2025届高考化学二轮复习：专题二十八 化学工艺流程实验综合教案

这是一份2025届高考化学二轮复习：专题二十八 化学工艺流程实验综合教案，共66页。教案主要包含了解题技巧，真题链接等内容，欢迎下载使用。
【解题技巧】
解答化工工艺流程题的一般思路
(1)读题干，找信息和目的。
找出题干中的“制备”或“提纯”等关键词，明确化工生产的原料、产品和杂质。
(2)看问题，根据具体的问题，找出流程中需重点分析的步骤或环节，重点抓住物质流向(进入与流出)、操作方法等。
(3)局部隔离分析，分析加入什么物质，得到什么物质，发生什么反应(或起到什么作用)。
(4)特别提醒：每个题中基本上都有与流程无关的问题，可直接作答。
工艺流程图：
常考化工术语
常考条件控制
(1)控制溶液的pH
①调节溶液的酸碱性，使某些金属离子形成氢氧化物沉淀析出(或抑制水解)。
②加入酸或调节溶液至酸性还可除去氧化物(膜)。
③加入碱或调节溶液至碱性还可除去油污，除去铝片氧化膜，溶解铝、二氧化硅等。
④特定的氧化还原反应需要的酸性条件(或碱性条件)。
(2)控制温度：主要从物质性质(热稳定性、水解、氧化性或还原性、溶解度、熔沸点、挥发性、胶体聚沉等)和反应原理(反应速率、平衡移动、催化剂活性、副反应)两个角度思考。
(3)控制压强：改变速率，影响平衡。
(4)使用合适的催化剂：加快反应速率，缩短达到平衡所需要的时间。
(5)趁热过滤：防止某物质降温时析出。
(6)洗涤：常见的洗涤方式有“水洗”和“乙醇洗”。“水洗”的目的是除去沉淀或晶体表面残留的杂质，当沉淀物的溶解度随温度升高而增大时一般可用冰水洗；“乙醇洗”既可以除去沉淀或晶体表面残留的杂质，又可以降低晶体的溶解度，减少损失，还可以利用乙醇易挥发的性质，加快除去沉淀或晶体表面的水分。
(7)氧化：氧化剂的选择要依据试题设置的情境，常见的氧化剂有氯气、过氧化氢、氧气和次氯酸钠等，为了避免引入新的杂质，通常选择的氧化剂有过氧化氢和氧气。
物质制备型
明确题目要制备什么物质，给的原料是什么，利用已有化学知识并结合题干给出的提示信息勾勒出原料到目标产物的化学转化路径。流程中药品、各种条件的选择都是为了能更多地获得产品，核心是提高反应物的转化率。围绕这个核心分析药品、操作、条件的作用，做到有的放矢。
1．如果在制备过程中出现或用到受热易分解的物质，则要注意对温度的控制。如侯德榜制碱中的NaHCO3，还有H2O2、Ca(HCO3)2、KMnO4、AgNO3、HNO3(浓)等物质。
2．如果产物是一种会水解的盐，且水解产物中有挥发性的酸产生时，则要加相对应的酸来抑制水解。如制备FeCl3、AlCl3、MgCl2、Cu(NO3)2等物质，要蒸发其溶液得到固体溶质时，都要加相应的酸或在酸性气流中进行来抑制其水解。
3．如果产物是一种强氧化性物质或强还原性物质，则要防止它们被其他物质还原或氧化。如产物是含Fe2＋、SOeq \\al(2－,3)、I－等离子的物质，要防止反应过程中O2的介入。
4．如果产物是一种易吸收空气中的CO2或水(潮解或发生反应)而变质的物质(如NaOH固体等)，则要注意在制备过程中对CO2或水的去除，也要防止空气中的CO2或水进入装置中。
5．当题目中给出多种物质的沸点、溶解度信息，则意味着需要用蒸馏、高温(或低温)过滤来进行分离。
6．在回答题目中条件的选择原因时主要可从以下几个方面分析：
(1)对反应速率有何影响。
(2)对平衡转化率是否有利。
(3)对综合效益有何影响。如原料成本、原料来源(是否广泛、可再生)、能源成本、对设备的要求、环境保护(从绿色化学方面作答)等。
分离提纯型
1．题型特点
分离提纯型工艺流程题多以矿物、各种废弃物为原料，经过各种处理，除去杂质获得有价值的产品。考查的核心在各种分离提纯的实验操作以及条件的控制选择上。虽然把题目形式设计为工艺流程框图，但其实质还是对混合物的除杂、分离、提纯操作的考查。
2．解题思路
从试题中找出想要什么，要除去的杂质有哪些；加入的试剂都与哪些物质发生了反应，转化成了什么物质；怎样操作才能将杂质除去(注重信息的提取与加工)。核心是杂质的去除要彻底。
3．常用分离方法
(1)固体与固体的分离
(2)固体与液体的分离
(3)液体与液体的分离
4．常见操作的答题思考角度
【真题链接】
1．[2024年北京高考真题]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。
（1）矿石在焙烧前需粉碎，其作用是_______。
（2）的作用是利用其分解产生的使矿石中的铜元素转化为。发生热分解的化学方程式是_______。
（3）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图；和时，固体B中所含铜、铁的主要物质如表。
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_______。
（4）用离子方程式表示置换过程中加入的目的_______。
（5）粗铜经酸浸处理，再进行电解精炼；电解时用酸化的溶液做电解液，并维持一定的和。粗铜若未经酸浸处理，消耗相同电量时，会降低得到纯铜的量，原因是_______。
2．[2024年山东高考真题]以铅精矿（含，等）为主要原料提取金属和的工艺流程如下：
回答下列问题：
（1）“热浸”时，难溶的和转化为和及单质硫。溶解等物质的量的和时，消耗物质的量之比为________；溶液中盐酸浓度不宜过大，除防止“热浸”时挥发外，另一目的是防止产生________（填化学式）。
（2）将“过滤Ⅱ”得到的沉淀反复用饱和食盐水热溶，电解所得溶液可制备金属“电解I”阳极产物用尾液吸收后在工艺中循环使用，利用该吸收液的操作单元为________。
（3）“还原”中加入铅精矿的目的是________。
（4）“置换”中可选用的试剂X为________（填标号）。
A.
B.
C.
D.
“置换”反应的离子方程式为________。
（5）“电解II”中将富银铅泥制成电极板，用作________（填“阴极”或“阳极”）。
参考答案
1．答案：（1）增大接触面积，加快反应速率，使反应更充分
（2）
（3）温度低于425℃，随焙烧温度升高，分解产生的增多，可溶物含量增加，故铜浸出率显著增加；温度高于425℃，随焙烧温度升高发生反应：，和转化成难溶于水的，铜浸出率降低
（4）
（5）粗铜若未经酸浸处理，其中杂质会参与放电，则消耗相同电量时，会降低得到纯铜的量
解析：（2）分解为非氧化还原反应，故化学方程式为。
（4）加入置换铜，反应的离子方程式为。
（5）粗铜中含有杂质，加酸可以除，但粗铜若未经酸浸处理，其中杂质会参与放电，则消耗相同电量时，会降低得到纯铜的量。
2．答案：（1）1:1；
（2）热浸
（3）将过量的还原为
（4）C；
（5）阳极
解析：（1）“热浸”时，将和中-2价的硫氧化为单质硫，被还原为，在这个过程中Pb和Ag的化合价保持不变，所以等物质的量的和时，物质的量相等，所以消耗的物质的量相等，比值为1:1；溶液中盐酸浓度过大，这里主要考虑氢离子浓度会过大，会生成气体。
（2）“过滤Ⅱ”得到的沉淀反复用饱和食盐水热溶，会溶解为，电解溶液制备金属，在阴极产生，阳极放电产生，尾液成分为，吸收后转化为，可以在热浸中循环使用。
（3）过滤Ⅱ所得的滤液中有过量的未反应的，根据还原之后可以得到含硫滤渣，“还原”中加入铅精矿的目的是是将将过量的还原为。
（4）“置换”中加入试剂X可以可以得到富银铅泥，为了防止引入其他杂质，则试剂X应为Pb，发生的反应为：。
（5）“电解II”中将富银铅泥制成电极板，电解Ⅱ得到金属银和金属铅，将银和铅分离出来，所以不可能作为阴极，应作为阳极板，阳极放电视，银变成阳极泥而沉降下来，铅失电子为，阴极得电子得到Pb，所以电极板应作阳极。重难突破
1.铅渣由多种氧化物及它们相互结合而形成的化合物、固溶体、共晶混合物所组成。对铅渣进行综合利用，回收其中的有价金属（Cu、Fe、Pb、Zn、Sb）的部分工艺流程如下：
已知：①常温下，，，。
②金属离子浓度等于时，可认为其恰好完全沉淀。
（1）Pb位于第六周期，与碳元素同主族，其价层电子排布式为____________。
（2）“还原焙烧”时，发生反应的化学方程式为____________。
（3）挥发烟尘中的主要氧化物为。
①区分挥发烟尘中的氧化物是晶体还是非晶体的最可靠的科学方法为____________。
②“转化”过程中，发生反应的化学方程式为____________。
（4）"氧化酸浸"过程中，若将物质的量为2 ml的合金（其中Cu与Sb物质的量之比为a：b）氧化，至少需要的物质的量为________ml（用含a、b的式子表示）。
（5）“过滤洗涤”过程中，加入酒石酸（表示为）发生如下配位反应：
①上述两个配合物中，提供空轨道的元素为____________（填元素符号）。
②“过滤洗涤”时，用酒石酸稀溶液洗涤滤渣而不用水。用酒石酸稀溶液洗涤可减少金属离子的损失原因为___________。
（6）“沉锑”过程中，锑恰好完全沉淀时，溶液中___________。
（7）一种铅卤基钙钛矿的晶胞结构如图所示，其中八面体体心为Pb，顶点为Br，晶体中各八面体顶点相连。
①该晶体的化学式为___________。
②若该晶体的晶胞以Cs为顶点，则Br在晶胞中的位置为___________。
2.工业上常用炼钢残渣（主要含，还有少量铁粉、等杂质）为原料提取金属钒，其工艺流程如下：
已知：焙烧后铁元素全部转化为+3价氧化物，表示阿伏加德罗常数的值。
（1）“研磨”的目的是_______，“磁选”后分离出的X为_______。
（2）“焙烧”过程中，若转移电子数为，则被氧化的为______ml。
（3）“酸浸”时，生成的离子方程式为__________________。
（4）若“沉钒”前溶液中，忽略溶液体积变化，为使钥元素的沉降率达到，则“沉钒”后溶液中_____[已知：常温下，]。“沉钒”过程中，加入稀，其目的是_____________。
（5）检验沉淀是否洗净的操作是___________。
（6）一种含钒的氧化物晶胞结构如图所示，则该晶体密度为_______（列出计算式即可）。
3.钴属于稀缺金属。利用“微波辅助低共熔溶剂”浸取某废旧锂离子电池中钴酸锂粗品制备产品，实现资源的循环利用。主要工艺流程如下：
已知：①氯化胆碱是一种铵盐；
②在溶液中常以（蓝色）和（粉红色）形式存在；
③时，。
回答下列问题：
（1）中Li的化合价为___________。
（2）如图甲为“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10 min后锂和钴的浸取率图，则最佳液固比为________。
（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___________。
（4）时，“沉钴”反应完成后，溶液，此时_________。
（5）“滤饼2”在高温烧结前需要洗涤、干燥，检验“滤饼2”是否洗涤干净的操作及现象是__________。
（6）“高温烧结”中需要通入空气，其作用是__________。
（7）锂离子电池正极材料在多次充放电后由于可循环锂的损失，结构发生改变生成，导致电化学性能下降。
①晶体（常式尖晶石型）的晶胞示意图如图乙所示，则顶点上的离子为_______（用离子符号表示）。
②使用LiOH和30%溶液可以实现的修复，则修复过程中的化学反应方程式为_____________________。
4.一种用方铅矿（PbS，含少量FeS）和软锰矿（，含少量铁、锌的氧化物）联合制备和的工艺流程如下：
已知：Ⅰ.难溶于冷水，易溶于热水；
Ⅱ.时，部分难溶物的
回答下列问题：
（1）“浸取”中，加入饱和NaCl溶液的作用是__________________________。
（2）滤液X中的金属阳离子主要有（浓度近似相等）。加入调pH时，杂质离子的沉淀顺序是________________。
（3）“转化”环节中，当溶液中时，____________。流程中，可循环利用的物质是________________（填化学式）。
（4）时，反应温度对的纯度和产率影响如图甲所示：
①写出生成的离子方程式：______________________。
②温度高于，产率下降的主要原因是___________________。
（5）已知中心离子或原子上含有未成对电子的物质均有顺磁性。研究表明，的结构如图乙所示，则的简单氧化物形式可写作________，________（填“有”或“无”）顺磁性。
5.门捷列夫最早预言了具有半导体特性类硅元素锗，工业上用精硫锗矿（主要成分为）制取高纯度锗，其工艺流程如图所示：
已知：①硅和锗是同主族相邻元素，结构和性质类似；②在的盐酸中溶解度最小。
（1）基态锗原子的价电子排布式为__________，晶体锗的晶体类型是__________。
（2），使精硫锗矿在氛围中升华的原因：__________。
（3）还原时发生反应：，比较键角：__________（填“>”“