工艺流程图专项.docx

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工艺流程图专项

工艺流程图专项

一、常见的工业生产流程的主线和核心

1、规律：

主线主产品、分支副产品、回头为可循环的物质。

2、核心考点：

物质的分离操作、除杂试剂的选择、生产条件的控制、三废处理及能量的综合利用等。

3、原料处理的方法和作用

⑴研磨（粉碎）：

增大接触面积，加快溶解或增大反应速率。

⑵浸出固体加水（酸或碱）溶解得到离子

①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速，以提高浸出率。

②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。

③碱浸（碱洗）除去油污或氧化膜;溶解铝和二氧化硅

⑶过滤:

不溶物通过过滤除去

⑷水洗除去水溶性杂质

⑸灼烧：

除去可燃性杂质或使原料初步转化。

⑹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。

4、实验条件的控制和目的

⑴调节溶液的pH值：

控制溶液的酸碱性使某些金属离子形成氢氧化物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。

如Fe3＋

⑵控制体系的温度

①．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；

增大气体反应物的溶解度，使其被充分吸收。

②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，平衡向吸热方向移动；

③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。

降温（冰水中）防止物质在高温时溶解；使化学反应速率下降；使化学平衡向放热方向移动

控温温度过高，物质会分解或挥发

温度过低，物质无法挥发或者反应

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。

冰水洗涤洗去晶体表面的杂质离子，并减少晶体在洗涤过程中的溶解损耗

5、产品的分离和提纯

（1）过滤基本操作：

一贴二低三靠

（2）结晶

当溶液为单一溶质时：

所得晶体不带结晶水，如NaCl、KNO3等：

蒸发结晶

所得晶体带结晶水，如胆矾等：

将滤液蒸发浓缩、冷却结晶、过滤。

当溶液为两种以上溶质时：

要得到溶解度受温度影响小的溶质：

蒸发浓缩结晶，趁热过滤

要得到溶解度受温度影响大的溶质：

蒸发浓缩、冷却结晶，过滤、洗涤、干燥。

（3）重结晶

（4）洗涤

洗涤：

向过滤器中滴加蒸馏水至浸没固体表面，静置，使其自然流下，重复操作2-3次；

检验：

取洗涤后最后几滴滤液，（若要检验氯离子）滴加AgNO3和稀硝酸，若无沉淀产生，则证明洗涤干净。

（5）干燥在干燥器隔绝空气的条件下低温烘干

（6）灼烧固体在坩埚中进行加热

（7）分液打开分液漏斗活塞，下层液体从下口放出；上层液体从上口倒出

（8）重复操作

6、物质分离或提纯常用的化学方法

⑴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。

⑵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。

⑶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。

7、可循环物质的判断

⑴流程图中回头箭头的物质

⑵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。

8．绿色化学理念：

（1）环境污染问题；

（2）原子的经济性；（3）节约能源（包括使用催化剂）；

（4）原料应是可再生的（或者可循环使用）；（5）工艺的安全性

9、化学工艺流程题自查：

（1）对工艺流程题有没有整体、清晰的认识？

了解化学工艺流程的主线；

（2）对工艺流程相关知识点是清清楚楚，还是模模糊糊？

了解化学工艺流程考什么？

（3）叙述性问题是否能抓住要点？

了解规范答题的要求；

（4）方程式书写和计算有无得分把握？

1、NaClO2是一种重要的杀菌消毒剂，也常用来漂白织物等，其一种生产工艺如下：

回答下列问题：

（1）NaClO2中Cl的化合价为　　。

（2）写出“反应”步骤中生成ClO2的化学方程式　　。

（3）“电解”所用食盐水由粗盐水精制而成，精制时，为除去Mg2+和Ca2+，要加入的试剂分别为　　、　　。

（4）“尾气吸收”是吸收“电解”过程排出的少量ClO2，此吸收反应中，氧化剂与还原剂的物质的量之比为　　，该反应中氧化产物是　　。

（5）“有效氯含量”可用来衡量含氯消毒剂的消毒能力，其定义是：

每克含氯消毒剂的氧化能力相当于多少克Cl2的氧化能力。

NaClO2的有效氯含量为　　。

（计算结果保留两位小数）。

1．硼及其化合物在工业上有许多用途．以铁硼矿（主要成分为Mg2B2O5•H2O和Fe3O4，还有少量Fe2O3、FeO、CaO、Al2O3和SiO2等）为原料制备硼酸（H3BO3）的工艺流程如图所示：

回答下列问题：

（1）写出Mg2B2O5•H2O与硫酸反应的化学方程式　　．

（2）利用　　的磁性，可将其从“浸渣1”中分离．“浸渣1”中还剩余的物质是　　（写化学式）．

（3）以硼酸为原料可制得硼氢化钠（NaBH4），它是有机合成中的重要还原剂，其电子式为　　．

（4）“净化除杂”需先加H2O2溶液，作用是　　．然后再调节溶液的pH约为5，目的是　　．

（5）“粗硼酸”中的主要杂质是　　（填名称）．

3．工业上可用铬铁矿（主要成分可表示为FeO•Cr2O3，还含有Al2O3、MgCO3、SiO2等杂质）为原料制备重铬酸钾晶体和绿矾的流程如图：

已知：

Ⅰ．常见离子沉淀的pH范围

Fe3+

Al3+

Mg2+

SiO32﹣

AlO2﹣

开始沉淀

1.9

4.2

8.1

9.5

10.2

沉淀完全

3.2

5.3

9.4

8.0

8.5

Ⅱ．焙烧过程中主要发生反应：

2FeO•Cr2O3+4Na2CO3+7NaNO3＝4Na2Cr2O4+Fe2O3+4CO2↑+7NaNO2。

（1）绿矾的化学式为　　。

（2）焙烧后的混合物中除含有Na2Cr2O4、NaNO2和过量的Na2CO3、NaNO3外，还含有NaAlO2和Na2SiO3等物质，则焙烧过程中NaAlO2的化学方程式为　　。

（3）固体Y的主要成分为　　（填写化学式）。

（4）酸化过程中用醋酸调节pH＝5的目的为　　；若pH调节的过低，NO2﹣可被氧化为NO3﹣，其离子方程式为　　。

（5）调节pH＝5后，加入KCl控制一定条件，可析出K2Cr2O7晶体，说明溶解度的大小：

K

2Cr2O7

　　Na2Cr2O7（填“大于”或“小于”）。

（6）流程中的一系列操作为　　。

4．二硫化钼（MoS2）被誉为“固体润滑剂之王”，利用低品质的辉钼矿（含MoS2、SiO2以及CuFeS2等杂质）制备高纯二硫化钼的一种生产工艺如图1：

回答下列问题：

（1）钼酸铵的化学式为（NH4）2MoO4，其中Mo的化合价为　　。

（2）利用联合浸出除杂时，氢氟酸可除去的杂质化学式为　　，如改用FeCl3溶液氧化浸出，CuFeS2杂质的浸出效果更好，写出氧化浸出时发生的化学反应方程式　　。

（3）加入Na2S后，钼酸铵转化为硫代钼酸铵[（NH4）2MoS4]，写出（NH4）2MoS4与盐酸生成MoS3沉淀的离子反应方程式　　。

（4）由图2分析产生三硫化钼沉淀的流程中应选择的最优温度和时间是　　。

利用化学平衡移动原理分析低于或高于最优温度时，MoS3的产率均下降的原因：

　　。

（5）MoO3•H2O作为高能非水体系电池的正极材料优于一般新型材料，某电池反应为：

MoO3•H2O+xA═AxMoO3•H2O（某文献记载：

式中0＜x＜1，A+为Li+、H+、K+、Na+等。

A+的注入使得部分Mo6+还原为Mo5+），写出该电池以金属锂为负极，充电时的阳极反应式：

　　。

（6）已知Ksp（BaSO4）＝1.1×10﹣10，Ksp（BaMoO4）＝4.0×10﹣8）钼酸钠晶体（NaMoO4•2H2O）是新型的金属缓蚀剂，不纯的铝酸钠溶液中若含少量可溶性硫酸盐杂质，可加入Ba（OH）2固体除去SO42﹣（溶液体积变化忽略），则当BaMoO4开始沉淀时，溶液中的＝　　（結果保留2位有效数字）

1．

（1）在NaClO2中Na为+1价，O为﹣2价，根据正负化合价的代数和为0，可得Cl的化合价为+3价，故答案为：

+3；

（2）NaClO3和SO2在H2SO4酸化条件下生成ClO2，其中NaClO2是氧化剂，还原产物为NaCl，回收产物为NaHSO4，说明生成硫酸氢钠，且产生ClO2，根据电子守恒可知，此反应的化学方程式为：

2NaClO3+SO2+H2SO4＝2NaHSO4+2ClO2，

（3）食盐溶液中混有Mg2+和Ca2+，可以利用过量NaOH溶液除去Mg2+，利用过量Na2CO3溶液除去Ca2+，故答案为：

NaOH溶液；Na2CO3溶液；

（4）依据图示可知，利用含过氧化氢的氢氧化钠溶液吸收ClO2，产物为ClO2﹣，则此反应中ClO2为氧化剂，还原产物为ClO2﹣，化合价从+4价降为+3价，H2O2为还原剂，氧化产物为O2，每摩尔H2O2得到2mol电子，依据电子守恒可知氧化剂和还原剂的物质的量之比为2：

1，故答案为：

2：

1；O2；

（5）1gNaClO2的物质的量＝mol，依据电子转移数目相等，NaClO2～Cl﹣～4e﹣，Cl2～2Cl﹣～2e﹣，可知氯气的物质的量为mol×4×＝mol，则氯气的质量为mol×71g/mol＝1.57g，故答案为：

1.57。

2．以铁硼矿（主要成分为Mg2B2O5•H2O和Fe3O4，还有少量Fe2O3、FeO、CaO、Al2O3和SiO2等）为原料制备硼酸（H3BO3），由流程可知，加硫酸溶解，Fe3O4、SiO2不溶，CaO转化为微溶于水的CaSO4，Fe3O4具有磁性，可以采用物理方法分离，滤渣1的成分为SiO2和CaSO4；

“净化除杂”需先加H2O2溶液，将Fe2+转化为Fe3+，调节溶液的pH约为5，使Fe3+、Al3+均转化为沉淀，则滤渣为Al（OH）3、Fe（OH）3，然后蒸发浓缩、冷却结晶、过滤分离出H3BO3，

（1）Mg2B2O5•H2O与硫酸反应生成硫酸镁和硼酸，反应方程式为Mg2B2O5•H2O+2H2SO4═2MgSO4+2H3BO3，故答案为：

Mg2B2O5•H2O+2H2SO4═2MgSO4+2H3BO3；

（2）利用Fe3O4的磁性，可将其从“浸渣”中分离．“浸渣”中还剩余的物质是SiO2、CaSO4，故答案为：

Fe3O4；SiO2、CaSO4；

（3）NaBH4为离子化合物，含离子键、共价键，其电子式为，故答案为：

；

（4）“净化除杂”需先加H2O2溶液，作用是将亚铁离子氧化为铁离子．然后在调节溶液的pH约为5，目的是使铁离子、铝离子形成氢氧化物沉淀而除去，

故答案为：

将Fe2+氧化为Fe3+；使Al3+与Fe3+形成氢氧化物沉淀而除去；

（5）最后浓缩结晶时硫酸镁易结合水以晶体析出，则“粗硼酸”中的主要杂质是七水硫酸镁，故答案为：

七水硫酸镁．

3．解：

（1）绿矾的化学式为FeSO4•7H2O，故答案为：

FeSO4•7H2O；

（2）焙烧过程中碳酸钠和氧化铝反应生成NaAlO2，化学方程式为Na2CO3+Al2O32NaAlO2+CO2