化学工艺流程型实验解题方法总结例题练习

1 化学工艺流程型实验题化学工艺流程型实验题 一 化工流程线路示意图一 化工流程线路示意图 1 箭头 箭头进入的是投料箭头 箭头进入的是投料 即反应物即反应物 出去的是生成物 出去的是生成物 包括主产物和副产物包括主产物和副产物 2 三线 物料进出线 操作流程线 循环操作线 三线 物料进出线 操作流程线 循环操作线 二 二 化学工艺流程分析型实验题的化学工艺流程分析型实验题的解题策略解题策略 1 明确 明确原始物质原始物质及及目标产物目标产物 2 明确化工生产明确化工生产流程主线的特点流程主线的特点 一个完整的物质制备化工生产流程一般具有一个完整的物质制备化工生产流程一般具有下列特点下列特点 原原料料对对原原料料的的预预处处理理核核心心化化学学反反应应产产品品的的提提纯纯分分离离目目标标产产物物 3 熟悉常用的操作方法及其作用熟悉常用的操作方法及其作用 1 对原料进行对原料进行预处理预处理的的常用方法常用方法及其及其作用作用 研磨研磨 减小固体的颗粒度减小固体的颗粒度 增大固体与液体或气体间的接触面积增大固体与液体或气体间的接触面积 加快反应速率加快反应速率 水浸水浸 与水接触反应或溶解 与水接触反应或溶解 酸浸酸浸 与酸接触反应或溶解与酸接触反应或溶解 使可溶性金属离子进入溶液使可溶性金属离子进入溶液 不溶物通过过滤除去不溶物通过过滤除去 灼烧灼烧 除去可燃性杂质或使原料初步转化除去可燃性杂质或使原料初步转化 如从海带中提取碘时的灼烧就是为了 如从海带中提取碘时的灼烧就是为了 除去可燃性杂质 除去可燃性杂质 煅烧煅烧 改变结构 使一些物质能溶解改变结构 使一些物质能溶解 并使一些杂质在高温下 并使一些杂质在高温下氧化氧化 分解分解 如煅 如煅 烧高岭土 烧高岭土 2 常用的常用的控制反应条件控制反应条件的的方法方法 调节溶液的调节溶液的 pHpH 常用于使某些金属离子形成氢氧化物沉淀常用于使某些金属离子形成氢氧化物沉淀 调节 调节 pH 所需的物质一所需的物质一 般应满足两点 般应满足两点 a 能与 能与 H 反应 使溶液 反应 使溶液 pH 增大 增大 b 不引入新杂质 不引入新杂质 例如 若要除去例如 若要除去 Cu2 中混有的 中混有的 Fe3 可加入 可加入 CuO Cu OH 2 Cu2 OH 2CO3等物质等物质 来调节溶液的来调节溶液的 pH 不可加入 不可加入 NaOH 溶液 氨水等 溶液 氨水等 控制温度 控制温度 根据需要升温或降温 根据需要升温或降温 改变反应速率或使平衡向需要的方向移动 改变反应速率或使平衡向需要的方向移动 控制压强 控制压强 改变速率 影响平衡改变速率 影响平衡 使用正催化剂 使用正催化剂 加快反应速率加快反应速率 缩短达到平衡需要的时间 缩短达到平衡需要的时间 趁热过滤 趁热过滤 防止某物质降温时会析出防止某物质降温时会析出 冰水洗涤 冰水洗涤 洗去晶体表面的杂质离子洗去晶体表面的杂质离子 并 并减少晶体在洗涤过程中的溶解损耗减少晶体在洗涤过程中的溶解损耗 4 熟悉中学化学中出现的 熟悉中学化学中出现的重要的化工生产的生产原理重要的化工生产的生产原理 工艺设计原理工艺设计原理 相关思想相关思想 知知 识细节识细节等 如等 如工业合成氨工业合成氨 金属的冶炼金属的冶炼 海水的开发利用海水的开发利用 化石燃料的综合利用化石燃料的综合利用等 等 三 解题思路三 解题思路 无机工艺流程题考虑的问题主要有以下几方面 无机工艺流程题考虑的问题主要有以下几方面 一是选择将原料转化为产品的生产原理 二是一是选择将原料转化为产品的生产原理 二是除杂并分离提纯产品除杂并分离提纯产品 三是 三是提提高产量和高产量和 产率产率 四是 四是减少污染减少污染 注意环保注意环保 发展发展 绿色化学绿色化学 五是 五是考虑原料的来源丰富和经济成本考虑原料的来源丰富和经济成本 六是六是生产设备简单生产设备简单 生产工艺简便生产工艺简便等 命题者围绕以上几方面设问 我们的解题思路是 等 命题者围绕以上几方面设问 我们的解题思路是 1 从生产目的从生产目的 标标 出发 读懂框图出发 读懂框图 流程流程 解答时要看 解答时要看框内框内 看 看框外框外 里外结合里外结合 边分边分 析析 边思考边思考 易处着手易处着手 先局部先局部 后全盘后全盘 逐步深入逐步深入 2 分析流程中的每一步骤 从几个方面了解流程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 反应物是什么 B 发生了什么反发生了什么反 应 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 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 一切反应或操一切反应或操 2 作都是为了获得产品作都是为了获得产品 3 从问题中获取信息 帮助解题 了解流程后着手答题从问题中获取信息 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 对反应条件的分析可从以下 几个方面着手 几个方面着手 对反应速率有何影响对反应速率有何影响 对平衡转化率有何影响对平衡转化率有何影响 对综合生产效益有何影响对综合生产效益有何影响 如可以从原料成本 原料来源是否广泛 是否可再生 能源成本 对设备的要求 环境保如可以从原料成本 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 护等方面考虑护等方面考虑 四 四 规范解答规范解答 1 文字叙述类的题目要规范解答 防止出现因叙述不严谨导致的失分 如文字叙述类的题目要规范解答 防止出现因叙述不严谨导致的失分 如 如何洗涤沉淀 往漏斗中加入蒸馏水至浸没沉淀 待水自然流下后 重复以上操作如何洗涤沉淀 往漏斗中加入蒸馏水至浸没沉淀 待水自然流下后 重复以上操作 2 3 次 次 如何证明沉淀完全 如向含如何证明沉淀完全 如向含 SO42 的溶液中加的溶液中加 BaCl2溶液 将沉淀静置 取上层清液 溶液 将沉淀静置 取上层清液 再加再加 BaCl2溶液 若无白色沉淀生成 说明沉淀完全 溶液 若无白色沉淀生成 说明沉淀完全 如何从溶液中得到晶体 蒸发浓缩如何从溶液中得到晶体 蒸发浓缩 冷却结晶冷却结晶 过滤过滤 洗涤洗涤 干燥 干燥 在写某一步骤是为了除杂时 应该注明在写某一步骤是为了除杂时 应该注明 是为了除去是为了除去 杂质杂质 只写 只写 除杂除杂 等一等一 类万能式的回答是不正确的 类万能式的回答是不正确的 对于简答题叙述时要注意要点全面 实验操作完整对于简答题叙述时要注意要点全面 实验操作完整 操作操作 现象现象 结论结论 2 认真审题 不要因审题不细致而失分 如认真审题 不要因审题不细致而失分 如 填填 化学方程式化学方程式 还是还是 离子方程式离子方程式 热化学方程式热化学方程式 电极反应式电极反应式 电池反应式电池反应式 的区别 的区别 填填 名称名称 符号符号 还是还是 代号代号 序号序号 等 等 填填 大于大于 还是还是 增大增大 还是还是 变大变大 等 等 填填 化学式化学式 分子式分子式 结构式结构式 结构简式结构简式 最简式最简式 还是还是 电子式电子式 等 等 书写化学方程式时要注意配平 注明反应条件以及书写化学方程式时要注意配平 注明反应条件以及 等 等 对于计算的物理量 要注意单位的填写对于计算的物理量 要注意单位的填写 题型题型 1 1 以物质分离和提纯为主题的化工流程试题以物质分离和提纯为主题的化工流程试题 题型解读题型解读 物质的分离和提纯是化工产品制备过程中的重要一环 也是化工产品优物质的分离和提纯是化工产品制备过程中的重要一环 也是化工产品优 劣的关键 此类试题劣的关键 此类试题综合性强综合性强 思维量大思维量大 难度一般为 难度一般为中档水平中档水平 近几年的高考命题角度主要有近几年的高考命题角度主要有 化学工业流程中分离提纯涉及的化学工业流程中分离提纯涉及的反应方程式的书写反应方程式的书写 流程中涉及的流程中涉及的常见分离提纯操作常见分离提纯操作 如如过滤过滤 蒸发蒸发 蒸馏蒸馏 萃取萃取 分液分液 结晶结晶 洗气洗气 渗析渗析 等等 的步骤 注意常见的步骤 注意常见仪器使用注意的问题仪器使用注意的问题 流程中涉及的流程中涉及的离子的检验离子的检验及及除杂除杂 反应现象反应现象 等 等 例 1 22 分 化工生产中常利用硫酸工厂煅烧黄铁矿石的烧渣 主要成分为铁的氧化 物及少量 FeS SiO2等 来制备聚铁 碱式硫酸铁的聚合物 和绿矾 FeSO4 7H2O 过程如下 1 将过程 中产生的气体通入下列溶液中 溶液会褪色的是 填选项序号 a 品红溶液 b 紫色石蕊溶液 c 酸性 KMnO4溶液 d 溴水 3 2 过程 中 FeS 和 O2 H2SO4反应的离子方程式为 3 过程 中 需加入的物质是 反应的化学方程式为 用溶液 Y 制绿矾时 可取少量 Y 溶液于试管中 向试管内加入少量的 溶液 观察溶液是否变为 色 以验证其中是否含有 Fe3 4 在实验室里 完成过程 中的 填操作名称 需要使用酒精灯 三脚架 坩埚钳等 还需要的玻璃仪器有 5 过程 调节 pH 最好选用下列试剂中的 填选项序号 a 稀硫酸 b CaCO3c NaOH 溶液 d Fe2O3粉末 6 过程 中 将溶液 Z 加热到 70 80 目的是 7 实验室为测量所得到的聚铁样品中铁元素的质量分数 进行下列实验 用分析天平称取 2 700 g 样品 将样品溶于足量的盐酸后 加入过量的氯化钡溶液 过滤 洗涤 干燥 称量 得固体质量为 3 495 g 若该聚铁的主要成分为 Fe OH SO4 n 则聚铁样品中铁元素的质量分数为 假设杂质中不含铁元素和硫元素 信息提取 1 烧渣 Fe2O3 FeS SiO2 O2 足量 稀H2SO4 2 固体 S SiO2 SO2 灼烧 标准答案 1 acd 3 分 2 4FeS 3O2 12H 4Fe3 6H2O 4S 2 分 3 Fe 或铁 2 分 Fe2 SO4 3 Fe 3FeSO4 2 分 硫氰化钾 或其他合理答案 1 分 红 1 分 4 蒸发浓缩 冷却结晶 2 分 玻璃棒 2 分 5 c 2 分 6 促进 Fe3 的水解 2 分 7 31 11 3 分 方法补缺方法补缺 1 快速浏览 快速浏览 整体把握题目 明确知识考查背景 以及考查了哪方面的化学反应原理 整体把握题目 明确知识考查背景 以及考查了哪方面的化学反应原理 2 逐字逐句认真审题 深入思考 准确把握题目提供的条件及求解问题 充分探究 逐字逐句认真审题 深入思考 准确把握题目提供的条件及求解问题 充分探究 题干 图表提供的信息以及问题中的隐含信息 结合条件 信息与问题 联系化学原理知题干 图表提供的信息以及问题中的隐含信息 结合条件 信息与问题 联系化学原理知 识要求 分析推理解决问题 识要求 分析推理解决问题 3 各个问题逐个突破 切不可因一个问题没有解决而放弃其他问题 各个问题逐个突破 切不可因一个问题没有解决而放弃其他问题 4 认真作答 规范书写 把握答题要点切不可似是而非 认真作答 规范书写 把握答题要点切不可似是而非 5 认真检查再次突破搁置难点 认真检查再次突破搁置难点 评分细则评分细则 1 少一个答案或错选一个答案扣少一个答案或错选一个答案扣 1 分 不出现负分 分 不出现负分 2 写化学方程式或不配平不给分 写化学方程式或不配平不给分 3 写离子方程式或不配平不给分 写离子方程式或不配平不给分 KI 淀粉溶液淀粉溶液 蓝蓝 也给分 也给分 4 只填只填 蒸发蒸发 或或 结晶结晶 或或 蒸发结晶蒸发结晶 均不给分均不给分 少填一仪器或多填一仪器扣少填一仪器或多填一仪器扣 1 分 分 5 多选不给分 多选不给分 6 填填 使使 Fe3 的水解平衡右移 促进水解 的水解平衡右移 促进水解 也给分 也给分 7 填填 31 1 或或 31 扣扣 1 分 分 4 液态聚合硫酸铝铁是优质的水处理剂 它是以铝土矿 主要成分为氧化铝 含少量氧化 铁 二氧化硅 为原料制备的 工艺流程如图所示 已知几种金属离子开始沉淀和完全沉淀的 pH 如表所示 金属氢氧化物Fe OH 2Fe OH 3Al OH 3Mn OH 2 开始沉淀的 pH7 62 73 88 3 完全沉淀的 pH9 73 74 79 8 请回答下列问题 1 操作 1 操作 2 的名称是 在实验室完成该操作必需的玻璃仪器有 种 滤渣 A 的用途是 列一种 2 步骤 中增大c Fe3 的离子方程式为 下列试剂能否替代步骤 中的双氧水 答 填 能 或 否 a 氯气 b 重铬酸钾 c 次氯酸钠 d 高锰酸钾 3 步骤 中硫酸的浓度和反应温度与浸出率的关系如图所示 根据图像分析 硫酸的适宜浓度是 反应温度是 4 研究表明聚合硫酸铝铁的纯度越高 净水效果越好 已知一些物质常温时的溶解度如表所示 物质 Ca OH 2 CaSO4 Na2SO 4 溶解度 g0 1530 25819 5 结合表中数据 解释步骤 中使用生石灰 而不用氢氧化钠的原因 聚合硫酸铝铁和高铁酸钾都是优质的水处理剂 它们处理水的差异是 5 测定产品纯度 准确称取a g 样品溶于水 加入过量的氢氧化钠溶液 充分反应后 过滤 灼烧 称重 得到b g 纯净固体 已知聚合硫酸铝铁的相对分子质量为M 则该产 品的纯度为 用代数式表示 解析 1 铝土矿的主要成分是氧化铝 还含有少量的氧化铁和二氧化硅 只有二 氧化硅不溶于硫酸 操作 用过滤操作除去二氧化硅 操作 用过滤操作除去硫酸钙 过 滤操作需要烧杯 玻璃棒和漏斗三种玻璃仪器 二氧化硅用于冶炼硅 制玻璃 制光导纤 维等 2 加入双氧水和硫酸亚铁的目的是增加三价铁离子的物质的量 因为铝土矿中铝元素 多 铁元素少 要达到聚合硫酸铝铁的组成比 需要提高铁元素的含量 步骤 加入过量 5 的硫酸 双氧水在酸性条件下氧化亚铁离子 生成三价铁离子和水 离子方程式为 2Fe2 2H H2O2 2Fe3 2H2O 如果通入氯气 将发生反应 2Fe2 Cl2 2Fe3 2Cl 引入氯离子 导致产品不纯 a 项不能替代 如果加入重铬 酸钾 将发生反应 Cr2O 14H 6Fe2 2Cr3 6Fe3 7H2O 引入铬离子和钾离子 2 7 b 项不能替代 加入次氯酸钠 能氧化亚铁离子 在酸性条件下反应的离子方程式为 2Fe2 ClO 2H 2Fe3 Cl H2O 相比双氧水而言 引入了氯离子 c 项不能替代 如果加入高锰酸钾溶液 发生反应 MnO 5Fe2 8H 5Fe3 Mn2 4H2O 引入了锰 4 离子 d 项不能替代 故不能用题述四种氧化剂替代双氧水 3 从两幅图像分析 得出铁 铝离子浸出率较高时对应的温度和硫酸的浓度 质量分 数 4 利用表中数据 硫酸钙微溶 而硫酸钠易溶 再结合题示信息 产品越纯净 净水 效果越好 加入的生石灰能将硫酸根离子转化成硫酸钙 可通过过滤除去硫酸钙 如果用 氢氧化钠中和硫酸 硫酸钠不能通过过滤除去 降低产品的品质 5 测定产品纯度的有关反应 Fe3 3OH Fe OH 3 Al3 4OH AlO 2H2O 2Fe OH 3Fe2O3 3H2O n Fe 2 高温 2 mol 聚合硫酸铝铁的质量为m g 产品的纯度为 100 b g 160 g mol 1 b 80 bM 80 bM 80a 答案 1 过滤 3 制光导纤维 冶炼硅 制玻璃等 2 2Fe2 H2O2 2H 2Fe3 2H2O 否 3 大约 45 100 4 生石灰能将硫酸根离子转化成微溶的硫酸钙 产品纯度高 高铁酸钾具有杀菌消毒 和聚沉水中杂质的双重功能 聚合硫酸铝铁只能聚沉水中的杂质 5 100 bM 80a 题型题型 2 2 实 实验验型型化化工工流流程程题题 例 2 2013 课标全国 27 氧化锌为白色粉末 可用于湿疹 癣等皮肤病的治疗 纯 化工业级氧化锌 含有 Fe Mn Ni 等杂质 的流程如下 工业 ZnO浸出液 滤液 滤液 稀硫酸 调pH约为5 适量高锰酸钾溶液 过滤 Zn 过滤 Na2CO3 滤饼ZnO 过滤 煅烧 提示 在本实验条件下 Ni 不能被氧化 高锰酸钾的还原产物是 MnO2 回答下列问题 1 反应 中除掉的杂质离子是 发生反应的离子方程式为 在加 高锰酸钾溶液前 若 pH 较低 对除杂的影响是 2 反应 的反应类型为 过滤得到的滤渣中 除了过量的锌外还有 3 反应 形成的沉淀要用水洗 检验沉淀是否洗涤干净的方法是 4 反应 中产物的成分可能是 ZnCO3 xZn OH 2 取干燥后的滤饼 11 2 g 煅烧后可得 到产品 8 1 g 则 x 等于 解析 第 步酸浸 得到 Zn2 Fe2 Mn2 Ni2 第 步氧化 MnO将 Fe2 4 氧化为 Fe3 而易于形成 Fe OH 3沉淀 同时 MnO与 Mn2 发生归中反应生成 MnO2沉淀 4 第 步加 Zn Zn 与滤液中的 Ni2 H 发生置换反应 Ni 经过滤而除去 第 步加碳酸 钠沉淀 Zn2 第 步煅烧 ZnCO3 4 11 2 g ZnCO3 xZn OH 2煅烧后得到 8 1 g ZnO 可求 得 x 1 答案 1 Fe2 和 Mn2 MnO 3Fe2 7H2O 3Fe OH 4 3 MnO2 5H 2MnO 3Mn2 2H2O 5MnO2 4H 铁离子和锰离子不能 4 6 生成沉淀 从而无法除去铁和锰杂质 2 置换反应 镍 3 取少量水洗液于试管中 滴入 1 2 滴稀硝酸 再滴入硝酸钡溶液 若无白色沉淀 生成 则说明沉淀已经洗涤干净 4 1 学会用勾圈法找出题给信息 学会用勾圈法找出题给信息 氧化锌为白色粉末 可用于湿疹 癣等皮肤病的治疗 纯化工业级氧化锌为白色粉末 可用于湿疹 癣等皮肤病的治疗 纯化工业级 氧化锌氧化锌 含有含有 Fe Mn Ni 等杂质等杂质 的流程如下 的流程如下 工业工业 ZnO浸出液浸出液 滤液滤液 滤液滤液 稀稀硫硫酸酸 调调pH约约为为5 适适量量高高锰锰酸酸钾钾溶溶液液 过过滤滤 Zn 过过滤滤 Na2CO3 滤饼滤饼ZnO 过过滤滤 煅煅烧烧 提示 在本实验条件下 提示 在本实验条件下 Ni 不能被氧化不能被氧化 高锰酸钾的还原产物是高锰酸钾的还原产物是 MnO2 例例 6 2013 江苏化学江苏化学 16 氧化镁在医药 建筑等行业应用广泛 氧化镁在医药 建筑等行业应用广泛 硫酸镁硫酸镁 还原热解制备还原热解制备 高纯氧化镁高纯氧化镁 是一种新的探索 以菱镁矿是一种新的探索 以菱镁矿 主要成分为主要成分为 MgCO3 含少量 含少量 FeCO3 为原料制为原料制 备备 高纯氧化镁高纯氧化镁 的实验流程如下 的实验流程如下 1 MgCO3与稀硫酸反应的离子方程式为与稀硫酸反应的离子方程式为 2 加入加入 H2O2氧化时 发生反应的化学方程式为氧化时 发生反应的化学方程式为 3 滤渣滤渣 2 的成分是的成分是 填化学式填化学式 4 煅烧过程存在以下反应 煅烧过程存在以下反应 2MgSO4 C2MgO 2SO2 CO2 800 MgSO4 CMgO SO2 CO 800 MgSO4 3CMgO S 3CO 800 利用下图装置对煅烧产生的气体进行利用下图装置对煅烧产生的气体进行 分步分步 吸收吸收 或或 收集收集 D 中收集的气体是中收集的气体是 填化学式填化学式 B 中盛放的溶液可以是中盛放的溶液可以是 填字母填字母 a NaOH 溶液溶液 b Na2CO3溶液溶液 c 稀硝酸 稀硝酸 d KMnO4溶液溶液 A 中得到的淡黄色固体能与热的中得到的淡黄色固体能与热的 NaOH 溶液反应 产物中元素的最高价态为 溶液反应 产物中元素的最高价态为 4 写出该反应的离子方程式 写出该反应的离子方程式 解析 解析 1 MgCO3 H2SO4 MgSO4 CO2 H2O 铁生成铁生成 Fe OH Fe OH 3 3 除除 FeFe2 2 MnMn2 2 除除 NiNi2 2 含含 FeFe2 2 Mn Mn2 2 Ni Ni2 2 7 2 由菱镁矿成分可知 被氧化的是由菱镁矿成分可知 被氧化的是 FeSO4 故发生反应 故发生反应 2FeSO4 H2O2 H2SO4 Fe2 SO4 3 2H2O 3 调调 pH 4 可使 可使 Fe OH 3沉淀完全 故滤渣是沉淀完全 故滤渣是 Fe OH 3 4 S 蒸气经冷却可在蒸气经冷却可在 A 装置中收集 装置中收集 S 能溶于能溶于 NaOH 溶液 反应的化学方程式为 溶液 反应的化学方程式为 3S 6NaOH2Na2S Na2SO3 3H2O 吸收 吸收 SO2可选用氧化性溶液 可选用氧化性溶液 答案 答案 1 MgCO3 2H Mg2 CO2 H2O 2 2FeSO4 H2O2 H2SO4 Fe2 SO4 3 2H2O 3 Fe OH 3 4 CO 4 CO d d 3S 3S 6OH6OH 2S2S2 2 SOSO 3H3H2 2O O 2 2 3 3 题型题型 3 原 原理理型型化化工工流流程程题题 例例 3 硫化钠主要用于皮革 毛纺 高档纸张 染料等行业 生产硫化钠大多采用无 硫化钠主要用于皮革 毛纺 高档纸张 染料等行业 生产硫化钠大多采用无 水芒硝水芒硝 Na2SO4 碳粉还原法 其流程如图所示 碳粉还原法 其流程如图所示 1 上述流程中上述流程中 碱浸碱浸 后 物质后 物质 A 必须经过必须经过 填操作名称填操作名称 处理后 处理后 才能煅烧 若煅烧所得气体为等物质的量的才能煅烧 若煅烧所得气体为等物质的量的 CO 和和 CO2 写出煅烧时发生的化学反应的总 写出煅烧时发生的化学反应的总 方程式 方程式 2 上述流程中采用稀碱液比用热水更好 理由是上述流程中采用稀碱液比用热水更好 理由是 3 取硫化钠晶体取硫化钠晶体 含少量含少量 NaOH 加入到硫酸铜溶液中 加入到硫酸铜溶液中 充分搅拌 若反应后测得溶液的充分搅拌 若反应后测得溶液的 pH 4 则此时溶液中 则此时溶液中 c S2 mol L 1 已知 常温时已知 常温时 CuS Cu OH 2 的的 Ksp分别为分别为 8 8 10 36 2 2 10 20 4 工业废水中的汞常用硫化钠除去 汞的去除率与溶液的工业废水中的汞常用硫化钠除去 汞的去除率与溶液的 pH 和和 x x 代表硫化钠的实际用量与理论用量的比值代表硫化钠的实际用量与理论用量的比值 有关有关 如图所示如图所示 为使除汞效果最佳 应控制的条件是 为使除汞效果最佳 应控制的条件是 解析 解析 1 解题时要紧扣解题时要紧扣 无水芒硝无水芒硝 因此必须将未反应的 因此必须将未反应的 碳过滤并干燥 由题意知 产物为碳过滤并干燥 由题意知 产物为 Na2S 等物质的量的 等物质的量的 CO2和和 CO 再利用化合价升降法配平该化学方程式 再利用化合价升降法配平该化学方程式 2 稀碱液可以抑制稀碱液可以抑制 S2 的水解 增大 的水解 增大 Na2S 的产量 的产量 3 根据根据 Cu OH 2的的 Ksp 可知 可知 c Cu2 2 2 mol L 1 再根据 再根据 CuS 的的 Ksp可知可知 c S2 4 10 36 mol L 1 4 从图中看出 从图中看出 pH 为为 9 0 10 0 x 12 时汞的去除率最大 时汞的去除率最大 答案 答案 1 过滤过滤 干燥干燥 3Na2SO4 8C3Na2S 4CO2 4CO 煅煅烧烧 2 热水会促进热水会促进 Na2S 水解 而稀碱液能抑制水解 而稀碱液能抑制 Na2S 水解水解 3 4 10 36 4 x 12 pH 介于介于 9 0 10 0 之间之间 原理型化工流程题是以原理型化工流程题是以物质制备流程物质制备流程为主线 主要考查考生运用为主线 主要考查考生运用化学平化学平 名名师师归归纳纳 衡衡 化学反应与能量化学反应与能量 电化学理论电化学理论知识来解决化工生产中实际问题的能力 解答此类型题知识来解决化工生产中实际问题的能力 解答此类型题 目的基本步骤 目的基本步骤 1 从从题干题干中获取有用信息 了解生产的中获取有用信息 了解生产的产品产品 2 分析流程中的每一步骤所包含的分析流程中的每一步骤所包含的化学原理化学原理 如每一步骤中 如每一步骤中反应物是什么反应物是什么 发生了什发生了什 么反应么反应 该反应的 该反应的生成物是什么生成物是什么 对制备产品有什么作用对制备产品有什么作用 3 从题中获取信息 运用从题中获取信息 运用化学反应原理化学反应原理分析制备产品的分析制备产品的最佳条件最佳条件 现代循环经济要求综合考虑环境污染和经济效益 请填写下列空白 1 实验室里 可用于吸收 SO2尾气的一种试剂是 8 2 高纯氧化铁可作现代电子工业材料 以下是用硫铁矿烧渣 主要成分为 Fe2O3 Fe3O4 FeO SiO2 为原料制备高纯氧化铁 软磁 Fe2O3 的生产流程示意图 步骤 中过滤所得滤渣的主要成分是 步骤 中加入铁粉的目的是 步骤 中可选用 试剂调节溶液的 pH 填标号 A 稀硝酸B 双氧水 C 氨水D 高锰酸钾溶液 写出在空气中煅烧 FeCO3 制备高纯氧化铁的化学方程式 从滤液 C 中回收的主要物质的一种用途是 解析 1 SO2为酸性气体 还具有较强的还原性 故可以通过用碱液吸收 强氧化剂 溶液吸收等方法除去 SO2 2 硫铁矿烧渣中除 SiO2外 均溶于盐酸 故滤渣是 SiO2 Fe2O3 Fe3O4溶于盐酸 均有 Fe3 生成 加入铁粉可以将 Fe3 还原为 Fe2 2Fe3 Fe 3Fe2 稀硝酸 双氧 水 KMnO4溶液均容易将 Fe2 氧化为 Fe3 只有氨水能够起到调节 pH 的作用 注意该过 程中 2 价的铁已转化为 3 价的铁 滤液 C 为铵盐溶液 可作为氮肥使用 答案 1 NaOH 溶液 或其他合理答案 2 SiO2 将 Fe3 还原为 Fe2 C 4FeCO3 O22Fe2O3 4CO2 煅烧 可作为氮肥 题型题型 4 元 元素素化化合合物物型型化化工工流流程程题题 例 4 新型高效絮凝剂 Fe OH SO4 碱式硫酸铁 常用于污水处理 工业上利用废 铁 屑 含少量 氧化铝 氧化铁 等 生产碱式硫酸铁的工艺流程如图所示 已知 部分阳离子以氢氧化物形式沉淀时溶液的 pH 如表所示 沉淀物Fe OH 3Fe OH 2Al OH 3 开始沉淀时的 pH2 37 53 4 完全沉淀时的 pH3 29 74 4 请回答下列问题 1 加入少量 NaHCO3的目的是调节溶液的 pH 使溶液中的 沉淀 该工艺中 搅拌 的作用是 2 在实际生产中 反应 常同时通入 O2以减少 NaNO2的用量 O2与 NaNO2在反应 中均作 若参与反应的 O2有 11 2 L 标准状况 则相当于节约 NaNO2的物质的量 为 3 碱式硫酸铁溶于水后产生的 Fe OH 2 离子可部分水解生成 Fe2 OH 4 2 聚合离子 该水解反应的离子方程式为 9 4 在医药上常用硫酸亚铁与硫酸 硝酸的混合液反应制备 碱式硫酸铁 根据我国该 药物的相关质量标准 产品中不得含有 Fe2 和 NO3 为检验所得产品中是否含有 Fe2 应使用的试剂为 填序号 A 氯水 B KSCN 溶液 C NaOH 溶液 D 酸性 KMnO4溶液 解析 1 稀 H2SO4浸取废铁屑后所得的溶液中含 Fe2 和少量 Al3 根据工艺流程 可知该步操作是为保留 Fe2 除去 Al3 故加入少量 NaHCO3调节溶液 pH 可以使 Al3 沉 淀而除去 搅拌 可以加快化学反应速率 2 反应 通入的 O2与 NaNO2均作氧化剂 根 据得失电子守恒 可以计算出标准状况下 11 2 L O2与 2 mol NaNO2得到的电子数相等 3 依据原子守恒及电荷守恒可以写出 Fe OH 2 水解生成 Fe2 OH 4 2 的离子方程式 2 Fe OH 2 2H2O Fe2 OH 4 2 2H 4 因产品中含 Fe3 检验 Fe2 时不能采用加 氯水和 KSCN 溶液的方法 也不能加 NaOH 溶液 Fe OH 3会对检验 Fe2 产生干扰 可以 用酸性 KMnO4溶液检验 Fe2 的存在 如含 Fe2 则滴入几滴酸性 KMnO4溶液后 溶液 不会显紫红色 答案 1 Al3 加快化学反应速率 2 氧化剂 2 mol 3 2 Fe OH 2 2H2O Fe2 OH 4 2 2H 4 D 元素化合物型化工流程题是以元素化合物型化工流程题是以物质制备流程物质制备流程为主线 主要考查为主线 主要考查元素及其元素及其 名名师师归归纳纳 化合物性质化合物性质 物质结构物质结构 元素周期律元素周期律和和氧化还原反应氧化还原反应等知识 通过仔细阅读 了解等知识 通过仔细阅读 了解流程图流程图 以外的文字描述以外的文字描述 表格信息表格信息 后续设问中的提示性信息后续设问中的提示性信息 进而 进而明确生产目的明确生产目的 制备什么制备什么 物质 找到制备物质物质 找到制备物质所需的原料所需的原料 提取 提取有用信息有用信息 反应方程式反应方程式 物质的稳定性物质的稳定性及及溶解性溶解性 等 等 然后利用所学知识进行解答然后利用所学知识进行解答 工业上制备 MnSO4 H2O 的方法是以软锰矿石为原料 且利用烧结烟气中的 SO2 可以 实现绿色化学的设计思想 制备 MnSO4 H2O 的流程如下 某软锰矿石的主要成分为 MnO2 还含有 Si Al Zn 和 Cu 等元素的化合物 已知 1 25 时部分阳离子以氢氧化物的形式完全沉淀时溶液的 pH 见下表 沉淀物 Al OH 3 Fe OH 3 Fe OH 2 Mn OH 2 Cu OH 2 Zn OH 2 pH5 23 29 710 46 78 0 2 25 时部分阳离子以硫化物的形式完全沉淀时溶液的 pH 见下表 沉淀物CuSZnSMnSFeS pH 0 42 2 5 7 7 回答下列问题 1 生产中 MnO2矿粉碎的目的是 2 酸浸时 SO2将 MnO2还原为 MnSO4 其离子方程式为 酸浸时 SO2的吸收率与 pH 和温度的关系如下图 为提高 SO2的吸收率 酸浸适宜的条件是 10 3 加入 MnS 的目的是 4 操作 的步骤为 过滤 洗涤 干燥 5 已知金属离子浓度小于 1 0 10 5mol L 1时认为已经完全沉淀 根据表格数据 计算 25 时 Zn OH 2的溶度积Ksp 不需写计算过程 6 已知 MnSO4 H2O 在 1 150 高温下分解的产物是 Mn3O4 含硫化合物 水 则在该 条件下硫酸锰晶体分解反应的化学方程式是 7 MnO2的生产方法之一是以石墨为电极 在不断搅拌的情况下 电解酸化的 MnSO4溶 液 阳极的电极反应式为 解析 1 生产中把 MnO2矿石粉碎增大了反应物的接触面积 加快了化学反应速 率 2 依题意 二氧化硫是还原剂 二氧化锰是氧化剂 硫酸根离子是氧化产物 锰离子 是还原产物 根据元素化合价升降的最小公倍数 电荷和原子个数守恒配平可得 MnO2 SO2 Mn2 SO 读图 1 可知 其他变量保持不变且酸浸溶液 pH 为 3 左右时 二 2 4 氧化硫的吸收率最大 读图 2 可知 其他变量保持不变时 酸浸溶液温度为 40 左右时 二氧化硫的吸收率最大 为了提高二氧化硫的吸收率 酸浸适宜的条件是 pH 为 3 左右 温 度为 40 左右 3 由表格中金属阳离子以硫化物形式完全沉淀时的 pH 可得 向 pH 约为 5 4 的滤液中 加入 MnS 加热煮沸时 可以除去 Cu2 Zn2 且不产生新的杂质 4 操作 是过滤 滤渣 C 的主要成分是 CuS ZnS 所得滤液的 pH 约为 5 4 主要含 有 Mn2 SO NH H 从该溶液中分离出 MnSO4 H2O 的方法是结晶 主要步骤是蒸 2 4 4 发浓缩 冷却结晶 过滤 洗涤 干燥 5 氢氧化锌是难溶电解质 存在平衡 Zn OH 2 s Zn2 aq 2OH aq 由于表 中氢氧化锌完全沉淀时溶液 pH 8 0 25 时Kw 1 0 10 14 则该溶液中c OH Kw c H 10 6mol L 1 由于此时溶液c Zn2 1 0 10 5mol L 1 所以 Ksp Zn OH 2 c Zn2 c2 OH 1 0 10 17mol3 L 3 6 MnSO4 H2O 在 1 150 高温下分解的产物是 Mn3O4 含硫化合物 水 生成 Mn3O4 中锰元素失电子 生成二氧化硫中硫元素得电子 根据氧化还原反应中得失电子数相等及 原子守恒得出反应方程式为 3MnSO4 H2OMn3O4 SO2 2SO3 3H2O 高温 7 阳极发生氧化反应 反应物中所含元素的化合价升高 由此推断阳极的主要反应物 是 Mn2 主要产物是 MnO2 根据化合价升高总数等于失去电子总数 酸性溶液中用氢离子 和水使反应式左右两边电荷 原子守恒 可以书写并配平该阳极反应式 Mn2 2e 2H2O MnO2 4H 答案 1 增大反应物接触面积 加快反应速率 2 MnO2 SO2 Mn2 SO pH 为 3 左右 温度为 40 左右 3 除去 Cu2 Zn2 2 4 4 蒸发浓缩 冷却结晶 5 1 0 10 17 mol3 L 3 6 3MnSO4 H2O 高温 Mn3O4 SO2 2SO3 3H2O 7 Mn2 2e 2H2O MnO2 4H 题型题型 5 以制备物质为目的的工艺流程题以制备物质为目的的工艺流程题 11 例 5 2015 高考山东卷 毒重石的主要成分为 BaCO3 含 Ca2 Mg2 Fe3 等杂质 实验室利用毒重石制备 BaCl2 2H2O 的流程如下 1 毒重石用盐酸浸取前需充分研磨 目的是 实验室用 37 的盐酸配制 15 的盐酸 除量筒外还需使用下列仪器中的 a 烧杯 b 容量瓶 c 玻璃棒 d 滴定管 2 加入 NH3 H2O 调 pH 8 可除去 填离子符号 滤渣 中含 填化 学式 加入 H2C2O4时应避免过量 原因是 Ca2 Mg2 Fe3 开始沉淀时的 pH 11 99 11 9 完全沉淀时的 pH 13 911 13 2 已知 Ksp BaC2O4 1 6 10 7 Ksp CaC2O4 2 3 10 9 3 利用间接酸碱滴定法可测定 Ba2 的含量 实验分两步进行 已知 2CrO 2H Cr2O H2O Ba2 CrO BaCrO4 2 42 72 4 步骤 移取x mL 一定浓度的 Na2CrO4溶液于锥形瓶中 加入酸碱指示剂 用b mol L 1盐酸标准液滴定至终点 测得滴加盐酸的体积为V0 mL 步骤 移取y mL BaCl2溶液于锥形瓶中 加入x mL 与步骤 相同浓度的 Na2CrO4溶 液 待 Ba2 完全沉淀后 再加入酸碱指示剂 用b mol L 1盐酸标准液滴定至终点 测 得滴加盐酸的体积为V1 mL 滴加盐酸标准液时应使用酸式滴定管 0 刻度位于滴定管的 填 上方 或 下方 BaCl2溶液的浓度为 mol L 1 若步骤 中滴加盐酸时有少量待测液 溅出 Ba2 浓度测量值将 填 偏大 或 偏小 解析 1 毒重石用盐酸浸取前需充分研磨 目的是增大与盐酸的接触面积 加快反 应速率 实验室配制一定质量分数的溶液时 需用到的仪器是量筒 烧杯和玻璃棒 2 由 流程图和表中数据可知 pH 8 时 可除去 Fe3 调节 pH 12 5 时 Mg2 完全沉淀 Ca2 部分沉淀 故滤渣 中含有 Mg OH 2和 Ca OH 2 加入 H2C2O4的目的是除去溶液中剩余的 Ca2 使 Ca2 aq C2O aq CaC2O4 s 当 H2C2O4过量时 也可能使 2 4 c Ba2 c C2O Ksp BaC2O4 而生成 BaC2O4沉淀 导致产品 BaCl2 2H2O 的量减少 2 4 3 由方程式 2CrO 2H Cr2O H2O 知 步骤 中加入的 CrO的总物质的量为b 2 42 72 4 mol L 1 L mol 步骤 中 加入 BaCl2充分反应后 剩余的 CrO的物 V0 1 000 bV0 1 0002 4 质的量为b mol L 1 L mol 与 Ba2 反应的 CrO的物质的量为 V1 1 000 bV1 1 0002 4 bV0 1 000 mol mol mol 由方程式 Ba2 CrO BaCrO4 得 n Ba2 bV1 1 000 b V0 V1 1 0002 4 n CrO 所以 BaCl2的浓度 c BaCl2 2 4 b V0 V1 1 000 mol y 1 000 L b V0 V1 y mol L 1 若步骤 中滴加盐酸时 有少量待测液溅出 造成V1的用量减小 所以 12 的测量值将偏大 b V0 V1 y 答案 1 增大接触面积从而使反应速率加快 ac 2 Fe3 Mg OH 2 Ca OH 2 H2C2O4过量会导致生成 BaC2O4沉淀 产品产量减少 3 上方 偏大 b V0 V1 y 物质制备化工生产流程的主线一般为 物质制备化工生产流程的主线一般为 名名师师归归纳纳 原原料料 对对原原料料的的 预预处处理理 核核心心化化 学学反反应应 产产品品的的分分 离离提提纯纯目目标标产产物物 1 审题忠告 审题忠告 1 读流程 观其大略 找出流程主线 但不要被个别看不懂的细节蒙住了双眼 读流程 观其大略 找出流程主线 但不要被个别看不懂的细节蒙住了双眼 2 对于难度较大的设问 要善于变换思维角度 本着对于难度较大的设问 要善于变换思维角度 本着 不会也要抢几分不会也要抢几分 的原则 有时的原则 有时 说不定你的猜测也能得分 说不定你的猜测也能得分 3 明确常用的分离方法明确常用的分离方法 过滤 分离难溶物和易溶物 根据特殊需要采用趁热过滤或者抽滤等方法 过滤 分离难溶物和易溶物 根据特殊需要采用趁热过滤或者抽滤等方法 萃取和分液 利用溶质在互不相溶的溶剂里的溶解度不同提取分离物质 如用萃取和分液 利用溶质在互不相溶的溶剂里的溶解度不同提取分离物质 如用 CCl4 或苯萃取溴水中的溴 或苯萃取溴水中的溴 蒸发结晶 提取溶解度随温度变化不大的溶质 如蒸发结晶 提取溶解度随温度变化不大的溶质 如 NaCl 冷却结晶 提取溶解度随温度变化较大的溶质 易水解的溶质或结晶水合物 如冷却结晶 提取溶解度随温度变化较大的溶质 易水解的溶质或结晶水合物 如 KNO3 FeCl3 CuCl2 CuSO4 5H2O FeSO4 7H2O 等 等 蒸馏或分馏 分离沸点不同且互溶的液体混合物 如分离乙醇和甘油 蒸馏或分馏 分离沸点不同且互溶的液体混合物 如分离乙醇和甘油 4 分析流程的方法一般采用首尾分析法 分析流程的方法一般采用首尾分析法 2 答题忠告 答题忠告 1 所设问题一般都是孤立的 属于所设问题一般都是孤立的 属于 拼盘拼盘 式 因此 在解答时 不要求流程全看懂后式 因此 在解答时 不要求流程全看懂后 再解答 看不懂的地方先跳过去 继续解答后面的问题 再解答 看不懂的地方先跳过去 继续解答后面的问题 2 由于题目的设问前后几乎无联系 可根据题意单独进行作答 如写陌生的化学方程由于题目的设问前后几乎无联系 可根据题意单独进行作答 如写陌生的化学方程 式 填写混合物的分离方法的名称等 总之 要善于式 填写混合物的分离方法的名称等 总之 要善于 各个击破各个击破 追求得分效益的最大化 追求得分效益的最大化 3 在设计分离提纯方案时要注意在设计分离提纯方案时要注意 4 原则 不增原则 不增 不减不减 易分离易分离 易复原 易复原 铝是重要的金属材料 铝土矿 主要成分是 Al2O3和少量的 SiO2 Fe2O3杂质 是工业上 制取铝的原料 实验室模拟工业上以铝土矿为原料制取 Al2 SO4 3和铵明矾晶体 NH4Al SO4 2 12H2O 的工艺流程如图所示 请回答下列问题 1 固体 a 的化学式为 中通入足量 CO2气体发生反应的离子方程式为 2 由 制取铵明矾溶液的化学方程式为 从铵明 13 矾溶液中获得铵明矾晶体的实验操作依次为 填操作名称 冷却结晶 过滤洗涤 3 以 1 000 kg 含氧化铝 36 的铝土矿为原料制取 Al2 SO4 3 需消耗质量分数为 98 的硫酸 密度 1 84 g cm 3 L 保留一位小数 4 若同时制取铵明矾和硫酸铝 通过控制硫酸的用量调节两种产品的产量 若欲使制 得的铵明矾和硫酸铝的物质的量之比为 1 1 则投料时铝土矿中的 Al2O3和 H2SO4的物质的 量之比为 解析 1 铝土矿中 Al2O3和 Fe2O3能溶于盐酸 SiO2不溶于盐酸 所以固体 a 的化学 式为 SiO2 Al2O3溶于烧碱生成 NaAlO2溶液 在其中通入 CO2生成 Al OH 3沉淀 2 Al OH 3分解生成 Al2O3 Al2O3与稀硫酸反应后通入 NH3生成铵明矾溶液 3 m Al2O3 1 000 kg 36 360 kg m H2SO4 kg 1 037 6 98 3 360 102 kg 需消耗质量分数 98 的硫酸 密度 1 84g cm 3 为 575 4 103mL 575 4 L 1 037 6 103 g 1 84 g mL 1 98 4 设制得的 Al2 SO4 3和 NH4Al SO4 2 12H2O 的物质的量都是 1 mol 则 Al3 共 3 mol SO共 5 mol 根据铝元素和 SO守恒原理可得 加入 Al2O3和 H2SO4的物质的量 2 42 4 之比为 5 3 10 3 2 答案 1 SiO2 AlO CO2 2H2O HCO Al OH 3 2 2 3 Al2O3 4H2SO4 2NH3 2NH4Al SO4 2 3H2O 蒸发浓缩 3 575 4 4 3 10 化学工艺流程型做题方法小结 解题模板解题模板 箭头指向为加入物质 指出为生成物质箭头指向为加入物质 指出为生成物质加入什么物质加入什么物质 发生什么反应发生什么反应 如何分离如何分离 根据反应的基本原理 氧化还原反应 离子根据反应的基本原理 氧化还原反应 离子 反应 反应 写出方程式 写出方程式 实验基本操作 根据物质的状态 性质进行实验基本操作 根据物质的状态 性质进行 规范答题规范答题根据分析 规范作答 准确表达 根据分析 规范作答 准确表达 14 工艺流程与无机知识综合题 一 工艺流程与无机知识综合题 一 建议用时 45 分钟 1 菱锰矿的主要成分是 MnCO3 含有少量 FeS2 Al2O3 以菱锰矿为原料制备锰单质的 流程如下所示 浆化溶液 1溶液 2精制 电解 Mn 菱锰矿粉 硫酸铵 稀硫酸 MnO2 氨水 请回答下列问题 1 菱锰矿在浸取前需要粉碎 其目的是 2 用稀硫酸浸取时 主要反应的离子方程式为 加入二氧化锰的目的是除去其中的 填化学式 此物质参与反应时 生成硫酸铁 水和硫酸锰 该反应的化学方程式为 3 已知 Fe Al Mn 的氢氧化物开始沉淀及沉淀完全时的 pH 如表所示 则加氨水沉淀 时应控制溶液的 pH 范围为 氢氧化物 Fe OH 3 Al OH 3 Mn OH 2 开始沉淀 pH 1 84 18 3 完全沉淀 pH 3 25 09 8 4 电解硫酸锰溶液时 阴极的电极反应式为 用高锰酸钾溶液检验 Mn2 产生黑色沉淀 该反应的离子方程式为 5 硫酸锰在高温