2019届高考化学二轮复习化工流程复习方法和解题技巧学案
展开化工流程复习方法和解题技巧
工艺流程题是近几年高考的必考题型，其结构分为题头、题干和题尾三部分。题头一般是简单介绍该工艺的生产原料和生产目的(包括副产品)；题干将原料到产品的主要生产工艺流程表示出来，题尾主要是根据生产过程中涉及的化学知识，设计成一系列的问题。其中题干的呈现形式多为流程图、表格和图像，设问角度一般为操作措施判断、物质成分确定、反应方程式书写以及反应条件的控制和常规计算等。该题型具有考查知识面广、综合性强、思维容量大的特点，能突出考查考生的综合分析判断能力、逻辑推理能力以及“科学精神与社会责任”化学学科核心素养。
题型一 物质制备类工艺流程题
1．首尾分析法
破解无机物制备工艺流程原理与过程。对一些线性流程工艺(从原料到产品为“一条龙”的生产工序)题，首先对比分析流程图中第一种物质(原材料)与最后一种物质(产品)，找出原料与产品之间的关系，弄清生产过程中原料转化为产品的基本原理和分离、提纯产品的化工工艺，然后结合题设的问题，逐一推敲解答。
2．截段分析法
对于用同样的原材料生产两种或多种产品(包括副产品)的工艺流程题，用截段分析法更容易找到解题的切入点。关键在于看清主、副产品是如何分开的，以此确定截几段更合适，一般截段以产品为准点。
3．掌握“5种”原料预处理(研磨、水浸、酸浸、灼烧、煅烧)的作用和“6种”控制反应条件(调溶液pH，控制温度，控制压强，使用催化剂，趁热过滤，冰水洗涤)目的。
【例1】硼及其化合物在工业上有许多用途。以铁硼矿(主要成分为Mg2B2O5·H2O和Fe3O4，还有少量Fe2O3、FeO、CaO、Al2O3和SiO2等)为原料制备硼酸(H3BO3)的工艺流程如图所示：
回答下列问题：
(1)写出Mg2B2O5·H2O与硫酸反应的化学方程式__________________________。[A1]为提高浸出速率，除适当增加硫酸浓度外，还可采取的措施有__________________(写出两条)[A2]。
(2)利用________的磁性[A3]，可将其从“浸渣”中分离。“浸渣”中还剩余的物质是________(写化学式)。
(3)“净化除杂”需先加H2O2溶液，作用是________________________[A4]。
然后再调节溶液的pH约为5，目的是_______________________________。
(4)“粗硼酸”中的主要杂质是________[A5](填名称)。
(5)以硼酸为原料可制得硼氢化钠(NaBH4)，它是有机合成中的重要还原剂，其电子式为________[A6]。
(6)单质硼可用于生成具有优良抗冲击性能硼钢。以硼酸和金属镁为原料可制备单质硼，用化学
方程式表示制备过程____________________________________________________[A7]。
批注[A1]：强酸制弱酸原理。
批注[A2]：影响反应速率的条件。
批注[A3]：重要物质的特性。
批注[A4]：过氧化氢的性质特点。
批注[A5]：分析原料中各成分以及加入的试剂的下落。
批注[A6]：化学用语的考查。
批注[A7]：可从铝热反应进行迁移。
【解析】 读题头，明确目的为以铁硼矿(主要成分为MgB2O5·H2O和Fe3O4，还有少量Fe2O3、FeO、CaO、Al2O3和SiO2等)为原料制备硼酸(H3BO3)。流程分为原材料，预处理，反应转化，分离提纯，目标产品5个部分。
(1)盐与酸反应生成新盐和新酸，据此可写出Mg2B2O5·H2O与硫酸反应的化学方程式为Mg2B2O5·H2O＋2H2SO4===2MgSO4＋2H3BO3。可采取升高温度、将矿石粉碎或搅拌等措施，以提高浸出率。(2)Fe3O4具有磁性，“浸渣”中除含Fe3O4外，还含有不与硫酸反应的SiO2，以及CaO与H2SO4反应生成的微溶物CaSO4。(3)硫酸浸出后的滤液中，含有的主要物质有MgSO4、Fe2(SO4)3、FeSO4、Al2(SO4)3、H3BO3等，H2O2具有氧化性，因此加入H2O2溶液可将Fe2＋氧化为Fe3＋，由工艺流程图可知，最后过滤得到含镁盐母液，因此调节溶液的pH约为5，可使Fe3＋、Al3＋转化为沉淀而除去。(4)由(3)的分析及最后过滤得到的镁盐母液，可知“粗硼酸”中的主要杂质为硫酸镁。(5)NaBH4是一种离子化合物，由Na＋和构成。(6)以硼酸和金属镁为原料可制备单质硼，根据反应物性质结合质量守恒定律可知，其过程中反应的化学方程式为2H3BO3B2O3＋3H2O、B2O3＋3Mg3MgO＋2B。
【答案】 (1)Mg2B2O5·H2O＋2H2SO42H2BO3＋2MgSO4 提高反应温度、减小铁硼矿粉粒径 (2)Fe3O4 SiO2和CaSO4(3)将Fe2＋氧化成Fe3＋ 使Fe3＋和Al3＋形成氢氧化物沉淀而除去 (4)(七水)硫酸镁 (5)Na＋ (6)2H3BO3B2O3＋3H2O、B2O3＋3Mg3MgO＋2B
题型二 物质提纯类工艺流程题
提纯类化工生产流程题的解题策略
1．阅读流程图，明确原料中含有的杂质和目标物质以及提纯的流程。
2．明确提纯的方法及各种方法使用范围
Ⅰ.水溶法：除去可溶性杂质。
Ⅱ.酸溶法：除去碱性杂质。
Ⅲ.碱溶法：除去酸性杂质。
Ⅳ.氧化剂或还原剂法：除去还原性或氧化性杂质。
Ⅴ.加热灼烧法：除去受热易分解或易挥发的杂质。
Ⅵ.调节溶液的pH法：如除去酸性溶液中的Fe3＋等。
3．明确常用的分离方法同时还要注意物质分离、提纯的原则及注意事项等。
【例2】 (2018·襄阳模拟)硒(Se)、碲(Te)为VIA族元素，是当今高新技术新材料的主要成分之一，电解精炼铜的阳极泥主要成分为Cu2Te、Ag2Se和少量金属单质及其他化合物，工业上从其中回收碲、硒的一种工艺流程如下：
已知：
Ⅰ.Se 单质难溶于水；TeO2微溶于水，易溶于较浓的强酸和强碱；
Ⅱ.元素碲在溶液中可能以Te4＋、TeO、HTeO等形式存在；
Ⅲ.25℃时，亚碲酸(H2TeO3)的Ka1＝1×10－3，Ka2＝2×10－8。
(1)Se的氢化物的电子式是____________[A8]。0.1mol/L的H2TeO3电离度(当弱电解质在溶液里达到电离平衡时，溶液中已经电离的电解质分子数占原来总分子数的百分数叫做电离度) 约为____________[A9]。
(2) 加入浓硫酸焙烧前常将阳极泥中大块颗粒先粉碎，其目的是[A10] ____________________。
(3) SeO2 与SO2在冷却后通入水中反应的化学方程式为____________________[A11]。反应后分离出Se单质的操作①为________(填操作名称)。
(4)焙砂中碲以TeO2形式存在，与足量NaOH溶液反应后得到的溶液①，其溶质的主要成分为[A12]_________(填化学式，过量的NaOH除外)。工业上也可以通过电解溶液①得到单质碲。已
知电解时电极均为石墨，则阴极的电极反应式为[A13]_______________________。
(5)向溶液①中加入硫酸时控制溶液的pH 为4.5～5.0，生成TeO2沉淀，如果H2SO4过量，将导致碲的回收率[A14]________(填“偏高”“偏低”或“无影响”)。
(6)将纯净的TeO2先溶于盐酸得到四氯化碲，然后再将SO2通入溶液中得到Te单质，请写出由四氯化碲得到Te单质的离子方程式[A15]________________________________。
(7)上述流程中可循环利用的物质有[A16]____________________(填化学式)。
批注[A8]：考查电子式书写。
批注[A9]：考查常规计算。
批注[A10]：固体颗粒大小，应该联想到反应速率。
批注[A11]：对照流程图中确定核心产物Se，再根据信息方程式书写方法作答。
批注[A12]：结合信息Ⅰ、Ⅱ确定。
批注[A13]：根据电解过程TeO→Te，可推知阴极反应式。
批注[A14]：结合信息Ⅰ分析解答。
批注[A15]：信息方程式书写方法运用。
批注[A16]：从图中物质的“进”与“出”分析。
【解析】 (1)Se与O属于同族元素，氢化物的电子式为。设电离的亚碲酸为x mol/L，(H2TeO3)的Ka1＝1×10－3＝＝，解得x＝0.01，则0.1 mol/L的H2TeO3电离度＝×100%＝10%。(2)加入浓硫酸焙烧前常将阳极泥中大块颗粒先粉碎，可以增大接触面积，提高反应速率 。(3)根据流程图，SeO2与SO2在冷却后通入水中反应生成Se，反应的化学方程式为SeO2＋2SO2＋2H2O===2H2SO4＋Se↓。Se单质难溶于水，反应后分离出Se单质可以通过过滤分离 。(4) TeO2微溶于水，易溶于较浓的强酸和强碱。焙砂中碲以TeO2形式存在，与足量NaOH溶液反应后得到的溶液①，其溶质的主要成分为Na2TeO3。电极均为石墨，则阴极发生还原反应，TeO得到电子生成Te，电极反应式为TeO＋3H2O＋4e－===Te＋6OH－ 。(5)TeO2微溶于水，易溶于较浓的强酸和强碱。如果H2SO4过量，将导致生成的TeO2沉淀偏少，碲的回收率偏低。(6)将SO2通入TeCl4溶液中得到Te单质，二氧化硫被氧化生成硫酸，反应的离子方程式为Te4＋＋2SO2＋4H2O===Te＋8H＋＋2SO。(7)根据流程图和上述(6)的方程式可知，Te4＋＋2SO2＋4H2O===Te＋8H＋＋2SO反应中生成的盐酸和硫酸可以循环利用。
【答案】 (1) 10% (2)增大接触面积，提高反应速率 (3)SeO2＋2SO2＋2H2O===2H2SO4＋Se↓ 过滤
(4)Na2TeO3 TeO＋3H2O＋4e－===Te＋6OH－ (5)偏低 (6)Te4＋＋2SO2＋4H2O===Te＋8H＋＋2SO (7)H2SO4、HCl
