化工流程題(專題復(fù)習(xí))

1、專業(yè).專注化學(xué)工業(yè)一、工藝流程題的題型特點(diǎn)1、工藝流程題的結(jié)構(gòu)：分題頭、流程圖和問(wèn)題三部分。2、試題背景：以某種重要化工產(chǎn)品的工業(yè)生產(chǎn)為背景設(shè)計(jì)流程圖。3、考查的知識(shí)面廣，綜合性較強(qiáng)。常考的知識(shí)點(diǎn)包括：元素化合物的性質(zhì)；常見的實(shí)驗(yàn)基本操作；物質(zhì)的分離提純、制備；化學(xué)反應(yīng)原理（化學(xué)平衡、溶液中的離子平衡、電化學(xué)等）；反應(yīng)熱的計(jì)算，產(chǎn)率的計(jì)算；副產(chǎn)物、母液的循環(huán)利用（環(huán)保意識(shí)和綠色化學(xué)知識(shí)）等。二.工藝流程題的分析技巧（1）瀏覽全題，確定該工藝的目的（原料是什么？原料含有哪些雜質(zhì)？最終產(chǎn)品是什么？）；（2）關(guān)注流程圖以外的文字描述、表格信息、后續(xù)設(shè)問(wèn)等，從中獲取信息，并在下一步分析和解題中隨時(shí)進(jìn)行

2、聯(lián)系和調(diào)用。（3）閱讀題目提出的問(wèn)題，帶著問(wèn)題分析流程圖，結(jié)合題目提供的信息解決問(wèn)題。其中，分析流程圖，弄清各步流程的作用是解題的關(guān)鍵。對(duì)一些線型流程工藝試題，首先對(duì)比圖中的第一種物質(zhì)原材料與最后一種物質(zhì)產(chǎn)品，從對(duì)比分析中找出原料與產(chǎn)品之間的關(guān)系。思考：從原料到產(chǎn)品依次進(jìn)行了什么反應(yīng)？利用了什么原理？每一步除目標(biāo)產(chǎn)物外還產(chǎn)生了什么雜質(zhì)或副產(chǎn)物？雜質(zhì)或副產(chǎn)物是怎樣除去的？最終的產(chǎn)品是如得到的？弄清生產(chǎn)流程過(guò)程中原料轉(zhuǎn)化為產(chǎn)品的基本原理和除雜分離提純產(chǎn)品的化工工藝，然后再結(jié)合題設(shè)的問(wèn)題，逐一推敲解答。分析流程圖的知識(shí)基礎(chǔ)是元素化合物知識(shí)及化學(xué)反應(yīng)的原理。三、化工流程中常見的化學(xué)工藝技術(shù)（?？键c(diǎn)）歸

3、納化學(xué)工業(yè)流程一般分為3個(gè)過(guò)程：原料處理一分離提純一獲得產(chǎn)品。1、原料處理階段原料處理的目的常見化學(xué)工2提高原料的利用率（轉(zhuǎn)化率）提高工業(yè)生產(chǎn)的效益（反應(yīng)速率）原料處理階段的一些常見措施的作用：（1）粉碎或研磨：增大固液（或固氣或固固）接觸面積，加快反應(yīng)（溶解）速率，增大原料的轉(zhuǎn)化率（或浸取率）。（2）煨燒或灼燒：不易轉(zhuǎn)化的物質(zhì)轉(zhuǎn)為容易提取的物質(zhì)；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）酸浸：溶解、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）2、分離提純階段分離雜質(zhì)常見化學(xué)工2不溶雜質(zhì)有機(jī)雜質(zhì)金屬陽(yáng)離子陰離

4、子學(xué)習(xí)參考專業(yè).專注可溶性的鹽氣態(tài)雜質(zhì)其他3、獲得產(chǎn)品階段生產(chǎn)目的常見化學(xué)工2獲得產(chǎn)品溶液一固體固體一固體產(chǎn)品提純4.其他常見考點(diǎn)：化學(xué)方程式或離子方程式的書寫；實(shí)驗(yàn)儀器的選擇；化學(xué)計(jì)算；信息整合、提取、運(yùn)用能力考查。四、化工題常用答題術(shù)語(yǔ)歸納例如：某研究性學(xué)習(xí)小組用粗氧化銅（含少量氧化亞鐵及不溶于酸的雜質(zhì)）制取無(wú)水氯化銅，其實(shí)驗(yàn)流程如圖所示：1、選擇氧化劑X的原則：.學(xué)習(xí)參考.（1）能將物質(zhì)氧化（2）不引入新的雜質(zhì)離子（3）過(guò)量的X不會(huì)造成環(huán)境污染（4）來(lái)源豐富，價(jià)格便宜。2、加入氧化劑X的目的（作用）：將某某雜質(zhì)離子氧化為某某離子，使后一步生成.沉淀更徹底。3、選擇13t劑Y的原則：（1）

5、能調(diào)節(jié)pH值（實(shí)際上是能跟前面的鹽酸反應(yīng)，消耗H+）;（2）最好不引入新的雜質(zhì)離子4、調(diào)節(jié)pH的目的：使.雜質(zhì)離子轉(zhuǎn)化為.沉淀而除去，同時(shí)目標(biāo)離子未轉(zhuǎn)化為沉淀5、由溶液得到晶體的方法（操作）：（一）由一種純?nèi)芤旱玫骄w的方法：（1）由NaCl溶液得到NaCl晶體：蒸發(fā)結(jié)晶、過(guò)濾、洗滌、干燥（2）由CuSO4溶液得到CuSO4.5H2O晶體：蒸發(fā)濃縮、冷卻結(jié)晶、過(guò)濾、洗滌、干燥（3）由A1C13型（可水解的氯化物）溶液，得到A1C13晶體的方法：在干燥的氯化氫氣流中加熱蒸干。（注意：通入氯化氫的目的是：抑制Al3+離子的水解，同時(shí)將加熱過(guò)程產(chǎn)生的水蒸汽帶走。）（二）混合溶液的分離提純方法：（例：

6、KNO3的溶解度受溫度變化較大；NaCl的溶解度受溫度變化不大）（1）要得到KNO3晶體：蒸發(fā)濃縮、冷卻結(jié)晶、過(guò)濾、洗滌、干燥；（2）要得到NaCl晶體：蒸發(fā)結(jié)晶（濃縮）、趁熱過(guò)濾、洗滌、干燥。6、除雜質(zhì)常加入沉淀劑，確定沉淀劑是否過(guò)量的操作（或方法）：（注意：檢驗(yàn)要在過(guò)濾前，所以不能取濾液來(lái)做實(shí)驗(yàn)）（1）若是定量實(shí)驗(yàn)，則只能用以下方法：靜置，往上層清液中繼續(xù)滴加原沉淀劑，若有沉淀生成則說(shuō)明未過(guò)量；若無(wú)沉淀生成，則說(shuō)明沉淀劑已過(guò)量。.學(xué)習(xí)參考.（2）若只是定性實(shí)驗(yàn)，還可以用下面方法：靜置，取少量上層清液于試管中，加入原沉淀劑，若有沉淀生成，則說(shuō)明未過(guò)量；若無(wú)沉淀生成，則說(shuō)明沉淀劑已過(guò)量。7、得

7、到沉淀后，往往要洗滌沉淀。洗滌沉淀的目的：除去物質(zhì)表面附著的.雜質(zhì)洗滌沉淀時(shí)采用冷水洗、冰水洗或有機(jī)溶劑”洗的目的（例如洗去KCl表面附著的NaCl雜質(zhì)）：降低KCl的溶解度，減少洗滌過(guò)程中KCl晶體的損失。8、洗滌沉淀的操作：往過(guò)濾器中加入蒸儲(chǔ)水至剛好浸沒沉淀，待自然流出后，重復(fù)2-3次。9、證明沉淀已經(jīng)洗滌干凈的方法：取少量最后一次洗滌液于試管中，加入.試劑，有現(xiàn)象，則說(shuō)明已經(jīng)洗滌干凈。10、鹽析或醇析的目的（作用）：降低某某物質(zhì)的溶解度，析出晶體。11、可循環(huán)使用的物質(zhì)：既是生產(chǎn)流程中的生成物，又是生產(chǎn)流程中中加入的物質(zhì)。副產(chǎn)品：生產(chǎn)過(guò)程中除了目標(biāo)產(chǎn)品和可循環(huán)使用的物質(zhì)以外的其他產(chǎn)物。1

8、2、加熱：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)；除雜，除去熱不穩(wěn)定的雜質(zhì)，如NaHCO3、Ca（HCO3）2、KMnO4、I2、NH4CI等物質(zhì)。使沸點(diǎn)相對(duì)較低的原料氣化13、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14、控溫：（用水浴或油浴控溫）防止某種物質(zhì)溫度過(guò)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(lái)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少能源成本，降低對(duì)設(shè)備的要求，達(dá)到綠色化學(xué)的要求。.學(xué)習(xí)參考.五：化工題難點(diǎn)突破：方程式書寫1、基本方程式的

9、書寫：例如Al2O3與NaOH溶液反應(yīng)的離子方程式(2)A12O3與鹽酸溶液反應(yīng)的離子方程式(3)氫氧化鋁與過(guò)量NaOH溶液反應(yīng)的離子方程式(4)偏鋁酸鈉溶液中通入過(guò)量CO2的離子方程式(5)四氧化三鐵溶于稀硝酸的化學(xué)方程式(6)氯化鐵溶液腐蝕電路板的離子方程式(7)二氧化硅與NaOH溶液反應(yīng)的化學(xué)方程式(8)氯化亞鐵溶液中加入新制氯水的離子方程式(9)等物質(zhì)的量的氯氣和SO2同時(shí)通入水中的反應(yīng)方程式(10)氯水滴加入碘化鉀溶液中的離子方程式(11)二氧化氮與水反應(yīng)的化學(xué)方程式2、信息方程式的書寫練習(xí)：1.鈦合金是航天航空工業(yè)的重要材料。由鈦鐵礦(主要成分是TiO2和Fe的氧化物)制備TiO2

10、等產(chǎn)品的一種工藝流程示意如下適量鐵肩軾鐵礦f艷毗L溶液【舍F*、F白等宮含改產(chǎn)廢陸已知：TiO2+易水解，只能存在于強(qiáng)酸性溶液中TiCl4的熔點(diǎn)一25.0C,沸點(diǎn)136.4C；SiCl4的熔點(diǎn)一68.8C,沸點(diǎn)57.6C回答下列問(wèn)題(1)寫出鈦鐵礦酸浸時(shí)，主要成分TiO2反應(yīng)的離子方程式(4)用金紅石(主要含TiO2)為原料，采用亨特(Hunter)法生產(chǎn)鈦的流程如下Ha.«-常蟀植5501 Af專業(yè).專注寫出沸騰氯化爐中發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式 (5) TiO2直接電解法生產(chǎn)金屬鈦是一種較先進(jìn)的方法，電解質(zhì)為某種可以傳導(dǎo) O2-離子的熔融鹽，原理如右圖所示，則其 陰極電極反應(yīng)為 ： ,

11、2、綠磯(FeS04 7H 2。)的一種綜合利用工藝如下綠磯煤粉一還原鐵粉f (NH4)2SO4 粗產(chǎn)品(1)綠磯與NH4HCO3在溶液中按物質(zhì)的量之比1:2反應(yīng)，有C02生成。寫出該反應(yīng)的離子方程式已知NaHC03與NaAl02溶液混合，有白色沉淀生成。寫出離子方程式：(5)綠磯的另一種綜合利用方法是：綠磯脫水后在有氧條件下焙燒，F(xiàn)eS04轉(zhuǎn)化為Fe2O3和硫的氧化物。某條件下測(cè)得氣體產(chǎn)物中S02的體積分?jǐn)?shù)為10%,S03的體積分?jǐn)?shù)為90%,該條件下反應(yīng)的化學(xué)方程式為。3.以電石渣主要成分是Ca(OH)2,含Si02、AI2O3以及其它少量雜質(zhì)為原料生產(chǎn)氯酸鉀聯(lián)產(chǎn)碳酸鈣的流程如下：回答下列問(wèn)

12、題(1)電石渣溶于水形成電石渣漿時(shí)發(fā)生的主要反應(yīng)的化學(xué)方程式為(2)氯化過(guò)程的溫度控制在7580C,該過(guò)程主要反應(yīng)的化學(xué)方程式為(3)該流程中碳化反應(yīng)白離子方程式為。4、2006年世界鋰離子電池總產(chǎn)量超過(guò)25億只，鋰電池消耗量巨大，對(duì)不可再生的金屬資源的消耗是相當(dāng)大的，回收利用鋰資源成為重要課題。某研究小組對(duì)某廢舊鋰離子電池正極材料(圖中簡(jiǎn)稱廢料，成份為L(zhǎng)iMn2O4、石墨粉和鋁箔)進(jìn)行回收研究，工藝流程如下：已知：Li2SO4、LiOH和U2CO3在303K下的溶解度分別為34.2g、12.7g和1.3g。通入過(guò)量CO2氣體(3)寫出反應(yīng)生成沉淀X的離子方程式(4)己知LiMn2O4中Mn的

13、化合價(jià)為+3和+4價(jià)，寫出反應(yīng)的化學(xué)反應(yīng)方程式(5)生成Li2CO3的化學(xué)反應(yīng)方程式為5 .(2011廣州市一模)以氯酸鈉等為原料制亞氯酸鈉(NaClO2)的流程如下NaClOi -一租產(chǎn)品反應(yīng)1”離子方程式為例題2中反應(yīng)2"化學(xué)方程式為6 .二氧化氯(C1O2)常溫下氣體，是一種在水處理等方面有廣泛應(yīng)用的高效安全消毒劑。與C12相比，C1O2不但具有更顯著的殺菌能力，而且不會(huì)產(chǎn)生對(duì)人體有潛在危害的有機(jī)氯代物。制備C1O2的方法中，有一種為：在稀H2SO4溶液中加入NaClO3和H2O2。請(qǐng)寫出該方法的離子方程式：?；ち鞒填}強(qiáng)化訓(xùn)練1 .廢舊鋰離子電池的正極材料(主要含有LiCoO

14、2及少量Al、Fe等)可用于回收鉆、鋰，實(shí)驗(yàn)方法如下：ftHjSOi.NajSjOjNsOH,空氣NOINaOfLNa：CO>廢洗CofOHiLKG22(1)在上述溶解過(guò)程中，S2O3被氧化成SO4,LiCoO2在溶解過(guò)程中反應(yīng)的化學(xué)方程式(2)在上述除雜過(guò)程中，通入空氣的作用是廢渣的主要成分是(3)沉淀鉆"和沉淀鋰”的離子方程式分別為、（4）本工藝可回收的副產(chǎn)品是2 .（16分）活性ZnO在橡膠、塑料、涂料工業(yè)中有重要應(yīng)用，一種由粗ZnO（含F(xiàn)eO、CuO）制備NH/iCa活性ZnO的流程如下（已知：堿式碳酸鋅經(jīng)焙燒可制得活性ZnO）:II2SO4氨水tttZnO t）浸出

15、卜|步嵯A卜I步:B小:卜|沉淀 H 步:E學(xué)習(xí)參考人溶液Fd<)H卜已知：幾種離子生成氫氧化物沉淀時(shí)的pH如下表：待沉淀離子Fe2+Fe3+Zn2+Cu2+開始沉淀時(shí)pH6.341.486.25.2完全沉淀時(shí)pH9.73.28.06.4請(qǐng)問(wèn)答下列問(wèn)題：步驟A加H2O2發(fā)生反應(yīng)的離子方程式是該步驟需控制溶液pH的范圍是A溶液中主要含有的溶質(zhì)是。（3）若經(jīng)處理后的廢水pH=8,此日Z(yǔ)n2+的濃度為mg/L（常溫下，KspZn（OH）2=1.2X1017）。3、以硫鐵礦（主要成分為FeS2）為原料制備氯化鐵晶體（FeCl3-6O）的工藝流程如下：空氣30%鹽酸氟氣7T7硫鐵礦一*燃燒*酸溶1

16、*過(guò)晚*'U化FcCtr6H2O（晶體規(guī)品）so2回答下列問(wèn)題(1)在一定條件下，SO2轉(zhuǎn)化為SO3的反應(yīng)為2SO2(g)+O2(g)k2SO3(g),該反應(yīng)的平衡常數(shù)表達(dá)式為K=;過(guò)量的SO2與NaOH溶液反應(yīng)的化學(xué)方程式為(2)酸溶及后續(xù)過(guò)程中均需保持鹽酸過(guò)量，其目的是(3)通氯氣氧化后時(shí)，發(fā)生的主要反應(yīng)的離子方程式為;該過(guò)程產(chǎn)生的尾氣可用堿溶液吸收，為其中污染空氣的氣體為(寫化學(xué)式)。(4)在氧化過(guò)程中，如何檢驗(yàn)鐵元素全部以Fe3+形式存在：(5)如果將氯化鐵晶體(FeCl360)放在日期中加熱灼燒，最后得到的固體為4.(16分)我國(guó)某大型電解銅生產(chǎn)企業(yè)，其冶煉工藝中銅、硫回收率

17、達(dá)到97%、87%。下圖表示其局溫Cu2s+02=2Cu+SO2冶煉中的主要反應(yīng)：煙氣中的主要廢氣是,從提高資源利用率和減排考慮，其綜合利用方式是：。(2)電解法精煉銅時(shí)，陽(yáng)極是(填純銅板”或粗銅板”)；粗銅中含有的金、銀以單質(zhì)的形式沉淀在電解槽(填陽(yáng)極“或陰極”)的槽底，陰極的電極反應(yīng)式(3)在精煉銅的過(guò)程中，電解質(zhì)溶液中c(Fe2+)、c(Zn2+)會(huì)逐漸增大而影響進(jìn)一步電解幾種物質(zhì)的溶度積常數(shù)(Ksp)物質(zhì)Fe(OH)2Fe(OH)3Zn(OH)2Cu(OH)2Ksp8.0X10-164.0X10-383.0X10-172.2X10-20調(diào)節(jié)電解液的pH是除去雜質(zhì)離子的常用方法。根據(jù)上表

18、中溶度積數(shù)據(jù)判斷，含有等物質(zhì)的量濃度Fe2+、Zn2+、Fe3+、Cu2+的溶液，隨pH升高最先沉淀下來(lái)的離子是一種方案是先加入過(guò)量的H2O2,再調(diào)節(jié)pH到4左右，加入H2O2的目的是。加入H2O2后發(fā)生反應(yīng)的離子方程式為5、金屬鈦被稱為“2世紀(jì)金屬(1)工業(yè)上用鈦礦石(含F(xiàn)eTiO3,含F(xiàn)eO、AI2O3、SiO2等雜質(zhì))經(jīng)過(guò)以下流程制得TiO2：SNaOH凈化后的 法礦石其中，步驟n發(fā)生的反應(yīng)為：2H2SO4+FeTiO3=TiOSO4+FeSO4+2H2O步驟中發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式：_O將步驟n所得FeSO4晶體溶于水，在酸性條件下加入H2O2溶液，可制得具有凈水作用的鐵鹽，該反應(yīng)的離子

19、方程式為。在步驟m中需要控制條件以形成TiO2nO膠體，該分散質(zhì)顆粒直徑大小在范圍。(2)可利用TiO2通過(guò)下述兩種方法制備金屬鈦：方法一：將TiO2作陰極，石墨作陽(yáng)極，熔融CaO為電解液，用碳?jí)K作電解槽池，電解TiO2制得鈦，其陰極發(fā)生的反應(yīng)：_方法二：通過(guò)以下反應(yīng)制備金屬鈦合溫TiO2(s)+2Cl2(g)TiCl4(g)+O2(g);H=+151kJ/mol高溫TiCl4+2Mg-2MgCl2+Ti在實(shí)際生產(chǎn)中，需在反應(yīng)過(guò)程中加入碳才能順利制得TiCl4,其原因是：(3)若已知：C(s)+O2(g)=CO2(g)H=394kJ/mol,則由固體TiO2、固體C與Cl2氣反應(yīng)制取氣態(tài)TiC

20、l4的熱化學(xué)方程式為6、電鍍廢水、廢渣的處理和綜合利用體現(xiàn)了綠色化學(xué)的思想。I.含銘電鍍廢水的處理可采用以下方法：(1)電解法。往廢水中加入適量氯化鈉，以鐵為電極進(jìn)行電解，電解過(guò)程中，陽(yáng)極的電極反應(yīng)式為。(2)沉淀法。含銘廢水中存在平衡：Cr2O72+H2O=2CrO42+2H+。往廢水中加入BaCb,銘元素轉(zhuǎn)化為銘酸鋼(BaCrO4)沉淀，此過(guò)程中，還應(yīng)加入NaOH,理由是n.某工廠利用富含饃(Ni)的電鍍廢渣(含有Cu、Zn、Fe、Cr等雜質(zhì))制備NiS046H2。其生產(chǎn)流程如下圖所示步驟中加入H2SO4后，需充分?jǐn)嚢璧哪康氖?4)溶液C中溶質(zhì)的主要成分是(5)Fe(OH)3溶度積表達(dá)式K

21、sp=。通常條件下，KspFe(OH)3=4.0X736,用氨水調(diào)節(jié)溶液的pH約為8.0則理論上計(jì)算除雜后溶液中c(Fe3+)等于_信息方程式：1、TiO2+2H+=TiO2+十大0(2分)(4) TQ2+2C+2c12=TiCl4+2CO(2分)(5) TiO2+4e=Ti+202(2分)2、A1O2-+HCO3-+H2O=A1(OH)3J+CO32(6) 10FeSO4+2O2-5Fe2O3+SO2+9SO33.(1OH)t+SiOjCaSiOj+HiOAl；O+11,0(2)6CL+63OH)7金4(口0工*$05(3)吸附氯氣劭止在后續(xù)實(shí)段中蔚氣逸出病類環(huán)境(4)C-11+2+COs+HJO(>COU+2KK/(5用比川其他合理答案亦可)4、(3)CO2+AlO2+2H2O=Al(OH)3J+HCO3(3分)(4)4LiMn2O4+2H2SO4+O2=8MnO2+2Li2SO4+2H2O(4分)(5)Li2SO4+Na2CO3=Na2SO4+U2CO3J(3分)化學(xué)工業(yè)流程強(qiáng)化訓(xùn)練題（答案）1. 吐1（?。0,+福60-11耶0廣心MjSCoSO廣網(wǎng)SO11H0LQftLZ2J1Ai,41+Z4Z-（1）（2）將正二價(jià)鐵元素氧化成正三價(jià)Al(OH) 3 和 Fe(OH) 32Li + +CO32=Li2CO3