第六讲化工流程综合题专题.docx

第六讲化工流程综合题专题.docx

《第六讲化工流程综合题专题.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《第六讲化工流程综合题专题.docx（25页珍藏版）》请在冰豆网上搜索。

第六讲化工流程综合题专题

第六讲、化工流程综合题专题

一、概述

考试大纲要求：

了解科学、技术、社会的相互关系（如化学与生活、材料、能源、环境、生命过程、信息技术的关系等。

）知道在化工生产中遵循“绿色化学”思想的重要性。

化学知识越来越多的应用在工业生产和生活实际中，而这也成为高考命题的热点和难点，充分体现化学学科知识的实用性。

试题有时会以流程图的形式出现。

这类题目的综合性强，要求既要熟知工业生产的基本原理，又要对流程图中所给出的信息进行提取、筛选，对学科能力要求较高。

该题型主要有如下几个特点：

（1）主题内容广泛，密切联系生产、生活实际，题材丰富。

（2）工艺流程相对稳定，所包含的学科知识比较基础，具有一定的代表性和典型性。

（3）流程图题呈现形式主要有以物质名称、操作名称和设备名称三种形式为框图内容，问题的设置主要是从化学反应原理、实验装置原理和实验操作原理三方面相结合进行考虑。

根据此类题型的上述特点，解答此类试题要把握以下两个要点：

首先从化学反应原理、实验装置原理和实验操作原理三结合理念解读整个流程图，读通弄清后再作答；其次把框内与框外联系起来统一考虑，明确每一步的反应、产物、化学原理及在整个流程中的地位和作用。

解此类型题目的基本步骤是：

①从题干中获取有用信息，了解生产的产品②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获得产品而服务。

③从问题中获取信息，帮助解题。

了解流程后着手答题。

对反应条件的分析可从以下几个方面着手：

1.对反应速率有何影响？

2.对平衡转化率有何影响？

3.对综合生产效益有何影响？

如原料成本，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（从绿色化学方面作答）

二、解题策略：

整体粗读→局部细读→信息与问题相联系→正确作答

1、首先可粗读试题，初步知道流程图中的起始、中间以及最终生成物，对于其他的信息以及与解题无关的步骤不必去过多地去纠缠。

2、其次结合所问的问题去精心研究某一相关局部流程步骤，包括箭头的顺向和逆向方向所对应的物质、操作，可用笔圈出来。

特别是重点关注通过某一操作步骤后所得产物的状态特征，即可略知该操作方法。

同时要结合提供的有关信息，适当考虑从该步之前一步或后一步的产物、操作、现象等的提示条件来推断。

3、最后作答时要先画出问题的表述形式、限制性词语等。

要注意化学用语的规范表达。

看清是答离子方程式还是化学方程式、是写化学式还是名称等等。

不能答非所问，错失得分机会。

4、通常用到的表述词汇所考虑的答题角度：

“控制较低温度”--------常考虑物质的挥发、不稳定而分解、物质转化等。

“加过量试剂”--------常考虑反应完全转化或增大转化率、产率等。

“能否加其它物质”---------常考虑会不会引入杂质或影响产物的纯度。

“分离”、“提纯”--------常考虑过滤、蒸发、萃取、蒸馏等常规操作。

“溶液呈酸性或碱性”---------考虑电离或水解产生H+或OH—、是否促进或抑制电离还是水解。

“利用率”-------常考虑经济性或成本、环保性。

“在空气中或在其他气体中”--------主要考虑O2、H2O、CO2、其他气体是否参与反应或达到隔绝防氧化、水解、潮解等目的。

“判断沉淀是否洗净”-------常取最后洗涤液少量，检验其中某种离子。

“检验某物质的设计方案------通常为“取某液体少量于试管中，加入另一试剂产生某现象，然后得出结论。

”

“控制pH”------常考虑防水解、促进沉淀除去杂质等。

“用某些有机试剂清洗”----常考虑降低物质溶解度、有利于析出，减少损耗，提高利用率等。

5、常见文字叙述套路：

1.洗涤沉淀：

往漏斗中加入蒸馏水至浸没沉淀，待水自然流下后，重复以上操作2-3次

2.从溶液中得到晶体：

蒸发浓缩-冷却结晶-过滤-（洗涤、干燥）

注意：

①在写某一步骤是为了除杂是，应该注明“是为了除去XX杂质”，只写“除杂”等一类万金油式的回答是不给分的

②看清楚是写化学反应方程式还是离子方程式，注意配平

三、高考回顾

（2010广东理综卷）32（16分）

碳酸锂广泛应用于陶瓷和医药等领域。

以

-锂辉石（主要成分为Li2O

Al2O3

4SiO2）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3.2、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Ⅰ前，

-锂辉石要粉碎成细颗粒的目的是_____________．

（2）步骤Ⅰ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”、“氯化钙”或“稀硫酸”）以调节溶液的PH到6.0~6.5，沉淀部分杂质离子，然后分离得到浸出液。

（3）步骤Ⅱ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Ⅲ中，生成沉淀的离子方程式为________________．

（5）从母液中可回收的主要物质是_____________．

（09广东化学

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）3

Al（OH）3

Mg（OH）2

PH

3.2

5.2

12.4

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）从滤渣Ⅱ中可回收利用的主要物质有。

（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：

①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：

。

②按①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：

。

（08广东23）硅单质及其化合物应用范围很广。

请回答下列问题：

（1）制备硅半导体材料必须先得到高纯硅。

三氯甲硅烷（SiHCl3）还原法是当前制备高纯硅的主要方法，生产过程示意图如下：

①写出由纯SiHCl3制备高纯硅的化学反应方程式。

②整个制备过程必须严格控制无水无氧。

SiHCl3遇水剧烈反应生成H2SiO3、HCl和另一种物质，写出配平的化学反应方程式；

H2还原SiHCl3过程中若混入O2，可能引起的后果是。

（2）下列有关硅材料的说法正确的是（填字母）。

A.碳化硅化学性质稳定，可用于生产耐高温水泥

B.氮化硅硬度大、熔点高，可用于制作高温陶瓷和轴承

C.高纯度的二氧化硅可用于制造高性能通讯材料——光导纤维

D.普通玻璃是由纯碱、石灰石和石英砂制成的，其熔点很高

E.盐酸可以与硅反应，故采用盐酸为抛光液抛光单晶硅

（3）硅酸钠水溶液俗称水玻璃。

取少量硅酸钠溶液于试管中，逐滴加入饱和氯化铵溶液，振荡。

写出实验现象并给予解释。

（2007年高考广东化学卷．24）

二氧化锰是制造锌锰干电池的基本材料。

工业上以软锰矿为原料，利用硫酸亚铁制备高纯二氧化锰的流程如下：

某软锰矿的主要成分为MnO2，还含有Si（16.27%）、Fe（5.86%）、Al（3.42%）、Zn（2.68%）和Cu（0.86%）等元素的化合物。

部分阳离子以氢氧化物或硫化物的形式完全沉淀时溶液的pH见下表，回答下列问题：

沉淀物

Al（OH）3

Fe（OH）3

Fe（OH）2

Mn（OH）2

Cu（OH）2

Zn（OH）2

CuS

ZnS

MnS

FeS

pH

5.2

3.2

9.7

10.4

6.7

8.0

≥–0.42

≥2.5

≥7

≥7

（1）硫酸亚铁在酸性条件下将MnO2还原为MnSO4，酸浸时发生的主要反应的化学方程式为。

（2）滤渣A的主要成分是。

（3）加入MnS的目的是除去杂质。

（4）碱性锌锰电池中，MnO2参与的电极反应方程式为。

（5）从废旧碱性锌锰电池中可以回收利用的物质有（写两种）。

四、2011年各地级市一模相关试题

1、（2011广州一模）31．（16分）亚氯酸钠（NaClO2）主要用于棉纺、造纸业的漂白剂，也用于食品消毒、水处理等，亚氯酸钠受热易分解。

以氯酸钠等为原料制备亚氯酸钠的工艺流程如下：

（1）提高“反应1”反应速率的措施有_________________、__________________等。

（2）“反应2”的的氧化剂是_________，该反应的化学方程式为____________________。

（3）采取“减压蒸发”而不用“常压蒸发”，原因是_________________________________。

（4）从“母液”中可回收的主要物质是_________。

（5）“冷却结晶”后经______________（填操作名称）即可获得粗产品。

重温本题的评分细则，领会规范书写的重要性！

31．（16分）

（1）适当升高反应温度，增大吸收液浓度，增大SO2与吸收液的接触面积（合理即可，任答两条。

4分）

评分说明：

①写对一条给2分，写对两条给4分。

②升高温度方面答“升高温度”、“水浴加热”等不扣分。

③增大浓度方面答“增大NaClO3的浓度”得2分，答“增大H2SO4的浓度”得1分，只写“增大浓度”未说明对象不给分。

④增大接触面积方面答“增大SO2的通入速率”、“把SO2分散为小气泡”、“搅拌”均给分，答“增大SO2的浓度”、“增大SO2的压强”“用玻璃棒搅拌”不给分，只写“增大接触面积”未说明对象不给分。

⑤答“加入催化剂”不给分。

（2）ClO2（2分）评分说明：

多写其他物质得0分。

H2O2+2ClO2+2NaOH＝2NaClO2+2H2O+O2（3分）

评分说明：

①方程式不完整，但写对了主要产物NaClO2和O2，得1分。

②方程式完整但未配平，得2分。

③方程式正确但多写了↑，不扣分。

④多写了“加热”等反应条件扣1分。

⑤写成离子方程式，不扣分，其他扣分原则相同。

（3）常压蒸发温度过高，亚氯酸钠容易分解（2分）

评分说明：

①答出“亚氯酸钠受热易分解”即得2分。

②仅答出“减压蒸发温度低于常压蒸发”得1分。

（4）Na2SO4（3分）

评分说明：

①答“NaHSO4”得3分。

②多答“H2SO4”不扣分，多答“Na2SO3”、“SO2”合扣1分。

③化学式有拼写错误，如“NaSO4”，扣1分。

（5）过滤（2分）

评分说明：

①多答“洗涤”“干燥”不扣分。

②答“低温过滤”不扣分，答“趁热过滤”得0分。

③错别字扣1分。

2、（2011汕头一模）32、（16分）铜陵有色金属集团公司是电解铜产量全国第一的大型企业。

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

（1）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）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

Fe（OH）2

Fe（OH）3

Zn（OH）2

Cu（OH）2

Ksp

8.0×10—16

4.0×10—38

3.0×10—17

2.2×10—20

①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。

②一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程式为。

3、（2011深圳一模）32．抗氧剂亚硫酸钠可利用硫酸工业的炉气和尾气与纯碱反应来制取，生产流程如下图：

已知：

①炉气、尾气中含有SO2；②混合反应中还溶解有少量Fe2O3、MgO等矿尘。

（1）煅烧1molFeS2放出热量为853kJ，则FeS2燃烧的热化学方程式为_____________。

（2）“混合反应”中纯碱（Na2CO3）参与反应的化学方程式为_____________（任写一个）。

（3）用NaOH“除杂”时，主要的离子方程式为_____________（任写一个）。

（4）通过“操作Ⅰ”可以得到亚硫酸钠晶体，写出主要操作步骤的名

称：

__________。

（5）硫酸生产中炉气转化反应为：

2SO2（g）+O2（g）

2SO3（g）。

研究发现，SO3的体积分数（SO3%）随温度（T）的变化如曲线Ⅰ所示。

下列判断正确的是________

A.该反应的正反应为放热反应

B.曲线Ⅰ上A、C两点反应速率的关系是：

C.反应达到B点时，

D.已知V2O5的催化效果比Fe2O3好，若Ⅰ表示用V2O5催化剂的曲线，则Ⅱ是Fe2O3作催化剂的曲线

4、（2011肇庆一模）32．（17分）某地有软锰矿和闪锌矿两座矿山，它们的组成如下：

软锰矿：

MnO2含量≥65%，SiO2含量约20%，Al2O3含量约4%，其余为水分；

闪锌矿：

ZnS含量≥80%，FeS、CuS、SiO2含量约7%，其余为水分。

科研人员开发了综合利用这两种资源的同槽酸浸工艺，工艺流程如下图所示。

MnCO3、ZnCO3

请回答下列问题：

（1）反应Ⅰ的滤液中含有MnSO4、ZnSO4、CuSO4、Fe2（SO4）3、Al2（SO4）3等。

试完成反应Ⅰ中生成CuSO4和MnSO4的化学方程式：

MnO2+CuS+=↓++CuSO4+。

（2）反应Ⅱ加入适量锌的作用是；如果锌过量，还会进一步发生反应的离子方程式为。

沉淀物

Fe（OH）3

Al（OH）3

Zn（OH）2

开始沉淀pH

2.3

4.0

5.4

完全沉淀pH

4.1

5.2

8.0

（3）反应Ⅲ要调节pH生成Fe（OH）3、Al（OH）3，中和过量的H+所使用的物质是，调节的pH范围是（pH数据见右表）。

（4）本工艺可以循环利用的物质有ZnCO3、、MnCO3和。

5、（2011韶关一模）32．（16分）以下是用硫铁矿烧渣（主要成分为Fe2O3、Fe3O4、FeO、SiO2）为原料制备高纯氧化铁的生产流程示意图：

回答下列问题：

（1）酸浸、过滤后滤液A中的金属阳离子是__________；

（2）煅烧FeCO3生成产品I的化学反应方程式为________；

（3）已知几种盐的溶解度随温度变化的曲线如右图所示，产品Ⅱ的化学式为____，为了获得产品Ⅱ，向（NH4）2SO4溶液中加入KCl溶液后，还需要进行的操作是、趁热过滤、洗涤、干燥；

（4）检验产品II晶体中是否含有少量的氯化物杂质需用到的试剂是，进一步提纯产品II的方法是；

（5）步骤Ⅲ中可选用（填序号）试剂调节溶液的pH。

A．稀硝酸B．双氧水C．氨水D．高锰酸钾溶液

五、强化训练

1、（2011揭阳一模）32．（16分）某研究性学习小组从海水晒盐后的盐卤（主要含Na+、Mg2+、Cl－、Br－等）中模拟工业生产提取

镁，主要过程如下：

回答下列问题：

（1）从过程①得到的Mg（OH）2沉淀中混有少量的Ca（OH）2，除去少量Ca（OH）2的方法是先将沉淀加入到盛有饱和溶液的烧杯中，充分搅拌后经、（填操作方法）可得纯净的Mg（OH）2。

写出有关反应的离子方程式。

（2）右图是该研究性学习小组设计进行

过程③的实验装置图。

其中装置A的作用是

。

若要验证所得无水MgCl2中不含NaCl，

最简单的操作方法是

。

（3）写出过程④中发生反应的化学方程式

。

2、（2011江门调研）32．（16分）工业上利用硫酸渣（含Fe2+、Fe3+的硫酸盐及少量CaO和MgO）制备高档颜料铁红（Fe2O3）和回收（NH4）2SO4，具体生产流程如下：

回答下列问题：

（1）在废渣溶解操作时，应选用__________溶解（填编号）。

A、氨水B、氢氧化钠C、盐酸D、硫酸

（2）物质A是一种氧化剂，工业上最好选用（供选择使用的有：

空气、Cl2、MnO2），其理由是

。

（3）根据下图有关数据，你认为工业上氧化操作时应控制的条件是：

。

（4）往铵黄铁矾溶液（含Fe3+）中加入溶液B至pH为5时产生沉淀，请写出产生沉淀的离子方程式：

。

3、（2011佛山一模）32.（16分）多晶硅（硅单质的一种）被称为“微电子大厦的基石”，制备中副产物以SiCl4为主，它对环境污染很大，能遇水强烈水解，放出大量的热。

研究人员利用SiCl4水解生成的盐酸和钡矿粉（主要成份为BaCO3，且含有铁、镁等离子）制备BaCl2·2H2O，工艺流程如下。

已知：

①常温下Fe3+、Mg2+完全沉淀的pH分别是：

3.4、12.4。

②M（BaCO3）=197g/mol，M（BaCl2·2H2O）=244g/mol

（1）SiCl4水解反应的方程式为__________________。

已知：

SiCl4（s）+H2（g）=SiHCl3（s）+HCl（g）ΔH1=+47kJ/mol

SiHCl3（s）+H2（g）=Si（s）+3HCl（g）ΔH2=+189kJ/mol

则由SiCl4制备硅的热化学方程式为________________________________。

（2）加钡矿粉并调节pH=7的作用是使BaCO3转化为BaCl2和________________。

（3）加20%NaOH调节pH=12.5，得到滤渣A的主要成分是_____

_____________。

（4）BaCl2滤液经__________、_______、过滤、洗涤，再经真空干燥后得到BaCl2·2H2O。

（5）10吨含78.8%BaCO3的钡矿粉理论上最多能生成BaCl2·2H2O__________吨。

4、（2011长春二模）我国有丰富的天然气资源。

以天然气为原料合成尿素的主要步骤如下图所示（图中某

些转化步骤及生成物未列出）：

请填写下列空白：

（1）已知0.5mol甲烷和0.5mol水蒸气在t℃，pkPa时，完全反应生成一氧化碳和氢气（合成气），吸收了akJ热量。

该反应的热化学方程式是：

______。

（2）上述流程中，工业上分离H2、CO2合理的方法是___________。

A.混合气先通入氢氧化钠溶液，再在溶液中加盐酸

B.混合气加压冷却，使CO2液化

C.混合气用氨水洗涤

D.混合气先通入到石灰浆，然后高温煅烧固体，

（3）为了保证氨气顺利合成，在空气进入合成塔之前必须对空气进行___________,目的是________________________________________；在合成氨的实际生产过程中，常采取将生成的氨从混合气体中分离出来，分离出氨的方法：

。

（4）合理地利用资源不仅可以提高经济效益，而且也是对社会、对全人类负责的表现，请用线段和箭头画出图中的两处合理利用资源情况。

5、（2011南通一模）16．（10分）我国是氧化铝生产大国，工业上每生产1t氧化铝将排出1～2t赤泥，赤泥大量堆积会对环境造成严重污染。

赤泥中主要成分及含量：

CaO约占46%、SiO2约占22%、Al2O3约占7%、Fe2O3约占11%、TiO2约占5%及少量其他物质。

⑴一种利用废弃赤泥的方法是将赤泥配成一定的液固比，作为一种吸收剂，吸收热电厂排放的含SO2的烟气，写出吸收SO2时可能发生的化学反应方程式。

⑵为综合利用赤泥中的各种成分，某科研小组设计了如下工艺流程：

已知：

TiO2不溶于稀盐酸、稀硫酸，能溶于浓硫酸生成TiOSO4（硫酸氧钛，易水解）。

①氧化物D的化学式是，原料A最好是下列物质中的。

A．氨水B．氢氧化钠C．生石灰D．双氧水

②写出上述工艺中投入氢氧化钠时反应的离子方程式。

③写出上述工艺中稀释时发生水解反应的化学方程式。

6、（2011苏锡常镇一模）18．（12分）高铁酸钾是一种高效的多功能的水处理剂。

工业上常采用NaClO氧化法生产，

原理为：

3NaClO+2Fe（NO3）3+10NaOH＝2Na2FeO4↓+3NaCl+6NaNO3+5H2O

Na2FeO4＋2KOH＝K2FeO4＋2NaOH

主要的生产流程如下：

（1）写出反应①的离子方程式。

（2）流程图中“转化”是在某低温下进行的，说明此温度下Ksp（K2FeO4）Ksp（Na2FeO4）（填“＞”或“＜”或“＝”）。

（3）反应的温度、原料的浓度和配比对高铁酸钾的产率都有影响。

图1为不同的温度下，Fe（NO3）3不同质量浓度对K2FeO4生成率的影响；

图2为一定温度下，Fe（NO3）3质量浓度最佳时，NaClO浓度对K2FeO4生成率的影响。

图1图2

①工业生产中最佳温度为　℃，此时Fe（NO3）3与NaClO两种溶液最佳质量浓度之比为。

②若NaClO加入过量，氧化过程中会生成Fe（OH）3，写出该反应的离子方程式：

。

若Fe（NO3）3加入过量，在碱性介质中K2FeO4与Fe3+发生氧化还原反应生成K3FeO4，此反应的离子方程式：

。

（4）K2FeO4在水溶液中易水解：

4FeO42—+10H2O

4Fe（OH）3+8OH—+3O2↑。

在“提纯”K2FeO4中采用重结晶、洗涤、低温烘干的方法，则洗涤剂最好选用溶液（填序号）。

A．H2OB．CH3COONa、异丙醇C．NH4Cl、异丙醇D．Fe（NO3）3、异丙醇

7、（2011江苏省南通、扬州、泰州三市二模）18．（12分）高铁酸钾（K2FeO4）是一种新型、高效、多功能水处理剂，且不会造成二次污染。

已知高铁酸盐热稳定性差，工业上用湿法制备高铁酸钾的基本流程如下图所示：

⑴在农业生产中，滤液1可用作。

⑵上述氧化过程中，发生反应的离子方程式是：

，控制反应温度30℃以下的原因是：

。

⑶结晶过程中加入浓KOH溶液的作用是：

。

⑷某温度下，将Cl2通入KOH溶液中，反应后得到KCl、KClO、KClO3的混合溶液，经测定ClO－与ClO3－离子的物质的量之比是1：

2，则Cl2与氢氧化钾反应时，被还原的氯元素和被氧化的氯元素的物质的量