大题突破-如何解答化工流程题

______________________________________________________________________________________________________________PAGE精品资料大题突破——如何解答化工流程题一、解答流程题的基本思路与方法1．了解结构流程题的基本结构一般包括：①预处理原料；②提纯原料；③获取主要产品；④副产品的处理2．把握目的：在题中找到实验目的语句，并划出，初步思考如何实此目的3．分析流程：结合要回答的问题细读流程及图表，尽可能地写出每步的产物，理解流程中所运用的提纯、分离、制备物质的原理与方法4．对比迁移：根据题目要求回忆相关知识（主要是元素化合物的知识）、原理（氧化还原反应，化学反应速率与化学平衡、溶解平衡、电离平衡，电解原理）与操作（如：溶解、结晶、过滤、蒸发、蒸馏、萃取、分液等），进行回顾、反思、对比、迁移，作出合理解答5．抓住关键：一切操作或反应均是为得到主要产品而服务的。二、逐点突破（一）预处理阶段：1.原料的粉碎(或研磨)：目的是增大原料间的接触面积，加快反应速度，使反应更充分2.原料的清洗：①碱洗：一般是除去表面的油污(或除去能溶于碱的氧化物、氢氧化物等)；②酸洗：一般是除去表面的氧化物(或氢氧化物或盐等)3.原料的浸出：使用水浸或酸浸时，适当延长浸出时间或增大浸出液的浓度或提高浸出液的温度或搅拌等其目的是提高原料的浸出率4．原料的灼烧或煅烧：可能是使杂质转化为气体而除去（二）提纯阶段1.过滤所需的玻璃仪器：烧杯、玻璃棒、漏斗2.蒸发所需的硅酸盐类仪器：蒸发皿、酒精灯、玻璃棒3.溶解所需的玻璃仪器：烧杯、玻璃棒4.萃取或分液：铁架台(包括铁圈)、分流漏斗、烧杯5.形成沉淀的方法：(1)加沉淀剂或(2)调pH或(3)结晶（1）加沉淀剂①加沉淀剂的原则：选择能生成Ksp最小的物质作沉淀剂②检验沉淀是否完全的方法：取上层清液少许于试管中，滴加_____，若_____，则已沉淀完全（2）调pH：①测pH的方法：用pH计或pH试纸测定溶液的pH(回忆方法)②调pH所用的试剂：常加入氧化物或氢氧化物或碳酸盐来调，如：Mg2+含杂质Fe3+，要提纯Mg2+可加入MgO、Mg(OH)2、MgCO3、Mg2(OH)2CO3来除去Fe3+③调pH的目的：促进某离子水解为沉淀或抑制某离子的水解④调pH的范围：大于和等于杂质离子完全沉淀的pH，小于所需离子刚开始沉淀的pH（3）结晶①降温：对溶解度受温度影响较大的可溶物要形成沉淀，可采用降温法(即：蒸发浓缩、冷却结晶)②蒸发：对于溶解度受温度影响不大的可溶盐可直接蒸发溶剂形成晶体③加有机溶剂：通过加有机溶剂可降低盐的S，便于析出，如：MgCl2+2NaClO3Mg(ClO3)2+2NaCl，可加乙醇然后降温6.获取沉淀或晶体：通过过滤、洗涤、干燥，获得所需的沉淀或晶体①趁热过滤的目的：防止杂质降温时形成固体混入产品中，使产品不纯②沉淀的洗涤的方法：向过滤器中加蒸馏水直到水浸没沉淀，让水自然流下，如此重复2~3次。(若使用冰水洗涤或乙醇等洗涤，目的是减少晶体的损失)③沉淀是否洗净的检验：取最后一次洗涤液少许于试管中，滴加____，若____，则沉淀已洗净（若沉淀已洗净后，再使用乙醇洗涤，目的是利用乙醇的挥发性，加快沉淀上水份的挥发，使沉淀干得更快）7．过程中的控制温度(1)控温方法：如：水浴加热(或油浴加热或沙浴加热等)(2)控温目的：①温度不能过高：可能是某物质(如：NaHCO3、H2O2、NH4HCO3、HNO3)在温度过高时会分解或挥发或为抑制某盐的水解或控制某平衡的移动；②升高温度：可能是为加快反应速率或提高某物质的转化率或促进某离子水解为沉淀等（三）产品的处理要获得含结晶水的晶体：蒸发浓缩、冷却结晶（再过滤、洗涤、干燥）(1)在结晶过程中：加入某酸或某碱，可抑制盐的水解(如：AlCl3的结晶加入盐酸)(2)结晶时：溶解度受温度影响大的先析出晶体，溶解度小的主要留在母液中(3)获取更纯的晶体：常进行重结晶(4)结晶水合物变成无水物：常在相应的气流中加热以抑制水解．如：在HCl气流中加热MgCl2·6H2O以获得MgCl2（四）副产物的处理：①无害化处理(加入能与之反应的物质转化为无害物)；②回收并利用③循环利用（回头物质为循环物）三、中学化学常见的流程四、典例1.(2015全国卷1)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)的工艺流程如图所示：回答下列问题：（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）。（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___________。【答案】⑴Mg2B2O5·H2O+2H2SO42MgSO4+2H3BO3；减小铁硼矿粉粒径、提高反应温度。⑵Fe3O4；SiO2和CaSO4；⑶将Fe2+氧化为Fe3+；使Al3+与Fe3+形成氢氧化物沉淀而除去。⑷（七水）硫酸镁⑸⑹2H3BO3B2O3+3H2OB2O3+3Mg3MgO+2B2.(2015天津)废旧印刷电路板是一种电子废弃物，其中铜的含量达到矿石中的几十倍。湿法技术是将粉碎的印刷电路板经溶解、萃取、电解等操作得到纯铜等产品。某化学小组模拟该方法回收铜和制取胆矾，流程简图如下：回答下列问题：（1）反应Ⅰ是将Cu转化为Cu(NH3)42+，反应中H2O2的作用是。写出操作①的名称：。（2）反应II是铜氨溶液中的Cu(NH3)42+与有机物RH反应，写出该反应的离子方程式：。操作②用到的主要仪器名称为，其目的是（填序号）。 a．富集铜元素b．使铜元素与水溶液中的物质分离c．增加Cu2＋在水中的溶解度（3）反应Ⅲ是有机溶液中的CuR2与稀硫酸反应生成CuSO4和。若操作③使用右图装置，图中存在的错误是。（4）操作④以石墨作电极电解CuSO4溶液。阴极析出铜，阳极产物是。操作⑤由硫酸铜溶液制胆矾的主要步骤是。（5）流程中有三次实现了试剂的循环使用，已用虚线标出两处，第三处的试剂是。循环使用的NH4Cl在反应Ⅰ中的主要作用是。【答案】（1）作氧化剂过滤（2）Cu(NH3)42++2RH=2NH4++2NH3+CuR2分液漏斗ab（3）RH分液漏斗尖端未紧靠烧杯内壁液体过多（4）O2H2SO4加热浓缩冷却结晶过滤（5）H2SO4防止由于溶液中的c（OH-）过高，生成Cu（OH）2沉淀3.(2014安徽)LiPF6是锂离子电池中广泛应用的电解质。某工厂用LiF、PCl5为原料，低温反应制备LiPF6，其流程如下：已知：HCl的沸点是﹣85.0℃，HF的沸点是19.5(1)第①步反应中无水HF的作用是_______、_______。反应设备不能用玻璃材质的原因是______________________（用化学方程式表示）。无水HF有腐蚀性和毒性，工厂安全手册提示：如果不小心将HF沾到皮肤上，可立即用2%的___________溶液冲洗。(2)该流程需在无水条件下进行，第③步反应中PF5极易水解，其产物为两种酸，写出PF5水解的化学方程式：_______________________________。(3)第④步分离采用的方法是_________；第⑤步分离尾气中HF、HCl采用的方法是______。(4)LiPF6产品中通常混有少量LiF。取样品wg，测得Li的物质的量为nmol，则该样品中LiPF6的物质的量为______mol（用含w、n的代数式表示）。（1）反应物溶剂 SiO2+4HF=SiF4↑+2H2O NaHCO3（2）PF5+4H2O=H3PO4+5HF （3）过滤 冷凝 （4）eq\f(w-26n,126)mol4.(2013安徽)氧化铈(CeO2)是一种重要的稀土氧化物。平板电视显示屏生产过程中产生大量的废玻璃粉末（含SiO2、Fe2O3、CeO2以及其他少量可溶于稀酸的物质）。某课题组以此粉末为原料回收铈，设计实验流程如下：（1）洗涤滤渣A的目的是为了去除_____________（填离子符号），检验该离子是否洗净的方法是_______________________（2）第②步反应的离子方程式是_________________________________；滤渣B的主要成分是__________________（3）萃取是分离稀土元素的常用方法，已知化合物TBP作为萃取剂能将铈离子从水溶液中萃取出来，TBP______（填“能”或“不能”）与水互溶。实验室进行萃取操作时用到的主要玻璃仪器有__________、烧杯、玻璃棒、量筒等。（4）取上述流程中得到的Ce(OH)4产品0.536g，加硫酸溶解后，用0.1000mol/LFeSO4标准溶液滴定终点是（铈被还原为Ce3+）,消耗25.00mL标准溶液，该产品中Ce(OH)4的质量分数为__________[答案]5.（2011安徽）MnO2是一种重要的无机功能材料，粗MnO2的提纯是工业生产的重要环节。某研究性学习小组设计了将粗MnO2（含有较多的MnO和MnCO3）样品转化为纯MnO2实验，其流程如下：（1）第①步加稀H2SO4时，粗MnO2样品中的（写化学式）转化为可溶性物质。（2）第②步反应的离子方程式+___ClO3—+＝__MnO2↓+Cl2↑+。（3）第③步蒸发操作必需的仪器有铁架台（含铁圈）、、、，已知蒸发得到的固体中有NaClO3和NaOH，则一定还有含有（写化学式）。（4）若粗MnO2样品的质量为12.69g，第①步反应后，经过滤得到8.7gMnO2，并收集到0.224LCO2（标准状况下载），则在第②步反应中至少需要molNaClO3【答案】（1）MnO和MnCO3（2）5Mn2++2ClO3-+4H2O=5MnO2↓+Cl2↑+8H+(3)蒸发皿酒精灯玻璃棒NaCl(4)0.026.（2010安徽卷）锂离子电池的广泛应用使回收利用锂资源成为重要课题：某研究性学习小组对废旧锂离子电池正极材料（LiMn2O4、碳粉等涂覆在铝箔上）进行资源回收研究，设计实验流程如下：（1）第②步反应得到的沉淀X的化学式为。（2）第③步反应的离子方程式是。（3）第④步反应后，过滤Li2CO3所需的玻璃仪器有。若过滤时发现滤液中有少量浑浊，从实验操作的角度给出两种可能的原因：、。（4）若废旧锂离子电池正极材料含LiMn2O4的质量为18.1g第③步反应中加入20.0mL3.0mol/L的H2SO4溶液。假设正极材料中的锂经反应③和④完全为Li2CO3，则至少有gNa2CO3参加了反应。【答案】（1）Al(OH)3 (2)4LiMn2O4+O2+4H+=4Li++8MnO2+2H2O(3)漏斗玻璃棒烧杯；滤纸破损、滤液超过滤纸边缘等 （4）6.36同步练习1．（2014山东）工业上用重铬酸钠（Na2Cr2O7）结晶后的母液（含少量杂质Fe3+）生产重铬酸钾（K2Cr2O7）。工艺流程及相关物质溶解度曲线如图：（1）由Na2Cr2O7生产K2Cr2O7的化学方程式为____________________________，通过冷却结晶析出大量K2Cr2O7的原因是____________________________。（2）向Na2Cr2O7母液中加碱液调pH的目的是____________________________。（3）固体A主要为________（填化学式），固体B主要为________（填化学式）。（4）用热水洗涤固体A，回收的洗涤液转移到母液______（填“I”“II”或“III”）中，既能提高产率又可使能耗最低。（1）Na2Cr2O7+2KCl=K2Cr2O7+2NaCl；低温下K2Cr2O7溶解度远小于其他组分，随温度的降低，K2Cr2O7溶解度明显减小。（合理即得分）（2）除去Fe3+（3）NaCl；K2Cr2O7（4）II2.（2014江苏）烟气脱硫能有效减少二氧化硫的排放。实验室用粉煤灰（主要含Al2O3、SiO2等）制备碱式硫酸铝[Al2(SO4)x(OH)6—2x]溶液，并用于烟气脱硫研究。（1）酸浸时反应的化学方程式为；滤渣Ⅰ的主要成分为（填化学式）。（2）加CaCO3调节溶液的pH至3.6，其目的是中和溶液中的酸，并使Al2(SO4)3转化为Al2(SO4)x(OH)6—2x。滤渣Ⅱ的主要成分为（填化学式）；若溶液的pH偏高，将会导致溶液中铝元素的含量降低，其原因是（用离子方程式表示）。（3）上述流程中经完全热分解放出的SO2量总是小于吸收的SO2量，其主要原因是；与吸收SO2前的溶液相比，热分解后循环利用的溶液的pH将（填“增大”、“减小”或“不变”）。3.（2014广东）石墨在材料领域有重要应用，某初级石墨中含SiO2（7.8%）、Al2O3（5.1%）、Fe2O3（3.1%）和MgO（0.5%）等杂质，设计的提纯与综合利用工艺如下：（注：SiCl4的沸点为57.6℃，金属氯化物的沸点均高于150（1）向反应器中通入Cl2前，需通一段时间N2，主要目的是_________________。（2）高温反应后，石墨中氧化物杂质均转变为相应的氯化物，气体I中的碳氧化物主要为________________________，由气体II中某物质得到水玻璃的化学反应方程式为_________________。（3）步骤①为：搅拌、________、所得溶液IV中的阴离子有_______________。（4）由溶液IV生成沉淀V的总反应的离子方程式为___________________，100kg初级石墨最多可获得V的质量为___________kg。（5）石墨可用于自然水体中铜件的电化学防腐，完成如图防腐示意图，并作相应标注。(1)赶走反应器中的空气，防止高温时石墨氧化。（2）CO，SiCl4+6NaOH=Na2SiO4+4NaCl+3H2O(3)过滤,调滤液PHOH－、AlO2-、Cl-（4）AlO2-+CH3COOH+H2O=Al(OH)3↓+CH3COO-7.8(5)4.(2012四川)甲、乙两个研究性学习小组为测定氨分子中氮、氢原子个数比，设计了如下实验流程：试验中，先用制得的氨气排尽洗气瓶前所有装置中的空气，再连接洗气瓶和气体收集装置，立即加热氧化铜。反应完成后，黑色的氧化铜转化为红色的铜。下图A、B、C为甲、乙两小组制取氨气时可能用到的装置，D为盛有浓硫酸的洗气瓶。甲小组测得：反应前氧化铜的质量为m1g、氧化铜反应后剩余固体的质量为m2g生成氮气在标准状况下的体积v1L。乙小组测得：洗气前装置D的质量m3g、洗气后装置后D的质量m4g、生成氮气在标准状况下的体积v2L。请回答下列问题：（1）写出仪器a的名称：。（2）检查A装置气密性的操作时。（3）甲、乙两小组选择了不同方法制取氨气，请将实验装置的字母编号和制备原理填写在下表空格中。实验装置实验药品制备原理甲小组A氢氧化钙、硫酸铵反应的化学方程式为①乙小组②浓氨水、氢氧化钠用化学平衡原理分析氢氧化钠的作用：③（4）甲小组用所测数据计算出氨分子中氮、氢的原子个数之比为。（5）乙小组用所测数据计算出氨分子中氮、氢的原子个数比明显小于理论值，其原因是。为此，乙小组在原有实验的基础上增加了一个装有药品的实验仪器，重新实验。根据实验前后该药品的质量变化及生成氮气的体积，得出合理的实验结果。该药品的名称是。[答案]（1）圆底烧瓶；（2）连接导管，将导管插入水中加热导管，导管口有气泡冒出，停止加热一段时间后，导管内形成一段高于液面的水柱；（3）(NH4)2SO4++Ca(OH)2CaSO4+2H2O+2NH3↑；B；NaOH溶于水放热，且增大了氢氧根离子浓度，使向逆反应方向移动，加快NH3逸出；5V1：7(m1-m2)；（5）浓H2SO4吸收了未反应的NH3，使计算出的氢的含量偏高；碱石灰等5．(2012天津)信息时代产生的大量电子垃圾对环境构成了极大的威胁。某“变废为宝”学生探究小组将一批废弃的线路板简单处理后，得到含70％Cu、25％Al、4％Fe及少量Au、Pt等金属的混合物，并设计出如下制备硫酸铜和硫酸铝晶体的路线：请回答下列问题：⑴第①步Cu与酸反应的离子方程式为_________________；得到滤渣1的主要成分为___________________。⑵第②步加H2O2的作用是_____________________，使用H2O2的优点是___________________________；调溶液pH的目的是使__________生成沉淀。⑶用第③步所得CuSO4·5H2O制备无水CuSO4的方法是_______________。⑷由滤渣2制取Al2(SO4)3·18H2O，探究小组设计了三种方案：上述三种方案中，_____方案不可行，原因是___________________________：从原子利用率角度考虑，______方案更合理。⑸探究小组用滴定法测定CuSO4·5H2O（Mr＝250）含量。取ag试样配成100mL溶液，每次取20.00mL，消除干扰离子后，用cmol/LEDTA（H2Y2－）标准溶液滴定至终点，平均消耗EDTA溶液bmL。滴定反应如下：Cu2++H2Y2－＝CuY2－+2H+写出计算CuSO4·5H2O质量分数的表达式ω＝_____；下列操作会导致CuSO4·5H2O含量的测定结果偏高的是_____________。a．未干燥锥形瓶b．滴定终点时滴定管尖嘴中产生气泡c．未除净可与EDTA反应的干扰离子[答案]⑴Cu+4H++2NO3－Cu2++2NO2↑+2H2O或3Cu+8H++2NO3－3Cu2++2NO↑+4H2OAu、Pt⑵将Fe2+氧化为Fe3+不引入杂质，对环境无污染Fe3+、Al3+⑶加热脱水⑷甲所得产品中含有较多Fe2(SO4)3杂质乙⑸eq\f(cmol·L－1×b×10－3L×250g·mol－1×5,ag)×100%c6．(2012广东)难溶性杂卤石（K2SO4·MgSO4·2CaSO4·2H2O）属于“呆矿”，在水中存在如下平衡K2SO4·MgSO4·2CaSO4·2H2O(s)2Ca2++2K++Mg2++4SO42－+2H2O为能充分利用钾资源，用饱和Ca(OH)2溶液溶浸杂卤石制备硫酸钾，工艺流程如下：（1）滤渣主要成分有和以及未溶杂卤石。（2）用化学平衡移动原理解释Ca(OH)2溶液能溶解杂卤石浸出K+的原因：（3）“除杂”环节中，先加入溶液，经搅拌等操作后，过滤，再加入溶液调滤液PH至中性。（4）不同温度下，K+的浸出浓度与溶浸时间的关系如图示，由图可得，随着温度升高。①②（5）有人以可溶性碳酸盐为溶浸剂，则溶浸过程中会发生：CaSO4(s)+CO32－CaCO3(s)+SO42－已知298K时：Ksp(CaCO3)=2.80×10－9Ksp(CaSO4)=4.90×10－5求此温度下该反应的平衡常数K（计算结果保留三位有效数字）。[答案](1)CaSO4Mg（OH）2(2)氢氧根与镁离子结合，使平衡向右移动，K+变多。(3)K2CO3H2SO4(4)①在同一时间K+的浸出浓度大。②反应的速率加快，平衡时溶浸时间短。(5)K=1.75×1047.（2011山东）实验室以含有Ca2+、Mg2+、Cl-、SO42-、Br-等离子的卤水为主要原料制备无水CaCl2和Br2，流程如下：1）操作Ⅰ使用的试剂是______，所用的主要仪器名称是_______。2）加入溶液W的目的是______。用CaO调节溶液Y的pH，可以除去Mg2+。由表中数据可知，理论上可选择的pH最大范围是_______。酸化溶液Z时，使用的试剂为_____。开始沉淀时的pH沉淀完全时的pHMg2+9.611.0Ca2+12.2c(OH-)=1.8mol/3）常温下，H2SO3的电离常数Ka1=1.2×10-2，Ka2=6.3×10-8；H2CO3的电离常数Ka1=4.5×10-7，Ka2=4.7×10-11。某同学设计实验验证H2SO3酸性强于H2CO3：将SO2和CO2气体分别通入水中至饱和，立即用酸度计测量溶液的pH，若前者的pH小于后者，则H2SO3酸性强于H2CO3。该实验设计不正确，错误在于________。设计合理实验验证H2SO3酸性强于H2CO3（简要说明实验步骤、现象和结论）。_______。仪器自选。供选择的试剂：CO2、SO2、Na2CO3、NaHCO3、Na2SO3、NaHSO3、蒸馏水、饱和石灰水、酸性KMnO4溶液、品红溶液、pH试纸。【答案】（1）四氯化碳；分液漏斗（2）除去溶液中SO42-；11.0≤pH<12.2；盐酸（3）用于比较pH的两种酸的物质的量浓度不相等。

三种参考方案如下：

方案一：配制相同物质的量浓度的NaHSO3和NaHCO3溶液。用酸度计（或pH试纸）测两溶液的pH。前者的pH小于后者，证明H2SO3酸性强于H2CO3。方案二：将SO2气体依次通过NaHCO3（或Na2CO3）溶液、酸性KMnO4溶液、品红溶液、澄清石灰水。品红溶液不褪色，且澄清石灰水变浑浊，证明H2SO3酸性强于H2CO3。方案三：将CO2气体依次通过NaHSO3（或Na2SO3）溶液、品红溶液。品红溶液不褪色，证明H2SO3酸性强于H2CO3。8.（2010福建卷）硫酸锌可作为食品锌强化剂的原料。工业上常用菱锌矿生产硫酸锌，菱锌矿的主要成分是ZnCO3，并含少量的Fe2O3、FeCO3MgO、CaO等，生产工艺流程示意如下：(1)将菱锌矿研磨成粉的目的是_____。(2)完成“氧化除铁”步骤中反应的离子方程式：□Fe(OH)2+□____+□_____==□Fe(OH)3+□Cl-(3)针铁矿（Goethite）是以德国诗人歌德（Goethe）名字命名的，组成元