化工流程题专题复习

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1、一、一、题型题型分类分类从主要化工工艺来分可以分为基础化工工艺题和精细化工工艺题;以生产过程中主要工序可分为除杂提纯工艺流程题(如海水纯化工艺流程题) 、原材料转化工艺流程题、电解工艺流程题、有机合成题和资源能源综合利用工艺生产流程题等;按资源的不同,可将工艺流程题分为利用空气资源生产的工艺流程题(如合成氨工艺流程题) 、利用水资源生产的工艺流程题(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工艺流程题(工业制硫酸、冶铁炼钢等) 、利用化石燃料生产的工艺流程题(如有机合成工艺题)等。化学工艺流程题是近几年高考的热点,如 2012、2011、2010 年广东理综 32 题

2、、2009、2008 年广东理综 22 题,主要涉及重要物质或材料的制备,如制备硫酸钾、制镀铝制品、制备碳酸锂、镁的回收、制备 TiO2和 Ti 等。二、题型特点二、题型特点1、以化工生产为背景,题材多样,提问灵活,几乎遍及整个中学化学知识,无法猜题,有效地抑制学生搞题海战术。其次试题陌生度高,对学生的能力要求也大,加上有的试题文字量大,学生在没做之前往往就会产生畏惧感。2、化工流程题的结构分题头、题干和题尾三部分。题头一般是介绍该工艺生产的原材料和工艺生产的目的(包括获得副产品) ;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的化学知识设置系列问

3、题,构成一道完整的化学题。3、框图比较粗放,有的甚至难以读懂,但在设问中有所暗示。主要考查学生对已学知识的掌握、理解、迁移、转换、重组和解决实际问题的能力。三、解题思路三、解题思路1、认真读题,首先将题目从头至尾读一遍,找到该实验的目的。一般来说,流程题只有两个目的:一是从混合物中分离、提纯某一物质;另一目的就是利用某些物质制备另一物质。2、仔细分析,理清下列关系(1)当遇到混合物的除杂、分离、提纯这一类题时,我们一定要认真在题目中找出要得到的主要物质是什么,混有的杂质有哪些,认真分析当加入某一试剂后,能与什么物质发生反应,生成了什么产物,要用什么样的方法才能将杂质除去。只有这样才能明白每一步

4、所加试剂或操作的目的。这里特别要注意蒸发与结晶的方法(a.蒸发浓缩、冷却结晶;b.蒸发结晶、趁热过滤) 。(2)当遇到制备某一物质的流程题时,首先要明确题目目的是制什么物质,从题干或问题中获取有用信息,了解产品的性质,寻找在制备过程中所需的原料,写出主要的化学反应方程式或制备原理,从中了解流程图。3、大胆回答,大多数提问用所学知识便可直接回答,但个别地方往往有悖学知识,这时就要结合化工生产实际考虑原料成本低廉、环境友好、产量产率高等等。4、细心检查,最后结论再重新按流程图验证是否合理。四、解题方法四、解题方法 1、首尾分析法对一些线型流程工艺(从原料到产品为一条龙生产工序)试题,首先对比分析生

5、产流程示意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,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,然后再结合题设的问题,逐一推敲解答。2、截段分析法对于用同样的原材料生产多种(两种或两种以上)产品(包括副产品)的工艺流程题,用截段分析法更容易找到解题的切入点。3、交叉分析法有些化工生产选用多组原材料,事先合成一种或几种中间产品,再用这一中间产品与部分其它原材料生产所需的主流产品。以这种工艺生产方式设计的工艺流程题,为了便于分析掌握生产流程的原理,方便解题,最简单的方法,就是将提供的工艺流程示意图画分成几条生产流水线,上下交叉分析。

6、 4、 “瞻前顾后”分析法有些化工生产,为了充分利用原料,变废为宝,设计的生产流水线除了主要考虑将原料转化为产品外,同时还要考虑将生产过程的副产品转化为原料的循环生产工艺。解答这种类型题,用 “瞻前顾后”分析法。瞻前顾后分析法,指分析工艺生产流程时,主要考虑原料转化为的产品(瞻前) ,同时也要考虑原料的充分利用和再生产问题(顾后) 。 五、常见考点五、常见考点工艺流程题目在流程上一般分为 3 个过程:原料处理阶段、分离提纯阶段、获得产品阶段。1、原料处理阶段、原料处理阶段(1)加快反应速率(2)溶解、浸出:固体粉碎目的;溶解试剂(蒸馏水溶、酸溶、碱溶等) 。(3)灼烧:仪器选择(如坩埚、泥三角

7、、坩埚钳、酒精灯等) ,如从海带中提碘。(4)煅烧:如碳酸钙分解;煅烧高岭土改变其结构,使一些物质能溶解,并使一些杂质高温下氧化、分解。(5)反应条件控制。(6)定量分析时要注意恒重的判断标准。2、分离提纯阶段、分离提纯阶段(1)氧化阶段:如用氧化剂将 Fe2+氧化成 Fe3+、Cr3+氧化成 CrO42-以便后期处理。(2)调节 pH 除杂:控制溶液的酸碱性使某些金属离子形成氢氧化物沉淀。(3)试剂除杂:加试剂直接反应除去杂质。(4)萃取:如从海水中提取溴和碘单质,利用溴和碘单质易溶于有机溶剂。(5)母液(滤液)成分分析。(6)加热的目的:加快反应速率或促进平衡向某个方向移动。(7)降温反应

8、的目的:防止某物质在高温时会分解或为使化学平衡向着某个方向移动。3、获得产品阶段、获得产品阶段(1)洗涤:洗涤剂选择(如冰水洗、乙醇洗等) ;目的是洗去晶体表面的杂质离子,并减少晶体在洗涤过程中的损耗;晶体表面洗净检验方法(实质上检验晶体表面一些可溶性杂质离子,要注意强调取最后一次洗涤液取最后一次洗涤液少许于试管中) 。(2)结晶方法蒸发结晶:一般适用于单一溶质且该物质热稳定性较好(不会热分解)的结晶析出,如从食盐水中得到氯化钠晶体。要注意有金属离子易水解,控制酸性条件或酸性气体氛围,抑制其水解。蒸发浓缩、冷却结晶、过滤:目的主要是让溶解度随温度变化大溶解度随温度变化大的溶质析出,多用于结晶水

9、合、不稳定的盐类(如铵盐、硝酸盐)的结晶析出。这种题往往是用图像表示溶解度与温度关系。蒸发结晶、趁热过滤:目的是让溶解度随温度变化小溶解度随温度变化小的溶质析出,防止某物质降温时会析出,如除去氯化钠溶液中硝酸钾。趁热过滤需用到热滤漏斗或用热毛巾捂住 普通漏斗外壁,以防因温度下降而析出杂质。重结晶:提高产品的纯度。4、其它考点:、其它考点:方程式 实验仪器 计算 信息点 【高考题高考题】1(2012 广东高考 32)难溶性杂卤石(K2SO4MgSO42CaSO42H2O)属于“呆矿”,在水中存在如下平衡:K2SO4MgSO42CaSO42H2O(s) 2Ca2+ + 2K+ + Mg2+ + 4

10、SO42 + 2H2O 为能充分利用钾资源,用饱和 Ca(OH) 2溶液浸杂卤石制备硫酸钾,工艺流程如下:Ca(OH)2溶液 滤渣 母液杂卤石 过滤 (1)滤渣的主要成分有 和 以及未溶杂卤石。(2)用化学平衡移动原理解释 Ca(OH) 2溶液能溶解杂卤石浸出 K+的原因: 。溶浸过滤除杂蒸发浓缩、冷却结晶过滤硫酸钾(3)“除杂”环节中,先加入 溶液,经搅拌等操作后,过滤,再加入 溶液调滤液 PH 至中性。(4)不同温度下,K+的浸出浓度与溶浸时间的关系见图14,由图可得,随着温度升高, 。(5)有人以可溶性碳酸盐为溶浸剂,则溶浸过程中会发生:CaSO4(s) + CO32 CaCO3 (s)

11、 + SO42 已知 298K 时,Ksp(CaCO3)= 2.80109,Ksp(CaSO4)= 4.90105 ,求此温度下该反应的平衡常数 K(计算结果保留三位的效数字) 。2(2011 广东高考 32)由熔盐电解法获得的粗铝含有一定量的金属钠和氢气,这些杂质可采用吹气精炼法除去,产生的尾气经处理后可用钢材镀铝。工艺流程如下:(注 :NaCl 熔点为 801;AlCl3在 181升华)(1)精炼前,需清除坩埚表面的氧化铁和石英砂,防止精炼时它们分别与铝发生置换反应产生新的杂质,相关的化学方程式为 和 。 (2)将 Cl2连续通入坩埚中的粗铝熔体,杂质随气泡上浮除去。气泡的主要成分除 Cl

12、2外还含有 ;固态杂质粘附于气泡上,在熔体表面形成浮渣,浮渣中肯定存在 。 (3)在用废碱液处理 A 的过程中,所发生反应的离子方程式为 。(4)镀铝电解池中,金属铝为 极,熔融盐电镀中铝元素和氯元素主要以 AlCl4 和Al2Cl7形式存在,铝电极的主要电极反应式为 。 (5)钢材镀铝后,表面形成的致密氧化铝膜能防止钢材腐蚀,其原因是 。 3(2010 广东高考 32)碳酸锂广泛应用于陶瓷和医药等领域。已 锂辉石(主要成分为Li2OAl2O34SiO2)为原材料制备 Li2CO3的工艺流程如下:已知:Fe3+、Al3+、Fe2+和 Mg2+以氢氧化物形式完全沉淀时,溶液的 pH 分别为 3.

13、2、5.2、9.7和 12.4;Li2SO4、LiOH 和 Li2CO3在 303K 下的溶解度分别为 34.2g、12.7g 和 1.3g。(1)步骤前,锂辉石要粉碎成细颗粒的目的是_。(2)步骤中,酸浸后得到的酸性溶液中含有 Li+、SO42,另含有Al3+、Fe3+、Fe2+、Mg2+、Ca2+、Na+等杂质,需在搅拌下加入_(填“石灰石”、 “氯化钠”或“稀硫酸”)以调节溶液的 pH 到 6.06.5,沉淀部分杂质离子,然后分离得到浸出液。(3)步骤中,将适量的 H2O2溶液、石灰乳和 Na2CO3溶液依次加入浸出液中,可除去的杂质金属离子有_。(4)步骤中,生成沉淀的离子方程式为_。

14、(5)从母液中可回收的主要物质是_。4(2009 广东高考 22)某工厂生产硼砂过程中产生的固体废料,主要含有 MgCO3、MgSiO3、 CaMg(CO3)2、Al2O3和 Fe2O3等,回收其中镁的工艺流程如下:沉淀物Fe(OH)3Al(OH)3Mg(OH)2PH3.25.212.4部分阳离子以氢氧化物形式完全深沉时溶液的 pH 由见上表,请回答下列问题:(1) “浸出”步骤中,为提高镁的浸出率,可采取的措施有 (要求写出两条) 。(2)滤渣 I 的主要成分有 。(3)从滤液中可回收利用的主要物质有 。来源:学。科。网(4)Mg(ClO3)2在农业上可用作脱叶剂、催熟剂,可采用复分解反应制备:MgCl2+2NaClO3=Mg(ClO3)2+2NaCl已知四种化合物的溶解度(S)随温度(T)变化曲线如下图所示:将反应物按化学反应方程式计量数比混合制备 Mg(ClO3)2。简述可制备 Mg(ClO3)2的原因:。按中条件进行制备实验。在冷却降温析出 Mg(ClO3)2过程中,常伴有 NaCl 析出,原因是: 。除去产品中该杂质的方法是: 。5(2007 广东高考)以氯化钠和硫酸铵为原料制备氯化铵及副产品硫酸钠,工艺流程如下:氯化铵和硫酸钠的溶解度随温度变

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