化工流程题学案.doc

化工流程题（实验型）学案知识积累1、化工生产主要解决六方面问题：1、 解决将原料转化为产品的生产原理；2、 除去所有杂质并分离提纯产品；3、 提高产量与产率；4、 减少污染，考虑 “绿色化学”生产；5、 原料的来源既要考虑丰富，还要考虑成本问题；6、 生产设备简单，生产工艺简便可行等工艺生产问题化学工艺流程题，一般也就围绕这六个方面设问求解。解题方法：（首尾分析法）对工艺流程试题,首先对比分析生产流程示意图中的原材料与产品,从对比分析中找出原料与产品之间的关系,弄清生产流程过程中原料转化为产品的基本原理和除杂分离提纯产品的化工工艺,然后再结合题设的问题,逐一推敲解答.【练习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)nCl6-n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_。知识积累2、化工生产的几个常用的关键词：灼烧（煅烧）：原料的预处理，不易转化的物质转化为容易提取的物质： 如海带中提取碘等酸：:溶解、去氧化物（膜）、调节PH促进水解（沉淀）碱：去油污，去铝片氧化膜，溶解铝、二氧化硅，调节PH促进水解（沉淀）氧化剂：氧化某物质，转化为易于被除去（沉淀）的离子氧化物：调节PH促进水解（沉淀）控制PH值：促进某离子水解，使其沉淀，利于过滤分离煮沸：促进水解，聚沉后利于过滤分离；除去溶解在溶液中的气体，如氧气趁热过滤：减少结晶损失；提高纯度 【练习2】（07上海）将磷肥生产中形成的副产物石膏（CaSO42H2O）转化为硫酸钾肥料和氯化钙水合物储热材料，无论从经济效益、资源综合利用还是从环境保护角度看都具有重要意义。以下是石膏转化为硫酸钾和氯化钙的工艺流程示意图。（1）本工艺中所用的原料除CaSO42H2O、KCl外，还需要 等原料（2）写出石膏悬浊液中加入碳酸铵溶液后发生反应的离子方程式： （3）过滤操作所得固体中，除CaCO3外还含有 （填化学式）等物质，该固体可用作生产水泥的原料。（4）过滤操作所得滤液是(NH4)2SO4溶液。检验滤液中含有CO32的方法是： 。（5）已知不同温度下K2SO4在100g水中达到饱和时溶解的量如下表：温度（）02060K2SO4溶解的量(g)7.411.118.260时K2SO4的饱和溶液591g冷却到0，可析出K2SO4晶体 g（6）氯化钙结晶水合物（CaCl26H2O）是目前常用的无机储热材料，选择的依据是 a 熔点较低（29熔化） b 能导电 c 能制冷 d 无毒（7）上述工艺流程中体现绿色化学理念的是： 。知识积累3、化工生产的主要操作：过滤、结晶、重结晶、洗涤、干燥、灼烧、分液、重复操作2-3次等。其中结晶应注意：（1）当溶液是单一溶质时 所得晶体不带结晶水（如NaCl、K NO3）： 蒸发、结晶 所得晶体带结晶水（如CuSO4.5H2O、莫尔盐）： 蒸发浓缩（至有晶膜出现），冷却结晶，过滤（2）当溶液中有两种或以上溶质时 要得到溶解度受温度影响小的溶质：浓缩（结晶），趁热过滤 要得到溶解度受温度影响大的： 蒸发浓缩，冷却结晶，过滤绿色化学理念：（1）环境污染问题；（2）原子的经济性；（3）节约能源（包括使用催化剂）；（4）原料应是可再生的（或者可循环使用）；（5）工艺的安全性【练习3】.胆矾是一种常见的化合物，工业上它也是一种制取其它含铜化合物的原料。现有废铜（主要杂质为Fe）来制备胆矾。有人设计了如下流程：pH值控制可参考下列数据物 质开始沉淀时的pH值完全沉淀时的pH值氢氧化铁2.73.7氢氧化亚铁7.69.6氢氧化铜5.26.4请根据上述流程回答下列问题：（1）A物质可选用_（填字母）。a稀H2SO4 b浓H2SO4/ D c浓FeCl3溶液 d浓HNO3 （2）I中加H2O2的目的_。（3）II中加Cu2（OH）2CO3的目的是_；其优点是_。（4）III加热煮沸时发生的化学反应的离子方程式为_。（5）V中加H2SO4调节pH=1是为了_。（6）V到VI的操作是 （7）某工程师认为上述流程中所加的A物质并不理想，需作改进，其理由是_。如何改进_。【课后巩固】1明矾石是制取钾肥和氢氧化铝的重要原料，明矾石的组成和明矾相似，此外还含有氧化铝和少量氧化铁杂质。具体实验步骤如下图所示：根据上述图示，完成下列填空： (1）明矾石焙烧后用稀氨水浸出。配制500mL稀氨水（每升含有39.20g氨）需要取浓氨水（每升含有251.28g氨）_mL，用规格为_mL量筒量取。(2）氨水浸出后得到固体混合体系，过滤，滤液中除K、SO42外，还有大量的NH4。检验NH4的方法是_。(3）写出沉淀物中所有物质的化学式_。(4）滤液I的成分是水和_。(5）为测定混合肥料K2SO4、(NH4)2SO4中钾的含量，请完善下列步骤：称取钾氮肥试样并溶于水，加入足量_溶液，产生白色沉淀。_、_、_(依次填写实验操作名称)。冷却、称重。(6）若试样为mg，沉淀的物质的量为nmol，则试样中K2SO4的物质的量为：_mol（用含有m、n的代数式表示）。2（09年上海化学27）实验室用大理石等原料制取安全无毒的杀菌剂过氧化钙。大理石的主要杂质是氧化铁，以下是提纯大理石的实验步骤：（1）溶解大理石时，用硝酸而不同硫酸的原因是 。（2）操作的目的是 ，溶液A（溶质是共价化合物）是 。（3）写出检验滤液中是否含铁离子方程式： 。（4）写出加入碳酸铵所发生反应的离子方程式： 。写出滤液B的一种用途： 。（5）CaO2中一般含CaO。试按下列提示完成CaO2含量分析的实验设计。试剂：氢氧化钠标准溶液、盐酸标准溶液、酚酞 仪器：电子天平、锥形瓶、滴定管实验步骤： ；加入 ；加入酚酞，用氢氧化钠标准溶液滴定。（6）若理论上滴定时耗用标准溶液20.00mL恰好完全反应，实际操作中过量半滴（1mL溶液为25滴），则相对误差为 。3. 亚氯酸钠（NaClO2）是一种重要的含氯消毒剂。以下是过氧化氢法生产亚氯酸钠的工艺流程图：溶解NaClO3 H2O溶解稀H2SO4ClO2发生器SO2和空气混合气吸 收160g/LNaOHH2O2过滤滤液NaClO23H2O已知：NaClO2的溶解度随温度升高而增大，适当条件下可结晶析出NaClO23H2O。ClO2的沸点为283K，纯ClO2易分解爆炸，常用稀有气体或空气稀释防止爆炸性分解HClO2在25时的电离常数与硫酸的第二步电离常数相当，可视为强酸。（1）160 gL1NaOH溶液的物质的量浓度为_。若要计算该溶液的质量分数，还需要的一个数据是_。（2）ClO2发生器中所发生反应的化学方程式为_。发生器中鼓入空气的作用可能是_（选填序号）。(a)将SO2氧化成SO3，增强酸性；(b)稀释ClO2以防止爆炸；(c)将NaClO3氧化成ClO2（3）吸收塔中为防止产生NaClO2被继续还原成NaCl，所用还原剂的还原性应适中。除H2O2处，还可以选择的还原剂是_（填序号）ANa2O2BNa2SCFeCl2DKMnO4（4）在碱性溶液中NaClO2比较稳定，所以吸收塔中应维持NaOH稍过量，判断NaOH是否过量的简单实验方法是_。（5）从滤液中得到NaClO23H2O粗晶体的实验操作依次是_（选填序号）。A蒸馏B蒸发C灼烧D过滤E冷却结晶（6）从滤液中得到NaClO23H2O晶体还必须进行的操作是_（填操作名称）。4. 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：（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_。氢氧化物Fe(OH)3Al(OH)3Mg(OH)2开始沉淀pH1.53.39.4（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_溶解、_沉淀。（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）18.2 g产品完全分解后，产生6.6 g CO2和8.0 g MgO，由此可知，产品的化学式中：a_，b_，c_。5回收的废旧锌锰于电池经过处理后得到锰粉(含MnO2、Mn(OH)2、Fe、乙炔和黑炭等)，由锰粉制取MnO2的步骤如下图所示。根据上图所示步骤并参考表格数据，回答下列问题。（1）在加热条件下用浓盐酸浸取锰粉，所得溶液中含有Mn2+、Fe2+等。MnO2与浓盐酸反应的离子方程式为 。（2）锰粉经浓盐酸浸取，过滤I除去不溶杂质后，向滤液中加入足量H2O2溶液，其作用是_。（3）过滤I所得滤液经氧化后，需加入NaOH溶液调节pH约为5.1，其目的是_。（4）过滤所得滤液加入足量H2O2溶液并加入NaOH溶液调节pH约为9，使Mn2+氧化得到MnO2，反应的离于方程式为 。（5）实验室进行过滤操作时需要用到的玻璃仪器有 。6.以黄铜矿（主要成分是CuFeS2，含少量杂质SiO2）为原料炼铜的方法分为高温炼铜和湿法炼铜两种。近年来，湿法炼铜有了新进展，科学家发现有一种细菌在酸性水溶液、氧气存在下，可以将黄铜矿氧化成硫酸盐： 4CuFeS22H2SO417O24CuSO42Fe2(SO4)32H2O某工厂运用该原理生产铜和绿矾的工艺如下：黄铜矿粉固体A加入试剂a反应反应加入试剂b滤液操作绿矾反应Cu反应反应过滤回答下列问题：（1）固体A的成分为 （写化学式）；（2）写出反应的化学方程式 ；（3）试剂a为 ，试剂b为 ；（4）欲从溶液中获得绿矾晶体，分离操作应为 、 、 。7. 铁是人体必须的微量元素，治疗缺铁性贫血的常见方法是服用补铁药物。“速力菲”（主要成分：琥珀酸亚铁，呈暗黄色）是市场上一种常见的补铁药物。该药品不溶于水但能溶于人体中的胃酸。某同学为了检测“速力菲”药片中Fe2的存在，设计并进行了如下实验：碾碎后加入试剂1静置，过滤药片一段时间 后新制氯水试