化学工艺与图像结合专题突破参考例题.doc

一、化工生产流程题的特征高考化学中“化工生产流程题”始于“无机框图题”的变革与创新，是“化学是真实的”充分体现。主要特征如下：1、以化工生产为背景，用框图的形式表述生产流程。2、受中学化学知识的限制，有的内容以信息给出。3、题材多样，提问灵活，几乎遍及整个中学化学知识，无法猜题，难以用题海战术应对。4、主要考查学生对已学知识的掌握、理解、迁移、转换、重组和解决实际问题的能力。5、框图比较粗放，有的甚至难以读懂，但在设问中有所暗示。二、应对策略1、认真读题 首先将题目从头到尾粗读一遍，初步了解大意。2、仔细分析 理清下列关系： 原料与产品：从某种原料出发，要得到最终产品，必须除去什么元素、引进什么元素？有时需要逆推。 步骤与目的：加入某种试剂，采取这样的方法，其目的是什么？一般只考虑后面提问有关的步骤，其他不必清楚。 感觉与结果：有的步骤不能读懂，这时主要看这一步的结果，“跟着感觉走”、“顺藤摸瓜”，用已学过的知识来“圆”这个结果，“难得糊涂”。 信息与迁移：所给信息一定有用，而且一定用到，有时还需分解、重组、迁移到本题中来。3、大胆回答 大多数提问用所学知识便可直接回答，但个别地方往往有悖所学知识，这时就要考虑 产物、环保、产量、成本等等。 4、细心检查友情提醒：解答此类习题的根基是：熟练掌握元素及其化合物的有关知识，善于归纳小结，熟悉某些原理和规律。如： 在水溶液中，弱酸的酸式根离子（如HCO3）既有电离的一面，又有水解的一面； 在水溶液中，经常出现Fe2+ ，要防止其水解，就要加入相应的酸；要防止其氧化，通常加入铁；要除去Fe2+ ，通常先加入绿色氧化剂H2O2 ，然后再加入碱。三、典例剖析【例1】（南通市2010年第一次统测）以钛铁矿（主要成分是FeTiO3 ，钛酸亚铁）为主要原料冶炼金属钛，生产的工艺流程图如下，其中钛铁矿与浓硫酸反应的化学方程式为：FeTiO3 + 2 H2SO4 = TiOSO4 + FeSO4 + 2 H2O 试回答下列问题：（1）钛铁矿和浓硫酸反应属于 （选填“氧化还原反应”或“非氧化还原反应”）。（2）上述生产流程中加入物质A的目的是防止Fe2+被氧化，物质A是 ；上述制备TiO2的过程中，所得到的副产物和可回收利用的物质分别是 。（3）反应TiCl4 + 2 Mg = 2 MgCl2 + Ti 在Ar气氛中进行的理由是： 。（4）如果取钛铁矿A吨，生产出钛B吨，（不考虑损耗），计算钛铁矿中钛的含量（用A、B字母表示） 。解析：A、由框图可知：原料是钛铁矿，主要产品是钛，副产品为绿矾和硫酸，其中硫酸加工后可循环使用，还有铁可回收利用。B、由信息可知：框图的第一步反应为：FeTiO3 + 2 H2SO4 = TiOSO4 + FeSO4 + 2 H2O ，分析各元素的化合价，该反应为非氧化还原反应。C、框图的第二步中加入水和物质A ，A是什么？后面第（2）问已给出暗示：“加入物质A的目的是防止Fe2+被氧化”，那么A无疑是Fe 。D、因为Ti比较活泼，在高温下极易被空气中的氧气氧化，所以为了防止钛被氧化，最后一步反应应在Ar气氛中进行。E、第（4）问非常简单，好多同学不敢相信自己，这就是命题者的高明之处，目的是考查学生的心理素质，就看你能不能大胆回答。答案：（1）非氧化还原反应 （2）铁 绿矾、硫酸、铁 （3）防止钛被氧化 （4）100% 【例2】（09江苏）以氯化钾和钛白厂的副产品硫酸亚铁为原料生产硫酸钾、过二硫酸铵和氧化铁红颜料，原料的综合利用率较高。其主要流程如下：（1） 反应I前需在FeSO4溶液中加入_（填字母），以除去溶液中的Fe3+。A.锌粉B.铁屑C.KI溶液D.H2（2）反应需控制反应温度低于35，其目的是。（3）工业生产上常在反应的过程中加入一定量的醇类溶剂，其目的是。（4）反应常被用于电解生产（NH4）2S2O8（过二硫酸铵）。电解时均用惰性电极，阳极发生的电极反应可表示为。解析：A、为了除去FeSO4溶液中的Fe3+ ，无疑应加入铁。B、将FeSO4溶液与NH4HCO3溶液混合，由框图可知：反应是复杂的，但过滤后得到FeCO3固体，这就不难看出，主要是HCO3电离出CO32与Fe2+结合生成FeCO3 ；（这就是“跟着感觉走”），但是HCO3和Fe2+都能水解，且温度越高，水解程度越大，这就势必影响FeCO3的生成，故为了防止NH4HCO3分解（或减少Fe2+的水解），应将温度降低。C、从反应II可知：反应后溶液中主要成分是（NH4）2SO4 ，（NH4）2SO4中加入KCl和一定量的醇类溶剂，本身没有发生化学反应，但却得到K2SO4固体，不难联想到：醇类溶剂的加入，使整体溶剂极性减弱，必然导致某些离子化合物的溶解度下降，从结果来看，加入醇类溶剂后，能降低K2SO4的溶解度，有利于K2SO4析出。（这也是“跟着感觉走”）。D、反应是用惰性电极电解（NH4）2SO4溶液，按照所学知识，应该是：阴极H+得到电子生成H2 ，阳极OH失去电子生成O2 ，但框图中却给出了（NH4）2S2O8溶液，这就断定阳极上是SO42失去电子： （这同样是“跟着感觉走”）。答案：（1）B (2)防止NH4HCO3分解（或减少Fe2+的水解）(3)降低K2SO4的溶解度，有利于K2SO4析出 (4) 【针对练习】1、（镇江市2010年第一次统测）锌钡白是一种白色颜料。工业上是由ZnSO4与BaS溶液混合而成：BaS + ZnSO4 = ZnS + BaSO4 以下是工业生产流程。请回答有关问题：I、ZnSO4溶液的制备与提纯 有关资料：已知Zn（OH）2与Al（OH）3相似，能溶于过量的NaOH溶液生成Na2ZnO2 ； 菱锌矿的主要成分是ZnCO3 ，含少量SiO2 、FeCO3 、Cu2（OH）2CO3等。（1）中使用的氧化剂最好是下列的 （填序号），理由是 。 A、Cl2 B、H2O2 C、KMnO4 D、HNO3 （2）写出反应的离子方程式： 。（3）为了达到综合利用、节能减排的目的，上述流程中步骤 产生的 可以用于步骤 （其中步骤选填 、 、 、 、）。II、BaS溶液的制备（4）煅烧还原的化学方程式为： 。（5）经检验BaS的水溶液呈碱性，原因是（用离子方程式表示）： 。III、制取锌钡白（6）I中步骤使用的硫酸的量要适当，如果所得溶液的酸性过强，产生的后果是： 。答案：（1）B 不引入其它杂质（2）ZnO22 + 2CO2 + 2 H2O = Zn（OH）2 + 2 HCO3 （3） CO2 （4）BaSO4 + 4 C BaS + 4 CO （5）S2 + H2O HS + OH（6）产生H2S污染环境，同时影响锌钡白的产量和质量 2、（苏州市2010年第一次统测）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： （1）KMnO4稀溶液是一种常用的消毒剂。其消毒机理与下列 物质相似（填序号）。A、75%酒精 B、双氧水 C、苯酚 D、84消毒液（NaClO溶液）（2）写出MnO2 、KOH的熔融混合物中通入空气时发生的主要反应的化学方程式： 。（3）向K2MnO4溶液中通入CO2以制备KMnO4 ，该反应中的还原剂是 。（4）