2013高三化学二轮-化工流程题

专题：化工生产及无机流程题要求：1、了解科学、技术、社会的相互关系，知道在化工生产中遵循“绿色化学”思想重要性。2、了解氯碱工业、硫酸工业、合成氨工业、废水处理等工业的原理。3、了解化工流程题的试题特点和备考策略知识落点：基本理论、元素化合物、化学实验、计算思考：1、从粗产品硫酸锌固体除去铁、铜、镉等可溶性硫酸盐，从而得到纯净的硫酸锌，实验流程如下：调pH至5-5.4加入ZnO酸性KMnO4混合液趁热过滤煮沸数分钟加入Zn粉滤渣III滤渣II滤液II滤液III晶体趁热过滤粗产品酸浸滤渣I滤液I部分阳离子以氢氧化物形式完全沉淀时溶液的pH参见下表，请回答下列问题：沉淀物Zn(OH)2Fe(OH)2Fe(OH)3Cu(OH)2Cd(OH)2Mn(OH)2pH值8.09.73.26.79.410.4（1）、“酸浸”步骤中，为提高锌的浸出率，可采取的措施有 。“酸浸”时适当补充少量水的原因是 。（2）、滤液I加入酸性KMnO4所发生反应的离子方程式为 。加入ZnO的原因是 。（3）、滤渣III的成份主要是 。（4）、从滤液III得到晶体的操作过程为 、冷却结晶、过滤冼涤、小心干燥。讲解分析：（1）、增大硫酸浓度或加热升高温度或边加硫酸边搅拌或增加浸出时间（3分）（要求写出一条即可）。防止硫酸锌中从溶液中析出。（2分）（2）、5Fe2+MnO4-+8H+=5Fe3+Mn2+4H2O （3分，不配平扣2分）因为Fe3+3H2O Fe(OH)3+3H+，ZnO+2H+=Zn2+H2O,加入ZnO能促进Fe3+水解生成Fe(OH)3而除去。（3分）（3）、Zn、Cd、Cu（3分，每个1分，填错倒扣分，扣完为止）（4）、蒸发浓缩 （2分）知识整合：一、熟悉工业流程的几个常用的关键词1、浸出：固体加入水或酸溶解得到离子。2、酸浸：指在酸溶液中反应使可溶金属离子进入溶液，不溶物通过过滤除去溶解的过程。3、水洗：水洗通常是为了除去水溶性的杂质。有机物洗涤：减少晶体损失4、灼烧（煅烧）：原料的预处理，不易转化的物质转为容易提取的物质：如海带中提取碘等5、酸作用：溶解、去氧化物（膜）、调节PH促进水解（沉淀）6、碱作用：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）7、氧化剂：氧化某物质，转化为易于被除去（沉淀）的离子8、控制PH值：促进某离子水解，使其沉淀，利于过滤分离9、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10、趁热过滤：减少结晶损失；提高纯度 二、工业流程中的主要操作：结晶、重结晶、洗涤、干燥、灼烧、分液、重复操作2-3次等如结晶的几种方法：（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：蒸发浓缩（至有晶膜出现为止），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，冷却结晶三、解题方法1、首尾分析法：对一些线型流程工艺(从原料到产品为一条龙生产工序)试题,首先对比分析生产流程示意图中的第一种物质原材料与最后一种物质产品,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.典型例题：例1、（ 09上海）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 。讲解分析：(1)、硫酸钙微溶于水 (2)、除去溶液中Fe3+氨水 (合理即给分)(3)、取少量滤液，向其中加入硫氰化钾溶液，溶液不变红色，说明滤液中不含Fe3+;或取少量滤液，向其中加入硫氰化钾溶液，溶液变红色，说明滤液中含Fe3+(4)、Ca2+CO32- =CaCO3 作化肥 (合理即给分) (5)、称量 过量的标准盐酸 (6)、0.1变式训练：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：Al2(OH)nCl6n。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_。参考答案：、改变高岭土中的结构，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2、截段分析法：用截断分析法解工艺流程题是一种主流解题方法.因为当前的化工生产,为了降低成本,减少污染,增加效益,大都设计成综合利用原材料,生产多种产品的工艺生产线.为此这种工艺流程题很多.用截断分析法解工艺流程题关键在于选对属型和如何截段,截几段更合理.一般截段以生产的产品为准点.但也不一定,特殊情况也很多,必须具体情况作具体分析.典型例题：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、过二硫酸钠和氧化铁红颜料，原料的综合利用率较高。其主要流程如下：反应反应反应反应空气中煅烧FeSO4溶液NH4HCO3溶液CO2(g)FeCO3(s)稀H2SO4KCl过滤NH4Cl溶液K2SO4(s)(NH4)2S2O8溶液H2(g)Fe2O3(s)CO2(g)（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(过二硫酸铵)。电解时均用惰性电极，阳极发生地电极反应可表示为 讲解分析：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) 变式训练：2、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：（1）、操作a的名称是_，实验室中进行此操作的非玻璃仪器或用品有_；在实验室中操作b的名称是_。（2）、装置a中生成两种酸式盐，它们的化学式分别是_ 。（3）、依题意猜测固体A中一定含有的物质的化学式是_（结晶水部分不写）。（4）、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，气、液热交换时通常使用的仪器是_ _。（5）、制硫酸所产生的尾气除了含有N2、O2外，还含有SO2、微量的SO3和酸雾。能用于测定硫酸尾气中SO2含量的是 。（选填字母） A. NaOH溶液、酚酞试液 B. KMnO4溶液、稀H2SO4C. 碘水、淀粉溶液 D. 氨水、酚酞试液讲解分析：（1）过滤，铁架台（含铁圈）、滤纸，蒸发浓缩、冷却结晶；（2）NH4H2PO4 (NH4)2HPO4 （3）CaSO4 （4）冷凝管 （5）BC考点巩固1、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）。答案（1）4 molL1；溶液的密度；（2）2NaClO3SO2H2SO42ClO22NaHSO4 或2NaClO3SO22ClO2Na2SO4（2分）b；（3）A； （4）定吸收塔内溶液的pH； （5）BED或ED； （6）重结晶2、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）。答案：(1)、78；100。(2)取滤液少许，加入NaOH，加热，生成的气体能使湿润的红色石蕊试纸变蓝。(3)、Al(OH)3；Al2O3；Fe2O3。 (4)K2SO4；(NH4)2SO4。(5)BaCl2；过滤；洗涤；干燥。 (6)mol。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_。答案：（1）b； （2）将亚铁离子氧化为铁离子；（3）中和过量的硫酸，调节溶液的pH，使Fe3+水解完全而沉淀；不引入新的杂质；（4）Fe3+3H2O=Fe（OH）3+3H+；（条件：加热）（5）抑制Cu2+的水解 （6）蒸发浓缩，冷却结晶，过滤 （7）产生污染环境的二氧化硫，硫酸利用率低；加热，并在稀硫酸中通入氧气。4、（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： 。 答案：（1）CaCO3 NH3 H2O （2）CaSO4CO32CaCO3SO42 （3）CaSO4 （4）滤液中滴加盐酸产生气泡 （5）54g （6）a d（7）、碳酸钙用于制水泥原料、硫酸钙和氯化钾转化为硫酸钾和氯化钙、氨在工艺中循环使用等（原子利用率高，没有有害物质排放到环境中） 5、（2010苏州）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 +7KClO3 12Na2CrO4 + 3Fe2O3 +7KCl + 12H2O，试回答下列问题（1）、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： 。（2）、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： 。（3）、操作的目的是什么，用简要的文字说明： 。（4）、操作中，酸化时，CrO42转化为Cr2O72,写出平衡转化的离子方程式： 。（5）、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） 。答案分析：本题以工业上K2Cr2O7制备为背景，综合考查对学生化学方程式、离子方程式书写能力、用平衡移动的原理来解释实验目的以及纯度的计算等能力。（1）、Al2O3 + Na2CO32NaAlO2 +CO2（2分）（2）、NaFeO2 + 2H2O = Fe(OH)3 + NaOH（2分）。（3）、由于溶液在硅酸钠和偏铝酸钠发生水解，降低pH值有利于水解平衡向正反应方向移动，当pH调到78时，使它们水解完全，从而除去SiO32和AlO2。（共2分）（4）、2CrO42+2H+ Cr2O72+H2O（2分）（5）、当滴加最后一滴硫代硫酸钠溶液，溶液蓝色褪去，半分钟内不复现（2分）94.08%（2分）。6、碳酸锰（MnCO3）是理想的高性能强磁性材料，也是制备Mn2O3、MnO2等锰的氧化物的重要原料，广泛用于电子、化工、医药等行业。一种制备MnCO3的生产流程如下图所示。Na2S溶液、CaCO3固体软锰矿浆SO2含MnSO4的溶液MnO2过滤废渣MnSO4NH4HCO3溶液MnCO3固体(NH4)2SO4过滤含MnSO4的溶液已知生成氢氧化物的pH和有关硫化物的Ksp如下表：物质Fe(OH)3Fe(OH)2Mn(OH)2开始沉淀pH2.77.68.3完全沉淀pH3.79.69.8物质MnSCuSPbSKsp2.510136.310368.01028软锰矿主要成分为MnO2，其中含有铁、铝、硅的氧化物和少量重金属化合物杂质，SO2来自工业废气。流程中主要发生的反应有：MnO2 + SO2 = MnSO4 2Fe3+ + SO2 + 2H2O = 2Fe2+ + SO42 + 4H+。、流程中所得MnSO4溶液的pH比软锰矿浆的pH （填“大”或“小”），该流程可与 （填工业生产名称）联合，生产效益更高。、反应的目的是将溶液中的Fe2+氧化成Fe3+，其离子反应方程式为 ，这样设计的目的和原理是 、反应中硫化钠的作用是使重金属离子转化为硫化物沉淀，碳酸钙的作用是 。、反应发生的化学反应为：MnSO4 + 2NH4HCO3 = MnCO3+ (NH4)2SO4 + CO2 + H2O。反应中通常需加入稍过量的NH4HCO3 ，且控制溶液的pH为6.87.4。加入稍过量的NH4HCO3的目的是 ，溶液的pH不能过低的原因是 。、软锰矿中锰的浸出有两种工艺：工艺A：软锰矿浆与含SO2的工业废气反应 工艺B：软锰矿与煤碳粉混合，焙烧后加稀硫酸溶解。其中工艺A的优点是 。（答对1个即可）答案：（8分）（1） 小，工业制备硫酸。 （2） MnO2 + 2Fe2+ + 4H+ = Mn2+ + 2Fe3+ + 2H2O。使Fe2+ 转变为Fe3+，Fe3+完全沉淀的pH较低（或Fe3+更易沉淀）。（3） 与溶液中的酸反应，使溶液中的Fe3+、Al3+转化为氢氧化物沉淀。（4） 使MnCO3沉淀完全。MnCO3沉淀量少，NH4HCO3与酸反应。（或MnCO3、NH4HCO3与酸反应溶解）（5）节约能源、治理含SO2的工业废气等。（答对1个即可）（每空1分）化学工艺流程题（理综27题）总结一、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。注意信息（文字、数据）的采集、处理整体性、连续性、层次性、独立性。2、仔细分析：理清下列关系：、原料与产品：从某原料出发，要得到最终产品，必须除去什么元素、引进