化工流程題屆

化工生產(chǎn)流程專題

化工流程圖題是以元素化合物、反應(yīng)原理、實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)為載體，考查基礎(chǔ)知識(shí)和閱讀信息、運(yùn)用信息的能力，所以做好這類題的前提是基礎(chǔ)扎實(shí)，并在考試中做到認(rèn)真閱讀題目，明確：1、工業(yè)目的；2、理解主要信息并善于運(yùn)用。通過(guò)做題理解化工流程題的考查主線和常見考點(diǎn)

反應(yīng)原理反應(yīng)條件的控制產(chǎn)品分離和提純環(huán)保處理循環(huán)利用規(guī)律：“主線主產(chǎn)品，分支副產(chǎn)品，回頭為循環(huán)?！绷蜩F礦燒渣焙燒酸浸、過(guò)濾硫酸合成碳酸氫銨FeCO3固體(NH4)2SO4溶液洗滌、干燥煅燒產(chǎn)品Ⅰ（鐵紅）合成KCl產(chǎn)品Ⅱ（無(wú)氯鉀肥）還原劑09年廣州一模第19題原料的預(yù)處理核心反應(yīng)產(chǎn)品的處理一、化工流程題型的特點(diǎn)化工流程題主要考查考生運(yùn)用化學(xué)反應(yīng)原理及相關(guān)知識(shí)來(lái)解決化工生產(chǎn)中實(shí)際問(wèn)題的能力，具有考查知識(shí)面廣、綜合性強(qiáng)、思維容量大的特點(diǎn)。這類題型不但綜合考查考生在中學(xué)階段所學(xué)的元素及其化合物知識(shí)以及物質(zhì)結(jié)構(gòu)、元素周期律、氧化還原反應(yīng)、化學(xué)用語(yǔ)、電解質(zhì)溶液、化學(xué)平衡、電化學(xué)、實(shí)驗(yàn)操作等知識(shí)，而且更重要的是能突出考查考生的綜合分析判斷能力、邏輯推理能力，且這類試題陌生度高，文字量大，包含信息多，思維能力要求高，近年來(lái)已成為廣東、福建、安徽、江蘇及上海高考化學(xué)主觀題中的必考題型。二、化工流程題型的結(jié)構(gòu)及解題順序1．化工流程線路示意圖箭頭：箭頭進(jìn)入的是投料(即反應(yīng)物)、出去的是生成物(包括主產(chǎn)物和副產(chǎn)物)。三線：出線和進(jìn)線均表示物料流向或操作流程，可逆線表示物質(zhì)循環(huán)使用。2．涉及問(wèn)題①原料的預(yù)處理。②反應(yīng)條件的控制(溫度、壓強(qiáng)、催化劑、原料配比、pH、溶劑等)③反應(yīng)原理(化學(xué)平衡、水解平衡、化學(xué)反應(yīng)速率、反應(yīng)熱、電化學(xué)等)。④綠色化學(xué)問(wèn)題(物質(zhì)循環(huán)利用、廢物的處理、原子利用率、能量充分利用)。⑤化工安全(防爆、防污染、防中毒等)。3．解題順序三、相關(guān)知識(shí)儲(chǔ)備1．與常見工業(yè)生產(chǎn)相關(guān)的主要反應(yīng)2．常見實(shí)驗(yàn)操作3.物質(zhì)的制備(1)制金屬：電解法——Na、Mg、Al；CO或H2還原法——Fe；鋁熱法——Mn、Cr、V；熱分解法——Hg、Ag。(2)海水提碘：海帶→海帶灰→濾液→氧化I－為I2→萃取→蒸餾→碘。(3)粗鹽提純：粗鹽→溶解→過(guò)量BaCl2溶液→過(guò)量NaOH溶液→過(guò)量Na2CO3溶液→過(guò)濾→適量鹽酸→蒸發(fā)結(jié)晶。(4)制膽礬(CuSO4·5H2O)：粗銅粉、O2＋稀硫酸→過(guò)濾→蒸發(fā)制熱飽和溶液→冷卻結(jié)晶。(5)制綠礬(FeSO4·7H2O)：廢鐵屑→熱飽和Na2CO3溶液除油污→稀硫酸(50～70℃)→趁熱過(guò)濾→冷卻結(jié)晶→洗滌→吸干水。3.物質(zhì)的制備

實(shí)驗(yàn)型化工流程實(shí)驗(yàn)型化工流程題是以考查考生實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)知識(shí)、基本操作及基本技能為主要目的的一類化工流程題。解答此類題時(shí)，應(yīng)認(rèn)真審題，找到該實(shí)驗(yàn)的目的。一般來(lái)說(shuō)，該流程題只有兩個(gè)目的：一是從混合物中分離、提純某一物質(zhì)；另一目的就是利用某些物質(zhì)制備另一物質(zhì)。

實(shí)驗(yàn)型化工流程1．對(duì)于以提純某一物質(zhì)為實(shí)驗(yàn)?zāi)康牡牧鞒填}，其實(shí)就是考查混合物的除雜、分離、提純的有關(guān)知識(shí)。當(dāng)遇到這一類題時(shí)，要求考生一定要認(rèn)真在流程中找出得到的主要物質(zhì)是什么，混有的雜質(zhì)有哪些；認(rèn)真分析當(dāng)加入某一試劑后，能與什么物質(zhì)發(fā)生反應(yīng)，生成了什么產(chǎn)物，要用什么樣的方法才能將雜質(zhì)除去。只有這樣才能明白每一步所加試劑或操作的目的。

實(shí)驗(yàn)型化工流程2．對(duì)于以制備某一物質(zhì)為實(shí)驗(yàn)?zāi)康牡牧鞒填}，要求考生注意以下幾個(gè)方面：(1)明確要制備的是什么物質(zhì)，從題干或問(wèn)題中獲取有用信息，了解產(chǎn)品的性質(zhì)。題目中的信息往往是制備該物質(zhì)的關(guān)鍵所在。若產(chǎn)物具有某些特殊性質(zhì)(由題目信息獲得或根據(jù)所學(xué)知識(shí)判斷)，則要采取必要的措施來(lái)避免在生產(chǎn)過(guò)程中產(chǎn)生其他雜質(zhì)。一般來(lái)說(shuō)主要有如下幾種情況

實(shí)驗(yàn)型化工流程①如果在制備過(guò)程中出現(xiàn)一些受熱易分解的物質(zhì)或產(chǎn)物，則要注意對(duì)溫度的控制。如：侯德榜制堿中的NaHCO3，還有H2O2、Ca(HCO3)2、KMnO4、AgNO3、HNO3(濃)等物質(zhì)。②如果產(chǎn)物是一種會(huì)水解的鹽，且水解產(chǎn)物中有揮發(fā)性的酸產(chǎn)生，則要加相對(duì)應(yīng)的酸來(lái)防止水解。如：制備FeCl3、AlCl3、MgCl2、Cu(NO3)2等物質(zhì)，蒸干其溶液得到固體溶質(zhì)時(shí)，都要加相對(duì)應(yīng)的酸或在酸性氣流中干燥以防止其水解。

實(shí)驗(yàn)型化工流程③如果產(chǎn)物是一種強(qiáng)氧化劑或強(qiáng)還原劑，則要防止可以與其發(fā)生氧化還原反應(yīng)的物質(zhì)，如：含F(xiàn)e2＋、SO等離子的物質(zhì)，要防止其與氧化性強(qiáng)的物質(zhì)接觸。④如果產(chǎn)物是一種易吸收空氣中的CO2或水而變質(zhì)的物質(zhì)(如NaOH固體等)，在制備過(guò)程中則要將CO2或水除去，同時(shí)也要防止空氣中的CO2或水進(jìn)入裝置。

實(shí)驗(yàn)型化工流程⑤如果題目中出現(xiàn)了包括產(chǎn)物在內(nèi)的各種物質(zhì)的溶解度信息，則要注意對(duì)比它們的溶解度隨溫度升高而改變的情況，根據(jù)它們的不同變化，找出合適的分離方法。(2)尋找在制備過(guò)程中所需的原料，寫出主要的化學(xué)方程式或制備原理，從中了解流程圖。若題已給出制備物質(zhì)時(shí)所需的原料，則一般會(huì)涉及物質(zhì)的分離、提純等操作，所以在明確實(shí)驗(yàn)?zāi)康闹?，再寫出主要的化學(xué)方程式，觀察有沒(méi)有副產(chǎn)物，如果有，則剩余的步驟就是分離和提純了

原理型化工流程原理型化工流程題是以物質(zhì)制備流程為主線，主要考查考生運(yùn)用化學(xué)平衡原理、化學(xué)反應(yīng)與能量變化、電化學(xué)等知識(shí)來(lái)解決化工生產(chǎn)中實(shí)際問(wèn)題的能力。解答此類型題目的基本步驟是：(1)從題干中獲取有用信息，了解生產(chǎn)的產(chǎn)品。(2)分析流程中的每一步驟，如：每一步驟中反應(yīng)物是什么，發(fā)生了什么反應(yīng)，該反應(yīng)造成了什么后果，對(duì)制取產(chǎn)品有什么作用。(3)從題中獲取信息，運(yùn)用化學(xué)反應(yīng)原理分析制備產(chǎn)品的最佳條件，幫助解題。

元素化合物型化工流程元素化合物型化工流程題是以物質(zhì)制備流程為主線，主要考查元素及其化合物、物質(zhì)結(jié)構(gòu)、元素周期律、氧化還原反應(yīng)等知識(shí)。其解題的基本步驟與原理型化工流程題的解題步驟相同。注意外界條件對(duì)化工流程的影響在很多的化工流程題中，我們會(huì)看到壓強(qiáng)、溫度等外界條件的出現(xiàn)，不同的工藝對(duì)物質(zhì)反應(yīng)的溫度或壓強(qiáng)有不同的要求，其所起的作用也不一樣，但卻都是能否達(dá)到實(shí)驗(yàn)?zāi)康牡年P(guān)鍵所在，也是命題專家們經(jīng)常考查考生的地方。

元素化合物型化工流程對(duì)外界條件的分析主要從對(duì)反應(yīng)速率和平衡轉(zhuǎn)化率的影響這兩個(gè)方面著手。如外界條件——溫度可從以下幾個(gè)方面來(lái)考查：(1)趁熱過(guò)濾(或冰水洗滌)的目的：防止某物質(zhì)降溫時(shí)會(huì)析出(或升溫時(shí)會(huì)溶解)而損失或帶入新的雜質(zhì)。(2)冰水中反應(yīng)(或降溫反應(yīng))的目的：防止某物質(zhì)在高溫時(shí)溶解或使化學(xué)平衡向著題中要求的方向移動(dòng)。(3)反應(yīng)中采取加熱措施的目的：一般是加快反應(yīng)速率或加速某固體的溶解。(4)如果題目中要求溫度控制在具體的一個(gè)溫度范圍內(nèi)(可用水浴或油浴來(lái)控制)，一般有以下幾個(gè)目的：a．防止某種物質(zhì)溫度過(guò)高時(shí)會(huì)分解或揮發(fā)，也可能是為了使某物質(zhì)達(dá)到沸點(diǎn)揮發(fā)出來(lái)，具體問(wèn)題要具體分析。如Br2的制取過(guò)程中，出溴口的溫度控制在80～90℃，目的是使Br2揮發(fā)出來(lái)同時(shí)減少水蒸氣混入Br2中b．使催化劑的活性達(dá)到最高：如工業(yè)合成氨或SO2的催化氧化反應(yīng)，選擇的溫度是500℃左右，原因之一就是使催化劑的活性達(dá)到最高。c．防止副反應(yīng)的發(fā)生：如乙醇的消去反應(yīng)溫度要控制在170℃，原因是在140℃時(shí)會(huì)有乙醚產(chǎn)生。d．對(duì)于一些工藝來(lái)說(shuō)，降溫或減壓都可以減少能源成本，降低對(duì)設(shè)備的要求，達(dá)到綠色化學(xué)的目的。一、原料預(yù)處理1、原料成分：礦石、工業(yè)廢渣、工業(yè)廢水2、預(yù)處理方法：（1）灼燒、煅燒或焙燒——高溫：

a.可使原料發(fā)生結(jié)構(gòu)或組成上的改變（Al2O3）

b.可使原料中的某些雜質(zhì)轉(zhuǎn)化為氣體除去：有機(jī)雜質(zhì)（海帶提碘前期處理）、使穩(wěn)定性較差的物質(zhì)分解至恒重等等

c.高溫下與O2等空氣中的組分或外加的物質(zhì)反應(yīng)（一般涉及氧化還原反應(yīng)）過(guò)程策略：（08廣州一模）高嶺土的化學(xué)組成為：Al2O3（25%～34%）、SiO2（40%～50%）、Fe2O3（0.5%～3.0%）以及少量雜質(zhì)和水分。已知氧化鋁有多種不同的結(jié)構(gòu)，化學(xué)性質(zhì)也有差異，且一定條件下可相互轉(zhuǎn)化；高嶺土中的氧化鋁難溶于酸。制備堿式氯化鋁的實(shí)驗(yàn)流程如下：（1）“煅燒”的目的是__________________________。改變高嶺土中氧化鋁的結(jié)構(gòu)，使其能溶于酸。《初試》p4（9）（10廣州調(diào)研）研磨成汁（2）將原料中的某些組分轉(zhuǎn)化為溶液中離子的常見方法及表述：浸出或“洗”：固體加入水或某種溶液溶解得到離子。

水浸、水洗：可溶于水的物質(zhì)轉(zhuǎn)化為離子。

酸浸（加酸浸出）、酸洗：能溶于酸的物質(zhì)（活潑金屬、堿性氧化物和氧化鋁、氫氧化物等等）

堿浸、堿洗：除去油污（油脂）、能溶于堿的物質(zhì)（酸性氧化物和鋁及其化合物）。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%)。

從含鎳廢催化劑中可回收鎳，其流程如下：（1）“浸出”步驟中，為提高鎂的浸出率，可采取的措施有

（要求寫出兩條）。適當(dāng)增加硫酸濃度，邊加硫酸邊攪拌，多次浸取

適當(dāng)提高反應(yīng)溫度；延長(zhǎng)浸出時(shí)間；（或其他合理答案）2010廣東理綜《初試》p2（11）（1）步驟Ⅰ前，B-鋰輝石要粉碎成細(xì)顆粒的目的是

_____________（3分）．增大固液接觸面積，加快浸出反應(yīng)速率，提高浸出率

提高浸出速率應(yīng)從反應(yīng)物接觸面積、接觸機(jī)會(huì)、溫度、反應(yīng)物濃度、溶劑性質(zhì)等方面思考，思考時(shí)應(yīng)充分結(jié)合試題的實(shí)際情景和物質(zhì)的性質(zhì)。提高浸出率則要復(fù)雜一些，工業(yè)生產(chǎn)講究效率，常常通過(guò)提高浸出速率來(lái)提高浸出率，此外適當(dāng)延長(zhǎng)浸出時(shí)間、多次浸取等也有助于提高浸出率。

1、反應(yīng)條件的控制（1）控制溶液的酸堿性使某些金屬離子形成氫氧化物或硫化物沉淀：明確將pH往什么方向調(diào)，選擇調(diào)節(jié)pH值的試劑（2）蒸發(fā)、結(jié)晶等情況下氛圍的控制：還原性物質(zhì)的氧化（Fe2+、SO32-等）、易水解物質(zhì)的水解等。主要包括“溫度控制”和“pH控制”。二、核心反應(yīng)《初試》p6（12）（10廣州調(diào)研）（2）步驟Ⅱ浸取液中含有鋁和硅的化合物，步驟III過(guò)濾前要用稀H2SO4將浸取液的pH調(diào)至7～8，并煮沸除去鋁和硅的化合物，其離子方程式為

工業(yè)上用鉻鐵礦（FeO·CrO3，含少量Al2O3和SiO2）來(lái)制取紅釩鈉（重鉻酸納：Na2Cr2O7·2H2O）步驟I的反應(yīng)有：4FeO·Cr2O3+8Na2CO3+7O2=2Fe2O3+8Na2CrO4+8CO2

SiO32-+2H+=H2SiO3↓AlO2-+H++H2O=Al(OH)3↓《初試》p16（11）工業(yè)上以粗銅為原料采取如圖所示流程制備硝酸銅晶體：②在保溫去鐵的過(guò)程中，為使Fe3+沉淀完全，可以向溶液中加入CuO，調(diào)節(jié)pH，溶液的pH應(yīng)保持在

范圍。不用加水的方法調(diào)節(jié)溶液pH的原因是

③進(jìn)行蒸發(fā)濃縮時(shí)，要用硝酸調(diào)節(jié)溶液的pH=1，其目的是（結(jié)合離子方程式說(shuō)明）

。氫氧化物開始沉淀的pH氫氧化物沉淀完全的pHFe3+Cu2+

1.94.7

3.26.72、推測(cè)主化學(xué)反應(yīng)

先從化合價(jià)判斷是否屬于氧化還原反應(yīng)，如果不是，一般考慮復(fù)分解反應(yīng)或水解反應(yīng)。（氧化還原反應(yīng)、復(fù)分解反應(yīng)、水解反應(yīng)等）(1)SiCl4水解反應(yīng)的方程式為———————————

SiCl4+4H2O=H4SiO4↓+4HCl三、產(chǎn)品的分離提純1、運(yùn)用溶解度差異選擇合適的結(jié)晶方法進(jìn)行分離提純2、通過(guò)結(jié)晶條件（溫度、結(jié)晶速度等）控制改變物質(zhì)的物理性質(zhì)，得到特殊性能—非化學(xué)反應(yīng)！四、副產(chǎn)物和排放物的處理1、在流程圖中循環(huán)使用（循環(huán)帶來(lái)的問(wèn)題？）2、在其他生產(chǎn)生活中應(yīng)用（常識(shí)積累）3、環(huán)保處理（有毒氣體、重金屬、酸、堿）

生產(chǎn)中三廢的處理1.廢氣的組成：SO2,O2,N2。其中的SO2是形成酸雨的主要因素。2.尾氣吸收[SO2可循環(huán)利用]常用的處理方法①——氨水吸收法（1）SO2+2NH3+H2O==（NH4）2SO3

（2）（NH4）2SO3+H2SO4==（NH4）2SO4+SO2+H2O（NH4）2SO4作化肥；常用的處理方法②------石灰水法SO2+Ca(OH)2==CaSO3+H2OCaSO3+H2SO4==CaSO4+SO2↑+H2O

(一）廢氣的處理目標(biāo)：綠色化學(xué)技術(shù)，實(shí)現(xiàn)廢棄物的零排放。（二）.廢水處理制副產(chǎn)品石膏Ca(OH)2+H2SO4=CaSO4+2H2O廢液作劣質(zhì)硫酸直接使用硫酸工業(yè)廢水中常含有硫酸,常用石灰乳中和用作冶金的原料（如煉鐵）制水泥、制磚的原料(三).廢渣的利用廢渣廢液能量的充分利用1.生產(chǎn)1t硫酸需消耗100kw·h的電能，硫酸生產(chǎn)的三個(gè)過(guò)程都是放熱反應(yīng)，生產(chǎn)1t硫酸放出的反應(yīng)熱相當(dāng)于200kw·h的電能。這些廢熱的利用，可以向外界輸出大量的能量，能大大降低生產(chǎn)成本。2.可以利用SO2氧化成SO3時(shí)，放出的熱量用來(lái)預(yù)熱即將參加反應(yīng)的SO2和O2。3.硫酸工業(yè)的能量循環(huán)（理論：放熱大于吸熱）開動(dòng)機(jī)器設(shè)備——電能維持接觸室400-500度----熱能

充分利用這些反應(yīng)放出的熱能(工廠里把它們叫做“廢熱”)以降低生產(chǎn)成本。開動(dòng)機(jī)器設(shè)備——電能維持接觸室400-500度----熱能

五、關(guān)注工業(yè)生產(chǎn)與實(shí)驗(yàn)室實(shí)驗(yàn)的區(qū)別1、原料應(yīng)來(lái)源廣且廉價(jià)（海水提鎂所用沉淀劑是什么？）2、生產(chǎn)過(guò)程盡量降低能耗（耗能的條件：煅燒等高溫條件、電解）3、大批量反應(yīng)，所以有些在小實(shí)驗(yàn)中能實(shí)驗(yàn)的操作在工業(yè)中是不可行的；某些雜質(zhì)在大批量生產(chǎn)中則變成不可忽視的存在。

(2010年福建理綜)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_________。(2)完成“氧化除鐵”步驟中反應(yīng)的離子方程式：(3)針鐵礦(Goethite)是以德國(guó)詩(shī)人歌德(Goethe)名字命名的，組成元素是Fe、O和H，化學(xué)式量為89，化學(xué)式是_______________。(4)根據(jù)下表數(shù)據(jù)，調(diào)節(jié)“濾液2”的pH時(shí)，理論上可選用的最大區(qū)間為__________________。Mg(OH)2Zn(OH)2MgCO3CaCO3開始沉淀的pH10.46.4——沉淀完全的pH12.48.0——開始溶解的pH—10.5——Ksp5.6×10－12—6.8×10－62.8×10－9(5)工業(yè)上從“濾液3”制取MgO過(guò)程中，合適的反應(yīng)物是________(選填序號(hào))。a．大理石粉b．石灰乳

c．純堿溶液d．燒堿溶液(6)“濾液4”之后的操作依次為________、________、過(guò)濾、洗滌、干燥。(7)分析圖中數(shù)據(jù)，菱鋅礦粉中ZnCO3的質(zhì)量分?jǐn)?shù)不低于________。下列推斷不合理的是(

)A．直接蒸干濾液得到純凈的(NH4)2SO4B．生成1mol(NH4)2SO4至少消耗2molNH3C．CO2可循環(huán)使用D．往甲中通CO2有利于(NH4)2SO4生成答案：A氯堿工業(yè)是化學(xué)工業(yè)的基礎(chǔ)，如圖為一種降低能耗，充分利用氯堿工業(yè)產(chǎn)物的聯(lián)產(chǎn)示意圖。試回答下列問(wèn)題：(1)X氣體為________(填化學(xué)式)。(2)寫出B中燃料電池負(fù)極的電極反應(yīng)式：____________________。(3)若用濃硫酸處理鈦鐵礦，并向所得溶液中加入鐵，則此時(shí)溶液中含有Fe2＋、TiO2＋和少量Mg2＋等陽(yáng)離子。常溫下，其對(duì)應(yīng)氫氧化物的溶解度(S/mol·L－1)與溶液pH的關(guān)系如圖所示。將上述處理液加水稀釋后，立即析出大量白色沉淀，寫出該反應(yīng)的離子方程式：_______________。[規(guī)范解答]

氯堿工業(yè)生成的產(chǎn)物有H2、Cl2和NaOH溶液。B(燃料電池)一極通入的是空氣，另一極通入的是Y氣體，由燃料電池原理可推知，Y為H2，作負(fù)極，其電極反應(yīng)式為H2＋2OH－－2e－===2H2O，X氣體為Cl2，則以Cl2、焦炭、鈦鐵礦為原料可冶煉金屬鈦?！敬鸢浮?/p>

(1)Cl2(2)H2＋2OH－－2e－===2H2O(3)TiO2＋＋2H2O===TiO(OH)2↓＋2H＋(4)2Mg(s