4.专题四　工艺流程题

化学专题四工艺流程题解题指导1.流程中涉及的主要操作(1)粉碎或研磨：目的是

,

。(2)搅拌：目的是

。(3)水浸：目的是通过加水,使可溶物溶解,与不溶物分离。(4)溶解增大反应物之间的接触面积加快反应或溶解速率使反应物充分接触,加快反应速率(5)过滤

(6)结晶(蒸发结晶或冷却结晶)2.流程中反应条件的控制(1)调节pH的目的：使反应发生或避免某反应的发生。(2)控制温度的目的：防止某种物质温度过高时分解。(3)加入过量试剂的目的①完全除去某物质(非目标产物)；②使某物质完全转化为目标产物。3.判断试剂的选择或加入某试剂的目的(1)加入试剂的选择：从所得反应的产物分析判断。(2)加入某试剂的作用：多为除去某过量物质或反应的副产物。4.通入稀有气体(氩气)或氮气的作用：稀有气体、氮气等的性质稳定,可以用作保护气,隔绝空气,防止生成物被氧化。5.陌生化学方程式的书写：根据箭头方向,箭头进入的是反应物,出去的是生成物(包括主产物和副产物)。若从已知信息中找到的反应物和生成物不满足质量守恒定律,可在反应物或生成物中加入水,然后进行配平,还应注意反应条件的有关信息；若在空气中煅烧或通入空气,则还需考虑空气中的氧气是否参与反应。6.物质成分的分析(物质化学式的推断或书写)(1)判断所加的试剂：从加入试剂的目的、反应的产物入手进行分析。但一定要考虑是否会引入新的杂质或杂质离子。(2)判断物质成分：从上一步操作中反应物可能发生的反应或题干所给信息入手进行分析。反应的生成物一定有,同时需注意所加试剂是否过量。7.可循环利用的物质的判断

(1)可逆线表示可循环利用的物质。图1中,物质A为可循环利用的物质。(2)某设备或流程的生成物,为另一设备或流程的反应物,则该物质为可循环利用的物质。图2中,物质B为可循环利用的物质。8.对流程进行评价(1)安全性和简便性：若反应中会产生可燃性物质,应注意做好防护措施,如通风和远离火源；尽量选用较温和的反应条件,避免高温和高压等复杂条件。(2)环保性：是否符合“绿色化学”理念,环保、低碳方案优先。(3)经济实用性：应遵循原料廉价易得、反应能耗低、产率或原料的利用率高等原则。1.(2024·潍坊)钼(Mo)是制作特种钢的重要添加剂。工业以辉钼矿(主要成分为MoS2及少量的Fe2O3)为原料制备金属钼的主要流程如下。回答下列问题。典题精练类型1制备与生产流程(1)在焙烧炉中,矿石要粉碎处理并从上部加入,其目的是

。炉内主要反应2MoS2+7O22MoO3+4X,X的化学式为

。(2)反应器1中浓氨水可以溶解粗产品MoO3。搅拌器相当于实验室中的

(填一种仪器名称)。要实现废渣和溶液的分离,需要进行的主要操作是

(填操作名称)。(3)反应器2中发生复分解反应,Y溶液中溶质的主要成分为

(填化学式)。(4)反应器3中发生反应的化学方程式为

。(5)为减少废气X对环境的影响,可用上述流程中的

溶液进行吸收。增大反应物的接触面积,使反应更充分SO2玻璃棒过滤NH4Cl3H2+MoO3Mo+3H2O浓氨水(1)在粉碎机中研磨粉碎的目的是____________________________________。2．(2023·潍坊)稀土被称为“工业维生素”，能显著提升建造航母及舰载机的材料性能，含有稀土元素钇的氧化钇(Y2O3)被广泛应用于航空航天涂层材料。以富钇稀土矿(主要成分为Y2O3，含有少量的Fe2O3、CuO、SiO2等杂质)生产氧化钇的工艺流程如下，回答下列问题：增大接触面积，有利于反应的充分进行(2)操作Ⅰ的名称是__________，“酸溶”过程中，Y2O3发生反应的化学方程式为_______________________________________。(3)向反应釜2中通入气体X使溶液呈碱性，调节溶液的pH除去滤液Ⅰ中杂质，沉淀Ⅱ的主要成分是__________________(填化学式)。(4)沉淀池中“沉钇”过程有H2O等物质产生，“沉钇”的化学方程式为_________________________________________________________。(5)流程中可循环使用的物质为____________(填化学式)。NH3过滤Y2O3＋6HCl===2YCl3＋3H2OFe(OH)3、Cu(OH)26NH4HCO3＋2YCl3===Y2(CO3)3↓＋3CO2↑＋6NH4Cl＋3H2O3．(2022·潍坊)工业上常采用“盐硝联产工艺”生产高纯度食盐和硫酸钠。方法是先用火碱和烟道空气中的CO2为原料净化卤水(主要成分是NaCl，还含有少量Na2SO4、CaSO4、MgSO4、CaCl2、MgCl2)，然后进一步制得高纯食盐和硫酸钠，该方法符合低碳经济发展要求。请结合流程图回答下列问题。(1)反应器1中主要除去的离子是_______(用符号表示)。(2)脱硫塔中发生反应的化学方程式是_______________________________。CaS＋SO2＋O2===S＋CaSO4Mg2+(3)反应器2中生成沉淀的化学方程式为___________________________________________________(写出一个即可)，脱水塔的作用相当于实验室中的________(填一种基本实验操作)。(4)如表为NaCl和Na2SO4在不同温度时的溶解度。温度/℃102032.4406080100溶解度/gNaCl35.836.036.436.637.338.439.8Na2SO49.119.552.048.845.343.742.5为提高Na2SO4纯度，析硝罐中需采用____________(填“升温”或“降温”)结晶方法。(5)流程中可循环使用的物质有__________________。Na2CO3＋CaCl2===CaCO3↓＋2NaCl(或Na2CO3＋CaSO4===CaCO3↓＋Na2SO4)硫酸钠和氯化钠过滤升温4．(2021·潍坊)氮化硼(BN)陶瓷基复合材料在航天领域应用广泛。硼单质是制备氮化硼(BN)的原料之一，某工厂利用硼砂(主要成分为Na2B4O7·10H2O，杂质中含少量Fe3+)制备硼(B)单质的部分流程如图所示：请完成下列问题：(1)粉碎硼砂的目的是____________________________________。(2)操作A的名称是_________。(3)滤渣的成分为____________(填化学式)。(4)写出H3BO3加热分解的化学方程式_____________________________。(5)“制硼”反应的化学方程式为____________________________________。3Mg＋B2O3=========2B＋3MgO增加固液接触面积，利于反应充分进行过滤Fe(OH)32H3BO3=====B2O3＋3H2O△850℃(1)反应釜中H3PO4与Li2CO3的反应原理和稀盐酸与碳酸钙的反应原理相似。请写出反应釜中发生反应的化学方程式____________________________。5．(2024·潍城区二模)磷酸亚铁锂是一种新型锂离子电池电极材料，被广泛应用于机器人、轨道交通、医用设备、电力通讯等。生产磷酸亚铁锂(化学式为LiFePO4)的部分工艺流程如图，请分析下列流程，回答问题。2H3PO4＋Li2CO3===2LiH2PO4＋H2O＋CO2↑(2)结晶炉中先将LiH2PO4溶液蒸发浓缩，然后冷却，就会析出LiH2PO4晶体，由此说明LiH2PO4的溶解度与温度的关系是________________________________________________________________。(3)分离出LiH2PO4晶体的操作Ⅰ的名称为_________，该操作中玻璃棒的作用是_________。(4)在一定条件下，烧结窑中在生成LiFePO4的同时，生成水和一氧化碳，化学反应方程式为___________________________________________________。从绿色环保的角度分析，该流程的不足之处是_______________________。没有对尾气进行处理，生成的一氧化碳对环境造成污染LiH2PO4的溶解度随温度的升高而增大(或溶解度随温度降低而降低)过滤引流2LiH2PO4＋Fe2O3＋C=========2LiFePO4＋2H2O＋CO↑一定条件6．(2024·寿光市三模)碳酸锂(Li2CO3)是制备手机锂电池的重要原料。工业上以锂辉石精矿(主要成分为Li2O，其余成分不溶于水，也不参与反应)为原料制取Li2CO3，其主要工艺流程如图所示，请完成下列问题。(提示：Li2CO3微溶于水，其溶解度随温度的升高而减小)(1)投入锂辉石前一般先将矿石研磨成粉末，目的是__________________________________________________，酸浸槽中加入适量的X，请写出X的化学式___________。H2SO4增大反应物接触面积，反应更快、更充分(2)在酸浸槽和反应器之间需要进行的操作是_______，写出反应器中发生反应的化学方程式___________________________________，沉锂池中分离出的滤液中含有的阴离子有_______________(用符号表示)。(3)洗涤槽中使用热水洗涤碳酸锂的原因是________________________________，证明Li2CO3洗涤干净的方法是__________________________________(写出具体的操作、现象和结论)。取最后一次洗涤液于试管中，加入足量稀硝酸，再加入氯化钡溶液，不产生沉淀，说明洗涤干净过滤Na2CO3＋Li2SO4==Na2SO4＋Li2CO3↓CO32-、SO42-碳酸锂的溶解度随着温度升高而减小7．(2024·诸城市二模)MnCO3可用作涂料和清漆的颜料。已知MnCO3、Mn(OH)2均难溶于水，MnCO3在100℃时开始分解。以软锰矿(含MnO2

80%)为原料制备高纯MnCO3的流程如图所示：(1)将软锰矿投入反应塔1前，通常需要研磨，其目的是______________________。(2)反应塔1中往往有副产物MnS2O6生成，当温度超过30℃时，MnS2O6缓慢分解释放SO2并生成MnSO4，写出该反应的化学方程式______________________________________________。MnS2O6========SO2↑＋MnSO4增大反应物接触面积，反应更快、更充分大于30℃(3)反应塔2中需控制溶液的酸碱度，若碱性过强，MnCO3粗产品中将混有________(填化学式)。向反应塔2中加入碳酸氢铵溶液时，往往需要控制温度在30～35℃，温度太高会生成一种带有刺激性气味的气体及两种常见的氧化物，请写出该反应的化学方程式_________________________________。(4)检验洗涤塔中产品已洗涤干净的方法是：取最后一次洗涤液少许于试管中，向其中滴加_________(填化学式)溶液，若无沉淀产生，证明洗涤干净。(5)若所得产品的产率(产率＝产品的理论质量(产品的实际质量)×100%)偏高，其可能的原因为_________(填字母)。A．反应物未完全沉淀

B．过滤操作时滤膜破损C．MnCO3未洗涤干净

D．高温烘干MnCO3CMn(OH)2△NH4HCO3====NH3↑＋H2O＋CO2↑BaCl28.(2024·包头)金属铜广泛用于电子工业和精密仪器零件制造等领域。从含铜电线电缆的废料(主要成分为铜、塑料绝缘材料等)中回收铜的方案如图：回答下列问题：(1)浅绿色溶液中的溶质是

(写化学式)。(2)黑色固体与稀硫酸反应的化学方程式为

。(3)写出从Fe和Cu的混合物中得到Cu的一种方法

。(4)上述方案中可能造成空气污染的原因是

。FeSO4CuO+H2SO4══CuSO4+H2O将混合物加入足量的稀硫酸中,充分反应后过滤、洗涤、干燥塑料绝缘材料在空气中灼烧产生空气污染物类型2“三废”的处理流程9.(2024·苏州)氨气是制备各类含氮化合物的基础原料,在生产和使用过程中会产生氨氮废水,需处理达标后才能排放。Ⅰ.氨的合成(1)工业上利用N2+3H22NH3合成氨气。①可通过分离液态空气获得原料N2,该过程属于

(填“物理变化”或“化学变化”)。②催化剂可用Fe3O4。高温下,部分Fe3O4被H2还原为FeO,转化过程中固体所含铁元素的质量分数

(填“升高”或“降低”)。物理变化升高Ⅱ.氨的应用(2)液氨可用作制冷剂。氨气转化为液氨过程中,发生改变的是

(从微观角度解释)。(3)利用NH3去除汽车尾气中的NO,生成水和一种气体单质。该过程中化合价发生变化的元素是

(填元素符号)。Ⅲ.氨氮测定(4)测定氨氮含量：取200mL氨氮废水,将氮元素完全转化为NH3,完全吸收所得NH3需要消耗9.8g10%的稀硫酸［反应原理2NH3+H2SO4══

(NH4)2SO4］。计算该废水中的氮元素含量。(含量以g·L-1表示,写出计算过程。H2SO4的相对分子质量为98)氨气分子间的间隙N

图1BD

图23NaClO+2NH3══N2+3NaCl+3H2O

类型3

分离、提纯和除杂流程10.(2024·宿迁)热电厂燃烧煤产生含有大量SO2的烟气,某石膏板企业采用“碱—石灰”的方法使烟气脱硫,再生产石膏。其主要生产流程如图所示。(提示：①SO2与CO2的某些化学性质相似；②CaSO3难溶于水)(1)在实验室中,操作a使用的玻璃仪器有：烧杯和

。(2)吸收塔内发生反应的化学方程式是

。(3)流程中,可以循环利用的物质是

(填化学式)。(4)理论上只需不断加入

(填化学式),便可持续实现烟气的脱硫处理。(5)氧化塔中,反应前后化合价升高的元素是

。漏斗、玻璃棒SO2+2NaOH══Na2SO3+H2ONaOHCa(OH)2S11.(2024·遂宁)回收利用废旧金属既可以保护环境,又能节约资源。现有一份废铜料(含有金属铜及少量铁和银),化学兴趣小组欲回收其中的铜,设计并进行了如图实验：已知：Cu+2FeCl3══CuCl2+2FeCl2；Ag+FeCl3══AgCl↓+FeCl2完成下列各题：(1)步骤2中涉及的操作名称是

。(2)溶液A中的溶质是

。(3)步骤4中反应的化学方程式是

。过滤硫酸亚铁、硫酸(或FeSO4、H2SO4)Fe+CuCl2══FeCl2+Cu12.(2024·深圳)铁黄(FeOOH)是一种颜料,以某硫铁矿废渣(主要成分Fe2O3,含有少量的SiO2,其余成分不考虑)为原料,制取铁黄,以下是制取工艺流程。注：铁黄不与水反应,SiO2不与水和H2SO4反应(1)过程Ⅰ的化学方程式为

,滤渣Ⅰ中的物质有

(填化学式)。(2)过程Ⅱ的操作名称为

。(3)过程Ⅲ中的化学方程式为FeSO4+2NaOH══Fe(OH)2↓+Na2SO4,该反应属于

(填基本反应类型)反应。(4)①FeOOH随着温度的升高,可以加热分解成Fe2O3,写出其反应的化学方程式

；

②温度不同时,生成的Fe2O3颜色如下表：如果希希同学想获得鲜红的Fe2O3,应把温度控制在

。温度/℃400700750800颜色橘红鲜红鲜红暗红Fe2O3+3H2SO4══Fe2(SO4)3+3H2OSiO2过滤复分解2FeOOHFe2O3+H2O700~750℃13.(2024·泸州)化工生产进行综合开发具有更高的经济与社会效益,下面是一种海水资源综合开发的工艺流程示意图(过程②④⑤的部分产物省略)。回答相关问题：类型4

海洋资源的利用流程(1)过程①“晒盐”增加冷凝回收装置,可获得

(填物质名称)资源。(2)粗盐中含有MgCl2、Na2SO4等可溶性杂质,过程②系列除杂所用试剂有NaOH、Na2CO3、BaCl2的溶液,NaOH溶液可以除去

；用Na2CO3溶液与BaCl2溶液除杂时,应先加入的试剂是

。(3)过程③④⑤对应的反应中,属于复分解反应的是

(填编号)。固体X的化学式为

。(4)若过程⑥需要Cl214.2吨,则过程③理论上需要电解消耗氯化钠

吨。(5)过程⑥反应产生的Y是一种常见的有毒气体,则该反应的化学方程式为

。淡水MgCl2BaCl2溶液④Mg(OH)223.4C+MgO+Cl2MgCl2+CO14.(2024·烟台)电动汽车的兴起对金属镁和碳酸锂(Li2CO3)的需求增大。以盐湖卤水(主要成分是MgCl2、NaCl、LiCl)为原料,制备金属镁和碳酸锂的主要物质转化流程如图：资料：①碳酸钠能与氯化镁发生复分解反应；②部分物质的溶解度如表：

物质Li2CO3MgCO3LiOHLiClMgCl2Mg(OH)220℃时溶解度/g1.320.03912.87754.8难溶(1)为避免引入新杂质,过程Ⅰ中加入的适量物质X是

。(2)制镁过程中发生中和反应的化学方程式是

。(3)过程Ⅱ的目的是浓缩含锂溶液。这个过程中,氯化钠的结晶方法是

(填“蒸发结晶”或“降温结晶”)。(4)过程Ⅲ发生了复分解反应,其反应的化学方程式是