“化工流程圖”題的解題方法

1、“化工流程”題的解題方法 （2013屆高考復(fù)習(xí)） 汕尾市教育局教研室 溫慶偉二一二年十二月練習(xí)1：v工業(yè)上用廢鋁（主要含Al和Fe）制備AlCl3晶體，請(qǐng)?jiān)O(shè)計(jì)其生產(chǎn)流程，畫出生產(chǎn)流程圖。AlCl3的生產(chǎn)流程練習(xí)2：工業(yè)生產(chǎn)純堿的工藝流程示意圖如下： 完成下列填空：（1）粗鹽水加入沉淀劑A、B除雜質(zhì)（沉淀劑A來(lái)源于石灰窯廠），寫出A、B的化學(xué)式。A ，B 。 （2）實(shí)驗(yàn)室提純粗鹽的實(shí)驗(yàn)操作依次為：取樣、 、沉淀、 、 、冷卻結(jié)晶、 、烘干。 （3）工業(yè)生產(chǎn)純堿工藝流程中，碳酸化時(shí)產(chǎn)生的現(xiàn)象是 。碳酸化時(shí)沒(méi)有析出碳酸鈉晶體，其原因是 。（4）碳酸化后過(guò)濾，濾液D最主要的成分是（填寫化學(xué)式），檢驗(yàn)這

2、一成分的陰離子的具體方法是：。（5）氨堿法流程中氨是循環(huán)使用的，為此，濾液D加入石灰水產(chǎn)生氨。加石灰水后所發(fā)生的反應(yīng)的離子方程式為：。 （6）產(chǎn)品純堿中含有碳酸氫鈉。如果用加熱分解的方法測(cè)定純堿中碳酸氫鈉的質(zhì)量分?jǐn)?shù)，純堿中碳酸氫鈉的質(zhì)量分?jǐn)?shù)可表示為：（注明你的表達(dá)式中所用的有關(guān)符號(hào)的含義）IIIIIII：原料的預(yù)處理：原料的預(yù)處理II：物質(zhì)的分離提純：物質(zhì)的分離提純III：產(chǎn)品獲得：產(chǎn)品獲得IIIIII主 要 成 分主 要 成 分NaCl，還含，還含有有Ca2+、Mg2+I：原料的預(yù)處理：原料的預(yù)處理II：物質(zhì)的分離提純：物質(zhì)的分離提純III：產(chǎn)品獲得：產(chǎn)品獲得IIIIII主 要 成 分主 要

3、 成 分NaCl，還含，還含有有Ca2+、Mg2+加 入加 入 C a O 和和Na2CO3，使，使Ca2+、Mg2+生成沉淀生成沉淀I：原料的預(yù)處理：原料的預(yù)處理II：物質(zhì)的分離提純：物質(zhì)的分離提純III：產(chǎn)品獲得：產(chǎn)品獲得IIIIII主 要 成 分主 要 成 分NaCl，還含，還含有有Ca2+、Mg2+加 入加 入 C a O 和和Na2CO3，使，使Ca2+、Mg2+生成沉淀生成沉淀分離出分離出CaCO3、Mg(OH)2沉淀沉淀I：原料的預(yù)處理：原料的預(yù)處理II：物質(zhì)的分離提純：物質(zhì)的分離提純III：產(chǎn)品獲得：產(chǎn)品獲得IIIIII主 要 成 分主 要 成 分NaCl，還含，還含有有Ca2

4、+、Mg2+加 入加 入 C a O 和和Na2CO3，使，使Ca2+、Mg2+生成沉淀生成沉淀分離出分離出CaCO3、Mg(OH)2沉淀沉淀在溶液中通入在溶液中通入NH3和過(guò)量的和過(guò)量的CO2，使，使溶液生成溶液生成NaHCO3和和NH4Cl。I：原料的預(yù)處理：原料的預(yù)處理II：物質(zhì)的分離提純：物質(zhì)的分離提純III：產(chǎn)品獲得：產(chǎn)品獲得IIIIII主 要 成 分主 要 成 分NaCl，還含，還含有有Ca2+、Mg2+加 入加 入 C a O 和和Na2CO3，使，使Ca2+、Mg2+生成沉淀生成沉淀分離出分離出CaCO3、Mg(OH)2沉淀沉淀在溶液中通入在溶液中通入NH3和過(guò)量的和過(guò)量的CO

5、2，使，使溶液生成溶液生成NaHCO3和和NH4Cl。分離分離NaHCO3和和NH4Cl。I：原料的預(yù)處理：原料的預(yù)處理II：物質(zhì)的分離提純：物質(zhì)的分離提純III：產(chǎn)品獲得：產(chǎn)品獲得IIIIII主 要 成 分主 要 成 分NaCl，還含，還含有有Ca2+、Mg2+加 入加 入 C a O 和和Na2CO3，使，使Ca2+、Mg2+生成沉淀生成沉淀分離出分離出CaCO3、Mg(OH)2沉淀沉淀在溶液中通入在溶液中通入NH3和過(guò)量的和過(guò)量的CO2，使，使溶液生成溶液生成NaHCO3和和NH4Cl。分離分離NaHCO3和和NH4Cl。使使NaHCO3發(fā)發(fā)生 分 解 生 成生 分 解 生 成Na2CO

6、3I：原料的預(yù)處理：原料的預(yù)處理II：物質(zhì)的分離提純：物質(zhì)的分離提純III：產(chǎn)品獲得：產(chǎn)品獲得答案v（1）Ca(OH) 2或CaO；Na2CO3 v（2）溶解過(guò)濾蒸發(fā)過(guò)濾v（3）有晶體析出（或出現(xiàn)渾濁）碳酸鈉溶解度比碳酸氫鈉大v（4）NH4Cl取樣，加硝酸酸化，加硝酸銀，有白色沉淀，該陰離子是氯離子v（5）NH4+OH- =NH3+H2Ov（6）(NaHCO3)=84(m1m2)/ 31m1練習(xí)3：七水硫酸鎂（MgSO47H2O）在印染、造紙和醫(yī)藥等工業(yè)上都有廣泛的應(yīng)用，利用化工廠生產(chǎn)硼砂的廢渣硼鎂泥可制取七水硫酸鎂。硼鎂泥的主要成分是MgCO3，還含有其他雜質(zhì)（MgO、SiO2、Fe2O3、

7、FeO、CaO、Al2O3、MnO等）。表1 部分陽(yáng)離子以氫氧化物形式完全沉淀時(shí)溶液的pH沉淀物 Al(OH)3 Fe(OH) 3Fe(OH) 2 Mn(OH) 2Mg(OH) 2 pH值 5.2 3.2 9.7 10.4 11.2 溫度/ 10 30 40 50 60 CaSO40.19 0.21 0.21 0.20 0.19 MgSO47H2O 30.9 35.5 40.8 45.6 / 表2兩種鹽的溶解度（單位為g100g水） 根據(jù)以上流程圖并參考表格pH數(shù)據(jù)和溶解度數(shù)據(jù)，試回答下列問(wèn)題： 硼鎂泥制取七水硫酸鎂的工藝流程如下： v（1）過(guò)濾I的濾液中加入硼鎂泥，調(diào)節(jié)溶液的pH=56，再加

8、入NaClO溶液加熱煮沸，將溶液中的Mn2+ 氧化成MnO2，反應(yīng)的離子反應(yīng)方程式為 。加熱煮沸的主要目的是 。v（2）沉淀B中除MnO2外還含有 （填化學(xué)式）等物質(zhì)。v（3）檢驗(yàn)過(guò)濾后的濾液中是否含有Fe3+ 的實(shí)驗(yàn)方法是 。v（4）沉淀C的化學(xué)式是 。過(guò)濾III需趁熱過(guò)濾的理由是。IIIIIII：原料的預(yù)處理：原料的預(yù)處理II：物質(zhì)的分離提純：物質(zhì)的分離提純III：產(chǎn)品獲得：產(chǎn)品獲得IIIIIII：原料的預(yù)處理：原料的預(yù)處理II：物質(zhì)的分離提純：物質(zhì)的分離提純III：產(chǎn)品獲得：產(chǎn)品獲得主要成分是主要成分是MgCO3，還含有（還含有（MgO、SiO2、Fe2O3、FeO、CaO、Al2O3、

9、MnO等雜質(zhì)等雜質(zhì)。IIIIIII：原料的預(yù)處理：原料的預(yù)處理II：物質(zhì)的分離提純：物質(zhì)的分離提純III：產(chǎn)品獲得：產(chǎn)品獲得加入濃加入濃H2SO4，除除SiO2不發(fā)生反不發(fā)生反應(yīng)外，其他物質(zhì)應(yīng)外，其他物質(zhì)都發(fā)生反應(yīng)。都發(fā)生反應(yīng)。主要成分是主要成分是MgCO3，還含有（還含有（MgO、SiO2、Fe2O3、FeO、CaO、Al2O3、MnO等雜質(zhì)等雜質(zhì)。IIIIIII：原料的預(yù)處理：原料的預(yù)處理II：物質(zhì)的分離提純：物質(zhì)的分離提純III：產(chǎn)品獲得：產(chǎn)品獲得加入濃加入濃H2SO4，除除SiO2不發(fā)生反不發(fā)生反應(yīng)外，其他物質(zhì)應(yīng)外，其他物質(zhì)都發(fā)生反應(yīng)。都發(fā)生反應(yīng)。主要成分是主要成分是MgCO3，還含有

10、（還含有（MgO、SiO2、Fe2O3、FeO、CaO、Al2O3、MnO等雜質(zhì)等雜質(zhì)。除去除去SiO2IIIIIII：原料的預(yù)處理：原料的預(yù)處理II：物質(zhì)的分離提純：物質(zhì)的分離提純III：產(chǎn)品獲得：產(chǎn)品獲得加入濃加入濃H2SO4，除除SiO2不發(fā)生反不發(fā)生反應(yīng)外，其他物質(zhì)應(yīng)外，其他物質(zhì)都發(fā)生反應(yīng)。都發(fā)生反應(yīng)。主要成分是主要成分是MgCO3，還含有（還含有（MgO、SiO2、Fe2O3、FeO、CaO、Al2O3、MnO等雜質(zhì)等雜質(zhì)。除去除去SiO2(1)加入硼鎂泥，調(diào)節(jié)溶液的加入硼鎂泥，調(diào)節(jié)溶液的pH。(2)加入加入NaClO，氧化，氧化Fe2+、Mn2+(3) 調(diào)節(jié)溶液的調(diào)節(jié)溶液的pH56

11、，使，使 Fe3+、Al3+水解生成沉淀。水解生成沉淀。(4)煮沸，有利于金屬離子水解。煮沸，有利于金屬離子水解。IIIIIII：原料的預(yù)處理：原料的預(yù)處理II：物質(zhì)的分離提純：物質(zhì)的分離提純III：產(chǎn)品獲得：產(chǎn)品獲得加入濃加入濃H2SO4，除除SiO2不發(fā)生反不發(fā)生反應(yīng)外，其他物質(zhì)應(yīng)外，其他物質(zhì)都發(fā)生反應(yīng)。都發(fā)生反應(yīng)。主要成分是主要成分是MgCO3，還含有（還含有（MgO、SiO2、Fe2O3、FeO、CaO、Al2O3、MnO等雜質(zhì)等雜質(zhì)。除去除去SiO2除去除去Fe(OH)3 、Al(OH)3、MnO2(1)加入硼鎂泥，調(diào)節(jié)溶液的加入硼鎂泥，調(diào)節(jié)溶液的pH。(2)加入加入NaClO，氧化

12、，氧化Fe2+、Mn2+(3) 調(diào)節(jié)溶液的調(diào)節(jié)溶液的pH56，使，使 Fe3+、Al3+水解生成沉淀。水解生成沉淀。(4)煮沸，有利于金屬離子水解。煮沸，有利于金屬離子水解。IIIIIII：原料的預(yù)處理：原料的預(yù)處理II：物質(zhì)的分離提純：物質(zhì)的分離提純III：產(chǎn)品獲得：產(chǎn)品獲得加入濃加入濃H2SO4，除除SiO2不發(fā)生反不發(fā)生反應(yīng)外，其他物質(zhì)應(yīng)外，其他物質(zhì)都發(fā)生反應(yīng)。都發(fā)生反應(yīng)。主要成分是主要成分是MgCO3，還含有（還含有（MgO、SiO2、Fe2O3、FeO、CaO、Al2O3、MnO等雜質(zhì)等雜質(zhì)。除去除去SiO2除去除去Fe(OH)3 、Al(OH)3、MnO2(1)加入硼鎂泥，調(diào)節(jié)溶液

13、的加入硼鎂泥，調(diào)節(jié)溶液的pH。(2)加入加入NaClO，氧化，氧化Fe2+、Mn2+(3) 調(diào)節(jié)溶液的調(diào)節(jié)溶液的pH56，使，使 Fe3+、Al3+水解生成沉淀。水解生成沉淀。(4)煮沸，有利于金屬離子水解。煮沸，有利于金屬離子水解。除去除去CaSO4IIIIIII：原料的預(yù)處理：原料的預(yù)處理II：物質(zhì)的分離提純：物質(zhì)的分離提純III：產(chǎn)品獲得：產(chǎn)品獲得加入濃加入濃H2SO4，除除SiO2不發(fā)生反不發(fā)生反應(yīng)外，其他物質(zhì)應(yīng)外，其他物質(zhì)都發(fā)生反應(yīng)。都發(fā)生反應(yīng)。主要成分是主要成分是MgCO3，還含有（還含有（MgO、SiO2、Fe2O3、FeO、CaO、Al2O3、MnO等雜質(zhì)等雜質(zhì)。除去除去SiO

14、2除去除去Fe(OH)3 、Al(OH)3、MnO2(1)加入硼鎂泥，調(diào)節(jié)溶液的加入硼鎂泥，調(diào)節(jié)溶液的pH。(2)加入加入NaClO，氧化，氧化Fe2+、Mn2+(3) 調(diào)節(jié)溶液的調(diào)節(jié)溶液的pH56，使，使 Fe3+、Al3+水解生成沉淀。水解生成沉淀。(4)煮沸，有利于金屬離子水解。煮沸，有利于金屬離子水解。除去除去CaSO4析出析出MgSO47H2O晶體晶體答案v（1）Mn2+ClO-+H2O=MnO2+2H+Cl- v促進(jìn)Al3+、Fe3+水解及Mn2+氧化成MnO2v（2）Fe(OH) 3 Al(OH) 3v（3）取過(guò)濾II后的濾液12 ml于試管中，加入少量KSCN溶液，如果溶液不顯

15、紅色，證明濾液中無(wú)Fe3+ v（4）CaSO42H2O或CaSO4 以防MgSO4在溫度低時(shí)結(jié)晶析出。 思考問(wèn)題：v“化工流程”題怎么考？v“化工流程”題考什么？v如何分析“化工流程”一、“化工流程圖”題考什么？v“化工流程圖題”就是將化工生產(chǎn)過(guò)程中的主要操作步驟或物質(zhì)轉(zhuǎn)移用框圖形式表示出來(lái)，將其中相關(guān)的信息以文字、表格或圖像的形式呈現(xiàn)出來(lái)，并根據(jù)流程中涉及的化學(xué)知識(shí)進(jìn)行設(shè)問(wèn)，從而形成與化工生產(chǎn)緊密聯(lián)系的試題。通過(guò)“化工流程”題考查學(xué)生元素及其化合物知識(shí)的運(yùn)用能力，實(shí)驗(yàn)?zāi)芰Γ@取、整合信息的能力，分析、解決問(wèn)題的能力，表達(dá)能力。 二、“化工流程圖”題怎么考？“化工流程”題解決的化學(xué)問(wèn)題物質(zhì)的分

16、離、提純、制備學(xué)生需要完成的任務(wù)v1物質(zhì)的問(wèn)題：原材料和目標(biāo)產(chǎn)物分別是什么物質(zhì)？在生產(chǎn)過(guò)程中涉及到哪些副產(chǎn)物？這些產(chǎn)物含有哪些物質(zhì)（或離子）？它們之間存在什么聯(lián)系？v2操作的問(wèn)題：生產(chǎn)過(guò)程中進(jìn)行了哪些工藝操作和處理方法（包括化學(xué)方法和物理方法），各步操作和處理方法的作用是什么？處理后的結(jié)果怎樣？v3反應(yīng)的問(wèn)題：整個(gè)流程中，進(jìn)行了幾步化學(xué)反應(yīng)？各步化學(xué)反應(yīng)物質(zhì)怎么變化？化學(xué)方程式怎么寫？是否有涉及到課本中沒(méi)有學(xué)過(guò)的化學(xué)方程式？如果有，怎么寫？v4信息的問(wèn)題：題目中提供了哪些信息？如何整合這些信息？在解決問(wèn)題時(shí)，哪一步用到這些信息？v5處理的問(wèn)題：在問(wèn)題的解決中，是否涉及到分析、設(shè)計(jì)、評(píng)價(jià)、計(jì)算等

17、問(wèn)題？如果有，如何解決這些問(wèn)題？三、“化工流程”題的分析v1“化工流程圖”題主要分三部分：v（1）題干部分。 介紹原材料及所要得到的目標(biāo)產(chǎn)品，以圖表、化學(xué)反應(yīng)方程式、文字表達(dá)等提供解決問(wèn)題的信息。v（2）流程圖部分。 呈現(xiàn)整個(gè)化工生產(chǎn)過(guò)程。v（3）問(wèn)題部分。 提出了所要解決的問(wèn)題。v2一般流程圖可分為三部分： I：原料的預(yù)處理。 II：物質(zhì)的分離提純（題目的關(guān)鍵部分）。 III：產(chǎn)品獲得。v3“流程圖”中有三種線： 主線主產(chǎn)品、側(cè)線副產(chǎn)品、回頭線為循環(huán)三、“化工流程”題解題方法總結(jié)（一）“化工流程圖”題的共同點(diǎn)物質(zhì)的分離、提純、制備（二）流程圖分析v1一般流程圖可分為三部分： I：原料的預(yù)處理

18、。 II：物質(zhì)的分離提純（題目的關(guān)鍵部分）。 III：產(chǎn)品獲得。v2“流程圖”中有三種線： 主線主產(chǎn)品 側(cè)線副產(chǎn)品 回頭線為循環(huán)（三）要解決的問(wèn)題v1物質(zhì)的問(wèn)題v2操作的問(wèn)題v3反應(yīng)的問(wèn)題v4信息的問(wèn)題v5處理的問(wèn)題（四）關(guān)注一些專用“名詞” v1研磨、粉碎： 目的是要增大物質(zhì)反應(yīng)的面積，加快反應(yīng)速度，使反應(yīng)進(jìn)行得較徹底。v2過(guò)濾： 分離可溶與不溶的物質(zhì)。v3趁熱過(guò)濾： 防止溶液中某物質(zhì)因降溫時(shí)析出。v4洗滌： 除去固體（不溶）的雜質(zhì)。v5調(diào)節(jié)pH： 加入某些物質(zhì)，用于調(diào)節(jié)溶液的pH，使某些離子生成沉淀。v6浸取、酸浸： 在原料中加入水（或酸），使可以發(fā)生反應(yīng)的離子反應(yīng)生成可溶性離子進(jìn)入溶液，

19、不反應(yīng)的通過(guò)過(guò)濾除去。v7蒸發(fā)濃縮： 去掉溶液中的水份，使某物質(zhì)結(jié)晶析出。v8冷卻結(jié)晶： 降低溶液的溫度，使某物質(zhì)結(jié)晶析出。v9升溫、降溫： 控制反應(yīng)條件或控制物質(zhì)的溶解度。v10氧化、還原： 加入某些強(qiáng)氧化性（或強(qiáng)還原性）物質(zhì)，使具有還原性（或氧化性）的物質(zhì)發(fā)生氧化還原反應(yīng)。（五）注意答題科學(xué)、準(zhǔn)確、規(guī)范v1文字表達(dá)要準(zhǔn)確、規(guī)范。 如：練習(xí)3中的問(wèn)題（4）過(guò)濾III需趁熱過(guò)濾的理由是。 答案：以防MgSO4在溫度低時(shí)結(jié)晶析出。v2條件、方法的采用要科學(xué)。 如：練習(xí)3中的（1）過(guò)濾I的濾液中加入硼鎂泥，調(diào)節(jié)溶液的pH=56，再加入NaClO溶液加熱煮沸，將溶液中的Mn2+ 氧化成MnO2，反應(yīng)

20、的離子反應(yīng)方程式為。加熱煮沸的主要目的是。 答案：（1）Mn2+ClO-+H2O=MnO2+2H+Cl- 促進(jìn)Al3+、Fe3+水解及Mn2+氧化成MnO2 v3化學(xué)式、化學(xué)方程式書寫無(wú)誤。 如：練習(xí)3中的問(wèn)題（1）再加入NaClO溶液加熱煮沸，將溶液中的Mn2+ 氧化成MnO2，反應(yīng)的離子反應(yīng)方程式為 。 答案： Mn2+ClO-+H2O=MnO2+2H+Cl- v4信息應(yīng)用要得當(dāng)。 如：練習(xí)3中的問(wèn)題（4）過(guò)濾III需趁熱過(guò)濾的理由是。 答案：以防MgSO4在溫度低時(shí)結(jié)晶析出。隨堂練習(xí)1：碳酸鋰廣泛應(yīng)用于陶瓷和醫(yī)藥等領(lǐng)域。以鋰輝石（主要成分為L(zhǎng)i2OAl2O34SiO2）為原材料制備Li2

21、CO3的工藝流程如下：已知：Fe3+、Al3+、Fe2+和Mg2+以氫氧化物形式完全沉淀時(shí)，溶液的pH分別為3.2、5.2、9.7和12.4；Li2SO4、LiOH和Li2CO3在303K下的溶解度分別為 34.2g、 12.7g和 1.3g。（1）步驟前，鋰輝石要粉碎成細(xì)顆粒的目的是_。（2）步驟中，酸浸后得到的酸性溶液中含有Li+、SO42-，另含有Al3+、Fe3+、Fe2+、Mg2+、Ca2+ 、Na+ 等雜質(zhì)，需在攪拌下加入_（填“石灰石”、“氯化鈣”或“稀硫酸”）以調(diào)節(jié)溶液的pH到6.06.5，沉淀部分雜質(zhì)離子，然后分離得到浸出液。（3）步驟中，將適量的H2O2溶液、石灰乳和Na2

22、CO3溶液依次加入浸出液中，可除去的雜質(zhì)金屬離子有_。（4）步驟中，生成沉淀的離子方程式為_(kāi)。（5）從母液中可回收的主要物質(zhì)是_。IIIIII主 要 成 分主 要 成 分為為L(zhǎng)i2OAl2O34SiO2(1)硫酸與硫酸與鋰 輝 石 （鋰 輝 石 （ 除除SiO2外）的物外）的物質(zhì)發(fā)生反應(yīng)質(zhì)發(fā)生反應(yīng)(2)加入加入石灰石，石灰石，調(diào)節(jié)溶液的調(diào)節(jié)溶液的pH到到6.06.5，使，使Fe3+、Al3+生成沉淀。生成沉淀。SiO2、Fe(OH)3、Al(OH)3等物質(zhì)等物質(zhì)(1) 加加H2O2溶液，使溶液，使Fe2+氧化成氧化成Fe3+(2) 石灰乳使石灰乳使Fe3+、Mg2+生成沉淀生成沉淀(3) Na

23、2CO3溶液使溶液使Ca2+生成沉淀生成沉淀Fe(OH)3、Mg(OH)2、CaCO3等等物質(zhì)物質(zhì)Li+與與CO32-反 應(yīng) 生 成反 應(yīng) 生 成Li2CO3Na2SO4I：原料的預(yù)處理：原料的預(yù)處理II：物質(zhì)的分離提純：物質(zhì)的分離提純III：產(chǎn)品獲得：產(chǎn)品獲得答案v（1）增大固液接觸面積，加快浸出反應(yīng)速率，提高浸出率v（2）石灰石 v（3）Fe2+、Mg2+、Ca2+ v（4）2Li+CO32-=Li2CO3v（5）Na2SO4隨堂練習(xí)2：硫酸鋅可作為食品鋅強(qiáng)化劑的原料。工業(yè)上常用菱鋅礦生產(chǎn)硫酸鋅，菱鋅礦的主要成分是ZnCO3，并含少量的Fe2O3 、FeCO3 MgO、CaO等，生產(chǎn)工藝流程示意如下： （1）將菱鋅礦研磨成粉的目的是 。（2）完成“氧化除鐵”步驟中反應(yīng)的離子方程式：Fe(OH) 2+ + = Fe(OH) 3+ Cl - （3）針鐵礦