化學工藝流程題解題思路指導(dǎo)

1、 化學工藝流程題是將化工生產(chǎn)中的生產(chǎn)流程用框圖形式表示出來，并根據(jù)生產(chǎn)流程中有關(guān)的化學知識步步設(shè)問，是無機框圖的創(chuàng)新。 它以現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)為依托，與化工生產(chǎn)成本、產(chǎn)品提純、環(huán)境保護等相融合，考查物質(zhì)的制備、檢驗、分離提純等基本實驗原理在化工生產(chǎn)中的實際應(yīng)用，要求考生依據(jù)流程圖分析原理，緊扣信息，抓住關(guān)鍵、準確答題。例題：某工廠生產(chǎn)硼砂過程中產(chǎn)生的固體廢料，主要含有MgCO3，MgSiO3，CaMg(CO3)2，Al2O3和Fe2O3等，回收其中鎂的工藝流程如下：沉淀物Fe(OH)3Al(OH)3Mg(OH)2pH3452124部分陽離子以氫氧化物形式完全深沉時溶液的pH由見上表。（1）“浸出”步

2、驟中，為提高鎂的浸出率，可采取的措施有 （寫兩條） （2）濾渣I的主要成分有 。（3）從濾液中可回收利用的主要物質(zhì)有 。1，題頭:介紹原材料。2，題干:用框圖形式將主要產(chǎn)工藝流程表示出來。3，題尾：設(shè)問一，無機工業(yè)流程圖的構(gòu)成特點二、設(shè)問特點1，以點的形式設(shè)問。即不需要理清工業(yè)生成流程圖的主線即可以答題。2，以線的形式設(shè)問。即必須先理解工業(yè)生產(chǎn)流程圖主線與核心部分才能答題。（1）“浸出”步驟中，為提高鎂的浸出率，可采取的措施有 （寫兩條） （2）濾渣I的主要成分有 。 三、工業(yè)流程圖主線與核心 原料預(yù)處理產(chǎn)品分離提純反應(yīng)條件控制四、化學工藝流程題的設(shè)問角度成本成本產(chǎn)率產(chǎn)率環(huán)保環(huán)保安全安全1）“

3、浸出”步驟中，為提高鎂的浸出率，可采取的措施有 （兩條） 例題：某工廠生產(chǎn)硼砂過程中產(chǎn)生的固體廢料，主要含有MgCO3，MgSiO3，CaMg(CO3)2，Al2O3和Fe2O3等，回收其中鎂的工藝流程如下：（一）原料預(yù)處理的解題思路思考方向：讓更多的鎂的化合物能與硫酸反應(yīng)。即反思考方向：讓更多的鎂的化合物能與硫酸反應(yīng)。即反應(yīng)時間、反應(yīng)速率應(yīng)時間、反應(yīng)速率原料預(yù)處理的常用方法總結(jié)研磨 增大反應(yīng)物接觸面積，加快反應(yīng)速率。 水浸 與水反應(yīng)或溶解 ，使原料變成可溶性離子。酸浸堿浸 與酸（堿）接觸反應(yīng)或溶解，使可溶性金屬離子進入溶液，不溶性物質(zhì)過濾分離。灼燒 煅燒 改變結(jié)構(gòu)，使一些物質(zhì)能溶解，并使一些

4、雜質(zhì)在高溫下氧化、分解，如煅燒高嶺土。 除去可燃性雜質(zhì)或使原料初步轉(zhuǎn)化。 粉碎（2015石家莊二模）稀土是一種不可再生的戰(zhàn)略性資源，被廣泛應(yīng)用于電子信息、國防軍工等多個領(lǐng)域。一種從廢棄陰極射線管（CRT）熒光粉中提取稀土元素釔（Y）的工藝流程如下： 已知：廢棄CRT熒光粉的化學組成（某些不參與反應(yīng)的雜質(zhì)未列出）： 成分含量/%Y2O3ZnOAl2O3PbO2MgO 預(yù)處理前24.2841.827.811.670.19預(yù)處理后68.515.424.335.430.50（1）步驟I中進行原料預(yù)處理的目的為_。除去除去ZnO和和Al2O3降低后續(xù)除雜困難（二）常用的控制中心反應(yīng)的條件CO2(g)過濾

5、反應(yīng)I反應(yīng)II反應(yīng)III反應(yīng)IVFeSO4溶液NH4HCO3溶液CO2(g)H2(g)稀硫酸過濾KClK2SO4(s)NH4Cl溶液(NH4)2S2O8溶液FeCO3(s)空氣中煅燒Fe2O3(s)（2009江蘇卷16）以氯化鉀和鈦白廠的副產(chǎn)品硫酸亞鐵為原料生產(chǎn)硫酸鉀、過二硫酸銨和氧化鐵紅顏料，原料的綜合利用率較高。其主要流程如下：（3）反應(yīng)需控制反應(yīng)溫度低于35 ，其目的是_。防止NH4HCO3分解（或減少Fe2+的水解）反應(yīng)速率反應(yīng)速率物質(zhì)的溶解度物質(zhì)的溶解度物質(zhì)的熱分解與揮發(fā)物質(zhì)的熱分解與揮發(fā)弱離子的水解（平衡）弱離子的水解（平衡）例題3：某工廠生產(chǎn)硼砂過程中產(chǎn)生的固體廢料，主要含有Mg

6、CO3，MgSiO3，CaMg(CO3)2，Al2O3和Fe2O3等，回收其中鎂的工藝流程如下：沉淀物Fe(OH)3Al(OH)3Mg(OH)2pH3452124部分陽離子以氫氧化物形式完全深沉時溶液的pH由見上表。（2）濾渣I的主要成分有 。金屬離子的沉淀或溶解金屬離子的沉淀或溶解(1)調(diào)節(jié)溶液的pH。能與H反應(yīng)，使溶液pH變大，便于沉淀某些金屬離子。（不引入新雜質(zhì)）例如若要除去Cu2中混有的Fe3，最好加入CuO、Cu(OH)2或Cu2(OH)2CO3等物質(zhì)來調(diào)節(jié)溶液的pH。(2)控制溫度?？紤]因素：反應(yīng)速率；物質(zhì)溶解度，熱穩(wěn)定性和揮發(fā)性；平衡移動方向(3)控制壓強。改變速率，影響平衡移動

7、方向。(4)使用合適的催化劑。加快反應(yīng)速率，提高生產(chǎn)效率。工藝流程常用的控制反應(yīng)條件的方法總結(jié)（2010江蘇卷 16） 鋇鹽行業(yè)生產(chǎn)中排出大量的鋇泥主要含有BaCO3、BaSiO3、BaSO3、Ba(FeO2)2等。某主要生產(chǎn)BaCl2、BaCO3、BaSO4的化工廠利用鋇泥制取Ba(NO3)2，其部分工藝流程如下：（2）酸溶時通?？刂品磻?yīng)溫度不超過70 ，且不使用濃硝酸，原因是_、_。防止反應(yīng)速率過快；HNO3易分解 練一練：某工廠生產(chǎn)硼砂過程中產(chǎn)生的固體廢料，主要含有MgCO3，MgSiO3，CaMg(CO3)2，Al2O3和Fe2O3等，回收其中鎂的工藝流程如下：沉淀物Fe(OH)3Al

8、(OH)3Mg(OH)2pH3452124部分陽離子以氫氧化物形式完全深沉時溶液的pH由見上表。（1）“浸出”步驟中，為提高鎂的浸出率，可采取的措施有 （寫兩條） （2）濾渣I的主要成分有 。（3）從濾液中可回收利用的主要物質(zhì)有 。適當提高反應(yīng)溫度、增加硫酸的濃度Fe(OH)3、Al(OH)3Na2SO4（三）核心反應(yīng)（三）核心反應(yīng)陌生方程式的書寫陌生方程式的書寫氧化還原反應(yīng)：氧化還原反應(yīng)：熟練應(yīng)用氧化還原規(guī)律判斷產(chǎn)物形式配平熟練應(yīng)用氧化還原規(guī)律判斷產(chǎn)物形式配平非氧化還原反應(yīng)：非氧化還原反應(yīng)：結(jié)合物質(zhì)性質(zhì)和反應(yīng)酸堿環(huán)境判斷產(chǎn)物形式結(jié)合物質(zhì)性質(zhì)和反應(yīng)酸堿環(huán)境判斷產(chǎn)物形式濾液濾渣H2SO4、H2O

9、2過濾Al(OH)3固體廢舊鋰離子電池放電處理拆解正極堿浸NaOH溶液調(diào)pH濾液酸浸萃取水相（Li2SO4溶液）有機相反萃取有機相再生回用水相（CoSO4溶液）NH4HCO3溶液沉鈷CoCO3固體過濾調(diào)pH過濾濾渣濾液過濾濾液（2013年全國新課標卷年全國新課標卷I ）27鋰離子電池的應(yīng)用很廣，其正極材料可再生利用。鋰離子電池的應(yīng)用很廣，其正極材料可再生利用。某鋰離子電池正極材料有鈷酸鋰（某鋰離子電池正極材料有鈷酸鋰（LiCoO2），導(dǎo)電劑乙炔黑和鋁箔等。），導(dǎo)電劑乙炔黑和鋁箔等。（3）“酸浸酸浸”一般在一般在80下進行，寫出該步驟中發(fā)生的所有氧化還原反下進行，寫出該步驟中發(fā)生的所有氧化還原反

10、應(yīng)應(yīng) 的化學方程式的化學方程式_；2LiCoO2+3H2SO4+H2O2 Li2SO4+2CoSO4+O2+4H2O、2H2O2 2H2O+O2 濾液濾渣H2SO4、H2O2過濾Al(OH)3固體廢舊鋰離子電池放電處理拆解正極堿浸NaOH溶液調(diào)pH濾液酸浸萃取水相（Li2SO4溶液）有機相反萃取有機相再生回用水相（CoSO4溶液）NH4HCO3溶液沉鈷CoCO3固體過濾調(diào)pH過濾濾渣濾液過濾濾液（2013年全國新課標卷年全國新課標卷I ）27鋰離子電池的應(yīng)用很廣，其正極材料可再生利用。鋰離子電池的應(yīng)用很廣，其正極材料可再生利用。某鋰離子電池正極材料有鈷酸鋰（某鋰離子電池正極材料有鈷酸鋰（LiC

11、oO2），導(dǎo)電劑乙炔黑和鋁箔等。），導(dǎo)電劑乙炔黑和鋁箔等。（4）寫出）寫出“沉鈷沉鈷”過程中發(fā)生反應(yīng)的化學方程式過程中發(fā)生反應(yīng)的化學方程式_。CoSO4+2NH4HCO3=CoCO3+(NH4)2SO4+H2O+CO2（） 全省全省38.3%考生這樣作答：考生這樣作答： CoSO4+NH4HCO3=CoCO3+NH4HSO4 （）氯化鈉電解槽ClO2食鹽水氯化氫合成塔二氧化氯發(fā)生器補充Cl2（2013福建卷）福建卷）24二氧化氯（二氧化氯（ClO2）是一種高效、廣譜、）是一種高效、廣譜、安全的殺菌、消毒劑。安全的殺菌、消毒劑。（1）氯化鈉電解法是一種可靠的工業(yè)生產(chǎn)）氯化鈉電解法是一種可靠的工業(yè)

12、生產(chǎn)ClO2方法。方法。該法工藝原理示意圖如右。其過程是將食鹽水在特定條件下該法工藝原理示意圖如右。其過程是將食鹽水在特定條件下電解得到的氯酸鈉（電解得到的氯酸鈉（NaClO3）與鹽酸反應(yīng)生成）與鹽酸反應(yīng)生成ClO2。工藝中可以利用的單質(zhì)有工藝中可以利用的單質(zhì)有H2、Cl2（填化學式），發(fā)生器中生（填化學式），發(fā)生器中生成成ClO2的化學方程式為的化學方程式為_。Cl2HCl2NaClO3+4HCl=2ClO2+Cl2+2NaCl+2H2ONaClNaClO3（四）產(chǎn)品的分離提純（四）產(chǎn)品的分離提純過濾、結(jié)晶、蒸餾、萃取分液過濾、結(jié)晶、蒸餾、萃取分液過濾：過濾：趁熱過濾趁熱過濾考慮溶解度考慮溶

13、解度沉淀的洗滌沉淀的洗滌水（冰水、熱水）、水（冰水、熱水）、 有機物（有機物（ 如乙醇、乙醚）如乙醇、乙醚） （主要考慮溶解度）（主要考慮溶解度）降低因溶質(zhì)的溶解而引起的損耗；乙醇易揮發(fā)，有利于干燥，降低因溶質(zhì)的溶解而引起的損耗；乙醇易揮發(fā)，有利于干燥，同時可防止溶質(zhì)與水反應(yīng)生成結(jié)晶水合物。同時可防止溶質(zhì)與水反應(yīng)生成結(jié)晶水合物。沉淀的洗滌方法沉淀的洗滌方法 加入蒸餾水（或其他溶劑）至浸沒固體，加入蒸餾水（或其他溶劑）至浸沒固體，讓水自然流下，重復(fù)讓水自然流下，重復(fù)23次。次。檢驗沉淀是否洗凈的方法檢驗沉淀是否洗凈的方法分析清楚溶液中的成分分析清楚溶液中的成分（2013年全國新課標卷年全國新課標

14、卷II ）27氧化鋅為白色粉末，可用于濕疹、氧化鋅為白色粉末，可用于濕疹、癬等皮膚病的治療。純化工業(yè)級氧化鋅癬等皮膚病的治療。純化工業(yè)級氧化鋅(含有含有Fe()、Mn()、Ni()等雜質(zhì)等雜質(zhì))的流程如下：的流程如下：提示：在本實驗條件下，提示：在本實驗條件下，Ni()不能被氧化；高錳酸鉀的還原不能被氧化；高錳酸鉀的還原產(chǎn)物是產(chǎn)物是MnO2。（3）反應(yīng)形成的沉淀要用水洗，檢驗沉淀是否洗滌干凈的）反應(yīng)形成的沉淀要用水洗，檢驗沉淀是否洗滌干凈的方法是方法是 取少量水洗液于試管中，滴入取少量水洗液于試管中，滴入12滴稀硝酸，再滴入滴稀硝酸，再滴入硝酸鋇溶液，若無白色沉淀生成，則說明沉淀已經(jīng)洗硝酸鋇溶

15、液，若無白色沉淀生成，則說明沉淀已經(jīng)洗滌干凈。滌干凈。結(jié)晶：結(jié)晶：蒸發(fā)結(jié)晶蒸發(fā)結(jié)晶蒸發(fā)濃縮、冷卻結(jié)晶蒸發(fā)濃縮、冷卻結(jié)晶NaCl思考：分離思考：分離NaCl和和KNO3的固體混合物方法及具的固體混合物方法及具體操作體操作提取溶解度隨溫度變化較大的溶質(zhì)提取溶解度隨溫度變化較大的溶質(zhì)易水解的溶質(zhì)易水解的溶質(zhì)結(jié)晶水合物結(jié)晶水合物攪拌溶解、蒸發(fā)濃縮、趁熱過濾、冷卻結(jié)晶攪拌溶解、蒸發(fā)濃縮、趁熱過濾、冷卻結(jié)晶重結(jié)晶重結(jié)晶（五）基本化工理念（五）基本化工理念生產(chǎn)實際生產(chǎn)實際產(chǎn)率高、速率快產(chǎn)率高、速率快產(chǎn)品純度高產(chǎn)品純度高成本低、循環(huán)利用成本低、循環(huán)利用無污染無污染（必修（必修2課本課本P106，根據(jù)，根據(jù)19

16、97年高考試測題改編）年高考試測題改編）“鹵塊鹵塊”的主要成分是的主要成分是MgCl2，此外還含，此外還含F(xiàn)e3+、Fe2+和和Mn2+等離子。若以它等離子。若以它為原料按下圖所示工藝流程進行生產(chǎn)，可制得輕質(zhì)氧化鎂。若要求產(chǎn)品盡為原料按下圖所示工藝流程進行生產(chǎn)，可制得輕質(zhì)氧化鎂。若要求產(chǎn)品盡量不含雜質(zhì)，而且成本較低，請根據(jù)表量不含雜質(zhì)，而且成本較低，請根據(jù)表1和表和表2提供的資料，填寫空白。提供的資料，填寫空白。鹵塊加水溶液加X加Y，過濾pH=9.8沉淀物濾液加Z加水煮沸氣體灼燒輕質(zhì)氧化鎂123456溶液沉淀物沉淀物表表1 生成氫氧化物沉淀的生成氫氧化物沉淀的pH表表2 原料價格表原料價格表物

17、質(zhì)物質(zhì)開始沉開始沉淀淀沉淀完全沉淀完全物質(zhì)物質(zhì)價格（元價格（元噸噸-1 ）Fe(OH)32.73.7漂液（含漂液（含25.2%NaClO） 450Fe(OH)27.6 9.6雙氧水（含雙氧水（含30%H2O2）2 400Mn(OH)28.39.8燒堿（含燒堿（含98%NaOH）2 100Mg(OH)29.611.1純堿（含純堿（含99.5%Na2CO3） 600Fe2+氫氧化物呈絮狀，不易從溶液中除去，所以常將它氧化成為氫氧化物呈絮狀，不易從溶液中除去，所以常將它氧化成為Fe3+，生成，生成Fe(OH)3沉淀除去。沉淀除去。？Mg2+Fe3+Fe2+Mn2+Mg2+Fe3+Mn2+Mg2+Fe

18、(OH)3、Mn(OH)2漂液漂液燒堿燒堿純堿純堿濾液濾渣H2SO4、H2O2過濾Al(OH)3固體廢舊鋰離子電池放電處理拆解正極堿浸NaOH溶液調(diào)pH濾液酸浸萃取水相（Li2SO4溶液）有機相反萃取有機相再生回用水相（CoSO4溶液）NH4HCO3溶液沉鈷CoCO3固體過濾調(diào)pH過濾濾渣濾液過濾濾液（2013年全國新課標卷年全國新課標卷I ）27鋰離子電池的應(yīng)用很廣，其正極材料可再生利用。鋰離子電池的應(yīng)用很廣，其正極材料可再生利用。某鋰離子電池正極材料有鈷酸鋰（某鋰離子電池正極材料有鈷酸鋰（LiCoO2），導(dǎo)電劑乙炔黑和鋁箔等。），導(dǎo)電劑乙炔黑和鋁箔等。可用鹽酸代替可用鹽酸代替H2SO4和和

19、H2O2的混合液，但缺點是的混合液，但缺點是_。有氯氣生成有氯氣生成，污染較大，污染較大污染：污染：廢渣、廢渣、 廢液（酸、堿、重金屬鹽）、廢液（酸、堿、重金屬鹽）、 廢氣（廢氣（Cl2、Br2、硫和氮的氧化物）、硫和氮的氧化物）很多學生答不出，沒有環(huán)保的意識。很多學生答不出，沒有環(huán)保的意識。循環(huán)利用：循環(huán)利用：箭頭指回為循環(huán)箭頭指回為循環(huán)（實質(zhì)就是降低成本）（實質(zhì)就是降低成本）氯化氫電解槽ClO2食鹽水氯化氫合成塔二氧化氯發(fā)生器補充Cl2NaClCl2（2013福建卷）福建卷）建建 模模 基本化工原理基本化工原理整體與局部整體與局部（整個流程，局部具體（整個流程，局部具體操作）操作）基本的化工理念基本的化工理念（多快好?。ǘ嗫旌檬。┐痤}規(guī)范答題規(guī)范（按要點答題）（按要點答題）p 解題時首先要粗讀試題解題時首先要粗讀試題, ,盡量弄懂流程圖。盡量弄懂流程圖。p 要明確流程圖中箭頭方向和代表的含義。流程圖中箭頭進入要明確流程圖中箭頭方