1、【考向解读】 1.化学与资源开发利用：煤、石油、天然气、海水和废旧物资再生与综合利用。2.化学与材料的制造和应用：金属材料、无机非金属材料、高分子合成材料、复合材料特点和生产原理。3.化学与工农业生产：水处理；合成氨的原理、原料、重要设备、流程和意义；精细化工和产品；化学肥料、农药在农业生产中的作用。 【命题热点突破一】化学与资源开发利用 1获取洁净水的主要方法主要方法相关原理水的净化混凝法加入混凝剂(如明矾)沉淀水中悬浮杂质硬水软化加热法、药剂法、离子交换法降低水中钙、镁离子的含量污水处理中和法、沉淀法中和废水、将其中的重金属离子转化为沉淀海水淡化蒸馏法、电渗析法通过蒸馏浓缩、离子交换膜的选
2、择透过性淡化海水2.海水资源的综合利用海水制盐以蒸发法(盐田法)为主，即在太阳照射后，海水受热，水分逐渐蒸发，当各种盐分别达到其饱和浓度时，依次以固态形式析出，此时得到的盐为粗盐氯碱工业用电解饱和食盐水的方法得到NaOH、Cl2和H2。工业上电解饱和食盐水的设备为离子交换膜电解槽海水提溴常用的一种海水提溴技术叫吹出法，即用氯气氧化海水中的Br，使其变成Br2，然后用空气或水蒸气吹出海水提镁工业上从海水中提镁的一种方法是将海水抽入反应槽中，加入石灰乳(或用海洋中的牡蛎壳烧成石灰粉末)，使海水中的镁转变成Mg(OH)2沉淀；加盐酸转化成MgCl2溶液，蒸发结晶、过滤、烘干，然后电解熔融MgCl2得
3、到镁和氯气；氯气可用来制盐酸，再循环使用3.石油的三种加工炼制方法炼制方法变化主要原料主要产品分馏常压物理变化原油石油气、汽油、煤油、柴油等减压重油石蜡、沥青等炼制方法变化主要原料主要产品裂化化学变化重油、石蜡等汽油、煤油、柴油等轻质油裂解化学变化石油分馏产物主要是乙烯、丙烯、丁烯等4.煤的三种化学加工方法原理主要产品干馏将煤隔绝空气加强热使其分解焦炭、煤焦油、焦炉气气化把煤中的有机物转化为可燃性气体CO、H2、CH4液化直接液化高温、高压和有催化剂条件下，与溶剂混合，使煤与H2作用生成液体燃料优质汽油、柴油、芳香烃和副产物燃料气、液化石油气等间接液化先把煤气化成CO和H2，再经催化合成烃类燃
4、料、醇类燃料(如CH3OH)等合成汽油、甲醇等 例1、(2014高考全国卷，T36,15分)将海水淡化与浓海水资源化结合起来是综合利用海水的重要途径之一。一般是先将海水淡化获得淡水，再从剩余的浓海水中通过一系列工艺流程提取其他产品。回答下列问题：(1)下列改进和优化海水综合利用工艺的设想和做法可行的是_(填序号)。用混凝法获取淡水提高部分产品的质量优化提取产品的品种改进钾、溴、镁等的提取工艺(2)采用“空气吹出法”从浓海水中吹出Br2，并用纯碱吸收。碱吸收溴的主要反应是Br2Na2CO3H2O NaBrNaBrO3NaHCO3，吸收1 mol Br2时，转移的电子为_mol。(3)海水提镁的一
5、段工艺流程如下图：浓海水的主要成分如下： 离子NaMg2ClSO浓度/(gL1)63.728.8144.646.4该工艺过程中，脱硫阶段主要反应的离子方程式为_，产品2的化学式为_，1 L浓海水最多可得到产品2的质量为_g。(4)采用石墨阳极、不锈钢阴极电解熔融的氯化镁，发生反应的化学方程式为_；电解时，若有少量水存在会造成产品镁的消耗，写出有关反应的化学方程式：_。【变式探究】 水是一种重要的自然资源，是人类赖以生存不可缺少的物质。水质优劣直接影响人体健康。请回答下列问题：(1)天然水中溶解的气体主要有_、_；(2)天然水在净化处理过程中加入的混凝剂可以是_(写两种)，其净水作用的原理是_；
6、(3)水的净化与软化的区别是_；(4)硬度为1 的水是指每升水含10 mg CaO或与之相当的物质(如7.1 mg MgO)。若某天然水中c(Ca2)1.2103 molL1，c(Mg2)6104 molL1，则此水的硬度为_；(5)若(4)中的天然水还含有c(HCO)8104 molL1，现要软化10 m3这种天然水，则需先加入Ca(OH)2_g，后加入Na2CO3_g。【归纳总结】化工生产常涉及的问题绿色化学绿色化学又称环境友好化学、环境无害化学、清洁化学。是用化学的技术和方法去减少或消除有害物质的生产和使用。理想的化工方式是反应物的原子全部转化为期望的最终产物，实现“零排放”循环操作利用
7、循环操作能有效地提高原料的利用率，降低生产成本，如合成氨中的循环操作，可提高氮气和氢气的转化率循环利用可以充分利用原料、节约资源，同时也是减少排放、实现变废为宝的重要手段，如制碱工业中氯化钠溶液的循环利用可提高氯化钠的利用率化工生产中的逆流原理化工生产中的逆流原理：热交换器中的冷、热气体(或液体)，沸腾炉中的燃料与空气，制硫酸工业吸收塔中气体和吸收液浓硫酸等。逆流的作用是为了充分接触，此外，在化学实验中的冷凝管也采用了逆流原理【命题热点突破二】化学与材料的制造和应用1金属的冶炼(1)炼铁和炼钢炼铁炼钢主要原料铁矿石、焦炭、石灰石、空气生铁、氧化剂(空气、纯氧)、脱氧剂反应原理CO2CO2 CO
8、2C2COFe2O33CO2Fe3CO22CO22CO 2FeO22FeO FeOCFeCO(脱碳) FeSCaOCaSFeO(脱硫)(2)电解法炼铝主要原料：铝土矿反应原理a由铝土矿精制Al2O3Al2O32NaOH=2NaAlO2H2ONaAlO2CO22H2O=Al(OH)3NaHCO32Al(OH)3Al2O33H2Ob电解Al2O32Al2O3(熔融)4Al3O22有机高分子材料材料名称功能高分子材料复合材料概念既具有传统高分子材料的机械性能，又具有某些特殊功能的高分子材料两种或两种以上材料组成的新型材料，由基体和增强体构成性能不同的功能高分子材料，具有不同的特征性质一般具有强度高、
9、质量轻、耐腐蚀等优异性能实例离子交换树脂、高分子药物、液晶材料、高吸水性树脂等玻璃钢、陶瓷塑料、复合地板、汽车轮胎等例2、(2014高考广东卷)石墨在材料领域有重要应用，某初级石墨中含SiO2(7.8%)、Al2O3(5.1%)、Fe2O3(3.1%)和MgO(0.5%)等杂质，设计的提纯与综合利用工艺如下：(注：SiCl4的沸点为57.6 ，金属氯化物的沸点均高于150 )(1)向反应器中通入Cl2前，需通一段时间N2，主要目的是_。(2)高温反应后，石墨中氧化物杂质均转变为相应的氯化物，气体中的碳氧化物主要为_，由气体中某物质得到水玻璃的化学反应方程式为_。(3)步骤为搅拌、_，所得溶液中
10、的阴离子有_。(4)由溶液生成沉淀的总反应的离子方程式为_，100 kg初级石墨最多可获得的质量为_ kg。(5)石墨可用于自然水体中铜件的电化学防腐，完成如图防腐示意图，并作相应标注。【变式探究】玻璃钢可由酚醛树脂和玻璃纤维制成。(1)酚醛树脂由苯酚和甲醛缩聚而成，反应有大量热放出，为防止温度过高，应向已有苯酚的反应釜中_加入甲醛，且反应釜应装有_装置。(2)玻璃纤维由玻璃拉丝得到。普通玻璃是由石英砂、_和石灰石(或长石)高温熔融而成，主要反应的化学方程式为_。(3)玻璃钢中玻璃纤维的作用是_。玻璃钢具有_等优异性能(写出两点即可)。(4)下列处理废旧热固性酚醛塑料的做法合理的是_。a深埋b
11、粉碎后用作树脂填料c用作燃料d用有机溶剂将其溶解，回收树脂【归纳总结】化工生产选择适宜条件的原则化工生产选择适宜条件的目的是尽可能加快反应速率和提高反应进行的程度，依据外界条件对化学反应速率和化学平衡影响的规律确定生产条件，其原则如下：(1)对任一可逆反应，增大反应物浓度，能提高反应速率和转化率。故生产中常使廉价易得的原料适当过量，以提高另一原料的利用率，如氮气与氢气的配比为12.8。(2)对气体分子数减少的反应，增大压强使平衡向增加生成物的方向移动。但压强太大，动力消耗、设备要求、成本均会提高，故必须综合考虑。(3)对放热反应，升温，反应速率加快，但转化率降低；若温度太低，反应速率又太慢，故
12、需使用适当的催化剂。对吸热反应，升温，能加快反应速率，又能提高转化率，但要避免反应物或生成物的过热分解。(4)使用催化剂可大大提高反应速率且不影响化学平衡，但使用时必须注意其活性温度范围，且应注意防止催化剂“中毒”，延长使用寿命。例如：合成氨适宜条件为400500 、铁触媒、1030 MPa。【命题热点突破三】化学与工农业生产1硫酸工业生产流程中的四个“三”2合成氨的四种生产条件的选择加快化学反应速率促进化学平衡右移实际生产条件浓度增大反应物浓度增大反应物浓度氮气与氢气的配比为12.8压强增大压强增大压强1030 MPa温度升高温度降低温度400500 催化剂使用催化剂无影响采用以铁为主的催化
13、剂3.两种制碱法的对比氨碱法(索尔维)联合制碱法(侯德榜)原理NaClNH3CO2H2O=NaHCO3NH4Cl、2NaHCO3 Na2CO3CO2H2O原料食盐、氨气、石灰石(经煅烧后生成CO2和CaO)食盐、氨气、二氧化碳生产流程优点原料便宜，步骤简单产品纯度高，原料利用率高，同时得到氮肥NH4Cl缺点产生大量CaCl2，食盐利用率低4.氯碱工业原理总反应式：2NaCl2H2O2NaOHH2Cl2阳极：2Cl2e=Cl2阴极：2H2e=H2主要设备离子交换膜电解槽阳极用金属钛制成(涂有钛钌氧化物层)，阴极用碳钢制成(覆有镍镀层)。阳离子交换膜具有选择透过性，只允许Na透过，而Cl、OH和气
14、体不能透过产品用途烧碱：可用于造纸、玻璃、肥皂等工业氯气：可用于农药、有机合成、氯化物的合成氢气：可用于金属冶炼、有机合成、盐酸的制取5.氨氧化法制硝酸原理4NH35O24NO6H2O(常用铂作催化剂)，2NOO2=2NO2,3NO2H2O=2HNO3NO(加压、降温，同时补充空气)尾气净化用Na2CO3溶液吸收氮的氧化物得到亚硝酸钠和硝酸钠：2NO2Na2CO3=NaNO2NaNO3CO2用各种燃料气中的甲烷、氢气等将氮的氧化物还原为氮气和水：H2NO2=NOH2O、2H22NO=N22H2O；CH44NO2=4NOCO22H2O、CH44NO=2N2CO22H2O6.有关化工生产的计算(1
15、)物质纯度、转化率、产率的计算物质的纯度(%)100%原料利用率(%)100%1原料的损耗率产率(%)100%化合物中某元素的损失率该化合物的损失率(2)多步反应的计算关系式法：先写出多步反应的化学方程式，然后找出反应物和生成物之间物质的量的关系，列出关系式，即可一步计算。元素守恒法：找出主要原料和最终产物之间物质的量的对应关系。找出此关系的简便方法，就是分析原料与产物之间所含关键元素原子个数关系，如FeS22H2SO4、SH2SO4，且二氧化硫转化率、三氧化硫吸收率均可折算为起始物FeS2(或S)进行计算。例3、(2014高考全国卷，T36,15分)磷矿石主要以磷酸钙Ca3(PO4)2H2O
16、和磷灰石Ca5F(PO4)3、Ca5(OH)(PO4)3等形式存在。图(a)为目前国际上磷矿石利用的大致情况。其中湿法磷酸是指磷矿石用过量硫酸分解制备磷酸。图(b)是热法磷酸生产过程中由磷灰石制单质磷的流程。 部分物质的相关性质如下：熔点/沸点/备注白磷44280.5PH3133.887.8难溶于水，有还原性SiF49086易水解回答下列问题：(1)世界上磷矿石最主要的用途是生产含磷肥料，约占磷矿石使用量的_%。(2)以磷灰石为原料，湿法磷酸过程中Ca5F(PO4)3反应的化学方程式为 _。现有1 t折合含有P2O5约30%的磷灰石，最多可制得85%的商品磷酸_t。(3)如图(b)所示，热法磷
17、酸生产过程的第一步是将SiO2、过量焦炭与磷灰石混合，高温反应生成白磷。炉渣的主要成分是_(填化学式)。冷凝塔1的主要沉积物是_，冷凝塔2的主要沉积物是_。(4)尾气中主要含有_，还含有少量的PH3、H2S和HF等。将尾气先通入纯碱溶液，可除去_，再通入次氯酸钠溶液，可除去_。(均填化学式)(5)相比于湿法磷酸，热法磷酸工艺复杂，能耗高，但优点是_。【变式探究】合成氨是人类科学技术上的一项重大突破，它缓解了地球上因粮食不足而导致的数亿人口的饥饿和死亡问题。已知合成氨的反应为N23H22NH3H0。请回答下列问题：(1)合成氨所需的氮气来源于_；氢气来源于水和碳氢化合物，如在9001 000 时
18、，甲烷和水蒸气在催化剂作用下能生成H2和CO2，写出此反应的化学方程式：_。(2)合成氨为放热反应，但工业上采用400500 的温度，主要原因是_。(3)在合成氨的原料气中混有的杂质必须除去的原因是_；从合成塔出来的混合气体，通常仅含有15%(体积分数)的氨。为提高原料的利用率，通常采取的措施是_。(4)氨主要用来制取硝酸等产品。在制取浓硝酸时，将浓硫酸与50%的硝酸一起蒸馏，浓硫酸的作用是作_(填“催化剂”、“氧化剂”、“吸水剂”或“脱水剂”)。采用氨的催化氧化法制硝酸时，若氧化炉中氨的转化率为90%，且氮的氧化物得到充分的循环利用，则1 t液氨理论上可合成50%的硝酸_t(计算结果精确到小
19、数点后两位)。【归纳总结】化学原理在化工生产中的应用(以工业制硫酸为例)(1)增大反应速率的措施：升高温度；使用催化剂；增大接触面积(在沸腾炉中原料燃烧时，将原料粉碎，增大与空气的接触面积)。(2)逆流原理的应用：沸腾炉中原料从炉顶落下，热空气从炉底吹入，使原料与助燃气体充分接触，反应进行彻底；吸收塔中使用大量耐酸瓷环(片)，浓硫酸从塔顶喷下，三氧化硫气体从塔底吹入，提高吸收程度。(3)热交换原理的应用：由于2SO2O22SO3是放热反应，在接触室内使用热交换器，用反应后热的气体预热接触室的原料气，达到节约能源、降低生产成本的目的。(4)循环操作原理的应用：由于2SO2O22SO3是可逆反应，
20、尾气中还有一定的SO2和O2，再通过一定措施将这部分气体送回接触室，提高原料利用率，同时减少废气排放。【方法技巧】 解化学工艺流程题的思路和方法1解题思路明确整个流程及每一部分的目的仔细分析每步发生的反应及得到的产物结合基础理论与实际问题思考注意答题的模式与要点，并注意语言表达的科学性，在答题时应注意：前一问回答不了，并不一定会影响回答后面的问题。解题的基本思路如下：(1)浏览全题，确定该流程的目的由何原料获得何产物(副产物)，对比原料和产物。(2)了解流程图以外的文字描述、表格信息、后续设问中的提示性信息，并在下一步分析和解题中随时进行联系和调用。(3)解析流程图并思考：从原料到产品依次进行
21、了什么反应？利用了什么原理(氧化还原、溶解度、溶液中的平衡)？每一步操作进行到什么程度最佳？每一步除目标物质外还产生了什么杂质或副产物？杂质或副产物是怎样除去的？2解题方法(1)首尾分析法对一些线型流程工艺(从原料到产品为一条龙生产工序)试题，首先对比分析生产流程示意图中的第一种物质(原料)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，弄清生产流程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。(2)截段分析法对于用同样的原料生产多种(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。用截段分析法
22、解工艺流程题是一种主流解题方法，因为当前化工生产为了降低成本、减少污染、增加效益，大都设计成综合利用原料，生产多种产品的工艺生产线。【高考真题解读】1(2015高考江苏卷)软锰矿(主要成分MnO2，杂质金属元素Fe、Al、Mg等)的水悬浊液与烟气中SO2反应可制备MnSO4H2O，反应的化学方程式为MnO2SO2=MnSO4。(1)质量为17.40 g纯净MnO2最多能氧化_L (标准状况) SO2。(2)已知：KspAl(OH)311033，KspFe(OH)331039，pH7.1时Mn(OH)2开始沉淀。室温下，除去MnSO4溶液中的Fe3、Al3(使其浓度均小于1106 molL1)，
23、需调节溶液pH范围为_。(3)下图可以看出，从MnSO4和MgSO4混合溶液中结晶MnSO4H2O晶体，需控制的结晶温度范围为_。(4)准确称取0.171 0 g MnSO4H2O样品置于锥形瓶中，加入适量H3PO4和NH4NO3溶液，加热使Mn2全部氧化成Mn3，用c(Fe2 )0.050 0 molL1的标准溶液滴定至终点(滴定过程中Mn3被还原为Mn2)，消耗Fe2溶液20.00 mL。计算MnSO4H2O样品的纯度(请给出计算过程)。2.(2015高考海南卷)铁在自然界分布广泛，在工业、农业和国防科技中有重要应用。回答下列问题：(1)用铁矿石(赤铁矿)冶炼生铁的高炉如图(a)所示。原料
24、中除铁矿石和焦炭外还有_。除去铁矿石中脉石(主要成分为SiO2 )的化学反应方程式为_、_；高炉排出气体的主要成分有N2、CO2和_(填化学式)。(2)已知：Fe2O3 (s)3C(s)=2Fe(s)3CO(g)H=+494KJmol-1CO2(g)+O2(g)= CO2(g)H=-283KJmol-1C(s)+ O2(g)=CO(g) H =-110 kJmol-1则反应Fe2O3 (s)3C(s)O2(g)=2Fe(s)3CO2(g)的H_kJmol1。理论上反应_(填上述方程式序号，下同)放出的热量足以供给反应_所需的热量。(3)有人设计出“二步熔融还原法”炼铁工艺，其流程如图(b)所示
25、，其中，还原竖炉相当于高炉的_部分，主要反应的化学方程式为_；熔融造气炉相当于高炉的_部分。(4)铁矿石中常含有硫，使高炉气中混有SO2 污染空气，脱SO2 的方法是_。3.(2015高考全国卷，T36,15分)氯化亚铜(CuCl)广泛应用于化工、印染、电镀等行业。CuCl难溶于醇和水，可溶于氯离子浓度较大的体系。在潮湿空气中易水解氧化。以海绵铜(主要成分是Cu和少量CuO)为原料，采用硝酸铵氧化分解技术生产CuCl的工艺过程如下：回答下列问题：(1)步骤中得到的氧化产物是_，溶解温度应控制在6070 ，原因是_。(2)写出步骤中主要反应的离子方程式：_。(3)步骤包括用pH2的酸洗、水洗两步
26、操作，酸洗采用的酸是_(写名称)。(4)上述工艺中，步骤不能省略，理由是_。(5)步骤、都要进行固液分离。工业上常用的固液分离设备有_(填字母)。A分馏塔B离心机C反应釜 D框式压滤机(6)准确称取所制备的氯化亚铜样品m g，将其置于过量的FeCl3溶液中，待样品完全溶解后，加入适量稀硫酸，用a molL1的K2Cr2O7溶液滴定到终点，消耗K2Cr2O7溶液b mL，反应中Cr2O被还原为Cr3。样品中CuCl的质量分数为_。4(2014高考山东卷)工业上用重铬酸钠(Na2Cr2O7)结晶后的母液(含少量杂质Fe3)生产重铬酸钾(K2Cr2O7)。工艺流程及相关物质溶解度曲线如图：(1)由N
27、a2Cr2O7生产K2Cr2O7的化学方程式为_。通过冷却结晶析出大量K2Cr2O7的原因是_。(2)向Na2Cr2O7母液中加碱液调pH的目的是_。(3)固体A主要为_(填化学式)。固体B主要为_(填化学式)。(4)用热水洗涤固体A，回收的洗涤液转移到母液_(填“”、“”或“”)中，既能提高产率又可使能耗最低。5(2015高考山东卷)工业上利用氨氧化获得的高浓度NOx气体(含NO、NO2)制备NaNO2、NaNO3，工艺流程如下：已知：Na2CO3NONO2=2NaNO2CO2(1)中和液所含溶质除NaNO2及少量Na2CO3外，还有_(填化学式)。(2)中和液进行蒸发操作时，应控制水的蒸发量，避免浓度过大，目的是_。蒸发产生的蒸汽中含有少量NaNO2等有毒物质，不能直接排放，将其冷凝后用于流程中的_(填操作名称)最合理。(3)母液进行转化时加入稀HNO3的目的是_。母液需回收利用，下列处理方法合理的是_。a转入中和液b转入结晶操作c转入转化液 d转入结晶操作(4)若将NaNO2、NaNO3两种产品的物质的量之比设为21，则生产1.38吨NaNO2时，Na2CO3的理论用量为_吨(假定Na2CO3恰好完全反应)。
