2019年高考化学化工流程全突破专题05可循环物质的判断和流程评价知识讲解.doc

1、- 1 -专题 05 可循环物质的判断和流程评价一. 可循环物质的判断1. 流程图中回头箭头的物质。2. 生产流程中后面新生成或新分离的物质(不要忽视结晶后的母液)，可能是前面某一步反应的相关物质。二. 对整个工艺流程从下列几个方面进行评价1.体现绿色化学思想（使用无毒无害原料，采用原子利用率高的制备路线，原料的循环利用，副产物综合利用，节能，等） 。2. 高效节能方面（原料廉价，工艺简单，产品的纯度高，能耗低等） 。3. 生成物或副产物的污染。典例 1 废旧印刷电路板是一种电子废弃物，其中铜的含量达到矿石中的几十倍。湿法技术是将粉碎的印刷电路板经溶解、萃取、电解等操作得到纯铜等产品。某化学小

2、组模拟该方法回收铜和制取胆矾，流程简图如下：回答下列问题：（1 反应是将 Cu 转化为 Cu(NH3 )42+，反应中 H2O2 的作用是 。写出操作的名称： 。（2）反应 II 是铜氨溶液中的 Cu(NH3 )42+与有机物 RH 反应，写出该反应的离子方程式：。操作用到的主要仪器名称为 ，其目的是（填序号） 。a富集铜元素 b使铜元素与水溶液中的物质分离 c增加 Cu2 在水中的溶解度（3）反应是有机溶液中的 CuR2与稀硫酸反应生成 CuSO4和 。若操作使用右图装置，图中存- 2 -在的错误是 。（4）操作以石墨作电极电解 CuSO4 溶液。阴极析出铜，阳极产物是 。操作由硫酸铜溶液制

3、胆矾的主要步骤是 。（5）流程中有三次实现了试剂的循环使用，已用虚线标出两处，第三处的试剂是 。循环使用的 NH4Cl 在反应中的主要作用是 。【答案】 （1）作氧化剂 过滤（2）Cu(NH 3 )42+2RH=2NH4+2NH3+CuR2 分液漏斗 a b（3）RH 分液漏斗尖端未紧靠烧杯内壁 液体过多（4）O 2 H2SO4 加热浓缩 冷却结晶 过滤（5）H 2SO4 防止由于溶液中的 c（OH -）过高，生成 Cu（OH） 2沉淀【名师点睛】对于工业流程的分析是该问题的难点。将该工业流程转化为化学的问题及掌握基本的化学知识是解题的关键。包括反应原理的判断、基本操作的判断、仪器的选择、物质

4、- 3 -或操作作用的分析、电解反应原理的应用、操作方案的设计、误差分析、物质质量分数的计算等。这类题目距离生活较远，因此学生会感到无从下手。从流程图中可分析问题的答案，如经过操作 1 将溶液与残渣分离，则该操作一定是过滤，从溶液中得到固体的操作一定需蒸发浓缩的步骤等，根据加入某物质前后反应物质的成分变化判断发生的化学反应及该物质的作用，所以本题以化学工业为载体，考查学生的分析问题与解决问题的能力为主。典例 2 钛冶炼厂与氯碱厂、甲醇厂组成一个产业链(如图所示)，将大大提高资源的利用率，减少环境污染。请回答下列问题:(1)Fe 位于元素周期表中的位置是_。(2)写出流程中电解池里发生反应的离子

5、方程式: _。(3)写出流程中“氯化”的化学方程式: _。(4)写出 TiCl4完全水解生成 TiO2H2O 的化学方程式: _。(5)高温炉中通入 Ar 的作用是_。(6)上述流程中可循环利用的物质有_。(7)下图为氯碱工业的装置示意图，使用_(填“阴”或“阳”)离子交换膜，目的除了降低分离氢氧化钠的成本外还可以_。【答案】第四周期 VIII 族2Cl-+2H2O Cl2+H 2+2OH -2FeTiO3+6C+7Cl2 2FeCl3+2TiCl4+6COTiCl4+3H2O=TiO2H2O+4HCl 做保护气的作用，防止高温条件下 Mg 和 Ti 被氧化 Mg 和 C l2阳防止氯气与氢氧

6、化钠溶液发生副反应- 4 -典例 3 信息时代产生的大量电子垃圾对环境造成了极大的威胁。某“变废为宝”学生探究小组将一批废弃的线路板简单处理后，得到含 70%Cu、25%Al、4%Fe 及少量 Au、Pt 等金属的混合物，并设计出如下制备硫酸铜晶体的路线：回答下列问题：（1）第步 Cu 与酸反应的离子方程式为_；得到滤渣 1 的主要成分为_。（2）第步加入 H2O2的作用是_，使用 H2O2的优点是_；调节pH 的目的是使_生成沉淀。（3）用第步所得 CuSO45H2O 制备无水 CuSO4的方法是_。（4）由滤渣 2 制取 Al2(SO4)318H2O，探究小组设计了三种方案：- 5 -上述

7、三种方案中，_方案不可行 。【答案】Cu4H 2NO 3 Cu2 2NO 22H 2O 或3Cu8H 2NO 3 3Cu2 2NO4H 2OAu Pt 把 Fe2 氧化为 Fe3 该氧化剂的优点是不引入杂质，产物对环境无污染 Fe3 和 Al3 加热脱水甲【解析】 （1）稀硫酸、浓硝酸混合酸后加热，Cu、Al、Fe 发生反应生成Cu2 、Al 3 、Fe 2 ；所以滤渣 1 的成分是 Pt 和 Au，滤液 1 中的离子是 Cu2 、Al 3 、Fe 2 ；第步 Cu 与酸反应的离子方程式为： Cu4H 2NO 3 Cu2 2NO 22H 2O 或3Cu8H 2NO 3 3Cu2 2NO4H 2

8、O 。典例 4 硒和碲在工业上有重要用途。在铜、镍、铅等电解工艺的阳极泥中硒、碲主要以硒化物、碲化物及金属状态存在。一种从阳极泥中提取 Se 和 Te 的工艺流程见下：已知：碲酸钠(Na 2H4TeO6)难溶，碲酸(H 6TeO6)可溶。回答下列问题：（1）阳极泥在 600 K 左右加入一定浓度 H2SO4“焙烧”时，单质 Te 转化为 TeO2的化学方程- 6 -式为_。（2） “焙砂”与碳酸钠充分混合，干燥后通空气氧化物料，每生成 1 mol 碲酸钠，则需要的氧化剂 O2至少为_mol；生成的碲酸钠不水浸，而采取“酸浸”的原因是_。（3） “反应”时的化学方程式为_。（4） “还原”中的反

9、应生成物为 TeO2，检验反应后是否有反应物 Na2SO3过量的实验操作方法为_。（5）已知“电解”时使用石墨电极，阳极产物与阴极产物的物质的量之比为_。（6）工艺路线中可以循环利用的物质有_、_。【答案】Te+2H 2SO4 TeO2+2SO2+2H 2O0.5Na2H4TeO6 在水中难溶，酸浸生成的 H6TeO6可溶 SeO2+2H2O+2SO2=2H2SO4+Se 取少量“还原”后的溶液于试管，加入稀 H2SO4，将生成的气体通入澄清石灰水，若溶液变浑浊，则 Na2SO3过量。反之不过量 11H 2SO4NaOH典例 5 三盐基硫酸铅(3PbOPbSO 4H2O)简称“三盐” ，白色或

10、微黄色粉末，热稳定性能优良，主要用作聚氯乙烯的热稳定剂。 “三盐”是由可溶性铅盐中加入硫酸生成硫酸铅，再加氢氧化钠而制得。以 100.0 吨铅泥（主要成分为 PbO、Pb 及 PbSO4等）为原料制备三盐的工艺流程如下图所示- 7 -已知：（1）K sp(PbSO4)=1. 8210-8，K sp(PbCO3)=1.4610-13；（2）铅与冷盐酸、冷硫酸几乎不起作用。请回答下列问题：（1）写出步骤“转化”的化学方程式_（2）步骤“过滤 1”后所得滤渣的主要成分为_（3）步骤“酸溶” ，最适合选用的酸为_，为提高酸溶速率，可采取的措施是_（任意写出一条）（4）若步骤“沉铅”后的滤液中 c(Pb2+)=1.8210-5molL-1，则此时 c(SO42-)=_ molL-1（5）从原子利用率的角度分析该流程的优点为_（6）步骤“合成”三盐的化学方程式为_。【答案】PbSO 4+Na2CO3=PbCO3+Na2SO4Pb PbO PbCO3HNO3适当升温(适当增加硝酸浓度、减小滤渣颗粒大小等合理答案均可)110 -3滤液 2(HNO3溶液)可以循环利用 4PbSO4+6NaOH3PbOPbSO4H2O+3Na2SO4+2H2O