热点06 化工流程专题突破（原卷版）（苏州专版）

热点06化工流程专题突破化工流程题，顾名思议，就是将化工生产过程中的主要生产阶段即生产流程用框图形式表示出来，并根据生产流程中有关的化学知识步步设问，形成与化工生产紧密联系的化工工艺试题。1.化工流程题的结构化工流程题的结构分题头、题干和题尾三部分。题头一般是简单介绍该工艺生产的原材料和工艺生产的目的（包括附产品）；题干部分主要用框图形式将原料到产品的主要生产工艺流程表示出来；题尾主要是根据生产过程中涉及到的化学知识设制成系列问题，构成一道完整的化学试题。2.化工流程题的作用化工流程题通常从以下几个方面考查学生的知识点与能力。①判断流程中得到的滤液或滤渣成分。②书写流程中涉及到变化的化学方程式。③判判断流程中可循环利用的物质。④分析流程中所用的操作方法或步骤。⑤设计流程中对物质的检验或除杂方案。⑥分析流程中化学实验条件的控制，如温度、压强、pH。⑦根据流程中提供的数据进行量的计算。3.化工流程题的类型按资源的不同，可将化工流程题分为利用空气资源生产的化工流程题（如合成氨化工流程题）、利用水资源生产的化工流程题（如海水制盐、氯碱工业、海水提溴碘、海水提镁等）、利用矿产资源生产的化工流程题（工业制硫酸、冶铁炼钢等）、利用工业废料提纯生产的化工流程题（如提取金属钛）等。1.流程中所用的原料通常要进行预处理，如研磨、水浸、酸或碱浸等。①研磨目的:增大反应物间的接触面积，使反应快速充分进行。②水浸目的:通过加水溶解，使可溶物进入溶液，与不溶物通过过滤分离。③酸或碱浸目的:通过加酸或碱溶液，使物质发生化学反应而溶解，与不溶物通过过滤分离。④为了提高"浸取"步骤的反应速率，可采取的措施有:将固体原料研碎;增大酸或碱的浓度;升高温度:搅拌等。为了增大原料转化率，工业流程中所用的试剂往往过量，要注意过量的试剂进入了滤液还是滤渣里，回答物质成分时不要漏写。2.利用信息书写流程中的化学方程式①辨箭头判断反应物和生成物。箭头由物质指向方框的是反应物，箭头离开方框指向的物质是生成物。②根据元素守恒与反应规律，判断没有给出的其他反应物或生成物。③若用已知物书写的方程式未配平，可根据质量守恒定律（主要是原子守恒）进行配平，必要时可考虑添加氧气或水，比如如反应强调在空气中进行，要考虑空气中氧气是否参与反应；在溶液中进行要考虑水是否参与反应。3.流程中反应条件的控制①温度控制的目的:通常防止某种物质在温度高时会分解、挥发、熔化等;防止某种副反应的发生。②调节pH的目的:控制溶液的酸碱度，在一定pH范围内，使某些金属离子开始沉淀或者沉淀完全。4.提高原料利用率的问题①箭头回转指向前面方框的是可循环利用的物质;前面反应的生成物进入后面流程中作为反应物反应，也是可循环利用的物质。可循环利用的物质不一定都有箭头显示，需根据具体反应判断。②有些副产品在农业生产中可作肥料。③反应释放的能量尽可能再利用。5.流程中少不了的分离、提纯、检验等操作①当看到由方框中引出固体与液体两路物质，必然是经过了过滤操作。②从溶液中获得晶体的方法有两种:蒸发结晶、降温结晶。如果溶液中的溶质不止一种，需要通过蒸发结晶获得其中一种溶质(如从氯化钠与硝酸钾混合溶液中提纯氯化钠)，其操作步骤是:蒸发结晶趁热过滤由于流程中获得的溶液通常是常温时的不饱和溶液，进行降温结晶操作的步骤是:蒸发浓缩→降温结晶→过滤→洗涤→干燥。③洗涤:通常有水洗、冰水洗、醇洗、饱和溶液洗(该固体的饱和溶液):洗去固体表面残留溶液中的杂质(适用于常温时溶解度小的固体)冰水洗目的:洗去固体表面残留溶液中的杂质，并减少晶体在洗涤过程中的容解损耗(适用于温度高时溶解度明显增大的固体):洗去固体表面残留溶液中的杂质，减少晶体在洗涤过程中的溶解损耗，并使其尽快干燥(若物质在潮湿环境中易变质，可水洗后醇洗。):洗去固体表面残留溶液中的杂质，减少晶体在洗涤过程中的溶解损耗(适用于常温时溶解度较大的固体)④检验流程中沉淀是否完全(或所加试剂是否足量)的方法:静置，往上层清液中继续滴加试剂(与前面所加试剂相同)，若没有沉淀产生，说明沉淀完全(或所加试剂足量)。⑤检验晶体是否洗涤干净，首先要判断晶体表面残留溶液里的溶质成分，再根据其性质选择适当的试剂检验。由于洗涤液中物质浓度低，应该选用较灵敏的特征反应，如产生不溶性的沉淀。:取最后一次(少量)洗涤液，滴加某种试剂，若无明显现象，说明洗涤干净。例1.（2023年江苏省常州市武进实验中学中考一模）北宋沈括在《梦溪笔谈》中记载了用“苦泉水”制取铜的方法，其主要生产流程如图所示。（1）①中“熬”至析出胆矾这个步骤相当于______（填实验操作名称）。（2）②中“烹”而得铜的过程中，反应物CuSO4·5H2O中铜元素的化合价为______。（3）③中可观察到的现象是固体逐渐溶解，______。（4）④中涉及的化学方程式为______。（5）以上两种制取铜的流程中，同学们认为流程③~④更佳，请简述原因______。例2.（2023年广东省广州市花都区中考一模）电石渣【主要成分为Ca(OH)2，还含有MgO等杂质】是一种工业废渣，以它为原料可生产纳米碳酸钙。已知：①NH4Cl溶液显酸性：②“浸取”时的主要反应为Ca(OH)2+NH4Cl=CaCl2+2NH3·H2O③“碳化”时的主要反应为CaCl2+2NH3·H2O+CO2=CaCO3↓+2NH4Cl+H2O（1）制备方案中“操作1”是_______。（2）在“浸取”步骤中，用不同质量分数的NH4Cl溶液浸取电石渣时，Ca元素提取率和Mg元素去除率的数值如图所示，你认为较适宜的NH4Cl质量分数是_______。（3）在“碳化”步骤中，为了增大溶液与二氧化碳的接触面积，需要在碳化塔(图)中进行喷雾碳化，为使碱化的溶液与二氧化碳充分反应，CO2应从碳化塔的_______处通入(填“A”或“B”)。（4）测得不同温度下碳化反应所需时间如下表(其他条件相同)：温度反应液浑浊所需时间(单位：秒)反应完全所需时间(单位：分钟)20℃480>18040℃12018060℃15080℃168你认为碳化反应最适宜的温度是_______℃。（5）“操作2”中得到的滤液中含有的溶质是_______。（6）用电石渣【Ca(OH)2质量分数92.5%】制备1tCaCO3，计算所需电石渣的质量。_______例3.（2023年江苏省扬州市邗江区中考一模）工业上以硫铁矿烧渣(主要成分为Fe2O3、Fe3O4，含少量难溶杂质)为主要原料制备铁红(Fe2O3)步骤如图1所示。（1）酸浸：用硫酸溶液浸取烧渣中的铁元素。若其他条件不变，下列措施中能提高铁元素浸出率的有(填序号)。A.适当升高温度 B.适当加快搅拌速率 C.减小硫酸浓度（2）过滤1：所得滤液中含有的阳离子有：Fe2+、_______。（3）沉铁：为得到铁最大转化率，取10mL“酸浸”后的滤液并加入一定量NH4HCO3，铁的沉淀率随氨水用量变化如图-2所示。①氨水的最佳用量为_______。②氨水用量小于4mL时，铁的沉淀率变化幅度很小，其原因可能为_______。③“沉铁”过程温度不宜过高，主要原因是_______、_______。（4）过滤2：“沉铁”后过滤，滤渣中含有FeOOH和FeCO3，所得滤液中溶质主要是_______。（5）焙烧：将FeOOH和FeCO3高温焙烧后均可得到铁红。①FeOOH脱水分解化学方程式：_______；②4FeCO3+O2eq\o\ac(\s\up7(高温),\o(===,====))2Fe2O3+4_______。（6）测定FeOOH和FeCO3的质量比x：y，利用如图3所示的装置(夹持仪器省略)进行实验。①实验前首先要_______，再装入样品。装置A的作用是_______。②现控制B装置温度在600℃加热至固体完全变为红色，装置C实验后增重3.6g，装置D实验后增重17.6g。请结合实验数据求出x：y的值_____。(写出必要的计算过程)③若无装置E，则实验测定结果_______(填“偏大”、“偏小”或“无影响”)。1．（2022-2023江苏省南京市秦淮区钟英中学3月月考）我国提出2060年前实现碳中和，彰显了大国的作为与担当。在实际生产中，常采用足量NaOH溶液来“捕捉”（吸收）CO2，部分流程图如图。（1）捕捉室内反应的化学方程式为___________。（2）操作①的名称___________，所用到的玻璃仪器有烧杯、玻璃棒和___________。（3）往纯碱溶液中加入X溶液，得到NaOH溶液和CaCO3，X的化学式___________。（4）整个流程中可以循环使用的物质是___________。2．（2022-2023江苏省南京市秦淮区六校零模）人类文明进步与金属材料发展关系十分密切。I、炼铁厂常以赤铁矿、焦炭、石灰石、空气等为主要原料炼铁，反应过程如下：（1）请写出步骤3反应的化学方程式：______。Ⅱ、铝和铝合金是一类重要的金属材料，工业上用铝土矿（含有Al2O3和SiO2，不考虑其它杂质）制取金属铝的基本流程如下：已知：①SiO2是一种难溶于水，也不与盐酸、硫酸反应物质；②铝盐与氨水反应，生成氢氧化铝沉淀和铵盐。（2）操作I的名称是______。（3）检验滤液Ⅰ中是否还含有硫酸，可以选择______（填试剂名称），若现象是______，则表明滤液Ⅰ中仍然含有硫酸。（4）滤液Ⅱ中溶质的用途之一是______。（5）将熔融状态的氧化铝通电发生分解反应，得到单质铝和另一种单质的的反应方程式为______。（6）工业上电解熔融的Al2O3时，还加入了冰晶石（Na3AlF6）作熔剂，其作用是降低Al2O3的熔点，冰晶石在物质中的分类属于______（填字母）。A.酸 B.碱 C.盐 D.氧化物3．（2023年江苏省无锡市梁溪区中考一模）氧化锌具有优异的常温发光性能，在半导体等领域应用广泛。利用工业含锌废渣（主要成分是ZnO，还含有Fe2O3、Al2O3、CdO等杂质）制取氧化锌的流程如下：【查阅资料】相关金属离子开始沉淀至完全沉淀pH范围如下表所示：Fe3+Al3+Zn2+Cd2+开始沉淀2.73.46.57.4沉淀完全3.74.78.59.4（1）酸浸时发生反应的化学方程式为______（写出一个），为提高反应速率可采取的措施是______。（2）调pH的目的是将______完全沉淀，操作时需控制pH的范围是______。（3）沉时锌粉置换出镉，说明锌的活动性比镉______（填“强”或“弱”）。（4）过滤所得滤液中的溶质为______。（5）沉锌后所得的碱式碳酸锌【Zn2(OH)2CO3】灼烧后生成ZnO和另外两种氧化物，该反应属于______（填基本反应类型）。4．（2023年江苏省常州市金坛区中考一模）白云石的主要化学成分为CaMg(CO3)2，还含有少量的杂质。利用白云石制备高纯度的碳酸钙和氧化镁，流程示意图如下、（流程中杂质未参与反应）【资料】①CaMg(CO3)2煅烧时可分解产生三种氧化物，碳酸镁高温分解可生成MgO和CO2②浸镁时的反应原理：MgO+(NH4)2SO4eq\o\ac(\s\up6(△),\o(==,===))MgSO4+2NH3↑+H2O③NH3极易溶于水（1）煅烧前将样品“粉碎”的目的是______。（2）流程中沉钙时为获得更多的产品，应先通______（填“NH3”或“CO2”）。（3）流程中沉钙的化学方程式是______。（4）流程中除水、NH4Cl、(NH4)2SO4以外还可以循环利用的物质是______。（5）此流程中涉及的基本反应类型有______。A.化合反应 B.分解反应 C.置换反应 D.复分解反应5．（2023年江苏省常州市武进区前黄实验学校中考一模）某工厂产生的烧渣(主要含FeO、Fe2O3，还有少量SiO2)，常用于制取补血剂FeCO3和一种颜料铁红Fe2O3，其工艺流程如下：(已知SiO2不溶于水，也不与酸反应)(1)烧渣在浸取前要研磨成粉末状，其目的是_________。(2)用稀硫酸浸取烧渣时发生的化学反应都属于________反应(填写基本反应类型)。(3)在滤液中加入适量Fe时发生的化合反应的方程式为_______。(4)若在实验室中进行操作①，该操作主要包括___、降温结晶、过滤等，其中两次操作中都用到的玻璃仪器是________，得到的(NH4)2SO4晶体在农业上可以用作____。(5)操作②中得到的X可以循环利用，则X为____。6．（2023年江苏省扬州市仪征市中考一模）碳酸锂(Li2CO3)是制备锂电池的重要原料。工业上用锂辉石精矿(主要成分为Li2O)为原料制备Li2CO3的流程如下图所示。（1）酸浸前将锂辉石精矿粉碎的目的是_____。酸浸槽中发生反应的化学方程式为_____。（2）为了探究酸浸槽中的最佳条件，技术人员做了4组实验，酸浸时间4h，其余相关数据见表。组别矿酸比硫酸浓度(%)温度(℃)锂元素浸出率(%)A1：19010070.34B1：19810073.89C1：19815078.24D1：39820085.53①本实验中_______(填“BC”或“CD”)两组实验对比能说明温度对锂元素的浸出率有影响。②根据A组和B组实验对比，得出硫酸浓度对锂元素浸出率的影响是：其它条件相同时，______。（3）反应器中加入饱和K2CO3溶液的目的是_______。（4）沉锂池中进行的操作名称是_______，该操作用到的玻璃仪器为漏斗、烧杯、_______。所得到的滤液在农业上可用作_______。（5）根据Li2CO3的溶解度曲线图，分析洗涤槽中应采用的试剂是_______(填“冰水”或“热水”)。7．（2023年3月广东省深圳市龙华区丹堤实验学校中考一模）钛和钛合金被认为是21世纪的重要金属材料，广泛应用于航天、医疗等领域。工业上以金红石(主要成分为TiO2)为原料生产钛及钛合金，流程如图所示。根据流程图信息，回答以下问题：（1）金红石的主要成分是TiO2，纯净的TiO2是雪白的粉末，是最好的白色颜料。计算TiO2中Ti元素的化合价为_______。（2）反应①前要对焦炭和金红石进行粉碎处理，这么做的目的是_______。（3）已知甲醇的化学式为CH3OH，反应②为化合反应，则化学方程式为_______。（4）钛的化学性质很活泼，在高温条件下极容易与氧气等多种物质反应，所以反应③要在氩气氛围中进行，其中氩气的作用是_______。（5）反应③的化学方程式为_______，基本反应类型为_______。（6）向金属钛中加入其他金属铸造成钛合金的过程属于_______(填“物理”或“化学”)变化。8．（2023年广西崇左市宁明县中考一模）钴(Co)及其化合物在工业上有广泛应用。小明同学利用某工业废料(废料中含有、、Co2O3和Fe2O3等物质)制备草酸钴晶体(CoC2O4·2H2O)，其设计流程如下：已知：①物质溶解性：难溶于水，CoCO3难溶于水；②2Al+2NaOH+2H2O=2NaAlO2+3H2↑，Li与碱溶液不发生反应；③Co2O3+6HCl=2CoCl2+Cl2↑+3H2O，氯气是一种有毒的气体；④部分金属离子形成氢氧化物沉淀的pH见下表。金属离子Fe3+Co2+Co3+Al3+pH(开始沉淀)1.97.15-0.233.4pH(完全沉淀)3.29.151.094.7请回答：（1）步骤I中加入氢氧化钠溶液的目的是_______。（2）该生产流程中存在明显的不足，请写出一条不足之处：_______。（3）步骤Ⅲ中调节溶液的pH时，pH的范围是：_______。（4）写出步骤IV中发生反应的化学方程式：_______。（5）废渣中的主要成分有_______(填化学式)。9．（2022年江苏省南京建邺区中考一模）以煤粉灰（主要成分为Al2O3、SiO2及少量Fe2O3等）为原料制取A12O3的部分工艺流程如图：【资料】①SiO2既不溶于水也不溶于酸。②煅烧时发生的反应为：2AlCl3·6H2Oeq\o\ac(\s\up7(高温),\o(===,====))Al2O3+6HCl+9H2O。（1）“酸浸”步骤中盐酸与Fe2O3发生反应的化学方程式为______。“酸浸”时温度不宜过高的原因是______。（2）滤渣的主要成分是______（写名称）。（3）“除铁”时发生的反应为AlCl3+3NH4HCO3=3X+Fe(OH)3↓+3CO2↑，则X的化学式为______。（4）流程中可循环利用的物质为______（写化学式）。10．（2022年江苏省南京建邺区中考一模）《周礼考工记》记载了我国劳动人民制取KOH以漂洗丝帛的工艺。大意是：先将干燥的木头烧成灰（含K2CO3），用其灰汁浸泡丝帛，再加入石灰即可。如图为模拟该法制取KOH的工艺流程。（1）图中煅烧时发生反应的化学方程式是______，制浆时发生反应的基本反应类型是______。（2）在实验室里进行操作①、②、③时，均需用到的玻璃仪器是______。（3）燃烧窑中产生的热量可供煅烧和操作______（填“①”或“②”或“③”）利用。（4）该流程中可循环使用的物质是H2O和______（填化学式）。11．（2022年江苏省南京玄武区中考一模）碳酸锂是生产金属锂制品的基础材料，以阝-锂辉石为原料，用硫酸焙烧法制取碳酸锂的工艺流程（部分试剂和步骤等己略去）如图所示：己知：锂元素在元素周明表中的位置和原子结构如图：（1）锂元素和钠元素化学性质相似的原因是_______。（2）阝-锂辉石中的锂元素（Li）以氧化物的形式存在，含有的主要杂质是氧化镁。写出“除镁”步骤中发生反应的化学方程式为________。（3）“沉锂”发生反应的化学方程式为_________。操作①的名称为__________。该操作后所得的母液为碳酸锂的__________（填“不饱和”或“饱和”）溶液。（4）Li-SO2电池工作时的反应原理是锂与二氧化硫反应生成Li2S2O4。该电池工作过程中如有28克金属锂参加了反应，则同时消耗二氧化硫的质量是多少（写出计算过程）。12．（2022·江苏常州·模拟预测）碱式次氯酸镁【Mg2ClO(OH)3·H2O】微溶于水，不吸湿，相对稳定，是一种有开发价值的无机抗菌剂。某研发小组以菱镁矿（主要成分是MgCO3和少量FeCO3）为主要原料通过下列流程（如图）制备碱式次氯酸镁。【资料】“混合”时发生反应的化学方程式：2MgCl2+NaClO+3NaOH+2H2O=Mg2ClO(OH)3·2H2O+4NaCl(1)“酸溶”时对矿石进行粉碎的目的是_________。(2)碳酸镁与盐酸反应的化学方程式为_______。(3)“氧化”步骤会生成FeCl3，写出该反应的化学方程式：_______。(4)“调pH”的目的是使溶液中Fe3+全部转化为Fe(OH)3沉淀，且要防止Mg2+沉淀，请根据下表选择调pH的合适范围_______。物质名称Fe(OH)3Mg(OH)2开始沉淀的pH1.59.4沉淀完全的pH4.112.4(5)“混合时”应先加NaClO溶液后加NaOH溶液的原因是________。13．（2022·江苏常州·统考三模）二氧化碲(TeO2)是一种性能优良的声光晶体材料。用某工业废渣(主要含有TeO2，还有少量Cu、Ag)为原料可制备纯净的TeO2，其流程如下。已知：TeO2微溶于水，能与NaOH溶液发生反应(1)将废渣粉碎的目的是______。(2)类比CO2与NaOH溶液的反应，写出“碱浸”时的化学方程式_____。(3)“碱浸”后过滤，此时滤渣的成分为________(填化学式)。(4)“沉碲”时，加入硫酸的作用是_______。(5)“过滤”得到的TeO2还需用蒸馏水洗涤2～3次，取最后一次洗涤液，测得其pH=______，说明已经洗涤干净。14．（2022·江苏苏州·模拟预测）以硫铁矿（主要成分为FeS2）为原料制备氯化铁晶体（FeCl3·6H2O）的工艺流程如下：已知：焙烧中发生的反应为：4FeS2+11O2eq\o\ac(\s\up7(高温),\o(===,====))2Fe2O3+8SO2工业常用含硫物质燃烧制备SO2，进而制备硫酸。（1）将硫铁矿粉碎再焙烧的目的是______。（2）②中主要反应的化学方程式为______。（3）④中反应为：X+2FeCl2=2FeCl3，X是______（填化学式）。（4）尾气中含有SO2，该气体会引起的环境问题是______，为防止其污染空气，充分利用资源，你建议：______。15．（2021·江苏苏州·统考二模）侯德榜先生经过上千次试验，在1943年研究成功了联合制碳法。这个新工艺是把氨厂和碱厂建在一起，联合生产，使食盐利用率从70%一下子提高到96%，将世界制碱技术水平推向了一个新高度，赢得了国际化工界的极高评价。1943年，中国化学工程师学会一致同意