結果代入題中驗證分析，由此可使問題得以解決。假設模式的思維途徑可表示為： 3、解答無機推斷題五步驟　 一審：審清題意，從題干→問題→框圖迅速瀏覽一遍，盡量在框圖中把相關信息表示出來。 二找：找“題眼”即找到解題的突破口?！邦}眼”主要有：物質的特殊顏色、特征反應現(xiàn)象、特殊反應條件、特征轉化關系、特征數(shù)據(jù)等。 三析：從題眼出發(fā)，聯(lián)系新信息及所學的舊知識，大膽猜測，順藤摸瓜，應用正逆向思維、橫向縱向思維等多種思維方式進行綜合分析、推理，初步得出結論。 四驗：驗證確認，將結果放入原題檢驗，完全符合才算正確。 五答：按題目要求寫出答案。 4、“框圖”推斷題的答題要領 （1）思維要有整體性：解答時必須認真研究題目的總體要求，仔細推敲每一個環(huán)節(jié)，結合限制條件，弄清各個環(huán)節(jié)的相互聯(lián)系，相互影響，串聯(lián)整個過程，回答力求完整。 （2）假設推斷要合理：在框圖推斷中，抓住關鍵環(huán)節(jié)，進行合理假設是必須的，按照題目要求理順后再確定，這樣可以大大節(jié)省時間。 （3）檢驗一遍很重要：通過一系列思維活動推斷出結果后，將結果放入原題中進行檢驗，完全符合才正確，如有一處不符，可能是哪個環(huán)節(jié)出現(xiàn)了紕漏，則需再思考。 （4）思維發(fā)散有必要：注意多解，有時符合題意的解可能不止一種或一組。 【例】【百強校xx屆江西師大附中期末】物質A－G有下圖所示轉化關系（部分反應物、生成物沒有列出）。其中A為某金屬礦的主要成分，經(jīng)過一系列反應可得到B和C。單質C可與E的濃溶液發(fā)生反應，G為磚紅色沉淀。 請回答下列問題： （1）寫出下列物質的化學式：B 、G ； （2）C與硫磺在加熱條件下的生成物與足量濃硝酸反應的離子方程式為： 。 （3）反應②的化學方程式是 ； （4）將0.23molB和0.11mol氧氣放入容積為1L的密閉容器中，發(fā)生反應①，在一定溫度下，反應達到平衡，得到0.12molD，則反應的平衡常數(shù)K= 。若溫度不變，再加入0.50mol氧氣后重新達到平衡，D的體積分數(shù) （填“增大”、“不變”或“減小”）。 【答案】（1）SO2；Cu2O（每空1分，共2分）（2）Cu2S+12H++10NO3-＝2Cu2++SO42-+10NO2↑+2H2O（2分） （3） Cu+2H2SO4（濃）CuSO4+SO2↑+2H2O（2分）（4）23.8 mol-1L（2分）；減?。?分） 考點：本題主要結合無機框圖推斷 誤區(qū)警示：審題時要做到：迅速瀏覽全題―→找準突破口―→看準物質聯(lián)系―→大膽假設認定―→全面進行分析―→最后驗證確認。答題時要細心：看準要求，規(guī)范書寫。 考向二 化學流程 （1）考綱要求 能夠敏捷、準確地獲取試題所給的相關信息，并與已有知識整合，在分析評價的基礎上應用新信息的能力。能將與化學相關的實際問題分解，綜合運用相關知識和科學方法，解決生產(chǎn)、生活實際和科學研究中的簡單化學問題的能力。 （2）命題規(guī)律 化工流程題主要考查考生運用化學反應原理及相關知識來解決化工生產(chǎn)中實際問題的能力，具有考查知識面廣、綜合性強、思維容量大的特點。這類題型不但綜合考查考生在中學階段所學的元素及其化合物知識以及物質結構、元素周期律、氧化還原反應、化學用語、電解質溶液、化學平衡、電化學、實驗操作等知識，而且更重要的是能突出考查考生的綜合分析判斷能力、邏輯推理能力，且這類試題陌生度高，文字量大，包含信息多，思維能力要求高，近年來已成為高考化學主觀題中的必考題型。 【例1】【xx年高考新課標Ⅲ卷】（14分） 以硅藻土為載體的五氧化二釩（V2O5）是接觸法生成硫酸的催化劑。從廢釩催化劑中回收V2O5既避免污染環(huán)境又有利于資源綜合利用。廢釩催化劑的主要成分為： 物質 V2O5 V2O4 K2SO4 SiO2 Fe2O3 Al2O3 質量分數(shù)/% 2.2~2.9 2.8~3.1 22~28 60~65 1~2 <1 以下是一種廢釩催化劑回收工藝路線： 回答下列問題： （1）“酸浸”時V2O5轉化為VO2+，反應的離子方程式為___________，同時V2O4轉成VO2+。“廢渣1”的主要成分是__________________。 （2）“氧化”中欲使3 mol的VO2+變?yōu)閂O2+，則需要氧化劑KClO3至少為______mol。 （3）“中和”作用之一是使釩以V4O124?形式存在于溶液中。“廢渣2”中含有_______。 （4）“離子交換”和“洗脫”可簡單表示為：4ROH+ V4O124? R4V4O12+4OH?（以ROH為強堿性陰離子交換樹脂）。為了提高洗脫效率，淋洗液應該呈_____性（填“酸”“堿”“中”）。 （5）“流出液”中陽離子最多的是________。 （6）“沉釩”得到偏釩酸銨（NH4VO3）沉淀，寫出“煅燒”中發(fā)生反應的化學方程式____________。 【答案】（1）V2O5＋2H＋=2VO2＋＋H2O；SiO2；（2）0.5；（3）Fe(OH)3、Al(OH)3；（4）堿；（5）K＋ ；（6）2NH4VO3V2O5＋H2O＋2NH3↑。 【考點定位】考查物質制備工藝流程圖分析 【名師點睛】本題是工藝流程問題，涉及氧化還原反應方程式的書寫、步驟的分析、氧化還原反應的計算、元素及其化合物的性質等知識，發(fā)揮理論對實踐的指導作用，將其應用于實踐來解決實際問題，達到學以致用的目的。充分體現(xiàn)了“源于教材又不拘泥于教材”的指導思想，在一定程度上考查了學生的知識的靈活運用能力和分析問題解決問題的能力。書寫離子反應方程式，首先找出反應物和生成物，然后判斷此反應是否屬于氧化還原反應，最后根據(jù)原子守恒、反應前后電荷守恒配平其他；工藝流程中充分把握題目所給數(shù)據(jù)，如本題中SiO2的質量分數(shù)在60%～65%，因此濾渣1的主要成分是SiO2，因為SiO2屬于酸性氧化物，不與硫酸反應；氧化還原反應實質是電子的得失或偏移，即得失電子數(shù)目守恒，氧化還原反應的計算常常采用得失電子數(shù)目守恒進行計算，即氧化劑的物質的量變價原子個數(shù)化合價的變化值=還原劑的物質的量變價原子個數(shù)化合價的變化值，本題是311=n(KClO3)16，解得x=0.5mol；化學平衡原理適用于任何化學平衡，如果改變影響平衡的一個條件，化學平衡會向能夠減弱這種改變的方向移動。本題難度適中。 【例2】【xx年高考四川卷】 (16分）資源的高效利用對保護環(huán)境、促進經(jīng)濟持續(xù)健康發(fā)展具有重要作用。磷尾礦主要含Ca5(PO4)3F和CaCO3MgCO3 。某研究小組提出了磷尾礦綜合利用的研究方案，制備具有重要工業(yè)用途的CaCO3、Mg(OH)2、P4和H2，其簡化流程如下： 已知：①Ca5(PO4)3F在950℃不分解； ②4Ca5(PO4)3F+18SiO2+30C2CaF2+30CO+18CaSiO3+3P4 請回答下列問題： （1）950℃煅燒磷尾礦生成氣體的主要成分是___________。 （2）實驗室過濾所需的玻璃儀器是_____________。 （3）NH4NO3溶液能從磷礦I中浸取出Ca2+的原因是__________。 （4）在浸取液II中通入NH3，發(fā)生反應的化學方程式是____________。 （5）工業(yè)上常用磷精礦[Ca5(PO4)3F]和硫酸反應制備磷酸。已知25℃，101kPa時： CaO(s)+H2SO4(l)=CaSO4(s)+H2O(l) △H=-271kJ/mol 5 CaO(s)+H3PO4(l)+HF(g)= Ca5(PO4)3F (s)+5H2O(l) △H=-937kJ/mol 則Ca5(PO4)3F和硫酸反應生成磷酸的熱化學方程式是_________________。 （6）在一定條件下CO(g)+H2O(g) CO2(g)+H2(g)，當CO與H2O(g)的起始物質的量之比為1:5，達平衡時，CO轉化了5/6.若akg含Ca5(PO4)3F（相對分子質量為504）的質量分數(shù)為10%的磷尾礦，在上述過程中有b%的Ca5(PO4)3F轉化為P4，將產(chǎn)生的CO與H2O(g)按起始物質的量之比1:3混合，則相同條件下達平衡時能產(chǎn)生H2________kg。 【答案】（1）CO2 （2）漏斗、燒杯、玻璃棒。 （3）NH4＋ 水解使溶液呈酸性，與CaO、Ca(OH)2反應生成Ca2＋ （4）MgSO4+2NH3+2H2O===Mg(OH)2↓+(NH4)2SO4 。 （5）Ca5(PO4)3F (s)+ 5H2SO4(l)=5CaSO4(s) +H3PO4(l)+HF(g) △H=-418kJ/mol 。 （6） （6）根據(jù)題給數(shù)據(jù)利用三行式分析。設CO的起始濃度為1mol/L，則水蒸氣的起始濃度為5mol/L CO(g)+H2O(g) CO2(g)+H2(g)， 起始濃度（mol/L）1 5 0 0 轉化濃度（mol/L）5/6 5/6 5/6 5/6 平衡濃度（mol/L）1/6 25/6 5/6 5/6 則K=c(CO2)c(H2)/c(CO)c(H2O)=1。相同條件下當CO與H2O(g)的起始物質的量之比為1:3，平衡常數(shù)不變，設轉化的CO為x。 CO(g)+H2O(g) CO2(g)+H2(g)， 起始濃度（mol/L）1 3 0 0 轉化濃度（mol/L）x x x x 平衡濃度（mol/L）(1-x) (3-x) x x 則x2/(1-x)(3-x)=1,解得x=3/4，即達平衡時，CO轉化了3/4。轉化為P4的Ca5(PO4)3F質量為a10%b%kg，根據(jù)反應4Ca5(PO4)3F+18SiO2+30C2CaF2+30CO+18CaSiO3+3P4知生成CO的質量為（3028a10%b%）/（4504）kg，則轉化的CO的質量為3（3028a10%b%）/4（4504）kg，根據(jù)反應：CO(g)+H2O(g) CO2(g)+H2(g)知相同條件下達平衡時能產(chǎn)生H23（3028a10%b%）/56（4504）kg=kg。 【考點定位】考查化學工藝流程分析，化學實驗基本操作，化學方程式和熱化學方程式的書寫，蓋斯定律，化學平衡和化學計算。 【名師點睛】本題以磷尾礦的綜合利用的化學工藝流程為載體考查化學實驗基本操作，化學方程式和熱化學方程式的書寫，蓋斯定律，化學平衡和化學計算。工藝流程題聯(lián)系生產(chǎn)實際，考查面廣，形式靈活，是近幾年高考命題的熱點題型。它集元素化合物知識，基本概念和基本理論于一體，考查面廣、綜合性強。它們的主要考查點有：(1)從原料到產(chǎn)品元素不同形式的轉化。(2)反應中的原理考查及反應條件控制。(3)物質的除雜、分離與檢驗。(4)化工生產(chǎn)中的環(huán)保、節(jié)能、循環(huán)利用等生產(chǎn)成本控制。(5)原料投料比及產(chǎn)率計算等。工藝流程題就是將化工生產(chǎn)中的生產(chǎn)流程用框圖形式表示出來，并根據(jù)生產(chǎn)流程中有關的化學知識步步設問，是無機框圖題的創(chuàng)新。解題時首先要明確原料和產(chǎn)品(包括副產(chǎn)品)，即箭頭進出方向；其次依據(jù)流程圖分析反應原理，緊扣信息，搞清流程中每一步發(fā)生了什么反應，弄清有關反應原理，明確目的(如沉淀反應、除雜、分離)；最后聯(lián)系儲存的知識，有效進行信息的利用，準確表述和工整書寫。由于工藝流程常與溶液的配制、物質的分離及定量測定等基本操作有機結合起來，需要復習時牢固掌握實驗基礎知識，才能有效結合題中的信息，準確答題。（5）小題要注意蓋斯定律的應用，（6）小題將平衡計算和根據(jù)化學方程式計算相結合，題目的思考容量大，計算較繁瑣，是本題的失分點。題目較難。 1、無機化工流程題的特點 從化工工藝分，可分為基礎化工工藝題和精細化工工藝題；從生產(chǎn)過程中的主要工序分，可分為除雜提純工藝流程題(如海水提純)、原材料化學轉化工藝流程題、電解工藝流程題、資源(能源)綜合利用工藝流程題；按資源的不同，分為空氣資源生產(chǎn)的工藝流程題(如合成氨)、利用水資源生產(chǎn)的工藝流程題(如海水提溴、鎂、氯堿工業(yè)等)、利用礦產(chǎn)資源生產(chǎn)的工藝流程題(如工業(yè)制H2SO4、煉鐵、煉鋼等)、化石燃料生產(chǎn)的工藝流程題等。 （1）一個完整的物質制備化工生產(chǎn)流程一般具有下列特點 ―→―→―→―→ （2）這類題常圍繞以下幾個知識點進行設問： ①反應速率與平衡理論的運用 反應物顆粒大?。悍磻俾省⒃系睦寐实?。 溫度：反應速率、物質的穩(wěn)定性、物質的結晶等。 ②氧化還原反應的判斷、化學方程式或離子方程式的書寫。 ③通過調節(jié)溶液的pH達到分離除雜的目的。 ④化學反應的能量變化。 ⑤實驗基本操作：除雜、分離、檢驗、洗滌、干燥等。 ⑥流程中的物質轉化和循環(huán)，資源的回收和利用。 ⑦環(huán)境保護與綠色化學評價。 2、熟悉工業(yè)流程常見的操作與名詞 化工流程題目在流程上一般分為3個過程： ―→―→ （1）原料處理階段的常見考點與常見名詞 ①加快反應速率 研磨：減小固體的顆粒度，增大固體與液體或氣體間的接觸面積，加快反應速率。 ②溶解：通常用酸溶，如用硫酸、鹽酸、濃硫酸等 水浸：與水接觸反應或溶解 浸出：固體加水(酸)溶解得到離子 浸出率：固體溶解后，離子在溶液中含量的多少(更多轉化) 酸浸：在酸溶液中反應使可溶性金屬離子進入溶液，不溶物通過過濾除去的溶解過程 ③灼燒、焙燒、煅燒：改變結構，使一些物質能溶解，并使一些雜質高溫下氧化、分解 ④控制反應條件的方法 如控制溫度，根據(jù)需要升溫或降溫，改變反應速率或使平衡向需要的方向移動。 （2）分離提純階段的常見考點 ①調pH值除雜 a．控制溶液的酸堿性使其中某些金屬離子形成氫氧化物沉淀 例如：已知下列物質開始沉淀和沉淀完全時的pH如下表所示 物質 開始沉淀 沉淀完全 Fe(OH)3 2.7 3.7 Fe(OH)2 7.6 9.6 Mn(OH)2 8.3 9.8 若要除去Mn2＋溶液中含有的Fe2＋，應該怎樣做？ 提示：先用氧化劑把Fe2＋氧化為Fe3＋，再調溶液的pH到3.7。 b．調節(jié)pH所需的物質一般應滿足兩點： 能與H＋反應，使溶液pH值增大； 不引入新雜質。 例如：若要除去Cu2＋溶液中混有的Fe3＋，可加入CuO、Cu(OH)2、Cu2(OH)2CO3等物質來調節(jié)溶液的pH值。 ②試劑除雜 a．趁熱過濾。防止某物質降溫時會析出。 b．冰水洗滌。洗去晶體表面的雜質離子，并減少晶體在洗滌過程中的溶解損耗。 ③加熱：加快反應速率或促進平衡向某個方向移動 如果在制備過程中出現(xiàn)一些受熱易分解的物質或產(chǎn)物，則要注意對溫度的控制。 如：侯氏制堿中的NaHCO3；還有如H2O2、Ca(HCO3)2、KMnO4、AgNO3、HNO3(濃)等物質。 ④降溫：防止某物質在高溫時會溶解(或分解)、為使化學平衡向著題目要求的方向移動 ⑤萃取 3、對于目的為制備某一物質的流程題，需要明確題目目的是制什么物質，從題干或問題中獲取有用信息，了解產(chǎn)品的性質。只有知道了實驗目的，才能非常清楚的知道整個流程的意義所在，題目中的信息往往是制備該物質的關鍵所在。而產(chǎn)物如果具有某些特殊性質（由題目信息獲得或根據(jù)所學知識判斷），則要采取必要的措施來避免在生產(chǎn)過程中產(chǎn)生其它雜質。一般來說主要有如下幾種情況： （1）如果在制備過程中出現(xiàn)一些受熱易分解的物質或產(chǎn)物，則要注意對溫度的控制。如：侯德榜制堿中的NaHCO3；還有如H2O2、Ca（HCO3）、KMnO4、AgNO3、HNO3（濃）等物質。 （2）如果產(chǎn)物是一種會水解的鹽，且水解產(chǎn)物中有揮發(fā)性的酸產(chǎn)生時，則要加相對應的酸來防止水解。如：制備FeCl3、AlCl3、MgCl2、Cu（NO3）2等物質時，要蒸干其溶液得到固體溶質時，都要加相應的酸或在酸性氣流中干燥來防止它水解，否則得到的產(chǎn)物分別是Fe2O3 、Al2O3 、MgO、CuO；而像Al2 ( SO4 ) 3 、NaAlO2 、Na2CO3等鹽溶液,雖然也發(fā)生水解,但產(chǎn)物中Al (OH) 3 、H2SO4 、NaHCO3 、NaOH 都不是揮發(fā)性物質,在蒸發(fā)時,抑制了鹽的水解,最后得到的還是溶質本身。 （3）如果產(chǎn)物是一種強的氧化劑或強的還原劑，則要防止它們發(fā)生氧化還原的物質，如：含F(xiàn)e2+、SO32-等離子的物質，則要防止與氧化性強的物質接觸。 （4）如果產(chǎn)物是一種易吸收空氣中的CO2或水（潮解或發(fā)生反應）而變質的物質（如NaOH固體等物質），則要注意防止在制備過程中對CO2或水的除去，也要防止空氣中的CO2或水進入裝置中。 （5）如果題目中出現(xiàn)了包括產(chǎn)物在內的各種物質的溶解度信息，則要注意對比它們的溶解度隨溫度升高而改變的情況，根據(jù)它們的不同變化，找出合適的分離方法。 【例1】【百強校xx屆西安中學上學期第四次月考】工業(yè)上利用NaOH溶液來吸收、分離并利用CO2，其基本過程如下圖所示(部分條件及物質未標出)： 下列有關該方法的敘述中不正確的是 （ ） A．生產(chǎn)過程中，可循環(huán)利用的物質有CaO和NaOH B．該方法涉及了化合、分解和復分解等反應類型 C．該方法通過化學變化，分離、提純并利用CO2，可以減少碳的排放 D．“反應分離”環(huán)節(jié)中，分離物質的基本操作是蒸發(fā)、結晶 【答案】D 考點：考查碳循環(huán)，二氧化碳的性質。 【趁熱打鐵】【百強校?xx屆吉大附中上學期第五次模擬】如圖是某研究小組采用電解法處理石油煉制過程中產(chǎn)生的大量H2S廢氣的工藝流程。該方法對H2S的吸收率達99%以上，并可制取H2和S。 FeCl3溶液 S H2 X 吸收H2S 過濾 電解 下列說法正確的是 （ ） A．吸收H2S的離子方程式為Fe3++H2S＝Fe2++S↓+2H+ B．電解過程中的陽極反應主要為2Cl－－2e－＝Cl2↑ C．該工藝流程體現(xiàn)綠色化學思想 D．實驗室可用點燃充分燃燒的方法消除H2S污染 【答案】C 考點：考查石油煉制過程中產(chǎn)生的大量H2S廢氣的處理問題的知識。 【例2】【百強校xx屆福建師大附中三?！扛咤i酸鉀是中學化學常用的強氧化劑，實驗室中可通過以下反應制得： MnO2熔融氧化：3MnO2+KClO3+6KOH3K2MnO4+KCl+3H2O K2MnO4歧化：3K2MnO4＋2CO2＝2KMnO4＋MnO2↓＋2K2CO3 相關物質的溶解度數(shù)據(jù)見下表： 20℃ K2CO3 KHCO3 K2SO4 KMnO4 s(g/100g水) 111 33.7 11.1 6.34 已知K2MnO4溶液顯綠色，KMnO4溶液顯紫紅色。實驗流程如下： 請回答： （1）步驟①應在 中熔化，并用鐵棒用力攪拌，以防結塊。 A．燒杯　 B．蒸發(fā)皿　 C．瓷坩堝　 D．鐵坩堝　 （2）①綜合相關物質的化學性質及溶解度，步驟③中可以替代CO2的試劑是 。 A．二氧化硫　 B．稀醋酸　 C．稀鹽酸　 D．稀硫酸　 ②當溶液pH值達10～11時，停止通CO2；若CO2過多，造成的后果是 。 （3）烘干時，溫度控制在80℃為宜，理由是 。 （4）工業(yè)上采用電解K2MnO4水溶液的方法來生產(chǎn)KMnO4，其中隋性電極作陽極，鐵作陰極。請寫出陽極的電極反應式 ,與原方法相比，電解法的優(yōu)勢為 。 （5）通過用草酸滴定KMnO4溶液的方法可測定KMnO4粗品的純度（質量分數(shù)）。 ①量取KMnO4溶液應選用 （填“酸式”或“堿式”）滴定管；若量取KMnO4溶液的滴定管用蒸餾水洗凈后未潤洗，則最終測定結果將 （填“偏大”、“偏小”或“不變”）。 ②滴定過程中反應的離子方程式為______。(已知：常溫下0.01 mol/L的H2C2O4溶液的pH為2.1)。 【答案】（1）D（2分） （2）①B（2分） ②CO2與K2CO3溶液反應生成KHCO3，結晶時會同KMnO4一起結晶析出，產(chǎn)品純度降低（2分） （3）溫度過高，產(chǎn)品受熱分解，溫度過低，烘干時間長（2分） （4）MnO42－-e-＝MnO4－ (2分) K2MnO4中的錳元素可以完全轉化到KMnO4中，提高利用率（1分） （5）①酸式（1分）； 偏?。?分） ②2MnO4－+ 5H2C2O4 + 6H+ ＝ 2Mn2+ + 10CO2↑+ 8H2O（2分） 考點：考查物質制備工藝流程圖分析 【趁熱打鐵】【百強校xx屆泉州五中最后一卷】硫酸鉛，又名石灰漿，可用于鉛蓄電池、纖維增重劑、涂料分析試劑。工業(yè)上通常用自然界分布最廣的方鉛礦(主要成分為PbS)生產(chǎn)硫酸鉛。工藝流程如下： 已知：①Ksp(PbSO4)=1.0810-8，Ksp(PbCl2)=1.6l0-5。 ②PbCl2(s)+2C1-(aq)PbCl42-(aq) △H>0 ③Fe3+、Pb2+以氫氧化物形式開始沉淀時的PH值分別為1.9和7。 （1）流程中加入鹽酸可以控制溶液的pH<1.9，主要目的是__________________________。 反應過程中可觀察到淡黃色沉淀，則①對應的離子方程式為_____________________。 （2）②所得的濾液A蒸發(fā)濃縮后再用冰水浴的目的是_____(請用平衡移動原理解釋) （3）④中對應反應的平衡常數(shù)表達式________。 （4）上述流程中可循環(huán)利用的物質有_________________。 （5）煉鉛和用鉛都會使水體因重金屬鉛的含量增大而造成嚴重污染。水溶液中鉛的存在形態(tài)主要有Pb2+、Pb(OH)+、Pb(OH)2、Pb(OH)3-、Pb(OH)42-。各形態(tài)的鉛濃度分數(shù)x與溶液pH變化的關系如圖所示： ①探究Pb2+的性質：向含Pb2+的溶液中逐滴滴加NaOH，溶液變渾濁，繼續(xù)滴加NaOH溶液又變澄清；pH≥13時，溶液中發(fā)生的主要反應的離子方程式為_________________.。 ②除去溶液中的Pb2+：科研小組用一種新型試劑可去除水中的痕量鉛和其他雜質離子， 實驗結果記錄如下： I．由表可知該試劑去除Pb2+的效果最好，請結合表中有關數(shù)據(jù)說明去除Pb2+比Fe3+效果好的理由是______________。 Ⅱ．若新型試劑(DH)在脫鉛過程中主要發(fā)生的反應為：2DH(s)+Pb2+?D2Pb(s)+2H+，則脫鉛時最合適的pH約為________。 【答案】（1）防止Fe3+的水解形成沉淀 ； （2）用冰水浴的目的是用冰水浴使反應逆向移動，使PbCl4-不斷轉化為PbCl2晶體而析出。（3）；（4）鹽酸和氯化鐵； （5） I 加入試劑Pb2+比Fe3+效果好的理由是加入試劑，二價鉛離子濃度轉化率為（0.1-0.004）/0.1*100%=96%，三價鐵離子濃度轉化率為（0.12-0.04）/0.12*100%=67%,所以去除二價鉛離子比三價鐵離子的效果好。 II 6。 考點：化學與工藝流程，無機綜合知識考查 1、無機化工流程題的解題思路： 無機工藝流程題考慮的問題主要有以下幾方面：一是選擇將原料轉化為產(chǎn)品的生產(chǎn)原理；二是除雜并分離提純產(chǎn)品；三是提高產(chǎn)量和產(chǎn)率；四是減少污染，注意環(huán)保，發(fā)展“綠色化學”；五是考慮原料的來源豐富和經(jīng)濟成本；六是生產(chǎn)設備簡單，生產(chǎn)工藝簡便等。圍繞以上幾方面設問，我們的解題思路是： （1）從生產(chǎn)目的(標)出發(fā)，讀懂框圖(流程)。解答時要看框內，看框外，里外結合；邊分析，邊思考，易處著手；先局部，后全盤，逐步深入。 （2）分析流程中的每一步驟，從幾個方面了解流程：A.反應物是什么，B.發(fā)生了什么反應，C.該反應造成了什么后果，對制造產(chǎn)品有什么作用。抓住一個關鍵點：一切反應或操作都是為了獲得產(chǎn)品。 （3）從問題中獲取信息，幫助解題，了解流程后著手答題。對反應條件的分析可從以下幾個方面著手：對反應速率有何影響、對平衡轉化率有何影響、對綜合生產(chǎn)效益有何影響(如可以從原料成本，原料來源是否廣泛、是否可再生，能源成本，對設備的要求，環(huán)境保護等方面考慮)。 2、解答無機化工流程題的基本步驟 （1）從題干中獲取有用信息，了解生產(chǎn)的產(chǎn)品。 （2）然后整體瀏覽一下流程，基本辨別出預處理、反應、提純、分離等階段。 （3）分析流程中的每一步驟，從以下幾個方面了解流程： ①反應物是什么； ②發(fā)生了什么反應； ③該反應造成了什么后果，對制造產(chǎn)品有什么作用； 抓住一個關鍵點：一切反應或操作都是為獲得產(chǎn)品而服務。 （4）從問題中獲取信息，幫助解題。 【例】【百強校xx屆六安一中適應性考試】某工廠對工業(yè)生產(chǎn)鈦白粉產(chǎn)生的廢液進行綜合利用，廢液中含有大量FeSO4、H2SO4和少量Fe2(SO4)3、TiOSO4，可用于生產(chǎn)顏料鐵紅和補血劑乳酸亞鐵．其生產(chǎn)工藝流程如下： 已知：①TiOSO4可溶于水，在水中可以電離為TiO2+和SO42-； ②TiOSO4水解的反應為：TiOSO4+(x+1)H2O→TiO2?xH2O↓+H2SO4． 請回答： （1）步驟①所得濾渣的主要成分為_____________， （2）步驟③硫酸亞鐵在空氣中煅燒生成鐵紅和三氧化硫，該反應中氧化劑和還原劑的物質的量之比為_____________， （3）步驟④需控制反應溫度低于35℃，其目的是_____________， （4）步驟④的離子方程式是_____________， （5）已知：FeCO3(S)Fe2+(aq)+CO32-(aq)，試用平衡移動原理解釋步驟⑤生成乳酸亞鐵的原因_____________， （6）溶液B常被用于電解生產(chǎn)(NH4)2S2O8(過二硫酸銨)。電解時均用惰性電極，陽極發(fā)生的電極反應可表示為_____________， （7）Fe3+對H2O2的分解具有催化作用．利用圖2(a)和(b)中的信息，按圖2(c)裝置(連通的A、B瓶中已充有NO2氣體)進行實驗．可觀察到B瓶中氣體顏色比A瓶中的深，其原因是_____________。 【答案】 （1）TiO2?xH2O、Fe； （2）1:4； （3）防止NH4HCO3分解(或減少Fe3+水解) （4）Fe2++2HCO3-=FeCO3↓+H2O+CO2↑； （5）FeCO3(s)Fe2+(aq)+CO32-(aq)，CO32-與乳酸反應濃度降低，平衡向右移動，使碳酸亞鐵溶解得到乳酸亞鐵溶液； （6）2SO42—+2e-=S2O82- （7）H2O2分解放熱，使平衡2NO2N2O4向生成NO2方向移動； 考點：考查了制備實驗方案的設計；物質分離和提純、化學平衡的移動的相關知識。 誤區(qū)警示：常見的解題誤區(qū)有： （1）過度拘泥于流程圖的細節(jié)，難以找到實驗目的，不能明確有關圖示信息。解題時應：快速瀏覽題干與轉化過程，明確實驗目的；關注箭頭號：圖1箭頭表示的是反應物同時加入，圖2表示反應物分步加入，圖3表示循環(huán)反應；關注框內所列內容：根據(jù)實驗目的，大致弄清從原料到產(chǎn)品的物質間的轉化關系。 （2）只局限于題干，沒有從設問的問題中提煉解題信息。解題時應：根據(jù)設問提煉出對解決問題有用的信息。有些題干中不很明了的信息可能會在問題中有所涉及而得以完善。有些信息問題涉及不到，屬于無效信息，所以對題干中和流程圖中不懂的信息要大膽跳過，對于解決問題有用的信息要重新梳理。 （3）不清楚化學工藝生產(chǎn)要解決的主要矛盾是什么。工藝生產(chǎn)主要解決的矛盾是：解決將原料轉化為產(chǎn)品的生產(chǎn)原理；除去所有雜質并分離提純產(chǎn)品；提高產(chǎn)量與產(chǎn)率；減少污染，考慮“綠色化學”生產(chǎn)；原料的來源既要考慮豐富，還要考慮成本問題；生產(chǎn)設備簡單，生產(chǎn)工藝簡便可行等工藝生產(chǎn)問題。