2021年北京高三化学总复习 二轮复习 以化工流程为载体的综合题(word版含答案)

2021年北京高三化学总复习二轮复习以化工流程为载体的综合题（学案及强化训练）
知识梳理：
1．有关化工工艺流程题的考查特点
(1)围绕核心反应推断陌生物质。

(2)围绕核心反应或副反应考查物质变化及定量关系，陌生方程式与计算是化工流程题的重要组成部分。

(3)围绕产品纯度考查物质的分离提纯(调pH、结晶、过滤、洗涤)。

(4)围绕原料的预处理考查影响速率的因素。

(5)围绕经济原则考查循环利用。

2．解答工业流程题的一般思路
(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。

3．常考化工术语
水洗用水洗去可溶性杂质，类似的还有酸洗、醇洗等
酸作用溶解、去氧化物(膜)、抑制某些金属离子的水解、除去杂质离子等
碱作用去油污，去铝片氧化膜，溶解铝、二氧化硅，调节pH、促进水解(沉淀)
4.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“酸作用”还可除去氧化物(膜)。

③“碱作用”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)温度控制：主要从物质性质(热稳定、水解、氧化性或还原性、溶解度、熔沸点、挥发、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)两个角度去思考。

典型题目组训练
题组一无机物转化型
1．(2020·全国卷Ⅱ，26)我国是世界上最早制得和使用金属锌的国家。

一种以闪锌矿(ZnS，含有SiO2和少量FeS、CdS、PbS杂质)为原料制备金属锌的流程如图所示：
相关金属离子[c0(M n＋)＝0.1 mol·L－1]形成氢氧化物沉淀的pH范围如下：
金属离子Fe3＋Fe2＋Zn2＋Cd2＋
开始沉淀的pH 1.5 6.3 6.2 7.4
沉淀完全的pH 2.8 8.3 8.2 9.4
回答下列问题：
(1)焙烧过程中主要反应的化学方程式为______________________。

(2)滤渣1的主要成分除SiO2外还有________；氧化除杂工序中ZnO的作用是
________________________________________________________________________，
若不通入氧气，其后果是___________________________________________________。

(3)溶液中的Cd2＋可用锌粉除去，还原除杂工序中反应的离子方程式为
________________________________________________________________________。

(4)电解硫酸锌溶液制备单质锌时，阴极的电极反应式为__________________；沉积锌后的电解液可返回________工序继续使用。

答案 (1)2ZnS ＋3O 2=====焙烧
2ZnO ＋2SO 2
(2)PbSO 4 调节溶液的pH 无法除去杂质Fe 2＋
(3)Cd 2＋＋Zn===Cd ＋Zn 2＋ (4)Zn 2＋＋2e －===Zn 溶浸
2．含锰化合物在化学工业中有十分重要的用途。

某含锰矿石的主要成分是MnO 2，还含CaO 、Al 2O 3、FeS 等杂质，由此矿石生产MnCO 3的工艺流程如图所示：
相关金属离子生成氢氧化物沉淀的pH 如表所示： 物质
开始沉淀 沉淀完全 Fe(OH)3
2.7
3.7 Ca(OH)2
12 — Al(OH)3
3.8
4.7
回答下列问题：
(1)酸溶时，是否能将稀硫酸换成浓盐酸________(填“是”或“否”)，原因是
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。

(2)取滤液Ⅰ加入KSCN 溶液，溶液呈红色，试写出酸溶过程中FeS 发生反应的离子方程式：
________________________________________________________________________。

(3)调节滤液Ⅰ的pH 时所用的物质X 最好为__________________________________。

(4)滤渣Ⅰ中除了Al(OH)3、Fe(OH)3外，还含有______________，滤渣Ⅱ为
________________________________________________________________________。

(5)沉锰的化学方程式为_____________________________________________________。

答案 (1)否 MnO 2高温时可以氧化浓盐酸生成氯气，污染环境 (2)2FeS ＋12H ＋＋3MnO 2=====高温2Fe 3＋＋2S ＋
3Mn2＋＋6H2O (3)MnCO3(4)CaSO4CaF2
(5)MnSO4＋2NaHCO3===MnCO3↓＋Na2SO4＋H2O＋CO2↑
归纳总结：解答物质转化型化工流程题的注意事项
(1)阅读流程时，要尽量弄懂流程图，但不必过度纠结每个框中发生的反应及原因，问题中可能未涉及相关问题。

(2)要看清所问问题，不能答非所问，要特别注意语言表达的科学性，即用学科语言表达。

题组二侧重考查实验能力的化工流程图
3．(2020·江苏，19)以Cl2、NaOH、(NH2)2CO(尿素)和SO2为原料可制备N2H4·H2O(水合肼)和无水Na2SO3，其主要实验流程如下：
已知：①Cl2＋2OH－===ClO－＋Cl－＋H2O是放热反应。

②N2H4·H2O沸点约118 ℃，具有强还原性，能与NaClO剧烈反应生成N2。

(1)步骤Ⅰ制备NaClO溶液时，若温度超过40 ℃，Cl2与NaOH溶液反应生成NaClO3和NaCl，其离子方程式为__________________________；实验中控制温度除用冰水浴外，还需采取的措施是________。

(2)步骤Ⅱ合成N2H4·H2O的装置如图1所示。

NaClO碱性溶液与尿素水溶液在40 ℃以下反应一段时间后，再迅速升温至110 ℃继续反应。

实验中通过滴液漏斗滴加的溶液是________；使用冷凝管的目的是
____________________________。

(3)步骤Ⅳ用步骤Ⅲ得到的副产品Na2CO3制备无水Na2SO3(水溶液中H2SO3、HSO－3、SO2－3随pH的分布如图2所示，Na2SO3的溶解度曲线如图3所示)。

①边搅拌边向Na 2CO 3溶液中通入SO 2制备NaHSO 3溶液。

实验中确定何时停止通SO 2的实验操作为________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。

②请补充完整由NaHSO 3溶液制备无水Na 2SO 3的实验方案：_____________________，
用少量无水乙醇洗涤，干燥，密封包装。

答案 (1)3Cl 2＋6OH －=====△
5Cl －＋ClO －3＋3H 2O 缓慢通入Cl 2
(2)NaClO 碱性溶液 减少水合肼的挥发
(3)①测量溶液的pH ，若pH 约为4，停止通SO 2
②边搅拌边向NaHSO 3溶液中滴加NaOH 溶液，测量溶液pH ，pH 约为10时，停止滴加NaOH 溶液，加热浓缩溶液至有大量晶体析出，在高于34 ℃条件下趁热过滤
4．(2020·东北三省三校联考)某化学实验室以一种工业上的废渣(废渣主要含有MgCO 3、MgSiO 3和少量Fe 、Al 的氧化物)为原料，制备MgCO 3·3H 2O 。

实验流程如下图所示：
(1)为了加快废渣的酸溶速率，可采取的办法有____________________(任写一点)，酸溶时废渣中主要成分发生反应的离子方程式为_______________________________________。

(2)加入30%H 2O 2的目的是_________________________________________________。

(3)用萃取分液的方法除去溶液中的Fe 3＋
①加入30%H 2O 2后，检验溶液中是否含有Fe 2＋的最佳试剂是
________________________________________________________________________。

②萃取分液完成后，检验水相中是否含有Fe 3＋的最佳试剂是
________________________________________________________________________。

(4)室温下，除去MgSO 4溶液中的Al 3＋(使Al 3＋浓度小于1×10－6 mol·L －1)而不引入其他杂质，应加入的试
剂X为____________，应调节pH的范围为_________________________。

已知：①K sp[Al(OH)3]＝1.0×10－33；②pH＝8.5时，Mg(OH)2开始沉淀
(5)向滤液中加入Na2CO3溶液生成MgCO3沉淀并用蒸馏水洗涤，确认沉淀洗净的操作及现象是
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。

答案(1)升高温度、搅拌、适当提高硫酸浓度等(合理即可)
MgCO3＋2H＋===Mg2＋＋H2O＋CO2↑、MgSiO3＋2H＋===Mg2＋＋H2SiO3
(2)将Fe2＋氧化为Fe3＋，便于除铁
(3)①K3[Fe(CN)6]溶液②KSCN溶液
(4)MgO、Mg(OH)2、MgCO3或Mg2(OH)2·CO3(写出一个即可) 5.0＜pH＜8.5
(5)取少量最后一次的洗涤过滤液于试管中，向其中滴加盐酸酸化的氯化钡溶液，若不产生白色沉淀，则表明已洗涤干净
归纳总结：无机化工流程中的常见分离方法总结
(1)洗涤(冰水、热水)：洗去晶体表面的杂质离子。

(2)过滤(热滤或抽滤)：分离难溶物和易溶物。

(3)萃取和分液：利用溶质在互不相溶的溶剂里的溶解度不同提取分离物质。

(4)蒸发结晶：提取溶解度随温度变化不大的溶质。

(5)冷却结晶：提取溶解度随温度变化较大的溶质、易水解的溶质或结晶水合物。

(6)蒸馏或分馏：分离沸点不同且互溶的液体混合物。

(7)冷却法：利用气体易液化的特点分离气体。

题组三侧重考查基本理论和基本计算的化工流程题
5．(2020·全国卷Ⅰ，27)焦亚硫酸钠(Na2S2O5)在医药、橡胶、印染、食品等方向应用广泛。

回答下列问题：(1)生产Na2S2O5，通常是由NaHSO3过饱和溶液经结晶脱水制得。

写出该过程的化学方程式：
________________________________________________________________________。

(2)利用烟道气中的SO2生产Na2S2O5的工艺为：
①pH＝4.1时，Ⅰ中为________溶液(写化学式)。

②工艺中加入Na2CO3固体，并再次充入SO2的目的是
________________________________________________________________________。

(3)制备Na2S2O5也可采用三室膜电解技术，装置如图所示，其中SO2碱吸收液中含有NaHSO3和Na2SO3。

阳极的电极反应式为____________________________________________。

电解后，____________室的NaHSO3浓度增加。

将该室溶液进行结晶脱水，可得到Na2S2O5。

(4)Na2S2O5可用作食品的抗氧化剂。

在测定某葡萄酒中Na2S2O5残留量时，取50.00 mL葡萄酒样品，用0.010 00 mol·L－1的碘标准液滴定至终点，消耗10.00 mL。

滴定反应的离子方程式为
________________________________________________________________________
________________，该样品中Na2S2O5的残留量为________g·L－1(以SO2计)。

答案(1)2NaHSO3===Na2S2O5＋H2O
(2)①NaHSO3②得到NaHSO3过饱和溶液
(3)2H2O－4e－===4H＋＋O2↑ a (4)S2O2－5＋2I2＋3H2O===2SO2－4＋4I－＋6H＋0.128
6．钴是周期表第四周期Ⅷ族元素，其化合物用途广泛，利用一种含钴矿石[主要成分为Co2O3，含少量Fe2O3、Al2O3、MnO、MgO、CaO等]制取CoC2O4·2H2O的工艺流程如下：
已知：①浸出液含有的阳离子主要有H＋、Co2＋、Fe2＋、Mn2＋、Ca2＋、Mg2＋、Al3＋等；
②部分阳离子以氢氧化物形式沉淀时溶液的pH见表：
沉淀物Fe(OH)3Fe(OH)2Co(OH)2Al(OH)3Mn(OH)2
完全沉淀的pH 3.7 9.6 9.2 5.2 9.8
(1)浸出过程中加入NaClO3的目的是__________________________________________
________________________________________________________________________。

(2)请用平衡移动原理说明加Na2CO3调pH到5.2生成沉淀的原因：
________________________________________________________________________。

(3)滤液Ⅱ中加入萃取剂的作用是____________________________________________。

(4)“除钙、镁”是将溶液中Ca 2＋与Mg 2＋转化为MgF 2、CaF 2沉淀。

已知某温度下，K sp (MgF 2)＝7.35×10－11，K sp (CaF 2)＝1.05×10－10。

当加入过量NaF 后，所得滤液中c Mg 2＋c Ca 2＋
＝________________________________________________________________________。

(5)已知水钴矿中Co 2O 3的质量分数为83%，若取1 kg 该矿石按照上述流程，理论上最多能制得CoC 2O 4的质量为____________ g 。

答案 (1)将Fe 2＋氧化为Fe 3＋，利于从混合液中除去
(2)因Fe 3＋和Al 3＋(用M 3＋代替)在水溶液中存在平衡M 3＋＋3H 2O
M(OH)3＋3H ＋，CO 2－3在溶液中存在平衡CO 2－3＋H 2O HCO －3＋OH －，两者相互促进，最终生成沉淀和CO 2气体
(3)除去Mn 2＋
(4)0.7
(5)1 470。