2018年-化工流程题解题指导

2018年_化工流程题解题指导第一页，共50页。1.工业流程题的特点。

无机化工流程题，因其综合性强、思维容量大而成为高考化学学科的主流题型。化学工业流程题主要有以下几个特点：

(1)背景新颖，试题陌生度大，需要考生在陌生情境中灵活应用所学知识，解决生产中的一些实际问题。(2)知识覆盖面广，思维跨度大，综合性强，涵盖了元素及其化合物的知识、反应原理以及实验基本操作。第二页，共50页。(3)体现理论联系实际、学以致用的学习观，能有效体现新课程的特点。(4)能力考查要求较高，能考查学生的阅读能力、对信息的加工处理能力以及知识应用能力。

2.工业流程题的主要考查内容。(1)元素及其化合物：物质转化的条件及反应。

(2)基本理论和原理：①化学反应：复分解反应、氧化还原反应原理；②电化学：原电池、电解池的工作原理；③化学反应速率与平衡原理：影响速率与平衡的因素。(3)实验基本操作。第三页，共50页。一、原料预处理阶段

1.目的：通过题干信息和化工流程图为载体，原料(或矿石)初步转化为中间产品(溶液离子、气体、固体、熔渣等)，可能有部分杂质会被除去。第四页，共50页。2.原料预处理阶段的常见术语及方法。(1)常见术语。①溶解：通常用酸溶。如用硫酸、盐酸、浓盐酸等，有时也用碱溶。水洗：通常除去水溶性杂质。水浸：与水接触反应或溶解。浸出：固体加水(酸)溶解得到离子。浸出率：固体溶解后，离子在溶液中的含量的多少。酸浸：在酸溶液中反应使可溶性金属离子进入溶液，不溶物通过过滤除去的溶解过程。第五页，共50页。

②灼烧、焙烧、煅烧：改变反应物结构，使物质转化为易溶的物质，或者使物质发生氧化、分解等反应，从而实现原料的初步转化，或者为原料进入水溶液作预处理。(2)常见考点。

①加快溶解(或反应)速率的方法：加热、搅拌、研磨(固液混合时)、增大气体与溶液的接触面积、增大溶液浓度。 ②将样品粉碎的目的：增大反应物接触面积，加快反应速率，提高浸出率。第六页，共50页。

③提高浸出率：加热、二次浸出、增加酸的用量等。 ④溶解时涉及的离子方程式。(逐一分析样品中的物质) ⑤浸出液中含有的离子，浸出渣中的主要成分。(明确进入溶液的离子有哪些，及时标注，弄清楚哪些要除去，哪些要保留)第七页，共50页。[例1]碳酸钠在轻工、建材、纺织、国防、医药等工业中有重要的应用。(1)工业碳酸钠(纯度约为98%)中含有Ca2＋、Mg2＋、Fe3＋、碳酸钠的饱和溶液在不同温度下析出的溶质如下图所示：第八页，共50页。

请回答下列问题：a.HCl、BaCl2、AgNO3

b.AgNO3、HNO3、Ba(NO3)2c.HNO3、Ba(NO3)2、AgNO3

d.AgNO3、HCl、BaCl2第九页，共50页。

(2)“侯氏制碱法”的原理：NaCl＋NH3＋CO2＋H2O===NaHCO3↓＋NH4Cl。 下图是某兴趣小组在实验室中模拟“侯氏制碱法”制取NaHCO3

所用到的主要装置。ABCD请回答下列问题：第十页，共50页。

①各仪器口的连接顺序为a接______、_______接______，_________接b，实验时先向饱和NaCl溶液中通入较多的NH3，再通入足量的CO2，其原因是________(填字母)。a.使CO2

更易被吸收b.NH3

比CO2

更易制取c.CO2

的密度比NH3

大②将生成的NaHCO3晶体从混合物中分离出来需要的玻璃仪器是____________________。第十一页，共50页。

③该兴趣小组用下图比较C、N、Si三种元素的非金属性强弱，B中的试剂是____________，能说明碳的非金属性比硅强的实验现象是________________________________________(H2SiO3

是一种不溶于水的白色胶状物)。第十二页，共50页。[变式训练]

1.(2015年新课标卷Ⅰ)硼及其化合物在工业上有许多用途。以铁硼矿(主要成分为Mg2B2O5·H2O和Fe3O4，还有少量Fe2O3、FeO、CaO、Al2O3和SiO2等)为原料制备硼酸(H3BO3)的工艺流程如下所示：回答下列问题：第十三页，共50页。

(1)写出Mg2B2O5·H2O与硫酸反应的化学方程式：_____________________________________________________________。为提高浸出速率，除适当增加硫酸浓度外，还可采取的措施有____________________(写出两条)。(2)利用________的磁性，可将其从“浸渣”中分离。“浸渣”中还剩余的物质是______________(写化学式)。

(3)“净化除杂”需先加H2O2溶液，作用是____________。然后再调节溶液的pH约为5，目的是_____________________。(4)“粗硼酸”中的主要杂质是________(填名称)。第十四页，共50页。(5)以硼酸为原料可制得硼氢化钠(NaBH4)，它是有机合成中的重要还原剂，其电子式为______________。

(6)单质硼可用于生产具有优良抗冲击性能的硼钢。以硼酸和金属镁为原料可制备单质硼，用化学方程式表示制备过程_____________________________________________________。第十五页，共50页。二、物质分离除杂阶段

1.目的：将预处理阶段获得的中间产物(溶液离子、气体、固体、熔渣等)，运用物理方法、化学反应、实验操作等方式逐步除去杂质成分。2.分离除杂阶段的常见考点：

(1)试剂：加入试剂的作用是作氧化剂(如次氯酸钠、过氧化氢、氯气等)、还原剂(亚硫酸钠等)还是沉淀剂(氯化钡、硫酸钠等)。第十六页，共50页。(2)调节pH除杂：若给出某些物质完全沉淀时的pH表，则流程中一定有调节pH的步骤，及时定位，明确哪些离子是通过调节pH除去。例如已知下列物质开始沉淀和沉淀完全时的pH如下表所示，除去Mn2＋溶液中含有的Fe2＋，应先用氧化剂把Fe2＋氧化为Fe3＋，再调溶液的pH到

3.2。物质开始沉淀沉淀完全Fe(OH)31.13.2Fe(OH)25.88.8Mn(OH)28.39.8第十七页，共50页。调节pH所需的物质一般应满足两点：能与H＋反应，使溶液pH增大；不引入新杂质。例如：若要除去Cu2＋溶液中混有的Fe3＋，可加入CuO、Cu(OH)2、Cu2(OH)2CO3等物质来调节溶液的pH。(3)试剂除杂。例如：除去NH4Cl溶液中的MgCl2，加入适量的氨水即可。(4)控制温度：①加热：加快反应速率或促进平衡向某个方向移动。如果在制备过程中出现一些受热易分解的物质或产物，则要注意对温度的控制。如NaHCO3、H2O2、Ca(HCO3)2、KMnO4、AgNO3、HNO3(浓)等物质。第十八页，共50页。②降温：防止某物质在高温时会挥发、分解或水解，使化学平衡发生移动。

(5)陌生方程式：能掌握常见物质的性质与转化，如常见金属单质、氧化物、强酸弱酸、强碱弱碱、盐(强、弱、氧化性、还原性、溶解性、稳定性)等物质特性，利用特性写出化学方程式。

①复分解反应：理解物质的溶解性差异、水解原理、沉淀溶解平衡原理，充分利用题给信息。反应发生条件一般是：溶解度大制小；沸点高制低；电离程度强制弱。第十九页，共50页。

②氧化还原反应：利用氧化还原原理，熟悉常见的氧化剂和还原剂，了解物质的氧化性、还原性与价态、生产目的的关系，要能从电子得失相等的角度选择反应物间的量的关系，并能进行简单的定量计算。③电化学装置中的电极反应：利用电解原理、电解装置设问。

(6)难溶电解质：根据难溶电解质的生成与转化，判断物质成分的转化、书写沉淀方程式、计算沉淀形成的pH范围等。第二十页，共50页。

[例2](2015年河北保定月考)钡盐行业生产中排出大量的钡泥[主要含有BaCO3、BaSiO3、BaSO3、Ba(FeO2)2等]。某主要生产BaCl2、BaCO3、BaSO4的化工厂利用钡泥制取Ba(NO3)2，其部分工艺流程如下：

(1)酸溶后溶液的pH＝1，Ba(FeO2)2与HNO3反应的化学方程式为：____________________________________________。第二十一页，共50页。

(2)酸溶时通常控制反应温度不超过70℃，且不使用浓硝酸，原因是______________、__________________。

(3)该厂结合本厂实际，选用的X为________(填化学式)；中和Ⅰ使溶液中________(填离子符号)的浓度减小(中和Ⅰ引起的溶液体积变化可忽略)。(4)上述流程中洗涤的目的是________________________。第二十二页，共50页。

[变式训练] 2.(2015年浙江卷)某同学采用硫铁矿焙烧取硫后的烧渣(主要成分为Fe2O3、SiO2、Al2O3，不考虑其他杂质)制取七水合硫酸亚铁(FeSO4·7H2O)，设计了如下流程：

A.溶解烧渣选用足量硫酸，试剂X选用铁粉

B.固体1中一定含有SiO2，控制pH是为了使Al3＋转化为Al(OH)3，进入固体2第二十三页，共50页。C.从溶液2得到FeSO4·7H2O产品的过程中，须控制条件防止其氧化和分解

D.若改变方案，在溶液1中直接加NaOH至过量，得到的沉淀用硫酸溶解，其溶液经结晶分离也可得到FeSO4·7H2O答案：D解析：烧渣中加入足量硫酸，Fe2O3、Al2O3与酸反应生成硫酸铁、硫酸铝，二氧化硅不反应，过滤，固体1为二氧化硅；在溶液1中加入铁粉将Fe3＋还原为Fe2＋，调节pH使Al3＋完全生成氢氧化铝沉淀，过滤，固体2为氢氧化铝，溶液2为硫酸亚铁，蒸发浓缩、冷却结晶、过滤，得到硫酸亚铁晶体。第二十四页，共50页。三、产品提纯阶段

1.目的：将除杂阶段获得的滤液(或滤渣、气体等)进行分离提纯，获得最终产品，同时可能还有副产品(母液、可循环再用的物质等)。2.产品提纯阶段的常见考点：

(1)①蒸发结晶：一般适用于溶质溶解度随温度升高变化不大且该物质热稳定性较好(不会受热分解)的晶体析出的方法。 ②蒸发浓缩、冷却结晶：一般适用于溶质溶解度随温度变化较大，且为了获得带结晶水的固体。如从硫酸铜溶液中获得五水硫酸铜晶体。第二十五页，共50页。

③蒸发浓缩、趁热过滤、冷却结晶：趁热过滤目的是分离出溶解度随温度变化小的溶质，如除去硝酸钾溶液中的氯化钠。趁热过滤的过滤器可用热滤漏斗或用热毛巾捂住漏斗的外壁。冷却结晶对象是趁热过滤后的滤液。④重结晶：目的是提高产品的纯度。一般包含溶解、结晶、过滤三个操作。

⑤减压蒸发：压强小，液体物质的沸点降低，低温蒸馏可以防止物质的分解、损失等。(高温有可能引发物质的分解、水解、氧化等副反应发生，这由物质的性质决定，应注意题给物质的相关性质，如H2O2高温下易分解、FeCl3高温下易水解)。第二十六页，共50页。(2)洗涤(冰水、热水)：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。

(3)蒸发、反应时的气体氛围：有些金属阳离子易水解，控制在酸性条件或酸性气体氛围中以抑制水解。如从溶液中析出FeCl3、AlCl3、MgCl2等溶质时，应在HCl的气氛中加热，以抑制水解。

(4)副产品和可循环利用的物质：利用物质的转化关系判断副产品的成分，再结合流程图判断哪些物质能够循环利用。第二十七页，共50页。(5)滤渣、母液的成分。(6)定量计算及误差分析：计算产品纯度、产率、产量、滴定计算以及误差分析等。

(7)化学实验的基本操作：pH的测定；检验沉淀是否完全；沉淀的洗涤及检验沉淀是否洗涤干净；中和滴定等。第二十八页，共50页。

[例3](2016届福建厦门一中周考)某研究性学习小组对某废旧合金(含有Cu、Fe、Si三种成分)进行分离、回收。其工业流程如图：根据上述流程回答有关问题：已知：298K时，Ksp[Cu(OH)2]＝2.0×10－20，Ksp[Fe(OH)3]＝4.0×10－38，Ksp[Mn(OH)2]＝1.9×10－13。第二十九页，共50页。A.过滤B.洗涤C.干燥D.蒸馏

(2)过量的还原剂应是________，溶液a中发生反应的离子方程式为__________________________________________。

(3)若用xmol·L－1KMnO4溶液处理溶液b，当恰好将溶液中的阳离子完全氧化时消耗KMnO4

溶液ymL，则最后所得红棕色固体C的质量为________g(用含x、y的代数式表示)。

(4)将溶液c调节pH至2.9～3.2的目的是_______________。

沉淀，应调节pH至________。(5)常温下，取0.2mol·L－1的CuCl2溶液，若要使Cu2＋开始第三十页，共50页。

(6)工业上由红棕色固体C制取相应单质常用的方法是________。A.电解法B.热还原法C.热分解法

(7)用惰性电极电解溶液e制取固体B，所发生的化学反应方程式为__________________________________________。

解析：(1)通过操作Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ都得到固体和溶液，所用该操作是过滤，过滤是把不溶性固体和溶液分开的操作，所以涉及过滤、洗涤、干燥。(2)根据流程最后滤液中含铜和电解得到B分析，加入过量的还原剂目的是还原过量的氯化铁，故应加第三十一页，共50页。第三十二页，共50页。2Fe3＋＋Cu===2Fe2＋＋Cu2＋答案：(1)D(2)铜粉(3)0.4xy(4)保证Fe3＋沉淀完全而其他金属阳离子不沉淀(5)4.5(6)B(7)CuCl2Cu＋Cl2↑第三十三页，共50页。[变式训练]3.(2016届湖北七校联考)工业上一种制备氯化铁及高铁酸钾的工艺流程如下：

(1)吸收塔中的吸收剂X是____________；保存该试剂时，通常向其中加入一定量的铁屑，其目的是_________________。第三十四页，共50页。

(2)用FeCl3

溶液(副产物)腐蚀印刷线路板所得的废液中含FeCl3、FeCl2和CuCl2，用化学方法可以回收废液中的铜；合并过滤后的剩余液体可以作为上述工艺流程中的吸收剂X。则在此过程中，先后加入的物质分别是____________；写出其中发生置换反应的化学方程式______________，_____________。

(3)碱性条件下反应①的离子方程式为______________。第三十五页，共50页。

(4)过程②将混合溶液搅拌半小时，静置，抽滤获得粗产品。该反应的化学方程式为2KOH＋Na2FeO4===K2FeO4＋2NaOH，请根据复分解反应原理分析反应发生的原因：______________。

干的方法，则洗涤剂最好选用________(填序号)。a.H2Oc.NH4Cl溶液、异丙醇b.稀KOH溶液、异丙醇

d.Fe(NO3)3

溶液、异丙醇＋8OH－＋3O2↑，在提纯K2FeO4时采用重结晶、洗涤、低温烘第三十六页，共50页。解析：(1)尾气Cl2被吸收塔中的吸收剂X吸收，生成FeCl3溶液，因此吸收剂X为FeCl2溶液；在保存FeCl2溶液时，通常向其中加入一定量的铁屑，是为了防止Fe2＋被空气中的氧气氧化。(2)用FeCl3溶液(副产物)腐蚀印刷线路板所得的废液中含FeCl3、FeCl2和CuCl2，用化学方法可以回收废液中铜；合并过滤后的剩余液体可以作为上述工艺流程中的吸收剂FeCl2。为了实现这一流程，应先加入过量的铁屑，发生的反应为Fe＋2FeCl3===3FeCl2，Fe＋CuCl2===FeCl2＋Cu，然后加入盐酸溶解未反应的铁屑，发生的反应为Fe＋2HCl===FeCl2＋H2

↑。第三十七页，共50页。(3)NaOH溶液与Cl2

反应生成的氧化剂Y为NaClO，NaClO与FeCl3浓溶液在碱性条件下发生反应生成Na2FeO4，其离子方程应能够发生是因为K2FeO4溶解度比Na2FeO4小，能够析出晶体，促进反应的不断进行；为了抑制K2FeO4

水解，可以采用碱性洗涤剂，为了不引入新的杂质采用含有稀KOH溶液的异丙醇，异丙醇易挥发。第三十八页，共50页。(4)K2FeO4

溶解度小，析出晶体，促进反应进行b答案：(1)FeCl2溶液防止Fe2＋被氧化(2)Fe(铁屑)、盐酸Fe＋CuCl2===FeCl2＋Cu

Fe＋2HCl===FeCl2＋H2

↑第三十九页，共50页。

1.(2015年吉林长春三模)工业合成氨技术是对人类的巨大贡献之一。下面是合成氨的简要流程示意图：

(1)设备Ⅰ的名称是______，沿X路线循环的物质是_______(填字母)。A.N2和H2B.催化剂C.NH3D.N2、H2和NH3第四十页，共50页。

(2)合成氨中H2

可以由焦炭和水蒸气反应获得，请写出该反应的化学方程式：____________________________。

(3)原料气中往往含有H2S、CO、CO2

等杂质，必须除去这些杂质的目的是______________________，常用K2CO3

溶液除去CO2，其反应的离子方程式为：________________________。

(4)近年有人将电磁场直接加在氮气和氢气反应的容器内，在较低的温度和压强条件下合成氨，获得了较高的产率。电磁场对合成氨反应本质的影响是___________________________。第四十一页，共50页。

(5)合成氨工业往往含有大量含氨废水，为了防止对环境造成污染，可以利用电解法将NH3·H2O转化为对环境无污染的物质。电解时以石墨作电极，以硝酸作为电解质，则理论上处理1molNH3·H2O，电路中转移电子______mol，阳极的电极反应式为：____________________________________。解析：(1)根据合成流程可知，设备Ⅰ为合成塔，设备Ⅱ为氨分离器，合成氨的反应为可逆反应，则设备Ⅱ中含有未反应的N2和H2，需要转入合成塔中循环利用。(5)利用电解法将NH3·H2O转化为对环境无污染的物质氮气，阳极失去电子发生氧化反应，电极反应式为：2NH3－6e－===N2＋6H＋，则1molNH3·H2O完全反应转移了3mol电子。第四十二页，共50页。答案：(1)合成塔A(2)C＋H2OCO＋H2(3)防止催化剂中毒

(4)在电磁场的作用下，氮氮三键更容易断裂，减少了合成氨反应所需的能量；降低能耗，使反应更容易进行(其他合理答案也可)

(5)3

2NH3－6e－===N2＋6H＋第四十三页，共50页。

2.(2016年江西吉安永丰四模)草酸钴用途广泛，可用于指示剂和催化剂制备。一种利用水钴矿(主要成分为Co2O3，含少量Fe2O3、Al2O3、MnO、MgO、CaO等)制取CoC2O4·2H2O的工艺流程如下：已知：①浸出液含有的阳离子主要有H＋、Co2＋、Fe2＋、Mn2