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1、 1 第 1 页 共 9 页 压轴题二压轴题二 化学工艺流程题化学工艺流程题 题型模型 化学工艺流程题结构一般包括题头、题干和题尾三部分。题头一般简单介绍以何种物质(主 要成分是什么、含什么杂质等，要注意一些关键信息)为原料制备哪种物质，以及物质的性 质和用途。 题干部分则是工业制备的简化工艺流程图。 题尾部分则是根据工业生产流程中涉 及到的化学知识命题者精心设计的系列问题。 对于学生解题需要的未学过的信息在三个部分 都有可能出现，审题时须全盘考虑。 考点模型 (1)原料处理的方法和作用 研磨：增大接触面积，加快溶解或加快反应速率。 水浸：与水接触溶解或反应，可通过延长时间、搅拌或适当升温来加
2、速，以提高浸出率。 酸浸：与酸接触反应而溶解，使可溶性离子进入溶液，不溶物通过过滤除去。可通过适当 增大酸的浓度、升温和强力搅拌等加快反应速率。 灼烧：除去可燃性杂质或使原料初步转化。 煅烧：改变结构，使一些物质在后续过程中易溶解，并可使一些杂质(如有机物)在高温下 氧化、分解。 (2)实验条件的控制和目的 调节溶液的 pH 值：使某些离子转变为沉淀而达到分离的目的，抑制某些离子的水解，防 止某些离子的氧化等。在题目中常以表格形式给出信息。 控制体系的温度 a控制低温：防止物质的分解，如 NaHCO3、NH4HCO3、H2O2、HNO3(浓)等；防止物质的 挥发，如盐酸、醋酸等；抑制物质的水解
3、，如冰水洗涤，以防止洗涤过程中的溶解损耗；增 大气体反应物的溶解度，使其被充分吸收； b采取加热：加速某固体的溶解，加快反应速率；减少气体生成物的溶解并使其逸出；使 平衡向需要的方向移动；趁热过滤，防止某物质降温时因析出而损耗或带入新的杂质； c控制范围：确保催化剂的催化效果，兼顾速率和转化率，追求更好的经济效益，防止副 反应发生等。 (3)物质分离或提纯常用的化学方法 溶解法：利用特殊溶剂把杂质溶解而除去，如 Fe(Al)可用过量的 NaOH 溶液而除去 Al， CO2(HCl、H2O)先通过饱和食盐水，再通过浓 H2SO4。 沉淀法：a.加合适的沉淀剂(要使杂质离子充分沉淀，加入的沉淀剂必
4、须过量，且在后续步 骤中容易除去)；b.调节溶液的酸碱性。 洗涤法：a.水洗；b.冰水洗；c.有机溶剂洗。其目的是：洗去目标物表面的杂质离子；减 少目标物的溶解损耗或增大有机杂质的溶解量； 防止目标物形成结晶水合物； 使晶体快速干 2 第 2 页 共 9 页 燥。 (4)可循环物质的判断 流程图中回头箭头的物质 生产流程中后面新生成或新分离的物质(不要忽视结晶后的母液)，可能是前面某一步反应 的相关物质。 1钒有金属“维生素”之称，研究发现钒的某些化合物对治疗糖尿病有很好的疗效。工业 上设计将 VOSO4中的 K2SO4、SiO2、CuO 杂质除去并回收得到 V2O5的流程如下： 请回答下列问
5、题： (1)步骤、的变化过程可表示为(HM 为有机萃取剂)： VOSO4(水层)2HM(有机层)VOM2(有机层)H2SO4(水层) 步骤中萃取时必须加入适量碱，其原因是_。 步骤中 X 试剂为_。 (2)步骤的离子方程式为_。 (3)该工艺流程中，可以循环利用的物质有_和_。 (4)操作得到的废渣，用_溶解，充分反应后，_(填写系 列操作名称)，称量得到 m g 氧化铜。 (5)为了制得氨水，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、氯化铵 反应的化学方程式为 _ _ _ _ 3 第 3 页
6、 共 9 页 _ 乙小 组 _ 浓氨水、氢氧化钠固体 分析产生氨气的原因 _ _ _ 答案 (1)加入碱中和硫酸，促使平衡正向移动，提高钒的萃取率 H2SO4 (2)ClO 36VO2 9H 2O=Cl 6VO 318H (3)氨气(或氨水) 有机萃取剂 (4)氢氧化钠溶液 过滤、洗涤、干燥 (5)2NH4ClCa(OH)2= CaCl22H2O2NH3 B 氢氧化钠溶于水放出大量热，温度升高，使氨的溶解度减小而放出；固体氧氧化钠吸水， 促使氨放出；氢氧化钠电离出的 OH 增大了氨水中 OH浓度，促使氨水电离平衡左移，导 致氨气放出 解析 (1)根据平衡移动原理，加碱中和 H2SO4，使平衡正
7、向移动，提高钒的萃取率。根据 箭头的指向及名称(反萃取)，得到有机萃取剂，X 应为 H2SO4。(2)KClO3作氧化剂，VO2 作还原剂，离子方程式为 ClO 36VO2 9H 2O=Cl 6VO 318H 。 (3)根据箭头的指向， 有机萃取剂和 NH3可循环利用。(4)操作得到的废渣有 SiO2和 CuO，用 NaOH 溶解 SiO2， 过滤、洗涤、干燥可得到 CuO。 (5)若用 NH4Cl 固体和 Ca(OH)2固体制 NH3，应选用 A 装置， 其化学方程式为 2NH4ClCa(OH)2= 2NH32H2OCaCl2，若用浓氨水和 NaOH 固体 制 NH3，应选用 B 装置，放出
8、 NH3的原因可以从以下几个方面回答：温度升高；c(OH )增大；NaOH 固体吸水。 2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： (1)氧化过程中发生反应的离子方程式是_， 检验氧化生成的阳离子的试剂是_。 (2)尾气中主要含 N2、O2、SO2和少量的 CO2、H2O，取标准状况下的尾气 V L 测定 SO2含 量： 方案一：让尾气缓慢通过以下装置。 4 第 4 页 共 9 页 C 仪器的名称是_，该装置的作用是_ _。 实验时先通入尾气，再通入一定量氮气。若通过 B 装置的增重来测量 SO2的体积分数。 你 认 为 该 方 案 是 否
9、合 理 _( 填 “ 是 ” 或 “ 否 ”) ， 请 说 明 理 由 _ _(若方案合理该空不必填 写)。 方案二：将尾气缓慢通过足量溴水，在所得的溶液中加入过量氯化钡溶液后，过滤，将沉淀 洗涤、干燥，称得其质量为 m g。 加入过量氯化钡溶液的目的是_。 进行沉淀洗涤的方法是_。 SO2含量的表达式是_(用含 m、V 的代数式表示)。 (3)从 FeCl3溶液中得到 FeCl3 6H2O 晶体的操作包括_、冷却结晶、过滤，该过 程需保持盐酸过量，结合必要的离子方程式说明原因_ _。 答案 (1)2Fe2 Cl 2=2Cl 2Fe3 KSCN 溶液 (2)方案一：球形干燥管 防止空气中的水蒸
10、气、CO2被 B 装置吸收 否 尾气中的 CO2也能被 B 装置吸收使所测质量分数偏大 方案二：使生成的 SO2 4完全转化为沉淀 在漏斗中加蒸馏水至恰好没过沉淀，待水流下后再重复 23 次此操作 2 240m 233V % (3)蒸发浓缩 Fe3 3H 2OFe(OH)33H ，过量盐酸能够抑制 Fe3水解 解析 工艺流程中的物质转化关系是： FeS2 O2 Fe2O3 FeO HCl FeCl3 FeCl2 Cl2 FeCl3溶液 FeCl3 6H2O (1)Cl2把 Fe2 氧化成 Fe3，检验 Fe3应选用 KSCN 溶液。 (2)干燥管的作用是为了防止外界 CO2和 H2O(g)进入
11、 B 装置，干扰测定结果； 因为 CO2也能被碱石灰所吸收，所以该方案不合理。方案二的原理是，利用溴水把 SO2 氧化成 H2SO4，再加入 BaCl2生成 BaSO4沉淀，通过 BaSO4沉淀的质量来确定 SO2的含量； 5 第 5 页 共 9 页 m 23322.4 V 100%。 (3)因为 FeCl3水解生成具有挥发性的盐酸，所以应保持盐酸过量，抑制 Fe3 的水解。 3工业上利用电镀污泥(主要含有 Fe2O3、CuO、Cr2O3及部分难溶杂质)回收铜和铬等金属， 回收流程如下： 已知部分物质沉淀的 pH 及 CaSO4的溶解度曲线如下： Fe3 Cu2 Cr3 开始沉淀 pH 2.1
12、 4.7 4.3 完全沉淀 pH 3.2 6.7 a (1)在浸出过程中除了生成 Fe2(SO4)3、Cr2(SO4)3外，主要还有_。 (2)在除铁操作中，需要除去 Fe3 和 CaSO 4，请完成相关操作：加入石灰乳调节 pH 到约 _，检验 Fe3 已经除尽的操作是_； 将浊液加热到 80 ，_。 (3) 写 出 还 原 步 骤 中 加 入NaHSO3生 成Cu2O固 体 反 应 的 离 子 方 程 式 _， 此步骤中加入 NaHSO3得到 Cu2O 的产率为 95%，若 NaHSO3过量，除了浪费试剂外，还会 出现的问题是_。 (4)当离子浓度小于或等于 110 5 mol L1 时可
13、认为沉淀完全，若要使 Cr3 完全沉淀则要保 持 c(OH )_。已知：K spCr(OH)36.310 31，3 634.0 答案 (1)CuSO4 (2)3.2 取适量滤液，加 KSCN 溶液，若不变红，则说明 Fe3 已除尽 趁热过滤 (3)2H2OHSO 32Cu2 =Cu 2OSO2 45H 产生 SO2，污染环境 (4)4.010 9 mol L1 解析 (1)Fe2O3、CuO、Cr2O3均和 H2SO4反应，分别生成 Fe2(SO4)3、CuSO4和 Cr2(SO4)3。 (2)根据表格中的数据，通过调节 pH 值，使 Fe3 完全沉淀，而 Cr3、Cu2不沉淀，应调节 pH 达到 3
