化工流程题(专题复习)

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1、化学工业化学工业一、工艺流程题的题型特点一、工艺流程题的题型特点1、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。二二. . 工艺流程题的分析技巧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

2、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。对一些线型流程工艺试题， 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， 然后再结合题设的问题，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

3、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 分离提纯 获得产品。1、原料处理阶段原料处理的目的提高原料的利用率（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常见化学工艺（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）煅烧或灼烧：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

4、片氧化膜，溶解铝、二氧化硅，调节pH 促进水解（沉淀）2、分离提纯阶段分离杂质不溶杂质有机杂质金属阳离子常见化学工艺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溶液固体获得产品固体固体常见化学工艺2产品提纯4.其他常见考点： 化学方程式或离子方程式的书写； 实验仪器的选择； 化学计算； 信息整合、提取、运用能力考查。四、化工题常用答题术语归纳四、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、选择氧化剂 X 的原则：（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

5、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） ：（一）由一种纯溶液得到晶体的方法：（1）由 NaCl 溶液得到 NaCl 晶体：蒸发结晶、过滤、洗涤、干燥（2）由 CuSO4溶液得到 CuSO4.5H2O 晶体：蒸发浓缩、冷却结晶、过滤、洗涤、干燥（3）由 AlCl3型（可水解的氯化物） 溶液，得到 A

6、lCl3晶体的方法：在干燥的氯化氢气流中加热蒸干。（注意：通入氯化氢的目的是：抑制Al3+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：KNO3的溶解度受温度变化较大；NaCl 的溶解度受温度变化3不大）（1）要得到 KNO3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）（1）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

7、沉淀生成，则说明沉淀剂已过量。（2）若只是定性实验，还可以用下面方法： 静置，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。7、得到沉淀后，往往要洗涤沉淀。洗涤沉淀的目的：除去物质表面附着的.杂质洗涤沉淀时采用“冷水洗、冰水洗或有机溶剂”洗的目的（例如洗去KCl 表面附着的 NaCl 杂质） ：降低 KCl的溶解度，减少洗涤过程中KCl晶体的损失。8、洗涤沉淀的操作：往过滤器中加入蒸馏水至刚好浸没沉淀，待自然流出后，重复23 次。9、证明沉淀已经洗涤干净的方法：取少量最后一次洗涤液于试管中，加入.试剂，有现象，则说明已经洗涤干净。10、盐析

8、或醇析的目的（作用） ：降低某某物质的溶解度，析出晶体。11、可循环使用的物质：既是生产流程中的生成物，又是生产流程中中加入的物质。副产品：生产过程中除了目标产品和可循环使用的物质以外的其他产物。12、加热：加快反应速率或溶解速率；促进平衡向吸热方向移动；除杂，除去热不稳定的杂质，如NaHCO3、Ca(HCO3)2、KMnO4、I2、NH4Cl 等物质。使沸点相对较低的原料气化1 3、降温：防止某物质在高温时会溶解(或分解)使化学平衡向着题目要求的方向移动（放热方向）使某个沸点较高的产物液化，使其与其他物质分离降低晶体的溶解度，减少损失14、控温： （用水浴或油浴控温）4防止某种物质温度过高时

9、会分解或挥发；为了使某物质达到沸点挥发出来使催化剂的活性达到最好；防止副反应的发生降温或减压可以减少能源成本，降低对设备的要求，达到绿色化学的要求。五：五：化工题难点突破：化工题难点突破：方程式书写方程式书写1、基本方程式的书写：例如(1) Al2O3与 NaOH 溶液反应的离子方程式（2）Al2O3与盐酸溶液反应的离子方程式（3）氢氧化铝与过量NaOH 溶液反应的离子方程式（4）偏铝酸钠溶液中通入过量的离子方程式（5）四氧化三铁溶于稀硝酸的化学方程式（6）氯化铁溶液腐蚀电路板的离子方程式（7）二氧化硅与 NaOH 溶液反应的化学方程式（8）氯化亚铁溶液中加入新制氯水的离子方程式（9）等物质的

10、量的氯气和同时通入水中的反应方程式（10）氯水滴加入碘化钾溶液中的离子方程式（11）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TiO2和 Fe 的氧化物）制备TiO2等产品的一种工艺流程示意如下：已知：TiO易水解，只能存在于强酸性溶液中TiCl4的熔点25.0，沸点 136.4；SiCl4的熔点68.8，沸点 57.6回答下列问题：（1）写出钛铁矿酸浸时，主要成分TiO2反应的离子方程式（4）用金红石（主要含TiO2）为原料，采用亨特(Hunter)法生产钛的流程如下：写出沸腾氯化炉中发生反应的化学方程式，52（5）TiO2

11、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 O2-离子的熔融盐，原理如右图所示，则其阴极电极反应为：，2、绿矾（FeSO47H2O）的一种综合利用工艺如下：煤粉NH4HCO3绿矾转化分离FeCO3固体母液除杂焙烧还原铁粉(NH4)2SO4粗产品（1）绿矾与 NH4HCO3在溶液中按物质的量之比 1：2 反应，有 CO2生成。写出该反应的离子方程式_已知 NaHCO3与 NaAlO2溶液混合，有白色沉淀生成。写出离子方程式：_ ；（5）绿矾的另一种综合利用方法是：绿矾脱水后在有氧条件下焙烧，FeSO4转化为Fe2O3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%，

12、SO3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 SiO2、Al2O3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：回答下列问题：（1）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7580，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_。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 LiMn2O4、石墨粉和铝箔)进行回

13、收研究，工艺流程如下：6已知：Li2SO4、LiOH 和 Li2CO3在 303K 下的溶解度分别为 34.2g、12.7g 和 1.3g。废料沉淀 X滤液NaOH 溶液稀 H2SO4空气Na2CO3过滤滤渣过滤滤渣 MnO2、C滤液过滤滤渣 Li2CO3浸取通入过量 CO2气体（3）写出反应生成沉淀X 的离子方程式：。（4）己知 LiMn2O4中 Mn 的化合价为+3 和+4 价，写出反应的化学反应方程式：。（5）生成 Li2CO3的化学反应方程式为_。5. 5.（2011 广州市一模）以氯酸钠等为原料制亚氯酸钠（ NaClO2）的流程如下：“反应 1” 离子方程式为_例题 2 中“反应 2

14、” 化学方程式为_6二氧化氯（ClO2）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 Cl2相比，ClO2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 ClO2的方法中，有一种为：在稀 H2SO4溶液中加入 NaClO3和 H2O2。请写出该方法的离子方程式：。化工流程题化工流程题强化训练强化训练1废旧锂离子电池的正极材料（主要含有LiCoO2及少量 Al、Fe 等）可用于回收钴、锂，实验方法如下：22（1）在 上述 溶解 过程中 ，S2O3被氧化成SO4，LiCoO2在溶解过 程中反 应的 化学 方程式7为，氧化剂是_。（2）在上述除杂过程

15、中，通入空气的作用是_。废渣的主要成分是_。（3） “沉 淀钴 ”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：待沉淀离子开始沉淀时 pH完全沉淀时 pH请问答下列问题： 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_ A 溶液中主要含有的溶质是_。（3） 若经处理后的废水 pH8， 此时 Zn2的浓度

16、为_mg/L （常温下， KspZn(OH)21.21017） 。3、以硫铁矿（主要成分为FeS2）为原料制备氯化铁晶体（FeCl36H2O）的工艺流程如下：Fe2Fe31.483.2Zn26.28.0Cu25.26.46.349.7回答下列问题：（1）在一定条件下，SO2转化为 SO3的反应为 2SO2(g)+O2(g)2SO3(g)，该反应的平衡常数表达式为 K=；过量的 SO2与 NaOH 溶液反应的化学方程式为。8（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收，为其中污染空气的气体为（写化学式）。（

17、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（FeCl36H2O）放在坩埚中加热灼烧，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 + O2 = 2Cu + SO2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）

18、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KspFe(OH)28.010-16Fe(OH)34.010-38Zn(OH)23.010-17Cu(OH)22.210-20高温采矿铁精矿等选矿铜精矿冶炼烟气粗铜冶炼渣电解铜炼铁等 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 Fe2+、Zn2+、Fe3+、Cu2+的溶液，随 pH 升高最先沉淀下来的离子是。 一种方案是先加入过量的H2O2,再调节 pH 到 4 左右，加入 H2O2的目的是。加入 H2O2后发生反应的离子方

19、程式为。5、金属钛被称为“21 世纪金属”。（1）工业上用钛矿石(含 FeTiO3,含 FeO、Al2O3、SiO2等杂质）经过以下流程制得TiO2：9其中，步骤发生的反应为：2H2SO4 + FeTiO3 = TiOSO4 + FeSO4+ 2H2O步骤中发生反应的化学方程式：_、 _。将步骤所得 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。在步骤中需要控制条件以形成TiO2nH2O 胶体，该分散质颗粒直径大小在_范围。（2）可利用 TiO2通过下述两种方法制备金属钛：方法一：将TiO2作阴极，石墨作阳极，熔融CaO 为电解液，用碳块作

20、电解槽池，电解TiO2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 TiO2(s) + 2Cl2(g) TiCl4 + 2MgTiCl4(g) + O2(g)； H= +151kJ/mol2MgCl2 + Ti在实际生产中，需在反应过程中加入碳才能顺利制得TiCl4，其原因是：。（3）若已知： C(s) + O2(g) = CO2(g) H= 394kJ/mol ，则由固体TiO2、固体 C 与 Cl2气反应制取气态 TiCl4的热化学方程式为_。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。.含铬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

21、，以铁为电极进行电解，电解过程中，阳极的电极反应式为。（2）沉淀法。含铬废水中存在平衡：Cr2O72+H2O2CrO42+2H+。往废水中加入 BaCl2，铬元素转化为铬酸钡（BaCrO4）沉淀，此过程中，还应加入NaOH，理由是。. 某工厂利用富含镍（Ni）的电镀废渣（含有Cu、Zn、Fe、Cr 等杂质）制备 NiSO46H2O。其生产流程如下图所示：10（3）步骤中加入 H2SO4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，KSPFe(OH)34.01036，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

22、c(Fe3+)等于_。信息方程式：信息方程式：1 1、TiOTiO2 22H2H+ + = TiO = TiO2 2H H2 2O O（2 2 分）分）（4 4）TiOTiO2 22C2C2Cl2Cl2 2TiClTiCl4 42CO2CO（2 2 分）分）（5 5）TiOTiO2 2 +4e +4e= Ti +2O= Ti +2O2 2（2 2 分）分）2 2、 AlOAlO2 2- - + HCO + HCO3 3- -+H+H2 2O=Al(OH)O=Al(OH)3 3 +CO+CO3 32-2-（5 5）10FeSO10FeSO4 4 +2O +2O2 25Fe5Fe2 2O O3 3

23、 +SO +SO2 2+9SO+9SO3 3114 4、(3)CO(3)CO2 2+AlO+AlO2 2 +2H+2H2 2O=Al(OH)O=Al(OH)3 3 +HCO+HCO3 3 （3 3 分）分）(4)4 LiMn(4)4 LiMn2 2O O4 4+2 H+2 H2 2SOSO4 4+O+O2 2=8MnO=8MnO2 2+2 Li+2 Li2 2SOSO4 4+2H+2H2 2O O（4 4 分）分）(5) Li(5) Li2 2SOSO4 4+Na+Na2 2COCO3 3NaNa2 2SOSO4 4+Li+Li2 2COCO3 3 （3 3 分）分）化学工业流程化学工业流程

24、强化训练题（答案）强化训练题（答案）1 1（1 1）；（2 2）将正二价铁元素氧化成正三价）将正二价铁元素氧化成正三价Al(OH)Al(OH)3 3和和 Fe(OH)Fe(OH)3 3（3 3）CoCo2 22OH2OH Co(OH)Co(OH)2 2 2Li2Li COCO3 32 2LiLi2 2COCO3 3 （4 4）NaNa2 2SOSO4 42. 2.答案答案 2Fe2Fe2 2H H2 2O O2 22H2H 2Fe2Fe3 32H2H2 2O O3.25.23.25.2 (NH(NH4 4) )2 2SOSO4 4（3 3）0.780.783 3、答案（、答案（1 1）SOSO

25、2 2+NaOH+NaOHNaHSONaHSO3 3（2 2）提高铁元素的浸出率）提高铁元素的浸出率抑制抑制 FeFe3+3+水解水解（3 3）ClCl2 2+2Fe+2Fe2+2+2Cl2Cl 2Fe2Fe3+3+ClCl2 2HClHCl（4 4）取氧化后的溶液少许于试管中，往试管中滴加）取氧化后的溶液少许于试管中，往试管中滴加1212 滴酸性滴酸性KMnOKMnO4 4溶液，溶液，KMnOKMnO4 4的紫红色不褪去，说明铁元素全部以的紫红色不褪去，说明铁元素全部以 FeFe3+3+形形式存在。式存在。 （3 3 分）分） （5 5）FeFe2 2O O3 3（2 2 分）分）4.4.（

26、1616 分）分）（1 1）SOSO2 2（2 2 分）分）制硫酸制硫酸（2 2 分）分）2+2+- -（2 2）粗铜板）粗铜板 （2 2 分）分）阳极阳极（2 2 分）分） Cu Cu + 2e + 2e =Cu=Cu（2 2 分）分）3+3+2+2+3+3+（3 3）FeFe（2 2 分）分） 将将 FeFe 氧化为氧化为 FeFe（2 2 分）分）, ,2+2+ +3+3+2Fe2Fe+2H+2H +H+H2 2O O2 2 = 2Fe = 2Fe +2H +2H2 2O O （2 2 分）分）5 5、答案（、答案（1 1） Al Al2 2O O3 3 + 2NaOH = 2NaAlO

27、 + 2NaOH = 2NaAlO2 2 + H + H2 2O O ，SiOSiO2 2+ 2NaOH = Na+ 2NaOH = Na2 2SiOSiO3 3 + H + H2 2O O （各（各 2 2 分）分） 2Fe 2Fe2+2+H+H2 2O O2 2+2H+2H+ + = 2Fe = 2Fe3+3+ + 2H + 2H2 2O O2 2 分分1 1100nm 1100nm 1 分分（2 2）TiOTiO2 2 + 4e- = Ti + 2O + 4e- = Ti + 2O2-2-2 2 分分, ,利用高温使碳与利用高温使碳与 O O2 2反应减小反应减小 O O2 2的浓度，并

28、利用反应放热，使生成更多的浓度，并利用反应放热，使生成更多 TiClTiCl4 42 2 分分（3 3）TiOTiO2 2(s) + 2Cl(s) + 2Cl2 2(g) + C(s) = TiCl(g) + C(s) = TiCl4 4(g) + CO(g) + CO2 2(g)(g)H=H= 243kJ/mol243kJ/mol2 2 分分6 6、答案、答案 (1) Fe-2e(1) Fe-2e- -= Fe= Fe2+2+(2(2 分分) )(2)(2) 减少氢离子浓度，使平衡减少氢离子浓度，使平衡 CrCr2 2O O7 72-2-+ + H H2 2O O2CrO2CrO4 42-2-+2H+2H+ +右移，右移，有利于除铬有利于除铬(3(3 分，每个点分，每个点 1 1 分分) )12(3)(3) 提高废渣的溶解速率和溶解程度提高废渣的溶解速率和溶解程度(2(2 分分) )(4)(4) 提高废渣的溶解速率和溶解程度提高废渣的溶解速率和溶解程度(2(2 分分) )3 3(5)(5) NaNa2 2SOSO4 4(3(3 分分) )（6 6）KspKsp= = c c(Fe(Fe3+3+) )c c (OH(OH ) ) 4.04.010101818momol lL L1 1（3 3分）分）13