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1、- 1 -专题专题 1515：工艺流程：工艺流程从近几年高中课改实验省区及上海高考化学试题来看，新课程改革后的高考化学试 题，己非常重视与生产、生活的紧密联系。化学生产技术的“工艺流程题”已成为新课改 后的高考新亮点和主流题型。该类型题目的特点是：1.试题源于生产实际，以解决课堂互 动探究化学实际问题为思路进行设问，充分体现了理论与实践相结合的观点。2.试题内容 丰富，涉及基础知识较为全面，较好地考查学生对“双基”的掌握情况。3.题目难度为中 等以上，分值较大，区分度强。要解好这一类题，学生最重要的是要克服畏惧心理，认真 审题，找到该实验的目的。 1、无机工艺流程题的结构、分类及解题技巧等1、
2、无机工艺流程题的结构和分类 无机化学丁艺流程题。顾名思义。就是将无机化工生产过程中的主要生产阶段即生产 流程用框图或生产装置形式表示出来，并根据生产流程中有关的化学知识步步设问，形成 与化上生产紧密联系的化上工艺试题。无机工艺流程题的结构分题头、题干和题尾三部分。 题头一般是简单介绍该工艺生产的原材料和工艺生产的目的(包括附产品)；题干部分主要 用框图(或生产装置)形式将原料到产品的丰要生产工艺流程表示出来；题尾主要是根据生 产过程中涉及到的化学知识设制成系列问题，构成一道完整的化学试题。无机工艺流程题 是新课程改革后才被引起高度重视的，因此，市面上流传的试题并不很多。就目前已存在 的试题来看
3、，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)、原材料化学转化丁艺 流程题、电解流程题、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夸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上艺流程题(如有机合成 工艺题)等。 2、解题技巧 （1）解题思路 无机工艺流程题考虑的问题主要有以下几方面：一是选择将原料转化为产品的生产原
4、 理；二是除杂并分离提纯产品；三是提高产量和产率；四是减少污染，注意环保，发展 “绿色化学” ；五是考虑原料的来源丰富和经济成本；六是生产设备简单，生产工艺简便等。 命题者围绕以上几方面设问，我们的解题思路是： 从生产目的(标)出发，读懂框图(流程)。解答时要看框内，看框外，里外结合；边 分析，边思考，易处着手；先局部，后全盘，逐步深入。 分析流程中的每一步骤，从几个方面了解流程：A.反应物是什么，B.发生了什么反 应，C.该反应造成了什么后果，对制造产品有什么作用。抓住一个关键点：一切反应或操 作都是为了获得产品。 从问题中获取信息，帮助解题，了解流程后着手答题。对反应条件的分析可从以下 几
5、个方面着手：对反应速率有何影响、对平衡转化率有何影响、对综合生产效益有何影响 (如可以从原料成本，原料来源是否广泛、是否可再生，能源成本，对设备的要求，环境保 护等方面考虑)。 （2）知识贮备 熟练掌握元素化合物的性质 首先抓住物质类别的通性和具体物质的特性其次分析物质所含元素化合价的可变性(即物- 2 -质的氧化性和还原性)，判断哪些物质之间能发生反应，生成物是什么。 控制反应条件的方法 蒸发、反应时的气体氛围；控制溶液的酸碱度使某些金属离子形成氢氧化物沉淀(大部分利 用水解原理)。如 Mg2+、Fe3+、Al3+的混合物分离，通常采用调节溶液的 pH 除去杂质达到 提纯目的。在这过程中要选
6、择合适的试剂不要引入新杂质。熟练掌握分离、提纯的实验技能，如溶解、过滤、蒸馏、结晶、重结晶等，明确结 晶的几种方法。 工业生产中。往往是从多种溶质或一种溶质的溶液中提取目标固体产物。需要用到结 晶工艺。当溶液是单一溶质时：最后所得晶体不带结晶水(如 NaCl、KNO3)；蒸发浓缩(至有 晶膜出现)、冷却结晶、过滤最后所得晶体带结晶水(如 CuSO45H2O、摩尔盐)。当溶液 中有两种或以上溶质时。经浓缩蒸发，其中溶解度最小、受温度影响最大的溶质。被趁热 过滤成滤渣而滤液中溶解度最小的溶质是饱和溶液。然后冷却结晶。过滤，得另一溶质 (溶解度最大、受温度影响最大的溶质)。 熟练掌握中学化学中重要的
7、化工生产原理和化工生产中的一些常用名词 浸出：固体加入水或酸溶解得到离子。 浸出率：加酸使矿石溶解后。离子在溶液中的含量多少。 酸浸：是指在酸溶液中反应使可溶金属离子进入溶液。不溶物通过过滤除去。 水浸： 与水接触反应或溶解，也可能离子发生了水解反应。 水洗：通常是为了除去水溶性的杂质。酸洗：通常指清洁金属表面的一种方法。是电镀、搪瓷、轧制等工艺的前处理或中间 处理步骤。即将制件浸入硫酸等酸的水溶液以除去金属表面的氧化物等薄膜。 (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
8、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，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
9、 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，加入的沉淀剂必须过量，且在后 续 步骤中易除去)。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。- 3 -练习练习1某同学采用硫铁矿焙烧取硫后的烧渣(主要成分为 Fe2O
10、3、SiO2、Al2O3，不考虑其他杂质)制取七水合硫酸亚铁(FeSO47H2O)，设计了如下流程：NaOH 溶液控制 pH试剂 X足量酸 烧渣固体 1溶液 2固体 2FeSO47H2O溶液 1下列说法不正确的是（ ）A溶解烧渣选用足量硫酸，试剂 X 选用铁粉B固体 1 中一定含有 SiO2，控制 pH 是为了使 Al3+转化为 Al(OH)3，进入固体 2C从溶液 2 得到 FeSO47H2O 产品的过程中，须控制条件防止其氧化和分解D若改变方案，在溶液 1 中直接加 NaOH 至过量，得到的沉淀用硫酸溶解，其溶液经结晶分离也可得到 FeSO47H2O【答案】D2 【2015 上海化学】实验
11、室回收废水中苯酚的过程如右图所示。下列分析错误的是（ ）A操作 I 中苯作萃取剂B苯酚钠在苯中的溶解度比在水中的大C通过操作 II 苯可循环使用D三步操作均需要分液漏斗【答案】B3 【2015 四川理综化学】 （16 分）为了保护环境，充分利用资源，某研究小组通过如下简 化流程，将工业制硫酸的硫铁矿烧渣（铁主要以 Fe2O3存在）转变成重要的化工原料 FeSO4（反应条件略） 。活化硫铁矿还原 Fe3+的主要反应为：FeS2+7Fe2(SO4)3+8H2O=15FeSO4+8H2SO4，不考虑其他反- 4 -应。请回答下列问题：（1）第步 H2SO4与 Fe2O3反应的离子方程式是 。（2）检
12、验第步中 Fe3+是否完全还原，应选择 （填字母编号） 。AKMnO4溶液 BK3Fe(CN)6溶液 CKSCN 溶液（3）第步加 FeCO3调溶液 pH 到 5.8 左右，然后在第步通入空气使溶液 pH 降到 5.2，此时 Fe2+不沉淀，滤液中铝、硅杂质除尽。通入空气引起溶液 pH 降低的原因是 。（4）FeSO4可转化为 FeCO3，FeCO3在空气中加热反应可制得铁系氧化物材料。已知 25，101kPa 时：4Fe(s) + 3O2 (g) =2Fe2O3(s) =-1648kJ/molHC(s)+O2(g)=CO2(g) =-393kJ/molH2Fe(s)+2C(s)+3O2(g)
13、=2FeCO3(s) =-1480kJ/molHFeCO3在空气中加热反应生成 Fe2O3的热化学方程式是 。（5）FeSO4在一定条件下可制得 FeS2(二硫化亚铁)纳米材料。该材料可用于制造高容量锂电池，电池放电时的总反应为 4Li+ FeS2= Fe +2Li2S，正极反应式是 。（6）假如烧渣中的铁全部视为 Fe2O3，其含量为 50%。将 a kg 质量分数为 b%的硫酸加入到 c kg 烧渣中浸取，铁的浸取率为 96%，其他杂质浸出消耗的硫酸以及调 pH 后溶液呈微酸性所残留的硫酸忽略不计。按上述流程，第步应加入 FeCO3 kg。【答案】（1）Fe2O3+6H+2Fe3+3H2O
14、（2）C（3）Fe2+被氧化为 Fe3+，Fe3+水解产生 H+。（4）4FeCO3(s)+O2(g) =2Fe2O3(s)+ 4CO2(g) =260kJ/mol。H（5）FeS2+4e= Fe +2S2（6）kg。29ab24501131c1750解析（6）由于最终得到 FeSO4，根据元素守恒，n(Fe)=n(S)，Fe 来自于Fe2O3、FeS2、FeCO3；S 来自于 FeS2、H2SO4则有：( 2 + 2)96% + = + c kg 50% 160g/molc kg 50% 160g/mol1 14m(FeCO3)kg 116g/mola b%kg 98g/mol22 96%c
15、 kg 50% 160g/mol1 14- 5 -则得答案：kg。29ab24501131c17504废旧印刷电路板是一种电子废弃物，其中铜的含量达到矿石中的几十倍。湿法技术是将粉碎的印刷电路板经溶解、萃取、电解等操作得到纯铜等产品。某化学小组模拟该方法回收铜和制取胆矾，流程简图如下：回答下列问题：（1）反应是将 Cu 转化为 Cu(NH3 )42+，反应中 H2O2 的作用是 。写出操作的名称：。（2）反应 II 是铜氨溶液中的 Cu(NH3 )42+与有机物 RH 反应，写出该反应的离子方程式： 。操作用到的主要仪器名称为 ，其目的是（填序号） 。a富集铜元素 b使铜元素与水溶液中的物质分离c增加 Cu2在水中的溶解度（3）反应是有机溶液中的 CuR2与稀硫酸反应生成 CuSO4和 。若操作使用右图装置，图中存在的错误是 。（4）操作以石墨作电极电解 CuSO4 溶液。阴极析出铜，阳极产物是 。操作由硫酸铜溶液制胆矾的主要步骤是 。（5）流程中有三次实现了试剂的循环使用，已用虚线标出两处，第三处的试剂是 。循环使用的 NH4Cl 在反应中的主要作用是 。【答案】 （1）作氧化剂 过滤- 6 -（2）Cu(NH3
