化工流程题(专题复习)

化学工业

一、工艺流程题的题型特点

I、工艺流程题的结构：分题头、流程图和问题三部分。

2、试题背景：以某种重要化工产品的工业生产为背景设计流程图。

3、考查的知识面广，综合性较强。常考的知识点包括：元素化合物的性质；常见的实验基本操作；

物质的分离提纯、制备；化学反应原理（化学平衡、溶液中的离子平衡、电化学等）；反应热的计算，

产率的计算；副产物、母液的循环利用（环保意识和绿色化学知识）等。

二,工艺流程题的分析技巧

（1）浏览全题，确定该工艺的目的（原料是什么？原料含有哪些杂质？最终产品是什么？）；

（2）关注流程图以外的文字描述、表格信息、后续设问等，从中获取信息，并在下一步分析和解题

中随时进行联系和调用。

（3）阅读题目提出的问题，带着问题分析流程图，结合题目提供的信息解决问题。

其中，分析流程图，弄清各步流程的作用是解题的关键。

对一些线型流程T艺试撅,首先对比图中的第一种物质原材料与最后一种物质产品，从对比分析中

找出原料与产品之间的关系。

思考：从原料到产品依次进行了什么反应？利用了什么原理？

每一步除目标产物外还产生了什么杂质或副产物？杂质或副产物是怎样除去的？

最终的产品是如得到的？

弄清生产流程过程中原料转化为产品的基本原理和除杂分离提纯产品的化工工艺，然后再结合题设

的诃题，逐一推敲解答。

分析流程图的知识基础是元素化合物知识及化学反应的原理。

三、★、化工流程中常见的化学工艺技术（常考点）归纳

化学工业流程一般分为3个过程：原料处理T分离提纯T获得产品。

1、原料处理阶段

原料处理的目的常见化学工艺

提高原料的利用率

（转化率）

提高工业生产的效益

（反应速率）

原料处理阶段的一些常见措施的作用：

（1）粉碎或研磨：增大固液（或固气或固固）接触面积，加快反应（溶解）速率，增大原料的转

化率（或浸取率）。

（2）煨烧或灼烧：不易转化的物质转为容易提取的物质；其他矿转化为氧化物；除去有机物；除

去热不稳定的杂质

（3）酸浸：溶解、去氧化物（膜）、调节pH促进水解（沉淀）

（4）碱溶：去油污，去铝片氧化膜，溶解铝、二氧化硅，调节pH促进水解（沉淀）

2、分离提纯阶段

分高杂质常见化学工艺

不溶杂质

有机杂质

金属阳离子

阴离子

可溶性的盐

气态杂质

其他

3、获得产品阶段

生产目的类型常见化学工艺

溶液—固体

获得产品

固体—固体

产品提纯

4.其他常见考点：

①化学方程式或离子方程式的书写；②实验仪器的选择；

③化学计算；④信息整合、提取、运用能力考查。

四、化工题常用答题术语归纳

例如：某研究性学习小组用粗氧化铜（含少量氧化亚铁及不溶于酸的杂质）制取无水氯化铜，其实验

流程如图所示：

（1）能将物质氧化（2）不引入新的杂质离子

（3）过量的X不会造成环境污染（4）来源丰富，价格便宜。

2、加入氧化剂X的目的（作用）：

将某某杂质离子氧化为某某离子，使后一步生成…..沉淀更彻底。

3、选择试剂Y的原则：

（1）能调节pH值（实际上是能跟前面的盐酸反应，消耗H+）：

（2）最好不引入新的杂质离子

4、调节pH的目的：

使….杂质离子转化为….沉淀而除去，同时…目标离子未转化为沉淀

5、由溶液得到晶体的方法（操作）：

（-）由一种纯溶液得到晶体的方法：

（1）由NaQ溶液得到NaCl晶体：蒸发结晶、过滤、洗涤、干燥

（2）由CuSO4溶液得到C11SO4.5H2O晶体：蒸发浓缩、冷却结晶、过滤、洗涤、干燥

（3）由A1CL型（可水解的氯化物）溶液，得到AlCb晶体的方法：在干燥的氯化氢气流中加热蒸干。

（注意：通人氯化氢的目的是：抑制AI*离子的水解，同时将加热过程产生的水蒸汽带走。）

（二）混合溶液的分离提纯方法：（例：KN。?的溶解度受温度变化较大；NaCl的溶解度受温度变化

不大）

（1）要得到KNCh晶体：蒸发浓缩、冷却结晶、过滤、洗涤、干燥；

（2）要得到NaCl晶体：蒸发结晶（浓缩）、趁热过滤、洗涤、干燥。

6、除杂质常加入沉淀剂，确定沉淀剂是否过量的操作（或方法）：

（注意：检验要在过滤前，所以不能取滤液来做实验）

11）若是定量实验，则只能用以下方法：静置，往上层清液中继续滴加原沉淀剂，若有沉淀生成，则

说明未过量；若无沉淀生成，则说明沉淀剂已过量。

12）若只是定性实验，还可以用下面方法：静更，取少量上层清液于试管中，加入原沉淀剂，若有沉

淀生成，则说明未过量；若无沉淀生成，则说明沉淀剂已过量。

(II)二氧化氮与水反应的化学方程式

2、信息方程式的书写

练习：

1.钛合金是航天航空工业的重要材料。由钛铁矿(主要成分是Ti02和Fe的氧化物)制备Ti02等产品

的一种工艺流程示意如下：

稀H2s04

钛铁矿一医直］一

粗皿

已知：©TiO2+易水解，只能存在于强酸性溶液中

②TiCL的熔点一25的匕,沸点136.4C；SiC—的熔点一68.8°的沸点57.6C

回答下列问题：

(I)写出钛铁矿酸浸时，主要成分TiOz反应的离子方程式

(4)用金红石(主要含TiO?)为原料，采用亨特(Hunter)法生产钛的流程如下:

侬友,氯三.

写出沸腾氯化炉中发生反应的化学方程式__________________________________________

(5)Ti02直接电解法生产金属钛是一种较先进的方法，电解

质为某种可•以传导02-离子的熔融盐，原理如右图所示，则其

阴极电极反应为：,

2、绿矶(FeSO4-7H2O)的一种综合利用工艺如下：

煤粉

NHJHCO,FeCCh固体f焙烧一还原铁粉

绿矶一|转化|书高)~

f母液一回到一……—(NFhXSCh粗产品

(I)①绿矶与NH4HCO3在溶液中按物质的量之比I：2反应，有CO?生成。写出该反应的离子方

程式________________________________________________________________

②己知NaHCCh与NaAlCh溶液混合，有白色沉淀生成。写出离子方程式:

（5）绿矶的另一种综合利用方法是：球肌脱水后在白氧条件下焙烧，FeSCh转化为%2。3

和硫的氧化物。某条件下测得气体产物中SO2的体积分数为10%,SCh的体积分数为90%,

该条件下反应的化学方程式为。

3.以电石渣［主要成分是Ca（OH）2,含SiCh、AI2O3以及其它少量杂质］为原料生产氯酸钾联产碳酸钙的

流程如下：

回答卜列问题：

（I）电石渣溶于水形成电石渣浆时发生的主要反应的化学方程式为:

（2）氯化过程的温度控制在75〜80C,该过程主要反应的化学方程式为:

（3）该流程中碳化反应的离子方程式为o

4、2006年世界锂离子电池总产量超过25亿只，锂电池消耗量巨大，对不可再生的金属资源的消耗是

相当大的，回收利用锂资源成为重要课题。某研究小组对某废旧锂离子电池正极材料（图中简称废料，

成份为LiMmQi、石墨粉和铝箔）进行回收研究，工艺流程如下：

已知：Li2s0«、LiOH和Li2cCh在303K下的溶解度分别为34.2g、12.7g和1.3g。

通入过量co?气体

（3）写出反应④生成沉淀X的离子方程式:

（4）己知LiMmO」中Mn的化合价为+3和+4价，写出反应②的化学反应方程式:

（5）生成Li2cCh的化学反应方程式为_______________________________________________

5.（2011广州市一模）以氯酸钠等为原料制亚氯酸钠（NaClO?）的流程如下：

H£D,SO?HQ?、NaOH

III减不—_________

NaC10）―|溶解H反应1卜「CIO?（气体）-质应21软⑥f|冷却结晶|一粗产品

匚班5

“反应1”离子方程式为_______________________________________________________

例题2中“反应2”化学方程式为___________________________________________

6,二氧化氯（CIO?）常温下气体，是一种在水处理等方面有广泛应用的高效安全消毒剂。与Ck相比,

C102不但具有更显著的杀菌能力，而且不会产生对人体有潜在危害的有机氯代物。制备C10?的方法中,

有一种为：在稀H2s。4溶液中加入NaCICh和H2O2。请写出

该方法的离子方程式：o

化工流程题强化训练

1.废旧锂离子电池的正极材料（主要含有"CoO?及少量Al、Fe等）可用于回收钻、锂，实验方法如

卜：

稀H2SO4、Na2S2O）NaOH、空气NaOHNaOH.Na2CO）

沉淀锂

pH=11-12

废液CoCOH%LbCOi

在上述溶解过程中，S2。；-被氧化成SO：一,LiCoO2在溶解过程中反应的化学方程式

为»氧化剂是

：2）在上述除杂过程中，通入空气的作用是o废渣的主要成分是

：3）“沉淀钻”和“沉淀锂”的离子方程式分别为

（4）本工艺可回收的副产品是。

2.（16分）活性ZnO在橡胶、塑料、涂料工业中有重要应用，一种由粗ZnO（含FeO、CuO）制备活

性ZnO的流程如下（已知：碱式碳酸锌经焙烧可制得活性ZnO）：

已知：几种离子生成氢氧化物沉淀时的pH如下表:

待沉淀离子Fe2+Fe3+Zn2+Cu2+

开始沉淀时pH6.341.486.25.2

完全沉淀时pH9.73.28.06.4

请问答下列问题：

⑴步骤A加H2O2发生反应的离子方程式是，该步骤需控

制溶液pH的范围是___________________

⑵A溶液中主要含有的溶质是。

（3）若经处理后的废水pH=8,此时Z/+的浓度为mg/L（常温下，K^[Zn（OH）2]

=I.2X1O」7）。

3、以硫铁矿（主要成分为FeS?）为原料制备氯化铁晶体（FeCly6H2O）的工艺流程如下：

硫铁矿FeCb6H2。

（晶体粗品）

SO2

回答下列问题:

（I）在一定条件下，SO2转化为SO3的反应为2sO2（g）+O2（g）2SO3M该反应的平衡常数表达式

为长=;过量的SO2与NaOH溶液反应的化学方程式为

（2）酸溶及后续过程中均需保持盐酸过量，其目的是

（3）通氯气氧化后时，发生的主要反应的离子方程式为；

该过程产生的尾气可用碱溶液吸攻，为其中污染空气的气体为（写化学式）。

（4）在氧化过程中，如何检验铁元素全部以Fe3+形式存在：

（5）如果将氯化铁晶体（FeChbHoO）放在堵烟中加热灼烧，最后得到的固体为

4.（16分）我国某大型电解铜生产企业，其冶炼工艺中铜、硫回收率达到97%、87%。下图表示其冶

炼加工的流程：

冶炼中的主要反应：Cu2s+02===2Cu+S02

⑴烟气中的主要废气是,从提高资源利用率和减排考虑，其综合利用方式是：。

(2)电解法精炼铜时，阳极是(填“纯铜板”或“粗铜板”)；粗铜中含有的金、银以单质的

形式沉淀在电解槽(填“阳极”或“阴极”)的槽底，阴极的电极反应式

是，

(3)在精炼铜的过程中，电解质溶液中c(Fe2+)、c(Zn2+)会逐渐增大而影响进一步电解。

几种物质的溶度积常数(Ksp)

物质

Fe(OH)2Fe(OH)3Zn(OH)2CU(OH)2

Ksp8.0X10」64.0X10-383.0X10」72.2X10-20

①调节电解液的pH是除去杂质离子的常用方法。根据上表中溶度积数据判断，含有等物质的量浓

度Fe?+、Zn2\Fe3\C#+的溶液，随pH升高最先沉淀下来的离子是。

②一种方案是先加入过量的H2O2,再调节pH到4左右,加入H2O2的n的是

o加入H2O2后发生反应的离子方程式为o

5、金属钛被称为“21世纪金属

(I)工业上用钛矿石(含FeTQ,含FeO、ALO3、SQ等杂质)经过以下流程制得TiCh：

浓NaQH

钛邛石

步骤】

其中，步骤II发生的反应为：2H2sCh+FeTiO3=TiOSO4+FeSO4+2H2O

①步骤［中发生反应的化学方程式：______________________________________________

②将步骤II所得FeSO4晶体溶于水，在酸性条件下加入H2O2溶液，可制得具有净水作用的铁盐，该反

应的离子方程式为o

③在步骤田中需要控制条件以形成TiOrnHzO胶体，该分散质颗粒直径大小在____________范围。

(2)可利用TiOz通过下述两种方法制备金属钛：

方法一：将TiO2作阴极，石墨作汨极，熔融CaO为电解液，用碳块作电解槽池，电解Ti02制得钛，其

阴极发生的反应：。

方法二：通过以下反应制备金属钛

①TiO2(s)+2Cb(g)^^TiC14(g)+O2(g)：△H=+151kJ/mol

高温

②TiCL+2Mg2MgeL+Ti

在实际生产中，需在反应①过程中加入碳才能顺利制得TiCL，其原因是：

(3)若已知：C(s)+02(g)=CO2(g)△H=-394kJ/moI,则由固体TiCh、固体C与CI2气反应制取气

态TiCL的热化学方程式为o

6、电镀废水、废渣的处理和综合利用体现了绿色化学的思想。

【.含钠电镀废水的处理可采用以下方法：

(1)电解法。往废水中加入适量氯化钠，以铁为电极进行电解，电解过程中，阳极的电吸反应式

为<

(2)沉淀法。含铭废水中存在平衡：520尸+比0=^2。。2-+2"。往废水中加入BaCb，倍元素

转化为铭酸钢(RaCrOj)沉淀.此过程中,还应加入NaOH,理由是

II.某工厂利用富含银(Ni)的电镀废渣(含有Cu、Zn、Fe、Cr等杂质)制备NiSO&・6&0。其生产

流程如下图所示：

骤①中加入H2s04后，需充分搅拌的目的是。

(4)溶液C中溶质的主要成分是

(5)Fe(OH)3溶度积表达式Ksp=..通常条件下，

36

/CsP[Fe(0H)3]=4.0x10,用氨水调节溶液的pH约为8.0则理论上计算除杂后溶液中

c(Fe3+)等于o

信息方程式：

+2+

1、TiO2+2H=TiO+H2O(2分)

(4)TiO2+2C+2C12TiCl4+2CO(2分)

2-

(5)TiO2+4e-=Ti+2O(2分)

2

2、②AlOz+HCO3+H2O=A1(OH)31+CO3

(5)10FeSO4+201=5Fe2O3+SO2+9SO3

3,(1)C«(OH)2+SiO,==CaSiO)i0AkO^*Ca(0H)3=Ca(AI0J2+11.0

(2)60；+6Ca(OH)?,,,~Ca(CIO)+5CaCI?+6H?。

⑶吸附*,防止在后续实验中氯气逸出污财境

24

(4)Ca*♦2NH5I+CO；iH；0—CaCO^|+2NH，

ONH4Cl(其他合理答案亦可)

4、(3)CO2+AlO2-+2H2O=Al(OH)3i+HCO3-(3分)

(4)4LiMn2O4+2H2SO4+O2=8MnO2+2IJ2SO4+2H2O(4分)

(5)Li2s(h+Na2cO3=Na2SO4+Li2CChl(3分)

化学工业流程强化训练题（答案）

IO

\([)、8LiCoO?L+Na,SI?0I,i+11H,Si044=4L19SIO44+8CoSO44+N2a?S404+11HILCO2L

(2)将正二价铁元素氧化成正三价A1(OH)3和Fe(OH)3

2+-+2-

(3)Co+2OH=CO(OH)212Li+CO3=Li2co31

(4)Na2sO4

2.答案⑴2Fe2++H2O2+2H+=2Fe3++2H2。