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文檔簡介
專題六化學工藝流程
考點一:??嫉幕瘜W工業(yè)
海水中提取鎂、侯氏制堿法、金屬的冶煉、粗鹽提純、化石燃料(煤、石油)的綜合
利用、合成氨工業(yè)、氯堿工業(yè)等。
考點二:常考知識點
(1)反應速率:催化劑、反應物顆粒大小、溫度等;
(2)氧化還原反應的判斷、化學方程式的書寫;
(3)利用控制pH分離除雜;
(4)化學反應的能量變化:
(5)實驗基本操作:除雜、分離、檢驗、干燥等;
(6)流程中的物質(zhì)轉(zhuǎn)化和循環(huán),資源的回收和利用:
(7)環(huán)境保護與綠色化學評價。
化工流程題主要考查考生運用化學反應原理及相關(guān)知識來解決化工生產(chǎn)中實際
問題的能力,具有考查知識面廣、綜合性強、思維容量大的特點。這類題型不但綜合
考查考生在中學階段所學的元素及其化合物知識以及物質(zhì)結(jié)構(gòu)、元素周期律、氧化還
原反應、化學用語、實驗操作等知識,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。
1.流程類試題結(jié)構(gòu):
試題的結(jié)構(gòu)分題頭、題干和題尾三部分。
r題頭:一般是介紹實驗目的和原理或工藝生產(chǎn)的原材料和工藝生產(chǎn)的目的
(包括力產(chǎn)品);
流程題I題干:部分主要用框圖形式將操作或物質(zhì)轉(zhuǎn)換或原料到產(chǎn)品的主要生產(chǎn)工藝
流程表提出來;
題尾:主要是根據(jù)流程中涉及到的化學知識設(shè)制成系列問題,構(gòu)成一道完整
的化學試題。
2.流程類試題一般模式:
工業(yè)流程題目在流程上一般分為三個過程:原料處理f分離提純一獲得產(chǎn)品
3.流程類試題解答注意事項:
(1)注意化學方程式的書寫,反應物、產(chǎn)物的分子式書寫要正確;
(2)化學方程式要配平,化學方程式一定要書寫正確,等號不能少,沉淀、氣體等
符號要標明及反應條件是否苛刻;
(3)注意評價或比較實驗方案要全面,反應物種類多少、是否易得、是否對環(huán)境有
污染;
(4)反應產(chǎn)物的種類多少,對目標產(chǎn)物的分離和提純是否有影響;
(5)儀器、設(shè)備是否要求高,工藝流程、實驗步驟的多少;
(6)注意描述語言的規(guī)范性和準確性,從化學原理的角度、用化學語言作答,要抓
住主要問題,針對具體問題作具體分析;要看清題目要求,按要求答題。
4.流程類試題解答要點:
(1)規(guī)律:主線主產(chǎn)品,分支副產(chǎn)品,回頭為循環(huán)。
(2)關(guān)鍵核心:物質(zhì)的分離操作、除雜試劑的選擇、生成條件的控制、化學方程式
書寫等。
典型例題1:(2021廣州)我國將力爭2060年前實現(xiàn)碳中和。CO?的捕捉是減少碳排放的措
施之一。
(1)一種利用NaOH溶液捕捉回收C02的過程如圖所示。
NaO溶液
WI_____
(Q含量高的氣體一>碗凰T反應分匐f高溫反應爐fC02(儲存利用)
⑩含量低的氣體CaO
①捕捉室中NaOH溶液常噴成霧狀,優(yōu)點是
②“反應分離”環(huán)節(jié)發(fā)生的復分解反應是(寫化學方程式)。
③“反應分離”環(huán)節(jié)分離物質(zhì)采用的方法是—
④C02用途廣泛,寫出一種用途:_______________________________
(2)CaO固體也可以捕捉回收CO,。研究表明CaC。?也0熱分解制
得的CaO疏松多孔,具有良好的CO2捕捉性能。取1.46gCaC2O.,?H20
進行加熱,固體質(zhì)量隨溫度變化如右圖。
①寫出400~600℃范圍內(nèi)分解反應的化學方程式:
(CaCzO—HzO的相對分子質(zhì)量:146)
②據(jù)圖分析,CaO捕捉C02的反應溫度應(填“高于”或“低
于”)800℃o
【答案】(1)①增大反應物之間的接觸面積,加快反應的速度②NQJCOB+Ca(OH)2===
CaCO:tI+2NaOH
③過濾④滅火(合理答案均給分)(2)①CaCA型上鱉CaCO;,+COt②低于
【解析】
(1)①噴成霧狀,主要是為增大反應物之間的接觸面積,加快反應的速度;
②“反應分離”中發(fā)生的反應有:CaO+HQ==Ca(0H)2和Na2cO3+Ca(0H)2==CaCO3I
+2NaOH,
其中屬于復分解反應的為Na£Os+Ca(OH)2===CaCO;1I+2NaOH
③“反應分離”中將CaCOs分離出來,這是固液分離,即進行過濾;
④二氧化碳的用途比較多,如滅火、氣體肥料和制備碳酸飲料等。
(2)①固體物質(zhì)從1.46克變?yōu)?.28克,即減少了0.18克,為水的相對分子質(zhì)量18的0.1
位數(shù),即在這區(qū)間溫度下,CaCO-HQ發(fā)生了脫水反應,生成了CaC。(相對分子質(zhì)量為
128);固體質(zhì)量從1.28克降到1.降克時,即CaCO分解了CaCCh(相對分子量為100),故
在這區(qū)間溫度下,發(fā)生反應的化學方程式為CaCzO/"處CaC0;i+COt;
②固體質(zhì)量從1.00克降到0.56克時,即發(fā)生了CaCO:,高溫CaO+C02t,即溫度高于800
低于℃時有利于CaC。,的分解,而不利于CaO吸收CO:(CaO吸收C0°反應的化學方程式為
CaO+C02=CaCOJ,故填“低于”。
典型例題2:(2021深圳)某科學興趣小組,用廢渣(主要為CaCO:,,還含有C、Fe203,MgO等
少量雜質(zhì))制作CaCL,反應過程如圖所示。
(1)[過程中加過量稀鹽酸的目的是=
(2)I過程中MgO發(fā)生反應的化學方程式為,此反
應為(填基本反應類型)反應。
(3)濾渣一的成分為(填化學式)。
(4)X溶液為(填化學式)溶液。
(5)NaCl在生活中的用處:(寫一例)。
(6)已知CaCL,焦炭、BaSO“在高溫下生成BaCk、CO和CaS,寫出該反應的化學方程
式:。
【答案】(1)使碳酸鈣、氧化鐵、氧化鎂完全反應(2)MgO+2HCl=MgCl2+II2O復分解(3)C
(4)NaOH(5)作調(diào)味品(合理即可)(6)CaC12+4C+BaS01高溫BaCh+4C0t+CaS
【解析】
(1)稀鹽酸能與碳酸鈣、氧化鐵、氧化鎂發(fā)生反應,加入過量的稀鹽酸使碳酸鈣、氧化鐵、氧
化鎂完全反應;
(2)MgO和鹽酸反應生成氯化鎂和水,化學方程式是MgO+2HCl=MgCk+H。此反應屬于復分解
反應;
(3)C不溶于水,不與稀鹽酸反應,濾渣一是C;
(4)氫氧化鈉能夠與FeCL、MgCL反應生成沉淀,X溶液為氫氧化鈉溶液;
(5)Nad在生活中可以用作調(diào)味品等。(6)CaCl2,焦炭、BaSO,在高溫下生成BaCh、CO、CaS,
化學方程式是CaCk+4C+BaS0,高溫BaCk+4C0t+CaS?
典型例題3:(2021德陽)“綠色化學”是化工生產(chǎn)中的重要理念。如圖為利用尿素工廠廢
氣和磷肥工廠廢渣(液)聯(lián)合生產(chǎn)硫酸錠的工藝流程。
CaSO4
--------度FNH3和C6)晨濁雁彳--------
素工----------------1I----------------------月巴工二)
-------譏淀池)----------?產(chǎn)品(NHOzSd,
II
副產(chǎn)品—~[燧燒爐卜——CaCO3
回答下列問題。
(1)副產(chǎn)品的化學式為。
(2)沉淀池中發(fā)生反應的化學方程式為o
(3)工藝流程中體現(xiàn)“綠色化學”理念的設(shè)計有(答一點即
可)。
【答案】⑴CaO(2)2NH3+C02+H20+CaS0.,=CaC03I+(NH?)酬(3)C02循環(huán)利用,減少溫室氣
體的排放(合理即可)
【解析】
(1)由CaCO*高溫CaO+COzt可知,CaCO;t經(jīng)過高溫分解得到的副產(chǎn)品是CaO;
(2)分析圖示可知,沉淀池中發(fā)生反應的化學方程式為2NH」+C02+HQ+CaS0產(chǎn)CaCO:;I+(NH3S0<;
(3)反應中產(chǎn)生的COc重復利用,體現(xiàn)了“綠色化學”的理念。
典型例題4:(2021福建)為解決能源與環(huán)境問題,有學者提出如圖1所示的含碳物質(zhì)轉(zhuǎn)化
的技術(shù)路線。
H:O
可
燃
冰
圖1圖2
(1)“可燃冰”中甲烷完全燃燒的化學方程為。
(2)反應②屬于(填基本類型)。
(3)反應④中,參加反應的CO2和生成的C1L的分子數(shù)目之比為。
(4)我國學者開發(fā)促進反應③的一種新型催化劑,催化過程微觀示意圖如圖2。該過程的
中間產(chǎn)物(填化學式)、氧和氫進一步作用生成甲醇(CIhOH)和水。
(5)該技術(shù)路線有利用于實現(xiàn)(填標號)。
A.碳循環(huán)利用
B.減少碳排放
C.減少白色污染
【答案】(1)CIL+202點燃C0?+2IM)(2)分解反應(3)1:1(4)CO(5)AB
【解析】
(1)“可燃冰”中甲烷完全燃燒生成水和二氧化碳,反應的化學方程為:CH4+2O2邈/02+21L0。
(2)反應②中一種物質(zhì)反應生成三種物質(zhì),屬于分解反應。
(3)反應④的化學方程式:他+4版催化劑CH,+2H2。,參加反應的他和生成的陽的分子數(shù)
目之比為1:1。
(4)催化過程微觀示意圖如圖2,該過程的中間產(chǎn)物CO、氧和氫進一步作用生成甲醇(CH3OH)
和水。
(5)該技術(shù)路線有利用于實現(xiàn)循環(huán)利用、減少碳排放。
典型例題5:(2021桂林)早在戰(zhàn)國時期,《周禮?考工記》就記載了我國勞動人民制取K0II
以漂洗絲帛的工藝。大意是:先將干燥的木頭燒成灰(含K2CO3),用其灰汁浸泡絲帛,再加
入石灰即可。如圖為模擬該法制取KOH的工藝流程。請回答有關(guān)問題。
co:
廢q濾渣濾渣H:O
(1)桂林有豐富的石灰石資源,石灰石的主要成分是。
(2)實驗室里進行操作②、操作③均用到的玻璃儀器是。
(3)“反應池”中發(fā)生主要反應的化學方程式是o
(4)“制漿”中發(fā)生反應的基本反應類型是。
(5)流程中可循環(huán)使用的物質(zhì)是o
(6)“燃燒窯”中產(chǎn)生的熱量可供煨燒和操作(填“①”、"②”或“③”)利用。
【答案】(D碳酸鈣(2)玻璃棒(3)K£0」+Ca(OH)2=CaC0:iI+2KOH(4)化合
反應
(5)碳酸鈣和水(6)③
【解析】(1)桂林有豐富的石灰石資源,石灰石的主要成分是碳酸鈣;
(2)實驗室里進行操作②、操作③均用到的玻璃儀器是玻璃棒;
(3)“反應池”中發(fā)生主要反應:碳酸鉀和氫氧化鈣反應生成碳酸鈣沉淀和氫氧化鉀,反應
的化學方程式是:K,C03+Ca(OH)2-CaC031+2K0H;
(4)“制漿”中氧化鈣和水反應生成氫氧化鈣,發(fā)生反應的基本反應類型是化合反應;
(5)流程中可循環(huán)使用的物質(zhì)是碳酸鈣和水:
(6)“燃燒窯”中產(chǎn)生的熱量可供燃燒和操作③(蒸發(fā))利用。
【鞏固提升】
1.(2021連云港)回收含銅廢料(主要成分為Cu)中的銅,部分實驗流程如圖:
稀礴稍過量鐵屑
濾渣濾液X
注:灼燒后得到黑色固體和殘留物,殘留物不溶于水和稀硫酸。
下列關(guān)于該流程的說法,錯誤的是()
A.“灼燒”的主要目的是將Cu轉(zhuǎn)變?yōu)镃uO
B.濾液X中的溶質(zhì)為FeSO”
C.“酸溶”和“還原”過程中發(fā)生的反應均為置換反應
D.將Cu、Fe混合物加入足量稀硫酸中,充分反應后過濾得Cu
【答案】C
【解析】
A、銅在加熱條件下能生成氧化銅,“灼燒”的主要目的是將Cu轉(zhuǎn)變?yōu)镃uO,正確:
B、氧化銅能與稀硫酸反應生成硫酸銅和水,過量的鐵能與硫酸銅溶液反應生成硫酸亞鐵溶
液和銅,則濾液X中的溶質(zhì)為FeSO”正確;
C、“酸溶”的過程中氧化銅能與稀硫酸反應生成硫酸銅和水,“還原”過程中鐵能與硫酸
銅溶液反應生成硫酸亞鐵溶液和銅,“酸溶”和“還原”過程中發(fā)生的反應分別為復分解反
應、置換反應,錯誤;
D、將Cu、Fe混合物加入足量稀硫酸中,鐵能與稀硫酸反應生成硫酸亞鐵溶液和氫氣,銅不
與稀硫酸反應,充分反應后過濾得Cu,正確。
2.(2021嘉興)北宋沈括在《夢溪筆談》中記載了用“苦泉水”制取銅方法,其主要生
產(chǎn)流程如圖所示。下列解釋合理的是()
A.①通過蒸發(fā)溶劑可獲得晶體B.②是通過復分解反應獲得銅
C.③所得硫酸銅溶液一定是飽和的D.④說明鐵元素變成了銅元素
【答案】A
【解析】
A、通過蒸發(fā)溶劑可獲得晶體,正確;
B、復分解反應是兩種化合物互相交換成分生成另外兩種化合物的反應,②生成了銅單質(zhì),
不是復分解反應,錯誤:
C、③通過加水溶解,得到硫酸銅溶液,溶液不一定飽和,錯誤;
【)、④鐵與硫酸銅反應生成硫酸亞鐵和銅,鐵將硫酸銅中的銅置換了出來,不是鐵元素變成
了銅元素,根據(jù)質(zhì)量守恒定律,化學反應前后,元素的種類不變,錯誤。
3.(2021沈陽)合成氨是人類科學技術(shù)上的一項重大突破,對社會發(fā)展與科技進步做出了
巨大貢獻。合成氨工藝的主要流程如圖:
民、H4
NHs(含'、Hz)
合w
成
塔
水冷器
NH3(液態(tài))
循環(huán)?體
(1)合成塔中的反應在高溫、高壓、催化劑條件下進行,其化學方程式是。
(2)上述反應中,一定發(fā)生改變的是(填字母序號)。
A.元素種類B.分子種類C.原子種類
(3)生產(chǎn)過程中可循環(huán)使用的物質(zhì)是,
(4)根據(jù)表中的數(shù)據(jù)回答問題。
物質(zhì)H
2N2NH3
沸點/℃(LOlXlO’Pa)-252-195.8-33.35
在1.01義105Pa時,要將工業(yè)合成氨的產(chǎn)物氨氣(NHO從它的反應物氮氣和氫氣的混合物中
分離開來,最適宜的溫度應該控制在
【答案】(1)N?+3H?.嚴化劑,2NH3(2)B⑶M%(4)-195.8℃WT<-33.35℃
高媼高壓
【解析】
(1)進入合成塔中的原料是岫和上,兩者反應在高溫、高壓、催化劑條件下進行反應,生
成NH:”化學方程式為)弗+3比,,化劑-2NH3;
(2)根據(jù)質(zhì)量守恒定律,化學反應前后元素種類、原子種類不變,分子種類一定變;
(3)生成的NL中混有電和七,兩者作為循環(huán)氣體再進入合成塔,可以回收利用:
(4)在LOlXlO'Pa時,氨氣的沸點為-33.35,N2的沸點為-195.8,氫氣沸點為-252,
將MG與Nz、乩分離,最好將溫度控制在-195.8℃--33.35℃之間。
4.(2021北京東城二模)工業(yè)脫硫廢水中溶有較多可溶性鈣和鎂的化合物,用石灰乳和煙道
氣對廢水進行軟化處理,主要流程如圖所示。
(1)反應器1中,石灰乳[主要成分是Ca(OH)J用于除去Mg”,Ca(OH)2與MgCk發(fā)生復分解反應
⑵反應器2中,煙道氣用于將Ca"轉(zhuǎn)化為CaCOs沉淀,煙道氣中參與反應的氣體
是o
(3)反應器中攪拌的作用是。
【答案】(l)Ca(OH)z+MgCl產(chǎn)CaCk+Mg(OH)/(2)CO,(3)使反應物充分接觸,反應更充分
【解析】
(1)Ca(OH)z與MgCk發(fā)生復分解反應,交換成分生成另外兩種化合物,化學方程式為
Ca(OH)2+MgCl2=CaCl2+Mg(OH)2I;
(2)煙道氣用于將Ca‘轉(zhuǎn)化為CaCCh沉淀,根據(jù)質(zhì)量守恒定律,煙道氣中參與反應的氣體是
C02;
(3)反應器中攪拌的作用是使反應物充分接觸,反應更充分。
5.(2021杭州)某種粗鹽水中有少量含SO:、K'的雜質(zhì),小金用這種粗鹽水經(jīng)過下列實驗流
程制取純凈氯化鈉晶體。
請回答:
(1)固體A是(填化學式)。
(2)加碳酸鈉溶液時發(fā)生反應的化學方程式為o
(3)若將溶液C蒸發(fā)至出現(xiàn)大量固體時停止加熱,利用余熱將溶液蒸干得到晶體,所得晶體仍
不是純凈的氯化鈉,理由是?
【答案】(DBaSO」(2)BaCL+Na2C0;!=BaC03I+2NaCl(3)鉀離子未除去
【解析】
(DBaCk中的鋼離子能跟硫酸根離子結(jié)合生成硫酸領(lǐng)沉淀,所以固體A是BaSO.,;
⑵由題可知,加入稍過量NaKOs溶液的目的是除去溶液A中含有的氯化鋼。氯化鋼與碳酸鈉
發(fā)生反應的化學方程式為BaCh+Na£03=BaC03I+2NaCl;
(3)若將溶液C蒸發(fā)至出現(xiàn)大量固體時停止加熱,利用余熱將溶液蒸干得到晶體,因為鉀離子
未除去,所以所得晶體仍不是純凈的氯化鈉。
6.(2021重慶A)某興趣小組利用廢銀材料(含有金屬Ni及少量Fe、Ag)探究相關(guān)物質(zhì)的性質(zhì)
并回收保,設(shè)計流程如下圖所示(部分產(chǎn)物略去)。
適量
,
H
加NaO
鐵粉笛
廿臬
液②
廣濾
升高
溶液
”、永
液pH
灣溶
2冷
H2°
液①
廢一濾
過量
UI
儕液
)]J
Ni2+
銀(含有
s。4
材稀H2
淀
H)3沉
料Fe(0
濾渣①
:
資料
查閱
Fe"。
化為
Fe?+轉(zhuǎn)
可將
0,溶液
a.壓
3
:
關(guān)系
如下
pH有
溶液
時,
沉淀
化物
氫氧
應的
為對
+轉(zhuǎn)化
\N『
b.Fe
2+
3+
H)
Ni(O
Ni->
OH)
>Fe(
Fe-
2
3
.
1
1
1
1
7.2
3.2
2.2
pH
溶液
8.7
他+沉
開
Ni?+
Fe3+開
Fe?+沉
全
淀完
全
淀完
始沉淀
始沉淀
O
__________
為—
的操作
驟I
(1)步
分為
①的成
(2)濾渣
O
__________
)。
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