專題三-化學工藝流程題類型及其解題策略

1、專題三　化學工藝流程題類型及其解題策略,返回目錄,專題強化訓練,專題知能雙升,返回目錄,,1．無機化工流程題的特點無機工業流程題能夠以真實的工業生產過程為背景，體現能力立意的命題指導思想，能夠綜合考查學生各方面的基礎知識及將已有知識靈活應用在生產實際中解決問題的能力。所以這類題成為近年來高考的必考題型。這類題常呈現的形式：流程圖、表格、圖像等。這類題常圍繞以下幾個知識點進行設問：(1)反應速率與平衡理論的運用反應物顆粒大?。悍磻?/p>

2、速率、原料的利用率等。溫度：反應速率、物質的穩定性、物質的結晶等。(2)氧化還原反應的判斷、化學方程式或離子方程式的書寫。,方法總述,返回目錄,,方法總述,(3)通過調節溶液的pH達到分離除雜的目的。(4)化學反應的能量變化。(5)電解原理及其應用。(6)實驗基本操作：除雜、分離、檢驗、洗滌、干燥等。(7)流程中的物質轉化和循環，資源的回收和利用。(8)環境保護與綠色化學評價。,返回目錄,,方法總述,2．工業生產流程主線

3、規律：主線主產品、分支副產品、回頭為循環。核心考點：物質的分離操作、除雜試劑的選擇、生產條件的控制。,返回目錄,專題知能雙升,【解題策略】1．解答無機化工流程試題的程序基本步驟：(1)從題干中獲取有用信息，了解生產的產品。(2)然后整體瀏覽一下流程，基本辨別出預處理、反應、提純、分離等階段。(3)分析流程中的每一步驟，從以下幾個方面了解流程：①反應物是什么；②發生了什么反應；③該反應造成了什么后果，對制造產品

4、有什么作用；抓住一個關鍵點：一切反應或操作都是為獲得產品而服務。(4)從問題中獲取信息，幫助解題。,專題三　化學工藝流程題類型及其解題策略,返回目錄,專題知能雙升,2．熟悉工業流程常見的操作與名詞工業流程題目在流程上一般分為3個過程：,(1)原料處理階段的常見考點與常見名詞①加快反應速率。②溶解：通常用酸溶。如用硫酸、鹽酸、濃硫酸等。水浸：與水接觸反應或溶解。,專題三　化學工藝流程題類型及其解題策略,返回目錄,專題知能雙升

5、,酸浸：在酸溶液中反應使可溶性金屬離子進入溶液，不溶物通過過濾除去的溶解過程。浸出：固體加水(酸)溶解得到離子。③灼燒、焙燒、煅燒：改變結構，使一些物質能溶解，并使一些雜質高溫下氧化、分解。,專題三　化學工藝流程題類型及其解題策略,(2)分離提純階段的常見考點①調pH除雜a．控制溶液的酸堿性使其中的某些金屬離子形成氫氧化物沉淀。例如：已知Fe(OH)3、Fe(OH)2、Mn(OH)2開始沉淀和沉淀完全時的pH如下表所示。

6、若要除去Mn2＋溶液中含有的Fe2＋，應該怎樣做？,返回目錄,專題知能雙升,,專題三　化學工藝流程題類型及其解題策略,提示：先用氧化劑把Fe2＋氧化為Fe3＋，再調溶液的pH到3.7。b．調節pH所需的物質一般應滿足兩點：能與H＋反應，使溶液pH值增大；不引入新雜質。例如：若要除去Cu2＋溶液中混有的Fe3＋，可加入CuO、Cu(OH)2、Cu2(OH)2CO3等物質來調節溶液的pH。②試劑除雜。③過濾。,返回目錄,專題

7、知能雙升,,專題三　化學工藝流程題類型及其解題策略,返回目錄,專題知能雙升,(3)獲得產品階段的常見考點①過濾。 ②蒸餾。③萃取。④洗滌(冰水、熱水)洗去晶體表面的雜質離子，并減少 晶體在洗滌過程中的溶解損耗。⑤蒸發濃縮、冷卻結晶：如除去KNO3中的少量NaCl。⑥蒸發濃縮、趁熱過濾：如除去KNO3中的少量CaSO4。⑦重結晶。,專題三　化學工藝流程題類型及其解題策略,返回目錄,專題知能雙升,

8、(4)其他常見考點①化學方程式；②實驗儀器；③計算。3．注重答案的文字敘述規范(1)洗滌沉淀：往漏斗中加入蒸餾水至浸沒沉淀，待水自然流下后，重復以上操作2～3次。(2)從溶液中得到晶體：蒸發濃縮→冷卻結晶→過濾→洗滌→干燥。 (3)在寫某一步驟是為了除雜時，應該注明“是為了除去某某雜質”，只寫“除雜”等籠統的回答是不給分的。(4)看清楚是寫化學反應方程式還是離子方程式，注意配平。,專題三　化學工藝流程題類型及其解題策略,返回

9、目錄,專題知能雙升,例 [2012·山東卷] 工業上由黃銅礦(主要成分CuFeS2)冶煉銅的主要流程如下：,專題三　化學工藝流程題類型及其解題策略,返回目錄,專題知能雙升,(1)氣體A中的大氣污染物可選用下列試劑中的___________________________________________吸收。a．濃H2SO4　 b．稀HNO3　c．NaOH溶液　d．氨水(2)用稀H2SO4浸泡熔渣B，取少量所得溶液，

10、滴加KSCN溶液后呈紅色，說明溶液中存在________(填離子符號)，檢驗溶液中還存在Fe2＋的方法是______________________________________ (注明試劑、現象)。(3)由泡銅冶煉粗銅的化學反應方程式為______________________。,專題三　化學工藝流程題類型及其解題策略,c、d,Fe3＋,取少量溶液，滴加KMnO4溶液，KMnO4褪色,返回目錄,專題知能雙升,(4)以CuSO4溶

11、液為電解質溶液進行粗銅(含Al、Zn、Ag、Pt、Au等雜質)的電解精煉，下列說法正確的是________。a．電能全部轉化為化學能b．粗銅接電源正極，發生氧化反應c．溶液中Cu2＋向陽極移動d．利用陽極泥可回收Ag、Pt、Au等金屬(5)利用反應2Cu＋O2＋2H2SO4===2CuSO4＋2H2O可制備CuSO4，若將該反應設計為原電池，其正極電極反應式為____________________。,專題三　化學工藝流程題類

12、型及其解題策略,b、d,4H＋＋O2＋4e－===2H2O,,,,,返回目錄,1．[2013·銀川模擬] 七水合硫酸鎂(MgSO4·7H2O)在印染、造紙和醫藥等工業上都有廣泛的應用?？衫没S生產硼砂的廢渣M(主要成分是MgCO3，還含有MgO、SiO2、Fe2O3、FeO、CaO、Al2O3等雜質)來制取七水硫酸鎂。已知：表1　部分陽離子以氫氧化物形式完全沉淀時的pH,專題三　化學工藝流程題類型及其解題策略,

13、專題強化訓練,返回目錄,表2　鹽的溶解度(單位為g/100 g水),由廢渣M制取七水合硫酸鎂的工藝流程如下。,專題三　化學工藝流程題類型及其解題策略,專題強化訓練,返回目錄,回答下列問題。(1)過濾Ⅰ的濾液中加入NaClO溶液的目的是___________________________，寫出反應的離子方程式：_______________________________________ ， 需要加熱煮沸的目的是___________

14、__________。(2)過濾Ⅱ所用的玻璃儀器是________。(3)檢驗過濾Ⅱ后的濾液中是否含有Fe3＋，其實驗方法是______________________(用離子方程式表示)。(4)沉淀C的化學式是________________，過濾Ⅲ需趁熱過濾的理由是____________________。,專題三　化學工藝流程題類型及其解題策略,專題強化訓練,返回目錄,[答案] (1)將Fe2＋氧化為Fe3＋　6Fe2＋＋3

15、ClO－＋3H2O===2Fe(OH)3↓＋4Fe3＋＋3Cl－(或2Fe2＋＋ClO－＋ 2H＋===2Fe3＋＋Cl－＋H2O)　促進Al3＋、Fe3＋的水解 (2)燒杯、漏斗、玻璃棒 (3)Fe3＋＋3SCN－===Fe(SCN)3(4)CaSO4·2H2O或CaSO4　防止MgSO4在溫度降低時結晶析出,專題三　化學工藝流程題類型及其解題策略,專題強化訓練,返回目錄,[解析] (1)過濾Ⅰ的濾液中含有F

16、e2＋、Fe3＋、Ca2＋、Mg2＋、Al3＋，加入NaClO溶液是為了將Fe2＋氧化為Fe3＋。加熱煮沸是為了使Al3＋和Fe3＋水解完全。(2)過濾需要的玻璃儀器為燒杯、漏斗、玻璃棒。(3)利用KSCN溶液檢驗是否含有Fe3＋。(4)根據表2，趁熱過濾得到沉淀CaSO4和MgSO4溶液。過濾Ⅲ需趁熱過濾是為了防止MgSO4在溫度降低時結晶析出。,專題三　化學工藝流程題類型及其解題策略,專題強化訓練,返回目錄,2．為探索工業廢料的再利

17、用，某化學興趣小組設計了如圖Z3­5所示實驗方案，用含有鋁、鐵和銅的合金制取氯化鋁、綠礬晶體(FeSO4·7H2O)和膽礬晶體。,專題三　化學工藝流程題類型及其解題策略,專題強化訓練,返回目錄,請回答：(1)步驟Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ中均需進行的實驗操作是______________。(2)溶液A中的離子主要有________；試劑X是___________________。(3)進行步驟Ⅱ時，該小組用如圖Z3­

18、6所示裝置及試劑將制得的CO2氣體通入溶液A中。一段時間后，觀察到燒杯中產生的白色沉淀逐漸減少，其原因是_______________________________(用離子方程式表示)；為了避免固體C減少，改進的措施是_______________________。,專題三　化學工藝流程題類型及其解題策略,專題強化訓練,返回目錄,,(4)從環境保護角度考慮，用固體F制備CuSO4溶液的化學方程式是___________________

19、。,專題三　化學工藝流程題類型及其解題策略,專題強化訓練,返回目錄,[答案](1)過濾 (2)Na＋、AlO2-、OH－　稀硫酸(3)Al(OH)3＋3H＋===Al3＋＋3H2O　在裝置Ⅰ、Ⅱ之間增加一個盛有飽和NaHCO3溶液的洗氣瓶(答案合理即可),專題三　化學工藝流程題類型及其解題策略,專題強化訓練,返回目錄,[解析] (1)經過步驟Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ后均為一種固體、一種溶液，故所需實驗操作為過濾。(2)由溶液A中通過量CO2后得到

20、固體，再進一步轉化為AlCl3，且是由合金加入過量NaOH溶液所得，故溶液A中肯定含有Na＋、OH－及生成的AlO2-；根據后面得到的是綠礬和硫酸銅可知，試劑X為稀H2SO4。(3)產生的氫氧化鋁沉淀減少是因為鹽酸與氫氧化鋁反應：Al(OH)3＋3H＋===Al3＋＋3H2O，因為濃鹽酸有較強的揮發性，改進措施是除去揮發出來的HCl，故可以在裝置Ⅰ和裝置Ⅱ之間加一個盛有飽和NaHCO3溶液的洗氣瓶。,專題三　化學工藝流程題類型及其解題

21、策略,專題強化訓練,返回目錄,,專題三　化學工藝流程題類型及其解題策略,專題強化訓練,返回目錄,,3．[2010·福建卷] 硫酸鋅可作為食品鋅強化劑的原料。工業上常用菱鋅礦生產硫酸鋅，菱鋅礦的主要成分是ZnCO3，并含少量的Fe2O3、FeCO3、MgO、CaO等，生產工藝流程示意如下：,專題三　化學工藝流程題類型及其解題策略,專題強化訓練,返回目錄,,專題三　化學工藝流程題類型及其解題策略,專題強化訓練,返回目錄,(1)將菱

22、鋅礦研磨成粉的目的是_________________________________________________。(2)完成“氧化除鐵”步驟中反應的離子方程式：,(3)針鐵礦的組成元素是Fe、O和H，化學式式量為89，化學式是________。,專題三　化學工藝流程題類型及其解題策略,專題強化訓練,返回目錄,,(4)根據下表數據，調節“濾液2”的pH時，理論上可選用的最大區間為________。,專題三　化學工藝流程題類型及其解

23、題策略,專題強化訓練,返回目錄,(5)工業上從“濾液3”制取MgO的過程中，合適的反應物是________(選填序號)。a．大理石粉　b．石灰乳　c．純堿溶液　d．燒堿溶液(6)“濾液4”之后的操作依次為________、________、過濾、洗滌、干燥。(7)分析圖中數據，菱鋅礦粉中ZnCO3的質量分數不低于________。,專題三　化學工藝流程題類型及其解題策略,專題強化訓練,返回目錄,[答案](1)增大反應物接觸面積或增

24、大反應速率或使反應更充分,(3)FeO(OH)(4)8.0≤pH＜10.4(5)bd(6)蒸發濃縮　冷卻結晶,專題三　化學工藝流程題類型及其解題策略,專題強化訓練,返回目錄,,[解析] 研磨菱鋅礦是為了使反應更充分。濾液1調pH是為了中和過量的濃鹽酸生成Fe(OH)2沉淀，加漂白粉是為了將Fe(OH)2氧化成Fe(OH)3以將其除去；濾液2調pH是為了將Zn2＋轉化為Zn(OH)2沉淀，濾液3中含有Mg2＋、 Ca2＋，濾液4

25、是純凈的ZnSO4溶液。(5)用濾液3制取MgO，首先應將Mg2＋轉化為Mg(OH)2沉淀，a項，大理石不起作用；c項，Na2CO3溶液會將Ca2＋轉化為CaCO3沉淀；b、d兩項合適。,專題三　化學工藝流程題類型及其解題策略,專題強化訓練,返回目錄,,4．現代循環經濟要求綜合考慮環境污染和經濟效益。高純氧化鐵可作現代電子工業的材料，以下是以硫鐵礦燒渣(主要成分為Fe2O3、Fe3O4、FeO、SiO2)為原料制備高純氧化鐵(軟磁α&#

26、173;Fe2O3)的生產流程示意圖。,專題三　化學工藝流程題類型及其解題策略,專題強化訓練,返回目錄,,(1)步驟Ⅰ中過濾所得濾渣的主要成分是________。(2)步驟Ⅱ中加入鐵粉的目的是__________________________________________。(3)步驟Ⅲ中可選用________調節溶液的pH。A．稀硝酸　　　　　　　B．雙氧水C．氨水

27、 D．高錳酸鉀溶液(4)寫出在空氣中煅燒FeCO3，制備高純氧化鐵的化學方程式：________________________。 (5)從濾液C中回收的主要物質的一種用途是_________________________________________________。,專題三　化學工藝流程題類型及其解題策略,專題強化訓練,返回目錄,[答案](1)SiO2(2)將Fe3＋還原為Fe2＋(3)C,(5)作氮肥[解析] (1

28、)將硫鐵礦燒渣酸浸后，鐵的氧化物溶于酸，酸性氧化物SiO2不與酸反應。(2)在濾液A中加入鐵粉后，溶液中加入鐵粉后，溶液中的Fe3＋可以被還原為Fe2＋。 (3)加入的物質應是堿，且所選物質不能具有氧化性，以防止將Fe2＋氧化為Fe3＋。(4)在空氣中煅燒FeCO3，二價鐵被氧化為三價鐵，進一步得到Fe2O3。,專題三　化學工藝流程題類型及其解題策略,專題強化訓練,返回目錄,5．某工廠對制革工業污泥中的Cr(Ⅲ)的回收與再利用工藝

29、如下(硫酸浸取液中金屬離子主要是Cr3＋，其次是 Fe3＋、Al3＋、Ca2＋、Mg2＋)。,專題三　化學工藝流程題類型及其解題策略,專題強化訓練,返回目錄,,部分陽離子常溫下以氫氧化物形式完全沉淀時溶液的pH見上表。(1)酸浸時，為了提高浸取率可采取的措施為________________________________________________________________________(至少寫一條)。(2)

30、調pH＝8是為了除去________(填Fe3＋、Al3＋、 Ca2＋、Mg2＋，下同)。,專題三　化學工藝流程題類型及其解題策略,專題強化訓練,返回目錄,(3)鈉離子交換樹脂的原理為Mn＋＋nNaR―→MRn＋nNa＋，被交換的雜質離子是________。 (4)試配平反應方程式：生成1 mol Cr(OH)(H2O)5SO4消耗SO2的物質的量為________。,專題三　化學工藝流程題類型及其解題策略,專題強化訓練,

31、返回目錄,[答案](1)①升高溫度，②攪拌，③過濾后再向濾渣中加入硫酸(多次浸取)，④適當延長浸取時間(只要答出任意一點即可，其他合理答案也可)(2)Fe3＋和Al3＋(3)Mg2＋、Ca2＋(4)1　3　11　2　1　1.5 mol[解析] (1)提高酸浸浸取率的方法有很多，如加熱、攪拌、延長浸取時間等。(2)當pH＝8時，Fe3＋和Al3＋都已經完全沉淀。,專題三　化學工藝流程題類型及其解題策略,專題強化訓練,返回目錄,(