學(xué)案12專(zhuān)題十五工藝流程

1、學(xué)案12專(zhuān)題十五工藝流程【考綱要求】對(duì)以下工業(yè)生產(chǎn)仔細(xì)分析并理解記憶,從礦物到根底材料必須從原理、原料、工藝流程、產(chǎn)品、平安及環(huán)境保護(hù)等方面, 更要關(guān)注工業(yè)生產(chǎn)中對(duì)經(jīng)濟(jì)性、環(huán)保性等許多細(xì)節(jié)方面的更高要求。1專(zhuān)題2 從海水中獲得的化學(xué)物質(zhì)：溴、碘、鎂2、專(zhuān)題33、專(zhuān)題4 硫、氮和可持續(xù)開(kāi)展4、侯氏制堿5、氯堿工業(yè)6、從鋁土礦制備鋁7、工業(yè)生產(chǎn)硫酸、硝酸、合成氨8石油和煤的煉制和加工【重點(diǎn)難點(diǎn)】掌握工藝流程題的解題方法和技巧【根底知識(shí)】1. 課本上的重要物質(zhì)制備的流程圖(1) 侯氏制堿工藝(2)工業(yè)合成硝酸(3) 工業(yè)生成硫酸O,Ch(4) 從海帶中提取碘的流程燃燒(5) 從海水中提鎂(6) 從鋁

2、土礦提取鋁過(guò)址匚62. 化工生產(chǎn)選擇適宜條件的原那么化工生產(chǎn)選擇適宜條件的目的是盡可能加快反響速率和提高反響進(jìn)行的程度，依據(jù)外界條件對(duì)化學(xué)反響速 率和化學(xué)平衡影響的規(guī)律確定，其原那么是：(1) 對(duì)任一可逆反響，增大反響物濃度，能提高反響速率和轉(zhuǎn)化率。故生產(chǎn)中常使廉價(jià)易得的原料適當(dāng)過(guò)量，以提高另一原料的利用率，如氮?dú)馀c氫氣的配比為1.07 : 3。(2) 對(duì)氣體分子數(shù)減少的反響，增大總壓使平衡向增大生成物的的方向移動(dòng)。但壓強(qiáng)太大，動(dòng)力消耗，設(shè)備 要求、本錢(qián)增高，故必須綜合考慮。(3) 對(duì)放熱反響，升溫，提高反響速率，但轉(zhuǎn)化率降低，假設(shè)溫度太低，反響速率又太慢，故需使用適當(dāng)?shù)拇?化劑。對(duì)吸熱反響，

3、升溫，加快反響速率，又能提高轉(zhuǎn)化率，但要防止反響物或生成物的過(guò)熱分解。(4) 使用催化劑可大大提高反響速率且不影響化學(xué)平衡，但使用時(shí)必須注意其活性溫度范圍，且防止催化劑“中毒，延長(zhǎng)使用壽命。合成氨適宜條件：500 C、鐵觸媒、2 X 1075 X 107、循環(huán)操作。3綠色化學(xué)中學(xué)化學(xué)中涉及到的化工生產(chǎn)知識(shí)滲透綠色化學(xué)的觀點(diǎn)，具體表達(dá)在如下幾個(gè)方面：(1) 節(jié)省資源，提高原料轉(zhuǎn)化率和利用率。例如在合成氨工業(yè)，硝酸工業(yè)，接觸法制硫酸，聯(lián)合制堿法等工 藝流程中采取了循環(huán)操作，表達(dá)了綠色化學(xué)中節(jié)省能源的根本原理。(2) 化工生產(chǎn)中均介紹了尾氣回收方法和處理裝置以防止或減少環(huán)境污染。例如：氨氧化法制硝酸

4、、接觸法 制硫酸、煉鋼、煉鐵等均介紹了尾氣處理或尾氣吸收裝置。(3) 現(xiàn)行教材中涉及的化工生產(chǎn)表達(dá)了綠色化學(xué)內(nèi)涵一一設(shè)計(jì)新的化學(xué)反響條件，降低對(duì)人類(lèi)健康和 環(huán)境的危害，減少?gòu)U棄物的產(chǎn)生和排放。例如教材中介紹了無(wú)氰電鍍，由乙炔制乙醛工業(yè)生產(chǎn)中使用非汞 催化劑的原因。【考點(diǎn)突破】例1 . 2021江蘇卷(12分)煙氣脫硫能有效減少二氧化硫的排放。實(shí)驗(yàn)室用粉煤灰(主要含AI2O3、Si02等)制備堿式硫酸鋁Al 2(SO4)x(OH) 6- 2x溶液，并用于煙氣脫硫研究。EtSO# 罌潦末念 SOiS 氣1L丄粉煤灰一*>>過(guò)渕n>>1t7建洛T龍皤S(1) 酸浸時(shí)反響的化學(xué)

5、方程式為 ；濾渣I的主要成分為 (填化學(xué)式)。加CaCO3調(diào)節(jié)溶液的pH至3.6，其目的是中和溶液中的酸，并使AD(SO4)3轉(zhuǎn)化為Al 2(SO4)x(OH)6-2x。濾渣n的主要成分為 (填化學(xué)式)；假設(shè)溶液的pH偏高，將會(huì)導(dǎo)致溶液中鋁元素的含量降低，其原因是(用離子方程式表示 )。(3)上述流程中經(jīng)完全熱分解放出的SO2量總是小于吸收的SO2量，其主要原因是;與吸收SO2前的溶液相比，熱分解后循環(huán)利用的溶液的pH將(填 增 大減小或不變。例 1 答案：(1)Al 2O3 + 3H2SO4=Al2(SO4)3+ 3H2O SiO2CaSO4 3CaCO3 + 2Al3+ 3SO2_ + 3

6、H2O=2AI(OH) 3 + 3CaSO4+ 3CO2 f溶液中的局部 so3一被氧化成so4一減小解析粉煤灰中的Al 2O3能與H2SO4反響生成Al2SO43,而SiO2不能與H2SO4反響，因而濾渣I 為SiO2。濾液為Al 2SO43,與CaCO3反響生成微溶物 CaSOq，因而濾渣n為 CaSOq。溶液中存在 Al3+ + 3出0AlOUj3+ 3H* , CaCO3+ 2H J= Ca2+ + 出0 + CO2 T,溶液的 pH 偏高，堿性增強(qiáng)，會(huì)促進(jìn) Al3+水解，鋁元素容易轉(zhuǎn)化為 AlOH 3沉淀而導(dǎo)致溶液中鋁元素含量降低。3 + 4價(jià)S具有較強(qiáng)復(fù)原性，溶液中的SO3容易被氧

7、化為SO2。SO2在水中溶解度較大且 SO2溶于水生成H2SO3,且加熱時(shí)局部 H2SO3會(huì)被氧化為酸性更強(qiáng)的 H2SO4，因而比吸收 SO2前酸性增強(qiáng)，pH減小。例2. 2021山東卷化學(xué)一化學(xué)與技術(shù)工業(yè)上用重鉻酸鈉Na2Cr2O7給晶后的母液含少量雜質(zhì)Fe3+生產(chǎn)重鉻酸鉀K2Cr2O7。工藝流程及相關(guān)物質(zhì)溶解度曲線如下圖:Na.Cr母液KC1(»)K,CraO反響器毋灌口圖體A冷卻母液nr結(jié)晶<-濃編。通過(guò)由Na2Cr2O7生產(chǎn)K262O7的化學(xué)方程式為 冷卻結(jié)晶析出大量 K2Cr2O2的原因是向Na2Cr2O7母液中加堿液調(diào) pH的目的是3固體A主要為填化學(xué)式。固體B主要

8、為填化學(xué)式。4用熱水洗滌固體 a，回收的洗滌液轉(zhuǎn)移到母液 填I(lǐng) n或如中，既能提高產(chǎn)率又可使能耗最低。例2答案：1Na2Cr2O7 + 2KCI=K 262O7+ 2NaCl低溫下K262O7溶解度遠(yuǎn)小于其他組分，隨溫度的降低，K2Cr2O7溶解度明顯減小合理即可除去Fe3+(3)NaClK2Cr2O7n解析利用流程圖知向母液I(溶質(zhì)為Na2Cr2O7)中參加 KCI(s)固體后得到 K262O7,由此可知由Na2Cr2O7生成K262O7的反響的方程式為Na2C2O7+ 2KCI=K 262O7+ 2NaCI;再結(jié)合溶解度曲線圖可知該反響發(fā)生的原因是 K2Cr2O7的溶解度受溫度影響變化大，

9、并且低溫時(shí)溶解度遠(yuǎn)比其他組分小，將反響后的熱溶液降溫可使 K2Cr2O7結(jié)晶析出。(2)pH = 4時(shí)，F(xiàn)e3+可完全轉(zhuǎn)化為 Fe(OH)3沉淀，通過(guò)過(guò)濾可進(jìn)行固 液別離，因此向Na2Cr2O7母液中加堿調(diào)節(jié)pH = 4的目的是除去Fe3+。(3)利用中反響方程式和溶解度曲 線知，母液n中主要含有 NaCI和少量K262O7,再結(jié)合K262O7在高溫時(shí)溶解度大可知將母液n蒸發(fā)濃縮 得到固體 A應(yīng)是析出NaCI固體，母液川為高溫下不飽和的K2Cr2O7溶液，再冷卻結(jié)晶得到固體 B應(yīng)是K2Cr2O7 °洗滌固體A(NaCI)的洗滌液中含有 K2CHO7，因此將回收液轉(zhuǎn)移到母液n中可提高K

10、2CHO7的產(chǎn)率，同時(shí)降低能耗。例3.(12分)氧化鎂在醫(yī)藥、建筑等行業(yè)應(yīng)用廣泛。硫酸鎂復(fù)原熱解制備高純氧化鎂是一種新的探索。以 菱鎂礦(主要成分為MgCO含少量FeCO)為原料制備高純氧化鎂的實(shí)驗(yàn)流程如下：木接稀硫戰(zhàn)HOMHs菱鎂礦MgO氣休濾渣2濾渣IOO吸收或收集。 (填化學(xué)式)。(1) MgCQ與稀硫酸反響的離子方程式為 (2) 參加fQ氧化時(shí)，發(fā)生反響的化學(xué)方程式為(3) 濾渣2的成分是(4) 煅燒過(guò)程存在以下反響：2MgSO+ 輕2MgOF 2SQf+ COfMgSO+ C MgOF SO f + COTMgSO+ 3C MgO ST + 3COT 利用右圖裝置對(duì)煅燒產(chǎn)生的氣體進(jìn)行

11、分步 D 中收集的氣體可以 B中盛放的溶液可以是 ( 填字母)。a.NaOH溶液 b.Na2CO溶液c. 稀硝酸d.K MnO 4溶液4,寫(xiě)出該反響的離子方程 A中得到的淡黃色固體與熱的NaOH溶液反響，產(chǎn)物中元素最高價(jià)態(tài)為+式：。例3【參考答案】(1) MgCO3 + 2H = Mg + CQT+ H2O(2) 2FeSO4 + H2O+ H2SQ= Fe2(SO4)3+ 2HzO(3) Fe(OH) 3 CO d 3S+ 6OH 呈 2S2+ SQ2+ 3H2O【解析】此題是元素化合物知識(shí)與生產(chǎn)工藝相結(jié)合的試題，意在引導(dǎo)中學(xué)化學(xué)教學(xué)關(guān)注化學(xué)學(xué)科的應(yīng)用性 和實(shí)踐性。此題考查學(xué)生在“工藝流程閱

12、讀分析，離子反響議程式和氧化復(fù)原反響方程式的書(shū)寫(xiě)等方面 對(duì)元素化合物性質(zhì)及其轉(zhuǎn)化關(guān)系及根本實(shí)驗(yàn)的理解和應(yīng)用程度，考查學(xué)生對(duì)新信息的處理能力。酸溶后， 參加H2O2氧化時(shí)，使 FeSQ轉(zhuǎn)化Fe2(SQ)3這樣在pH左右除盡鐵。對(duì)煅燒產(chǎn)生的氣體進(jìn)行分步吸收或收集中注意“分步兩字，A中冷凝硫，B中除去SO, C中除去CQ, D中收集CO【根底訓(xùn)練】1. 設(shè)計(jì)了四種制備氣體的方案：加熱稀硫酸和乙醇制備乙烯；實(shí)驗(yàn)室加熱氫氧化鈉和氯化銨制備氨氣；用稀硫酸和大理石制備二氧化碳；用稀硝酸和鋅粒制備氫氣。不宜采用的 方案有A. B. C. D.2. 2021 南京考前復(fù)習(xí)資料以下物質(zhì)的制備與工業(yè)生產(chǎn)相符的是 N

13、H- NOHNOMhOefJII熱石廣乳、“ t t t 濃鹽酸Cl2漂白粉 MgC2aq沁;無(wú)水 MgC2 Mg 飽和 NaCIaq ' " " NaHCO，NaCO 鋁土礦亠玉NaAIO溶液亠 AIOH3 AI2Q "IA. B. C. D.3. 2021 揚(yáng)州中學(xué)質(zhì)量檢測(cè)以下有關(guān)工業(yè)生產(chǎn)的表達(dá)正確的選項(xiàng)是、厶亠熾燒水一，悔水ita軽"A.海水提鎂:海灘貝冗-石灰水-'1晶體 鎂熱空堿腹B.海水提溴:海水濃縮' -溴蒸氣；b b液溴甥騰爐C.工業(yè)制硫酸：黃鐵礦尾氣處理D.工業(yè)合成氨:4.海水是珍貴的自然資源。利用海水可以得到一

14、系列產(chǎn)品，也可以進(jìn)行廢氣處理。1利用氯堿工業(yè)產(chǎn)品來(lái)處理含SO2的煙氣的流程如圖 K32-3所示：煙tT 吸牛裝軽T ml :業(yè) H 合成堆匸二S01回收?qǐng)D K32-3 吸收裝置中發(fā)生反響的離子方程式是 。 上述流程中循環(huán)利用的物質(zhì)是 。(2) 利用海水脫硫可以有效地解決煤燃燒過(guò)程中排放的S02造成的一系列環(huán)境問(wèn)題。其工藝流程如圖K32-4所示：天檸鮮水 氧氣天氛梅水吉離冊(cè)tT陛呢塔H 莖優(yōu) I反響稲釋卜排成V圖 K32-4天然海水吸收含硫的煙氣后，需要用氧氣進(jìn)行氧化處理，其反響的化學(xué)方程式是 ?氧化后的海水需要參加氫氧化鈉，與之混合后才能排放。該操作的主要目的是(3)從海水中提純粗鹽后的母液中

15、含有屬鎂。K十、Na +和Mg2+等陽(yáng)離子。對(duì)母液進(jìn)行一系列的加工可制得金從離子反響的角度思考在母液中參加石灰乳所起的作用是 要利用 MgCl2 6H2O制得無(wú)水氯化鎂，應(yīng)采取的措施是 電解熔融的無(wú)水氯化鎂所得的鎂蒸氣在特定的環(huán)境中冷卻后即為固體鎂。以下物質(zhì)中可以用作鎂蒸氣的冷卻劑的是(填字母)。A . Ar B. CO2C .空氣 D. O2E.水蒸氣4. (1)S02+ OH =HSO3NaCl(2) 2H 2SO3+ O2=2H2SO4使氫氧化鈉與硫酸發(fā)生中和反響沉淀Mg"或制取Mg(OH) 2在HCI氣流中脫水，抑制 MgCI 2的水解 A【能力提升】1. (12分)納米Zn

16、S具有獨(dú)特的光電效應(yīng)，在電學(xué)、磁學(xué)、光學(xué)等領(lǐng)域應(yīng)用廣泛。以工業(yè)廢渣鋅灰(主要成分為Zn、ZnO,還含有Fe2O3、FeO、CuO等雜質(zhì))為原料制備納米ZnS的工業(yè)流程如下：稀盹 ZriOZnH2S t鋅茯 *調(diào)節(jié)pH極園 過(guò)濾 欄節(jié)胡曲淀納氷EnShIIHO濾渣1濾渣2請(qǐng)答復(fù)以下問(wèn)題。(1) 酸浸時(shí)FeO與稀HNO3反響的離子方程式 。(2) 將酸浸的尾氣循環(huán)利用，參加的 X氣體可以是 。(3) 流程中參加 ZnO調(diào)pH的目的是 。(4) 濾渣2中的成分是。(5) ZnS的溶度積Ksp= 1.6X 10一24，溶液中Zn2+濃度為O.OImol L-1，那么溶液中S2濃度大于 mol L 一實(shí)

17、際投料時(shí)，n ( Fe3 +)/ n ( Fe2 + )略小于理論反響的比值，這是因?yàn)榫植縁e2 +會(huì)直接生成FQO4粒子，該反響的離子方程式為。(3) 共沉?xí)r需不斷地強(qiáng)烈攪拌，一是使反響充分進(jìn)行，另一原因是。(4) 固液別離后，用去離子水反復(fù)洗滌Fe3O4粒子。洗滌是否干凈的實(shí)驗(yàn)操作是：。(5) 檢驗(yàn)FesO4中不同價(jià)態(tài)的鐵元素。選用的試劑是(填字母代號(hào))。a.濃鹽酸b.稀硫酸c硫氰化鉀溶液d.高錳酸鉀溶液e溴水2. 【參考答案】 Fe2 + + 2Fe3 + + 8OH = Fe3O4 + 4H2O (2分),才生成ZnS沉淀。(6) 試設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單實(shí)驗(yàn)方案，判斷所得ZnS樣品顆粒是否為納米級(jí)

18、 c+3+1. 【參考答案】(1) 3FeO+10H +NO3 =3Fe +NO+5H 2O(2 分)(2)空氣(或。2)(2分)(3)除去溶液中的Fe3+(2分)(4) Cu、Zn(2分)(5) 1.6X 1022(2分)(6)取少量樣品和水混合形成分散系，讓一束光照射，假設(shè)出現(xiàn)一條光亮的通路， 那么是納米級(jí)，否那么不是。(2分)2. (12分)共沉淀法制備磁性納米 Fe3O4微粒的工藝流程如下:NaOH溶液FeCl3 6H2OFeSO4 7H2O(1)(2)假設(shè)共沉一水基Fe3O4粒子1固液別離、低溫枯燥尸納米Fe3O4粒子共沉"制備Fe3O4粒子的離子方程式為。3 +2 +n

19、( Fe ) / n ( Fe )對(duì)Fe3O4粒子制備有較大的影響。Fe3 4 5 +過(guò)量，過(guò)量的Fe3 +會(huì)生成副產(chǎn)物FeO(OH)。生成副產(chǎn)物FeO(OH)的離子方程式為 。煅1溶解碳酸1過(guò)操作操作碳酸冷燒過(guò)濾*化I濾I-n化n卻N礦石 石灰石 煤濾液WpH=8X霞石泥灼燒Na2CO3X固體Mt水過(guò)濾10 c溶解過(guò)濾工序產(chǎn)生的濾液中含鈉、鉀和鋁的可溶性鹽類(lèi),質(zhì)的溶解度見(jiàn)圖，根據(jù)題意答復(fù)以下問(wèn)題：1 固體M的化學(xué)式是 ，X物質(zhì)是2實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行煅燒操作時(shí)盛放固體物質(zhì)的實(shí)驗(yàn)儀器是，濾液W中主要含有的離子有3碳酸化I中發(fā)生主要反響的離子方程式是4 操作I是 填寫(xiě)名稱(chēng)，操作n是 選填編號(hào)。a.趁熱過(guò)濾

20、b .冷卻過(guò)濾c.蒸餾5碳酸化n調(diào)整 pH=8的目的是 ,品K2CO3中最可能含有的雜質(zhì)是 寫(xiě)化學(xué)式。3.【參考答案】1 Al 2O3CO 2 2 分2 坩堝Na+、K+、HCO3- 2分32AIO 2- + CO 2 + 3H 2O = 2AIOH 3 J + CQ2-產(chǎn)物寫(xiě)成HCO3不給分2分4 蒸發(fā)a 2分5 碳酸根轉(zhuǎn)化為碳酸氫根離子，利于KHCO3結(jié)晶析出140ICO:瑩81石二啊睡牌OK2CO3鈣和硅等其他雜質(zhì)在濾渣霞石泥中。局部物 ； - - I- -f- - "； - -il- _ - i- - - ；-：yNa2CO3 2分4. 12分高錳酸鉀是中學(xué)常用的試劑。工業(yè)上用軟錳礦制備高錳酸鉀流程如下。 空氣HtO鍛二壓曙融COjKMnO.K;COiMnOi操作KMnO.操作HKiCOi 母液KMnOdKMnO4詁體1鉍酸鈉不溶于水用于定性檢驗(yàn)酸性溶液中Mn2+的存在鉍的復(fù)原產(chǎn)物為 Bi3*, Mn的氧化產(chǎn)物為+7價(jià)，寫(xiě)出反響的離子方程式 。2KMnO 4稀溶液是一種常用的消毒劑。其消毒原理與以下物質(zhì)相同的是 填代號(hào)。a. 84消毒液NaClO溶液 b.