2013届高考化学一轮专题4专题提升四 化学工艺流程题类型及其解题策略2 (江苏教育版-浙江).pdf
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专题4 硫、氮和可持续发展 专题提升四 化学工艺流程题类型及其解题策略2 专题提升四 │ 方法技能总述方法技能总述 化学工艺生产主要解决的矛盾归纳起来有六个方面:一是解决将原料转化为产品的生产原理;二是除去所有杂质并分离提纯产品:三是提高产量与产率;四是减少污染,实施“绿色化学”生产;五是原料的来源既要丰富,还要考虑成本问题;六是生产设备简单,生产工艺简便可行等工艺生产问题。
化工流程题一般也就围绕这六个方面设问求解。
为要准确、顺利解题,除了必须掌握物质的性质和物质之间相互作用的基本知识以及除杂分离提纯物质的基本技能外,最关键的问题是要具备分析工艺生产流程的方法和能力。
专题提升四 │ 考向互动探究 考向互动探究 一、首尾分析法 对一些线型流程工艺(从原料到产品为一条龙的生产工序)试题,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),从对比分析中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除杂、分离、提纯产品的化工工艺,然后再结合题设的问题逐一推敲解答。
专题提升四 │ 考向互动探究 专题提升四 │ 考向互动探究 其中—NH2基团中各元素的化合价与NH3相同。
请回答下列问题: (1)石英砂不能与碱性物质共同存放,以NaOH为例,用化学方程式表示其原因:____________________________________。
(2)图示①~⑤的变化中,属于氧化还原反应的是________。
SiO2+2NaOH===Na2SiO3+H2O ①② 专题提升四 │ 考向互动探究 (3)SiCl4在潮湿空气中剧烈水解,产生白雾,军事工业中用于制造烟雾剂。
SiCl4水解的化学反应方程式为
______________________________________________。
(4)在反应⑤中,3 mol Si(NH2)4在高温下加热可得到1 mol氮化硅粉末和8 mol A气体,则氮化硅的化学式为________。
(5)在高温下SiCl4在B和C两种气体的气氛中,也能反应生成氮化硅,B和C两种气体在一定条件下化合生成A。
写出用SiCl4与B和C两种气体反应的化学方程式
:____________________________________________________。
SiCl4+3H2O===4HCl+H2SiO3 Si3N4 专题提升四│ 考向互动探究 专题提升四 │ 考向互动探究 专题提升四 │ 考向互动探究 二、截段分析法 对于用同样的原材料生产多种(两种或两种以上)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。
因为当前化工生产,为了降低成本,减少污染。
增加效益,都设计成综合利用原材料,生产多种产品的工艺生产线。
用截段分析法解工艺流程题关键在于看清主副产品是如何分开的。
以此确定如何截段、截几段更合理。
一般截段以生产的产品为准点。
但也不一定,必须对情况作具体分析。
必须好好总结一下物质的分离、提纯的各种方法及其所依托的化学原理。
专题提升四 │ 考向互动探究 例2 广东省有着丰富的海洋资源。
海水提取食盐以后的盐卤可以用来制备纯净的MgCl2或MgO。
盐卤中含有Mg2+、Cl-,还含有少量Na+、Fe2+、SO和CO(NH2)2等。
制备流程如图Z4-2: 图Z4-2 专题提升四 │ 考向互动探究 (1)滤渣的成分是________________(写化学式);滤液Ⅱ中所含主要的杂质离子是
________________(写离子符号)。
(2)用NaClO除去尿素时,生成物除盐外,都是能参与大气循环的物质,则该反应的化学方程式为____________________________________________________________; 加入NaClO的另一个作用是
________________________________________________________________________。
(3)温度和压强p(HCl)g对
MgCl2·6H2O晶体热分解产物的影响如图Z4-3所示。
请回答下列问题: Fe(OH)3、CaSO4
3NaClO+CO(NH2)2===3NaCl+CO2↑+N2↑+2H2O Na+ 将Fe2+氧化为Fe3+, 并形成Fe(OH)3被除去 专题提升四│ 考向互动探究 图Z4-3 专题提升四 │ 考向互动探究 ①写出p(HCl)g=0.25 MPa,温度从300 ℃升高到550 ℃时反应的化学方程式___________________________________; ②实际生产中,将MgCl2·6H2O晶体加热到600 ℃的过程中几乎得不到无水MgCl2,其原因是___________________________; 若要得到无水MgCl2须采取的措施是
________________________________________________________________________。
p(HCl)小,加热时Mg2+会发生水解 通入HCl,增大p(HCl),抑制Mg2+水解 专题提升四 │ 考向互动探究 [解析] (1)根据盐卤的成分看,加入的NaClO有氧化Fe2+的作用,将Fe2+转化为更难溶的Fe(OH)3,加入的CaCl2的作用是形成CaSO4,除去其中的SO,故滤渣的主要成分是Fe(OH)3和CaSO4。
(2)NaClO与CO(NH2)2反应的产物可以从元素的守恒和“大气成分”判断,除NaCl外,还有N2、CO2和H2O。
(3)①从图像来看,0.25 MPa下,300 ℃时的成分是Mg(OH)Cl,而550 ℃时成分变为MgO,则
Mg(OH)Cl分解为MgO和HCl。
②实际生产中,Mg2+水解,分解产生的HCl分压太小,且随着气体逸出了,结果不能得到MgCl2,为得到MgCl2可在HCl氛围下加热MgCl2·6H2O。
专题提升四 │ 考向互动探究 变式题 [2011·福州质检] 实验室利用硫酸厂烧渣(主要成分为铁的氧化物及少量FeS、SiO2等)制备聚铁(碱式硫酸铁的聚合物)和绿矾
(FeSO4·7H2O),过程如下: 专题提升四 │ 考向互动探究 (1)将过程②中产生的气体通入下列溶液中,溶液会褪色的是________; A.品红溶液 B.紫色石蕊溶液 C.酸性KMnO4溶液 D.溴水 (2)过程①中,FeS和O2、
H2SO4反应的化学方程式为
:________________________________________________________________________________; ACD
4FeS+3O2+6H2SO4===2Fe2(SO4)3+6H2O+4S 专题提升四 │ 考向互动探究 (3)过程③中,需加入的物质是
________; (4)过程④中,蒸发结晶需要使用酒精灯、三脚架、泥三角,还需要的仪器有________________________;
(5)过程⑤调节pH可选用下列试剂中的________(填选项序号); A.稀硫酸 B.CaCO3 C.NaOH溶液 Fe(或铁) 蒸发皿、玻璃棒 B 专题提升四 │ 考向互动探究 (6)过程⑥中,将溶液Z加热到70~80 ℃,目的是________________;
(7)实验室为测量所得到的聚铁样品中铁元素的质量分数,进行下列实验。
①用分析天平称取2.700 g样品;②将样品溶
于足量的盐酸后,加入过量的氯化钡溶液;③过滤、洗涤、干燥,称量,得固体质量为3.495 g。
若该聚铁主要成分为[Fe(OH)(SO4)]n,求该聚铁样品中铁元素的质量分数。
(假设杂质中不含铁元素和硫元素) 促进Fe3+的水解 31.1%
专题提升四 │ 考向互动探究 专题提升四 │ 考向互动探究 例1 [2011·海淀模拟] 氮化硅用作高温陶瓷复合材料,在航天航空、汽车发动机、机械等领域有着广泛的用途。
由石英砂合成氮化硅粉末的路线如图Z4-1所示。
3SiCl4+2N2+6H2Si3N4+12HCl
[解析] (1)石英砂(SiO2)是酸性氧化物,与碱反应生成盐和水,SiO2+2NaOH===Na2SiO3+H2O。
(2)变化①有单质参加和单质生成,有化合价变化,属于氧化还原反应;变化②有单质参加,化合价变化,属于氧化还原反应;变化③精馏是物质的提出,属于物理变化;变化④无化合价变化,属于非氧化还原反应;变化⑤无化合价变化,是分解反应,属于非氧化还原反应。
(3)水解反应过程中,带正电的离子或原子结合OH-,带负电的离子或原子结合H+,由此可以写出反应方程式为:SiCl4+4H2O===H4SiO4+4HCl(或SiCl4+3H2O===H2SiO3+4HCl,相当于H4SiO4失去一分子水)。
(4)A为气体,根据物质的量关系可以判断,得到的气体只能是NH3,即1 mol 氮化硅中,含有3 mol Si和4 mol
N,即氮化硅的化学式为Si3N4。
(5)B、C能化合生成NH3,即B、C为氮气和氢气。
故反应的化学方程式为:3SiCl4+2N2+6H2Si3N4+12HCl。
Mg(OH)ClMgO+HCl↑
[解析] (1)过程②中产生的气体是SO2,具有漂白性(能使品红溶液褪色);具有还原性(能使高锰酸钾溶液、溴水褪色)。
SO2对酸碱指示剂没有漂白作用。
(2)FeS化合价升高为:1+2=3, O2化合价降低4,两者个数比是4∶3,再结合原子守恒配平。
(3)过程③中加入铁将Fe3+还原为Fe2+,又不引入杂质。
(4)蒸发溶液时将液体放在蒸发皿中,并不断用玻璃棒搅拌。
(5)中和过量硫酸,选择CaCO3固体,若选择NaOH 溶液,则易使Fe3+沉淀。
(6)温度升高,促进Fe3+的水解。
(7)由已知可得m(BaSO4)=3.495 g,则n(SO)=0.015 mol,根据组成知n(Fe)=n(SO)=0.015 mol,m(Fe)=0.84 g,铁元素的质量分数为:×100%=31.1%。