高三化学复习研讨会交流材料：化工流程题.doc

高三化学复习研讨会交流材料 化工流程题【常见考点分析】化学知识越来越多的应用在工业生产和生活实际中，而这也成为高考命题的热点和难点，充分体现化学学科知识的实用性。这类题目的综合性强，要求同学们既要熟知工业生产的基本原理，又要对流程图中所给出的信息进行提取、筛选，对学科能力要求较高。首先，回顾一下我们在高中教材中涉及到的化学工业：1、候氏制碱法 2、氯碱工业 3、硅酸盐工业4、工业制硫酸 5、合成氨工业 6、工业制硝酸7、金属的冶炼：na、mg、al、fe、cu等8、石油化工、煤化工、农副产品化工无机化工题实际上是考查考生运用化学反应原理及相关知识来解决工业生产中实际问题的能力。解此类型题目的基本步骤是：从题干中获取有用信息，了解生产的产品 分析流程中的每一步骤，从几个方面了解流程：a.反应物是什么 b.发生了什么反应 c.该反应造成了什么后果，对制造产品有什么作用。抓住一个关键点：一切反应或操作都是为获得产品而服务。从问题中获取信息，帮助解题。 了解流程后着手答题。对反应条件的分析可从以下几个方面着手：1. 对反应速率有何影响？2. 对平衡转化率有何影响？3. 对综合生产效益有何影响？如原料成本，原料来源是否广泛、是否可再生，能源成本，对设备的要求，环境保护（从绿色化学方面作答）【经典例题分析】【例1】聚合氯化铝是一种新型、高效絮凝剂和净水剂，其单体是液态的碱式氯化铝al2(oh)ncl6n。本实验采用铝盐溶液水解絮凝法制备碱式氯化铝。其制备原料为分布广、价格廉的高岭土，化学组成为：al2o3（25%34%）、sio2（40%50%）、fe2o3（0.5%3.0%）以及少量杂质和水分。已知氧化铝有多种不同的结构，化学性质也有差异，且一定条件下可相互转化；高岭土中的氧化铝难溶于酸。制备碱式氯化铝的实验流程如下：根据流程图回答下列问题：“煅烧”的目的是_。配制质量分数15的盐酸需要200 ml 30的浓盐酸（密度约为1.15 gcm3）和_ g蒸馏水，配制用到的仪器有烧杯、玻璃棒、_。“溶解”过程中发生反应的离子方程式为_。加少量铝粉的主要作用是_。“调节溶液ph在4.24.5”的过程中，除添加必要的试剂，还需借助的实验用品是_；“蒸发浓缩”需保持温度在90100，控制温度的实验方法是_。例1解析：对比原料与产品可知，该生产的主要工序：一是除去原料高岭土中的杂质，二是将al2o3利用水解絮凝法转化为产品。再进一步分析，除铁用铝置换后过滤，高岭土中的al2o3不溶于酸，必须经煅烧改变结构。该题经这样分析，题设的所有问题的答案就在分析之中。参考答案：改变高岭土的结构，使其能溶于酸；230；量筒；al2o36h2al33h2o fe2o36h2fe33h2o；除去溶液中的铁离子；ph计（或精密ph试纸）；水浴加热【例2】钡盐行业生产中排出大量的钡泥主要含有hno3 70 baco3 basio3 baso3 ba(feo2)2等。某主要生产bacl2、baco3、baso4的化工厂利用钡泥制取ba(no3)2，其部分工艺流程如下：（1）酸溶后溶液中ph1 ，ba(feo2)2与hno3的反应化学方程式为 。（2）酸溶时通常控制反应温度不超过70，且不使用浓硝酸，原因是 、 。（3）该厂结合本厂实际，选用的x为 （填化学式）；中和使溶液中 （填离子符号）的浓度减少（中和引起的溶液体积变化可忽略）。（4）上述流程中洗涤的目的是 。例2解析：本题让元素化合物知识与生产工艺结合起来，以钡盐行业生产中排出大量的钡泥制取ba(no3)2为背景，引导中学化学教学关注化学学科的应用性和实践性。本题考查学生在“工艺流程阅读、相关反应化学方程式书写、化学反应条件控制的原理、生产流程的作用”等方面对元素化合物性质及其转化关系的理解和应用程度，考查学生对新信息的处理能力。通过产物，结合溶液的酸碱性，选用的x为baco3，在i中有fe3+、h+和ba2+、no3-等，加入baco3后，能使fe3+和h+浓度降低；（4）在废渣中有可溶性钡盐，有毒（医院钡餐用baso4而绝对不能用baco3，因为baco3可溶于胃中盐酸产生有毒ba2），因此，洗涤的目的是减少可溶性钡盐对环境的污染。参考答案：（1）ba(feo2)28hno3 8 ba(no3)22fe(no3)34h2o（2）防止反应速度过快 浓hno3易挥发、易分解（3）baco3 fe3、h（4）减少废渣中可溶钡盐对环境的污染 （凡合理答案均可）【例3】正极材料为licoo2的锂离子电池被广泛用作便携式电源。但钴的资源匮乏限制了其进一步发展。（1）橄榄石型lifepo4是一种潜在的锂离子电池正极材料，它可以通过(nh4)2fe(so4)2、h3po4与lioh溶液发生共沉淀反应，所得沉淀经80真空干燥、高温成型而值得。共沉淀反应投料时，不将(nh4)2fe(so4)2和lioh溶液直接混合的原因是 。共沉淀反应的化学方程式为 。高温成型前，常向lifepo4中加入少量活性炭黑，其作用除了可以改善成型后lifepo4的导电性能外，还能 。（2）废旧锂离子电池的之极材料试样（主要含有licoo2及少量al、fe等）可通过下列实验方法回收钴、锂。在上述溶解过程中，s2o32，licoo2在溶解过程中反应的化学方程式为 。 co(oh)2在空气中加热时，固体残留率随温度的变化如右图所示。已知钴的氢氧化物加热至290时已完全脱水，则1000时，剩余固体成分为 。（填化学式）；在350400范围内，剩余固体成分为 。（填化学式）。例3解析：本题又是以化学与社会生活节能环保中电动车电极为背景的综合题，广泛涉及便携式电源正极材料生产、工艺原理、化学反应、废旧回收等环节中涉及的化学问题，从化学的角度解决生产工艺中的技术问题上。（2）根据质量的变化，在变化过程中，co的质量没有变，通过题给数据看，在10000c是co(oh)2完全分解，则产物coo，在350-4000c时，固体的质量在89.25%-86.38%之间，可以通过极点进行分析，假设固体的总质量为100g，co(oh)2的物质的量与co的物质的量是相等的，在2900c，n(cr) :n(o)=100/93：（89.25-100*59/93)/16=2:3,其化学式为co2o3。在5000c n(cr) :n(o)= 100/93：（86.38-100*59/93)/16=3:4其化学式为co3o4 ，所以可以确定在350-4000c时的化学式为co2o3和co3o4参考答案：（1）fe2+ 在碱性条件下更易被氧化（凡合理答案均可）(nh4)2fe(so4)2liohh3po4lifepo42nh4hso4h2o与空气中o2反应，防止lifepo4中fe2+被氧化（凡合理答案均可）（2）8licoo2na2s2o311h2so44li2so48coso4na2so411h2ocoo co2o3、co3o4【备考提示】例2和例3提示我们元素化合物知识教学要与基本实验实验、化工生产工艺结合起来，而不是简单的死记硬背。【例4】最近，我国利用生产磷铵排放的废渣磷石膏制取硫酸并联产水泥的技术研究获得成功。具体生产流程如下：水泥so3so2固体anh3h3po4粉碎富集萃取槽磷灰石硫酸操作a装置a操作b操作a磷铵热交换器催化氧化一系列工艺回答下列问题： 若操作a、操作b均在实验室进行，则操作a时用到的玻璃仪器有 ；进行操作b时需注意 。 装置a用于磷酸吸收nh3。若该过程在实验室中进行，请在下面的方框内画出装置a的示意图。 热交换器是实现冷热交换的装置。化学实验中也经常利用热交换来实现某种实验目的，如气、液热交换时通常使用的仪器是 。 固体a为生石膏（caso42h2o）和不含结晶水且高温时也不分解的杂质。生石膏在120时失水生成熟石膏（2caso4h2o），熟石膏在200时失水生成硫酸钙。为测定固体a中生石膏的含量，某科研小组进行了如下实验：称取固体a180g置于坩埚中加热，加热过程中固体质量随温度变化记录如下图： 实验中每次对固体称量时须在冷却后进行。为保证实验结果的精确性，固体冷却时必须防止 。将加热到1400时生成的气体通入品红溶液中，品红褪色。写出1400时的化学反应方程式 。 固体a中生石膏的质量百分含量 。例4解析：综合性较强，工业流程要分析到位，考察有关计算及基本实验操作参考答案： 漏斗、玻璃棒、烧杯 低温蒸发结晶 （如图或其他能防止氨气倒吸的装置） 冷凝管 吸水1400 2caso4 2cao2so2o2 75.6【考试热点预测】【练习1】从含镍废催化剂中可回收镍，其流程如下：某油脂化工厂的含镍催化剂主要含有ni，还含有al（31%）、fe（1.3%）的单质及氧化物，其他不溶杂质(3.3%)。部分阳离子以氢氧化物形式完全沉淀时的ph如下：沉淀物al(oh)3fe(oh)3fe(oh)2ni(oh)2ph5.23.29.79.2回答下列问题：“碱浸”的目的是除去_。“酸浸”时所加入的酸是_（填化学式）。酸浸后，滤液中可能含有的金属离子是_。“调ph为23”的目的是_。产品晶体中有时会混有少量绿矾（feso47h2o），可能是由于生产过程中_导致fe2未被完全氧化造成的。niso4在强碱溶液中用naclo氧化，可制得碱性镍镉电池电极材料niooh。该反应的离子方程式是_。答案：al、al2o3、油脂；h2so4，ni2、fe2；防止在浓缩结晶过程中ni2水解；h2o2的用量不足（或h2o2失效）、保温时间不足；2ni2clo4oh2nioohclh2o【练习2】高锰酸钾是锰的重要化合物和常用的氧化剂。以下是工业上用软锰矿制备高锰酸钾的一种工艺流程。粉碎mno2熔融kmno4k2co3mno2kohh2ok2mno4co2操作kmno4k2co3操作母液kmno4粗晶体干燥kmno4晶体石灰苛化koh空气（1）kmno4稀溶液是一种常用的消毒剂。其消毒原理与下列物质相同的是_（填代号）。a. 84消毒液（naclo溶液） b. 双氧水 c. 苯酚 d. 75%酒精（2）高锰酸钾保存在棕色试剂瓶，下列试剂保存不需要棕色试剂瓶的是_（填代号）。a. 浓硝酸 b. 硝酸银 c. 氯水 d. 烧碱（3）上述流程中可以循环使用的物质有 、 （写化学式）。（4）若不考虑物质循环与制备过程中的损失，则1 mol mno2可制得 mol kmno4。（5）该生产中需要纯净的co2气体。若实验室要制备纯净的co2，所需试剂最好选择（选填代号） 。a. 石灰石 b. 稀hcl c. 稀h2so4 d. 纯碱所需气体发生装置是 （选填代号）。 a b c（6）操作的名称是 ；操作根据kmno4和k2co3两物质在 （填性质）上的差异，采用 （填操作步骤）、趁热过滤得到kmno4粗晶体。以物质的制备，考查有关化学实验操作。同时考查循环物质的判断与计算。答案：（1）ab；（2）d；（3）mno2；koh；（4）23 ；（5）cd；a；（6）过滤；溶解度；浓缩结晶；【练习4】钛(ti)被称为继铁、铝之后的第三金属，江西省攀枝花和西昌地区的钒钛磁铁矿储量十分丰富。如下图所示，将钛厂、氯碱厂和甲醇厂组成产业链可以大大提高资源利用率，减少环境污染。请填写下列空白：电解食盐水时，总反应的离子方程式是：_。写出钛铁矿经氯化法得到四氯化钛的化学方程式：_。已知：mg(s) cl2(g)mgcl2(s)；h641 kjmol1ti(s)2cl2(g)ticl4(s)；h770 kjmol1则2mg(s)ticl4(g)2mgcl2(s)ti(s)；h_反应2mgticl42mgcl4ti在ar气氛中进行的理由是_ _。在上述产业链中，合成192 t甲醇理论上需额外补充h2_t（不考虑生产过程中物质的任何损失）。以甲醇、空气、氢氧化钾溶液为原料，石墨为电极可构成燃料电池。该电池中负极上的电极反应式是_。以物质的制备，考查化学反应原理知识。答案2cl2h2o2ohh2cl2；2fetio36c7cl22ticl42fecl36co；512 kjmol1 防止高温下mg（ti）与空气中的o2（或co2、n2）反应；10；ch3oh8oh6eco326h2o【练习3】蛇纹石矿可以看作由mgo、fe2o3、al2o3、sio2组成。由蛇纹石制取碱式碳酸镁的实验步骤如下氢氧化物fe(oh)3al(oh)3mg(oh)2开始沉淀ph1.53.39.4(1) 蛇纹石矿加盐酸溶解后，溶液里除了mg2+外，还含有的金属离子是_(2)进行操作时，控制溶液ph78（有关氢氧化物沉淀的ph见右表）ca(oh)2不能过量，若ca(oh)2过量可能会导致_沉淀溶解。(3)从沉淀混合物a中提取红色氧化物作颜料，先向沉淀物a中加入 (填入物质的化学式)，然后_ (依次填写实验操作名称)。（4）物质循环使用，能节约资源。上述实验中，可以循环使用的物质是_ (填写物质化学式)。(5)现设计一个实验，确定产品amgco3bmg(oh)2ch2o中a、b、c的值，请完善下列实验步骤(可用试剂：浓硫酸、碱石灰)：样品称量 高温分解 _ mgo称量（6）18.2g产品完全分解后，产生6.6gco2和8.0g mgo，由此可知，产品的化学式中：a=_ b =_ c =_考察有关计算及基本实验操作答案：（1）fe3、al3 （2）al(oh)3 mg(oh)2（3）naoh或ca(oh)2 过滤、洗涤、灼烧 （4）caco3（或co2）（5）用浓硫酸吸收水蒸气 称量碱石灰吸收co2前后的质量（6）3、1、3【习题精选】1、重晶石（baso4）难溶于水，要转化成baco3再制备其他钡盐。工业上一般采用高温煅烧还原法；实验室可以采用沉淀转化法。高温煅烧还原法 煅烧还原的热化学方程式为：_。有关的数据：ba(s)s(s)2o2(g)baso4(s)；h1473.2 kjmol1c(s)o2(g)co(g)；h110.5 kjmol1 ba(s)s(s)bas(g)；h460 kjmol1经检验bas的水溶液呈碱性，原因是（用离子方程式表示）_。沉淀转化法 向baso4沉淀中加入饱和na2co3溶液，充分搅拌，弃去上层清液。如此处理多次，直到baso4全部转化为baco3：baso4(s)co32(aq)baco3(s)so42(aq)（平衡常数k0.042）现有0.20 mol baso4，每次用1.00 l 2.0moll1饱和na2co3溶液处理，假定baso4能全部转化，至少需要处理多少次？（写出计算过程）从“绿色化学”角度分析，用饱和na2co3溶液沉淀转化法的优点是_。2、重铬酸钾是工业生产和实验室的重要氧化剂，工业上常用铬铁矿（主要成份为feocr2o3）为原料生产,实验室模拟工业法用铬铁矿制k2cr2o7的主要工艺如下，涉及的主要反应是：6feocr2o3+24naoh+7kclo312na2cro4+3fe2o3 +7kcl+12h2o，试回答下列问题：在反应器中，有na2cro4生成，同时fe2o3转变为nafeo2，杂质sio2、al2o3与纯碱反应转变为可溶性盐，写出氧化铝与碳酸钠反应的化学方程式： 。nafeo2能强烈水解，在操作生成沉淀而除去，写出该反应的化学方程式： 。操作的目的是什么，用简要的文字说明： 。操作中，酸化时，cro42转化为cr2o72,写出平衡转化的离子方程式： 。称取重铬酸钾试样2.5000g配成250ml溶液，取出25.00ml于碘量瓶中，加入10ml 2mol/lh2so4和足量碘化钾(铬的还原产物为cr3+)，放于暗处5min，然后加入100ml水，加入3ml淀粉指示剂，用0.1200mol/lna2s2o3标准溶液滴定（i2+2s2o32=2i+s4o62）。判断达到滴定终点的依据是： ；若实验中共用去na2s2o3标准溶液40.00ml,则所得产品的中重铬酸钾的纯度（设整个过程中其它杂质不参与反应） 。3、复印机使用的墨粉主要成分是fe3o4，下图是氧化沉淀法生产fe3o4的工艺：已知： 工业绿矾中feso4的含量为52.5%，其中的杂质不参与反应； fe(oh)22fe(oh)3fe3o44h2o请回答下列问题：（1）铁的常见氧化物有 ；（2）fe3o4与稀硝酸反应的离子方程式是 ，检验反应后的溶液中含fe3+的方法 ；（3）在工艺流程中，通入适量空气“氧化”时的化学方程式是： ；（4）生产中可获得的副产品是 ，提取该副产品的操作顺序是 （填写序号）a过滤 b加热浓缩 c冷却 d结晶 e洗涤（5）在生产过程中，若工业绿矾的投料速率是12.16 kg/h，为使产品较纯，鼓入空气的速率应为 m3/h（假设反应在标准状态下进行，空气中o2占20%）。4、钨是我国丰产元素，是熔点最高的金属 , 广泛用于拉制灯泡的灯丝 , 有“光明使者”的美誉。钨在自然界主要以钨 (+6价) 酸盐的形式存在。有开采价值的钨矿石是白钨矿和黑钨矿。白钨矿的主要成分是钨酸钙 (cawo4)；黑钨矿的主要成分是铁和锰的钨酸盐，化学式常写成(fe,mn)wo4 ，钨酸（h2wo4）酸性很弱，难溶于水。黑钨矿传统冶炼工艺的第一阶段是碱熔法： 其中 a、b、c 都是钨的化合物。回答：(1) 74w在周期表的位置是第 周期。(2) 写出上述流程中b 、c 的化学式：b_； c_(3) 钨冶炼工艺的第二阶段则是用碳、氢等还原剂把氧化钨还原为金属钨。对钨的纯度要求不高时 , 可用碳作还原剂。写出用碳还原氧化钨制取金属钨的化学方程式：_；为了获得可以拉制灯丝的高纯度金属钨,不宜用碳而必须用氢气作还原剂 ,为什么 ?_。(4) 仲钨酸的阱盐在热分解时会发生内在氧化还原反应 ,我国钨化学研究的奠基人顾冀东先生采用这一反应制得了蓝色的、非整比的钨氧化物 wo3-x 。 这种蓝色氧化钨具有比表面大、易还原的优点 , 在制钨粉时温度容易控制 ,目前冶炼拉制钨丝的金属钨都用蓝色氧化钨为原料。经分析 , 得知蓝色氧化钨中钨的质量分数为 0.7985。计算 wo3-x中的x值。x=_ 。 (相对原子质量：w:183.84 ;o:16.00)一般认为，蓝色氧化钨的颜色和非整比暗示了在化合物中存在五价和六价两种价态的钨。则蓝色氧化钨中这两种价态的钨原子数比为_：_5、（1）工业上以粗铜为原料采取如下图所示流程制备硝酸铜晶体：粗铜（含铁）保温去铁hno3过滤滤液蒸发浓缩hno3冷却过滤晶体noxa滤液在步骤a中，需要通入氧气和水，其目的是 。现有1l no2、no混合气体nox，将其氧化成hno3，需同温同压下o2的体积0.6l，则混和气体中no2、no的物质量之比为 。在保温去铁的过程中，为使fe3+沉淀完全，可以向溶液中加入cuo，调节溶液的ph，不用加水的方法调节溶液ph的原因是 。进行蒸发浓缩时，要用硝酸调节溶液的ph=1，其目的是（结合离子方程式说明）30t / s / gbaccu(no3)26h2ocu(no3)23h2o 。（2）下图是某小组同学查阅资料所绘出的硝酸铜晶体 cu(no3)2nh2o 的溶解度曲线（温度在30前后对应不同的晶体），下列说法正确的是 （填字母）。 a. a点时的溶液为不饱和溶液b. b点时两种晶体可以共存 c. 按上述流程最终得到的晶体是cu(no3)23h2o d.若将c点时的溶液降温至30以下，可以析出cu(no3)26h2o晶体6、碘酸钾是一种白色结晶粉末，无臭无味，酸性条件下碘酸钾是一种较强的氧化剂，与氢碘酸、二氧化硫等还原性物质作用，被还原为单质碘，在碱性介质中，碘酸钾能被氯气、次氯酸盐等氧化为高碘酸钾。碘酸钾在常温下稳定，加热至560开始分解。工业生产碘酸钾的流程如下，在反应器中发生反应的化学方程式为：i2+kclo3+h2o-kh(io3)2+kcl+cl2 （未配平）（1）已知步骤反应器发生的反应中，两种还原产物所得电子数相同，请配平该反应的化学方程式：_；（2）步骤中，用稀酸酸化的作用是_；在稀硝酸和稀盐酸中不能选用的酸是：_，其原因是_；（3）步骤要保持溶液微沸1小时以完全排出氯气，排出氯气的原因为 _ _；（4）参照下表碘酸钾的溶解度，步骤11得到碘酸钾晶体，你建议的方法是_ 。温度/01020406080kio3g/100g水4.606.278.0812.618.324.87、工业制硫酸生产流程如下图：98硫酸稀释室贮存室98硫酸造气(制so2)空气净化干燥催化反应室(400500、常压、催化剂)吸收塔发烟硫酸so3（1）早期生产用黄铁矿为原料，但现在工厂生产硫酸用硫磺为原料，理由是 （2分）在催化反应室，下列措施中有利于提高so2平衡转化率的有 （2分）a升高温度 b减少压强 c不断补充so2和空气 d及时分离出so3（3）在生产中，为提高催化剂效率采取了哪些措施？ （3分）（4）已知2so2（g）+o2（g）2so3（g），h196 kjmol1。在450、常压和钒催化条件下向一密闭容器中充入2molso2和1molo2,充分反应后,放出的热量_(填“”“=”)196kj，理由是_（3分）（5）经检测生产硫酸的原料气成分（体积分数）为so27、o211、n282。在500，0.1mpa条件下达到平衡时，各种气体的体积比为v（so2）：v（so3）：v（o2）：v（n2）0.46：6.5：7.7：82，则so2的利用率为 （3分）(6)在450、常压和钒催化条件下，在容积为vl的容器中加入2n molso2和n molo2，反应达平衡后测得平衡常数为k，此时o2的转化率为x。则k和x的关系满足k 。（2分）8、生产着色铝片的工艺流程如下：表面有氧化铝的铝片着色铝片h2o铝片铝片铝片2mol/lnaoh溶液铝片10hno3着色着色铝片封闭电解请回答下列问题：（1）第步中naoh溶液的作用是 （1分）（2）第步hno3的作用是对铝片进行抛光，写出其反应的的离子方程式 （2分）（3）在第步电解是以铝为阴极，铝片为阳极，在硫酸介质中控制电压电流，使阳极放出o2与al反应使铝表面形成一层致密的氧化膜。写出有关的电极反应式：阴极： （2分）阳极： （2分）（4）氧化膜质量的检验：取出铝片干燥，在氧化膜未经处理的铝片上分别滴一滴氧化膜质量检查液（3gk2cro475ml水25ml浓盐酸），判断氧化膜质量的依据是 （2分）a铝片表面有无光滑 b比较颜色变化 c比较质量大小 d比较反应速率大小（5）将已着色的铝干燥后在水蒸气中进行封闭处理约2030min，封闭的目的是使着色的氧化膜更加致密，有关反应化学方程式是（2分）习题精选参考答案1、 baso4(s)4c(s)bas(s)4co(g)；h571.2 kjmol1；s2h2ohsoh；计算过程 ：设每次用1.00 l 2.0 moll1饱和na2co3溶液能处理baso4物质的量为x baso4co32baco3so42 (2.0x) moll1 x moll1 k0.042 x0.081（0.084也给分）；处理次数2.5（2.38也给分）。至少处理3次；节能，环保2、al2o3 + na2co32naalo2 +co2nafeo2 + 2h2o = fe(oh)3 + nao