專題：工藝流程題-簡版精講.doc

1、專題 -無機(jī)化工流程題日期：姓名：一、試題結(jié)構(gòu)注：出現(xiàn)環(huán)狀，意為：循環(huán)利用，體現(xiàn)“綠色化學(xué)”。二、解題步驟第一，瀏覽全題，確定該流程的目的，記住資料卡中給出的理化性質(zhì)：如易潮解、易水解、易與某些物質(zhì)反應(yīng)以及 熔沸點(diǎn)、溶解度、 Ksp 等；第二，粗讀流程圖，盡量弄懂流程圖每部的目的, 但不必將每一種物質(zhì)都推出；第三，精讀試題，根據(jù)問題去精心研究某一步或某一種物質(zhì)。第四，要看清所問題，不能答非所問，并注意語言表達(dá)的科學(xué)性。三、熟悉工業(yè)流程常見的操作與名詞工業(yè)流程題目在流程上一般分為3 個(gè)過程：原料處理 分離提純 獲得產(chǎn)品 。1預(yù)處理的常見考點(diǎn)與常見名詞（1）粉碎或研磨：增大固液（或固氣或固固）接觸

2、面積，加快反應(yīng)（溶解）速率，增大原料的轉(zhuǎn)化率（或浸取率）。（2）煅燒或灼燒：改變結(jié)構(gòu)，使一些物質(zhì)能溶解，并使一些雜質(zhì)高溫下氧化、分解；其他礦轉(zhuǎn)化為氧化物；除去有機(jī)物；除去熱不穩(wěn)定的雜質(zhì)（3）水浸：與水接觸反應(yīng)或溶解。（4）水洗：除去水溶性雜質(zhì)。（3）酸浸：溶解，通常用硫酸、鹽酸等，去氧化物（膜）、調(diào)節(jié)pH促進(jìn)水解（沉淀）。（4）堿溶：去油污，去鋁片氧化膜，溶解鋁、二氧化硅，調(diào)節(jié) pH 促進(jìn)水解（沉淀）（5）煮沸：促進(jìn)水解，聚沉后利于過濾分離；除去溶解在溶液中的液體?！締栴}與思考 1】以菱鎂礦 (主要成分為 MgCO 3，含少量 FeCO3 )為原料制備高純氧化鎂的實(shí)驗(yàn)流程如下：如何提高酸溶過程

3、中鎂元素的浸出率？2. 分離提純階段的常見考點(diǎn) 調(diào) pH 值除雜a目的：控制溶液的酸堿性使其某些金屬離子形成氫氧化物沉淀。例如：已知下列物質(zhì)開始沉淀和沉淀完全時(shí)的pH 如下表所示物質(zhì)Fe(OH)3Fe(OH)2Mn(OH)22 若要除去 Mn 溶液中含有的開始沉淀沉淀完全2.73.77.69.68.39.8Fe2 ，應(yīng)該怎樣做？23提示：先用氧化劑把Fe 氧化為 Fe ，再調(diào)溶液的 pH 到 3.7 。能與 H 反應(yīng)，使溶液 pH 值增大；不引入新雜質(zhì)。例如：若要除去 Cu2 溶液中混有的 Fe3，可加入 CuO、Cu(OH)2、Cu2 (OH)2CO3等物質(zhì)來調(diào)節(jié)溶液的 pH值。 試劑除雜

4、調(diào)節(jié)反應(yīng)溫度的目的 （化學(xué)反應(yīng)速率與化學(xué)平衡、物質(zhì)性質(zhì)）操作目 的加快反應(yīng)速率或溶解速率；促進(jìn)平衡向吸熱方向移動(dòng)；加熱除去熱不穩(wěn)定的雜質(zhì)，如 NaHCO3、Ca(HCO3) 2、KMnO4、I 2、NH4Cl 、AgNO3、HNO3(濃)等物質(zhì)；使沸點(diǎn)相對較低的原料氣化或升華。降溫防止某物質(zhì)在高溫時(shí)會(huì)溶解 ( 或分解 ) ； 使化學(xué)平衡向著題目要求的方向移動(dòng)（放熱方向）；使某個(gè)沸點(diǎn)較高的產(chǎn)物液化，使其與其他物質(zhì)分離；降低晶體的溶解度，減少損失。方法：用水浴或油浴控溫防止某種物質(zhì)溫度過高時(shí)會(huì)分解或揮發(fā)； 為了使某物質(zhì)達(dá)到沸點(diǎn)揮發(fā)出來；控溫使催化劑的活性達(dá)到最好；防止副反應(yīng)的發(fā)生；降溫或減壓可以減

5、少能源成本，降低對設(shè)備的要求，達(dá)到綠色化學(xué)的要求?！締栴}與思考 2】以海綿銅 (主要成分是 Cu 和少量 CuO)為原料，采用硝酸銨氧化分解技術(shù)生產(chǎn)CuCl2 的工藝過程如下：溶解步驟的溫度應(yīng)控制在60 70，原因是：【問題與思考 3】以煉鋅廠的煙道灰 (主要成分為 ZnO，另含少量 Fe2O3、CuO、SiO2、MnO 等)為原料可生產(chǎn)草酸鋅晶體 (ZnC2O4 2H2O)。有關(guān)氫氧化物開始沉淀和沉淀完全的pH 如下表：1.“除鐵” (部分 Cu2+可能被除去 )時(shí)加入 ZnO 控制反應(yīng)液 pH 的范圍為。2.“除錳”的離子方程式為。3.“除銅”的離子方程式為。3獲得產(chǎn)品階段的常見考點(diǎn)： 過

6、濾：一貼、二低、三靠 洗滌：（冰）水洗： 洗去晶體表面的雜質(zhì)離子，并減少晶體在洗滌過程中的溶解損耗。有機(jī)物如乙醇洗： 洗去表面水分。 蒸發(fā)、反應(yīng)時(shí)的氣體氛圍抑制水解： 如從溶液中析出FeCl3 、AlCl 3、MgCl2 等溶質(zhì)時(shí)，應(yīng)在 HCl 的氣流中加熱 ，以防其水解。 蒸發(fā)濃縮、冷卻結(jié)晶：如除去3KNO中的少量 NaCl。 蒸發(fā)結(jié)晶、趁熱過濾：如除去3NaCl 中的少量 KNO。 重結(jié)晶：分離溶解度隨溫度變化差異大的溶質(zhì)。 趁熱過濾：防止某物質(zhì)降溫時(shí)會(huì)析出晶體?！締栴}與思考 4】銨明礬是一種廣泛應(yīng)用于醫(yī)藥、 食品、污水處理等多個(gè)行業(yè)的重要化工產(chǎn)品。 以高嶺土（含 SiO2、 Al 2O3

7、、少量 Fe2O3等）為原料制備硫酸鋁晶體 Al 2(SO4)3 18H2 O和銨明礬 NH 4 Al(SO 4)212H2O的工藝流程如下圖所示。濃硫酸水高嶺土酸熔水浸過濾除鐵過濾分離 1硫酸鋁晶體濾渣 1濾渣 2中和結(jié)晶銨明礬“分離 1”操作包含的實(shí)驗(yàn)步驟有、冰水洗滌、減壓干燥。冰水洗滌的目的是。(4) 其他常見考點(diǎn)化學(xué)方程式實(shí)驗(yàn)儀器計(jì)算信息四、高頻問題及答題技巧（注重文字?jǐn)⑹龅囊?guī)范性）(1) 洗滌沉淀 ：往漏斗中加入蒸餾水至浸沒沉淀，待水自然流下后，重復(fù)以上操作23 次。(2) 從溶液中得到晶體： 蒸發(fā)濃縮冷卻結(jié)晶過濾洗滌干燥。（3）檢驗(yàn)沉淀是否洗滌干凈：取最后一次洗滌液少許于試管中，逐

8、滴滴加試劑，振蕩，若沒有 現(xiàn)象，則沉淀洗滌干凈。（4）檢驗(yàn)是否沉淀完全： 表達(dá)一：靜置，往上層清夜中繼續(xù)滴加試劑；或者表達(dá)二過濾，取濾液少許于試管中，滴加試劑。（ 6）“浸出”步驟中，為提高鎂的浸出率， 可采取的措施有：答：適當(dāng)提高反應(yīng)溫度，加入過量硫酸，邊加硫酸邊攪拌（ 7）如何提高吸收液和SO2 反應(yīng)速率：答：適當(dāng)提高溫度、增大吸收液或NaClO3 的濃度、增大SO2與吸收液的接觸面積或攪拌（8）過濾用到的三個(gè)玻璃儀器：答：普通漏斗、玻璃棒、燒杯（9）過濾后濾液仍然渾濁的可能的操作原因：答：玻璃棒下端靠在濾紙的單層處，導(dǎo)致濾紙破損；漏斗中液面高于濾紙邊緣（ 10）如何從 MgCl2 6H2

9、O中得到無水 MgCl2：答：在干燥的 HCl 氣流中加熱 ，干燥的 HCl 氣流中抑制了 MgCl2 的水解，且?guī)ё?MgCl2 6H2O 受熱產(chǎn)生的水汽（11）調(diào) pH值使得 Cu2+（ 4.7-6.2 ）中的 Fe3+（2.1-3.2 ）沉淀， pH 值范圍是：答： 3.2-4.7 。原因：調(diào)節(jié)溶液的 pH值至 3.2-4.7 ，使 Fe3+全部以 Fe(OH)3 沉淀的形式析出而 Cu2+不沉淀，且不會(huì)引入新雜質(zhì)（12）產(chǎn)品進(jìn)一步提純的操作：答：重結(jié)晶（13）趁熱過濾的原因及操作：答：減少過濾時(shí)間、保持過濾溫度，防止雜質(zhì)析出或防止降溫過程中析出而損耗；（14）水浴加熱的好處： 答：受熱

10、均勻，溫度可控，且溫度不超過 100(15) 減壓蒸發(fā)（小心烘干）：答：常壓蒸發(fā)溫度過高，易分解；或者減壓蒸發(fā)降低了蒸發(fā)溫度，可以防止分解(17) 蒸發(fā)濃縮用到的主要儀器有蒸發(fā)皿、玻璃棒、燒杯、酒精燈、坩堝鉗。(18) 不用其它試劑，檢查 NH4Cl 產(chǎn)品是否純凈的方法及操作是：答：加熱法；取少量氯化銨產(chǎn)品于試管底部，加熱，若試管底部無殘留物，表明氯化銨產(chǎn)品純凈(19) 檢驗(yàn) NH4 的方法是：答：取少許，加入NaOH溶液后加熱，生成的氣體能使?jié)櫇竦募t色石蕊試紙變藍(lán)。(20) 過濾的沉淀欲稱重之前的操作：答：過濾，洗滌，干燥，（在干燥器中）冷卻，稱重(21) 檢驗(yàn) Fe(OH)3 是否沉淀完全

11、的試驗(yàn)操作是：答：取少量上層清液或過濾后的濾液，滴加幾滴 KSCN溶液，若不出現(xiàn)血紅色，則表明 Fe(OH)3沉淀完全。（ 22）CuCl2 中混有 Fe3+加何種試劑調(diào) pH 值：答： CuO、Cu(OH)2、 CuCO3、Cu2(OH)2 CO3。原因：加 CuO消耗溶液中的H+的，促進(jìn) Fe3+的水解，生成 Fe(OH)3 沉淀析出【問題與思考 5】碳酸鎂水合物是制備鎂產(chǎn)品的中間體。工業(yè)上從弱堿性鹵水(主要成份為 MgCl 2 )中獲取 MgCO 33H2O 的方法如下：NaOH鹵水沉淀過濾洗滌烘干碳酸鎂水合物CO2濾液在洗滌步驟中，表明產(chǎn)物洗滌干凈的操作為。五、熱點(diǎn)題型熱點(diǎn) 1堿金屬及

12、其礦物的開發(fā)利用熱點(diǎn) 2鎂、鋁及其礦物的開發(fā)利用熱點(diǎn) 3鐵、銅及其礦物的開發(fā)利用工藝流程題專練1.(2016全國 1) NaClO2 是一種重要的殺菌消毒劑, 也常用來漂白織物等 , 其一種生產(chǎn)工藝如下 :回答下列問題：（1）NaClO 中 Cl 的化合價(jià)為 _。2（2）寫出“反應(yīng)”步驟中生成 ClO2 的化學(xué)方程式 _。（3）“電解”所用食鹽水由粗鹽水精制而成，精制時(shí)，為除去2+2+Mg 和 Ca ，要加入的試劑分別為_、_。“電解”中陰極反應(yīng)的主要產(chǎn)物是_。（4）“尾氣吸收”是吸收“電解”過程排出的少量ClO2。此吸收反應(yīng)中，氧化劑與還原劑的物質(zhì)的量之比為 _，該反應(yīng)中氧化產(chǎn)物是 _。（5

13、）“有效氯含量”可用來衡量含氯消毒劑的消毒能力，其定義是：每克含氯消毒劑的氧化能力相當(dāng)于多少克 Cl 2 的氧化能力。 NaClO2 的有效氯含量為 _。（計(jì)算結(jié)果保留兩位小數(shù)）2. （ 2015 課標(biāo) 1）硼及其化合物在工業(yè)上有許多用途。以鐵硼礦（主要成分為Mg2B2 O5H2O和 Fe3O4，還有少量 Fe2 O3、FeO、CaO、 Al 2O3 和 SiO2 等 ) 為原料制備硼酸 (H3BO3) 的工藝流程如圖所示：回答下列問題：（ 1）寫出 Mg2B2O5H2O與硫酸反應(yīng)的化學(xué)方程式 _。為提高浸出速率，除適當(dāng)增加硫酸濃度濃度外，還可采取的措施有 _（寫出兩條）。（ 2）利用的磁性，

14、可將其從“浸渣”中分離。 “浸渣”中還剩余的物質(zhì)是 _（寫化學(xué)式）。（ 3）“ 凈化除雜”需先加 H2 O2 溶液，作用是 _。然后再調(diào)節(jié)溶液的pH約為 5，目的是 _。（ 4）“粗硼酸”中的主要雜質(zhì)是（填名稱）。（ 5）以硼酸為原料可制得硼氫化鈉（NaBH4），它是有機(jī)合成中的重要還原劑，其電子式為_。（ 6）單質(zhì)硼可用于生成具有優(yōu)良抗沖擊性能硼鋼。以硼酸和金屬鎂為原料可制備單質(zhì)硼，用化學(xué)方程式表示制備過程 _。3（ 2013 全國） 鋁是一種應(yīng)用廣泛的金屬，工業(yè)上用Al 2O3 和冰晶石（ Na3AlF 6）混合熔融電解制得。鋁土礦的主要成分是Al 2 O3 和 SiO2 等。從鋁土礦中提

15、煉Al 2 O3 的流程如下：以螢石（ CaF2）和純堿為原料制備冰晶石的流程如下：回答下列問題：（1）寫出反應(yīng) 1 的化學(xué)方程式；（2）濾液中加入 CaO生成的沉淀是，反應(yīng) 2 的離子方程式為；（3）E 可作為建筑材料， 化合物 C是，寫出由 D制備冰晶石的化學(xué)方程式；（4）電解制鋁的化學(xué)方程式是，以石墨為電極，陽極產(chǎn)生的混合氣體的成分是。4(2013 四川 ) 明礬石經(jīng)處理后得到明礬 KAl(SO 4) 2 12HO。從明礬制備 Al 、K2SO4 和 H2SO4 的工藝過程如下所示：焙燒明礬的化學(xué)方程式為： 4KAl(SO4) 2O+3S2K2 SO +2AlO+9SO+48HO12H4

16、2322請回答下列問題：(1)在焙燒明礬的反應(yīng)中，還原劑是。(2)從水浸后的濾液中得到 K SO晶體的方法是。24(3)A1 2O3 在一定條件下可制得 AIN，其晶體結(jié)構(gòu)如右圖所示，該晶體中Al 的配位數(shù)是(4)以 Al 和 NiO(OH)為電極， NaOH溶液為電解液組成一種新型電池，放電時(shí)NiO(OH)轉(zhuǎn)化為Ni(OH) 2，該電池反應(yīng)的化學(xué)方程式是。(5) 焙燒產(chǎn)生的 SO2 可用于制硫酸。已知 25、 101 kPa 時(shí)：2SO2(g) +O 2(g)2SO3(g)H1= 一 197 kJ/mol ；2H2O (g)2HO(1)H2一 44 kJ/mol ；2SO2(g)+O2 (g

17、)+2H 2O(g) 2HSO4(l) H3 一 545 kJ/mol 。則 SO3 (g) 與 H2 O(l) 反應(yīng)的熱化學(xué)方程式是。焙燒 948t 明礬 (M474 g/mol )，若 SO2 的利用率為 96%，可生產(chǎn)質(zhì)量分?jǐn)?shù)為98的硫酸 t 。5業(yè)上以廢銅為原料經(jīng)一系列化學(xué)反應(yīng)可生產(chǎn)氯化亞銅(CuCl) ，其工藝流程如下圖所示：試根據(jù)上圖轉(zhuǎn)化回答下列問題：(1) 工業(yè)生產(chǎn) Cl 2 時(shí)，尾氣常用石灰乳吸收，而不用燒堿溶液吸收的原因是_。(2) 還原過程中的產(chǎn)物為 NaCuCl2 ，試寫出反應(yīng)的化學(xué)方程式 _。制備中當(dāng)氯化完成后必須經(jīng)還原過程再制得CuCl，為什么不用一步法制得CuCl？

18、( 已知 Cu2 Cu2Cl =2CuCl)。(3)還原過程中加入少量鹽酸的作用是，加入NaCl 且過量的原因是。(4)合成結(jié)束后所得產(chǎn)品用酒精淋洗的目的是。(5) 實(shí)驗(yàn)室中在 CuCl2 熱溶液中通入 SO2 氣體也可制備白色的 CuCl 沉淀，試寫出該反應(yīng)的離子方程式。6. 鋰被譽(yù)為“金屬味精”，以 LiCoO2 為正極材料的鋰離子電池已被廣泛用作便攜式電源。工業(yè)上常以 - 鋰輝礦 ( 主要成分為 LiAlSi 2O6，還含有 FeO、MgO、CaO等雜質(zhì) ) 為原料來制取金屬鋰。其中一種工藝流程如下：已知：部分金屬氫氧化物開始沉淀和完全沉淀時(shí)的pH：氫氧化物Fe(OH)3Al(OH) 3

19、Mg(OH)2開始沉淀 pH2 73 79 6完全沉淀 pH3 74 711Li 2CO3在不同溫度下的溶解度如下表：溫度/ 010205075100Li 2CO3 的溶解度1539140613291g請回答下列問題：(1) 用氧化物形式表示 LiAlSi 2 O6 的組成：。(2) 反應(yīng)加入碳酸鈣的作用是。(3) 寫出反應(yīng)中生成沉淀 A 的離子方程式：。(4) 反應(yīng)生成 Li CO沉淀，寫出在實(shí)驗(yàn)室中得到Li CO沉淀的操作名稱，洗滌所得2323Li 2CO3 沉 淀 要 使 用(選填“熱水”或“冷水”) ，你選擇的理由是。(5) 電解熔融氯化鋰生產(chǎn)鋰時(shí)，陽極產(chǎn)生的

20、氯氣中會(huì)混有少量氧氣，原因是_。7. 從含鎳廢催化劑中可回收鎳，其流程如下：某油脂化工廠的含鎳催化劑主要含有Ni ，還含有 Al （31%）、 Fe（1.3%）的單質(zhì)及氧化物，其他不溶雜質(zhì)(3.3%) 。部分陽離子以氫氧化物形式完全沉淀時(shí)的pH如下：沉淀物Al(OH) 3Fe(OH)3Fe(OH)2Ni(OH) 2pH5.23.29.79.2回答下列問題：“堿浸”的目的是除去?！八峤睍r(shí)所加入的酸是_（填化學(xué)式）。酸浸后，濾液中可能含有的金屬離子是 _?！罢{(diào) pH為 23”的目的是。 產(chǎn) 品 晶 體 中 有 時(shí)會(huì) 混 有 少 量 綠 礬 （ FeSO4 7H2O） ， 可 能 是 由 于 生

21、產(chǎn) 過 程 中 NiSO4 在強(qiáng)堿溶液中用 NaClO氧化，可制得堿性鎳鎘電池電極材料NiOOH。該反應(yīng)的離子方程式是。8. 高鐵酸鉀是一種高效的多功能水處理劑， 具有氧化、吸附、絮凝、助凝、殺菌、除臭等作用，高鐵酸鉀的開發(fā)和利用正日益顯示出其廣闊的應(yīng)用前景。其制備路線如下：試回答下列問題(1) 操作攪拌的目的是：。(2) 操作與操作相同，該操作名稱是： _。(3) 反應(yīng)器中， NaOH、NaClO及 Fe(NO3) 3 反應(yīng)的離子方程式為： _。(4) 次氯酸鈉濃度對高鐵酸鉀產(chǎn)率有一定影響，當(dāng)高鐵酸鉀產(chǎn)率最高時(shí)， NaClO 的物質(zhì)的量濃度約為 _。（計(jì)算結(jié)果保留一位小數(shù)）(5) 從環(huán)境保護(hù)

22、的角度看，制備中間產(chǎn)物 Na2 FeO4 較好的方法為電化學(xué)法，其裝置如圖乙所示，則陽極的電極反應(yīng)式為。9.實(shí)驗(yàn)室以一種工業(yè)廢渣（主要成分為MgCO 3、Mg 2SiO4 和少量 Fe、Al 的氧化物）為原料制備MgCO33H2O。實(shí)驗(yàn)過程如下：（1）酸溶過程中主要反應(yīng)的熱化學(xué)方程式為MgCO 3(s)+2H+(aq)=Mg2+(aq)+CO2(g)+H 2O(l)H=50.4 kJ mol 124+2+232O(l)H= 225.4 kJ mol1Mg SiO (s)+4H (aq)= 2Mg(aq)+H SiO (s)+H酸溶需加熱的目的是 _；所加 H24 不宜過量太多的原因是 _。SO

23、（2）加入 H22 氧化時(shí)發(fā)生發(fā)應(yīng)的離子方程式為 _。O（3）用右圖所示的實(shí)驗(yàn)裝置進(jìn)行萃取分液，以除去溶液中的Fe3+。實(shí)驗(yàn)裝置圖中儀器A 的名稱為 _。為使Fe3+盡可能多地從水相轉(zhuǎn)移至有機(jī)相，采取的操作：向裝有水溶液的儀器A 中加入一定量的有機(jī)萃取劑，_、靜置、分液，并重復(fù)多次。（4）請補(bǔ)充完整由萃取后得到的水溶液制備MgCO33H2O 的實(shí)驗(yàn)方案：邊攪拌邊向溶液中滴加氨水， _，過濾、用水洗滌固體 2-3 次，在 50下干燥，得到 MgCO。3 3H2O已知該溶液中 pH=8.5 時(shí) Mg(OH) 2 開始沉淀； pH=5.0 時(shí) Al(OH) 3 沉淀完全 。10.（ 2016北京） 以廢舊鉛酸電池中的含鉛廢料（2、 PbSO4及炭黑等）和 H2 4Pb、PbO、 PbOSO為原料，制備高純PbO，實(shí)現(xiàn)鉛的再生利用。其工作流程如下：（1）過程中，在Fe2+催化下， Pb 和 PbO2 反應(yīng)生成 PbSO4 的化學(xué)方程式是 _。（2）過程中， Fe2+催化過程可表示為：2+ +2-i：2Fe + PbO2+4H +SO43+2Fe+PbSO4+2H2Oii:寫出 ii 的例子方程式： _。下列實(shí)驗(yàn)方案可證實(shí)上述催化過程。將實(shí)驗(yàn)方案補(bǔ)充完整。a.向算話的 FeSO4 溶液中加入 KSC