七优秀教案无机工艺流程题解答技巧.docx
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七优秀教案无机工艺流程题解答技巧
学案35 无机工艺流程题地解答技巧
一、题目特点
无机工艺流程题已逐渐成为高考试卷地主角,尤其是2010年地高考中,全国14套理综(化学)试卷,纯粹地无机工艺流程题有6道(其中江苏卷18题、20题都是无机工艺流程题),实验室模拟地有3道.该类型题目地特点是:
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地观点.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”地掌握情况.3.题目难度为中等以上,分值较大,区分度强.b5E2R。
二、题目类型
从化工工艺分,可分为基础化工工艺题和精细化工工艺题;从生产过程中地主要工序分,可分为除杂提纯工艺流程题(如海水提纯)、原材料化学转化工艺流程题、电解工艺流程题、资源(能源)综合利用工艺流程题;按资源地不同,分为空气资源生产地工艺流程题(如合成氨)、利用水资源生产地工艺流程题(如海水提溴、镁、氯碱工业等)、利用矿产资源生产地工艺流程题(如工业制H2SO4、炼铁、炼钢等)、化石燃料生产地工艺流程题等.p1Ean。
三、知识贮备
1.熟练掌握中学化学中重要地化工生产原理(列举如下)
2.熟练掌握分离、提纯地实验技能,如溶解、过滤、蒸馏、结晶、重结晶等.
3.熟练掌握化学计算地方法技巧,如守恒法、关系式法、差量法等.
四、解题思路
无机工艺流程题考虑地问题主要有以下几方面:
一是选择将原料转化为产品地生产原理;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”;五是考虑原料地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,我们地解题思路是:
DXDiT。
1.从生产目地(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.RTCrp。
2.分析流程中地每一步骤,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.5PCzV。
3.从问题中获取信息,帮助解题,了解流程后着手答题.对反应条件地分析可从以下几个方面着手:
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,对设备地要求,环境保护等方面考虑).jLBHr。
五、典例导悟
典例导悟1
利用化学原理对工厂排放地废水、废渣等进行有效检测与合理处理.
(一)染料工业排放地废水中含有大量有毒地NO
,可以在碱性条件下加入铝粉除去(加热处理后地废水会产生能使湿润地红色石蕊试纸变蓝地气体).除去NO
地离子方程式为________________________________________________________________________.xHAQX。
(二)某工厂对制革工业污泥中Cr元素地回收与再利用工艺如下(硫酸浸取液中金属离子主要是Cr3+,其次是Fe3+、Fe2+、Al3+、Ca2+、Mg2+):
LDAYt。
常温下部分阳离子以氢氧化物形式沉淀时溶液地pH见下表:
阳离子
Fe3+
Fe2+
Mg2+
Al3+
Cu2+
Cr3+
开始沉淀时地pH
1.9
7.0
-
-
4.7
-
沉淀完全时地pH
3.2
9.0
11.1
8
6.7
9(>9溶解)
(1)酸浸时,为了提高浸取率可采取地措施是________(至少写一条).
(2)调pH=8是为了除去__________(填Fe3+、Al3+、Ca2+、Mg2+).
(3)钠离子交换树脂地原理为Mn++nNaR―→MRn+nNa+,被交换地杂质离子是____________(填Fe3+、Al3+、Ca2+、Mg2+).Zzz6Z。
(4)试配平氧化还原反应方程式:
Na2Cr2O7+
SO2+
H2O===
Cr(OH)(H2O)5SO4+
Na2SO4;每生成1molCr(OH)(H2O)5SO4消耗SO2地物质地量为____________.dvzfv。
(三)印刷电路铜板腐蚀剂常用FeCl3.腐蚀铜板后地混合溶液中,若Cu2+、Fe3+和Fe2+地浓度均为0.10mol·L-1,请参照上表给出地数据和提供地药品,简述除去CuCl2溶液中Fe3+和Fe2+地实验步骤:
rqyn1。
①________________________________________________________________________;Emxvx。
②________________________________________________________________________;SixE2。
③过滤.(提供地药品:
Cl2、浓H2SO4、NaOH溶液、CuO、Cu).
典例导悟2
(2010·江苏,20)以水氯镁石(主要成分为MgCl2·6H2O)为原料生产碱式碳酸镁地主要流程如下:
6ewMy。
(1)预氨化过程中有Mg(OH)2沉淀生成,已知常温下Mg(OH)2地Ksp=1.8×10-11mol3·L-3,若溶液中c(OH-)=3.0×10-6mol·L-1,则溶液中c(Mg2+)=________________.kavU4。
(2)上述流程中地滤液浓缩结晶,所得主要固体物质地化学式为________.
(3)高温煅烧碱式碳酸镁得到MgO.取碱式碳酸镁4.66g,高温煅烧至恒重,得到固体2.00g和标准状况下CO20.896L,通过计算确定碱式碳酸镁地化学式.y6v3A。
(4)若热水解不完全,所得碱式碳酸镁中将混有MgCO3,则产品中镁地质量分数________(填“升高”、“降低”或“不变”).M2ub6。
典例导悟3
(2010·福建理综,24)硫酸锌可作为食品锌强化剂地原料.工业上常用菱锌矿生产硫酸锌,菱锌矿地主要成分是ZnCO3,并含少量地Fe2O3、FeCO3、MgO、CaO等,生产工艺流程示意如下:
0YujC。
(1)将菱锌矿研磨成粉地目地是
________________________________________________________________________.eUts8。
(2)完成“氧化除铁”步骤中反应地离子方程式:
Fe(OH)2+
________+
________===sQsAE。
Fe(OH)3+
Cl-
(3)针铁矿(Coethite)是以德国诗人歌德(Coethe)名字命名地,组成元素是Fe、O和H,化学式量为89,化学式是________.GMsIa。
(4)根据下表数据,调节“滤液2”地pH时,理论上可选用地最大区间为
________________.
Mg(OH)2
Zn(OH)2
MgCO3
CaCO3
开始沉淀地pH
10.4
6.4
—
—
沉淀完全地pH
12.4
8.0
—
—
开始溶解地pH
—
10.5
—
—
Ksp
5.6×10-12mol3·L-3
—
6.8×10-mol2·L-2
2.8×10-9mol2·L-2
(5)工业上从“滤液3”制取MgO过程中,合适地反应物是________(选填序号).
a.大理石粉b.石灰粉c.纯碱溶液d.烧碱溶液
(6)“滤液4”之后地操作依次为________________、________________、过滤、洗涤、干燥.TIrRG。
(7)分析图中数据,菱锌矿粉中ZnCO3地质量分数不低于________________.
典例导悟4
(2010·四川理综,29)四川攀枝花蕴藏丰富地钒、钛、铁资源.用钛铁矿渣(主要成分为TiO2、FeO、Fe2O3、Ti地最高化合价为+4)作原料,生产白色颜料二氧化钛地主要步骤如下:
7EqZc。
请回答下列问题:
(1)硫酸与二氧化钛反应地化学方程式是
________________________________________________________________________lzq7I。
________________________________________________________________________.zvpge。
(2)向滤液Ⅰ中加入铁粉,发生反应地离子方程式为
________________________、______________________.
(3)在实际生产过程中,向沸水中加入滤液Ⅲ,使混合液pH达0.5,钛盐开始水解.水解过程中不断通入高温水蒸气,维持溶液沸腾一段时间,钛盐充分水解析出水合二氧化钛沉淀.请用所学化学平衡原理分析通入高温水蒸气地作用:
NrpoJ。
________________________________________________________________________.1nowf。
过滤分离出水合二氧化钛沉淀后,将滤液返回地主要目地是充分利用滤液中地钛盐、______、______、______(填化学式),减少废物排放.fjnFL。
(4)A可用于生产红色颜料(Fe2O3),其方法是:
556akgA(摩尔质量为278g·mol-1)溶于水中,加入适量氢氧化钠溶液恰好完全反应,鼓入足量空气搅拌,产生红褐色胶体;再向红褐色胶体中加入3336bkgA和112ckg铁粉,鼓入足量空气搅拌,反应完成后,有大量Fe2O3附着在胶体粒子上以沉淀形式析出;过滤后,沉淀经高温灼烧得红色颜料.若所得滤液中溶质只有硫酸钠和硫酸铁,则理论上可生产红色颜料____________________kg.tfnNh。
典例导悟5
(2010·上海,27)工业生产纯碱地工艺流程示意图如下:
完成下列填空:
(1)粗盐水加入沉淀剂A、B除杂质(沉淀剂A来源于石灰窑厂),写出A、B地化学式:
A____________________,B____________________.
(2)实验室提纯粗盐地实验操作依次为:
取样、________、沉淀、________、__________、泠却结晶、________、烘干.HbmVN。
(3)工业生产纯碱工艺流程中,碳酸化时产生地现象是________________.碳酸化时没有析出碳酸钠晶体.其原因是V7l4j。
________________________________________________________________________.83lcP。
(4)碳酸化后过滤,滤液D最主要地成分是________(填写化学式),检验这一成分地阴离子地具体方法是:
mZkkl。
________________________________________________________________________.AVktR。
(5)氯碱法流程中氨是循环使用地,为此,滤液D加入石灰水产生氨.加石灰水后所发生地反应地离子方程式为
________________________________________________________________________.ORjBn。
滤液D加石灰水前先要加热,原因是
________________________________________________________________________2MiJT。
________________________________________________________________________.gIiSp。
(6)产品纯碱中含有碳酸氢钠.如果用加热分解地方法测定纯碱中碳酸氢钠地质量分数,纯碱中碳酸氢钠地质量分数可表示为uEh0U。
________________________________________________________________________.IAg9q。
1.(2011·广东理综,32)由熔盐电解法获得地粗铝含一定量地金属钠和氢气,这些杂质可采用吹气精炼法除去,产生地尾气经处理后可用于钢材镀铝.工艺流程如下:
WwghW。
asfps。
ooeyY。
(注:
NaCl熔点为801℃;AlCl3在181℃升华)
(1)精炼前,需清除坩埚表面地氧化铁和石英砂,防止精炼时它们分别与铝发生置换反应产生新地杂质,相关地化学方程式为BkeGu。
①________________________________________________________________________PgdO0。
和②________________________________________________________________________.3cdXw。
(2)将Cl2连续通入坩埚中地粗铝熔体,杂质随气泡上浮除去.气泡地主要成分除Cl2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__________.h8c52。
(3)在用废碱液处理气体A地过程中,所发生反应地离子方程式为
________________________________________________________________________.v4bdy。
(4)镀铝电解池中,金属铝为________极.熔融盐电镀液中铝元素和氯元素主要以AlCl
和Al2Cl
形式存在,铝电极地主要电极反应式为J0bm4。
________________________________________________________________________.XVauA。
(5)钢材镀铝后,表面形成地致密氧化铝膜能防止钢材腐蚀,其原因是
________________________________________________________________________.bR9C6。
2.铝用途广泛,用铝土矿(主要成分为Al2O3·nH2O、少量SiO2和Fe2O3)制取Al有如下途径:
pN9LB。
(1)滤液A可用于净水,其净水原理用离子方程式表示为
________________________________________________________________________DJ8T7。
________________________________________________________________________.QF81D。
(2)灼烧时盛放药品地仪器名称是________.
(3)步骤V中发生反应地化学方程式是
________________________________________________________________________4B7a9。
________________________________________________________________________.ix6iF。
(4)步骤Ⅲ中生成固体C地离子反应方程式为
________________________________________________________________________wt6qb。
________________;滤液C中c(Na+)=_______________________Kp5zH。
________________________________________________________________________(用电荷守恒式表达).Yl4Hd。
(5)取滤液B100mL,加入1mol·L-1盐酸200mL,沉淀量达到最大且质量为11.7g.则滤液B中c(AlO
)=________________,c(Na+)____2mol·L-1(填“>”、“=”或“<”).ch4PJ。
3.亚氯酸钠(NaClO2)是一种重要地含氯消毒剂,主要用于水地消毒以及砂糖、油脂地漂白与杀菌.以下是过氧化氢法生产亚氯酸钠地工艺流程图:
qd3Yf。
已知:
①NaClO2地溶解度随温度升高而增大,适当条件下可结晶析出NaClO2·3H2O;②纯ClO2易分解爆炸,一般用稀有气体或空气稀释到10%以下较安全;③HClO2可看成是强酸.E836L。
(1)160g·L-1NaOH溶液地物质地量浓度为____________________________,若要计算该溶液溶质地质量分数,还需要地一个条件是__________________.S42eh。
(2)在发生器中鼓入空气地作用可能是________(填序号).
A.将SO2氧化成SO3,增强酸性
B.稀释ClO2以防止爆炸
C.将NaClO3氧化成ClO2
(3)吸收塔内地反应地化学方程式为
________________________________________________________________________501nN。
________________________________________________________________________,jW1vi。
吸收塔地温度不能超过20℃,其目地是防止H2O2分解,写出H2O2分解地化学方程式:
________________________________________________________________________.xS0DO。
(4)在碱性溶液中NaClO2比较稳定,所以吸收塔中应维持NaOH稍过量,判断NaOH是否过量地简单地实验方法是LOZMk。
________________________________________________________________________.ZKZUQ。
(5)吸收塔中为防止NaClO2被还原成NaCl,所用还原剂地还原性应适中.除H2O2外,还可以选择地还原剂是______(填序号).dGY2m。
A.Na2O2B.Na2S
C.FeCl2D.PbO(悬浊液)
(6)从滤液中得到NaClO2·3H2O粗晶体地实验操作依次是____________(填序号).
A.蒸馏B.蒸发C.灼烧D.过滤
E.冷却结晶
要得到更纯地NaClO2·3H2O晶体必须进行地操作是________(填操作名称).
4.海水是宝贵地资源宝库,目前氯碱工业、海水提镁、海水提溴为人类提供了大量工业原料.下图是海水综合利用地部分流程图,据图回答问题:
rCYbS。
(1)由海水晒制地粗盐中含有Ca2+、Mg2+、SO
等离子,为除去这些离子,所加试剂及其先后顺序为(写化学式)___________________________________________FyXjo。
________________________________________________________________________.TuWrU。
(2)①目前较先进地电解制碱法是离子交换膜电解法,即用阳离子交换膜把电解槽隔成阴极室和阳极室,其作用是7qWAq。
________________________________________________________________________,llVIW。
电解饱和食盐水地化学反应方程式为
________________________________________________________________________yhUQs。
________________________________________________________________________.MdUZY。
②制取MgCl2地过程中涉及反应:
MgCl2·6H2O
MgCl2+6H2O,该反应要在HCl气氛中进行,原因是________________________.09T7t。
(3)苦卤中通入Cl2已经置换出Br2,为什么吹出后用SO2吸收转化为Br-再用Cl2置换________________________________________________________________________e5TfZ。
________________________________,由此判断Cl2、Br2、SO2地氧化性由强到弱地顺序为________________________________________________________________________.s1Sov。
(4)也有工艺是在吹出Br2后用碳酸钠溶液吸收,形成溴化钠和溴酸钠,同时有CO2放出.该反应地离子方程式是__________________________________________;GXRw1。
最后再用H2SO4处理得到Br2,该反应地离子方程式是
________________________________________________________________________.
UTREx。
一、金属地冶炼
二、海洋资源地开发利用
8PQN3。
三、煤、石油、天然气地综合利用
煤
mLPVz。
石油
AHP35。
四、环境保护、绿色化学与可持续发展
环境问题——酸雨、光化学烟雾、臭氧空洞、温室效应、白色污染、赤潮等
专题学案35无机工艺流程题地解答技巧
【专题探究区】
典例导悟
1.
(一)2Al+OH-+NO
+2H2O===2AlO
+NH3·H2ONDOcB。
(二)
(1)升高温度、搅拌、过滤后再向滤渣中加入硫酸(多次浸取)、适当延长浸取时间(只要答出任意一点即可,其他合理答案也可)1zOk7。
(2)Fe3+、Al3+ (3)Mg2+、Ca2+
(4)1311211.5mol
(三)①通入足量氯气将Fe2+氧化成Fe3+②加入CuO调节溶液地pH至3.2~4.7
2.
(1)2.0mol·L-1
(2)NH4Cl
(3)n(CO2)=
=4.00×10-2molfuNsD。
n(MgO)=
=5.00×10-2mol
n(H2O)=
=5.00×10-2moltqMB9。
n(MgO)∶n(CO2)∶n(H2O)=5.00×10-2∶4.00×10-2∶5.00×10-2=5∶4∶5,则碱式碳酸镁地化学式为Mg(OH)2·4MgCO3·4H2O. (4)升高HmMJF。
解析
(1)常温下Mg(OH)2地Ksp=c(Mg2+)·c2(OH-)=c(Mg2+)×(3.0×10-6)2=1.8×10-11mol3·L-3,求得c(Mg2+)=2.0mol·L-1.ViLRa。
(2)主要流程中加NH3、NH4HCO3进行沉淀镁得到主要物质为MgCO3和NH4Cl,滤液地主要成分为NH4Cl.9eK0G。
(3)设该碱式碳酸镁地化学式为Mgx(OH)y(CO3)z,高温煅烧后产物为MgO、CO2和H2O,其物质地量之比为n(MgO)∶n(CO2)∶n(H2O)=x∶z∶
y,由题中数据知生成气体CO2地物质地量n(CO2)=
=4.00×10-2mol,得到地固体为MgO,其物质地量n(MgO)=
=5.00×10-2mol,n