工业流程(含答案)

工业流程专题复习一、解题思路与策略粗读流程懂目的精读问题解题意迁移知识解问题规范表达写答案通常所考虑的答题角度1、 溶液呈酸性或碱性：考虑电离或水解产生H+ 或OH- 、是否促进或抑制电离还是水解。2、 利用率：常考虑经济性或成本、环保性。3、 在空气或在其它气体中：主要考虑气体是否参与反应或达到隔绝防氧化、水解、潮解等目的。4、 判断沉淀是否洗净：常取最后洗涤液少量、检验其中某种离子。5、 检验某物质的设计方案：仪器试剂（用量和规格）操作现象结论6、 控制某一温度：常考虑物质的挥发、不稳定而分解、物质转化等7、 用某些有机试剂清洗：常考虑降低物质溶解度、有利于析出，减少损耗，提高利用率等8、 加过量试剂：常考虑反应完全转化或增大转化率、产率等9、 能否加其它物质：常考虑会不会引入杂质或影响产物的纯度10、分离、提纯：常考虑过滤、蒸发、萃取、蒸馏等常规操作。二、产品预处理例1：海带提碘为什么要将海带灼烧成灰？ 把难溶的有机碘转化为易溶的I-。然后将海带灰溶解煮沸2-3min的原因是 加快的I-溶解，使海带灰中的I-充分溶解。练习：1. 某研究小组测定菠菜中草酸及草酸盐含量（以C2O42-计），实验步骤如下：将菠菜样品预处理后，热水浸泡，过滤得到含有草酸及草酸盐的溶液。(1)步骤中“样品预处理”的方法是_。（A灼烧成灰B研磨成汁）2. 碳酸锂广泛应用于陶瓷和医药等领域。已-锂辉石（主要成分为Li2O.Al2O3.4SiO2）为原材料制备Li2CO3的工艺流程如下： (1)步骤I前，-锂辉石要粉碎成细颗粒的目的是_ _（2）步骤III中，生成沉淀的离子方程式为_ _。能生成沉淀的原因是 （3）从母液中可回收的主要物质是_。（1）增大接触面积，加快反应速率，提高浸出率。（2）2Li2SO4+Na 2CO3=Li2CO3+ Na 2 SO4；碳酸锂的溶解度小于硫酸锂的溶解度。（3）Na2SO43废旧锂离子电池的正极材料试样（主要含有LiCoO2及少量Al、Fe等）可通过下列方法回收钴、锂。浸出过程中为加快浸出速率，可以采取的措施有 （写出两点）4用高岭土（化学组成：Al2O3（25%-34%）、SiO2（40%-50%）、Fe2O3（0.5%-3.0%以及少量杂质水分等）为原料制备聚合氯化铝Al2(OH)nCl6-n。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。请回答：“煅烧”高岭土的目的是 将难溶于酸的氧化铝转化为可溶于酸的氧化铝。总结：原料进行预处理的目的：（1）改变原料的状态，有利于控制和改变反应速率和平衡 （2）改变原料的结构和性质，把难反应或不反应的变成可反应三、核心反应新情境下方程式的书写步骤:1.根据题目中的信息找出已知反应物和产物。2.根据已知物质判断是否是氧化还原反应。3.若是氧化还原反应根据化合价升降推断出隐藏的氧化产物或还原产物。4.根据得失电子守恒配平氧化剂,还原剂,氧化产物,还原产物的系数。5.根据反应环境加入相应的离子配平电荷守恒。6.最后根据原子守恒配平其余的系数。例1、纳米ZnO也可以用以下流程制备（其中反应生成了两种碳的化合物）。书写相关的化学方程式 ， 。1、H2C2O4+ZnCl2+2H2O=ZnC2O42H2O+2HCl ；ZnC2O42H2O=ZnO+CO+CO2+2H2O例2、硫酸镁在医疗上具有镇静、抗挛等功效以菱镁矿（主要成分是MgCO3）为主要原料制备硫酸镁的方法如下：（1）步骤中发生反应的离子方程式为 （2）步骤中加入硫酸调节pH=6.06.5的目的是 （1）2NH4+MgOMg2+2NH3+H2O (2抑制Mg2+水解，以便得到较纯的产品 练习：1.请配平下列除铁的化学方程式： Fe2(SO4)3 H2O Na2CO3 Na2Fe6(SO4)4(OH)12 Na2SO4 CO23 6 6 1 5 62.（1）自然界中的碘有的以NaIO3形态存在于硝石(NaNO3)中，向硝石母液中加入NaHSO3可以制得I2，请写出NaIO3溶液和NaHSO3溶液反应的离子方程式 。（2）步骤发生反应的离子方程式为 ；（3）为了预防地方性甲状腺肿和地方性克汀病等碘缺乏病，可在食盐中加入KIO3。KIO3在工业上可用电解法制取。以铂为阳极、不锈钢为阴极，以KI和 KOH混合溶液为电解液， 请写出阳极的电极反应式 ；电解池总反应的化学方程式为 。（2）2IO3- + 5HSO3- = I2 + 5SO42- + 3H+ + H2O（3）2I- + MnO2 + 4H+ = Mn2+ + I2 + 2H2O；（4）I-+6OH-6e-=IO3-+3H2OKI+3H2O=KIO3+3H23、粉煤灰是燃煤电厂的废渣，主要成分为SiO2、Al2O3、Fe2O3和C等。实验室模拟工业从粉煤灰提取活性Al2O3，其流程如下图（1）写出烧结过程中铝元素转化的化学方程式 。（2）浸出过程中，NaFeO2可完全水解，水解反应的离子方程式为 。（3）“碳化”时生成沉淀，生成沉淀的化学方程式为 。（1）Al2O3Na2CO32NaAlO2CO2（2）FeO22H2OFe(OH)3OH （3）CO2NaAlO22H2O Al(OH)3NaHCO34、钠、钾的碘化物在生产和科学实验中有十分重要的应用工业利用碘、NaOH和铁屑为原料可生产碘化钠，其生产流程如图1：（1）NaOH溶液和碘反应时需要严格控制温度，如果温度过低，会生成碘的低价副产品NaIO若NaOH溶液和碘反应时所得溶液中IO3与IO的物质的量之比为1：1，则该反应的离子方程式为 （2）过滤所得固体中除剩余铁屑外，还有红褐色固体，则加入铁屑时发生反应的化学方程式是 (3)溶液2中除含有H+外，一定含有的阳离子是 ；试设计实验证实该金属阳离子的存在 (4)溶液2经一系列转化可以得到草酸亚铁晶体（FeC2O42H2O），称取360 g草酸亚铁晶体（相对分子质量是180）用热重法对其进行热分解，得到剩余固体的质量随温度变化的曲线如图2所示,分析图中数据，根据信息写出过程发生的化学方程式_ 。（1）4I2+8OH=IO3+IO+6I+4H2O （2）3H2O+2Fe+NaIO3=NaI+2Fe（OH）3（3）Fe2+；取溶液少量加高锰酸钾溶液，若溶液褪色则含Fe2+(4) FeC2O42H2O= FeC2O4+2H2O四、控制反应条件和产品的处理1、 控制溶液的酸碱性（调节PH）使某些金属离子形成氢氧化物沉淀。注意：调节溶液PH的目的在于使某些离子沉淀从而分离提纯，使得目标元素转移到滤液中，过程中要注意选择合适的试剂，不要引入新杂质。2、 降温反应的目的：防止某物质在高温时会溶解或为使化学平衡向着题目要求的方向移动3、 冰水洗涤的目的：洗去晶体表面的杂质离子，并减少晶体在洗涤过程中的溶解损耗4.蒸发，反应时的气体氛围。加热MgCl2.6H2O晶体以得到无水要在HCl气流中进行防止Mg2+的水解。例1：焦亚硫酸钠（Na2S2O5）常用作食品漂白剂。其制备工艺流程如下： 已知：反应包含2NaHSO3Na2S2O5H2O等多步反应。（1）硫磺燃烧前先加热成液态并通过喷嘴喷入焚硫炉中，目的是 。在上述工艺流程中可循环使用的物质是_。 （2）反应中需控制参加反应的气体与固体的物质的量之比接近 ，若气体量不足，则会导致_。（1）增大硫与空气的接触面积，使硫磺充分燃烧，加快反应速率（2分） CO2、H2O（2分）（2）2：1（2分） Na2S2O5产品中Na2SO3、Na2CO3等杂质含量增加，Na2S2O5产率降低（2分）例2.碳酸锂的溶解度随温度的变化如右图所示，则洗涤碳酸锂沉淀时应选 （填“热水”或“冷水”）。练习：1.工业上利用电解污泥（主要含有Fe2O3、CuO、Cr2O3及部分难溶杂质）回收铜和铬等金属，回收流程如下：已知部分物质沉淀的pH及CaSO4的溶解度曲线如下：Fe3+Cu2+Cr3+开始沉淀pH2.14.74.3完全沉淀pH3.26.7a（1）在浸出过程中除了生成Fe2(SO4)3、Cr2(SO4)3外，主要还有 。（2）在除铁操作中，需要除去Fe3+和CaSO4，请完成相关操作：加入石灰乳调节pH范围为： ；将浊液加热到80， 。（1）CuSO4（2）3.24.3 趁热过滤2工业上利用硫铁矿烧渣(主要成分为Fe3O4、Fe2O3、FeO、SiO2)为原料制备高档颜料铁红(Fe2O3)，具体生产流程如下：步骤的反应温度一般需控制在35以下，其目的是 ；防止NH4HCO3分解，减少Fe2+的水解3.已知Na2SO410H2O及Na2SO4的溶解度随温度变化曲线如右图。从Na2SO4溶液中得到Na2SO4.10H2O的操作方法是 蒸发浓缩，降温结晶，过滤，洗涤，干燥4.下面是从锂辉石（Li2OAl2O3SiO2）中提出锂的工业流程示意图。高温煅烧时的反应原理为：Li2OAl2O3SiO2 + K2SO4 K2OAl2O3SiO2 + Li2SO4Li2OAl2O3SiO2 + Na2SO4 Na2OAl2O3SiO2 + Li2SO4锂离子浸取液中含有的金属离子为：K+、Na+、Li+、Fe3+、Fe2+、Al3+、Mn2+ 。 几种金属离子沉淀完全的pH金属离子Al(OH)3Fe(OH)2Fe(OH)3Mn(OH)2沉淀完全的pH4.79.03.210.1Li2SO4、Li2CO3在不同温度下的溶解度（g / 100g水）温度溶解度10205080Li2SO435.434.733.131.7Li2CO31.431.331.080.85（1）浸取时使用冷水的原因是 。（2）滤渣2的主要成分为 。 （3）流程中分2次调节pH（pH78和pH 13），有研究者尝试只加一次浓NaOH溶液使pH 13，结果发现在加饱和碳酸钠溶液沉锂后，随着放置时间延长，白色沉淀增加，最后得到的Li2CO3产品中杂质增多。Li2CO3产品中的杂质可能是 （4）加热浓缩的作用是 。（5）洗涤Li2CO3晶体使用 。（选“冷水”或“热水”）（1）Li2SO4的溶解度随温度升高而减少，用冷水浸取可以提高浸取率（2分）（2）Al(OH)3、Fe(OH)3 （2分）（3）Al(OH)3 （1分）（4）提高Li+ 浓度和溶液温度，使得Li2CO3容易沉淀。（2分）（5）热水（1分）5.亚氯酸钠（NaClO2）主要用于棉纺、造纸业的漂白剂，也用于食品消毒、水处理等，亚氯酸钠受热易分解。以氯酸钠等为原料制备亚氯酸钠的工艺流程如下：NaClO3H2SO4溶解SO2反应2H2O2、NaOH减压蒸发55冷却结晶粗产品反应1ClO2母液(1) 采取“减压蒸发”而不用“常压蒸发”，原因是_。(2) 从“母液”中可回收的主要物质是_。(3) “冷却结晶”后经_ (填操作名称）即可获得粗产品。 （1）常压蒸发温度过高，亚氯酸钠容易分解。（2）Na2SO4 （3）过滤6.空气吹出法工艺，是目前“海水提溴”的最主要方法之一。其工艺流程如下：步骤的蒸馏过程中，溴出口温度为何要控制在80-90。温度过高或过低都不利于生产，请解释原因 。温度过高，大量水蒸气随水排除出，溴气中水增加：温度过低，溴不能完全蒸出，吸收率低。巩固练习：高锰酸钾在饮用水和工业污水处理领域的消费增长较快。实验室可用软锰矿(主要成分为MnO2)为原料制备高锰酸钾。其部分流程如下：已知：墨绿色浸出液的成分为K2MnO4、KCl溶液回答下列问题：(1)实验中采用铁坩埚而不是瓷坩埚的原因是：（用化学反应方程式表示）_ 。(2) 写出生成K2MnO4和KCl反应的化学方程式： ；通入CO2，可使MnO2发生反应，生成MnO及MnO2。若通入CO2太多，则在加热浓缩时，会有_ _晶体和KMnO4晶体一起析出。(3)在加热、浓缩、烘干的过程中温度不宜过高，其原因是（用化学反应方程式表示）_ ；过滤用到的玻璃仪器有烧杯、_、 ；加热时用玻璃棒不断搅拌溶液的目的是_ ；洗涤KMnO4晶体用冷