化工流程題專題復(fù)習(xí)

./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、考查的知識面廣,綜合性較強(qiáng)。?？嫉闹R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)保意識和綠色化學(xué)知識等。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)問等,從中獲取信息,并在下一步分析和解題中隨時(shí)進(jìn)行聯(lián)系和調(diào)用。〔3閱讀題目提出的問題,帶著問題分析流程圖,結(jié)合題目提供的信息解決問題。其中,分析流程圖,弄清各步流程的作用是解題的關(guān)鍵。對一些線型流程工藝試題,首先對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)的問題,逐一推敲解答。分析流程圖的知識基礎(chǔ)是元素化合物知識及化學(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)歸納化學(xué)工業(yè)流程一般分為3個(gè)過程：原料處理→分離提純→獲得產(chǎn)品。1、原料處理階段原料處理的目的常見化學(xué)工藝提高原料的利用率〔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?！?煅燒或灼燒：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)工藝不溶雜質(zhì)有機(jī)雜質(zhì)金屬陽離子陰離子可溶性的鹽氣態(tài)雜質(zhì)其他3、獲得產(chǎn)品階段生產(chǎn)目的類型常見化學(xué)工藝獲得產(chǎn)品溶液→固體固體→固體產(chǎn)品提純4.其他常見考點(diǎn)：①化學(xué)方程式或離子方程式的書寫；②實(shí)驗(yàn)儀器的選擇；③化學(xué)計(jì)算；④信息整合、提取、運(yùn)用能力考查。四、化工題常用答題術(shù)語歸納例如：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：〔1能將物質(zhì)氧化〔2不引入新的雜質(zhì)離子〔3過量的X不會(huì)造成環(huán)境污染〔4來源豐富,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、選擇試劑Y的原則：〔1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、過濾、洗滌、干燥〔3由AlCl3型〔可水解的氯化物溶液,得到AlCl3晶體的方法：在干燥的氯化氫氣流中加熱蒸干?！沧⒁猓和ㄈ肼然瘹涞哪康氖牵阂种艫l3+離子的水解,同時(shí)將加熱過程產(chǎn)生的水蒸汽帶走?！捕旌先芤旱姆蛛x提純方法：〔例：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、過濾、洗滌、干燥；〔2要得到NaCl晶體：蒸發(fā)結(jié)晶〔濃縮、趁熱過濾、洗滌、干燥。6、除雜質(zhì)常加入沉淀劑,確定沉淀劑是否過量的操作〔或方法：〔注意：檢驗(yàn)要在過濾前,所以不能取濾液來做實(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,則說明未過量；若無沉淀生成,則說明沉淀劑已過量。〔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,則說明未過量；若無沉淀生成,則說明沉淀劑已過量。7、得到沉淀后,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,減少洗滌過程中KCl晶體的損失。8、洗滌沉淀的操作：往過濾器中加入蒸餾水至剛好浸沒沉淀,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。12、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、NH4Cl等物質(zhì)。使沸點(diǎn)相對較低的原料氣化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,降低對設(shè)備的要求,達(dá)到綠色化學(xué)的要求。五：化工題難點(diǎn)突破：方程式書寫1、基本方程式的書寫：例如<1>Al2O3與NaOH溶液反應(yīng)的離子方程式〔2Al2O3與鹽酸溶液反應(yīng)的離子方程式〔3氫氧化鋁與過量NaOH溶液反應(yīng)的離子方程式〔4偏鋁酸鈉溶液中通入過量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等產(chǎn)品的一種工藝流程示意如下：已知：①TiO2＋易水解,只能存在于強(qiáng)酸性溶液中②TiCl4的熔點(diǎn)－25.0℃,沸點(diǎn)136.4℃；SiCl4的熔點(diǎn)－68.8回答下列問題：〔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：寫出沸騰氯化爐中發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式,〔5TiO2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：,2、綠礬〔FeSO4·7H2O的一種綜合利用工藝如下：綠礬綠礬NH4HCO3FeCO3固體母液焙燒煤粉還原鐵粉<NH4>2SO4粗產(chǎn)品除雜②轉(zhuǎn)化②分離②……〔1①綠礬與NH4HCO3在溶液中按物質(zhì)的量之比1：2反應(yīng),有CO2生成。寫出該反應(yīng)的離子方程式____________________________________________________________②已知NaHCO3與NaAlO2溶液混合,有白色沉淀生成。寫出離子方程式：______________________________________________________________________；〔5綠礬的另一種綜合利用方法是：綠礬脫水后在有氧條件下焙燒,FeSO4轉(zhuǎn)化為Fe2O3和硫的氧化物。某條件下測得氣體產(chǎn)物中SO2的體積分?jǐn)?shù)為10%,SO3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SiO2、Al2O3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氯化過程的溫度控制在75～80℃,該過程主要反應(yīng)的化學(xué)方程式為：________________________________________________________________________?！?該流程中碳化反應(yīng)的離子方程式為_________________________________________。4、20XX世界鋰離子電池總產(chǎn)量超過25億只,鋰電池消耗量巨大,對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。某研究小組對某廢舊鋰離子電池正極材料<圖中簡稱廢料,成份為LiMn2O4、石墨粉和鋁箔>進(jìn)行回收研究,工藝流程如下：已知：Li2SO4、LiOH和Li2CO3在303K下的溶解度分別為34.2g、12.7g和1.3g。濾渣MnO2、CNa2CO3稀H2SO4NaOH溶液通入過量CO2氣體濾渣Li2CO3濾渣空氣過濾Ⅱ?yàn)V液Ⅱ廢料浸取過濾Ⅰ濾液Ⅰ沉淀X過濾Ⅲ③②④①〔3寫出反應(yīng)④生成沉淀X的離子方程式：?！?己知LiMn2O4中Mn的化合價(jià)為+3和+4價(jià),寫出反應(yīng)②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.〔2011XX市一模以氯酸鈉等為原料制亞氯酸鈉〔NaClO2的流程如下："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〔ClO2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Cl2相比,ClO2不但具有更顯著的殺菌能力,而且不會(huì)產(chǎn)生對人體有潛在危害的有機(jī)氯代物。制備ClO2的方法中,有一種為：在稀H2SO4溶液中加入NaClO3和H2O2。請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〔主要含有及少量Al、Fe等可用于回收鈷、鋰,實(shí)驗(yàn)方法如下：〔1在上述溶解過程中,被氧化成,在溶解過程中反應(yīng)的化學(xué)方程式為,氧化劑是__________。〔2在上述除雜過程中,通入空氣的作用是____________。廢渣的主要成分是__________。〔3"沉淀鈷"和"沉淀鋰"的離子方程式分別為____________________________________、___________________________________________________?！?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：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請問答下列問題：⑴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__________________⑵A溶液中主要含有的溶質(zhì)是___________?！?若經(jīng)處理后的廢水pH＝8,此時(shí)Zn2＋的濃度為___________mg/L〔常溫下,Ksp[Zn<OH>2]＝1.2×1017。3、以硫鐵礦〔主要成分為FeS2為原料制備氯化鐵晶體〔FeCl3·6H2O的工藝流程如下：回答下列問題：〔1在一定條件下,SO2轉(zhuǎn)化為SO3的反應(yīng)為2SO2<g>+O2<g>2SO3<g>,該反應(yīng)的平衡常數(shù)表達(dá)式為K=；過量的SO2與NaOH溶液反應(yīng)的化學(xué)方程式為。〔2酸溶及后續(xù)過程中均需保持鹽酸過量,其目的是、?！?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?！?在氧化過程中,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〔FeCl3·6H2O放在坩堝中加熱灼燒,最后得到的固體為鐵精礦等煙氣煉鐵等采礦鐵精礦等煙氣煉鐵等采礦冶煉渣粗銅冶煉銅精礦選礦電解銅高溫高溫Cu2S+O2===2Cu+SO2冶煉中的主要反應(yīng)：⑴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：?！?電解法精煉銅時(shí),陽極是〔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"陽極"或"陰極"的槽底,陰極的電極反應(yīng)式是?！?在精煉銅的過程中,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>2Ksp8.0×10-164.0×10-383.0×10-172.2×10-20①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升高最先沉淀下來的離子是。②一種方案是先加入過量的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"21世紀(jì)金屬"。〔1工業(yè)上用鈦礦石<含F(xiàn)eTiO3,含F(xiàn)eO、Al2O3、SiO2等雜質(zhì)經(jīng)過以下流程制得TiO2：其中,步驟Ⅱ發(fā)生的反應(yīng)為：2H2SO4+FeTiO3=TiOSO4+FeSO4+2H2O①步驟Ⅰ中發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式：________________、________________。②將步驟Ⅱ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)的離子方程式為。③在步驟Ⅲ中需要控制條件以形成TiO2·nH2O膠體,該分散質(zhì)顆粒直徑大小在____________范圍?！?可利用TiO2通過下述兩種方法制備金屬鈦：方法一：將TiO2作陰極,石墨作陽極,熔融CaO為電解液,用碳塊作電解槽池,電解TiO2制得鈦,其陰極發(fā)生的反應(yīng)：_____________。方法二：通過以下反應(yīng)制備金屬鈦①TiO2<s>+2Cl2<g>TiCl4<g>+O2<g>；△H=+151kJ/mol②TiCl4+2Mg2MgCl2+Ti在實(shí)際生產(chǎn)中,需在反應(yīng)①過程中加入碳才能順利制得TiCl4,其原因是：?！?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)TiCl4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.含鉻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,電解過程中,陽極的電極反應(yīng)式為?！?沉淀法。含鉻廢水中存在平衡：Cr2O72－+H2O2CrO42－+2H+。往廢水中加入BaCl2,鉻元素轉(zhuǎn)化為鉻酸鋇〔BaCrO4沉淀,此過程中,還應(yīng)加入NaOH,理由是。Ⅱ.某工廠利用富含鎳〔Ni的電鍍廢渣〔含有Cu、Zn、Fe、Cr等雜質(zhì)制備NiSO4·6H2O。其生產(chǎn)流程如下圖所示：〔3步驟①中加入H2SO4后,需充分?jǐn)嚢璧哪康氖恰！?溶液C中溶質(zhì)的主要成分是〔5Fe<OH>3溶度積表達(dá)式Ksp=。通常條件下,KSP[Fe<OH>3]＝4.0×10－36,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＋＋H2O〔2分〔4TiO2＋2C＋2Cl2TiCl4＋2CO〔2分〔5TiO2+4e－=Ti+2O2－〔2分2、②AlO2-+HCO3-+H2O=Al<OH>3↓+CO32-〔510FeSO4+2O25Fe2O3+SO2+9SO34、<3>CO2+AlO2–+2H2O=Al<OH>3↓+HCO3–〔3分<4>4LiMn2O4+2H2SO4+O2=8MnO2+2Li2SO4+2H2O〔4分<5>Li2SO4+Na2CO3＝Na2SO4+Li2CO3↓〔3分化學(xué)工業(yè)流程強(qiáng)化訓(xùn)練題〔答案1．〔1；〔2將正二價(jià)鐵元素氧化成正三價(jià)Al<OH>3和Fe<OH>3〔3Co2＋＋2OH－＝Co<OH>2↓2Li＋＋CO32－＝Li2CO3↓〔4Na2SO42.答案⑴2Fe2＋＋H2O2＋2H＋＝2Fe3＋＋2H2O3.2~5.2⑵<NH4>2SO4